电阻性存储元件制造技术

一种电操作的电阻性存储元件，包含一种电阻性存储材料，其回应所选择的能量脉冲，以在不同的可侦测电阻状态之间切换；用以传递电子信号到至少一部份该电阻性存储材料的装置；以及一加热材料，用以反应该电子信号而对该电阻性存储材料进行电阻加热。该加热材料是被埋置在该电阻性存储材料体积中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术与非易失性半导体存储晶片有关，且更特别的是与一种电操作的电阻性存储元件有关，其包含像是一种相改变材料的电阻性存储材料体积。
技术介绍
像是激光唱片(CD)或是多功能数位碟片(DVD)的光学可覆写碟片，一般使用相改变材料以储存信息，其使用一种雷射光束，在其结晶与非结晶状态之间切换。因为该相改变材料的光学反射性，在其结晶与非结晶状态时并不同，相位的改变便可用来储存或读取数位信息。如同已经发现的，非结晶与结晶状态不但在其光学反射性上不同，其电阻数值也不同，因此一特定的状态也可以被电读取。这也是为何基于相改变材料的电阻性存储晶片，可以代表一种新形非易失性存储晶片的原因，并且可以取代像是用于计算装置标准存储体的动态随机存取存储体(DRAM)。特别的像是非易失性随机存取存储体(RAM)的相改变存储装置使用，最后将考虑到″瞬间启动″系统，其在该电脑系统启动后立即作用，因此节省在传统电脑中，在电脑启动期间，所需要用来从硬碟开机至非易失性动态随机存取存储体的总体时间。具有像是元素周期表中第VI群中至少一元素的合金，像是碲或硒，其同样参照为硫属化合物，也可以使用于电阻性存储晶片应用之中，因为该电阻已经被发现当这样的合金在高电阻非结晶相与低电子结晶相之间切换时，至少会在两次范围之间变化。该相改变材料的非结晶-结晶相位转换，是利用将温度上升至在该材料结晶温度以上所造成，因此可产生一种快速的核结晶。这样的转换从该非结晶相开始并到达该结晶相，其一般称为″写入″一存储晶片。为了使该相改变材料回到其非结晶状态，其需要将该温度上升至其非结晶状态熔点之上，并接著快速冷却。这样的转换从该结晶相开始并到达该非结晶相，一般称为″消除″一存储晶片。举例而言，可以让电流流过一电阻性元件，以达到结晶与熔点温度，其以焦耳作用加热该相改变材料。为了使用一种相改变材料所进行的存储晶片电读取状态，需要对该晶片施加读取电压，而由此所形成的读取电流，必须小于用于写入或消除的电流，以避免造成该存储晶片的不注意写入或消除。然而，可察觉这样的相改变存储晶片的明显缺点，是一种相对高的写入与消除电流，其必须对一选择存储晶片施加，以使该相改变材料的温度上升至该结晶与熔化温度以上。为了将这样的相改变存储晶片，成功地整合至方便的硅质互补金属氧化半导体(CMOS)处理之中，必须注意后续几点如果施加用以读取或消除一相改变存储晶片的电流，是大到无法由具有最小尺寸的单一互补金属氧化半导体晶体管所供应，便不可能在不大于5至8F2晶片尺寸的一晶体管/电阻装置中，实作包括单一存储晶片的小型存储晶片阵列(其中，F是用于制程技术的最小特征尺寸)。如果无法达到上述的预设条件，目前，由一单一晶体管所能供应的最大电流介于50至100微安培(μA)之间(根据其实际结构尺寸)。据此，使该相改变材料的写入及消除电流进一步降低是有利的，因为由该存储装置所形成的能量耗费可以被降低，并可以让该相改变存储晶片平行工作。到目前为止，为了努力减少写入及消除电流，开发者已经利用减少该加热器电极与该硅改变材料之间的接触面积，以尝试减少该相改变材料的可程控体积，因为写入或消除所需要的电流，一般与该相改变材料的可程控体积成比例。然而，这样的已知保证是受到可达到的最小(光)微影尺寸所限制，其目前一般总数约100纳米。此外，为了加强该比电阻以获得加热电流的减低，也已知有使用像是氮化物掺杂材料的相改变材料掺杂。然而，因为实体限制，在该相改变材料中不能引入超过10％的氮化物，并且在掺杂的相改变材料的其他材料特性，像是结晶温度、结晶速度、颗粒尺寸等等，也会造成引起不想要影响的改变。一种电阻性存储元件，其进一步减少像是一相改变材料的电阻性存储材料的加热电流，换言之写入或消除电流，而不受到制程使用技术的实体尺寸，或具有该电阻性存储材料材料特性有害影响的限制，便是值得向往的。
技术实现思路
一种电操作的电阻性存储元件，用在一电阻性存储晶片之中，具有一种电阻性存储材料体积，其可以对施加的选择能量脉冲反应，以在不同的可侦测电阻状态之间适当切换。在此说明书之中，该术语″电阻性存储元件″与″电阻性存储材料″，分别是用来描述任何型式的电阻性存储晶片与电阻性存储材料，其可以具有两种或更多表现不同电阻数值的状态，像是相改变材料。该电阻性存储元件进一步包含用以传递电子信号到该电阻性存储材料体积部分的装置，其例如可以是第一与第二电接点，其与该电阻性存储材料邻接。该电阻性存储元件也包含用以反应由该第一与第二电接点所供应的电子信号，而对该电阻性存储材料进行电阻加热的一种加热材料体积。该加热材料体积是被埋置(整合)在该电阻性存储材料体积之中。举例而言，该加热材料可以选择为一种当其处于最低电阻状态时，其比电阻数值仍高于该电阻性存储材料之一，因此其可以有效地用于对该电阻存储材料加热。该加热材料的比电阻，可以选择符合特定要求，而一般上可以在一可能的比电阻数值广泛范围中变化。在该电阻性存储材料的自然比电阻非常低(像是小于5毫欧姆厘米(mΩcm))的情况中，此选择必须可以让低电流存储操作进行。将该加热材料整合(埋置)制该电阻性存储材料之中，使得由该电阻性材料体积与埋置于其中加热材料所形成的主动材料总体电阻可以被调整，而不对该主动材料的其他材料特性，像是其结晶行为，产生不利影响。具有电阻性存储材料的电阻性存储晶片强化操作电压，举例而言，从0.3伏特至1伏特，需要用以对该电阻性存储材料加热，至该电阻性存储材料的临界温度，以进行电阻性存储晶片写入或消除的电流便可以被减少。一般来说，可以获得介于强化该操作电压与减少用于该存储晶片写入或消除电流之间的平衡。此外，将该加热材料埋置至该电阻性存储材料之中，可以将由于热传导造成的热损失最小化。在本专利技术的第一实施例中，提供一种供应电子信号装置的该第一与该第二电接点之一，是被选择做为用以对该电阻性存储材料进行电阻加热的加热器电极。在本专利技术中所使用的术语″加热器电极″，是描述一种与该相反电极比起来，带有相对小接触尺寸的电极，以局部地增加在该电阻性存储材料中的电流密度。在该实施例中，该电阻性存储元件也可以包含由该加热器电极与该电阻性存储材料体积，夹住该电阻性存储材料所制成的层。在本专利技术的第二实施例中，该第一与该第二电接点之一是一种插头电极，其适当地与一晶体管装置连接。在该第二实施例中，可以在该插头与该第一与第二电接点之另一个之间，提供一通道开口，该通道开口至少是部分或完全的以接触该插头的电阻性存储材料所填充。根据本专利技术，该加热材料体积形成至少一加热材料层，并且举例而言，与该电阻性存储材料一起以一种堆叠覆盖关系配置。以加热材料制成的至少一层，是例如具有2至70纳米的厚度范围，且更具体地，是介于5至20纳米的范围。特别的，使用一种具有相对高的比电阻，以及例如相对低比热容量的加热材料，该加热层可以是一种非常薄的层，举例来说，可以具有如5纳米的厚度。据此，因为该加热层具有一非常低的比热容量，用于加热该加热层本身的相对小额外热能便可供应。在本专利技术的第一实施例中，介于该加热材料层与该加热器电极之间的距离，举例而言在某些情况之下，是选择为相对大于介于该加热材料层与该第一与第二电接点之另一个之间的距离。除此之外，在本专利技术的第二实施例中，介于该加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电操作的电阻性存储元件，包括：一电阻性存储材料，该电阻性存储材料用于在不同的可侦测电阻状态间切换，以回应所选择的能量脉冲反应；用以传递电子信号到该电阻性存储材料至少一部分的装置；以及一加热材料，用以回应该电子信号 ，而对该电阻性存储材料进行电阻加热，该加热材料是被埋置在该电阻性存储材料中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-9-30 10/953,6061.一种电操作的电阻性存储元件，包括一电阻性存储材料，该电阻性存储材料用于在不同的可侦测电阻状态间切换，以回应所选择的能量脉冲反应；用以传递电子信号到该电阻性存储材料至少一部分的装置；以及一加热材料，用以回应该电子信号，而对该电阻性存储材料进行电阻加热，该加热材料是被埋置在该电阻性存储材料中。2.如权利要求第1项的电阻性存储元件，其中该加热材料具有一电阻抗性，其高于在最低电阻状态中该电阻性存储材料的一电阻抗性。3.如权利要求第1项的电阻性存储元件，其中用以传递电子信号的装置包括与该电阻性存储材料邻接的一第一电接点与一第二电接点。4.如权利要求第3项的电阻性存储元件，其中该第一与第二电接点其中之一包括一加热器电极。5.如权利要求第3项的电阻性存储元件，其中该第一与第二电接点其中之一包括一插头电极，其与一晶体管装置连接。6.如权利要求第5项的电阻性存储元件，进一步包括一通道开口，该通道开口是位于该插头与该第一与第二电接点之另一个之间，该通道开口至少是部分的以接触该插头的电阻性存储材料所填充。7.如权利要求第1项的电阻性存储元件，其中该加热材料形成至少一加热材料层。8.如权利要求第4项的电阻性存储元件，其中一介于该加热材料层与该加热器电极间的距离是大于一介于该加热材料层与该第一与第二电接点之另一个间的距离。9.如权利要求第6项的电阻性存储元件，其中一介于该加热材料层与该顶部电极间的距离是大于一介于该加热材料层与该插...

【专利技术属性】
技术研发人员：T哈普，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]