專利名稱：碳納米管相變存儲器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種相變存儲器，特別涉及一種利用碳納米管使操作低能耗且可大規(guī)模集成的相變存儲器及其制作方法，屬于存儲裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
相變存儲器是一種利用一種特殊材料的晶相與非晶相的導(dǎo)電性的差異來存儲信息的存儲器。
作為非易失性存儲器的下一代產(chǎn)品，該相變存儲器基于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如較大的開電壓限、較快的操作速度，較優(yōu)的耐用性以及較長的數(shù)據(jù)保持時間等，已倍受關(guān)注。而且，諸多研究者最近報道了有關(guān)該相變存儲器成功的大規(guī)模生產(chǎn)，可與商業(yè)用閃存設(shè)備達(dá)到同等規(guī)模。
存儲電池的尺寸需與工作情況保持一致，以確保相變存儲器成為主流的下一代存儲器。工作電流的大小影響著存儲電池的尺寸，相變材料與底電極之間的接觸區(qū)域又影響著工作電流的大小。因此，人們致力于縮小相變材料與底電極之間的接觸區(qū)域，從而用少量工作電流獲取高密度的工作電流。
然而，當(dāng)蝕刻一相變存儲器以形成一底電極時，很難在底電極與相變材料之間產(chǎn)生均一直徑的接觸；同時，也需要縮小接觸區(qū)域以獲得高電流密度；但是，除了難以達(dá)到均勻接觸外，減少接觸則成為制作高集成相變存儲器的另一限制。因此，改進(jìn)相變存儲器的可靠性與集成規(guī)摸也受制于此。
我們建議采用兩種方法在縮小存儲電池尺寸的基礎(chǔ)上完成相變存儲器大規(guī)模的集成。
首先，可通過減少相變材料與底電極之間的接觸區(qū)域，來縮小相變存儲器的存儲電池的尺寸。
其次，增大發(fā)熱材料作用的底電極的電阻，以相同電流密度產(chǎn)生大量的熱。該發(fā)熱的結(jié)果可使相變存儲器的存儲電池之尺寸變小。依焦耳定律，轉(zhuǎn)化為相變材料的熱能是與發(fā)熱材料的電阻以及流過發(fā)熱材料的電流量的平方是成比例的。
基于以上事實，我們將自此在下文中詳述一種典型的相變存儲器的構(gòu)造。
相變材料底部有一些小缺口，將作為發(fā)熱材料的底電極放入該等缺口中。如此，該底電極與相變材料之間的接觸區(qū)域系一個二維空間。在一個典型的相變存儲器里，由于從外部供給的工作電流與接觸區(qū)域一樣廣泛地流動，因此它很難獲取足以產(chǎn)生相變的熱能。
因此，引進(jìn)一種形成環(huán)狀接觸的方法以克服上述困難。在使用這種環(huán)狀接觸的相變存儲器中，發(fā)熱材料，如底電極，只放在小缺口的表面，而小缺口的其他地方則放入一絕緣材料。
圖1a是一個典型相變存儲器的結(jié)構(gòu)透視圖。圖1b是一個以圖1a中1b-1b’方向為截面的典型相變存儲器結(jié)構(gòu)剖面圖。圖1c是典型相變存儲器的底電極的俯視圖。
如圖1a所示，在一典型環(huán)狀相變存儲器中，包括一為目標(biāo)提供外部電流的外部電源電極101，一體現(xiàn)相變存儲器特征的相變材料層105，二者彼此側(cè)向相對。在外部電源電極101與相變材料層105之間制成一環(huán)狀的底電極102(發(fā)熱材料)。在底電極102的內(nèi)側(cè)制成一環(huán)狀的絕緣材料103，以防止熱量的流失。一介質(zhì)材料104包圍著底電極102與絕緣材料103。
在該典型環(huán)狀相變存儲器中，相變材料層105與底電極102相互以圓周一維接觸。這樣，與其相變材料與底電極二維相連的典型相變存儲器相比，該環(huán)狀相變存儲器即使在只有少量工作電流的情況下也能產(chǎn)生更高密度的工作電流。如上所述，因為絕緣材料103包圍著底電極102，故能防止底電極102的熱量流失。
然而，該環(huán)狀相變存儲器內(nèi)的底電極102需要放置在小缺口的內(nèi)側(cè)，因此，底電極102在材料的選擇上就會有限制。而且，盡管使用環(huán)狀成型方法，該環(huán)狀相變存儲器的集成規(guī)模也通常只有當(dāng)前制造閃存的50％。所以，即使使用該環(huán)狀相變存儲器結(jié)構(gòu)，獲取相同規(guī)?；蚋笠?guī)模的集成也是受限制的。
因此，另一種只需要少量工作電流的相變存儲器結(jié)構(gòu)亟待開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明首先至少要解決背景技術(shù)中的限制和缺點(diǎn)。
本發(fā)明的一個目的是提供一種碳納米管相變存儲器，通過縮小相變材料與底電極之間的接觸區(qū)域，以降低操作能耗、并增加集成規(guī)模。
本發(fā)明的再一目的是還提供一種使用碳納米管相變存儲器的制作方法，縮小相變材料與底電極之間的接觸區(qū)域。
本發(fā)明一種碳納米管相變存儲器，它包括一為目標(biāo)提供外部電流的電源電極；一與外部電源電極側(cè)向相對的相變材料層；一復(fù)式碳納米管電極，置于電源電極與相變材料層之間以及一絕緣材料層被制成在碳納米管電極之外。
其中，各個碳納米管電極的直徑范圍可為大約1nm至100nm之間。
其中，碳納米管電極可由單墻式的被制成。
本發(fā)明還提供一種碳納米管相變存儲器的制作方法，它包括在為目標(biāo)提供外部電流的電源電極的預(yù)定位置，放置催化劑以形成復(fù)式碳納米管；用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，以形成碳納米管電極；以覆蓋碳納米管電極的方式在電源電極上沉積一絕緣層；在平面化絕緣層之上制成一相變材料層與碳納米管電極相連。
其中，該在為目標(biāo)提供外部電流的電源電極之預(yù)定位置放置的催化劑，可為含三氧化二鐵、鉑、鈷、鎳、鈦、鉬的組群以及他們的化合物中的一種。
其中，該用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，形成碳納米管電極的方法可包括以單墻式的方式來制成。
其中，該用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，形成碳納米管電極的方法可包括各個碳納米管電極的直徑范圍可為大約1nm至100nm之間。
本發(fā)明還提供一種碳納米管相變存儲器，它包括一為目標(biāo)提供外部電流的電源電極；一與外部電源電極側(cè)向相對的相變材料層；一復(fù)式碳納米管電極，置于電源電極與相變材料層之間，碳納米管電極的一端延伸開與相變材料層重疊；以及一絕緣層形成于碳納米管電極外部。
其中，各個碳納米管電極的直徑可為大約1nm至100nm之間。
其中，該碳納米管電極與相變材料層相重疊的長度范圍在占碳納米管總長度的1/10至8/10之間。
其中，該碳納米管電極可以單墻式的被制成。
本發(fā)明還提供一種碳納米管相變存儲器的制作方法，它包括在為目標(biāo)提供外部電流的電源電極之預(yù)定位置放置催化劑，以形成復(fù)式碳納米管；用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，以形成碳納米管電極；以覆蓋碳納米管電極的方式在電源電極之上沉積一絕緣層；打磨絕緣層至其與碳納米管電極齊平；選擇的蝕刻平面化絕緣層使碳納米管電極充分地暴露在與絕緣材料層相同的層面上并突出；在被蝕刻的絕緣層上制成一相變材料層，以使該碳納米管電極與該相變材料層交疊。
其中，該在為目標(biāo)提供外部電流的電源之預(yù)定位置放置的催化劑，可為含三氧化二鐵、鉑、鈷、鎳、鈦、鉬的組群以及他們的化合物中的一種。
其中，該用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，形成碳納米管電極的方法可包括以單墻式的方式來制成。
其中，該用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，形成碳納米管電極的方法可包括各個碳納米管電極的直徑范圍在1納米至100納米之間。
其中，選擇地蝕刻平面化絕緣層以使暴露碳納米管電極突出的方法，可包括蝕刻平面化絕緣層以使碳納米管電極突出的長度范圍在占碳納米管電極總長度的1/10至8/10之間。
本發(fā)明還提供一種碳納米管相變存儲器，它包括一為目標(biāo)提供外部電流的電源電極；一與電源電極側(cè)向相對的相變材料層；一復(fù)式碳納米管電極，置于電源電極與相變材料層之間；一絕緣層，制成于碳納米管電極外部；一發(fā)熱電阻層，置于碳納米管電極與相變材料層之間，并與碳納米管電極相連。
其中，各個碳納米管電極的直徑范圍在大約1nm至100nm之間。
其中，該碳納米管電極可以單墻式的被制成。
本發(fā)明還提供一種碳納米管相變存儲器的制作方法，它包括在為目標(biāo)提供外部電流的電源電極之預(yù)定位置放置催化劑，以形成一復(fù)式碳納米管；用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，以形成碳納米管電極；以覆蓋碳納米管電極的方式在電源電極之上沉積一絕緣層；打磨絕緣層至其與碳納米管電極齊平；在與平面化絕緣層在同一層面上沉積一發(fā)熱電阻層，使其與充分地暴露在外的碳納米管電極相連；在發(fā)熱電阻層之上制成一相變材料層。
其中，該在為目標(biāo)提供外部電流的電源電極之預(yù)定位置放置的催化劑，可為含三氧化二鐵、鉑、鈷、鎳、鈦、鉬的組群以及他們的化合物中的一種。
其中，該用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，形成碳納米管電極的方法可包括以單墻式的方式來制成。
其中，該用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，形成碳納米管電極的方法可包括各個碳納米管電極的直徑范圍在1納米至100納米之間。
本發(fā)明一種碳納米管相變存儲器及其制作方法，其優(yōu)點(diǎn)在于縮小了相變材料與底電極之間的接觸區(qū)域，減少了工作電流的數(shù)量，使操作能耗大大降低、同時大大增加了集成規(guī)模。
四

圖1a是一典型相變存儲器的結(jié)構(gòu)透視圖。
圖1b是以圖1a中1b-1b’方向為截面的典型相變存儲器的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖1c是典型相變存儲器的底電極的俯視圖。
圖2a是依本發(fā)明一具體實施例的典型相變存儲器結(jié)構(gòu)透視圖；圖2b是以圖2a中2b-2b’方向為截面的相變存儲器結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2c是依本發(fā)明一具體實施例的相變存儲器的底電極俯視3a至3e是依本發(fā)明具體實施例制作相變存儲器的方法的剖面圖。
圖4是依本發(fā)明另一具體實施例之相變存儲器結(jié)構(gòu)剖面圖；圖5是依本發(fā)明再另一具體實施例之相變存儲器結(jié)構(gòu)剖面圖。
五具體實施例方式
本部分將結(jié)合附圖介紹各種碳納米管相變存儲器及其制造方法的具體實施例。
圖2a是依本發(fā)明一具體實施例之一種碳納米管相變存儲器的結(jié)構(gòu)透視圖。圖2b是以圖2a中2b-2b’方向為截面的相變存儲器結(jié)構(gòu)剖面圖。圖2c是依本發(fā)明一具體實施例的相變存儲器的底電極俯視圖。
如圖2a所示，碳納米管相變存儲器，它包含一電源電極201、一相變材料層207、復(fù)式碳納米管電極203、一絕緣層205。電源電極201為目標(biāo)提供外部電流。一與電源電極201側(cè)向相對的相變材料層207。碳納米管電極203設(shè)置在電源電極201與相變材料層207之間，絕緣層205設(shè)置在碳納米管電極203的外部。
該電源電極201為目標(biāo)提供外部電流，以獲取在相變材料層207中產(chǎn)生相變所需的電流密度。
該碳納米管電極203設(shè)置在電源電極201和相變材料層207之間，并與相變材料層207相接觸。碳納米管電極203使外部電流從電源電極201傳送至相變材料層207，這對于在相變材料層207中產(chǎn)生相變是必須的。除此功用外，該碳納米管電極203還有發(fā)熱材料的功用，功能上相當(dāng)于典型的底電極102(參見圖1a)。
如圖2c所示，該碳納米管電極203可以特定規(guī)律性型號和排列的預(yù)定模式而制成。當(dāng)然，碳納米管電極203也可不以預(yù)定模式制成。
各碳納米管電極203的直徑“d”范圍從大約1納米至100納米，這樣的范圍意味著碳納米管電極203小得近乎于一個“點(diǎn)”。需特別指出的是，該碳納米管電極203可制成單墻式從而通常具有高電阻。制成單墻式碳納米管電極203是為了通過增加碳納米管電極203的電阻性，使其在相同的電流密度下充分地產(chǎn)生大量的熱量，這時碳納米管電極203充當(dāng)了發(fā)熱材料的角色。相關(guān)發(fā)熱材料的詳細(xì)描述將在后文陳述。
絕緣層205包裹在置于電源電極201與相變材料層207之間的碳納米管電極203的外部。絕緣層205這種結(jié)構(gòu)特征阻止了碳納米管電極203所發(fā)熱量的向外散發(fā)。絕緣層205可選用含SiO2，Si4N4，HfO2，ZrO2，Ta2O5，Al2O3，La2O3，Y2O3，以及CeO2族群中的一種。
相變材料層207為一種利用相變材料中的電導(dǎo)性差來存儲信息的存儲層。相變材料通常有非晶相和晶相兩種不同的相位。非晶相與晶相相比有高電阻率，因此相變材料之間的非晶相與晶相是可以相互區(qū)別的。所以，當(dāng)相變材料層207被碳納米管電極203的電流流動而電力加熱，相變材料的非晶相與晶相之間進(jìn)行可逆變化，從而實現(xiàn)信息存儲。
依照本發(fā)明具體實施例之相變存儲器中，碳納米管電極203，同時也是一種發(fā)熱材料，與相變材料層207相接觸。此時，該接觸區(qū)域是很小的，并與碳納米管電極203的直徑完全相應(yīng)。因此，與環(huán)狀相變存儲器中相變材料層和發(fā)熱材料形成一維表面接觸相比，本發(fā)明相變存儲器的接觸區(qū)域則大大減少。
基于以上效果，本發(fā)明之相變儲存器與典型的相變存儲器相比，更增加了其集成規(guī)模。
詳細(xì)說來，首先碳納米管是用來制成相變存儲器底電極的。如上文所述，底電極是位于電源電極201與相變材料層207間的電流通路。因此，相變所必需的大量工作電流也可減少。
更確切的說，置于電源電極201與相變材料層207之間的各碳納米管電極203，尺寸為大約1納米到100納米之間，因此與相變材料層207之間形成較小的接觸區(qū)域。因此，即使只有小量的電流也可以獲得較高的電流密度。相應(yīng)的，大量工作電流也將不再成為阻礙集成規(guī)模的增加的限制因素。
其次，將碳納米管作為底電極，利用碳納米管的高導(dǎo)熱性，來作為電源電極201與相變材料層207之間的電流通路。
一般而言，碳納米管的導(dǎo)熱性是金剛石的兩倍。例如，依通常所知碳納米管的導(dǎo)熱率約為6000W/mk。導(dǎo)熱率越高，碳納米管向外傳熱就越容易。
第三，依本發(fā)明具體實施例之相變存儲器中，碳納米管(即底電極)均勻地置于相變材料層207周圍，增加了可以進(jìn)行相變的區(qū)域。
此增寬區(qū)域增加了相變存儲器的開電壓限，因此，多級電池(MLC)技術(shù)使得單一設(shè)備上可以實現(xiàn)幾比特存儲量。因此，相變存儲器的集成規(guī)?？梢缘玫礁倪M(jìn)。
第四，由于碳納米管的不同電特性，相變存儲器有不同的發(fā)熱率。
更具體的是，相變存儲器中表現(xiàn)的各種電特性取決于碳納米管的直徑和空間螺旋特性。
盡管多墻式納米管(MWNTs)在電特性方面與金屬相似率接近99％，但由于多墻式納米管電阻率低，故通常不適合作為底電極。
依照空間螺旋特性，單墻式納米管(SWNTs)可以分為一類表現(xiàn)出半導(dǎo)體特性的納米管和一類表現(xiàn)出金屬特性的納米管。通過利用表現(xiàn)出半導(dǎo)體特性的納米管，碳納米管的電阻會得以增強(qiáng)，發(fā)熱率也會得以改進(jìn)。
因此，與典型的相變存儲器相比，本發(fā)明的相變存儲器可大大減少工作電流的數(shù)量，并極大地增加集成規(guī)模。
以下將陳述上述相變存儲器的制造方法。
圖3a至3e是依本發(fā)明一具體實施例制作相變存儲器的方法的剖面圖。
依照本發(fā)明的該具體實施方式
，本發(fā)明一種一種碳納米管相變存儲器及其制作方法，其制作方法包括在電源電極之預(yù)定位置放置催化劑，垂直生長一基體(即催化劑)形成碳納米管，以覆蓋碳納米管電極的方式在電源電極之上沉積一絕緣層；打磨絕緣層表面；制成一相變材料層。
依圖3A所示，將催化劑302放置在為目標(biāo)提供的外部電流的電源電極301之預(yù)設(shè)區(qū)域，該外部電流為產(chǎn)生相變所必需。該催化劑302用于制成該碳納米管。
催化劑302可選用含有Fe2O3，Pt，Co，Ni，Ti，Mo及其化合物的族群中的一種。如圖3a所示，催化劑302可以預(yù)設(shè)的尺寸及排列方式而制成。當(dāng)然，催化劑302也可以不按預(yù)定模式制成。
如圖3b所示，使用催化劑302作為碳納米管的基體，碳納米管以柱型垂直生長，從而形成碳納米管電極303。
以單墻式制成的碳納米管電極303具有高電阻，由于底電極(即碳納米管電極303)的高電阻性，產(chǎn)生了大量的熱量。各碳納米管電極303的直徑范圍約1納米至100納米。由于直徑很小，因而碳納米管電極303的截面小到接近于一個“點(diǎn)”。
如圖3c所示，絕緣層305沉積于電源電極之上，且足以覆蓋柱型碳納米管電極303。
如圖3d所示，利用化學(xué)機(jī)械打磨法(CMP)將絕緣層305的表層平面化，直到絕緣層305與碳納米管電極303齊平(即直到碳納米管電極303充分暴露在與平面化的絕緣層305同一層面)。
如圖3e所示，相變材料層307沉積在平面化的絕緣層305之上，以使相變材料層307與碳納米管電極303相接觸。這樣，相變材料層307與碳納米管電極303之間的連接區(qū)域的截面相當(dāng)于各碳納米管電極303的直徑。也就是說，相變材料層307與碳納米管電極303之間的接觸區(qū)域很小，小到接近于“點(diǎn)”狀。
基于上述連續(xù)步驟，即可制造出以碳納米管基底為底電極的相變存儲器。
圖4是依照本發(fā)明另一具體實施例之相變存儲器的結(jié)構(gòu)剖面圖。
依照本發(fā)明該另一具體實施例之相變存儲器，包含一電源電極401、一相變材料層407、一復(fù)式碳納米管電極403、以及一絕緣層405。電源電極401為目標(biāo)提供進(jìn)行相變所必需的外部電流。相變材料層407側(cè)向沉積在電源電極401之上并與之相向。碳納米管電極403置于電源電極401與相變材料層407之間，碳納米管電極403的一部分延長至相變材料層407，以與相變材料層407相重疊。絕緣層405環(huán)繞在形成于電源電極401與相變材料層407之間的碳納米管電極403的外部。絕緣層405可防止碳納米管電極403產(chǎn)生的熱量向外散失。
碳納米管電極403與相變材料層407的重疊長度約為碳納米管電極整個長度的1/10至8/10。
依本發(fā)明該另一具體實施例的相變存儲器中的碳納米管電極403，與依本發(fā)明前一具體實施例的相變存儲器的用來接觸相變材料層的碳納米管電極不同，該碳納米管電極403是延伸至相變材料層407，從而與相變材料層407相重疊。
正如以上所述，碳納米管電極403用來作為電源電極401與相變材料層407之間電流通路。由于此重疊結(jié)構(gòu)，碳納米管電極產(chǎn)生的熱量傳送至相變材料層407從而產(chǎn)生相變，極大地增加了相變材料層407。
相應(yīng)地，依照本發(fā)明該另一實施例之相變存儲器，即使只有少量工作電流，也可以保持較高的電流密度。同樣，相變存儲器的開電壓限得以增加，這種效果使多級電池(MLC)技術(shù)得以實現(xiàn)，使單一設(shè)備上可以執(zhí)行幾比特存儲量。
依照本發(fā)明該另一具體實施例之相變存儲器的制造方法進(jìn)一步包括，在依照本發(fā)明上一具體實施例的制造方法打磨絕緣層后選擇性地蝕刻絕緣層405。
也就是說，依照本發(fā)明該另一具體實施例之相變存儲器的制造方法，它包含在為目標(biāo)提供產(chǎn)生相變所必需的外部電流的電源電極之預(yù)定位置放置催化劑402，以形成復(fù)式碳納米管；利用催化劑402作為基體垂直地生長碳納米管；以覆蓋碳納米管電極403的方式在電源電極401之上沉積一絕緣層405；打磨絕緣層405至其與碳納米管電極403齊平；有選擇的蝕刻絕緣層405以使碳納米管電極403充分地暴露在與絕緣層405同一層面上并突出；在絕緣層405上制成一相變材料層407，以使碳納米管電極403與相變材料層407相重疊。
選擇的蝕刻絕緣層405，使得暴露的碳納米管電極403突出，使碳納米管電極403突出部分與相變材料層407相重疊，蝕刻絕緣層405直到碳納米管電極403突出部分的長度接近于整個碳納米管電極403長度的1/10至8/10。
其中，第二種可效仿性相變存儲器的元件和制造步驟與本發(fā)明上述具體實施例相似，后文將不再贅述。
圖5為依照本發(fā)明第三具體實施例的相變存儲器的結(jié)構(gòu)剖視圖。
依照第三具體實施例的相變存儲器，包括一發(fā)熱電阻層509，其高電阻可以克服依照本發(fā)明第一具體實施例之相變存儲器的碳納米管電極的低電阻而導(dǎo)致的低熱率。
詳細(xì)說來，依照本發(fā)明第三具體實施例之相變存儲器，其包括一電源電極501、一相變材料層507、復(fù)式碳納米管電極503、一絕緣層505、一發(fā)熱電阻層509。電源電極501為目標(biāo)提供產(chǎn)生相變所必需的外部電流。相變材料層507側(cè)向放置在電源電極501上并與之相向。碳納米管電極503置于電源電極501與相變材料層507之間。絕緣層505環(huán)繞在碳納米管電極503的外部，以防止碳納米管電極503產(chǎn)生的熱量向外流失。發(fā)熱電阻層509置于碳納米管電極503與相變材料層507之間，且與碳納米管電極503相接觸。
當(dāng)碳納米管503作為電流通路時，電極并不朝碳納米管生長的方向擴(kuò)散。因此，大量電流得以流過碳納米管電極503，如約1010Acm-2。盡管碳納米管有利于獲得高電流密度或傳導(dǎo)電流，但是，當(dāng)碳納米管被作為一發(fā)熱材料時，由于其低電阻特性可能無法產(chǎn)生引發(fā)相變作用所需的充足熱量。
因此，發(fā)熱電阻層509薄薄的沉積在碳納米管電極503與相變材料層507之間，并與相變材料層507相接觸。所以，碳納米管電極503的高電流密度是為發(fā)熱電阻層509而提供的。從而，發(fā)熱電阻層509的高電阻可以增加其發(fā)熱率。
發(fā)熱電阻層509是選擇包含W，Mo，Ta，Ni，Cr，以及鎳克羅的族群中一種。
依照本發(fā)明第三具體實施例的相變存儲器的制造方法包括在為目標(biāo)提供產(chǎn)生相變所必需的外部電流的電源電極之預(yù)定位置放置催化劑502，以形成一復(fù)式碳納米管；利用催化劑502作為基體垂直地生長碳納米管，從而形成碳納米管電極503；以覆蓋碳納米管電極503的方式在電源電極501之上沉積一絕緣層505；打磨絕緣層505至其與碳納米管電極503齊平；沉積一發(fā)熱電阻層509，并與充分暴露的、與平面化的絕緣層505在同一層面的碳納米管電極相接觸；在發(fā)熱電阻層509外部形成相變材料層507。
其中，第二種可效仿性相變存儲器的元件和制造步驟與本發(fā)明上述具體實施例相同或相似，后文將不再贅述。
為了替代碳納米管，可利用硅納米線、硅鍺納米線、氧化鋅納米線作為發(fā)熱材料而形成點(diǎn)狀熱電線，也可作為電源電極與相變材料層之間的電流通路。
依照本發(fā)明的各具體實施例，相變存儲器使用碳納米管制成典型的底電極。因此與典型的相變存儲器相比，即使在只有少量工作電流，相變存儲器也可以保持高電流密度。同樣，根據(jù)本發(fā)明具體實施例的相變存儲器的開電壓限得以增加，因此，在相變存儲器中得以實現(xiàn)多級電池(MLC)技術(shù)。
此外，因為依照本發(fā)明具體實施例的相變存儲器可以按比例縮小，使得在規(guī)?；线^程中，鑒別大量信號電流的局限性完全可以被克服。而且，依照本發(fā)明制成的相變存儲器可以實現(xiàn)高度集成，并以低功耗進(jìn)行高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
當(dāng)本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行如此描述時，在不脫離本發(fā)明原理和范圍(將在以下權(quán)利要求項中詳述)的前提下，熟知本領(lǐng)域技術(shù)者可以對之進(jìn)行各種變換和更改。
由于本發(fā)明的具體實施方式
是用來展示本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域和原理的，所以這些具體實施方式
應(yīng)當(dāng)不能被作為限制性的而只能是說明性的，而且應(yīng)被規(guī)定在以下權(quán)利要求項的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種碳納米管相變存儲器，其特征在于它包含一為目標(biāo)提供外部電流的電源電極；一與電源電極側(cè)向相對的相變材料層；一復(fù)式碳納米管電極置于電源電極和相變材料層之間；及一絕緣層形成于碳納米管電極外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管相變存儲器，其特征在于該各碳納米管電極的直徑范圍在1納米至100納米之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳納米管相變存儲器，其特征在于該碳納米管電極以單墻式的被制成。
4.一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于它包含在為目標(biāo)提供外部電流的電源之預(yù)定位置放置催化劑，以形成復(fù)式碳納米管；用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，以形成碳納米管電極；以覆蓋碳納米管電極的方式在電源電極之上沉積一絕緣層；打磨絕緣層至其與碳納米管電極齊平；在平面化絕緣層之上制成一相變材料層與碳納米管電極相連。
5根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于該在為目標(biāo)提供外部電流的電源之預(yù)定位置放置的催化劑，可為含三氧化二鐵、鉑、鈷、鎳、鈦、鉬的組群以及他們的化合物中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于該用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，形成碳納米管電極的方法包括以單墻式的方式來制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于該用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，形成碳納米管電極的方法包括各個碳納米管電極的直徑范圍在1納米至100納米之間。
8.一種碳納米管相變存儲器，其特征在于它包含一為目標(biāo)提供外部電流的電源電極；一與電源電極側(cè)向相對的相變材料層；一復(fù)式碳納米管電極，置于電源電極和相變材料層之間，碳納米管電極的一部分延伸開并與相變材料層交疊；及一絕緣層形成于碳納米管電極外部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種碳納米管相變存儲器，其特征在于該每一碳納米管電極的直徑范圍在1納米至100納米之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種碳納米管相變存儲器，其特征在于該碳納米管電極與相變材料層相重疊的長度范圍在占碳納米管總長度的1/10至8/10之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種碳納米管相變存儲器，其特征在于該碳納米管電極以單墻式的被制成。
12.一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于它包含在為目標(biāo)提供外部電流的電源之預(yù)定位置放置催化劑，以形成復(fù)式碳納米管；用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，以形成碳納米管電極；以覆蓋碳納米管電極的方式在電源電極之上沉積一絕緣層；打磨絕緣層至其與碳納米管電極齊平；選擇的蝕刻平面化絕緣層使碳納米管電極充分地暴露在與絕緣材料層相同的層面上并突出；在被蝕刻的絕緣層上制成一相變材料層，以使該碳納米管電極與該相變材料層交疊。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于該在為目標(biāo)提供外部電流的電源之預(yù)定位置放置的催化劑，可為含三氧化二鐵、鉑、鈷、鎳、鈦、鉬的組群以及他們的化合物中的一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于該用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，形成碳納米管電極的方法包括以單墻式的方式來制成。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于該用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，形成碳納米管電極的方法包括各個碳納米管電極的直徑范圍在1納米至100納米之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于選擇地蝕刻平面化絕緣層以使暴露碳納米管電極突出的方法，包括蝕刻平面化絕緣層以使碳納米管電極突出的長度范圍在占碳納米管電極總長度的1/10至8/10之間。
17.一種碳納米管相變存儲器，其特征在于它包含一為目標(biāo)提供外部電流的電源電極；一與電源電極側(cè)向相對的相變材料層；一復(fù)式碳納米管電極，置于電源電極和相變材料層之間；及一絕緣層，制成于碳納米管電極外部。一發(fā)熱電阻層置于碳納米管電極與相變材料層之間，并與碳納米管電極相連。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的一種相變存儲器，其特征在于該各碳納米管電極的直徑范圍在1納米至100納米之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的一種相變存儲器，其特征在于該碳納米管電極以單墻式的被制成.
20.一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于，它包含在為目標(biāo)提供外部電流的電源之預(yù)定位置放置催化劑，以形成復(fù)式碳納米管；用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，以形成碳納米管電極；以覆蓋碳納米管電極的方式在電源電極之上沉積一絕緣層；打磨絕緣層至其與碳納米管電極齊平；在與平面化絕緣層在同一層面上沉積一發(fā)熱電阻層，使其與充分地暴露在外的碳納米管電極相連；在發(fā)熱電阻層外制成一相變材料層。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于該在為目標(biāo)提供外部電流的電源之預(yù)定位置放置的催化劑，可為含三氧化二鐵、鉑、鈷、鎳、鈦、鉬的組群以及他們的化合物中的一種。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于該用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，形成碳納米管電極的方法包括以單墻式的方式來制成.
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的一種碳納米管相變存儲器的制造方法，其特征在于該用催化劑作為基體在垂直方向上生長碳納米管，形成碳納米管電極的方法包括各個碳納米管電極的直徑范圍在1納米至100納米之間。
全文摘要
本發(fā)明在于提供一種通過減少相變材料與底電極的接觸區(qū)域，從而使相變存儲器能夠在低功率下工作并能提高綜合等級的碳納米管相變存儲器及其制造方法。該相變存儲器包含一電源電極，一相變材料層，一復(fù)式碳納米管電極，及一絕緣層。該相變材料層與電源電極側(cè)向相對；該碳納米管電極置于電源電極及相變材料層之間；該絕緣層被制成在碳納米管電極外部，以起到降低碳納米管電極熱量損失之作用。
文檔編號H01L27/24GK1996634SQ200610168098
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
發(fā)明者崔梁圭, 金局奐 申請人:韓國科學(xué)技術(shù)院