[发明专利]使用自对准相变材料层的相变存储器元件及其制造和使用方法

权利要求书

1.一种存储器元件，其包括：

衬底，其支撑第一电极，及第一介电层，所述第一电极的最上表面与所述第一介电层的最上表面基本上在同一平面；

第二介电层，其在所述第一介电层上，且具有到达所述第一电极的通孔；

相变材料元件，其位于所述第一电极的所述最上表面，所述相变材料具有与所述第一电极电连通的下表面；

第二电极，其与所述相变材料元件的上表面电连通；以及

绝缘材料，其基本上填充所述相变材料元件的所有内部空间，所述绝缘材料与所述第一及第二电极相接触，所述相变材料元件的上表面与所述绝缘材料的最上表面基本上在同一平面。

2.根据权利要求1所述的存储器元件，其中所述绝缘材料元件的最上表面与所述相变材料元件的最上表面在同一平面上。

3.根据权利要求1所述的存储器元件，其中所述相变材料元件具有第一和第二直径。

4.根据权利要求3所述的存储器元件，其中所述第一和第二直径是不同的。

5.根据权利要求3所述的存储器元件，其中所述第一直径对应于接近所述第一电极的表面，且所述第二直径对应于接近所述第二电极的表面。

6.根据权利要求1所述的存储器元件，其中所述相变材料元件具有为5.9×104nm3的总体积。

7.根据权利要求1所述的存储器元件，其中所述相变材料元件具有在20nm到200nm的范围内的直径。

8.根据权利要求1所述的存储器元件，其中所述相变材料元件具有在25nm到75nm的范围内的高度。

9.根据权利要求1所述的存储器元件，其中所述相变材料元件具有在到的范围内的横截面厚度。

10.根据权利要求1所述的存储器元件，其中所述相变材料元件包括从由以下各项组成的群组中选出的材料：锗-锑-碲、锗-碲化物、GaSb、SbTe、InSb、InSe、In_xSb_yTe_z、Sn_xSb_yTe_z、Ga_xSe_yTe_z、InSbGe、AgInSbTe、GeSnSbTe、Te_xGe_ySb_zS_k和GeSbSeTe。

11.一种存储器阵列，其包括：

多个存储器元件，至少一个存储器元件包括：

衬底，其支撑第一介电层；

第一电极，其结合所述第一介电层而形成；

第二介电层，其形成于所述第一介电层上，且具有到达所述第一电极的通孔；

相变材料元件，其位于所述通孔内，以至于所述相变材料元件的外缘侧壁与所述通孔的侧壁相接触，所述相变材料元件具有与所述第一电极电连通的下表面；

绝缘材料元件，其基本上填充所述相变材料元件的所有内部空间，且通过所述通孔与所述第一电极的上表面相接触，所述绝缘材料元件在各处均具有相同的组成；以及

第二电极，其与所述相相变材料元件的上表面电连通。

12.根据权利要求11所述的存储器阵列，其中所述绝缘材料元件的第一表面与所述相变材料元件的第一表面在同一平面上。

13.根据权利要求11所述的存储器阵列，其中所述绝缘材料元件从俯视的角度看具有圆盘状的形状。