CN100449642C - 对相变存储器进行编程的方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

简单地说，根据本发明的实施例，提供了一种对多级单元(MLC)相变材料进行编程的方法和装置。通过设置施加于所述材料的电流信号的下降时间，将所述材料编程为多种状态中的一种希望的状态。

Description

对相变存储器进行编程的方法、装置和系统
技术领域
本发明涉及相变存储器，并且更具体地，涉及对相变存储器进行编程的方法、装置和系统。
背景技术
相变材料可以被用在存储器单元中以存储数据位。被用于存储器设备中的相变材料可以呈现至少两种不同的状态。这些状态可以被称为非晶态和晶态。由于非晶态一般比晶态呈现出更高的电阻率，所以可以区别这些状态。一般地，非晶态包含更无序的原子结构。
矩形电流脉冲可以被用来将相变材料编程为希望的状态。可以改变电流脉冲的幅度来改变相变材料的电阻。但是，对于给定的矩形电流脉冲来说，材料、制造工艺以及操作环境的变化可能导致在存储器阵列不同存储器单元中所得到的电阻不相同。因而，当对存储器阵列中的多个存储器单元进行编程时，由于这些变化，在对每个存储器单元施加相同的矩形脉冲时，一些单元可能被编程为一种状态，而其它单元可能被编程为不同的状态，或者，一些单元尽管被编程为希望的状态，但是可能不具有足够的检测裕量(sense margin)。
因此，人们一直需要一种更好的方法来对使用相变材料的存储器系统中的存储器单元进行编程。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种方法，包括：向具有多于两种状态的存储器相变材料施加信号；以及设置所述信号的下降时间，以将所述存储器相变材料置于所述多于两种状态中的一种状态。
附图说明
在说明书的结尾部分具体指出并明确地要求保护被视为本发明的主题。但是，有关本发明的组织和操作方法，连同其目的、特征和优点可以通过结合附图阅读以下详细说明而被最好地理解，所述附图中：
图1是根据本发明实施例的计算系统的框图；
图2是根据本发明实施例的相变存储器的示意图；
图3图示了根据本发明的一个实施例的多个编程信号；
图4图示了根据本发明的另一个实施例的另一组多个编程信号；
图5图示了根据本发明的另一个实施例的另一组多个编程信号；
图6图示了根据本发明的另一个实施例的另一组多个编程信号；
图7图示了根据本发明的实施例的读取电路；以及
图8是根据本发明实施例的便携式通信设备的框图。
应该理解，为了说明的简单、清晰，图中所示的元件不一定是按比例绘制的。例如，为了清晰，某些元件的尺寸相对于其它元件被放大了。此外，在认为合适的地方，在各图中重复使用标号用于指示对应或类似的元件。
具体实施方式
在以下详细描述中，为了提供对本发明的全面理解陈述了很多具体细节。但是，本领域的技术人员应该理解，本发明可以不用这些具体细节来实现。在另一些情况下，没有对公知的方法、程序、部件以及电路进行详细的描述，以免使本发明不清楚。
在以下描述和权利要求书中，可能使用术语“耦合”和“连接”以及它们的衍生词。应该理解，这些术语不被认为是彼此的同义词。确切地说，在特定实施例中，“连接”可以被用来指示两个或更多个元件彼此直接地物理或电气接触。“耦合”可以表示两个或更多个元件直接地物理或电气接触。但是，“耦合”也可以表示两个或更多个元件彼此不直接接触，但是仍然彼此协作或者相互作用。
来看图1，描述了根据本发明的一个实施例20。实施例20可以包括计算系统30。计算系统30可以被用在多种便携式电子系统中，所述电子系统例如为便携式通信设备(例如，移动蜂窝电话)、双向无线电通信系统、单向传呼机、双向传呼机、个人通信系统(PCS)、便携式计算机、个人数字助理(PDA)等。但是应该指出，本发明的范围和应用决不限于这些示例。例如，可以使用本发明的其它应用是非便携式电子应用，例如在蜂窝基站、服务器、台式电脑、视频设备等中的应用。
在该实施例中，计算系统30可以包括连接到系统总线40的处理器42。处理器42可以包括例如一个或者多个微处理器、数字信号处理器、微控制器等，但是本发明的范围在该方面不受限制。系统总线40可以是数据通道，该数据通道包括例如一组数据线，用于将数据从计算系统30的一个部分发送到另一个部分。
计算系统30还可以包括连接到系统总线40的存储器控制器中心34和通过加速图形端口(AGP)总线44耦合到存储器控制器中心34的显示控制器46。显示控制器46可以产生信号以驱动显示器48。
存储器控制器中心34还可以经由中心接口50被耦合到输入/输出(I/O)中心52。I/O中心52可以控制CD-ROM驱动58的操作，并可以控制硬盘驱动60的操作。另外，I/O中心52可以提供通往例如外围设备互连(PCI)总线54和扩展总线62的接口。PCI总线54可以连接到网络接口卡(NIC)56。I/O控制器64可以连接到扩展总线62，并可以控制软盘驱动70的操作。另外，I/O控制器64可以接收来自鼠标66和键盘68的输入。
计算系统30还可以包括经由存储器总线36耦合到存储器控制器中心34的相变存储器33。存储器控制器中心34可以包括存储器控制器35，所述存储器控制器35可以起到存储器总线36和系统总线40之间的接口的作用。存储器控制器35可以产生与对相变存储器33的特定的写或读操作相关联的控制信号、地址信号和数据信号。存储器总线36可以包括用于与相变存储器33之间相互传送数据的传送线，以及被用来将数据存储到相变存储器33以及从其中取回数据的控制和地址线。特定的写或读操作可以包含在向相变存储器33写数据的同时从相变存储器33读数据。
相变存储器33可以是包含多个存储器单元的存储器阵列，所述存储器单元可以包括诸如可以被编程为不同存储状态以存储数据的硫族化物材料之类的相变存储器材料，但是本发明的范围在这方面不受限制。该材料可以是，例如呈现出从非晶态到晶态或多晶态的可逆结构相变的硫族化物合金。由于该可逆结构，响应于温度变化，相变材料可以从非晶态变为晶态并且之后可以回到非晶态，反之亦然。多晶态可以被定义为其中存在多个晶粒而相变材料的一些部分可能还是非晶态的一种状态。
可以使用多种相变合金。例如，包含周期表第VI族的一个或者多个元素的硫族化物合金可以被用于相变存储器33中。作为示例，相变存储器33可以包含GeSbTe合金。
硫族化物合金体可以被集成到存储器单元中，以使得单元能够作为在较高电阻状态和较低电阻状态之间可逆地改变的非易失性可编程电阻器。相变材料中的晶化可以是温度和材料处于该温度的时间量两者的结果。因此，可以通过使用流经该相变材料的电流进行电阻加热来引起相变。可编程电阻器可以在晶态(低电阻率)和非晶态(高电阻率)之间呈现大于40倍的动态电阻率范围，并且还可以能够呈现多种中间状态，以允许在一个存储器单元中实现多位存储。存储在单元中的数据可以通过测量单元的电阻而被读取。
作为示例，在存储一位数据的二进制系统中，第一状态可以被定义为“1”状态或者设置状态，而第二状态可以被定义为“0”状态或者复位状态，其中复位状态可以被定义为基本上为非晶体的状态，而设置状态可以被定义为基本上为晶体的状态，但是本发明的范围在这方面不受限制。
在多级单元(MLC)操作中，相变材料可以被用来呈现多种状态以存储多位数据，其中可以通过改变相变材料的电阻率/导电率，来实现具有多于两种状态的相变存储器材料的状态的改变。为了说明的目的，实施例在这里描述使用四种状态来在每个存储器单元存储2位的二进制系统。(0，0)状态可以被定义为基本上非晶体的(高电阻率)状态；(1，1)状态可以被定义为基本上晶体(低电阻率)状态；并且(0，1)状态和(1，0)状态可以是在基本上非晶体和基本上晶体状态之间的中间状态。这些中间状态可以被称为异构(heterogeneous)状态。作为示例，相变材料的四种状态可以被定义为具有以下的电阻关系：(0，0)状态的相变材料的电阻可以大于(0，1)状态的相变材料的电阻；(0，1)状态的相变材料的电阻可以大于(1，0)状态的相变材料的电阻；并且(1，0)状态的相变材料的电阻可以大于(1，1)状态的相变材料的电阻。换句话说，(0，0)状态的相变材料的导电率可以小于(0，1)状态的相变材料的导电率，(0，1)状态的相变材料的导电率可以小于(1，0)状态的相变材料的导电率，(1，0)状态的相变材料的导电率可以小于(1，1)状态的相变材料的导电率。
尽管为了说明的目的描述了每单元2位的二进制系统，但是本发明的范围在这方面不受限制。本发明的原理可以类似地应用于其中相变存储器材料具有多于两种状态的任何系统。例如，在非二进制系统中，存储器状态可以是三或者其他的非二进制基数的倍数。
来看图2，描述了根据本发明的相变存储器33的一个实施例。相变存储器33可以包括存储器单元140、141、142和143的2×2阵列139，其中存储器单元140～143包含相变材料。尽管图2中示出了2×2阵列139，但是本发明的范围在这方面不受限制。例如，相变存储器33可以具有更大的存储器单元阵列。
相变存储器33可以包括列线130和131以及行线132和133，用来为写或读操作选择阵列139的特定单元。写操作也可以称为编程操作。存储器单元140～143可以连接到列线130和131，并且可以通过开关(例如，二极管146、147、148和149)被耦合到行线132和133。因此，当选择特定存储器单元(例如，存储器单元140)时，可以将与其相关联的列线(例如130)驱动为高，而将与其相关联的行线(例如，132)驱动为低，以驱动电流通过该存储器单元。
在该实施例中，相变存储器33还包括用来执行写操作的编程信号产生设备160、用来执行读操作的读取设备150以及用来产生计时信号以帮助读和写操作的计时设备170。在MLC操作中，读取设备150还可以被用来在编程过程中检验存储器单元140～143的状态。例如，读取设备150可以被用来确定在对存储器单元施加了编程信号之后，存储器单元中的存储器材料是否处于多于两种状态中的选定状态。
编程信号产生设备160可以适合产生用于施加给存储器单元140～143的编程信号。例如，设备160可以适合产生并施加图3～6中所示的编程信号。
来看图3，示出了根据本发明实施例的多个编程信号(200、201、202、203)。在图3中，在时间轴上标注了不同时间T0～T11，在电流轴上标注了不同电流I0和I1。
在该实施例中，信号200～203具有早于或者当信号到达其最大电平(例如I1)时出现的前沿(leading)部分、在信号到达其最大电平之后出现的后沿(trailing)部分以及前沿和后沿部分之间的中间部分。例如，信号200具有前沿部分211、中间部分212和后沿部分213，信号201具有前沿部分215、中间部分216和后沿部分217。
在该实施例中，信号200～203是具有不同下降时间的的电流脉冲。信号的下降时间可以被定义为后沿部分从最大电平降低到最小电平的时间。在可替代的实施例中，下降时间可以被定义为后沿部分从最大电平的90％降低到最大电平的10％的时间。作为示例，信号201的下降时间是后沿部分217从最大电流幅度I1降低到最小电流幅度I0所用的时间，即下降时间是时间T5和T4的差。
在该实施例中，由于信号200的后沿部分在时间T2处从其最大幅度(I1)降低到其最小幅度(I0)，所以信号200可以具有基本上为零的下降时间。信号200是基本上为矩形的脉冲，信号201、202和203是基本上为非矩形的脉冲。脉冲201、202和203也可称为三角形脉冲。脉冲200、201、202和203具有依次更长的下降时间。即，信号201的下降时间大于信号200的下降时间而小于信号202的下降时间，并且信号203的下降时间大于信号202的下降时间。在该示例中，信号200可以具有约为零(例如，小于2纳秒)的上升和下降时间，并且可以具有约为3毫安的最大电流幅度(例如I1)。信号201可以具有约为3毫安的最大电流幅度、约为零的上升时间和约为250纳秒的下降时间(T5-T4)。信号202可以具有约为3毫安的最大电流幅度、约为零的上升时间和约为700纳秒的下降时间(T8-T7)。信号203可以具有约为3毫安的最大电流幅度、约为零的上升时间和约为2微秒的下降时间(T11-T10)。
如上所述，编程信号产生设备160(图2)可以适合产生用于施加给存储器单元140～143的编程信号200～203。在一些实施例中，设备160可以包括用于设置编程信号200～203的下降时间的电路。在可替代的实施例中，设备160可以包括通过设置编程信号的衰减速率来设置编程信号的下降时间的电路。在其他实施例中，设备160可以包括通过对编程信号的后沿部分的斜率进行定形来设置编程信号的下降时间的电路。
衰减速率可以被定义为信号的后沿部分从其最大幅度降低到其最小幅度的速率，并且对于信号200～203来说可以以电流每单位时间来度量。可以增大编程信号200～203的衰减速率来减小这些编程信号的下降时间。相反，可以降低编程信号200～203的衰减速率来增大这些编程信号的下降时间。在图3所示的实施例中，信号201的衰减速率比信号202的衰减速率更快或更大，信号202的衰减速率比信号203的衰减速率更快。在可替代的实施例中，编程信号的衰减速率可以是多项式的、对数的或者指数的等等，但是本发明的范围在这方面不受限制。
在图3所示的实施例中，信号200的前沿部分211和后沿部分213的斜率被设置为基本上垂直，而信号200的中间部分212的斜率被设置为基本上水平。信号201具有被设置为基本上垂直斜率的前沿部分215、被设置为基本上水平斜率的中间部分216和被设置为负线性斜率的后沿部分。
根据本发明的实施例，通过设置下降时间对编程信号定形，使得编程信号的衰减或倾斜的后沿部分以足以将存储器单元置于多种存储状态中的希望状态的速率冷却相变存储器材料。可以增大施加于相变材料的编程信号的下降时间来减小相变材料的电阻。使用该编程方法，所得到的相变材料的电阻不是由编程信号的幅度来决定，而是由编程信号的下降时间决定。
在一些实施例中，设备160可以设置编程信号的幅度，使得该幅度足以将存储器单元的相变材料加热至非晶化温度，并将该相变材料置于基本上非晶体的状态。为了将相变材料保持在基本上非晶体的状态，可以快速冷却材料。这可以通过使所施加的编程信号具有相对较快的下降时间来实现。作为示例，信号200可以被用来将存储器单元的相变材料置于基本上非晶体的状态，并且信号200可以具有约为3毫安的最大幅度(I1)和小于2纳秒的下降时间。
或者，为了将相变材料置于多晶态，设备160可以将编程信号的幅度设置为足以将相变材料加热至非晶化温度的幅度，并设置该编程信号的下降时间，以便在存储器材料到达非晶化温度之后，相变存储器材料可以以足够的速率冷却下来，使得存储器材料可以被置于多晶态。作为示例，信号203可以被用来将存储器单元的相变材料置于多晶态，其中信号203可以具有约为3毫安的最大幅度(I1)和约为2微秒的下降时间。另外，为了将相变材料置于基本上非晶体的状态和多晶态之间的中间状态，设备160可以设置编程信号的下降时间，以便在存储器材料到达非晶化温度之后，相变材料可以以足够的速率冷却下来，使得存储器材料被置于该中间状态。作为示例，信号202可以被用来将存储器单元的相变材料置于中间状态，其中信号202可以具有约为3毫安的最大幅度(I1)和约为700纳秒的下降时间。
在一些实施例中，为了避免在写操作之前擦除存储器单元，可以通过在写操作过程中将相变材料加热至非晶化温度，然后控制信号的下降时间(或者衰减速率或后沿部分斜率)以将相变材料置于不同状态来实现重写操作，所述不同状态例如是基本上非晶体的状态、多晶态或者异构状态。由于该示例中的编程信号可以使得将相变材料加热至非晶化温度，并且取决于信号的下降时间(或衰减速率或后沿部分的斜率)，材料可以被置于基本上非晶体的状态、基本上晶体的状态或者中间异构状态，因此以这种方式编程可以允许对单元的重写。
从上述讨论中可以理解，向存储器单元140～143施加信号200～203可以加热并冷却存储器单元140～143的相变材料来设置相变材料的电阻，从而设置相关联的存储器单元的状态。对于MLC操作，其中存储器单元140～143的相变材料具有多于两种状态，信号200～203可以被用来将特定存储器单元中的相变材料的状态设置为多于两种状态中的一种。例如，信号200可以被用来将存储器单元140的相变材料置于基本上非晶体的状态，例如状态(0，0)；信号201可以被用来将存储器单元140的相变材料置于中间状态，例如状态(0，1)；信号202可以被用来将存储器单元140的相变材料置于另一种中间状态，例如状态(1，0)；并且信号203可以被用来将存储器单元140的相变材料置于基本上晶体的状态，例如状态(1，1)；
在可替代的实施例中，信号200～203可以被用来使用反馈方法设置存储器单元的状态。例如，为了将存储器单元140设置为中间状态(1，0)，信号202可以被最初施加于存储器单元140。然后，读取设备150可以被用来执行检验操作以确定存储器单元140是否被编程为选定的状态(1，0)。例如，读取设备150可以测量存储器单元140的相变材料的电阻，并将该电阻与参考电阻相比较以确定相变材料的电阻在目标电阻之上或者之下。在施加信号202之后，可以通过施加具有比信号202的下降时间更长的下降时间的信号203来减小相变材料的电阻，或者可以通过施加具有比信号202的下降时间更短的下降时间的信号201来增大相变材料的电阻。可以重复下面的反复处理，即：施加具有不同下降时间的编程信号以将存储器单元140编程为至少三种状态中的一种，直到获得相变材料的希望的状态(例如，希望的电阻)。
由于相变存储器中的材料和制作工艺变化，对于给定的编程电流信号，存储器单元阵列中的相变材料的实际温度可能在各个单元之间有变化。这种变化可能导致一个或者多个存储器单元中的相变材料无意间将存储器单元编程为错误的状态。也就是说，材料、制造工艺以及工作环境的变化可能导致相变存储器中存储器单元的不同编程特性，其中不同编程特性包括当具有预定电流量的矩形脉冲被施加于这些存储器单元时所得相变材料电阻的变化。在一些实施例中，可以设置编程信号的下降时间，使得当该编程信号被施加于不同存储器单元时，具有不同编程特性(例如，依赖所施加电流所得到的不同电阻)的不同存储器单元被置于选定的状态。具体而言，可以设置编程信号的下降时间，使得被施加编程信号的所有存储器单元全部经过快速的晶化温度时间间隔。
图4、5和6图示了根据本发明的其他实施例的编程信号。图4包括具有依次更长的下降时间的信号400、401、402和403。例如，信号400可以具有基本上为零的下降时间。信号401的下降时间可以大于信号400的下降时间而小于信号402的下降时间，并且信号402的下降时间可以小于信号403的下降时间。在该实施例中，信号400的前沿和后沿部分的斜率可以基本上垂直，而信号400的中间部分的斜率可以基本上水平。信号401可以具有有着基本上垂直的斜率的前沿部分、有着基本上水平的斜率的中间部分和有着随时间变化的负的非线性斜率的后沿部分。具体而言，信号401的后沿部分的斜率可以随时间减小。类似地，信号402和403的后沿部分的斜率可以随时间减小。
图5包括具有依次更长的下降时间的信号500、501、502和503。信号501、502和503的后沿部分的斜率是负的、非线性的，并且随时间变化。在该实施例中，信号501、502和503的后沿部分的斜率随时间增大。同时在该实施例中，信号500的最大幅度(I1)与信号501、502和503的最大幅度(I2)相比较是不同的。作为示例，信号500的最大幅度可以是约为3毫安，而信号501、502和503的最大幅度可以是约为3.5毫安。
图6包括具有依次更长的下降时间的信号600、601、602和603。在该实施例中，信号601～603的后沿部分的斜率是负的，并且随时间变化。具体而言，信号601～603的后沿部分的斜率从逐渐减小的负非线性斜率变为基本上垂直的斜率，例如信号601的后沿部分的斜率在时间T4和T5之间随时间减小，而在时间T5处基本上垂直。
尽管本发明的范围在这方面不受限制，但是应该指出图4～6的编程信号可以以与图3的编程信号相类似的方式被产生和施加以对存储器单元140～143(图2)进行编程，或者图3～6的编程信号的任意组合可以被用来对存储器单元140～143编程。例如，具有不同下降时间的信号200、401、502和603可以被用来将存储器单元140～143编程为希望的状态。一般来说，对于MLC操作，编程信号产生设备160(图2)可以产生图3～6中编程信号的任何一种，并设置编程信号的下降时间，以将存储器单元140～143的相变存储器材料编程为至少三种状态中的一种。
编程信号产生设备160可以包括用于设置编程信号的下降时间的电路，该电路包括电阻器和电容器(未示出)。可以选择电阻器和电容器，使得所得的电阻器和电容器的时间常数设置编程信号的下降时间。在可替代的实施例中，设备160可以包括波形成形电路(未示出)，该电路包括模拟的波形成形电路，例如为积分器/斜坡(ramp)电路、指数和对数电路等。
读取设备150(图2)可以包括用于读取存储在存储器单元140～143中的信息的电路。作为示例，读取设备150可以包括用于引导电流经过存储器单元140使得在存储器单元140上建立一个电压的电路。该电压可能与存储器单元所呈现的电阻成比例。从而，较高的电压可以指示该单元处于非晶态，例如较高电阻的状态；而较低的电压可以指示该单元处于多晶态，例如较低电阻的状态。
来看图7，提供了根据本发明的读取设备150的一个实施例。对于二进制MLC操作，三个比较器711、712和713可以被用来检测特定存储器单元的存储状态，例如存储器单元140的存储状态。比较器711～713的(noninverting)输入端子可以连接到存储器单元140，以接收对存储器单元140的电阻的指示。比较器711、712和713的反向(inverting)输入端子可以分别连接到参考电压信号REF1、REF2和REF3。比较器711、712和713的输出端子可以分别连接到D触发器721、722和723的D输入端子。标记为Ic的读取电流可以被用来产生可以在比较器711～713的正向输入端子处被接收的读取电压。读取电压指示存储器单元140的电阻，因此可以被用来指示存储器单元140的状态。
读取电压与参考电压的比较得到输出信号C1、C2和C3，这些信号可以被用来指示存储器单元140的状态，并可以被存储在触发器721～723中。触发器721～723的输出端子可以连接到编码电路730，编码电路730可以在其输出端子上产生信号OUT1和OUT2。
参考电压信号REF1、REF2和REF3具有以下电压关系：REF1＞REF2＞REF3。这种设置的结果是，对于存储器单元140的电阻相对较高的非晶态，比较器711、712和713可以分别产生具有逻辑高电压电势(“H”)的输出信号C1、C2和C3，并且可以被定义为状态(0，0)。相反，对于存储器单元140的电阻相对较低的晶态，比较器711、712和713可以分别产生具有逻辑低电压电势(“L”)的输出信号C1、C2和C3，并且可以被定义为状态(1，1)。以下真值表图示了编程电路730的真值表的一个实施例：
Figure C0282633400181
与编程信号的产生相关联的计时可以由计时设备170(图2)来确定。计时设备170提供控制信号给编程信号产生设备160和读取设备150，使得设备150和160测量存储器单元的电阻(读取操作或者编程检验操作)或者在正确的时间提供编程脉冲给选定的存储器单元。对存储器单元的访问可以是其中存储器单元可以被单独访问的随机方式的，或者其可以是在逐行基础上进行的。
来看图8，描述了根据本发明的实施例800。实施例800可以包括便携式通信设备810。便携式通信设备810可以包括控制器820、输入/输出(I/O)设备830(例如，键盘、显示器)、存储器840和可以连接到天线860的收发器850，但是本发明的范围不限于具有任何或所有这些部件的实施例。
控制器820可以包括，例如一个或者多个微处理器、数字信号处理器、微控制器等。存储器840可以被用来存储发送给便携式通信设备810的或者由其发送的消息。存储器840还可以选择性地被用来存储在便携式通信设备810操作过程中由控制器820所执行的指令，并且可以用来存储用户数据。存储器840可以配备一种或者多种不同类型的存储器。例如，存储器840可以包括易失性存储器(任何类型的随机访问存储器)、例如闪存和/或相变存储器的非易失性存储器，所述相变存储器例如为图2所示的相变存储器33。
I/O设备830可以被用户用来产生消息。便携式通信设备810可以使用收发器850和天线860、使用射频(RF)信号向无线通信网络发送消息和从其接收消息。
便携式通信设备810可以使用以下通信协议中的一种来发送和接收消息：码分多址(CDMA)、蜂窝无线电电话通信系统、全球移动通信系统(GSM)蜂窝无线电电话系统、北美数字蜂窝(NADC)蜂窝式无线电电话系统、时分多址(TDMA)系统、扩展TDMA(E-TDMA)蜂窝无线电电话系统、例如宽带CDMA(WCDMA)和CDMA-2000之类的第三代(3G)系统等，但是本发明的范围在这方面不受限制。
尽管这里已经对本发明的某些特征进行了图示和描述，但是本领域的技术人员现在将可以想到很多修改、替代、改变和等同物。因此，应该理解所附权利要求意图覆盖落入本发明真正精神之内的所有这种修改和改变。

Claims (35)

1.一种对相变存储器进行编程的方法，其中存储器单元包括存储器相变材料，该方法包括：
向具有多于两种状态的存储器相变材料施加信号；以及
设置所述信号的下降时间，以将所述存储器相变材料置于所述多于两种状态中的一种状态。
2.如权利要求1所述的方法，还包括增大所述下降时间以减小所述存储器相变材料的电阻。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述设置所述下降时间包括将所述信号的下降时间设置为第一选定下降时间，以将所述材料置于所述多于两种状态中的第一状态，并且所述方法还包括：
将所述信号的下降时间设置为第二选定下降时间，以将所述存储器相变材料置于所述多于两种状态中的第二状态；
将所述信号的下降时间设置为第三选定下降时间，以将所述存储器相变材料置于所述多于两种状态中的第三状态；以及
将所述信号的下降时间设置为第四选定下降时间，以将所述存储器相变材料置于所述多于两种状态中的第四状态。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述第一选定下降时间小于所述第二选定下降时间，所述第二选定下降时间小于所述第三选定下降时间，并且所述第三选定下降时间小于所述第四选定下降时间。
5.如权利要求3所述的方法，其中处于所述第一状态的所述存储器相变材料的导电率小于处于所述第二状态的所述材料的导电率，处于所述第二状态的所述存储器相变材料的导电率小于处于所述第三状态的所述材料的导电率，并且处于所述第三状态的所述存储器相变材料的导电率小于处于所述第四状态的所述材料的导电率。
6.如权利要求1所述的方法，还包括设置所述信号的幅度，以在所述信号被施加于所述存储器相变材料时将所述存储器相变材料加热至非晶化温度，并且其中所述下降时间被设置为使得在存储器相变材料达到所述非晶化温度之后，所述存储器相变材料以足够的速率冷却下来，使得所述存储器相变材料被置于所述多于两种状态中的第一状态，其中所述第一状态是多晶态。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述施加信号包括施加具有在所述信号到达最大电平之前出现的前沿部分和在所述信号到达所述最大电平之后出现的后沿部分的脉冲，其中所述下降时间是所述后沿部分从最大电平降低到最小电平的时间。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述设置所述信号的下降时间包括设置所述信号的后沿部分的斜率。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述设置所述斜率包括将所述后沿部分的斜率设置为负斜率。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述设置所述斜率包括设置随时间变化的斜率。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述设置所述斜率包括将所述后沿部分定形为从负斜率改变到垂直的斜率。
12.如权利要求8所述的方法，其中所述设置所述斜率包括将所述信号定形使得所述信号为非矩形的。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述设置所述下降时间包括设置所述信号的衰减速率。
14.如权利要求13所述的方法，还包括增大所述信号的衰减速率以减小所述信号的下降时间。
15.如权利要求1所述的方法，还包括向所述存储器相变材料施加第二信号和向所述存储器相变材料施加第三信号，其中所述设置所述下降时间包括将所述下降时间设置为大于所述第二信号的下降时间而小于所述第三信号的下降时间。
16.如权利要求15所述的方法，其中当所述信号施加于所述存储器材料时，所述信号将所述存储器相变材料置于所述多于两种存储状态中的第一状态，当所述第二信号施加于所述存储器相变材料时，所述第二信号将所述存储器相变材料置于所述多于两种存储状态中的第二状态，并且其中当所述第三信号施加于所述存储器相变材料时，所述第三信号将所述存储器相变材料置于所述多于两种存储状态中的第三状态。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述第二状态是非晶体的状态，所述第三状态是晶体的状态，而所述第一状态是所述第二和第三状态之间的中间状态。
18.如权利要求16所述的方法，其中处于所述第二状态的所述存储器相变材料的电阻大于处于所述第一状态的所述存储器相变材料的电阻，并且处于所述第一状态的所述存储器相变材料的电阻大于处于所述第三状态的所述存储器相变材料的电阻。
19.如权利要求1所述的方法，还包括确定在所述信号施加于所述存储器相变材料之后，所述存储器相变材料是否处于所述多于两种状态中的选定状态。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述确定包括将所述存储器相变材料的电阻与参考电阻进行比较。
21.如权利要求19所述的方法，还包括：
如果所述存储器相变材料未处于所述选定状态，则向所述存储器相变材料施加第二信号，以及
将所述第二信号的下降时间设置为大于所述信号的下降时间。
22.一种相变存储器装置，包括：
存储器单元，其具有至少三种状态的存储器相变材料；和
用来向所述存储器相变材料提供信号的设备，其中所述设备适合于设置所述信号的下降时间，以将所述存储器相变材料编程为所述至少三种状态中的一种。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述设备将所述信号的下降时间设置为第一选定下降时间以将所述存储器相变材料编程为所述至少三种状态中的第一状态，所述设备将所述信号的下降时间设置为第二选定下降时间以将所述存储器相变材料编程为所述至少三种状态中的第二状态，并且所述设备将所述信号的下降时间设置为第三选定下降时间以将所述存储器相变材料编程为所述至少三种状态中的第三状态。
24.如权利要求23所述的装置，其中所述第一选定下降时间小于所述第二选定下降时间，而所述第二选定下降时间小于所述第三选定下降时间。
25.如权利要求23所述的装置，其中处于所述第一状态的所述存储器相变材料的电阻大于处于所述第二状态的所述存储器相变材料的电阻，并且处于所述第二状态的所述存储器相变材料的电阻大于处于所述第三状态的所述存储器相变材料的电阻。
26.如权利要求22所述的装置，其中所述设备增大所述下降时间以减小所述存储器相变材料的电阻。
27.如权利要求22所述的装置，其中所述设备包括电路，所述电路用于通过定形所述信号后沿部分的斜率来设置所述信号的下降时间。
28.如权利要求22所述的装置，其中所述设备包括电路，所述电路用于通过设置所述信号的衰减速率来设置所述信号的下降时间。
29.如权利要求22所述的装置，其中所述设备设置所述信号的下降时间以将所述存储器相变材料编程为所述至少三种状态中的选定状态，并且所述装置还包括用于确定所述存储器相变材料是否被编程为所述选定状态的电路。
30.如权利要求29所述的装置，其中所述电路包括：
比较器，其具有耦合到所述存储器相变材料的第一输入端、被耦合以接收第一参考信号的第二输入端和输出端；和
第二比较器，其具有耦合到所述存储器相变材料的第一输入端、被耦合以接收第二参考信号的第二输入端和输出端。
31.如权利要求22所述的装置，其中所述设备是电路。
32.一种用于相变存储器的系统，包括：
控制器；
耦合到所述控制器的收发器；
具有至少三种状态并且耦合到所述控制器的相变存储器元件；和
适合于向所述存储器元件提供信号的设备，其中所述设备设置所述信号的衰减速率，以将所述相变存储器元件编程为所述至少三种状态中的一种状态。
33.如权利要求32所述的系统，其中所述设备将所述信号的衰减速率设置为第一选定衰减速率以将所述相变存储器元件编程为所述至少三种状态中的第一状态，所述设备将所述信号的衰减速率设置为第二选定衰减速率以将所述相变存储器元件编程为所述至少三种状态中的第二状态，并且所述设备将所述信号的衰减速率设置为第三选定衰减速率以将所述相变存储器元件编程为所述至少三种状态中的第三状态。
34.如权利要求33所述的系统，其中所述第一选定衰减速率大于所述第二选定衰减速率，而所述第二选定衰减速率大于所述第三选定衰减速率。
35.如权利要求34所述的系统，其中处于所述第一状态的所述相变存储器元件的导电率小于处于所述第二状态的所述相变存储器元件的导电率，而处于所述第二状态的所述相变存储器元件的导电率小于处于所述第三状态的所述相变存储器元件的导电率。
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