專利名稱：可逆電阻率切換元件的分步軟編程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及非易失性數(shù)據(jù)存儲的技術(shù)。
背景技術(shù)：
各種材料顯示出可逆的電阻率切換行為，這樣可以適合用于存儲器元件。具有可逆電阻率切換行為的一種類型的材料被稱為電阻改變存儲器(ReRAM)。已經(jīng)提出過渡金屬氧化物用于ReRAM。在施加足夠的電壓、電流或者其他激勵時，可逆電阻率切換材料切換到穩(wěn)定的低電阻狀態(tài)，這有時被稱為設(shè)置器件。此電阻率切換是可逆的，以便隨后施加適當(dāng)?shù)?電壓、電流或者其他激勵可以用于將該可逆電阻率切換材料返回到穩(wěn)定的高電阻狀態(tài)，這有時被稱為復(fù)位器件。此轉(zhuǎn)換可以重復(fù)許多次。低電阻狀態(tài)有時被稱為“開啟(on)”狀態(tài)。高電阻狀態(tài)有時被稱為“關(guān)閉(off)”狀態(tài)。對于一些切換材料，初始狀態(tài)是低電阻狀態(tài)而不是聞電阻。關(guān)心這些切換材料在非易失性存儲器陣列中的使用。一種類型的存儲器陣列被稱為交叉點陣列，其是通常沿著X軸(例如字線)并沿著I軸(例如位線)布置的存儲器元件的矩陣。數(shù)字值可以存儲為存儲器電阻(高或低)。可以通過向連接到所選存儲器元件的位線和字線提供適當(dāng)?shù)碾妷簛碜x取存儲器單元的存儲器狀態(tài)。電阻或存儲器狀態(tài)可以作為連接到所選存儲器單元的位線的輸出電壓被讀取。例如，一個電阻狀態(tài)可以對應(yīng)于數(shù)據(jù)“0”，而另一電阻狀態(tài)對應(yīng)于數(shù)據(jù)“I”。一些切換材料可能具有多于兩個穩(wěn)定的電阻狀態(tài)。用于解釋切換機制的一個理論是通過向存儲器單元施加電壓來形成一個或多個導(dǎo)電絲極(filament)。例如，對于金屬氧化物切換元件，導(dǎo)電絲極可以包括一個或多個系列的氧空位(vacancy)。導(dǎo)電絲極降低存儲器單元的電阻。電阻的這種初始降低可以被稱為“形成”。施加另一電壓可以斷開導(dǎo)電絲極，由此增加存儲器單元的電阻。絲極的斷開有時被稱為“復(fù)位”。施加再另一個電壓可以修復(fù)導(dǎo)電絲極中的斷開，由此再次降低存儲器單元的電阻。絲極的斷開的修復(fù)有時被稱為“設(shè)置”。在此，形成、復(fù)位和設(shè)置操作的任意一個可以被認為是編程操作。在對一組存儲器單元的編程操作之后，可能希望該組具有緊密的電阻分布。但是，一些傳統(tǒng)的技術(shù)不實現(xiàn)緊密的電阻分布。例如，在降低電阻的編程操作之后，一些存儲器單元可能具有比期望更低的電阻?！┨岢龅木幊碳夹g(shù)可能需要高電流水平來完成編程操作。這可能要求支持電路更高的電壓和電流需求并增加功耗。對于一些提出的技術(shù)，在單個存儲器單元中的讀取電流水平中，從一個讀取到下一讀取可能存在變化。例如，一些存儲器單元從一個讀取到下一讀取在讀取電流方面可能呈現(xiàn)出2x變化或更大變化。


圖IA是具有操縱(steering)元件的存儲器單元的一個實施例的簡化透視圖。圖IB是由圖IA的多個存儲器單元形成的第一存儲器級的一部分的簡化透視圖。圖IC是三維存儲器陣列的一部分的簡化透視圖。圖ID是三維存儲器陣列的一部分的簡化透視圖。圖IE繪出使用FET作為操縱元件的存儲器陣列的一部分的一個實施例。圖2是存儲器系統(tǒng)的一個實施例的框圖。
圖3繪出可以讀取存儲器單元的狀態(tài)的電路。圖4繪出編程具有可逆電阻率切換元件的存儲器元件的處理的一個實施例。圖5A、5B和5C是存儲器單元的實施例。圖6A是繪出當(dāng)設(shè)置示例存儲器單元時電流-電壓(I-V)關(guān)系的例子的圖。圖6B是當(dāng)降低存儲器單元的電阻時確定一個或多個編程條件的處理的一個實施例的流程圖。圖7A是繪出當(dāng)復(fù)位示例存儲器單元時電流-電壓(I-V)關(guān)系的例子的圖。圖7B是當(dāng)增加存儲器單元的電阻時確定一個或多個編程條件的處理的一個實施例的流程圖。圖8繪出具有可逆電阻率切換元件的存儲器單元的存儲器陣列的操作的處理的一個實施例。圖9A、圖9B、圖9C和圖9D繪出陣列偏壓方案。圖IOA描述可以用于部分形成的處理的一個實施例。圖IOB描述可以用于形成或設(shè)置的完成的處理的一個實施例。圖IOC描述可以用于復(fù)位的處理的一個實施例。圖11是其中形成使用單極性并且使用雙極性切換的存儲器陣列的操作的處理的一個實施例的流程圖。圖12A是編程電壓幅度和編程電壓脈沖寬度之間的關(guān)系的一個實施例的圖。圖12B是編程效果和具有恒定電壓幅度的編程電壓脈沖之間的關(guān)系的一個實施例的圖。圖13是編程非易失性存儲器的處理的一個實施例的流程圖。
具體實施例方式在此描述用于操作具有帶有可逆電阻率切換元件的存儲器單元的非易失性存儲器的方法和裝置。在此公開的技術(shù)可以提供在編程操作之后的可逆電阻率存儲器單元的緊密電阻分布。該技術(shù)能夠?qū)幊滩僮鞯闹辽僖恍┦褂幂^低的最大編程電壓。該技術(shù)能夠?qū)幊滩僮鞯闹辽僖恍┦褂幂^低的最大編程電流?？梢越档妥x取不穩(wěn)定性?？梢愿倪M耐用性性能。當(dāng)形成、復(fù)位或者設(shè)置存儲器單元時，可以使用在此公開的技術(shù)。在此，措辭“編程操作”可以包括但不限于形成、復(fù)位和設(shè)置。在一些實施例中，適用于具有可逆電阻率切換元件的存儲器單元的一個或多個編程條件基于其電阻而確定。一個或多個編程條件的確定還可以基于預(yù)定算法，該預(yù)定算法可能基于存儲器單元的屬性。該一個或多個編程條件可以包括編程電壓和電流限制。例如，編程電壓的幅度可以基于電阻，作為另一例子，編程電壓脈沖的寬度可以基于電阻。在一些實施例中，基于存儲器單元電阻確定在編程期間使用的電流限制。諸如編程脈沖的轉(zhuǎn)變速率的其他編程條件也可以基于存儲器單元的電阻。存儲器單元和系統(tǒng)在討論編程存儲器單元的細節(jié)之前，將討論示例的存儲器單元和系統(tǒng)。圖IA是存儲器單元200的一個實施例的簡化透視圖，該存儲器單元200包括在第一導(dǎo)體206和第二導(dǎo)體208之間的與操縱元件204串聯(lián)耦接的可逆電阻率切換元件202。在一些實施例中，操縱元件204是二極管。在一個實施例中，二極管操縱元件204是p-i-n 二極管。在一個實施例中，P-i-n 二極管包括P摻雜區(qū)、本征區(qū)和η摻雜區(qū)。在一個實施例中，二極管操縱元件204是擊穿(punch-thru) 二極管。被用作操縱元件的擊穿二極管可以是N+/P-/N+器件或者P+/N-/P+器件。在一個實施例中，二極管操縱元件204是肖特基二極管。在一個實施例中，二極管操縱元件204是背對背肖特基二極管。在一些實施例中，二極管204可以由諸如多晶硅、鍺或者另一半導(dǎo)體的多晶半導(dǎo)體材料形成。而且，二極管操縱元件204可以包括多 余一種類型的半導(dǎo)體。例如，二極管204可以由多晶硅-鍺合金、多晶鍺或者任何其他適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體的組合形成。在一些實施例中，二極管操縱元件204的每個區(qū)域242、244、246由相同材料(但是摻雜不同)形成。但是，不要求每個區(qū)域由相同的材料形成。例如，異質(zhì)結(jié)構(gòu)是可能的。但是，操縱元件204不限于是二極管。在一個實施例中，操縱元件204是晶體管。例如，場效應(yīng)晶體管(FET)可以用于操縱元件204。稍后將描述的圖IE繪出了其中操縱元件204是FET的存儲器陣列的部分的示意圖。存儲器單元200具有存儲器元件202，該存儲器元件202包括可逆電阻率切換材料230、上部電極232和下部電極234。電極232位于可逆電阻率切換材料230和導(dǎo)體208之間。在一個實施例中，電極232由TiN制成。電極234位于可逆電阻率切換材料230和操縱元件204之間。在一個實施例中，電極234由氮化鈦制成，并且可以用作阻擋層。存儲器單元200具有在存儲器單元200的底部處的電極213，以促進操縱元件204和其他電路元件之間的電接觸。在一個實施例中，電極213由TiN形成。注意，操縱元件204和存儲器元件202的相對位置可以相反。例如，操縱元件204可以在存儲器元件202以上?？赡骐娮杪是袚Q元件202包括具有下述電阻的可逆電阻率切換材料230，該電阻可以可逆地在兩個或多個狀態(tài)之間切換。例如，該可逆電阻率切換材料可以在制造后處于初始的高電阻狀態(tài)，在施加第一物理信號后，該初始高電阻狀態(tài)可切換到低電阻狀態(tài)。例如，可逆電阻率切換元件202可以響應(yīng)于施加第一數(shù)量的能量、電荷、熱、電壓、電流或其他現(xiàn)象而切換狀態(tài)。施加第二數(shù)量的能量、電荷、熱、電壓、電流或其他現(xiàn)象可以將該可逆電阻率切換材料返回到高電阻狀態(tài)?；蛘?，可逆電阻率切換元件可以在制造后處于初始的低電阻狀態(tài)，在施加適當(dāng)?shù)哪芰俊㈦姾?、熱、電壓、電流或其他現(xiàn)象后該低電阻狀態(tài)可逆地可切換到高電阻狀態(tài)。當(dāng)用在存儲器單元中時，一個電阻狀態(tài)可以表示二進制“O”，而另一電阻狀態(tài)可以表示二進制“I”。但是，可以使用多于兩個數(shù)據(jù)/電阻狀態(tài)。例如在先前并入的美國專利申請公開2006/0250836中描述了許多可逆電阻率切換材料和采用可逆電阻率切換材料的存儲器單元的操作。在一些實施例中，可以由金屬氧化物形成可逆電阻率切換材料230?？梢允褂酶鞣N不同的金屬氧化物。金屬氧化物可以是過渡金屬氧化物。金屬氧化物的例子包括但不限于Ni0、Nb205、Ti02、Hf02、Al203、Mg0x、Cr02、V0、BN 和 AIN。在一個實施例中，由 TiN 形成存儲器兀件電極 232、234?？梢栽陬}為“Memory Cell that Employs a Selectively DepositedReversibleResistance Switching Element and Method of Forming the Same，，、2007 年6月29日提交的美國專利申請公開2009/0001343中找到使用可逆電阻率切換材料制造存儲器單元的更多信息，通過全部引用將其合并于此。導(dǎo)體206和208可以包括任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料諸如鎢、任何適當(dāng)?shù)慕饘佟⒅負诫s的半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電硅化物、導(dǎo)電硅化物-鍺化物、導(dǎo)電鍺化物等。在圖IA的實施例中，導(dǎo)體206和208是軌形(rail-shaped)并且在不同的(例如基本相互垂直的)方向上延伸?？梢允褂闷渌麑?dǎo)體形狀和/或配置。在一些實施例中，阻擋層、粘附層、增透膜等(未示出)可以與導(dǎo)體206和208 —起使用來改善器件性能和/或輔助器件制造。 盡管在圖IA中可逆電阻率切換元件202被示出為位于操縱元件204之上，但是將理解，在替換實施例中，可逆電阻率切換元件202可以位于操縱元件204之下。圖IB是由圖IA的多個存儲器單元200形成的第一存儲器級214的一部分的簡化透視圖。為了簡化，沒有分開示出可逆電阻率切換元件202和操縱元件204。存儲器陣列214是包括多個第一導(dǎo)體206 (例如位線)和多個第二導(dǎo)體208 (例如字線)的“交叉點”陣列，多個存儲器單元耦合在該多個第一導(dǎo)體206和多個第二導(dǎo)體208之間(如所示)?？梢允褂闷渌鎯ζ麝嚵信渲?，如可以使用多級存儲器。圖IC是單片三維陣列216的一部分的簡化透視圖，該單片三維陣列216包括位于第二存儲器級220以下的第一存儲器級218。在圖IC的實施例中，每個存儲器級218和220包括在交叉點陣列中的多個存儲器單元200。將理解，在第一和第二存儲器級218和220之間可以存在另外的層(例如級間電介質(zhì))，但是為了簡化未在圖IC中示出?？梢允褂闷渌鎯ζ麝嚵信渲茫缈梢允褂酶郊蛹墑e的存儲器。在一些實施例中，可以如通過全部引用合并于此的美國專利No. 6，952，030“High-Density Three-Dimensional Memory Cell”中所述來形成存儲器級。例如，第一存儲器級的上部導(dǎo)體可以被用作位于該第一存儲器級以上的第二存儲器級的下部導(dǎo)體，如圖ID所示。單片三維存儲器陣列是其中多個存儲器級形成在諸如晶片(wafer)的單個基板之上而沒有中間的基板的存儲器陣列。形成一個存儲器級的層直接在已有的一個或多個級上沉積或生長。相對照，已經(jīng)通過在分離的基板上形成存儲器級并將存儲器級一個在一個之上粘附來形成堆疊存儲器，如在Leedy的美國專利No. 5, 195, 167 “Three DimensionalStructure Memory”中那樣?；逶谡澈现翱梢宰儽』蛘邚拇鎯ζ骷壱瞥?但是由于存儲器級初始形成在分離的基板上，這樣的存儲器不是真正的單片三維存儲器陣列。圖1A-1D示出根據(jù)公開的布置的圓柱形的存儲器單元以及軌形的導(dǎo)體。但是，在此描述的技術(shù)不限于存儲器單元的任何一個具體結(jié)構(gòu)。也可以使用其他結(jié)構(gòu)來形成包括可逆電阻率切換材料的存儲器單元。例如，以下專利提供了可以適用于使用可逆電阻率切換材料的存儲器單元的結(jié)構(gòu)的例子美國專利6，952，043 ;美國專利6，951，780 ;美國專利6，034，882 ;美國專利6，420，215 ;美國專利6，525，953 ；以及美國專利7，081，377。如之前所述，不要求操縱元件204是二極管。圖IE繪出使用FET作為操縱元件204的存儲器陣列的一部分的示意的一個實施例。每個存儲器元件200包括可逆電阻率切換元件202和操縱元件204，該操縱元件204如所述是FET。每個存儲器單元200存在于位線和字線之間。所選存儲器單元200存在于所選字線和所選位線之間。所選存儲器單元200的FET連接到所選柵極線。施加到所選柵極線的電壓控制允許流經(jīng)可逆電阻率切換元件202的電流。例如，可以選擇柵極電壓以將經(jīng)過可逆電阻率切換元件202的電流限制到期望的水平。圖2是繪出可以實現(xiàn)在此公開的技術(shù)的存儲器系統(tǒng)300的一個例子的框圖。存儲器系統(tǒng)300包括可以是如上所述的存儲器單元的二維或三維陣列的存儲器陣列302。在一個實施例中，存儲器陣列302是單片三維存儲器陣列。存儲器陣列302的陣列端子線包括各個層的被組織為行的字線以及各個層的被組織為列的位線。但是，可以實現(xiàn)其他定向。
存儲器系統(tǒng)300包括行控制電路320，該行控制電路320的輸出308連接到存儲器陣列302的各個字線。行控制電路320接收來自系統(tǒng)邏輯控制電路330的一組M個行地址信號以及一個或多個不同的控制信號，并且通?？梢园ㄈ缦裥薪獯a器322、陣列端子驅(qū)動器324和塊選擇電路326的這樣的電路用于讀和編程(例如設(shè)置和復(fù)位)操作兩者。存儲器系統(tǒng)300還包括列控制電路310，該列控制電路310的輸入/輸出306連接到存儲器陣列302的各個位線。列控制電路306接收來自系統(tǒng)邏輯控制電路330的一組N個列地址信號以及一個或多個不同的控制信號，并且通?？梢园ㄈ缦窳薪獯a器312、陣列端子接收器或驅(qū)動器314、塊選擇電路316這樣的電路以及讀/寫電路和I/O復(fù)用器。在一個實施例中，列解碼器312是可逆極性解碼器電路。在一個實施例中，行解碼器322是可逆極性解碼器電路。在一個實施例中，可逆極性解碼器電路具有在一個模式下的活動的低輸出以及在另一模式下的活動的高輸出。在通過全部引用合并于此的2006年12月31日提交的美國專利7，542，370中描述了可逆極性解碼器電路的進一步細節(jié)。系統(tǒng)控制邏輯330接收來自主機的數(shù)據(jù)和命令并將輸出數(shù)據(jù)提供給主機。在其他實施例中，系統(tǒng)控制邏輯330接收來自分離的控制器電路的數(shù)據(jù)和命令并將輸出數(shù)據(jù)提供給該控制器電路，該控制器電路與主機通信。系統(tǒng)控制邏輯330可以包括一個或多個狀態(tài)機、寄存器和用于控制存儲器系統(tǒng)300的操作的其他控制邏輯。并入了存儲器陣列的集成電路通常將該陣列再分為多個子陣列或塊。塊可以進一步一起分組為包含例如16、32或者不同數(shù)量的塊的區(qū)(bay)。3-D存儲器中的每個塊可以具有多層存儲器單元。例如，塊可以包括8個層。每個層可以包括數(shù)百或數(shù)千的位線和字線。例如，層可以具有大約一千條位線和大約八千條字線。在一些實現(xiàn)方式中，存在與每個位線相關(guān)聯(lián)的字線驅(qū)動器。注意，可以在兩條或多條位線之間共享給定驅(qū)動器。而且，注意，不要求給定位線僅具有與其相關(guān)聯(lián)的一個驅(qū)動器。在一些實現(xiàn)方式中，驅(qū)動器中的一些物理地位于位線的一端,并且其他驅(qū)動器位于位線的另一端。如經(jīng)常使用的，子陣列是具有通常不被解碼器、驅(qū)動器、感測放大器和輸入/輸出電路打斷的連續(xù)的字線和位線的連續(xù)組的存儲器單元。由于各種原因的任何一個而這樣做。例如，由字線和位線的電阻和電容引起的向下穿過這樣的字線和位線的信號延遲(即RC延遲)在大的陣列中可能是非常大的?？梢酝ㄟ^將大的陣列再分為一組更小的子陣列以便減小每條字線和/或每條位線的長度來降低這些RC延遲。作為另一例子，與訪問一組存儲器單元相關(guān)聯(lián)的電力可以對在給定的存儲器周期期間可以同時訪問的存儲器單元的數(shù)量規(guī)定上限。從而，大的存儲器陣列經(jīng)常被再分為更小的子陣列以減少同時被訪問的存儲器單元的數(shù)量。但是，為了易于描述，可以與子陣列相同意義使用陣列以指代具有通常不被解碼器、驅(qū)動器、感測放大器和輸入/輸出電路打斷的連續(xù)的字線和位線的連續(xù)組的存儲器單元。集成電路可以包括一個或多于一個存儲器陣列。在一個實施例中，圖2中繪出的所有組件被布置在單個集成電路上。例如，系統(tǒng)控制邏輯330、列控制電路310和行控制電路320形成在基板的表面上，并且存儲器陣列302是形成在基板以上(并因此在系統(tǒng)控制邏輯330、列控制電路310和行控制電路320以上)的單片三維存儲器陣列。在一些情況下，控制電路的部分可以與存儲器陣列302的一些形成在相同的層上。圖3繪出例示用于讀取存儲器單元的狀態(tài)的一個實施例的電路。為了確定可逆電阻切換元件202處于哪個狀態(tài)，可以施加電壓并測量得到的電流。較高的測量的電流指示可逆電阻切換元件202處于低電阻率狀態(tài)。較低測量的電流指示可逆電阻切換元件202處 于高電阻率狀態(tài)。圖3示出可以基于圖1A、1B、1C和ID的實施例的包括存儲器單元450、452、454和456的存儲器陣列的一部分。在該例子中，操縱元件204是二極管。繪出了許多位線中的兩條以及許多字線中的兩條。用于位線之一的讀取電路被繪出為經(jīng)由晶體管458連接到位線，該晶體管458由列解碼器312提供的柵極電壓控制以便選擇或者不選擇相應(yīng)的位線。晶體管458將位線連接到數(shù)據(jù)總線。寫電路460 (其是系統(tǒng)控制邏輯330的部分)連接到數(shù)據(jù)總線。晶體管462連接到數(shù)據(jù)總線并且操作為由箝位控制電路464(其是系統(tǒng)控制邏輯330的部分)控制的箝位器件。晶體管462還連接到比較器466和參考電流源IKEF。比較器466的輸出連接到數(shù)據(jù)輸出端子(連接到系統(tǒng)控制邏輯330、控制器和/或主機)以及連接到數(shù)據(jù)鎖存器468。寫電路460也連接到數(shù)據(jù)鎖存器468。當(dāng)試圖讀取可逆電阻率切換元件的狀態(tài)時，所有字線首先被偏壓在VreacK例如近似I. 5伏)并且所有位線接地。然后所選字線被拉到地。為了示例的目的，此討論將假設(shè)選擇存儲器單元450來讀取。一條或多條所選位線(通過導(dǎo)通晶體管458)經(jīng)過數(shù)據(jù)總線和箝位器件(晶體管462,其接收 I. 5伏+Vt)被拉到Vread。箝位器件的柵極在Vread之上,但是被控制為保持位線在Vread附近。電流被所選存儲器單元拉動從Vsense節(jié)點經(jīng)過晶體管462。Vsense節(jié)點還接收在高電阻狀態(tài)電流和低電阻狀態(tài)電流之間的參考電流IKEF。Vsense節(jié)點對應(yīng)于單元電流和參考電流Ikef之間的電流差而行動(move)。比較器466通過比較Vsense電壓與VMf_Mad電壓而產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出信號。如果存儲器單元電流大于Ikef，則存儲器單元處于低電阻狀態(tài)，并且處于Vsense的電壓將低于VKEF。如果存儲器單兀電流小于IKEF，則存儲器單兀處于高電阻狀態(tài)，并且處于Vsense的電壓將高于VKEF。來自比較器466的數(shù)據(jù)輸出信號被鎖存在數(shù)據(jù)鎖存器468中。在一些實施例中，參考電流是基于存儲器單元的地址。圖4是使用分步(st印)初始化來編程非易失性存儲器的處理500的一個實施例的流程圖。編程操作可以是形成、設(shè)置或復(fù)位。在處理500的描述中，為了易于說明描述一個存儲器單元的編程。注意，一次可以編程多于一個存儲器單元。在步驟502，確定指示要被編程的存儲器單元的電阻的信息。在一個實施例中，通過確定當(dāng)在存儲器單元兩端施加讀取電壓時傳導(dǎo)的電流來確定該信息。在一些實施例中，步驟502確定響應(yīng)于施加到存儲器單元的某個讀取電壓該存儲器單元傳導(dǎo)什么電流。例如，步驟502可以確定該存儲器單元的導(dǎo)電電流落在幾個電流范圍的哪個之內(nèi)。在電流水平的此確定之后，稍后的步驟可以進行。但是，注意，導(dǎo)電電流是存儲器單元的電阻的函數(shù)。例如，參考圖3，電壓Vread可以施加在存儲器單元兩端，并且可以將傳導(dǎo)的電流與參考電流(例如Iref)相比較?；谠摫容^可以確定存儲器單元的電阻高于或低于某個電阻。在步驟504，基于指示電阻的信息確定編程是否完成。如果是，則處理500結(jié)束。例如，如果編程操作是形成操作，則存儲器單元的電阻可以與用于形成的目標(biāo)電阻相比較。如果存儲器單元的電阻小于目標(biāo)電阻，則可以認為形成處理完成。如果編程操作是復(fù)位操作，則可以與目標(biāo)復(fù)位電阻相比較。如果存儲器單元的電阻大于該目標(biāo)復(fù)位電阻，則可以認為復(fù)位處理完成。如果編程操作是設(shè)置操作，則可以與目標(biāo)設(shè)置電阻相比較。如果存儲器單元的電阻小于該目標(biāo)設(shè)置電阻，則可以認為該設(shè)置處理完成。如上所述，指示電阻的信息可以是電流。因此，可以使用電流水平而不是電阻來進行實際的比較。
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如果編程操作還未完成，在步驟506，基于指示電阻的信息和預(yù)定算法確定一個或多個編程條件。該預(yù)定算法可以基于存儲器單元的屬性。對于具有不同材料的存儲器單元可以使用不同的算法。例如，對于具有金屬氧化物切換元件的存儲器單元可以使用一個算法，并且對于具有碳切換元件的存儲器單元可以使用另一算法。該算法可以是存儲器單元的電阻(或者指示電阻的某些信息、比如從施加的電壓得到的電流)的函數(shù)。編程條件可以包括但不限于編程電壓和電流限制。例如，可以基于電阻和預(yù)定算法確定編程電壓的幅度。作為另一例子，可以基于電阻和預(yù)定算法確定編程電壓脈沖的寬度。在一些實施例中，在編程期間存儲器單元可獲得的電流被限制?？梢曰诖鎯ζ鲉卧碾娮韬皖A(yù)定算法確定電流限制。注意，不要求所有上述編程條件都基于存儲器單元的電阻和預(yù)定算法。例如，這些編程條件中的一個、兩個(任意組合)或所有三個可以基于電阻和預(yù)定算法。而且，還可以基于存儲器單元的電阻和預(yù)定算法確定其他編程條件。例如，編程信號的其他參數(shù)、比如其轉(zhuǎn)變速率(transition rate)可以是存儲器單元的電阻和預(yù)定算法的函數(shù)。轉(zhuǎn)變速率的一個例子是電壓脈沖的斜率。在步驟508，來自步驟506的一個或多個編程條件被應(yīng)用于存儲器單元。因此，該一個或多個編程條件可以是存儲器單元的電阻的函數(shù)。例如，編程電壓的幅度和/或脈沖寬度可以是存儲器單元的電阻的函數(shù)。而且如所述，在編程時存儲器單元可獲得的電流可以被限制為基于電阻確定的值。然后，處理500返回到步驟502以重新確定指示存儲器單元的電阻的信息。處理500可以繼續(xù)直到編程完成。因此，對于下一迭代，可以應(yīng)用不同組的一個或多個編程條件。在一些情況下，在處理500的相繼的迭代中可以應(yīng)用相同的編程條件。例如，如果存儲器單元的電阻不改變很多，則可以再次應(yīng)用相同的編程條件。注意，一些存儲器單元可能比其他存儲器單元編程得更快。因此，一些存儲器單元可能步進經(jīng)過(step through)比其他存儲器單元更快的編程處理。換句話說,一些存儲器單元可能進行處理500的更少迭代。圖5A、5B和5C繪出具有金屬氧化物切換元件230的存儲器單元202的實施例。這些例子將用于幫助說明編程條件的某個序列為何可以用于具有金屬氧化物的器件。換句話說，為何可以使用某個預(yù)定算法。隨著編程進行使用不同編程條件(例如使用不同的預(yù)定算法)的一般原則可以應(yīng)用于具有除了金屬氧化物之外的材料的存儲器單元。圖5A繪出可以用在存儲器單元202的一個實施例中的材料的一個例子。頂部電極232和底部電極234每個是TiN?？赡骐娮杪是袚Q材料是Hf02。因此，在此例子中，切換材料是金屬氧化物。但是，可以使用不同的金屬氧化物。圖5B繪出可以用在存儲器單元202的一個實施例中的材料的例子。作為一個例子，HfO2可以是大約6-8nm厚并且氧化硅(SiO2)可以是1.5-2nm厚。在一些實施例中，在一個或多個編程步驟期間SiO2層237可能被破壞。隨后的編程步驟可以形成(或設(shè)置)HfO2層230。例如，編程步驟可以致使在HfO2層中形成氧空位。最終，可以從HfO2層230的頂部到底部形成一系列的氧空位。但是，以下是可能的如果編程電壓脈沖的幅度太大，HfO2層230本身可能過度受壓(over stressed)。HfO2層230的過度受壓可能損壞存儲器單元202。在一些實施例中，隨著設(shè)置(或形成)進行降低編程電壓的幅度以便可以避免金屬氧化物層230的過度受壓。注意，不要求頂部和底部電極是相同的材料。圖5C繪出存儲器單元202的一個實·施例，其中底部電極234是重摻雜的硅，并且頂部電極是TiN。在此實施例中，在HfO2層230和頂部電極232之間存在可選的氧化鈦238的區(qū)域。注意，在此公開的用于編程的技術(shù)不限于金屬氧化物切換元件。對于其他材料，可以建立與金屬氧化物不同的編程條件。編程基于碳的切換元件的一個例子討論如下。圖6A是繪出當(dāng)設(shè)置示例的存儲器單元時電流-電壓(I-V關(guān)系的例子的圖。該示例曲線可以用于其中切換元件是金屬氧化物的一個實施例。這些I-V曲線將用于幫助說明為何可以使用某些編程條件。如果切換元件是不同類型的材料，則I-V曲線可能具有不同的形狀。因此，對不同的編程材料可以使用不同的編程條件。該圖繪出四條I-V曲線551-554。每條曲線表示對于示例存儲器單元的設(shè)置處理的不同階段。對于這些曲線的至少某部分，I-V曲線的斜率可以用于近似存儲器單元的電導(dǎo)(conductance)。例如，對于處于較低電壓的曲線，可能存在在此被稱為“讀取區(qū)域”的區(qū)域。但是，可能存在發(fā)生在較高電壓處的某些擊穿(breakdown)。對于一些實施例,在編程期間，可能靠近擊穿區(qū)域或在擊穿區(qū)域中操作切換材料。注意，在擊穿時，電流可能急劇增力口。作為例子，對于曲線551的較低電壓，可以基于I-V曲線的斜率來近似存儲器單元的電導(dǎo)。因為電壓的某些可能跨其他電路元件(例如操縱元件、位線、字線)顯現(xiàn)，這應(yīng)該被計算在內(nèi)。在較高電壓處擊穿的一個可能原因是存儲器單元的金屬氧化物可能在較高電壓處損壞。擊穿可能存在其他原因。對于一些存儲器單元，可能希望在編程期間將編程電壓保持在讀取區(qū)域以便避免金屬氧化物的擊穿。這樣做的一個原因是金屬氧化物的電壓擊穿可能損害存儲器單元。一個I-V曲線551可以表示當(dāng)存儲器單元的電阻是高時設(shè)置處理的開始的I-V關(guān)系。另一曲線552可以表示在已經(jīng)施加至少一個編程信號之后的I-V關(guān)系，因此，存儲器單元的電阻較低。第三和第四曲線(553，554)可以表示當(dāng)存儲器單元的電阻更低時設(shè)置處理的稍后的階段。如從曲線551-554可以看出，隨著設(shè)置操作前進，讀取區(qū)域的斜率增加。此夕卜，隨著存儲器單元的電阻降低，擊穿區(qū)域發(fā)生在更低編程電壓處。在一些實施例中，在設(shè)置期間使用的編程電壓的幅度隨著存儲器單元的電阻的下降而降低。繪出了四個示例的電壓V1-V4。如以上討論例示的，對于某些器件，這可以幫助防止進入存儲器單元的擊穿區(qū)。在編程的一些實施例中，在編程期間存儲器單元可獲得的電流有限。此電流限制在此可以稱為“Icomp”。將再次參考圖6A以說明為何這對一些器件是有益的。如果電壓Vl被施加到存儲器單元，則其將趨向于將存儲器單元移動到具有更低電阻的曲線。例如，假設(shè)存儲器單元具有會將其置于曲線551的讀取區(qū)域的電阻。如果施加電壓VI，則這將可以將存儲器單元的電阻朝向諸如552或553的曲線移動。但是，注意，對于曲線553，擊穿電壓發(fā)生在比曲線552更低的電壓處。因此，如果由于施加Vl存儲器單元的電阻下降太多，則會發(fā)生電壓擊穿。但是，將電流限制到Icompl可以幫助防止存儲器單元的金屬氧化物的電壓擊穿。換句話說，存儲器單元可能被移動到曲線552，但是可以防止其移動到曲線553。繪出了四個示例的補償電流Icompl-Icomp4。在一個實施例中，當(dāng)使用Vl時使用Icompl,I comp 2與V2 —起使用,等等。在一些實施例中，編程信號是具有幅度和寬度的脈沖。對于至少一些存儲器單元200，在電壓幅度和脈沖寬度之間可能存在關(guān)系。例如，如果使用更窄的脈沖寬度，則可以使 用更大幅度的電壓來實現(xiàn)存儲器單元電阻的相同改變。圖12A是對于一個實施例的電壓幅度相對脈沖寬度的關(guān)系的圖。曲線1202表示可以實現(xiàn)大約相同的編程效果(例如存儲器單元電阻的改變)的點。例如，對于脈沖寬度“t”，電壓Va可以實現(xiàn)給定的編程效果。對于脈沖寬度10t，可以使用電壓Vb。對于具有IOOt的脈沖，可以使用電壓Vc。因此，對于更長的脈沖寬度，可以使用更低的編程電壓。對于一些實施例，關(guān)系可以是每十進位(decade)大約.25V。但是，不同的材料可能呈現(xiàn)不同的關(guān)系。圖12B以另一種方式示出編程電壓和脈沖寬度之間的關(guān)系。在圖12B中，每個曲線表示一個編程電壓幅度。例如，曲線1230可以對應(yīng)于圖12A中的Vc，曲線1220可以對應(yīng)于圖12A中的Vb，并且曲線1210可以對應(yīng)于圖12A中的Va。如可以看出，通過適當(dāng)選擇電壓幅度，可以使用不同的脈沖寬度實現(xiàn)相同的編程效果。解釋基于存儲器單元電阻和算法編程的益處的一種方式是傳遞給存儲器單元的功率水平更一致。例如，隨著電流水平增加，降低的電壓水平(和/或更短的脈沖寬度)可以提供各個編程脈沖之間的更恒定的功率水平。以上討論指出存儲器單元的各個屬性可能影響隨著編程操作進行應(yīng)該使用哪些編程條件。因此，存儲器單元的屬性可能影響在編程期間使用的預(yù)定算法應(yīng)該具有的特性。圖6B是基于存儲器單元的電阻(和預(yù)定算法)確定存儲器單元的一個或多個編程條件的處理600的一個實施例的流程圖。處理600還確定編程操作是否完成。因此，處理600是圖4的步驟504-506的一個實施例。在一個實施例中，當(dāng)形成存儲器單元時使用處理600。在一個實施例中，當(dāng)設(shè)置存儲器單兀時使用處理600。處理600還可以用于金屬氧化物切換元件、碳切換元件或者另一類型的切換元件。圖6A的示例I-V曲線可以用于幫助說明處理600。但是，注意，處理600可應(yīng)用于具有不同類型的I-V曲線的器件。在處理600中，使用存儲器單元的導(dǎo)電電流來進行電阻確定。如上所述，導(dǎo)電電流可以是存儲器單元的電阻的函數(shù)。例如，參考圖3，在讀取操作期間可以在存儲器單元兩端施加電壓Vread。此電壓的部分也可以跨過操縱元件和所選字線及位線。在處理600中，存儲器單元的導(dǎo)電電流(Iread)與四個不同的參考電流比較。在一個實施例中，進行四個不同的讀操作，每次存儲器單元導(dǎo)電電流與不同的參考電流(11-14)比較。圖3的電路可以用于在每個讀取操作時對不同的參考電流進行測試。在一個實施例中，進行單個讀取操作，導(dǎo)電電流與四個不同的參考電流比較。圖3的電路可以是在系統(tǒng)讀取操作期間對四個不同的參考電流的修改的測試。通常，處理600描述其中在施加編程脈沖之后(或可能在開始編程之前)存儲器單元導(dǎo)電電流與參考電流比較的流程。處理600中的第一測試可以對應(yīng)于確定存儲器單元的導(dǎo)電電流是否非常低的測試，導(dǎo)電電流非常低對應(yīng)于高電阻。通常，處理600比較存儲器單元的導(dǎo)電電流(Iread)與高達四個不同的參考水平(見步驟602、606、610、614)?？梢允褂貌煌瑪?shù)量的參考電流水平。按其中存儲器單元可能經(jīng)歷編程的順序描述處理600。當(dāng)正使用編程操作來降低存儲器單元的電阻時使用處理600。因此，第一測試(步驟602)是針對相對低的電流，這對應(yīng)于相對高的電阻。接下來的步驟針對越來越高的電流(越來越低的電阻)。注意，其中進行測試(步驟602、606、610和614)的順序可以是任意的。
處理600涉及四個不同的編程電壓幅度V1-V4。每個編程電壓對應(yīng)于導(dǎo)電參考電流(11-14)之一。在一個實施例中，隨著存儲器單元的電阻降低到下一水平，編程電壓的幅度可以變得更小。但是，編程電壓V1-V4彼此之間可以具有任意關(guān)系。處理600涉及四個不同的編程電壓脈沖寬度，寬度I-寬度4。這些寬度也對應(yīng)于導(dǎo)電電流(11-14)之一。在一個實施例中，隨著存儲器單元的電阻降低，編程電壓的脈沖寬度變得更寬。但是，代替地，每個相繼的脈沖寬度可以更窄。在一個實施例中，每個脈沖具有相同的寬度。脈沖寬度彼此之間可以具有任意關(guān)系。處理600涉及四個不同的編程電流限制(Icompl_Icomp4)。這些也對應(yīng)于導(dǎo)電參考電流(11-14)之一。在一個實施例中，隨著存儲器單元的電阻降低，編程電流限制變得更大。但是，代替地，每個相繼的電流限制可以更小。在一個實施例中，每個電流限制可以相同。編程電流限制可以與存儲器單元的電阻具有任意關(guān)系。電壓幅度、脈沖寬度和編程電流限制的序列可以被認為是預(yù)定算法。編程條件的各種值可以存儲在存儲器器件上的控制邏輯中的或者非易失性存儲元件中的表中。可以通過訓(xùn)練(exercise)存儲器器件上的單元組的集合來選擇算法，其中通過測試控制硬件對集合中的每組給定不同的算法，并且通過測試控制硬件選擇算法并將其編碼到芯片上的非易失性存儲器位中。在步驟602，確定導(dǎo)電電流(Iread)是否大于第一參考電流(II)。如所述，Il可以是被設(shè)計用于對于相對高的電阻進行測試的相當(dāng)?shù)偷膮⒖茧娏?。如果Iread小于II，則進行步驟604以建立一個或多個編程條件。換句話說，如果存儲器單元電阻高于所針對測試的該相對高的電阻，則進行步驟604。在步驟604，編程信號可以被設(shè)置到電壓幅度VI。在一個實施例中，Vl將是在處理600中使用的最高幅度的編程電壓。脈沖寬度可以被設(shè)置為W1。在一個實施例中，Wl將是在處理600中使用的最窄寬度。電流限制可以被設(shè)置為Icompl。在一個實施例中，該電流限制將是在處理600中使用的最小電流限制。如果進行步驟604，處理600完成。然后，可以進行圖4的步驟508以應(yīng)用一個或多個編程條件。如果導(dǎo)電電流(Iread)不小于第一參考電流(II)，則將導(dǎo)電電流(Iread)與第二參考電流(12)比較。第二參考電流(12)可以大于第一(II)，以便針對更低的電阻進行測試。如果導(dǎo)電電流(Iread)小于12，則在步驟608中建立一個或多個編程條件。編程信號可以被設(shè)置為電壓幅度V2。在一個實施例中，V2小于VI。脈沖寬度可以被設(shè)置為W2。在一個實施例中，W2比Wl更窄。注意，電壓幅度和寬度兩者在處理期間可以改變?；蛘?，一個可以改變并且另一個(至少對于某些步驟)保持固定。例如，隨著電阻變得更低，存儲器單元可能需要更小的電壓來進一步降低電阻。如果隨著電阻下降操作電壓保持相同，則可以使用更窄的脈沖寬度來提供更小的有效電壓，這示出在圖12A中。電流限制可以被設(shè)置為Icomp2o Icomp2可以大于Icompl。然后處理600完成。接下來,可以進行圖4的步驟508以應(yīng)用編程信號。如果導(dǎo)電電流(Iread)不小于第二參考電流(12)，則將導(dǎo)電電流(Iread)與第三參考電流(13)比較。如果導(dǎo)電電流(Iread)小于13，則在步驟612建立一個或多個編程條件。編程信號可以被設(shè)置為電壓幅度V3。在一個實施例中，V3小于V2。脈沖寬度可以被設(shè)置為W3。在一個實施例中，W3比W2更窄。電流限制可以被設(shè)置為Icomp3。Icomp3可以大于Icomp2。然后處理600完成。接下來，可以進行圖4的步驟508以應(yīng)用編程信號。
如果導(dǎo)電電流(Iread)不小于第三參考電流(13)，則將導(dǎo)電電流(Iread)與第四參考電流(14)比較。如果導(dǎo)電電流(Iread)小于14，則在步驟616建立一個或多個編程條件。編程信號可以被設(shè)置為電壓幅度V4。在一個實施例中，V4小于V3。脈沖寬度可以被設(shè)置為W4。在一個實施例中，W4比W3更窄。電流限制可以被設(shè)置為Icomp4。Icomp4可以大于Icomp3。然后處理600完成。接下來，可以進行圖4的步驟508以應(yīng)用編程信號。如果導(dǎo)電電流(Iread)不小于第四參考電流(14)，則這指示不需要進一步的編程。換句話說，存儲器單元的電阻已被降低到目標(biāo)水平。因此，此情況是圖4的步驟504的一個實施例。圖7A是繪出當(dāng)復(fù)位示例存儲器單元時電流-電壓(I-V)關(guān)系的例子的圖。該例子可以對應(yīng)于其中切換元件是金屬氧化物的一個實施例。注意，不同類型的存儲器單元可能具有不同的I-V關(guān)系。例如，如果切換元件是碳，則I-V曲線可以不同于圖7A的例子。而且注意，不同類型的金屬氧化物可能呈現(xiàn)出不同的屬性。而且，存儲器單元的其他元件、t匕如操縱元件可能影響曲線的形狀。而且注意，一些存儲器單元可能具有可能影響ι-v曲線的形狀的氧化硅的區(qū)域。該圖繪出四個I-V曲線751-754。每條曲線表示對于示例存儲器單元的復(fù)位處理的不同階段。對于這些曲線的至少某部分，I-V曲線的斜率可以用于近似存儲器單元的電導(dǎo)。但是，可能存在發(fā)生在較高電壓處的某些擊穿。例如，對于曲線751的較低電壓，可以基于I-V曲線的斜率近似存儲器單元的電導(dǎo)。因為電壓的某些可能跨其他電路元件(例如操縱元件、位線、字線)顯現(xiàn)，這應(yīng)該被計算在內(nèi)。在較高電壓處擊穿的一個可能原因是存儲器單元的金屬氧化物可能在較高電壓處損壞。對于一些存儲器單元，可能希望在編程期間將編程電壓保持在硬(hard)擊穿區(qū)域以下以便避免金屬氧化物的完全擊穿。這樣做的一個原因是金屬氧化物的電壓擊穿可能是有損害的。一個I-V曲線751表示當(dāng)存儲器單元的電阻是低時復(fù)位處理的開始的I-V關(guān)系(如由讀取區(qū)域中的相當(dāng)高的斜率指示的)。另一曲線752表示在已經(jīng)施加至少一個編程信號之后因此存儲器單元的電阻較高的I-V關(guān)系(如由讀取區(qū)域中的稍低的斜率所指示的)。第三和第四曲線(753，754)表示當(dāng)存儲器單元的電阻更高時復(fù)位處理的稍后的階段。如從曲線751-754可以看出，隨著復(fù)位操作前進，讀取區(qū)域的斜率降低。此外，隨著存儲器單元的電阻增加，擊穿區(qū)域發(fā)生在更高編程電壓處。在一些實施例中，在復(fù)位期間使用的編程電壓的幅度隨著存儲器單元的電阻的增加而增加。這可以幫助防止進入擊穿區(qū)域。而且注意，可以調(diào)整Icomp以防止存儲器單元將電阻降低得太快。這還可以幫助防止進入擊穿區(qū)域。例如，Icomp在復(fù)位處理期間可以降低。圖7B是基于存儲器單元的電阻確定存儲器單元的編程信號的處理640的一個實施例的流程圖?？梢栽谠黾哟鎯ζ鲉卧碾娮璧木幊滩僮髌陂g使用處理640。在一個實施例中，當(dāng)復(fù)位存儲器單元時使用處理640。但是，處理640不限于復(fù)位。處理640還確定編程操作是否完成，因此，處理640是圖4的步驟504-506的一個實施例。通常，處理640描述其中在施加編程脈沖之后(或可能在開始編程之前)存儲器單 元導(dǎo)電電流與參考電流比較的流程。第一測試可以對應(yīng)于確定存儲器單元的導(dǎo)電電流是否非常高的測試，導(dǎo)電電流非常高對應(yīng)于低電阻。通常，處理640比較存儲器單元的導(dǎo)電電流(Iread)與高達四個不同的參考水平(11-14)。注意，這些是與處理600不同的參考電流。按其中存儲器單元將通常經(jīng)歷編程的順序描述處理640。當(dāng)正使用編程操作來增加存儲器單元的電阻時使用處理640。因此，第一測試(步驟642)是針對相當(dāng)高的電流，這對應(yīng)于相當(dāng)?shù)偷碾娮?。接下來的步驟針對越來越低的電流(越來越高的電阻)。注意，其中進行測試(步驟642、646、650和654)的順序可以是任意的。注意，處理640中的參考電流是與處理600不同的參考電流。處理640涉及四個不同的編程電壓幅度V1-V4。注意，這些與處理600的電壓不同。每個編程電壓對應(yīng)于在處理640中使用的導(dǎo)電電流(I 1-14)之一。在一個實施例中，隨著在復(fù)位操作期間存儲器單元的電阻增加到下一水平，編程電壓的幅度可以變得更大。但是，編程電壓V1-V4彼此之間可以具有任意關(guān)系。處理640涉及四個不同的編程電壓脈沖寬度W1-W4。這些寬度也對應(yīng)于導(dǎo)電電流(11-14)之一。注意，W1-W4與處理600中使用的寬度不同。在一個實施例中，隨著存儲器單元的電阻增加，編程電壓的脈沖寬度變得更寬。但是，代替地，每個相繼的脈沖寬度可以更窄。在一個實施例中，每個脈沖具有相同的寬度。脈沖寬度彼此之間可以具有任意關(guān)系。處理640涉及四個不同的電流限制(Icompl_Icomp4)。這些也對應(yīng)于導(dǎo)電電流(11-14)之一。注意，這些與處理600中使用的電流限制不同。在一個實施例中，隨著存儲器單元的電阻增加，電流限制變得更低。但是，代替地，每個相繼的電流限制可以更大。在一個實施例中，每個電流限制相同。電流限制可以與存儲器單元的電阻具有任意關(guān)系。在步驟642，確定導(dǎo)電電流(Iread)是否大于第一參考電流(II)。第一參考電流可以是相對高的電流以便針對相對低的電阻進行測試。如果Iread大于II，則進行步驟644以建立一個或多個編程條件。換句話說，如果存儲器單元電阻低于被測試的該相對低的電阻，則進行步驟644。在步驟644，編程信號可以被設(shè)置到電壓幅度VI。在一個實施例中，Vl將是在處理600中使用的最低幅度的編程電壓。脈沖寬度可以被設(shè)置為W1。在一個實施例中，Wl將是在處理640中使用的最短寬度。電流限制可以被設(shè)置為Icompl。在一個實施例中，該電流限制將是在處理640中使用的最大電流限制。如果進行了步驟644，處理640完成。然后，可以進行圖4的步驟508以應(yīng)用一個或多個編程條件。如果導(dǎo)電電流(Iread)不大于第一參考電流(II)，則將導(dǎo)電電流(Iread)與第二參考電流(12)比較。第二參考電流(12)可以小于第一(II)，以便針對更高的電阻進行測試。如果導(dǎo)電電流(Iread)大于12，則在步驟648中建立一個或多個編程條件。編程信號可以被設(shè)置為電壓幅度V2。在一個實施例中，V2大于VI。脈沖寬度可以被設(shè)置為W2。在一個實施例中，W2比Wl更寬。電流限制可以被設(shè)置為Icomp2。Icomp2可以小于Icompl。然后處理600完成。接下來，可以進行圖4的步驟508以應(yīng)用編程信號。如果導(dǎo)電電流(Iread)不大于第二參考電流(12)，則將導(dǎo)電電流(Iread)與第三參考電流(13)比較。如果導(dǎo)電電流(Iread)小于13，則在步驟652建立一個或多個編程條件。編程信號可以被設(shè)置為電壓幅度V3。在一個實施例中，V3大于V2。脈沖寬度可以被設(shè)置為W3。在一個實施例中，W3比W2更寬。電流限制可以被設(shè)置為Icomp3。Icomp3可以小于Icomp2。然后處理640完成。接下來，可以進行圖4的步驟508以應(yīng)用編程信號。
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如果導(dǎo)電電流(Iread)不大于第三參考電流(13)，則將導(dǎo)電電流(Iread)與第四參考電流(14)比較。如果導(dǎo)電電流(Iread)大于14，則在步驟656建立一個或多個編程條件。編程信號可以被設(shè)置為電壓幅度V4。在一個實施例中，V4大于V3。脈沖寬度可以被設(shè)置為W4。在一個實施例中，W4比W3更寬。電流限制可以被設(shè)置為Icomp4。Icomp4可以小于Icomp3。然后處理600完成。接下來，可以進行圖4的步驟508以應(yīng)用編程信號。如果導(dǎo)電電流(Iread)不大于第四參考電流(14)，則這指示不需要進一步的編程。如上所述，14可以是相對低的電流以便針對相對高的電阻進行測試。因此，如果Iread不大于14，則存儲器單元的電阻已經(jīng)增加到目標(biāo)水平。因此，此情況是圖4的步驟504的一個實施例。注意，對于不同的存儲器單元材料，一個或多個編程條件可能不同。換句話說，對于不同的材料可以使用不同的預(yù)定算法。例如，對金屬氧化物可以使用與對于碳不同的編程條件。表I描述了可以用于具有金屬氧化物切換元件的存儲器單元的編程條件。在一個實施例中，表I適用于復(fù)位。隨著電阻增加的該序列可以被認為是預(yù)定算法。表I
讀取電流__電壓幅度_脈沖寬度_
最高最低最低最短第二高第二低第二低第二短第三高第三低第三低第三短最低_最高_最高_最長_表2描述了可以用于具有碳切換元件的存儲器單元的編程條件。在一個實施例中，表2適用于復(fù)位。隨著電阻增加的該序列可以被認為是預(yù)定算法。表權(quán)利要求
1.一種操作非易失性存儲器的方法，該方法包括 確定指示具有可逆電阻率切換存儲器元件的存儲器單元的電阻的信息(502)； 基于該信息確定編程操作是否完成(504)； 基于該信息和預(yù)定算法確定要應(yīng)用于存儲器單元的一個或多個編程條件，該預(yù)定算法是基于具有可逆電阻率切換存儲器元件的存儲器單元的屬性，如果編程操作還未完成，則進行所述確定一個或多個編程條件(506)； 如果編程操作還未完成，將該一個或多個編程條件應(yīng)用于存儲器單元(508);以及 重復(fù)確定指示電阻的信息、確定操作是否完成、確定一個或多個編程條件以及應(yīng)用一個或多個編程條件，直到確定編程操作完成。
2.如權(quán)利要求I的方法，其中基于指示電阻的信息確定要應(yīng)用于存儲器單元的一個或多個編程條件包括 如果指示電阻的信息在第一值和第二值之間，則確定第一編程信號，并且如果指示電阻的息在該第二值和第二值之間，則確定第二編程號。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中該第二編程信號具有與該第一編程信號的電壓幅度不同的電壓幅度。
4.如權(quán)利要求3的方法，其中該第二編程信號具有與該第一編程信號不同的脈沖寬度。
5.如權(quán)利要求I到4的任意一項的方法，其中確定編程信號包括基于指示電阻的信息確定電壓脈沖的一個或多個特性。
6.如權(quán)利要求I到5的任意一項的方法，其中該預(yù)定算法是基于對該可逆電阻率切換存儲器元件使用的材料的類型。
7.如權(quán)利要求I到6的任意一項的方法，其中基于指示電阻的信息確定要應(yīng)用于存儲器單元的一個或多個編程條件包括 確定在將編程信號應(yīng)用于存儲器單元時存儲器單元的電流限制，該電流限制是基于指不電阻的信息。
8.如權(quán)利要求I到7的任意一項的方法，其中該預(yù)定算法是基于在編程操作期間的電流-電壓關(guān)系。
9.如權(quán)利要求I到8的任意一項的方法，還包括 確定已經(jīng)達到嘗試編程操作的次數(shù)的重試限制，該編程操作包括向存儲器單元應(yīng)用具有第一極性的信號；以及 向存儲器單元應(yīng)用具有與第一極性相反的第二極性的一個或多個編程電壓。
10.一種存儲系統(tǒng)，包括 多個非易失性存儲器單元，各個存儲器單元包括可逆電阻率切換存儲器元件；以及 與該多個非易失性存儲器單元通信的一個或多個管理電路，該一個或多個管理電路確定指示存儲器單元中的第一存儲器單元的電阻的信息，作為編程操作的部分，該一個或多個管理電路基于該信息確定對于該存儲器單元的編程操作是否完成，該一個或多個管理電路基于指示電阻的該信息以及預(yù)定算法確定要應(yīng)用于該存儲器單元的編程信號，該預(yù)定算法是基于具有可逆電阻率切換存儲器元件的存儲器單元的屬性，如果編程操作還未完成，則進行確定編程信號，如果編程操作還未完成，該一個或多個管理電路向存儲器單元應(yīng)用該編程信號，該一個或多個管理電路繼續(xù)確定指示電阻的信息、確定編程操作是否完成、確定編程信號并且應(yīng)用該編程信號，直到確定對于該存儲器單元的編程操作完成。
11.如權(quán)利要求10的器件，其中作為確定編程信號的部分，該一個或多個管理電路基于指示電阻的信息確定電壓脈沖的一個或多個特性。
12.如權(quán)利要求11的器件，其中該特性包括該脈沖的電壓幅度。
13.如權(quán)利要求11或12的器件，其中該特性包括脈沖寬度。
14.如權(quán)利要求10到13的任意一項的器件，其中該一個或多個管理電路確定在向存儲器單元應(yīng)用編程信號時要使用的存儲器單元的電流限制，該電流限制是基于指示電阻的信肩、O
15.如權(quán)利要求10到14的任意一項的器件，其中該預(yù)定算法是基于在編程操作期間的電流-電壓關(guān)系。
全文摘要
公開了用于形成、復(fù)位和設(shè)置存儲器單元的方法和系統(tǒng)。要應(yīng)用于具有可逆電阻率切換元件的存儲器單元的一個或多個編程條件可以基于其電阻確定。確定一個或多個編程條件還可以基于預(yù)定算法，該預(yù)定算法可以基于存儲器單元的屬性。該一個或多個編程條件可以包括編程電壓和電流限制。例如，編程電壓的幅度可以基于電阻。作為另一例子，編程電壓脈沖的寬度可以基于電阻。在一些實施例中，基于存儲器單元電阻確定在編程期間使用的電流限制。
文檔編號G11C13/00GK102893338SQ201180019680
公開日2013年1月23日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月18日
發(fā)明者X.C.科斯塔, R.朔伊爾萊恩, A.班迪奧派迪亞, B.勒, X.李, T.杜, C.R.格拉 申請人:桑迪士克3D有限責(zé)任公司