DE112021000360T5 - Phasenwechselspeichereinheit mit mehreren anschlüssen - Google Patents

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Lawrence Clevenger
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Abstract

Es wird eine Phasenwechselspeichereinheit bereitgestellt. Die Phasenwechselspeichereinheit enthält ein Phasenwechselspeichermaterial innerhalb einer elektrisch isolierenden Wand, einen ersten Heizelementanschluss in der elektrisch isolierenden Wand und zwei Leseanschlüsse in der elektrisch isolierenden Wand.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Phasenwechselspeicher(PCM)-Einheit, insbesondere eine Phasenwechselspeicher(PCM)-Einheit mit mehreren Anschlüssen.
  • Phasenwechselspeicher können den Unterschied des spezifischen Widerstands zwischen einer amorphen Phase und einer kristallinen Phase verwenden, um einen Zustand einer Speicherzelle festzulegen, wobei der kristalline und der amorphe Zustand des Phasenwechselspeichermaterials nachweisbar verschiedene Werte des spezifischen elektrischen Widerstands aufweisen können. Der amorphe Zustand des Phasenwechselspeichermaterials kann einen hohen spezifischen Widerstand aufweisen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Phasenwechselspeichereinheit bereitgestellt. Die Phasenwechselspeichereinheit enthält ein Phasenwechselspeichermaterial innerhalb einer elektrisch isolierenden Wand, einen ersten Heizelementanschluss in der elektrisch isolierenden Wand und zwei Leseanschlüsse in der elektrisch isolierenden Wand.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Phasenwechselspeichereinheit bereitgestellt. Die Phasenwechselspeichereinheit enthält ein Phasenwechselspeichermaterial innerhalb einer elektrisch isolierenden Wand. Die Phasenwechselspeichereinheit enthält ferner zwei Heizelementanschlüsse in der elektrisch isolierenden Wand, wobei die Heizelementanschlüsse an gegenüberliegenden Seiten des Phasenwechselspeichermaterials angeordnet sind, und zwei Leseanschlüsse in der elektrisch isolierenden Wand, wobei die Leseanschlüsse an gegenüberliegenden Seiten der beiden Heizelementanschlüsse angeordnet sind.
  • Bei noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden einer Phasenwechselspeichereinheit bereitgestellt. Das Verfahren schließt Bilden einer Grundplattenschicht auf einem Substrat ein. Das Verfahren schließt ferner Bilden eines ersten Leseanschlusses und eines ersten Heizelementanschlusses in der Grundplattenschicht ein. Das Verfahren schließt ferner Bilden eines strukturierten Phasenwechselmaterials mit einer ersten Phase auf der Grundplattenschicht und Bilden einer Verkapselungsschicht auf dem strukturierten Phasenwechselmaterial ein. Das Verfahren schließt ferner Bilden eines zweiten Leseanschlusses in der Verkapselungsschicht ein, wobei der zweite Leseanschluss in elektrischem Kontakt mit dem strukturierten Phasenwechselmaterial steht.
  • Diese und andere Merkmale und Vorteile werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen davon, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zu lesen ist, deutlich werden.
  • Figurenliste
  • Die nachstehende Beschreibung wird Einzelheiten von bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die nachstehenden Figuren bereitstellen, wobei:
    • 1 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Phasenwechselspeichereinheit mit einem Paar von Schreibanschlüssen und einem getrennten Paar von Leseanschlüssen zeigt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Phasenwechselspeichereinheit während eines Schreibvorgangs zeigt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 3 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Phasenwechselspeichereinheit während eines Lesevorgangs zeigt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 4 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Phasenwechselspeichereinheit zeigt, die vollständig gesetzt worden ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 5 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Phasenwechselspeichereinheit zeigt, die teilweise rückgesetzt worden ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 6 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Phasenwechselspeichereinheit zeigt, die teilweise gesetzt worden ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 7 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Phasenwechselspeichereinheit zeigt, die vollständig gesetzt worden ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 8 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Phasenwechselspeichereinheit mit einem Paar von Schreibanschlüssen und einer anderen Anordnung von Leseanschlüssen zeigt und einen Schreibvorgang zeigt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 9 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Phasenwechselspeichereinheit mit einem Paar von Schreibanschlüssen und einer anderen Anordnung von Leseanschlüssen zeigt und einen Lesevorgang zeigt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 10 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Phasenwechselspeichereinheit mit einer Anordnung mit drei Anschlüssen zeigt und einen Schreibvorgang zeigt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 11 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Phasenwechselspeichereinheit mit einer Anordnung mit drei Anschlüssen zeigt und einen Lesevorgang zeigt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 12 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Grundplattenschicht zeigt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 13 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die einen Heizelementanschluss und einen Leseanschluss zeigt, die in der Grundplattenschicht gebildet sind, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 14 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Phasenwechselmaterialschicht zeigt, die auf der Grundplattenschicht gebildet ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 15 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die die Phasenwechselmaterialschicht zeigt, die auf der Grundplattenschicht strukturiert ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 16 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die eine Ummantelungsschicht zeigt, die auf der strukturierten Phasenwechselmaterialschicht und der Grundplattenschicht gebildet ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
    • 17 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung ist, die einen zweiten Heizelementanschluss und einen zweiten Leseanschluss zeigt, die in der Ummantelungsschicht gebildet sind, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Phasenwechselspeicher(PCM)-Einheit mit mehreren Anschlüssen bereit, die weniger Widerstandsdrift als Phasenwechselspeichereinheiten mit zwei Anschlüssen aufweist. Die Verwendung von getrennten Lese- und Schreibanschlüssen zum Steuern der Phasenumwandlung in dem Phasenwechselspeicher kann eine besser lineare Leitfähigkeit für analoge Datenverarbeitungseinheiten ergeben. Die Einheit mit mehreren Anschlüssen kann amorphe Widerstandsdrift verhindern, die durch die Verwendung eines Heizelementanschlusses für Lesezyklen entstehen kann.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zur Herstellung von Phasenwechselspeicher(PCM)-Einheiten mit mehreren Anschlüssen bereit, die durch Bilden getrennter Heizelemente zum Steuern von Schreibvorgängen, die die Phase des Phasenwechselspeichermaterials verändern, amorphe Widerstandsdrift verhindern. Bilden von vier elektrischen Anschlüssen, wobei zwei Anschlüsse zum Lesen von in der Phasenwechselspeichereinheit gespeicherten Daten verwendet werden, und zwei getrennten Anschlüssen, die das Volumen des amorphen Phasenwechselspeichermaterials verändern, kann die Beherrschung der Phasendrift der PCM-Einheiten verbessern.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zum Lesen von und Schreiben auf Phasenwechselspeicher(PCM)-Einheiten mit mehreren Anschlüssen bereit, das amorphe Widerstandsdrift verhindert. Die Verwendung von zwei Anschlüssen zum Lesen von Daten, die in der Phasenwechselspeichereinheit gespeichert sind, und zwei getrennten Anschlüssen zum Schreiben in die Einheit durch Verändern der relativen Volumen des amorphen und des kristallinen Phasenwechselspeichermaterials kann die Beherrschung der Phasendrift der PCM-Einheiten verbessern. Durch die Verwendung der getrennten Leseanschlüsse kann der Lese-Stromweg das amorphe Volumen des Phasenwechselspeichers umgehen.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Phasenwechselspeicher(PCM)-Einheit mit mehreren Anschlüssen bereit, die durch Steuern der relativen Volumen des amorphen und des kristallinen Phasenwechselspeichermaterials in dem elektrischen Ausleseweg der Einheit mehrere Datenbits speichern kann.
  • Zu beispielhaften Anwendungen/Verwendungen, auf die die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, gehören, ohne darauf beschränkt zu sein: nichtflüchtige Speichereinheiten, Storage Class Memory, eingebettete Cache-Speicher, Gewichtspeicher für analoge Datenverarbeitungsanwendungen und anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs).
  • Es ist zu beachten, dass Erscheinungsformen der vorliegenden Erfindung für eine gegebene veranschaulichende Architektur beschrieben werden; Architekturen, Strukturen, Substratmaterialien und Verfahrensmerkmale und -schritte aber innerhalb des Umfangs von Erscheinungsformen der vorliegenden Erfindung variiert werden können.
  • In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche oder ähnliche Elemente bezeichnen, zeigt zunächst 1 eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer Phasenwechselspeichereinheit mit einem Paar von Schreibanschlüssen und einem getrennten Paar von Leseanschlüssen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Phasenwechselspeichereinheit 100 ein Phasenwechselmaterial in einer ersten Phase 110 und ein Phasenwechselmaterial in einer zweiten Phase 115 aufweisen, wobei die erste Phase und die zweite Phase unterschiedliche spezifische Widerstände aufweisen. Eine elektrisch isolierende Wand 120 kann das Phasenwechselmaterial umgeben, um Stromfluss auf das Phasenwechselmaterial zu begrenzen.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Phasenwechselspeichermaterial Ge2Sb2Te5 (GST) sein, wobei das GST eine kristalline Phase und eine amorphe Phase aufweisen kann, wobei die kristalline Phase einen niedrigeren spezifischen Widerstand als die amorphe Phase aufweist. Die kristalline Phase kann durch Erhitzen der kristallinen Phase auf eine Phasenübergangstemperatur und schnelles Senken der Temperatur des amorphen Phasenwechselmaterials, um das Phasenwechselmaterial in der amorphen Phase abzuschrecken, in die amorphe Phase umgewandelt werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Phasenwechselspeichereinheit 100 zwei Leseanschlüsse 130 aufweisen, die in der elektrisch isolierenden Wand 120 gebildet sind, wobei jeder der beiden Leseanschlüsse 130 elektrisch an das Volumen des Phasenwechselmaterials gekoppelt ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Phasenwechselspeichereinheit 100 zwei Heizelementanschlüsse 140 aufweisen, die in der elektrisch isolierenden Wand 120 gebildet sind, wobei jeder der beiden Heizelementanschlüsse 140 elektrisch an das Volumen des Phasenwechselmaterials gekoppelt ist. Die beiden Heizelementanschlüsse 140 können in gegenüberliegenden elektrisch isolierenden Wänden 120 gebildet sein, wobei die beiden Heizelementanschlüsse 140 einander über ein dazwischenliegendes Volumen von Phasenwechselspeichermaterial direkt gegenüberliegend angeordnet sein können. Die beiden Leseanschlüsse 130 können an gegenüberliegenden Seiten der zwei oder mehr Heizelementanschlüsse 140 angeordnet sein, so dass Stromfluss zwischen den beiden Leseanschlüssen 130 zwischen den beiden Heizelementanschlüssen 140 quert. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Leseanschlüsse 130 an gegenüberliegenden elektrisch isolierenden Wänden 120 angeordnet sein.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Heizelementanschlüsse 140 eine Breite oder einen Durchmesser von weniger als 40 Nanometer (nm) oder in einem Bereich von etwa 5 nm bis etwa 40 nm oder etwa 10 nm bis etwa 30 oder etwa 10 nm bis etwa 20 nm aufweisen, obwohl auch andere Breiten oder Durchmesser in Betracht gezogen werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Leseanschlüsse 130 eine Breite oder einen Durchmesser von größer als 40 Nanometer (nm) oder in einem Bereich von etwa 40 nm bis etwa 100 nm oder etwa 50 nm bis etwa 90 oder etwa 70 nm bis etwa 80 nm aufweisen, obwohl auch andere Breiten oder Durchmesser in Betracht gezogen werden. Die Leseanschlüsse 130 können eine größere Breite oder einen größeren Durchmesser aufweisen, um den Widerstand während Lesevorgängen zu verringern, während die Heizelementanschlüsse 140 eine kleinere Breite oder einen kleineren Durchmesser aufweisen können, um das Heizen auf einen kleineren Bereich des PCM zu fokussieren.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Heizelementanschlüsse 140 aus einer Metallverbindung bestehen, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Metallnitride, beispielsweise Titannitrid (TiN), Tantalnitrid (TaN), Wolframnitrid (WN) und Kombinationen davon; Metallsilicide, beispielsweise Titansilicid (TiSi), Cobaltsilicid (CoSi), Nickelsilicid (NiSi) und Kombinationen davon; und Metallcarbide, beispielsweise Titancarbid (TiC), Tantalcarbid (TaC), ein Metall mit höherem Widerstand, beispielsweise Wolfram (W), Cobalt (Co), Platin (Pt), Palladium (Pd) oder Tantal (Ta) und Kombinationen davon.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Volumen des Phasenwechselmaterials innerhalb der elektrisch isolierenden Wand 120 in einer ersten Phase 110 und einer zweiten Phase 115 vorliegen. Die zweite Phase 115 kann eine amorphe Phase sein, die einen höheren spezifischen Widerstand als eine kristalline Phase aufweist. Die zweite Phase 115 kann halbkugelförmig sein und die Ränder der Heizelementanschlüsse 140 überdecken, wobei der Durchmesser und die Form des Bereichs der zweiten Phase 115 des Phasenwechselmaterials durch den Wärmetransport von den Heizelementanschlüssen 140 in das Phasenwechselmaterial bestimmt werden kann. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Bereich der zweiten Phase 115 des Phasenwechselmaterials halbkugelförmig sein. Durch Steuern der Menge von amorphem Volumen kann ein Kontinuum von Widerstandszuständen programmiert werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Abmessungen des Volumens des Phasenwechselmaterials innerhalb der elektrisch isolierenden Wand 120 in einem Bereich von etwa 50 nm (Länge) X 50 nm (Breite) X 50 nm (Höhe) bis etwa 250 nm (Länge) X 250 nm (Breite) X 100 nm (Höhe) (0,000123 um3 bis etwa 0,00625 um3) oder etwa 100 nm (Länge) X 100 nm (Breite) X 50 nm (Höhe) bis etwa 150 nm (Länge) X 150 nm (Breite) X 100 nm (Höhe) (0,0005 um3 bis etwa 0,00225 um3) liegen, obwohl auch andere Längen, Breiten, Höhen und Volumen in Betracht gezogen werden.
  • 2 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Phasenwechselspeichereinheit während eines Schreibvorgangs zeigt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können Informationen in die Phasenwechselspeichereinheit 100 geschrieben werden, indem ein Strom aus einem ersten Heizelementanschluss 140 in der elektrisch isolierenden Wand 120 durch einen Bereich des Phasenwechselmaterials zu einem zweiten Heizelementanschluss 140 in der elektrisch isolierenden Wand 120 mit einem Abstand zu dem ersten Heizelementanschluss 140 geleitet wird. Fließen von Strom durch jeden der Heizelementanschlüsse 140 kann die Temperatur der Heizelementanschlüsse 140 durch Widerstandsheizung erhöhen, während die hohe Leitfähigkeit der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials den elektrischen Strom ohne wesentliche Erhitzung, die einen Phasenübergang bewirkt, leiten kann. Der Strom durch die Heizelementanschlüsse 140 und die erste Phase 110 (z.B. kristalline Phase) des Phasenwechselmaterials kann ein Strompuls Iprag in einem Bereich von etwa 50 Mikroampere (uA) bis etwa 900 uA oder etwa 50 Mikroampere (uA) bis etwa 900 uA oder etwa 70 uA bis etwa 900 uA oder etwa 70 uA bis etwa 800 uA für etwa 40 Nanosekunden (ns) bis etwa 200 ns oder etwa 70 ns bis etwa 150 ns sein, wobei der Strompuls ausreicht, um Widerstandsheizung der Heizelementanschlüsse 140 zu bewirken und die erste Phase 110 (z.B. kristalline Phase) des Phasenwechselmaterials zu schmelzen und amorphisieren.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Heizelementanschlüsse 140 eine Erhöhung der Temperatur der umgebenden ersten Phase 110 (z.B. kristalline Phase) des Phasenwechselmaterials auf eine Temperatur in einem Bereich von etwa 600 °C bis etwa 900 °C oder etwa 650 °C bis etwa 750 °C erzeugen, wobei die Temperaturänderung ausreicht, um einen Wechsel in dem Phasenwechselmaterial von der ersten Phase 110 (z.B. kristalline Phase) zu der zweiten Phase 115 (z.B. amorphe Phase) in einem angrenzenden Bereich des Phasenwechselmaterials zu verursachen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Bereich des Phasenwechselmaterials, der in die zweite Phase 115 (z.B. amorphe Phase) umgewandelt wird, ein Vorsprung mit einer Halbkugelform sein, der an jeden der Heizelementanschlüsse 140 angrenzt.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die kristalline Phase des Phasenwechselmaterials einen spezifischen Widerstand in einem Bereich von etwa 0,01 Ohm-cm bis etwa 6 Ohm-cm oder in einem Bereich von etwa 0,1 Ohm-cm bis etwa 4 Ohm-cm oder etwa 1 Ohm-cm aufweisen, obwohl auch andere spezifische Widerstände möglich sind.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die amorphe Phase des Phasenwechselmaterials einen spezifischen Widerstand in einem Bereich von etwa 1×103 Ohm-cm bis etwa 1×106 Ohm-cm oder mehr als etwa 1×106 Ohm-cm aufweisen, obwohl auch andere spezifische Widerstände möglich sind.
  • 3 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Phasenwechselspeichereinheit während eines Lesevorgangs zeigt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Zustand einer Phasenwechselspeichereinheit 100 durch Messen des elektrischen Widerstands zwischen zwei Leseanschlüssen 130 entlang eines elektrischen Wegs durch die erste Phase 110 des Phasenwechselmaterials bestimmt werden, wobei wenigstens ein Teil des elektrischen Wegs zwischen Bereichen des Bereichs der zweiten Phase 115 des Phasenwechselmaterials liegt. Der Lesestrom kann den Bereich der zweite Phase 115 des Phasenwechselmaterials umgehen.
  • Der Bereich der zweiten Phase 115 des Phasenwechselmaterials kann halbkugelförmig mit einem Radius in einem Bereich von etwa 40 Nanometer (nm) bis etwa 70 nm oder etwa 50 nm bis etwa 60 nm sein, wobei das Erhitzen des PCM symmetrisch um den Heizelementanschluss/die Heizelementanschlüsse 140 ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die normierte Leitfähigkeit der PCM-Einheit mit 1 - 2R/H in Beziehung stehen, wobei R der Radius des halbkugelförmigen Bereichs der zweiten Phase 115 ist und H die Höhe der Wand des Phasenwechselmaterialvolumens ist.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Phasenwechselspeichereinheit zwei oder mehr Zustände aufweisen, beispielsweise zwei, drei, vier oder fünf Zustände, die bestimmt werden können. Das Verhältnis der Querschnittsfläche der zweiten Phase 115 des Phasenwechselmaterials zu der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials kann den Zustand einer Phasenwechselspeichereinheit 100 bestimmen. Der Zustand des Phasenwechselmaterials über eine Querschnittsfläche kann ungleichförmig sein, so dass die Stromdichte durch das Material der Phase mit hoher Leitfähigkeit und das Material der Phase mit niedriger Leitfähigkeit ungleichförmig sein kann.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Zustand der Phasenwechselspeichereinheit durch Messen des Widerstands der Einheit durch die Leseanschlüsse bestimmt werden.
  • 4 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Phasenwechselspeichereinheit zeigt, die vollständig gesetzt worden ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Phasenwechselspeichereinheit 100 vollständig gesetzt werden, indem das gesamte Volumen des Phasenwechselmaterials zu einer ersten Phase 110 (z.B. kristalline Phase kristallisiert wird, wobei die Phasenwechselspeichereinheit 100 durch vollständiges Erhitzen des Phasenwechselspeichers mit einem großen Strom und langsamer Abnahme des Stroms, um zu erlauben, dass das Phasenwechselspeichermaterial langsam abkühlt und in dem kristallinen Zustand rekristallisiert, vollständig gesetzt werden kann. Wenn vollständig gesetzt, kann der Abstand D1 zwischen den Heizelementanschlüssen 140, der von der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials eingenommen wird, gleich der vollen Höhe H der Phasenwechselspeichereinheit 100 sein. Der von einem Lesestrom erfahrene Widerstand wäre daher der Widerstand der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials (z.B. Widerstand der kristallinen Phase).
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Phasenwechselspeichereinheit 100 eine Höhe in einem Bereich von etwa 40 nm bis etwa 100 nm aufweisen, obwohl auch andere Höhen in Betracht gezogen werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Phasenwechselspeichereinheit 100 eine Breite in einem Bereich von etwa 40 nm bis etwa 300 nm aufweisen, obwohl auch andere Breiten in Betracht gezogen werden.
  • 5 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Phasenwechselspeichereinheit zeigt, die teilweise gesetzt worden ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Phasenwechselspeichereinheit 100 teilweise gesetzt werden, indem ein Teil der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials zwischen den Heizelementanschlüssen 140 unter Verwendung eines Strompulses und Abschrecken der ersten Phase 110 amorphisiert wird, um Bereiche der zweiten Phase 115 benachbart zu den Heizelementanschlüssen 140 zu bilden. Die Größe und Form der Bereiche der zweiten Phase 115 können durch die Strommenge und Dauer des Strompulses, der zum Amorphisieren der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials verwendet wird, bestimmt werden. Der von der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials eingenommene Abstand D2 kann um zweimal den Radius der Bereiche der zweiten Phase 115 kleiner als die volle Höhe H der Phasenwechselspeichereinheit 100 sein, 1 - 2R/H. Der von einem Lesestrom erfahrene Widerstand wäre daher der Widerstand der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials (z.B. Widerstand der kristallinen Phase) für den Querschnittsabstand D2.
  • 6 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Phasenwechselspeichereinheit zeigt, die teilweise gesetzt worden ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Phasenwechselspeichereinheit 100 ferner teilweise gesetzt werden, indem ein größerer Teil der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials zwischen den Heizelementanschlüssen 140 unter Verwendung eines Strompulses und Abschrecken der ersten Phase 110 amorphisiert wird, um Bereiche der zweiten Phase 115 benachbart zu den Heizelementanschlüssen 140 zu bilden. Die Größe und Form der Bereiche der zweiten Phase 115 können durch die Strommenge und Dauer des Strompulses, der zum Amorphisieren der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials verwendet wird, bestimmt werden. Der von der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials eingenommene Abstand D3 kann um den erhöhten Radius der Bereiche der zweiten Phase 115 kleiner als der Querschnittsabstand D2 der Phasenwechselspeichereinheit 100 sein, 1 - 2R/H. Der von einem Lesestrom erfahrene Widerstand wäre daher der Widerstand der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials (z.B. Widerstand der kristallinen Phase) für den Querschnittsabstand D3.
  • 7 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Phasenwechselspeichereinheit zeigt, die vollständig rückgesetzt worden ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Phasenwechselspeichereinheit 100 vollständig rückgesetzt werden, indem ein noch größerer Teil der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials zwischen den Heizelementanschlüssen 140 unter Verwendung eines Strompulses und Abschrecken der ersten Phase 110 amorphisiert wird, um Bereiche der zweiten Phase 115 benachbart zu den Heizelementanschlüssen 140 zu bilden. Die Größe und Form der Bereiche der zweiten Phase 115 können durch die Strommenge und Dauer des Strompulses, der zum Amorphisieren der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials verwendet wird, bestimmt werden. Der von der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials eingenommene Abstand D4 kann um den erhöhten Radius der Bereiche der zweiten Phase 115 kleiner als der Querschnittsabstand D3 der Phasenwechselspeichereinheit 100 sein, 1 - 2R/H. Der von einem Lesestrom erfahrene Widerstand wäre daher der Widerstand der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials (z.B. Widerstand der kristallinen Phase) für den Querschnittsabstand D4. Bei verschiedenen Ausführungsformen erstrecken sich die Bereiche der zweiten Phase 115 nicht über den vollen Abstand zwischen den Heizelementanschlüssen 140 und es wird nicht der gesamte Querschnitt der Phasenwechselspeichereinheit 100 amorphisiert. Bereitstellen eines elektrischen Wegs durch eine kristalline Phase des PCM kann Widerstandsdrift verringern oder verhindern.
  • Jeder der verschiedenen Abstände D1, D2, D3 und D4 kann einen anderen Zustand der Phasenwechselspeichereinheit 100 auf Grundlage des Widerstands zwischen den Leseanschlüssen 130 kennzeichnen und dadurch verschiedene Datenwerte speichern.
  • 8 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Phasenwechselspeichereinheit mit einem Paar von Schreibanschlüssen und einer anderen Anordnung von Leseanschlüssen zeigt und einen Schreibvorgang zeigt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform können beide der beiden Leseanschlüsse 130 an der gleichen elektrisch isolierenden Wand 120 angeordnet und von den beiden Heizelementanschlüssen 140 und jedweden Bereichen der zweiten Phase 115 getrennt sein. Die beiden Leseanschlüsse 130 können, abhängig von der Breite der Einheit, um einen Abstand in einem Bereich von etwa 80 nm bis etwa 300 nm getrennt sein, wobei der Abstand ausreicht, um Bilden von Bereichen der zweiten Phase 115 mit einem vorgegebenen Höchstradius zu erlauben. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die beiden Leseanschlüsse 130 in der gleichen Seitenwand der elektrisch isolierenden Wand 120 angeordnet sein.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Phasenwechselspeichereinheit 100 unter Verwendung eines Strompulses zwischen den gegenüberliegenden Heizelementanschlüssen 140 beschrieben werden.
  • 9 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Phasenwechselspeichereinheit mit einem Paar von Schreibanschlüssen und einer anderen Anordnung von Leseanschlüssen zeigt und einen Lesevorgang zeigt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Zustand der Phasenwechselspeichereinheit 100 durch Leiten eines Lesestroms zwischen den beiden Leseanschlüssen 130 bestimmt werden.
  • 10 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Phasenwechselspeichereinheit mit einer Anordnung mit drei Anschlüssen zeigt und einen Schreibvorgang zeigt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Phasenwechselspeichereinheit 100 einen einzigen Heizelementanschluss 140 und zwei Leseanschlüsse 130 aufweisen, wobei ein Leseanschluss 130 gegenüber dem Heizelementanschluss 140 zum Erzeugen eines Strompulses verwendet werden kann, um Daten in das Phasenwechselmaterial zu schreiben. Ein Bereich der zweiten Phase 115 kann angrenzend zu dem einzigen Heizelementanschluss 140 gebildet werden und in Richtung zu einem der beiden Leseanschlüssen 130 vorragen, wobei der Bereich der zweiten Phase 115 eine geneigte Kuppelform mit einer von dem Radius verschiedenen Höhe aufweisen kann. Der von der ersten Phase 110 des Phasenwechselmaterials eingenommene Abstand D5 kann zwischen dem Bereich der zweiten Phase 115 und der gegenüberliegenden elektrisch isolierenden Wand 120 liegen.
  • 11 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Phasenwechselspeichereinheit mit einer Anordnung mit drei Anschlüssen zeigt und einen Lesevorgang zeigt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Zustand der Phasenwechselspeichereinheit 100 durch Leiten eines Lesestroms zwischen den beiden Leseanschlüssen 130 bestimmt werden.
  • 12 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Grundplattenschicht zeigt, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Grundplattenschicht 122 auf einem Substrat 101 gebildet werden, wobei die Grundplattenschicht 122 durch eine Abdeckabscheidung gebildet werden kann, beispielsweise chemische Gasphasenabscheidung (CVD), plasmaverstärkte CVD (PECVD), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), eine konforme Abscheidung, beispielsweise Atomlagenabscheidung (ALD), plasmaverstärkte ALD (PEALD) oder eine Kombination davon. Das Substrat 101 kann ein Halbleitermaterial enthalten, beispielsweise Silicium (Si) oder Silicium-Germanium (SiGe), das weitere Einheiten darauf gebildet aufweisen kann.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Grundplattenschicht 122 ein isolierendes dielektrisches Material sein, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Siliciumoxid (SiO), Siliciumnitrid (SiN), Siliciumoxynitrid (SiON), Siliciumborcarbonitrid (SiBCN) und Kombinationen davon.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Grundplattenschicht 122 eine Dicke in einem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 60 nm oder etwa 20 nm bis etwa 40 nm aufweisen, obwohl auch andere Dicken in Betracht gezogen werden.
  • 13 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die einen Heizelementanschluss und einen Leseanschluss zeigt, die in der Grundplattenschicht gebildet sind, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können unter Verwendung von lithographischen Verfahren und Ätzen (z.B. RIE) Öffnungen in der Grundplattenschicht 122 gebildet werden. Die Öffnungen können gestaltet und bemessen sein, um einen Leseanschluss 130 und einen Heizelementanschluss 140 zu bilden.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann in der für den Leseanschluss gestalteten Öffnung leitfähiges Material für einen Leseanschluss 130 abgeschieden werden. In der für den Heizelementanschluss gestalteten Öffnung kann geeignetes leitfähiges Material für einen Heizelementanschluss 140 abgeschieden werden.
  • 14 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Phasenwechselmaterialschicht zeigt, die auf der Grundplattenschicht gebildet ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Phasenwechselmaterialschicht 111 auf der Grundplattenschicht 122 gebildet werden, wobei die Phasenwechselmaterialschicht 111 durch eine Abdeckabscheidung gebildet werden kann. Die Phasenwechselmaterialschicht 111 kann den Heizelementanschluss 140 bedecken und in elektrischem und thermischem Kontakt damit stehen und in elektrischem Kontakt mit dem Leseanschluss 130 stehen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Phasenwechselmaterialschicht 111 eine Dicke in einem Bereich von etwa 40 nm bis etwa 100 nm oder etwa 50 nm bis etwa 100 nm aufweisen, obwohl auch andere Dicken in Betracht gezogen werden.
  • 15 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die die Phasenwechselmaterialschicht zeigt, die auf der Grundplattenschicht strukturiert ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Phasenwechselmaterialschicht 111 unter Verwendung von lithographischen Verfahren und Ätzen strukturiert werden, um Teile der Phasenwechselmaterialschicht 111 zu entfernen und Abschnitte der Grundplattenschicht 122 freizulegen.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Phasenwechselmaterialschicht 111 eine Breite in einem Bereich von etwa 40 nm bis etwa 300 nm oder etwa 50 nm bis etwa 250 nm aufweisen, obwohl auch andere Breiten in Betracht gezogen werden.
  • 16 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die eine Ummantelungsschicht zeigt, die auf der strukturierten Phasenwechselmaterialschicht und der Grundplattenschicht gebildet ist, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine Ummantelungsschicht 124 auf dem strukturierten Phasenwechselmaterial, das eine erste Phase 110 aufweist, und der Grundplattenschicht 122 gebildet werden. Die Ummantelungsschicht 124 kann durch eine konforme Abscheidung, eine Abdeckabscheidung oder eine Kombination davon gebildet werden. Die Ummantelungsschicht 124 kann die strukturierte Phasenwechselmaterialschicht 111 umgeben und freiliegende Abschnitte der Grundplattenschicht 122 bedecken, um eine elektrisch isolierende Wand 120 zu bilden, die das strukturierte Phasenwechselmaterial umgeben kann.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Ummantelungsschicht 124 ein isolierendes dielektrisches Material sein, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Siliciumoxid (SiO), Siliciumnitrid (SiN), Siliciumoxynitrid (SiON), Siliciumborcarbonitrid (SiBCN) und Kombinationen davon.
  • 17 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung, die einen zweiten Heizelementanschluss und einen zweiten Leseanschluss zeigt, die in der Ummantelungsschicht gebildet sind, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können ein zweiter Heizelementanschluss 140 und ein zweiter Leseanschluss 130 in der Ummantelungsschicht 124 gebildet werden. Der zweite Heizelementanschluss 140 und der zweite Leseanschluss 130 können durch Bilden von Öffnungen in der Ummantelungsschicht 124 an vorgegebenen Stellen unter Verwendung von Lithographie und Ätzen gebildet werden. In der für den Leseanschluss gestalteten Öffnung kann leitfähiges Material für einen Leseanschluss 130 abgeschieden werden. In der für den Heizelementanschluss gestalteten Öffnung kann geeignetes leitfähiges Material für einen Heizelementanschluss 140 abgeschieden werden.
  • Die vorliegenden Ausführungsformen können einen Bauplan für einen Chip mit einer integrierten Schaltung einschließen, der in einer graphischen Computerprogrammiersprache erzeugt und in einem Computerspeichermedium (wie z.B. einer Platte, einem Band, einer physischen Festplatte oder einer virtuellen Festplatte, wie z.B. in einem Speicherzugriffnetzwerk) gespeichert sein kann. Wenn der Planer keine Chips oder die für die Herstellung von Chips verwendeten photolithographischen Masken herstellt, kann der Planer den erhaltenen Bauplan durch physische Mittel (z.B. durch Bereitstellen einer Kopie des Speichermediums, das den Bauplan speichert) oder elektronisch (z.B. durch das Internet) direkt oder indirekt an derartige Unternehmen übermitteln. Der gespeicherte Bauplan wird dann in das entsprechende Format (z.B. GDSII) für die Herstellung von photolithographischen Masken umgewandelt, die gewöhnlich mehrere Kopien des betreffenden Bauplans des Chips, der auf einem Wafer gebildet werden soll, enthalten. Die photolithographischen Masken werden zum Definieren von Bereichen des Wafers (und/oder der Schichten darauf), die geätzt oder auf andere Weise bearbeitet werden sollen, verwendet.
  • Wie hierin beschriebene Verfahren können bei der Herstellung von Chips mit integrierten Schaltungen verwendet werden. Die erhaltenen Chips mit integrierten Schaltungen können von dem Hersteller in Rohwaferform (d.h. als einzelner Wafer, der mehrere unverpackte Chips aufweist), als nacktes Die oder in einer verpackten Form verteilt werden. In dem letzteren Fall ist der Chip in einer Einzelchip-Packung (wie z.B. einem Kunststoffträger mit Leitungen, die an einer Hauptplatine oder einem anderen übergeordneten Träger befestigt sind) oder in einer Mehrchip-Packung (wie z.B. einem Keramikträger, der eines oder beide von Oberflächenverbindungen oder vergrabenen Verbindungen aufweist) montiert. In jedem Fall wird der Chip dann mit anderen Chips, diskreten Schaltungselementen und/oder anderen Signalverarbeitungseinheiten als Teil (a) eines Zwischenprodukts, wie z.B. einer Hauptplatine, oder (b) eines Endprodukts integriert. Das Endprodukt kann ein beliebiges Produkt sein, das Chips mit integrierten Schaltungen enthält, in dem Bereich von Spielzeug und anderen Low-End-Anwendungen bis hin zu fortgeschrittenen Computerprodukten mit einer Anzeige, einer Tastatur oder einer anderen Eingabeeinheit und einem Zentralprozessor.
  • Ferner ist zu beachten, dass Materialverbindungen in der Form von aufgelisteten Elementen beschrieben werden, z.B. SiGe. Diese Verbindungen decken verschiedene Anteile der Elemente in der Verbindung ab, z.B. deckt SiGe SixGe1-x ab, wobei x kleiner als oder gleich 1 ist, und so weiter. Zusätzlich kann die Verbindung auch andere Elemente enthalten und immer noch den vorliegenden Grundgedanken entsprechen. Die Verbindungen mit zusätzlichen Elementen werden hierin als Legierungen bezeichnet.
  • In der Beschreibung bedeutet ein Verweis auf „eine Ausführungsform“ oder „Ausführungsform“ sowie andere Variationen davon, dass ein bestimmtes Element, eine bestimmte Struktur, ein bestimmtes Merkmal und so weiter, das/die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in wenigstens einer Ausführungsform enthalten ist. Somit bezieht sich das Auftreten des Ausdrucks „bei einer Ausführungsform“ oder „gemäß einer Ausführungsform“ sowie beliebiger anderer Variationen an verschiedenen Stellen in der Beschreibung nicht notwendigerweise immer auf die gleiche Ausführungsform.
  • Es ist zu beachten, dass die Verwendung eines der folgenden „/“, „und/oder“ und „wenigstens eines von“, beispielsweise in den Fällen von „A/B“, „A und/oder B“ und „wenigstens eines von A und B“, die Auswahl nur der ersten aufgelisteten Option (A) oder die Auswahl nur der zweiten aufgelisteten Option (B) oder die Auswahl beider Optionen (A und B) einschließen soll. Als weiteres Beispiel soll in den Fällen von „A, B und/oder C“ und „wenigstens eines von A, B und C“ dieser Ausdruck die Auswahl nur der ersten aufgelisteten Option (A) oder die Auswahl nur der zweiten aufgelisteten Option (B) oder die Auswahl nur der dritten aufgelisteten Option (C) oder die Auswahl nur der ersten und der zweiten aufgelisteten Option (A und B) oder die Auswahl nur der ersten und der dritten aufgelisteten Option (A und C) oder die Auswahl nur der zweiten und der dritten aufgelisteten Option (B und C) oder die Auswahl aller drei Optionen (A und B und C) einschließen. Wie dem Fachmann klar ist, kann dies auf so viele Elemente erweitert werden, wie aufgelistet sind.
  • Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung besonderer Ausführungsformen und ist nicht zur Beschränkung von Ausführungsbeispielen vorgesehen. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen einschließen, sofern es der Zusammenhang nicht eindeutig anders bedingt. Ferner ist zu beachten, dass die Begriffe „weist auf“, „aufweisend“, „enthält“ und/oder „enthaltend“, wenn hierin verwendet, das Vorhandensein angegebener Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten bedeuten, nicht aber das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
  • Räumliche Relativbegriffe, wie z.B. „unterhalb“, „unter“, „unteres“, „über“, „oberes“ und dergleichen können hierin zur einfachen Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu (einem) anderen Element(en) oder Merkmal(en), wie in den FIG. dargestellt, zu beschreiben. Es ist zu beachten, dass die räumlichen Relativbegriffe zusätzlich zu den in den FIG. dargestellten Orientierungen verschiedene Orientierungen der Einheit in Verwendung oder im Betrieb einschließen sollen. Wenn beispielsweise die Einheit in den FIG. umgedreht wird, werden Elemente, die als „unter“ anderen oder „unterhalb“ anderer Elemente(n) oder Merkmale(n) beschrieben werden, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen angeordnet sein. Somit kann der Begriff „unter“ eine Orientierung sowohl von über als auch von unter einschließen. Die Einheit kann auch anders orientiert sein (um 90 Grad gedreht oder in anderen Orientierungen), und die hierin verwendeten räumlichen relativen Beschreibungsbegriffe können entsprechend interpretiert werden. Ferner ist zu beachten, dass eine Schicht, die als „zwischen“ zwei Schichten angeordnet bezeichnet wird, die einzige Schicht zwischen den beiden Schichten sein kann oder auch eine oder mehrere dazwischenliegende Schichten vorhanden sein können.
  • Es ist zu beachten, dass, obwohl die Begriffe „erstes“, „zweites“ usw. hierin zum Beschreiben verschiedener Elemente verwendet werden können, diese Elemente nicht durch diese Begriffe beschränkt werden sollen. Diese Begriffe werden nur zum Unterscheiden eines Elements von einem anderen Element verwendet. Somit könnte ein nachstehend als erstes Element bezeichnetes Element als zweites Element bezeichnet werden, ohne von dem Umfang des vorliegenden Konzepts abzuweichen.
  • Ferner ist zu beachten, dass, wenn ein Element, wie z.B. eine Schicht, ein Bereich oder ein Substrat, als „auf“ oder „über“ einem anderen Element angeordnet bezeichnet wird, es direkt auf dem anderen Element angeordnet sein kann, aber auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als „direkt auf“ oder „direkt über“ einem anderen Element angeordnet bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Ferner ist zu beachten, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als mit einem anderen Element „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden.
  • Nachdem bevorzugte Ausführungsformen einer Einheit und eines Verfahrens zur Herstellung der Einheit (die veranschaulichend und nicht beschränkend sein sollen) beschrieben worden sind, wird angemerkt, dass der Fachmann bei Kenntnis der vorstehenden Lehren Modifikationen und Variationen durchführen kann. Daher ist zu beachten, dass bei den offenbarten besonderen Ausführungsformen Veränderungen durchgeführt werden können, die innerhalb des von den anhängenden Ansprüchen dargelegten Umfangs der Erfindung liegen. Nachdem also Erscheinungsformen der Erfindung mit den/der von dem Patentrecht geforderten Einzelheiten und Sorgfalt beschrieben worden sind, wird der durch die Patenturkunde beanspruchte und gewünschte Schutz in den anhängenden Ansprüchen dargelegt.

Claims (20)

  1. Phasenwechselspeichereinheit, aufweisend: ein Phasenwechselspeichermaterial innerhalb einer elektrisch isolierenden Wand; einen ersten Heizelementanschluss in der elektrisch isolierenden Wand; und zwei Leseanschlüsse in der elektrisch isolierenden Wand.
  2. Phasenwechselspeichereinheit nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen zweiten Heizelementanschluss in der elektrisch isolierenden Wand, wobei der zweite Heizelementanschluss um eine Dicke des Phasenwechselspeichermaterials von dem ersten Heizelementanschluss getrennt ist.
  3. Phasenwechselspeichereinheit nach Anspruch 2, wobei der zweite Heizelementanschluss dem ersten Heizelementanschluss gegenüberliegt.
  4. Phasenwechselspeichereinheit nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Teil des Phasenwechselspeichermaterials in einer kristallinen Phase vorliegt.
  5. Phasenwechselspeichereinheit nach Anspruch 4, wobei wenigstens ein Teil des Phasenwechselspeichermaterials in einer amorphen Phase vorliegt.
  6. Phasenwechselspeichereinheit nach Anspruch 5, wobei die amorphe Phase des Phasenwechselmaterials in der Form einer Halbkugel vorliegt, die an den ersten Heizelementanschluss angrenzt.
  7. Phasenwechselspeichereinheit nach Anspruch 5, wobei das Phasenwechselmaterial Abmessungen in einem Bereich von etwa 50 nm (Länge) X 50 nm (Breite) X 50 nm (Höhe) bis etwa 250 nm (Länge) X 250 nm (Breite) X 100 nm (Höhe) aufweist.
  8. Phasenwechselspeichereinheit nach Anspruch 5, wobei die amorphe Phase des Phasenwechselmaterials eine erste Halbkugel, die an den ersten Heizelementanschluss angrenzt, und eine zweite Halbkugel, die an einen zweiten Heizelementanschluss angrenzt, enthält.
  9. Phasenwechselspeichereinheit nach Anspruch 8, wobei der Abstand zwischen der ersten Halbkugel und der zweiten Halbkugel den Zustand der Phasenwechselspeichereinheit bestimmt.
  10. Phasenwechselspeichereinheit, aufweisend: ein Phasenwechselspeichermaterial innerhalb einer elektrisch isolierenden Wand; zwei Heizelementanschlüsse in der elektrisch isolierenden Wand, wobei die Heizelementanschlüsse an gegenüberliegenden Seiten des Phasenwechselspeichermaterials angeordnet sind; und zwei Leseanschlüsse in der elektrisch isolierenden Wand, wobei die Leseanschlüsse an gegenüberliegenden Seiten der beiden Heizelementanschlüsse angeordnet sind.
  11. Phasenwechselspeichereinheit nach Anspruch 10, wobei die beiden Leseanschlüsse an der gleichen Seite der elektrisch isolierenden Wand angeordnet sind.
  12. Phasenwechselspeichereinheit nach Anspruch 10, wobei die beiden Heizelementanschlüsse um eine Höhe des Phasenwechselspeichermaterials innerhalb einer elektrisch isolierenden Wand in einem Bereich von etwa 50 nm bis etwa 100 nm getrennt sind.
  13. Phasenwechselspeichereinheit nach Anspruch 10, wobei die beiden Heizelementanschlüsse aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titannitrid (TiN), Tantalnitrid (TaN), Wolframnitrid (WN), Titansilicid (TiSi), Cobaltsilicid (CoSi), Nickelsilicid (NiSi), Titancarbid (TiC), Tantalcarbid (TaC), Wolfram (W), Cobalt (Co), Platin (Pt), Palladium (Pd) oder Tantal (Ta) und Kombinationen davon hergestellt sind.
  14. Phasenwechselspeichereinheit nach Anspruch 13, wobei das Phasenwechselspeichermaterial Ge2Sb2Te5 (GST) ist.
  15. Verfahren zum Bilden einer Phasenwechselspeichereinheit, aufweisend: Bilden einer Grundplattenschicht auf einem Substrat; Bilden eines ersten Leseanschlusses und eines ersten Heizelementanschlusses in der Grundplattenschicht; Bilden eines strukturierten Phasenwechselmaterials mit einer ersten Phase auf der Grundplattenschicht; Bilden einer Verkapselungsschicht auf dem strukturierten Phasenwechselmaterial; und Bilden eines zweiten Leseanschlusses in der Verkapselungsschicht, wobei der zweite Leseanschluss in elektrischem Kontakt mit dem strukturierten Phasenwechselmaterial steht.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend Bilden eines zweiten Heizelementanschlusses in der Verkapselungsschicht.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Phasenwechselspeichermaterial Ge2Sb2Te5 (GST) ist.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei wenigstens ein Teil des Phasenwechselspeichermaterials in einer kristallinen Phase vorliegt.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die beiden Heizelementanschlüsse um eine Höhe des Phasenwechselspeichermaterials innerhalb einer elektrisch isolierenden Wand in einem Bereich von etwa 50 nm bis etwa 100 nm getrennt sind.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der erste und zweite Heizelementanschluss aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titannitrid (TiN), Tantalnitrid (TaN), Wolframnitrid (WN), Titansilicid (TiSi), Cobaltsilicid (CoSi), Nickelsilicid (NiSi), Titancarbid (TiC), Tantalcarbid (TaC), Wolfram (W), Cobalt (Co), Platin (Pt), Palladium (Pd) oder Tantal (Ta) und Kombinationen davon hergestellt sind.
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