[发明专利]多层级相变存储器单元及其制造方法

权利要求书

1.一种包括至少一个相变存储器单元的存储器设备，其中所述至少一个相变存储器单元包括：

第一电极，所述第一电极位于衬底上方；

第二电极，所述第二电极位于所述第一电极上方；

柱结构，所述柱结构位于所述第一电极和所述第二电极之间并且沿着垂直于所述衬底的竖直方向延伸，所述柱结构包含第一相变存储器(PCM)材料部分、第二PCM材料部分和位于所述第一PCM材料部分与所述第二PCM材料部分之间的中间电极；和

电阻衬垫，所述电阻衬垫包含第一区段和第二区段，所述第一区段并联地电连接到所述第一电极与所述中间电极之间的所述第一PCM材料部分，所述第二区段并联地电连接到所述中间电极与所述第二电极之间的所述第二PCM材料部分；

其中：

所述第一PCM材料部分具有与所述第二PCM材料部分不同的电阻；并且

所述电阻衬垫的所述第一区段具有与所述电阻衬垫的所述第二区段不同的电阻。

2.根据权利要求1所述的存储器设备，其中所述电阻衬垫在所述第一PCM材料部分的远侧水平表面的周边至所述第二PCM材料部分的远侧水平表面的周边之间连续地延伸。

3.根据权利要求1所述的存储器设备，其中：

所述第二PCM材料部分的结晶状态的沿着所述竖直方向的所述电阻是所述第一PCM材料部分的结晶状态的沿着所述竖直方向的所述电阻的x倍，并且

x大于1。

4.根据权利要求3所述的存储器设备，其中：

所述电阻衬垫的所述第一区段的沿着所述竖直方向的所述电阻是所述第一PCM材料部分的所述结晶状态的沿着所述竖直方向的所述电阻的y倍；

y大于x，使得所述电阻衬垫的所述第一区段的沿着所述竖直方向的电阻大于所述第二PCM材料部分的所述结晶状态的所述电阻；并且

所述电阻衬垫的所述第二区段的沿着所述竖直方向的所述电阻大于所述电阻衬垫的所述第一区段的沿着所述竖直方向的所述电阻。

5.根据权利要求4所述的存储器设备，其中：

所述第一PCM材料部分的所述无定形状态的沿着所述竖直方向的电阻是所述第一PCM材料部分的所述结晶状态的沿着所述竖直方向的所述电阻的n倍；并且

n大于y。

6.根据权利要求5所述的存储器设备，其中：

x在1.5至20的范围内；

y在1.5至400的范围内；并且

n在10至1,000,000的范围内。

7.根据权利要求5所述的存储器设备，其中所述电阻衬垫的位于所述第一PCM材料部分上的第一区段的沿着所述竖直方向的所述电阻小于所述第一PCM材料部分的无定形状态的沿着所述竖直方向的电阻，小于所述第二PCM材料部分的无定形状态的沿着所述竖直方向的电阻，并且大于所述第一PCM材料部分的结晶状态的沿着所述竖直方向的电阻。

8.根据权利要求1所述的存储器设备，其中所述第二PCM材料部分、所述中间电极和所述第一PCM材料部分的侧壁是竖直重合的。

9.根据权利要求8所述的存储器设备，其中所述至少一个相变存储器单元中的每一者具有矩形水平剖面形状。

10.根据权利要求8所述的存储器设备，其中所述至少一个相变存储器单元中的每一者具有选自圆、椭圆和圆角矩形的水平剖面形状。

11.根据权利要求8所述的存储器设备，其中：

所述电阻衬垫包括两个物理地分开的条带，所述两个物理地分开的条带沿着水平方向横向地间隔开；并且

所述第一PCM材料部分、所述中间电极和所述第二PCM材料部分中的每一者包括接触介电填充材料部分的两个侧壁。