[发明专利]一种提高相变存储器编程速度的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微纳电子学技术领域，尤其是指一种提高相变存储器编程速度的方法。

背景技术

相变存储器技术是基于Ovshinsky在20世纪60年代末(Phys.Rev.Lett.，21，1450～1453，1968)70年代初(Appl.Phys.Lett.，18，254～257，1971)提出的相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的，是一种价格便宜、性能稳定的存储器件。相变存储器可以做在硅晶片衬底上，其关键材料是可记录的相变薄膜、加热电极材料、绝热材料和引出电极材的研究热点也就围绕其器件工艺展开：器件的物理机制研究，包括如何减小器件料等。相变存储器的基本原理是利用电脉冲信号作用于器件单元上，使相变材料在非晶态与多晶态之间发生可逆相变，通过分辨非晶态时的高阻与多晶态时的低阻，可以实现信息的写入、擦除和读出操作。

相变存储器由于具有高速读取、高可擦写次数、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗强震动和抗辐射等优点，被国际半导体工业协会认为最有可能取代目前的闪存存储器而成为未来存储器主流产品和最先成为商用产品的器件。

相变存储器的读、写、擦操作就是在器件单元上施加不同宽度和高度的电压或电流脉冲信号：擦操作(RESET)，当加一个短且强的脉冲信号使器件单元中的相变材料温度升高到熔化温度以上后，再经过快速冷却从而实现相变材料多晶态到非晶态的转换，即“1”态到“0”态的转换；写操作(SET)，当施加一个长且中等强度的脉冲信号使相变材料温度升到熔化温度之下、结晶温度之上后，并保持一段时间促使晶核生长，从而实现非晶态到多晶态的转换，即“0”态到“1”态的转换；读操作，当加一个对相变材料的状态不会产生影响的很弱的脉冲信号后，通过测量器件单元的电阻值来读取它的状态。

目前世界上从事相变存储器研发工作的机构大多数是半导体行业的大公司，他们关注的焦点都集中在如何尽快实现相变存储器的商业化上。由于相变存储器在读写可靠性上还存在不足。目前解决的方式主要是通过读反馈：对相变存储单元完成编程后，重新读取相变存储单元的值，与编程值相比较，如果一致，则表明编程成功，如果不一致，则对相变存储单元再次进行编程。随着工艺稳定性的增加，需要重新编程的相变存储单元必然会越来越少，但其数量之少又不足以能够完全去处读反馈操作。这时，如果仍然对每一个编程完毕的单元进行读反馈操作，那么必然会浪费较大量的时间。

因此，实有必要对现有的用于相变存储器的编程速度做进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高相变存储器编程速度的方法，在提高相变存储器编程操作可靠性的同时，不影响整体编程速度。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种提高相变存储器编程速度的方法，其采用一种提高相变存储器编程速度的系统，该系统包括编程模块、读取模块，该系统进一步包括读反馈模块，用于与编程模块同时操作；临时存储载体，用于将上一次待写入的数据保存其中，以供读反馈模块调用；比较模块，用于比较读反馈结果与上一或多个写入数据是否相同；地址转换模块，用于通过地址转换协议，使得前后两次编程的地址出现在同一条字线或位线上，或使得前后两次编程的地址不出现在同一个存储块中；两个位线选通器件，用于分别控制读取模块和编程模块；该方法包括以下步骤：

步骤一，对存储单元进行编程操作的同时，对上一个或多个经过编程操作的单元进行读反馈；

步骤二，如果读反馈结果与上一或多个写入数据相同则进行下一个存储单元的编程操作；如果不相同则在本存储单元完成编程操作后，对上一个或多个存储单元再进行一次编程操作；

步骤三，将上一次待写入的数据保存于寄存器中，以供读反馈调用；

步骤四，采用地址转换协议，使得前后两次编程的地址必须出现在同一条字线或位线上或使得前后两次编程的地址不出现在同一个存储块中。

作为本发明的优选方案之一，用于读取模块的位线选通器件采用薄氧栅和低压控制，用于编程模块的位线选通器件采用厚氧栅和高压控制。

作为本发明的优选方案之一，所述地址转换协议采用采用蛇形数据存储顺序。

作为本发明的优选方案之一，所述地址转换模块在相变存储器外部，由外部的控制使得前后两次编程数据处于同一字线或位线上，或使得前后两次编程的地址不出现在同一个存储块中。

作为本发明的优选方案之一，所述地址转换模块在相变存储器内部，由内部的逻辑控制电路控制使得前后两次编程数据处于同一字线或位线上，或使得前后两次编程的地址不出现在同一个存储块中。

作为本发明的优选方案之一，在字线和位线分别设计灵敏放大器。