具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型制造技术

本发明专利技术涉及一种具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型，包括器件模型，所述器件模型包括串联的选通管模型和相变存储器模型，还包括：电压模块，用于向所述选通管模型和相变存储器模型提供电压；参数分布模块，用于提供带有统计特性的选通管模型和相变存储器模型的尺寸；电流模块，用于根据器件模型当前的状态以及两端电压计算所述器件模型的电流；状态模块，用于根据器件模型的上一时刻的状态、器件模型的电流或温度判断器件模型当前所处的状态。本发明专利技术能够模拟三维相变存储器1S1R结构的电学特性的统计特性。1S1R结构的电学特性的统计特性。1S1R结构的电学特性的统计特性。

【技术实现步骤摘要】
具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型


[0001]本专利技术涉及微电子
，特别是涉及一种具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型。

技术介绍

[0002]三维集成的相变存储器可以降低单元有效占地面积，大幅度提高存储密度，是存储级内存的最佳选择之一。在三维相变存储器中，相变存储器PCM通常与OTS选通管一起构成1S1R存储单元。其中，相变存储器PCM和OTS选通管需具有相兼容的电学特性，否则就会造成SET/RESET操作失败。因此，一个精确的1S1R模型是模拟存储单元特性以及设计外围电路的先决条件，而此前提出的1S1R模型很少考虑参数的统计性和蒙特卡洛函数，降低了电路设计的可靠性。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型，能够模拟三维相变存储器1S1R结构的电学特性的统计特性。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型，包括器件模型，所述器件模型包括串联的选通管模型和相变存储器模型，还包括：电压模块，用于向所述选通管模型和相变存储器模型提供电压；参数分布模块，用于提供带有统计特性的选通管模型和相变存储器模型的尺寸；电流模块，用于根据器件模型当前的状态以及两端电压计算所述器件模型的电流；状态模块，用于根据器件模型的上一时刻的状态、器件模型的电流或温度判断器件模型当前所处的状态。
[0005]所述电压模块包括选通管模型电压单元和相变存储器模型电压单元；所述选通管模型电压单元用于向所述选通管模型提供电压，所述相变存储器模型电压单元用于向所述相变存储器模型提供电压。
[0006]所述状态模块包括选通管模型状态单元和相变存储器模型状态单元；所述选通管模型状态单元根据所述选通管模型上一时刻的状态以及当前的电流确定所述OTS选通管模型的当前状态；所述相变存储器模型状态单元根据相变存储器模型上一时刻的状态以及当前温度确定所述相变存储器模型的当前状态，所述相变存储器模型的当前温度根据所述相变存储器模型的电流计算得到。
[0007]所述选通管模型上一时刻的状态为关断时，所述选通管模型状态单元在所述选通管模型的当前电流大于阈值电流时，将所述选通管模型的状态改变为导通，在所述选通管模型的当前电流小于或等于阈值电流时，维持所述选通管模型的状态；所述选通管模型上一时刻的状态为导通时，所述选通管模型状态单元在所述选通管模型的当前电流小于维持电流时，将所述选通管模型的状态改变为关断，在所述选通管模型的当前电流大于或等于维持电流时，维持所述选通管模型的状态。
[0008]所述相变存储器模型状态单元在所述相变存储器模型处于低阻态，且所述相变存
储器模型的温度大于熔融温度时，将所述相变存储器模型向高阻态转化，否则维持低阻态；所述相变存储器模型状态单元在所述相变存储器模型处于高阻态，且所述相变存储器模型的当前温度大于结晶温度并小于熔融温度时，将所述相变存储器模型向低阻态转化，否则维持高阻态。
[0009]所述电流模块包括选通管模型电流单元和相变存储器模型电流单元，所述选通管模型电流单元根据选通管模型当前的状态以及两端电压计算所述选通管模型的电流；所述相变存储器模型电流单元根据相变存储器模型当前的状态以及两端电压计算所述相变存储器模型的电流。
[0010]所述选通管模型电流单元在所述选通管模型处于关断状态时，通过计算所述选通管模型的电流，在所述选通管模型处于导通状态时，通过计算所述选通管模型的电流；其中，I
OTS
为选通管模型的电流，q为电荷带电量，A为所述选通管模型的面积，N
T
为深陷阱密度，Δz为陷阱距离，τ0为被捕电子逃逸时间，E
C
为激活能，k为玻尔兹曼常数，T为温度，V
OTS
为所述选通管模型的电压，d
MC
为带有统计特性的所述选通管模型的厚度，R
L
为所述选通管模型处于导通状态下的阻值。
[0011]所述相变存储器模型电流单元在所述相变存储器模型处于高阻状态时，通过计算所述相变存储器模型的电流，在所述相变存储器模型处于低阻状态时，通过计算所述相变存储器模型的电流；其中，I
PCM
为所述相变存储器模型的电流，V
OA
和k
OA
为所述相变存储器模型完全非晶态线性参数，R
A
为所述相变存储器模型的完全非晶态阻值，V
PCM
为所述相变存储器模型的电压，L
MC
为带有统计特性的所述相变存储器模型的长度，V
OC
为所述相变存储器模型完全晶态线性参数，R
C
为所述相变存储器模型的完全晶态阻值。
[0012]所述相变存储器模型的完全非晶态阻值所述相变存储器模型的完全晶态阻值其中，ρ
A
为所述相变存储器模型的非晶态电阻率，ρ
C
为所述相变存储器模型的晶态电阻率，S
MC
为带有统计特性的所述相变存储器模型的底面积。
[0013]所述参数分布模块提供的带有统计特性的选通管模型和相变存储器模型的尺寸包括：带有统计特性的所述选通管模型的厚度，带有统计特性的所述相变存储器模型的长度和带有统计特性的所述相变存储器模型的底面积。
[0014]有益效果
[0015]由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术通过引入器件尺寸的统计特性，简化了蒙特卡洛模拟的复杂度，提升了建模效率。本专利技术通过调整器件的参数以及统计分布，可以高效模拟三维相变存储器1S1R电学特性的统计分布，从而帮助电路设计者在SPICE级电路模拟中还原器件的真实情况，增加了电
路设计的可靠性。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施方式的具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型的框架图；
[0017]图2是本专利技术实施方式的具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型的I
‑
V特性仿真图；
[0018]图3是本专利技术实施方式的具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型的阈值电压分布的仿真图。
具体实施方式
[0019]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0020]本专利技术的实施方式涉及一种具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型，包括器件模型，所述器件模型包括串联的选通管模型和相变存储器模型。如图1所示，该三维相变存储器1S1R模型还包括：电压模块，用于向所述选通管模型和相变存储器模型提供电压；参数分布模块，用于提供带有统计特性的选通管模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型，包括器件模型，所述器件模型包括串联的选通管模型和相变存储器模型，其特征在于，还包括：电压模块，用于向所述选通管模型和相变存储器模型提供电压；参数分布模块，用于提供带有统计特性的选通管模型和相变存储器模型的尺寸；电流模块，用于根据器件模型当前的状态以及两端电压计算所述器件模型的电流；状态模块，用于根据器件模型的上一时刻的状态、器件模型的电流或温度判断器件模型当前所处的状态。2.根据权利要求1所述的具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型，其特征在于，所述电压模块包括选通管模型电压单元和相变存储器模型电压单元；所述选通管模型电压单元用于向所述选通管模型提供电压，所述相变存储器模型电压单元用于向所述相变存储器模型提供电压。3.根据权利要求1所述的具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型，其特征在于，所述状态模块包括选通管模型状态单元和相变存储器模型状态单元；所述选通管模型状态单元根据所述选通管模型上一时刻的状态以及当前的电流确定所述OTS选通管模型的当前状态；所述相变存储器模型状态单元根据相变存储器模型上一时刻的状态以及当前温度确定所述相变存储器模型的当前状态，所述相变存储器模型的当前温度根据所述相变存储器模型的电流计算得到。4.根据权利要求3所述的具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型，其特征在于，所述选通管模型上一时刻的状态为关断时，所述选通管模型状态单元在所述选通管模型的当前电流大于阈值电流时，将所述选通管模型的状态改变为导通，在所述选通管模型的当前电流小于或等于阈值电流时，维持所述选通管模型的状态；所述选通管模型上一时刻的状态为导通时，所述选通管模型状态单元在所述选通管模型的当前电流小于维持电流时，将所述选通管模型的状态改变为关断，在所述选通管模型的当前电流大于或等于维持电流时，维持所述选通管模型的状态。5.根据权利要求3所述的具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型，其特征在于，所述相变存储器模型状态单元在所述相变存储器模型处于低阻态，且所述相变存储器模型的温度大于熔融温度时，将所述相变存储器模型向高阻态转化，否则维持低阻态；所述相变存储器模型状态单元在所述相变存储器模型处于高阻态，且所述相变存储器模型的当前温度大于结晶温度并小于熔融温度时，将所述相变存储器模型向低阻态转化，否则维持高阻态。6.根据权利要求1所述的具有蒙特卡洛仿真功能的三维相变存储器1S1R模型，其特征在于，所述电流模块包括选通管模型电流单元和相变存储器模型电流单元，所述选通管模型电流单元根据选通管模型当前的状态以及两端电压计算所述选通管模型的电流；...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞秋瑶，雷宇，宋志棠，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：