[发明专利]相变存储器

说明书

技术领域

本发明是有关于一种相变化存储器(PCM)，且特别是有关于一种能解决热干扰问题(thermal disturb issue)的相变化存储器。

背景技术

现有相变化存储器之一特别问题是随着节点(node)尺寸不断缩小，导致热干扰问题(thermal disturb issue)。简单来说，就是在图1所示的相变存储器100中，当下电极102a～c之间距愈来愈小后，往往会因为热的传导如图1的虚线所示，使得原本只想让上电极104下方的部份与下电极102b接触的相变化材料106相变化，却因为热的传导而造成与下电极102a和102c接触的部份相变化材料106也发生相变化。

目前以相变化为基础的记忆材料已经广泛地运用于读写光盘片中。这些材料包括有至少两种固态相，包括如一大部分为非晶态的固态相，以及一大体上为结晶态的固态相。激光脉冲则用于读写光盘片中，以在两种相中切换，并读取此种材料于相变化之后的光学性质。

如硫属化物及类似材料的这种相变化记忆材料，可通过施加适用于集成电路中的电流，而致使相变化。一般而言，非晶态的特征是其电阻(resistivity)高于结晶态，此电阻值可立即测量到而用以表示数据(data)。这种特性则引发使用可程序化电阻材料以形成非挥发性存储器电路等兴趣，此电路可用于随机存取读写。

从非晶态转变至结晶态一般为一较低电流操作。从结晶态转变至非晶态在此称为重置(reset)，一般为一较高电流操作，其包括一短暂的高电流密度脉冲用以融化或破坏结晶结构，其后此相变化材料会快速冷却，抑制相变化的过程，使得至少部份相变化结构得以维持在非晶态。理想状态下，致使相变化材料从结晶态转变至非晶态的重置电流强度(magnitude)应越低越好。欲降低重置所需的重置电流强度，可通过减低在存储器中的相变化材料元件的尺寸、以及减少电极与此相变化材料的接触面积而达成，因此可针对此相变化材料元件施加较小的绝对电流值而达成较高的电流密度。

发明内容

本发明提供一种相变存储器，具有防止热干扰问题的结构，能够降低热干扰对相变存储器所造成的影响。

在此提出的是一种相变存储器，其包括一基底、多个下电极、多个上电极、多个相变化材料层以及多个防止热干扰部。多个上电极是沿一方向平行设置于基底上，多个下电极则设置于多个上电极下方的基底中。而多个相变化材料层是沿着上述方向平行设置于多个上电极与多个下电极之间，且每一相变化材料层与其中一个上电极及其底下的多个下电极导通。至于防止热干扰部是设置在多个上电极底下的多个下电极之间。

在此还提出一种相变存储器(PCM)，其包括一基底、多个下电极、多个上电极、多个相变化材料层以及多个防止热干扰部。多个下电极是设置于基底中。而多个上电极是设置于基底上。而相变化材料层是位于多个上电极与多个下电极之间，且每个相变化材料层与多个下电极中之一与多个上电极中之一导通。至于防止热干扰部则是用以降低热干扰对相变存储器所造成的影响。

基于上述，本发明在相变存储器中设计一种防止热干扰的结构来降低热干扰对相变存储器所造成的影响，这样的结构可以运用隔热或散热的方式来达成。本发明的结构设计可符合元件尺寸小型化的发展。

附图说明

图1是现有的一种相变存储器的剖面示意图。

图2是依照第一实施例的一种相变存储器的俯视图。

图3与图4分别是图2的A-A线段的两种相变存储器的剖面图。

图5是图2的相变存储器的另一种变形例的俯视图。

图6是图5的A-A线段的剖面图。

图7是图2的B-B线段的剖面图。

图8是依照第二实施例的一种相变存储器的俯视图。

图9是图8的A-A线段的剖面图。

图10是依照第三实施例的一种相变存储器的俯视图。

图11是图10的B-B线段的剖面图。

图12是图10的相变存储器的另一种变形例的俯视图。

图13是图12的B-B线段的剖面图。

图14则是依照第四实施例的一种相变存储器的剖面图。

【主要元件符号说明】

100、200、500、800、1000、1200、1400：相变存储器

102a、102b、102c、206、806、1006、1406：下电极

104、204、804、1004、1202、1404：上电极

106、208、502、808、1008、1204、1408：相变化材料层