DE112008001618B4

DE112008001618B4 - Elektronisches Bauteil und Verfahren zum Herstellen eines solchen

Info

Publication number: DE112008001618B4
Application number: DE112008001618.6T
Authority: DE
Inventors: Godefridus Hurkx
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: KR101166834B1; JP2010529671A; US20100155685A1; CN101689603B; KR20100011982A; JP5127920B2; WO2008155724A1; DE112008001618T5; CN101689603A; US9142763B2

Abstract

Elektronisches Bauteil (100) mit:einer ersten Elektrode (101);einer zweiten Elektrode (102);einem Phasenänderungsmaterial (103), das elektrisch zwischen die erste Elektrode (101) und die zweite Elektrode (102) geschaltet ist, in Abhängigkeit von zugeführter Wärmeenergie mindestens zwei Zustände und in verschiedenen der mindestens zwei Zustände verschiedene elektrische Eigenschaften aufweist;wobei das Phasenänderungsmaterial (103) einen ersten Anschlussabschnitt (104), der mit der ersten Elektrode (101) verbunden ist, einen zweiten Anschlussabschnitt (105), der mit der zweiten Elektrode (102) verbunden ist, und zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussabschnitt (104, 105) einen Leitungsabschnitt (106) aufweist, der eine kleinere Dicke als die ersten und zweiten Anschlussabschnitte (104, 105) aufweist; undwobei das Phasenänderungsmaterial (103) so in Bezug auf die erste Elektrode (101) und die zweite Elektrode (102) angeordnet ist, dass in einem der mindestens zwei Zustände der Leitungsabschnitt (106) einen amorphen Fleck (107) aufweist, der sich von einem Ende des Leitungsabschnittes (106) aus nur über einen Teil des Leitungsabschnitts (106) erstreckt,wobei mindestens ein Bereich des Leitungsabschnitts (106) so angeordnet ist, dass er in einer Draufsicht mit mindestens einer Elektrode der aus den folgenden Elektroden bestehenden Gruppe überlappt: erste Elektrode (101) und zweite Elektrode (102).

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Auf dem Gebiet nichtflüchtiger Speicher wurden Flashspeicher mit minimalen Strukturgrößen jenseits von 45 nm realisiert. Technologien zum Meistern dieser Herausforderung sind ferroelektrische, magnetische und Phasenänderungsspeicher, wobei die Letzteren betreffend den Ersatz von Flashspeichern vielversprechend sind und wobei sie auch Eigenschaften zeigen, die einen Austausch anderer Speichertypen, wie DRAM, ermöglichen können. Phasenänderungsspeicher bilden eine mögliche Lösung für einen einheitlichen Speicher, wobei es sich um einen wichtigen Schritt auf dem Gebiet der Elektronik handelt. OTP(„one time programmable“)- und MTP(„multiple times programmable“)-Speicher öffnen ein Gebiet, das auch für Phasenänderungsspeicher eine große Gelegenheit bieten kann.
Phasenänderungsspeicher beruhen auf einem reversiblen Speicherschalten, wozu beispielsweise Chalkogenidmaterialien verwendet werden. Die Fähigkeit dieser Materialien, einen schnellen Phasenübergang zu durchlaufen, hat zur Entwicklung umschreibbarer optischer Medien (CD, DVD) geführt. Phasenänderungsmaterialien aus einem Chalkogenid können in zwei Klassen mit geringfügig verschiedenen Zusammensetzungen, auf Grundlage ihres Kristallisationsmechanismus, eingeteilt werden. In OUM(ovonic unified memory)-Bauteilen werden im Allgemeinen Verbindungsleitungen aus dem „durch Keimbildung dominierten“ Material GeTe-Sb₂Te₃, wie Ge₂Sb₂Te₅, verwendet. Bei diesem Konzept kann das Phasenänderungsmaterial mit einer Widerstandselektrode am Boden in Kontakt stehen, um ein kleines Volumen des Phasenänderungsmaterials reversibel zu schalten. „Materialien mit schnellem Wachstum“, wie sie bei optischen Speicheranwendungen (CD-RW/DVD+RW) möglich sind, ermöglichen ein sehr schnelles Schalten (beispielsweise 10 ms) mit geeigneter Phasenstabilität. Bei einer solchen Vorgehensweise kann der aktive Teil eines Speicherbauteils eine Phasenänderungsleitung sein, die zwischen zwei Elektroden ausgebildet ist, die bei der BEOL(back end of line)-Verarbeitung einer FEOL(front end of line)-Vorgehensweise auf CMOS-Basis hergestellt wird.
So können Phasenänderungsmaterialien dazu verwendet werden, Information zu speichern. Das Betriebsprinzip dieser Materialien ist eine Pixelelektrode. In einer kristallinen Phase ist die Materialstruktur anders als in der amorphen Phase, und so sind die Eigenschaften von denen in der amorphen Phase verschieden.
Das Programmieren eines Phasenänderungsmaterials beruht auf dem Unterschied zwischen den spezifischen Widerständen des Materials in seiner amorphen und seiner kristallinen Phase. Um zwischen den beiden Phasen umzuschalten, ist eine Temperaturerhöhung erforderlich. Sehr hohe Temperaturen mit einem schnellen Abkühlen führen zu einer amorphen Phase, wohingegen ein kleineres Erhöhen der Temperatur oder eine langsamere Abkühlung zu einer kristallinen Phase führen. Das Erfassen der verschiedenen Widerstände kann mit einem kleinen Strom erfolgen, der keine wesentliche Erwärmung verursacht.
Die Temperaturerhöhung kann dadurch erzielt werden, dass an die Speicherzelle ein Puls angelegt wird. Ein durch den Puls verursachter Strom hoher Dichte kann zu einem lokalen Temperaturanstieg führen. Abhängig von der Dauer und der Amplitude des Pulses differieren die sich ergebenden Phasen. Pulse größerer Amplitude, sogenannte RESET-Pulse, können die Zellen amorph machen, wohingegen Pulse kleinerer Amplituden für einen SET-Vorgang sorgen, um die Zelle in ihren kristallinen Zustand zu versetzen, weswegen diese Pulse auch als SET-Pulse bezeichnet werden.
WO 2006/079952 A1 offenbart ein Bauteil mit Phasenänderungswiderstand mit einem Phasenänderungsmaterial (PMC), bei dem der Phasenänderung in seinem Inneren und nicht an der Grenzfläche zu einer Kontaktelektrode auftritt. Das PCM ist eine Struktur mit einer langgestreckten Leitung, die an ihren Querseiten von leitenden Elektrodenabschnitten umgeben ist und die in einem CMOS-Backendprozess ausgebildet wird. Es existiert eine Leitung aus dem PMC, die über einen konstanten Durchmesser oder Querschnitt verfügt und unter Verwendung eines Abstandshalters als Hartmaske mit verringerten Abmessungen ausgebildet ist. Eine „eindimensionale“ Schicht des PCM bildet eine elektrische Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Kontaktelektrode. Der Kontaktwiderstand zwischen der eindimensionalen PCM-Schicht und der ersten Kontaktelektrode an der zweiten Kontaktelektrode ist niedriger als der Widerstand des zentralen oder mittleren Abschnitts der Leitung.
Jedoch kann zum Programmieren herkömmlicher Speicherzellen ein hoher Energieverbrauch erforderlich sein.
WO 2006/123306 A1 offenbart eine Speicherzelle mit einem Phasenänderungsmaterial. Die Zelle umfasst zumindest eine Schicht aus einem Phasenänderungsmaterial, mit zwei Bereichen mit unterschiedlichen elektrischen Widerständen. Wenn der Widerstand des Phasenänderungsmaterials in einen definierten Bereich mit begrenzten Dimensionen höher ist als außerhalb dieses Bereichs, wird bei einem vorgegebenen Strom zwischen den Elektroden mehr Wärme innerhalb dieses Bereichs erzeugt.
DE 103 49 750 A1 offenbart einen Phasenwechselspeicher mit einer Speichermaterialschicht eines Phasenwechselmaterials und einen ersten und zweiten elektrischen Kontakt, die voneinander beabstandet sind und über die ein Schaltbereich der Speichermaterialschicht von einem Stromsignal durchsetzbar ist, wobei mittels des Stromsignals ein Phasenwechsel zwischen einer kristallinen Phase und einer amorphen Phase und damit eine Widerstandsänderung des Phasenwechselmaterials im Schaltbereich induzierbar ist.
EP 1 780 814 A2 offenbart eine Speicherzelle mit einer ersten Elektrode, einer zweiten Elektrode, einem Phasenänderungsmaterial zwischen den Elektroden, welches einen schmalen Bereich aufweist, ein Isolationsmaterial mit einer ersten thermischen Leitfähigkeit, das mit dem Phasenänderungsmaterial in Kontakt steht, wobei eine maximale Dicke des ersten Isolationsmaterials den schmalen Bereich kontaktiert, und ein zweites Isolationsmaterial mit einer zweiten thermischen Leitfähigkeit, die größer ist als die erste thermische Leitfähigkeit und welche das erste Isolationsmaterial kontaktiert.
AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein elektronisches Bauteil mit einer wandelbaren Struktur zu schaffen, das mit vernünftigem Energieverbrauch programmiert werden kann.
Um die oben definierte Aufgabe zu lösen, sind ein elektronisches Bauteil und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen gemäß den unabhängigen Ansprüchen geschaffen. Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch das elektronische Bauelement gemäß dem Anspruch 1 und das Verfahren zur Herstellung gemäß dem Anspruch 17. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
ein elektronisches Bauteil (wie eine Speicherzelle) mit Folgendem geschaffen: einer ersten Elektrode; einer zweiten Elektrode; einer wandelbaren Struktur, die elektrisch zwischen die erste Elektrode und die zweite Elektrode geschaltet ist und die durch Erwärmen zwischen mindestens zwei Zuständen wandelbar ist und in verschiedenen der mindestens zwei Zustände verschiedene elektrische Eigenschaften aufweist; wobei die wandelbare Struktur (wie einem Phasenänderungsmaterial, insbesondere mit planarer Konfiguration) Anschlussabschnitte (insbesondere zwei) aufweist, die mit der ersten Elektrode bzw. der zweiten Elektrode verbunden sind (beispielsweise direkt damit verbunden), und sie zwischen diesen einen Leitungsabschnitt (wie den zentralen Abschnitt) aufweist, der eine kleinere Dicke als die Anschlussabschnitte aufweist; und wobei die wandelbare Struktur so in Bezug auf die erste Elektrode und die zweite Elektrode angeordnet ist, dass in einem der mindestens zwei Zustände der Leitungsabschnitt einen amorphen Fleck (d.h., einen Bereich der wandelbaren Struktur in einem amorphen Zustand) aufweist, der sich nur über einen Teil (d.h., nicht mit Erstreckung über die gesamte Länge) dieses Leitungsabschnitts erstreckt.
Gemäß einem anderen Beispiel ist ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils geschaffen, das Folgendes beinhaltet: elektrisches Anschließen einer wandelbaren Struktur zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, wobei die wandelbare Struktur durch Heizen zwischen mindestens zwei Zuständen wandelbar ist und sie in verschiedenen der mindestens zwei Zustände verschiedene elektrische Eigenschaften aufweist: Ausbilden der wandelbaren Struktur in solcher Weise, dass sie zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeschlossene erste Anschlussabschnitte und zwischen diesen einen Leitungsabschnitt aufweist, der eine kleinere Dicke als die Anschlussabschnitte aufweist; Anordnen der wandelbaren Struktur in Bezug auf die erste Elektrode und die zweite Elektrode in solcher Weise, dass der Leitungsabschnitt in mindestens einem der zwei Zustände einen amorphen Fleck aufweist, der sich nur entlang einem Teil dieses Leitungsabschnitts erstreckt.
Der Begriff „elektronisches Bauteil“ kann insbesondere ein beliebiges Bauteil, ein beliebiges Element oder eine beliebige Einrichtung bezeichnen, die irgendeiner elektrischen, magnetischen und/oder elektronischen Funktion genügen. Dies bedeutet, dass während des normalen Gebrauchs elektrische, magnetische und/oder elektromagnetische Signale an das elektronische Bauteil angelegt und/oder von diesem erzeugt werden können.
Der Begriff „wandelbare Struktur“ kann irgendeine physikalische Struktur mit Wandlungseigenschaften bezeichnen. Beispiele sind eine Phasenänderungsstruktur oder eine Struktur mit wärmeabhängigen Eigenschaften. Phasenänderungsmaterialien müssen nicht nur zwei Phasen aufweisen, sondern sie können auch mehr als zwei Phasen aufweisen, beispielsweise kristallin, amorph, metaamorph, metakristallin, kristallin mit anderer Gitterorientierung usw.
Der Begriff „Phasenänderungsstruktur“ kann insbesondere jede physikalische Struktur bezeichnen, die über die Eigenschaft verfügt, unter dem Einfluss von Wärme (erzeugt durch ohmsche Verluste eines elektrischen Stroms, der durch die Phasenänderungsstruktur oder ein elektrisch/thermisch gekoppeltes Heizelement fließt, und/oder erzeugt durch die Absorption elektromagnetischer Strahlung) irgendeinen physikalischen Parameter oder eine Materialeigenschaft zu ändern. Dies kann insbesondere ein Umschalten eines Materials wie eines Chalkogenids zwischen einer amorphen und einer kristallinen Konfiguration bedeuten, womit eine deutliche Änderung des spezifischen elektrischen Widerstands einhergeht. Jedoch können durch diesen Begriff beliebige andere Phasenänderungen abgedeckt sein, wie eine Änderung von einer festen auf eine flüssige Phase, wobei diese Phasenänderungen mit einer Änderung einer physikalischen Eigenschaft verbunden sind.
Der Begriff „Speicherzelle“ kann insbesondere eine physikalische Struktur (wie eine Schichtfolge, die beispielsweise monolithisch auf/in einem Substrat wie einem Siliciumsubstrat integriert ist) bedeuten, die Information auf elektronische Weise speichert. Die in einer Speicherzelle gespeicherte Informationsmenge kann 1 Bit (insbesondere dann, wenn das Phasenänderungsmaterial zwischen zwei Phasen umgeschaltet wird, die die Logikwerte „1“ bzw. „0“ repräsentieren) sein, oder sie kann größer als 1 Bit sein (insbesondere dann, wenn das Phasenänderungsmaterial zwischen mindestens drei Phasen umgeschaltet wird). Die Speicherzelle kann auf und/oder in einem Substrat ausgebildet sein, wobei dieses irgendein geeignetes Material sein kann, wie ein Halbleiter, Glas, Kunststoff usw.
Der Begriff „Substrat“ kann dazu verwendet werden, allgemein die Elemente für Schichten zu bezeichnen, die unter und/oder über einer interessierenden Schicht oder interessierenden Abschnitten liegen. Auch kann das Substrat ein anderer Träger sein, auf dem eine Schicht ausgebildet ist, beispielsweise ein Halbleiterwafer wie ein Siliciumwafer oder ein Siliciumchip.
Der Begriff „Anschlussabschnitte“ der wandelbaren Struktur kann insbesondere Endabschnitte derselben bezeichnen, die mit dem metallischen Material der jeweiligen Elektroden in Kontakt stehen oder verbunden sind, also sozusagen in direkter körperlicher Verbindung damit stehen.
Der Begriff „Leitungsabschnitt“ der wandelbaren Struktur kann insbesondere den zentralen Abschnitt derselben bezeichnen, der zwischen den zwei Anschlussabschnitten eingebettet ist und insbesondere frei von direktem körperlichem Kontakt mit dem Elektrodenmaterial ist. Ein derartiger Leitungsabschnitt kann eine langgestreckte rechteckige Struktur sein, die entlang einem im Wesentlichen linearen Pfad ausgerichtet ist.
Der Begriff „Dicke“ des Leitungsabschnitts und der Anschlussabschnitte der wandelbaren Struktur kann die Dicke in einer Richtung innerhalb einer Oberflächenebene eines elektronischen Bauteils, orthogonal zu einer Stromflussrichtung, bezeichnen.
Die Begriffe „breit“ und „schmal“ für Elektroden können die Dicke in einer Richtung innerhalb einer Oberflächenebene eines elektronischen Bauteils, orthogonal zu einer Stromflussrichtung, bezeichnen. So kann der Stromfluss entlang der Verbindungsrichtung des breiten und des schmalen Abschnitts der Elektroden erfolgen.
Der Begriff „amorpher Fleck“ kann insbesondere einen Unterabschnitt (oder eine geometrische Untergruppe) des Leitungsabschnitts im Betriebszustand der wandelbaren Struktur bezeichnen, in dem er durch Anlegen eines sogenannten RESET-Pulses in einen amorphen Zustand gebracht wird. Ohne dass eine Festlegung auf eine spezielle Theorie erfolgen soll, wird aktuell davon ausgegangen, dass das Anlegen eines derartigen RESET-Pulses an den Leitungsabschnitt auf Grund thermoelektrischer Effekte wie des Thomson-Effekts zu einer asymmetrischen Temperaturverteilung entlang der Leitungszelle führt, so dass nur ein Teil derselben eine Schwellentemperatur zum Umschalten auf den amorphen Zustand überschreitet, wodurch nur ein Unterabschnitt des Leitungsabschnitts durch einen derartigen RESET-Puls amorph ausgebildet wird.
Der Begriff „asymmetrisch“, der die Anordnung der wandelbaren Struktur in Bezug auf die erste und die zweite Elektrode kennzeichnet, kann insbesondere angeben, dass im Design/der Anordnung dieser Bauteile irgendeine asymmetrische Eigenschaft enthalten ist, wie eine asymmetrische Verschiebung dieser Bauteile relativ zu einander oder asymmetrische (wie spiegelbildlich asymmetrisch) geometrische Eigenschaften entsprechender Abschnitte dieser Strukturen.
Der Begriff „Spiegelsymmetrie“, der eine wandelbare Struktur kennzeichnet, kann insbesondere eine Reflexionssymmetrie der geometrischen Form der wandelbaren Struktur bezeichnen. Im 2D-Raum existiert eine Symmetrieachse, in einem 3D-Raum eine Symmetrieebene. Ein Objekt oder eine Figur, die gegenüber ihrem transformierten Bild nicht unterscheidbar ist, kann als spiegelsymmetrisch bezeichnet werden. Die Symmetrieachse einer zweidimensionalen Figur ist eine solche Linie, dass dann, wenn eine Senkrechte errichtet wird, beliebige zwei Punkte, die unter gleichen Abständen von der Symmetrieachse auf derselben liegen, identisch sind. Eine andere Weise, dies zu betrachten, geht dahin, dass dann, wenn die Form über die Achse auf die Hälfte zu falten wäre, die zwei Hälften identisch wären: die zwei Hälften sind das wechselseitige Spiegelbild. Eine nicht spiegelsymmetrische Struktur zeigt die Eigenschaft der Spiegelsymmetrie nicht. Genauer gesagt, können zwei Symmetrieachsen (2D) oder Symmetrieebenen (3D) vorliegen. Eine ist eine Linie (Ebene) in der Stromrichtung (Symmetrie zwischen der „oberen Hälfte“ und der „unteren Hälfte“ der Linie), und die andere ist eine Linie (Ebene) orthogonal zur Stromrichtung (Symmetrie zwischen der „linken Hälfte“ und der „rechten Hälfte“ der Linie). Hierbei ist insbesondere die letztere Symmetrie gemeint.
Gemäß einem Beispiel können die geometrische Anordnung und das Design von Elektroden und einer wandelbaren Struktur in solcher Weise konfiguriert sein, dass nur ein Teil eines Leitungsabschnitts der wandelbaren Struktur, d.h. nicht der gesamte Leitungsabschnitt, durch Anlegen eines RESET-Pulses in einen amorphen Zustand gebracht wird. Durch Ergreifen einer derartigen Maßnahme, d.h. durch kleines Ausbilden des amorphen Flecks, kann die Schwellenspannung zum Programmieren klein gehalten werden, was zu mäßigen Leistungserfordernissen für das Programmieren führt. Es kann insbesondere vorteilhafte sein, dass mindestens ein Teil des Leitungsabschnitts der wandelbaren Struktur mit dem Elektroden Material überlappt, so dass nur ein restlicher Unterabschnitt des Leitungsabschnitts die zwei Elektroden überbrückt, ohne dass irgendeine direkte körperliche Verbindung zum Elektrodenmaterial bestünde.
So kann ein elektronisches Bauteil geschaffen sein, das besonders dazu geeignet ist, in aktuellen und zukünftigen CMOS-Generationen realisiert zu werden, da es verringerten Energieverbrauch, eine verringerte Schwellenspannung (diese sollte unter der maximal zuführbaren Spannung liegen) und verringerte Lateralabmessungen verfügt. Demgemäß können die Nachteile herkömmlicher lateraler Speicherzellen überwunden werden, so dass ein Herunterskalieren auf kleine Lateralabmessungen niedrige Programmierleistung sowie eine niedrige Schwellenspannung ermöglicht werden können.
So ist, gemäß einem Beispiel, eine Speicherzelle geschaffen, die über eine Phasenänderungsmaterialstruktur einer ersten Länge verfügt, die ferner einen ersten und einen zweiten Anschluss und einen amorphen Fleck mit einer zweiten Länge aufweist, die kleiner als die erste Länge ist. Die zweite Länge des amorphen Flecks kann als Abstand zwischen Metallelektroden definiert sein, die auf oder unter der Phasenänderungsmaterialstruktur platziert sind. Die Metallelektroden können symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf die Phasenänderungsmaterialstruktur angeordnet sein. Die Metallelektroden können symmetrisch oder asymmetrisch in Bezug auf die Phasenänderungsmaterialstruktur angeordnet sein. Bei einer weiteren Ausführungsform können die Metallelektroden so geformt sein, dass sie über eine ähnliche Form wie das Phasenänderungsmaterial verfügen, das durch die jeweilige Metallelektrode zu bedecken ist.
Durch Ergreifen einer derartigen Maßnahme kann eine niedrige Schwellenspannung erzielt werden. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass betreffend den Anodenbereich (d.h. für die Elektrode, die mit dem positiven/Pluspol einer Programmier-Strom/Spannungsquelle zu verbinden ist), der Rand des amorphen Flecks durch den Übergang von der schmalen Phasenänderungsleitung zum breiten Teil derselben fixiert sein kann, so dass der Wärmeverlust des metallischen Teils der Anode verringert ist. Durch Ergreifen dieser Maßnahme können Phasenänderungsspeicherzellen mit moderaten Schwellenspannungen und Eigenschaften betreffend Wärmeverluste zum metallischen Teil aufgebaut werden.
Insbesondere kann ein asymmetrisches Zellenlayout für Phasenänderungsmaterialien bereitgestellt sein. So kann ein Phasenänderungsmaterial mit einer asymmetrischen, lateralen Metallelektrodenkonfiguration oder einer symmetrischen, lateralen Metallelektroden Konfiguration bereitgestellt sein, das so geformt ist, dass ein amorpher Fleck auf schmale Weise gebildet wird und/oder ein Wärmeleck vermieden wird. Dies kann die Herstellung von Speichern mit Phasenänderungszelle, insbesondere CMOS, genauer gesagt, mit C065-Technologie, erlauben. Experimentell ist es ersichtlich, dass auf Grund thermoelektrischer Effekte eine asymmetrische Verschiebung eines amorphen Flecks innerhalb des schmalen wandelbaren Materials vorhanden sein kann. Durch entsprechende geometrische Designausführungen (beispielsweise eine asymmetrische Konfiguration) können derartige Effekte berücksichtigt werden, sie können unterdrückt werden, oder sie können sogar beseitigt werden, um die Programmiereigenschaften der Zelle zu verbessern.
Insbesondere kann eine Knochenstruktur (siehe beispielsweise die 4 oder die 12) eines wandelbaren Materials von Vorteil sein. Eine derartige Konfiguration kann von Vorteil sein, da sie gewünschte Eigenschaften betreffend den Kontaktwiderstand zwischen einem Phasenänderungsmaterial und einer Elektrode zeigen kann. Wenn die Form der Phasenänderungsmaterialschicht die eines Knochens ist, kann diese den Gesamtwiderstand klein halten. Die durch das Metall bedeckte Fläche kann betreffend den Kontaktwiderstand von Bedeutung sein.
Gemäß einem Beispiel kann ein amorpher Fleck erzielt werden, der kleiner als der Abstand ist, wie er auf Grund der Prozesstechnologie erzielbar ist. Die Erstreckung des effektiven amorphen Flecks kann dann alleine durch die Metallelektroden oder durch mindestens eine derselben und die gegenüberliegende Anschlussstruktur des Phasenänderungsmaterials bestimmt sein. Eine Verringerung des Wärmelecks zu den Elektroden durch ein entsprechendes Elektrodendesign kann ein gesondertes Merkmal sein, wie es bei Ausführungsformen der Erfindung anwendbar ist. Ein zusätzlicher Gesichtspunkt besteht darin, dass der Fleck zur Anode hin verschoben werden kann, so dass eine Asymmetrie desselben effizient unterdrückt werden kann. Die symmetrische/asymmetrische Position sowie die Erstreckung des amorphen Fleck können experimentell beispielsweise durch Aufnehmen von TEM-Fotografien der Phasenänderungsschicht sichtbar gemacht werden.
Als Nächstes werden weitere beispielhafte Ausführungsformen des elektronischen Bauteils erläutert. Jedoch gelten diese Ausführungsformen auch für das Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils.
Die wandelbare Struktur kann eine wärmeabhängige Struktur bilden, insbesondere eine Phasenänderungsstruktur, die zwischen mindestens zwei Phasenzuständen wandelbar ist. Demgemäß kann unter dem Einfluss von Wärme, der durch ohmsche Verluste eines Programmierstroms, der durch die Phasenänderungsstruktur und/oder mit ihr verbundene Elektroden fließt, das Umschalten zwischen den zwei Phasen ausgelöst werden. Wärmeenergie kann auch über elektromagnetische Strahlung zugeführt werden. Jedoch kann Wärmeenergie auch über einen mit der Struktur zusammenhängenden Heizer zugeführt werden.
Insbesondere kann die Phasenänderungsstruktur in solcher Weise ausgebildet werden, dass der Wert der elektrischen Leitfähigkeit zwischen den zwei Phasenzuständen verschieden ist. In einem der mindestens zwei Phasenzustände kann die Phasenänderungsstruktur elektrisch leitend sein (beispielsweise im Wesentlichen metallisch leitende sein). Im anderen Phasenzustand kann die elektrische Leitfähigkeit größer oder kleiner als im ersten Zustand sein, und beispielsweise kann die Phasenänderungsstruktur superleitend sein, oder sie kann halbleitend sein, oder sie kann isolierend sein, oder sie kann auch leitende mit einem modifizierten Wert der Leitfähigkeit sein. Im normalen Betrieb des elektronischen Bauteils wird die Funktion desselben vom aktuellen Wert der elektrischen Leitfähigkeit der Phasenänderungsstruktur beeinflusst oder definiert, oder sie hängt davon ab. Dies kann die Herstellung von Speicherzellen, Schaltern, Stellgliedern, Sensoren usw. unter Verwendung der verschiedenen Werte der elektrischen Leitfähigkeit der Phasenänderungsstruktur in verschiedenen Phasenmodi erlauben.
Durch einen Strompuls oder ein Stromsignal kann in einem wandelbaren Material Wärme erzeugt werden, um dadurch seinen Phasenzustand und demgemäß seinen Wert der elektrischen Leitfähigkeit zu ändern. Die zugeführten Strompulse können bestimmte Form aufweisen (beispielsweise können sie eine schnell ansteigende Flanke und langsam abfallende Flanke aufweisen, oder sie können eine nach rechts gekrümmte ansteigende Flanke und eine links gekrümmte abfallende Flanke aufweisen), und sie können durch verschiedene Parameter (wie die Stromamplitude, die Pulsdauer usw.) charakterisiert sein. Durch Einstellen der Pulsparameter ist es möglich, zu steuern, ob das Phasenänderungsmaterial in eine kristalline oder eine amorphe Phase gewandelt wird. Sehr hohe Temperaturen mit schnellen Abkühlen können zu einer amorphen Phase führen. Eine kleinere Temperaturerhöhung oder ein langsameres Abkühlen kann zu einer kristallinen Phase führen.
Die Phasenänderungsstruktur kann auf solche Weise ausgebildet sein, dass einer der zwei Phasenzustände eine kristalline Phase ist, während der andere der beiden eine amorphe Phase der Phasenänderungsstruktur ist. Eine derartige Materialeigenschaft findet sich bei Chalkogenidmaterialien. Es kann ein Chalkogenidglas verwendet werden, das ein Glas ist, das als wesentliche Komponente ein Chalkogenidelement (Schwefel, Selen oder Tellur) enthält. Beispiele für Phasenänderungsmaterialien sind GeSbTe, AgInSbTe, InSe, SbSe, SbTe, InSbSe, InSbTe, GeSbSe, GeSbTeSe und AgInSbSeTe.
Das elektronische Bauteil kann eine elektrische Erfassungsschaltung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, die verschiedenen elektrischen Eigenschaften der wandelbaren Struktur in verschiedenen der mindestens zwei Zustände zu erfassen. Beispielsweise kann an die wandelbare Struktur eine Testspannung angelegt werden, und der sie entlang fließende Strom hängt von ihrem Phasenzustand ab, da die elektrischen Leitfähigkeiten in der kristallinen und der amorphen Phase verschieden sind. Eine derartige Erfassungsschaltung kann auch Auswähltransistoren oder andere Arten von Schaltern aufweisen, die selektiv den Zugriff auf ein spezielles elektronisches Bauteil eines Arrays elektronischer Bauelemente ermöglichen oder sperren. So kann jedem der elektronischen Bauteile ein jeweiliger Auswähltransistor zugeordnet werden.
Gemäß einem Beispiel kann die wandelbare Struktur symmetrisch in Bezug auf die erste und die zweite Elektrode angeordnet sein. Eine derartige Konfiguration kann leicht hergestellt werden. Beispielsweise zeigen die Ausführungsformen der 4, der 6, der 7 und der 15 eine derartige symmetrische Konfiguration.
Gemäß einem derartigen Beispiel können die erste und die zweite Elektrode betreffend mindestens eine der Eigenschaften der folgenden Gruppe identisch sein: Form (beispielsweise Kontur), Fläche und Material (wie Wolfram oder TaN). Durch gleiches Ausbilden der Form, der Fläche und/oder des Materials für die zwei Elektroden können eine einfache Prozessintegration und ein einfaches Layout erzielt werden.
Gemäß einem anderen Beispiel kann die wandelbare Struktur asymmetrisch in Bezug auf die erste und die zweite Elektrode angeordnet sein. Bei einer derartigen Konfiguration kann eine asymmetrische Anordnung eines amorphen Flecks durch eine inverse asymmetrische Konfiguration des Phasenänderungsmaterials und der Elektroden kompensiert werden, um dadurch beim Programmieren Wärmeverluste effizient zu verringern. Beispielsweise zeigen die Ausführungsformen der 2, der 3, der 5, der 8, der 9 und der 14 eine derartige asymmetrische Konfiguration.
Insbesondere können die erste und die zweite Elektrode betreffend mindestens eine der Eigenschaften aus der folgenden Gruppe differieren: Form, Fläche und Material. Derartige Unterschiede können zu einer asymmetrischen Konfiguration führen.
Die wandelbare Struktur kann eine spiegelsymmetrische Struktur sein. Eine derartige Ausführungsform kann mit einer symmetrischen oder einer asymmetrischen Konfiguration der Elektroden kombiniert werden. Eine spiegelsymmetrische Struktur kann eine Struktur mit einem linken und einem rechten Abschnitt sein, wobei der linke Abschnitt durch Reflexion im Wesentlichen auf den rechten Abschnitt abgebildet werden kann. Alternativ kann die wandelbare Struktur eine nicht-spiegelsymmetrische Struktur sein. Eine derartige Ausführungsform kann mit einer symmetrischen oder einer asymmetrischen Konfiguration der Elektroden kombiniert werden. Einer nicht-spiegelsymmetrischen Struktur kann es an Symmetrie fehlen.
Ein Bereich des Leitungsabschnitts kann so ausgebildet sein, dass er mit der ersten und/oder der zweiten Elektrode überlappt (auf kontaktierende Weise). Durch einen derartigen überlappenden Bereich kann die Größe des amorphen Flecks verringert werden, da aktuell davon ausgegangen wird, dass dieser überlappende Abschnitt durch Anlegen eines RESET-Pulses nicht in den amorphen Zustand gewandelt wird.
Mindestens eine Elektrode der aus der ersten und der zweiten Elektrode bestehenden Gruppe kann einen breiten und einen schmalen Abschnitt, der schmaler als der breite Abschnitt ist, aufweisen, wobei der schmale Abschnitt mit einem Bereich des Leitungsabschnitts überlappt. Die Richtung, entlang der der schmale Abschnitt schmaler als der breite Abschnitt ist, kann insbesondere dieselbe Richtung sein, entlang der der Leitungsabschnitt der wandelbaren Struktur eine kleinere Dicke als die Anschlussabschnitte derselben aufweist. Durch Ausbilden einer schmalen Spitze oder Nase der Elektroden kann das Auslecken von Wärme zu den Elektroden deutlich verringert werden. Die erste und/oder die zweite Elektrode können auf rechteckige Weise, oder auf rechteckige Weise mit einem schmalen Endabschnitt, oder mit L-Form geformt sein.
Die wandelbare Struktur kann in ähnlicher Weise als Knochen, als Hantel oder als Buchstabe U geformt sein.
Das elektronische Bauteil kann als Speicherbauteil ausgebildet sein. Bei einem derartigen Speicherbauteil kann Information von einem oder mehreren Bits in der aktuellen Phase des Phasenänderungsmaterials gespeichert sein, insbesondere abhängig vom aktuellen von zwei oder mehr Phasenzuständen der Phasenänderungsstruktur.
Das elektronische Bauteil kann auch als Speicherarray ausgebildet sein, d.h. als Konfiguration einer (großen) Anzahl von Speicherbauteilen des oben genannten Typs. Bei einem derartigen Speicherarray können die Speicherzellen matrixartig angeordnet sein, und sie können durch Bitleitungen und Wortleitungen durch als Schalter dienende Transistoren gesteuert werden, um Zugriff auf gewünschte individuelle Speicherzellen und Speicherbauteile zu erlangen oder zu verhindern. Die mehreren Speicherzellen können in einem gemeinsamen Substrat (beispielsweise aus Silicium) monolithisch integriert sein.
Das elektronische Bauteil kann auch als Stellglied dienen, da eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit der Phasenänderungsstruktur zu einer Modifizierung eines Stellsignals führen kann.
Es ist auch möglich, das elektronische Bauteil als mikroelektromechanische Struktur (MEMS) auszubilden. Ein durch eine Phasenänderung des wandelbaren Materials modifiziertes elektrisches Signal kann zu einer speziellen Bewegung einer beweglichen Komponente der mikroelektromechanischen Struktur (MEMS) führen.
Es ist ersichtlich, dass eine Modifizierung des Phasenänderungsmaterials, und daher seiner elektrischen Leitfähigkeit, dazu verwendet werden kann, Steuerungseinheiten, Schalter, Wandler usw. aufzubauen.
Betreffend jeden beliebigen Verfahrensschritt kann eine beliebige herkömmliche Prozedur realisiert werden, wie sie aus der Halbleitertechnologie bekannt ist. Zum Herstellen von Schichten oder Komponenten können Abscheidungstechniken wie CVD (chemische Dampfabscheidung), PECVD (Plasma-unterstützte chemische Dampfabscheidung), ALD (Abschaltung einer atomaren Schicht) oder Sputtern gehören. Zum Entfernen von Schichten oder Komponenten können Ätztechniken wie Nassätzen, Dampfätzen usw. sowie Strukturierungstechniken wie optische Lithografie, UV-Lithografie, Elektronenstrahllithografie usw. gehören.
Es besteht zum Beispiel keine Bindung an spezielle Materialien, so dass viele verschiedene Materialien verwendbar sind. Es ist möglich, für leitende Strukturen Metallisierungsstrukturen, Silicidstrukturen oder Polysiliciumstrukturen zu verwenden. Für Halbleiterbereiche oder -komponenten kann kristallines Silicium verwendet werden. Für Isolierabschnitte kann Siliciumoxid oder Siliciumnitrid verwendet werden.
Die Struktur kann auf einem rein kristallinen Siliciumwafer oder einem SOI(Silicon On Insulator)-Wafer ausgebildet werden.
Es können beliebige Prozesstechnologien realisiert werden, wie CMOS, BIPOLAR, BICMOS.
Die oben definierten Gesichtspunkte sowie weitere Gesichtspunkte der Erfindung werden aus den nachfolgend beschriebenen Beispielen ersichtlich werden, und sie werden unter Bezugnahme auf diese Ausführungsbeispiele erläutert.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Beispiele, auf die sie jedoch nicht beschränkt ist, detaillierter beschrieben.

1 bis 9 zeigen beispielhafte elektronische Bauteile.
10 bis 13 zeigen beispielhafte geometrische Formen von Phasenänderungsmaterialien, wie sie in elektronischen Bauteilen realisierbar sind.
14 zeigt eine beispielhafte Speicherzelle.
15 zeigt ein beispielhaftes elektronisches Bauteil.
16 und 17 zeigen herkömmliche elektronische Bauteile.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Darstellung ist der Zeichnung ist schematisch. In verschiedenen Zeichnungen sind ähnliche oder identische Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Nachfolgend wird, unter Bezugnahme auf die 1, ein elektronisches Bauteil 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Das elektronische Bauteil verfügt über eine erste Elektrode 101 mit Rechteckform. Das elektronische Bauteil 100 verfügt ferner über eine zweite Elektrode 102 ebenfalls mit Rechteckform und einer größeren Fläche als der der ersten Elektrode 101. Obwohl es in der 1 nicht dargestellt ist, sind die Elektroden 101 und 102 Metallelektroden, die auf einer Fläche eines Substrats wie eines Siliciumsubstrats oder eines Isolatorsubstrats abgeschieden sind. In einem derartigen Substrat können monolithisch weitere elektronische Bauteile so integriert sein, dass sie mit den Elektroden 101, 102 in Kontakt stehen. Die Konfiguration der 1 ist planar, d.h., dass die Elektroden 101, 102 im Wesentlichen auf demselben Niveau über dem Substrat liegen. Die 1 zeigt eine Draufsicht des elektronischen Bauteils 100.
Zwischen den Elektroden 101, 102 ist eine Phasenänderungsmaterialstruktur 103 mit Handelgeometrie vorhanden, und sie ist elektrisch mit ihnen verbunden. Die wandelbare Struktur 103, genauer gesagt, ein Teil derselben, ist durch Erwärmen mittels eines Set/RESET-Stroms, der zwischen die Elektroden 101, 102 zu legen ist, zwischen einem amorphen und einem kristallinen Zustand wandelbar. Die Phasenänderungsmaterialstruktur 103 weist im amorphen und im kristallinen Zustand verschiedene Werte der elektrischen Leitfähigkeit auf.
Die Phasenänderungsstruktur 103 verfügt über einen ersten Anschlussabschnitt 104 und einen zweiten Anschlussabschnitt 105. Der erste Anschlussabschnitt 104 überlappt teilweise mit der ersten Elektrode 101, um mit dieser elektrisch verbunden zu sein. Der zweite Endabschlussabschnitt 105 ist vollständig auf der zweiten Elektrode 102 angeordnet. Darüber hinaus ist ein sich entlang der horizontalen Richtung in der 1 erstreckender länglicher Leitungsabschnitt 106 so vorhanden, dass er den ersten Anschlussabschnitt 104 und den zweiten Anschlussabschnitt 105 überlappt, wobei er einen verjüngten Übergangsabschnitt/mittleren Abschnitt 108, 109 aufweist. Der Leitungsabschnitt 106 weist eine Dicke (oder Breite) l₂ auf, die kleiner als die Dicke (oder Breite) l₁ der Endabschnitte 104, 105 ist.
Die wandelbare Struktur 103 ist so in Bezug auf die Elektroden 101, 102 angeordnet, dass im amorphen Zustand des Phasenänderungsmaterials 103 der Leitungsabschnitt 106 einen amorphen Fleck 107 aufweist, der sich entlang einem Unterabschnitt des Leitungsabschnitts 106 erstreckt. Der restliche Teil des Leitungsabschnitt 106 kann beim Anlegen eines RESET-Pulses immer noch in einem kristallinen Zustand gehalten werden. Anders gesagt, verbleibt auch in einem amorphen Zustand des amorphen Flecks 107 der restliche Teil des Leitungsabschnitts 106, der nicht als amorpher Fleck 107 gekennzeichnet ist, im Wesentlichen kristallin. Im Gegensatz hierzu ist im kristallinen Zustand des Phasenänderungsmaterials 103 im Wesentlichen die gesamte Erstreckung des Leitungsabschnitts 106 kristallin.
Die wandelbare Struktur 103 ist asymmetrisch in Bezug auf die Elektroden 101, 102 angeordnet. Insbesondere differieren die zwei Elektroden 101, 102 hinsichtlich der Form und der Oberfläche. Die wandelbare Struktur 103 ist als nicht-spiegelsymmetrische Struktur ausgebildet, da der Endabschnitt 104 eine andere Fläche als der Endabschnitt 105 aufweist.
Wie es aus der 1 ersichtlich ist, überlappt ein Endbereich des Leitungsabschnitts 106 auf der rechten Seite mit der zweiten Elektrode 102, um dadurch die Schwellenspannung abzusenken.
Die 1 zeigt ein asymmetrisches Leitungszellenlayout für einen Phasenänderungsspeicher. Die Elektroden 101, 102 sind Metallelektroden, die beispielsweise aus TaN oder Wolfram hergestellt werden können. Die 1 zeigt eine Konfiguration eines Leitungszellenlayouts für ein Phasenänderungsmaterial. Der Grundbetrieb des Speichers besteht darin, dass nach einem ohmschen Erwärmen eines Phasenänderungsmaterials 103 bis über den Schmelzpunkt sowie anschließendem schnellem Abkühlen das Material in einem amorphen Zustand mit hohem ohmschen Wert vorliegt, was insbesondere für einen Abschnitt 107 gilt. Das Material kann durch Erwärmen bis über die Umkristallisierungstemperatur in einen kristallinen Zustand mit niedrigem ohmschem Wert zurückgewandelt werden. Der amorphe Fleck 107, in dem das Phasenänderungsmaterial 103 im amorphen Zustand einen hohen ohmschen Wert zeigt, ist in der 1 gekennzeichnet.
Die Schwellenspannung sollte ausreichend niedrig sein (beispielsweise unter der maximalen Versorgungsspannung bei CMOS-Technologie). In der 1 besteht für die Verringerung der Länge des amorphen Flecks 107 (d.h. für die Verringerung der Schwellenspannung) keine Einschränkung durch den durch die Technologie zulässigen Abstand. Durch teilweises Überlappen des Leitungsabschnitts 106 mit der zweiten Elektrode 102 wird die Programmiercharakteristik des elektronischen Bauteils 100 verbessert. Zusätzlich zu den obigen Überlegungen liegt der amorphe Fleck 107 nicht in der Mitte der Leitung 106, sondern er ist auf Grund thermoelektrischer Effekte wie des Thomson-Effekts zur Anode (erste Elektrode 101 bei der Ausführungsform der 1, wenn dieser die positive Polarität zugewiesen ist) verschoben.
So zeigt die 1 ein asymmetrisches Layout, das für den Elektroden Abstand d_e1 und die Länge der Phasenänderungsleitung (siehe die der Bezugszahl 106 zugewiesene Klammer) einen kleinen amorphen Bereich 107, und damit eine niedrige Schwellenspannung, zeigt. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass betreffend den Anodenbereich 101 der Rand des amorphen Flecks 107 durch den Übergang von der schmalen Phasenänderungsleitung 106 zum weiten Teil 104 der Leitungszelle festgelegt ist, so dass der Wärmeverlust an den metallischen Teil der Anode 101 verringert ist.
Die verjüngten mittleren Abschnitte 108, 109 in der 1 können auch andere geometrische Formen aufweisen, beispielsweise kann der Übergang auch abrupt sein. Betreffend den Kathodenbereich 102 bestimmt die Metallelektrode 102 den Rand des amorphen Bereichs 107, jedoch kann hier der Wärmeverlust auf Grund elektrothermischer Effekte klein sein. Demgemäß können durch die Konfiguration der 1 eine kleine Schwellenspannung und ein kleiner RESET-Strom erzielt werden.
Die 2 zeigt ein beispielhaftes elektronisches Bauteil 200. Die 2 zeigt eine Konfiguration, bei der die Phasenänderungsleitung 106 kürzer als in der 1 dimensioniert ist.
Die 3 zeigt ein elektronisches Bauteil 300, bei dem jede der Elektroden 101, 102 eine entsprechende Verlängerung 302, 304 aufweist, die die Länge des amorphen Flecks 107 weiter begrenzt und ein übermäßiges Auslecken von Wärme zu den Elektroden 101, 102 verhindert. Die Nasen oder Vorsprünge 302, 304 überlappen mit dem schmalen Bereich 106 der Phasenänderungsleitung 103, wodurch sich eine Verringerung des Wärmelecks ergibt.
Die 4 zeigt eine Darstellung einer Phasenänderungsstruktur 103 mit Knochenform. Ferner sind die zwei Elektroden 101, 102 dargestellt, die mit einem Abstand d₁ voneinander vorhanden sind. Die Konfiguration der 4 ist hoch symmetrisch, was sich insbesondere aus der Ansicht ergibt, gemäß der die Knochenstruktur 103 symmetrisch auf den Elektroden 101, 102 angeordnet ist. Die Knochenstruktur der 4 kann zum Verringern des Kontaktwiderstands vorteilhaft sein. Der Abstand d₁ muss klein sein, um die Länge des amorphen Flecks klein und unter d₁ zu halten (um so die Schwellenspannung niedrig zu halten), und um den Gesamtwiderstand der Leitung 400 aus dem Phasenänderungsmaterial niedrig zu halten (einschließlich des Phasenänderungsmaterials 103 und der Elektroden 101, 102).
Die 5 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie die 4, wobei jedoch das Phasenänderungsmaterial 103 in Knochenform und die Elektroden 101, 102 eine asymmetrische Konfiguration bilden. Insbesondere verfügt der breite Abschnitt 104 der knochenförmigen Struktur 103 aus dem Phasenänderungsmaterial über eine größere Fläche als der zweite, breite Abschnitt 105. Die erste Elektrode 101 weist eine kleinere Fläche als die zweite Elektrode 102 auf. Wenn aus Prozessgründen d₂ » d₁ und d₃ » d1 gilt, kann auf diese Weise die effektive Leitungslänge d₁ erhalten werden (d₂ und d₃ müssen nicht gleich sein). Einer von derartigen Prozessgründen kann der folgende sein: damit ein kleiner RESET-Strom vorliegt, muss die Leitung nahe dem Zentrum schmaler/dünner sein (d.h., W sollte in der 5 klein sein). Aus lithografischen Gründen (Proximitätseffekten) kann W kleiner sein, wenn d₂ groß ist.
Die 6 zeigt ein beispielhaftes elektronisches Bauteil 600, bei dem die Elektroden breite Abschnitte 301, 303 (mit einer Dicke s₁ ) und schmale Abschnitte 302, 304 (mit einer Dicke s₂ ) aufweisen, ähnlich wie in der 3. Die Phasenänderungsleitung 103 weist Knochensymmetrie auf.
Die 7 zeigt ein elektronisches Bauteil 700 mit rechteckigen Elektroden 101, 102 und einem knochenförmigen Phasenänderungsmaterial 103.
Die 8 zeigt eine Konfiguration, bei der eine Elektrode 101 rechteckig ist und die zweite Elektrode 303, 304 einen breiten Abschnitt 303 und einen schmalen Abschnitt 304 aufweist. Das Phasenänderungsmaterial 103 ist mit Knochenkonfiguration vorhanden.
Die 9 zeigt ein Beispiel eines elektronischen Bauteils 900 mit einem symmetrischen, knochenförmigen Phasenänderungsmaterial 103 und mit zwei asymmetrischen Elektroden 101, 102 mit rechteckiger Form, wobei die Flächen verschieden sind.
Die Strukturen der 6 und 8 sind gegenüber den Strukturen der 7 bzw. 9 bevorzugt. Ein Grund hierfür besteht darin, dass das Auslecken von Wärme zu den Elektroden 101, 102 verringert werden kann, wobei die Länge des amorphen Flecks immer noch kleiner als d₁ gehalten ist.
Die 10 zeigt eine Geometrie 1300 für eine Speicherzelle mit einer U-förmigen Phasenänderungsmaterialstruktur 103. Die Elektroden 101, 102 sind an den Innenwänden des umgekehrten U angebracht. Eine andere Geometrie 1400 ist in der 11 dargestellt, wobei hier eine Grundstruktur gezeigt ist. Mit der Geometrie der 10 ist es möglich, sehr schmale Leitungen herzustellen. Der Grund hierfür besteht darin, dass auf Grund der Proximitätseffekte nach der Verarbeitung die Geometrie der 11 ähnlich der in der 12 dargestellten aussieht, wobei ein Bild 1500 dargestellt ist. Der mit der Bezugszahl 1501 gekennzeichnete zentrale Abschnitt muss dann schmal sein (beispielsweise ist W klein). Die Geometrie 1300 der 10 sieht bei einer echten Konfiguration ähnlich aus, wie es in der 13 dargestellt ist, und sie leidet weniger unter Proximitätseffekten. Dies ist in einer Darstellung 1600 gekennzeichnet.
Die 14 zeigt eine Geometrie, die der des elektronischen Bauteils 100 ähnlich ist, jedoch über eine weitere elektronische Schaltung verfügt, die dafür sorgt, dass das elektronische Bauteil 100 als Speicherzelle 1700 betrieben wird.
Es ist eine Spannungsquelle/Stromquelle 1701 vorhanden. Wenn ein Schalttransistor 1702 so betrieben wird, dass er leitet, d.h. wenn eine entsprechende Spannung an seinen Gatebereich angelegt wird, wird die durch die Spannungs- oder Stromquelle 1701 gelieferte Spannung oder der Strom an die erste Elektrode 101 geliefert, er fließt durch die Phasenänderungsstruktur 103, und er wird an die zweite Elektrode 102 geliefert. Abhängig vom Phasenzustand der wandelbaren Struktur 103 ist der durch einen Strom- oder Quellendetektor 1703 erfasste Strom größer oder kleiner. Ein Bezugspotenzial 1704 kann das Massepotenzial sein. Durch Schalten des Leitungsabschnitts 106 des Phasenänderungsmaterials 103 in einen amorphen Zustand (siehe die Bezugszahl 107) oder einen kristallinen Zustand kann in der Speicherzelle 1700 Logikinformation „1“ oder „0“ gespeichert werden.
Die 15 zeigt ein Beispiel 1800, bei der nur ein kleiner Teil des schmalen Abschnitts 107 mit der jeweiligen Elektrode 101 oder 102 überlappt.
Die 16 zeigt eine herkömmliche Struktur 1900, bei der keine Überlappung auftritt, was zu einem großen amorphen Fleck führt, weswegen sich eine hohe Schwellenspannung ergibt.
Die 17 zeigt ein anderes herkömmliches Beispiel 200, bei dem eine hantelförmige Phasenänderungsleitung 103 auf zwei rechteckige Elektroden 101, 102 aufgebracht ist, um die nicht überlappende Struktur 2000 zu bilden.

Claims

Elektronisches Bauteil (100) mit: einer ersten Elektrode (101); einer zweiten Elektrode (102); einem Phasenänderungsmaterial (103), das elektrisch zwischen die erste Elektrode (101) und die zweite Elektrode (102) geschaltet ist, in Abhängigkeit von zugeführter Wärmeenergie mindestens zwei Zustände und in verschiedenen der mindestens zwei Zustände verschiedene elektrische Eigenschaften aufweist; wobei das Phasenänderungsmaterial (103) einen ersten Anschlussabschnitt (104), der mit der ersten Elektrode (101) verbunden ist, einen zweiten Anschlussabschnitt (105), der mit der zweiten Elektrode (102) verbunden ist, und zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussabschnitt (104, 105) einen Leitungsabschnitt (106) aufweist, der eine kleinere Dicke als die ersten und zweiten Anschlussabschnitte (104, 105) aufweist; und wobei das Phasenänderungsmaterial (103) so in Bezug auf die erste Elektrode (101) und die zweite Elektrode (102) angeordnet ist, dass in einem der mindestens zwei Zustände der Leitungsabschnitt (106) einen amorphen Fleck (107) aufweist, der sich von einem Ende des Leitungsabschnittes (106) aus nur über einen Teil des Leitungsabschnitts (106) erstreckt, wobei mindestens ein Bereich des Leitungsabschnitts (106) so angeordnet ist, dass er in einer Draufsicht mit mindestens einer Elektrode der aus den folgenden Elektroden bestehenden Gruppe überlappt: erste Elektrode (101) und zweite Elektrode (102).
Elektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 1, wobei das Phasenänderungsmaterial (103) eine wärmeabhängige Struktur ist, die zwischen mindestens zwei Phasenzuständen wandelbar ist.
Elektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 1, wobei das Phasenänderungsmaterial (103) in mindestens einem der mindestens zwei Zustände elektrisch leitend ist.
Elektronisches Bauteil (1700) nach Anspruch 1, mit einer Erfassungsschaltung (1701 bis 1703), die dazu ausgebildet ist, die elektrischen Eigenschaften des Phasenänderungsmaterials (103) zu erfassen.
Elektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 1, wobei das Phasenänderungsmaterial (103) so ausgebildet ist, dass der Wert der elektrischen Leitfähigkeit zwischen den mindestens zwei Zuständen differiert.
Elektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 1, wobei das Phasenänderungsmaterial (103) so ausgebildet ist, dass mindestens einer der zwei Zustände einer kristallinen Phase des Phasenänderungsmaterials (103) entspricht.
Elektronisches Bauteil (1700) nach Anspruch 1, mit einem Schalter, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus Transistor (1702), Feldeffekttransistor, Bipolartransistor, FinFet und Diode besteht, wobei der Schalter in elektrischer Verbindung mit dem Phasenänderungsmaterial (103) steht.
Elektronisches Bauteil (400, 600, 700, 1800) nach Anspruch 1, wobei die erste Elektrode (101) und die zweite Elektrode (102) symmetrisch in Bezug auf das Phasenänderungsmaterial (103) angeordnet ist.
Elektronisches Bauteil (400, 600, 700, 1800) nach Anspruch 8, bei dem die erste Elektrode (101) und die zweite Elektrode (102) betreffend mindestens eine Eigenschaft der aus den folgenden Eigenschaften bestehenden Gruppe identisch sind: Form, Fläche und Material.
Elektronisches Bauteil (100, 200, 300, 500, 800, 900, 1700) nach Anspruch 1, wobei das Phasenänderungsmaterial (103) asymmetrisch in Bezug auf die erste Elektrode (101) und die zweite Elektrode (102) angeordnet ist.
Elektronisches Bauteil (100, 200, 300, 500, 800, 900, 1700) nach Anspruch 10, wobei die erste Elektrode (101) und die zweite Elektrode (102) betreffend mindestens eine Eigenschaft der aus den folgenden Eigenschaften bestehenden Gruppe differieren: Form, Fläche und Material.
Elektronisches Bauteil (400, 600, 700, 800, 900, 1800) nach Anspruch 1, wobei ein linker Abschnitt des Phasenänderungsmaterials (103) in Bezug auf einen rechten Abschnitt des Phasenänderungsmaterials (103) in einer Ebene senkrecht zur Stromflussrichtung symmetrisch ist.
Elektronisches Bauteil (100, 200, 300, 500, 900, 1700) nach Anspruch 1, wobei ein linker Abschnitt des Phasenänderungsmaterials (103) in Bezug auf einen rechten Abschnitt des Phasenänderungsmaterials (103) in einer Ebene senkrecht zur Stromflussrichtung asymmetrisch ist.
Elektronisches Bauteil (300) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Elektrode der aus der ersten Elektrode (101) und der zweiten Elektrode (102) bestehenden Gruppe einen breiten Abschnitt (301, 303) und einen schmalen Abschnitt (302, 304) aufweist, der in einer Draufsicht schmaler als der breite Abschnitt (301, 303) ist, wobei der schmale Abschnitt (302, 304) mit einem Bereich des Leitungsabschnitts (106) überlappt.
Elektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Elektrode der aus der ersten Elektrode (101) und der zweiten Elektrode (102) bestehenden Gruppe in einer Draufsicht mit einer Form geformt ist, die mindestens einer der Formen der folgenden Gruppe entspricht: Rechteckform und L-Form.
Elektronisches Bauteil (100) nach Anspruch 1, wobei das Phasenänderungsmaterial (103) in einer Draufsicht mit einer Form geformt ist, die einer der Formen der folgenden Gruppe entspricht: Knochen- und U-Form.
Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauteils (100), das Folgendes beinhaltet: elektrisches Anschließen eines Phasenänderungsmaterials (103) zwischen einer ersten Elektrode (101) und einer zweiten Elektrode (102), wobei das Phasenänderungsmaterial (103) durch Zuführen von Wärmeenergie zwischen mindestens zwei Zuständen wandelbar ist und es in verschiedenen der mindestens zwei Zustände verschiedene elektrische Eigenschaften aufweist: Ausbilden des Phasenänderungsmaterials (103) in solcher Weise, dass es zwischen der ersten Elektrode (101) und der zweiten Elektrode (102) angeschlossene erste und zweite Anschlussabschnitte (104, 105) und zwischen diesen einen Leitungsabschnitt (106) aufweist, der eine kleinere Dicke als die Anschlussabschnitte (104, 105) aufweist; Anordnen des Phasenänderungsmaterials (103) in Bezug auf die erste Elektrode (101) und die zweite Elektrode (102) in solcher Weise, dass der Leitungsabschnitt (106) in mindestens einem der zwei Zustände einen amorphen Fleck (107) aufweist, der sich nur entlang einem Teil des Leitungsabschnitts (106) von einem Ende des Leitungsabschnittes (106) aus erstreckt, wobei mindestens ein Bereich des Leitungsabschnitts (106) so angeordnet ist, dass er in einer Draufsicht mit mindestens einer Elektrode der aus den folgenden Elektroden bestehenden Gruppe überlappt: erste Elektrode (101) und zweite Elektrode (102).