[發明專利]多位存儲器單元的條件編程

有效

• 申請號: 201280024163.2
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN103548085B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: X.科斯塔;Y.年;R.朔伊爾萊恩;T-Y.劉;C.R.戈拉
• 申請（專利權）人: 桑迪士克科技有限責任公司
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56;G11C13/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 黃小臨

相關申請

本申請要求在2011年3月18日提交的美國申請13/051,885的優先權，其全部被合并于此。

技術領域

本申請涉及包含存儲器陣列的半導體集成電路，特別涉及對多級存儲器單元編程的方法。

背景技術

存儲級內存（storage?class?memory，SCM）器件的發展已經模糊了計算機和半導體行業中的儲存器（storage，存儲器）（慢、不昂貴并且非易失性）和存儲器（memory，內存）（快速，昂貴并且易失性）之間的界限。金屬氧化物多級單元（MLC）存儲器是用于實現諸如非易失性、短存取時間、每位低成本以及固態要求的所有的SCM特征的最有前途的候選之一。通常基于量度項F²或者“特征尺寸的平方”來比較SCM單元。F²量度越小，每單位面積有越多的SCM單元。在三維（3D）垂直存儲器陣列架構中，由金屬氧化物電阻器元件指出的電阻隨機存取存儲器（RRAM）可能能夠以八層的堆疊實現0.5F²。八層的堆疊可能帶來技術節點縮小的嚴峻的集成挑戰。但是，四級的多級單元（MLC）操作幫助以一半數量的存儲器單元層實現相同的F²量度。作為公知的因素，金屬氧化物存儲器單元已經操作在擊穿區（breakdown?region）。對于MLC存儲器的固態存儲器件應用中的最低耐用性要求比技術節點縮小的單級單元（SLC）存儲器低得多。

發明內容

各個實施例包括用于編程多級金屬氧化物層存儲器單元的改進的方法，這些方法平衡了施加的電壓和電流以提供改進的性能。實施例方法可以包括以下操作：接收要寫到該存儲器器件的數據；選擇接收的數據的至少一部分要被寫到的存儲器單元；確定所選存儲器單元的當前電阻狀態；確定用于表示數據要被寫到所選存儲器單元的目標電阻狀態；基于當前電阻狀態和目標電阻狀態，確定將數據寫到所選存儲器單元將涉及增加還是降低所選存儲器單元的電阻；基于目標電阻狀態以及將數據寫到所選存儲器單元將涉及增加還是降低所選存儲器單元的電阻，確定將把所選存儲器單元的電阻狀態轉變到目標電阻狀態的編程脈沖的電特性；以及向所選存儲器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖。確定的編程脈沖的電特性可以包括該編程脈沖的電壓和電流限制。確定的電特性還可以包括基于目標電阻狀態以及將數據寫到所選存儲器單元將涉及增加還是降低所選存儲器單元的電阻的編程脈沖的持續時間，在此情況下，向所選存儲器單元施加具有確定的電特性的編程脈沖可以包括施加這樣的編程脈沖達確定的持續時間。可以使用目標電阻狀態以及編程將涉及增加（RESET）還是降低（SET）所選存儲器單元的電阻在表查找操作中進行確定編程脈沖的電特性。在一個實施例中，在編程脈沖之后可以檢查存儲器單元的得到的電阻，并且如果得到的電阻不在關于目標電阻的閾值限制的容限帶內，則可以施加第二編程脈沖。在另一實施例中，可以分步驟完成存儲器單元的編程，每個步驟涉及具有對每個編程步驟確定的電特性（電壓、電流限制和持續時間）的編程脈沖。