多端子相变存储器器件制造技术

提供了一种相变存储器器件。该相变存储器器件包括在电绝缘壁内的相变存储器材料、在该电绝缘壁中的第一加热器端子、以及在该电绝缘壁中的两个读取端子。壁中的两个读取端子。壁中的两个读取端子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多端子相变存储器器件

技术介绍

[0001]本专利技术总体上涉及一种相变存储器(PCM)器件，并且更具体地涉及一种具有多个端子的相变存储器(PCM)器件。
[0002]相变存储器可以使用无定形(amorphous)相和结晶相之间的电阻率差异来建立存储器单元的状态，其中相变存储器材料的结晶态和无定形态可以具有可检测的不同的电阻率值。相变存储器材料的无定形态可具有高电阻率。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术的实施例，提供了一种相变存储器器件。该相变存储器器件包括在电绝缘壁内的相变存储器材料、在该电绝缘壁中的第一加热器端子、以及在该电绝缘壁中的两个读取端子。
[0004]根据本专利技术的另一实施例，提供了一种相变存储器器件。该相变存储器器件包括位于电绝缘壁内的相变存储器材料。相变存储器器件还包括在电绝缘壁中的两个加热器端子和在电绝缘壁中的两个读取端子，其中，加热器端子位于相变存储器材料的相对侧上，其中，读取端子位于两个加热器端子的相对侧上。
[0005]根据本专利技术的又另一实施例，提供了一种形成相变存储器器件的方法。该方法包括在衬底上形成基底板层。该方法还包括在基底板层中形成第一读取端子和第一加热器端子。该方法还包括在基底板层上形成具有第一相的图案化相变材料，以及在图案化相变材料上形成封装层。该方法还包括在封装层中形成第二读取端子，其中第二读取端子与图案化的相变材料电接触。
[0006]从以下将结合附图阅读的对其说明性实施例的详细描述，这些和其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明<br/>[0007]参考以下附图，以下描述将提供优选实施例的细节，其中：
[0008]图1是示出了根据本专利技术的实施例的具有一对写入端子和一对单独的读取端子的相变存储器器件的横截面侧视图；
[0009]图2是示出了根据本专利技术的实施例的在写入过程期间的相变存储器器件的横截面侧视图；
[0010]图3是示出了根据本专利技术的实施例的在读取过程中的相变存储器器件的横截面侧视图；
[0011]图4是示出了根据本专利技术的实施例的已经完全设置的相变存储器器件的横截面侧视图；
[0012]图5是示出了根据本专利技术的实施例的示出了已经部分复位的相变存储器器件的横截面侧视图；
[0013]图6是示出了根据本专利技术的实施例的已经被部分设置的相变存储器器件的横截面
侧视图；
[0014]图7是示出了根据本专利技术的实施例的已经完全设置的相变存储器器件的横截面侧视图；
[0015]图8是示出了根据本专利技术的另一实施例的相变存储器器件的横截面侧视图，该相变存储器器件具有一对写入端子和示出了写入过程的读取端子的不同安排；
[0016]图9是示出了根据本专利技术的另一实施例的相变存储器器件的横截面侧视图，该相变存储器器件具有一对写入端子和示出了读取过程的读取端子的不同安排；
[0017]图10是示出了根据本专利技术的另一实施例的具有示出了写入过程的三端子安排的相变存储器器件的横截面侧视图；
[0018]图11是示出了根据本专利技术的另一实施例的具有示出了读取过程的三端子安排的相变存储器器件的横截面侧视图；
[0019]图12是示出了根据本专利技术的另一实施例的基底板层的横截面侧视图；
[0020]图13是示出了根据本专利技术的另一实施例的形成在基底板层中的加热器端子和读取端子的横截面侧视图；
[0021]图14是示出了根据本专利技术的另一实施例的形成在基底板层上的相变材料层的横截面侧视图；
[0022]图15是示出了根据本专利技术的另一实施例的在基底板层上图案化的相变材料层的横截面侧视图；
[0023]图16是示出了根据本专利技术的另一实施例形成在该图案化相变材料层和基底板层上的包封层的横截面侧视图；以及
[0024]图17是示出了根据本专利技术的另一实施例的形成在包封层中的第二加热器端子和第二读取端子的横截面侧视图。
具体实施方式
[0025]本专利技术的实施例提供一种多端子相变存储器(PCM)器件，该多端子相变存储器器件具有比双端子相变存储器器件更小的电阻漂移。使用单独的读和写端子来控制相变存储器相位转换可以为模拟计算器件提供更线性的电导。多端子器件可以避免因将加热器端子用于读取循环而引起的无定形态电阻率漂移。
[0026]本专利技术的实施例提供一种制造多端子相变存储器(PCM)器件的方法，通过形成单独的加热器来控制改变相变存储器材料的相位的写入工艺来避免无定形态电阻率漂移。形成四个电端子，其中两个端子用于读取存储在相变存储器器件中的数据，并且改变无定形相变存储器材料的体积的两个分离的端子可以增强对PCM器件的相移的控制。
[0027]本专利技术的实施例提供了一种对多端子相变存储器(PCM)器件进行读取和写入的方法，该方法避免了无定形态电阻率漂移。使用两个端子来读取存储在相变存储器器件中的数据以及使用两个单独的端子来通过改变无定形和晶体相变存储器材料的相对体积来写入到器件可以增强对PCM器件的相移的控制。读取电流路径可以使用单独的读取端子绕过相变存储器的无定形体积。
[0028]本专利技术的实施例提供一种多端子相变存储器(PCM)器件，该PCM器件可以通过控制该器件的电读取路径中的无定形和结晶相变存储器材料的相对体积来存储多个数据位。
[0029]可以应用到本专利技术上的示范性应用/用途包括但不限于：非易失性存储器器件、存储级内存、嵌入式高速缓存、用于模拟计算应用的权重存储、和专用集成电路(ASIC)。
[0030]应当理解的是，将根据给定的说明性架构来描述本专利技术的多个方面；然而，其他架构、结构、衬底材料以及工艺特征和步骤可以在本专利技术的多个方面的范围内变化。
[0031]现在参考附图，其中相似的数字表示相同或相似的元件并且最初参见图1，示出了根据本专利技术的实施例的具有一对写入端子和单独的一对读取端子的相变存储器器件的横截面侧视图。
[0032]在一个或多个实施例中，相变存储器器件100可以具有在第一相110中的相变材料和在第二相115中的相变材料，其中，第一相和第二相具有不同的电阻率。电绝缘壁120可围绕相变材料以包含流向相变材料的电流。
[0033]在一个或多个实施例中，相变存储器材料可以是Ge2Sb2Te5(GST)，其中，GST可以具有结晶相和无定形相，其中，结晶相具有比无定形相更低的电阻率。通过将结晶相加热至相变温度并快速降低无定形相变材料的温度以对无定形相中的相变材料淬火，结晶相可以变成无定形相。
[0034]在不同实施例中，相变存储器器件100可以具有形成在电绝缘壁120中的两个读取端子130，其中这两个读取端子130中的每一个被电联接到相变材料体积上。在各实施例中，相变存储器器件100可以具有形成在电绝缘壁120中的两个加热器端子140，其中，两个加热器端子140中的每一个电耦合至相变材料体积。两个加热器端子140可形成在相对的电绝缘壁120中，其中，两个加热器端子140可跨过相变存储器材料的中间体积彼此直接相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种相变存储器器件，包括：在电绝缘壁内的相变存储器材料；在所述电绝缘壁中的第一加热器端子；以及在所述电绝缘壁中的两个读取端子。2.根据权利要求1所述的相变存储器器件，进一步包括在所述电绝缘壁中的第二加热器端子，其中，所述第二加热器端子与所述第一加热器端子隔开所述相变存储器材料的厚度。3.根据权利要求2所述的相变存储器器件，其中，所述第二加热器端子与所述第一加热器端子相对。4.根据权利要求1所述的相变存储器器件，其中，所述相变存储器材料的至少一部分是处于晶体相。5.根据权利要求4所述的相变存储器器件，其中，所述相变存储器材料的至少一部分处于无定形相。6.根据权利要求5所述的相变存储器器件，其中，所述相变材料的所述无定形相是邻接所述第一加热器端子的半球形形状。7.根据权利要求5所述的相变存储器器件，其中，所述相变材料具有在约50nm(长度)x50nm(宽度)x50nm(高度)至约250nm(长度)x250nm(宽度)x100nm(高度)的范围内的尺寸。8.根据权利要求5所述的相变存储器器件，其中，所述相变材料的所述无定形相包括邻接所述第一加热器端子的第一半球和邻接第二加热器端子的第二半球。9.根据权利要求8所述的相变存储器器件，其中，所述第一半球和所述第二半球之间的距离确定所述相变存储器器件的状态。10.一种相变存储器器件，包括：在电绝缘壁内的相变存储器材料；在所述电绝缘壁中的两个加热器端子，其中，所述加热器端子位于所述相变存储器材料的相对侧上；以及在该电绝缘壁中的两个读取端子，其中这些读取端子是在这两个加热器端子的相反侧上。11.根据权利要求10所述的相变存储器器件，其中，所述两个读取端子位于沿着所述电绝缘壁的同一侧。12.根据权利要求10所述的相变存储器器件，其中，所述两个加热器端子由在约50nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：