[實用新型]存儲器裝置和電子設備

有效

• 申請號: 201720722102.3
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN207116004U
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: C·托爾蒂;F·E·C·迪塞格尼;D·曼弗雷;M·菲多尼
• 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
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華,張昊

技術領域

本實用新型涉及存儲器裝置和電子設備，更具體地，涉及一種包括用于高速驅動字線的電路的相變存儲器(PCM)裝置。

背景技術

如已知的，相變存儲器是新一代的非易失性存儲器，在這些存儲器中，為了存儲信息，利用性質在具有不同電特性的相之間切換的材料的特性。這些材料可在無序/非晶相和晶體或多晶有序相之間切換；不同相是用不同電阻值表征的，并且因此與所存儲數據條目的不同值相關聯。例如，也被稱為硫屬或硫族材料的周期表的VI族元素(諸如，碲(Te)、硒(Se)或銻(Sb))可用于制造相變存儲器單元。特別地，被稱為GST(具有化學組分Ge₂Sb₂Te₅)的由鍺(Ge)、銻(Sb)和碲(Te)形成的合金當前被廣泛用于這些存儲器單元中。

通過布置成與硫族材料的對應區域相接觸的電阻電極(一般已知用作加熱器)，局部增加硫族材料的單元的溫度，從而可得到相變。

接入(或選擇)裝置(例如，MOSFET)連接到加熱器并且選擇性地使電編程電流能夠經過它們。此電流因焦耳效應而產生相變所需的溫度。

具體地，當硫族材料處于非晶態并因此具有高電阻(所謂的重置(RESET)狀態)時，必須施加一定持續時間和幅值的電流/電壓脈沖(或合適數量的電流/電壓脈沖)，以便使硫族材料能夠緩慢冷卻下來。經受此處理后，硫族材料改變其狀態，并且從高電阻狀態切換成低電阻狀態(所謂的設置(SET)狀態)。相反，當硫族材料處于設置狀態時，必須施加具有合適持續時間和高幅值的電流/電壓脈沖，以致使硫族材料返回到高電阻非晶重置狀態。

在讀取期間，通過施加充足夠低而不至于引起其可感測到的升溫的電壓，并且通過隨后通過感測放大器讀取在存儲器單元中流動的電流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正比，可以確定材料被設置成哪種狀態，并因此確定存儲在存儲器單元中的數據條目。

圖1示出包括存儲陣列2的PCM裝置1，該存儲陣列由按行或字線以及列或位線布置的多個存儲器單元3形成。僅僅舉例來說，圖1中示出的存儲陣列2具有用WL標示的三條字線和用BL標示的三條位線，這三條字線和三條位線使得能夠對九個存儲器單元3進行尋址。

每個存儲器單元3由存儲元件4a和接入元件4b形成，存儲元件和接入元件串聯連接在相應的位線BL與處于參考電勢(例如，接地)處的端子之間。

存儲元件4a包括相變材料(例如，諸如GST的硫族)元素，并且因此能夠將數據以與材料本身所呈現的不同相關聯的電阻大小的形式進行存儲。

接入元件4b由其漏極端子與存儲元件4a的第一端子連接的N溝道MOSFET形成，存儲元件4a的第二端子與對應位線BL連接。MOSFET的源極端子與地連接，而柵極端子連接到對應的字虛線WL。就這方面而言，由沿著同一行對準的接入元件4b的柵極端子的集合來限定字線WL；替代地，由沿著同一列對準的存儲元件4a的第二端子的集合來限定位線BL。

實際上，在給定存儲器單元3的情況下，存儲元件4a的第二端子和接入元件4b的柵極端子分別地形成該存儲器單元3的位線端子和字線端子。

PCM裝置1還包括列解碼器8和行解碼器10，該列解碼器和行解碼器使得能夠基于在輸入端處接收到的地址信號(整體用AS標示)來選擇存儲器單元3。可由控制邏輯11來生成地址信號AS，控制邏輯還控制列解碼器8和行解碼器10，以使得能夠對通過地址信號AS尋址的存儲器單元3進行讀取和寫入(也被稱為編程)。雖然未示出，但為了控制以上提到的讀取/寫入操作，控制邏輯11還向列解碼器8和行解碼器10供應控制信號。

列解碼器8和行解碼器10使得字線WL和位線BL每當被尋址時能夠偏置并進而被選擇，以便選擇與其連接的存儲器單元3。以這種方式，使得能夠對該存儲器單元3進行讀取和寫入。

更詳細地，行解碼器10被設計成基于地址信號AS來選擇對應的字線WL。解除對其他字線WL的選擇。為此目的，行解碼器10包括解碼級12和多個驅動電路14。

解碼級12接收地址信號AS并且基于地址信號AS來控制驅動電路14。每個驅動電路14進而具有與解碼級12連接的輸入端。每個驅動電路14還具有與對應字線WL連接的輸出端。另外，每個驅動電路14由對應數量的MOSFET(圖1中不可見)形成。例如，每個驅動電路14可由對應的反相器電路形成。

實際上，驅動電路14偏置并因此控制與對應字線WL連接的接入元件4b的柵極端子，從而基于地址信號AS來選擇/解除選擇該字線WL。