电阻式存储器设备制造技术

本发明专利技术特别地涉及一种电阻式存储器设备，其包括用于控制该电阻式存储器设备的控制单元和多个存储器单元。该多个存储器单元包括第一端子、第二端子和相变段，该相变段包括用于以多个电阻状态存储信息的相变材料。该相变段被布置在第一端子与第二端子之间。相变材料包括锑。此外，相变段的尺寸中的至少一个尺寸小于15纳米。电阻式存储器设备的附加实现方式包括相关方法、相关控制单元、相关存储器单元和相关计算机程序产品。

Resistive memory device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电阻式存储器设备
技术介绍
本专利技术涉及包括多个存储器单元的电阻式存储器设备、相关方法、相关控制单元、相关存储器单元、以及相关计算机程序产品。其电阻取决于所施加的电信号历史的纳米级存储器设备可成为新的计算范例(例如，脑启发计算和存储器计算(memcomputing))中的关键构建块。然而，存在要克服的关键挑战，例如，所需的高编程功率、噪声和电阻漂移。电阻式存储器设备的一个有前景的示例是相变存储器(PCM)设备。PCM是非易失性固态存储器技术，其利用相变材料在具有不同电阻的状态之间的可逆、热辅助切换(switching)，该相变材料特别是硫族化合物，诸如GST(锗-锑-碲)。基本存储单元(“单元”)可被编程为呈现不同电阻特性的多个不同状态或电平。s个可编程单元状态可用于表示不同的数据值，从而允许信息的存储。在单电平PCM设备中，每个单元可被设置为s＝2个状态(“设置”状态和“重设置”状态)中的一个，从而允许每个单元存储一比特。在对应于相变材料的非晶状态的重设置状态中，单元的电阻非常高。通过加热到高于其结晶点的温度，然后冷却，相变材料可以转变成低电阻、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储器设备，包括：/n控制单元，其用于控制所述存储器设备，以及多个存储器单元，所述多个存储器单元包括：/n第一端子；/n第二端子；以及/n相变段，其包括用于以多个电阻状态存储信息的相变材料，其中，所述相变段被布置在所述第一端子与所述第二端子之间，所述相变材料包括锑，所述相变段的尺寸中的至少一个尺寸小于15纳米。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170926 US 15/715,2141.一种存储器设备，包括：
控制单元，其用于控制所述存储器设备，以及多个存储器单元，所述多个存储器单元包括：
第一端子；
第二端子；以及
相变段，其包括用于以多个电阻状态存储信息的相变材料，其中，所述相变段被布置在所述第一端子与所述第二端子之间，所述相变材料包括锑，所述相变段的尺寸中的至少一个尺寸小于15纳米。


2.根据权利要求1所述的存储器设备，其中，所述控制单元被配置成在写入模式中向所述第一端子和所述第二端子施加作为电编程脉冲的写入电压，其中，所述编程脉冲的下降沿的斜率被配置为使得淬火速率足够高以经由熔化-淬火过程产生非晶相并且防止所述非晶相的再结晶。


3.根据权利要求1所述的存储器设备，其中，所述控制单元被配置成在写入模式中向所述第一端子和所述第二端子施加作为电编程脉冲的写入电压，所述电编程脉冲具有小于12纳秒的下降沿持续时间。


4.根据权利要求1所述的存储器设备，其中：
所述控制单元被配置成在写入模式中向所述第一端子和所述第二端子施加作为电编程脉冲的写入电压；以及
所述存储器单元被热环境包围，所述热环境被设计成使得在施加所述编程脉冲期间，淬火速率足够高以经由熔化-淬火过程产生非晶相并且防止所述非晶相的再结晶。


5.根据权利要求1所述的存储器设备，其中：
所述控制单元被配置成在写入模式中向所述第一端子和所述第二端子施加作为电编程脉冲的写入电压；以及
所述相变材料与相邻材料接触和/或被所述相邻材料包围，所述相邻材料以使得所述相变材料的非晶相稳定以防止被所述相邻材料再结晶的方式来选择。


6.根据权利要求1所述的存储器设备，还包括：
与所述相变段并行的导电段。


7.根据权利要求6所述的存储器设备，其中，所述导电段的材料从由以下材料组成的组中选择：半导体材料，金属，和金属氮化物。


8.根据权利要求6所述的存储器设备，其中，所述相变段和所述导电段被布置成彼此相邻，并且基本上在所述第一端子与所述第二端子之间的整个长度上彼此电接触。


9.根据权利要求1所述的存储器设备，其中，所述存储器单元具有圆柱形形状。


10.根据权利要求9所述的存储器设备，其中，所述相变段被形成为所述相变材料的纯圆柱体；以及
所述纯圆柱体的直径小于15纳米。


11.根据权利要求9所述的存储器设备，其中，所述存储器单元被形成为多层圆柱体，所述多层圆柱体包括内圆柱体和外圆柱体，所述内圆柱体包括绝缘材料，所述外圆柱体形成所述相变段并包括所述相变材料，其中，所述外圆柱体的厚度小于15纳米。


12.根据权利要求1所述的存储器设备，其中，所述存储器单元具有层片形状，所述相变段被形成为厚度小于10纳米的层片。


13.根据权利要求9所述的存储器设备，其中，所述存储器单元被形成为多层圆柱体，所述多层圆柱体包括内圆柱体、中心圆柱体和外圆柱体，所述内圆柱体形成所述导电段，所述中心圆柱体形成所述相变段并包括所述相变材料，所述外圆柱体包括绝缘材料，其中，所述中心圆柱体的厚度小于15纳米。


14.根据权利要求9所述的存储器设备，其中，所述存储器单元被形成为多层圆柱体，所述多层圆柱体包括内圆柱体、中心圆柱体和外圆柱体，所述内圆柱体形成所述相变段并且包括所述相变材料，所述中心圆柱体形成所述导电段，所述外圆柱体包括绝缘材料，其中，所述内圆柱体的厚度小于15纳米。


15.根据权利要求1所述的存储器设备，其中，所述相变段的尺寸中的至少一个尺寸小于10纳米。


16.根据权利要求3所述的存储器设备，其中，所述电编程脉冲具有小于8纳秒的下降沿持续时间。

【专利技术属性】
技术研发人员：W·科尔曼斯，A·塞巴斯蒂安，V·约纳拉加达，M·萨林加，B·克斯汀，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，亚琛工业大学，
类型：发明
国别省市：美国;US