[发明专利]用于存储单元上的编程的方法、装置与计算机程序产品

说明书

其他申请案的交叉引用

本专利与相同发明人所申请的其他美国专利申请案相关，其是在2007年1月9日提出申请，申请号11/621,431，标题为”编程步骤前用于读取多重可编程电阻存储单元的方法、装置及计算机程序产品”(Method，Apparatus and Computer Program Product for Read BeforeProgramming Process on Multiple Programmable Resistive MemoryCells)，律师档案编号MXIC1773-1，以及美国专利申请书的主题，在2006年12月13日提出申请，申请编号11/610,293，标题为”用于可编程电阻存储单元的编程过程的方法、装置及计算机程序产品”(Method，Apparatus and Computer Program Product for ProgrammingProcess on Programmable Resistive Memory Cell)，律师档案编号MXIC 1774-1。

参与研发协定的单位

纽约的国际商业机器公司(International Business MachinesCorporation)，台湾的旺宏电子公司(Macronix International Corporation，Ltd.)，以及德国的英飞凌(Infineon Technology A.G.)科技有限公司。

技术领域

本发明涉及存储器材料上的高密度存储器元件，例如电阻随机存取存储器(RRAM)元件，以及用于对该装置进行编程的方法。通过施加能量，该存储器材料可在电特性状态之间切换。该存储器材料可以是相变化为基础的存储器材料，包含硫属化物(chalcogenide)为基础的材料，以及其他的材料。

背景技术

相变化为基础的存储器材料被广泛地使用在读写光碟。这些材料至少有两种固态相，包含例如非晶固态相，以及结晶固态相。激光脉冲被用来切换读写光碟的相位，以及读取在相变化后该材料的光学特性。

相变化为基础的存储器材料，类似硫属化物为基础的材料以及相似的材料，也可以通过施加适合实施在集成电路内的电流凖位以导致相变化。该非晶态是较该结晶态有较高电阻值的特性；该电阻值的差异可以容易地检测以确定数据。这些特性已经产生使用可编程电阻材料以形成可随机地被存取的非易失性存储器电路的兴趣。

在相变化存储器中，数据的储存是通过使用电流导致在相变化材料中非晶态和结晶态之间的暂态产生。电流加热该材料并导致状态之间的暂态产生。从该非晶态至结晶态的变化是由低电流的操作产生。从该结晶态至非晶态的变化，在此称为重置，是由高电流的操作产生，其包含一短高电流密度脉冲以融化或瓦解该结晶结构，在该相变化材料快速地冷却之后，抑制该相变化步骤，允许至少一部份的相变化材料稳定在该非晶态中。

一相变化存储元件的每一存储单元，连接至一位线和一存取装置，例如一晶体管，其中该存取装置连接至一字线。相变化存储单元电阻值被读取的方法，设定或重置包含施加至该存储单元的位线或字线的偏压。为了施加一设定电压脉冲或一重置电压脉冲至相变化存储单元，该字线和位线必须连接至提供该设定电压脉冲或该重置电压脉冲的电路。用于设定或重置一相变化存储单元的这些连接的产生被称为“位线建立”以及“字线建立”。在位线建立和字线建立的过程中，伴随着这些被采用的步骤而有时间和资源的消耗。因此，需要减少在位线建立和字线建立的过程中所采用步骤的数目。此外，当在相变化存储单元阵列中处理编程连续的相变化存储单元时，可能需要改变用于一第一存储单元的字线建立和位线建立，假如该设定/重置编程一存储单元不同于该设定/重置编程下一个存储单元。改变一字线建立或一位线建立，当依序编程存储单元也会花费时间和资源。因此，有需要在相变化存储单元阵列中连续编程相变化存储单元时，进一步地改变一字线建立或一位线建立改变的次数。

更进一步来说，参考重置编程，一较高电流操作，其中至少一部份的相变化结构稳定于非结晶态中，当此存储单元在一段时间均处于固定的重置状况时，此可编程电阻存储单元间的该重置电阻值分布会变为较宽。此状况可导致存储单元过度重置，其中存储单元的相变化材料可被推移超过用于检测该存储单元中高阻抗所需的该最小非结晶态。所以，有需要提供理想的重置情况给存储单元，而因此可避免存储单元的过度重置。

据此，需要提供一种理想重置情况至存储单元发明的方法与结构，以降低或消除存储单元过度重置。

发明内容