存储设备、用于改进存储设备的性能的方法和电子设备与流程

本公开涉及半导体器件领域，并且更具体地，涉及一种存储设备、用于改进存储设备的性能的方法以及电子设备。

背景技术：

1、随着大数据和云计算的蓬勃发展，为了实现高密度的存储，存储器阵列中的存储单元的尺寸越来越小并且存储器的集成密度越来越高。然而存储器阵列的交叉矩阵结构中存在漏电路径。在一些情形下，通常采用晶体管作为选通器件，来选择相应的存储单元，以阻断串扰电流对其他存储单元造成的误操作。但由于晶体管本身是三端有源器件，增加了集成工艺的复杂性，同时由于占据面积较大导致交叉阵列难以微缩化，从而影响交叉阵列的高密度集成。

2、在近些年的发展中，以奥氏阈值开关(ovonic threshold switching,ots)为代表的选通器件(1s)取代了晶体管，其能够与相变存储、阻变存储、磁存储等新型非易失存储单元(1r)串联，构成1s1r单元为基础的交叉阵列结构。这种交叉阵列结构得益于两端的选通器件节省了占据面积。此外，这类器件还可以堆叠在3d层中，从而进一步实现极高的集成密度。但在制备过程中这类选通器件会经历后道互连等高温工艺。这可能会使这类选通器件的材料性能劣化导致泄漏电流增加，甚至选通特性消失。目前通过元素掺杂进行组分优化或沉积耐热缓冲膜进行结构优化来提升可靠性，但这类方案的效果有限并且复杂的加工工艺提高了成本。

技术实现思路

1、鉴于以上问题，本公开的实施例旨在提供一种用于改进存储器的性能的方案，例如用于提高ots器件的可靠性，从而使经过高温工艺的ots器件的泄漏电流的大小处于期望范围内，满足高密度集成的需求。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种存储设备。该存储设备包括：存储芯片、电脉冲生成器和处理器，存储芯片包括多个存储单元。处理器被配置为：确定多个存储单元中泄露电流不低于阈值泄漏电流的目标存储单元，以及触发电脉冲生成器向目标存储单元施加电脉冲，施加的电脉冲使目标存储单元的泄露电流低于所述阈值泄露电流。

3、如此，在本公开的实施例中，对低可靠性或者操作后漏电劣化的存储单元进行修复，使得经历高温工艺之后的存储单元依然能够保持开关特性，并且其泄漏电流的大小处于期望范围内。

4、在第一方面的一些实施例中，处理器被配置为在确定多个存储单元中泄露电流不低于阈值泄漏电流的目标存储单元时，对多个存储单元执行读取操作，以确定针对每个存储单元的泄漏电流；以及将每个存储单元的泄漏电流分别与阈值泄漏电流进行比较；以及将泄漏电流不低于阈值泄漏电流的存储单元确定为目标存储单元。

5、如此，通过将泄漏电流大于阈值泄漏电流的存储单元确定为目标存储单元，能够有针对性对劣化存储单元进行修复，提高刷新效率。

6、在第一方面的一些实施例中，电脉冲的电压大于目标存储单元的阈值电压，或者电脉冲的电流大于目标存储单元的阈值电流。

7、如此，通过将具有大于阈值电压或阈值电流的电脉冲施加到目标存储单元，能够使劣化的目标存储单元中的ots材料发生熔融淬火而非晶化，从而消除结晶或成分偏析聚集，使得存储单元的可靠性提高。

8、在第一方面的一些实施例中，处理器被配置为在触发电脉冲生成器向目标存储单元施加电脉冲时，触发电脉冲生成器向目标存储单元施加电脉冲，电脉冲的电压大于目标存储单元的阈值电压，或者电脉冲的电流大于目标存储单元的阈值电流。处理器还确定目标存储单元的泄漏电流是否低于阈值泄露电流；响应于泄漏电流不低于阈值泄漏电流，提高施加至所述目标存储单元的电脉冲的电压或电流的幅度，直至目标存储单元的泄露电流低于阈值泄露电流。

9、如此，对漏电严重的目标存储单元施加幅值逐渐增大的电脉冲，从而确保劣化的目标存储单元能够恢复开关特性，并且保持相应的漏电判据。

10、在第一方面的一些实施例中，电脉冲生成器向目标存储单元施加的电脉冲为脉宽大于20ns并且下降沿小于100ns的电压脉冲或电流脉冲。

11、如此，通过对劣化的目标存储单元施加一系列具有特定参数的电脉冲，消除ots材料例如由于受热产生的结晶和成分偏析，使得目标存储单元的泄漏电流降低，保持开关特性。

12、在第一方面的一些实施例中，处理器还被配置为：确定针对目标存储单元集合中的第一目标存储单元的第一阈值电压；以及将第一阈值电压与参考电压进行比较；以及如果第一阈值电压高于参考电压，则指示电脉冲生成器施加电脉冲。

13、如此，通过比较目标存储单元的阈值电压与参考电压，来选定阈值电压漂移较大的单元，并且对于个别阈值电压分布不一致的目标存储单元进行再次的修复，进一步提升可靠性。

14、在第一方面的一些实施例中，参考电压表示目标存储单元集合中的部分或全部存储单元的阈值电压的算术平均值或加权平均值。

15、在第一方面的一些实施例中，处理器被配置为在确定针对第一目标存储单元的第一阈值电压时，向第一目标存储单元施加第一测试电压；以及基于第一目标存储单元在被施加第一测试电压的情形下的测试结果，确定第一阈值电压。

16、如此，通过确定目标存储器集合中的满足漏电判据的每个目标存储单元的阈值电压来获得参考电压以判断目标存储单元的阈值电压的分布。

17、在第一方面的一些实施例中，如果第一阈值电压高于所述参考电压，则继续指示所述电脉冲生成器向所述目标存储单元施加电脉冲，直至所述第一阈值电压不高于所述参考电压。

18、如此，通过施加多次的电脉冲，使每个目标存储单元的阈值电压趋于一致，从而提高了存储芯片的可靠性。

19、在第一方面的一些实施例中，所述处理器被配置为：当第一阈值电压与参考电压的差值大于预定裕度时，对第一目标存储单元施加电脉冲。

20、如此，对于个别阈值电压偏移较大的目标存储单元进行再次的修复，能够保证可靠性的同时提高效率。

21、根据本公开的第二方面，提供了一种电子设备，包括控制器和根据本公开第一方面的存储设备，所述控制器被配置为从所存储设备读取数据、或者将数据写入至存储设备。

22、根据本公开的第三方面，提供了一种用于改进存储设备的性能的方法，存储设备包括存储芯片、电脉冲生成器、处理器，存储芯片包括多个存储单元。该方法包括：由所处理器确定多个存储单元中泄露电流不低于阈值泄漏电流的目标存储单元；由电脉冲生成器向所目标存储单元施加电脉冲以使目标存储单元的泄露电流低于阈值泄露电流。

23、根据本公开的第三方面的一些实施例，方法还包括：响应于施加电脉冲，确定目标存储单元的泄漏电流；以及响应于泄漏电流不低于阈值泄漏电流，提高待被施加至目标存储单元的电脉冲的幅度。

24、如此，对漏电严重的目标存储单元施加幅值逐渐增大的电脉冲，从而确保劣化的目标存储单元能够恢复开关特性，并且保持相应的漏电判据。

技术特征：

1.一种存储设备，其特征在于，所述存储设备包括：存储芯片、电脉冲生成器和处理器，所述存储芯片包括多个存储单元；

2.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述电脉冲的电压大于所述目标存储单元的阈值电压，或者所述电脉冲的电流大于所述目标存储单元的阈值电流。

3.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述处理器被配置为在触发所述电脉冲生成器向所述目标存储单元施加电脉冲时：

4.根据权利要求1至3任意一项所述的存储设备，其特征在于，所述处理器被配置为在确定所述多个存储单元中泄露电流不低于阈值泄漏电流的目标存储单元时：

5.根据权利要求1-4中任一项所述的存储设备，其特征在于，所述电脉冲生成器向所述目标存储单元施加的为脉宽大于20ns并且下降沿小于100ns的电压脉冲或电流脉冲。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的存储设备，其特征在于，所述处理器被配置为：

7.根据权利要求6所述的存储设备，其特征在于，如果所述第一阈值电压高于所述参考电压，则继续指示所述电脉冲生成器向所述目标存储单元施加电脉冲，直至所述第一阈值电压不高于所述参考电压。

8.根据权利要求6所述的存储设备，其特征在于，所述处理器还被配置为：在所述第一阈值电压与所述参考电压的差值大于预定裕度时，对所述第一目标存储单元施加所述电脉冲。

9.一种电子设备，其特征在于，包括控制器和根据权利要求1-8任一项所述的存储设备，所述控制器被配置为从所述存储设备读取数据、或者将数据写入至所述存储设备。

10.一种用于改进存储设备的性能的方法，其特征在于，所述存储设备包括存储芯片、电脉冲生成器、处理器，所述存储芯片包括多个存储单元，所述方法包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结本公开的实施例提供了一种存储设备、用于改进存储设备的性能的方法和电子设备。一种存储设备包括：存储芯片、电脉冲生成器和处理器，存储芯片包括多个存储单元。处理器被配置为：确定多个存储单元中泄露电流不低于阈值泄漏电流的目标存储单元，以及触发电脉冲生成器向目标存储单元施加电脉冲，施加的电脉冲使目标存储单元的泄露电流低于所述阈值泄露电流。以此方式，本公开的实施例能够提高存储设备的可靠性，从而使其例如经过高温工艺后泄漏电流的大小处于期望范围内，满足高密度集成的需求。技术研发人员：杨哲,郭晨阳,王伦,童浩,涂洒,陈一峰,缪向水,朱晓明受保护的技术使用者：华为技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15