半導體堆疊的製作方法

2023-04-22 23:57:36

半導體堆疊的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種半導體堆疊（1），用於進行至少一個邏輯操作，包括布置成堆疊配置的相鄰層(2、2』)，每層(2、2』)包括至少一個相變存儲器單元，其中，在加熱器電端子(T2、T9)和至少兩個另外的加熱器電端子(T5、T6)之間提供相變材料（3），在加熱器電端子(T2、T9)和兩個另外的加熱器電端子(T5、T6)的每個之間的相變材料（3）可在至少兩個可逆地轉換的相態，非結晶相態(3』)和結晶相態(3」)，之一中操作，其中，在使用時所述半導體堆疊可被配置以通過每層(2、2』)中的每個加熱器電端子(T2、T9)和兩個另外的加熱器電端子(T5、T6)的每個之間的相變材料（3）的相態(3」、3』)的電阻(R2、R8、R3、R9)來存儲信息，且基於在相鄰層(2、2』)中存儲的信息來進行所述邏輯操作。
【專利說明】半導體堆疊
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於進行邏輯操作的半導體堆疊，其具有存儲與邏輯操作相關聯的和/或在邏輯操作中涉及的信息的能力。
【背景技術】
[0002]為了進行邏輯操作，公知地使用在電子電路中互相連接的多個各種電子器件、諸如例如電子電晶體。為了進行給定的邏輯操作，使用在預定電子電路中的給定的一組電子器件。為了可以進行不同的邏輯操作，可以在集成電路和/或半導體器件中嵌入為給定的邏輯操作的性能而經由其組成的一組給定的電子器件來預定義和/或分配的每個電子電路。
[0003]與使用上述集成電路和/或半導體器件進行邏輯操作相關聯的問題可能是有限的靈活性和/或多用性，因為給定的邏輯操作僅可以由如下電子電路進行:該電子電路包括為該人物的性能而預定義的給定的一組電子器件，且該電子電路不可與被配置為或有能力進行邏輯操作的其他電子電路互換且/或在其他電子電路期間互換。另外的相關問題可以是:因為要預留特定量的空間來用於電子電路的集成，每個電子電路被預定義以進行給定邏輯操作，因此可以相對地減少使用這種電子電路來進行邏輯操作的集成電路/器件的
山/又ο
[0004]在已知的邏輯器件和/或應用中，邏輯函數基於作為諸如例如電荷的非易失性的信息。關於此，從存儲裝置獲得表示邏輯輸入的信息，對邏輯輸入進行給定的邏輯操作，且另外存儲邏輯操作的結果、邏輯輸出。要關於邏輯操作中涉及的/與邏輯操作相關的信息提供的，即邏輯輸入和邏輯輸出，是進行用於獲得邏輯輸入和存儲邏輯輸出的資源和空間和用於存儲這種信息的空間/存儲器的步驟。US7186998B2公開多端子邏輯設備，其包括與三個或更多電端子處於電通信的具有結晶和非結晶狀態的相變材料。相變材料能夠響應於施加的電能量，來經歷在非結晶和結晶狀態之間的可逆轉換，其中該非結晶和結晶狀態示出可測量地不同的電阻。以在一對端子之間施加的電流或電壓脈衝的形式的電能量影響這些端子之間的結構狀態和測量的電阻。在該文檔中公開的設備中，在不同的幾對端子之間提供獨立的輸入信號，且測量該輸出作為另一對端子之間的電阻。通過施加的輸入信號和測量的輸出電阻之間的關係來實現邏輯函數，其中，通過輸入信號對結構狀態的影響和相變材料的電阻來管掌控該關係。邏輯值可以與相變材料的結晶和非結晶狀態或一對端子之間的測量的電阻相關聯的。US7186998B2公開一種操作相變存儲器單元、由此實現給定的邏輯函數的方法。公開的相變存儲器單元具有三個端子，由此可以使用兩個不同的端子對上施加的各個輸入信號來在相變材料中建立結晶或非結晶狀態，具有可彼此識別的且可以用於表示給定的邏輯函數的必要輸入的對應電阻。在第三對端子之間測量的輸出電阻對應於邏輯函數的輸出。
[0005]US2011/0096594A1公開用於讀取緩和電阻漂移的相變存儲器的技術。一種構思的方法包括向存儲器單兀施加多個電輸入信號。該方法包括測量來源於多個電輸入信號的來自存儲器單元的多個電輸出信號。該方法包括計算取決於存儲器單元中的非結晶材料的配置的多個電輸出信號的不變分量。該方法還包括基於該不變分量來確定存儲器單元的存儲器狀態。在該文檔中公開的本發明的一個實施例中，該方法還包括將多個電輸出信號映射到多個測量區域中的一個測量區域。這些測量區域對應於存儲器單元的存儲器狀態。

【發明內容】

[0006]根據本發明的第一方面的實施例，提供一種半導體堆疊，用於進行至少一個邏輯操作，包括布置成堆疊配置的相鄰層，每層包括至少一個相變存儲器單元，其中，在加熱器電端子和至少兩個另外的加熱器電端子之間提供相變材料，在加熱器電端子和兩個另外的加熱器電端子的每個之間的相變材料在至少兩個可逆地轉換的相態、非結晶相態和結晶相態之一中可操作，其中，所述半導體堆疊當使用時可被配置以通過每層中的每個加熱器電端子和兩個另外的加熱器電端子的每個之間的相變材料的相態的電阻來存儲信息，且基於在相鄰層中存儲的信息來進行所述邏輯操作。與其中使用了電晶體的先前提出的器件和/或技術相比，可能與本發明的實施例相關聯的一些優點包括:提供對通過電晶體進行邏輯操作的替換方式；因為在相鄰層之間的連接而改善了性能和/效率，可以沒有線連接地促進其相變存儲器單元和/或與相變存儲器單元相關聯的電端子，且相比於其中使用有線連接多個電晶體的電路來進行給定邏輯操作的先前提出的器件和/或技術，該實現和製造相對容易。而且，因為在堆疊配置中提供相鄰層，因此這可以在本發明的實施例被整合在用於進行邏輯操作的器件/電路中/結合該器件/電路來使用的情況下延展增加的器件密度的優勢。關於本發明的實施例要考慮的是，提供與每層中的每個加熱器電端子和兩個另外的加熱器電端子的每個之間提供的相變材料的非結晶相態和結晶相態之一相關聯的電阻來存儲對應於給定邏輯輸入的信息。因為相變材料的非結晶和結晶相態是非易失性的，因此可以不在本發明的實施例中提供用於裝載邏輯輸入的分離的步驟和/或用於這些邏輯輸入的存儲空間/存儲器和/或關於進行的邏輯操作的給定方面的邏輯輸出，其中要對該邏輯輸入進行邏輯操作。
[0007]優選地，進行的邏輯操作對應於其中讀取一組讀取端子之間的相鄰層中存儲的信息的讀取操作。該特徵可以提供使得相比於先前提出的器件和/或技術、進行邏輯操作容易的優點，因為直接經由在本發明的實施例中的構成的一組讀取端子之間執行的讀取操作而進行邏輯操作。
[0008]期望地，邏輯輸入I和O分別由每個相鄰層的相變存儲器單元中的加熱器電端子和兩個另外的加熱器電端子的每個之間提供的相變材料的非結晶相態和結晶相態的電阻來表示。該特徵可以延展本發明的實施例的改善的性能的優勢，因為邏輯輸入I和O由於通常用少量量級彼此區分的相變材料的非結晶相態和結晶相態的電阻，而可以有效地彼此區分。對於本發明的實施例的實施方式，進行的邏輯操作優選地包括給定的邏輯OR操作，器對應於讀取操作的一個方面，該讀取操作包括讀取在該組讀取端子之間的至少一個路徑中的相鄰層中存儲的信息。而且關於本發明的實施例的實施方式，進行的邏輯操作期望地包括邏輯AND操作，在讀取操作的另一方面中生成的邏輯AND操作的邏輯輸入的每個包括讀取在該組讀取端子之間的給定路徑中的相鄰層中存儲的信息。
[0009]優選地，使用所選的一組讀取端子來用於讀取操作。在本發明的一個實施例中，可以取決於對要用於讀取操作的該組讀取端子進行的選擇來進行不同的邏輯操作。相比於先前提出的特別是使用電晶體的器件和/或技術，該特徵延展增加其中可以整合本發明的實施例的電路/邏輯電路的優勢，其中，單個邏輯操作通常可以由包括多個互聯的電晶體的專用電路進行，以便通過選擇不同的幾組讀取端子來進行通過本發明的實施例可能進行的邏輯操作，其中可能需要多個這種專用電路。
[0010]期望地，在本發明的實施例中，進行的邏輯操作與寫入操作同時發生，關於寫入端子來進行該寫入操作，這些寫入端子被提供在相鄰層的寫入路徑中，根據該邏輯操作來修改關於相鄰層的至少一個存儲路徑中存儲的給定格式的信息。該特徵與在本發明的實施例中進行的寫入操作相關聯；其在本發明的一個實施例中提供其中可以關於相鄰層進行邏輯操作的替換方式。其可以延展本發明的實施例的多用性和有效性的優勢，因為在相鄰層中存儲的給定格式的信息可以通過與寫入操作同時發生的邏輯操作來改變；不需要兩步方法而促進信息中的這種改變，在該兩步方法中:進行邏輯操作以便定位要在相鄰層中的哪裡改變該信息，且因此進行寫入操作以促進在該位置處存儲的信息的期望的改變。關於本發明的當前描述的實施例，優選地，可配置至少一個寫入端子以相對於另一寫入端子被供應有結晶電壓脈衝。關於此，寫入端子可以是加熱器電端子和在相鄰層上的或是對相鄰層之一的構成上的另外的電端子。通過配置要相對於另一寫入端子被供應有結晶脈衝的至少一個寫入端子，同時進行邏輯操作，其中，對於關於相鄰層中的至少一個存儲路徑中存儲的給定格式的信息，在相鄰層之一中的相變存儲器單元的加熱器電端子和另外的加熱器電端子中的至少一個之間提供的相變材料的相態可以從非結晶相態改變為結晶相態。該特徵可以延展容易地促進在本發明的實施例中存儲的信息的改變的優勢。而且，在當前描述的實施例中，可期望地，信息被存儲為由進行的邏輯操作修改且被存儲在其本來的位置。在本發明的實施例中，與寫入操作同時進行的邏輯操作改變/修改相鄰層中存儲的信息為用於信息存儲的給定格式。修改的信息對應於進行邏輯操作的邏輯輸出，且其被存儲在信息修改已經被邏輯操作生效的地方。通過該特徵，不需要通過用於存儲進行的邏輯操作的邏輯輸出的空間/存儲器來提供另外的資源。另外，本發明的實施例結合了邏輯和存儲器功能。
[0011]優選地，對相鄰層的各個相變存儲器單元共同地提供兩個另外的加熱器電端子。在本發明的一個實施例中，該特徵可以擴展容易製造和/或實施、包括空間經濟性的優勢，因為不需要引入分離的製造步驟/結構/特徵來向每個相變存儲器單元提供其自己的兩個另外的加熱器電端子的對。
[0012]期望地，為了邏輯操作重新配置，改變在相鄰層之一中的相變存儲器單元中的至少一個加熱器電端子和另外兩個加熱器電端子之間存儲的信息。在本發明的一個實施例中，進行的邏輯操作取決於如何將信息存儲在相鄰層中，這對於用於這種信息存儲的不同格式也不同。例如，通過改變在相鄰層、例如器加熱器端子和兩個另外的加熱器電端子的至少一個中存儲的信息，促進相鄰層中的不同格式的信息存儲。因此，關於本發明的實施例，可以進行的邏輯操作是可重新配置的。該特徵對本發明的實施例延展了不同邏輯操作的性能的容易性和增加的多用性的優勢。
[0013]根據本發明的另一實施例，提供一種陣列，包括多個半導體堆疊，每個半導體堆疊根據本發明的第一方面的各個實施例，彼此電接觸且相對於彼此堆疊地提供所述多個半導體堆疊。可能與本發明的這種實施例相關聯的一些優勢包括:每個半導體堆疊可以應用於存儲不同信息；每個半導體堆疊可以被配置以基於每個堆疊中存儲的信息和被選擇來在該堆疊中進行讀取操作的該組讀取端子來進行彼此不同的邏輯操作，且可以引入定時特徵:每個堆疊在相對於該陣列中的其他堆疊進行其分配的邏輯操作時的給定時間進行器指定的邏輯操作。由於多個半導體堆疊的堆疊配置，可以促進增加的器件密度和併入其他器件和/或技術/與其他器件和/或技術整合的容易性。
[0014]期望地，彼此堆疊地、彼此相鄰地或前述組合地，提供所述多個半導體堆疊。優選地，所述多個半導體堆疊相對於彼此三維地堆疊。這些特徵可以促進以關於器件密度和空間問題的期望方式將本發明的實施例併入/整合到器件/電路中。
[0015]根據本發明的方法方面的實施例，提供一種提供半導體堆疊進行邏輯操作的方法，該半導體堆疊包括在與每個相鄰層堆疊的配置中布置的相鄰層，包括至少一個相變存儲器單元，其中，在加熱器電端子和至少兩個另外的加熱器電端子之間提供相變材料，在加熱器電端子和兩個另外的加熱器電端子的每個之間的相變材料在至少兩個可逆地轉換的相態、非結晶相態和結晶相態之一中可操作，該方法包括以下步驟:通過每層中的每個加熱器電終端和兩個另外的加熱器電終端的每個之間的相變材料的相態的電阻來存儲信息，且基於相鄰層中存儲的信息來進行所述邏輯操作。
[0016]還提供對應的使用方面，且因此根據本發明的使用方面的實施例，提供一種對用於進行至少一個邏輯操作的半導體堆疊的使用，所述半導體堆疊包括:在與每個相鄰層堆疊的配置中布置的相鄰層，包括至少一個相變存儲器單元，其中，在加熱器電終端和至少兩個另外的加熱器電終端之間提供相變材料，在加熱器電終端和兩個另外的加熱器電終端的每個之間的相變材料在至少兩個可逆地轉換的相態、非結晶相態和結晶相態之一中可操作，其中，所述半導體堆疊當使用時可被配置以通過每層中的每個加熱器電終端和兩個另外的加熱器電終端的每個之間的相變材料的相態的電阻來存儲信息，且基於在相鄰層中存儲的信息來進行所述邏輯操作。
[0017]一個方面的特徵可以應用於任何其他方面，且反之亦然。任何公開的實施例可以與所示和/或所描述的其他實施例中的一個或幾個組合。這對實施例的一個或多個特徵也是可以的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]現在，通過例子來進行對附圖的引用，其中:
[0019]圖1示出本發明的一個實施例，以及
[0020]圖2示出本發明的另一個實施例。
【具體實施方式】
[0021]在該描述中，已經使用相同的附圖標記或符號來指示相同部件或相似部件。
[0022]如圖1所示，在本發明的實施例中，提供進行至少一個邏輯操作的半導體堆疊I。該半導體堆疊I包括布置成堆疊配置的相鄰層2、2』，每層2、2』包括至少一個相變存儲器單元。對於相鄰層2、2』中的每個相變存儲器單元，在加熱電端子T2、T9和至少兩個另外的加熱器電端子Τ5、Τ6之間提供相變材料3。此前所述的相變材料3可在至少兩個可逆地可轉換相態、非結晶相態3』和結晶相態3」之一中操作。在非結晶相態3』中，相變材料3具有相比於其結晶相態3」的可識別的更高電阻，通常兩到三個量級，且相比於各個相態之間的電阻則高達5個量級。對於相變材料3，可以使用例如適當選擇的鍺銻碲合金。
[0023]對於相鄰層2、2』的各個相變存儲器單元，在相變材料3的第一表面4』上提供加熱器電端子T2、T9，且在與相變材料3的第一表面4』相對布置的第二表面4」上提供兩個另外的加熱器電端子T5、T6。這兩個另外的加熱器電端子Τ5、Τ6共同地提供給相鄰層2、2』的各個相變存儲器單元/由它們共享。與這兩個另外的加熱器電端子Τ5、Τ6的每個電通信地提供加熱器電端子Τ2、Τ9。加熱器電端子Τ9、Τ2和另外的加熱器電端子Τ5、Τ6可以包括例如氮化鈦或鶴，且它們可以提供絕緣體5而彼此電隔離,該絕緣體5被選擇為包括優選地具有電隔離和熱隔離屬性兩者的材料，諸如例如氮化矽或二氧化矽。
[0024]當正使用時，本發明的一個實施例可配置為提供每個相鄰層2、2 』中的每個加熱器電端子Τ2、Τ9和兩個另外的加熱器電端子Τ5、Τ6的每個之間的相變材料4的相態3」、3』的電阻R2、R8、R3、R9來存儲信息。可以施加給定的相態更改信號、諸如例如在前述電端子之間的電壓脈衝，來促進在任一加熱器電端子T2、T9和任一另外的加熱器電端子T5、T6之間的相變材料3的期望的相態3」、3』。進行的邏輯操作基於如前所述被存儲在相鄰層2、2』中的信息R2、R8、R3、R9來進行。
[0025]在本發明的第一變型中，進行的邏輯操作對應於讀取操作，在該讀取操作中，讀取一組讀取端子T2-T9 ；T5-T6之間的相鄰層2、2』中存儲信息R2、R8、R3、R9。在相鄰層2、2』中存儲的信息用於表示關於經由讀取操作進行的邏輯操作的邏輯輸入。因此，由每個相鄰層2、2』的相變存儲器單元中的加熱器電終端T2、T9和兩個另外的加熱器電終端T5、T6的每個之間提供的相變材料3的分別的非結晶相態3』和結晶相態3」的電阻R2、R8、R3、R9來表不邏輯輸入I和O。
[0026]該組讀取端子T2-T9 ；T5-T6可以包括半導體堆疊I中的一對電端子，器組合被選擇以與電端子Τ2-Τ5、Τ5-Τ9、Τ2-Τ6、Τ6-Τ9的任一組合都不同，且在電端子Τ2-Τ5、Τ5-Τ9、Τ2-Τ6、Τ6-Τ9之間，在相鄰層2、2』的各個相變存儲器單元中存儲信息1?2、1?8、1?3、1?9。讀取操作和進行的對應的邏輯操作取決於對讀取端子Τ2-Τ9 ；Τ5-Τ6進行的選擇。關於此，讀取信號可以被傳播以便同時訪問所選的該組讀取端子Τ2-Τ9 ；Τ5-Τ6之間的任何路徑Τ2-Τ5-Τ9、Τ2-Τ6-Τ9 ;Τ5-Τ9-Τ6、Τ5-Τ2-Τ6。每個這種路徑 Τ2_Τ5-Τ9、Τ2-Τ6_Τ9 ;Τ5-Τ9-Τ6、Τ5-Τ2_Τ6 包括該組讀取端子Τ2-Τ9 ；Τ5-Τ6之間的路由，其中，在相鄰層2、2』中存儲信息R2、R8、R3、R9。該組讀取端子 T2-T9 ；T5-T6 之間的路徑 Τ2-Τ5-Τ9、Τ2-Τ6-Τ9 ;Τ5-Τ9_Τ6、Τ5-Τ2-Τ6 中的電阻R2、R8、R3、R9彼此串聯連接。關於在該組讀取端子T2-T9 ;T5_T6之間的多個路徑，在多個路徑Τ2-Τ5-Τ9、Τ5-Τ9-Τ6之一中的電阻R2、R8 ;R8、R9與所選擇的該組讀取端子T2-T9 ；T5-T6之間的多個路徑T2-T6-T9、T5-T2-T6中的另一個中的電阻R3、R9 ;R2、R3的並行連接。
[0027]在本發明的實施例的第一變型，所述邏輯操作可以包括給定的邏輯OR操作，其對應於讀取操作的一個方面，其中，讀取在該組讀取終端T2-T9 ；T5-T6之間的至少一個路徑Τ2-Τ5-Τ9、Τ2-Τ6-Τ9 ;Τ5-Τ9-Τ6、Τ5-Τ2_Τ6中的相鄰層2、2』中存儲的信息。另外，且關於讀取操作的另一方面，進行的邏輯操作可以包括邏輯AND操作，其每個邏輯輸入通過讀取該組讀取電阻 Τ2-Τ9 ；Τ5-Τ6 的 Τ2-Τ5-Τ9、Τ2-Τ6-Τ9 ;Τ5-Τ9_Τ6、Τ5-Τ2-Τ6 之間的給定路徑中的相鄰層2、2』中存儲的信息來`生成。[0028]為了獲得本發明的實施例的第一變型的理解，且參考圖1，邏輯I和O由非結晶相態R3、R9、3』和結晶相態R2、R8、3」的電阻來表示。對對應於在該組讀取端子之間的路徑中串聯連接的電阻的邏輯輸入1、0進行給定的邏輯OR操作，其中，在相鄰層2、2』之間存儲信息。對與該組讀取端子之間的另一路徑中的電阻並行連接的在該組讀取端子之間的路徑中的電阻進行邏輯AND操作，邏輯AND操作的每個邏輯輸入在對上述該組讀取端子之間的每個路徑進行的各個邏輯OR操作中生成。因此，參考圖1，在該組讀取端子T2和T9之間的讀取操作對應於如下邏輯操作:(R20R R8)AND(R30R R9)，這產生邏輯輸出0，且該組讀取端子T5和T6之間的讀取操作對應於如下邏輯操作:(R20R R3)AND(R80R R9)，這參數邏輯輸出I。因此，可以使用不同的各組讀取端子對被存儲在相鄰層2、2』之間的同一信息進行不同邏輯操作。
[0029]在本發明的實施例的第二變型中，通過在相鄰層2、2』的寫入路徑T2-T5-T9中提供的寫入端子T5-T9來進行寫入操作。與該寫入操作同時地，進行邏輯操作，根據該邏輯操作，修改相鄰層2、2』中的在給定存儲路徑T2-T6-T9中的以給定格式存儲的信息。如參考圖1 一般描述的，該信息可以通過電阻R3、R9在給定存儲路徑T2-T6-T9中存儲，該電阻R3、R9可以與給定存儲路徑T2-T6-T9中的加熱器電端子T2、T9和另外的加熱器電端子T6的各自的組合之間提供的相變材料3的非結晶3』和結晶3」相態相關聯。在本例子中，分別使用邏輯值1、0用於表示非結晶相態3』和結晶相態3」。在給定存儲路徑T2-T6-T9中存儲的信息R3、R9可以包括與寫入操作同時進行的邏輯AND操作的邏輯輸入1、0。在該寫入操作中，可以相對於寫入路徑T2-T5-T9中的另一寫入端子T9而向寫入端子T2、T5施加結晶電壓脈衝VI，給定存儲路徑T2-T6-T9中的寫入端子T6被浮置。與寫入操作同時進行的邏輯AND操作使得在給定存儲路徑T2-T6-T9中存儲的信息R3、R9被修改。修改的信息包括邏輯AND操作的邏輯輸出1、0 ;其被存儲在給定存儲路徑T2-T6-T9中的由於邏輯AND操作而發生了信息修改的位置中。
[0030]對於在寫入操作中如上所述地施加的結晶電壓脈衝VI，且對於由表示邏輯輸入組合1、1或0、0的各自的電阻R3、R9在給定存儲路徑T2-T6-T9中存儲的信息，由於與寫入操作同時進行的邏輯AND操作，將不發生在給定存儲路徑T2-T6-T9中存儲的信息的修改。相反，僅在各自的電阻R3、R9表示邏輯輸入組合O、I或1、0的情況下，如上所述地進行寫入操作使得在對應於非結晶相態3』、邏輯值I的給定存儲路徑中的電阻R3、R9的修改被改變為結晶相態3」、邏輯值O。在該情況下，修改的信息R3、R9、3」對應於邏輯AND操作的邏輯輸出O。修改的信息被存回到已經由邏輯AND操作、即通過跨越相鄰層2、2』的存儲路徑T2-T6-T9中的加熱器電端子T2，T9和另外的加熱器電端子T6的各自的組合之間的修改後的電阻R3、R9實施了信息修改的地方。
[0031]當然，本發明的實施例的第二變型不限於上述給出的例子，且實際上，通過關於適當選擇的寫入路徑/寫入端子進行寫入操作而在相鄰層2、2』之一或兩者中的任何期望的存儲路徑中存儲的信息的修改也可以被包含在本發明的範圍內。
[0032]根據如圖2所示的本發明的另一實施例，提供包括彼此電接觸且彼此堆疊地提供的多個半導體堆疊1、10的陣列100。陣列100中的半導體堆疊1、10的每個具有對應於參考圖1所述的本發明的實施例的特徵和優點。因此，半導體丟的10包括相鄰層2、2』，且每個層2、2』包括相變存儲器單元。每個相變存儲器單元包括在加熱器電端子T10、T3和兩個另外的加熱器電端子T6、T7之間提供的相變材料3，且加熱器電端子Τ10、Τ3被提供為與兩個另外的加熱器電端子Τ6、Τ7的每個電通信。如可以從圖2的例子看出的，通過電阻R4、RlO存儲的信息對應於邏輯輸入0，且電阻R5和Rll對應於邏輯輸入I。
[0033]在圖2所示的例子中，彼此相鄰地提供半導體堆疊1、10的每個；在它們之間共同具有另外的加熱器電端子Τ6。雖然未示出，但是在本發明的實施例的變型中，可以在彼此上面堆疊地提供多個半導體堆疊1、10。通過示例，且參考圖2所示的半導體堆疊1、10的結構特徵，對於在半導體堆疊I上提供的半導體堆疊10，它們將在其間共享加熱器電端子，其在本示例中可以是半導體堆疊I的加熱器電端子T9或半導體堆疊10的Τ3。在本發明的實施例的另一變型中，上述堆疊布置可以被組合以獲得二維堆疊的陣列100，其包括至少一個半導體堆疊I以及在其頂部與其相鄰地提供的各個半導體堆疊10。關於此，且通過示例，在該布置中，在堆疊1、10之間共享至少兩個結構特徵，S卩加熱器電端子T9、Τ3之一和兩個另外的加熱器電端子Τ6之一。在本發明的實施例的另一變型中，可以在相對於彼此而三維堆疊多個半導體堆疊1、10。
[0034]在本發明的實施例中，進行的邏輯存在取決於在相鄰層2、2』中存儲的信息R2、R8、R3、R9。為了促進邏輯操作重新配置，在相鄰層2、2』之一中的相變存儲器單元中的至少一個加熱器電端子T2、T9和兩個另外的加熱器電端子T5、T6之一之間存儲的信息。
[0035]本發明的實施例不限於從給定讀取端子開始讀取操作。而且如下也被包含在本發明的範圍內:當邏輯輸入I由給定的一組寫入端子之間的相變材料的結晶相態的電阻來表示時和當邏輯輸入O由給定的一組寫入端子之間的相變材料的非結晶相態的電阻來表示時。
[0036]已經僅通過示例來描述電路本發明，且可以在本發明的範圍內進行細節的修改。
[0037]在本說明書中公開的每個特徵與在適當時、權利要求書和附圖可以被獨立地提供或以適當的組合來提供。
【權利要求】
1.一種半導體堆疊(1)，用於進行至少一個邏輯操作，包括布置成堆疊配置的相鄰層(2、2』)，其中每層(2、2』 )包括至少一個相變存儲器單元，其中，在加熱器電端子(T2、T9)和至少兩個另外的加熱器電端子(T5、T6)之間提供相變材料(3)，在加熱器電端子(Τ2、Τ9)和兩個另外的加熱器電端子(Τ5、Τ6)的每個之間的相變材料(3)可在至少兩個可逆地轉換的相態，非結晶相態(3』 )和結晶相態(3」)，之一中操作，其中，在使用時所述半導體堆疊可被配置以通過每層(2、2』 )中的每個加熱器電端子(Τ2、Τ9)和兩個另外的加熱器電端子(Τ5、Τ6)的每個之間的相變材料(3)的相態(3，，、3，)的電阻(R2、R8、R3、R9)來存儲信息，且基於在相鄰層(2、2』 )中存儲的信息來進行所述邏輯操作。
2.根據權利要求1所述的半導體堆疊(1)，其中，進行的邏輯操作對應於讀取操作，在該讀取操作中，讀取在一組讀取端子(T2-T9 ；T5-T6)之間的相鄰層(2、2』 )中存儲的信息(R2、R8、R3、R9)。
3.根據權利要求2所述的半導體堆疊(I)，其中，邏輯輸入I和O分別由在每個相鄰層(2、2』)的相變存儲器單元中的加熱器電端子(T2、T9)和兩個另外的加熱器電端子(Τ5、Τ6)的每個之間設置的相變材料(3)的非結晶相態(3』 )和結晶相態(3」)的電阻(R2、R8、R3、R9)來表示。
4.根據權利要求2或3所述的半導體堆疊(1)，其中，所述邏輯操作包括給定的邏輯OR操作，其對應於讀取操作的一個方面，該讀取操作的一個方面包括讀取在該組讀取端子(T2-T9 ；T5-T6)之間的至少一個路徑(Τ2-Τ5-Τ9、Τ2-Τ6-Τ9 ;Τ5-Τ9-Τ6、Τ5-Τ2_Τ6)中的相鄰層(2、2』)中存儲的信息。
5.根據權利要求2、3或4所述的半導體堆疊(1)，其中，所述進行的邏輯操作包括邏輯AND操作，所述邏輯AND操作的每個邏輯輸入在所述讀取操作的另一個方面中生成，該讀取操作的另一個方面包括讀取在該組讀取端子(Τ2-Τ9 ；Τ5-Τ6)之間的給定路徑(Τ2-Τ5-Τ9、Τ2-Τ6-Τ9 ;Τ5-Τ9-Τ6、Τ5-Τ2-Τ6)中的相鄰層(2、2，)中存儲的信息。
6.根據權利要求2到5中的任意一個所述的半導體堆疊(I)，其中，所選的一組讀取端子(Τ2-Τ9 ；Τ5-Τ6)用於所述讀取`操作。
7.根據權利要求1所述的半導體堆疊(1)，其中所進行的邏輯操作與寫入操作同時發生，所述寫入操作關於在相鄰層(2、2』)的寫入路徑(Τ2-Τ5-Τ9)中提供的寫入端子(Τ5-Τ9)來進行，關於相鄰層(2、2』 )的至少一個存儲路徑(Τ2-Τ6-Τ9)中存儲的信息的給定格式根據所述邏輯操作來修改。
8.根據權利要求7所述的半導體堆疊(I)，其中，至少一個寫入端子(Τ5)可配置為供應有相對於另一寫入端子(T9)的結晶電壓脈衝(VI)。
9.根據權利要求7或8的半導體堆疊(1)，可被配置為在原地存儲由所進行的邏輯操作修改的信息。
10.根據任一前述權利要求所述的半導體堆疊(1)，其中，兩個另外的加熱器電端子(Τ5、Τ6)被共同提供給相鄰層(2、2』 )的各個相變存儲器單元。
11.根據任一前述權利要求所述的半導體堆疊(1)，其中，對於邏輯操作再配置，改變在相鄰層(2、2』 )之一中的相變存儲器單元中的至少一個加熱器電端子(Τ2、Τ9)和兩個另外的加熱器電端子(Τ5、Τ6)之一之間存儲的信息。
12.—種陣列(100)，包括多個半導體堆疊，每個半導體堆疊(1、10)如在權利要求1到11中的任意一個所述，彼此電接觸且相對於彼此堆疊地提供所述多個半導體堆疊(1、10)。
13.根據權利要求12所述的陣列(100)，其中，彼此堆疊地、彼此相鄰地或前述組合地，提供所述多個半導體堆疊(1、10)。
14.根據權利要求12或13的陣列(100)，其中，所述多個半導體堆疊(1、10)相對於彼此三維地堆疊。
15.一種採用半導體堆疊(I)進行邏輯操作的方法，其中，所述半導體堆疊(I)包括布置成堆疊配置的相鄰層(2、2』)，每層(2、2』)包括至少一個相變存儲器單元，其中在加熱器電端子(T2、T9)和至少兩個另外的加熱器電端子(T5、T6)之間提供相變材料(3)，在加熱器電端子(T2、T9)和兩個另外的加熱器電端子(Τ5、Τ6)的每個之間的相變材料(3)在至少兩個可逆地轉換的相態，非結晶相態(3』 )和結晶相態(3」)，之一中可操作，所述方法包括如下步驟:通過每層(2、2』 )中的每個加熱器電端子(Τ2、T9)和兩個另外的加熱器電端子(Τ5、Τ6)的每個之間的相變材料(3)的相態(3，，、3，)的電阻(R2、R8、R3、R9)來存儲信息，且基於相鄰層(2、2』 )中存儲的信息來進行所述邏輯操作。
16.一種對半導體堆疊(I)的使用，所述半導體堆疊(I)用於進行至少一個邏輯操作，所述半導體堆疊(I)包括布置成堆疊配置的相鄰層(2、2』)，每層(2、2』 )包括至少一個相變存儲器單元，其中，在加熱器電端子(T2、T9)和至少兩個另外的加熱器電端子(Τ5、Τ6)之間提供相變材料(3)，在加熱器電端子(Τ2、T9)和兩個另外的加熱器電端子(Τ5、Τ6)的每個之間的相變材料(3)在至少兩個可逆地轉換的相態，非結晶相態(3』)和結晶相態(3」)，之一中可操作，其中， 在使用時，所述半導體堆疊可被配置以通過每層(2、2』)中的每個加熱器電端子(Τ2、Τ9)和兩個另外的加熱器電端子(Τ5、Τ6)的每個之間的相變材料(3)的相態(3」、3』)的電阻(R2、R8、R3、R9)來存儲信息，且基於在相鄰層(2、2』)中存儲的信息來進行所述邏輯操作。
【文檔編號】H01L45/00GK103680606SQ201310375524
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月26日 優先權日:2012年8月29日
【發明者】D.克雷布斯, A.塞巴斯蒂安 申請人:國際商業機器公司