[发明专利]多位相变存储单元

权利要求书

1.一种相变存储单元，包括：

在第一电极和第二电极(4，6)之间延伸的相变存储材料(2)；以及

在第一电极和第二电极之间的相变存储材料中的多个存储区域(8)，

其中，通过应用合适的电流和/或电压编程条件，多个存储区域(8)中的每个存储区域(8)能被编程为处于低电阻状态或高电阻状态；以及

不同的存储区域具有不同的高电阻状态电阻以及不同的用于在高电阻状态和低电阻状态之间转换的编程条件。

2.根据权利要求1所述的相变存储单元，其中：

每个存储区域(8)被宽度比该存储区域大的区域所环绕；

通过相应的复位电流，能使每个存储区域(8)从晶体低电阻状态转换为非晶体高电阻状态，通过相应的置位电压，能使每个存储区域(8)从非晶体高电阻状态转换为晶体低电阻状态；

每个存储区域(8)的几何结构不同，使得每个存储区域在高电阻状态下的电阻不同，相应的复位电流不同，并且相应的置位电压不同。

3.根据权利要求1或2所述的相变存储单元，其中，每个存储区域(8)具有恒定宽度和恒定长度，对于多个存储区域中的每个存储区域，相应的长度与宽度的长宽比以及相应的宽度都不同。

4.根据权利要求1或2所述的相变存储单元，其中，每个存储区域(8)是锥形的，并且每个存储区具有不同的最小宽度。

5.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的相变存储单元，其中，相变存储材料(2)在第一电极和第二电极(4，6)之间在衬底上横向地延伸。

6.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的相变存储单元，其中，第一电极和第二电极是底部电极和顶部电极(4，6)，在具有不同宽度的多个通孔(34，36，38)中填充相变存储材料(2)，所述多个通孔(34，36，38)限定了存储区域并且在顶部电极和底部电极之间延伸，通孔由绝缘材料(32)环绕。

7.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的相变存储单元，包括在存储区域(8)之间的至少一个中间区域(16)，其中，所述至少一个中间区域由电阻率比存储区域低的材料制成。

8.一种相变存储单元的操作方法，相变存储单元在第一电极和第二电极(4，6)之间延伸，在第一电极和第二电极之间的相变存储材料中具有多个存储区域(8)，通过应用合适的电流和/或电压编程条件，多个存储区域(8)中的每个存储区域能够被编程为处于低电阻状态或高电阻状态，在多个存储区域中的每个存储区域中，高电阻状态电阻以及用于在高电阻状态和低电阻状态之间转换的编程条件均不同；

所述方法包括：

测量第一电极和第二电极(4，6)之间的电阻；以及

根据所测量的电阻来确定哪个存储区域(8)处于高电阻状态以及哪个存储区域(8)处于低电阻状态。

9.根据权利要求8所述的相变存储单元的操作方法，还包括：

选择用于将所选的一个或多个存储区域改变为高电阻状态的复位电流；

在电极之间施加复位电流，以将所选的存储区域改变为高电阻状态。

10.根据权利要求8或9所述的相变存储单元的操作方法，还包括：

选择用于将所选的一个或多个存储区域(8)改变为低电阻状态的置位电流；

在电极之间施加置位电流，以将所选的存储区域(8)改变为低电阻状态。