[发明专利]多层相变存储器

说明书

背景

一般地说，本发明涉及相变存储器。

相变存储器件使用相变材料作为电子存储器，相变材料是可以在通常的非晶和通常的结晶状态之间电转换的材料。一种类型的存储元件利用这样的相变材料，即，在一个应用中，材料可以在主要的非晶和主要的结晶局部有序之间电转换，或者在完全非晶的和完全结晶的状态之间的整个范围上的不同的局部有序的可检测状态之间电转换。

适于这样应用的典型材料包括各种硫属化物成分。相变材料的状态也是非易失的。当存储器被设置在代表电阻值的结晶、半结晶、非晶或半非晶状态之一时，即使去掉电源，这个值也被一直保留到再编程为止。这是因为，程序值代表存储器的相即物理状态(例如结晶的或非晶的)。

于是，需要有一些替换的形成相变存储器方法。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的局部横截面和局部示意的描绘图；

图2是本发明的另一个实施例的局部横截面和局部示意的视图；

图3是本发明的再另一个实施例的局部横截面和局部示意的视图；以及

图4是本发明的一个实施例的系统描绘图。

具体实施方式

参照图1，相变存储器可以包含单元10。单元10由包括线路12在内的一对导电线路寻址。线路12由选择器件14有选择地与单元10连接。选择器件14也可以称为存取器件或隔离器件。在一个实施例中，选择器件14可以形成在半导体衬底28上。作为例子，选择器件14可以是晶体管或二极管。线路12可以是寻址线路，它可以用来寻址单元阵列中的一个单元，利用所述线路12是可寻址的用于读取或变成。

可以在形成在衬底28上面的绝缘层18中限定孔隙或开口。孔隙可以包含与选择器件14连接的下电极16和与另一导电线路(未示出)连接的上电极20。在一个实施例中，一个导电线路12在第一方向上延伸，而另一个导电线路12与它横切地延伸。这些导电线路也可以称为行和列。

在上电极20和下电极16之间的是活性相变存储层24，它起单元10的存储介质的作用。在层24上面的是一个硫属化物或双向层(ovonic layer)26。硫属化物或双向层22布置在层24下面。

在一个实施例中，层22和26可以是为抵抗转变成玻璃状结构状态而设计的结晶硫属化物合金。于是，层22和26可以称为非转换层，因为在工作中它们不由于相变或高场转换而改变电阻。于是，非转换层22和26可以称为稳定结构相。永久较低电阻率硫属化物材料的合金可以用作层22、26。层22、26可以直接与活性相变存储层24对接(interface)，提供电阻加热以及层24内的活性可编程体积的高热隔离。在一个实施例中，层22、26可以具有10到100莫姆厘米范围的电阻率。

在一个实施例中，因为由层22、26提供的电阻率，所以可以供给夹在当中的活性相变材料层24较均匀的电流和较好的热隔离。这可以减少相变存储单元10编程期间的微丝化现象(micro filamentation)。

活性相变层24可以夹在对称的上和下电极系统的中间，每个系统包括非转换层22或26和电极16或20。在一些实施例中，相变期间的热损耗防止可以被层22和26的高的热隔离性质增强。在一些实施例中，层22和26与层24的化学相似性提供了很强的附着力、完整性和密封。在一些实施例中，所有三层22、24和26的就地沉积可以进一步改进电极与相变元件的对接。

为抵抗相转变而设计的结晶硫属化物合金可以用于层22和26，并提供与活性相变材料层24的电接触。可以用于层22和26的材料的例子包括形式为As_xSe_Y的材料，这里X是2或9，Y是3。

在一个实施例中，用于层24的相变材料可以是非易失相变材料。相变材料可以是具有通过施加例如热、光、电压电位或电流这样的能量可以改变电性质(例如电阻)的材料。

相变材料的例子可以包括硫属化物材料或双向材料。双向材料可以是这样材料，即，一旦经受施加电压电位、电流、光、热等，它就遭受电子的或结构的改变，并起半导体的作用。硫属化物材料可以是这种材料，即，它至少包括来自周期表VI列中的一个元素，或者它包括一个或几个硫属元素，例如碲、硫或硒元素中的任何一个。双向和硫属化物材料可以是可用来储存信息的非易失存储材料。双向或硫属化物材料可以用来形成层22和26。