[發(fā)明專(zhuān)利]存儲(chǔ)裝置與其操作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610146048.2
• 申請(qǐng)日: 2016-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106875973B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍翔瀾;何信義
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G11C13/00
• 分類(lèi)號(hào): G11C13/00
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 喬?hào)|峰

本發(fā)明公開(kāi)了一種存儲(chǔ)裝置，包括：一可編程電阻式存儲(chǔ)單元陣列；一差動(dòng)放大器，耦接至可編程電阻式存儲(chǔ)單元陣列，其中差動(dòng)放大器感測(cè)一位線上的一第一電壓及一參考電壓之間的一電壓差，并響應(yīng)于電壓差提供一反饋信號(hào)，其中位線耦接至一存儲(chǔ)單元?？刂齐娐否罱又量删幊屉娮枋酱鎯?chǔ)單元陣列及差動(dòng)放大器，執(zhí)行一編程操作，以改變存儲(chǔ)單元的一第一電阻值狀態(tài)為一第二電阻值狀態(tài)，編程操作包含：針對(duì)該參考電壓選擇相關(guān)于該第二電阻值狀態(tài)的一電壓電平；導(dǎo)通電流電路以施加編程電流的一編程脈沖至存儲(chǔ)單元；及致能差動(dòng)放大器；其中電流電路響應(yīng)于反饋信號(hào)截止編程電流。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于相轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)材料(例如硫族化合物(chalcogenide))及其他可編程電阻材料的存儲(chǔ)裝置，及此種裝置的操作方法。

背景技術(shù)

在可編程電阻存儲(chǔ)陣列架構(gòu)中，存儲(chǔ)單元包含串聯(lián)至可編程電阻存儲(chǔ)元件的二極管或晶體管。二極管或晶體管作用如同存取裝置，使存儲(chǔ)單元可被選擇以進(jìn)行編程或讀取操作，而未選存儲(chǔ)單元中的電流流動(dòng)則被阻隔。

可編程電阻存儲(chǔ)元件包含相轉(zhuǎn)換材料，此種材料的結(jié)晶(crystalline)相(低電阻性)及非結(jié)晶(amorphous)相(高電阻性)之間呈現(xiàn)電阻性高對(duì)比度。相轉(zhuǎn)換材料可包含硫族化合物、及其他合金材料例如：鍺(Ge)、銻(Sb)、碲(Te)、鎵(Ga)、銦(In)、銀(Ag)、硒(Se)、鉈(TI)，鉍(Bi)、錫(Sn)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鉛(Pb)、硫(S)、和金(Au)。在相轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)元件的正常操作中，流經(jīng)相轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)單元的電流脈沖可設(shè)定或重新設(shè)定相轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)元件的電阻相。為了重新設(shè)定存儲(chǔ)元件為非結(jié)晶相，可使用具有高振幅但短時(shí)間的電流脈沖。為了設(shè)定存儲(chǔ)元件為結(jié)晶相，可使用具有中振幅但長(zhǎng)時(shí)間的電流脈沖。為了讀取存儲(chǔ)元件的狀態(tài)，低電壓可施加至被選存儲(chǔ)單元，以感測(cè)出電流。感測(cè)電流可具有至少兩電流電平，低電流電平用于高電阻值狀態(tài)，而高電流電平則用于低電阻值狀態(tài)。因此，可在設(shè)定、重新設(shè)定、或讀取被選存儲(chǔ)單元的電阻值狀態(tài)時(shí)，使用電流。

相轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)裝置中的存儲(chǔ)單元在編程操作期間經(jīng)歷統(tǒng)計(jì)制程轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致代表邏輯電平的電阻范圍的正規(guī)分布。相轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)陣列內(nèi)的小部分存儲(chǔ)單元可落在正規(guī)分布外，且可被稱(chēng)為尾位(tail bit)。尾位可影響相轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)裝置的可靠性，特別是多位階單元(multiple level cell，MLC)相轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)裝置，其中電阻值范圍相較于單位階單元(single-level cell，SLC)相轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)裝置有更緊密(closer)的電阻值范圍。

在設(shè)定操作期間，設(shè)定-驗(yàn)證-設(shè)定操作是固定尾位的方式，以將存儲(chǔ)元件設(shè)定為結(jié)晶相。在設(shè)定-驗(yàn)證-設(shè)定操作中，設(shè)定脈沖施加至存儲(chǔ)元件，接著驗(yàn)證脈沖施加至存儲(chǔ)元件以驗(yàn)證存儲(chǔ)元件是否被設(shè)定在期望的電阻值范圍內(nèi)。若否，另一設(shè)定脈沖施加至存儲(chǔ)元件，而此設(shè)定-驗(yàn)證-設(shè)定操作被重復(fù)直到存儲(chǔ)元件被設(shè)定在期望的電阻值范圍內(nèi)。然而，此設(shè)定-驗(yàn)證-設(shè)定操作可能影響存儲(chǔ)裝置的編程效能，因?yàn)闉榱饲袚Q于存儲(chǔ)單元設(shè)定操作及驗(yàn)證操作之間，必須改變存儲(chǔ)單元所耦接的位線及字線的偏壓設(shè)置。

需要能改善相轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)裝置的編程效能的技藝。

發(fā)明內(nèi)容

本案描述裝置及方法，以將存儲(chǔ)單元由第一電阻值狀態(tài)改變?yōu)榈诙娮柚禒顟B(tài)，不需要或需要較少的傳統(tǒng)設(shè)定-驗(yàn)證-設(shè)定操作中的重復(fù)設(shè)定及驗(yàn)證脈沖。在存儲(chǔ)單元的設(shè)定操作期間，編程電流的編程脈沖施加至存儲(chǔ)單元，而送至設(shè)定操作的功率可響應(yīng)于存儲(chǔ)單元內(nèi)的監(jiān)控電阻值而被控制(例如借助調(diào)整編程電流脈沖的寬度)。

在本案中，“編程”可代表重新設(shè)定存儲(chǔ)單元內(nèi)的存儲(chǔ)元件為非結(jié)晶相的“重新設(shè)定操作”，也代表設(shè)定此存儲(chǔ)元件為結(jié)晶相的“設(shè)定操作”。“編程脈沖”可代表使用于重新操作中的電性脈沖，也代表使用于設(shè)定操作中的電性脈沖。編程脈沖的特征是電流或電壓的振幅、持續(xù)時(shí)間、上升邊緣的上升時(shí)間、下降邊緣的下降時(shí)間。“編程電流”可代表在設(shè)定操作之中提供給存儲(chǔ)單元的電流，或者是，在重新設(shè)定操作之中，為改變存儲(chǔ)單元的電阻值狀態(tài)而提供至存儲(chǔ)單元的電流。