專利名稱:具有直徑控制的接觸的多位相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(pram)及其制造和編程方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PRAM)及其制造和編程方法，更具體，涉及包括具有控制的直徑的接觸的PRAM及其制造和編程方法。
背景技術(shù)：
近年來發(fā)展了相變存儲(chǔ)器件。相變存儲(chǔ)器件具有當(dāng)中斷其電源時(shí)保持所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的非易失特性。相變存儲(chǔ)器件的單位單元使用相變材料作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。相變材料具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，即非晶態(tài)和晶體態(tài)，這由通過所施加的電流提供到單元結(jié)構(gòu)的熱來控制。通常所知的相變或硫族元素材料是Ge、Sb和Te的化合物，通常稱為GST材料(Ge-Sb-Te)。具體地，GST材料的一種是Ge2Sb2Te5。
當(dāng)在接近于材料的熔點(diǎn)的溫度加熱GST材料短時(shí)間，然后迅速地冷卻或淬火時(shí)，GST材料在其非晶狀態(tài)。如果在低于熔點(diǎn)的晶化溫度下加熱GST材料長時(shí)間并緩慢冷卻，GST處于其晶體狀態(tài)。非晶GST具有比晶體GST更高的特定阻抗。因此，可以通過感測(cè)流過相變材料的電流量來確定在相變存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的信息是邏輯“1”還是“0”。
焦耳熱用作施加到相變材料的熱。即，當(dāng)將電流施加到連接到相變材料的電極上時(shí)，從電極產(chǎn)生焦耳熱，并提供到相變材料。提供到相變材料的熱的溫度取決于所施加的電流的量。
圖1是說明傳統(tǒng)相變存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)的截面圖。參照?qǐng)D1，在半導(dǎo)體襯底上形成下絕緣層102。在下絕緣層102上形成上絕緣層122。通過下絕緣層102形成第一接觸孔105，并且在上絕緣層122中形成第二接觸孔125。第二接觸孔125包含導(dǎo)電的上或頂接觸插塞127，該接觸插塞127由導(dǎo)電材料例如鎢(W)、鋁(Al)或銅(Cu)制成。第一接觸孔105包含導(dǎo)電的下或底接觸插塞和加熱器113a，由導(dǎo)電材料例如TiAlN、TiN或其他材料構(gòu)成。
硫化物GST相變材料115的層形成在下絕緣層102上的上絕緣層122中。由例如TiN、TaN、WN的材料或相似材料構(gòu)成的導(dǎo)電上電極119形成在GST相變材料115的表面上。相變材料115在其底表面電連接到下插塞或加熱器113a，并且在其頂表面電連接到上電極119和上接觸插塞127。由導(dǎo)電材料例如W、Al、Cu或相似材料構(gòu)成的導(dǎo)電金屬圖形129連接到上接觸插塞127和上電極119。
當(dāng)編程存儲(chǔ)單元時(shí)，電流施加到金屬圖形129和底接觸及加熱器113a之間的結(jié)構(gòu)。由于電流通過加熱器113a，所得的熱影響在可編程的體積或區(qū)域117中的GST材料115的狀態(tài)?；谒┘拥木幊虪顟B(tài)，可編程體積117中的GST材料呈現(xiàn)晶體狀態(tài)或非晶狀態(tài)。例如，為了將可編程體積編程為晶體狀態(tài)，可以通過將大約0.56mA的電流流過材料而將GST材料加熱到大約150度C，并將其冷卻大約500ns。例如，為了將可編程體積編程為非晶狀態(tài)，可以通過將大約1.2mA的電流流過材料而將GST材料加熱到大約620度C，并將其冷卻大約4-5ns。
圖2A包括圖1的存儲(chǔ)單元的原理圖，以及圖2B是其中使用圖1的存儲(chǔ)單元的電路的等效電路圖。參照?qǐng)D2A和2B，來自位線BL的電流通過上電極119和GST相變材料115，以將可編程體積117編程為期望的狀態(tài)。GST相變材料115指示為可變阻抗。字線用于控制晶體管121來使能編程工序。通過加熱器113a的電流加熱GST相變材料115，以將可編程體積117編程為期望的狀態(tài)。在一個(gè)例子結(jié)構(gòu)中，當(dāng)可編程體積117處于非晶狀態(tài)時(shí)，將存儲(chǔ)單元編程為邏輯0狀態(tài)，并且當(dāng)可編程體積117處于晶體狀態(tài)時(shí)，將存儲(chǔ)單元編程為邏輯1狀態(tài)。
上述的存儲(chǔ)單元可以節(jié)省兩個(gè)可能的狀態(tài)之一，即，邏輯0狀態(tài)和邏輯1狀態(tài)。通常，制造能夠存儲(chǔ)多于兩個(gè)可能狀態(tài)之一以增加存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量的多位存儲(chǔ)器單元是有益的。已經(jīng)開發(fā)了多位PRAM，其使用可編程體積的混合狀態(tài)，以在單元中存儲(chǔ)多于一位的信息。通常，可以將可編程體積編程為三個(gè)可能狀態(tài)之一。在稱為完全重置狀態(tài)的第一狀態(tài)中，整個(gè)可編程體積被編程為非晶狀態(tài)。在稱為完全設(shè)置狀態(tài)的第二狀態(tài)中，整個(gè)可編程體積被編程為晶體狀態(tài)。在第三狀態(tài)中，部分可編程體積被編程為晶體狀態(tài)，并且另一部分可編程體積被編程為非晶狀態(tài)。
在這種類型的混合器件中，通過控制編程電流的幅度和/或再除去編程電流之后的淬火時(shí)間來控制可編程體積的體積分?jǐn)?shù)X，即非晶狀態(tài)的可編程體積的分?jǐn)?shù)。通常，體積分?jǐn)?shù)X是0和1之間的數(shù)。在完全重置狀態(tài)，X＝1，以及在完全設(shè)置狀態(tài)下，X＝0。在混合或結(jié)合狀態(tài)下，X在0和1之間，即，0＜X＜1。因此，理論上，混合存儲(chǔ)器單元可以存儲(chǔ)三種可能值。然而，實(shí)際上，這種類型的器件非常難以編程。通過編程工序，不能準(zhǔn)確地控制體積分?jǐn)?shù)，導(dǎo)致非常高的編程誤差，并且結(jié)果是非常低的編程可靠性。

發(fā)明內(nèi)容根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件(PRAM)。該器件包括硫化物元件，該硫化物元件包括能夠根據(jù)加熱電流的施加而呈現(xiàn)晶體狀態(tài)或非晶狀態(tài)的材料。第一接觸連接到硫化物元件的第一區(qū)域，并具有第一橫截面。第二接觸連接到硫化物元件的第二區(qū)域，并具有第二橫截面。在硫化物元件的第一區(qū)域中限定硫化物材料的第一可編程體積，根據(jù)與第一接觸相關(guān)的阻抗來編程第一可編程體積的狀態(tài)。在硫化物元件的第二區(qū)域中限定硫化物材料的第二可編程體積，根據(jù)與第二接觸相關(guān)的第二阻抗來編程第二可編程體積的狀態(tài)。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成第一接觸的材料的阻抗率不同于形成第二接觸的材料的阻抗率。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率基本相同。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二接觸由不同的材料制成。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二接觸由基本相同的材料制成。
在一個(gè)實(shí)施例中，PRAM器件還包括第二硫化物元件，該第二硫化物元件包括在第二硫化物元件的第三區(qū)域中限定的第三可編程體積。第一和第二接觸之一可以連接到第二硫化物元件的第三區(qū)域，根據(jù)與連接到第三區(qū)域的第一接觸和第二接觸之一相關(guān)的阻抗來編程第三可編程體積的狀態(tài)。形成第一接觸的材料的阻抗率可以與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。第一和第二接觸可以由不同材料制成。第一和第二接觸的至少一個(gè)可具有多于一個(gè)的橫截面。第一和第二接觸的至少一個(gè)具有錐形形狀。形成第一接觸的材料的阻抗率可以與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。第一和第二接觸可以由不同材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，PRAM器件進(jìn)一步包括第三接觸，該第三接觸具有第三橫截面并連接到第二硫化物元件的第四區(qū)域，第二硫化物元件的第四區(qū)域包括第四可編程體積，根據(jù)與連接到第四區(qū)域的第三接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗，編程第四可編程體積的狀態(tài)。第三橫截面可以與第一和第二橫截面之一相同。第三橫截面可以與第一和第二橫截面之一不同。形成第三接觸的材料的阻抗率可以不同于形成第一和第二接觸之一的材料的阻抗率。第三接觸和至少一個(gè)第一和第二接觸可以由不同的材料形成。第三接觸可具有多于一個(gè)的橫截面。第三接觸可具有錐形形狀。
在一個(gè)實(shí)施例中，PRAM器件可以存儲(chǔ)具有多于兩個(gè)值之一的數(shù)據(jù)。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PRAM)器件。PRAM器件包括硫化物元件，該硫化物元件包括基于加熱電流的施加呈現(xiàn)晶體狀態(tài)或非晶狀態(tài)的材料。第一接觸連接到硫化物元件的第一區(qū)域并具有第一橫截面。第二接觸連接到硫化物元件的第二區(qū)域，并具有不同于第一橫截面的第二橫截面。在硫化物元件的第一區(qū)域中限定硫化物材料的第一可編程體積，根據(jù)與第一接觸相關(guān)的阻抗，編程第一可編程體積的狀態(tài)。在硫化物元件的第二區(qū)域中限定硫化物元件的第二可編程體積，根據(jù)與第二接觸相關(guān)的第二阻抗，編程第二可編程體積的狀態(tài)。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成第一接觸的材料的阻抗率不同于形成第二接觸的材料的阻抗率。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二接觸由不同的材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，PRAM器件進(jìn)一步包括第二硫化物元件，該第二硫化物元件包括在第二硫化物元件的第三區(qū)域中限定的第三可編程體積。第一和第二接觸之一可以連接到第二硫化物元件的第三區(qū)域，根據(jù)與連接到第三區(qū)域的第一和第二接觸之一相關(guān)的阻抗，編程第三可編程體積的狀態(tài)。形成第一接觸的材料的阻抗率可以與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。第一和第二接觸可以由不同材料制成。第一和第二接觸的至少一個(gè)可具有多于一個(gè)的橫截面。第一和第二接觸的至少一個(gè)具有錐形形狀。
在一個(gè)實(shí)施例中，PRAM器件進(jìn)一步包括第三接觸，該第三接觸具有第三橫截面并連接到第二硫化物元件的第四區(qū)域，第二硫化物元件的第四區(qū)域包括第四可編程體積，根據(jù)與連接到第四區(qū)域的第三接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗，編程第四可編程體積的狀態(tài)。第三橫截面可以與第一和第二橫截面之一相同。第三橫截面可以與第一和第二橫截面之一不同。形成第三接觸的材料的阻抗率可以不同于形成第一和第二接觸之一的材料的阻抗率。第三接觸和至少一個(gè)第一和第二接觸可以由不同的材料形成。第三接觸可具有多于一個(gè)的橫截面。第三接觸可具有錐形形狀。
PRAM器件可以存儲(chǔ)具有多于兩個(gè)值之一的數(shù)據(jù)。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PRAM)器件。PRAM器件包括硫化物元件，該硫化物元件包括基于加熱電流的施加呈現(xiàn)晶體狀態(tài)或非晶狀態(tài)的材料。第一接觸連接到硫化物元件的第一區(qū)域并具有第一橫截面。第二接觸連接到硫化物元件的第二區(qū)域，并具有與第一橫截面基本相同的第二橫截面。在硫化物元件的第一區(qū)域中限定硫化物材料的第一可編程體積，根據(jù)與第一接觸相關(guān)的阻抗，編程第一可編程體積的狀態(tài)。在硫化物元件的第二區(qū)域中限定硫化物元件的第二可編程體積，根據(jù)與第二接觸相關(guān)的第二阻抗，編程第二可編程體積的狀態(tài)。
形成第一接觸的材料的阻抗率不同于形成第二接觸的材料的阻抗率。第一和第二接觸可以由不同的材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，PRAM器件進(jìn)一步包括第二硫化物元件，該第二硫化物元件包括在第二硫化物元件的第三區(qū)域中限定的第三可編程體積。第一和第二接觸之一可以連接到第二硫化物元件的第三區(qū)域，根據(jù)與連接到第三區(qū)域的第一和第二接觸之一相關(guān)的阻抗，編程第三可編程體積的狀態(tài)。形成第一接觸的材料的阻抗率可以與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。第一和第二接觸可以由不同材料制成。第一和第二接觸的至少一個(gè)可具有多于一個(gè)的橫截面。第一和第二接觸的至少一個(gè)具有錐形形狀。
在一個(gè)實(shí)施例中，PRAM器件進(jìn)一步包括第三接觸，該第三接觸具有第三橫截面并連接到第二硫化物元件的第四區(qū)域，第二硫化物元件的第四區(qū)域包括第四可編程體積，根據(jù)與連接到第四區(qū)域的第三接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗，編程第四可編程體積的狀態(tài)。第三橫截面可以與第一和第二橫截面之一相同。第三橫截面可以與第一和第二橫截面之一不同。形成第三接觸的材料的阻抗率可以不同于形成第一和第二接觸的至少一個(gè)的材料的阻抗率。第三接觸和至少一個(gè)第一和第二接觸可以由不同的材料形成。第三接觸可具有多于一個(gè)的橫截面。第三接觸可具有錐形形狀。
在一個(gè)實(shí)施例中，PRAM器件可以存儲(chǔ)具有多于兩個(gè)值之一的數(shù)據(jù)。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及制造相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PRAM)器件的方法。根據(jù)該方法，提供硫化物元件，該硫化物元件包括能夠基于加熱電流的施加呈現(xiàn)晶體狀態(tài)或非晶狀態(tài)的材料。第一接觸形成為連接到硫化物元件的第一區(qū)域并具有第一橫截面。第二接觸形成為連接到硫化物元件的第二區(qū)域，并具有第二橫截面。在硫化物元件的第一區(qū)域中限定硫化物材料的第一可編程體積，根據(jù)與第一接觸相關(guān)的阻抗，編程第一可編程體積的狀態(tài)。在硫化物元件的第二區(qū)域中限定硫化物元件的第二可編程體積，根據(jù)與第二接觸相關(guān)的第二阻抗，編程第二可編程體積的狀態(tài)。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二橫截面可以基本上相同。第一和第二橫截面可以不同。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
在一個(gè)實(shí)施例中，形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率基本相同。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一個(gè)第二接觸由不同的材料構(gòu)成。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二接觸有基本相同的材料構(gòu)成。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括形成第二硫化物元件，第二硫化物元件包括在第二硫化物元件的第三區(qū)域中限定的第三可編程體積。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二接觸之一連接到第二硫化物元件的第三區(qū)域，根據(jù)與連接到第三區(qū)域的第一接觸和第二接觸之一相關(guān)的阻抗，第三可編程體積的狀態(tài)是可編程的。在一個(gè)實(shí)施例中，形成第一接觸的材料的阻抗率可以與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二接觸由不同材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二接觸的至少一個(gè)形成為具有多于一個(gè)的橫截面。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二接觸的至少一個(gè)具有錐形形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二接觸由不同材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括形成第三接觸，該第三接觸具有第三橫截面并連接到第二硫化物元件的第四區(qū)域，第二硫化物元件的第四區(qū)域包括第四可編程體積，根據(jù)與連接到第四區(qū)域的第三接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗，編程第四可編程體積的狀態(tài)。第三橫截面可以與第一和第二橫截面之一相同。第三橫截面可以與第一和第二橫截面之一不同。在一個(gè)實(shí)施例中，形成第三接觸的材料的阻抗率可以不同于形成第一和第二接觸的至少一個(gè)的材料的阻抗率。在一個(gè)實(shí)施例中，第三接觸和至少一個(gè)第一和第二接觸可以由不同的材料形成。第三接觸可以形成為具有多于一個(gè)的橫截面。在一個(gè)實(shí)施例中，第三接觸形成為具有錐形形狀。
在一個(gè)實(shí)施例中，PRAM器件可以存儲(chǔ)具有多于兩個(gè)值之一的數(shù)據(jù)。
從本發(fā)明的優(yōu)選方面的更多具體說明，本發(fā)明的上述和其他目標(biāo)、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，如在附圖中所示，在附圖中，在不同的視圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)指示相同部件。附圖不一定按比例，而是強(qiáng)調(diào)放在說明本發(fā)明的原理。在附圖中，為了清楚起見放大了層和區(qū)域的厚度。
圖1是說明傳統(tǒng)相變存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2A包括圖1的存儲(chǔ)單元的原理圖，以及圖2B是其中使用圖1的存儲(chǔ)單元的電路的等效電路圖。
圖3包括根據(jù)本發(fā)明的PRAM存儲(chǔ)單元的實(shí)施例的原理性截面圖，說明兩種情況下的底接觸或加熱器，其中底接觸或加熱器具有兩個(gè)可能橫截面之一。
圖4包括原理波形圖，說明圖3所示的PRAM存儲(chǔ)單元的兩種情況的電流阻抗(I-R)特性。
圖5包括說明重置電流IRESET與PRAM存儲(chǔ)單元的底接觸的直徑(CD)的關(guān)系的圖，說明第1級(jí)回歸(regression)。
圖6包括說明重置電流IRESET與PRAM存儲(chǔ)單元的底接觸的直徑(CD)的關(guān)系的圖，說明第2級(jí)回歸。
圖7包括說明設(shè)置電流ISET與PRAM存儲(chǔ)單元的底接觸的直徑(CD)的關(guān)系的圖，其中設(shè)置電阻與直徑CD的平方成正比。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多位PRAM單元的原理性截面圖。
圖9包括原理性波形圖，說明圖8中所示PRAM存儲(chǔ)單元的電流-阻抗(I-R)特性。
圖10包括根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的多位PRAM單元的原理性截面圖。
圖11包括根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的多位PRAM單元的原理性截面圖。
圖12包括原理性時(shí)序圖，說明編程根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，例如圖8所示的本發(fā)明的實(shí)施例的多位PRAM單元的時(shí)序。
具體實(shí)施方式現(xiàn)在，在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及方法，在附圖中示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例。應(yīng)理解，在整個(gè)說明中，除非另外指出，當(dāng)層被描述為形成在另一層之上或襯底之上，該層可以直接形成在另一層或襯底之上，或者可以在該層和其他層或襯底之間插入一個(gè)或多個(gè)層。
通常，底接觸或加熱器的橫截面對(duì)應(yīng)用于可將編程體積編程位期望狀態(tài)的編程工序有影響。圖3包括PRAM存儲(chǔ)單元10的原理性截面圖，說明兩種情況下的底接觸或加熱器5，其中底接觸或加熱器具有兩種可能橫截面之一。圖3的存儲(chǔ)單元10包括襯底1，在該襯底1上形成絕緣層3。在絕緣層3上形成上金屬圖形11。在絕緣層3中形成硫化物GST相變材料7，使得其底表面與底接觸5相接觸。在GST相變材料7的頂上形成頂電極9，與GST相變材料7和上金屬圖形11相接觸。如圖3所示，為了說明并描述本發(fā)明的目的，底接觸可具有兩個(gè)可能橫截面之一。由底接觸5可以具有的兩個(gè)可能的直徑D1和D2來限定兩個(gè)可能的橫截面。
圖4包括原理波形圖，說明圖3所示的PRAM存儲(chǔ)單元10的兩種情況的電流阻抗(I-R)特性。圖4的波形說明在底接觸橫截面的兩種情況下的圖3的存儲(chǔ)單元10的編程。特別地，標(biāo)號(hào)為G1的曲線說明編程具有直徑為D1的底接觸的存儲(chǔ)單元10，以及標(biāo)號(hào)為G2的曲線說明編程具有直徑為D2的底接觸的存儲(chǔ)單元10。
如圖4中的波形G1所示，當(dāng)具有較小橫截面的底接觸的單元在重置狀態(tài)時(shí)，可編程體積處于非晶狀態(tài)，并且單元的阻抗RRS1比較高。通過施加設(shè)置電流IS1，單元進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，其中可編程體積進(jìn)入晶體狀態(tài)，并且處于設(shè)置狀態(tài)的單元的阻抗RRS1實(shí)質(zhì)降低。當(dāng)處于設(shè)置狀態(tài)時(shí)，如果施加重置電流IRS1，單元進(jìn)入重置狀態(tài)，其中可編程體積處于非晶狀態(tài)，使得單元的阻抗返回重置阻抗RRS1。
如圖4的波形G2所示，當(dāng)具有較大橫截面的底接觸的單元處于重置狀態(tài)中時(shí)，可編程體積處于非晶狀態(tài)，并且該單元的阻抗RRS2比較高，但是低于具有較小橫截面的底接觸的單元的重置阻抗RRS1。通過施加設(shè)置電流IS2，單元進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，其中可編程體積進(jìn)入非晶狀態(tài)，并且處于設(shè)置狀態(tài)的單元的阻抗RRS2實(shí)質(zhì)降低至小于具有較小橫截面的底接觸的單元的設(shè)置阻抗RS1的值。當(dāng)處于設(shè)置狀態(tài)時(shí)，如果施加重置電流IRS2，單元進(jìn)入重置狀態(tài)，其中可編程體積處于非晶狀態(tài)，使得單元的阻抗返回重置阻抗RRS2。
如圖4所示，由于兩個(gè)示例性存儲(chǔ)單元的底接觸的橫截面的不同，對(duì)于都在重置狀態(tài)和設(shè)置狀態(tài)的單元來說，單元的阻抗不同。具有較大橫截面的底接觸的單元具有比具有較小橫截面的底接觸的單元小的重置阻抗和設(shè)置阻抗。還應(yīng)注意，由于兩個(gè)單元之間的單元阻抗的不同，兩個(gè)單元的設(shè)置電流和重置電流不同。特別地，具有較大底接觸的單元的設(shè)置電流IS2大于具有較小底接觸的單元的設(shè)置電流IS1。同樣，具有較大底接觸的單元的重置電流IRS2大于具有較小底接觸的單元的重置電流IRS1。
圖5包括說明重置電流IRESET與PRAM存儲(chǔ)單元的底接觸的直徑(CD)的關(guān)系的圖，說明第1級(jí)回歸(regression)。在圖5的曲線中，正方形表示底接觸由TiN制成的情況，并且圓圈表示底接觸由TiAlN制成的情況。重置電流IRESET是將單元的編程從晶體態(tài)改變?yōu)榉蔷B(tài)所需要的電流。如圖5所示，IRESET相對(duì)于底接觸CD的比的減小說明第1級(jí)回歸。從圖5的曲線應(yīng)注意，對(duì)于TiN底接觸的重置電流與CD比是38.9μA/nm，以及對(duì)于TiAlN底接觸是27.4μA/nm。對(duì)于44nm的TiAlN底接觸和36nm的TiN底接觸，重置電流是0.8mA。
圖6包括說明重置電流IRESET與PRAM存儲(chǔ)單元的底接觸的直徑(CD)的關(guān)系的圖，說明第2級(jí)回歸，其中重置電流與直徑CD的平方成正比。在圖6的曲線中，正方形表示底接觸由TiN制成的情況，并且圓圈表示底接觸由TiAlN制成的情況。重置電流IRESET是將單元的編程從晶體態(tài)改變?yōu)榉蔷B(tài)所需要的電流。從圖6的曲線應(yīng)注意，對(duì)于39nm的TiAlN底接觸和32nm的TiN底接觸，重置電流是0.8mA。
圖7包括說明設(shè)置電流ISET與PRAM存儲(chǔ)單元的底接觸的直徑(CD)的關(guān)系的圖，其中設(shè)置電阻與直徑CD的平方成正比。在圖7的曲線中，正方形表示底接觸由TiN制成的情況，并且圓圈表示底接觸由TiAlN制成的情況。從圖7的曲線應(yīng)注意，對(duì)于TiAlN底接觸，設(shè)置阻抗RSET是2.5-3k□，對(duì)于TiN底接觸，設(shè)置阻抗RSET是2.2-2.9k□，重置電流IRESET是0.8mA。
根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)PRAM存儲(chǔ)單元可具有可以獨(dú)立地編程的相變GST硫化物材料的多個(gè)可編程體積，使得每個(gè)單元可以存儲(chǔ)多個(gè)位的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)可編程體積連接到各個(gè)接觸。例如通過控制其橫截面，控制每個(gè)接觸的阻抗，使得流過全部接觸的編程電流可以獨(dú)立地將每個(gè)可編程體積編程為所選擇的狀態(tài)。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多位PRAM單元200的原理性截面圖。參照?qǐng)D8，存儲(chǔ)單元200包括襯底210，在其上形成絕緣層213。在絕緣層213中形成相變GST材料圖形217。在絕緣層213中形成具有直徑D3的底接觸215，與相變材料圖形217的底表面相接觸。底接觸215在相變材料圖形217中限定第一可編程體積P1。在絕緣層213中形成具有直徑D4的頂接觸219，與相變材料圖形217的頂表面相接觸。頂接觸219在相變材料圖形217中限定第二可編程體積P2。在該結(jié)構(gòu)之上形成導(dǎo)電鍍線221，與頂接觸219的頂端接觸。
根據(jù)本發(fā)明，獨(dú)立地控制兩個(gè)接觸215和219的阻抗，使得可以施加特定編程電流，以獨(dú)立地將可編程體積P1和P2編程為期望的狀態(tài)。當(dāng)阻抗不同時(shí)，在可編程體積P1和P2中產(chǎn)生的熱是不同的，使得可以獨(dú)立地編程可編程體積P1和P2?？梢酝ㄟ^一個(gè)或多個(gè)裝置完成對(duì)于接觸215和219的阻抗的控制。例如，可以使得直徑D3和D4不同，使得它們分別的接觸215和219的阻抗不同。同樣，接觸215和219可以有不同的材料形成，使得它們的阻抗率不同。例如，接觸215和219之一可以由TiAlN制成，而另一個(gè)可以由TiN制成，同樣，不同直徑D3和D4以及不同的阻抗率的組合可用于獲得阻抗的控制的不同。應(yīng)注意，接觸215和219的直徑D3和D4，不論它們相同還是不同，典型地小于50nm，使得它們操作為加熱元件。
圖9包括原理性波形圖，說明圖8中所示PRAM存儲(chǔ)單元200的電流-阻抗(I-R)特性。在圖9的曲線中，對(duì)于阻抗R和電流I的參照每個(gè)包括兩個(gè)下標(biāo)，“A”或“C”。這些指代兩個(gè)可編程體積P1和P2的非晶態(tài)或晶體態(tài)。特別地，第一下標(biāo)指示第一可編程體積P1的狀態(tài)，以及第二下表指示第二可編程體積P2的狀態(tài)。阻抗RAA是兩個(gè)可編程體積P1和P2都處于非晶狀態(tài)的單元阻抗。電流ICA是用于將可編程體積P1編程為晶體狀態(tài)而使得可編程體積P2為非晶態(tài)的編程電流，使得單元的阻抗變?yōu)镽CA。電流ICC是用于編程單元的編程電流，使得兩個(gè)可編程體積P1和P2處于晶體狀態(tài)，使得單元的阻抗變?yōu)镽CC。電流IAC是用于編程單元的編程電流，使得可編程體積P1返回非晶狀態(tài)，而可編程體積P2保持在晶體狀態(tài)，使得單元的阻抗變?yōu)镽AC。電流IAA是用于編程單元，使得可編程體積P1和P2都返回非晶狀態(tài)的編程電流，使得單元的阻抗變?yōu)镽AA。由于兩個(gè)接觸215和219的不同阻抗，可以將單元編程為四種可能阻抗。因此，單元是多位單元，其能夠每個(gè)硫化物元件存儲(chǔ)四個(gè)可能值或兩位數(shù)據(jù)。
圖10包括根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的多位PRAM單元300的原理性截面圖。參照?qǐng)D10，存儲(chǔ)單元300包括在其上形成絕緣層313的襯底310。在該示例性實(shí)施例中，在絕緣層313中形成三個(gè)相變GST材料圖形337a、337b和337c。在絕緣層313中形成具有直徑D5的底接觸335，與底相變材料圖形337a的底表面相接觸。底接觸335在底相變材料圖形337a中限定可編程體積P5。在絕緣層313中形成具有直徑D8的頂接觸339，與頂相變材料圖形337c的頂表面相接觸。頂接觸339在頂相變材料圖形337c中限定可編程體積P8。具有直徑D6的接觸336a在底相變材料圖形337a和中間相變材料圖形337b之間連接。接觸336a的頂端在中間相變材料圖形337b中限定可編程體積P6，以及接觸336a的底端在底相變材料圖形337a中限定可編程體積P6。具有直徑D7的接觸336b在頂相變材料圖形337c和中間相變材料圖形337b之間連接。接觸336a的底端在中間相變材料圖形337b中限定可編程體積P7，以及接觸336b的頂端在頂相變材料圖形337c中限定可編程體積P7。在該結(jié)構(gòu)之上形成導(dǎo)電鍍線321，與頂接觸339的頂端相接觸。
根據(jù)本發(fā)明，控制接觸的阻抗，使得可以控制多個(gè)可編程體積的編程。在一個(gè)實(shí)施例中，直徑D5、D6、D7和D8可以是不同的，使得它們各個(gè)的接觸具有不同的阻抗。替換地，可以使用具有不同阻抗率的不同材料制成接觸。還可以與接觸的任何組合結(jié)合地使用這兩個(gè)方法。通過控制接觸的阻抗，可以將可編程體積獨(dú)立地編程為不同狀態(tài)。如前述的實(shí)施例，直徑D5、D6、D7和D8優(yōu)選地小于50nm，使得它們各自的接觸執(zhí)行為加熱元件。應(yīng)注意，在圖10的實(shí)施例中，接觸336a和336b基本上是圓柱形的，使得每個(gè)接觸336a和336b在它們接觸的兩個(gè)相變材料圖形中限定相同大小的可編程體積。即，接觸336a在相變材料圖形337a和337b中限定兩個(gè)相似的可編程體積P6，以及接觸336b在相變材料圖形337b和337c中限定兩個(gè)相似的可編程體積P7。
圖11包括根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的多位PRAM單元400的原理性截面圖。參照?qǐng)D11，存儲(chǔ)單元400包括在其上形成絕緣層413的襯底410。在該示例性實(shí)施例中，在絕緣層413中形成兩個(gè)相變GST材料圖形457a和457b。在絕緣層413中形成具有直徑D10的底接觸435，與底相變材料圖形457a的底表面相接觸。底接觸435在底相變材料圖形457a中限定可編程體積P10。在絕緣層413中形成具有直徑D13的頂接觸439，與頂相變材料圖形457b的頂表面相接觸。頂接觸439在頂相變材料圖形457b中限定可編程體積P13。具有限定兩個(gè)直徑D11和D12的錐形接觸456在底相變材料圖形457a和頂相變材料圖形457b之間連接。錐形接觸456的頂端在定相變材料圖形457b中限定可編程體積P12，以及錐形接觸456的底端在底相變材料圖形457a中限定可編程體積P11。由于錐形接觸456的直徑D12不同于錐形接觸456的直徑D11，在兩個(gè)相變材料圖形457a和457b中限定兩個(gè)不同并且獨(dú)立地可編程的體積P12和P11。在襯底之上可以形成導(dǎo)線鍍線321，與頂接觸339的頂端相接觸。
根據(jù)本發(fā)明，獨(dú)立地控制接觸的阻抗，使得可以施加特定編程電流施，以獨(dú)立地將可編程體積編程為期望的狀態(tài)?？梢酝ㄟ^一個(gè)或多個(gè)裝置完成對(duì)接觸的阻抗的控制。例如，可以使得直徑不同，使得它們各自的接觸的阻抗不同。同樣，可以有不同的材料形成接觸，使得它們的阻抗率是不同的。同樣，不同直徑以及不同電阻率的結(jié)合可以用來獲得控制的阻抗的不同。應(yīng)注意，接觸的直徑，不論它們是相同的還是不同的，典型地小于50nm，使得它們操作為加熱元件。
圖12包括原理性時(shí)序圖，說明編程根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，例如圖8所示的本發(fā)明的實(shí)施例的多位PRAM單元的時(shí)序。如上所述，圖9包括原理性波形圖，說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的PRAM存儲(chǔ)單元的電流-阻抗(I-R)特性。參照?qǐng)D8、9和12，在一個(gè)實(shí)施例中，編程器件包括首先在H1的初始電流幅度，施加初始編程電流脈沖□IP。初始編程電流脈沖□IP用于將兩個(gè)可編程體積P1和P2編程為非晶狀態(tài)，使得單元阻抗處于RAA狀態(tài)。電流幅度H1限定為IAA。編程脈沖指示為具有時(shí)間上的寬度W1。該時(shí)間包括電流脈沖本身以及幾納秒的相對(duì)短的淬火時(shí)間，以允許兩個(gè)可編程體積達(dá)到非晶狀態(tài)。
圖12中的標(biāo)記為A、B、C和D的波形示出根據(jù)單元的期望最終狀態(tài)的編程過程。例如，曲線A說明如果期望的最終狀態(tài)是RAA的編程工序，其中將兩個(gè)可編程體積都編程為非晶狀態(tài)。在這種情況下，在施加初始編程脈沖□IP之后，編程工序完成。曲線B說明如果期望的最終狀態(tài)是RAC的編程工序，其中可編程體積P1是非晶狀態(tài)，而可編程體積P2是晶體狀態(tài)。曲線C說明如果期望的最終狀態(tài)是RCC的編程工序，其中可編程體積P1和P2都是晶體狀態(tài)。曲線D說明如果期望的最終狀態(tài)是RCA的編程工序，其中可編程體積P1是晶體狀態(tài)，而可編程體積P2是非晶狀態(tài)。在工序B、C和D的情況下，在施加初始編程脈沖□IP之后，施加額外的編程脈沖□AP，以將單元從RAA狀態(tài)編程為期望的最終狀態(tài)。
參照?qǐng)D12和圖9的曲線B，在H4的幅度上施加標(biāo)號(hào)為□3的額外編程脈沖，限定為H4，在在此說明的H1和H3之間。電流在大約IAC和IAA之間的范圍內(nèi)，以確?？删幊腆w積P1和P2的正確編程，即，確保P1保持在非晶狀態(tài)，而P2轉(zhuǎn)換為晶體狀態(tài)。額外的編程脈沖在時(shí)間周期W2內(nèi)有效，這包括需要用來允許P2進(jìn)入晶體狀態(tài)的實(shí)際電流脈沖持續(xù)時(shí)間和相對(duì)長的淬火時(shí)間。
參照?qǐng)D12和圖9的曲線C，在幅度H3施加標(biāo)號(hào)為□2的額外編程脈沖，限定為ICC，大于在此說明的H2。電流在ICC和IAC之間的范圍內(nèi)，以確?？删幊腆w積P1和P2的正確編程，即，確保P1和P2都轉(zhuǎn)換為晶體狀態(tài)。額外的編程脈沖在時(shí)間周期W2內(nèi)有效，這包括需要用來允許P1和P2進(jìn)入晶體狀態(tài)的實(shí)際電流脈沖持續(xù)時(shí)間和相對(duì)長的淬火時(shí)間。
參照?qǐng)D12和圖9的曲線D，在幅度H2施加標(biāo)號(hào)為□1的額外編程脈沖，限定為ICA。電流在ICA和ICC之間的范圍內(nèi)，以確?？删幊腆w積P1和P2的正確編程，即，確保P1轉(zhuǎn)換為晶體狀態(tài)而P2保持在非晶狀態(tài)。額外的編程脈沖在時(shí)間周期W2內(nèi)有效，這包括需要用來允許P1進(jìn)入晶體狀態(tài)的實(shí)際電流脈沖持續(xù)時(shí)間和相對(duì)長的淬火時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明，通過提供具有多個(gè)獨(dú)立可編程的體積的相變材料圖形，可以提供可以容易地制造的多位PRAM器件。
應(yīng)理解，在上述的說明中，用于編程硫化物相變材料圖形中的可編程體積的加熱接觸描述為圓形橫截面。應(yīng)理解，本發(fā)明可以應(yīng)用到具有任意形狀的接觸，而不是限制于圓形、矩形或其他形狀截面的接觸。
盡管已經(jīng)參照例子實(shí)施例具體示出并說明了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，可以在其中做出各種形式和細(xì)節(jié)上的改變，而不背離由下面的權(quán)利要求
所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PRAM)器件，包括硫化物元件，該硫化物元件包括能夠基于加熱電流的應(yīng)用而呈現(xiàn)晶體狀態(tài)或非晶狀態(tài)的材料；第一接觸，連接到硫化物元件的第一區(qū)域，并具有第一橫截面；以及第二接觸，連接到硫化物元件的第二區(qū)域，并具有第二橫截面，其中硫化物材料的第一可編程體積限定在硫化物元件的第一區(qū)域中，第一可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與第一接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗是可編程的；以及硫化物材料的第二可編程體積限定在硫化物元件的第二區(qū)域中，第二可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與第二接觸相關(guān)聯(lián)的第二阻抗是可編程的。
2.如權(quán)利要求
1的PRAM器件，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
3.如權(quán)利要求
1的PRAM器件，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率基本相同。
4.如權(quán)利要求
1的PRAM器件，其中第一和第二接觸由不同材料制成。
5.如權(quán)利要求
1的PRAM器件，其中第一和第二接觸由基本相同的材料制成。
6.如權(quán)利要求
1的PRAM器件，還包括第二硫化物元件，該第二硫化物元件包括在第二硫化物元件的第三區(qū)域中限定的第三可編程體積。
7.如權(quán)利要求
6的PRAM器件，其中第一和第二接觸之一連接到第二硫化物元件的第三區(qū)域，第三可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與連接到第三區(qū)域的第一和第二接觸之一相關(guān)聯(lián)的阻抗是可編程的。
8.如權(quán)利要求
7的PRAM器件，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
9.如權(quán)利要求
7的PRAM器件，其中第一接觸和第二接觸由不同的材料制成。
10.如權(quán)利要求
7的PRAM器件，其中第一和第二接觸的至少一個(gè)具有多于一個(gè)橫截面。
11.如權(quán)利要求
7的PRAM器件，其中第一和第二接觸的至少一個(gè)具有錐形形狀。
12.如權(quán)利要求
6的PRAM器件，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
13.如權(quán)利要求
6的PRAM器件，其中第一接觸和第二接觸由不同的材料制成。
14.如權(quán)利要求
6的PRAM器件，還包括第三接觸，該第三接觸具有第三橫截面并連接到第二硫化物元件的第四區(qū)域，第二硫化物元件的第四區(qū)域具有第四可編程體積，第四可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與連接到第四區(qū)域的第三接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗是可編程的。
15.如權(quán)利要求
14的PRAM器件，其中第三橫截面與第一和第二橫截面之一相同。
16.如權(quán)利要求
14的PRAM器件，其中第三橫截面與第一和第二橫截面之一不同。
17.如權(quán)利要求
14的PRAM器件，其中形成第三接觸的材料的阻抗率與形成第一和第二接觸的至少一個(gè)的材料的阻抗率不同。
18.如權(quán)利要求
14的PRAM器件，其中第三接觸與第一和第二接觸的至少一個(gè)由不同材料制成。
19.如權(quán)利要求
14的PRAM器件，其中第三接觸具有多于一個(gè)橫截面。
20.如權(quán)利要求
14的PRAM器件，其中第三接觸具有錐形形狀。
21.如權(quán)利要求
1的PRAM器件，其中PRAM器件可以存儲(chǔ)具有多于兩個(gè)值之一的數(shù)據(jù)。
22.一種相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PRAM)器件，包括硫化物元件，該硫化物元件包括能夠基于加熱電流的應(yīng)用而呈現(xiàn)晶體狀態(tài)或非晶狀態(tài)的材料；第一接觸，連接到硫化物元件的第一區(qū)域，并具有第一橫截面；以及第二接觸，連接到硫化物元件的第二區(qū)域，并具有不同于第一橫截面的第二橫截面，其中硫化物材料的第一可編程體積限定在硫化物元件的第一區(qū)域中，第一可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與第一接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗是可編程的；以及硫化物材料的第二可編程體積限定在硫化物元件的第二區(qū)域中，第二可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與第二接觸相關(guān)聯(lián)的第二阻抗是可編程的。
23.如權(quán)利要求
22的PRAM器件，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
24.如權(quán)利要求
22的PRAM器件，其中第一和第二接觸由不同材料制成。
25.如權(quán)利要求
22的PRAM器件，還包括第二硫化物元件，該第二硫化物元件包括在第二硫化物元件的第三區(qū)域中限定的第三可編程體積。
26.如權(quán)利要求
25的PRAM器件，其中第一和第二接觸之一連接到第二硫化物元件的第三區(qū)域，第三可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與連接到第三區(qū)域的第一和第二接觸之一相關(guān)聯(lián)的阻抗是可編程的。
27.如權(quán)利要求
26的PRAM器件，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
28.如權(quán)利要求
26的PRAM器件，其中第一和第二接觸由不同材料制成。
29.如權(quán)利要求
26的PRAM器件，其中第一和第二接觸的至少一個(gè)具有多于一個(gè)橫截面。
30.如權(quán)利要求
26的PRAM器件，其中第一和第二接觸的至少一個(gè)具有錐形形狀。
31.如權(quán)利要求
25的PRAM器件，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
32.如權(quán)利要求
25的PRAM器件，其中第一和第二接觸由不同材料制成。
33.如權(quán)利要求
25的PRAM器件，還包括第三接觸，該第三接觸具有第三橫截面并連接到第二硫化物元件的第四區(qū)域，第二硫化物元件的第四區(qū)域具有第四可編程體積，第四可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與連接到第四區(qū)域的第三接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗是可編程的。
34.如權(quán)利要求
33的PRAM器件，其中第三橫截面與第一和第二橫截面之一相同。
35.如權(quán)利要求
33的PRAM器件，其中第三橫截面與第一和第二橫截面之一不同。
36.如權(quán)利要求
33的PRAM器件，其中形成第三接觸的材料的阻抗率與形成第一和第二接觸的至少一個(gè)的材料的阻抗率不同。
37.如權(quán)利要求
33的PRAM器件，其中第三接觸與第一和第二接觸的至少一個(gè)由不同材料制成。
38.如權(quán)利要求
33的PRAM器件，其中第三接觸具有多于一個(gè)的橫截面。
39.如權(quán)利要求
33的PRAM器件，其中第三接觸具有錐形形狀。
40.如權(quán)利要求
22的PRAM器件，其中PRAM器件可以存儲(chǔ)具有多于兩個(gè)值之一的數(shù)據(jù)。
41.一種相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PRAM)器件，包括硫化物元件，該硫化物元件包括能夠基于加熱電流的應(yīng)用而呈現(xiàn)晶體狀態(tài)或非晶狀態(tài)的材料；第一接觸，連接到硫化物元件的第一區(qū)域，并具有第一橫截面；以及第二接觸，連接到硫化物元件的第二區(qū)域，并具有與第一橫截面基本相同的第二橫截面，其中硫化物材料的第一可編程體積限定在硫化物元件的第一區(qū)域中，第一可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與第一接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗是可編程的；以及硫化物材料的第二可編程體積限定在硫化物元件的第二區(qū)域中，第二可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與第二接觸相關(guān)聯(lián)的第二阻抗是可編程的。
42.如權(quán)利要求
41的PRAM器件，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
43.如權(quán)利要求
41的PRAM器件，其中第一和第二接觸由不同材料制成。
44.如權(quán)利要求
41的PRAM器件，還包括第二硫化物元件，該第二硫化物元件包括在第二硫化物元件的第三區(qū)域中限定的第三可編程體積。
45.如權(quán)利要求
44的PRAM器件，其中第一和第二接觸之一連接到第二硫化物元件的第三區(qū)域，第三可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與連接到第三區(qū)域的第一和第二接觸之一相關(guān)聯(lián)的阻抗是可編程的。
46.如權(quán)利要求
45的PRAM器件，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
47.如權(quán)利要求
45的PRAM器件，其中第一和第二接觸由不同材料制成。
48.如權(quán)利要求
45的PRAM器件，其中第一和第二接觸的至少一個(gè)具有多于一個(gè)橫截面。
49.如權(quán)利要求
45的PRAM器件，其中第一和第二接觸的至少一個(gè)具有錐形形狀。
50.如權(quán)利要求
44的PRAM器件，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
51.如權(quán)利要求
44的PRAM器件，其中第一和第二接觸由不同材料制成。
52.如權(quán)利要求
44的PRAM器件，還包括第三接觸，該第三接觸具有第三橫截面并連接到第二硫化物元件的第四區(qū)域，第二硫化物元件的第四區(qū)域具有第四可編程體積，第四可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與連接到第四區(qū)域的第三接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗是可編程的。
53.如權(quán)利要求
52的PRAM器件，其中第三橫截面與第一和第二橫截面之一相同。
54.如權(quán)利要求
52的PRAM器件，其中第三橫截面與第一和第二橫截面之一不同。
55.如權(quán)利要求
52的PRAM器件，其中形成第三接觸的材料的阻抗率與形成第一和第二接觸的至少一個(gè)的材料的阻抗率不同。
56.如權(quán)利要求
52的PRAM器件，其中第三接觸與第一和第二接觸的至少一個(gè)由不同材料制成。
57.如權(quán)利要求
52的PRAM器件，其中第三接觸具有多于一個(gè)的橫截面。
58.如權(quán)利要求
52的PRAM器件，其中第三接觸具有錐形形狀。
59.如權(quán)利要求
41的PRAM器件，其中PRAM器件可以存儲(chǔ)具有多于兩個(gè)值之一的數(shù)據(jù)。
60.一種制造相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PRAM)器件的方法，包括提供硫化物元件，該硫化物元件包括能夠基于加熱電流的應(yīng)用而呈現(xiàn)晶體狀態(tài)或非晶狀態(tài)的材料；形成第一接觸，該第一接觸連接到硫化物元件的第一區(qū)域，并具有第一橫截面；以及形成第二接觸，該第二接觸連接到硫化物元件的第二區(qū)域，并具有第二橫截面，其中硫化物材料的第一可編程體積限定在硫化物元件的第一區(qū)域中，第一可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與第一接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗是可編程的；以及硫化物材料的第二可編程體積限定在硫化物元件的第二區(qū)域中，第二可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與第二接觸相關(guān)聯(lián)的第二阻抗是可編程的。
61.如權(quán)利要求
60的方法，其中第一和第二截面基本上相同。
62.如權(quán)利要求
60的方法，其中第一和第二截面不同。
63.如權(quán)利要求
60的方法，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
64.如權(quán)利要求
60的方法，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率基本相同。
65.如權(quán)利要求
60的方法，其中第一和第二接觸由不同材料制成。
66.如權(quán)利要求
60的方法，其中第一和第二接觸由基本上相同的材料制成。
67.如權(quán)利要求
60的方法，還包括形成第二硫化物元件，該第二硫化物元件包括限定在第二硫化物元件的第三區(qū)域中的第三可編程體積。
68.如權(quán)利要求
67的方法，其中第一和第二接觸之一連接到第二硫化物元件的第三區(qū)域，第三可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與連接到第三區(qū)域的第一和第二接觸之一相關(guān)聯(lián)的阻抗是可編程的。
69.如權(quán)利要求
68的方法，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
70.如權(quán)利要求
68的方法，其中第一和第二接觸由不同材料制成。
71.如權(quán)利要求
68的方法，其中第一和第二接觸的至少一個(gè)形成為具有多于一個(gè)的橫截面。
72.如權(quán)利要求
68的方法，其中第一和第二接觸的至少一個(gè)形成為具有錐形形狀。
73.如權(quán)利要求
67的方法，其中形成第一接觸的材料的阻抗率與形成第二接觸的材料的阻抗率不同。
74.如權(quán)利要求
67的方法，其中第一和第二接觸由不同材料制成。
75.如權(quán)利要求
67的方法，還包括形成第三接觸，該第三接觸具有第三橫截面并連接到第二硫化物元件的第四區(qū)域，第二硫化物元件的第四區(qū)域具有第四可編程體積，第四可編程體積的狀態(tài)根據(jù)與連接到第四區(qū)域的第三接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗是可編程的。
76.如權(quán)利要求
75的方法，其中第三橫截面與第一和第二橫截面之一相同。
77.如權(quán)利要求
75的方法，其中第三橫截面與第一和第二橫截面之一不同。
78.如權(quán)利要求
75的方法，其中形成第三接觸的材料的阻抗率與形成第一和第二接觸的至少一個(gè)的材料的阻抗率不同。
79.如權(quán)利要求
75的方法，其中第三接觸與第一和第二接觸的至少一個(gè)由不同材料制成。
80.如權(quán)利要求
75的方法，其中第三接觸具有多于一個(gè)橫截面。
81.如權(quán)利要求
75的方法，其中第三接觸形成為具有錐形形狀。
82.如權(quán)利要求
60的方法，其中PRAM器件可以存儲(chǔ)具有多于兩個(gè)值之一的數(shù)據(jù)。
專利摘要
一種相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PRAM)器件，包括硫化物元件，該硫化物元件包括能夠基于加熱電流的應(yīng)用而呈現(xiàn)晶體狀態(tài)或非晶狀態(tài)的材料。第一接觸，連接到硫化物元件的第一區(qū)域，并具有第一橫截面。第二接觸，連接到硫化物元件的第二區(qū)域，并具有第二橫截面。硫化物材料的第一可編程體積限定在硫化物元件的第一區(qū)域中，第一可編程體積的狀態(tài)可以根據(jù)與第一接觸相關(guān)聯(lián)的阻抗來編程。硫化物材料的第二可編程體積限定在硫化物元件的第二區(qū)域中，第二可編程體積的狀態(tài)可以根據(jù)與第二接觸相關(guān)聯(lián)的第二阻抗來編程。
文檔編號(hào)G11C13/00GK1996609SQ200610172083
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月29日
發(fā)明者鄭元哲, 金亨俊, 李世昊, 樸哉炫, 鄭椙旭 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan