一种包含含有相变材料的电可转换电阻器（２′）的电器件。该电阻器的电阻值可以通过使用电阻器的焦耳加热来改变被称作转换区（１２′）的电阻器的一部分之内的相变材料的相而在至少两个值之间改变。所述器件包括封装所述电阻器的主体（２４′），所述主体包含至少两个具有不同绝热特性的相邻区域（２６′，２８′）。这两个区域形成了绝热反差，利用该绝热反差，无需改变电阻器的尺寸就可以确定转换区的尺寸。这种器件可用于电存储器或可重复配置的逻辑电路。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包含含有相变材料的电可转换电阻器的电器件，所述 电阻器通过第一和第二接触区电连接至第一和第二电接触，所述电阻器在 第一和第二接触区间延伸并具有一定的长度，该长度被定义为沿电阻器测 量得到的第一和第二接触区之间的距离，所述器件还包括位于第一和第二 接触区之间的电阻器周围的主体。本专利技术还涉及一种包含该电器件的电路。这种器件可应用于包含诸如可(重复)配置的逻辑或可(重复)编程 的非易失性存储器的电装置。
技术介绍
WO2005041196A1公开了一种电器件，该电器件包含由相变材料构 成的存储器材料层；以及彼此相隔一定距离的第一和第二电接触，电流信 号通过该电接触穿越存储器材料层的转换区。所述电流信号可用于引起结 晶相和非晶相之间的相变，从而引起转换区中相变材料的电阻的改变。在相变材料的电流信号焦耳(Joule)加热的过程中，将导致温度上升， 以致在相变层的一部分(被称为转换区)内材料的相位可发生改变。具 体而言，当结晶部分的温度高于熔点时，将变为非结晶状态，而将非晶部 分加热至结晶温度和熔点间的温度将导致其结晶。这些相位即使在断电后 也保持不变。当相变层内的所有相变材料都是结晶材料时，由于结晶相变材料的电 阻系数相对较低，相变层的电阻相对较低。这种情况被称为存储器的设 置(SET)，，状态。当该结晶层的转换区内的相变材料处于具有比结晶相更 高的电阻系数的非晶相时，电阻相对较高。这种情况定义了存储器的重 置(RESET)状态。被定义为重置和设置状态的电阻之间的差值的可转 换或动态电阻是由转换时转换区电阻的改变所决定的。4在己知器件的一实施例中，用于使结晶相变为非晶相(重置信号) 或使非晶相变为结晶相(设置信号)的电流信号是由晶体管提供的。为 了将电阻器集成于高效运行的器件，必须使电阻器不同状态下的电阻值同 晶体管或者其他转换或选择器件或电路的电阻值匹配。因此，希望可以独 立调整电阻器的电阻值。已知器件存在的问题是，很难以可靠的方式独立调整不同状态下的电阻。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种在开篇所述的能够以可靠的方式独立调 整不同状态下的电阻的器件。本专利技术由独立权利要求所限定。从属权利要 求限定了具有优势的实施例。上述目的的实现方式为，对开篇所述的电器件加以修改，使得沿电阻 器长度方向并在第一接触区和第二接触区之间，主体连续包含第一区域和 第二区域，所述第一和第二区域形成了在第一和第二区域之间延伸的第一 接触表面，所述第一接触表面包含第一部分，该第一部分与电阻器的长度 方向呈第一倾角，所述第一区域具有第一材料组成，所述第二区域具有不 同于第一材料组成的第二材料组成，因而第一和第二区域具有不同的绝热 特性。本专利技术基于这样一种认识，即可以在电阻器周围的主体内创建热反 差，并使热反差与电阻器发生热接触，从而使其控制转换区的尺寸。主体垂直于电阻器的长度方向，从电阻器的表面延伸至第一和第二接触之间的电阻器外围的内部，延伸的距离小于产生于电阻器内的热量透入 外围的距离。因此，主体同电阻器发生热接触。术语热反差(thermal contrast)是指主体内的结构，该结构导致位 于电阻器旁的主体的绝热特性沿电阻器长度方向发生变化。术语绝热特 性(thermally insulating properties)意在包括根据常识会影响材料绝热的至少一种参数。该参数包括例如特定的热容量和/或导热系数。主体内的 结构是由第一和第二区域形成的，第一和第二区域彼此相邻，因而具有公 共的第一接触表面，第一接触表面的第一部分相对于电阻器的长度方向呈5某个倾角，该倾角不能是0。或180。。由于第一和第二区域具有不同的热特 性，因此主体在第一接触表面的倾斜部分处包含位于电阻器旁的热反差。在加热过程中，热反差导致，产生于沿电阻器的长度方向的不同位置 的热量以不同的速度流入并穿过主体。由此，主体在沿电阻器的长度方向 的不同位置处提供不同的冷却，从而影响了电阻器内沿电阻器长度方向的 温度分布。因此，在对电阻器施加以适当的非晶化电流信号后，就可以在 电阻器内热反差位置旁形成结晶和非晶相变材料之间的过渡区。该过渡区 在某个长度区间上延伸，代表转换区的剖面边界表面。这样一来，通过调整一个或更多个剖面边界表面的位置，就可以控制 转换区的长度。这有利地提供了对动态电阻的控制，从而使得可以独立地 设计并获得重置和设置状态下的电阻。下面将在本专利技术的实施例中对其作 进一步的阐释。另一优势在于，无需对相变材料的组成进行复杂的调整，就可以实现 对电阻的独立控制。除了不同相的电阻率，还有大量其他参数也取决于相 变材料的组成。这些参数包括例如转换速率、非晶相的稳定性、以及同 其他器件材料的化学相容性。因此，本专利技术不需要进行复杂、昂贵、费时 的材料调整。此外，本专利技术可以提高选择相变材料的自由度。本专利技术的另一优势在于，可以控制从重置状态转换至设置状态所需的 阈值电压。该阈值电压定义了电压范围的上限，在所述电压范围内电阻器可以在不发生因相变导致的状态改变的情况下传导电流。A. Pirovano等人 在IEEE 2002中，A. Pirovano、 A丄Lacaita、 D. Merlani、 A. Benvenuti、F. Pellizzer和R. Bez在IEDM Tech. Dig., 923 - 926 (2002)中说明所述阈值 电压取决于重置状态的电阻。优选情况下，阈值电压小于可以在包含器件的电装置或集成电路(ic)中获得的供电电压。否则，转换将受到妨碍或代价高昂，并且为了提供较 高的电压还需要进行复杂的附加测量。可以通过设计几何结构和/或对第一和第二区域的材料组成加以选择 的方式有利地调整热反差。此外，所述调整可以用传统的半导体制造技术 予以实现，从而可以例如便于将本专利技术集成到现有的半导体制造工艺流程 中。权利要求2限定了根据本专利技术的器件的第一实施例。在第一接触表面的第一部分与电阻器的长度方向之间的第一倾角的值位于60°和120°之间的情况下，热反差相对剧烈。这使得转换区的剖面边界表面形成相对薄的 过渡区。过渡区越薄，沿长度方向形成边界表面的位置就越好，对动态电 阻的控制也就越精确。因此，在多个剖面边界表面的情况下，尤其当电阻 器较短时，较剧烈的反差是十分有益的。另一个优势在于，动态电阻对转 换信号的变化不太敏感，从而提高了器件的可靠性。其原因在于，过渡区 内的温度分布比较陡峭，因此剖面边界表面的位置对温度的依赖较小。权利要求3限定了根据本专利技术的器件的一个实施例。在该实施例中，器件包括形成于第三和第四区域之间的第二接触表面。该第二接触表面与 第一接触表面的种类相同，其第二部分与电阻器的长度方向呈第二倾角， 在电阻器旁的主体内形成了第二热反差。上述第一热接触的所有优势都同 样适用于第二热接触。然而，由于可以基本上独立于第一热反差对第二热 反差进行调整，因此可以对转换区的额外的剖面边界表面加以控制。这有 利地提高了限制转换区的自由度。例如，如果电阻器的形状或组成沿其长 度方向并非始终不变，那么动态电阻取决于转换区的位置。此外，由于第 一和第二接触通常起散热器的作用，因此可以使剖面边界表面同第一和第二接触及其外围保持一定的距离，从而降低o本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包含含有相变材料的电可转换电阻器（２′）的电器件，所述电阻器通过第一（８′）和第二（１０′）接触区电连接至第一（４′）和第二（６′）电接触，所述电阻器在第一和第二接触区之间延伸，并具有一定的长度，所述长度被定义为沿所述电阻器测量得到的第一和第二接触区之间的距离，所述器件还包括位于所述电阻器周围并处于第一和第二接触区之间的主体（２４′），所述主体同所述电阻器热接触，其特征在于：沿所述电阻器长度方向、并在第一接触区和第二接触区之间，所述主体连续包含第一区域（２６′）和第二区域（２８′），所述第一和第二区域限定了在第一和第二区域之间延伸的第一接触表面（３２′），所述第一接触表面包含第一部分（３４′），所述第一部分与所述电阻器的长度方向呈第一倾角，所述第一区域具有第一材料组成，所述第二区域具有不同于第一材料组成的第二材料组成，从而所述第一和第二区域具有互不相同的绝热特性。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2006-3-24 06111698.41. 一种包含含有相变材料的电可转换电阻器(2′)的电器件，所述电阻器通过第一(8′)和第二(10′)接触区电连接至第一(4′)和第二(6′)电接触，所述电阻器在第一和第二接触区之间延伸，并具有一定的长度，所述长度被定义为沿所述电阻器测量得到的第一和第二接触区之间的距离，所述器件还包括位于所述电阻器周围并处于第一和第二接触区之间的主体(24′)，所述主体同所述电阻器热接触，其特征在于沿所述电阻器长度方向、并在第一接触区和第二接触区之间，所述主体连续包含第一区域(26′)和第二区域(28′)，所述第一和第二区域限定了在第一和第二区域之间延伸的第一接触表面(32′)，所述第一接触表面包含第一部分(34′)，所述第一部分与所述电阻器的长度方向呈第一倾角，所述第一区域具有第一材料组成，所述第二区域具有不同于第一材料组成的第二材料组成，从而所述第一和第二区域具有互不相同的绝热特性。2. 根据权利要求1所述的电器件，其特征在于所述第一接触表面 的第一部分具有基本平坦的表面，所述平坦表面的第一倾角的角度值在 60°至120°之间。3. 根据权利要求1所述的电器件，其特征在于沿所述电阻器长度 方向、并在第一和第二接触区之间，所述主体包含第三区域(48')和第四 区域(50')，所述第三和第四区域限定了第二接触表面(42')，所述第二 接触表面包含第二部分U4')，所述第二部分与所述电阻器的长度方向呈 第二倾角，所述第一和第二部分位于沿所述电阻器长度方向的不同位置， 所述第三区域具有第三材料组成，所述第四区域具有不同于第三材料组成 的第四材料组成，从而第三和第四区域具有互不相同的绝热特性。4...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗里斯科J耶德玛，卡伦阿腾伯勒，罗埃尔达门，迈克尔AA因赞特，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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