JP2024511919A - 相変化メモリ・セル抵抗性ライナー - Google Patents
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Abstract
相変化メモリ（ＰＣＭ）セルは、第１の電極と、第１の電極に電気接続された加熱器と、加熱器に電気接続されたＰＣＭ材料と、ＰＣＭ材料に電気接続された第２の電極と、加熱器の側壁およびＰＣＭ材料と直接接触状態にありかつ電気接続された抵抗性ライナーとを含む。
Description
本発明は、コンピュータ・メモリに関し、より具体的には、抵抗性ライナーを有する相変化材料メモリ・デバイスに関する。
相変化メモリ（ＰＣＭ：phase change memory）は、人工知能用のアナログ・コンピューティングにおけるトレーニングおよび推論の両方のために利用され得る。ＰＣＭ構造体は、調節可能伝導率およびエネルギー消費を最小にするために高リテンションを有する全体高デバイス抵抗を有する相変化メモリスティブ・デバイスを含むことができる。この調節は、ＰＣＭ材料内にアモルファス相を作成する結果であるとすることができる。しかしながら、ＰＣＭ材料の抵抗は、経時的に変化する可能性があり、それは、記憶されたデータの完全性に悪い影響を及ぼす可能性がある。
本開示の一実施形態によれば、相変化メモリ（ＰＣＭ）セルは、第１の電極と、第１の電極に電気接続された加熱器と、加熱器に電気接続されたＰＣＭ材料と、ＰＣＭ材料に電気接続された第２の電極と、加熱器の側壁およびＰＣＭ材料と直接接触状態にありかつ電気接続された抵抗性ライナーとを含む。
本開示の一実施形態によれば、ＰＣＭセルを製造する方法は、第１の電極を形成すること、第１の電極上に第１の電気絶縁層を形成すること、第１の電気絶縁層上に抵抗性ライナーを形成すること、第１の電極から、第１の電気絶縁層および抵抗性ライナーを貫通して延在する加熱器を形成すること、加熱器および抵抗性ライナー上にＰＣＭ材料を形成すること、および、ＰＣＭ材料上に第２の電極を形成することを含む。
本開示の一実施形態によれば、ＰＣＭセルは、第１の電極と、第１の電極と直接接触状態にありかつ電気接続された加熱器と、加熱器と直接接触状態にありかつ電気接続されたＰＣＭ材料と、ＰＣＭ材料と直接接触状態にありかつ電気接続された第２の電極と、加熱器およびＰＣＭ材料と直接接触状態にありかつ電気接続された第１の抵抗性ライナーとを含む。
本開示の一実施形態によれば、ＰＣＭセルは、第１の電極と、第１の電極に電気接続された加熱器と、加熱器に電気接続されたＰＣＭ材料と、ＰＣＭ材料に電気接続された第２の電極と、加熱器の側壁と直接接触状態にありかつ電気接続された抵抗性ライナーとを含み、抵抗性ライナーは、加熱器の側壁に沿って延在する第１の脚部および加熱器から外方に延在する第２の脚部を有するＬ形断面を有する。
本開示の一実施形態によれば、ＰＣＭセルを製造する方法は、第１の電極を形成すること、第１の電極上に第１の電気絶縁層を形成すること、第１の電極から、第１の電気絶縁層を貫通して延在する加熱器を形成することを含む。方法は、第１の電気絶縁層上におよび加熱器の一部分上に抵抗性ライナーを形成することであって、それにより、加熱器の一部分は抵抗性ライナーによって覆われない、形成すること、加熱器および抵抗性ライナー上にＰＣＭ材料を形成すること、ならびに、ＰＣＭ材料上に第２の電極を形成することも含む。
本発明の好ましい実施形態は、ここで、単に例として、また、以下の図面を参照して説明される。
本開示の種々の実施形態は、関連図面を参照して本明細書で説明される。代替の実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく考案され得る。種々の接続および位置関係（例えば、覆って（over）、下方に（below）、隣接して（adjacent）等）が、以下の説明および図面において要素間で述べられることが留意される。これらの接続関係または位置関係あるいはその両方は、別段に指定されない限り、直接的または間接的であるとすることができ、本開示は、この点において制限的であることを意図されない。したがって、エンティティの結合は、直接的または間接的結合を指すことができ、エンティティ間の位置関係は、直接的または間接的位置関係であるとすることができる。間接的位置関係の例として、層「Ｂ」を覆って層「Ａ」を形成することに対する本説明における参照は、層「Ａ」および層「Ｂ」の関連する特性および機能が中間層（複数可）によって実質的に変更されない限り、１つまたは複数の中間層（例えば、層「Ｃ」および「Ｄ」）は、層「Ａ」と層「Ｂ」との間にある状況を含む。
以下の規定および略語は、クレームおよび明細書の理解のために使用される。本明細書で使用されるように、用語「備える（comprises）」、「備えている（comprising）」、「含む（includes）」、「含んでいる（including）」、「有する（has）」、「有している（having）」、「含む（contains）」、または「含んでいる（containing）」、あるいはその任意の他の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図される。例えば、要素のリストを構成する組成物、混合物、プロセス、方法、物品、または装置は、これらの要素のみに必ずしも限定されるのではなく、明示的に挙げられないかまたはそのような組成物、混合物、プロセス、方法、物品、または装置に固有の他の要素を含むことができる。さらに、本明細書に含まれるいずれの数値範囲も、別段に明示的に述べられない限り、それらの境界を含む。
以降の説明のために、用語「上（upper）」、「下（lower）」、「右（right）」、「左（left）」、「垂直（vertical）」、「水平（horizontal）」、「上部（top）」、「下部（bottom）」、およびその派生語は、図面の図において配向するように、説明された構造体および方法に関連するものとする。用語「の上にある（overlying）」、「の上に（atop）」、「上部に（on top）」、「の上に位置決めされる（positioned on）」、または「の上に位置決めされる（positioned atop）」は、第１の構造体等の第１の要素が、第２の構造体等の第２の要素の上に存在し、界面構造体等の介在要素が第１の要素と第２の要素との間に存在することができることを意味する。用語「直接接触（direct contact）」は、第１の構造体等の第１の要素および第２の構造体等の第２の要素が、２つの要素の界面に中間の伝導性、絶縁性、または半導体の層なしで接続されることを意味する。例えば、「第２の要素に対して選択的な第１の要素（a first element selective to a second element）」等の、用語「に対して選択的な（selective to）」が、第１の要素がエッチングされ得、第２の要素がエッチ・ストップとして作用することができることを意味することが留意されるべきである。
簡潔にするために、半導体デバイスおよび集積回路（ＩＣ：integrated circuit）作製に関連する従来技術は、本明細書で詳細に説明される場合があるかまたは説明されない場合がある。さらに、本明細書で説明する種々のタスクおよびプロセス・ステップは、本明細書で詳細に説明されないさらなるステップまたは機能を有するより包括的な手順またはプロセスに組み込まれ得る。特に、半導体デバイスおよび半導体ベースＩＣの製造における種々のステップは、よく知られているため、簡潔にするために、多くの従来のステップは、本明細書で簡潔に述べられるだけであることになる、または、よく知られているプロセス詳細を提供することなく完全に省略されることになる。
一般に、ＩＣになるようパッケージされることになるマイクロチップを形成するために使用される種々のプロセスは、４つの一般的なカテゴリ、すなわち、フィルム堆積、除去／エッチング、半導体ドーピング、およびパターニング／リソグラフィに入る。
堆積は、ウェハ上に材料を成長させる、コーティングする、またはそうでなければ転写する任意のプロセスとすることができる。利用可能な技術は、とりわけ、物理気相堆積（ＰＶＤ：physical vapor deposition）、化学気相堆積（ＣＶＤ：chemical vapor deposition）、電気化学堆積（ＥＣＤ：electrochemical deposition）、分子ビームエピタキシ（ＭＢＥ：molecular beam epitaxy）、およびより最近に、原子層堆積（ＡＬＤ：atomic layer deposition）を含む。別の堆積技術は、従来のＣＶＤに伴う高温を普通なら必要とすることになる、ウェハ表面上での反応を誘起するためにプラズマ内のエネルギーを使用するプロセスであるプラズマ励起化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ：plasma enhanced chemical vapor deposition）である。ＰＥＣＶＤ堆積中のエネルギー・イオン衝撃は、フィルムの電気的特性および機械的特性を改善することもできる。
除去／エッチングは、ウェハから材料を除去する任意のプロセスとすることができる。例は、エッチ・プロセス（湿式または乾式）、化学機械平坦化（ＣＭＰ：chemical mechanical planarization）、および同様なものを含む。除去プロセスの一例は、イオン・ビーム・エッチング（ＩＢＥ：ion beam etching）である。一般に、ＩＢＥ（またはミリング）は、物理的不活ガス手段または化学的反応性ガス手段あるいはその両方によって基板材料を除去するために遠隔ブロード・ビーム・イオン／プラズマ源を利用する乾式プラズマ・エッチ法を指す。他の乾式プラズマ・エッチ技術と同様に、ＩＢＥは、エッチ・レート、異方性、選択性、均一性、アスペクト比、および基板損傷の最小化等の利益を有する。乾式除去プロセスの別の例は反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ：reactive ion etching）である。一般に、ＲＩＥは、ウェハ上に堆積された材料を除去するために化学反応性プラズマを使用する。ＲＩＥによって、プラズマは、電磁界によって低圧力（真空）下で生成される。ＲＩＥプラズマからの高エネルギー・イオンは、ウェハ表面を攻撃し、それと反応して、材料を除去する。
半導体ドーピングは、一般的に、拡散またはイオン注入あるいはその両方による、例えば、トランジスタのソースおよびドレインにドープすることによる、電気特性の修正とすることができる。これらのドーピング・プロセスは、その後、炉アニーリングまたは短時間熱アニーリング（「ＲＴＡ（rapid thermal annealing）」）が続く。アニーリングは、注入ドーパントを活性化させるのに役立つ。導体（例えば、ポリシリコン、アルミニウム、銅等）および絶縁体（例えば、種々の形態の二酸化ケイ素、窒化ケイ素等）の両方のフィルムは、トランジスタおよびそれらのコンポーネントを接続し絶縁するために使用される。半導体基板の種々の領域の選択的ドーピングは、基板の伝導率が、電圧の印可によって変化することを可能にする。これらの種々のコンポーネントの構造体を作成することによって、数百万のトランジスタが、構築され、共に配線されて、最新のマイクロ電子デバイスの複雑な回路部を形成することができる。
半導体リソグラフィは、基板に対するパターンのその後の転写のための、半導体基板上での３次元レリーフ画像またはパターンの形成とすることができる。半導体リソグラフィにおいて、パターンは、フォトレジストと呼ぶ感光性ポリマーによって形成される。トランジスタを構成する複雑な構造体および回路の数百万のトランジスタを接続する多くのワイヤを構築するために、リソグラフィおよびエッチ・パターン転写ステップが、複数回反復される。ウェハ上に印刷される各パターンは、直前に形成されたパターンに整列し、徐々に、導体、絶縁体、および選択的にドープされた領域が構築されて、最終デバイスを形成する。
図１は、例えば、集積回路（示さず）において使用するためのＰＣＭセル１００の断面図である。示す実施形態において、ＰＣＭセル１００は、下部電極１０２、加熱器１０４、絶縁体１０６、抵抗性ライナー１０８、スペーサ１１０、ＰＣＭ材料１１２、および上部電極１１４を備える。加熱器１０４は、下端において下部電極１０２と直接接触状態にありかつ電気接続され、加熱器１０４は、下部電極１０２から対向する上端まで上方に延在する。加熱器１０４の下部分は、絶縁体１０６によって囲まれ、絶縁体１０６は、加熱器１０４の側壁および下部電極１０２の上部と直接接触状態にある。絶縁体１０６は、抵抗性ライナー１０８の下側とも直接接触状態にあり、抵抗性ライナー１０８は、加熱器１０４と直接接触状態にありかつ電気接続される。加熱器１０４は、抵抗性ライナー１０８およびスペーサ１１０を貫通して延在し、両者は、加熱器１０４の側壁を囲みかつ加熱器１０４の側壁と直接接触状態にある。スペーサ１１０の下部は、抵抗性ライナー１０８の上部と直接接触状態にあり、加熱器１０４の上端は、スペーサ１１０の上端と境界を共有する（すなわち、同一平面上にある）。ＰＣＭ材料１１２は、スペーサ１１０、抵抗性ライナー１０８、絶縁体１０６、および加熱器１０４を覆って延在しかつそれらと直接接触状態にある。それにより、ＰＣＭ材料１１２は、加熱器１０４の上端および抵抗性ライナー１０８の外側に電気接続される。ＰＣＭ材料１１２の上側も、上部電極１１４と直接接触状態にありかつ電気接続される。
示す実施形態において、ＰＣＭセル１００の（図１のページに入る）断面は、正方形であるとすることができるが、他の実施形態において、断面は、長方形、楕円形、円形、または任意の他の適切な形状とすることができる。さらに、ＰＣＭ材料１１２および上部電極１１４の幅は同じであり、一方、加熱器１０４の幅は、実質的に比較的減少する（例えば、３～７倍小さいまたは約５倍小さい）。それにより、ＰＣＭセル１００は、下部電極１０２から上部電極１１４まで、加熱器１０４、抵抗性ライナー１０８、およびＰＣＭ材料１１２を通って電流が流れることができるマッシュルーム構成を有すると言われ得る。さらに、ＰＣＭセル１００は、下部電極１０２の基板１１６および上部電極１１４のビア１１８に電気接続され得る。基板１１６は、例えば、電界効果トランジスタ等の集積回路コンポーネントとすることができ、ビア１１８は、例えば、金属インターコネクトとすることができる。
示す実施形態において、下部電極１０２および上部電極１１４は、金属または金属化合物等の電気伝導性が高い材料、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）またはタングステン（Ｗ）で構成される。加熱器１０４は、ＴｉＮ、あるいは、例えば、チタン・タングステン（ＴｉＷ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、またはチタン・アルミナイド（ＴｉＡｌ）等の高抵抗金属で構成され、比較的狭い断面積を有する電極であり、ＰＣＭセル１００を通って流される電流に的を絞る。これは、加熱器１０４が、電気パルス中に抵抗性加熱を通して熱を生成することを可能にし、電気パルスは、ＰＣＭ材料１１２の温度を、例えば、ＰＣＭ材料１１２の結晶化温度および融解温度を超えて選択的に変化させるために使用され得る。さらに、加熱器１０４は、複数の層で配置され得る複数の異なる電気伝導性材料で構成され得る。
示す実施形態において、絶縁体１０６およびスペーサ１１０は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、または炭窒化ケイ素（ＳｉＮＣ）等の誘電体（電気絶縁性）材料で構成される。幾つかの実施形態において、絶縁体１０６は、スペーサ１１０と同じ材料であり、他の実施形態において、絶縁体１０６は、スペーサ１１０と異なる材料である。抵抗性ライナー１０８は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、または銀（Ａｇ）等の一般に使用される純金属導体より典型的に高い抵抗を有する伝導性材料で構成される。そのような材料は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、ＴａＮ、ＴｉＮ、窒化タングステン（ＷＮ）、コバルト・タングステン（ＣｏＷ）、ニッケル・タングステン（ＮｉＷ）、または酸化イットリウム（ＹＯ）とすることができる。抵抗性ライナー１０８の抵抗は加熱器１０４の抵抗より実質的に大きい（例えば、５～５０倍大きい、または、約２０倍大きい）。さらに、抵抗性ライナー１０８の抵抗は、低抵抗多結晶状態のＰＣＭ材料１１２の抵抗より実質的に大きく（例えば、１０～４０倍大きく、または、約２０倍大きく）、高抵抗アモルファス状態のＰＣＭ材料１１２の抵抗より実質的に低い（例えば、５～５０倍低い、または、約１０倍低い）。抵抗性ライナー１０８の抵抗率は、例えば、０．１オーム・マイクロメートル（Ωμｍ）～１キロオーム・マイクロメートル（ｋΩμｍ）とすることができる。
示す実施形態において、ＰＣＭ材料１１２は、ゲルマニウム・アンチモン・テルル（ＧＳＴ）、ガリウム・アンチモン・テルル（ＧａＳＴ）、または銀イリジウム・アンチモン・テルル（ＡＩＳＴ）材料等の相変化材料で本質的に構成されるが、他の材料が、必要に応じて使用され得る。他のＰＣＭ材料の例は、ゲルマニウム・テルル化合物材料（ＧｅＴｅ）、シリコン・アンチモン・テルル（Ｓｉ－Ｓｂ－Ｔｅ）合金、ガリウム・アンチモン・テルル（Ｇａ－Ｓｂ－Ｔｅ）合金、ゲルマニウム・ビスマス・テルル（Ｇｅ－Ｂｉ－Ｔｅ）合金、インジウム・テルル（Ｉｎ－Ｓｅ）合金、ヒ素・アンチモン・テルル（Ａｓ－Ｓｂ－Ｔｅ）合金、銀インジウム・アンチモン・テルル（Ａｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ）合金、Ｇｅ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ合金、Ｇｅ－Ｓｂ合金、Ｓｂ－Ｔｅ合金、Ｓｉ－Ｓｂ合金、Ｇｅ－Ｔｅ合金、およびその組合せを含むことができるが、それに限定されない。ＰＣＭ材料１１２は、ドープされないかまたはドープされる（例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、シリコン（Ｓｉ）、またはＴｉの１つまたは複数をドープされる）場合がある。異なる層の材料に関して本明細書で使用される用語「本質的に構成される（composed essentially）」または「本質的にからなる（consist essentially）」は、他の材料が、もし存在する場合、挙げた材料の基本特性を実質的に変更しないことを示す。例えば、本質的にＧＳＴ材料からなるＰＣＭ材料１１２は、ＧＳＴ材料の基本特性を実質的に変更する他の材料を含まない。
示す実施形態において、ＰＣＭセル１００は、ＰＣＭセル１００をプログラムするために、下部電極１０２から上部電極１１４に電流パルスを流すことによってメモリ・セルとして動作することができる。これは、ＰＣＭセル１００に対して値を読み出すかまたは書き込むために種々の電圧でまたは種々の継続期間についてあるいはその両方について行われ得る。例えば、書き込むために、高電圧（例えば、１ボルト（Ｖ）～４Ｖ）が、短い継続期間の間、使用され得、それは、加熱器１０４が、ＰＣＭ材料１１２をその融解点を超えて局所的に加熱することを可能にすることができる。電流の流れが止まると、ＰＣＭ材料１１２は、急速に冷却することができ、それは、「再設定（resetting）」と呼ばれるプロセスにおいてアモルファス・ゾーン１２０を形成する。ゾーン１２０は、アモルファス構成を有するＰＣＭ材料１１２のドーム形領域であるが、ＰＣＭ材料１１２の残りの部分は依然として多結晶構成にある。一般に、このアモルファス構成は明確な構造を持たない。しかしながら、局所的なばらばらの結晶核（すなわち、相変化材料１１２の小さい結晶化領域）がゾーン１２０内に存在することができる。ゾーン１２０の作成は、多結晶のみの構成（図２ＡのＰＣＭセル１００のように）と比較して、ＰＣＭセル１００にわたる電気抵抗を増加させることができる。ＰＣＭセル１００のこれらの抵抗値は、例えば、低電圧（例えば、０．２Ｖ）の電流パルスを下部電極１０２から上部電極１１４に送出することによって、ＰＣＭ材料１１２（ゾーン１２０のＰＣＭ材料１１２を含む）の状態またはＰＣＭセル１００の抵抗値を変更することなく読み出され得る。
さらに、ＰＣＭ材料１１２は、再書き込みされ、ＰＣＭセル１００を「設定する（setting）」ことによって多結晶のみの構成に戻され得る。ＰＣＭ材料１１２に再書き込みする一方法は、ＰＣＭ材料１１２をその融解点までではないがその結晶化点を超えて加熱させ得る、短い期間（例えば、１０ナノ秒（ｎｓ））の間、高電圧（例えば、１Ｖ～４Ｖ）電気パルスを使用する。結晶化温度は融解温度より低いため、電流が止まると、ＰＣＭ材料１１２は、アニールし、結晶を形成することができる。ＰＣＭ材料１１２に再書き込みする別の方法は、ＰＣＭ材料１１２をその融解点を超えて加熱するのに十分に強い（ナノ秒オーダーの比較的短い後縁を有する方形パルスと対照的に）比較的長い（例えば、１マイクロ秒）後縁を有する電気パルスを使用し、その後、ＰＣＭ材料１１２はゆっくり冷却され、結晶が形成することを可能にする。これらのプロセスのいずれかは、ＰＣＭセル１００にわたる電気抵抗を、（図１のＰＣＭセル１００のように）アモルファス・ゾーン１２０を有する場合と比べて減少させる。この新しい抵抗値は、その後、ＰＣＭ材料１１２の状態またはＰＣＭセル１００の抵抗値を変更することなく低電圧（例えば、０．２Ｖ）の電流を使用して読み出され得る。
幾つかの実施形態において、ＰＣＭ材料１１２の融解温度は約６００℃である。幾つかの実施形態において、ＰＣＭ材料１１２の結晶化温度は約１８０℃である。さらに、ＰＣＭセル１００を設定し再設定するプロセスは、反復して起こることができ、幾つかの実施形態において、異なる抵抗を有する異なるゾーン１２０がＰＣＭ材料１１２内で作成され得る（例えば、図２Ｂおよび２Ｃに示すように、異なるサイズのゾーン１２０またはゾーン１２０内の異なる量の結晶化核あるいはその両方を有することによって）。これは、ＰＣＭセル１００が、再設定用パラメータを変動させることによって作成され得る種々の別個の抵抗を有することを可能にする。それにより、ＰＣＭセル１００が情報デジットを表すと考えられる場合、これらのデジットは、（伝統的なビットと対照的に）非二値とすることができる。しかしながら、幾つかの実施形態において、ＰＣＭセル１００は、ＰＣＭ材料１１２内に均一ゾーン１２０を有するかまたは有さないことによってビットとして使用され得る。そのような実施形態において、ＰＣＭセル１００は、高抵抗（低電圧出力または「０」としても知られる）または低抵抗（高電圧出力または「１」としても知られる）を有することができる。
ＰＣＭセル１００のコンポーネントおよび構成は、加熱器１０４がＰＣＭ材料１１２に直接接触することを依然として可能にしながら、抵抗性ライナー１０８の包含を可能にする。これは、抵抗性ライナー１０８が加熱器１０４とＰＣＭ材料１１２との間に完全に位置決めされた場合にそうであるように、抵抗性ライナー１０８がＰＣＭセル１００のプログラミング（例えば、設定された抵抗を変更すること）に影響を及ぼすことを防止する。さらに、スペーサ１１０は、加熱器１０４とＰＣＭ材料１１２との間の接触面積を加熱器１０４の上部のサイズのみまで減少させる。これは、加熱器１０４から流れる電気が集中するように、加熱器１０４とＰＣＭ材料１１２との間の接触面積の量を減少させる。これは、電気パルスが低電力を有することを可能にする。なぜなら、再設定または設定中にそれぞれ融解または結晶化されるＰＣＭ材料１１２の小さいエリアが存在するからである。これは、ＰＣＭ材料１１２が加熱器１０４の上部および側面に接触するようにスペーサ１１０が存在せず、電気パルスが、ＰＣＭ材料１１２の相に影響を及ぼすために高電力を必要とすることになる状況と対照的である。
図２Ａ～２Ｃは、異なる状態のＰＣＭセル１００およびそこを通る電気の流れの一連の断面図である。図３Ａ～３Ｃは、それぞれ、図２Ａ～２Ｃの電気通路の概略表現である。より具体的には、ＰＣＭ材料１１２は、図２Ａおよび図３Ａにおいて多結晶のみの構成であり、ＰＣＭ材料１１２は、図２Ｂおよび図３Ｂにおいて小さいアモルファス・ゾーン１２０を有し、ＰＣＭ材料１１２は、図２Ｃおよび図３Ｃにおいて大きいアモルファス・ゾーン１２０を有する。したがって、図２Ａ～２Ｃおよび図３Ａ～３Ｃは、互いに連携して論じられる。
示す実施形態において、抵抗性ライナー１０８の電気抵抗は、多結晶相にあるＰＣＭ材料１１２の電気抵抗とアモルファス相（ゾーン１２０による）にあるＰＣＭ材料１１２の電気抵抗との間にある。例えば、アモルファス相ＰＣＭ材料１１２の抵抗は、結晶相ＰＣＭ材料１１２の抵抗より１００倍大きいとすることができる。そのような実施形態において、抵抗性ライナー１０８の抵抗は、例えば、結晶相ＰＣＭ材料１１２の抵抗より１０～４０倍大きいとすることができる。幾つかの実施形態において、抵抗性ライナー１０８の抵抗は、結晶相ＰＣＭ材料１１２の抵抗より例えば約２０倍大きいとすることができる。例えば、ＰＣＭ材料１１２の結晶抵抗が１０ｋΩと１００ｋΩとの間とすることができる場合、ＰＣＭ材料１１２のアモルファス抵抗は、１メガオーム（ＭΩ）と１０ＭΩとの間とすることができ、抵抗性ライナー１０８の抵抗は、２００ｋΩと２ＭΩとの間とすることができる。
当技術分野でよく知られているように、電気は、全ての利用可能経路を通って流れることになる。平行経路のセットが同様の抵抗を有するとき、電気は、それらの経路を通って同様の量で流れることになる。しかしながら、経路が著しく異なる抵抗を有する場合、電気は、低抵抗経路（複数可）を通ってより大量に流れることになる。そのような状況において、平行経路のセットの全体抵抗は、低抵抗経路（複数可）の抵抗によって支配されることになる。
図２Ａの示す実施形態において、ＰＣＭ材料１１２は、多結晶相にあるだけである。加熱器１０４が伝導性材料であり、絶縁体１０６が伝導性材料でないため、電気パルスは、下部電極１０２から加熱器１０４を通って経路１２２に沿ってほぼ流れることになる。結晶ＰＣＭ材料１１２が、抵抗性ライナー１０８より良好な導体であるため、経路１２２は、ＰＣＭ材料１１２を通り上部電極１１４までまっすぐに延在する。経路１２２が支配的な電気通路である理由は図３Ａに示される。図３Ａは、左の物理的略図および右の電気的略図としてＰＣＭセル１００を示す。上記で述べたように、電気パルスは下部電極ＢＥから上部電極ＴＥまで進行し、結晶化ＰＣＭ材料Ｃの抵抗は、抵抗性ライナーＬおよび絶縁体Ｉの抵抗より低い。したがって、経路１２２は、ＰＣＭ材料Ｃを通って延在する。
図２Ｂの示す実施形態において、ＰＣＭ材料１１２は、小さいアモルファス・ゾーン１２０を含む。加熱器１０４が伝導性材料であり、絶縁体１０６が伝導性材料でないため、電気パルスは、下部電極１０２から加熱器１０４を通って経路１２４に沿ってほぼ流れることになる。結晶ＰＣＭ材料１１２および抵抗性ライナー１０８が、アモルファス・ゾーン１２０より良好な導体であるため、経路１２４は、アモルファス・ゾーン１２０のバルクを通って進行することを回避する。代わりに、経路１２４は、経路１２４の一部が抵抗性ライナー１０８およびＰＣＭ材料１１２の結晶部分を通り抜けて上部電極１１４に至り、経路１２４の一部がアモルファス・ゾーン１２０の短い部分およびＰＣＭ材料１１２の結晶部分を通り抜けて上部電極１１４に至るように分岐する。経路１２４が支配的な電気通路である理由は図３Ｂに示される。図３Ｂは、左の物理的略図および右の電気的略図としてＰＣＭセル１００を示す。上記で述べたように、電気パルスは下部電極ＢＥから上部電極ＴＥまで進行する。結晶化ＰＣＭ材料Ｃの抵抗は、抵抗性ライナーＬ、絶縁体Ｉ、およびゾーンＺの抵抗より低く、抵抗性ライナーＬの抵抗はゾーンＺの抵抗より低い。したがって、経路１２４は、抵抗性ライナーＬおよびＰＣＭ材料Ｃを通って主に延在する。
図２Ｃの示す実施形態において、ＰＣＭ材料１１２は、大きいアモルファス・ゾーン１２０を含む。加熱器１０４が伝導性材料であり、絶縁体１０６が伝導性材料でないため、電気パルスは、下部電極１０２から加熱器１０４を通って経路１２６に沿ってほぼ流れることになる。結晶ＰＣＭ材料１１２および抵抗性ライナー１０８が、アモルファス・ゾーン１２０より良好な導体であるため、経路１２６は、アモルファス・ゾーン１２０のバルクを通って進行することを回避する。アモルファス・ゾーン１２０が非常に大きいため、経路１２６は、アモルファス・ゾーン１２０を完全に回避するため、抵抗性ライナー１０８および結晶ＰＣＭ材料１１２を通って上部電極１１４まで延在する。経路１２６が支配的な電気通路である理由は図３Ｃに示される。図３Ｃは、左の物理的略図および右の電気的略図としてＰＣＭセル１００を示す。上記で述べたように、電気パルスは下部電極ＢＥから上部電極ＴＥまで進行する。結晶化ＰＣＭ材料Ｃの抵抗は、抵抗性ライナーＬ、絶縁体Ｉ、およびゾーンＺの抵抗より低く、抵抗性ライナーＬの抵抗はゾーンＺの抵抗より低い。したがって、経路１２６は、抵抗性ライナーＬおよびＰＣＭ材料Ｃを通って主に延在する。
ＰＣＭセル１００が異なる状態にあるときに経路１２２～１２６が互いに異なることの結果は、ＰＣＭ材料１１２内の抵抗ドリフトの（例えば、ゾーン１２０における）効果が抵抗性ライナー１０８によって希釈されることである。なぜなら、抵抗性ライナー１０８の抵抗が一定であり、一方、ＰＣＭ材料１１２の抵抗が（例えば、アモルファス・ゾーン１２０のサイズが経時的に変化することによって）経時的に変化することができるからである。
図４Ａ～４Ｇは、ＰＣＭセル１００を製造する方法の一連の断面図である。図４Ａにおいて、基板１１６が設けられ、下部電極１０２が基板１１６上に形成される。さらに、誘電体１２８が基板１１６上に形成されて、必要に応じて、下部電極１０２を他のコンポーネントから電気絶縁する。基板１１６は、任意の適切な半導体材料で構成され得る。例えば、基板１１６は、シリコン、シリコン・ゲルマニウム、ＩＶ族半導体材料、ＩＩＩ～Ｖ族半導体材料、ＩＩ～ＶＩ族半導体材料、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ：silicon on insulator）、または半導体チップにおいて使用される他の知られている半導体材料を含むが、それに限定されない任意のタイプの半導体基板またはウェハを用いて形成され得る。幾つかの実施形態において、基板１１６は、トランジスタ、絶縁トレンチ、接点、および同様なもの等の１つまたは複数の半導体デバイスを含む。幾つかの実施形態において、下部電極１０２は、半導体基板１１６内の半導体デバイスまたは接点上に存在する。幾つかの実施形態において、下部電極は、中間誘電体（示さず）を通って基板１１６内の下地アクセス回路部またはトランジスタ（示さず）まで延在する接点（示さず）に接続する。図４Ｂにおいて、絶縁体１０６、抵抗性ライナー１０８、および誘電体１３０は、下部電極１０２および誘電体１２８上に形成される。図４Ｃにおいて、ビアは、誘電体１３０、抵抗性ライナー１０８、および絶縁体１０６を貫通して（下方に下部電極１０２まで）形成される。このビアは、その後、加熱器１０４を形成するために充填される。図４Ｄにおいて、誘電体１３０は、除去されて、抵抗性ライナー１０８ならびに加熱器１０４の側壁の一部分および上端を露出させる。
図４Ｅにおいて、スペーサ１１０が、例えば、スペーサ材料層を堆積し、スペーサ材料をマスキングし、過剰のスペーサ材料を除去するためにＲＩＥを使用することによって形成される。幾つかの実施形態において、絶縁体１０６、スペーサ１１０、誘電体１２８、および誘電体１３０は、同じ材料で構成され、他の実施形態において、それらの一部または全ては互いに異なる。図４Ｆにおいて、スペーサ１１０の下に存在しない抵抗性ライナー１０８の部分は、除去されて、絶縁体１０６の一部分を露出させる。幾つかの実施形態において、これは、スペーサ１１０を形成するために図４Ｅにおいて使用されるＲＩＥプロセス中に起こる。図４Ｇにおいて、ＰＣＭ材料１１２および上部電極１１４は、加熱器１０４、絶縁体１０６、抵抗性ライナー１０８、およびスペーサ１１０上に形成される。これは、例えば、１つまたは複数のマスクおよびＲＩＥプロセスを使用して行われ得る。
それにより、ＰＣＭセル１００は、抵抗性ライナー１０８がＰＣＭ材料１１２の一部分の下に存在するだけであり、その最終サイズに形成されるためにさらなるマスクを必要としない（スペーサ１１０が存在するため）ように作製され得る。さらに、スペーサ１１０を形成することは、加熱器１０４の高さが、幾つかの他の実施形態の場合と同程度に重要でないことを可能にする。これらの他の実施形態の一部において、例えば、加熱器１０４の上部は、抵抗性ライナー１０８の上部と同一平面上にあるとすることができる。そのような実施形態において、加熱器１０４の側壁は、スペーサ１１０が存在しないにもかかわらず、ＰＣＭ材料１１２と接触状態にない。しかしながら、抵抗性ライナー１０８が非常に薄い（例えば、１ナノメートル（ｎｍ）～１０ｎｍ）とすることができるため、抵抗性ライナー１０８と同一平面上になるように加熱器１０４を平坦化することは、抵抗性ライナー１０８の一部を除去せずには難しい可能性がある。
図５は、代替のＰＣＭセル２００の断面図である。示す実施形態において、ＰＣＭセル２００は、抵抗性ライナー２０８が外側および上側に沿ってＰＣＭ材料１１２に接触し、スペーサ２１０が相応して異なることを除いて、ＰＣＭセル１００（図１に示す）と同様である。それにより、同じ参照数字が、ＰＣＭセル２００について使用されることになり、対応するコンポーネントはＰＣＭセル１００の場合と同じである。しかしながら、１００だけ大きい参照数字は、ＰＣＭセル１００内のコンポーネントと異なるＰＣＭセル２００のコンポーネントのために使用される。
示す実施形態において、抵抗性ライナー２０８は、加熱器１０４から外方に延在する脚部２３２および加熱器１０４の側壁に沿って延在する脚部２３４を有するＬ形断面を有する。それにより、スペーサ２１０および加熱器１０４の上部と同一平面上にある脚部２３４の上側は、ＰＣＭ材料１１２と直接接触状態にありかつ電気接続され、脚部２３２の外側は、ＰＣＭ材料１１２と直接接触状態にありかつ電気接続される。
図６Ａ～６Ｃは、異なる状態のＰＣＭセル２００およびそこを通る電気の流れの一連の断面図である。図６Ａの示す実施形態において、ＰＣＭ材料１１２は、多結晶相にあるだけである。加熱器１０４が伝導性材料であり、絶縁体１０６が伝導性材料でないため、電気パルスは、下部電極１０２から加熱器１０４を通って経路２２２に沿ってほぼ流れることになる。結晶ＰＣＭ材料１１２が、抵抗性ライナー２０８より良好な導体であるため、経路２２２は、ＰＣＭ材料１１２を通って上部電極１１４までまっすぐに延在する。
図６Ｂの示す実施形態において、ＰＣＭ材料１１２は、小さいアモルファス・ゾーン１２０を含む。加熱器１０４が伝導性材料であり、絶縁体１０６が伝導性材料でないため、電気パルスは、下部電極１０２から加熱器１０４を通って経路２２４に沿ってほぼ流れることになる。結晶ＰＣＭ材料１１２および抵抗性ライナー２０８が、アモルファス・ゾーン１２０より良好な導体であるため、経路２２４は、アモルファス・ゾーン１２０のバルクを通って進行することを回避する。代わりに、経路２２４は、経路２２４の一部が脚部２３４およびＰＣＭ材料１１２の結晶部分を通り抜けて上部電極１１４に至り、経路２２４の一部が脚部２３２およびＰＣＭ材料１１２の結晶部分を通り抜けて上部電極１１４に至り、経路２２４の一部がゾーン１２０の短い部分およびＰＣＭ材料１１２の結晶部分を通り抜けて上部電極１１４に至るように分岐する（fork）。
図６Ｃの示す実施形態において、ＰＣＭ材料１１２は、大きいアモルファス・ゾーン１２０を含む。加熱器１０４が伝導性材料であり、絶縁体１０６が伝導性材料でないため、電気パルスは、下部電極１０２から加熱器１０４を通って経路２２６に沿ってほぼ流れることになる。結晶ＰＣＭ材料１１２および抵抗性ライナー２０８が、アモルファス・ゾーン１２０より良好な導体であるため、経路２２６は、アモルファス・ゾーン１２０のバルクを通って進行することを回避する。アモルファス・ゾーン１２０が非常に大きいため、経路２２６は、アモルファス・ゾーン１２０を回避するため、抵抗性ライナー２０８の脚部２３２および結晶ＰＣＭ材料１１２を通って上部電極１１４まで延在する。
ＰＣＭセル２００が異なる状態にあるときに経路２２２～２２６が互いに異なることの結果は、ＰＣＭ材料１１２内の抵抗ドリフトの（例えば、ゾーン１２０における）効果が抵抗性ライナー２０８によって希釈されることである。なぜなら、抵抗性ライナー２０８の抵抗が一定であり、一方、ＰＣＭ材料１１２の抵抗が（例えば、ゾーン１２０のサイズが経時的に変化することによって）経時的に変化することができるからである。
図７Ａ～７Ｈは、ＰＣＭセル２００を製造する方法の一連の断面図である。図７Ａにおいて、基板１１６が設けられ、下部電極１０２が基板１１６上に形成される。さらに、誘電体１２８が基板１１６上に形成されて、必要に応じて、下部電極１０２を他のコンポーネントから電気絶縁する。図７Ｂにおいて、絶縁体１０６および誘電体１３０は、下部電極１０２および誘電体１２８上に形成される。幾つかの実施形態において、絶縁体１０６および誘電体１３０は、同じ材料で構成され、他の実施形態において、異なる材料で構成される。後者のそのような実施形態において、絶縁体１０６の単一の肉厚の層のみが（誘電体１３０の第２の堆積なしで）堆積され得る。図７Ｃにおいて、ビアは、誘電体１３０および絶縁体１０６を貫通して（下方に下部電極１０２まで）形成される。このビアは、その後、加熱器１０４を形成するために充填される。図７Ｄにおいて、誘電体１３０は、除去されて、絶縁体１０６ならびに加熱器１０４の側壁の一部分および上端を露出させる。絶縁体１０６が、誘電体１３０の場所をとる肉厚層である実施形態において、深度制御式エッチ（例えば、適時リセス・エッチ）が、絶縁体１０６をその最終厚さまで減少させるために実施され得る。
図７Ｅにおいて、抵抗性ライナー２０８が、絶縁体１０６ならびに加熱器１０４の側壁および上部上に形成される。図７Ｆにおいて、スペーサ２１０が、例えば、スペーサ材料層を堆積し、スペーサ材料をマスキングし、過剰のスペーサ材料を除去するためにＲＩＥを使用することによって形成される。幾つかの実施形態において、絶縁体１０６、スペーサ２１０、誘電体１２８、および誘電体１３０は、同じ材料で構成され、他の実施形態において、それらの一部または全ては互いに異なる。図７Ｇにおいて、スペーサ２１０の下に存在しない抵抗性ライナー２０８の部分は、除去されて、絶縁体１０６の一部分および加熱器１０４の上部を露出させる。さらに、スペーサ２１０の上部は、平坦化されて、加熱器１０４および抵抗性ライナー２０８の上部と同一平面上になる。図７Ｈにおいて、ＰＣＭ材料１１２および上部電極１１４は、加熱器１０４、絶縁体１０６、抵抗性ライナー２０８、およびスペーサ２１０上に形成される。これは、例えば、１つまたは複数のマスクおよびＲＩＥプロセスを使用して行われ得る。
それにより、ＰＣＭセル２００は、抵抗性ライナー２０８がＰＣＭ材料１１２の一部分の下に存在するだけであり、その最終サイズに形成されるためにさらなるマスクを必要としない（スペーサ２１０が存在するため）ように作製され得る。さらに、スペーサ２１０を形成することは、加熱器１０４の高さが、幾つかの他の実施形態の場合と同程度に重要でないことを可能にする。
図８は、絶縁体３０６－１～３０６－４（まとめて「絶縁体３０６」）および抵抗性ライナー３０８－１～３０８－４（まとめて「抵抗性ライナー３０８」）を有するＰＣＭセル３００の断面図である。示す実施形態において、ＰＣＭセル３００は、複数の抵抗性ライナー３０８および複数の絶縁体３０６が存在し、スペーサ３１０も相応して異なることを除いて、ＰＣＭセル１００（図１に示す）と同様である。それにより、同じ参照数字が、ＰＣＭセル３００について使用されることになり、対応するコンポーネントはＰＣＭセル１００の場合と同じである。しかしながら、２００だけ大きい参照数字は、ＰＣＭセル１００内のコンポーネントと異なるＰＣＭセル３００のコンポーネントのために使用される。
示す実施形態において、各抵抗性ライナー３０８は、加熱器１０４およびＰＣＭ材料１１２と直接接触状態にありかつ電気接続されるが、各抵抗性ライナー３０８は、他のいずれの抵抗性ライナー３０８とも直接接触状態にない。代わりに、抵抗性ライナー３０８は、絶縁体３０６によって互いから離間される。図８に示す４つの絶縁体３０６および４つの抵抗性ライナー３０８が存在するが、他の実施形態において、より多いまたはより少ない絶縁体３０６および抵抗性ライナー３０８が存在することができる。
複数の絶縁体３０６および抵抗性ライナー３０８は、例えば、図４Ｂに示すステップと同様のステップ中に複数の交互層を付加することによって形成され得る。幾つかの実施形態において、絶縁体３０６は、図４Ｆに示すステップと同様のステップ中に絶縁体の一部３０６－１を露出させるために、絶縁体の部分３０６－２～３０６－４および抵抗性ライナーの部分３０８－１～３０８－４を除去するプロセス中にスペーサ３１０がエッチングされないように、スペーサ３１０の材料と異なる材料で構成される。
抵抗性ライナー３０８は、単一抵抗性ライナーの部分１０８（図１に示す）と同じに機能するが、複数の抵抗性ライナー３０８を有することは、抵抗性ライナー３０８について材料のより大きい選択を可能にする。例えば、特定の全抵抗が求められる場合、単一抵抗性ライナー１０８のみを用いる実施形態と比較して、より高い抵抗材料が使用され得る。なぜなら、複数の抵抗性ライナー３０８が並列の抵抗器として働き、全抵抗を下げることができるからである。それにより、特定の材料が、使用されることを望まれる場合、絶縁体３０６および抵抗性ライナー３０８の数は、相応して設定され得る。
図９は、絶縁体４０６－１～４０６－４（まとめて「絶縁体４０６」）および抵抗性ライナー４０８を有するＰＣＭセル４００の断面図である。示す実施形態において、ＰＣＭセル４００は、複数の絶縁体４０６－１～４０６－４（まとめて「絶縁体４０６」）によって互いから離間される抵抗性ライナー４０８の複数の脚部４３４－１～４３４－４（まとめて「脚部４３４」）が存在し、スペーサ４１０も相応して異なることを除いて、ＰＣＭセル２００（図５に示す）と同様である。それにより、同じ参照数字が、ＰＣＭセル４００について使用されることになり、対応するコンポーネントはＰＣＭセル２００の場合と同じである。しかしながら、２００だけ大きい参照数字は、ＰＣＭセル２００内のコンポーネントと異なるＰＣＭセル４００のコンポーネントのために使用される。
示す実施形態において、抵抗性ライナー４０８は、加熱器１０４の側壁に沿って延在する脚部４３２および加熱器１０４から外方に延在する脚部４３４を有するフィン付き断面を有する。それにより、スペーサ４１０および加熱器１０４の上部と同一平面上にある脚部４３２の上側は、ＰＣＭ材料１１２と直接接触状態にありかつ電気接続され、脚部４３４の外側は、ＰＣＭ材料１１２と直接接触状態にありかつ電気接続される。図９に示す４つの絶縁体４０６および４つの脚部４３４が存在するが、他の実施形態において、より多いまたはより少ない絶縁体４０６および脚部４３４が存在し得る。
複数の絶縁体４０６および抵抗性ライナー４０８は、例えば、図７Ｅに示すステップと同様のステップ後に複数の交互層を（図４Ｂによる）付加することによって形成され得る。幾つかの実施形態において、絶縁体４０６は、図７Ｇに示すステップと同様のステップ中に絶縁体の一部４０６－１を露出させるために、絶縁体の部分４０６－２～４０６－４および抵抗性ライナー４０８を除去するプロセス中にスペーサ４１０がエッチングされないように、スペーサ４１０の材料と異なる材料で構成される。
抵抗性ライナー４０８は、抵抗性ライナー２０８（図５に示す）と同じに機能するが、複数の脚部４３４を有することは、抵抗性ライナー４０８について材料のより大きい選択を可能にする。例えば、特定の全抵抗が求められる場合、２つの脚部２３２および２３４のみを用いる（抵抗性ライナー２０８による）実施形態と比較して、より高い抵抗材料が使用され得る。なぜなら、複数の脚部４３４が並列の抵抗器として働き、抵抗性ライナー４０８の全抵抗を下げることができるからである。それにより、特定の材料が、使用されることを望まれる場合、絶縁体４０６および脚部４３４の数は、相応して設定され得る。
幾つかの例示的な実施形態のさらなる議論
以下は、本開示の幾つかの例示的な実施形態の非排他的な説明である。
以下は、本開示の幾つかの例示的な実施形態の非排他的な説明である。
本開示の例示的な実施形態によるＰＣＭセルは、とりわけ、第１の電極と、第１の電極に電気接続された加熱器と、加熱器に電気接続されたＰＣＭ材料と、ＰＣＭ材料に電気接続された第２の電極と、加熱器の側壁およびＰＣＭ材料と直接接触状態にありかつ電気接続された抵抗性ライナーとを含む。
先行する節のＰＣＭセルは、付加的にまたは代替的にあるいはその両方で、以下の特徴、構成、またはさらなるコンポーネントあるいはその組合せの任意の１つまたは複数を任意選択で含むことができる。
ＰＣＭ材料は加熱器の端部と直接接触状態にある、上記ＰＣＭセルのさらなる実施形態。
抵抗性ライナーが、加熱器の対向する抵抗性ライナーの外側端部においてＰＣＭ材料と直接接触状態にあるだけであるように、加熱器の側壁および抵抗性ライナーの一部分と直接接触状態にある電気絶縁スペーサをさらに備える、上記ＰＣＭセルのうちの任意のＰＣＭセルのさらなる実施形態。
第１の電極と抵抗性ライナーとの間でかつ第１の電極および抵抗性ライナーと直接接触状態にある電気絶縁層をさらに備える、上記ＰＣＭセルのうちの任意のＰＣＭセルのさらなる実施形態。
ＰＣＭ材料の幅は、加熱器の幅の３～７倍である、上記ＰＣＭセルのうちの任意のＰＣＭセルのさらなる実施形態。
本開示の例示的な実施形態による、ＰＣＭセルを製造する方法は、とりわけ、第１の電極を形成すること、第１の電極上に第１の電気絶縁層を形成すること、第１の電気絶縁層上に抵抗性ライナーを形成すること、第１の電極から、第１の電気絶縁層および抵抗性ライナーを貫通して延在する加熱器を形成すること、加熱器および抵抗性ライナー上にＰＣＭ材料を形成すること、および、ＰＣＭ材料上に第２の電極を形成することを含む。
先行する節の方法は、付加的にまたは代替的にあるいはその両方で、以下の特徴、構成、またはさらなるコンポーネントあるいはその組合せの任意の１つまたは複数を任意選択で含むことができる。
抵抗性ライナー上に第２の電気絶縁層を形成することをさらに含み、加熱器は、第２の電気絶縁層を貫通して延在する、上記方法のさらなる実施形態。
加熱器を形成した後に、第２の電気絶縁層を除去することをさらに含む、上記方法のうちの任意の方法のさらなる実施形態。
第１の電気絶縁層の一部分を露出させるために抵抗性ライナーの一部分を除去することをさらに含む、上記方法のうちの任意の方法のさらなる実施形態。
抵抗性ライナーの一部分を除去することに先立って、加熱器の周りで抵抗性ライナー上に誘電体スペーサを形成することをさらに含む、上記方法のうちの任意の方法のさらなる実施形態。
本開示の例示的な実施形態によるＰＣＭセルは、とりわけ、第１の電極と、第１の電極と直接接触状態にありかつ電気接続された加熱器と、加熱器と直接接触状態にありかつ電気接続されたＰＣＭ材料と、ＰＣＭ材料と直接接触状態にありかつ電気接続された第２の電極と、加熱器およびＰＣＭ材料と直接接触状態にありかつ電気接続された第１の抵抗性ライナーとを含む。
先行する節のＰＣＭセルは、付加的にまたは代替的にあるいはその両方で、以下の特徴、構成、またはさらなるコンポーネントあるいはその組合せの任意の１つまたは複数を任意選択で含むことができる。
加熱器が、第１の電極の対向する加熱器の端部においてＰＣＭ材料と直接接触状態にあるだけであり、第１の抵抗性ライナーが、加熱器の対向する第１の抵抗性ライナーの外側端部においてＰＣＭ材料と直接接触状態にあるだけであるように、加熱器を囲み、第１の抵抗性ライナーの一部分上にある誘電体スペーサをさらに備える、上記ＰＣＭセルのさらなる実施形態。
第１の電極と第１の抵抗性ライナーとの間でかつ第１の電極および第１の抵抗性ライナーと直接接触状態にある電気絶縁層をさらに備える、上記ＰＣＭセルのうちの任意のＰＣＭセルのさらなる実施形態。
加熱器およびＰＣＭ材料と直接接触状態にありかつ電気接続された第２の抵抗性ライナーをさらに備え、第２の抵抗性ライナーは第１の抵抗性ライナーから離間する、上記ＰＣＭセルのうちの任意のＰＣＭセルのさらなる実施形態。
第１の抵抗性ライナーと第２の抵抗性ライナーとの間に電気絶縁層をさらに備える、上記ＰＣＭセルのうちの任意のＰＣＭセルのさらなる実施形態。
本開示の例示的な実施形態によるＰＣＭセルは、とりわけ、第１の電極と、第１の電極に電気接続された加熱器と、加熱器に電気接続されたＰＣＭ材料と、ＰＣＭ材料に電気接続された第２の電極と、加熱器の側壁と直接接触状態にありかつ電気接続された抵抗性ライナーとを含み、抵抗性ライナーは、加熱器の側壁に沿って延在する第１の脚部および加熱器から外方に延在する第２の脚部を有するＬ形断面を有する。
先行する節のＰＣＭセルは、付加的にまたは代替的にあるいはその両方で、以下の特徴、構成、またはさらなるコンポーネントあるいはその組合せの任意の１つまたは複数を任意選択で含むことができる。
抵抗性ライナーが、第１の脚部の第１の端部および第２の脚部の第２の端部においてＰＣＭ材料と直接接触状態にあるだけであるように、抵抗性ライナーの一部分を覆って位置決めされた誘電体スペーサをさらに備える、上記ＰＣＭセルのさらなる実施形態。
第１の電極と抵抗性ライナーとの間でかつ第１の電極および抵抗性ライナーと直接接触状態にある電気絶縁層をさらに備える、上記ＰＣＭセルのうちの任意のＰＣＭセルのさらなる実施形態。
抵抗性ライナーは、加熱器から外方に延在し、第２の脚部から離間する第３の脚部をさらに備える、上記ＰＣＭセルのうちの任意のＰＣＭセルのさらなる実施形態。
第２の脚部と第３の脚部との間に電気絶縁層をさらに備える、上記ＰＣＭセルのうちの任意のＰＣＭセルのさらなる実施形態。
本開示の例示的な実施形態による、ＰＣＭセルを製造する方法は、とりわけ、第１の電極を形成すること、第１の電極上に第１の電気絶縁層を形成すること、第１の電極から、第１の電気絶縁層を貫通して延在する加熱器を形成すること、第１の電気絶縁層上におよび加熱器の一部分上に抵抗性ライナーを形成することであって、それにより、加熱器の一部分は抵抗性ライナーによって覆われない、形成すること、加熱器および抵抗性ライナー上にＰＣＭ材料を形成すること、ならびに、ＰＣＭ材料上に第２の電極を形成することを含む。
先行する節の方法は、付加的にまたは代替的にあるいはその両方で、以下の特徴、構成、またはさらなるコンポーネントあるいはその組合せの任意の１つまたは複数を任意選択で含むことができる。
抵抗性ライナーを形成することは、加熱器を覆って抵抗性ライナーを形成すること、および、加熱器の一部分を露出させるために抵抗性ライナーの一部分を除去することを含む、上記方法のさらなる実施形態。
第１の電気絶縁層の一部分を露出させるために抵抗性ライナーの一部分を除去することをさらに含む、上記方法のうちの任意の方法のさらなる実施形態。
抵抗性ライナーの一部分を除去することに先立って、加熱器の周りで抵抗性ライナー上に誘電体スペーサを形成することをさらに含む、上記方法のうちの任意の方法のさらなる実施形態。
加熱器を形成することに先立って、第１の電気絶縁層上に第２の電気絶縁層を形成することをさらに含む、上記方法のうちの任意の方法のさらなる実施形態。
本発明の種々の実施形態の説明が、例証のために提示されたが、網羅的であるまたは開示される実施形態に限定されることを意図されない。多くの修正および変形は、説明される実施形態の範囲から逸脱することなく当業者に明らかになるであろう。本明細書で使用される用語は、実施形態の原理、実用的な応用、または市場で見出される技術に勝る技術的改善を最もよく説明するために、または、当業者が本明細書で開示される実施形態を理解することを可能にするために選択された。
Claims (25)
- 相変化メモリ（ＰＣＭ）セルであって、
第１の電極と、
前記第１の電極に電気接続された加熱器と、
前記加熱器に電気接続されたＰＣＭ材料と、
前記ＰＣＭ材料に電気接続された第２の電極と、
前記加熱器の側壁および前記ＰＣＭ材料と直接接触状態にありかつ電気接続された抵抗性ライナーと
を備える、相変化メモリ（ＰＣＭ）セル。 - 前記ＰＣＭ材料は、前記加熱器の端部と直接接触状態にある、請求項１に記載のＰＣＭセル。
- 前記抵抗性ライナーが、前記加熱器と反対側の前記抵抗性ライナーの外側端部においてのみ前記ＰＣＭ材料と直接接触状態にあるように、前記加熱器の前記側壁および前記抵抗性ライナーの一部分と直接接触状態にある電気絶縁スペーサをさらに備える、請求項２に記載のＰＣＭセル。
- 前記第１の電極と前記抵抗性ライナーとの間でかつ前記第１の電極および前記抵抗性ライナーと直接接触状態にある電気絶縁層をさらに備える、請求項１に記載のＰＣＭセル。
- 前記ＰＣＭ材料の幅は、前記加熱器の幅の３～７倍である、請求項４に記載のＰＣＭセル。
- 相変化メモリ（ＰＣＭ）セルを製造する方法であって、
第１の電極を形成すること、
前記第１の電極上に第１の電気絶縁層を形成すること、
前記第１の電気絶縁層上に抵抗性ライナーを形成すること、
前記第１の電極から、前記第１の電気絶縁層および前記抵抗性ライナーを貫通して延在する加熱器を形成すること、
前記加熱器および前記抵抗性ライナー上にＰＣＭ材料を形成すること、および、
前記ＰＣＭ材料上に第２の電極を形成すること
を含む、方法。 - 前記抵抗性ライナー上に第２の電気絶縁層を形成することをさらに含み、
前記加熱器は、前記第２の電気絶縁層を貫通して延在する、請求項６に記載の方法。 - 前記加熱器を形成した後に、前記第２の電気絶縁層を除去することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
- 前記第１の電気絶縁層の一部分を露出させるために前記抵抗性ライナーの一部分を除去することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
- 前記抵抗性ライナーの前記一部分を除去することに先立って、前記加熱器の周りで前記抵抗性ライナー上に誘電体スペーサを形成することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
- 相変化メモリ（ＰＣＭ）セルであって、
第１の電極と、
前記第１の電極と直接接触状態にありかつ電気接続された加熱器と、
前記加熱器と直接接触状態にありかつ電気接続されたＰＣＭ材料と、
前記ＰＣＭ材料と直接接触状態にありかつ電気接続された第２の電極と、
前記加熱器および前記ＰＣＭ材料と直接接触状態にありかつ電気接続された第１の抵抗性ライナーと
を備える、相変化メモリ（ＰＣＭ）セル。 - 前記加熱器が、前記第１の電極と反対側の前記加熱器の端部においてのみ前記ＰＣＭ材料と直接接触状態にあり、前記第１の抵抗性ライナーが、前記加熱器と反対側の前記第１の抵抗性ライナーの外側端部においてのみ前記ＰＣＭ材料と直接接触状態にあるように、前記加熱器を囲み、前記第１の抵抗性ライナーの一部分上にある誘電体スペーサをさらに備える、請求項１１に記載のＰＣＭセル。
- 前記第１の電極と前記第１の抵抗性ライナーとの間でかつ前記第１の電極および前記第１の抵抗性ライナーと直接接触状態にある電気絶縁層をさらに備える、請求項１１に記載のＰＣＭセル。
- 前記加熱器および前記ＰＣＭ材料と直接接触状態にありかつ電気接続された第２の抵抗性ライナーをさらに備え、前記第２の抵抗性ライナーは前記第１の抵抗性ライナーから離間する、請求項１１に記載のＰＣＭセル。
- 前記第１の抵抗性ライナーと前記第２の抵抗性ライナーとの間に電気絶縁層をさらに備える、請求項１４に記載のＰＣＭセル。
- 相変化メモリ（ＰＣＭ）セルであって、
第１の電極と、
前記第１の電極に電気接続された加熱器と、
前記加熱器に電気接続されたＰＣＭ材料と、
前記ＰＣＭ材料に電気接続された第２の電極と、
前記加熱器の側壁と直接接触状態にありかつ電気接続された抵抗性ライナーとを備え、前記抵抗性ライナーは、前記加熱器の前記側壁に沿って延在する第１の脚部および前記加熱器から外方に延在する第２の脚部を有するＬ形断面を有する、相変化メモリ（ＰＣＭ）セル。 - 前記抵抗性ライナーが、前記第１の脚部の第１の端部および前記第２の脚部の第２の端部においてのみ前記ＰＣＭ材料と直接接触状態にあるように、前記抵抗性ライナーの一部分を覆って位置決めされた誘電体スペーサをさらに備える、請求項１６に記載のＰＣＭセル。
- 前記第１の電極と前記抵抗性ライナーとの間でかつ前記第１の電極および前記抵抗性ライナーと直接接触状態にある電気絶縁層をさらに備える、請求項１６に記載のＰＣＭセル。
- 前記抵抗性ライナーは、前記加熱器から外方に延在し、前記第２の脚部から離間する第３の脚部をさらに備える、請求項１６に記載のＰＣＭセル。
- 前記第２の脚部と前記第３の脚部との間に電気絶縁層をさらに備える、請求項１９に記載のＰＣＭセル。
- 相変化メモリ（ＰＣＭ）セルを製造する方法であって、
第１の電極を形成すること、
前記第１の電極上に第１の電気絶縁層を形成すること、
前記第１の電極から、前記第１の電気絶縁層を貫通して延在する加熱器を形成すること、
前記第１の電気絶縁層上におよび前記加熱器の一部分上に抵抗性ライナーを形成することであって、それにより、前記加熱器の一部分は前記抵抗性ライナーによって覆われない、前記形成すること、
前記加熱器および前記抵抗性ライナー上にＰＣＭ材料を形成すること、ならびに、
前記ＰＣＭ材料上に第２の電極を形成すること
を含む、方法。 - 前記抵抗性ライナーを形成することは、
前記加熱器を覆って前記抵抗性ライナーを形成すること、および、
前記加熱器の一部分を露出させるために前記抵抗性ライナーの一部分を除去することを含む、請求項２１に記載の方法。 - 前記第１の電気絶縁層の一部分を露出させるために前記抵抗性ライナーの一部分を除去することをさらに含む、請求項２１に記載の方法
- 前記抵抗性ライナーの前記一部分を除去することに先立って、前記加熱器の周りで前記抵抗性ライナー上に誘電体スペーサを形成することをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
- 前記加熱器を形成することに先立って、前記第１の電気絶縁層上に第２の電気絶縁層を形成することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
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