DE60310452T2

DE60310452T2 - Speicher mit zugriffsbauelement sowie herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE60310452T2
Application number: DE60310452T
Authority: DE
Inventors: A. Tyler West Augusta LOWREY
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-06-10
Also published as: ATE348407T1; SG118200A1; US20090298224A1; KR20040053767A; TW200410404A; AU2003237984A8; US7589343B2; KR100526067B1; WO2004055899A2; EP1570523B1; US20040113137A1; US7906369B2; TWI232581B; DE60310452D1; CN100458974C; EP1570523A2; WO2004055899A3; AU2003237984A1; DE10343209A1; CN1506972A

Description

Phasenübergangsspeichervorrichtungen verwenden zur Anwendung als elektronischen Speicher Phasenübergangsmaterialien, d. h. Materialien, die elektrisch zwischen einem im Allgemeinen amorphen und einem im Allgemeinen kristallinen Zustand umgeschaltet werden können. Ein Typ eines Speicherelements verwendet ein Phasenübergangsmaterial, das bei einer Anwendung elektrisch zwischen einem strukturellen Zustand von im Allgemeinen amorpher und im Allgemeinen kristalliner lokaler Ordnung oder zwischen unterschiedlichen detektierbaren Zuständen lokaler Ordnung über das gesamte Spektrum zwischen vollständig amorphen und vollständig kristallinen Zuständen elektrisch umgeschaltet werden kann. Der Zustand der Phasenübergangsmaterialien ist auch dahingehend nicht flüchtig, als, wenn sie entweder in einen kristallinen, semikristallinen, amorphen oder semiamorphen Zustand, der einen Widerstandswert repräsentiert, gebracht werden, dieser Wert beibehalten wird, bis er durch einen anderen Programmiervorgang geändert wird, weil dieser Wert eine Phase oder einen physikalischen Zustand des Materials angibt (z. B. kristallin oder amorph).
Ein Transistor oder eine Diode können mit dem Phasenübergangsmaterial verbunden sein und können als Auswahlvorrichtung dienen, um während Programmier- oder Auslesevorgängen auf das Phasenübergangsmaterial zuzugreifen. Der Transistor oder die Diode sind typischer Weise in oder auf der oberen Oberfläche eines einzelnen Siliziumkristallsubstrats ausgebildet. Transistoren können einen relativ großen Teil des Speicherchips einnehmen und können daher die Größe der Speicherzelle vergrößern, wobei dadurch die Speicherkapazität und die Kosten pro Bit eines Speicherchips nachteilig beeinflusst werden.
In DD 251 225 A1 ist ein Schaltmaterial mit Chalcogen offenbart. Dieses Schaltmaterial ist mit einem Speicher verbunden, der aus einem Phasenübergangsmaterial hergestellt ist. Die An ordnung des Schaltmaterials und des Speichers können wie ein vertikaler Stapel sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 8.
Weitere Aspekte sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und in den Zeichnungen erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Der als die Erfindung betrachtete Gegenstand ist im Speziellen dargelegt und deutlich in dem abschließenden Teil der Spezifikation beansprucht. Die vorliegende Erfindung kann jedoch sowohl hinsichtlich Organisation als auch Verfahren des Betriebs zusammen mit Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen derselben am Besten unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung verstanden werden, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen:
1 eine schematische Darstellung ist, die einen Speicher gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ein Diagramm ist, das eine Strom-Spannung-Charakteristik einer Auswahlvorrichtung veranschaulicht;
3 eine Querschnittsansicht einer Auswahlvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine Querschnittsansicht eines Teils eines Speichers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine Querschnittsansicht eines Teils des Speichers von 1 während der Herstellung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
6 eine Querschnittsansicht der Struktur von 5 in einer späteren Herstellungsstufe ist;
7 eine Querschnittsansicht der Struktur von 6 in einer späteren Herstellungsstufe ist;
8 eine Querschnittsansicht der Struktur von 7 in einer späteren Herstellungsstufe ist;
9 eine Querschnittsansicht der Struktur von 8 in einer späteren Herstellungsstufe ist;
10 eine Querschnittsansicht der Struktur von 9 in einer späteren Herstellungsstufe ist;
11 eine Querschnittsansicht der Struktur von 10 in einer späteren Herstellungsstufe ist;
12 eine Querschnittsansicht der Struktur von 11 in einer späteren Herstellungsstufe ist;
13 eine Querschnittsansicht ist, die eine Speicheranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
14 eine schematische Darstellung ist, die einen Speicher gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
15 eine Querschnittsansicht ist, die einen Teil eines Speichers gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
16 eine Querschnittsansicht ist, die eine Speicherzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
17 eine schematische Darstellung ist, die einen Speicher gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
18 eine Querschnittsansicht eines Teils des in 17 veranschaulichten Speichers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
19 ein Diagramm ist, das eine Strom-Spannung-Charakteristik einer Speicherzelle veranschaulicht; und
20 ein Blockdiagramm ist, das einen Teil eines Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Es ist ersichtlich, dass zur Einfachheit und Klarheit der Darstellung in den Figuren veranschaulichte Elemente nicht notwendiger Weise maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Zum Beispiel sind die Abmessungen einiger der Elemente im Verhältnis zu anderen Elementen der Klarheit halber übertrieben dargestellt. Ferner sind Bezugszeichen in den Figuren dort, wo es geeignet erschien, wiederholt worden, um entsprechende oder analoge Elemente anzugeben.
Detaillierte Beschreibung
In der folgenden detaillierten Beschreibung sind zahlreiche spezielle Einzelheiten dargelegt, um für ein eingehendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu sorgen. Es ist Fachleuten auf dem Gebiet jedoch verständlich, dass die vorliegende Erfindung ohne diese speziellen Einzelheiten in die Praxis umgesetzt werden kann. In anderen Fällen sind bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und Schaltkreise nicht im Einzelnen be schrieben worden, um so die vorliegende Erfindung nicht undeutlich werden zu lassen.
In der folgenden Beschreibung und Ansprüchen können die Begriffe "gekoppelt" und "verbunden" zusammen mit ihren abgeleiteten Formen verwendet werden. Es sollte verständlich sein, dass diese Begriffe nicht als synonym zueinander vorgesehen sind. Vielmehr kann bei speziellen Ausführungsformen "verbunden" verwendet werden, um anzugeben, dass zwei oder mehr Elemente in unmittelbarem physikalischen oder elektrischen Kontakt mit einander stehen. "Gekoppelt" kann bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente in unmittelbarem physikalischen oder elektrischen Kontakt stehen. "Gekoppelt" kann jedoch auch bedeuten, dass zwei oder mehr Elemente sich nicht in unmittelbarem Kontakt mit einander befinden, aber weiterhin mit einander zusammen wirken oder interagieren.
Bezug nehmend auf 1 ist eine Ausführungsform eines Speichers 100 veranschaulicht. Der Speicher 100 kann eine 3 × 3 Anordnung von Speicherzellen 111–119 aufweisen, wobei die Speicherzellen 111–119 jeweils eine Auswahlvorrichtung 120 und ein Speicherelement 130 aufweisen. Auch wenn die 3 × 3 Anordnung in 1 veranschaulicht ist, ist der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt. Der Speicher 100 kann eine größere Anordnung von Speicherzellen aufweisen.
Bei einer Ausführungsform können die Speicherelemente 130 ein Phasenübergangsmaterial umfassen. Bei dieser Ausführungsform kann der Speicher 100 als Phasenübergangsspeicher bezeichnet werden. Ein Phasenübergangsmaterial kann ein Material mit elektrischen Eigenschaften (z. B. Widerstand, Kapazität, etc.) sein, die durch Anwenden von Energie, zum Beispiel als Wärme, Licht, Spannungspotential oder elektrischer Strom, geändert werden können. Beispiele eines Phasenübergangsmaterials können ein chalcogenes oder ein Ovonic-Material umfassen.
Ein Ovonic-Material kann ein Material sein, das sich elektronisch oder strukturell ändert und als Halbleiter wirkt, wenn es eine Anwendung eines Spannungspotentials, eines elektrischen Stroms, Lichts, Wärme, etc. unterworfen wird. Ein Ovonic-Material kann in einem Speicherelement oder in einem elektronischen Schalter verwendet werden. Ein chalcogenes Material kann ein Material sein, das wenigstens ein Element aus der Spalte VI der Periodentabelle aufweist, oder kann ein Material sein, das ein oder mehrere der chalcogenen Elemente, z. B. eines der Elemente Tellur, Schwefel oder Selen, aufweist.
Der Speicher 100 kann Spaltenleitungen 141–143 und Zeilenleitungen 151–153 aufweisen, um eine spezielle Speicherzelle der Anordnung während einer Schreib- oder Leseoperation zu wählen. Die Spaltenleitungen 141–143 und die Zeilenleitungen 151–153 können auch als Adressleitungen bezeichnet werden, weil diese Leitungen verwendet werden können, um beim Programmieren oder Lesen die Speicherzellen 111–119 zu adressieren. Die Spaltenleitungen 141–143 können auch als Bitleitungen bezeichnet werden und die Zeilenleitungen 151–153 können auch als Wortleitungen bezeichnet werden.
Die Speicherelemente 130 können mit den Zeilenleitungen 151–153 verbunden sein und können über Auswahlvorrichtungen 120 mit den Spaltenleitungen 141–143 gekoppelt sein. Wenn eine spezielle Speicherzelle (z. B. die Speicherzelle 151) gewählt wird, können daher Spannungspotentiale an die Spaltenleitung (z. B. 142) und die Zeilenleitung (z. B. 152), die der Speicherzelle zugeordnet sind, angelegt werden, um über die Speicherzelle ein Spannungspotential anzulegen.
Die Auswahlvorrichtung 120 kann verwendet werden, um beim Programmieren oder Lesen des Speicherelements 130 auf das Speicherelement 130 zuzugreifen. Die Auswahlvorrichtung 120 kann als Schalter arbeiten, der abhängig von der Größe des Spannungspotentials, das an die Speicherzelle angelegt wird, entweder "aus" oder "ein" ist. Der ausgeschaltete Zustand kann ein im Wesentlichen elektrisch nicht leitender Zustand sein und der eingeschaltete Zustand kein ein im Wesentlichen leitender Zustand sein. Die Auswahlvorrichtung 120 kann zum Beispiel eine Grenzspannung aufweisen und, wenn ein Spannungspotential kleiner als die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 an die Auswahlvorrichtung 120 angelegt wird, kann die Auswahlvorrichtung 120 dann "aus" oder in einem Zustand mit relativ hohem Widerstand bleiben, so dass geringer oder kein elektrischer Strom durch die Speicherzelle hindurch geht. Wenn ein Spannungspotential größer als die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 an die Auswahlvorrichtung 120 angelegt wird, kann sich dann alternativ die Auswahlvorrichtung 120 "einschalten", d. h. in einem Zustand mit relativ geringem Widerstand arbeiten, so dass elektrischer Strom durch die Speicherzelle hindurch geht. Mit anderen Worten, die Auswahlvorrichtung 120 kann sich in einem im Wesentlichen elektrisch nicht leitendem Zustand befinden, wenn weniger als ein vorbestimmtes Spannungspotential, z. B. die Grenzspannung, an die Auswahlvorrichtung 120 angelegt wird. Die Auswahlvorrichtung 120 kann sich in einem im Wesentlichen leitenden Zustand befinden, wenn mehr als das vorbestimmte Spannungspotential an die Auswahlvorrichtung 120 angelegt wird. Die Auswahlvorrichtung 120 kann auch als Zugriffsvorrichtung, Isolierungsvorrichtung oder Schalter bezeichnet werden.
Bei einer Ausführungsform kann die Auswahlvorrichtung 120 ein Schaltmaterial, wie zum Beispiel ein chalcogenes oder ein Ovonic-Material, umfassen und kann als Ovonic-Grenzwertschalter oder einfacher als Ovonic-Schalter bezeichnet werden. Das Schaltmaterial der Auswahlvorrichtung 120 kann ein Material in einem im Wesentlichen amorphen Zustand sein, das zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, die wiederholt und umkehrbar zwischen einem "Aus"-Zustand mit höherem Widerstand (z. B. größer als etwa zehn Mega-Ohm) und einem "Ein"-Zustand mit relativ geringerem Widerstand (z. B. etwa null Ohm) durch Anlegen eines vorbestimmten elektrischen Stroms oder eines Spannungspotentials umgeschaltet werden können. Bei dieser Ausführungsform kann die Auswahlvorrichtung 120 eine Vorrichtung mit zwei Anschlüs sen sein, die eine Strom-Spannung-(I-V)-Charakteristik vergleichbar zu der eines Phasenübergangsspeicherelements haben, das sich in dem amorphen Zustand befindet. Im Gegensatz zu einem Phasenübergangsspeicherelement kann das Schaltmaterial der Auswahlvorrichtung 120 jedoch die Phase nicht ändern. Dies bedeutet, dass Schaltmaterial der Auswahlvorrichtung 120 kann kein programmierbares Material sein und folglich kann die Auswahlvorrichtung 120 keine Speichervorrichtung sein, die Information zu speichern vermag. Zum Beispiel kann das Schaltmaterial der Auswahlvorrichtung 120 dauerhaft amorph bleiben und kann die I-V-Charakteristik über die gesamte Betriebsdauer gleich bleiben. Ein Beispiel einer I-V-Charakteristik der Auswahlvorrichtung 120 ist in 2 gezeigt.
Bezugnehmend auf 2 kann die Auswahlvorrichtung 120 in der Betriebsart mit geringer Spannung oder kleinem elektrischen Feld, d. h. wo die an die Auswahlvorrichtung 120 angelegte Spannung kleiner als eine Grenzspannung (mit V_TH bezeichnet) ist, "aus" oder nicht leitend sein und einen relativ großen Widerstand an den Tag legen, z. B. mehr als etwa 10 Mega-Ohm. Die Auswahlvorrichtung 120 kann in dem Aus-Zustand bleiben, bis eine ausreichende Spannung, z. B. V_TH, angelegt wird oder ein ausreichender Strom angelegt wird, z. B. I_TH, die bzw. der die Schaltvorrichtung 120 in einen leitenden eingeschalteten Zustand mit relativ geringem Widerstand schalten kann. Nachdem ein Spannungspotential größer als etwa V_TH an die Auswahlvorrichtung 120 angelegt wird, kann das Spannungspotential über der Auswahlvorrichtung 120 auf ein mit V_H bezeichnetes Haltespannungspotential abfallen ("Rücksprung"; engl.: snapback). Der Rücksprung kann die Spannungsdifferenz zwischen V_TH und V_H einer Auswahlvorrichtung bezeichnen.
In dem eingeschalteten Zustand kann das Spannungspotential über der Auswahlvorrichtung 120 nahe bei der Haltespannung von V_H bleiben, wenn ein Strom, der durch die Auswahlvorrichtung 120 hindurch geht, erhöht wird. Die Auswahlvorrichtung 120 kann eingeschaltet bleiben, bis der Strom durch die Auswahlvorrich tung 120 unter einen mit I_H bezeichneten Haltestrom abfällt. Unterhalb dieses Werts kann sich die Auswahlvorrichtung 120 abschalten und in einen nicht leitenden ausgeschalteten Zustand mit relativ großem Widerstand zurück kehren, bis V_TH und I_TH erneut überschritten werden.
Auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, kann die Auswahlvorrichtung 120 bei einer Ausführungsform eine Grenzspannung (V_TH) von etwa 5,3 Volt, eine Haltespannung (V_TH) von etwa 0,8 Volt, einen Grenzstrom (I_TH) von etwa 4 Nanoampere und einen Haltestrom (I_H) von etwa 100 Nanoampere haben. Indem die Dicke und die Art des Materials angepasst werden, kann V_TH etwa 2 Volt betragen und die Haltespannung etwa ein Volt. Dies kann es ermöglichen, dass der Rücksprung kleiner als die V_TH des Reihenspeicherelements ist, um die Möglichkeit einer Lesestörung zu verhindern, wenn der Rücksprung V_TH des Speicherelements überschreitet, was es dazu bringt, einzuschalten und die Kapazität der Spalten- und Zeilenleitungen anzusteuern, wobei in ungünstiger Weise Strom hindurch gelassen wird, der den Widerstand des Speicherelements verringern könnte, wenn sich das Speicherelement in dem zurück gesetzten Zustand befindet.
3 veranschaulicht eine Ausführungsform der Auswahlvorrichtung 120. Bei dieser Ausführungsform kann die Auswahlvorrichtung 120 eine untere Elektrode 210 und ein Schaltmaterial 220 über der unteren Elektrode 210 aufweisen. Mit anderen Worten, das Schaltmaterial 220 kann über der unteren Elektrode 210 ausgebildet sein und diese kontaktieren. Zusätzlich kann die Auswahlvorrichtung 120 eine obere Elektrode 230 über dem Schaltmaterial 220 aufweisen.
Auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, kann die untere Elektrode 210 ein Dünnschichtmaterial sein, das eine Schichtdicke von etwa 2 nm (20 Angstrom (Å) bis etwa 200 nm (2000 Å) hat. Bei einer Ausführungsform kann die Dicke der Elektrode 210 von etwa 10 nm (100 Å) bis etwa 100 nm (1000 Å) reichen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke der Elektrode 210 etwa 30 nm (300 Å) betragen. Geeignete Materialien für die untere Elektrode 210 können eine dünne Schicht aus Titan (Ti), Titannitrit (TiN), Titanwolfram (TiW), Kohlenstoff (C), Siliziumkarbid (SiC), Titanaluminiumnitrit (TiAlN), Titansiliziumnitrit (TiSiN), polykristallinem Silizium, Tantalnitrit (TaN), eine Kombination dieser Schichten oder anderen geeigneten Leitern oder Widerstandsleitern aufweisen, die mit dem Schaltmaterial 220 kompatibel sind.
Auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, kann das Schaltmaterial 220 ein Dünnschichtmaterial sein, das eine Dicke von etwa 2 nm (20 Å) bis etwa 200 nm (2000 Å) hat. Bei einer Ausführungsform kann die Dicke des Schaltmaterial 220 von etwa 20 nm (200 Å) bis etwa 100 nm (1000 Å) reichen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke des Schaltmaterials 220 etwa 50 nm (500 Å) betragen.
Das Schaltmaterial 220 kann die untere Elektrode 210 überlagernd ausgeformt werden, wobei ein Dünnschichtabscheidungsverfahren verwendet wird, wie zum Beispiel ein Prozess zur chemischen Dampfabscheidung (CVD; engl.: Chemical Vapor Deposition) oder eine physikalische Dampfabscheidung (PVD; engl.: Physical Vapor Deposition). Das Schaltmaterial 220 kann eine dünne Schicht aus einem chalcogenen Material oder einem Ovonic-Material in einem im Wesentlichen amorphen Zustand sein, das wiederholt und umkehrbar zwischen einem "Aus"-Zustand mit höherem Widerstand und einem "Ein"-Zustand mit relativ geringerem Widerstand umgeschaltet werden kann, indem ein vorbestimmter elektrischer Strom oder Spannungspotential angelegt werden. Das Schaltmaterial 220 kann kein programmierbares Material sein, das Information zu speichern vermag. Mit anderen Worten, das Schaltmaterial 220 kann ein nicht programmierbares Material sein.
Auch wenn der Umfang dieser Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, kann das Schaltmaterial 220 ein sich von Sauerstoff unterscheidendes Chalcogen umfassen. Bei einer Ausführungsform kann das Schaltmaterial 220 Tellur und/oder Selen umfassen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Schaltmaterial 220 Silizium (Si), Tellur (Te), Arsen (As) und Germanium (Ge) oder Kombinationen dieser Elemente umfassen. Bei weiteren Ausführungsformen kann eine Zusammensetzung für das Schaltmaterial 220 eine Legierung aus Silizium (Si), Tellur (Te), Arsen (As), Germanium (Ge) und Indium (In) oder eine Legierung aus Si, Te, As, Ge und Phosphor (P) aufweisen.
Auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, kann die Zusammensetzung des Schaltmaterials 220 bei einem Beispiel eine Si-Konzentration von etwa 14 %, eine Te-Konzentration von etwa 39 %, eine As-Konzentration von etwa 37 %, eine Ge-Konzentration von etwa 9 % und eine In-Konzentration von etwa 1 % umfassen. Bei einem weiteren Beispiel kann die Zusammensetzung des Schaltmaterials 220 eine Si-Konzentration von etwa 14 %, eine Te-Konzentration von etwa 39 %, eine As-Konzentration von etwa 37 %, eine Ge-Konzentration von etwa 9 % und eine P-Konzentration von etwa 1 % aufweisen. Bei diesen Beispielen sind die Prozentanteile Atomprozentanteile, die insgesamt 100 % der Atome der Bestandteile ausmachen.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Zusammensetzung für das Schaltmaterial 220 eine Legierung aus Arsen (As), Tellur (Te), Schwefel (S), Germanium (Ge), Selen (Se) und Antimon (Sb) mit jeweiligen Atomprozentanteilen von 10 %, 21 %, 2 %, 15 %, 50 % und 2 % aufweisen.
Auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, kann das Schaltmaterial 220 bei weiteren Ausführungsformen Si, Te, As, Ge, Schwefel (S) und Selen (Se) umfassen. Zum Beispiel kann die Zusammensetzung des Schaltmaterials 220 eine Si-Konzentration von etwa 5 %, eine Te-Konzentration von etwa 34 %, eine As-Konzentration von etwa 28 %, eine Ge-Konzentration von etwa 11 %, eine S-Konzentration von etwa 21 % und eine Se-Konzentration von etwa 1 % aufweisen.
Die obere Elektrode 230 kann ein Dünnschichtmaterial mit einer Dicke sein, die von etwa 2 nm (20 Angstrom (Å)) bis etwa 200 nm (2000 Å) reicht. Bei einer Ausführungsform kann die Dicke der Elektrode 230 von etwa 10 nm (100 Å) bis etwa 100 nm (1000 Å) reichen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke der Elektrode 230 etwa 30 nm (300 Å) betragen. Geeignete Materialien für die obere Elektrode 230 können eine dünne Schicht aus Titan (Ti), Titannitrit (TiN), Titanwolfram (TiW), Kohlenstoff (C), Siliziumkarbid (SiC), Titanaluminiumnitrit (TiAlN), Titansiliziumnitrit (TiSiN), polykristallinem Silizium, Tantalnitrit (TaN), einiger Kombinationen dieser Schichten oder weiteren geeigneten Leitern oder Widerstandsleitern aufweisen, die mit dem Schaltmaterial 220 kompatibel sind.
Bei einer Ausführungsform können die obere Elektrode und die untere Elektrode Kohlenstoff umfassen und können eine Dicke von etwa 50 nm (500 Å) haben. Die obere Elektrode 230 kann auch als höhere Elektrode bezeichnet werden und die untere Elektrode 210 kann auch als die tiefere Elektrode bezeichnet werden. Bei dieser Ausführungsform kann die Auswahlvorrichtung 120 als vertikale Struktur bezeichnet werden, weil elektrischer Strom vertikal durch das Schaltmaterial 220 zwischen der oberen Elektrode 230 und der unteren Elektrode 210 fließen kann. Die Schaltvorrichtung 120 kann auch als Dünnschichtauswahlvorrichtung bezeichnet werden, wenn dünne Schichten für das Schaltmaterial 220 und die Elektroden 210 und 230 verwendet werden.
Die Grenzspannung (I_TH) der Auswahlvorrichtung 120 kann kleiner als der Grenzstrom für eine Ovonic-Speichervorrichtung sein, die in einen amorphen Zustand mit hohem Widerstand gebracht wird. Die Grenzspannung (V_TH) der Auswahlvorrichtung 120 kann durch sich ändernde Prozessvariablen geändert werden, wie zum Beispiel die Dicke oder Legierungszusammensetzung des Schaltma terials 220. Zum Beispiel kann ein Vergrößern der Dicke des Schaltmaterials 220 die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 erhöhen. Die Haltespannung (V_H) der Auswahlvorrichtung 120 kann durch die Art des Kontakts mit der Schaltvorrichtung 120 geändert oder festgelegt werden, z. B. die Zusammensetzung der Elektroden 210 und 230 kann die Haltespannung der Auswahlvorrichtung 120 festlegen.
Wenn bei einer Ausführungsform zum Beispiel die Dicke des Schaltmaterials 220, das aus Silizium (Si), Tellur (Te), Arsen (As) und Germanium (Ge) zusammengesetzt ist, etwa 300 Å beträgt und die Elektroden 210 und 230 Schichten aus Kohlenstoff (C) sind, dann kann die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 etwa zwei Volt betragen und kann die Haltespannung der Auswahlvorrichtung 120 etwa ein Volt betragen. Wenn die Elektroden 210 und 230 Schichten aus TiSiN mit einer Dicke von etwa 30 nm (300 Å) sind, dann kann die Haltespannung der Auswahlvorrichtung 120 etwa 0,8 Volt betragen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann, wenn die Elektroden 210 und 230 Schichten aus TiAlN mit einer Dicke von etwa 30 nm (300 Å) sind, die Haltespannung der Auswahlvorrichtung 120 etwa 0,4 Volt betragen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Haltespannung der Auswahlvorrichtung 120 etwa 0,15 Volt betragen, wenn die Elektroden 210 und 230 Schichten aus Kobalatsilicid sind.
Die Auswahlvorrichtung 120 kann verglichen mit anderen Schaltelementen, wie zum Beispiel Metalloxid-Halbleiter-(MOS)-Transistoren oder Bipolartransistoren (BJTs), für einen vorgegebenen Bereich einer Vorrichtung für einen relativ hohen "Einschaltstrom" sorgen. Der relativ höhere Einschaltstrom der Auswahlvorrichtung 120 in dem eingeschalteten Zustand kann einen relativ höheren Programmierstrom zulassen, der der Auswahlvorrichtung 120 zur Verfügung steht, um ein Speicherelement (z. B. 130) zu programmieren.
Die in 1 gezeigte Speicheranordnung, die die in 3 veranschaulichte Auswahlvorrichtung 120 verwendet, kann aufge baut werden, indem die Auswahlvorrichtung 120 und das Speicherelement 130 in einer vertikalen Anordnung gestapelt werden. Ein Beispiel einer vertikalen Struktur, die die Auswahlvorrichtung 120 über dem Speicherelement 130 ausgebildet umfasst, ist in 4 veranschaulicht.
Bezugnehmend auf 4, ist eine Ausführungsform eines Teils des Speichers 100 veranschaulicht. Der Speicher 100 kann ein Substrat 240, ein isolierendes Material 260 über dem Substrat 240 und ein leitendes Material 270 über dem isolierenden Material 260 umfassen. Das leitende Material 270 kann eine Adressleitung (z. B. die Zeilenleitung 152) sein. Über dem leitenden Material 270 kann eine Öffnung (in 4 nicht gezeigt) in einem isolierenden Material 280 ausgebildet sein. In der Öffnung kann eine untere Elektrode 340 ausgebildet sein. Über der Elektrode 340 können aufeinander folgende Schichten eines Speichermaterials 350, eines Elektrodenmaterials 360, eines Sperrschichtmaterials 370, einer Elektrode 210, eines Schaltmaterials 220, einer Elektrode 230 und eines leitenden Materials 380 abgeschieden sein, um eine vertikale Speicherzellenstruktur zu bilden. Das leitende Material 380 kann eine Adressleitung (z. B. die Spaltenleitung 142) sein.
Bei der in 4 veranschaulichten Ausführungsform können das Speichermaterial 350 und die Elektroden 340 und 360 das Speicherelement 130 bilden. Wenn das Speichermaterial 350 ein Ovonic-Material oder ein chalcogenes Material ist, kann das Speicherelement 130 als Phasenübergangsspeichervorrichtung oder als Ovonic-Speichervorrichtung bezeichnet werden. Bei der in 4 veranschaulichten Ausführungsform ist die Ausführungsform 124 ferner über dem Speicherelement 130 ausgebildet, um eine vertikale Struktur oder einen vertikalen Stapel zu bilden. Bei alternativen Ausführungsformen kann das Speicherelement 130 über der Auswahlvorrichtung 120 ausgebildet sein, um eine vertikale Struktur zu bilden. Bei der in 4 veranschaulichten Ausführungsform sind die Auswahlvorrichtung 120 und das Speicherelement 130 lediglich unter Verwendung von Dünnschichtmaterialien ausgebildet, und der vertikale Stapel kann als vertikaler Dünnschichtstapel bezeichnet werden.
Ein Dünnschichtmaterial kann eine spezielle Klasse eines isolierenden oder leitenden Materials sein, das auf einem Substrat oder anderen Materialien abgeschieden ist, und kann eine spezifizierte Dicke haben, z. B. Dünnschichtmaterialien können Materialien bezeichnen, die eine Dicke haben, die von mehr als null nm (null Å) bis zu weniger als etwa 2500 nm (25.000 Å) reicht. Zusätzlich können Dünnschichtmaterialien Materialien sein, die unter Verwendung von Dünnschichtabscheidungsverfahren abgeschieden werden, wie zum Beispiel PVD (physikalische Dampfabscheidung; engl.: Physical Vapor Deposition), CVD (chemische Dampfabscheidung; engl.: Chemical Vapor Deposition) oder PECVD (plasmaverstärkte chemische Dampfabscheidung; engl.: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) etc.
Andere Ausführungsformen können Variationen hinsichtlich der vertikalen Struktur aufweisen. Zum Beispiel kann bei einer Ausführungsform das Grenzschichtmaterial 370 von der vertikalen Struktur beseitigt sein. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Grenzschichtmaterial 370 von der vertikalen Struktur beseitigt sein und kann die Elektrode 360 mit der Elektrode 210 in einer einzelnen leitende Schicht kombiniert sein, um eine einzelne Elektrode zu bilden. Bei einer weiteren Ausführungsform kann ferner die Elektrode 230 mit dem leitenden Material 380 kombiniert sein, um eine einzelne leitende Schicht oder eine einzelne Elektrode zu bilden.
Das Speichermaterial 350 kann ein programmierbares Phasenübergangsmaterial sein, das in einen von wenigstens zwei Speicherzuständen programmiert werden kann, indem ein Strom an das Speichermaterial 350 angelegt wird, um die Phase des Speichermaterials 350 zwischen einem im Wesentlichen kristallinen Zustand und einem im Wesentlichen amorphen Zustand zu ändern, wobei ein Widerstand des Speichermaterials 350 in dem im Wesent lichen amorphen Zustand größer als der Widerstand des Speichermaterials 350 in dem im Wesentlichen kristallinen Zustand ist.
Das Programmieren des Speichermaterials 350, um den Zustand oder die Phase des Materials zu ändern, kann erfolgen, indem Spannungspotentiale an die leitenden Materialien 380 und 270 angelegt werden, um dadurch ein Spannungspotential über der Auswahlvorrichtung 120 und dem Speicherelement 130 zu erzeugen. Wenn das Spannungspotential größer als die Grenzspannungen der Auswahlvorrichtung 120 und des Speicherelements 130 ist, kann dann ein elektrischer Strom durch das Speichermaterial 350 in Antwort auf die angelegten Spannungspotentiale fließen und kann zu einem Erwärmen des Speichermaterials 350 führen.
Diese Erwärmung kann den Speicherzustand oder die Phase des Speichermaterials 250 ändern. Ein Ändern der Phase oder des Zustands des Speichermaterials 350 kann die elektrische Eigenschaft des Speichermaterials 350 ändern, z. B. der Widerstand des Materials kann geändert werden, indem die Phase des Speichermaterials 350 geändert wird. Das Speichermaterial 350 kann auch als programmierbares Widerstandsmaterial bezeichnet werden.
In dem "zurück gesetzten"-Zustand kann sich das Speichermaterial 350 in einem amorphen oder semi-amorphen Zustand befinden und in dem "gesetzten"-Zustand kann sich das Speichermaterial in einem kristallinen oder semi-kristallinen Zustand befinden. Der Widerstand des Speichermaterials 350 kann in dem amorphen oder semi-amorphen Zustand größer als der Widerstand des Speichermaterials 350 in dem kristallinen oder semi-kristallinen Zustand sein. Es ist verständlich, dass die Zuordnung von zurückgesetzt und gesetzt zu amorphen bzw. kristallinen Zuständen eine Konvention ist und dass wenigstens eine entgegengesetzte Konvention gewählt werden kann.
Unter Verwendung elektrischen Stroms kann das Speichermaterial 350 auf eine relativ höhere Temperatur erwärmt werden, um das Speichermaterial 350 amorph zu machen und das Speichermaterial 350 "zurück zu setzen" (z. B. das Speichermaterial 350 auf einen logischen Wert von "0" zu programmieren). Ein Erwärmen der Masse des Speichermaterials 350 auf eine relativ niedrigerere Kristallisationstemperatur kann das Speichermaterial 350 kristallisieren und das Speichermaterial 350 "setzen" (z. B. das Speichermaterial 350 auf einen logischen Wert von "1" programmieren). Verschiedene Widerstände des Speichermaterials 350 können erreicht werden, um Information zu speichern, indem das Maß an Stromfluss und -dauer durch das Volumen des Speichermaterials 350 variiert wird.
Der in 4 gezeigte Speicher 100 kann als vertikale Phasenübergangsspeicherstruktur bezeichnet werden, weil Strom vertikal zwischen Adressleitungen durch die Auswahlvorrichtung 120 und das Speicherelement 130 fließen kann.
Bei anderen Ausführungsformen kann der Speicher 100 anders angeordnet und zusätzliche Schichten und Strukturen aufweisen. zum Beispiel kann es erwünscht sein, Isolationsstrukturen, periphere Schaltkreisanordnungen (z. B. Adressschaltkreisanordnungen), Transistoren in dem Substrat 240 etc. auszubilden. Es solle verständlich sein, dass das Fehlen dieser Elemente in den Zeichnungen nicht eine Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung darstellt.
Es sollte beachtet werden, dass die in 4 veranschaulichte Speicherstruktur keine Transistor- oder Diodenauswahlvorrichtungen verwendet. Die in 4 veranschaulichte Speicherstruktur kann als Stand-Alone-Anordnung oder als Anordnungen auf einem Substrat aufgebaut sein oder kann als Prozessmodul aufgebaut sein, das in einen komplexeren Prozessfluss eingefügt wird, der weitere Strukturen bildet. Zum Beispiel kann dieses Modul in einen vollständigen komplementären Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS)-Prozess integriert werden, der auch N-Kanal- und P-Kanal-Transistoren, deren Verdrahtungsverbindungen und weitere Schaltkreiselemente bildet. Bei einer solchen Ausführungs form können die Zeilen- und Spaltenleitungen jeweils durch N- und P-Kanal-Transistoren zum Lesen und Schreiben in einer Art und Weise angesteuert werden, die einem Durchschnittsfachmann ersichtlich sind.
Zurück verweisend auf 1 kann eine Ausführungsform eines Adressierungsschemas veranschaulicht werden. Für ein gewähltes Speicherelement (z. B. 115) kann ein "Hälfte-Anordnungsauswahl-Vorspannungsschema" (engl.: half select array biasing scheme) implementiert sein, wobei eine Spannung, zum Beispiel V Volt, an die gewählte Spaltenleitung (z. B. 142) angelegt werden kann und etwa null Volt an die gewählte Zeilenleitung (z. B. 152) angelegt werden kann.
Bei einer Ausführungsform, die als das "Hälfte-Anordnungsauswahl-Vorspannungsschema" für den Fall des Programmierens eines Speicherelements bezeichnet ist, kann V größer als die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 (V_TH SD) + die Rücksetzgrenzspannung des Speicherelements 130 (V_TH Reset), aber kleiner als das zweifache von V_TH SD gewählt werden. Mit anderen Worten (V_TH SD + V_TH Reset) < V < (2 × V_TH SD). Alle nicht gewählten Zeilen und Spalten können mit V/2 vorgespannt werden. Bei diesem Ansatz kann es sein, dass es keine Vorspannung zwischen nicht gewählten Zeilenleitungen und nicht gewählten Spaltenleitungen gibt. Dies kann Hintergrundleckagestrom verringern. Nach erfolgreichem Vorspannen der Speicheranordnung auf diese Weise können die Speicherelemente der Anordnung programmiert werden, indem sukzessive ein Strom ausreichender Größe und mit schnell abfallenden Flanken von mehr als etwa 5 Nanosekunden zum Zurücksetzen und langsam abfallenden Flanken größer als etwa 200 Nanosekunden für den gesetzten Zustand aufgeprägt wird, um die Phase des Speichermaterials zu ändern.
Zum Lesen eines Speicherelements kann V größer als die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 (V_TH ST), aber kleiner als die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 210 (V_TH ST) + die Rücksetzgrenzspannung des Speicherelements 130 (V_TH Reset) ge wählt werden. Mit anderen Worten (V_TH SD) < (V_TH SD + V_TH Reset). Alle nicht gewählten Zeilen und nicht gewählten Spalten können mit V/2 vorgespannt werden. Bei diesem Ansatz kann es sein, dass es keine Vorspannung zwischen nicht gewählten Zeilenleitungen und nicht gewählten Spaltenleitungen gibt. Dies kann einen Hintergrundleckagestrom verringern. Nach dem Vorspannen der Speicheranordnung auf diese Weise können die Speicherelemente der Anordnung nachfolgend ausgelesen werden, indem sukzessive ein relativ kleinerer Strom oder Spannung als zum Schreiben oder Stören eines Bit erforderlich aufgeprägt wird, um einen Widerstand des Speichermaterials der Speicherelemente zu ermitteln. Eine aufgeprägte Spannung ist kleiner als die Spannung, die den Grenzwert des Speicherelements überschreitet, jedoch groß genug ist, um zu einem detektierbar größerem Strom durch ein gesetztes Bit als ein zurückgesetztes Bit zu führen. Alternativ kann ein Strom kleiner als I_TH des Speicherelements durch ein Bit geführt werden. Dieser Strom kann einen detektierbar kleineren Spannungsabfall über einem gesetzten Speicherelement als einem zurück gesetzten Speicherelement bewirken. Zum Beispiel kann der Rücksetzstrom etwa 1,5 Milliampere (ma) betragen und kann I_TH größer als etwa 0,03 ma sein. Iread kann für einen Vorgang mit Rset kleiner als etwa 10.000 Ohm etwa 0,01 ma betragen, so dass der maximale Abfall über einem gesetzten Speicherelement unter etwa 0,1 Volt liegen kann und I_TH des Speicherelements nicht überschritten wird. Für eine Speichervorrichtung mit V_TH von etwa 0,8 Volt kann die zurück gesetzte Vorrichtung die Spannung über der Speichervorrichtung bei etwa 0,6 Volt ohne Grenzwertüberschreitung oder Zurückschnappen verriegeln. Dies sorgt für einen Spannungsunterschied beim Lesen zwischen dem gesetzten und zurück gesetzten Zustand von etwa 0,6 Volt abzüglich von etwa 0,1 oder 0,5 Volt, was die Variation der Haltespannungen des Vorrichtungsschalters und des Speicherelements berücksichtigen kann.
Eine weitere Ausführungsform eines Adressierungsschemas kann als das "Drittel-Anordnungsauswahl-Vorspannungsschema" (engl.: one-third select array biasing scheme) bezeichnet werden. Diese Ausführungsform kann den Spielraum zum Inaktivieren verbessern. Bei dieser Ausführungsform kann zum Programmieren eines Speicherelements eine Spannung von V Volt an eine gewählte Spaltenleitung angelegt werden und null Volt können an die gewählte Zeilenleitung angelegt werden. V kann größer als die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 (V_TH SD) + die Rücksetzgrenzspannung des Speicherelements 130 (V_TH Reset), aber kleiner als das dreifache von V_TH SD gewählt werden. Mit anderen Wort (V_TH SD + V_TH Reset) < V < (3 × V_TH SD). Alle nicht gewählten Zeilen können mit (2 V)/3 vorgespannt sein. Alle nicht gewählten Spalten können mit V/3 vorgespannt sein. Bei diesem Ansatz kann es eine Vorspannung zwischen nicht gewählten Zeilenleitungen und nicht gewählten Spannungsleitungen von etwa +/– V/3 geben. Dies kann für einen zusätzlichen Herstellungsspielraum hinsichtlich der Variabilität von Grenzwertspannungen der Auswahlvorrichtung 120 und des Speicherelements 130 sorgen. Nach dem Vorspannen der Speicheranordnung auf diese Weise können die Speicherelemente der Anordnung programmiert werden, indem ein Strom aufgeprägt wird, der ausreicht, um die Phase eines Speichermaterials zu ändern.
Im Fall des Lesens eines Speicherelements kann die Spannung V größer als die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 (V_TH SD), aber kleiner als die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 (V_TH SD) + die Rücksetzgrenzspannung des Speicherelements 130 (V_TH Reset) gewählt werden. Mit anderen Worten (V_TH SD) < V < (V_TH SD + V_TH Reset). Alle nicht gewählten Zeilen können mit (2V)/3 vorgespannt sein. Alle nicht gewählten Spalten können mit V/3 vorgespannt sein. Bei diesem Ansatz kann es eine Vorspannung zwischen nicht gewählten Zeilenleitungen und nicht gewählten Spaltenleitungen von etwa +/– V/3 geben. Dies kann für einen zusätzlichen Herstellungsspielraum hinsichtlich der Variabilität der Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 sorgen. Nach dem Vorspannen der Speicheranordnung auf diese Weise können die Speicherelemente der Anordnung ausgelesen werden, indem ein relativ kleinerer Strom aufgeprägt wird, um den Widerstand des Speichermaterials der Speicherelemente zu ermitteln, wie zum Beispiel durch die Verfahren, die bei dem oben diskutierten Halbauswahlansatz V/2-Ansatz verwendet werden.
Das Programmieren einer gewählten Speicherzelle kann umfassen, nicht gewählte Zeilen- und nicht gewählte Spaltenleitungen vorzuspannen, wie oben bei den Ausführungsformen mit dem "Hälfte-Anordnungsauswahl-Vorspannungsschema" und dem "Drittel-Anordnungsauswahl-Vorspannungsschema" diskutiert. Auf die gewählte Spaltenleitung kann ein Strom mit einer Compliance aufgeprägt werden, die größer als die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 und die Grenzspannung des Speicherelements 130 sein kann. Die Stromamplitude, Dauer und Pulsform kann gewählt werden, um das Speicherelement in die gewünschte Phase oder Speicherzustand zu bringen.
Auslesen einer gewählten Speicherzelle der Anordnung kann umfassen, nicht gewählten Zeilen- und Spaltenleitungen vorzuspannen, die oben bei den Ausführungsformen mit dem "Hälfte-Anordnungsauswahl-Vorspannungsschema" und dem "Drittel-Anordnungsauswahl-Vorspannungsschema" diskutiert. Kombinationen dieser Schemata zur herkömmlichen Verwendung, welche Spielraumbedürfnisse, Anordnungsgrößen und Leckageanforderungen in dem Produkt reflektiert, können es einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet ermöglichen, die geeigneten Vorspannungsspannungen zu ermitteln, die Produktspezifikationen erfüllen, die sich je nach Anwendung ändern können. Null Volt können an die gewählten Zeilenleitungen angelegt werden und eine Spannung V wird auf die gewählte Spaltenleitung angelegt. Die Stromcompliance für diese aufgeprägte Spannung kann kleiner als der Strom sein, der die vorhandene Phase oder Speicherzustand des Speicherelements programmieren oder stören kann. Wenn sich das Speicherelement in einem "zurück gesetzten" Zustand befindet, kann das Speicherelement nicht "ein" schalten, und hinsichtlich eines Leseverstärkers (nicht gezeigt) einen Zustand mit relativ großer Spannung und niedrigem Strom an den Tag legen. Der Leseverstärker kann entweder die resultierende Spaltenspannung mit einer Refe renzspannung vergleichen oder den resultierenden Spaltenstrom mit einem Referenzstrom vergleichen.
5–12 können verwendet werden, um eine Ausführungsform zu veranschaulichen, um einen Teil des Speichers 100 zu fertigen oder herzustellen. Insbesondere können 5–12 verwendet werden, um eine Ausführungsform zu veranschaulichen, um die Auswahlvorrichtung 120 und das Speicherelement 130 herzustellen.
Bezug nehmend auf 5 kann der Speicher 100 ein Substrat 240 umfassen, das zum Beispiel ein Halbleitersubstrat (z. B. ein Siliziumsubstrat) sein kann, auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist. Andere geeignete Substrate können, aber ohne darauf beschränkt zu sein, Substrate sein, die keramisches Material, organisches Material oder ein Glasmaterial enthalten.
Eine Schicht eines isolierenden Materials 260 kann über dem Substrat 240 ausgebildet sein und dieses kontaktieren. Das isolierende Material 260 kann ein dielektrisches Material sein, das ein thermisch und/oder elektrisch isolierendes Material sein kann, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist. Das isolierende Material 260 kann eine Dicke haben, die von etwa 30 nm (300 Å) bis etwa 1000 nm (10.000 Å) reicht, auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist. Das isolierende Material 260 kann unter Verwendung einer chemischen oder chemisch-mechanischen Polier-(CPM)-Technik planarisiert werden.
Eine dünne Schicht aus einem leitenden Material 270 kann das isolierende Material 270 überlagernd ausgebildet sein, wobei zum Beispiel ein PVD-Prozess verwendet wird. Das leitende Material 270 kann unter Verwendung von photolithographischen und Ätztechniken gemustert werden, um eine geringe Breite in der y-Richtung (senkrecht zu der in 5 gezeigten Ansicht) herzu stellen. Die Schichtdicke des leitenden Materials 270 kann von etwa 2 nm (20 Å) bis etwa 200 nm (2000 Å) reichen. Bei einer Ausführungsform kann die Dicke des leitenden Materials 270 von etwa 20 nm (200 Å) bis etwa 100 nm (1000 Å) reichen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke des leitenden Materials etwa 50 nm (500 Å) betragen.
Das leitende Material kann eine Adressleitung des Speichers 100 sein (z. B. die Zeilenleitung 151, 152 oder 153). Das leitende Material 270 kann zum Beispiel eine Wolfram-(W)-Schicht, eine dotierte polykristalline Siliziumschicht, eine Ti-Schicht, eine TiN-Schicht, eine TiW-Schicht, eine Aluminium-(Al)-Schicht, eine Kupfer-(Cu)-Schicht oder eine Kombination dieser Schichten sein. Bei einer Ausführungsform kann das leitende Material 270 eine polykristalline Siliziumschicht mit einem widerstandsabsenkenden Band aus einem feuerfesten Silizid auf seiner oberen Oberfläche sein, vergleichbar zu einem Mehrfach-Gate, das bei CMOS über einem Dickschichtoxid verwendet wird, auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist.
Ein isolierendes Material 280 kann das leitende Material 270 überlagernd ausgebildet sein, wobei zum Beispiel ein PECVD-(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)-Prozess, ein HDP-(High Density Plasma)-Prozess oder ein Anschleuder- und Back-SOLGEL-Prozess (engl.: spin-on and bake SOLGEL process) verwendet wird. Das isolierende Material 280 kann ein dielektrisches Material sein, das ein thermisch und/oder elektrisch isolierendes Material sein kann, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist. Das isolierende Material 280 kann eine Dicke haben, die von etwa 10 nm (100 Å) bis etwa 400 nm (4000 Å) reicht, auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist. Bei einer Ausführungsform kann die Dicke des isolierenden Materials 280 von etwa 50 nm (500 Å) bis etwa 250 nm (2500 Å) reichen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke des isolierenden Materials 280 etwa 120 nm (1200 Å) betragen.
Auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, kann das isolierende Material 280 unter Verwendung einer chemischen oder CMP-Technik planarisiert werden. Die resultierende Dicke des isolierenden Materials 280 kann von etwa 2 nm (20 Å) bis etwa 400 nm (4000 Å) reichen. Bei einer Ausführungsform kann die Dicke des isolierenden Materials 280 nach Planarisieren des isolierenden Materials 280 von etwa 20 nm (200 Å) bis etwa 200 nm (2000 Å) reichen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke des isolierenden Materials etwa 90 nm (900 Å) betragen.
Ein Schutzfilm 410 kann unter Verwendung von photolithographischen und Ätztechniken gemustert werden, um Öffnungen 415 mit Seitenwänden 416 zu bilden. Die Öffnungen 415 können Löcher, Durchkontaktierungen oder Gräben sein, auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist.
Bei einer Ausführungsform können die Öffnungen 415 unter Verwendung von photolithographhischen und Ätztechniken ausgebildet werden. Zum Beispiel können die Öffnungen 415 ausgebildet werden, indem eine Schicht aus einem Fotoresistmaterial (nicht gezeigt) auf dem Schutzfilm 410 aufgetragen wird und dieses Fotoresistmaterial Licht ausgesetzt wird. Eine Maske (nicht gezeigt) kann verwendet werden, um gewählte Bereiche des Fotoresistmaterials frei zu legen, was zu entfernende, d. h. zu ätzende, Bereiche definiert. Dieses Ätzen kann ein chemisches Ätzen sein, das als Nassätzen bezeichnet werden kann. Oder das Ätzen kann ein Plasma-(Ionenbeschuss)-Ätzen sein, das als Trockenätzen bezeichnet werden kann. Wenn die Öffnungen 415 unter Verwendung von photolithographischen Verfahren ausgebildet werden, kann der Durchmesser oder die Breite der Öffnungen 415 wenigstens einer minimalen Merkmalsgröße entsprechen.
Die minimale Merkmalsgröße einer Struktur kann die minimale Abmessung bezeichnen, die unter Verwendung von Photolithographie erreichbar ist. Die minimale Merkmalsgröße kann zum Beispiel eine Breite eines Materials oder eines Abstands von Materialien in einer Struktur betreffen. Wie es verständlich ist, bezeichnet Photolithographie einen Prozess, ein Muster oder Bild von einem Medium auf ein anderes zu übertragen, z. B. wie von einer Maske auf einen Wafer, wobei eine bestimmte Wellenlänge oder Wellenlängen von Licht verwendet werden. Die minimale Merkmalsgröße des übertragenen Musters, die im Herstellen von ICs gemäß dem Stand der Technik verfügbar ist, kann durch die Einschränkungen der Wellenlänge der Lichtquelle begrenzt sein. Abstände, Größen oder Dimensionen kleiner als die minimale Merkmalsgröße können als Sub-Lithographie-Abstände, -größen oder -dimensionen bezeichnet werden. Zum Beispiel können einige photolithographische Prozesse minimale Merkmalsgrößen von etwa 250 nm (2500 Angstrom) haben. Bei diesem Beispiel kann ein Sub-Lithographie-Abstand ein Merkmal betreffen, das eine Breite von weniger als etwa 250 nm (2500 Angstrom) hat.
Verschiedene Techniken können verwendet werden, um Sub-Lithographie-Abmessungen zu erreichen. Auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, können Phasenübergangsmasken, Elektronenstrahl-Lithographie oder Röntgenstrahl-Lithographie verwendet werden, um Sub-Lithographie-Abmessungen zu erreichen. Elektronenstrahl-Lithographie kann eine Lithographietechnik zum unmittelbaren Schreiben bezeichnen, die einen Strahl von Elektronen verwendet, um einen Resist auf einem Wafer frei zu legen. Röntgenstrahl-Lithographie kann einen weiter entwickelten Lithographieprozess bezeichnen, um Muster auf einen Siliziumwafer zu übertragen, bei dem die verwendete elektromagnetische Strahlung anstelle von Strahlung größerer Wellenlänge Röntgenstrahlung ist. Die kürzere Wellenlänge von Röntgenstrahlung (z. B. etwa 1–20 nm (10–200 Angstrom)) gegenüber etwa 200–300 nm (2000–3000 Angstrom für ultraviolette Strahlung) kann Streuung verringern und kann verwendet werden, um Merkmalsgrößen von etwa 100 nm (1000 Angstrom) und kleiner zu erreichen. Es können auch Seitenwandabstandshalter verwendet werden, um Sub-Lithographie-Abmessungen zu erreichen. 6 kann auch verwendet werden, um die Verwendung von Seitenwandabstandshaltern 420 zu veranschaulichen, um Sub-Lithographie-Abmessungen zu erreichen.
6 zeigt die Struktur von 5 in der gleichen Querschnittsansicht nach einem Ausbilden von Seitenwandabstandshaltern 420. Bei einer Ausführungsform können die Seitenwandabstandshalter 410 entlang der Seitenwände 416 eines Schutzfilms 410 ausgebildet werden. Der Abstand zwischen den Seitenwänden 416 kann eine Merkmalsgröße betragen und kann unter Verwendung von photolithographischen und Ätztechniken hergestellt werden. Die Seitenwandabstandshalter 420 können ausgebildet werden, indem eine Schicht von Siliziumnitrit, Polysilizium oder eines anderen Schutzmaterials in dem Raum zwischen den Seitenwänden 416 abgeschieden wird und dieses Material unter Verwendung von Trockenätzen, wie zum Beispiel anisotropes Ätzen, gemustert wird.
Der Abstand zwischen den Seitenwandabstandshaltern 420 kann sub-lithographisch sein. Nachdem die Seitenwandabstandshalter 420 ausgebildet sind, kann bei einer Ausführungsform ein weiteres anisotropes Ätzen verwendet werden, um eine Öffnung 430 (7) in der Dünnschicht 280 mit einem sub-lithographischen Durchmesser auszubilden.
Bezug nehmend auf 7, können der Schutzfilm 410 und die Abstandshalter 420 bei einer Ausführungsform als feste Maske verwendet werden und kann das isolierende Material 280 unter Verwendung eines Ätzmittels anisotrop geätzt werden, das dahingehend selektiv ist, dass das Ätzmittel an dem leitenden Material 270 stoppt oder dieses schützt.
Wie in 7 gezeigt, legt der Ätzvorgang einen Teil des leitenden Materials 270 durch die Öffnung 430 frei. Bei einem Aspekt können die Seitenwandabstandshalter 420 dazu dienen, die Menge an Elektrodenmaterial (z. B. das in 8 gezeigte 340) zu reduzieren, das in der Öffnung 430 ausgebildet wird. Bei einer Ausführungsform kann der Durchmesser der Öffnung 430 weniger als etwa 1000 Angstrom betragen, auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist.
Es sollte herausgestellt werden, dass die Verwendung von Seitenwandabstandshaltern 420, um die Öffnung 430 zu bilden, keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung darstellt. Weitere sublithographische Verfahren, wie zum Beispiel oben genannt, können verwendet werden, um die Öffnung 430 auszubilden, wobei die Öffnung 430 einen sub-lithographischen Durchmesser haben kann. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Öffnung 430 unter Verwendung von lithographischen Techniken ausgebildet werden und kann daher einen Durchmesser größer als oder gleich etwa einer minimalen Merkmalsgröße haben.
Der Schutzfilm 410 und die Abstandshalter 420 können nach dem Ausbilden der Öffnung 430 entfernt werden. Zum Beispiel können der Schutzfilm 410 und die Abstandshalter 420 selektiv geätzt werden, wohingegen das isolierende Material 280 und das leitende Material 270 geschützt werden.
8 veranschaulicht den Speicher 100 nach der konformen Abscheidung eines Elektrodenmaterials 340 über dem isolierenden Material 280 und in der Öffnung 430 (7). Das Elektrodenmaterial 340 kann eine Schicht aus C, SiC, TiSiN, TiAlN, polykristallinem Silizium, TaN, einigen Kombinationen derselben oder aus anderen geeigneten Widerstandsleitern sein. Zum Beispiel kann das Elektrodenmaterial 340 unter Verwendung eines chemischen Dampfabscheidungs-(CVD)-Prozesses hergestellt werden, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung durch diesen speziellen Prozess, der verwendet wird, um das Elektrodenmaterial 340 auszubilden, jedoch nicht beschränkt ist. Es sollte auch verständlich sein, dass alternative Verfahren verwendet werden können, um das Elektrodenmaterial 340 auszubilden. Zum Beispiel kann ALD (Atomic Layer Depositon) verwendet werden.
Nach dem Einbringen des Elektrodenmaterials 340 kann die in 8 gezeigte Struktur einem Planarisierungsprozess unterworfen werden, der einen Teil des Elektrodenmaterials 340 entfernt, wobei ein Teil der isolierenden Schicht 280 entfernt werden kann. Geeignete Planarisierungstechniken können eine chemische oder CMP-Technik umfassen. Weitere Techniken können ebenfalls verwendet werden, um die Materialien 340 und 280 zu mustern. Zum Beispiel kann Schutzgasätzen verwendet werden, um Teile der isolierenden Schicht 280 und des Elektrodenmaterials 340 zu entfernen. 9 veranschaulicht die in 8 gezeigte Struktur nach dem Mustern des Elektrodenmaterials 340.
10 veranschaulicht die Struktur von 9 in einer späteren Herstellungsstufe. Eine dünne Schicht eines Speichermaterials 350 kann das isolierende Material 280 und die Elektroden 349 überlagernd abgeschieden werden.
Das Speichermaterial 350 kann zum Beispiel unter Verwendung eines PVD-Prozesses ausgebildet werden. Das Speichermaterial 350 kann ein programmierbares Material sein, wie zum Beispiel ein Phasenübergangsmaterial. Das Speichermaterial 350 kann ein Ovoninc-Material oder ein chalcogenes Material sein. Die Dicke des Speichermaterials kann von etwa 2 nm (200 Å) bis etwa 400 nm (4000 Å) reichen. Bei einer Ausführungsform kann die Dicke des Speichermaterials 350 von etwa 20 nm (200 Å) bis etwa 100 nm (1000 Å) reichen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke des Speichermaterials 350 etwa 50 nm (500 Å) betragen.
Elektrodenmaterial 360 kann das Speichermaterial 350 überlagernd abgeschieden werden. Das Elektrodenmaterial 360 kann zum Beispiel unter Verwendung eines PVD-Prozesses ausgebildet werden. Das Elektrodenmaterial 360 kann Ti, TiN, TiW, C, SiC, TiAlN, TiSiN, polykristallines Silizium, TaN, einige Kombinationen derselben oder weitere geeignete Leiter oder Widerstandsleiter sein. Die Dicke des Elektrodenmaterials 360 kann von etwa 2 nm (20 Å) bis etwa 200 nm (2000 Å) reichen. Bei ei ner Ausführungsform kann die Dicke des Elektrodenmaterials 360 von etwa 10 nm (100 Å) bis etwa 100 nm (1000 Å) reichen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke des Elektrodenmaterials 360 etwa 30 nm (300 Å) betragen.
Sperrschichtmaterial 370 kann das Elektrodenmaterial 360 überlagernd abgeschieden werden. Das Sperrschichtmaterial 370 kann zum Beispiel unter Verwendung eines PVD-Prozesses ausgebildet werden. Das Sperrschichtmaterial 370 kann Ti, TiN, TiW, C, SiC, TiAlN, TiSiN, polykristallines Silizium, TaN, einige Kombinationen derselben oder andere geeignete Leiter oder Widerstandsleiter sein, die für eine Sperrschicht zwischen den Elektrodenmaterialien 360 und 210 sorgen. Bei einer Ausführungsform kann das Sperrschichtmaterial aus TiN- und Ti-Schichten zusammengesetzt sein. Die Dicke des Sperrschichtmaterials 370 kann von etwa 2 nm (20 Å) bis etwa 200 nm (2000 Å) reichen. Bei eine Ausführungsform kann die Dicke des Sperrschichtmaterials 370 von etwa 10 nm (100 Å) bis etwa 100 nm (1000 Å) reichen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke des Sperrschichtmaterials 370 etwa 30 nm (300 Å) betragen.
Eine Elektrode 210 kann das Sperrschichtmaterial 370 überlagernd abgeschieden werden, wobei zum Beispiel ein PVD-Prozess verwendet wird. Schaltmaterial 220 kann die Elektrode 210 überlagernd abgeschieden werden, wobei zum Beispiel ein PVD-Prozess verwendet wird, und eine Elektrode 230 kann das Schaltmaterial 220 überlagernd abgeschieden werden, wobei zum Beispiel ein PVD-Prozess verwendet wird. Beispiele von Zusammensetzungen und Dicken der Elektrode 210, des Schaltmaterials 220 und der Elektrode 230 sind oben unter Bezugnahme auf 3 diskutiert.
Bei einer Ausführungsform können die Dünnschichtlagen 350, 360, 370, 210, 220 und 230 oder eine Untergruppe derselben mittels eines PVD-Prozesses in-situ abgeschieden werden. Dies bedeutet, alle Schichten können nacheinander in einem Sputter-Abscheidewerkzeug abgeschieden werden, ohne dabei zurück auf atmosphärischen Druck zu entlüften, oder ohne Exposition gegen über atmosphärischen Gasen zwischen jeder Dünnschichtlagenabscheidung.
11 veranschaulicht die in 10 gezeigte Struktur nach den Mustern der Materialien 230, 220, 210, 370, 360 und 350, wobei zum Beispiel photolithographische und Ätztechniken verwendet werden, um drei zylindrische oder Kastenstrukturen 500 zu bilden. Zylindrisch geformte Strukturen können unter Verwendung eines Einzel-Photo/Einzel-Ätz-Prozesses erreicht werden. Kastenförmige Strukturen können unter Verwendung eines Zweifach-Photo/Einzel-Ätz-Prozesses erreicht werden. Bei alternativen Ausführungsformen können kastenförmige Strukturen unter Verwendung eines Einzel-Photo/Einzel-Ätz/Einzel-Photo/Einzel-Ätz-Prozesses erreicht werden. Auch wenn drei zylindrische oder Kastenstrukturen veranschaulicht sind, stellt dies keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar. Bei weiteren Ausführungsformen können zum Beispiel mehr als drei Zylinder- oder kastenförmige Strukturen ausgebildet sei.
Zusätzlich veranschaulicht 11 den Speicher 100 nach der konformen Abscheidung eines isolierenden Materials 510 auf einem Teil einer oberen Oberfläche des isolierenden Materials 280 und entlang der Seitenwände und der Oberfläche der Strukturen 500. Das isolierende Material 510 kann ein Siliziumdioxid oder ein Siliziumnitritmaterial sein. Das isolierende Material 510 kann eine Dicke haben, die von etwa 2 nm (20 Å) bis etwa 1000 nm (10.000 Å) reicht. Bei einer Ausführungsform kann die Dicke des isolierenden Materials 510 von etwa 10 nm (100 Å) bis etwa 100 nm (1000 Å) reichen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke des isolierenden Materials 510 etwa 25 nm (250 Å) betragen. Das isolierende Material 510 kann bei einer relativ niedrigereren Temperatur abgeschieden werden, z. B. in dem Bereich von 200–600 Grad Celsius, und bei einer Ausführungsform bei einer Temperatur von etwa 250 Grad Celsius.
Ein Zwischenschichtisolator 520 kann das isolierende Material 510 überlagernd abgeschieden werden. Der Zwischenschichtisola tor 520 kann zum Beispiel ein Siliziumdioxid sein, das unter Verwendung eines Hochdichtplasma-(HDP)-Prozesses abgeschieden wird. Der Zwischenschichtisolator 520 kann eine Dicke haben, die von etwa 30 nm (300 Å) bis etwa 2000 (20.000 Å) reicht. Bei einer Ausführungsform kann die Dicke des Zwischenschichtisolators 520 von etwa 200 nm (2000 Å) bis etwa 1000 nm (10.000 Å) reichen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke des Zwischenschichtisolators 520 etwa 600 nm (6000 Å) betragen.
12 veranschaulicht die in 11 gezeigte Struktur nach einer Planarisierung der Materialien 510, 520 und möglicherweise 230, wobei zum Beispiel ein CMP-Prozess verwendet wird. Leitende Materialien 380 können über den Elektroden 230 ausgebildet werden und diese kontaktieren, indem zum Beispiel eine Schicht aus Aluminium abgeschieden wird und diese Schicht unter Verwendung von photolithographischen und Ätzverfahren gemustert wird, um parallele Streifen zu bilden, die sich in der y-Richtung (senkrecht zu der in 12 gezeigten x-Richtung) erstrecken. Die leitenden Materialien 380 können Adressleitungen sein, wie zum Beispiel die schematisch in 1 veranschaulichten Spaltenleitungen 141–143. Wie erkannt werden kann, können die Spaltenleitungen 141–143 orthogonal zu den Zeilenleitungen 151–153 sein.
Weitere geeignete Materialien für die leitende Schicht 380 können eine Wolfram-(W)-Schicht, eine dotierte polykristalline Siliziumschicht, eine Ti-Schicht, eine TiN-Schicht, eine TiW-Schicht, eine Kupferschicht oder eine Kombination dieser Schichten umfassen. Bei einer Ausführungsform kann das leitende Material 380 eine polykristalline Siliziumschicht mit einem widerstandsabsenkenden Band aus Kobaltsilicid (CoSi₂) auf seiner oberen Oberfläche sein. Das leitende Material 380 kann eine Dicke haben, die von etwa 10 nm (100 Å) bis etwa 2000 nm (20.000 Å) reicht. Bei einer Ausführungsform kann die Dicke des leitenden Materials 380 von etwa 30 nm (300 Å) bis etwa 500 nm (5000 Å) reichen. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Dicke des leitenden Materials 380 etwa 200 nm (2000 Å) betragen.
Bei der in 12 veranschaulichten Ausführungsform können das Speichermaterial 350 und die Elektroden 340 und 360 das Speicherelement 130 (1) bilden. Das Schaltmaterial 220 und die Elektroden 210 und 230 können die Auswahlvorrichtung 120 (1) bilden.
Speicheranordnungen, die die in 12 veranschaulichte Struktur verwenden, können unter Verwendung von Dünnschichten für die Speicherelemente und Auswahlvorrichtungen hergestellt werden. Bei diesem Typ einer Anordnung werden in der Speicheranordnung keine Einzelkristallsiliziumvorrichtungen, wie zum Beispiel MOS-Transistoren oder BJTs, verwendet. Daher kann es möglich sein, Speicheranordnungen auf einander vertikal zu stapeln, was die Speicherdichte mit einem relativ geringen Anstieg von Kosten zur Waferbearbeitung erhöhen kann. 13 veranschaulicht ein Beispiel eines Vierschichtstapels von Speicheranordnungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Auch wenn sie in 13 nicht gezeigt sind, können On-Chip-Transistoren, periphere Schaltkreisanordnungen und/oder Adressschaltkreisanordnungen unter der Speicheranordnung angeordnet sein. Dies kann die Größe des Chipdie verringern. Der Speicheranordnungswirkungsgrad kann als der Anteil der gesamten Produktchipfläche definiert werden, der aus Speicherzellen besteht, verglichen mit der Größe eines Chipbereichs, der für weitere Schaltkreisanordnungen verwendet wird. Bei einer Ausführungsform kann ein Speicherwirkungsgrad von 90 % oder größer erreicht werden, indem die Dünnschichtspeicherstrukturen wie oben diskutiert zusammen mit einem Anordnen von On-Chip-Transistoren, peripheren Schaltkreisanordnungen und/oder Adressschaltkreisanordnungen unterhalb der Speicheranordnung verwendet werden. Alternativ können unter der Speicheranordnung an verfügbaren Stellen SRAM angeordnet sein, um die Bandbreite beim Beschreiben des Chip zur späteren Datenanordnung in dem nicht flüchtigen Speicherbereich des Chips zu erhöhen.
Gestapelte Mehrschichtanordnungen können den Zugriff auf On-Chip-Unterstützungs-Teilschaltkreise mit einer Anordnung im CMOS-Transistorabstand (engl.: on-chip CMOS transistor pitched array support subcircuits) erreichen, wie zum Beispiel Zeilentreiber, Spaltentreiber und Leseverstärker, wie sie in 14 schematisch veranschaulicht sind. Bezug nehmend auf 14, ist ein Speicher 600 veranschaulicht.
Der Speicher 600 kann Speicherzellen 630 aufweisen, die zwischen Zeilenleitungen 610 und Spaltenleitungen 620 gekoppelt sind, die senkrecht zu den Zeilenleitungen 610 verlaufen können. Die Speicherzellen 630 können eine vertikal gestapelte Dünnschichtauswahlvorrichtung und ein Speicherelement umfassen, wie zum Beispiel ein hier diskutiertes Phasenübergangsspeicherelement. Mit anderen Worten, die Speicherzellen 630 können eine vertikale Struktur aufweisen, die eine Auswahlvorrichtung und ein Speicherelement aufweist, wie zum Beispiel ein Phasenübergangsspeicherelement, die unter Verwendung von Dünnschichtmaterialien ausgebildet werden.
Unterstützungsteilschaltkreise 640 können unter den Speicherzellen 630 vorhanden sein und können mit den Zeilenleitungen 610 und den Spaltenleitungen 620 gekoppelt sein. Diese Teilschaltkreise können Steuer- und Lesetransistoren für die Anordnung und auch andere Unterstützungsschaltkreise umfassen, die zur effizienten Verwendung des Speichers in einem System, wie zum Beispiel ein Cache-SRAM-Speicher, hilfreich sind. Das Anordnen von Unterstützungsteilschaltkreisen 640 unter der Speicheranordnung auf diese Weise kann den Speicherwirkungsgrad erhöhen und kann in ökonomischer Weise weniger Bits pro Zeilenleitung und pro Spaltenleitung ermöglichen. Dies kann den Vorteil haben, die Geschwindigkeit für Lese- und Schreiboperationen aufgrund verringertem parasitären Widerstands und Kapazität zu erhöhen und kann auch für effizientere Redundanzschemata sorgen.
15 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Speichers 100. Bei dieser Ausführungsform ist eine Zeilenleitung unter Verwendung eines salicidierten aktiven Einzelkristallbereich von N+ oder P+ ausgebildet. Zum Beispiel kann eine Zeilenleitung unter Verwendung eines P-Bereichs 720, eines N+-Bereichs 730 und eines schwer schmelzenden Salicidbandes 740 zum Beispiel aus CoSi₂, TiSi₂ oder NiSi₂ hergestellt werden. Diese Zeilenleitung kann über leitende Stecker 710 mit den Elektroden 340 gekoppelt sein. Die leitenden Stecker 710 können von einem isolierenden Material 750, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, umgeben sein. Die leitenden Stecker 710 können zum Beispiel Wolfram sein und können eine Buchse (nicht gezeigt) aus zum Beispiel Ti und/oder TiN aufweisen. Bei einer alternativen nicht gezeigten Ausführungsform kann das leitende Material 380 mit der Elektrode 230 über einen leitenden Stecker gekoppelt sein.
16 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform einer Speicherzelle (z. B. 115) des Speichers 100. Auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, kann die Speicherzelle 115 bei dieser Ausführungsform eine Elektrode 830, ein Schaltmaterial 820, das die Elektrode 830 überlagert, und eine Elektrode 810 aufweisen, die das Schaltmaterial 820 überlagert, um Strom zwischen dem Schaltmaterial 820 und dem Speichermaterial 850 zu leiten. Zusätzlich kann die Speicherzelle 115 ein Speichermaterial 850 aufweisen, das die Elektrode 810 überlagert. Mit anderen Worten, die Elektrode 810 kann unter dem Speichermaterial 850 liegen und dieses kontaktieren. Ferner kann die Speicherzelle 115 eine Elektrode 840 aufweisen, die das Speichermaterial 850 überlagert.
Die Speicherzelle 115 ist eine vertikale Struktur, die aus Dünnschichtmaterialien hergestellt werden kann und über einem Substrat (nicht gezeigt) ausgebildet werden kann. Die Auswahlvorrichtung 120 kann Schaltmaterial 820 zusammen mit dessen oberen und unteren Elektroden 810 bzw. 830 aufweisen und das Speicherelement 130 kann Speichermaterial 850 zusammen mit dessen oberen und unteren Elektroden 840 bzw. 810 aufweisen.
Das Schaltmaterial 820 kann unter Verwendung der gleichen oder vergleichbarer Materialien und unter Verwendung der gleichen oder vergleichbarer Techniken ausgebildet werden, die hier für das Schaltmaterial 220 beschrieben sind. Ferner kann das Speichermaterial 850 aus den gleichen oder vergleichbaren Materialien und unter Verwendung der gleichen oder vergleichbarer Techniken ausgebildet werden, wie sie hier für das Speichermaterial 350 beschrieben sind.
Die Elektroden 830 und 840 können als Adressleitungen (z. B. Spalten- oder Zeilenleitungen) dienen. Die Elektroden 830, 810 und 840 können aus Materialien zusammen gesetzt sein, die mit denen für die hier für die Materialien 380, 370, 230, 210, 360 und 340 diskutierten Beispielen vergleichbar oder die gleichen sind. Bei einer Ausführungsform können die Elektroden 830, 810 und 840 eine Schicht aus Kohlenstoff sein, auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist. Zusätzlich können die Dicke der Materialien 380, 370, 230, 210, 360 und 340 und die zum Ausbilden dieser verwendeten Verfahren verwendet werden, um die Elektroden 830, 810 und 840 zu bilden.
17 ist eine schematische Darstellung, die einen weitere Ausführungsform des Speichers 100 veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform umfassen die Speicherzellen 111–119 jeweils eine Auswahlvorrichtung 120, eine Auswahlvorrichtung 125 und ein Speicherelement 130. Bei dieser Ausführungsform kann das gesamte Rückschnappen verringert sein, um die Verwendung eines Speicherelements mit kleinerem Grenzwert zu ermöglichen. Wenn die gesamte V_TH für das Paar von Ovonic-Schalter etwa zwei Volt beträgt, kann die einzelne V_TH jedes Schalters zum Beispiel et wa ein Volt durch eine geeignete Wahl der Schaltmaterialdicke betragen. Wenn die V_TH von jedem zum Beispiel 0,8 Volt beträgt, kann das Rückschnappen etwa 1,2 Volt auf etwa 0,4 Volt insgesamt verringert werden, wenn eine einzelne Vorrichtung verwendet wird. Eine solche gestapelte serielle Gruppe von Schaltvorrichtungen kann die Neigung, ein Bit beim Lesen zu stören, verringern. Ein solcher Stapel kann einen Schalter, zwei Schalter oder mehr Schalter in Reihe mit dem Speicherelement umfassen, die alle zwischen den Zeilen- und Spaltenleitungen angeordnet sind, die zu einer zuverlässigen Speicherauswahl und -betrieb beitragen.
Wie veranschaulicht ist, sind das Speicherelement 130 und die Auswahlvorrichtungen 120 und 125 in einer seriellen Anordnung verbunden. Bei einer Ausführungsform können die Auswahlschalter 120 und 125 Ovionic-Schalter sein und kann das Speicherelement 130 ein Ovonic-Speicher sein.
Bezug nehmend auf 18 ist eine Ausführungsform einer Speicherzelle (z. B. 115) des Speichers 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Speicherzelle 115 kann ein Substrat 240, ein isolierendes Material 260, das das Substrat 240 überlagert, und ein leitendes Material 270 umfassen, das das isolierende Material 260 überlagert. Das leitende Material 270 kann eine Adressleitung (z. B. die Zeilenleitung 152) sein. Über dem leitenden Material 270 kann eine Elektrode 340 zwischen Bereichen des isolierenden Materials 280 ausgebildet sein. Über der Elektrode 340 können sequenzielle Lagen eines Speichermaterials 350, eines Elektrodenmaterials 360, eines Schaltmaterials 920, eines Elektrodenmaterials 930, eines Schaltmaterials 940, eines Elektrodenmaterials 950 und eines leitenden Materials 980 abgeschieden sein, um eine vertikale Speicherzellstruktur zu bilden. Das leitende Material 980 kann eine Adressleitung (z. B. die Spaltenleitung 142) sein.
Die in 18 veranschaulichte Ausführungsform der Speicherzelle 115 kann unter Verwendung vergleichbarer Materialien und Herstellungstechniken hergestellt werden, wie sie unter Bezugnahme auf 5–12 und 15 diskutiert sind. Bei der in 18 veranschaulichten Ausführungsform werden die Auswahlvorrichtungen 125 und 120 über dem Speicherelement 130 ausgebildet, um eine seriell gekoppelte vertikale Dünnschichtstruktur oder einen vertikalen Stapel zu bilden. Bei alternativen Ausführungsformen kann das Speicherelement 130 über den Auswahlvorrichtungen 120 und 125 ausgebildet werden, oder das Speicherelement 130 kann zwischen den Auswahlvorrichtungen 120 und 125 ausgebildet werden, um eine seriell gekoppelte vertikale Dünnschichtstruktur zu bilden. Bei der in 18 veranschaulichten Ausführungsform können die Auswahlvorrichtungen 120 und 125 und das Speicherelement 130 unter Verwendung von Dünnschichtmaterialien hergestellt werden, und der vertikale Stapel kann als vertikaler Dünnschichtstapel bezeichnet werden.
Bei der in 18 veranschaulichten Ausführungsform können das Speichermaterial 350 und die Elektroden 340 und 360 das Speicherelement 130 bilden. Das Speichermaterial 350 kann ein Ovonic-Material oder ein chalcogenes Material sein und kann als Ovonic-Speicher bezeichnet werden. Das Schaltmaterial 920 und die Elektroden 360 und 930 können die Auswahlvorrichtung 125 bilden. Das Spaltmaterial 920 kann unter Verwendung vergleichbarer Materialien und vergleichbarer Herstellungstechniken hergestellt werden, die verwendet werden, um wie hier beschrieben das Schaltmaterial 220 zu bilden. Das Schaltmaterial 940 und die Elektroden 930 und 950 können die Auswahlvorrichtung 120 bilden. Das Schaltmaterial 940 kann unter Verwendung vergleichbarer Materialien und vergleichbarer Herstellungstechniken hergestellt werden, die verwendet werden, um, wie hier beschrieben, das Schaltmaterial 220 zu bilden. Bei alternativen Ausführungsformen können die Schaltmaterialien 920 und 940 aus dem gleichen Material oder unterschiedlichen Materialien zusammen gesetzt sein. Bei einer Ausführungsform kann das Schaltmaterial 920 zum Beispiel aus einem chalcogenem Material zusammen ge setzt sein und kann das Schaltmaterial 940 aus einem weiteren anderen chalcogenem Material zusammengesetzt sein.
Bei einer Ausführungsform können die Auswahlvorrichtungen 120 und 125 Oconic-Schalter sein und kann das Speicherelement 130 ein Ovonic-Speicher sein und kann die Speicherzelle 115 als Ovonic-Speicherzelle bezeichnet werden. Wie oben diskutiert, ist in 2 ein Beispiel einer I-V-Charakteristik für die Auswahlvorrichtung 120 gezeigt. Die Auswahlvorrichtung 125 kann eine I-V-Charakteristik aufweisen, die vergleichbar mit der in 2 veranschaulichten ist.
Bezug nehmend auf 19 ist ein Beispiel einer I-V-Charakteristik der Speicherzelle 115 gezeigt, die das Speicherelement 130 und die Auswahlvorrichtungen 120 und 125 in dieser Ausführungsform aufweisen kann. Die Haltespannung der Speicherzelle 115, die mit V_H bezeichnet ist, kann aus den Haltespannungen der Auswahlvorrichtungen 120 und 125 und des Speicherelements 130 resultieren. Die Grenzspannung der Speicherzelle 115 kann den kombinierten Grenzspannungen des Speicherelements 130 und der Auswahlvorrichtungen 120 und 125 entsprechen.
Wie aus der Diskussion hier ersichtlich sein kann, kann die Grenzspannung einer Auswahlvorrichtung oder eines Ovonic-Schalters durch die Dicke oder Legierungszusammensetzung des Schaltmaterials des Ovonic-Schalters festgelegt werden und kann die Haltespannung eines Ovonic-Schalters durch die Zusammensetzung der Elektroden festgelegt werden, die das Schaltmaterial des Ovonic-Schalters kontaktieren. Dem entsprechend kann bei einer Ausführungsform die Rückschnappspannung, d. h. der Spannungsunterschied zwischen den Grenz- und Haltespannungen eines Ovonic-Schalters, verringert werden, indem die Dicke des Schaltmaterials verringert und ein spezieller Typ von Elektrode verwendet wird.
Bezug nehmend auf die in 18 veranschaulichte Auswahlvorrichtung 120 kann, wenn die Elektroden 930 und 950 Kohlenstoff schichten sind und wenn die Dicke des Schaltmaterials 940 etwa 200 Å beträgt, die Haltespannung der Auswahlvorrichtung 120 zum Beispiel etwa ein Volt betragen und kann die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 etwa 1,2 Volt betragen. Bei diesem Beispiel kann die Rückschnappspannung etwa 0,2 Volt betragen, was die Differenz zwischen den Halte- und Grenzspannungen der Auswahlvorrichtung 120 ist.
Bei der in 18 veranschaulichten Ausführungsform kann die Speicherzelle 115 zwei Ovonic-Schalter aufweisen, die seriell mit einem Ovonic-Speicher gekoppelt sind, um den Spannungsunterschied zwischen der Haltespannung und der Grenzspannung einer Speicherzelle zu verringern, wenn höhere Schalt- und Haltespannungen erwünscht sind. Mit anderen Worten, anstatt einen Ovonic-Schalter zu verwenden, können zwei Ovonic-Schalter seriell mit einem Ovonic-Speicher gekoppelt werden, um das "Rückschnappen" einer Speicherzelle zu verringern, d. h. den Spannungsunterschied zwischen den Grenz- und Haltespannungen einer Ovonic-Speicherzelle zu reduzieren, wenn höhere Schalt- und Haltespannungen gewünscht werden.
Bei einer Ausführungsform können die Elektroden 360, 930 und 950 Kohlenstoff sein, wobei die Dicke des Schaltmaterials 920 etwa 200 Å betragen kann und die Dicke des Schaltmaterial 940 etwa 200 Å betragen kann. Bei dieser Ausführungsform kann die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 120 etwa 1,2 Volt betragen und kann die Haltespannung der Auswahlvorrichtung 120 etwa ein Volt betragen. Die Grenzspannung der Auswahlvorrichtung 125 kann etwa 1,2 Volt betragen und die Haltespannung der Auswahlvorrichtung 125 kann etwa ein Volt betragen. Wenn die Grenzspannung zum Zurücksetzen/Setzen des Speicherelements 130 etwa 0,8/0,0 Volt beträgt, dann kann die Grenzspannung der Speicherzelle 115 etwa 3,2/2,4 Volt für die Speicherzelle 115 in einem zurück gesetzten Zustand bzw. einem gesetzten Zustand betragen, was die kombinierten Grenzspannungen des Speicherelements 130 und der Auswahlvorrichtungen 120 und 125 darstellt. Dies bedeutet, ein Spannungspotential größer als etwa 3,2 Volt kann an die Speicherzelle 115 angelegt werden, um die Auswahlvorrichtungen 120 und 125 "einzuschalten" und Strom durch die Speicherzelle 115 zu leiten. Eine Spannung größer als etwa 3,2 Volt kann an die Speicherzelle 115 angelegt werden, indem ein Spannungspotential größer als etwa 3,2 Volt an die Spaltenleitung 142 und ein Spannungspotential von etwa null Volt an die Zeilenleitung 152 angelegt werden.
Um eine gewählte Speicherzelle bei diesem Beispiel zu programmieren, z. B. die Speicherzelle 115, kann eine Spannung von etwa 1,8 Volt an die nicht gewählten Spalten- und nicht gewählten Zeilenleitungen angelegt werden, z. B. die Leitungen 141, 143, 151 und 153. Eine Spannung größer als etwa 3,2 Volt kann an eine gewählte Spaltenleitung, z. B. 142, angelegt werden und null Volt können an eine gewählte Zeilenleitung, z. B. die Zeilenleitung 152, angelegt werden. Nachdem bei diesem Beispiel die Auswahlvorrichtungen 120 und 125 "einschalten", kann dann aufgrund des Rückschnappens der Spannungsabfall über der Speicherzelle 115 von etwa 3,2 Volt auf etwa 2,0–2,8 Volt abhängig von dem Speicherzustand der Zelle und dem von der Spalte bereit gestellten Strom verringert werden. Dann kann Information in dem Speicherelement 130 gespeichert werden, indem Strom durch die Speicherzelle 115 geleitet wird, während gewährleistet wird, dass die gewählte Spaltenleitung innerhalb von etwa 2,4 Volt der nicht gewählten Zeilenleitungen bleibt, die mit etwa 1,8 Volt vorgespannt sind, so dass die nicht gewählten Speicherzellen nicht gestört werden. Dies bedeutet, es kann ermöglicht werden, dass die Spalte auf nicht mehr als etwa 4,2 Volt beim Programmieren liegt.
19 kann verwendet werden, um grafisch dieses Beispiel zu veranschaulichen, wobei für die vollständige Speicherzelle (alle drei Komponenten zusammen betrachtet) V_TH 3,2/2,4 Volt für einen zurück gesetzten Zustand bzw. einen gesetzten Zustand beträgt und V_H 2,8 Volt beträgt. Der Strom durch die Speicherzelle 115 liegt nahe bei null Ampere, bis die Grenzspannung V_TH zum Beispiel etwa 3,2 oder 2,4 Volt überschritten wird, abhän gig davon, ob sich die Speicherzelle in einem rückgesetzten bzw. gesetzten Zustand befindet.
Dann fällt die Spannung über der Speicherzelle 115 auf die Haltespannung V_H von zum Beispiel etwa 2,8 Volt ab (für ein zurück gesetztes Bit) oder steigt zu dieser an (für ein gesetztes Bit), wenn der Strom erhöht wird.
Um den Wert der in der gewählten Speicherzelle gespeicherten Information auszulesen, kann bei diesem Beispiel eine Spannung von etwa 2,8 Volt an die Speicherzelle 115 angelegt werden. Der Widerstand der Speicherzelle 130 kann ermittelt werden, um festzustellen, wenn sich das Speicherelement 130 in einem kristallinen "gesetzten" Zustand mit geringem Widerstand (z. B. weniger als etwa 10.000 Ohm) befindet, oder ob sich das Speicherelement 130 in einem amorphen "zurück gesetzten" Zustand mit hohem Widerstand (z. B. größer als etwa 10.000 Ohm) befindet.
Um den Wert der in der gewählten Speicherzelle gespeicherten Information auszulesen, kann bei einer weiteren Ausführungsform eine Spannung von etwa 2,8 Volt an die Speicherzelle 115 angelegt werden, indem 2,8 Volt an die gewählte Spalte und null Volt an die gewählte Zeile angelegt werden und 1,4 Volt an alle anderen nicht gewählten Zeilen und Spalten. Der Widerstand von der gewählten Spalte zu der gewählten Reihe kann erfasst werden, um zu ermitteln, ob sich das Speicherelement 130 in einem kristallinen "gesetzten" Zustand mit geringem Widerstand befindet oder ob sich das Speicherelement 130 in einem amorphen "zurück gesetzten" Zustand mit hohem Widerstand befindet. Bei dieser Ausführungsform können die Reihenauswahlvorrichtungen im Fall eines zurück gesetzten Zustands nicht "einschalten", wobei damit auch für einen hohen Widerstand zwischen der gewählten Spalte und der gewählten Reihe gesorgt wird.
Es sollte verständlich sein, dass die obigen Beispiele keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung darstellen. Andere Haltespannungen oder Grenzspannungen können erreicht werden, um das Rückschnappen von Speicherzellen zu ändern, indem die Dicke der Schaltmaterialien 920 und 940 und die Zusammensetzungen der Elektroden 360, 930 und 950 geändert werden. Ein Vorteil, das Rückschnappen einer Speicherzelle zu verringern, besteht darin, dass ein kapazitiver Verlagerungsstrom durch die Speicherzelle verringert werden kann, wobei somit die Neigung verringert wird, beim Lesen ein Bit in einen anderen Zustand zu bringen.
Bei weiteren Ausführungsformen kann die in 18 veranschaulichte Speicherzelle 115 auf andere Weise angeordnet sein und kann zusätzliche Schichten und Strukturen aufweisen. Es kann zum Beispiel wünschenswert sein, Isolationsstrukturen, Sperrschichten, periphere Schaltkreisanordnungen (z. B. Adressschaltkreisanordnungen) etc. auszubilden. Die Speicherzelle kann statt dessen ein ferro-elektrisches oder ferro-magnetisches Material mit unterschiedlichen Phasen sein, die durch unterschiedliche Ströme oder Polarität programmiert werden, und die zu unterschiedlichen Impedanzen führen, wenn es für die unterschiedlichen Zustände programmiert wird. Alternativ kann die Speicherzelle jedes andere Material oder Vorrichtung sein, die von einer kleinen Zugriffsvorrichtung profitiert. Es sollte verständlich sein, dass das Fehlen dieser Elemente keine Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung darstellt.
Bezug nehmend auf 20 ist ein Teil eines Systems 860 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das System 860 kann bei drahtlosen Vorrichtungen verwendet werden, wie zum Beispiel ein persönlicher digitaler Assistent (PDA), ein Laptop- oder tragbarer Computer mit drahtloser Fähigkeit, ein Web-Tablet, ein drahtloses Telefon, ein Pager, eine Vorrichtung für Instant Messaging, ein digitales Musikabspielgerät, eine digitale Kamera oder weitere Vorrichtungen, die ausgelegt sein können, um Information drahtlos zu übertragen und/oder zu empfangen. Das System 860 kann in einem der folgenden Systeme verwendet werden: ein System für ein drahtloses lokales Bereichsnetzwerk (WLAN), ein System für ein draht loses persönliches Bereichsnetzwerk (WPAN), ein zelluläres Netzwerk, auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist.
Das System 860 kann einen Controller 865, eine Eingabe/Ausgabe-(I/O)-Vorrichtung 870 (z. B. Tastatur, Anzeige), einen Speicher 875 und eine drahtlose Schnittstelle 880 aufweisen, die über einen Bus 885 miteinander gekoppelt sind. Es sollte beachtet werden, dass der Umfang der Erfindung nicht auf Ausführungsformen beschränkt ist, die eine oder alle dieser Komponenten aufweisen.
Controller 865 kann zum Beispiel einen oder mehrere Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, Mikrokontroller oder dergleichen aufweisen. Der Speicher 875 kann verwendet werden, um Nachrichten zu speichern, die von dem System 860 oder zu diesem übertragen werden. Der Speicher 875 kann optional auch verwendet werden, um Befehle zu speichern, die von dem Kontroller 865 während des Betriebs des Systems 860 ausgeführt werden, und kann verwendet werden, um Benutzerdaten zu speichern. Der Speicher 875 kann durch einen oder mehrere unterschiedliche Speichertypen bereit gestellt werden. Zum Beispiel kann der Speicher 875 einen Typ eines Speichers mit wahlfreiem Zugriff, eines flüchtigen Speichers, eines nicht flüchtigen Speichers, wie zum Beispiel ein Flash-Speicher, und/oder einen Speicher umfassen, wie zum Beispiel den hier diskutierten Speicher 100.
Die I-O-Vorrichtung 870 kann von einem Benutzer verwendet werden, um eine Nachricht zu erzeugen. Das System 860 kann die drahtlose Schnittstelle 880 verwenden, um Nachrichten zu und von einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk mit einem Hochfrequenz-(RF)-Signal zu übertragen und zu empfangen. Beispiele für die drahtlose Schnittstelle 880 können eine Antenne oder einen drahtlosen Transceiver umfassen, auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist.
Auch wenn der Umfang der vorliegenden Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt ist, kann das System 860 eines der folgenden Protokolle zur Kommunikation über eine Luftschnittstelle verwenden, um Nachrichten zu übertragen und zu empfangen. Code-Division Multiple Access (CDMA), zelluläre Funktelefonkommunikationssysteme, zelluläre Funktelefonsysteme für Global System for Mobile Communiations (GSM), zelluläre Funktelefonsysteme für North American Digial Cellular (NADC), Time-Division-Multiple-Access-(TDMA)-Systeme, erweiterte zelluläre TDMA-(E-TDMA)-Funktelefonsysteme, Systeme der dritten Generation (3G), wie Wide-Band CMDA (WCDMA), CDMA-2000 oder dergleichen.
Es sollte ferner verständlich sein, dass der Ovonic-Speicher einen wesentlichen dynamischen Bereich hat, der mit den oben verwendeten Techniken und, falls erforderlich, mit Rückkopplung, von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet umgesetzt werden kann, die physikalische Speicherzelle mehr als ein Bit durch Schreiben speichern und mehr als zwei durch nicht überlappende Widerstandsbereiche lesen kann.
Auch wenn bestimmte Merkmale der Erfindung hier veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden nun viele Modifikationen, Substitutionen, Änderungen und Äquivalente Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich. Es ist daher zu verstehen, dass die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen und Änderungen abdecken sollen, soweit sie in den Umfang der Erfindung fallen.

Claims

Vorrichtung mit: einem vertikalen Stapel oberhalb eines Substrats (240), wobei der vertikale Stapel einen Ovonic-Schalter (120) umfasst, der mit einem Ovonic-Speicher (130) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ovonic-Schalter (120) eine Rückschnappspannung kleiner als die Grenzwertspannung des Ovonic-Speichers (130) hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Ovonic-Schalter (120) ein Schaltmaterial (220) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Schaltmaterial (220) ein chalcogenes Material ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich der Ovonic-Schalter (120) oberhalb des Ovonic-Speichers (130) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der sich der Ovonic-Speicher (130) oberhalb des Ovonic-Schalters (120) befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Ovonic-Schalter (120) seriell mit dem Ovonic-Speicher (130) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Ovonic-Speicher (130) und der Ovonic-Schalter (120) unter Verwendung von Dünnschichtmaterialien hergestellt sind.
Verfahren, umfassend: Herstellen eines Speichermaterials über einem Substrat; Herstellen einer Elektrode über dem Speichermaterial; und Herstellen eines chalcogenen Materials über der Elektrode, wobei das Speichermaterial und das chalcogene Material über die Elektrode elektrisch verbunden sind und das chalcogene Material eine Rückschnappspannung kleiner als die Grenzspannung des Speichermaterials hat.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend, das Speichermaterial aus der Gruppe auszuwählen, die aus Tellur (Te), Germanium (Ge), Antimon (Sb) und Kombinationen derselben besteht.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend, das chalcogene Material aus der Gruppe auszuwählen, die aus Silizium, Tellur, Arsen, Germanium und Kombinationen derselben besteht.