[发明专利]对于带有开关的相变存储器的快速验证

说明书

技术领域

本主题一般涉及包括半导体存储器设备的电子设备领域。更具体而言，本主题涉及相变存储器设备。

背景

计算机或其他电子设备的存储器可包括集成到较大的集成电路或独立集成电路中的存储器单元块。有许多不同类型的存储器，包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态RAM(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、闪存和相变存储器。相变存储器设备使用在它们的结晶和无定形相位上具有不同的电特性的材料。可以通过将存储器单元中的材料置于结晶相或者无定形相，来对相变存储器单元进行编程，从而提供不要求功率即可保留其内容的非易失性存储器。相变存储器常常使用由电流所生成的热量来编程，以控制相变材料的状态。

相变存储器单元可以由硫族化物材料制成。硫族化物材料包括来自元素周期表的组VI A的至少一种元素。硫族化物相变材料，如果被加热到高于其熔点的温度并使其快速地冷却，将保持在带有高电阻的无定形玻璃样的状态中。硫族化物相变材料，如果被加热到高于其玻璃态转化(glass transition)温度T_g但是低于熔点的温度，将转变成具有低得多的电阻并带有低得多的电压阈值的结晶相，以开始电流的流动。可以使用硫族化物材料的无定形和结晶相之间的材料性质的这种差异来制造相变存储器设备。

附图简述

纳入到本说明书中并构成其一部分的附图示出所要求保护的主题的各实施例。与一般描述一起，附图用于说明所要求保护的主题的原理。然而它们不应该将所要求保护的主题限制到所描述的特定实施例，但是，用于说明和理解所要求保护的主题。这样的主题可以通过参考下列与各个附图一起阅读的详细描述来理解，其中：

图1是示出了根据一实施例的后面跟随着快速验证和两个读取操作的编程时间段的时序图；

图2是示出了适合用于快速验证的各种实施例中的带开关的相变存储器(PCMS)单元的图示；

图3是示出了作为PCMS单元电压和PCMS单元的阈值电压分布的函数的PCMS单元电流的表示的一对图示；

图4是示出了PCMS单元的阈值电压与时间的对数关系的表示的图；

图5是示出了PCMS单元阈值电压在多个离散时间点的分布的一组图示；

图6是使用相变存储器的快速验证的实施例的系统的框图；

图7A是PCMS存储器的快速验证的实施例的流程图；以及

图7B是描述了用于PCMS存储器的快速验证的各实施例中的验证或读取操作的实施例的流程图。

详细描述

在下面的详细描述中，作为示例阐明了众多具体细节以提供对相关原理全面的理解。然而，对那些精通本技术的人员显而易见的是，当前原理也可以在没有这样的细节的情况下实施。在其他情况下，以比较高的级别，没有细节地描述了已知的方法、过程和组件，以便避免对当前概念的各方面造成不必要的模糊。使用了若干个描述性术语和短语来描述所要求保护的主题的各实施例。这些描述性术语和短语被用来向所属领域的技术人员传达一般性地协商一致的含义，除非在此说明书中给出了不同的定义。

图1是根据带有开关的相变存储器的快速验证的实施例的概念时序图100，示出了编程时间段101，后面跟着快速验证102和两个读取操作104，105。垂直轴表示增大的电压，而水平轴表示时间推移。此图的任一轴都不应该解释为是线性的，对数的，或与任何比例一致，除了在垂直轴上较高的位置表示较高的电压，水平轴上的靠右的位置表示稍后的时间。尽管下面的描述引用了带有开关设备的相变存储器，但是，在其他实施例中，也可以使用在阈值电压方面表现出漂移的其他类型的设备。

编程时间段101被用来对存储元件进行编程，并在时间t₀结束，并且在各种实施例中，可以具有表现出与针对编程时间段101示出的波形不同的电压和/或电流特征的电的波形，这取决于实施例。对存储元件进行编程可以使设备的阈值电压V_{TH_set}(V_{TH_设置})和V_{TH_Reset}(V_{TH_复位})返回到额定值。在下面的几节讨论了编程时间段101的各个特征。在某些实施例中，编程时间段101可以包括t₀之前的冷却时间，其中没有向存储元件施加电压或电流。