JP2004312022A - メモリセルフィラメント電極及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の方法は、制御素子と記憶素子を有する形式の不揮発性メモリセルをプログラムするための方法であって、a)所定の温度範囲において相変化を受けることにより特徴付けられている第1の材料を含む記憶素子を設けるステップと、b)第1の材料と接触させ、かつ制御素子と電気的に結合させて、負の微分抵抗特性を有する第2の材料を設けるステップと、c)制御素子を制御して、第2の材料を介してフィラメント状の伝導を引き起こし、このフィラメント状の伝導によって、第1の材料の少なくとも一部分の温度が所定の温度範囲に達し、それによって第1の材料の少なくとも一部において相変化を生じさせるステップとを含むことを特徴とする。
【選択図】 図5
Description
a)基板を設けるステップと、
b)基板上に第1の金属層を付着するステップと、
c)第1の金属層をパターニングし、エッチングするステップと、
d)第1の金属層上に第1の層間誘電体(ILD)層を付着するステップと、
e)第1のILD層を貫通する開口部をパターニングしてエッチングし、第1の金属層の一部を露出するステップと、
f)第1の金属層の露出された部分の上に薄い酸化物層を形成するステップと、
g)薄い第2の金属層を付着するステップと、
h)第2の層間誘電体(ILD)層を付着するステップと、
i)結果として生じた表面を平坦化するステップと、
j)相変化材料層を付着するステップと、
k)フィラメント状の伝導媒体の層を付着するステップと、
l)第3の金属層を付着するステップと、
m)第3の金属層をパターニングし、エッチングするステップと、
n)必要であれば、第3の誘電体層を付着するステップと
からなる。
a)所定の温度範囲において相変化を受けることにより特徴付けられている第1の材料を含む記憶素子を設けるステップと、
b)負の微分抵抗特性を有する第2の材料を、第1の材料と接触させ、かつ制御素子と電気的に結合させて設けるステップと、
c)制御素子を制御して、第2の材料を介してフィラメント状の伝導を引き起こし、このフィラメント状の伝導によって、第1の材料の少なくとも一部分の温度が所定の温度範囲に達し、それによって第1の材料の少なくとも一部において相変化を生じさせるステップと
からなる。
本発明の別の態様を、以下に、最初に概括的に、次に特定の構造的な実施形態に関して記載される多数の新規なメモリセル構造によって明らかにする。そのようなメモリセルの1つの一般的な実施形態(図1によって概略的に示す)は、それぞれの面積を有する第1及び第2の導電性電極と、第1の電極と第2の電極の間に配置されているフィラメント状の伝導媒体とを有する。フィラメント状の伝導媒体は、電圧を印加することに応じて、第1の電極と第2の電極の間のフィラメント状の伝導領域を介してフィラメント状の伝導が延在するように構成されている。フィラメント状の伝導領域は、第1及び第2の電極面積のそれぞれに対して小さな断面積を有する。制御素子が電極のうちの1つに直列に接続される。制御素子は、トンネル接合素子を含み、それは埋込み型のトンネル接合制御素子にすることもできる。フィラメント状の伝導媒体は、負の微分抵抗を有することにより特徴付けられている。またそれは、先に規定したような相変化材料とすることもできる。代替的には、フィラメント状の伝導媒体は、相変化材料とは別個にすることができる。相変化材料は、フィラメント状の伝導媒体と電極のうちの1つとの間に配置することができる。詳細には、相変化材料及びフィラメント状の伝導媒体は、第1の電極と第2の電極の間に直列に配列されている。実際には、フィラメント状の伝導領域は、一旦形成されると、フィラメント状の伝導媒体及び相変化材料の両方を介して延在する。フィラメント状の伝導領域の断面積は、電極のうちのいずれかの面積の100分の1未満に形成することができる。同じことが、相変化した領域の断面積についても言うことができる。
本発明のメモリを製造するのに適した全体的な方法は、同じ譲受人に譲渡され、2001年10月31日に出願された米国特許出願第10/001,740号及び2002年4月2日に出願された米国特許出願第10/116,213号に記載されており、これらの特許出願をここで参照することにより、その開示内容を全て本明細書に取り入れるものとする。
30 導電性電極
35 導電性電極
40 フィラメント
50 電極
60 接続
Claims (10)
- 制御素子と記憶素子を有する形式の不揮発性メモリセルをプログラムするための方法であって、
a)所定の温度範囲において相変化を受けることにより特徴付けられている第1の材料を含む記憶素子を設けるステップと、
b)負の微分抵抗特性を有する第2の材料を、前記第1の材料と接触させ、かつ前記制御素子と電気的に結合させて設けるステップと、
c)前記制御素子を制御して、前記第2の材料を介してフィラメント状の伝導を引き起こし、このフィラメント状の伝導によって、前記第1の材料の少なくとも一部分の温度が前記所定の温度範囲に達し、それによって前記第1の材料の前記少なくとも一部において相変化を生じさせるステップと
を含む方法。 - 前記フィラメント状の伝導が、前記第2の材料のある領域において生じ、前記第2の材料の前記ある領域が、電流を注入して前記第1の材料を局部的に加熱するための局部的な熱源を提供する請求項1に記載の方法。
- 前記制御素子が、ある制御素子電極面積を有する制御素子電極を有し、前記記憶素子が、ある記憶素子電極面積を有する記憶素子電極を有し、前記相変化が生じる前記第1の材料の前記部分が、前記制御素子電極面積及び前記記憶素子電極面積のうちの小さい方の100分の1未満の断面積を有する請求項1に記載の方法。
- 制御素子と記憶素子を有する形式の不揮発性メモリセルをプログラムするための方法であって、
a)所定の温度範囲において相変化を受けることにより特徴付けられている第1の材料を第1の体積占有する第1の量だけ含む記憶素子を設けるステップと、
b)負の微分抵抗特性を有する第2の材料を、前記第1の材料と接触させ、かつ前記制御素子と電気的に結合させて、第2の体積占有する第2の量だけ設けるステップと、
c)前記制御素子を制御して、前記第2の材料を介してフィラメント状の伝導を引き起こし、このフィラメント状の伝導が前記第2の体積の何分の1かである伝導体積で生じ、前記フィラメント状の伝導によって、前記第1の材料の少なくとも実効的な一部分の温度が前記所定の温度範囲に達し、それにより相変化が前記第1の材料の前記少なくとも実効的な一部分において生じ、当該実効的な一部分が前記第1の体積の何分の1かを占有するステップと
を含む方法。 - 制御素子と記憶素子を有する形式の不揮発性メモリセルをプログラムするための方法であって、
a)所定の温度範囲において相変化を受けることにより、かつ負の微分抵抗特性を有することにより特徴付けられている材料を含む記憶素子を設けるステップと、前記材料が前記制御素子に電気的に接続され、
b)前記制御素子を制御して、前記材料を通してフィラメント状の伝導を引き起こし、このフィラメント状の伝導によって前記材料の少なくとも実効的な一部分の温度が前記所定の温度範囲に達し、それによって前記材料の前記少なくとも実効的な一部分において相変化を生じさせるステップと
を含む方法。 - a)第1の電極面積を有する第1の電極と、
b)第2の電極面積を有する第2の電極と、
c)前記第1の電極と前記第2の電極の間に配置されているフィラメント状の伝導媒体であって、印加される電圧に応答して、フィラメント状の伝導領域を介してフィラメント状の伝導が前記第1の電極と前記第2の電極の間に延在するように構成され、前記フィラメント状の伝導領域が、前記第1の電極面積及び前記第2の電極面積それぞれに対して小さな断面積を有するフィラメント状の伝導媒体と
を含むメモリセル。 - メモリセルを製造するための方法であって、
a)基板を設けるステップと、
b)前記基板上に第1の金属層を付着するステップと、
c)前記第1の金属層をパターニングし、エッチングするステップと、
d)前記第1の金属層上に第1の層間誘電体(ILD)層を付着するステップと、
e)前記第1のILD層を貫通する開口部をパターニングしてエッチングし、前記第1の金属層の一部を露出するステップと、
f)前記第1の金属層の前記露出された部分の上に薄い酸化物層を形成するステップと、
g)薄い第2の金属層を付着するステップと、
h)第2の層間誘電体(ILD)層を付着するステップと、
i)結果として生じた表面を平坦化するステップと、
j)相変化材料層を付着するステップと、
k)フィラメント状の伝導媒体の層を付着するステップと、
l)第3の金属層を付着するステップと、
m)前記第3の金属層をパターニングし、エッチングするステップと、
n)必要であれば、第3の誘電体層を付着するステップと
を含む方法。 - 請求項7に記載のステップa)〜n)を実行し、1組の複数の層のうちの第1の層を形成するステップと、
後続の層毎に請求項7に記載のステップb)〜n)を繰り返すステップと
を含む方法。 - 請求項8に記載の方法によって製造されるメモリ。
- 列線及び行線を有する形式のクロスポイントメモリ構造において制御素子及び記憶素子を有する形式の不揮発性メモリセルを利用するための方法であって、
a)各列線に第1の電極を接続するステップと、
b)各行線に第2の電極を接続するステップと、
c)前記第1の電極と前記第2の電極の各対の間に相変化材料及びフィラメント状の伝導媒体を配置し、各記憶素子を形成するステップと、
d)各制御素子を制御し、対応する前記第1の電極と前記第2の電極に関連付けられている前記フィラメント状の伝導媒体を介してフィラメント状の伝導を引き起こすことにより、選択された行−列の組み合わせにおいて前記相変化材料の一部分の相を選択的に変化させるステップと
を含む方法。
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