[發明專利]低功率相變存儲器單元

有效

• 申請號: 201380027699.4
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN104335350B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: E.V.卡波夫;張國維;G.斯帕迪尼
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 楊美靈;湯春龍<國際申請>=PCT/US

存儲器可包括兩個電極和耦合在兩個電極之間具有非晶重置狀態和部分結晶設置狀態的相變材料。設置狀態中的相變材料可在亞閾值電壓區域中具有高度非線性電流電壓響應。相變材料可以是銦、銻和碲的合金。

技術領域

本主題涉及半導體相變存儲器，并且更具體地說，涉及在帶有開關的相變存儲器(PCMS)半導體存儲器中使用的低功率相變存儲器。

背景技術

用于計算機或其它電子裝置的存儲器能夠包括集成到更大集成電路或獨立集成電路的存儲器單元塊。有許多不同類型的存儲器，包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、動態隨機存取存儲器(DRAM)、靜態RAM (SRAM)、同步動態RAM (SDRAM)、閃存存儲器及相變存儲器。相變存儲器裝置利用在其結晶和非晶階段具有不同電氣屬性的材料。每個相變存儲器單元可通過使存儲器單元中的材料置于結晶階段或非晶階段而進行編程，提供不要求電源以保持其內容的非易失性存儲器。相變存儲器經常使用電流產生的熱量進行編程以控制相變材料的狀態。

相變存儲器單元可由硫屬化物材料制成。硫屬化物材料包括來自周期表的第16族（也稱為第VIA族）的至少一個元素，如硫(S)、硒(Se)和碲(Te)。硫屬相變材料在加熱到高于其熔點的溫度并且被允許快速冷卻時，將保持在帶有高電阻的非晶玻璃類狀態。硫屬相變材料在加熱到高于其玻璃轉化溫度T_g但低于熔點時，將變換成帶有更低得多的電阻的結晶階段。材料屬性在硫屬化物材料的結晶與非晶相之間的此不同可用于形成相變存儲器裝置。

附圖說明

包含在本說明書中并構成其一部分的附圖示出各種實施例。圖形與通用描述一起，用于解釋各種原理。在圖中：

圖1A和1B分別示出在重置狀態和設置狀態的相變存儲器元件的一實施例的橫截面圖；

圖2示出對實施例有用的相變材料的電流電壓響應的圖形；

圖3示出用于各種實施例，包括接入裝置和相關聯電路的相變存儲器單元的陣列；以及

圖4示出利用相變存儲器的一實施例的系統的一實施例。

具體實施方式

在下面的詳細說明中，為提供相關教導的詳盡理解而通過示例陳述了多個特定的細節。然而，本領域的技術人員應明顯領會本教導可在此類細節不存在的情況下實踐。在其它情況下，相對高級而未詳細描述了熟知的方法、過程和組件以免不必要地混淆本概念的各方面。多個描述性術語和短語用于描述本公開內容的各種實施例。除非本說明書中提供不同定義，否則，這些描述性術語和短語用于向本領域技術人員表達普遍同意的含意。現在詳細參照附圖示出且在下面描述的示例。

圖1A和1B分別示出在重置狀態100A和設置狀態100B的相變存儲器元件的一實施例的橫截面圖。相變存儲器元件100A/B可以是交叉點存儲器陣列的一部分，并且可制作在半導體襯底101上，半導體襯底101可包括各種層、圖案、摻雜層級或其它材料，并且可包括電路、導體和/或絕緣體。第一電極111可在襯底101上形成，并且在一些實施例中可通過諸如氧化物的絕緣層102與其它導體或電路分隔。相變材料120的層可沉積在第一電極111的上方。相變材料可處在非傳導或高度電阻非晶重置狀態，以便存儲器元件121/122的相變材料與相鄰存儲器元件絕緣。在一些實施例中，可將相變材料圖案化，即使有也是很少的相變材料在存儲器單元區域外，但一些實施例可具有由相變材料的未圖案化層覆蓋的大面積的裸晶，從而利用非晶相變材料的非傳導狀態以使存儲器單元或其它元件相互絕緣。可通過絕緣層103與其它導體分隔的第二電極112可沉積在相變材料120的頂部。在其它實施例中，存儲器單元的布局可以是水平而不是垂直的，兩個電極在存儲器單元的相變材料的相對側上。