调整记忆体单元及硫族化物材料的临界电压的方法
技术领域
本发明涉及一种记忆装置，特别是涉及一种调整记忆体单元及硫族化物材料的临界电压的方法。
本申请案与下述的申请有关：
(1)、美国专利申请(代理人备案号MXICP021)，在同一天提交的紧急申请，发明名称为“无晶体管随机存取记忆体(Transistor-Free RandomAccess Memory)”；
(2)、美国专利申请(代理人备案号MXICP022)，在同一天提交的紧急申请，发明名称为“多级记忆体组件与其程序设计及读取方法(Multi-LevelMemory Device and Method for Programming and Reading the Same)”。
上述这些相关申请的内容皆被并入本申请案中。
背景技术
硫族化物记忆体单元具有非挥发性，并能够相当迅速地变化相(phase)。因此，这样的记忆体有望成为下一代记忆装置。目前，有关硫族化物的开发工作集中于硫族化物材料在非晶相和晶相之间变化的能力。尤其是，对记忆体/固态设备应用程序的开发工作集中于硫族化物材料的阻抗，对光学应用程序的开发工作集中于硫族化物材料的n和k的变化。例如，美国专利号为3,530,441的图7和图8显示了可以通过使用不同的能量来使得硫族化物材料的阻抗发生变化。目前，本领域的技术人员认为硫族化物材料的临界电压、Vth为“杂乱”的属性，因此，在对记忆体/固态设备应用程序或光学应用程序的开发工作中没有集中于对该属性的研究。
由此可见，现有的调整记忆体单元及硫族化物材料的临界电压的方法仍存在有缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决现有的调整记忆体单元及硫族化物材料的临界电压的方法存在的缺陷，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于现有的调整记忆体单元及硫族化物材料的临界电压的方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及其专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新的调整记忆体单元及硫族化物材料的临界电压的方法，能够改进一般现有的调整记忆体单元及硫族化物材料的临界电压的方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种调整记忆体单元临界电压的方法，使其能够用于大量的记忆体/固态设备的应用中，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的另一目的在于，提供一种调整临界电压的方法，使其可以快速地调整Vth，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的再一目的在于，提供一种调整硫族化物材料的临界电压的方法，使其可以快速地调整Vth，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种调整记忆体单元临界电压的方法，其包括：对一薄膜施加能量，该薄膜由能够改变临界电压的材料构成。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的调整记忆体单元临界电压地方法，其中所述的施加能量的方法包括：对该薄膜施加电脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的电脉冲为电压脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的电压脉冲有一预定的大小，有一预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的电脉冲为电流脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的电流脉冲有一预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的施加能量的方法包括：对该薄膜施加光脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的光脉冲为激光脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的激光脉冲有一预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的施加能量的方法包括：对该薄膜施加热脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的热脉冲有一预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定期间。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的施加能量的方法包括：对该薄膜施加微波脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的微波脉冲有一预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种调整记忆体单元临界电压的方法，其包括：对由硫族化物构成的薄膜施加能量。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的施加能量的方法包括：对该薄膜施加电脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的电脉冲为电压脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的电压脉冲有一预定的大小，有一预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的电脉冲为电流脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的电流脉冲有一预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的施加能量的方法包括：对该薄膜施加光脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的光脉冲为激光脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的激光脉冲有一预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的施加能量的方法包括：对该薄膜施加热脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的热脉冲有一预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的施加能量的方法包括：对该薄膜施加微波脉冲。
前述的调整记忆体单元临界电压的方法，其中所述的微波脉冲有一预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种调整硫族化物材料的临界电压的方法，其包括对硫族化物材料施加能量。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的调整硫族化物材料的临界电压的方法，其中所述的施加能量包括：对硫族化物材料施加电脉冲。
前述的调整硫族化物材料的临界电压的方法，其中所述的电脉冲为电压脉冲。
前述的调整硫族化物材料的临界电压的方法，其中所述的电压脉冲有一预定的大小，有一预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
前述的调整硫族化物材料的临界电压的方法，其中所述的电脉冲为电流脉冲。
前述的调整硫族化物材料的临界电压的方法，其中所述的电流脉冲有一预定的大小，有一预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
前述的调整硫族化物材料的临界电压的方法，其中所述的施加能量的方法包括：对该硫族化物材料施加光脉冲。
前述的调整硫族化物材料的临界电压的方法，其中所述的光脉冲为激光脉冲。
前述的调整硫族化物材料的临界电压的方法，其中所述的激光脉冲有一预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
前述的调整硫族化物材料的临界电压的方法，其中所述的施加能量的方法包括：对该硫族化物材料施加热脉冲。
前述的调整硫族化物材料的临界电压的方法，其中所述的热脉冲有一预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
前述的调整硫族化物材料的临界电压的方法，其中所述的施加能量的方法包括：对该硫族化物材料施加微波脉冲。
前述的调整硫族化物材料的临界电压的方法，其中所述的微波脉冲有一预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明的主要技术内容如下：
广义上讲，本发明能够对记忆体单元的临界电压、Vth以及硫族化物的Vth进行谐调或调整。
根据本发明的一个方面，其提供了一种调整记忆体单元的临界电压的方法，该方法中，将能量施加到由能够改变临界电压的材料构成的薄膜中。在一个实施例中，薄膜由硫族化物构成。
在一个实施例中，能量的施加包括将电脉冲施加到薄膜。在一个实施例中，电脉冲为电压脉冲，电压脉冲有预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。在一个实施例中，电脉冲为电流脉冲，电流脉冲有预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
在一个实施例中，能量的施加包括将光脉冲施加到薄膜中。在一个实施例中，光脉冲为激光脉冲，激光脉冲有预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
在一个实施例中，能量的施加包括将热脉冲施加到薄膜中。在一个实施例中，热脉冲有预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。在一个实施例中，能量的施加包括将微波脉冲施加到薄膜中。在一个实施例中，微波脉冲有预定的大小，有预定的形状，并且被施加于一预定的期间。
根据本发明的另一方面，还提供了一种调整硫族化物材料的临界电压的方法。该方法中，能量被施加到硫族化物材料。
对本领域的技术人员来说，本发明调整Vth的方法能够用于大量的记忆体/固态设备的应用中。本发明方法的一个重要优点是调整Vth的速度，在施加能量脉冲后，淬熄(quenching)时间通常少于50毫微秒(ns)。相比之下，一般需要花费100毫微秒来改变硫族化物材料的相。
前面大概的描述和下面详细的描述只是用于示例和解释本发明，不应被理解成为对本发明的限制，本发明的保护范围应以申请专利范围为主。
经由上述可知，本发明是关于一种调整记忆体单元的临界电压的方法，其中，对薄膜施加能量，该薄膜由能够改变临界电压的材料构成。举例说明，所述的薄膜可以由硫族化物材料构成。能够可以电脉冲(电压脉冲或电流脉冲)、光脉冲(激光脉冲)、热脉冲、微波脉冲的形式施加。能量脉冲可以有预定的大小，有预定的形状，并且被施加预定的持续时间，以改变临界电压。本发明还提供了一种调整硫族化物材料的临界电压的方法，该方法中，对硫族化物材料施加能量。
借由上述技术方案，本发明调整Vth的方法能够用于大量的记忆体/固态设备的应用中。本发明方法的一个重要的优点是调整Vth的速度，在施加能量脉冲后，淬熄时间通常少于50毫微秒(ns)。相比之下，一般需要花费100毫微秒来改变硫族化物材料的相。
综上所述，本发明特殊的调整记忆体单元临界电压的方法，能够用于大量的记忆体/固态设备的应用中，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。本发明的调整临界电压的方法，可以快速地调整Vth，而更加实用。本发明的调整硫族化物材料的临界电压的方法，可以快速地调整Vth，从而更加适于实用。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类方法中未见有类似的设计公开发表或使用而确属创新，其不论在方法上或功能上皆有较大改进，在技术上有较大进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的调整记忆体单元及硫族化物材料的临界电压的方法具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1是硫族化物记忆体单元的I-V曲线图。
图2是在不同脉冲宽度，Vth相对于脉冲电压的曲线图。
图3是对硫族化物记忆体单元施加电脉冲的示意图。
图4是一个能量脉冲的期间(持续时间)(或形状)的例示图。
图5是对硫族化物记忆体单元施加光脉冲的示意图。
图6是对硫族化物记忆体单元施加热脉冲的示意图。
图7是记忆体单元结构的截面图，图中示出了实现Vth为可变的材料的Vth的调整方法。
Vth：临界电压 100、102：曲线
t、2t：脉冲宽度 120：电压/电流源
122：顶电极 124、128：薄膜
126：底电极 130：光源
140：热源
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的调整记忆体单元临界电压的方法其具体方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
下面结合附图详细介绍本发明的几个示例性实施例。
根据本发明，Vth为可变的材料的临界电压Vth可以通过对材料施加能量来调整。一个例子是，Vth为可变的材料包括硫族化物材料，尤其是非晶硫族化物材料和其它半导体材料，例如，非晶硅。这里使用的术语“硫族化物材料”，指的是包括元素周期表的16族(原VI族)，即O、S、Se、Te、Po中的至少一种元素。示例的硫族化物在美国专利号为5,177,567中和该美国专利号5,177,567专利所参考的专利列表中有所阐述。该列表包括美国专利号为3,271,591、3,343,034、3,571,669、3,571,670、3,571,671、3,571,672、3,588,673、3,611,063、3,619,732、3,656,032、3,846,767、3,875,566、3,886,577和3,980,505。美国专利号5,177,567所揭示的内容和在该美国专利号5,177,567专利中引用的专利列表中所揭示的内容皆并入本发明中。
请参阅图1所示，是硫族化物记忆体(内存)单元的I-V曲线。如图1所示，Vth出现在电压值为1伏特(V)(标准化)时。因此，当低于Vth的电压用于施加到该单元时，电流非常低。另一方面，当高于Vth的电压用于施加到该单元时，电流跳到一个很高的水平。如图1所示，对应Vth上下电压的电流差别可被辨别。在下面更详细的描述中，该单元的Vth可以通过给硫族化物薄膜施加能量来调高或调低(如图1中的双箭头所示)。
请参阅图2所示，是在不同的脉冲宽度，Vth相对于脉冲电压的曲线图。曲线100(顶部曲线)的脉冲宽度为t，而曲线102(底部曲线)的脉冲宽度为2t。曲线100和102表明：硫族化物记忆体单元的Vth可以通过对该单元施加具有一定脉冲宽度(或形状)的一定电压(或电流)来进行调整。
能量可以任何适合的形式施加给Vth为可变的材料，例如，记忆体单元中的硫族化物薄膜。举例说明，能量可以电脉冲、光脉冲、微波能量或热脉冲的形式施加。图3所示为对硫族化物记忆体单元施加电脉冲的示意图。如图3所示，电压/电流源120被连接到硫族化物记忆体单元的顶电极122，硫族化物记忆体单元还包括硫族化物薄膜124和底电极126。当电压脉冲(或电流脉冲)被施加给该单元时，由箭头R所指示的硫族化物薄膜124的部分便经历Vth的变化。相对于该电压脉冲(或电流脉冲)的示例期间(或形状)如图4所示。
请参阅图5所示，是对硫族化物记忆体单元施加光脉冲的示意图。如图5所示，光源130将光脉冲指向该单元。在一个实施例中，光脉冲为激光脉冲。当光脉冲，如激光脉冲施加给该单元时，由箭头R所指示的硫族化物薄膜124的部分就便经历Vth的变化。举例说明，如图4所示，光脉冲可以有一个期间(持续时间)(或形状)。对本领域的技术人员来说，可以省略图5中的顶电极，而且顶电极可以设置在薄膜124上，与施加光脉冲的位置偏移一段距离。
请参阅图6所示，是对硫族化物记忆体单元施加热脉冲的示意图。如图6所示，热源140向该单元放射出热脉冲。在一个实施例中，热源140为热物体。在另一实施例中，热源140为微波产生器。当一个热脉冲，如热物体发出的热脉冲或微波能量脉冲施加给该单元时，由箭头R所指示的硫族化物薄膜124的部分便经历Vth的变化。举例说明，如图4所示，热脉冲可以有一个期间(持续时间)(或形状)。对本领域的技术人员来说，可以从图6中省略顶电极，而且顶电极可以设置在薄膜124上，与施加光脉冲的位置偏移一段距离。
请参阅图7所示，是记忆体单元结构的截面图，图中示出了实现Vth为可变的材料的Vth的调整方法。如图7所示，该记忆体单元结构包括顶电极122、能改变Vth的材料的薄膜128、底电极126。顶电极122和底电极126可以由任何适合的导电材料形成，如金属、非金属、半导体(如硅)、元素、化合物、合金或合成物。举例说明，薄膜128可以为硫族化物材料或非晶硅的形式。需要注意的是，这些材料只是用于举例说明，其它能够改变Vth的材料也可以用于形成薄膜128。在一个记忆体单元阵列中，分别提供至顶电极122和底电极126的电性连接A和B。举例说明，连接A可以是位线，连接B可以是字线。根据上述的方法，一旦薄膜128的Vth通过本方法的施加能量进行了调整，记忆体单元的状态可以检查流过该单元的电流来确定。
对本领域的技术人员来说，本发明调整Vth的方法能够用于大量的记忆体/固态设备的应用中。本发明方法的一个重要优点是调整Vth的速度，在施加能量脉冲后，淬熄时间通常少于50毫微秒(ns)。相比之下，一般需要花费100毫微秒来改变硫族化物材料的相。
总之，本发明提供了一种调整记忆体单元的临界电压(Vth)的方法，以及一种调整硫族化物材料临界电压(Vth)的方法。本发明还采用几个示例性的实施例进行了具体的描述。对考虑本说明书并施行本发明的本领域技术人员来说，本发明的其它实施例是显而易见的。在所附申请专利范围及其等同替换的范围中，上述实施例和特征应仅为示例性的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。