用于相变存储器及开关（PCMS）阵列中的地址线的单个晶体管驱动器的制作方法

背景技术：

本公开内容总体上涉及微电子存储器的制造。微电子存储器可以是非易失性的，其中，即使在断电的情况下，存储器也可以保留所存储的信息。

附图说明

在说明书的结论部分中具体指出并明确要求了本公开内容的主题。依据以下的说明及所附权利要求书，并结合附图，本公开内容的前述及其他特征会变得更为显而易见。应理解，附图仅描绘了根据本公开内容的几个实施例，因此这些附图不应认为是限制其范围。通过使用附图，将以另外的特征和细节来说明本公开内容，以便可以更易于确定本公开内容的优点，在附图中：

图1是示出相变存储器阵列的示意图。

图2是示出相变存储器堆栈的示意图。

图3是示出本领域公知的用于存储器阵列的具有两个晶体管局部字线驱动器的字线驱动器的示意图。

图4是示出根据本说明书一个实施例的用于存储器阵列的具有单个晶体管局部字线驱动器的字线驱动器的示意图。

图5是示意图，示出根据本说明书一个实施例的，在选择一条奇数字线、剩余的奇数字线是浮置的、并将偶数字线驱动到禁用(inhibit)电压时的情况，其中所述禁用电压用于具有单个晶体管局部字线驱动器的字线驱动。

图6是示出本领域公知的用于存储器阵列的具有两个晶体管局部位线驱动器的位线驱动器的示意图。

图7是示出根据本说明书一个实施例的用于存储器阵列的具有单个晶体管局部位线驱动器的位线驱动器的示意图。

图8是示出根据本说明书一个实施例的，在奇数字线和偶数字线选择情况下，用于字线侧和位线侧的禁用和选择条件的示意图。

图9是根据本说明书一个实施例的选择地址线的流程图。

图10是根据本说明书一个实施例的系统的示意图。

具体实施方式

在以下具体实施方式部分中，对附图进行了参考，附图说明性地示出了特定实施例，在其中可以实施所要求的主题。以足够的细节来说明这些实施例，以使得本领域技术人员能够实施主题。应理解，尽管有所不同，但多个实施例不一定是相互排斥的。例如，在不脱离所要求的主题的精神和范围的情况下，本文结合一个实施例说明的具体特征、结构或特性可以在其他实施例中实现。本说明书中对“一个实施例”或“实施例”的提及表示结合这个实施例说明的具体特征、结构或特性包括在包含于本发明中的至少一个实现方式中。因此，短语“一个实施例”或“在实施例中”的使用不一定指代相同的实施例。另外，应理解，在不脱离所要求的主题的精神和范围的情况下，可以修改在每一个公开的实施例中的个体元件的位置或布置。因此，以下详细说明不应以限制性意义来理解，主题的范围仅由适当解释的所附权利要求连同所附权利要求对其享有权利的全部等价范围来定义。在附图中，相似的附图标记在几个附图中指代相同的或相似的元件或功能，本文所示的元件相互之间不一定是按照比例的，而是可以放大或缩小个体元件，以便更易于理解本说明书的上下文中的元件。

图1示出了存储器阵列100，出于举例说明的目的，其包括存储器单元110₁-110₉的3x3阵列，图2示出了单个存储器单元110(类似于图1的存储器单元110₁-110₉中的任意一个)。每一个存储器单元(110和110₁-110₉)都可以包括相变存储器元件120和双向阈值开关130。

存储器阵列100可以包括列线150₁、150₂和150₃(图2中示出为元件150)和行线140₁、140₂和140₃(图2中示出为元件140)，用以在写或读操作过程中选择阵列的一个特定存储器单元。列线150、150₁、150₂和150₃与行线140、140₁、140₂和140₃也可以称为“地址线”，因为这些线可以用于在编程或读取过程中对存储器单元110、110₁-110₉进行寻址。列线150、150₁、150₂和150₃也可以称为“位线”，行线140、140₁、140₂和140₃也可以称为“字线”。此外，应理解，图1的3x3阵列仅是示例性的，且可以是任何适当的大小(即，任意数量的存储器单元)。

相变存储器元件120可以通过双向阈值开关130连接到列线150、150₁、150₂和150₃，并可以耦合到行线140、140₁、140₂和140₃。每一个双向阈值开关130都可以串联连接到每一个相变存储器元件120，并可以用于在每一个相变存储器元件120的编程或读取过程中寻址每一个相变存储器元件120。当选择了特定存储器单元(例如，图2的存储器单元110)时，电压可以被施加到其相关联的列线(例如，图2的元件150)和行线(例如，图2的元件140)，用以横跨存储器单元施加电压。应理解，每一个双向阈值开关130都可以位于每一个相变存储器元件120与列线150、150₁、150₂和150₃之间，其中每一个相变存储器元件120都可以耦合到行线140、140₁、140₂和140₃。还应理解，在每一个存储器单元110、110₁-110₉中可以使用多于一个的双向阈值开关130。

相变存储器元件120基于相变材料层的相位变化特性而操作，相变材料层介于上电极和下电极之间(在下电极与相变层之间具有电阻加热元件)(未示出)。随着施加了电流，由于电阻加热元件所产生的热量(借助焦耳效应)，相变材料层经历了在非晶态与晶态之间的相位变化。

非晶态的相变材料元件120的比电阻高于晶态的相变材料元件120的比电阻。因此，在读模式中，感测流过相变材料元件102的电流确定了存储的信息具有“1”还是“0”的逻辑值。

相变存储器元件120可以包括硫族化物层，在其中作为相变元件。硫族化物层可以包括周期表的VI族的元素(例如，硒(Se)、碲(Te)等)，常常与IV和V族元素(例如，锗(Ge)、砷(As)、锑(Sb)等)组合。

本领域技术人员会理解，可以分别通过产生字线和位线信号的字线和位线驱动器来访问相变存储器单元(例如，110、110₁-110₉)。电流相位存储器阵列可以包括字线驱动器和位线驱动器，其每一个都使用两个或更多个晶体管来驱动到字线或位线的禁用电压或选择电压(取决于选择哪一个交叉点相变存储器元件)。然而，由于为了更高的效率和成本降低而按比例缩小了相变存储器阵列，就必须缩小驱动器以将CMOS区保持在小的存储器结构下面。使用具有两个或更多个晶体管的现有字线和位线驱动器设计，就变得难以充分地按比例缩小晶体管尺寸以将存储器区与CMOS区保持为彼此相当。

本说明书的实施例涉及地址线驱动器和非易失性存储器器件的操作。在至少一个实施例中，单个晶体管可以用于驱动每一条地址线，或者是字线或者是位线。可以在不同时刻，通过这些单个晶体管器件来驱动禁用电压和选择电压，这可以借助引入用于地址线(即，字线和位线)的奇数和偶数指定标识(designation)来实现。在一个操作实施例中，可以将所选择的地址线驱动到选择电压，使得具有与所选择的地址线相同的奇数或偶数指定标识的地址线浮置。将不同于所选择的地址线的奇数或偶数指定标识的地址线驱动到禁用电压。相邻禁用地址线可以充当对所选择的地址线的屏蔽线，这可以避免由在一些相变存储器单元上的浮置条件造成的失效(misfiring)，如本领域技术人员会理解的。

借助于将地址线驱动器所需的晶体管数量减少到每一个为一个晶体管，根据本公开内容，可以使得在存储器结构下面的CMOS区更小。

图3示出了字线驱动器200，其具有两个晶体管结构局部字线驱动器202_{n_m}(其中，n是存储器阵列的全局字线设置内的全局字线的数量，将其示出为32条全局字线(即，0-31)，m是存储器阵列中每一个全局字线设置的局部字线的数量，将其示出为32条局部字线(即，0-31)，如本领域公知的)。如图所示，局部字线NMOS(N沟道金属氧化物半导体)场效应晶体管204_{n_m}用于驱动局部字线选择电压WL_SEL<31:0>，局部字线PMOS(P沟道金属氧化物半导体)场效应晶体管206_{n_m}可以用于驱动局部字线禁用电压V_{inh_WL}。如本领域公知的，选择电压是用于对存储器单元进行编程的电压，例如如图1和2所示的相变存储器和开关存储器单元110、110₁-110₉，禁用电压是禁止编程的电压。如图所示，局部字线NMOS场效应晶体管204_{n_m}和局部字线PMOS场效应晶体管206_{n_m}在产生局部字线LWL_{n_m}过程中的操作是本领域中公知的，在此将不再论述。本领域技术人员会理解，在存储器阵列中可以使用任意适当数量的全局字线和局部字线。

如图3进一步示出的，字线驱动器200还可以包括全局字线驱动器212_n，每一个都包括全局字线NMOS场效应晶体管214_n和全局字线PMOS场效应晶体管216_n(以及偏置NMOS场效应晶体管218_n和旁路NMOS场效应晶体管222_n)。本领域技术人员会理解，为了选择特定字线，导通用以选择特定字线LWL_{n_m}的全局字线NMOS场效应晶体管214_n和局部字线NMOS场效应晶体管204_{n_m}器件。如图所示，全局字线驱动器212_n根据用于电流限制(电流镜)的相关偏置电压V_bias和旁路电流镜电压V_pass而在产生全局字线GWL_n中的操作是本领域中公知的，在此将不再论述。

在图3的字线驱动器200中，每一条局部字线LWL_{n_m}都需要局部字线NMOS场效应晶体管204_{n_m}和局部字线PMOS场效应晶体管206_{n_m}，它们在存储器结构下占用了相当大的空间。如图所示，每一条局部字线LWL_{n_m}都需要2.125个晶体管(即，局部字线NMOS场效应晶体管204_{n_m}、局部字线PMOS场效应晶体管206_{n_m}和全局字线驱动器212_n的4/32个晶体管)。

图4示出了根据本说明书的一个实施例的字线驱动器300，其具有单个晶体管的结构，用以驱动局部字线LWL_{n_m}。如图所示，禁用电压V_{inh_WL}或选择电压(奇数字线选择信号WL_{O_SEL<31:0>}或偶数字线选择信号WL_{E_SEL<31:0>})可以在不同时刻通过相应的单个场效应晶体管304_{n_m}。应理解，尽管将单个场效应晶体管304_{n_m}示出为NMOS晶体管，但单个场效应晶体管304_{n_m}也可以是PMOS晶体管。应进一步理解，在给定存储器阵列中可以使用任何适当数量的全局字线和局部字线。

将局部字线LWL_{n_m}划分成交替的奇数和偶数指定标识。例如，局部字线LWL_{n_0}、LWL_{n_2}、(未具体示出)、……、LWL_{n_28}(未具体示出)、和LWL_{n_30}(未具体示出)是“偶数”，即电耦合到偶数字线选择信号WL_{E_SEL<31:0>}，局部字线LWL_{n_1}(未具体示出)、LWL_{n_3}(未具体示出)、……、LWL_{n_29}(未具体示出)、和LWL_{n_31}是“奇数”，即电耦合到奇数字线选择信号WL_{O_SEL<31:0>}。

为了正确地通过适当的单个场效应晶体管304_{n_m}传送禁用电压，将全局字线分别划分为偶数和奇数全局字线GWL_{n_e}和GWL_{n_o}，它们由全局字线驱动器312_n产生。此外，每一个全局字线驱动器312_n都可以包括两个晶体管对(即，第一全局字线NMOS场效应晶体管314_n与第一全局字线PMOS场效应晶体管316_n配对，第二全局字线NMOS场效应晶体管324_n与第二全局字线PMOS场效应晶体管326_n配对)，以区分用于每一条局部字线LWL_{n_m}的偶数选择和奇数选择，如本领域技术人员通过参考图4会理解的那样。全局字线驱动器312_n还可以包括偏置NMOS场效应晶体管318_n和旁路NMOS场效应晶体管322_n；本领域技术人员会理解它们在全局字线驱动器312中的操作。应理解，图7中所示的具体电路和晶体管选择仅仅是示例性的，任何适当的电路和晶体管选择都可以用于产生偶数全局位线GWL_{n_e}和奇数全局位线GWL_{n_o}。

在图4的字线驱动器300中，每一条局部字线LWL_{n_m}都仅需要一个局部字线场效应晶体管304_{n_m}作为驱动器。这样，每一条局部字线都会仅需要1.1875个晶体管(即，局部字线场效应晶体管304_{n_m}和全局字线驱动器312_n的6/32个晶体管)。

在偶数字线选择的情况下，通过全局字线驱动器312_n由传送禁用电压V_{inh_WL}来禁用所有奇数字线，以触发奇数全局字线GWL_{n_o}，并导通连接到指定的奇数字线(即，连接到奇数字线选择信号WL_{O_SEL<31:0>})的所有局部场效应晶体管304_{n_m}。对于偶数字线，只有单条解码的偶数字线被选择，其余偶数字线被保持浮置(例如，施加的既不是选择电压也不是禁用电压)。

类似地，在奇数字线选择的情况下，通过经由全局字线驱动器312_n传送禁用电压V_{inh_WL}来禁用所有偶数字线，以触发全局偶数字线GWL_{n_e}，并导通连接到指定的偶数字线的所有局部场效应晶体管304_{n_m}(即，连接到偶数字线选择信号WL_{E_SEL<31:0>})。对于奇数字线，只有单条解码的奇数字线被选择，其余奇数字线被保持浮置。

例如，图5示出了当选择奇数字线(标记为0)且其余奇数字线(未选定的)浮置(标记为f₁-f₅)时的状况。在此状况下，将所有偶数字线驱动到禁用(或者“取消选定”)电压(标记为i₁-i₆)。注意，图5中垂直于字线工作的位线简单地标明为BL₁-BL₁₂，为了清楚没有标明它们的状况，但将在有关于单个晶体管位线驱动器的论述后对它们进行论述并举例说明。在这个方案中，未选定的字线的浮置状况不受存储器操作的影响，因为在字线选择过程中，将它们的与所选择的字线相邻的禁用字线驱动到禁用电压。

对于根据本说明书的位线驱动器，可以使用与针对图4中所示的字线驱动器实施例所介绍的类似的概念。这样，通过引入偶数和奇数局部位线指定标识，以及偶数和奇数全局位线，位线驱动器也可以从两个或更多个晶体管简化到单个晶体管。

图6示出了本领域公知的位线驱动器400，包括用以驱动局部位线LBL_{x_y}的两个晶体管结构。如图所示，局部位线驱动器402_{x_y}(其中，x是存储器阵列的全局位线设置内的全局位线的数量，将其示出为64条全局位线(即，0-63)，y是存储器阵列中每一个全局位线设置的局部位线的数量，将其示出为32条局部位线(即，0-31))包括：局部位线PMOS选择场效应晶体管404_{x_y}，用于驱动位线选择电压VBL；和局部位线PMOS禁用场效应晶体管406_{x_y}，用于驱动局部位线禁用电压V_{inh_BL}。如图所示，局部位线驱动器402_{x_y}根据相关联的局部位线选择信号BL_SEL<31:0>、位线选择电压VBL、局部位线禁用信号BL_{SEL_inh<31:0>}、和局部位线禁用电压V_{inh_BL}而在产生局部位线LBL_{x_y}中的操作是本领域中公知的，在此将不再论述。会理解，在存储器阵列中可以有任意适当数量的全局位线和局部位线。

如图6进一步示出的，位线驱动器400还可以包括全局位线驱动器412_x，包括配对的全局字线NMOS场效应晶体管414_x和全局字线PMOS场效应晶体管416_x。全局位线驱动器412_x根据相关联的全局位线选择GBL_SEL<63:0>、位线选择电压VBL、和全局位线禁用电压VPGBL而在产生全局位线GBL_x中的操作是本领域中公知的，在此将不再论述。

图7示出了根据本说明书一个实施例的位线驱动器500，其具有单个局部位线场效应晶体管502_{x_y}，用以驱动局部位线LBL _{x_y}。如图所示，禁用电压V_{inh_BL}或选择电压(奇数位线选择信号BL_{O_SEL<15:0>}或偶数字线选择信号BL_{E_SEL<15:0>})可以在不同时刻通过相应的单个场效应晶体管502_{x_y}。应理解，尽管将局部位线场效应晶体管502_{x_y}示出为PMOS场效应晶体管，但局部位线场效应晶体管502_{x_y}也可以是NMOS场效应晶体管。应进一步理解，在给定存储器阵列中可以使用任意数量的全局位线和局部位线。

可以基于局部位线LBL_{x_y}耦合到的局部位线场效应晶体管502_{x_y}是耦合到偶数局部位线选择信号BL_{E_SEL<15:0>}，还是耦合到奇数局部位线选择信号BL_{O_SEL<15:0>}，来以交替的方式将局部位线LBL_{x_y}分别指定为“奇数”或者“偶数”。

如图7进一步示出的，位线驱动器500还可以包括：偶数全局位线驱动器512_{x_e}，包括配对的偶数全局位线NMOS场效应晶体管514_{x_e}和偶数全局位线PMOS场效应晶体管516_{x_e}；以及奇数全局位线驱动器512_{x_o}，包括配对的奇数全局位线NMOS场效应晶体管514_{x_o}和奇数全局位线PMOS场效应晶体管516_{x_o}。如图所示，偶数和奇数全局位线驱动器512_{x_e}和512_{x_o}(分别)根据它们的相关联的偶数全局位线选择信号GBL_{E_SEL<63:0>}和奇数全局位线选择信号GBL_{O_SEL<63:0>}(分别地)、位线选择电压VBL、和全局位线禁用电压V_{inh_BL}而在产生偶数全局位线GBL_{x_e}和奇数全局位线GBL_{x_o}中的操作是本领域中公知的，在此将不再论述。应理解，图7中所示的具体电路和晶体管选择仅仅是示例性的，任何适当的电路和晶体管选择都可以用于产生偶数全局位线GBL_{x_e}和奇数全局位线GBL_{x_o}。

在偶数位线选择的情况下，仅有一个偶数场效应晶体管(即，耦合到偶数局部位线选择信号BL_{E_SEL<15:0>}的局部位线场效应晶体管502_{x_y})“导通”(接地)连接到所选择的偶数全局位线GBL_{x_e}。此外，所有奇数位线驱动器(即，耦合到奇数局部位线选择信号BL_{O_SEL<15:0>}的局部位线场效应晶体管502_{x_y})“导通”连接到由禁用电压驱动的奇数全局位线(即，全局位线禁用电压V_{inh_BL})。结果，除了所选择的以外的所有偶数位线被浮置，将所有奇数位线驱动到禁用电压。

图8示出了在奇数字线和奇数位线选择情况下，字线和位线侧的禁用和选择状况，其中，将所选择的奇数字线标记为“0”，将剩余的奇数字线浮置(标记为f₁wl-f₅wl)，将偶数字线驱动到禁用电压(标记为i₁wl-i₆wl)，其中，将所选择的奇数位线标记为“1”，将剩余的奇数位线浮置(标记为f₁bl-f₅bl)，将偶数位线适当地驱动到禁用电压(标记为i₁bl-i₆bl)。

图9示出了选择地址线的过程600的流程图。如块610中所示的，可以以交替的奇数或偶数指定标识来分配地址线。可以选择一条地址线，如块620中所示的。使得具有与所选择的地址线相同的奇数或偶数指定标识的地址线浮置，如块630中所示的那样。如块640中所示的，将具有与所选择的地址线不同的奇数或偶数指定标识的地址线设置为禁用电压。

图10示出了利用本说明书的主题的微电子系统700的实例。微电子系统700可以是任何电子设备，包括但不限于便携式设备，例如便携式计算机、移动电话、数码相机、数字音乐播放器、上网本、个人数字助理、寻呼机、即时通讯设备、或其他设备。微电子系统700也可以适用于无线地发送和/或接收信息，例如通过无线局域网(WLAN)系统、无线个域网(WPAN)系统、和/或蜂窝网。

微电子系统700可以包括经由总线750彼此耦合的控制器710、输入/输出(I/O)设备720(例如，小键盘、显示器等)、存储器730和无线接口740。应理解，本发明的范围不限于具有任何或全部这些部件的实施例。

控制器710例如可以包括一个或多个微处理器、数字信号处理器、专用集成电路、微控制器等。存储器730可以用于存储发送到系统700或由系统700发送的消息。存储器730还可以可任选地用于存储指令，所述指令由控制器710在系统700运行过程中执行，并可以用于存储用户数据。存储器730可以由一种或多种不同类型的存储器提供。例如，存储器730可以包括任意类型的随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器，诸如闪速存储器，和/或诸如本文所述的PCMS存储器之类的存储器，其中，地址驱动器可以包括单个晶体管。

I/O设备720可以由用户用于产生消息。系统700可以使用无线接口740而以射频(RF)信号向无线通信网络发送消息和从无线通信网络接收消息。无线接口740的实例可以包括天线或无线收发机，尽管本发明的范围在此方面不受限制。

通过参考图10的微电子系统700，本领域技术人员会理解，微电子系统700或计算机可以包括存储在计算机可读存储器或介质上的计算机程序产品，其中，计算机程序可以适于在微电子系统700内或计算机上执行，以便于以本文所述的方式，以交替的奇数和偶数指定标识来分配地址线，选择一条地址线，使得具有与所选择的地址线相同的奇数或偶数指定标识的地址线浮置，并将具有与所选择的地址线不同的奇数或偶数指定标识的地址线设置为禁用电压。

如此详细说明了本发明的实施例，应理解，由所附权利要求所定义的本发明不受以上说明书中所阐述的具体细节的限制，在不脱离本发明精神或范围的情况下，其许多显而易见的变化也是可能的。