CN102483950A - 用于低编程电流的热屏蔽电阻存储器元件 - Google Patents

用于低编程电流的热屏蔽电阻存储器元件 Download PDF

Info

Publication number
CN102483950A
CN102483950A CN2010800401365A CN201080040136A CN102483950A CN 102483950 A CN102483950 A CN 102483950A CN 2010800401365 A CN2010800401365 A CN 2010800401365A CN 201080040136 A CN201080040136 A CN 201080040136A CN 102483950 A CN102483950 A CN 102483950A
Authority
CN
China
Prior art keywords
isolation
area
around
variable
storage arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010800401365A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102483950B (zh
Inventor
古尔特杰·桑胡
约翰·斯迈思
刘军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Micron Technology Inc
Original Assignee
Micron Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Micron Technology Inc filed Critical Micron Technology Inc
Publication of CN102483950A publication Critical patent/CN102483950A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102483950B publication Critical patent/CN102483950B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
    • H10N70/231—Multistable switching devices, e.g. memristors based on solid-state phase change, e.g. between amorphous and crystalline phases, Ovshinsky effect
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0004—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising amorphous/crystalline phase transition cells
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/011—Manufacture or treatment of multistable switching devices
    • H10N70/061—Shaping switching materials
    • H10N70/066—Shaping switching materials by filling of openings, e.g. damascene method
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/821—Device geometry
    • H10N70/826—Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/841—Electrodes
    • H10N70/8413—Electrodes adapted for resistive heating
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/861—Thermal details
    • H10N70/8616—Thermal insulation means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
    • H10N70/8825—Selenides, e.g. GeSe
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
    • H10N70/8828—Tellurides, e.g. GeSbTe
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/883—Oxides or nitrides
    • H10N70/8833—Binary metal oxides, e.g. TaOx
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881—Switching materials
    • H10N70/884—Switching materials based on at least one element of group IIIA, IVA or VA, e.g. elemental or compound semiconductors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

本发明中所描述的各种实施例提供一种包括可变电阻材料(210)的存储器装置，其具有布置于所述可变电阻材料与电极(220或230)之间的热隔离及导电隔离区域(270、280)以允许通过编程电流高效地加热所述可变电阻材料。电及热隔离区域(260)可布置于所述可变电阻材料周围。

Description

用于低编程电流的热屏蔽电阻存储器元件
技术领域
本文中所揭示的实施例一般来说涉及半导体存储器装置的领域，且更特定来说，涉及可变电阻存储器元件及形成所述可变电阻存储器元件的方法。
背景技术
非易失性相变存储器元件因其在缺少电力供应的情况下维持数据的能力而成为集成电路的所期望元件。已针对在非易失性存储器元件中的使用调查了各种可变电阻材料(包括硫属化合物合金)，所述可变电阻材料能够在非晶相与结晶相之间稳定转变。每一相展现特定电阻状态且所述电阻状态可用以区分存储器元件的逻辑值。具体来说，非晶状态展现相对高的电阻，而结晶状态展现相对低的电阻。
常规相变存储器元件100可具有如图1A及1B中所图解说明的结构。相变存储器元件100可包括布置于底部电极130与顶部电极120之间的相变材料110。底部电极130布置于电介质材料140中。相变材料110根据经由底部电极130与顶部电极120施加的电流量而设定到特定电阻状态，即，结晶或非晶。为了如图1B中所展示在相变材料110中获得具有非晶状态的一部分112，将初始电流脉冲(即，复位脉冲)施加到相变材料110达第一时间周期以至少更改相变材料110的邻近于底部电极130的部分112。将电流移除且相变材料110冷却到低于结晶温度的温度，此导致相变材料110的邻近底部电极130的部分112具有非晶状态。为了获得图1A中所展示的结晶状态，将低于所述初始电流脉冲的电流脉冲(即，设定脉冲)施加到相变存储器材料110达第二时间周期，所述第二时间周期通常在持续时间上比非晶相变材料的时间长，从而导致将相变材料110的非晶部分112加热到低于其熔点但高于其结晶温度的温度。如图1A中所展示，此致使相变材料110的非晶部分112重新结晶到在一旦移除电流且相变材料110冷却即维持的状态。通过将读取电压施加到电极120、130来读取相变存储器元件100，此并不改变相变材料110的状态，但此准许读取相变材料110的电阻。
通过高效地使用编程电流的能量，可减少产生诱发到非晶状态的相转变需要的热量所需的设定电流。至少部分地归因于热量损失，常规相变存储器元件需要高电流以产生设定及复位所需的热量，举例来说，大约为50到100uA，其针对20×20nm元件转换成大于1E7amp/cm2的电流密度。在常规相变存储器元件100(例如图1A及1B中所展示的相变存储器元件)中，大部分热量经由环境损失，且所产生热量的仅约0.2％到约1.4％用于切换相变材料110的状态。热量的约60％到约72％经由底部电极130损失且热量的约21％到约25％经由环绕电介质140损失。
已提出对基本相变存储器元件100的结构的各种改变以通过减少经由底部电极损失的热量来改进其效率。此些结构包括受局限元件结构及T形元件结构。然而，甚至在受局限单元结构中，大量能量也经由与环绕电介质的直接接触而损失。此外，模拟展示受局限单元结构中的相变材料的非晶部分无法在相变材料过热之前充分地形成，其中非晶相k≈0.17，结晶相k≈0.46，且六角形紧密堆积相k≈1.8W/m-k，且其中i(复位)＝750μA，R(复位)＝6984Ω，且T(复位)＝1164K且使用氮化物电介质，其中k＝28W/m-K且cp＝710J/kg-K。模拟展示使用氮化物电介质的T形单元的类似过热问题，其中i(复位)＝564μA，R(复位)＝8056Ω且T(复位)＝1133K。
需要一种减少热量损失且可使用减少的电流来操作的相变存储器元件。
发明内容
附图说明
图1A及1B图解说明常规相变存储器元件。
图2图解说明根据本文中所描述的实施例的相变存储器元件的部分横截面图。
图3A到3I图解说明描绘制作图2的相变存储器元件的方法的部分横截面图。
图4图解说明根据本文中所描述的另一实施例的相变存储器元件的部分横截面图。
具体实施方式
在以下详细说明中，参考各种实施例。足够详细地描述这些实施例以使得所属领域的技术人员能够实践所述实施例。应理解，可采用其它实施例，且可作出各种结构、逻辑及电改变。
以下描述中所使用的术语“衬底”可包括任一支撑结构，其包括但不限于具有经暴露衬底表面的半导体衬底。半导体衬底应理解为包括硅、绝缘体上硅(SOI)、蓝宝石上硅(SOS)、经掺杂及未经掺杂的半导体、由基底半导体基础支撑的外延硅层及其它半导体结构，包括由除硅以外的半导体制成的那些结构。当在以下描述中提及半导体衬底或晶片时，可能已利用先前的工艺步骤来在基底半导体或基础中或上方形成若干区域或结。所述衬底也无需是基于半导体的，而可为适于支撑集成电路的任一支撑结构，包括但不限于金属、合金、玻璃、聚合物、陶瓷、石英及此项技术中已知的任何其它支撑材料。以下描述中用以描述第一元件相对于第二元件的位置的术语“在…上面”界定为“在比…高的层面处”。以下描述中所使用的术语“编程”界定为将存储器单元调整到某一电阻状态，举例来说，调整到设定点或复位点或其之间的点。
本文中所描述的各种实施例提供一种具有用于使得能够在低电流下编程存储器元件的结构的相变存储器元件。所述相变存储器元件包括布置于电绝缘、热隔离、环绕隔离区域内的相变材料。各种实施例允许在编程期间所产生的较大量的热能量局限于相变材料内以促进相改变。
现在参考各图解释实施例，其中相似参考编号指示相似特征。图2图解说明根据下文所描述的实施例构造的相变存储器元件200的部分横截面图。存储器元件200可存储至少一个数据位，即逻辑1或0。
电介质材料240可布置于衬底290上以电隔离存储器元件200。应理解，电介质材料240可形成为单一或多种材料。此些材料可由所使用的制造工艺所需的均匀或变化厚度形成。电介质材料240可为绝缘材料，例如氧化物(例如，SiO2)、氮化硅(SiN)；氧化铝；高温聚合物；低介电常数材料；绝缘玻璃；或绝缘聚合物。
底部电极230可布置于衬底290上电介质材料240内。底部电极230可由任一适合导电材料形成，例如氮化钛(TiN)、氮化钛铝(TiAlN)、钨钛(TiW)、铂(Pt)或钨(W)以及其它材料。如图2中所展示，底部电极230可为插塞底部电极。在其它实施例中，底部电极230可为不同类型的电极，例如环圈电极或线性电极。
热隔离、导电、底部隔离区域280可布置于底部电极230上及电介质材料240内。底部隔离区域280可由具有低导热率以减少经由底部电极230的热量损失且具有高导电率以允许电流穿过底部电极230到相变材料210的材料(例如氮化锗(GeN)、五氧化二钽(Ta2O5)、氧化铟锡(ITO)、氧化镁(MgO)、氮化硼(BN)、氧化铝(Al2O3)及氮化硅(Si3N4))形成，且可为重掺杂及/或具有薄厚度。
电绝缘、热隔离、环绕隔离区域260可形成于电介质材料240的内壁244上。环绕隔离区域260可由具有低导热率以减少从相变材料210到环绕电介质材料240的热量损失且具有低导电率以防止编程电流从相变材料210逃逸的材料(例如掺杂有N、O或Fl的GeTe或GeSb)形成。可使用的其它材料包括Sc2O3、Tb2O3、MgO、NiO、Cr2O3、CoO、Fe2O3、TiO2、RuO2、Ta2O5及其组合。可将稳定掺杂剂(例如Yb2O3、Gd2O3及Y2O3)添加到环绕隔离区域260。
任选加热材料250可布置于底部隔离区域280上及环绕隔离区域260内。加热材料250可由将提供足以提供局部化加热效应以将热量转移到相变材料210的电阻率的材料形成。加热材料250可由例如富N的TaN(即，TaNx，其中x大于1)、富N的TiAlN(即，TiAlNx，其中x大于1)、AlPdRe、HfTe5、TiNiSn、PBTe、Bi2Te3、Al2O3、A-C、TiOxNy、TiAlxOy、SiOxNy或TiOx以及其它材料的材料形成。
相变材料210布置于环绕隔离区域260内的加热材料250上。在所图解说明的实施例中，相变材料210为硫属化合物材料，例如碲化锗锑Ge2Sb2Te5(GST)。相变材料也可为或包括其它相变材料，举例来说，In-Se、Sb2Te3、GaSb、InSb、As-Te、Al-Te、Ge-Te、Te-Ge-As、In-Sb-Te、Te-Sn-Se、Ge-Se-Ga、Bi-Se-Sb、Ga-Se-Te、Sn-Sb-Te、In-Sb-Ge、Te-Ge-Sb-S、Te-Ge-Sn-O、Te-Ge-Sn-Au、Pd-Te-Ge-Sn、In-Se-Ti-Co、Ge-Sb-Te-Pd、Ge-Sb-Te-Co、Sb-Te-Bi-Se、Ag-In-Sb-Te、Ge-Sb-Se-Te、Ge-Sn-Sb-Te、Ge-Te-Sn-Ni、Ge-Te-Sn-Pd及Ge-Te-Sn-Pt。那些相变材料还可包括氧(O)、氟(F)、氮(N)及碳(C)的杂质。在其它实施例中，相变材料210可由不需要相变以改变电阻的另一可变电阻材料替换，例如NiO、TiO、CuS及SrTiO。图2展示相变材料210具有处于非晶状态的一部分212，而可变电阻材料210的其余部分处于结晶状态。
顶部隔离区域270可布置于顶部隔离材料270上及电介质材料240内。顶部隔离区域270可由与底部隔离区域280相同的材料制成以减少经由顶部电极220的热量损失且允许电流穿行到顶部电极220或从顶部电极220穿行。
顶部电极220布置于电介质材料240内的相变材料210上。顶部电极220可由任一适合导电材料形成，例如氮化钛(TiN)、氮化钛铝(TiAlN)、钨钛(TiW)、铂(Pt)或钨(W)以及其它材料。
底部隔离区域280、顶部隔离区域270及环绕隔离区域260的使用(单独地或组合地)允许在编程期间所产生的较大量的热能局限于相变材料210内以促进相变。
在各种实施例中，用于隔离区域中的绝缘材料的最小适合导热率极限主要由绝缘体材料的原子数密度及声子谱驱动，假定声子平均自由路径在最小极限处接近原子间距离。材料中的结构缺陷可诱发非弹性声子散射，此可降低最小极限。玻璃状氧化物可在并非多孔的情况下达到低于1W/m-K的值(例如，＜0.1的经扩展的硅土或气凝胶)。举例来说，与氮化硅(16到33)相比，SiO4四面体结构驱动非晶二氧化硅(0.95到1.4)的较低极限。仅供参考，空气在20℃下为≈0.023W/m-K。
可将改质剂添加到绝缘体材料以减少导热率的固有值且诱发负温度相依性(即，在较高温度下的较低导热率)。以下改质剂表示可用于各种实施例中的那些改质剂：铪(Hf)、铪及钇(Hf+Y)，及/或钆(Gd)可添加到氧化锆(ZrO2)，举例来说，Zr3Y4O12：在室温下的k＝2.3到在600℃下的k＝1.9；Gd、镧(La)、Gd+La可添加到磷酸盐(PO4)，举例来说，LaPO4：在室温下的k＝2.5到在600℃下的k＝1.3；及烧绿石，如La2Mo2O9(从室温到600℃k＝0.7)。这些改质剂可适于原子层沉积或可选择性地沉积的化学气相沉积解决方案。
图3A到3E图解说明制作图2中所图解说明的相变存储器元件200的方法的一个实施例。本文中所描述的行动中的任一者无需特定次序，只不过那些行动在逻辑上需要先前行动的结果。因此，尽管将以下行动描述为以特定次序执行，但可在需要时更改所述次序。
如图3A中所展示，通过任一适合技术在衬底290上沉积底部电极230与底部隔离区域280。如图3B中所展示，使用可包括光刻、蚀刻、毯覆沉积及化学机械抛光的技术来对底部电极230及底部隔离区域280进行图案化。如图3C中所展示，通过任一适合技术在底部电极230及底部隔离区域280上方形成第一电介质材料240a，且接着使用例如化学机械抛光的方法使其变薄以暴露隔离区域280。
如图3D中所展示，在第一电介质材料240a及底部隔离区域280上方沉积第二电介质材料240b。在第二电介质材料240b中通过任一适合技术(例如，光刻及蚀刻技术)在底部隔离区域280上方且与其对准地形成通孔242以暴露底部隔离区域280的一部分。通孔242可具有任一适合形状，包括大致圆柱形形状。虽然就形成通孔242描述了所述实施例，但可了解，视既定应用的情况，可形成任一类型的开口，包括但不限于其它孔口、沟槽及接触孔。
如图3E中所展示，通过选择性沉积在通孔242的侧壁244上沉积环绕隔离区域260。环绕隔离区域260的选择性沉积用于缩小通孔242的直径，且充当可编程区域与环境的热及电隔离。如图3F中所展示，使用可包括选择性及非选择性沉积、物理气相沉积、原子层沉积、化学气相沉积及干浸以及其它技术在环绕隔离区域260内依序沉积加热材料250及相变材料210。可通过化学机械抛光来进一步处理相变材料210。
如图3G中所展示，通过任一适合技术在第二隔离区域240b、隔离区域260及相变材料210上沉积顶部隔离区域270及顶部电极220。如图3H中所展示，使用可包括光刻、蚀刻、毯覆沉积及化学机械抛光的技术来对顶部电极220及顶部隔离区域270进行图案化。如图3I中所展示，通过任一适合技术在顶部电极220及顶部隔离区域270上方形成第三电介质材料240c。
图4图解说明根据另一实施例构造的相变存储器元件400的部分横截面图。存储器元件400因其缺少加热器材料250而不同于图2的相变存储器元件200。代替地，相变存储器元件400响应于适合所施加电流而仅依赖于相变材料210的自加热来实现相变。
仅应将以上描述及图式视为说明实现本文中所描述的特征及优点的示范性实施例。可对特定工艺条件及结构作出修改及替代。因此，不应将所主张的发明视为受前述描述及图式限制，而仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (25)

1.一种存储器装置，其包含：
底部电极；
底部隔离区域，其布置于所述底部电极上面，所述底部隔离区域包含热绝缘及导电材料；
可变电阻材料，其布置于所述底部隔离区域上面；
环绕隔离区域，其环绕所述可变电阻材料，所述环绕隔离区域包含热绝缘及电绝缘材料；
顶部隔离区域，其布置于所述可变电阻材料上面，所述顶部隔离区域包含热绝缘及导电材料；及
顶部电极，其布置于所述顶部隔离区域上面。
2.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述底部隔离区域包含GeN、Ta2O5、ITO、MgO、BN、Al2O3及Si3N4中的至少一者，且其中所述顶部隔离区域包含GeN、Ta2O5、ITO、MgO、BN、Al2O3及Si3N4中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述环绕隔离区域包含GeTe、GeSb、Sc2O3、Tb2O3、MgO、NiO、Cr2O3、CoO、Fe2O3、TiO2、RuO2及Ta2O5中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的存储器装置，其进一步包含布置于所述底部隔离区域上面、所述可变电阻材料下面及所述环绕隔离区域内的加热材料。
5.根据权利要求1所述的存储器装置，其进一步包含布置于所述底部隔离区域、所述环绕隔离区域及所述顶部隔离区域周围的电介质材料。
6.根据权利要求5所述的存储器装置，其中所述电介质材料包含氧化物、氮化硅、氧化铝、高温聚合物、绝缘玻璃及绝缘聚合物中的至少一者。
7.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述可变电阻材料包含相变材料。
8.根据权利要求7所述的存储器装置，其中所述可变电阻材料包含GST。
9.一种存储器装置，其包含：
底部电极；
可变电阻材料，其布置于所述底部电极上面；
顶部电极，其布置于所述可变电阻材料上面；及
第一隔离区域，其布置于所述底部电极与所述可变电阻材料之间或所述顶部电极与所述可变电阻材料之间，其中所述第一隔离区域包含热绝缘及导电材料。
10.根据权利要求9所述的存储器装置，其中所述第一隔离区域包含GeN、Ta2O5、ITO、MgO、BN、Al2O3及Si3N4中的至少一者。
11.根据权利要求9所述的存储器装置，其中所述第一隔离区域布置于所述顶部电极与所述可变电阻材料之间。
12.根据权利要求9所述的存储器装置，其中所述第一隔离区域布置于所述底部电极与所述可变电阻材料之间。
13.根据权利要求12所述的存储器装置，其进一步包含布置于所述顶部电极与所述可变电阻材料之间的第二隔离区域，其中所述第二隔离区域包含热绝缘及导电材料。
14.根据权利要求13所述的存储器装置，其中所述第一隔离区域包含GeN、Ta2O5、ITO、MgO、BN、Al2O3及Si3N4中的至少一者，且其中所述第二隔离区域包含GeN、Ta2O5、ITO、MgO、BN、Al2O3及Si3N4中的至少一者。
15.根据权利要求9所述的存储器装置，其进一步包含环绕所述可变电阻材料的环绕隔离区域，所述环绕隔离区域包含热绝缘及电绝缘材料。
16.根据权利要求15所述的存储器装置，其中所述环绕隔离区域包含GeTe、GeSb、Sc2O3、Tb2O3、MgO、NiO、Cr2O3、CoO、Fe2O3、TiO2、RuO2及Ta2O5中的至少一者。
17.根据权利要求9所述的存储器装置，其进一步包含布置于所述底部电极与所述可变电阻材料之间的加热材料。
18.一种存储器装置，其包含：
底部电极；
可变电阻材料，其布置于所述底部电极上面；
环绕隔离区域，其环绕所述可变电阻材料，所述环绕隔离区域包含热绝缘及电绝缘材料；及
顶部电极，其布置于所述环绕隔离区域上面。
19.根据权利要求18所述的存储器装置，其中所述环绕隔离区域包含GeTe、GeSb、Sc2O3、Tb2O3、MgO、NiO、Cr2O3、CoO、Fe2O3、TiO2、RuO2及Ta2O5中的至少一者。
20.根据权利要求18所述的存储器装置，其进一步包含布置于所述底部电极与所述可变电阻材料之间及所述环绕隔离区域内的加热材料。
21.根据权利要求18所述的存储器装置，其进一步包含布置于所述环绕隔离区域周围的电介质材料。
22.一种形成存储器元件的方法，所述方法包含：
形成底部电极；
在所述底部电极上方形成底部隔离区域，所述底部隔离区域包含热绝缘及导电材料；
在所述底部隔离区域上方形成电介质材料；
穿过所述电介质材料形成通孔以暴露所述底部隔离区域；
在所述通孔的侧壁上形成环绕隔离区域，所述环绕隔离区域包含热绝缘及电绝缘材料；
在所述环绕隔离区域内形成可变电阻材料；
在所述可变电阻材料上方形成顶部隔离区域，所述顶部隔离区域包含热绝缘及导电材料；及
形成布置于所述顶部隔离区域上方的顶部电极。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述底部隔离区域包含GeN、Ta2O5、ITO、MgO、BN、Al2O3及Si3N4中的至少一者，且其中所述顶部隔离区域包含GeN、Ta2O5、ITO、MgO、BN、Al2O3及Si3N4中的至少一者。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述环绕隔离区域包含GeTe、GeSb、Sc2O3、Tb2O3、MgO、NiO、Cr2O3、CoO、Fe2O3、TiO2、RuO2及Ta2O5中的至少一者。
25.根据权利要求22所述的方法，其进一步包含在所述底部隔离区域与所述可变电阻材料之间及所述环绕隔离区域内形成加热材料。
CN201080040136.5A 2009-09-10 2010-08-27 用于低编程电流的热屏蔽电阻存储器元件 Active CN102483950B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/557,315 2009-09-10
US12/557,315 US20110057161A1 (en) 2009-09-10 2009-09-10 Thermally shielded resistive memory element for low programming current
PCT/US2010/046892 WO2011031534A1 (en) 2009-09-10 2010-08-27 Thermally shielded resistive memory element for low programming current

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102483950A true CN102483950A (zh) 2012-05-30
CN102483950B CN102483950B (zh) 2015-09-30

Family

ID=42941395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080040136.5A Active CN102483950B (zh) 2009-09-10 2010-08-27 用于低编程电流的热屏蔽电阻存储器元件

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20110057161A1 (zh)
KR (1) KR101437244B1 (zh)
CN (1) CN102483950B (zh)
TW (1) TWI434407B (zh)
WO (1) WO2011031534A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014040359A1 (zh) * 2012-09-11 2014-03-20 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 相变存储器单元及其制备方法
CN105098063A (zh) * 2014-04-28 2015-11-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件及其制造方法
CN105609632A (zh) * 2015-12-24 2016-05-25 宁波时代全芯科技有限公司 相变化记忆体及其制造方法
CN106133840A (zh) * 2014-03-26 2016-11-16 美光科技公司 存储器阵列及形成存储器阵列的方法
CN108456929A (zh) * 2018-04-23 2018-08-28 西安交通大学 一种微观制备六方相二碲化锗晶体的方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101181169B1 (ko) * 2009-01-30 2012-09-18 에스케이하이닉스 주식회사 메모리 소자의 제조방법 및 이를 이용한 상변화 메모리 소자의 제조방법
US8288750B2 (en) * 2010-04-29 2012-10-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Phase change memory device with air gap
US9070858B2 (en) 2012-03-16 2015-06-30 Micron Technology, Inc. Method, system, and device for storage cell, such as for memory
KR101451413B1 (ko) * 2012-06-25 2014-10-21 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 투명 유연 저항 변화 메모리 소자
KR102014375B1 (ko) * 2013-04-05 2019-08-26 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 장치 및 이를 포함하는 전자 장치
TWI548127B (zh) 2014-09-19 2016-09-01 華邦電子股份有限公司 電阻式隨機存取記憶體
KR20160049299A (ko) * 2014-10-27 2016-05-09 에스케이하이닉스 주식회사 전자 장치 및 그 제조 방법
US9515258B2 (en) * 2015-01-23 2016-12-06 Macronix International Co., Ltd. Memory structure and manufacturing method of the same
US9466792B2 (en) 2015-02-17 2016-10-11 Macronix International Co., Ltd. Memory device and method for fabricating the same
US9502649B2 (en) 2015-03-12 2016-11-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Bottom electrode structure for improved electric field uniformity
US10355206B2 (en) * 2017-02-06 2019-07-16 Nantero, Inc. Sealed resistive change elements
KR102549543B1 (ko) 2017-11-09 2023-06-29 삼성전자주식회사 메모리 소자
CN109999846B (zh) * 2019-04-02 2020-08-11 浙江大学 一种少层GeTe纳米片@TiO2纳米棒复合光阳极及制备方法
US11177436B2 (en) 2019-04-25 2021-11-16 International Business Machines Corporation Resistive memory with embedded metal oxide fin for gradual switching
KR20210124843A (ko) 2020-04-07 2021-10-15 삼성전자주식회사 메모리 소자
CN114744109A (zh) * 2022-03-30 2022-07-12 华中科技大学 四面体结构化合物掺杂的Sb-Te相变材料、相变存储器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040109351A1 (en) * 2002-07-01 2004-06-10 Matsushita Electric Industial Co,. Ltd. Non-volatile memory and fabrication method thereof
US20070051935A1 (en) * 2005-09-13 2007-03-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Phase change random access memory and method of operating the same
CN101114695A (zh) * 2006-07-28 2008-01-30 株式会社半导体能源研究所 存储元件及半导体装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5933365A (en) * 1997-06-19 1999-08-03 Energy Conversion Devices, Inc. Memory element with energy control mechanism
US6744651B2 (en) * 2002-09-20 2004-06-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Local thermal enhancement of magnetic memory cell during programming
US7307268B2 (en) * 2005-01-19 2007-12-11 Sandisk Corporation Structure and method for biasing phase change memory array for reliable writing
US7214958B2 (en) * 2005-02-10 2007-05-08 Infineon Technologies Ag Phase change memory cell with high read margin at low power operation
DE102005014645B4 (de) * 2005-03-31 2007-07-26 Infineon Technologies Ag Anschlusselektrode für Phasen-Wechsel-Material, zugehöriges Phasen-Wechsel-Speicherelement sowie zugehöriges Herstellungsverfahren
KR100687750B1 (ko) * 2005-09-07 2007-02-27 한국전자통신연구원 안티몬과 셀레늄 금속합금을 이용한 상변화형 메모리소자및 그 제조방법
US7394088B2 (en) * 2005-11-15 2008-07-01 Macronix International Co., Ltd. Thermally contained/insulated phase change memory device and method (combined)
US7714315B2 (en) * 2006-02-07 2010-05-11 Qimonda North America Corp. Thermal isolation of phase change memory cells
US8003972B2 (en) * 2006-08-30 2011-08-23 Micron Technology, Inc. Bottom electrode geometry for phase change memory
US7511984B2 (en) * 2006-08-30 2009-03-31 Micron Technology, Inc. Phase change memory
US7583530B2 (en) * 2006-10-02 2009-09-01 Mammen Thomas Multi-bit memory technology (MMT) and cells
US7504653B2 (en) * 2006-10-04 2009-03-17 Macronix International Co., Ltd. Memory cell device with circumferentially-extending memory element
KR100851548B1 (ko) * 2007-01-23 2008-08-11 삼성전자주식회사 상변화 기억 소자 및 그 형성 방법
WO2008102718A1 (ja) * 2007-02-19 2008-08-28 Nec Corporation 半導体記憶装置
TW200847398A (en) * 2007-05-16 2008-12-01 Ind Tech Res Inst Phase-change memory element
US9000408B2 (en) * 2007-10-12 2015-04-07 Ovonyx, Inc. Memory device with low reset current
US7646631B2 (en) * 2007-12-07 2010-01-12 Macronix International Co., Ltd. Phase change memory cell having interface structures with essentially equal thermal impedances and manufacturing methods
US7663900B2 (en) * 2007-12-31 2010-02-16 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Tree-structure memory device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040109351A1 (en) * 2002-07-01 2004-06-10 Matsushita Electric Industial Co,. Ltd. Non-volatile memory and fabrication method thereof
US20070051935A1 (en) * 2005-09-13 2007-03-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Phase change random access memory and method of operating the same
CN101114695A (zh) * 2006-07-28 2008-01-30 株式会社半导体能源研究所 存储元件及半导体装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014040359A1 (zh) * 2012-09-11 2014-03-20 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 相变存储器单元及其制备方法
CN106133840A (zh) * 2014-03-26 2016-11-16 美光科技公司 存储器阵列及形成存储器阵列的方法
CN106133840B (zh) * 2014-03-26 2019-02-19 美光科技公司 存储器阵列及形成存储器阵列的方法
CN105098063A (zh) * 2014-04-28 2015-11-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种半导体器件及其制造方法
CN105609632A (zh) * 2015-12-24 2016-05-25 宁波时代全芯科技有限公司 相变化记忆体及其制造方法
CN105609632B (zh) * 2015-12-24 2019-03-05 江苏时代全芯存储科技有限公司 相变化记忆体及其制造方法
CN108456929A (zh) * 2018-04-23 2018-08-28 西安交通大学 一种微观制备六方相二碲化锗晶体的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120049949A (ko) 2012-05-17
KR101437244B1 (ko) 2014-09-02
CN102483950B (zh) 2015-09-30
WO2011031534A1 (en) 2011-03-17
US20110057161A1 (en) 2011-03-10
TWI434407B (zh) 2014-04-11
TW201133816A (en) 2011-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102483950B (zh) 用于低编程电流的热屏蔽电阻存储器元件
EP1710807B1 (en) Phase change memory cell with tubular heater and manufacturing method thereof
CN101689602B (zh) 具有界面粘合加热层的可变电阻存储器装置、使用所述装置的系统及形成所述装置的方法
EP1667244B1 (en) Method of fabricating phase change memory device having phase change material layer containing phase change nano particles
KR101486984B1 (ko) 가변 저항 메모리 소자 및 그 형성방법
KR101370275B1 (ko) 상변화 메모리 소자 및 그 제조 방법
US20060261321A1 (en) Low power phase change memory cell with large read signal
KR20090042307A (ko) 에너지 변환층을 사용하는 상변화 메모리 소자, 그것을 포함하는 메모리 어레이와 시스템, 및 그것의 제조 방법과 사용 방법
JP2009532898A (ja) 自己整合相変化材料層を使用する相変化メモリ素子、ならびに、それを製造および使用する方法。
CN102934229A (zh) 电阻可变存储器单元结构及方法
CN103119708A (zh) 相变存储器结构及方法
US20150221863A1 (en) Phase-Change Storage Unit Containing TiSiN Material Layer and Method for Preparing the Same
JP2007243180A (ja) 相変化メモリ・デバイスのための電極、電極を形成する方法、および相変化メモリ・デバイス
JP5142397B2 (ja) 相変化物質を用いた電子素子及び相変化メモリ素子並びにその製造方法
US9343676B2 (en) Heating phase change material
KR102526647B1 (ko) 그래핀이 삽입된 상변화 메모리 소자 및 그 제조방법
CN101877384B (zh) 低操作电流相变存储器元件结构
US7105408B2 (en) Phase change memory with a select device having a breakdown layer
US20130193402A1 (en) Phase-change random access memory device and method of manufacturing the same
KR20200027602A (ko) 스위칭 소자, 가변 저항 메모리 장치 및 그의 제조방법
CN102637821B (zh) 一种相变存储单元及其形成方法
TWI632713B (zh) 相變化儲存元件及其應用
US20230189672A1 (en) Pcm cell with nanoheater surrounded with airgaps
KR101010169B1 (ko) 상변화 메모리 장치 및 그 형성 방법
TW200818487A (en) Chalcogenide semiconductor memory device with insulating dielectric

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant