[发明专利]以低功率操作的具有高读取裕量的相变存储单元

说明书

相关申请的交叉参考

本申请是于2005年2月10日提交的题目为“PHASE CHANGEMEMORY CELL WITH READ  MARGIN AT LOW POWEROPERATION”的美国专利申请系列号11/054,853(代理案号I331.187.101)的后续部分，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及相变存储器。具体地，为主体材料与相变材料相邻的相变存储单元设置系统和方法，使得减小了相变材料中的热量泄漏。相变材料可呈现出至少两种不同的状态。从而，相变材料可用在存储单元中以存储数据位。可将相变材料的状态称作非晶态和晶态。由于非晶态通常比晶态呈现更大的电阻率，因此可以区分这两种状态。通常，非晶态涉及更加无序的原子结构，而晶态涉及更加有序的晶格。

背景技术

可以可逆地感应相变材料中的相变。这样，响应于温度的变化，存储器可从非晶态转变为晶态以及从晶态转变为非晶态。相变材料的温度变化能够以多种方式实现。例如，可将激光指向相变材料、可使电流通过相变材料、或者可以输送电流或电压通过与相变材料相邻的电阻加热器。通过这些方法中的任意一种，相变材料的可控加热都将引起相变材料内的可控相变。

当相变存储器包括具有由相变材料制成的多个存储单元的存储器阵列时，存储器可被编程以利用相变材料的存储状态来存储数据。在这种相变存储器件中读取和写入数据的一种方法是控制施加给相变材料的电流和/或电压脉冲。电流和电压的水平一般对应于在每个存储单元中的相变材料内感应的温度。为了使在每个存储单元中所需的功率最小，应该使从相变材料中泄漏的热量最小。

由于上述以及其他原因，存在着对本发明的需求。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种存储单元器件。存储单元器件包括第一电极、相邻于第一电极的加热器、相邻于加热器的相变材料、相邻于相变材料的第二电极、以及相邻于相变材料的用于热隔离相变材料的隔离材料。

附图说明

附图是为了进一步理解本发明，并且并入并构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。由于参考以下详细描述更好地了解本发明，所以将会容易地理解本发明的其他实施例和本发明的许多预期优点。附图中的元件不一定相对于彼此按比例绘制。相似的参考标号表示相应的类似部件。

图1示出了存储单元器件的框图。

图2示出了相变材料单元的截面图。

图3示出了具有在重置操作期间示出的温度等高线的相变存储单元的截面图。

图4示出了根据本发明一个实施例的、具有横向环绕的隔离材料的相变存储单元的截面图。

图5示出了根据本发明另一个实施例的、具有横向环绕的隔离材料的相变存储单元的截面图。

图6示出了将在读取操作期间获得的单元电阻绘作重置脉冲电压和电流的函数的曲线图。

图7示出了根据本发明另一个实施例的、具有横向环绕扩散屏阻挡和隔离材料的加热器相变存储单元的截面图。

图8示出了预处理晶片的一个实施例的截面图。

图9示出了预处理晶片、第一隔离材料层、停止层、以及第二隔离材料层的一个实施例的截面图。

图10示出了在蚀刻第二隔离材料层、停止层、以及第一隔离材料层之后的预处理晶片、第一隔离材料层、停止层、以及第二隔离材料层的一个实施例的截面图。

图11示出了预处理晶片、第一隔离材料层、停止层、第二隔离材料层、以及隔离材料层的一个实施例的截面图。

图12示出了在蚀刻隔离材料层之后的预处理晶片、第一隔离材料层、停止层、第二隔离材料层、以及隔离材料层的一个实施例的截面图。

图13示出了在蚀刻扩散阻挡层之后预处理晶片、第一隔离材料层、停止层、第二隔离材料层、隔离材料层、以及扩散阻挡层的一个实施例的截面图。

图14示出了预处理晶片、第一隔离材料层、停止层、第二隔离材料层、隔离材料层、扩散阻挡层、以及加热器材料层的一个实施例的截面图。

图15示出了在平坦化之后的预处理晶片、第一隔离材料层、停止层、隔离材料层、扩散阻挡层、以及加热器材料层的一个实施例的截面图。

图16示出了预处理晶片、第一隔离材料层、停止层、隔离材料层、扩散阻挡层、加热器材料层、相变材料层、以及电极材料层的一个实施例的截面图。