专利名称：相变存储设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种相变存储设备，尤其是涉及一种具有双向阈值开关选择 器的相变存储设备。
背景技术：
众所周知，相变存储设备使用在具有明显电性态的两个相之间具有开关 特性的一种材料，其与材料的两个不同晶体结构相关，准确地是与非晶态(无 序相)和晶态(有序相)相关。因此这两个相与完全不同的两个电阻值相关联。
目前，元素周期表中第VI族元素例如Te或Se的合金，也就是硫属化 物(chalcogenide)或硫属化物材料，优选地被用在相变存储单元中。目前最 常见的硫属化物由Ge、 Sb和Te的合金(Ge2Sb2Te5)形成，其被广泛地应 用于在重写磁盘中存储信息，并且计划用于大容量存储。
在硫属化物中，当材料从非晶态相(电阻大)变到晶态相(电导率大) 时，电阻变化两个或更多数量级，反之亦然。
可以通过局部增加温度以得到相变。在15(TC以下，两个相都是稳定的。 从非晶态开始，升高温度至20(TC以上时，微晶的晶核快速形成，如果在足 够长的时间将材料保持在晶化温度，其将经历相变并变为晶态。为了将硫属 化物恢复到非晶态，需要将温度升高至熔点温度(接近60(TC)以上然后快 速冷却。
现在己经提出了利用硫属化物材料的性质的存储设备(称作相变存储设备)。
在相变存储器中包括了作为存储元件的硫属化物元件，存储单元以行和列的形式排列成阵列，如图1所示。图1中的存储器阵列1包括多个存储单
元2，每个存储单元2包括相变型的存储元件3和选择元件4。存储单元2 插入在行6 (也称为字线)和列5 (也称为位线)之间的交叉点。
在每个存储单元2中，存储元件3具有连接到其专属字线6的第一端和 连接到其专属选择元件4的第一端的第二端。选择元件4具有连接到位线5 的第二端。在另外一种方案中，每个单元2的存储元件3和选择元件4可以 互换位置。
很多文献(例如参见US-A-5,825,046)公开了适用于相变存储设备中的 硫属化物的组成以及相变存储单元的可用结构。
相变存储单元包括硫属化物材料(形成合适存储元件)和电阻电极，也 称为加热器(例如参见EP-A-1 326 254，相应于US-A-2003/0185047)。
从电学角度来看，电阻电极和硫属化物材料连接或很接近，通过给电阻 电极通电流，可以达到晶化温度和熔化温度，从而可以通过焦耳效应加热硫 属化物材料。
尤其是，当硫属化物材料为非晶态、高阻态(也称作重置态)时，需要 使用适当长度和幅度的电压/电流脉冲使硫属化物材料缓慢地冷却。在该情况 下，硫属化物材料的晶态发生改变并且从高阻态转换为低阻态(也称作置位 态)。
反之亦然，当硫属化物材料为置位态时，需要使用适当长度和高幅度的 电压/电流脉冲使硫属化物材料转换为非晶态。
通过开关设备来实现选择元件，开关设备可以例如是PN二极管、双极 结晶体管或MOS晶体管。
例如，US-A-5，912，839记载了通用的存储元件，其使用硫属化物并包括 作为开关元件的二极管。二极管可包括例如多晶硅或其它材料的薄膜。
GB-A-1 296 712和US-A-3,573，757公开了由包括了称为"双向阈值开关"(下面称为OTS)的开关元件的由单元阵列形成的二元存储器，和相变 存储元件PCM串联，也称作"双向存储开关"。OTS和PCM形成在绝缘基 底上，互相邻近，且通过导电片互相连接。图2a示出了具有存储元件3和 双向开关4的存储单元2的电学等效体。
PCM由硫属化物半导体材料形成，其具有与不同的电阻相关联的两个 不同的亚稳相(晶态和非晶态)，而OTS由具有一个单独相(一般为非晶态， 但有时为晶态)的硫属化物半导体材料构成，该硫属化物半导体材料具有与 不同电阻相关的两个直接操作区域。如果OTS和PCM具有完全不同的高电 阻，也就是OTS具有比PCM高的电阻，在读存储单元时，当后者处于其高 阻状态(对应于数字"0"态)时，加在单元上的电压降不足以触发PCM， 但是当PCM已经处于其低阻状态时(对应于数字"1"态)，则足以驱动处 于低阻状态的OTS。
OTS (例如参见US-A-3,271，591和US2006073652，描述了其用于连接 相变型存储元件)具有如图2b所示的特性；图2c是示出了重置存储元件PCM 的特性(用实线)和置位PCM的特性(用虚线)。
如图2b所示，对于电压低于阈值Vth,OTS， OTS具有高电阻；当施加的 电压超过阈值Vth,0TS时，开关开始导电，基本为常数、低电压且具有低阻抗。 在该情况下，如果PCM置位，如图2c所示，存储单元为打开；如果PCM 重置，存储单元为关闭。
当通过OTS的电流降低至低于维持电流IH， OTS恢复为其高阻抗情形。 这种行为是对称的，对于负电压和电流也发生(未示出)。
如图2c所示，PCM在非晶态(重置态)时具有和OTS相似的区域；当 在晶态时，PCM在性态较低部分具有更高电导率，并且在较高部分具有重 置单元的相同性态。
在OTS中，阈值电压Vth会漂移。阈值电压漂移对于OTS选择的存储器阵列是有害的，因为它可以阻碍硫属化物材料的存储元件正确读取。
实际上，通过比较观察图2b和图2C可以很快地认识到，如果不能足够
精确地知道选择器的阈值电压vth，并且硫属化物存储元件为晶态(这样存 储了逻辑值"l")时其被读作逻辑值"o"，因为在读取电压下，选择器还没
有转换到导电状态。类似地，如果硫属化物存储元件是非晶态(这样存储了
逻辑值"0")但是在读取电压下该元件已经在图2c中曲线的较高部分时， 可能发生读取错误。
换句话说，理想的读取电压被限制在OTS的阈值电压(Vth,OTS)和两个 阈值电压之和(Vth,0TS + Vth,PCM)之间，并且为了最大化读取窗口， Vth,oTs 的精确信息是至关重要的。
一般地，如果选择器开关的阈值未知，则确定存储位的值是不可能的。
为了解决该问题，正在试验不显示出漂移的特殊硫属化物材料。在可替 代的或另外的解决方案中，正在研究可以减小该问题的电极材料。但是，现 在适合用于相变存储设备的所有材料都会受到阈值漂移的影响。
此外，已经注意到PCM中也有重置电阻随时间的(Rreset)的漂移，其 引起图2c中曲线斜率的变化。重置电阻中的漂移对基于相变存储器的多级 存储器造成了一些问题，因为晶化的中间等于对应于不同的电阻等级，被用 于存储不同位。这样，电阻漂移会引起读取错误。
发明内容
本发明的目的是提供硫属化物材料中漂移问题的解决方案。 根据本发明，提供了一种相变存储设备、读取和编程方法，分别如权利
要求1、 16和21所述。
实际上，为了解决漂移问题，被读取的每组存储单元(例如，排列在同
一行的所有存储单元)与一个或多个参考单元(对于单独单元也称为SLC，单级单元(Single-Level Cell),对于多个参考单元也称为MLC，多级单元 (Multi-Level Cell))相关联，参考单元和相关存储单元具有相同的结构。参 考单元可形成为与各自的存储单元相邻。
因此，在阈值电压Vth和电阻中，参考单元和存储单元具有相同的漂移。 在编程期间，属于同一组的所有存储单元和它们的参考单元一起被编程 (同步或紧接之前或之后)。如果整个的编程操作在l-10微秒的时间范围内 进行，就可能保证所有存储单元及其参考单元的电学性质(阈值电压或电阻) 的一致性。
在读取期间，将存储单元与其参考单元相比较，从而确保影响存储单元 电学量(阈值电压和电阻)的任何漂移也被参考单元所共有，因此确保与参 考单元相关的所有存储单元的可靠读取。
尤其是，通过使用具有其阈值开关的参考单元(下文中称为阈值参考单 元)，可以解决与OTS选择元件的阈值电压漂移相关的问题，并且阈值参考
单元可在置位态被编程，因此当施加于其上的电压达到阈值电压Vth，OTS时它
们转换为打开。
进一步，通过将被读取的单元和阈值参考单元沿着同一行排列，可将阈 值参考单元的开关使用于所有被读取的存储单元，从而实现其同时读取。
为了解决电阻漂移的问题，不需要使用具有双向阈值开关的参考单元， 但是该开关可以是任何类型的，例如双极或MOS晶体管。在这种情况下， 在读取期间和存储单元相比较的参考单元生成参考值。
为了理解本发明，现在参考附图描述优选实施例，其完全是非限制性的
;例，其中
图1示出了存储器阵列的结构；图2a示出了具有双向开关的存储单元的电学等效图2b和2C图示出双向开关和相变存储元件的电流与电压特性；
图3和图4是沿着包含双向开关的相变存储单元的沿着横截面的截面
图5示出了本发明的相变存储设备的一种实施例的结构； 图6示出了根据第一实施例的相变存储传感设备的电路图； 图7示出了多级编程的读取电流分布图8示出了根据第二实施例的相变存储传感设备的电路图； 图9是根据本发明一个实施例的系统描述图。
具体是实施方式
图3和4示出了包含双向开关的相变存储单元的示例结构。
具体地，半导体衬底(未示出)由绝缘层12覆盖。行线13，例如铜， 在绝缘层12的顶部延伸，通过第一介电层14互相绝缘。保护区域22和第 一氧化物层19将加热器结构23密封，加热器结构23可以例如是TiSiN，其 具有杯子形状，其内部被鞘层(sheath layer) 24覆盖且由第二氧化层25填 充，鞘层24可以例如是氮化硅。
存储单元包括PCM/OTS (双向存储开关/双向阈值开关)叠层或点31, 每一个在加热器结构23的侧壁23a上延伸并接触，包括存储区域27 (例如 Ge2Sb2Te5)、第一阻挡区域28 (例如TiAlN)、开关区域29 (例如As2Se3) 和第二阻挡区域30(例如TiAlN)。图3示出了两个点31，其沿着阵列l (参 见图l)的列5延伸并基本对齐，而图4示出了一个半点31，其沿着阵列的 行6延伸并基本对齐。点31被密封层32 (例如氮化硅)和金属间层33 (例 如二氧化硅)密封并绝缘。
通孔开口 35延伸通过金属间层33、密封层32、第一氧化物层19和保护区域22下至行线13，同时沟槽36a、 36b延伸通过金属间层33下至点31 或通孔开口35的顶部。通孔40、列线41a和行线41b连接形成在通孔开口 35和沟槽36a、 36b中。列线41a对应于图1中的位线5，而行线13对应于 图1中的字线6。这样每个点31形成在行线13和列线41a之间的交叉点。
图5示出了根据本发明的存储器阵列10的实施例。存储器阵列10包括 多个字线6和多个数据位线5。存储单元2被排列在字线6和位线5的交叉 点上。八个存储单元2的组7沿着相同的字线6形成字，并且与专属的阈值 参考单元2a相关联。每个阈值参考单元2a紧挨着相关的存储单元2的组7 被形成，并且连接到相关组的同一个字线6上；阈值参考单元2a与其称作 参考位线5a的专属位线耦合。
在读取过程中，属于即将读取的字的所有存储单元2的数据位线5接收 偏置电压，该偏置电压是总体增长的电压，例如斜线电压。同时参考位线5a 也接收该偏置电压。当检测到阈值参考单元2a的转换时，在短且预定的延 迟之后，在字线6上斜线上升的电压可被停止，并且正在被读取的所有存储 单元2的电流可以被检测到。
因此，当读出了寻址的存储单元2的内容，即使阈值电压已经漂移，也 可确定此处所有的OTS 4已经转换，这是因为它们的参考单元2a经历这样 的阈值电压漂移。
在编程过程中，可通过施加长并且可靠的电压脉冲来置位阈值参考单元 2a的存储元件，由此触发此处的双向开关，然后通过施加适当幅度和长度的 电压/电流脉冲，可对与刚置位的阈值参考单元2a相关的存储单元2进行编 程(置位或重置)。优选地，在对阈值参考单元2a编程之前或之后，尽可能 快地对存储单元2编程。
图6示出了可用于上述存储结构的读取电路50的实施方式。 在图6中，示出了字线6连接到行解码器55的终端驱动56。位线5和5a连接到NMOS型的共栅晶体管58，其调节位线5、 5a上的电压并且特别 施加斜线电压到位线5、 5a。
共栅晶体管58，通过列解码器59和各自的开关60连接到各自的数据负 载65和参考负载65a，其中列解码器59仅示出了部分，数据负载65和参考 负载65a由PMOS晶体管形成。特别地，数据负载65具有可连接到数据位 线5的漏极端，而参考负载65a具有可连接到参考位线5a的漏极端。负载 65、 65a具有连接到电源电压VA的源极端，并且以镜像结构连接在一起；这 样，它们具有连接在一起的栅极端，并且参考负载65a具有縮短的栅极和漏 极端。优选地，参考负载65a的纵横比(负载晶体管宽度和长度之间的比值) 是数据负载65的纵横比的n倍。因此，在参考分路上读取的电流与数据分 路上读取的电流除以n后成为镜像。实际比值可以最优化以用于具体应用。 这样，负载65、 65a形成了电流/电压变换器64。
开关检测器66耦合在参考负载65a和连接到参考位线5a的列解码器晶 体管之间。但是，开关检测器66也可以设置在列解码器59和参考位线5a 之间或任何其他适合的位置。开关检测器66任何适当的电路，可以检测到 通过参考位线5a的电流何时超过预置的参考值，由此检测阈值参考单元2a 的OTS4的打开。例如，开关检测器66使用比较器实现，该比较器具有耦 合到参考位线5a的第一输入端、耦合到参考值的第二输入端以及基于两个 输入比较而提供信号的输出端。开关检测器66生成用于电压发生器67的控 制信号从而停止电压斜线上升，其中电压发生器67连接到NMOS共栅晶体 管58的栅极。
比较器68将数据负载65的漏极端的电压(电流/电压转换器64的输出) 和参考值VREF进行比较。比较器68的输出表示数据位Do-D7。
开关60在读取过程中闭合，在编程过程中打开，从而将存储单元2、 2a 和负载65、 65a之间断开连接。在这个状态下，存储单元2、 2a以本身已知的方式连接到电流控制或电压控制型的专用泵。
由上述可以清楚得知，在字符串或字中的所有存储单元(数据和阈值参 考单元) 一般具有同步的循环周期，因为它们经常一起被编程，从而补偿由 于循环造成的它们的阈值电压Vth的任何可能的漂移。
图7示出了对于四态PCM单元(通过以公知技术进一步再分割电流范 围可以添加附加的状态)的相对于电流的概率密度曲线图。这里，"00"对 应于和重置位相关的非晶态。级"11"对应于和置位位相关的晶态，中间级 "01"和"10"对应于部分晶态。
重置态典型地由单独的四分之一脉冲(例如50ns)得到，其将硫属化物 材料驱至接近600°C的熔融点然后快速冷却。
置位态典型地采用单独的四分之一脉冲(例如，50ns)得到，其驱使将 硫属化物材料至结晶温度(例如400。C)并保持在该温度，直到重建长程有 序。可替代地，通过将硫属化物材料驱至熔点，然后足够缓慢地冷却使得晶 体重组，从而得到置位态。
中间态"01"、"10"可能需要附加的编程脉冲和产生渗滤路径，例如2005 年6月3日提交的欧洲专利申请05104877.5中所述。
ref(u、 refu)和refu是由参考单元在中间级生成的参考电流，用于在读取 过程中检测存储单元2的状态，这样替代不能追踪存储单元的漂移的绝对参 考值，其中参考单元和存储单元在相同的编程操作中被编程。
由于电阻的漂移和存储区域27 (参见图3)的非晶态部分成比例，所以 设置中间级("01"和"10")接近"11"(即完全晶态)是有利的。
在读取过程中，参考单元的电阻漂移使得可以追踪与中间级相关的窗□。
这样我们就不需要OTS选择器，因为该技术可以使用与PCM相关的任 何类型的选择器。这样的解决方案不需要位于与参考位相关的参考线上的开关检测器，并 且每次使用参考位中的一个，可以相对于参考位对存储在存储单元中的位只 进行校验。
图8示出了可用于追踪电阻漂移的读取电路50'的实施例。在图8中， 和图6中读取电路50共有的元件使用同样的附图标记，下述描述仅针对读 取电路50和50'之间的不同之处。
详细地，图8中的读取电路50'包括多个参考位线5a、 5b和5c (这里 的三个参考级的同样的附图标记用于区别存储单元2可能的状态)。这里， 选择元件4是普通类型的。每个参考位线5a、 5b和5c连接到专属参考单元 2a、 2b和2c，并连接到专属共栅晶体管58，连接到专属开关60a、 60b和 60c，以及连接到专属参考负载65a、 65b和65c。参考负载65a、 65b和65c 具有相同的纵横比W/L，其和数据负载65的纵横比相等。没有提供开关检 测器66。
在编程过程中，参考单元2a、 2b和2c每个均被编入其专属阈值电压， 分别对应于图7中的参考值ref(n、 refn)和refu。
在读取过程中，开关60a依次闭合，由此给数据位线5馈送电流，该电 流等于一次流入一个参考单元5a、 5b、 5c中的电流；这样对于三个不同的 偏置电流(对应于上述三个参考值)，比较器68每次将参考值VREF和电流/ 电压转换器64的输出电压进行比较。如多级存储中的公知技术，比较器68 的输出被硬件或软件平台使用，该硬件或软件平台被配置成提取完整且正确 的数据。
基本上，对于字7组中的每个存储单元2，存储单元2通过电流/电压转 换器64连接到第一参考单元2a;读出存储单元2的第一电学量(电流)；然 后存储单元2通过电流/电压转换器64连接到第二参考单元2b;读出第二电 学量(电流)。对于提供的所有的中间级，重复该过程。在图8的实施例中，连接了第三参考单元2C，并且将转换器的输出电压和参考值进行比较。于是 基于读出的电学量，可以检测到存储单元2的状态以及存储的位。
明显地，对于存储在存储单元2中不同数量的级，例如在只有三个级或
多于四个级的情况下，可以使用相近或相似的读取电路。明显地，在这种情
况下，参考单元2a-2c的数量取决于将要存储的级的数M，参考单元足够的 数量等于期望的级的数S减去1。
对参考单元的其它选择次序也是可以的，该选择次序是基于从多级存储 器领域的技术人员公知的技术中选择的读取算法。
图9示出了根据本发明实施例的系统500的一部分。系统500可用于无 线设备中，例如个人数字助理(PDA)、具有无线功能的膝上型或便携式计 算机、网页书写板、无线电话、寻呼机、快速通信设备、数字音乐播放器、 数字相机或其它适合传输和/或接收无线信息的设备。系统500可用于下述任 何系统无线局域网络(WLAN)系统、无线个域网络(WPAN)系统或蜂 窝网络，但本发明的范围不限于这些方面。
系统500可包括控制器510、输入/输出(I/O)设备520 (例如键盘，显 示器)、存储器530、无线接口 540、数字相机550和静态随机存取存储器 (SRAM) 560，并且通过总线550互相耦合。在一个实施例中电池580给 系统500供电。应该注意到本发明的范围不限于具有任何或所有这些组件的 实施例。
控制器510可以包括，例如， 一个或多个微处理器、数字信号处理器、 微控制器等等。存储器530可用于存储传输到系统500或由系统500传输的 消息。存储器530也可选择地用于存储在系统500运行期间由控制器510执 行的指令，并且可用于存储用户数据。可将指令存储为数字信息，此处公开 的用户数据可在存储器中一个区段中存储为数字数据，而在另一个区段中作 为模拟存储。作为另外一个示例，给定的区段之前可以这样被标记并且存储数字信息，之后可以重新标记并重新配置成存储模拟信息。存储器530可包 括一个或多个不同类型的存储器。例如，存储器530可包括易失性存储器(任 何类型的随机存取存储器)、例如闪存的非易失性存储器以及如图1中所示 的结合了图5-8中所述结构的存储器1。
I/O设备520可用于产生消息。系统500可使用无线接口 540通过射频 (RF)信号向无线通信网络传输信息，并从无线通信网络接收信息。无线接 口 540的示例可包括天线或无线电收发机，例如偶极天线。同样，1/0设备 520可递送电压，该电压反映所存储数字输出(如果存储了数字信息)或模 拟信息(如果存储了模拟信息)的信息。
尽管上文描述了在无线应用中的示例，但本发明的实施例也可用于非无 线应用中。
最后，对于这里所记载并揭示的相变存储设备以及读取和编程方法的很 多变形和改进，均落入所附权利要求所限定的本发明的保护范围内。
权利要求
1、一种相变存储设备，该设备包括由多组(7)存储单元(2)形成的存储器阵列(1)，该存储单元被排列成行和列，并且被连接在字线(6)和数据位线(5)的交叉点上，每个存储单元(2)包括相变存储元件(3)和选择开关(4)，其特征在于，该相变存储设备包括多个参考单元(2a-2c)，每个参考单元(2a-2c)包括专属相变存储元件(3a-3c)和专属选择开关(4a-4c)，并且和至少一组(7)存储单元相关联。
2、 根据权利要求1所述的相变存储设备，其中每组(7)存储单元(2) 和相关的参考单元(2a-2c)沿着同一个字线(6)延伸，并且该参考单元(2a) 连接到参考位线(5a-5c)。
3、 根据权利要求2所述的相变存储设备，其中每个组(7)的所述存储 单元(2)和参考单元(2a-2c)被排列成互相邻近。
4、 根据权利要求1-3中的任一项权利要求所述的相变存储设备，其中 每组存储单元(2)形成各自的数据字。
5、 根据权利要求1-4中的任一项权利要求所述的相变存储设备，其中 所述存储单元(2)的选择开关(4)和参考单元(2a)的选择开关(4a)是 双向阈值开关。
6、 根据权利要求5所述的相变存储设备，其中所述存储单元(2)的相 变存储元件(3)在至少置位态和重置态中是选择性可编程的，并且所述参 考单元(2a)的相变存储元件(3a)在所述置位态被编程。
7、 根据权利要求5或6所述的相变存储设备，该相变存储设备包括连接到所述存储器阵列(1)的读取平台(50)，并且包括选择性地耦合到所述阈值参考单元(2a)的阈值检测装置(66)，该阈值检测装置(66)用于检 测达到阈值的所述参考单元的电学量。
8、 根据权利要求7所述的相变存储设备，其中所述读取平台(50)包 括偏置电压产生器(58， 67)，该偏置电压产生器(58， 67)用于向所述数 据位线(5)和参考位线(5a)施加偏置电压；开关检测器(66)，该开关检 测器(66)选择性地耦合到所述参考位线(5a)，并检测所述阈值参考单元(2a)的转换，当检测到所述阈值参考单元(2a)的转换时，该开关检测器 为所述偏置电压产生器(58， 67)生成不启动命令。
9、 根据权利要求8所述的相变存储设备，其中所述偏置电压产生器包 括电压源(67)和可控制地连接到该电压源的多个共栅晶体管(58)，每个 共栅晶体管还被连接到各自的数据位线和参考位线(5)中的一者。
10、 根据权利要求8或9所述的相变存储设备，其中所述偏置电压产生 器(58， 67)生成总体升高的电压，优选为斜线电压。
11、 根据权利要求l-4中的任一项权利要求所述的相变存储设备，其中 所述存储单元(2)的相变存储元件(3)在多个态中是选择性可编程的，其 中该多个态包括至少置位态、重置态和中间态，并且其中至少两个参考单元(2a-2c)与每组(7)存储单元相关联，每个参考单元(2a-2c)被连接到各 自的多个参考位线(5a-5c)中的一者。
12、 根据权利要求11所述的相变存储设备，该相变存储设备包括连接 到所述存储器阵列(1)的读取平台(50')，并且包括电流/电压转换器(64)，该电流/电压转换器(64)能分别通过数据位线开关(60)和参考位线开关 (60a-60c)连接到所述数据位线(5)和参考位线(5a-5c);所述参考位线 开关交替地依次被启动。
13、根据权利要求12所述的相变存储设备，其中所述电流/电压转换器 (64)包括能连接到所述数据位线(5)的多个数据负载(65)和能连接到 所述参考位线(5)的至少两个参考负载(65a-65c)，所述数据负载和参考负载确定屯流镜像。
14、根据权利要求13所述的相变存储设备，其中所述数据负载(65) 和参考负载(65a-65c)包括多个MOS晶体管的每个MOS晶体管，所述MOS 晶体管具有相同的纵横比。
15、 一种系统，该系统包括 处理器(510);输入/输出设备(520)，该输入/输出设备(520)耦合到所述处理器；以及存储器(530)，该存储器(530)耦合到所述处理器，所述存储器包括 根据权利要求1-14中的任一项权利要求所述的相变存储设备。
16、一种读取相变存储设备的方法，其中该相变存储设备包括由多组(7) 存储单元(2)形成的存储器阵列(1)，该存储单元被排列成行和列，并且 被连接在字线(6)和数据位线(5)的交叉点上，每个存储单元(2)包括 相变存储元件(3)和选择开关(4)，该存储设备进一步包括多个参考单元 (5a)，每个参考单元(5a)包括专属相变存储元件(3)和选择开关(4)，并和至少一组(7)存储单元相关联且被连接到参考位线，其特征在于该方 法包括步骤将所述存储单元(2)的电性态和所述参考单元(2a-2c)的电性态进行 比较。
17、 根据权利要求16所述的方法，其中所述存储单元的选择开关和参考单元的选择开关是双向阈值开关，该方法包括步骤向所述数据位线和参考位线施加偏置电压； 检测参考单元(2a)的转换； 停止施加偏置电压； 读取所述存储单元(2)的状态。
18、 根据权利要求17所述的方法，其中所述偏置电压是总体升高的电 压，优选为斜线电压。
19、 根据权利要求17或18所述的方法，该方法包括在检测所述参考单 元的转换与停止施加偏置电压之间引入延迟。
20、 根据权利要求16所述的方法，其中所述存储单元(2)的相变存储 元件(3)在多个状态中是选择性可编程的，其中该多个状态包括至少置位 态、重置态和中间态，并且其中至少第一和第二参考单元(2a-2c)与每组(7) 存储单元相关联，该方法包括通过电流/电压转换器(64)将至少一个存储单 元(2)连接到第一参考单元(2a)，读取所述至少一个存储单元(2)的第 一电学量，通过所述电流/电压转换器(64)将所述至少一个存储单元(2) 连接到第二参考单元(2a)，读取所述至少一个存储单元的第二电学量，基于所读取的第一电学量和第二电学量检测所述至少一个存储单元的状态。
21、 一种对相变存储设备进行编程的方法，其中该相变存储设备包括由多组(7)存储单元(2)形成的存储器阵列(1)，该存储单元(2)被排列 成行和列，并且被连接在字线(6)和数据位线(5)的交叉点上，每个存储 单元(2)包括相变存储元件(3)和双向阈值开关(4)，该存储设备进一步 包括多个阈值参考单元(5a)，每个阈值参考单元(5a)包括专属相变存储 元件(3)和专属双向阈值开关(4)，并和一组(7)存储单元相关联，且被 连接到参考位线，所述方法包括在至少置位态和重置态对一组存储单元进行 编程，其特征在于包括步骤对阈值参考单元(2a)进行编程，其中该阈值参考单元与被编程为置位 态的一组存储单元(2)相关联；以及对所述存储单元(2)进行编程。
22、 根据权利要求21所述的对相变存储设备进行编程的方法，其中在 对所述一组存储单元(2)进行编程之后对所述阈值参考单元(2a)进行编程。
23、 根据权利要求21所述的对相变存储设备进行编程的方法，其中在 对所述一组存储单元(2)进行编程之前对所述阈值参考单元(2a)进行编程。
全文摘要
一种相变存储设备，该设备具有由相变存储元件(3)和选择开关(4)形成的存储单元(2)。由专属相变存储元件(3)和专属选择开关(4)形成的参考单元(2a)与将要被读取的存储单元的组(7)相关联。将所述存储单元的组的电学量和所述参考单元的类似电学量进行比较，从而补偿存储单元的特性中的任何漂移。
文档编号H01L27/24GK101443914SQ200780017151
公开日2009年5月27日 申请日期2007年7月26日 优先权日2006年7月27日
发明者F·佩利泽尔, F·贝代斯基, R·加斯塔尔迪, R·贝兹 申请人:意法半导体公司