[发明专利]相变存储单元的热隔绝

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及2005年10月27日提交的序列号为11/260,346的、名称为“相变存储单元”的美国专利申请，在此通过参照结合其全部内容。

技术领域

本发明涉及存储器及其制造方法。

背景技术

一种类型的非易失性存储器是电阻存储器。电阻存储器利用存储元件的电阻值来存储一位或多位数据。例如，被编程具有高电阻值的存储元件可以表示逻辑“1”数据位值，被编程具有低电阻值的存储元件可以表示逻辑“0”数据位值。通过向存储元件施加电压或电流可电性地切换存储元件的电阻值。一种类型的电阻存储器是磁性随机存取存储器(MRAM)。另一种类型的电阻存储器是相变存储器。尽管是关于相变存储器来描述本发明，但是本发明可应用于任何适当类型的电阻存储器。

相变存储器将相变材料用于电阻存储元件。相变材料表现出至少两种不同的状态。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表现出较高的电阻系数，因此可以区分这些状态。通常，非晶态包括更无序的原子结构，而晶态特征在于更有序的晶格。一些相变材料表现出两种晶态，例如，面心立方(FCC)态和六边形最密堆积(HCP)态。这两种状态具有不同的电阻。

在相变材料中的相变是可逆地被诱发的。通过这种方式，相变材料根据温度的变化可以从非晶态变成晶态，也可从晶态变成非晶态。改变相变材料的温度可以有多种方式。例如，可直接把激光照射在相变材料上，可以驱动电流通过相变材料，或者可以将电流馈通给与相变材料相邻的电阻加热器。通过这些方法中的任何方法，控制相变材料的加热可以控制相变材料内的相变。

当在存储单元的写操作的过程中在相变存储单元或其他电阻存储单元中产生的热被热传递给相邻的存储单元时，会发生热串扰。在写操作的过程中，在选定的存储单元中会产生大量的热，但相邻的存储单元不应该有显著的温度上升。如果由于传递的热足够大使相邻存储单元的位置的温度上升，则相邻存储单元的状态会受到影响，并且会破坏存储在其中的数据。

在室温下工作的典型的相变存储器通常不会受到热串扰的影响。例如，对于用Ge₂Sb₂Te₅作电阻元件的典型的相变存储器，在复位的过程中，相邻相变存储单元温度的增加通常是最多大约50摄氏度。因此，在室温下的相变存储操作通常具有低于110摄氏度的最高温度，该温度是对非晶位来说是抵抗结晶化超过10年的最高温度。因此，该最高温度将相变存储数据保持力限制为10年。但是，如果相变存储器在一个升高的温度下操作，例如70摄氏度，固有的热扩散不再能足以保证相邻的相变存储单元温度将保持在专用于10年的数据保持力的110摄氏度之下。

发明内容

本发明的一个实施例提供一种存储器。该存储器包括存储单元阵列，每个存储单元包括电阻材料、横向围绕在每个存储单元的电阻材料周围的第一绝缘材料、以及在存储单元之间用于热隔绝每个存储单元的散热装置。

附图说明

所包含的附图用于进一步理解本发明，并包括在说明书中构成说明书的一部分。附图描述了本发明的具体实施例并和说明书一起用来解释本发明的原理。本发明的其他实施例和很多预期的优点将容易的被理解，因为通过参照下面的详细描述它们会更好理解。附图的元件相互之间不必按相对比例决定。相同的附图标记表示相应的类似部分。

图1是显示相变存储单元阵列的一个实施例的视图；

图2是显示包括热隔绝的相变存储单元阵列的一个实施例的视图；

图3是显示包括热隔绝的相变存储单元阵列的另一个实施例的视图；

图4A给出了包括热隔绝的相变存储元件的一个实施例的剖面图；

图4B给出了包括热隔绝的相变存储元件的另一个实施例的剖面图；

图4C给出了包括热隔绝的相变存储元件的另一个实施例的剖面图；

图5A给出了包括热隔绝的相变存储元件的另一个实施例的剖面图；

图5B给出了包括热隔绝的相变存储元件的另一个实施例的剖面图；

图6A给出了包括热隔绝的相变存储元件的另一个实施例的剖面图；

图6B给出了图6A所示的相变存储元件的侧剖面图；

图7给出了包括热屏蔽或散热装置的相变存储单元的布图的一个实施例的侧视图；

图8给出了相变存储单元的布图的另一个实施例的侧视图，相变存储单元使用有效的金属线作为散热装置；

图9给出了包括伪地线的相变存储单元阵列的一个实施例的顶视图；