相變存儲器中的單元狀態確定的製作方法

2023-10-23 12:42:32 2

專利名稱：相變存儲器中的單元狀態確定的製作方法
技術領域：
本發明主要地涉及相變存儲器，並且更具體地涉及用於確定相變存儲器單元的狀態的方法和裝置。
背景技術：
相變存儲器(PCM)是利用某些硫族化物材料在具有不同導電率的至少兩個狀態之間的可逆切換的新型非易失性固態存儲器技術。PCM快速、具有很好留置和耐久屬性並且已經表明升級至將來光刻節點。出於這些原因而認為它有潛力備選或者補充如今的主流存儲器和存儲應用中的快閃記憶體。在商業上可用的PCM器件中，可以通過施加熱將基本存儲單位(「單元」)設置成晶態和非晶態這兩個狀態之一。在代表二進位O的非晶態狀態中，單元的電阻高。硫族化物材料在加熱至它的結晶點以上的溫度然後冷卻時被變換成導電晶態狀態。這一低阻狀態代表二進位I。如果然後將單元加熱至硫族化物熔點以上的高溫，則硫族化物材料在迅速冷卻時恢復至它的非晶態狀態。為了向PCM單元寫入數據，向單元施加電壓或者電流脈衝以將硫族化物材料加熱至適當溫度以在冷卻之後引起希望的單元狀態。為了讀取單元，使用單元電阻作為度量來確定單元的狀態。通過將單元偏置於某一恆定電壓電平並且測量流過它的電流或者通過傳遞恆定電流並且測量跨越單元形成的電壓來測量單元電阻。在單元的電流比電壓特性的亞閾值(sub-threshold)區域中(即在閾值切換電壓(即硫族化物切換至傳導「接通」狀態時的電壓，電流可以在該狀態流過單元以通過焦耳加熱來加熱它，因此潛在地引起相變)以下的區域中)執行這一測量。在這一亞閾值範圍中，可以讀取單元而不影響單元狀態，高阻測量指示二進位O而低阻測量指示二進位I。PCM變成主流的關鍵要求是使成本/位降至與MLC快閃記憶體技術競爭的水平的多級單元(MLC)能力。多級存儲器單元可以被設置成s個不同電阻級，其中s > 2，因此允許每個單元存儲多於一個的位。例如NOR快閃記憶體可以每個單元存儲四級，即兩位。可以使用43nm工藝技術來每單個快閃記憶體單元存儲四位數據(即十六級)的MLC NAND快閃記憶體晶片當前可用。在PCM單元中，通過利用硫族化物單元的部分非晶態狀態來實現MLC操作。可以通過變化硫族化物材料內的非晶態狀態的有效體積來設置不同單元級。這繼而變化單元電阻。雖然商業上可用的PCM晶片當前每個單元存儲僅一位，但是已經在實驗上示範PCM晶片中每個單元存儲四位。PCM器件中的問題是稱為短期電阻漂移或者結構馳豫的物理現象，該現象經常簡稱為「漂移」。這一問題在MLC器件中尤其顯著並且給PCM中的可靠MLC能力帶來顯著技術障礙。認為結構馳豫歸因於相變材料的非晶態相中的局部原子重排，從而影響它們的導電率。具體而言，MLC PCM中的在非晶態狀態或者在部分非晶態狀態編程的PCM單元的電阻在時間上向上移位並且也受溫度影響。因此，觀測在不同時間瞬間測量的單元電阻按照隨著時間增加而增加的趨勢波動。對這一電阻移位有貢獻的事件在性質和出現時間上是隨機的，因此很難預測和減輕。由於電阻移位，因此與不同單元狀態(在活躍體積內的非晶態/晶態材料相的配置)對應的不同電阻級可以在隨機時間瞬間相互重疊，從而造成單元狀態確定的隨機錯誤。已經提出許多技術以解決電阻移位問題。一種技術涉及到使用參考單元，其中出於漂移減輕的目的而保留儲存器單元總體的某一部分。將這些參考單元中的每個參考單元編程至特定單元狀態，並且按照規律間隔監視這些單元的電阻以觀測用於其它單元(即用於實際用戶數據存儲的單元)的電阻漂移的估計。然後，以獲得無漂移影響的電阻級為目的，從對用戶單元的測量去除估計的漂移。這樣的基於參考級的漂移抵消的效果主要依賴於相似單元的狀態表現相似漂移特性的假設。然而在不可避免地存在顯著單元間可變性(由在更小單元尺度增加的過程變化引起)和單元內參數變化(主要由材料變化引起)時，這一假設的有效性值得懷疑從而導致有缺陷的漂移抵消。漂移加速是用於應對漂移的另一提議。在對存儲器單元編程期間(或者之後)，在某一(足夠低)溫度對單元退火一段時間，以由此根據阿列紐斯關係(Arrheniusrelation)加速漂移影響。假設單元電阻在退火之後未顯著漂移。實驗尚未充分證實這一方式的有效性。另外由於熱激活相變現象，所以單元退火可能導致不期望的單元狀態擾動。也已經提出編碼技術以應對漂移。這裡，沒有單獨地而是在單元塊(碼字)中編程和讀取存儲器單元。在這些碼字中添加的冗餘性旨在使碼字不受漂移影響，並且提供在解碼時無錯誤取回信息。儘管漂移編碼可以是潛在強大技術，但是它的有效性通常隨著所用代碼的冗餘性而伸縮。更高冗餘性不利於可用於存儲實際用戶數據的存儲器容量。通常僅容許最少冗餘性，並且這可能減少代碼在應對漂移時的有效性。

發明內容
本發明一個方面的一個實施例提供一種用於確定相變存儲器單元的狀態的方法。該方法包括進行依賴於單元的亞閾值電流比對電壓特性的多個測量；處理測量以獲得依賴於所述電流比對電壓特性的斜率的度量；並且根據所述度量確定單元的狀態。在本發明的一些實施例中，運用如下度量，該度量依賴於單元的亞閾值電流比對電壓(Ι/v)特性的斜率，即在閾值切換電壓以下的I/V特性斜率。亞閾值I/V特性的斜率依賴於電阻微分(即電阻導數)、但是不依賴於任何絕對電阻值。儘管單元電阻如上文討論的那樣隨著時間顯著變化，但是在亞閾值範圍中Ι/v特性的斜率保持隨著時間幾乎不變。這是因為亞閾值Ι/v斜率是單元內的非晶態相的有效體積的函數。有效非晶態體積又是單元狀態的良好測量並且尤其地是不受漂移影響的測量，因為已知漂移不影響非晶態相的幾何形狀(假設漂移歸因於非晶態相內的缺陷湮滅、但是不影響總非晶態體積)。體現本發明的一些方法利用亞閾值I/V斜率以獲得基本上不隨著漂移變化的單元狀態度量。具體而言，在本發明的一些實施例中使用的度量基本上不受漂移影響，即它除了不可避免的噪聲波動之外保持隨著時間基本上恆定。由於亞閾值Ι/v斜率是單元內的有效非晶態體積的函數，並且因此是單元狀態測量的函數，所以繼而前述度量也是單元狀態的特性並且因此可以用來在MLC PCM中的不同狀態之間區分。如下文進一步描述的那樣，對實際PCM單元陣列的實驗結果示範這一陳述的有效性和這一度量作為單元狀態測量的效率。因此，通過使用描述的度量，本發明的一些實施例提供用於以取回的信息不受漂移影響的方式確定PCM單元的狀態的方法。根據本發明一些實施例的方法可以不關於漂移性質本身進行任何假設，並且可以不造成用戶存儲容量的內在損失。本發明的一些實施例因此可以提供改進用於PCM陣列的單元狀態確定從而總體上促進增強的MLC能力和PCM器件的高效操作。前述度量可以用多種方式根據這一斜率直接或者間接依賴於亞閾值I/V特性的斜率。要點在於度量以某一方式與亞閾值Ι/v斜率有關，並且因此不直接依賴於單元的絕對電阻，後者如上文討論的那樣受漂移影響。換而言之，根據本發明的一些實施例，可以基於獨立或者基本上獨立於絕對單元電阻的度量確定PCM單元狀態。根據本發明的一些實施例，為了推導度量，對單元進行至少兩個測量，這些測量(直接或者間接)依賴於亞閾值I/V斜率。如下文進一步描述的那樣，可以進行多於兩個測量以允許平均並且提高精確性。然後可以用多種方式處理所得測量以獲得用來評價單元狀態的最終度量。例如，一些實施例可以包括以不同單元偏置電壓進行單元電流的多個測量，度量依賴於以不同偏置電壓測量的單元電流的函數差值。類似地，可以針對不同施加單元電流測量跨越單元的電壓，並且度量可以依賴於測量的單元電壓的函數差值。備選地，例如可以在亞閾值I/V曲線上的不同點進行單元電阻的多個測量，並且度量可以依賴於在所述不同點測量的單元電阻的函數差值。在這些例子中，討論的測量值的指定函數可以簡單地是測量值本身或者可以是這一個值的某一更複雜函數，例如對數。根據度量確定單元狀態的具體方式也可以在不同實施例中變化。這一步驟的細節可以依賴於單元類型(級數)、度量本身的精確形式，以及除了基本度量推導方法之外還可以運用的任何技術，例如用於進一步增強讀取精確性的任何附加糾正技術。在一些優選實施例中，可以簡單地通過比較推導的度量(有或者無任何進一步處理)與指示不同單元狀態的一個或者多個參考值來確定單元狀態。儘管本發明的一些實施例可以應用於兩級PCM單元，但是應用於多級單元尤其有利，因為漂移在MLC器件中更成問題。當應用於確定多級單元(即s級單元，其中s > 2)的狀態時，優選方法可以包括通過比較推導的度量與指示單元的s級的多個參考值來確定單元的狀態。這樣的參考值可以用多種方式、例如在預定閾值方面限定單元級，這些預定閾值限定用於測量範圍的邊界，這些測量範圍映射到不同讀回電平。本發明第二方面的一個實施例提供一種用於確定相變存儲器單元的狀態的裝置。該裝置包括測量電路，用於進行依賴於單元的亞閾值電流比對電壓特性的多個測量；以及控制器，用於處理所述測量以獲得依賴於所述電流比對電壓特性的斜率的度量，其中控制器適於根據所述度量確定單元的狀態。根據本發明的又一實施例，基於獨立或者基本上獨立於絕對單元電阻的度量確定PCM單元狀態。本發明第三方面的一個實施例提供一種相變存儲器設備，該相變存儲器設備包括存儲器，包括多個相變存儲器單元；以及讀取/寫入裝置，用於讀取和寫入相變存儲器單元中的數據，其中讀取/寫入裝置包括根據本發明第二方面的用於確定所述存儲器單元的狀態的裝置。


一般而言，在這裡參照實現本發明的方法描述特徵時，可以在體現本發明的裝置或者設備中提供對應特徵。現在將參照以下附圖通過例子描述本發明的優選實施例圖1是體現本發明的相變存儲器設備的示意框圖；圖2示出了用於八級PCM單元的平均編程曲線；圖3圖示了在不同施加電壓的PCM單元電阻的時間依賴性；圖4示出了圖1的器件中的用於生成單元狀態度量的簡單差值度量計算電路；圖5示出了在均值去除過程之後的圖3的結果；圖6a和圖6b分別圖示了在圖1的器件中使用的差值度量在均值去除之前和之後的時間依賴性；圖7比較單元電阻的時間依賴性與差值度量的時間依賴性；圖8a和圖Sb分別圖示了圖1的器件的測量電路的數字和模擬實現方式的操作；圖9比較使用原始電阻度量和圖1的器件的差值度量的對用於不同級的單元狀態測量的漂移的影響。圖10示出了平均差值度量如何隨著存儲的單元級而變化；並且圖11是PCM單元的示意圖，該示意圖指示單元的有效非晶態厚度。
具體實施例方式圖1是體現本發明的相變存儲器設備的簡化示意圖。器件I包括用於在多級PCM單元的一個或者多個集成陣列中存儲數據的相變存儲器2。雖然在圖中示出了為單個塊，但是一般而言，存儲器2可以包括PCM存儲單元的任何希望的配置，該配置的範圍例如從單個晶片或者裸片到各自包含多個存儲晶片封裝體的多個存儲組。讀取和向存儲器2寫入數據由讀取/寫入裝置3執行。裝置3包括用於向PCM單元寫入數據並且用於進行單元測量從而允許確定單元狀態並且因此讀回存儲的數據的數據寫入和讀取測量電路4。電路4可以出於寫入和讀取的目的而通過向存儲器總體2中的字線和位線陣列施加適當電壓來對個別PCM單元尋址。以除了如下文具體描述的方式之外的公知方式執行這一過程。如下文更具體描述的那樣，讀取/寫入控制器5總體上控制裝置3的操作，並且包括用於根據讀取測量來推導單元狀態度量並且用於將這一度量用於單元狀態確定(即級檢測)的功能。一般而言，可以在硬體或者軟體或者其組合中實施控制器5的功能，但是出於操作速度的原因而一般優選使用硬接線邏輯電路。適當實現方式將根據這裡的描述而為本領域技術人員所清楚。如圖6中的塊6所示，向設備I輸入的用戶數據通常在作為寫入數據向讀取/寫入裝置3供應之前受到某一形式的寫入處理，諸如用於糾錯目的的編碼。類似地，裝置3輸出的讀回數據一般由例如執行碼字檢測和糾錯操作的讀取處理模塊7處理以恢復原輸入用戶數據。模塊6和7的這樣的處理獨立於待描述的單元狀態度量系統並且這裡無需具體加以討論。可以將存儲器2中的多級單元中的每個多級單元設置成與單元的不同非晶態/晶態狀態對應的S個預定義電阻級，其中S > 2。限定不同級的電阻值通常間隔不等，典型地落在對數域中。在這一具體例子中，s = 8，其中每個單元可以存儲八級，從而提供每個單元的三位存儲。為了向給定的單元寫入數據，電路4施加電壓脈衝以將單元設置成與適當電阻級對應的狀態。圖2圖示了單元電阻如何隨著用於PCM單元的施加電壓而變化。這一幅圖示出了用於六十個8級PCM單元的陣列的平均編程曲線為針對增加幅度Vg的施加電壓脈衝而獲得的(平均)單元電阻R的對數。八個預定義電阻級RO至R7由圖中的水平線指示。編程曲線的左側(在Vg=1.5伏特的虛線豎線的左側)示範編程的電阻如何初始地隨著電壓從O伏特增加而減少。這歸因於單元的硫族化物材料中的結晶增加。Vg=1.5伏特在此對應於最大結晶狀態。隨後，增加電壓引起增加熔化，從而產生單元內的非晶態相的更大有效體積。這使編程的電阻如圖中的虛線豎線的右側所示沿著右編程曲線增加。根據常規做法，通過在圖2的曲線的右編程斜率上對單元編程來向圖1的器件中的單元寫入數據。讀取存儲器單元涉及確定單元的狀態，即檢測單元被設置成預定義級RO至R7中的哪個預定義級。在常規器件中，這通過進行單元電阻的直接測量來完成。具體而言，針對給定的施加電壓進行單元電流的測量，並且計算和使用單元電阻作為與預定義級比較以確定單元狀態的單元狀態度量。在單元的電流比電壓(ι/ν)特性的亞閾值區域中執行這一測量，從而測量不影響單元狀態。Ι/v特性在亞閾值區域中為強非線性，其中將在不同偏置電壓測量不同電阻。這從圖3中的比對時間的對數R的繪圖中變得清楚，其中示出了 PCM單元的測量電阻隨著施加電壓增加而減少。這一幅圖也清楚地圖示了漂移對電阻測量的影響。具體而言，非晶態相的電阻近似地按照下式隨著時間增加:R(t) =Rtl(Vtci)V，其中logR(t) = 1gRc^Vlog(Vtci)，其中V是被認為與PCM單元的活躍區域中的非晶態相的體積成比例的漂移指數。已經示出漂移指數隨著溫度增加而增加。漂移是可以視為非平穩噪聲的隨機現象，因此很難預測。圖1的器件I運用一種用於確定單元狀態的方法,該方法使用依賴於亞閾值I/V特性的斜率的度量。這可以提供獨立於絕對單元電阻的度量。為了讀取單元，讀取測量電路4進行依賴於單元的亞閾值I/V特性的多個測量。在這一示例實施例中，獲得與亞閾值I/V斜率有關的簡單度 量為在某一偏置電壓V1的單元電阻R1的對數與在不同電壓V2的單元電阻R2的對數之間的差值。由於亞閾值I/V斜率保持隨著時間幾乎恆定，所以差值度量LogR1-LogR2將具有相同性質。事實上，雖然LogR1和LogR2 二者將顯著波動並且平均而言隨著時間增加，但是它們的波動以將它們相減將去除它們的由於漂移所致的共同分量這樣的方式大量相關。剩餘分量歸因於主要無關並且不是由漂移引起的噪聲和其它波動。注意，這一方式未關於作為時間的函數的漂移性質進行具體假設。可以有效去除任何任意漂移特性(視為時間的函數)。在器件I的讀取操作中，測量電路4檢測在施加第一(亞閾值)電壓V1時流過單元的電流I1和在施加第二(亞閾值)電壓％時的電流12。向控制器5輸出所得電阻測量R1 = Vl1和R2 = V2/I2。控制器5然後計算差值度量1gR1-1ogR20這可以經由如圖4中所示簡單差分放大器電路在數字或者模擬域中實施於控制器5中。由於所得度量依賴於電阻差值，所以度量依賴於ΙΛ特性的斜率，但是不依賴於任何絕對電阻(因此為絕對電流或者電壓)值。如更早討論的那樣，亞閾值ΙΛ斜率是單元內的有效非晶態體積的函數並且因此是單元狀態測量。繼而差值度量也是單元狀態的特性。差值度量因此可以用來在不同存儲級之間區分而又出於上文說明的原因而基本上不受漂移影響。這將通過實驗結果的以下說明來示範。首先回顧圖3，觀測到在不同電壓的log((t))的測量看來僅相差常數。因此，材料的結構馳豫(漂移)應當至少在低電壓(無退火)獨立於電壓。採用以下模型以說明測量:r (t, Vi) = Rj+w(t)其中w(t)是零均值時間函數，Ri僅依賴於Vi，並且r O用來表示1g(RO)。因此:相對於時間取得的均值平均E由下式給出:E [r (t, Vi) ] = Ri,並且因此:r(t, Vi)-E[r(t, Vi)] = w(t) 對於所有(i)。這由圖5支持，該圖示出了在均值去除之後的圖3的結果。如果現在考慮在不同電壓Vk測量的成對r(t)之間的差值DR(LViik):DR(t, Vijk) = r (t, V^-r (t, Vk) =R1-Rk該差值獨立於(t)，即比對時間是恆定的。因此，所有波形DRa^i,,)應當隨著時間恆定(斜率=O)。注意， 這一差值度量未假設漂移特性的任何獲知(即w(t)可以是任意的)。這些預測清楚地受到圖6a和圖6b支持。圖6a針對不同電壓對ViJk按對數時間繪製了差值度量，並且圖6b示出了在均值去除Φκα,υ-Εο^α,υ])之後的相同結果。圖7示出了在作為對數時間的函數的差值度量D與常規原始電阻測量(按對數刻度的絕對電阻)之間的直接比較。實線給出用於每個跡線的結果的直線擬合。這更清楚地示範差值度量更少依賴於原始度量。差值度量因此可以提供基本上不隨漂移變化並且未了解漂移特性(例如logR(t)是否與log(t)或者任何其它漂移模型成比例)仍可操作的測量。儘管上文使用簡單模型以說明測量，但是可以假設R比對時間的冪律行為來考慮在不同電壓測量的R(t)的更精化模型(共同漂移模型)。根據標準漂移模型:log[R(t)] = a (R。)+vlogt,其中 R。= R(O), ν:漂移冪律指數,並且假設 t。= I 而不失一般性。使用精化模型:log[R(t, Vi) ] = a (R0, Vi) + (v+wi) 1gt其中均值EiUl =0，v依賴於R級，並且Wi<<v，差值度量取以下形式:log[R(t, Vi)]-log[R(t, Vk)] = [ a (R0, Vi)-a (R0, Vk) ] + (W1-Wk) 1gt。在方括號中的第一項在這裡是R(O)的測量並且具有隨著IV1-VkI增長的量值。第二項是時間的弱函數(Wi << V)。然後可以通過平均來提高度量的質量(時間不變性、方差):E{log[R(t, V^J-logtRa, Vk)]} = E[a (RojVi)-Q (R0, Vk)]該式示出無時間依賴性。這裡可以對多個不同電壓對V1、Vk取平均值。可以在圖1的器件中以簡單方式實施這樣的平均過程。在單元讀取操作期間，測量電路4檢測在若干不同施加位線(BL)電壓的單元電流。這在圖8a中針對數字電路實現方式並且在圖Sb中針對模擬實施方式加以圖示。向控制器5供應在每個電壓的所得電阻測量(V/I)，該控制器計算在成對這些電阻值之間的差值並且將結果平均以獲得最終平均差值度量。圖9將針對不同單元級的平均差值度量比對時間波形的斜率與用於原始(絕對)電阻度量的等效波形的斜率進行比較。這些斜率是漂移指數的估計，並且結果清楚地示出平均差值度量的更優性能。已經示範差值度量的漂移-電阻為單元狀態測量，現在解決級區分問題。為了有效，度量當然必須依賴於級並且理想地實現具有良好裕度的級檢測。圖10示出了平均差值度量如何隨著存儲的電阻級而變化，其中如上文描述的那樣對多個電壓對取平均。這示範差值度量在將用作有效單元狀態測量的存儲電阻級之間充分區分。可以在器件I的控制器5中通過將針對單元獲得的平均差值度量與多個預定參考值進行比較來執行級檢測。參考值可以例如對應於限定不同單元級的預先計算的度量值或者如下閾值，這些閾值限定在視為映射到不同單元級的相應度量值範圍之間的邊界。在控制器5中簡單比較計算的度量與參考值因此產生存儲的單元級。如上文討論的那樣，所得讀回數據然後由控制器5輸出用於進一步讀取處理以便恢復用戶數據。將了解，通過利用描述的單元狀態度量，上述實施例可以實施一種用於PCM單元狀態確定的新技術，其中取回的信息基本上不受漂移影響。這一技術可以關於漂移性質本身不進行任何假設，它也不造成任何內在用戶存儲容量損失。器件I因此可以構成新型MLCPCM器件，該器件利用新的單元狀態度量技術以提供與實現方式簡單性結合的增強性倉泛。當然將理解可以對上文描述的示例實施例進行許多改變和修改。例如可以設想依賴於PCM單元亞閾值I/V特性的各種其它度量。可以獲得另一簡單測量為在不同偏置電壓V1、Vk的單元電流的對數之間的差值或者等效為在不同恆定電流電平的測量電壓的對數之間的差值。儘管這裡運用檢測到的數量的對數，但是可以在計算差值度量時運用這些數量的其它函數或者甚至檢測到的值本身。此外，儘管簡單差值測量提供對I/V斜率的粗略數值逼近(然而該粗略數值逼近具有與I/V斜率相似的特性(時間不變性、R級依賴性))，但是如果希望則可以運用更佳數值逼近並且該運用更佳數值逼近可以提供提高的精確性。對函數的導數的數值逼近是頗有研究的主題，並且這裡的各種可能性將為本領域技術人員所清楚。與亞閾值I/V斜率有關的其它可能度量從對上文在亞閾值範圍中的傳導的分析表達式這一背景中提出的差值度量的考慮中變得清楚。下文參照圖11描述具體例子。圖11是PCM單元的示意圖，其中陰影半球代表單元的、厚度為tgst的活躍體積內的非晶態相的有效體積。非晶態體積具有如圖中所不有效厚度ua。認為非晶態硫族化物中的傳導歸因於載流子在局部缺陷狀態(陷阱)之間的熱激活跳躍。用於非晶態相中的受陷阱限制的傳導的兩個主要模型是針對高缺陷密度的普爾(Poole)傳導(Ielmin1-Zhang)和針對低缺陷密度的普爾-法蘭克(Poole-Frenkel)傳導。這些模型在溫度T、有效非晶態厚度Ua和各種其它參數方面表達單元電流I對施加電壓V的依賴性。在普爾傳導模型方面，可以表明差值度量DIM = In(R2) — hi(R/)= In(I2) - ln(I/) + ln{ V2/ Vj)
權利要求
1.一種用於確定相變存儲器單元的狀態的方法，所述方法包括: 進行依賴於所述單元的亞閾值電流比對電壓特性的多個測量； 處理所述測量以獲得依賴於所述電流比對電壓特性的斜率的度量；並且 根據所述度量確定所述單元的狀態。
2.如權利要求1所述的方法，用於確定s級相變存儲器單元的狀態，其中s> 2，所述方法包括通過將所述度量與指示所述單元的所述s級的多個參考值進行比較來確定所述單元的狀態。
3.如權利要求1或者2所述的方法，包括在不同單元偏置電壓進行單元電流的多個測量，其中所述度量依賴於在所述不同偏置電壓處的所測量的單元電流的函數的差值。
4.如權利要求1或者2所述的方法，包括針對所述不同的施加單元電流進行跨越所述單元的電壓的多個測量，其中所述度量依賴於在所述不同的施加電流處的所測量的單元電壓的函數的差值。
5.如權利要求1或者2所述的方法，包括在所述電流比對電壓特性上的不同點處進行單元電阻的多個測量，其中所述度量依賴於在所述不同點處的所測量的單元電阻的函數的差值。
6.如權利要求3至5中的任一權利要求所述的方法，其中所述測量值的函數包括該值的對數。
7.如任一前述權利要求所述的方法，其中所述度量依賴於所述單元中的有效非晶態厚度(Ua)。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述度量包括所述單元中的有效非晶態厚度(Ua)的估計。
9.如任一前述權利要求所述的方法，進行多於兩個的所述測量，其中所述處理包括平均化過程。
10.一種用於確定相變存儲器單元的狀態的裝置，所述裝置包括: 測量電路(4)，用於進行依賴於所述單元的亞閾值電流比對電壓特性的多個測量；以及 控制器(5)，用於處理所述測量以獲得依賴於所述電流比對電壓特性的斜率的度量，其中所述控制器(5)適於根據所述度量確定所述單元的狀態。
11.如權利要求10所述的裝置，用於確定s級相變存儲器單元的狀態，其中s> 2，所述控制器(5)適於通過將所述度量與指示所述單元的所述s級的多個參考值進行比較來確定所述單元的狀態。
12.如權利要求10或者11所述的裝置，其中所述測量電路(4)適於在不同單元偏置電壓處進行單元電流的多個測量，並且其中所述度量依賴於在所述不同偏置電壓處的所測量的單元電流的函數中的差值。
13.如權利要求10或者11所述的裝置，其中所述測量電路(4)適於針對所述不同的施加單元電流進行跨越所述單元的電壓的多個測量，並且其中所述度量依賴於在所述不同的施加電流處的所測量的單元電壓的函數的差值。
14.如權利要求10或者11所述的裝置，其中所述測量電路(4)適於在所述電流比對電壓特性上的不同點處進行單元電阻的多個測量，並且其中所述度量依賴於在所述不同點處的所測量的單元電阻的函數差值。
15.一種相變存儲器設備(1)，包括: 存儲器(2)，包括多個相變存儲器單元；以及 讀取/寫入裝置(3)，用於讀取和寫入所述相變存儲器單元中的數據，其中所述讀取/寫入裝置(3)包括如權利要求10至14中的任一權利要求所述的用於確定所述存儲器單元的狀態的 裝置。
全文摘要
本發明提供用於確定相變存儲器單元的狀態的方法和裝置。對單元進行多個測量，測量依賴於單元的亞閾值電流比對電壓特性。處理測量以獲得依賴於電流比對電壓特性的斜率的度量。然後根據不同於絕對單元電阻、基本上不受漂移影響的這一度量確定單元的狀態。
文檔編號G11C13/00GK103081018SQ201180042043
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月26日 優先權日2010年8月31日
發明者E·S·埃裡弗塞裡烏, A·潘塔齊, N·帕潘德雷烏, C·伯津迪斯, A·塞巴斯蒂安 申請人:國際商業機器公司