半导体器件及其控制方法与流程

本申请涉及半导体，尤其涉及一种半导体器件及其控制方法。

背景技术：

1、相变存储器(phase change random access memory，pcram)是一种固态半导体非易失性存储器，其具有高速读写、高可擦写次数、非易失性、元件尺寸小、功耗低等优点，且相比于动态随机存储器(dram)来说，其成本更低，断电后信息不会丢失，存储密度更大，因此被认为是极具发展前景的新型非易失性存储器。

2、相变存储器利用电脉冲信号作用于器件存储单元，通过控制存储单元产生焦耳热的大小来实现温度的变化，使相变材料在非晶态和晶态之间发生可逆变化，进而实现信息的写入或擦除操作。通过识别非晶态时与晶态时的电阻(例如，非晶态时的高电阻与晶态时的低电阻)，以实现信息的读取操作。

3、目前，相变存储器的晶态和非晶态之间的读取电压差约为1v，导致其读窗口(readwindow margin，rwm)较小，而相变存储器中不可避免的存在电性漂移现象，会进一步降低其读窗口，进而影响相变存储器的晶态和非晶态的读取。因此，如何提高相变存储器的读窗口成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种半导体器件及其控制方法，能够提高半导体器件的读窗口，提高半导体器件的可操作性。

2、本申请实施例提供一种半导体器件的控制方法，所述半导体器件包括层叠设置的第一电极、选通层、存储层以及第二电极；

3、所述半导体器件的控制方法包括步骤：

4、在所述第一电极和所述第二电极之间加载第一电流或者第一电压，以使所述存储层处于第一数据态；及

5、在所述第一电极和所述第二电极之间加载读取电流，获取所述第一电极和所述第二电极之间且对应所述第一数据态的第一读取电压；

6、其中，所述第一电流或者所述第一电压的方向与所述读取电流的方向相反。

7、在本申请的一些实施例中，在所述第一电极和所述第二电极之间加载第一电流或者第一电压，以使所述存储层处于第一数据态的过程中，所述第一电流或者所述第一电压在所述选通层中形成第一内建电场，所述第一内建电场的方向与所述读取电流的方向相反。

8、在本申请的一些实施例中，所述半导体器件的控制方法还包括：

9、在所述第一电极和所述第二电极之间加载第二电流或者第二电压，以使所述存储层处于第二数据态；及

10、在所述第一电极和所述第二电极之间加载所述读取电流，获取所述第一电极和所述第二电极之间且对应所述第二数据态的第二读取电压；

11、其中，所述第二电流或者所述第二电压的方向与所述读取电流的方向相同。

12、在本申请的一些实施例中，在所述第一电极和所述第二电极之间加载第二电流或者第二电压，以使所述存储层处于第二数据态的过程中，所述第二电流或者所述第二电压在所述选通层中形成第二内建电场，所述第二内建电场的方向与所述读取电流的方向相同。

13、在本申请的一些实施例中，所述第一电极连接至字线与位线中的一者，所述第二电极连接至所述字线与所述位线中的另一者；

14、在所述第一电极和所述第二电极之间加载第一电流或者第一电压的过程中，通过所述字线和所述位线向所述第一电极和所述第二电极之间加载所述第一电流或者所述第一电压；以及

15、在所述第一电极和所述第二电极之间加载第二电流或者第二电压的过程中，通过所述字线和所述位线向所述第一电极和所述第二电极之间加载所述第二电流或者所述第二电压。

16、在本申请的一些实施例中，所述第一数据态包括数据擦除态，所述第二数据态包括数据写入态。

17、在本申请的一些实施例中，所述第一读取电压和所述第二读取电压之间的差值大于或等于1.5v，且小于或等于2.5v。

18、在本申请的一些实施例中，所述第一电流包括脉冲电流，所述第一电压包括脉冲电压。

19、在本申请的一些实施例中，在所述第一电极和所述第二电极之间加载第一电流或者第一电压，以使所述存储层处于第一数据态的步骤中，所述第一电流的脉冲幅值大于或等于30μa，且小于或等于200μa，所述第一电压的脉冲幅值大于或等于5v，且小于或等于10v，所述第一电流或者所述第一电压的脉冲宽度大于或等于40ns，且小于或等于200ns。

20、根据本申请的上述目的，本申请实施例还提供一种半导体器件，所述半导体器件包括：

21、第一电极；

22、选通层，设置于所述第一电极上；

23、存储层，设置于所述选通层远离所述第一电极的一侧；

24、第二电极，设置于所述存储层远离所述选通层的一侧；以及，

25、控制模块，所述控制模块被配置为采用所述半导体器件的控制方法控制所述第一电极与所述第二电极。

26、本申请实施例提供一种半导体器件及其控制方法，通过在第一电极和第二电极之间加载第一电流或者第一电压，以使半导体器件处于第一数据态，然后，在第一电极和第二电极之间加载读取电流，以获取第一电极和第二电极之间的第一读取电压，且第一电流或者第一电压的方向和读取电流的方向相反，以增大第一数据态的第一读取电压，可以增大第一数据态和其他数据态的读取电压的差值，进而可以提高半导体器件的读窗口，提高半导体器件的可操作性。

技术特征：

1.一种半导体器件的控制方法，其特征在于，所述半导体器件包括层叠设置的第一电极、选通层、存储层以及第二电极；

2.根据权利要求1所述的半导体器件的控制方法，其特征在于，在所述第一电极和所述第二电极之间加载第一电流或者第一电压，以使所述存储层处于第一数据态的过程中，所述第一电流或者所述第一电压在所述选通层中形成第一内建电场，所述第一内建电场的方向与所述读取电流的方向相反。

3.根据权利要求1所述的半导体器件的控制方法，其特征在于，所述半导体器件的控制方法还包括：

4.根据权利要求3所述的半导体器件的控制方法，其特征在于，在所述第一电极和所述第二电极之间加载第二电流或者第二电压，以使所述存储层处于第二数据态的过程中，所述第二电流或者所述第二电压在所述选通层中形成第二内建电场，所述第二内建电场的方向与所述读取电流的方向相同。

5.根据权利要求3所述的半导体器件的控制方法，其特征在于，所述第一电极连接至字线与位线中的一者，所述第二电极连接至所述字线与所述位线中的另一者；

6.根据权利要求3所述的半导体器件的控制方法，其特征在于，所述第一数据态包括数据擦除态，所述第二数据态包括数据写入态。

7.根据权利要求3所述的半导体器件的控制方法，其特征在于，所述第一读取电压和所述第二读取电压之间的差值大于或等于1.5v，且小于或等于2.5v。

8.根据权利要求1至7任一项所述的半导体器件的控制方法，其特征在于，所述第一电流包括脉冲电流，所述第一电压包括脉冲电压。

9.根据权利要求8所述的半导体器件的控制方法，其特征在于，在所述第一电极和所述第二电极之间加载第一电流或者第一电压，以使所述存储层处于第一数据态的步骤中，所述第一电流的脉冲幅值大于或等于30μa，且小于或等于200μa，所述第一电压的脉冲幅值大于或等于5v，且小于或等于10v，所述第一电流或者所述第一电压的脉冲宽度大于或等于40ns，且小于或等于200ns。

10.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括：

技术总结本申请公开了一种半导体器件及其控制方法；半导体器件包括依次层叠设置的第一电极、选通层、存储层以及第二电极；半导体器件的控制方法包括步骤：在第一电极和第二电极之间加载第一电流或者第一电压，以使存储层处于第一数据态；在第一电极和第二电极之间加载读取电流，获取第一电极和第二电极之间且对应第一数据态的第一读取电压；其中，第一电流或者第一电压的方向与读取电流的方向相反；本申请可以增大第一数据态的第一读取电压，进而可以提高半导体器件的读窗口，提高半导体器件的可操作性。技术研发人员：陈彬,杨红心,周凌珺,刘峻受保护的技术使用者：新存科技（武汉）有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23