[發明專利]非易失性存儲器、包括存儲器的系統和控制存儲器的方法

在審

• 申請號: 201710474796.8
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN108022618A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: F·E·C·迪塞格尼;M·F·佩羅尼;C·托爾蒂;M·馬焦利尼
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: G11C13/00
• 分類號: G11C13/00;G11C11/56
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

本申請涉及非易失性存儲器、包括存儲器的系統和控制存儲器的方法。一種非易失性存儲器(10，20)，包括：多個位線(BL<n:0>)；多個源極線(4)；多個非易失性類型的存儲器單元(3)，每個存儲器單元(3)耦合在相應的位線(BL<n:0>)與相應的源極線(4)之間；一個或多個放電線(44)，所述一個或多個放電線耦合至參考電壓端子(GND)；以及多個受控開關(46)，所述多個受控開關耦合在相應的源極線(4)與相應的放電線(44)之間，該受控開關可以被選擇性地驅動以用于將該相應的源極線(4)連接至該相應的放電線(44)，以便在該相應的源極線(4)與該參考電壓端子(GND)之間形成導電路徑。

技術領域

本發明涉及一種非易失性存儲器、一種包括非易失性存儲器的系統以及一種用于控制非易失性存儲器的方法。具體地，非易失性存儲器是一種相變存儲器(PCM)。

背景技術

本領域已知的是非易失性相變存儲器(PCM)，為了在其中存儲信息，利用在具有不同電氣特性的相位之間具有切換屬性的材料的特性。例如，這些材料可以在無序的非晶形的相位與有序的晶形的或多晶形的相位之間切換，并且這兩個相位與具有明顯不同值的電阻率相關聯，并因此與存儲數據的不同值相關聯。例如，元素周期表的被稱為硫族化物或硫族材料的VI組元素(諸如碲(Te)，硒(Se)或銻(Sb))可以有利地用于提供包括相變存儲元件的存儲器單元。通過憑借與硫族材料的相應區域接觸設置的電阻電極(通常稱為加熱器)局部地升高存儲元件的溫度來獲得相變。同樣存在已知的存儲器，其中，加熱器以集成形式被制成在相變元件中。以已知的方式，如在圖1中所展示的，非易失性存儲器包括按行(字線)WL和列(位線)BL安排的存儲器單元3的陣列2。在PCM的情況下，每個存儲器單元3通過相變存儲元件3a(包括相變材料以及與其耦合的加熱器)并且通過選擇器件3b來獲得，每個存儲器單元串聯連接在一起。列解碼器和行解碼器(未展示)使得能夠基于在輸入端處接收到的地址邏輯信號以及解碼方案來選擇存儲器單元3，并且具體為在每次尋址時選擇相應的字線WL和位線BL。

選擇器件(具體為N溝道MOS晶體管3b)用于在相應的操作條件下啟用和抑制用于對存儲器單元3進行編程/讀取的電流。

控制端子(柵極)G由同一字線WL驅動的選擇器件3b具有連接至相應的相變存儲元件3a的第一導電端子D(漏極)以及連接至共用源極線4的第二導電端子S(源極)。由同一字線WL驅動的選擇器件3b還共享同一個源極線4。打開和關閉每個選擇器件3b分別啟用和禁用電讀取或編程電流的通過，所述電流通過相應的存儲器單元3從選定的位線BL流向源極線4。在編程期間，所述電流通過焦耳效應產生相變所需的溫度。在讀取期間，通過施加足夠低而不至于引起明顯加熱的電壓并且然后通過讀取在存儲器單元3中流動的電流的值來檢測硫族材料的狀態。假定電流與硫族材料的導電性成比例，可以確定材料處于哪種狀態，并因此追溯到存儲器單元中存儲的數據。

參照圖2，接通(通過偏置相應的字線WL&lt;0&gt;)選擇器件3b’以對存儲器單元3’進行編程。由于字線WL&lt;0&gt;被安排在陣列2的同一行上的全部選擇器件3b共享，所以這些選擇器件3b也將處于接通狀態。與選擇器件3b’的第二導電端子S耦合的源極線4’在參考電壓(例如，接地電壓(例如，0V))處被偏置。編程電流iP在位線BL&lt;0&gt;中流動，并因此通過相變元件3a’(具體地，通過相應的加熱器)和選擇器件3b流向耦合至選擇器件3b的源極端子的源極線4’。

剩余的未選擇的源極線4通常在高于參考電壓(在本例中，高于0V，)的電壓(例如等于1V)處被偏置，并且在任何情況下，其方式使得相應的柵極-源極電壓VGS低于零(以便具有低泄露電流)。本申請人已經發現：在編程期間以及在讀取期間，泄漏電流iL在任何情況下都從未選擇的源極線4泄漏至選定的源極線4’(圖2以示例的方式僅示出泄漏電流iL的一部分)。該泄漏電流iL加入編程/讀取電流，并且由于源極線4’的固有電阻率而引起源極線4’上不期望的電壓降。