[发明专利]使用能量转换层的相变存储器元件、包含相变存储器元件的存储器阵列及系统以及其制作及使用方法

权利要求书

1.一种存储器元件，其包括：

相变材料层，其电耦合到第一及第二电极；

能量转换层，其经形成而与所述相变材料层相关联，且电耦合到至少一第三电极； 及

电隔离材料层，其形成于所述相变材料层与所述能量转换层之间。

2.如权利要求1所述的存储器元件，其中所述电隔离材料层至少形成于所述相 变材料层的侧壁上方。

3.如权利要求2所述的存储器元件，其中所述能量转换层形成于所述电隔离材 料层的侧壁区上方。

4.如权利要求2所述的存储器元件，其中所述电隔离材料层围绕所述相变材料 层。

5.如权利要求2所述的存储器元件，其中所述能量转换层具有至少部分地由所 述电隔离材料层界定的形状。

6.如权利要求2所述的存储器元件，其中所述电隔离材料层的所述侧壁具有至 少部分地由所述相变材料层界定的形状。

7.如权利要求2所述的存储器元件，其中所述能量转换层围绕所述电隔离材料 层。

8.如权利要求1所述的存储器元件，其中所述第一电极与第二电极位于所述相 变材料层的相对表面上。

9.如权利要求8所述的存储器元件，其中所述第一与第二电极沿大致垂直的方 向延伸。

10.如权利要求1所述的存储器元件，其中所述第三电极经形成而与所述能量转 换层的第一部分电连通，且进一步包括经形成而与所述能量转换层的第二部分电连通 的第四电极。

11.如权利要求10所述的存储器元件，其中所述第三与第四电极沿大致垂直的 方向延伸。

12.如权利要求1所述的存储器元件，其中所述相变材料层、所述电隔离材料层 及所述能量转换层形成于通孔内，且所述第一及第二电极位于所述通孔的相对开口上 且与所述相变材料层电连通。

13.如权利要求12所述的存储器元件，其中所述通孔以与所述第二及第三电极 中的至少一者相关联的宽度形成。

14.如权利要求1所述的存储器元件，其中所述相变材料层、能量转换层及所述 电隔离材料层均形成于通孔内，且所述通孔内的所述能量转换层由所述电隔离材料层 围绕。

15.一种形成存储器元件的方法，其包括：

在衬底上方形成第一介电层，且用传导材料填充所述第一介电层内的第一通孔以 形成第一传导材料层；

在所述第一介电层上方形成第一电隔离材料层；

在所述第一电隔离材料层上方形成第二及第三传导材料层；

在所述第二与第三传导材料层之间形成第二介电层；

形成第二通孔，所述通孔从所述第二介电层的上表面延伸到所述第一电隔离材料 层的上表面；

在所述第二通孔的侧壁上形成能量转换层，其中所述能量转换层与所述第二及第 三传导材料层电连通；

在所述第二通孔内的所述能量转换层的暴露部分上方形成第二电隔离材料层；

蚀刻所述第一电隔离材料层的一部分，使得所述第二通孔从所述第二介电材料层 的所述上表面延伸到所述第一传导材料层；

在所述第二通孔内形成相变材料层，其中所述相变材料层与所述第一传导材料层 电连通；及

形成与所述相变材料层电连通的第四传导材料层。

16.如权利要求15所述的方法，其进一步包括形成能够分别激活所述第一、第 二、第三及第四传导材料层的第一、第二、第三及第四晶体管的步骤。

17.如权利要求15所述的方法，其进一步包括形成耦合于所述能量转换层与所 述第三和第四传导材料层中的至少一者之间的二极管的步骤。

18.一种通过激活传导材料层使得电流流过围绕相变材料层的能量转换层来操作 存储器元件的方法，所述电流能够切换与所述相变材料层相关联的状态，其中在所述 相变材料层与所述能量转换层之间形成电隔离材料层。

19.如权利要求18所述的方法，其进一步包括激活形成于所述电隔离材料层上 方的、且与所述相变材料层电连通的第二传导材料层使得电流流过所述相变材料层， 其中可检测所述相变材料层的电阻状态。