实施铁电选择晶体管的非易失性模拟电阻式存储器基元的制作方法

本公开一般涉及用于神经形态计算的非易失性模拟电阻式存储器基元，以及用于非易失性模拟电阻式存储器基元的电阻式存储器器件的电导调节的技术。

背景技术：

1、诸如神经形态计算系统和人工神经网络(ann)系统的信息处理系统被用在诸如用于认知识别和计算的机器学习和推理处理的各种应用中。这样的系统是基于硬件的系统，其通常包括并行操作以执行各种类型的计算的大量高度互连的处理元件(称为“人工神经元”)。使用提供突触权重的人工突触器件来连接人工神经元(例如，突触前神经元和突触后神经元)，其中该突触权重表示人工神经元之间的连接强度。突触权重可以使用表现出非易失性和多级存储器特性的模拟存储器元件来实施，诸如可调节电阻式存储器器件。

技术实现思路

1、本公开的实施例包括：包括铁电选择晶体管和电阻式存储器器件的非易失性模拟电阻式存储器基元、用于对包括铁电选择晶体管和电阻式存储器器件的非易失性模拟电阻式存储器基元进行编程和读取的方法、以及包括具有铁电选择晶体管和电阻式存储器器件的非易失性模拟电阻式存储器基元的阵列的计算系统。

2、在示例性实施例中，一种器件包括非易失性模拟电阻式存储器基元。非易失性模拟电阻式存储器器件包括电阻式存储器器件和选择晶体管。电阻式存储器器件包括第一端子和第二端子。电阻式存储器器件包括可调节电导。选择晶体管包括铁电场效应晶体管(fefet)器件，该fefet器件包括栅极端子、源极端子和漏极端子。fefet器件的栅极端子连接到字线。fefet器件的源极端子连接到源极线。fefet器件的漏极端子连接到电阻式存储器器件的第一端子。电阻式存储器器件的第二端子连接到位线。

3、另一示例性实施例包括一种方法，该方法包括在字线上施加编程脉冲以对耦合到字线的非易失性模拟电阻式存储器基元进行编程。非易失性模拟电阻式存储器基元包括选择晶体管和电阻式存储器器件，该选择晶体管包括连接到字线的fefet器件，该电阻式存储器器件连接到fefet器件。施加编程脉冲导致：响应于从字线施加到fefet器件的编程脉冲，调制fefet器件的极化状态，其中fefet器件的极化状态的调制导致对用于调节电阻式存储器器件的电导的编程电流的调制；以及通过由经调制的编程电流递增地(incrementally)改变电阻式存储器器件的电导来调节电阻式存储器器件的电导，该经调制的编程电流是响应于施加到fefet器件的每个编程脉冲在fefet器件的激活时生成。

4、在结合附图阅读的示例性实施例的以下详细描述中将描述其它实施例。

技术特征：

1.一种器件，其包括：

2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述电阻式存储器器件包括电阻式切换器件。

3.根据权利要求2所述的器件，其中，所述电阻式切换器件包括双向可调节电导。

4.根据权利要求1所述的器件，其中，所述电阻式存储器器件包括相变存储器器件。

5.一种器件，其包括：

6.根据权利要求5所述的器件，其中，所述第一fefet器件包括n型器件，其中所述第二fefet器件包括p型器件，并且其中电阻式存储器器件包括电阻式切换器件，所述电阻式切换器件包括双向可调节电导。

7.一种系统，包括：

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述计算系统包括神经形态计算系统，其中所述非易失性模拟电阻式存储器基元包括存储突触权重的人工突触元件，所述突触权重表示所述神经形态计算系统的人工神经元之间的连接强度，其中所述突触权重由所述非易失性模拟电阻式存储器基元的所述电阻式存储器器件的电导值来编码。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，每个非易失性模拟电阻式存储器基元还包括：

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第一fefet器件包括n型器件，其中，所述第二fefet器件包括p型器件，并且其中，所述电阻式存储器器件包括电阻式切换器件，所述电阻式切换器件包括双向可调节电导。

11.一种方法，包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述编程脉冲包括具有相同振幅和相同脉冲宽度的电压脉冲的序列。

13.根据权利要求11所述的方法，还包括：在调节所述电阻式存储器器件的所述电导之前执行预循环过程以调制所述fefet器件的所述极化状态，其中，所述预循环过程包括从所述字线向所述fefet器件施加一个或多个脉冲以将所述fefet器件的所述极化状态从初始极化状态调制到目标极化状态，而不在所述预循环过程期间接通所述fefet器件。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述目标极化状态对应于所述fefet器件的目标阈值电压和相关联的沟道电导，其中，从所述目标极化状态开始，所述fefet器件响应于被施加到所述fefet器件的所述编程脉冲而表现出所述fefet器件的所述沟道电导的基本上线性增加，以进一步调制所述fefet器件的所述极化，并且从而调制被生成以调节所述电阻式存储器器件的所述电导的所述编程电流。

15.根据权利要求11所述的方法，还包括：执行读取操作以确定所述非易失性模拟电阻式存储器基元的电导状态，其中，执行所述读取操作包括：

16.根据权利要求11所述的方法，其中，调节所述电阻式存储器器件的所述电导包括：

17.根据权利要求11所述的方法，其中，调节所述电阻式存储器器件的所述电导包括：

18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电阻式存储器器件包括电阻式切换器件。

19.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电阻式存储器器件包括相变存储器器件。

20.一种方法，包括：

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述编程脉冲包括具有相同振幅和相同脉冲宽度的电压脉冲的序列。

22.根据权利要求20所述的方法，还包括：

23.根据权利要求22所述的方法，其中：

24.根据权利要求20所述的方法，还包括：执行读取操作以确定所述非易失性模拟电阻式存储器基元的电导状态，其中执行所述读取操作包括：

25.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一fefet器件包括n型器件，其中所述第二fefet器件包括p型器件，并且其中所述电阻式存储器器件包括电阻式切换器件，所述电阻式切换器件包括双向可调节电导。

26.一种计算机程序，其包括程序代码，当所述程序在计算机上运行时，所述程序代码适于执行根据权利要求11至25中任一项所述的方法步骤。

技术总结
一种器件包括非易失性模拟电阻式存储器基元。非易失性模拟电阻式存储器器件包括电阻式存储器器件和选择晶体管。电阻式存储器器件包括第一端子和第二端子。电阻式存储器器件具有可调节电导。选择晶体管是包括栅极端子、源极端子和漏极端子的铁电场效应晶体管(FeFET)器件。FeFET器件的栅极端子连接到字线。FeFET器件的源极端子连接到源极线。FeFET器件的漏极端子连接到电阻式存储器器件的第一端子。电阻式存储器器件的第二端子连接到位线。

技术研发人员：龚南博,安藤崇志
受保护的技术使用者：国际商业机器公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14