基于交流的可写设备的制造方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]可以使用电流的施加将忆阻器写入到不同状态。写入到忆阻器可能涉及耗时的过程，包含交替地施加小的电流并且然后检验忆阻器设备，以避免重写。与写入过程相关联的问题可能通过在忆阻器设备中形成导电细丝而被进一步恶化，从而导致忆阻器设备之间的特性的大的变化、不良的设备耐久性以及不良的电阻控制。
【附图说明】
[0002]图1是依据示例的包含非易失性存储器设备的系统的框图。
[0003]图2是依据示例的包含存储器阵列的系统的框图。
[0004]图3A是依据示例的信号图。
[0005]图3B是依据示例的信号图。
[0006]图3C是依据示例的信号图。
[0007]图3D是依据示例的信号图。
[0008]图3E是依据示例的热梯度图。
[0009]图4是依据示例的基于写入非易失性存储器设备的流程图。
【具体实施方式】
[0010]诸如忆阻器之类的存储器设备可以由于被写入而改变状态。在示例中，施加的信号可以用来加热忆阻器设备(从离子的势阱中放出忆阻器设备的离子中的一些)和/或提供跨忆阻器设备的电场。放出的离子可以取决于电场极性而朝着一个电极或另一个漂移，以将存储器设备写入到一个状态或者另一状态。使用施加的电流(例如，用于加热和提供电场)可以使忆阻器在其耗尽一未耗尽的界面中产生区，在该区中耗尽区带能够伸出并进入到未耗尽区带中。这样的伸出可以导致电流的集中区，该集中区经历相比于周围区相对更多加热，从而在伸出中放出相对更多离子并且加长这些耗尽区带伸出。这可以导致非期望地形成细丝传导(即，导电细丝)。这样的导电细丝可以在写入操作期间形成和烧尽数次，这可以引起损坏并且限制忆阻器设备的耐久性。
[0011]本文中提供的示例可以基于各种热激发和/或电场诱发的漂移机制(包含控制器使用用于热激发和离子漂移的分离信号)来写入到非易失性存储器设备。例如，可以依据交流(AC)信号控制热激发，并且可以依据诸如直流(DC)之类的偏置信号控制离子漂移。这样的信号可以具有独立(包含非重叠)的幅度包络，这可以降低存储器设备形成导电细丝的趋势。例如，忆阻器的状态可以通过施加AC信号以生成临界离子移动水平之上的热梯度并且施加低于AC信号的DC信号以诱发离子漂移来改变。DC信号可以足够低到不增加热梯度。因此，可以提供下述系统:该系统具有更大可靠性和耐久性、导致更高成品率的更少的设备到设备的变化、以及更好的功率和速度特性。
[0012]图1是依据示例的包含非易失性存储器(NVM)设备120的系统100的框图。系统100也包含向NVM设备120提供加热信号112和写入信号114的控制器110。NVM设备120与高电阻状态122、低电阻状态124和阈值温度126相关联。
[0013]NVM设备120可以是包含未被完全填充并且基于离子漂移/移动写入的金属氧化物晶体的其它设备或者忆阻器，并且可以包含基于电阻切换效应的其它形式的2端子非易失性存储器设备。NVM设备120可以例如通过施加AC信号112而被加热，使得其离子具有某种程度的移动。例如，NVM设备120可以被加热到至少离子移动的阈值温度126。取决于电压偏置114的方向/极性(例如，DC电流的施加)，离子可以在一个方向或另一方向移动以将NVM设备120写入到一个状态或另一状态。例如，NVM设备120可以在不施加电压偏置114的情况下被加热，使得离子可以扩散到平衡状态、通过NVM设备120的材料均匀地展开，由此实现低电阻状态124。
[0014]系统100可以例如通过使用AC和DC信号特别地控制加热过程与电场诱发的离子漂移过程而将加热过程与电场诱发的离子漂移过程分离。使用用于特别地加热NVM设备120的信号与使用单个信号来加热和写入设备(这可能导致设备重写和损坏)相比能够实现使用不冒着损坏NVM设备120的风险的安全信号来加热设备。此外，可以独立地使用不同类型的信号来实现不同设备状态，诸如使用DC信号来写入高电阻状态和使用AC信号来写入低电阻状态。
[0015]AC信号112的使用能够例如在写入到低电阻状态时保护NVM设备120。AC信号112避免了对于每个状态转变使用DC来加热NVM设备120的需要。DC信号可以用于加热而使离子移动。然而，存在下述风险:来自该DC信号加热的电流可能与帮助离子移动联合协作，从而在由加热电流诱发的相同方向上推动离子。这样使用DC信号用于加热可以导致一种失控问题，因为用DC电流加热设备也在该相同方向上强化离子，这也降低设备电阻、这进一步增加电流，从而导致失控循环。用于加热NVM设备120的AC信号112能够避免这样的与DC电流和离子漂移联合作用相关联的失控条件。
[0016]AC信号112的使用也可以避免传导细丝在NVM设备120中的形成。所期望的是:让离子一致地移动通过NVM设备120的材料，不过离子移动可能导致离子分布的不规则性。离子分布能够改变基于分布的电场，这可以改变针对该区中的离子的最小电阻的典型路径。离子在这样的路径中的移动可以进而趋向于将低电阻区域的范围延伸得越来越多，从而导致依据非期望正反馈强化的传导细丝生长的推进。这样的非期望传导细丝及其不可预测的电阻行为可以依据本文中提供的示例(诸如，使用AC信号112用于加热以及使用电压偏置信号114用于将NVM设备120写入到高电阻状态122或低电阻状态124)而被避免。
[0017]低电阻状态124可以通过扩散来实现，并且可以通过甚至在没有任何特定写入信号114的情况下(即，没有施加净的定向电流或电场/偏置的情况下)加热NVM设备120来实现。在示例中，NVM设备120可以用AC信号112来加热以使扩散过程能够自然地发生从而实现低电阻状态124。然而，这样的技术可以不有力地推动离子，并且该离子可以在长的持续时间(例如，相对于实现临界离子移动需要的时间)内经受这样的加热和/或扩散而没有损坏(例如，当相对于与实现临界离子移动用于使离子移动能够写入忆阻器设备相关联的温度，该温度不被升温过分地高/不必要地高之时)。低电阻状态可通过在足够的时间段内施加具有足够幅度的AC信号112 (参见例如图3A-3D)实现离子移动来实现。
[0018]高电阻状态122可以通过施加DC信号(例如，参见图3A)来实现。这样的DC信号可以提供电流用于加热以放出离子，并且用于高电阻状态122的该电流将在与扩散过程相反的方向上流动。相反的方向可以导致离子在两端子NVM设备120的一个端子处的堆起，从而导致自限制过程(例如随着电阻变得越来越高，电流下降)。NVM设备120能够在稳态条件下稳定在离子不再移动所在的点处。因此，示例可以实现高电阻状态122而不需要AC信号112，尽管AC信号112可以用来进一步提高NVM设备120的切换性能。
[0019]控制器110可以按获得NVM设备120的不同状态122、124的需要而选择性地施加AC信号112和电压偏置信号114。控制器110可以选择性地施加AC信号112和/或电压偏置信号114以实现各种状态，并且可以施加它们以减小状态之间的转变时间。
[0020]图2是依据示例的包含存储器阵列220的系统200的框图。系统200也包含控制器210以将选择信号216、AC信号212和DC信号214提供给存储器阵列220。存储器阵列220可以包含多个忆阻器230。忆阻器可以与高电阻状态222、低电阻状态224、临界离子移动水平226、热梯度227、尺度228和其它特性相关联。
[0021]存储器阵列220可以被提供为包含大阵列的NVM设备诸如忆阻器230的存储器芯片。控制器210可以使用选择信号216来选择要控制的给定忆阻器230。选择可以基于行和列选择，诸如忆阻器交叉点阵列、交叉开关锁存器等等。当存储器阵列220是闲置的时，忆阻器230可以稳定在基本水平/状态。在示例中，控制器210可以通过将选择(例如，高)信号施加到要选择的忆阻器230的一个端子和将低信号施加到针对该选择的忆阻器230的另一端子来选择忆阻器230。在示例中，控制器210可以提供施加到选择的忆阻器230的每个端子的彼此相反的高信号和低信号。
[0022]控制器210可以使要提供给存储器阵列220的AC信号212的频率变化。AC信号212使忆阻器230能够鉴于与忆阻器230的温度相关联的热梯度227来实现与临界离子移动水平226兼容