(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210759289.X (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 申请人 湖北江城实验室 (72)发明人 程晓敏　崔铭格　曾运韬　李凯　 缪向水　 (74)专利代理 机构 武汉华之喻知识产权代理有 限公司 42 267 专利代理师 邓彦彦　廖盈春 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G11C 13/00(2006.01) H01L 45/00(2006.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种相变存 储器的电热分析方法及系统 (57)摘要 本发明提供一种相变存储器的电热分析方 法及系统， 包括： 将相变存储器的相变层等比例 划分为相同体积的多个子区域； 确定所述掺杂材 料的掺杂比例， 并按照掺杂比例计算掺杂材料所 占的子区域数量； 根据所计算的子区域数量随机 选取相应数量的子区域填充掺杂材料， 剩余子区 域填充相变材料； 确定掺杂材料、 相变材料、 上电 极、 下电极以及绝缘绝热层的电热参数； 确定相 变存储器的边界条件和电流参数； 边界条件为热 边界条件， 电流参数为RESET/SET电流脉冲； 结合 上述电热参数、 电流参数以及边界条件对所述相 变存储器进行热仿真分析， 确定相变存储器接收 RESET/SET电流脉冲后其内部的温度场分布情 况， 以进一步分析相变存储器内部的相变区域和 RESET/SET功耗。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 115130346 A 2022.09.30 CN 115130346 A 1.一种相变存储器的 电热分析方法， 所述相变存储器包括： 上电极、 相变层、 绝缘绝热 层以及下电极， 所述上电极置于相变层的上表面， 下电极置于相变层的下表面， 绝缘绝热层 置于相变层的两侧； 其特征在于， 所述相变层 包括相变材料和掺杂材料， 所述相变层升温过 程中相变材料和掺杂材料相互独立， 分别结晶， 且掺杂材料与相变材料不 发生化学反应； 所 述电热分析 方法包括如下步骤： 将所述相变层等比例划分为相同体积的多个子区域； 确定所述掺杂材料的掺杂比例， 并按照所述掺杂比例计算掺杂材料所占的子区域数 量； 根据所计算的子区域数量随机选取相应数量的子区域填充掺杂材料， 剩余子区域填充 相变材料； 确定掺杂材 料、 相变材 料、 上电极、 下电极以及绝 缘绝热层的电热参数； 确定相变存储器的边界条件和电流参数； 所述边界条件为热边界条件， 所述电流参数 为RESET电流脉冲或SET电流脉冲； 结合上述电热参数、 电流参数以及边界条件对所述相变存储器进行有限元热仿真分 析， 确定所述相变存储器接收RESET电流脉冲 或SET电流脉冲后其内部的温度场 分布情况， 以进一步根据所述温度场分布情况分析所述相变存储器内部的相变区域和功 耗； 当相变存 储器接收RESET电流脉冲时， 所述功耗为RESET功耗， 当相变存储器接收SET电流脉冲时， 所 述功耗为SET功耗。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 将相变层等比例划分为相同体积的多个子 区域， 具体为： 将相变层进行空间划分， 得到多个 体积相等的子区域。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 所述子区域的数量越多， 所述相变存储 器的电热分析 结果越精准。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述电热参数包括： 材料密度、 电导率以及 热导率。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述相变材料为Sb单质、 Ge ‑Te二元化合 物、 Ge‑Sb二元化合物、 Sb ‑Te二元化合物、 Bi ‑Te二元化合物、 In ‑Se二元化合物、 Ge ‑Sb‑Te三 元化合物、 Ge‑Bi‑Te三元化 合物以及Ge ‑Sb‑Bi‑Te四元化 合物中的任意 一种。 6.根据权利要求1或5所述的方法， 其特征在于， 所述掺杂材料为相变层升温过程中结 构稳定且不与相变材 料发生化学反应的化 合物。 7.一种相变存储器的 电热分析系统， 所述相变存储器包括： 上电极、 相变层、 绝缘绝热 层以及下电极， 所述上电极置于相变层的上表面， 下电极置于相变层的下表面， 绝缘绝热层 置于相变层的两侧； 其特征在于， 所述相变层 包括相变材料和掺杂材料， 所述相变层升温过 程中相变材料和掺杂材料相互独立， 分别结晶， 且掺杂材料与相变材料不 发生化学反应； 所 述电热分析系统包括： 相变层划分单 元， 用于将所述相变层等比例划分为相同体积的多个子区域； 相变层填充单元， 用于确定所述掺杂材料的掺杂比例， 并按照所述掺杂比例计算掺杂 材料所占的子区域数量； 以及根据所计算的子区域数量随机选取相应数量的子区域填充掺 杂材料， 剩余子区域 填充相变材 料；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130346 A 2参数确定单元， 用于确定掺杂材料、 相变材料、 上电极、 下电极 以及绝缘绝热层的电热 参数； 以及确定相变存储器的边界条件和电流参数； 所述边界条件为热边界条件， 所述电流 参数为RESET电流脉冲或SET电流脉冲； 电热分析单元， 用于结合上述电热参数、 电流参数以及边界条件对所述相变存储器进 行有限元热仿 真分析， 确定所述相变存储器接收RESET电流脉冲或SET电流脉冲后其内部的 温度场分布情况， 以进一步根据所述温度场分布情况分析所述相变存储器内部的相变区域 和功耗； 当相变存储器接收RESET电流脉冲时， 所述功耗为RESET功耗， 当相变存储器接收 SET电流脉冲时， 所述功耗 为SET功耗。 8.根据权利要求7所述的系统， 其特征在于， 所述相变层划分单元将相变层等比例划分 为相同体积的多个子区域， 具体为： 将相变层进行空间划分， 得到多个 体积相等的子区域。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130346 A 3