非挥发记忆胞元制造技术

一种记忆胞元，用以永久储存资料，系具有： 一内存材料（７），其可呈现一第一高电阻状态与一第二低电阻状态；以及 一加热装置，系被提供来以不同速率加热该内存材料至一预定的温度， 该内存材料（７），其系根据加热速率在冷却之后具有一高电阻或是一低电阻，该加热装置具有一开关装置（１０）与一加热组件，系直接邻近于该记忆材料（７），其中 该开关装置（１０）具有一场效应（ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ）晶体管以及该场效应晶体管之一汲极区（ｄｒａｉｎ ｒｅｇｉｏｎ），系被提供作为一加热区。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本案系关于非挥发记忆胞元，系用以永久储存资料，特别是，本案系关于记忆胞元，其中资料的储存经由一“欧沃尼克(ovonic)”内存材料，特别是一种欧沃尼克(ovonic)固体内存。
技术介绍
“欧沃尼克(ovonic)”内存材料可呈现一种高电阻状态与一种低电阻状态，此内存材料通常是一种可呈现在两种状态格式的合金在一种低电阻之多晶结构与在高电阻之非结晶结构。为了将内存材料引入两种状态之其中之一，其必须被熔化而后再被冷却，以便使其被固态化成两种状态格式之一。假使此内存材料被以高的能量供应，很快速的加热直至熔化，内存材料的结晶结构即被破坏，在冷却时被固体化成非结晶状态。假使内存材料在一较低能量供应之较长的加热步骤中更慢的被熔化，然后其在冷却时会呈现一种多晶状态。此内存材料在非结晶状态时具有一高电阻，而在多晶状态时则具有一较低的电阻。2002年3月的美国电机电子工程师学会月刊《IEEE Spectrum》中，第20至21页之“再生内存可将快闪加入阴影(Reborn Memory May Put Flash in Shade)”揭露一种以具有此类“欧沃尼克(ovonic)”内存材料之帮助的记忆胞元的建构，所显示的记忆胞元包含具有一双极性晶体管的一加热装置与一加热电阻器。此加热电阻器系以邻近内存材料之方式被提供，内存材料与加热电阻器与双极性晶体管的发射极连串的连接在一起。依据不管是读或写将被影响，一特定的电压在未被连接至加热电阻器的内存材料的终端与双极性晶体管的集电极之间产生，通过内存材料与加热电阻器的电流可经由双极性晶体管的基极输入而被控制。当记忆胞元以此方式形成时，会被写入至一写入电压，此写入电压系在读出所需要的读出电压之上并且以特定的电压施用。双极性晶体管的活化系由于一控制讯号被施用至基极输入的帮助，且经由双极性晶体管的活化，电流流经存储元件、加热电阻器与双极性晶体管。此电流加热该加热电阻器也因而内存材料被相邻的提供至加热电阻器。加热系由在基极输入的控制讯号来控制，内存材料系以缓慢的或迅速的方式被加热至熔化。在冷却或是再凝固之后，此内存材料呈现出一高电阻非晶体或低电阻多晶状态。由于一个经由字符线而被提供至双极性晶体管基极的控制讯号之帮助的读出期间，透过记忆胞元的活化，一不同的电压偶然碰上整个记忆胞元，其可依据内存材料的状态而被测量。至于此类的记忆胞元的整体架构，加热电阻器被排列非常接近双极性晶体管，以至于此双极性晶体管也被加热至一个大的范围。因为常使用的内存材料的熔点，例如，一合金包含锗与碲化锑(antimontellurium)，非常接近600℃，其亦必须将加热电阻器加热至此温度范围。然而，因为一习用的双极性晶体管的机能仅在150℃至200℃的最大限度内被保证，双极性晶体管的过度加热，可能使其机能因而失效。
技术实现思路
因此，本案之目的系提供一种在前言所述及型式之记忆胞元的记忆胞元排列，将可避免晶体管过度加热与破坏的缺失。此等目的可由根据申请专利范围第1项与第5项的记忆胞元而达成。本案进一步有益的细微区别可由附属的申请专利范围中明确说明。本案的第一方面系提供一记忆胞元以一“欧沃尼克(ovonic)”内存材料来永久储存资料，此内存材料可呈现一第一高电阻状态与一第二低电阻状态；一加热装置，系被提供来以不同速率加热该内存材料至一预定的温度，而内存材料根据加热速率在冷却之后具有高电阻或是低电阻，此加热装置具有一开关装置与一加热组件，直接邻近于该记忆材料，开关装置具有一场效应(field effect)晶体管以及场效应晶体管之一汲极区(drain region)，系被提供作为一加热区。此类的记忆胞元所具有之优点为加热区实质上与场效应晶体管的活化区分开，比根据习用之记忆胞元之实例为佳，再者，并不需要去提供一个加热组件在一型式，例如，一加热电阻器，因此，此类的记忆胞元可被简单化。既然，事实上在一场效应晶体管的整个电压差发生在汲极区，此汲极区可同时被用来当作一加热电阻器。此外，本案可进一步提供一汲极区，其包含一高度的掺杂接触制造区，用以制造与内存材料的接触。而且，本案亦可提供一场效应晶体管被铅直的建构在一基质中与被一具有低热传导的绝缘材料所包围。在此种方式，根据本案是可能将记忆胞元也排列在一数组排列中。此绝缘材料可确保在场效应晶体管的汲极区所产生的热不会发散至邻近胞元的内存材料，或者是只发散至一降低的范围。该绝缘材料可具有一硅化合物，特别是一二氧化硅或是氮化硅。本案另一方面系提供一记忆胞元以一内存材料来永久储存资料。一加热装置，系被提供来以不同速率加热该内存材料至一预定的温度，而内存材料根据加热速率在冷却之后具有高电阻或是低电阻，在此种状况下，该加热装置具有一开关装置与一加热组件，系直接邻近于该记忆材料，该加热组件系设计为一二极管或一二极管链，特别是，此二极管可以设计为一在逆方向操作的齐纳二极管。此齐纳二极管或是二极管链所具有之优点为加热区甚至更远离开关装置的活化区，齐纳二极管或是二极管链被挑选，以至于产生遍及齐纳二极管或是二极管链之最大的电压差，而不是遍及开关组件，例如，一晶体管，以便使二极管大部分的功率被转换成热。因此，二极管即当成一内存材料的加热组件。较佳地，此二极管系经由一半导体材料所形成，其在预定温度表现出机能。特别是，齐纳二极管可由一碳化硅而被形成，由碳化硅所制成的二极管之优点为其甚至在高温时，例如温度高于600℃，仍具功能。因此，二极管在一适当的状况下可被用来作为一加热组件，由于二极管可被一尺寸切割，如此电压的大部分被中断通过，因此在通过齐纳二极管时，消耗最大的功率。本案亦可提供一具有场效应晶体管的开关装置，以及二极管或是二极管链由一在场效应晶体管的汲极区的一层序列而被形成。根据本案的记忆胞元可由此方式在一简单的状态而产生，较佳地，此场效应晶体管的汲极区与二极管或是二极管链可经由一高度传导半导体层而分开，特别是，一高度掺杂半导体层，以在场效应晶体管与二极管之间形成一热电阻器而作为一加热组件。由此方式，其可避免加热组件，例如二极管，过度加热晶体管的活化区，也因而避免该晶体管的破坏或减损。附图说明本案较佳实施例将由以下所提及伴随的图标做更详尽的说明第一图A显示一习用的非挥发记忆胞元的架构；第一图B显示依照第一图A之习用的非挥发记忆胞元的电路图；第二图显示根据本案较佳实施例的非挥发记忆胞元的电路图；第三图如第二图所示根据本案之记忆胞元建构期间之剖面图；第四图A显示根据本案另一实施例之记忆胞元之的电路图；第四图B显示根据本案另一实施例之记忆胞元之的电路图；以及第五图如第四图所示根据本案之记忆胞元之剖面图。具体实施例方式第一图A系显示一习用的非挥发记忆胞元的剖面图。非挥发记忆胞元具有一由发射极区2开始形成的选择晶体管1、基极区3与集电极区4。被连接至发射极区2的是一电阻组件5，系被当作一加热电阻器而操作并且被一绝缘层6所包围。“欧沃尼克”内存材料7系位于与双极性晶体管1的发射极2相隔很远的电阻组件5的末端，信息被储存于其中。一接触制造层8被连接至内存材料7，以便与记忆胞元接触。“欧沃尼克”内存材料7为一种由硫硒碲玻璃(chalcogenides)群组而来的材料，其中硫硒碲玻璃(chalcogenides)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种记忆胞元，用以永久储存资料，系具有一内存材料(7)，其可呈现一第一高电阻状态与一第二低电阻状态；以及一加热装置，系被提供来以不同速率加热该内存材料至一预定的温度，该内存材料(7)，其系根据加热速率在冷却之后具有一高电阻或是一低电阻，该加热装置具有一开关装置(10)与一加热组件，系直接邻近于该记忆材料(7)，其中该开关装置(10)具有一场效应(field effect)晶体管以及该场效应晶体管之一汲极区(drain region)，系被提供作为一加热区。2.如申请专利范围第1项所述之记忆胞元，其中该汲极区(13)系包含一高度掺杂接触制造区(16)，用以制造与该内存材料之一接触。3.如申请专利范围第1项或第2项所述之记忆胞元，其中该场效应晶体管(10)系被铅直地建构在一基质之中以及被一具有低热传导的绝缘材料(6)所包围。4.如申请专利范围第3项所述之记忆胞元，其中该绝缘材料(6)具有一硅化合物，特别是二氧化硅或一氮化硅。5.一种记忆胞元，用以永久储存资料，系具有一内存材料(7)，其可呈现一第一高电阻状态与一第二低电阻状态；一加热装置，系被提供来以不同速率加热该内存材料，该内存材料(7)，其系根据加热速率在冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·蒂翰伊，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术股份公司，
类型：发明
国别省市：