DE10236439B3 - Memory arrangement comprises a substrate, memory regions formed in and/or on the substrate with electrical resistances that can be adjusted by thermal treatment and structure arranged between the memory regions to remove heat - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Speicher-Anordnung, ein Verfahren zum Betreiben einer Speicher-Anordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Speicher-Anordnung.The invention relates to a memory arrangement, a method for operating a memory arrangement and a method for making a memory array.
Aus [1],[2] ist ein nichtflüchtiger Speicher unter Verwendung von GexSbyTez als Speicherbereich bekannt. Bei dem Material GexSbyTez kann eine Phasenumwandlung zwischen einer amorphen und einer kristallinen Phase stattfinden. Bei dieser Umwandlung ändert sich der elektrische Widerstand des Materials signifikant. Bei einem kurzzeitigen Strompuls wird das Material anschaulich aufgeschmolzen. Bei einer nachfolgenden schnellen Abkühlung verbleibt das Material in einem amorphen Zustand, in welchem das Material einen hohen elektrischen Widerstand aufweist. Das Umprogrammieren in einen kristallinen Zustand erfolgt unter Verwendung eines schwächeren Strompulses, der für eine längere Zeit angelegt wird. Dadurch kühlt sich das Material ausreichend langsam ab, um eine kristalline Phase auszubilden, die einen niedrigeren Widerstand hat.A non-volatile memory using Ge x Sb y Te z as a memory area is known from [1], [2]. With the material Ge x Sb y Te z , a phase change can take place between an amorphous and a crystalline phase. With this conversion, the electrical resistance of the material changes significantly. In the case of a brief current pulse, the material is visually melted. During a subsequent rapid cooling, the material remains in an amorphous state in which the material has a high electrical resistance. Reprogramming to a crystalline state is done using a weaker current pulse that is applied for a long time. As a result, the material cools sufficiently slowly to form a crystalline phase that has a lower resistance.
In
Zwischen einer ersten Elektrode
Werden Speicherzellen wie die in
Unter anderem aus den beschriebenen Gründen ist es bislang nicht gelungen, eine Speicher-Anordnung unter Verwendung von GexSbyTez-Bereichen mit einer ausreichend hohen Packungsdichte zu generieren, da eine hohe Packungsdichte einen geringen Abstand und daher Probleme mit Wärmekopplung zwischen einzelnen Zellen mit sich bringt.For the reasons described, among other things, it has so far not been possible to generate a memory arrangement using Ge x Sb y Te z regions with a sufficiently high packing density, since a high packing density has a small spacing and therefore problems with heat coupling between individual cells brings with it.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Speicherzellen-Anordnung mit Speicherzellen mit veränderbarem elektrischen Widerstand zu schaffen, bei der die Integrationsdichte erhöht ist und simultan ein ausreichend sicheres Programmieren ermöglicht ist.The invention is based on the problem, a Memory cell arrangement with changeable memory cells to create electrical resistance at which the integration density elevated and at the same time a sufficiently secure programming is made possible.
Das Problem wird gelöst durch eine Speicher-Anordnung, durch ein Verfahren zum Betreiben einer Speicher-Anordnung und durch ein Verfahren zum Herstellen einer Speicher-Anordnung mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.The problem is solved by a memory arrangement, by a method for operating a Storage arrangement and by a method of manufacturing Memory arrangement with the features according to the independent claims.
Die erfindungsgemäße Speicher-Anordnung enthält ein Substrat und eine Mehrzahl von auf und/oder in dem Substrat ausgebildeten Speicherbereichen, von denen jeder derart eingerichtet ist, dass der elektrische Widerstand des jeweiligen Speicherbereichs mittels thermischen Behandelns selektiv auf einen ersten Wert oder auf einen zweiten Wert einstellbar ist, der größer ist als der erste Wert. Ferner weist die erfindungsgemäße Speicher-Anordnung eine zwischen den Speicherbereichen angeordnete Wärmeabführ-Struktur zum Abführen von einem der Speicherbereiche zugeführter Wärme auf.The memory arrangement according to the invention contains a substrate and a plurality of formed on and / or in the substrate Storage areas, each of which is set up in such a way that the electrical resistance of the respective storage area by means of thermal Treat selectively to a first value or to a second The value that can be set is greater than the first value. Furthermore, the memory arrangement according to the invention has a arranged between the storage areas heat dissipation structure for dissipating one of the memory areas Heat up.
Ferner ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betreiben einer Speicher-Anordnung mit den oben beschriebenen Merkmalen bereitgestellt, wobei gemäß dem Verfahren ein elektrisches Schreib-Signal angelegt wird, das derart eingerichtet ist, dass dadurch für den jeweiligen Speicherbereich der Wert seines elektrischen Widerstands auf den ersten oder den zweiten Wert eingestellt wird. Alternativ wird gemäß dem Verfahren ein elektrisches Lese-Signal angelegt, das derart eingerichtet ist, dass dadurch für einen jeweiligen Speicherbereich der Wert seines elektrischen Widerstands erfassbar ist.Furthermore, the invention provides a method for operating a memory arrangement with the features described above, an electrical write signal being applied in accordance with the method, which is set up in such a way that the value of its electrical resistance to the first or the second value is set. Alternatively, ge According to the method, an electrical read signal is applied which is set up in such a way that the value of its electrical resistance can be detected for a respective memory area.
Gemäß einem Verfahren zum Herstellen einer Speicher-Anordnung wird eine Mehrzahl von Speicherbereichen auf und/oder in einem Substrat ausgebildet, von denen jeder derart eingerichtet wird, dass der elektrische Widerstand des jeweiligen Speicherbereichs mittels thermischen Behandelns selektiv auf einen ersten Wert oder auf einen zweiten Wert einstellbar ist, der größer ist als der erste Wert. Zwischen den Speicherbereichen wird eine Wärmeabführ-Struktur zum Abführen von einem der Speicherbereiche zugeführter Wärme angeordnet.According to a manufacturing method A memory array becomes a plurality of memory areas formed on and / or in a substrate, each of which is such is set up that the electrical resistance of the respective memory area selectively to a first value by means of thermal treatment or can be set to a second value that is greater than the first value. Between the storage areas has a heat dissipation structure for dissipating one of the memory areas Arranged heat.
Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, eine ausreichend gut wärmeleitende Strukaur zwischen den Speicherbereichen der erfindungsgemäßen Speicher-Anordnung anzuordnen, und somit einen unerwünschten Wärmeübertrag auf eine zu einer zu programmierenden (oder auszulesenden) Speicherzelle benachbarten Speicherzelle zu verhindern. Dadurch ist erfindungsgemäß sichergestellt, dass in eine Speicherzelle ausreichend sicher eine Information einspeicherbar oder auslesbar ist, und dass simultan die anderen Speicherzellen bei einem Programmier- oder Lesevorgang vor einem unerwünschten Ändern des Speicherinhalts geschützt sind. Dadurch ist die Haltezeit erhöht und die Fehlerrobustheit der Speicher-Anordnung verbessert.A basic idea of the invention exists in being a sufficiently good heat conductor Strukaur between the memory areas of the memory arrangement according to the invention to arrange, and thus an undesirable heat transfer to one to one programming (or to be read) memory cell adjacent To prevent memory cell. This ensures according to the invention that that information can be stored in a memory cell with sufficient certainty or can be read out, and that the other memory cells simultaneously during a programming or reading process before an undesired change of the Storage content protected are. This increases the holding time and the robustness of the error Memory arrangement improved.
Anschaulich ist die Wärmeabführ-Struktur ein Wärmebad mit einer ausreichend großen Wärmekapazität, so dass eine hohe Wärmemenge, wie sie beispielsweise beim Programmieren der Speicherbereiche auftritt, von der Wärmeabführ-Struktur aufgenommen werden kann, und höchstens ein sehr geringer Anteil der freiwerdenden Wärme an benachbarte Speicherzellen übertragen werden. Dadurch sind diese benachbarten Speicherzellen davor geschützt, unerwünschterweise umprogrammiert zu werden.The heat dissipation structure is clear heat bath with a sufficiently large one Heat capacity so that a high amount of heat, as occurs, for example, when programming the memory areas, of the heat dissipation structure can be included, and at most a very small proportion of the heat released is transferred to neighboring storage cells become. This protects these neighboring memory cells from it, undesirably to be reprogrammed.
Die erfindungsgemäße Speicher-Anordnung hat den Vorteil, dass sie bei zunehmender Integrationsdichte skalierbar ist, da die zu injizierende Energie proportional zu dem Volumen eines Speicherbereichs ist. Ferner sind bei der Speicher-Anordnung sehr gute Schreib- und Lesezeiten erreichbar, beispielsweise viel besser als bei Flashspeichern. Ferner sind sehr geringe Schreib- und Lesespannungen (in der Größenordnung von einem Volt) ausreichend, wohingegen bei Flashspeichern hohe Spannungen von typischerweise 10 Volt und mehr erforderlich sind. Dadurch wird Energie eingespart, die Abwärme verringert und empfindliche integrierte Bauelemente sind vor einer unerwünschten Beeinflussung durch hohe elektrische Spannungen geschützt.The memory arrangement according to the invention has the Advantage that they become scalable with increasing integration density is because the energy to be injected is proportional to the volume a memory area. Furthermore, the storage arrangement is very good writing and reading times can be achieved, for example much better than with flash memories. Furthermore, very low write and read voltages (in of the order of magnitude of one volt) is sufficient, whereas high for flash memories Voltages of typically 10 volts and more are required. This saves energy, reduces waste heat and makes it more sensitive Integrated components are subject to unwanted interference from high electrical voltages protected.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Preferred developments of the invention result themselves from the dependent Claims.
Die Speicher-Anordnung der Erfindung kann derart eingerichtet sein, dass an jeden der Speicherbereiche selektiv ein elektrisches Schreib-Signal anlegbar ist, das derart eingerichtet ist, dass dadurch für den jeweiligen Speicherbereich der Wert seines elektrischen Widerstands auf den ersten oder den zweiten Wert eingestellt wird. Alternativ kann ein elektrisches Lese-Signal angelegt werden, das derart eingerichtet ist, dass dadurch für einen jeweiligen Speicherbereich der Wert seines elektrischen Widerstands erfassbar ist. Insbesondere bei Anlegen eines elektrischen Schreib-Signals sind ausreichend hohe elektrische Ströme erforderlich, um den Speicherinhalt eines Speicherbereichs umzuprogrammieren. Aufgrund der Verwendung der erfindungsgemäßen Wärmeabführ-Struktur sind allerdings zu einem programmierbaren Speicherbereich benachbarte Speicherbereiche während des Programmierens vor einem unerwünschten Umprogrammieren geschützt.The memory arrangement of the invention can be set up in such a way that at each of the memory areas an electrical write signal can be selectively applied in such a way is set up for the respective memory area the value of its electrical resistance is set to the first or the second value. alternative an electrical read signal can be applied that is set up in this way is that for a respective memory area the value of its electrical resistance is detectable. Especially when an electrical write signal is applied Sufficiently high electrical currents are required to store the memory to reprogram a memory area. Because of the use the heat dissipation structure according to the invention are, however, memory areas adjacent to a programmable memory area while programming protected against unwanted reprogramming.
Die Wärmeabführ-Struktur kann derart eingerichtet sein, dass bei Anlegen des Schreib-Signals an einen jeweiligen Speicherbereich zum Einstellen des Werts eines elektrischen Widerstands die aus dem Schreib-Signal resultierende Wärme derart abgeführt wird, dass die anderen Speicherbereiche vor einer Änderung ihres elektrischen Widerstands infolge des Schreib-Signals geschützt sind.The heat dissipation structure can be set up in this way be that when the write signal is applied to a respective memory area to set the value of an electrical resistance from the Write signal resulting heat dissipated like this that the other memory areas before a change their electrical resistance due to the write signal are protected.
Das Schreib-Signal kann insbesondere ein elektrischer Strom mit vorgebbarer Stärke sein, der für eine vorgebbare Zeit an einen jeweiligen Speicherbereich anlegbar ist.The write signal can in particular be an electric current with a predeterminable strength, which is for a predeterminable Time can be applied to a respective memory area.
Zumindest ein Teil der Speicherbereiche ist vorzugsweise zumindest teilweise von. einer Wärmeisolations-Struktur umgeben, die derart eingerichtet ist, dass sie die Wärmekopplung zwischen dem zugehörigen Speicherbereich und den anderen Speicherbereichen verhindert. Insbesondere bei kurzen Heizpulsen, wie sie typischerweise erforderlich sind, um einen Speicherbereich von einem Zustand mit dem geringen elektrischen Widerstand. in einen Zustand mit dem hohen elektrischen Widerstand. zu befördern, kann die Wärmeisolations-Struktur die Wärmeabfuhr von einem jeweiligen Speicherbereich verhindern oder zumindest vermindern. Dadurch ist die Wärmemenge in dem umzuprogrammierenden Speicherbereich ausreichend sicher lokalisiert, so dass der umzuprogrammierende Speicherbereich sicher umprogrammierbar ist und benachbarte Speicherbereiche vor einer unerwünschten Programmierung geschützt sind.At least part of the memory areas is preferably at least partially from. a heat insulation structure surrounded, which is set up so that it is the heat coupling between the associated Storage area and the other storage areas prevented. In particular with short heating pulses, as are typically required, around a storage area from a state with low electrical Resistance. in a state with high electrical resistance. to transport, can the heat insulation structure the heat dissipation prevent or at least reduce from a respective memory area. This is the amount of heat sufficiently localized in the memory area to be reprogrammed, so that the memory area to be reprogrammed can be safely reprogrammed and adjacent memory areas from an unwanted Programming protected are.
Anschaulich verbleibt aufgrund der Funktionalität der Wärmeisolations-Struktur bei kurzen Heizpulsen (typischerweise 5ns), wie sie zum Generieren des Zustands des Speicherbereichs mit einem hohen elektrischen Widerstand erforderlich sind, fast die gesamte Wärme innerhalb des ausgewählten Speicherbereichs.Clearly remains due to the functionality the thermal insulation structure with short heating pulses (typically 5ns) as they are used to generate the State of the memory area with a high electrical resistance almost all of the heat is required within the selected storage area.
Bei längeren Heizpulsen (typischerweise 100ns), wie sie häufig zum Umwandeln des Speicherbereichs in einen Zustand mit dem niedrigen elektrischen Widerstand erforderlich sind, wird ein Teil der Wärme an die Wärmeabführ-Struktur abgegeben, wobei die Wärmestruktur vorzugsweise derart eingerichtet ist, dass sie sich nur geringfügig aufheizt.For longer heating pulses (typically 100 ns), as are often required to convert the storage area to a low electrical resistance state, some of the heat is given off to the heat dissipation structure, with the heat structure preferably being Art is set up that it heats up only slightly.
Die Speicher-Anordnung kann derart eingerichtet sein, dass jeder der Speicherbereiche zwischen einer amorphen und einer kristallinen Phase (d.h. insbesondere Gitterstruktur) umschaltbar ist, wobei der Speicherbereich in der kristallinen Phase den ersten Wert und in der amorphen Phase den zweiten Wert des elektrischen Widerstands aufweist.The memory arrangement can be such be set up so that each of the memory areas between a amorphous and a crystalline phase (i.e. in particular lattice structure) is switchable, the memory area in the crystalline phase first value and in the amorphous phase the second value of the electrical Resistance.
Die Speicherbereiche der Speicher-Anordnung sind vorzugsweise derart eingerichtet, dass die kristalline Phase mittels Anlegens des Schreib-Signals für ein erstes Zeitintervall und dass die amorphe Phase mittels Anlegens des Schreib-Signals für ein zweites Zeitintervall einstellbar ist, wobei das erste Zeitintervall größer ist als das zweite Zeitintervall.The memory areas of the memory arrangement are preferably set up in such a way that the crystalline phase by applying the write signal for a first time interval and that the amorphous phase by applying the write signal for a second Time interval is adjustable, the first time interval being larger than the second time interval.
Anschaulich wird die kristalline Phase des Speicherbereichs mittels Erhitzens durch ein ausreichend langes Anlegen eines Heizsignals (bzw. durch ein ausreichend langsames Abkühlen) generiert. Eine amorphe Phase kann generiert werden, indem der Speicherbereich einem kurzzeitigen Heizsignal ausgesetzt wird (bzw. ausreichend schnell abgekühlt wird).The crystalline becomes vivid Phase of the storage area by heating through a sufficient long application of a heating signal (or by a sufficiently slow Cooling down) generated. An amorphous phase can be generated by the memory area is exposed to a brief heating signal (or sufficient is cooled quickly).
Vorzugsweise weisen die Speicherbereiche ein Chalkogenid-Material, insbesondere eine Legierung GexSbyTez (Germanium, Antimon, Tellur) auf. Solche Materialien weisen den Vorteil auf, dass sie unter Verwendung ausreichend kleiner elektrischer Ströme mit kurzen Programmierzeiten (5ns bzw. 100ns) umprogrammierbar sind. Der Unterschied der elektrischen Widerstände in den beiden Phasenzuständen ist signifikant, so dass ein fehlerrobustes Programmieren und Auslesen von Speicherinformation ermöglicht ist. Typische Werte der elektrischen Widerstände von Chalkogenid-Speicherbereichen liegen im Bereich von 1kΩ für die kristalline Phase und im Bereich von 100kΩ für die amorphe Phase.The storage areas preferably have a chalcogenide material, in particular an alloy Ge x Sb y Te z (germanium, antimony, tellurium). Such materials have the advantage that they can be reprogrammed using sufficiently small electrical currents with short programming times (5ns or 100ns). The difference in the electrical resistances in the two phase states is significant, so that programming and reading of memory information that is robust in error is made possible. Typical values of the electrical resistances of chalcogenide storage areas are in the range of 1kΩ for the crystalline phase and in the range of 100kΩ for the amorphous phase.
Alternativ zu Chalkogeniden kann auch jedes andere Material verwendet werden, das mittels Temperns selektiv in einen amorphen oder kristallinen Zustand übergeführt werden kann. Als Beispiel für ein weiteres geeignetes Material ist die Materialkombination kristallines Silizium/amorphes Silizium zu nennen, was insbesondere für die Integrierbarkeit der erfindungsgemäßen Speicher-Anordnung in die Siliziummikrotechnologie vorteilhaft ist.As an alternative to chalcogenides also any other material can be used that is by means of annealing be selectively converted into an amorphous or crystalline state can. As an example of Another suitable material is the combination of crystalline materials To name silicon / amorphous silicon, which is particularly important for the integrability of the memory arrangement according to the invention in silicon microtechnology is advantageous.
Das Material der Wärmeabführ-Struktur ist vorzugsweise ein Metall, polykristallines Silizium oder ein Aluminat (insbesondere Aluminiumoxid, Al2O3). Bei Verwendung eines Metalls kann der vorteilhafte Effekt verwendet werden, dass Metalle unter typischen. Bedingungen typischerweise eine um einen Faktor hundert größere Wärmeleitfähigkeit aufweisen als Isolatoren. Dadurch ist ein Wärmebad geschaffen, das geeignet ist, beim Programmieren von Speicherbereichen anfallende Wärmemengen ausreichend. sicher über die erfindungsgemäße Speicher-Anordnung zu verteilen und somit nicht umzuprogrammierende Speicherbereiche vor einem unerwünschten Ändern ihres Phasenzustands und somit Speicherzustands zu schützen.The material of the heat dissipation structure is preferably a metal, polycrystalline silicon or an aluminate (in particular aluminum oxide, Al 2 O 3 ). When using a metal, the advantageous effect can be used that metals are typical. Conditions typically have a factor of a hundred greater thermal conductivity than insulators. This creates a heat bath that is suitable for sufficient amounts of heat generated when programming storage areas. to be distributed securely over the memory arrangement according to the invention and thus to protect memory areas that are not to be reprogrammed from an undesired change in their phase state and thus memory state.
Bei der erfindungsgemäßen Speicher-Anordnung kann die Isolationsstruktur derart eingerichtet sein, dass sie den zugehörigen Speicherbereich von den anderen Speicherbereichen elektrisch entkoppelt.In the memory arrangement according to the invention the insulation structure can be set up in such a way that it associated Storage area electrically decoupled from the other storage areas.
Mit anderen Worten kann. die Wärmeisolations-Struktur nicht nur zum Wärmeisolieren, sondern zusätzlich zum elektrischen Entkoppeln eingerichtet sein und fungieren. Beispielsweise kann die Wärmeisolations-Struktur ein Hohlraum sein, oder sie kann aus einem elektrisch-isolierenden Material hergestellt sein. Insbesondere kann. die Wärmeisolations-Struktur aus Siliziumoxid (SiO2) oder Siliziumnitrid (Si3N4) hergestellt sein.In other words, it can. the heat insulation structure must not only be set up and function for heat insulation, but also for electrical decoupling. For example, the heat insulation structure can be a cavity or it can be made of an electrically insulating material. In particular, can. the heat insulation structure can be made of silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
Vorzugsweise sind die Speicherbereiche matrixförmig auf und/oder in dem Substrat angeordnet. Die Wärmeabführ-Struktur kann die Speicherbereiche im Wesentlichen gitterförmig umgeben. Alternativ kann die Wärmeabführ-Struktur die Speicherbereiche auch zickzackförmig, mäanderförmig oder gemäß einer anderen funktionell geeigneten Form umgeben.The storage areas are preferably in the form of a matrix and / or arranged in the substrate. The heat dissipation structure can cover the storage areas essentially lattice-shaped surround. Alternatively, the heat dissipation structure the storage areas also zigzag, meandering or according to one surround another functionally suitable form.
Als Substrat eignet sieh insbesondere ein Halbleiter-Substrat, weiter insbesondere ein Silizium-Substrat. Allerdings kann auch jedes andere Substrat (beispielsweise Glas, Keramik) verwendet werden.As a substrate see in particular a semiconductor substrate, furthermore in particular a silicon substrate. However, it can also any other substrate (e.g. glass, ceramic) can be used.
Zumindest ein Teil der Speicherbereiche kann ein mit dem jeweiligen Speicherbereich wärmeleitfähig gekoppeltes Heizelement aufweisen, mittels welchem dem jeweiligen Speicherbereich thermische Energie zuführbar ist. Indem ein Heizelement, vorzugsweise aus einem Material mit einem ausreichend hohen ohmschem Widerstand, mit einem jeweiligen Speicherbereich gekoppelt ist, ist sichergestellt, dass bei Anlegen eines elektrischen Stroms das Heizelement ausreichend stark erwärmt wird, wodurch auch der damit gekoppelte Speicherbereich in räumlich definierter Weise erwärmt wird. Das Heizelement kann Wolfram und/oder polykristallines Silizium aufweisen.At least part of the memory areas can a heating element coupled to the respective storage area in a thermally conductive manner have, by means of which the respective storage area thermal energy supplied is. By using a heating element, preferably made of a material a sufficiently high ohmic resistance, with a respective Storage area is coupled, it is ensured that when creating an electric current, the heating element is heated sufficiently strong, whereby the associated storage area is also heated in a spatially defined manner. The heating element can be tungsten and / or polycrystalline silicon exhibit.
Es ist anzumerken, dass die Ausgestaltungen, die oben für die erfindungsgemäße Speicher-Anordnung beschrieben sind, auch für das Verfahren zum Betreiben einer Speicher-Anordnung bzw. für das Verfahren zum Herstellen einer Speicher-Anordnung gelten.It should be noted that the configurations, the above for the memory arrangement according to the invention are also described for the method for operating a memory arrangement or for the method apply to making a memory array.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the figures and are explained in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.Same or similar components in different Figures are given the same reference numerals.
Im Weiteren wird bezugnehmend auf
Dieses Verfahren zeigt ein 6F2 Zellenfeld in teilweiser Anlehnung an die DRAM-Technologie. Es kann alternativ auf jedes andere Zellenfeld aus der DRAM-Technologie zurückgegriffen werden, um die Erfindung auf diese Technologie anzuwenden.This method shows a 6F 2 cell field based in part on the DRAM technology. Alternatively, any other cell array from DRAM technology can be used to apply the invention to this technology.
Um die in
Um die in
Um die in
Um die in
Um die in
Im Weiteren wird bezugnehmend auf
Anschaulich ist in dem Phasenzustand
der Chalkogenid-Strukturen
Um eine in einer der Chalkogenid-Strukturen
Im Weiteren wir bezugnehmend auf
Insbesondere ist in
Im Weiteren wird bezugnehmend auf
Die Speicher-Anordnung
Im Weiteren wird bezugnehmend auf
Die Speicher-Anordnung
Bei der Speicher-Anordnung
Im Weiteren wird bezugnehmend auf
Als Höhe der zylinderförmigen Chalkogenid-Struktur
Das Volumen des Chalkogenid-Zylinders
Die dissipierte Leistung ΔP in dem
zylindrischen Volumen mit der Höhe
von 100nm und dem Durchmesser von 50nm während des Programmierens ergibt
sich zu
Der Wärmefluss durch einen Querschnitt
mit der Oberfläche
A und der Länge
L des die Chalkogenid-Struktur
Für
die gegebenen Dimensionen und die gegebenen Materialien kann eine
Wärmemenge
von ΔQab/Δt
= 1mW aus den Seitenwänden
des Volumens abtransportiert werden, wenn ΔT = 600K angenommen wird. Dies
entspricht in einer Zeit von 100ns (5ns) einer abtransportierten
Energie
Dies führt in 5ns zu einer Erwärmung des
zylindrischen Volumens der Chalkogenid-Struktur
Für
eine gute Isolation ist eine Dicke der Siliziumoxid-Abstandshalter
Da der Schmelzpunkt von Chalkogeniden bei ungefähr 900K liegt, ist die hervorgerufene Erwärmung groß genug, um einen Wechsel des Phasenzustands herbeizuführen.Because the melting point of chalcogenides at approximately 900K, the heating is large enough to change the Bring about phase state.
Bei einem Volumen der Chalkogenid-Struktur
Im Weiteren wird die Erwärmung des
umgebenden Metalls
Daher absorbiert ein Metall das meiste der Energie, ohne signifikant aufgeheizt zu werden, sofern für jede zu programmierende Zelle ein Metallvolumen von ungefähr 100mal größerem Volumen bereitgestellt ist als das Volumen der Zelle.Therefore, a metal absorbs most of it of energy without being significantly heated, provided that for each programming cell a metal volume of about 100 times larger volume is provided as the volume of the cell.
In einem Block von 256 × 256 Zellen können 256 Zellen parallel programmiert werden.In a block of 256 × 256 cells can 256 Cells can be programmed in parallel.
In dem vorgeschlagenen Layout ist das Metallvolumen für eine Einheitszelle Vm = 3⋅VChalkogenid. Folglich hat jede Zelle ein Metallvolumen von ungefähr 700mal dem Volumen eines Zellvolumens. Daher hilft das vorgeschlagene Layout, die Energie von der Programmier-Zelle in den Umgebungsbereich zu dissipieren, ohne in signifikanter Weise Nachbarzellen aufzuheizen.In the proposed layout, the metal volume for a unit cell is V m = 3⋅V chalcogenide . As a result, each cell has a metal volume of approximately 700 times the volume of a cell volume. The proposed layout therefore helps to dissipate the energy from the programming cell into the surrounding area without significantly heating up neighboring cells.
In diesem Dokument sind folgende Veröffentlichungen zitiert:
- [1] Lai, S, Lowrey, T "OUM – A 180nm Nonvolatile Memory Cell Element Technology For Stand Alone und Embedded Applications", 2001 International Electron Devices Meeting, 5.12.2001
- [2] Gill,M, Lowrey, T, Park, J "Ovonic Unified Memory – A High-Performance Nonvolatile Memory Technology for Stand Alone Memory und Embedded Applications", IEEE International Solid State Circuits Conference, 4.-6.2.2002, Session 12, Abschnitt 12.4
- [1] Lai, S, Lowrey, T "OUM - A 180nm Nonvolatile Memory Cell Element Technology For Stand Alone and Embedded Applications", 2001 International Electron Devices Meeting, December 5, 2001
- [2] Gill, M, Lowrey, T, Park, J "Ovonic Unified Memory - A High-Performance Nonvolatile Memory Technology for Stand Alone Memory and Embedded Applications", IEEE International Solid State Circuits Conference, 4-6 February 2002, session 12, section 12.4
- 100100
- Schichtenfolgelayer sequence
- 101101
- Silizium-SubstratSilicon substrate
- 102102
- erster Source-/Drain-Bereichfirst Source / drain region
- 103103
- zweiter Source-/Drain-Bereichsecond Source / drain region
- 104104
- dritter Source-/Drain-Bereichthird Source / drain region
- 105105
- erster Siliziumoxid-Bereich first Silicon area
- 106106
- zweiter Siliziumoxid-Bereichsecond Silicon area
- 107107
- erste Wortleitungfirst wordline
- 108108
- zweite Wortleitungsecond wordline
- 109109
- erste Hilfsstrukturfirst auxiliary structure
- 110110
- zweite Hilfsstruktursecond auxiliary structure
- 111111
- gemeinsame Ansteuerleitungcommon drive line
- 112112
- Siliziumoxid-EinkapselungSilica encapsulation
- 120120
- Schichtenfolgelayer sequence
- 121121
- Gräbentrenches
- 122122
- erste Heizelement-Komponentenfirst Heater components
- 123123
- zweite Heizelement-Komponentensecond Heater components
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- Schichtenfolgelayer sequence
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- Chalkogenid-StrukturenChalcogenide structures
- 160160
- Schichtenfolgelayer sequence
- 161161
- Siliziumoxid-AbstandshalterSilicon oxide spacer
- 162162
- Metallgittermetal grid
- 163163
- Siliziumoxid-ZwischenschichtSilicon oxide intermediate layer
- 180180
- Speicher-AnordnungMemory arrangement
- 181181
- Bitleitungbit
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- 6F2-Speicherzelle6F 2 memory cell
- 210210
- Layout-DraufsichtLayout plan view
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- Schnittansichtsectional view
- 301301
- Bereicheareas
- 400400
- Speicher-AnordnungMemory arrangement
- 500500
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- DraufsichtTop view
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- Speicherzellememory cell
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- erste Elektrodefirst electrode
- 602602
- zweite Elektrodesecond electrode
- 603603
- Heizelementheating element
- 604604
- GexSbyTez-SchichtGe x Sb y Te z layer
- 605605
- programmierbarer Bereichprogrammable Area
Claims (16)
Priority Applications (3)
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