DE102004026109A1 - Semiconductor memory includes tellurium-based, fast-growth phase-change material with specified linear crystallization velocity and cubic structure - Google Patents

Semiconductor memory includes tellurium-based, fast-growth phase-change material with specified linear crystallization velocity and cubic structure Download PDF

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Abstract

The phase change material (16') is a tellurium-based, fast-growth, phase-change material, especially having a crystallization velocity of at least 5 m/s. The material is formed such that, when in thermodynamic equilibrium, it exhibits a cubical crystal structure. It is a tellurium compound with ternary or quaternary bonding. It is alloyed with B, Al, In, Ga or Te. An independent claim is included for the corresponding method of producing a memory cell.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterspeicherzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterspeicherzelle sowie eine Halbleiterspeichereinrichtung.The The present invention relates to a semiconductor memory cell according to the preamble of claim 1, a method of manufacturing a semiconductor memory cell and a semiconductor memory device.

Es sind Halbleiterspeicherzellen bekannt, bei welchen als Speicherelement ein Materialbereich aus oder mit mindestens einem Phasenwechselmaterial ausgebildet ist. Bei dem so vorgesehenen Speicherelement der Halbleiterspeicherzelle können im Materialbereich aus dem oder mit dem Phasenwechselmaterial gesteuert voneinander durch unterschiedliche Werte mindestens einer physikalischen Größe unterscheidbare und messbare Zustände mit unterschiedlichen physikalischen und/oder chemischen Phasen des Materialbereichs aufgeprägt und aus diesem abgeleitet oder ausgelesen werden. Unterschiedlichen Zuständen und/oder Phasen sind dabei unterschiedliche Informationsspeicherzustände der Halbleiterspeicherzelle zuordenbar oder zugeordnet.It Semiconductor memory cells are known in which as a memory element a material region made of or with at least one phase change material is trained. In the thus provided memory element of the semiconductor memory cell can controlled in the material region from or with the phase change material distinguishable from each other by different values of at least one physical quantity and measurable states with different physical and / or chemical phases imprinted on the material area and derived or read out of this. different states and / or phases are different information storage states of the Semiconductor memory cell assigned or assigned.

Bei herkömmlichen Halbleiterspeicherzellen auf der Grundlage eines Phasenwechselmaterials muss ein Kompromiss gefunden werden zwischen der Stabilität der aufzuprägenden physikalischen und/oder chemischen Zustände und damit der Stabilität der eingeschriebenen und gespeicherten Informationszustände einerseits und der Geschwindigkeit, mit welcher ein entsprechender Programmvorgang durchgeführt werden kann, also der Geschwindigkeit, mit welcher die unterschiedlichen physikalischen und/oder chemischen Phasen oder Zustände des Phasenwechselmaterials geändert werden können, andererseits gefunden werden. Es geht also dabei um die Balance zwischen der Datentransferrate und der Stabilität der Kristallisationseigenschaften.at usual Semiconductor memory cells based on a phase change material must a compromise can be found between the stability of the physical and / or chemical states and therefore stability the written and stored information states on the one hand and the speed with which a corresponding program operation carried out can be, that is, the speed with which the different physical and / or chemical phases or states of the Changed phase change material can be on the other hand. So it's about the balance between the data transfer rate and the stability of the crystallization properties.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiterspeicherzelle auf der Grundlage eines Phasenwechselmaterials und ein entsprechendes Herstellungsverfahren anzugeben, bei welchen ein Phasenwechselspeichermechanismus auf besonders zuverlässige und dennoch bequeme Art und Weise mit möglichst hoher Programmier- und/oder Auslesegeschwindigkeit realisiert werden können.Of the Invention is based on the object, a semiconductor memory cell based on a phase change material and a corresponding manufacturing process indicate, in which a phase change memory mechanism particularly reliable and yet comfortable way with as high a programming and / or read speed can be realized.

Die Aufgabe wird bei einer Halbleiterspeicherzelle durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe durch eine Halbleiterspeichereinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11 gelöst. Darüber hinaus wird die Aufgabe bei einem Herstellungsverfahren für eine Halbleiterspeicherzelle erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle bzw. des entsprechenden Herstellungsverfahrens sind jeweils Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.The Task is in a semiconductor memory cell by the features of the independent Patent claim 1 solved. Furthermore, the object is achieved by a semiconductor memory device with the characteristics of the independent Patent claim 11 solved. About that In addition, the object is in a manufacturing method for a semiconductor memory cell according to the invention the features of claim 11 solved. Preferred embodiments of inventive semiconductor memory cell or the corresponding manufacturing process are each subject the dependent Dependent claims.

Bei der gattungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle ist als Speicherelement ein Materialbereich aus oder mit mindestens einem Phasenwechselmaterial ausgebildet. Dem Speicherelement sind im Materialbereich gesteuert voneinander durch unterschiedliche Werte mindestens einer physikalischen Größe unterscheidbare und messbare Zustände mit unterschiedlichen physikalischen und/oder chemischen Phasen des Materialbereichs aufprägbar und aus diesem ableitbar und auslesbar. Den unterschiedlichen Zuständen und/oder Phasen sind unterschiedliche Informationsspeicherzustände der Halbleiterspeicherzelle zuordenbar oder zugeordnet.at the generic semiconductor memory cell is as memory element a material area of or at least formed a phase change material. The memory element are controlled in the material range from each other by different Values of at least one physical variable distinguishable and measurable conditions with different physical and / or chemical phases imprintable on the material area and derivable from this and readable. The different states and / or Phases are different information storage states Semiconductor memory cell assigned or assigned.

Die erfindungsgemäße Halbleiterspeicherzelle ist dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenwechselmaterial oder als Teil davon ein Tellurbasiertes Fast-Growth-Phasenwechselmaterial vorgesehen ist, insbesondere mit einem Wert für die Kristallisationsgeschwindigkeit im Bereich von mindestens 5 m/s. Darüber hinaus ist das Fast-Growth-Phasenwechselmaterial mit der Eigenschaft ausgebildet, im thermodynamischen Gleichgewicht eine kubische Kristallstruktur zu besitzen oder auszubilden.The inventive semiconductor memory cell is characterized in that as a phase change material or as part of this a tellurium-based fast-growth phase change material is provided, in particular with a value for the crystallization rate in the range of at least 5 m / s. In addition, the fast-growth phase change material formed with the property in thermodynamic equilibrium to possess or form a cubic crystal structure.

Es ist somit eine Kernidee der vorliegenden Erfindung, das Phasenwechselmaterial für den Materialbereich des Speicherelements ein Tellurbasiertes Fast-Growth-Phasenwechselmaterial zu verwenden, wobei die Kristallisationsgeschwindigkeit insbesondere im Bereich von etwa mindestens 5 m/s ist. Ferner ist wesentlich, die Ausbildung einer im Wesentlichen kubischen Kristallstruktur im thermodynamischen Gleichgewicht für das Fast-Growth-Phasenwechselmaterial. Sowohl durch die Tellurbasierung des Phasenwechselmaterials als auch durch die Eigenschaft, eine im Wesentlichen kubische Kristallstruktur im thermodynamischen Gleichgewicht zu bilden, ergibt sich in vorteilhafter Weise gegenüber dem Stand der Technik sowohl eine besonders hohe Geschwindigkeit beim Ausbilden der Kristallisationszustände, als auch eine vergleichsweise hohe Stabilität der Kristallisationszustände und somit auch eine vergleichsweise lange Datenhaltungsdauer und gesteigerte Sicherheit.It is thus a core idea of the present invention, the phase change material for the Material area of the memory element a tellurium-based fast-growth phase change material to use, the crystallization rate in particular in the range of about at least 5 m / s. It is also essential the formation of a substantially cubic crystal structure in thermodynamic equilibrium for the fast-growth phase change material. Both by the Tellurbasierung the phase change material as also by the property, a substantially cubic crystal structure to form in the thermodynamic equilibrium, results in an advantageous Way opposite the prior art both a particularly high speed in forming the crystallization states, as well as a comparatively high stability of crystallization conditions and thus also a comparatively long data retention period and increased safety.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle ist als Phasenwechselmaterial oder als Teil davon eine Tellurverbindung vorgesehen.at a preferred embodiment the semiconductor memory cell according to the invention is a phase change material or as part of a tellurium compound intended.

Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass das Phasenwechselmaterial oder ein Teil davon aus einer oder mit einer ternären Verbindung ausgebildet ist.Additionally or alternatively, it is provided that the phase change material or a part thereof is formed from one or a ternary compound.

Weiter alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass das Phasenwechselmaterial oder ein Teil davon aus einer oder mit einer quaternären Verbindung ausgebildet ist.Further alternatively or additionally it is envisaged that the phase change material or a part thereof formed from or with a quaternary compound is.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Phasenwechselmaterial oder ein Teil davon über ein Zulegieren mindestens eines Materials aus der Gruppe ausgebildet ist, die gebildet wird von B, Al, In, Ga und Te.at a particularly preferred embodiment it is envisaged that the phase change material or a part about it a Zulegieren at least one material formed from the group which is formed by B, Al, In, Ga and Te.

Es wird weiterhin bevorzugt, dass als Phasenwechselmaterial oder als Teil davon eine Tellurverbindung vorgesehen ist mit einer Kombination aus einem Element der Nebengruppe Ib und aus einem Element der Nebengruppe Vb, insbesondere eine Ib-Vb-Te2-Verbindung.It is further preferred that as a phase change material or as part thereof a tellurium compound is provided with a combination of an element of the subgroup Ib and of an element of the subgroup Vb, in particular an Ib-Vb-Te 2 compound.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle ist wesentlich, dass als Phasenwechselmaterial oder als Teil davon eine Verbindung aus der Gruppe vorgesehen ist, die gebildet wird von CuSbTe2, AgSbTe2, AuSbTe2, CuAsTe2, AgAsTe2, AuAsTe2, CuBiTe2, AgBiTe2, AuBiTe2, CuPTe2, AgPTe2, AuPTe2, CuNTe2, AgNTe2, AuNTe2 und eine beliebige Kombination davon.In another preferred embodiment of the semiconductor memory cell according to the invention, it is essential that a compound from the group formed by CuSbTe 2 , AgSbTe 2 , AuSbTe 2 , CuAsTe 2 , AgAsTe 2 , AuAsTe 2 , CuBiTe 2 is provided as the phase change material or as part thereof , AgBiTe 2 , AuBiTe 2 , CuPTe 2 , AgPTe 2 , AuPTe 2 , CuNTe 2 , AgNTe 2 , AuNTe 2, and any combination thereof.

Alternativ oder zusätzlich ist es von Vorteil, dass als Phasenwechselmaterial oder als Teil davon eine Tellurverbindung oder Telluridverbindung vorgesehen ist mit einer Kombination aus einem Element der Nebengruppe Ib und aus einem Element der Nebengruppe IVb, insbesondere eine Ib-IVb-Te2-Verbindung.Alternatively or additionally, it is advantageous that a tellurium compound or telluride compound is provided as phase change material or as part thereof with a combination of one element of subgroup Ib and of one element of subgroup IVb, in particular an Ib-IVb-Te 2 compound.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn als Phasenwechselmaterial oder als Teil davon eine Verbindung aus der Gruppe vorgesehen ist, die gebildet wird von CuSnTe2, AgSnTe2, AuSnTe2, CuPbTe2, AgPbTe2, AuPbTe2, CuPbTe2, AgPbTe2, AuPbTe2, CuGeTe2, AgGeTe2, AuGeTe2, CuSiTe2, AgSiTe2, AuSiTe2, sowie um CuCTe2, AgCTe2, AuCTe2 und eine beliebige Kombination davon.Furthermore, it is advantageous if, as phase change material or as part of it, a compound is provided from the group formed by CuSnTe 2 , AgSnTe 2 , AuSnTe 2 , CuPbTe 2 , AgPbTe 2 , AuPbTe 2 , CuPbTe 2 , AgPbTe 2 , AuPbTe 2 , CuGeTe 2 , AgGeTe 2 , AuGeTe 2 , CuSiTe 2 , AgSiTe 2 , AuSiTe 2 , as well as CuCTe 2 , AgCTe 2 , AuCTe 2, and any combination thereof.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Halbleiterspeichereinrichtung anzugeben, bei welcher eine Mehrzahl Speicherzellen gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.One Another aspect of the present invention is a semiconductor memory device in which a plurality of memory cells according to the present Invention is provided.

Darüber hinaus schlägt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterspeicherzelle vor, bei welchem als Speicherelement ein Materialbereich aus oder mit mindestens einem Phasenwechselmaterial ausgebildet wird, wobei dem Speicherelement im Materialbereich gesteuert voneinander durch unterschiedliche Werte mindestens einer physikalischen Größe unterscheidbare und messbare Zustände mit unterschiedlichen physikalischen/chemischen Phasen des Materialbereichs aufprägbar und aus diesem ableitbar und auslesbar sind, und wobei den unterschiedlichen Zuständen und/oder Phasen unterschiedliche Informationszustände der Halbleiterspeicherzelle zuordenbar oder zugeordnet sind.Furthermore beats The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor memory cell before, in which as a storage element, a material area or is formed with at least one phase change material, wherein the Memory element in the material area controlled by each other by different Values of at least one physical variable distinguishable and measurable conditions imprintable with different physical / chemical phases of the material range and are derivable and readable from this, and where the different States and / or Phases different information states of the semiconductor memory cell can be assigned or assigned.

Zudem ist es aber auch möglich, die genannten Materialien mit CVD-Verfahren oder mittels ALD-Verfahren abzuscheiden.moreover but it is also possible the materials mentioned by CVD method or by ALD method deposit.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterspeicherzelle ist dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenwechselmaterial oder als Teil davon ein Tellurbasiertes Phasen-Growth-Phasenwechselmaterial, insbesondere mit einem Wert für die Kristallisationsgeschwindigkeit im Bereich von mindestens 5 m/s vorgesehen wird und dass das Fast-Growth- Phasenwechselmaterial mit der Eigenschaft ausgebildet wird, im thermodynamischen Gleichgewicht eine etwa kubische Kristallstruktur zu besitzen oder auszubilden.The inventive method for producing a semiconductor memory cell is characterized that as a phase change material or as part of a tellurium based Phase-growth phase change material, in particular with one value for the Crystallization rate in the range of at least 5 m / s is provided and that the fast-growth phase change material with the property is formed, in thermodynamic equilibrium, an approximately cubic Own or form crystal structure.

Ein in diesem Zusammenhang besonders bevorzugtes Verfahren für die Abscheidung dünner PCRAM-Schichten oder Phasenwechselmaterialien ist ein Sputterverfahren. Es ist in diesem Rahmen daher bevorzugt, die hier genannten Materialien mittels Sputtern, Co-Sputtern von zwei oder mehreren Elementtragets oder Legierungstargets oder auch durch reaktives Sputtern herzustellen. Durch reaktives Sputtern kann den genannten ternären oder quaternären Verbindungen zusätzlich noch Stickstoff oder Sauerstoff zugesetzt werden, um entsprechend die physikalischen Eigenschaften zu verbessern oder zu modulieren.One in this context, particularly preferred method for the deposition thin PCRAM layers or phase change materials is a sputtering process. It is in Therefore, it is preferred that the materials mentioned here be sputtered, Co-sputtering of two or more elemental supports or alloy targets or by reactive sputtering produce. By reactive sputtering can the mentioned ternary or quaternary Additional connections Nitrogen or oxygen can be added to the corresponding to improve or modulate the physical properties.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass als Phasenwechselmaterial oder als Teil davon eine Tellurverbindung verwendet wird.at a preferred embodiment the method according to the invention it is envisaged that as phase change material or as part of which a tellurium compound is used.

Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass das Phasenwechselmaterial oder ein Teil davon aus einer oder mit einer ternären Verbindung ausgebildet werden.Additionally or Alternatively, it is provided that the phase change material or a part of it formed from or with a ternary compound become.

Zusätzlich oder alternativ dazu ist es denkbar, dass das Phasenwechselmaterial oder ein Teil davon aus einer oder mit einer quaternären Verbindung ausgebildet werden.Additionally or Alternatively, it is conceivable that the phase change material or a part of it formed from or with a quaternary compound become.

Besonders bevorzugt wird, dass das Phasenwechselmaterial oder ein Teil davon über ein Zulegieren mindestens eines Materials aus der Gruppe ausgebildet werden, die gebildet wird von B, Al, In, Ga und Te.Especially preferred is that the phase change material or a part thereof via a Zulegieren at least one material formed from the group which is formed by B, Al, In, Ga and Te.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiterspeicherzelle ist es vorgesehen, dass als Phasenwechselmaterial oder als Teil davon eine Tellurverbindung vorgesehen wird mit einer Kombination aus einem Element der Nebengruppe Ib und aus einem Element der Nebengruppe Vb, insbesondere eine Ib-Vb-Te2-Verbindung.In another preferred embodiment of the inventive method for producing a semiconductor memory cell, it is provided that a tellurium compound is provided as a phase change material or as part thereof with a combination of an element of the subgroup Ib and of an element of the subgroup Vb, in particular a Ib-Vb- Te 2 compound.

Bevorzugt wird auch, dass als Phasenwechselmaterial oder als Teil davon eine Verbindung aus der Gruppe vorgesehen wird, die gebildet wird von CuSbTe2, AgSbTe2, AuSbTe2, CuAsTe2, AgAsTe2, AuAsTe2, CuBiTe2, AgBiTe2, AuBiTe2, CuPTe2, AgPTe2, AuPTe2, CuNTe2, AgNTe2, AuNTe2 und eine beliebige Kombination davon.It is also preferred that a compound from the group consisting of CuSbTe 2 , AgSbTe 2 , AuSbTe 2 , CuAsTe 2 , AgAsTe 2 , AuAsTe 2 , CuBiTe 2 , AgBiTe 2 , AuBiTe 2 , be provided as phase change material or as part thereof. CuPTe 2 , AgPTe 2 , AuPTe 2 , CuNTe 2 , AgNTe 2 , AuNTe 2, and any combination thereof.

Alternativ dazu oder zusätzlich dazu ist es vorgesehen, dass als Phasenwechselmaterial oder als Teil davon eine Tellurverbindung vorgesehen wird mit einer Kombination aus einem Element der Nebengruppe Ib und aus einem Element der Nebengruppe IVb, insbesondere eine Ib-IVb-Te2-Verbindung.Alternatively or additionally, it is provided that a tellurium compound is provided as a phase change material or as part thereof with a combination of an element of subgroup Ib and of an element of subgroup IVb, in particular an Ib-IVb-Te 2 compound.

Ferner ist es denkbar, dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon eine Verbindung aus der Gruppe vorgesehen wird, die gebildet wird von CuSnTe2, AgSnTe2, AuSnTe2, CuPbTe2, AgPbTe2, AuPbTe2, CuPbTe2, AgPbTe2, AuPbTe2, CuGeTe2, AgGeTe2, AuGeTe2, CuSiTe2, AgSiTe2, AuSiTe2, sowie um CuCTe2, AgCTe2, AuCTe2 und eine beliebige Kombination davon.Furthermore, it is conceivable that as a phase change material ( 16 ' ) or as a part thereof a compound is provided from the group formed by CuSnTe 2 , AgSnTe 2 , AuSnTe 2 , CuPbTe 2 , AgPbTe 2 , AuPbTe 2 , CuPbTe 2 , AgPbTe 2 , AuPbTe 2 , CuGeTe 2 , AgGeTe 2 , Figure 2 , CuSiTe 2 , AgSiTe 2 , AuSiTe 2 , and CuCTe 2 , AgCTe 2 , AuCTe 2, and any combination thereof.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiterspeicherzelle ist es vorgesehen, dass das Phasenwechselmaterial oder ein Teil davon zum Teil oder vollständig im Rahmen eines Verfahrens des Legierungstargetsputterns ausgebildet wird.at another advantageous embodiment of the method according to the invention for producing a semiconductor memory cell it is provided that the phase change material or a part thereof partly or Completely formed in the context of a method of alloy target sputtering becomes.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiterspeicherzelle ist es vorgesehen, dass das Phasenwechselmaterial oder ein Teil davon zum Teil oder vollständig im Rahmen eines Verfahrens des Co-Sputterns von Teilelementen und/oder von Teilverbindungen ausgebildet wird.at another advantageous embodiment of the method according to the invention for producing a semiconductor memory cell it is provided that the phase change material or a part thereof partly or Completely as part of a process of co-sputtering of sub-elements and / or is formed by partial connections.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiterspeicherzelle ist es vorgesehen, dass beim Ausbilden des Phasenwechselmaterials oder eines Teils davon zum Teil oder vollständig zusätzlich eine oder mehrere reaktive Gaskomponenten anwesend sind.at another advantageous embodiment of the method according to the invention for producing a semiconductor memory cell it is provided in forming the phase change material or a part thereof partly or completely in addition one or more reactive gas components are present.

Nachfolgend werden diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung anhand der nachfolgenden Erläuterungen weiter beschrieben:
Bei PCRAM (Phase Change RAM) Speicherzellen wird der amorphkristalline Phasenübergang eines glasartigen Materials ausgenutzt, um ein Bit zu speichern. Dabei wird ausgenutzt, dass sich die amorphe und die kristalline Phase dieser Verbindungen in ihrer elektrischen Leitfähigkeit, bzw. in optischen Speichermedien in der optischen Reflektivität deutlich unterscheiden. Dieser Unterschied wird ausgenutzt, um den Zustand der Zelle festzulegen und auszulesen (binäre Information '0' oder '1'). Das Programmieren einer sich im amorphen Zustand befindlichen Zelle in die niederohmige, hochreflektive kristalline Phase findet statt, indem ein Heizpuls das Material über die Kristallisationstemperatur aufheizt und das Material dabei kristallisieren lässt. Der umgekehrte Vorgang, d. h. die Zelle/ das Bit in den amorphen Zustand zu überführen (d. h. zu löschen) wird dadurch realisiert, dass das Material sogar über den Schmelzpunkt aufgeheizt wird und anschließend durch ein extrem schnelles Abkühlen in den amorphen, hochohmigen Zustand abgeschreckt wird. Das Problem besteht nun darin, dass der amorph-kristalline Übergang so schnell sein muss, dass das Material für Speicheranwendungen mit hohen Datenübertragungsraten in Betracht kommt.Hereinafter, these and other aspects of the present invention will be further described with reference to the following explanations:
In PCRAM (Phase Change RAM) memory cells, the amorphous crystal phase transition of a vitreous material is exploited to store one bit. It is exploited that the amorphous and the crystalline phase of these compounds differ significantly in their electrical conductivity, or in optical storage media in the optical reflectivity. This difference is exploited to set and read the state of the cell (binary information '0' or '1'). The programming of a cell in the amorphous state into the low-resistance, highly reflective crystalline phase takes place in that a heating pulse heats the material above the crystallization temperature and causes the material to crystallize. The reverse process, ie, transferring the cell / bit to the amorphous state (ie, erasing) is accomplished by heating the material even above the melting point and then quenching it to extremely fast cooling to the amorphous, high resistance state. The problem now is that the amorphous-crystalline junction must be so fast that the material can be considered for memory applications with high data transmission rates.

Als Material wurde bislang in wiederbeschreibbaren Phasenwechselmedien typischerweise Ge2Sb2Te5 in verschiedenen Stöchiometrieabwandlungen eingesetzt, die einen Kompromiss aus positiven Speichereigenschaften darstellen, da sie relativ leicht und günstig reproduzierbar herzustellen sind, jedoch eine eher geringe Datentransferrate (Schreiben/Löschen) aufweisen. Dieses Material hat durch geeignete Stöchiometrieoptimierung ein eher mäßiges Potential, für Speicherprodukte, insbesondere Festkörperspeicher oder HL-basierte Speicher, mit hohen Datentransferraten eingesetzt zu werden. Für Halbleiter-Speicherzellen sind bislang ebenfalls evtl. mit Sn, O oder N dotierte Ge-Sb-Te Verbindungen evaluiert worden, jedoch gibt es bislang kein Produkt, da die Realisierung einer HL-Speicherzelle auf der Basis von Ge-Sb-Te Verbindungen in punkto Datentransferrate und Kristallisations-eigenschaften für eine Integration in einen Si-CMOS Prozess nicht besonders vorteilhaft sind. Für die Datentransferrate ist im Wesentlichen der Kristallisationsprozess der Ge-Sb-Te Verbindungen verantwortlich, da die Kristallisationskinetik zu langsam ist.Ge 2 Sb 2 Te 5 in different stoichiometric modifications has been used as re-writable phase change media in the past, which represent a compromise of positive storage properties since they are relatively easy and inexpensive to produce reproducibly, but have a rather low data transfer rate (write / erase). This material has a rather moderate potential to be used for memory products, in particular solid-state memory or HL-based memory, with high data transfer rates by suitable stoichiometry optimization. For semiconductor memory cells also possibly with Sn, O or N doped Ge-Sb-Te compounds have been evaluated, but so far there is no product, since the realization of an HL memory cell based on Ge-Sb-Te compounds in in terms of data transfer rate and crystallization properties are not particularly advantageous for integration into a Si-CMOS process. For the data transfer rate, the crystallization process of the Ge-Sb-Te compounds is essentially responsible because the crystallization kinetics is too slow.

Die bei dieser Erfindung vorgeschlagenen Materialkombinationen oder -verbindungen haben aufgrund ihrer einfachen kubischen Kristallstruktur (meistens NaCl-Struktur), die sich im thermodynamischen Gleichgewicht einstellt, eine deutlich schnellere Kristallisationskinetik. Dabei handelt es sich um so genannte "Fast-Growth"-Phasenwechselmaterialien im Gegensatz zu "Fast-Nucleation"-Materialien. Bei den Fast-Growth Phasen-wechsel-Materialien bilden sich beim Aufheizen des Materials über die Glasübergangs- bzw. Kristallisations-Temperatur Tg kristalline Keime in der amorphen Matrix, die mit einer extrem hohen Geschwindigkeit wachsen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ge2Sb2Te5-Verbindungen, die durch die Bildung vieler langsam wachsender Keime kristallisieren, lässt sich mittels "Fast-Growth"-Phasenwechselmaterialien ein schneller Schreibprozess ausführen und damit eine sehr hohe Datentransferrate erreichen.The material combinations or compounds proposed in this invention, due to their simple cubic crystal structure (usually NaCl structure), which sets in the thermodynamic equilibrium, a much faster crystallization kinetics. These are so-called "fast-growth" phase change materials as opposed to "fast-nucleation" materials. In the fast-growth phase change materials form When the material is heated above the glass transition or crystallization temperature T g, crystalline nuclei grow in the amorphous matrix, which grow at an extremely high speed. In contrast to conventional Ge 2 Sb 2 Te 5 compounds, which crystallize as a result of the formation of many slow-growing nuclei, fast-growth phase change materials allow a fast writing process to be performed, thus achieving a very high data transfer rate.

Der Kern der Erfindung basiert auf der Verwendung neuer, ternärer "Fast-Growth"-Phasenwechselmaterialien für Phasenwechselmedien sowie für Halbleiter-Speicherapplikationen. Diese Verbindungen können mit herkömmlichen Schichtherstellungsverfahren wie Aufdampfen, Sputtern, Chemical Vapor Deposition (CVD/MOCVD), Atomic Layer Deposition (ALD), Pulsed Laser Deposition (PLD), Molecular-Beam-Epitaxy (MBE), Spin/Spray-Coating o.ä. abgeschieden werden. Bevorzugt ist jedoch das Sputterverfahren.Of the The core of the invention is based on the use of new, ternary "fast-growth" phase change materials for phase change media also for Semiconductor memory applications. These compounds can be used with usual Layer production processes such as vapor deposition, sputtering, chemical vapor Deposition (CVD / MOCVD), Atomic Layer Deposition (ALD), Pulsed Laser Deposition (PLD), Molecular Beam Epitaxy (MBE), Spin / Spray Coating or similar secluded become. However, the sputtering method is preferred.

Die hier vorgeschlagenen Fast-Growth-Phasenwechsel Materialien umfassen ternäre Tellurid-Verbindungen mit einer Kombination aus einem Element aus der Nebengruppe Ib und eines aus der Gruppe Vb. Des Weiteren können Tellurid-Verbindungen aus einer Kombination aus einem Element der Nebengruppe Ib und IVb verwendet werden. Es handelt sich bei beiden vorgeschlagenen Gruppen um Verbindungen, die aufgrund ihrer elektronischen Struktur (i.e. die Valenzelektronenzahl pro Atom) mit Sicherheit nicht in der für Phasenwechselmaterialien typischen und ungünstigen Chalcopyrite-Struktur kristallisieren, sondern vielmehr eine einfache kubische Kristallstruktur annehmen, die zu einem wesentlich schnelleren Kristallisationsvorgang führt.The Here, proposed fast-growth phase change materials include ternary Telluride compounds with a combination of one element subgroup Ib and one from group Vb. Furthermore, telluride compounds from a combination of an element of subgroup Ib and IVb be used. These are both proposed groups compounds that due to their electronic structure (i.e. the valence electron number per atom) certainly not in the typical for phase change materials and unfavorable Chalcopyrite structure crystallize, but rather a simple one assume cubic crystal structure, which is much faster Crystallization process leads.

Bei der ersten Gruppe von Materialien handelt es sich also um Ib-Vb-Te2 Verbindungen, also um CuSbTe2, AgSbTe2, AuSbTe2, CuAsTe2, AgAsTe2, AuAsTe2, CuBiTe2, AgBiTe2, AuBiTe2, CuPTe2, AgPTe2, AuPTe2, CuNTe2, AgNTe2, AuNTe2.Thus, the first group of materials are Ib-Vb-Te 2 compounds, ie, CuSbTe 2 , AgSbTe 2 , AuSbTe 2 , CuAsTe 2 , AgAsTe 2 , AuAsTe 2 , CuBiTe 2 , AgBiTe 2 , AuBiTe 2 , CuPTe 2 , AgPTe 2 , AuPTe 2 , CuNTe 2 , AgNTe 2 , AuNTe 2 .

Bei der zweiten vorgeschlagenen Gruppe von Telluriden handelt es sich um Ib-IVb-Te2 Verbindungen, also um CuSnTe2, AgSnTe2, AuSnTe2, CuPbTe2, AgPbTe2, AuPbTe2, CuPbTe2, AgPbTe2, AuPbTe2, CuGeTe2, AgGeTe2, AuGeTe2, CuSiTe2, AgSiTe2, AuSiTe2, sowie um CuCTe2, AgCTe2, AuCTe2.The second proposed group of tellurides are Ib-IVb-Te 2 compounds, ie CuSnTe 2 , AgSnTe 2 , AuSnTe 2 , CuPbTe 2 , AgPbTe 2 , AuPbTe 2 , CuPbTe 2 , AgPbTe 2 , AuPbTe 2 , CuGeTe 2 , AgGeTe 2 , AuGeTe 2 , CuSiTe 2 , AgSiTe 2 , AuSiTe 2 , and CuCTe 2 , AgCTe 2 , AuCTe 2 .

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf der Grundlage einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.following the invention with reference to a schematic drawing on the Basis of a preferred embodiment explained in more detail.

1 ist eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer Halbleiterspeichereinrichtung unter Verwendung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherzelle. 1 is a schematic and sectional side view of a semiconductor memory device using a preferred embodiment of the semiconductor memory cell according to the invention.

2 ist eine schematische und geschnittene Seitenansicht, die einen Vorgang zum Ausbilden einer Halbleiterspeicherzelle gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. 2 Fig. 12 is a schematic and sectional side view illustrating a process of forming a semiconductor memory cell according to the present invention.

Nachfolgend werden strukturell und funktionell ähnliche Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, ohne dass bei jedem Auftreten dieser Bezugszeichen eine detaillierte Erörterung und Beschreibung wiederholt wird.following become structurally and functionally similar elements with them Reference numeral designates, without that at each occurrence of these reference numerals a detailed discussion and description is repeated.

1 zeigt in schematischer und geschnittener Seitenansicht eine erfindungsgemäße Halbleiterspeichereinrichtung 100 unter Verwendung einer Mehrzahl erfindungsgemäßer Halbleiterspeicherzellen 1. 1 shows a schematic and sectional side view of a semiconductor memory device according to the invention 100 using a plurality of semiconductor memory cells according to the invention 1 ,

Grundlegend für die in 1 gezeigte Struktur ist das Vorhandensein eines grundlegenden Halbleitermaterialbereichs 20 oder Substrats 20. Dieses Halbleitermaterial 20 weist einen Oberflächenbereich 20a auf. Im Bereich der Oberfläche 20a sind voneinander lateral beabstandet erste, untere oder Bottomelektrodeneinrichtungen 14 ausgebildet. Diese besitzen Oberflächenbereiche 14a, und zwar derart, dass diese Oberflächenbereiche 14a der Bottomelektroden 14 bündig mit dem Oberflächenbereich 20a des Halbleitersubstrats 20 abschließen. Es ist somit eine im Wesentlichen planare Struktur ausgebildet. Auf dieser planaren Struktur, das heißt auf den Oberflächenbereichen 20a und 14a des Halbleitersubstrats 20 bzw. der Bottomelektroden 14 ist konform und in zweidimensionaler und großflächiger Art und Weise ein Materialbereich 16 aus oder mit mindestens einem Phasenwechselmaterial 16' vorgesehen. Dieser Materialbereich 16 mit dem Phasenwechselmaterial 16' weist einen im Wesentlichen planaren Oberflächenbereich 16a auf. Auf dem Oberflächenbereich 16a des Phasenwechselmaterials 16' oder des Materialbereichs 16 sind daran anschließend mit Unterseiten 18b zweite, obere oder Bottomelektrodeneinrichtungen 18 in Oberflächenbereichen 18a ausgebildet, und zwar derart, dass diese direkt über und in Anschluss oder Verlängerung der ersten, unteren oder Bottomelektrodeneinrichtungen 14 angeordnet sind. Die Anordnung aus Bottomelektrodeneinrichtung 14, Topelektrodeneinrichtung 18 und dazwischen vorgesehenen Phasenwechselmaterial 16' bildet somit jeweils eine Halbleiterspeicherzelle 1 im Sinne der Erfindung, wobei der Bereich des Phasenwechselmaterials 16', der zwischen der Bottomelektrodeneinrichtung 14 und der Topelektrodeneinrichtung 18 ausgebildet ist, gerade das erfindungsgemäß vorgesehene Speicherelement 10 bildet.Basic to the in 1 The structure shown is the presence of a basic semiconductor material region 20 or substrate 20 , This semiconductor material 20 has a surface area 20a on. In the area of the surface 20a are spaced laterally from each other first, bottom or bottom electrode means 14 educated. These have surface areas 14a in such a way that these surface areas 14a the bottom electrodes 14 flush with the surface area 20a of the semiconductor substrate 20 to lock. It is thus formed a substantially planar structure. On this planar structure, that is on the surface areas 20a and 14a of the semiconductor substrate 20 or the bottom electrodes 14 is compliant and a material area in two-dimensional and large-scale fashion 16 from or with at least one phase change material 16 ' intended. This material area 16 with the phase change material 16 ' has a substantially planar surface area 16a on. On the surface area 16a of the phase change material 16 ' or the material area 16 are following with subpages 18b second, upper or bottom electrode means 18 in surface areas 18a formed such that they directly over and in connection or extension of the first, bottom or bottom electrode devices 14 are arranged. The arrangement of bottom electrode device 14 , Top electrode device 18 and intervening phase change material 16 ' thus each forms a semiconductor memory cell 1 within the meaning of the invention, wherein the area of the phase change material 16 ' which is between the bottom electrode device 14 and the top electrode device 18 is formed, just the inventively provided memory element 10 forms.

Die 2 stellt in schematischer und geschnittener Seitenansicht das Innere eines typischen Sputterrezipienten R dar, bei welchem ein zu präparierendes Substrat 20 in einem zumindest teilweise evakuierten Gasraum G vorgesehen ist, in welchem sich auch ein erstes und ein zweites Target T1 und T2 befinden, welche mit ersten bzw. zweiten Kathoden K1, K2 verbunden sind und welche in fester Form erste und zweite Materialien 11' und 12' für das auszubildende Phasenwechselmaterial 16' aufweisen. Das zweite Target T2 kann entfallen, wenn das erste Target T1 oder die Prozessatmosphäre die entsprechenden und notwenigen Bestandteile liefern.The 2 shows in schematic and sectional side view the interior of a typical Sputterrezipienten R, in which a substrate to be prepared 20 is provided in an at least partially evacuated gas space G, in which there are also a first and a second target T1 and T2, which are connected to first and second cathodes K1, K2 and which in solid form first and second materials 11 ' and 12 ' for the trainee phase change material 16 ' exhibit. The second target T2 may be omitted if the first target T1 or the process atmosphere supply the corresponding and necessary components.

Im Zustand, welcher in 1 dargestellt ist, ist auf der Oberfläche 20a des zugrunde liegenden Substrats 20 die Bottomelektrode 14 mit einer Oberfläche 14a ausgebildet.In the state which in 1 is shown on the surface 20a of the underlying substrate 20 the bottom electrode 14 with a surface 14a educated.

Auf der Oberfläche 14a der Bottomelektrode 14 wird im Rahmen eines Co-Sputterprozesses im Inneren des Sputterrezipienten, gleichzeitig das erste und das zweite Material 11' bzw. 12' vom ersten Target T1 bzw. vom zweiten Target T2 simultan auf der gegenüber liegenden Oberfläche 14a der Bottomelektrode 14 abgeschieden werden, so dass das Phasenwechselmaterial als ein Mischmaterial auf der Oberfläche 14a der Bottomelektrode 14 entsteht.On the surface 14a the bottom electrode 14 is in the context of a co-sputtering process inside the Sputterrezipienten, simultaneously the first and the second material 11 ' respectively. 12 ' from the first target T1 and the second target T2 simultaneously on the opposite surface 14a the bottom electrode 14 be deposited so that the phase change material as a mixed material on the surface 14a the bottom electrode 14 arises.

Durch den Abschluss des Co-Sputtervorgangs gemäß der Darstellung der 1 ist dann eine Grundform des Speicherelements 10 für die Halbleiterspeicherzelle 1 mit Phasenwechselmaterial 16, 16' erzeugt worden, wobei auch eine Zufuhr Z an reaktiven Gasen genutzt werden kann mit entsprechendem Ablass A zu einer Pumpe P.By completing the co-sputtering process as shown in FIG 1 is then a basic form of the memory element 10 for the semiconductor memory cell 1 with phase change material 16 . 16 ' wherein a supply Z of reactive gases can be used with a corresponding discharge A to a pump P.

Die Sputtertargets T1, T2 beinhalten jeweils mindestens eine Komponente und/oder Legierung eines Phasenwechselmaterial 16'.The sputtering targets T1, T2 each contain at least one component and / or alloy of a phase change material 16 ' ,

11
Halbleiterspeicherzelle gemäß der vorliegendenSemiconductor memory cell according to the present
Erfindunginvention
1010
Speicherelementstorage element
1414
erste, untere, Bottomelektrodeneinrichtungfirst, bottom, bottom electrode device
14a14a
Oberflächenbereichsurface area
1616
Materialbereichmaterial area
16'16 '
PhasenwechselmaterialPhase change material
16a16a
Oberflächenbereichsurface area
1818
zweite, obere, Topelektrodeneinrichtungsecond, upper, top electrode device
18a18a
Oberflächenbereichsurface area
18b18b
Unterseitebottom
2020
Halbleitermaterialbereich, Halbleitersubstrat,Semiconductor material region, Semiconductor substrate,
Substratsubstratum
20a20a
Oberflächenbereichsurface area
100100
Halbleiterspeichereinrichtung gemäß der vorlieSemiconductor memory device according to the present
genden Erfindungconstricting invention
AA
Auslassoutlet
GG
Gasraum des Sputterrezipientenheadspace of the sputter recipient
K1K1
erste Kathodefirst cathode
K2K2
zweite Kathodesecond cathode
PP
Pumpepump
RR
SputterrezipientSputterrezipient
T1T1
erstes Materialfirst material
T2T2
zweites Materialsecond material
ZZ
Zufuhrsupply

Claims (22)

Halbleiterspeicherzelle (1), – bei welcher als Speicherelement (10) ein Materialbereich (16) aus oder mit mindestens einem Phasenwechselmaterial (16') ausgebildet ist, – bei welcher dem Speicherelement (10) im Materialbereich (16) gesteuert voneinander durch unterschiedliche Werte mindestens einer physikalischen Größe unterscheidbare und messbare Zustände mit unterschiedlichen physikalischen/chemischen Phasen des Materialbereichs (10) aufprägbar und aus diesem ableitbar und auslesbar sind und – bei welcher den unterschiedlichen Zuständen und/oder Phasen unterschiedliche Informationsspeicherzustände der Halbleiterspeicherzelle (1) zuordenbar oder zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, – dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon ein tellurbasiertes Fast-Growth-Phasenwechselmaterial, insbesondere mit einem Wert für die Kristallisationsgeschwindigkeit von mindestens 5 m/s, vorgesehen ist und – dass das Fast-Growth-Phasenwechselmaterial mit der Eigenschaft ausgebildet ist, im thermodynamischen Gleichgewicht eine kubische Kristallstruktur zu besitzen oder auszubilden.Semiconductor memory cell ( 1 ), - in which as memory element ( 10 ) a material area ( 16 ) from or with at least one phase change material ( 16 ' ) is formed, - in which the memory element ( 10 ) in the material area ( 16 ) controlled by different values of at least one physical size distinguishable and measurable states with different physical / chemical phases of the material area ( 10 ) can be impressed and derived from this and readable and - in which the different states and / or phases different information storage states of the semiconductor memory cell ( 1 ) are assigned or assigned, characterized in that - as phase change material ( 16 ' ) or as a part thereof a tellurium-based fast-growth phase change material, in particular with a value for the crystallization rate of at least 5 m / s is provided, and - that the fast-growth phase change material is formed with the property, in thermodynamic equilibrium, a cubic crystal structure to own or train. Halbleiterspeicherzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon eine Tellurverbindung vorgesehen ist.Semiconductor memory cell according to claim 1, characterized in that as a phase change material ( 16 ' ) or as part of a tellurium compound is provided. Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (16') oder ein Teil davon aus einer oder mit einer ternären Verbindung ausgebildet ist.Semiconductor memory cell according to one of the preceding claims, characterized in that the phase change material ( 16 ' ) or a part thereof is formed from or with a ternary connection. Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (16') oder ein Teil davon aus einer oder mit einer quaternären Verbindung ausgebildet ist.Semiconductor memory cell according to one of the preceding claims, characterized in that the phase change material ( 16 ' ) or a part thereof is formed from or with a quaternary compound. Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (16') oder ein Teil davon über ein Zulegieren mindestens eines Materials aus der Gruppe ausgebildet ist, die gebildet wird von B, Al, In, Ga und Te.Semiconductor memory cell according to one of the preceding claims, characterized in that the phase change material ( 16 ' ) or a part thereof via a Zulegieren at least one Materi is formed from the group formed by B, Al, In, Ga and Te. Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon eine Tellurverbindung vorgesehen ist mit einer Kombination aus einem Element der Nebengruppe Ib und aus einem Element der Nebengruppe Vb, insbesondere eine Ib-Vb-Te2-Verbindung.Semiconductor memory cell according to one of the preceding claims, characterized in that as a phase change material ( 16 ' ) or as part of a tellurium compound is provided with a combination of an element of the subgroup Ib and of an element of the subgroup Vb, in particular an Ib-Vb-Te 2 compound. Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon eine Verbindung aus der Gruppe vorgesehen ist, die gebildet wird von CuSbTe2, AgSbTe2, AuSbTe2, CuAsTe2, AgAsTe2, AuAsTe2, CuBi Te2, AgBiTe2, AuBiTe2, CuPTe2, AgPTe2, AuPTe2, CuNTe2, AgNTe2, AuNTe2 und eine beliebige Kombination davon.Semiconductor memory cell according to one of the preceding claims, characterized in that as a phase change material ( 16 ' ) or as a part thereof a compound is provided from the group formed by CuSbTe 2 , AgSbTe 2 , AuSbTe 2 , CuAsTe 2 , AgAsTe 2 , AuAsTe 2 , CuBi Te 2 , AgBiTe 2 , AuBiTe 2 , CuPTe 2 , AgPTe 2 , AuPTe 2 , CuNTe 2 , AgNTe 2 , AuNTe 2 and any combination thereof. Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon eine Tellurverbindung vorgesehen ist mit einer Kombination aus einem Element der Nebengruppe Ib und aus einem Element der Nebengruppe IVb, insbesondere eine Ib-IVb-Te2-Verbindung.Semiconductor memory cell according to one of the preceding claims, characterized in that as a phase change material ( 16 ' ) or as part of a tellurium compound is provided with a combination of an element of the subgroup Ib and of an element of the subgroup IVb, in particular an Ib-IVb-Te 2 compound. Halbleiterspeicherzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon eine Verbindung aus der Gruppe vorgesehen ist, die gebildet wird von CuSnTe2, AgSnTe2, AuSnTe2, CuPbTe2, AgPbTe2, AuPbTe2, CuPbTe2, AgPbTe2, AuPbTe2, CuGeTe2, AgGeTe2, AuGeTe2, CuSiTe2, AgSiTe2, AuSiTe2, sowie um CuCTe2, AgCTe2, AuCTe2 und eine beliebige Kombination davon.Semiconductor memory cell according to one of the preceding claims, characterized in that as a phase change material ( 16 ' ) or as a part thereof a compound is provided from the group formed by CuSnTe 2 , AgSnTe 2 , AuSnTe 2 , CuPbTe 2 , AgPbTe 2 , AuPbTe 2 , CuPbTe 2 , AgPbTe 2 , AuPbTe 2 , CuGeTe 2 , AgGeTe 2 , Figure 2 , CuSiTe 2 , AgSiTe 2 , AuSiTe 2 , and CuCTe 2 , AgCTe 2 , AuCTe 2, and any combination thereof. Halbleiterspeichereinrichtung (100), bei welcher eine Mehrzahl Speicherzellen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 vorgesehen ist.Semiconductor memory device ( 100 ) in which a plurality of memory cells ( 1 ) is provided according to one of claims 1 to 9. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterspeicherzelle (1), – bei welchem als Speicherelement (10) ein Materialbereich (16) aus oder mit mindestens einem Phasenwechselmaterial (16') ausgebildet wird, – wobei dem Speicherelement (10) im Materialbereich (16) gesteuert voneinander durch unterschiedliche Werte mindestens einer physikalischen Größe unterscheidbare und messbare Zustände mit unterschiedlichen physikalischen/che mischen Phasen des Materialbereichs (10) aufprägbar und aus diesem ableitbar und auslesbar sind und – wobei den unterschiedlichen Zuständen und/oder Phasen unterschiedliche Informationsspeicherzustände der Halbleiterspeicherzelle (1) zuordenbar oder zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, – dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon ein tellurbasiertes Fast-Growth-Phasenwechselmaterial, insbesondere mit einem Wert für die Kristallisationsgeschwindigkeit von mindestens 5 m/s, vorgesehen wird und – dass das Fast-Growth-Phasenwechselmaterial mit der Eigenschaft ausgebildet wird, im thermodynamischen Gleichgewicht eine kubische Kristallstruktur zu besitzen oder auszubilden.Method for producing a semiconductor memory cell ( 1 ), - in which as a memory element ( 10 ) a material area ( 16 ) from or with at least one phase change material ( 16 ' ), - wherein the memory element ( 10 ) in the material area ( 16 ) controlled by different values of at least one physical size distinguishable and measurable states with different physical / che mixing phases of the material area ( 10 ) can be impressed and deduced from this and readable and - wherein the different states and / or phases different information storage states of the semiconductor memory cell ( 1 ) are assigned or assigned, characterized in that - as phase change material ( 16 ' ) or as a part thereof a tellurium-based fast-growth phase change material, in particular with a value for the crystallization rate of at least 5 m / s, is provided, and - that the fast-growth phase change material is formed with the property in the thermodynamic equilibrium of a cubic crystal structure to own or train. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon eine Tellurverbindung vorgesehen wird.A method according to claim 11, characterized in that as a phase change material ( 16 ' ) or as part of a tellurium compound is provided. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (16') oder ein Teil davon aus einer oder mit einer ternären Verbindung ausgebildet werden.Method according to one of the preceding claims 11 or 12, characterized in that the phase change material ( 16 ' ) or a part thereof may be formed from or with a ternary compound. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (16') oder ein Teil davon aus einer oder mit einer quaternären Verbindung ausgebildet werden.Method according to one of the preceding claims 11 to 13, characterized in that the phase change material ( 16 ' ) or a part thereof may be formed from or with a quaternary compound. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (16') oder ein Teil davon über ein Zulegieren mindestens eines Materials aus der Gruppe ausgebildet werden, die gebildet wird von B, Al, Tn, Ga und Te.Method according to one of the preceding claims 11 to 14, characterized in that the phase change material ( 16 ' ) or a part thereof may be formed by alloying at least one material from the group formed by B, Al, Tn, Ga and Te. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon eine Tellurverbindung vorgesehen wird mit einer Kombination aus einem Element der Nebengruppe Ib und aus einem Element der Nebengruppe Vb, insbesondere eine Ib-Vb-Te2-Verbindung.Method according to one of the preceding claims 11 to 15, characterized in that as a phase change material ( 16 ' ) or as part of a tellurium compound is provided with a combination of an element of the subgroup Ib and of an element of the subgroup Vb, in particular an Ib-Vb-Te 2 compound. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon eine Verbindung aus der Gruppe vorgesehen wird, die gebildet wird von CuSbTe2, AgSbTe2, AuSbTe2, CuAsTe2, AgAsTe2, AuAsTe2, CuBiTe2, AgBiTe2, AuBiTe2, CuPTe2, AgPTe2, AuPTe2, CuNTe2, AgNTe2, AuNTe2 und eine beliebige Kombination davon.Method according to one of the preceding claims 11 to 16, characterized in that as a phase change material ( 16 ' ) or as a part thereof a compound is provided from the group formed by CuSbTe 2 , AgSbTe 2 , AuSbTe 2 , CuAsTe 2 , AgAsTe 2 , AuAsTe 2 , CuBiTe 2 , AgBiTe 2 , AuBiTe 2 , CuPTe 2 , AgPTe 2 , AuPTe 2 , CuNTe 2 , AgNTe2, AuNTe 2 and any combination thereof. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon eine Tellurverbindung vorgesehen wird mit einer Kombination aus einem Element der Nebengruppe Ib und aus einem Element der Nebengruppe IVb, insbesondere eine Ib-IVb-Te2-Verbindung.Method according to one of the preceding claims 11 to 17, characterized in that as a phase change material ( 16 ' ) or as part of a tellurium compound is provided with a combination of an element of the subgroup Ib and of an element of the subgroup IVb, in particular an Ib-IVb-Te 2 compound. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Phasenwechselmaterial (16') oder als Teil davon eine Verbindung aus der Gruppe vorgesehen wird, die gebildet wird von CuSnTe2, AgSnTe2, AuSnTe2, CuPbTe2, AgPbTe2, AuPbTe2, CuPbTe2, AgPbTe2, AuPbTe2, CuGeTe2, AgGeTe2, AuGeTe2, CuSiTe2, AgSiTe2, AuSiTe2, sowie um CuCTe2, AgCTe2, AuCTe2 und eine beliebige Kombination davon.Method according to one of the preceding claims 11 to 18, characterized in that as a phase change material ( 16 ' ) or as a part thereof a compound is provided from the group formed by CuSnTe 2 , AgSnTe 2 , AuSnTe 2 , CuPbTe 2 , AgPbTe 2 , AuPbTe 2 , CuPbTe 2 , AgPbTe 2 , AuPbTe 2 , CuGeTe 2 , AgGeTe 2 , AuGeTe 2 , CuSiTe 2 , AgSiTe 2 , AuSiTe 2 , as well as CuCTe 2 , AgCTe 2 , AuCTe 2, and any combination thereof. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (16') oder ein Teil davon zum Teil oder vollständig im Rahmen eines Verfahrens des Legierungstargetsputterns ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims 11 to 19, characterized in that the phase change material ( 16 ' ) or part of it is formed partly or wholly in the context of a process of alloy target sputtering. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (16') oder ein Teil davon zum Teil oder vollständig im Rahmen eines Verfahrens des Co-Sputterns von Teilelementen und/oder von Teilverbindungen ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims 11 to 20, characterized in that the phase change material ( 16 ' ) or a part thereof is formed partly or wholly in the context of a process of co-sputtering of sub-elements and / or sub-connections. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausbilden des Phasenwechselmaterials (16') oder eines Teils davon zum Teil oder vollständig zusätzlich eine oder mehrere reaktive Gaskomponenten anwesend sind.Method according to one of the preceding claims 11 to 21, characterized in that when forming the phase change material ( 16 ' ) or a part thereof, in part or in full, in addition one or more reactive gas components are present.
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