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Dokumentenidentifikation DE102006041849A1 12.04.2007
Titel Elektrisch wiederbeschreibbares nicht-flüchtiges Speicherelement und Verfahren zu dessen Herstellung
Anmelder Elpida Memory, Inc., Tokyo, JP
Erfinder Asano, Isamu, Tokyo, JP;
Sato, Natsuki, Tokyo, JP;
Nakai, Kiyoshi, Tokyo, JP
Vertreter Glawe, Delfs, Moll, Patentanwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 06.09.2006
DE-Aktenzeichen 102006041849
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse H01L 27/24(2006.01)A, F, I, 20061219, B, H, DE
Zusammenfassung Ein nicht-flüchtiges Speicherelement hat eine Aufzeichnungsschicht, die ein Phasenänderungsmaterial enthält, eine untere Elektrode, die in Kontakt mit der Aufzeichnungsschicht vorgesehen ist, eine obere Elektrode, die in Kontakt mit einem Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht vorgesehen ist, einen Isolierschutzfilm, der in Kontakt mit dem anderen Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht vorgesehen ist. Dadurch kann eine hohe thermische Effizienz erzielt werden, weil die Größe der Berührungsfläche zwischen der Aufzeichnungsschicht und der oberen Elektrode verkleinert ist. Das Vorsehen des Isolierschutzfilms zwischen dem Zwischenschicht-Isolierfilm und der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht ermöglicht eine Verringerung der Zerstörung, welche die Aufzeichnungsschicht während der Strukturierung der Aufzeichnungsschicht oder während der Ausbildung des Durchgangslochs zum Freilegen eines Teils der Aufzeichnungsschicht erleidet.

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch wiederbeschreibbares, nicht-flüchtiges Speicherelement und ein Verfahren zur Herstellung des Elementes. Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung ein elektrisch wiederbeschreibbares, nicht-flüchtiges Speicherelement, das eine Aufzeichnungsschicht hat, die ein Phasenänderungsmaterial enthält, und ein Verfahren zur Herstellung des Elementes.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Personalcomputer und Server und dergleichen verwenden eine Speichervorrichtungshierarchie. Es gibt einen Speicher niedrigerer Stufe, der billig ist und eine hohe Speicherkapazität bereitstellt, während ein Speicher, der in der Hierarchie höher steht, einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb bereitstellt. Der unterste besteht im Allgemeinen aus einem Magnetspeicher, wie beispielsweise einer Festplatte und einem Magnetband. Da er nicht flüchtig ist, ist der Magnetspeicher zusätzlich eine billige Weise zur Speicherung von sehr viel größeren Mengen von Information als Festkörperbauelemente, wie beispielsweise Halbleiterspeicher. Der Halbleiterspeicher ist jedoch sehr viel schneller und kann im Gegensatz zu dem sequentiellen Zugangsvorgang von Magnetspeichervorrichtungen direkt auf die gespeicherten Daten zugreifen. Aus diesen Gründen wird der Magnetspeicher im Allgemeinen zum Speichern von Programmen und Archivinformation und dergleichen verwendet und, falls erforderlich, wird diese Information auf die Hauptsystemspeichervorrichtungen, die in der Hierarchie höher liegen, übertragen.

Ein Hauptspeicher verwendet im Allgemeinen dynamische Direktzugriffsspeicher-(DRAM)-Vorrichtungen, die mit sehr viel höheren Geschwindigkeiten als Magnetspeicher arbeiten und bezogen auf eine Pro-Bit-Basis billiger als schnelle Halbleiterspeichervorrichtungen wie beispielsweise statische Direktzugriffsspeicher-(RAM)-Vorrichtungen sind.

Die oberste Speicherhierarchie wird von dem internen Cache-Speicher der System-Mikroprozessoreinheit (MPU) eingenommen. Der interne Cache-Speicher ist ein Extremhochgeschwindigkeitsspeicher, der mit dem MPU-Kern über interne Busleitungen verbunden ist. Der Cache-Speicher hat eine sehr kleine Kapazität. In einigen Fällen werden sekundäre und sogar tertiäre Cache-Speichervorrichtungen zwischen dem internen Cache und dem Hauptspeicher verwendet.

Der DRAM wird als Hauptspeicher verwendet, weil er einen guten Ausgleich zwischen Geschwindigkeit und Bit-Kosten bereitstellt. Darüber hinaus gibt es einige Halbleiterspeichervorrichtungen, die eine große Kapazität haben. In den zurückliegenden Jahren sind Speicherchips mit Kapazitäten entwickelt worden, die ein Gigabyte überschreiten. Der DRAM ist ein flüchtiger Speicher, der die gespeicherten Daten verliert, wenn die Energieversorgung abgeschaltet wird. Das macht den DRAM für die Speicherung von Programmen und Archivinformation ungeeignet. Selbst wenn die Energieversorgung eingeschaltet ist, muss die Vorrichtung auch periodisch Auffrischoperationen durchführen, um die gespeicherten Daten zu halten, so dass eine Begrenzung demgegenüber besteht, inwieweit der elektrische Energieverbrauch der Vorrichtung reduziert werden kann, während ein weiteres Problem noch die Komplexität der Steuervorgänge ist, die unter der Steuerung laufen.

Der Halbleiter-Flash-Speicher hat eine hohe Kapazität und ist nicht-flüchtig, erfordert jedoch für das Einschreiben und Löschen von Daten einen hohen Strom, und die Schreib- und Löschzeiten sind langsam. Diese Nachteile führen dazu, dass der Flash-Speicher ein ungeeigneter Kandidat für das Ersetzen des DRAM bei Hauptspeicheranwendungen ist. Es gibt andere nicht-flüchtige Speichervorrichtungen, wie beispielsweise einen magnetoresistiven Direktzugriffsspeicher (MRAM) und einen ferroelektrischen Direktzugriffsspeicher (FRAM), aber diese können einfach nicht die Art der Speicherkapazitäten erzielen, die mit DRAMs möglich sind.

Eine andere Bauart von Halbleiterspeichern, die als möglicher Ersatz für den DRAM angesehen wird, ist ein Phasenänderungs-Direktzugriffsspeicher (PRAM), der Phasenänderungsmaterial verwendet, um Daten zu speichern. In einer PRAM-Vorrichtung basiert das Speichern von Daten auf dem Phasenzustand des Phasenänderungsmaterials, das in der Aufzeichnungsschicht enthalten ist. Im Einzelnen besteht zwischen dem spezifischen elektrischen Widerstand des Materials im kristallinen Zustand und dem spezifischen elektrischen Widerstand im amorphen Zustand ein großer Unterschied, und dieser Unterschied kann dazu verwendet werden, Daten zu speichern.

Diese Phasenänderung wird durch das Phasenänderungsmaterial bewirkt, welches bei Anliegen eines Schreibstroms erwärmt wird. Daten werden durch Anlegen eines Lesestroms an das Material und Messen des Widerstandes gelesen. Der Lesestrom ist auf einen Pegel gesetzt, der niedrig genug ist, dass er keine Phasenänderung bewirkt. Somit ändert sich die Phase so lange nicht, bis eine Erwärmung auf eine hohe Temperatur erfolgt, so dass Daten selbst dann gehalten werden, wenn die Energieversorgung abgeschaltet ist.

Damit das Phasenänderungsmaterial durch den Schreibstrom effizient erwärmt wird, ist es vorzuziehen, eine Konfiguration einzunehmen, bei der es so schwierig wie möglich ist, dass Wärme, die durch Anlegen des Schreibstroms erzeugt worden ist, freigesetzt wird.

Da jedoch in dem nicht-flüchtigen Speicherelement, das in "Scaling Analysis of Phase – Change Memory Technology", A. Pirovano, A.L. Lacaita, A. Benvenuti, F. Pellizzer, S. Hudgens und R. Bez, IEEE 2003 beschrieben ist, die gesamte obere Oberfläche der Aufzeichnungsschicht, die aus dem Phasenänderungsmaterial besteht, mit einer Metallschicht in Kontakt steht, wird die Wärme, welche bei Anlegen eines Schreibstroms erzeugt wird, leicht zur Seite der Metallschicht freigesetzt, was Nachteile einer geringen thermischen Effizienz erzeugt. Die verringerte thermische Effizienz führt zu einem erhöhten Energieverbrauch und längeren Schreibzeiten.

Wie in dem nicht-flüchtigen Speicherelement, das in "Writing Current Reduction for Highdensity Phase-change RAM", Y.N. Hwang, S.H. Lee, S.J. Ahn, S.Y. Lee, K.C. Ryoo, H.S. Hong, H.C. Koo, F. Yeung, J.H. Oh, H.J. Kim, W.C. Jeong, J.H. Park, H. Horii, Y.H. Ha, J.H. Yi, G.H. Hoh, G.T. Jeong, H.S. Jeong und Kinam Kim,", IEEE 2003 und "An Edge Contact Type Cell for Phase Change RAM Featuring Very Low Power Consumption", Y.H. Ha, J. H. Yi, H. Horii, J.H. Park, S.H. Joo, S.O. Park, U-In Chung und J.T. Moon, 2003 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers, beschrieben, ist jedoch zwischen der Metallschicht und der Aufzeichnungsschicht, die aus dem Phasenänderungsmaterial besteht, eine obere Elektrode vorgesehen. Da der direkte Kontakt zwischen der Aufzeichnungsschicht und der Metallschicht durch Vorsehen der oberen Elektrode auf die vorstehend beschriebene Art und Weise verhindert werden kann, wird es möglich, die Wärmemenge, welche zu der Seite der Metallschicht hin freigesetzt wird, zu verringern.

In dem nicht-flüchtigen Speicherelement, das in den späteren zwei Veröffentlichungen beschrieben ist, ist jedoch die gesamte obere Oberfläche der Aufzeichnungsschicht mit der oberen Elektrode in Kontakt. Die Erfordernis, dass die obere Elektrode aus einem leitfähigen Material besteht, erschwert es, den Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten der oberen Elektrode selbst signifikant zu reduzieren. Da der Schreibstrom gestreut fließt, wenn die gesamte obere Oberfläche der Aufzeichnungsschicht mit der oberen Elektrode in Kontakt ist, ist es schwierig, die thermische Effizienz adäquat zu erhöhen.

In dem in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nr. 2004-289029 und 2004-349709 beschriebenen nicht-flüchtigen Speicherelementen ist jedoch die obere Elektrode an der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht vorgesehen, aber die gesamte obere Oberfläche der Aufzeichnungsschicht steht nicht mit der oberen Elektrode in Kontakt, und es befindet sich nur ein Teil der oberen Oberfläche mit der oberen Elektrode in Kontakt. Diese Bauart ermöglicht die Erhöhung der thermischen Effizienz durch Verringerung der Wärmemenge, welche zur Seite der oberen Elektrode freigesetzt wird.

Es ist ein anderes Verfahren zur Erhöhung der thermischen Effizienz vorgeschlagen worden (siehe US-P 5,536,947), bei dem zwischen einer Aufzeichnungsschicht, die ein Phasenänderungsmaterial enthält, und einer unteren Elektrode, die als ein Heizelement dient, ein Dünnschicht-Isolierfilm (filamenter dielektrischer Film) vorgesehen wird, wobei durch Induzieren eines dielektrischen Durchbruchs in dem Dünnschicht-Isolierfilm ein Nadelloch gebildet wird und das Nadelloch als ein Strompfad verwendet wird. Da der Durchmesser des Nadellochs, welches durch diesen dielektrischen Durchbruch gebildet ist, sehr viel kleiner als der Durchmesser eines Durchgangsloches ausgebildet werden kann, welches durch Lithographie gebildet wird, kann die Fläche der Wärmeerzeugung extrem klein gemacht werden. Dadurch wird es möglich, dass das Phasenänderungsmaterial durch den Schreibstrom effizient erwärmt wird, woraus nicht nur die Möglichkeit der Reduzierung des Schreibstroms, sondern auch die Erhöhung der Schreibgeschwindigkeit resultiert.

In dem in der US-PS 5,536,947 beschriebenen nicht-flüchtigen Speicherelement ist jedoch die gesamte Oberfläche der Aufzeichnungsschicht ebenfalls mit der oberen Elektrode in Kontakt. Es ist daher unmöglich, die Wärmemenge zu verringern, welche in die Metallschicht, welche oberhalb der Aufzeichnungsschicht positioniert ist, freigesetzt wird.

Die in den vorstehenden drei Veröffentlichungen und der US-PS 5,536,947 beschriebenen nicht-flüchtigen Speicherelemente haben somit infolge der großen Wärmemenge, welche in die oberhalb der Aufzeichnungsschicht positionierte Metallschicht freigesetzt wird, den Nachteil, dass sie eine geringe thermische Effizienz haben. In den in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen 2004-289029 und 2004-349709 beschriebenen nichtflüchtigen Speicherelementen ist jedoch nur ein Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht mit der oberen Elektrode in Kontakt und die anderen Teile sind durch einen Zwischenschicht-Isolierfilm abgedeckt. Daher kann eine hohe thermische Effizienz realisiert werden.

In den in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nrn. 2004-289029 und 2004-349709 beschriebenen nicht-flüchtigen Speicherelementen besteht jedoch das Risiko, dass die Aufzeichnungsschicht während der Strukturierung der Aufzeichnungsschicht oder während der Ausbildung eines Durchgangslochs zum Freilegen eines Teils der Aufzeichnungsschicht signifikant zerstört wird. Anders gesagt kann in einer Struktur, bei der die gesamte obere Oberfläche der Aufzeichnungsschicht mit der oberen Elektrode in Kontakt steht, eine Zerstörung während der Strukturierung verhindert werden, indem die Strukturierung während des Übereinanderschichtens der Aufzeichnungsschicht und der oberen Elektrode durchgeführt wird. Da das Durchgangsloch nicht die Aufzeichnungsschicht erreicht, tritt während der Ausbildung des Durchgangslochs weitgehend keine Zerstörung auf. In einer Struktur, bei der die gesamte obere Oberfläche der Aufzeichnungsschicht die obere Elektrode kontaktiert, wirkt die obere Elektrode während der Herstellung als ein Schutzfilm für die Aufzeichnungsschicht, und es wird die Zerstörung der Aufzeichnungsschicht verhindert.

Im Fall einer Struktur, bei der nur ein Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht mit der oberen Elektrode in Kontakt steht, wie beispielsweise in den nicht-flüchtigen Speicherelementen, die in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nrn. 2004-289029 und 2004-349709 beschrieben sind, kann jedoch die obere Elektrode nicht als ein Schutzfilm wirken. Es besteht daher das Risiko, dass während der Strukturierung der Aufzeichnungsschicht oder der Ausbildung des Durchgangslochs wie vorstehend beschrieben eine signifikante Zerstörung der Aufzeichnungsschicht auftritt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um diese Arten von Nachteilen zu überwinden. Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes, nichtflüchtiges Speicherelement zu schaffen, das eine Aufzeichnungsschicht hat, die ein Phasenänderungsmaterial enthält, und ein Verfahren zur Herstellung desselben zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein nicht-flüchtiges Speicherelement mit einer Aufzeichnungsschicht zu schaffen, die ein Phasenänderungsmaterial enthält, wobei die thermische Effizienz in dem nicht-flüchtigen Speicherelement durch Verringern der Wärmemenge erhöht ist, welche in die Metallschicht freigesetzt wird, welche oberhalb der Aufzeichnungsschicht positioniert ist, während gleichzeitig die Zerstörung der Aufzeichnungsschicht während der Herstellung minimiert wird; und ein Verfahren zur Herstellung des nicht-flüchtigen Speicherelements zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein nicht-flüchtiges Speicherelement mit einer Aufzeichnungsschicht, die ein Phasenänderungsmaterial enthält, zu schaffen, wobei die thermische Effizienz in dem nicht-flüchtigen Speicherelement erhöht ist, indem die Verteilung des Schreibstroms, welcher zur Aufzeichnungsschicht fließt, fokussiert wird, während die Zerstörung der Aufzeichnungsschicht während der Herstellung minimiert wird; und ein Verfahren zur Herstellung des nicht-flüchtigen Speicherelements zu schaffen.

Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung können durch ein nicht-flüchtigen Speicherelement gelöst werden, mit einer Aufzeichnungsschicht, die ein Phasenänderungsmaterial enthält, einer unteren Elektrode, die mit der Aufzeichnungsschicht in Kontakt vorgesehen ist, einer oberen Elektrode, die mit einem Teil einer oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht in Kontakt vorgesehen ist, einem Isolierschutzfilm, der mit dem anderen Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht in Kontakt vorgesehen ist, und einem Zwischenschicht-Isolierfilm, der auf dem Isolierschutzfilm vorgesehen ist.

Die Wärmemenge, welche zur Seite der oberen Elektrode freigesetzt wird, wird bei der vorliegenden Erfindung verringert, weil die Berührungsfläche zwischen der Aufzeichnungsschicht und der oberen Elektrode verkleinert ist. Die Verteilung des Schreibstroms, welcher zur Aufzeichnungsschicht fließt, ist wegen der kleinen Größen der Berührungsfläche zwischen der Aufzeichnungsschicht und der oberen Elektrode ebenfalls konzentriert. Infolge dieser Aspekte der Konfiguration des nicht-flüchtigen Speicherelements gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine thermische Effizienz erzielt werden, die höher als diejenige der herkömmlichen Technik ist. Da zwischen dem Zwischenschichtisolierfilm und der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht auch ein Isolierschutzfilm vorgesehen ist, wird es möglich, das Ausmaß an Zerstörung, welches die Aufzeichnungsschicht während der Strukturierung der Aufzeichnungsschicht oder der Ausbildung des Durchgangslochs zur Freilegung eines Teils der Aufzeichnungsschicht leitet, zu reduzieren.

Vorzugsweise besteht die Aufzeichnungsschicht aus wenigstens einem ersten Teil und einem zweiten Teil, und zwischen dem ersten Teil und einem zweiten Teil ist ein Dünnschicht-Isolierfilm vorgesehen. Wenn diese Bauart verwendet wird, wird ein Nadelloch, das in den Dünnschicht-Isolierfilm durch dielektrischen Durchbruch erzeugt wird, ein Strompfad. Daher kann ein extrem winziger Strompfad ausgebildet werden, dessen Größe nicht von der Präzision eines Lithographievorgangs abhängig ist. Da der Dünnschicht-Isolierfilm, in welchem das Nadelloch ausgebildet wird, zwischen zwei Aufzeichnungsschichten gehalten ist, ist die Wärmeübertragung von einem Punkt, an welchem Wärme erzeugt wird, wirksam unterbunden. Als Ergebnis wird es möglich, eine extrem hohe thermische Effizienz zu erzielen.

Das Verfahren zur Herstellung eines nicht-flüchtigen Speicherelements gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat einen Schritt zum Ausbilden einer Aufzeichnungsschicht, die ein Phasenänderungsmaterial enthält, einen zweiten Schritt zum Ausbilden einer Struktur in der Aufzeichnungsschicht, wobei die gesamte obere Oberfläche der Aufzeichnungsschicht durch einen Isolierschutzfilm abgedeckt ist, einen dritten Schritt zum Freilegen eines Teils der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht durch Entfernen eines Teils von wenigstens dem Isolierschutzfilm und einen vierten Schritt zum Ausbilden einer oberen Elektrode in Kontakt mit dem Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht.

Die vorliegende Erfindung macht es möglich, ein nicht-flüchtigen Speicherelement zu erzeugen, bei dem die Größe der Berührungsfläche zwischen der Aufzeichnungsschicht und der oberen Elektrode verkleinert ist. Die vorliegende Erfindung macht es auch möglich, das Ausmaß der Zerstörung zu verringern, welche die Aufzeichnungsschicht während der Strukturierung der Aufzeichnungsschicht erleidet.

Vorzugsweise gibt es einen Schritt zum Ausbilden eines Zwischenschicht-Isolierfilms auf dem Isolierschutzfilm nach der Durchführung des zweiten Schrittes und vor der Ausführung des dritten Schrittes. Der dritte Schritt hat auch vorzugsweise einen Schritt zum Freilegen eines Teils der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht durch Ausbilden eines Durchgangslochs in dem Zwischenschicht-Isolierfilm und den Zwischenschicht-Isolierfilm. Dadurch wird es möglich, das Ausmaß der Zerstörung zu verringern, welche die Aufzeichnungsschicht währen der Ausbildung des Durchgangslochs zum Freilegen eines Teils der Aufzeichnungsschicht erleidet.

Ebenfalls vorzugsweise hat der dritte Schritt einen Schritt zum Ausbilden eines eine seitenwandbildenden Isolierfilms, dessen Endteil in einer ebenen Richtung die obere Oberfläche der Aufzeichnungsschicht quert und einen Schritt zum Freilegen des Teils der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht durch Entfernen eines Teils des Isolierfilms unter Verwendung des die seitenwandbildenden Isolierfilms als Maske, und wobei der vierte Schritt einen Schritt zum Ausbilden einer oberen Elektrode, die einen Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht und wenigstens eine Seitenfläche des die seitenwandbildenden Isolierfilms abdeckt; und einen Schritt zum Zurückätzen der oberen Elektrode hat. Die obere Elektrode erhält dadurch eine Ringform, und da die Breite der oberen Elektrode von der Filmdicke während der Filmausbildung abhängt, kann die Breite der oberen Elektrode kleiner als die Lithographieauflösung gemacht werden. Die Wärmekapazität der oberen Elektrode ist daher noch weiter reduziert, und der Schreibstrom kann noch weiter konzentriert werden.

Das Verfahren zur Herstellung eines nicht-flüchtigen Speicherelements gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat einen ersten Schritt zum Ausbilden einer Aufzeichnungsschicht, die ein Phasenänderungsmaterial enthält, einen zweiten Schritt zum Abdecken der gesamten oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht mit einem Isolierschutzfilm und einem Zwischenschicht-Isolierfilm, einen dritten Schritt zum Freilegen eines Teils der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht durch Ausbilden eines Durchgangslochs in dem Isolierschutzfilm und dem Zwischenschicht-Isolierfilm und einen vierten Schritt zum Ausbilden einer oberen Elektrode in Kontakt mit dem Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht.

Die vorliegende Erfindung macht es möglich, ein nicht-flüchtiges Speicherelement zu erzeugen, bei dem die Größe der Berührungsfläche zwischen der Aufzeichnungsschicht und der oberen Elektrode verkleinert ist. Das Dazwischenanordnen des Isolierfilms macht es möglich, das Ausmaß der Zerstörung, welche die Aufzeichnungsschicht während der Ausbildung des Durchgangslochs zum Freilegen eines Teils der Aufzeichnungsschicht erleidet, zu verringern.

Es ist vorzuziehen, dass der dritte Schritt einen Schritt zum Ätzen des Zwischenschicht-Isolierfilms unter Bedingungen aufweist, bei denen eine höhere Ätzrate als unter den Bedingungen des Ätzens des Isolierschutzfilms erzielt wird, und einen Schritt zum Ätzen des Isolierschutzfilms unter Bedingungen hat, bei denen eine höhere Ätzrate als unter den Bedingungen des Ätzens der Aufzeichnungsschicht erzielt wird. Das Vorsehen dieser Schritte macht es möglich, das Ausmaß der Zerstörung, welches die Aufzeichnungsschicht während der Ausbildung des Durchgangslochs erleidet, noch effektiver zu verringern.

Gemäß der so konfigurierten vorliegenden Erfindung wird, verglichen mit der herkömmlichen Technik die Wärmemenge, welche in die Metallschicht, welche über der Aufzeichnungsschicht liegt, freigesetzt wird, verringert. Das Fließen des Schreibstroms innerhalb der Aufzeichnungsschicht kann auch weiter konzentriert werden als in dem herkömmlichen nicht-flüchtigen Speicherelement. Die vorliegende Erfindung macht es dadurch möglich, ein nicht-flüchtiges Speicherelement mit einer erhöhten thermischen Effizienz zu schaffen und schafft ein Verfahren zur Herstellung desselben. Demgemäß kann nicht nur der Schreibstrom verringert werden, sondern es kann auch die Schreibgeschwindigkeit verglichen mit der herkömmlichen Technik erhöht werden. Da der Isolierschutzfilm zwischen dem Zwischenschicht-Isolierfilm und der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht angeordnet ist, wird des möglich, das Ausmaß der Zerstörung, welche die Aufzeichnungsschicht während der Strukturierung der Aufzeichnungsschicht und der Ausbildung des Durchgangslochs für das Freilegen eines Teils der Aufzeichnungsschicht erleidet, zu reduzieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen im Einzelnen hervor, in welchen zeigt:

1 eine schematische Schnittansicht der Struktur eines nicht-flüchtiges Speicherelements gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 eine graphische Darstellung des Verfahrens zur Steuerung des Phasenzustands des Phasenänderungsmaterials, welches ein Chalkogenidmaterial enthält;

3 ein Schaltbild einer nicht-flüchtigen Speichervorrichtung mit einer Matrixstruktur mit n Zeilen und m Spalten;

4 eine Schnittansicht eines Beispiels der Struktur einer Speicherzelle MC, die das in der 1 gezeigte nicht-flüchtige Speicherelement verwendet;

5 und 6 schematische Schnittansichten der Schrittabfolge zur Herstellung des in der 1 gezeigten nicht-flüchtigen Speicherelements;

7 eine schematische Schnittansicht der Struktur eines nicht-flüchtigen Speicherelements gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

8 eine schematische Schnittansicht der Schrittabfolge zur Herstellung des in der 7 gezeigten nicht-flüchtigen Speicherelements;

9 eine schematische Draufsicht der auf die Struktur eines nicht-flüchtigen Speicherelements gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

10 eine schematische Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A in 9;

11 eine schematische Draufsicht auf die Struktur eines nicht-flüchtigen Speicherelements gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

12 eine schematische Schnittansicht entlang der Schnittlinie D-D in 11;

13 eine schematische Draufsicht auf eine modifizierte Struktur des nicht-flüchtiges Speicherelements gemäß 11;

14 eine schematische Draufsicht auf eine weitere modifizierte Struktur des nichtflüchtigen Speicherelements gemäß 11;

15 eine schematische Schnittansicht der Struktur eines nicht-flüchtigen Speicherelements gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

16 bis 18 schematische Schnittansichten der Schrittabfolge zur Herstellung des in der 15 gezeigten nicht-flüchtigen Speicherelements;

19 eine schematische Draufsicht auf die Struktur eines nicht-flüchtigen Speicherelements gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

20 eine schematische Schnittansicht entlang der Schnittlinie E-E in 19;

21 eine schematische Schnittansicht entlang der Schnittlinie F-F in 19;

22 bis 25 schematische Schnittansichten der Schrittabfolge zur Herstellung des in der 19 gezeigten nicht-flüchtigen Speicherelements;

26 eine schematische Draufsicht auf die Struktur eines nicht-flüchtigen Speicherelements gemäß der siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

27 bis 31 schematische Schnittansichten der Schrittabfolge zur Herstellung des in der 26 gezeigten nicht-flüchtigen Speicherelements.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Einzelnen anhand der Zeichnungen beschrieben.

1 ist eine schematische Schnittansicht der Struktur eines nicht-flüchtigen Speicherelements 10 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie in der 1 gezeigt, ist das nicht-flüchtige Speicherelement 10 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Aufzeichnungsschicht 11 versehen, die ein Phasenänderungsmaterial enthält, eine untere Elektrode 12 ist mit der unteren Oberfläche 11b der Aufzeichnungsschicht 11 in Kontakt vorgesehen, eine obere Elektrode 12 ist mit der oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 in Kontakt vorgesehen, und eine Bitleitung 14, die eine Metallschicht ist, ist auf der oberen Elektrode 13 vorgesehen.

Die untere Elektrode 12 ist in einem Durchgangsloch 15a eingebettet, das in einem ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 15 vorgesehen ist. Wie in der 1 gezeigt, befindet sich die untere Elektrode 12 mit der unteren Oberfläche 11b der Aufzeichnungsschicht 11 in Kontakt und wird während des Einschreibens von Daten als Heizstift verwendet. Anders gesagt, die untere Elektrode wird während des Einschreibens von Daten ein Teil eines Heizkörpers. Daher hat das für die untere Elektrode 12 verwendete Material einen relativ hohen elektrischen Widerstand, und Beispiele für ein derartiges Material umfassen Metallsilizide, Metallnitride, Nitride von Metallsiliziden und dergleichen. Dieses Material ist keinerlei besonderer Begrenzung unterzogen, aber es können TiA1N, TiSiN, TiCN und andere Materialien bevorzugt verwendet werden.

Die Aufzeichnungsschicht 11 ist so vorgesehen, das sie in einen zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 eingebettet ist, der auf dem ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 15 vorgesehen ist. Die Seitenfläche 11s der Aufzeichnungsschicht 11 steht dadurch mit dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 in Berührung. Auf der Aufzeichnungsschicht 11 ist ein Isolierschutzfilm 17 so vorgesehen, dass dieser in den zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 eingebettet ist, wodurch ein Teil der oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 mit dem Isolierschutzfilm 17 in Berührung ist. In dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 und dem Isolierschutzfilm 17 ist ein Durchgangsloch 16a vorgesehen, und die obere Elektrode 13 ist im Inneren des Durchgangslochs 16a vorgesehen. Im Einzelnen befindet sich bei dieser Struktur die obere Elektrode 13 nur mit einem Teil der oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 in Berührung und nicht mit der gesamten oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11, und der andere Teil der oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 wird durch den Isolierschutzfilm 17 abgedeckt.

Die Aufzeichnungsschicht 11 besteht aus einem Phasenänderungsmaterial. Das Phasenänderungsmaterial, welches die Aufzeichnungsschicht 11 bildet, ist nicht besonders begrenzt, insoweit als das Material zwei oder mehr Phasenzustände einnimmt und einen elektrischen Widerstand hat, der sich gemäß dem Phasenzustand ändert. Vorzugsweise wird ein sogenanntes Chalkogenidmaterial gewählt. Ein Chalkogenidmaterial ist als eine Legierung definiert, die wenigstens ein oder mehrere Elemente enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Germanium (Ge), Antimon (Sb), Tellur (Te), Indium (In), Selen (Se) und dergleichen. Beispiele umfassen GaSb, InSb, Sb2Te3, GeTe und andere binär basierende Elemente; Ge2Sb2Te5, InSbTe, GaSeTe, SnSb2Te4, InSbGe und andere tertiär basierende Elemente; und AgInSbTe, (GeSn)SbTe, GeSb(SeTe), Te81Ge15Sb2S2 und andere quarternärbasierende Elemente.

Ein Phasenänderungsmaterial, das Chalkogenidmaterial enthält, kann irgendeinen Phasenzustand einschließlich einer amorphen Phase (nicht-kristalline Phase) und eine kristalline Phase einnehmen, wobei in der amorphen Phase ein Zustand mit relativ hohem Widerstand auftritt und in der kristallinen Phase ein Zustand mit relativ niedrigem Widerstand auftritt.

2 ist eine graphische Darstellung des Verfahrens zur Steuerung des Phasenzustands des Phasenänderungsmaterials, welches ein Chalkogenidmaterial enthält.

Um das Phasenänderungsmaterial, welches Chalkogenidmaterial enthält, in den amorphen Zustand zu bringen, wird das Material abgekühlt, nachdem es auf eine Temperatur gleich oder höher als der Schmelzpunkt Tm erwärmt worden ist, wie dies in der 2 durch die Kurve a angegeben ist. Um das Phasenänderungsmaterial, welches Chalkogenidmaterial enthält, in den kristallinen Zustand zu versetzen, wird das Material abgekühlt, nachdem es auf eine Temperatur bei oder oberhalb der Kristallisationstemperatur Tx und niedriger als der Schmelzpunkt Tm erwärmt worden ist. Das Erwärmen kann durch Anlegen eines elektrischen Stroms durchgeführt werden. Die Temperatur während des Erwärmens kann gemäß der Größe des angelegten Stroms gesteuert werden, d.h. der Stromanlegezeit oder der Stromhöhe pro Zeiteinheit.

Wenn ein Schreibstrom zur Aufzeichnungsschicht 11 fließt, wird die Fläche in der Nähe, dort, wo die Aufzeichnungsschicht 11 und die untere Elektrode 12 einander berühren, ein Wärmeerzeugungsbereich P. Anders gesagt, der Phasenzustand des Chalkogenidmaterials in der Nähe des Wärmeerzeugungsbereichs P kann durch Fließen eines Schreibstroms zur Aufzeichnungsschicht 11 geändert werden. Der elektrische Widerstand zwischen der Bitleitung 14 und der unteren Elektrode 12 wird dadurch geändert.

Der Abstand zwischen dem Wärmeerzeugungsbereich P und der oberen Elektrode 13, der der Weg der Wärmeentladung wird, kann durch Vergrößern der Dicke der Aufzeichnungsschicht 11 vergrößert werden, und dadurch kann die Verringerung der thermischen Effizienz, welche durch das Freisetzen von Wärme in Richtung auf die obere Elektrode 13 bewirkt wird, verhindert werden. Wenn jedoch die Dicke der Aufzeichnungsschicht 11 zu groß ist, wird nicht nur eine längere Zeit zur Ausbildung des Films benötigt, sondern die thermische Effizienz sinkt ebenfalls als Ergebnis der Volumenvergrößerung des Heizkörpers selbst. Insbesondere während der Phasenänderung von einem Hochwiderstandszustand in einen Niedrigwiderstandszustand ist ein stärkeres elektrisches Feld erforderlich, um diese Änderung zu induzieren. Im Einzelnen ist die Verwendung einer hohen Spannung zum Induzieren einer Phasenänderung nicht mit einer Niederspannungsvorrichtung kompatibel. Demgemäß muss die Dicke der Aufzeichnungsschicht 11 unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Faktoren definiert werden. Eine Filmdicke von 200 nm oder darunter ist vorzuziehen und insbesondere ist eine Filmdicke von 30 nm bis 100 nm vorzuziehen.

Die Verringerung der Größe der Fläche der Aufzeichnungsschicht 11 verringert auch das Volumen des Heizkörpers, macht die Erhöhung der thermischen Effizienz möglich. Eine Aufzeichnungsschicht 11 mit einer kleinen Fläche senkt jedoch den Abstand zwischen dem Wärmeerzeugungsbereich P und der Seitenfläche 11s, an der leicht Sauerstoff und andere Verunreinigungen eindringen können. Als Ergebnis werden die Aufzeichnungsschicht 11 oder die untere Elektrode 12 in der Nähe des Wärmeerzeugungsbereichs P für Qualitätsverlust anfälliger. Wenn die Größe der Fläche der Aufzeichnungsschicht 11 zu sehr verkleinert ist; d.h., wenn die Größe der Fläche der Aufzeichnungsschicht 11 auf ungefähr die gleiche Größe wie die obere Elektrode 13 verkleinert ist, macht es eine Fehlausrichtung, die unvermeidlich während der Herstellung auftritt, schwierig, das Durchgangsloch 16a exakt in dem Teil der oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 auszubilden, woraus eine mögliche Instabilität des Kontakts zwischen der Aufzeichnungsschicht 11 und der oben Elektrode 13 resultiert. Die Größe der Fläche der Aufzeichnungsschicht 11 muss daher unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Faktoren definiert werden.

Die obere Elektrode 13 ist eine Elektrode, die mit der unteren Elektrode 12 ein Paar bildet. Das Material, welches zum Ausbilden der oberen Elektrode 13 verwendet wird, ist vorzugsweise mit einem niedrigen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten versehen, um das Entweichen von Wärme zu unterbinden, die durch den elektrischen Stromfluss erzeugt wird. Im Einzelnen sind TiA1N, TiSiN, TiCN und andere Materialien vorzugsweise zu verwenden, die gleichen wie für die untere Elektrode 12

Die Bitleitung 14 ist auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 vorgesehen und befindet sich mit der oberen Oberfläche der oberen Elektrode 13 in Kontakt. Für die Verwendung als Material zum Ausbilden der Bitleitung 14 wird ein Metallmaterial mit einem niedrigen elektrischen Widerstand gewählt. Beispielsweise sind Aluminium (Al), Titan (Ti), Wolfram (W) oder eine Legierung derselben oder ein Nitrid, Silizid oder andere Verbindungen dieser Metalle vorzugsweise zu verwenden. Spezifische Substanzen können W, WN, TiN und dergleichen enthalten.

Als Material zur Ausbildung der ersten und zweiten Zwischenschicht-Isolierfilme 15 und 16 oder des Isolierschutzfilms 17 kann ein Siliziumoxidfilm, ein Siliziumnitridfilm oder dergleichen verwendet werden, und vorzugsweise sind wenigstens der zweite Zwischenschicht-Isolierfilm 16 und der Isolierschutzfilm 17 aus unterschiedlichen Materialien zu bilden. Beispielsweise kann der zweite Zwischenschicht-Isolierfilm 16 aus einem Siliziumoxidfilm bestehen und der Isolierschutzfilm 17 kann aus einem Siliziumnitridfilm bestehen. Vorzugsweise ist die Dicke des Isolierschutzfilms 17 geeignet niedrig gesetzt, beispielsweise 30 bis 150 nm.

Das nicht-flüchtige Speicherelement 10 mit dieser Art von Struktur kann auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet sein, und eine elektrisch wiederbeschreibbare nicht-flüchtige Halbleiterspeichervorrichtung kann durch Anordnen von nicht-flüchtigen Speicherelementen in einer Matrix aufgebaut sein.

3 ist ein Schaltbild einer nicht-flüchtigen Halbleiterspeichervorrichtung mit einer Matrixstruktur mit n Zeilen und m Spalten.

Die nicht-flüchtige Halbleiterspeichervorrichtung gemäß 3 ist mit n Wortleitungen W1-Wn, m Bitleitungen B1-Bm versehen, und an den Schnittpunkten zwischen den Wortleitungen und den Bitleitungen sind Speicherzellen MC(1,1)-MC(n,m) angeordnet. Die Wortleitungen W1-Wn sind mit einem Zeilendecoder 101 verbunden, und die Bitleitungen B1-Bm sind mit einem Spaltendecoder 102 verbunden. Die Speicherzellen MC bestehen aus einem nicht-flüchtigen Speicherelement 10 und einem Transistor 103, die zwischen einer Masse und der entsprechenden Bitleitung in Reihe geschaltet sind. Der Steueranschluss des Transistors 103 ist an die entsprechende Wortleitung angeschlossen.

Das nicht-flüchtige Speicherelement 10 hat die anhand der 1 beschriebene Struktur. Die andere Elektrode 12 des nicht-flüchtigen Speicherelements 10 ist daher an den entsprechenden Transistor 103 angeschlossen.

4 ist eine Schnittansicht eines Beispiels der Struktur einer Speicherzelle MC, die das nicht-flüchtige Speicherelement 10 verwendet. 4 zeigt zwei Speicherzellen MC (i, j), MC (i+1, j), die sich gemeinsam die entsprechende Bitleitung Bj teilen.

Wie in der 4 gezeigt, sind die Gates der Transistoren 103 an die Wortleitungen Wi, Wi+1 angeschlossen. In einem einzigen aktiven Bereich 105, der durch Elementtrennbereiche 104 unterteilt ist, sind drei Diffusionsbereiche 106 ausgebildet, wodurch zwei Transistoren 103 in einem einzigen aktiven Bereich 105 ausgebildet sind. Diese zwei Transistoren 103 teilen sich dieselbe Source, die an die Masseverdrahtung 109 über einen Kontaktstift 108 angeschlossen ist, der in dem Zwischenschicht-Isolierfilm 107 vorgesehen ist. Die Drains der Transistoren 103 sind an die untere Elektrode 12 des entsprechenden nichtflüchtigen Speicherelements 10 über die Kontaktstifte 110 angeschlossen. Die zwei nichtflüchtigen Speicherelemente 10 teilen sich dieselbe Bitleitung Bj.

Die nicht-flüchtige Halbleiterspeichervorrichtung mit dieser Art von Konfiguration kann das Einschreiben und das Lesen von Daten durch Aktivieren einer der Wortleitungen W1-Wn unter Verwendung des Zeilendecoders 101 und Zulassen, dass in diesem Zustand ein Strom wenigstens zu einer der Bitleitungen B1-Bm fließt, durchgeführt werden. Anders gesagt, in einer Speicherzelle, in welcher die entsprechende Wortleitung aktiviert ist, ist der Transistor 103 eingeschaltet, und die entsprechende Bitleitung wird dann über das nichtflüchtige Speicherelement 10 an Masse angeschlossen. Demgemäß kann in der Aufzeichnungsschicht 11, die in dem nicht-flüchtigen Speicherelement 10 enthalten ist, eine Phasenänderung bewirkt werden, indem in diesem Zustand ein Schreibstrom zu der Bitleitung fließen darf, die durch einen vorgeschriebenen Spaltendecoder 102 gewählt worden ist.

Im Einzelnen wird, indem eine vorgeschriebene Strommenge fließen darf, das Phasenänderungsmaterial, welches die Aufzeichnungsschicht 11 bildet, in die amorphe Phase durch Erwärmen des Phasenänderungsmaterials auf eine Temperatur gleich oder höher als der Schmelzpunkt Tm wie in 2 gezeigt, gebracht, der Strom dann schnell unterbrochen, um ein schnelles Abkühlen zu verursachen. Indem eine Strommenge fließen kann, die kleiner als die vorstehend beschriebene Menge ist, wird das Phasenänderungsmaterial, welches die Aufzeichnungsschicht 11 bildet, in die kristalline Phase gebracht, indem das Phasenänderungsmaterial auf eine Temperatur gleich oder höher als die Kristallisationstemperatur Tx und niedriger als der Schmelzpunkt Tm, wie in 2 gezeigt, erwärmt wird und dann der Strom graduell verringert wird, um ein graduelles Abkühlen zu verursachen, um das Kristallwachstum zu erleichtern.

Auch im Fall des Lesens von Daten wird irgendeine der Wortleitungen W1-Wn durch den Zeilendecoder 101 aktiviert, und während dieses Zustands darf ein Lesestrom zu wenigstens einer der Bitleitungen B1-Bm fließen. Da der Widerstandswert für eine Speicherzelle, in welcher die Aufzeichnungsschicht 11 in der amorphen Phase ist, hoch ist und der Widerstandswert für eine Speicherzelle, in der die Aufzeichnungsschicht 11 in der kristallinen Phase ist, niedrig ist, kann der Phasenzustand der Aufzeichnungsschicht 11 durch Detektieren dieser Werte unter Verwendung eines Leseverstärkers (nicht gezeigt) festgestellt werden.

Der Phasenzustand der Aufzeichnungsschicht 11 kann mit einem gespeicherten logischen Wert korreliert sein. Beispielsweise ermöglicht die Bestimmung eines amorphen Phasenzustands als "0" und eines kristallinen Phasenzustands als "1" für eine einzelne Speicherzelle, ein 1-Bit-Datum zu halten. Das Kristallisationsverhältnis kann ebenfalls in einer mehrstufigen- oder linearen Weise gesteuert werden, indem die Zeit eingestellt wird, welche die Aufzeichnungsschicht 11 auf der Temperatur gleich oder höher als der Kristallisationstemperatur Tx und unter dem Schmelzpunkt Tm gehalten wird, wenn eine Änderung von der amorphen Phase zur kristallinen Phase auftritt. Die Durchführung einer Mehrstufensteuerung des Mischungsverhältnisses von amorphen Zuständen und kristallinen Zuständen durch diese Art von Verfahren ermöglicht die Speicherung von 1-Bit-Daten oder Daten höherer Ordnung in einer einzelnen Speicherzelle. Weiterhin kann die Durchführung einer linearen Steuerung des Mischungsverhältnisses von amorphen Zuständen und kristallinen Zuständen es möglich machen, analoge Werte zu speichern.

Als Nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des nicht-flüchtigen Speicherelements 10 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

5 und 6 sind schematische Schnittansichten, die die Schrittabfolge zur Herstellung des nicht-flüchtigen Speicherelements 10 zeigen.

Zunächst wird wie in der 5 gezeigt, der erste Zwischenschicht-Isolierfilm 15 ausgebildet, und dann wird in diesem ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 15 das Durchgangsloch 15a ausgebildet. Dann wird auf dem ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 15 die untere Elektrode 12 so ausgebildet, dass das Durchgangsloch 15a vollständig eingebettet ist, und die untere Elektrode 12 wird so lange poliert, bis die obere Oberfläche 15b des ersten Zwischenschicht-Isolierfilms 15 freigelegt ist. Das Polieren wird vorzugsweise unter Verwendung eines CMP-Verfahrens durchgeführt. Dabei wird ein Zustand erzielt, bei dem die untere Elektrode 12 in das Durchgangsloch 15a eingebettet ist. Für die Ausbildung des ersten Zwischenschicht-Isolierfilms 15 kann ein übliches CVD-Verfahren verwendet werden. Übliche Photolithographieverfahren und Trockenätzverfahren können für die Ausbildung des Durchgangslochs 15a verwendet werden.

Dann werden nacheinander auf dem ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 15 eine Aufzeichnungsschicht 11, bestehend aus einem Chalkogenidmaterial, und ein Isolierschutzfilm 17 ausgebildet. Das Verfahren zur Ausbildung der Aufzeichnungsschicht 11 ist nicht einer besonderen Begrenzung unterzogen, es kann jedoch ein Zerstäubungsverfahren oder ein CVD-Verfahren verwendet werden. Als Verfahren zur Ausbildung des Isolierschutzfilms 17 wird vorzugsweise ein Verfahren gewählt, welches das in der Aufzeichnungsschicht 11 enthaltene Chalkogenidmaterial so wenig als möglich zerstört. Beispielsweise wird der Isolierschutzfilm 17 vorzugsweise durch Abscheiden eines Siliziumnitridfilms unter Verwendung eines Plasma-CVD-Verfahrens ausgebildet. Dann wird auf einem vorbestimmten Bereich des Isolierschutzfilms 17 unter Verwendung eines üblichen Photolithographieverfahrens ein Photoresist 19 ausgebildet.

Dann werden der Isolierschutzfilm 17 und die Aufzeichnungsschicht 11 unter Verwendung des Photoresists 19 als Maske strukturiert, und die unnötigen Teile des Isolierschutzfilms 17 und der Aufzeichnungsschicht 11 werden entfernt. Das Photoresist 19 wird dann durch Veraschung entfernt. Da die obere Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 zu diesem Zeitpunkt von dem Isolierschutzfilm 17 abgedeckt ist, kann verhindert werden, dass die Aufzeichnungsschicht 11 durch den Veraschungsvorgang eine Zerstörung erleidet.

Wie in der 6 gezeigt, werden dann der zweite Zwischenschicht-Isolierfilm 16 zum Abdecken der Aufzeichnungsschicht 11 und der Isolierschutzfilm 17 ausgebildet. Für das Ausbilden des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms 16 kann ebenfalls ein übliches CVD-Verfahren verwendet werden. Dann wird in dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 und dem Isolierschutzfilm 17 ein Durchgangsloch 16a ausgebildet, wodurch ein Teil der oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 freigelegt wird. Der andere Teil der oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 bleibt durch den Isolierschutzfilm 17 abgedeckt. Zur Ausbildung des Durchgangslochs 16a können herkömmliche Photolithographieverfahren und Trockenätzverfahren verwendet werden.

Beim Ausbilden des Durchgangslochs 16a ist vorzuziehen, dass der zweite Zwischenschicht-Isolierfilm 16 unter Bedingungen, die bezogen auf den Isolierschutzfilm 17 ein hohes Selektionsverhältnis ergeben, zuerst geätzt wird (erstes Ätzen), und dann der Isolierschutzfilm 17 unter Bedingungen geätzt wird (zweites Ätzen), die mit Bezug auf die Aufzeichnungsschicht 11 ein hohes Selektionsverhältnis ergeben. Dadurch ist die Aufzeichnungsschicht 11 während des ersten Ätzens, bei dem ein großes Maß an Ätzen erfolgt, nicht mehr der Ätzumgebung ausgesetzt. Obwohl die Aufzeichnungsschicht 11 während des zweiten Ätzens in gewissem Maß der Ätzumgebung ausgesetzt ist, hat der Isolierschutzfilm 17 eine geringe Dicke, und das Ätzen kann mit hoher Präzision gesteuert werden. Daher kann eine Zerstörung der Aufzeichnungsschicht 11 minimiert werden.

Dann wird, wie in der 1 gezeigt, die obere Elektrode 13 auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 so ausgebildet, dass das Durchgangsloch 16a vollständig eingebettet ist, und die obere Elektrode 13 wird dann so lange poliert, bis die obere Oberfläche 16b des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms 16 freigelegt ist. Das Polieren wird vorzugsweise unter Verwendung eines CMP-Verfahrens durchgeführt. Dadurch wird ein Zustand erzielt, bei dem die obere Elektrode 13, wie in der 1 gezeigt, im Durchgangsloch 16a eingebettet ist. Die obere Elektrode 13 wird vorzugsweise durch ein Filmausbildungsverfahren hergestellt, welches eine ausgezeichnete Stufenabdeckung zeigt, beispielsweise ein CVD-Verfahren. Die obere Elektrode 13 kann dadurch vollständig in das Durchgangsloch 16a eingebettet werden.

Durch Ausbilden einer Bitleitung 14 auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 und Durchführen einer Strukturierung in der vorgeschriebenen Form wird das nicht-flüchtige Speicherelement 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform fertiggestellt.

In dem nicht-flüchtigen Speicherelement 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, das so gestaltet ist, befindet sich nicht die gesamte Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 mit der oberen Elektrode 13 in Kontakt, sondern nur ein Teil derselben ist mit der oberen Elektrode 13 in Kontakt, und der andere Teil ist mit dem Isolierschutzfilm 17 in Kontakt, der einen niedrigen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten hat. Da die Größe der Berührungsfläche zwischen der Aufzeichnungsschicht 11 und der oberen Elektrode 13 dadurch verkleinert ist, sinkt die Wärmemenge, welche zur Seite der oberen Elektrode 13 freigesetzt wird. Da das Volumen der oberen Elektrode 13 ebenfalls kleiner wird, sinkt auch die Wärmekapazität der oberen Elektrode 13. Der Isolierschutzfilm 17 ist nicht elektrisch leitfähig und hat daher auch einen niedrigen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten und die Wärmemenge, welche über den Isolierschutzfilm 17 freigesetzt wird, ist relativ klein.

Die Größe der Kontaktfläche zwischen der Aufzeichnungsschicht 11 und der oberen Elektrode 13 ist klein und der Schreibstrom i, der zur Aufzeichnungsschicht 11 fließt, ist daher in einer konzentrierten Weise verteilt, wie dies in der 1 gezeigt ist. Als Ergebnis fließt der Schreibstrom i effizient in den Wärmeerzeugungsbereich P.

Verglichen mit der herkömmlichen Technik kann daher in dem nicht-flüchtigen Speicherelement 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine höhere thermische Effizienz erzielt werden. Als Ergebnis ist es nicht nur möglich, den Schreibstrom zu senken, sondern auch die Schreibgeschwindigkeit zu erhöhen.

Da ferner die obere Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 durch den Isolierschutzfilm 17, wie in der 5 gezeigt, während der Strukturierung der Aufzeichnungsschicht 11 in dem nicht-flüchtigen Speicherelement 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform abgedeckt ist, ist es auch möglich, eine Zerstörung der Aufzeichnungsschicht 11 während der Veraschung des Photoresists 19 zu verhindern. Es wird auch möglich, die Zerstörung der Aufzeichnungsschicht 11 bei der Ausbildung des Durchgangslochs 16a zu minimieren.

Als Nächstes wird das nicht-flüchtige Speicherelement 20 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

7 ist eine schematische Schnittansicht der Struktur des nicht-flüchtigen Speicherelements 20 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie in der 7 gezeigt, unterscheidet sich das nicht-flüchtige Speicherelement 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dadurch, dass die obere Elektrode 13 nur in einem Wandoberflächenteil des Durchgangslochs 16a, anstatt in dem gesamten Durchgangsloch 16a ausgebildet ist, und in dem Bereich, der von der oberen Elektrode 13 im Inneren des Durchgangslochs 16a umgeben ist, ist ein verdecktes Element 21 eingefüllt. Da die anderen Aspekte dieser Konfiguration die gleichen wie bei dem nicht-flüchtigen Speicherelement 10 gemäß der vorstehenden Ausführungsform sind, sind die gleichen Bezugssymbole zum Bezeichnen der gleichen Elemente verwendet worden, und eine Beschreibung dieser Elemente wird nicht wiederholt.

Das verdeckte Element 21 ist keinen besonderen Begrenzungen unterzogen insoweit, als es aus einem Material besteht, das einen niedrigeren Wärmeleitfähigkeitskoeffizient als die obere Elektrode 13 hat. Vorzugsweise werden Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder ein anderes Isoliermaterial verwendet. Obwohl diese Konfiguration nicht besonders begrenzt ist, ist das verdeckte Element 21 nicht mit der Aufzeichnungsschicht 11 in Kontakt, und der gesamte Bodenteil des Durchgangslochs 16a ist von der oberen Elektrode 13 abgedeckt.

Diese Art der Konfiguration ermöglicht eine weitere Senkung der Wärmemenge, die zur Seite der oberen Elektrode 13 freigesetzt wird, da die Wärmekapazität der oberen Elektrode 13 sinkt. Dadurch kann ein Niveau der thermischen Effizienz erzielt werden, welches höher als bei der ersten Ausführungsform ist, und es wird möglich, nicht nur den Schreibstrom weiter zu senken, sondern auch die Schreibgeschwindigkeit weiter zu erhöhen.

Als Nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des nicht-flüchtigen Speicherelements 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

8 ist eine schematische Schnittansicht der Schrittabfolge zur Herstellung des nichtflüchtigen Speicherelements 20.

In dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 wird durch die Durchführung derselben Schritte wie die unter Verwendung der 5 und 6 beschriebenen ein Durchgangsloch 16a ausgebildet, wonach die obere Elektrode 13 mit einer Dicke ausgebildet ist, die ausreicht, um einen Teil des Durchgangslochs 16a auszufüllen, wie dies in der 8 gezeigt ist. Dann wird ein verdecktes Element 21 mit einer Dicke ausgebildet, die ausreicht, um das Durchgangsloch 16a vollständig auszufüllen. Die obere Elektrode 13 wird vorzugsweise durch ein Filmausbildungsverfahren hergestellt, das ausgezeichnete Richteigenschaften hat, so dass die obere Elektrode 13 zuverlässig auf dem Bodenteil des Durchgangslochs 16a abgeschieden wird, d.h. auf der oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11. Beispielsweise wird ein Richtzerstäubungsverfahren zur Ausbildung der oberen Elektrode 13 bevorzugt. Das verdeckte Element 21 wird vorzugsweise durch ein Filmausbildungsverfahren ausgebildet, welches eine ausgezeichnete Stufenabdeckung zeigt, beispielsweise ein CVD-Verfahren.

Das verdeckte Element 21 und die obere Elektrode 13 werden durch ein CMP-Verfahren oder dergleichen so lange poliert, bis die obere Oberfläche 16b des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms 16 freigelegt ist. Dadurch wird ein Zustand erzielt, bei dem die obere Elektrode 13 und das verdeckte Element 21 in dem Durchgangsloch 16a eingebettet sind. Durch Ausbilden einer Bitleitung 14 auf den zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 und Durchführen einer Strukturierung in einer vorgeschriebenen Form wird das nicht-flüchtige Speicherelement 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform fertiggestellt.

Die Herstellung des nicht-flüchtigen Speicherelements 20 gemäß dieser Art von Verfahren macht es möglich, eine thermische Effizienz zu erzielen, die höher als diejenige der ersten Ausführungsform ist, wobei die Erhöhung der Anzahl der Schritte auf einem Minimum gehalten wird.

Als Nächstes wird das nicht-flüchtige Speicherelement 30 gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

9 ist eine schematische Draufsicht auf die Struktur des nicht-flüchtigen Speicherelements 30 gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 10 ist ein schematischer Schnitt entlang der Schnittlinie A-A in 9. Die schematische Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B in 9 ist die gleiche wie in 1.

Wie in den 9 und 10 gezeigt, unterscheidet sich das nicht-flüchtige Speicherelement 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform von dem nicht-flüchtigen Speicherelement 10 der ersten Ausführungsform dadurch, dass das Durchgangsloch 16a, in welchem die obere Elektrode 13 eingebettet ist, eine Rechteckform hat, die in der X-Richtung, welches die Erstreckungsrichtung der Bitleitung 14 ist, lang ist und in der Y-Richtung, die die Richtung rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung der Bitleitung 14 ist, kurz ist. Da die anderen Aspekte dieser Konfiguration die gleichen wie bei dem nicht-flüchtigen Speicherelement 10 gemäß der ersten Ausführungsform sind, sind die gleichen Bezugssymbole verwendet worden, um gleiche Elemente zu bezeichnen, und Beschreibungen dieser Elemente werden nicht wiederholt.

Wenn das Durchgangsloch 16a zum Einbetten der oberen Elektrode 13 wie bei der vorliegenden Ausführungsform in der Ebene eine Rechteckform hat, ist der Schreibstrom i in der Y-Richtung stärker konzentriert, wie dies in der 10 gezeigt ist. Dadurch wird es möglich, den Schreibstrom i zum Wärmeerzeugungsbereich P effizienter zu leiten. Da bei der vorliegenden Ausführungsform das Durchgangsloch 16a in der Richtung (Y-Richtung) rechtwinklig zu der Erstreckungsrichtung der Bitleitung 14 verringert ist, wird, selbst wenn während der Herstellung eine Fehlausrichtung erfolgt, die Berührungsfläche zwischen der oberen Elektrode 13 und der Bitleitung 14 konstant gehalten. Es können daher stabile Eigenschaften erzielt werden.

Als Nächstes wird das nicht-flüchtige Speicherelement 40 gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

11 ist eine schematische Draufsicht, die die Struktur des nicht-flüchtigen Speicherelements 40 gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 12 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Schnittlinie D-D in 11. Die schematische Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C in 11 ist die gleiche wie 10.

Wie in den 11 und 12 gezeigt, unterscheidet sich das nicht-flüchtige Speicherelement 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform von dem nicht-flüchtigen Speicherelement 30 der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform dadurch, dass das Durchgangsloch 16a, in welchem die obere Elektrode 13 eingebettet ist, in einer Anzahl von nichtflüchtigen Speicherelementen 40, die sich dieselbe Bitleitung 14 teilen, fortlaufend vorgesehen. Da andere Aspekte dieser Konfiguration die gleichen wie bei dem nicht-flüchtigen Speicherelement 30 gemäß der dritten Ausführungsform sind, wurden die gleichen Bezugssymbole verwendet, um die gleichen Elemente zu bezeichnen, und die Beschreibung dieser Elemente wird nicht wiederholt.

Der Schreibstrom i ist bei der vorliegenden Ausführungsform wie in der 10 gezeigt, ebenfalls in der Y-Richtung stärker konzentriert. Dadurch wird es möglich, den Schreibstrom i dem Wärmeerzeugungsbereich P effizienter zuzuführen. Da bei der vorliegenden Ausführungsform die obere Elektrode 13 fortlaufend zu einer Anzahl von nicht-flüchtigen Speicherelementen 40, die sich dieselbe Bitleitung 14 teilen, vorgesehen ist, wird der Schreibstrom i in der X-Richtung etwas gestreut, aber die obere Elektrode 13 wird als Hilfsverdrahtung für die Bitleitung 14, wodurch es möglich wird, den Verdrahtungswiderstand der Bitleitung als Ganzes zu reduzieren.

Als modifiziertes Beispiel der vorliegenden Ausführungsform kann das Durchgangsloch 16a, in welchem die obere Elektrode 13 eingebettet ist, auch eine zugespitzte Form haben, wie dies in der 13 dargestellt ist. In diesem Fall ist für jedes nicht-flüchtige Speicherelement ein Durchgangsloch 16a separat vorgesehen. Die Anwendung dieser Art von Konfiguration ermöglicht es, dass der Schreibstrom i nicht nur in der Y-Richtung, sondern auch in der X-Richtung konzentriert ist und daher wird es möglich, die thermische Effizienz weiter zu verbessern.

Als ein weiteres modifiziertes Beispiel der vorliegenden Ausführungsform kann das Durchgangsloch 16a verjüngt sein, und der verbleibende Raum in dem Durchgangsloch 16a, in welchem die obere Elektrode 13 eingebettet ist, kann durch ein verdecktes Element 41 ausgefüllt sein. Das verdeckte Element 41 ist keinerlei besonderen Beschränkungen unterzogen, insoweit als es aus einem Material besteht, das einen niedrigeren Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten als die obere Elektrode 13 hat. Vorzugsweise wird Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder ein anderes Isoliermaterial verwendet. Wenn diese Art von Konfiguration verwendet wird, vergrößert die zugespitzte Form den Raum in dem Durchgangsloch 16a hat jedoch nicht die Metallschicht-Bitleitung 14 im Inneren des Durchgangslochs 16a ausgebildet, wodurch es möglich wird, die Wärmemenge zu senken, welche zur Seite der Bitleitung 14 freigesetzt wird.

Als Nächstes wird das nicht-flüchtige Speicherelement 50 gemäß einer bevorzugten fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

15 ist eine schematische Schnittansicht, die die Struktur des nicht-flüchtigen Speicherelements 50 gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Wie in 15 gezeigt, unterscheidet sich das nicht-flüchtige Speicherelement 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform von dem nicht-flüchtigen Speicherelement 10 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Seitenwände 51 in der Innenwand des Durchgangslochs 16a ausgebildet sind und die obere Elektrode 13 in dem Bereich 51a vorgesehen ist, der von den Seitenwänden 51 umgeben wird. Da die anderen Aspekte dieser Konfiguration die gleichen wie bei dem nicht-flüchtigen Speicherelement 10 gemäß der ersten Ausführungsform sind, wurden die gleichen Bezugssymbole verwendet, um die gleichen Elemente zu bezeichnen, und Beschreibungen dieser Elemente werden nicht wiederholt.

Die Seitenwände 51 sind keinen besonderen Begrenzungen unterworfen, insoweit, als sie aus einem Material bestehen, das einen niedrigeren Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten als die obere Elektrode 13 hat. Wie bei dem verdeckten Element 21 gemäß 7 werden vorzugsweise Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder ein anderes Isoliermaterial verwendet. Die Seitenwände 51 sind entlang der Innenwand des Durchgangslochs 16a vorgesehen, und der Durchmesser des Bereichs 51a, welcher von den Seitenwänden 51 umgeben ist, ist daher signifikant kleiner als der Durchmesser des Durchgangslochs 16a. Die Größe der Berührungsfläche zwischen der Aufzeichnungsschicht 11 und der oberen Elektrode 13 ist dadurch noch weiter verringert. Es wird dadurch möglich, die Wärmekapazität der oberen Elektrode noch weiter zu reduzieren und den Schreibstrom i noch weiter zu konzentrieren.

Als Nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des nicht-flüchtigen Speicherelements 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

16 bis 18 sind schematische Schnittansichten der Schrittabfolge zur Herstellung des nicht-flüchtigen Speicherelements 50.

Zunächst wird durch Durchführen der gleichen Schritte wie die unter Verwendung der 5 und 6 beschriebenen ein Durchgangsloch 16a in dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 ausgebildet, wonach ein Seitenwandisolierfilm 51d mit einer Dicke ausgebildet wird, die ausreicht, um einen Teil des Durchgangslochs 16a auszufüllen, wie dies in der 16 gezeigt ist. Die gesamte Innenwand des Durchgangslochs 16a wird dadurch durch den Seitenwandisolierfilm 51b abgedeckt, und es wird ein Bereich 51a als ein Hohlraum in dem Teil im Wesentlichen in der Mitte in Richtung der Ebene des Durchgangslochs 16a gesehen, ausgebildet. Der Seitenwandisolierfilm 51b ist vorzugsweise durch ein Filmausbildungsverfahren hergestellt, welches eine ausgezeichnete Stufenabdeckung zeigt, d.h. ein CVD-Verfahren.

Der Seitenwandisolierfilm 51b wird dann wie in der 17 gezeigt zurückgeätzt. Die Seitenwände 51 verbleiben dadurch innerhalb des Durchgangslochs 16a und die obere Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 ist in dem Bereich, welcher nicht durch die Seitenwände 51 abgedeckt ist, freigelegt. Es besteht keine Notwendigkeit, vor die obere Oberfläche 16b des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms 16 beim Zurückätzen des Seitenwandisolierfilms 51b freizulegen, und das Zurückätzen kann insoweit beendet werden, als die obere Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 freigelegt ist, während der Seitenwandisolierfilm 51b auf der oberen Oberfläche 16b des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms 16 verbleibt.

Dann wird auf der gesamten Oberfläche eine obere Elektrode 13 ausgebildet, um den Bereich 51a, welcher von den Innenwänden 51 umgeben ist, wie in der 18 gezeigt, auszufüllen. Die obere Elektrode 13 wird dadurch in Kontakt mit der oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 platziert. Die obere Elektrode 13 wird bevorzugt durch ein Filmausbildungsverfahren mit ausgezeichneten Richteigenschaften hergestellt, so dass die obere Elektrode 13 zuverlässig auf der oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11 abgeschieden wird. Als Verfahren, das zum Ausbilden der oberen Elektrode 13 verwendet wird, wird beispielsweise ein Richtzerstäubungsverfahren, ein ALD (Atomic Layer Deposition) Verfahren, oder eine Kombination dieser Verfahren mit einem CVD-Verfahren verwendet.

Die obere Elektrode 13 wird dann durch ein CMP-Verfahren oder dergleichen so lange poliert, bis die obere Oberfläche 16b (oder der verbliebene Seitenwandisolierfilm 51b) des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms 16 freigelegt ist. Dadurch wird ein Zustand erzielt, bei dem die obere Elektrode 13 in dem Bereich 51a, welcher von den Seitenwänden 51 umgeben ist, eingebettet ist. Das nicht-flüchtige Speicherelement 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird dann durch Ausbilden der Bitleitung 14 auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 und Durchführen einer Strukturierung in einer vorbestimmten Form, wie in der 15 gezeigt, fertiggestellt.

Durch Herstellen des nicht-flüchtigen Speicherelements 50 gemäß dieser Art von Verfahren kann der Durchmesser der oberen Elektrode 13 kleiner als die Lithographieauflösung gemacht werden. Wie vorstehend beschrieben, ist es daher möglich, die Wärmekapazität der oberen Elektrode 13 noch weiter zu reduzieren und den Schreibstrom i noch weiter zu konzentrieren.

Als Nächstes wird das nicht-flüchtige Speicherelement 60 gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

19 ist eine schematische Draufsicht, welche die Struktur des nicht-flüchtigen Speicherelements 60 gemäß der sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 20 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie E-E in 19 und 21 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie F-F in 19.

Wie in der 19 gezeigt, ist bei dem nicht-flüchtigen Speicherelement 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die ebene Form der oberen Elektrode 13 ringförmig und für zwei benachbarte nicht-flüchtige Speicherelemente 60, die an dieselbe Bitleitung 14 angeschlossen sind, ist eine einzige obere Elektrode 13 vorgesehen. Wie in den 19 und 21 gezeigt, ist in dem Bereich, welcher durch die ringförmige obere Elektrode 13 umschlossen ist, ein eine seitenwandbildender Isolierfilm 61 vorgesehen. Wie in den 20 und 21 gezeigt, ist am Bereich außerhalb der ringförmigen oberen Elektrode 13 ein dritter Zwischenschicht-Isolierfilm 62 vorgesehen. Zum Bezeichnen von Elementen, welche die gleichen wie die in dem nicht-flüchtigen Speicherelement der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind, sind die gleichen Bezugssymbole verwendet worden und Beschreibungen dieser Elemente werden nicht wiederholt.

In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei nicht-flüchtige Speicherelemente 60, die an benachbarte Bitleitungen 14 angeschlossen sind, entlang der Y-Richtung rechtwinklig zur Richtung der Erstreckung der Bitleitungen 14 angeordnet. Daher sind die oberen Elektroden 13, die so vorgesehen sind, dass sie den benachbarten Bitleitungen 14 entsprechen, in der X-Richtung zueinander versetzt, wie dies in der 19 gezeigt ist, so dass die ringförmigen oberen Elektroden 13 nicht zwischen benachbarten Bitleitungen 14 stören.

Als Nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des nicht-flüchtigen Speicherelements 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

Die 22 bis 25 sind schematische Schnittansichten der Schrittabfolge zur Herstellung des nicht-flüchtigen Speicherelements 60.

Zunächst wird wie in 22 gezeigt, die Aufzeichnungsschicht 11, welche von dem Isolierschutzfilm 17 abgedeckt ist, strukturiert, wonach ein zweiter Zwischenschicht-Isolierfilm 16 ausgebildet wird, um die Aufzeichnungsschicht 11 und den Isolierschutzfilm 17 abzudecken. Der zweite Zwischenschicht-Isolierfilm 16 wird dann durch ein CMP-Verfahren oder dergleichen poliert, um seine Oberfläche zu planieren und der die seitenwandbildende Isolierfilm 61 wird nach dem Ausbilden auf der gesamten Oberfläche der zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms 16 strukturiert. Zu diesem Zeitpunkt wird der seitenwandbildende Isolierfilm 61 so strukturiert, dass die Enden 61a in der ebenen Richtung die oberen Oberflächen 11t der zwei Aufzeichnungsschichten 11 überqueren. Durch die Wahl im Voraus von unterschiedlichen Isoliermaterialien als Materialien zum Ausbilden des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms 16 und des Isolierschutzfilms 17 wird es möglich, den Isolierschutzfilm 17 beim Polieren des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms 16 durch ein CMP-Verfahren als Anschlag zu verwenden.

Wie in der 23 gezeigt, wird der Isolierschutzfilm 17 dann unter Verwendung des die seitenwandbildenden Isolierfilms 61 als Maske geätzt, wobei die Bereiche der oberen Oberflächen 11t der Aufzeichnungsschichten 11, welche nicht von dem die seitenwandbildenden Isolierfilm 61 abgedeckt sind, freigelegt werden. Der zweite Zwischenschicht-Isolierfilm 16 kann zu diesem Zeitpunkt auch gleichzeitig mit dem Isolierschutzfilm 17 geätzt werden. Nachdem die oberen Oberflächen 11t der Aufzeichnungsschichten 11 auf diese Weise freigelegt sind, wird die obere Elektrode 13 über der gesamten Oberfläche ausgebildet. Dadurch wird ein Zustand erzielt, bei dem die freigelegten oberen Oberflächen 11t der Aufzeichnungsschichten 11 mit der oberen Elektrode in Kontakt sind.

Wie in der 24 gezeigt, wird die obere Elektrode 13 dann zurückgeätzt, und die oberen Oberflächen 11t der Aufzeichnungsschichten 11 sind wieder freigelegt. Dadurch wird ein Zustand erzielt, bei dem die Teile der oberen Elektrode 13, die in der Ebene im Wesentlichen parallel zum Substrat ausgebildet sind, entfernt sind, und die obere Elektrode 13 bleibt nur an den Wandflächenteilen des seitenwandbildenden Isolierfilms 61. Die ebene Form der oberen Elektrode 13 wird dadurch ringförmig.

Dann wird, wie in der 25 gezeigt, ein dritter Zwischenschicht-Isolierfilm 62 zum Abdecken des seitenwandbildenden Isolierfilms 61 ausgebildet. Der dritte Zwischenschicht-Isolierfilm 62 wird dann durch ein CMP-Verfahren oder dergleichen so lange poliert, bis die obere Elektrode 13 freigelegt ist, wonach auf dem dritten Zwischenschicht-Isolierfilm 62 und dem seitenwandbildenden Isolierfilm 61 eine Bitleitung 14 ausgebildet wird und in der Bitleitung 14 eine Strukturierung mit vorgeschriebener Form ausgebildet wird, um das nicht-flüchtige Speicherelement 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform fertigzustellen.

In dem nicht-flüchtigen Speicherelement 60, das gemäß dieser Art von Verfahren hergestellt ist, hängt die Breite der ringförmigen oberen Elektrode 13 von der Filmdicke ab, die während der Filmausbildung erzielt wird, und die Breite der oberen Elektrode 13 kann daher kleiner als die Lithographieauflösung gemacht werden. Daher wird es möglich, die Wärmekapazität der oberen Elektrode 13 noch weiter zu reduzieren und den Schreibstrom i noch weiter zu konzentrieren.

Als Nächstes wird das nicht-flüchtige Speicherelement 70 gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

26 ist eine schematische Draufsicht, welche die Struktur des nicht-flüchtigen Speicherelements 70 gemäß der siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Wie in der 26 gezeigt, hat das nicht-flüchtige Speicherelement 70 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur, bei der zwei Aufzeichnungsschichten 11-1, 11-2 im Inneren eines Durchgangslochs 16a eingebettet sind und zwischen den Aufzeichnungsschichten 11-1, 11-2 ein Dünnschicht-Isolierfilm 71 vorgesehen ist. Ein Isolierschutzfilm 17 und ein dritter Zwischenschicht-Isolierfilm 72 sind auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 vorgesehen, und die obere Elektrode 13 ist im Inneren eines Durchgangslochs 72a eingebettet, das in dem Isolierschutzfilm 17 und dem dritten Zwischenschicht-Isolierfilm 72 vorgesehen ist. Die obere Elektrode 13 ist nur mit einem Teil der oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11-2 in Kontakt, und der andere Teil ist durch den Isolierschutzfilm 17 abgedeckt. Zum Bezeichnen von Elementen, welche die gleichen wie diejenigen der nicht-flüchtigen Speicherelemente der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind, wurden gleiche Bezugssymbole verwendet, und die Beschreibungen dieser Elemente werden nicht wiederholt.

Der Dünnschicht-Isolierfilm 71 ist eine Schicht, in welcher ein Nadelloch 71a durch Induzieren eines dielektrischen Zusammenbruchs ausgebildet ist. Das Material, welches zum Ausbilden des Dünnschicht-Isolierfilms 71 verwendet wird, ist keinen besonderen Begrenzungen unterworfen. Es können Si3N4, SiO2, Al2O3 oder ein anderes Isoliermaterial verwendet werden. Die Dicke des Dünnschicht-Isolierfilms 71 muss in einem Bereich bemessen sein, welcher einen dielektrischen Zusammenbruch, verursacht durch eine anlegbare Spannung, zulässt. Die Dicke des Dünnschicht-Isolierfilms 71 muss daher adäquat klein sein.

Das Nadelloch 71a wird durch Anlegen einer hohen Spannung an die niedere Elektrode 12 und obere Elektrode 13 ausgebildet, um in dem Dünnschicht-Isolierfilm 71 einen dielektrischen Zusammenbruch zu induzieren. Da der Durchmesser des Nadellochs 71a, welcher durch dielektrischen Zusammenbruch gebildet wird, verglichen mit dem Durchmesser eines Durchgangslochs oder dergleichen, das durch Lithographie hergestellt werden kann, extrem klein ist, konzentriert sich der Strompfad in dem Nadelloch 71a, wenn Strom in dem nicht-flüchtigen Speicherelement 70, in welchem das Nadelloch 71a ausgebildet ist, fließen kann. Der Wärmeerzeugungsbereich ist daher auf die Nähe des Nadellochs 71a beschränkt.

Der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient des Chalkogenidmaterials, welches die Aufzeichnungsschichten 11-1, 11-2 bildet, beträgt ungefähr 1–3 desjenigen eines Siliziumoxidfilms. Daher dient die Aufzeichnungsschicht 11-1, welche unterhalb des Dünnschicht-Isoliermaterials 71 positioniert ist, dazu, eine Wärmeübertragung von dem Wärmeerzeugungsbereich zur Seite der unteren Elektrode 12 zu unterbinden und die Aufzeichnungsschicht 11-2, die oberhalb des Dünnschicht-Isolierfilms 71 positioniert ist, dient dazu, die Wärmeübertragung von dem Wärmeerzeugungsbereich zur Seite der oberen Elektrode 13 zu unterbinden. Dadurch wird es möglich, bei der vorliegenden Ausführungsform eine extrem hohe thermische Effizienz zu erzielen.

Als Nächstes wird das Verfahren zur Herstellung des nicht-flüchtigen Speicherelements 70 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.

27 bis 31 sind schematische Schnittansichten der Schrittabfolge der Herstellung des nicht-flüchtigen Speicherelements 70.

Zunächst wird, wie in der 27 gezeigt, eine untere Elektrode 12 in einen ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 15 eingebettet, wonach ein zweiter Zwischenschicht-Isolierfilm 16 auf dem ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 15 ausgebildet wird. Dann wird in dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 ein Durchgangsloch 16a ausgebildet und die Oberfläche der unteren Elektrode 12 wird freigelegt.

Dann wird auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 wie in der 28 gezeigt, eine Aufzeichnungsschicht 11-1 ausgebildet. Die Dicke der Aufzeichnungsschicht 11-1 ist während der Filmausbildung so gesetzt, dass sie klein genug ist, um das Durchgangsloch 16a vollständig auszufüllen.

Dann wird die Aufzeichnungsschicht 11-1 so lange zurückgeätzt, bis die obere Oberfläche 16b des Zwischenschicht-Isolierfilms 16 freigelegt ist, wie dies in der 29 gezeigt ist. Dadurch wird ein Zustand erzielt, bei dem die Aufzeichnungsschicht 11-1 nur an dem Bodenteil des Durchgangsloch 16a verbleibt.

Dann wird, wie in der 30 gezeigt, ein Dünnschicht-Isolierfilm 71 zum Abdecken der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht 11-1 ausgebildet. Für die Ausbildung des Dünnschicht-Isolierfilms 71 kann ein Zerstäubungsverfahren, ein thermisches CVD-Verfahren, ein Plasma-CVD-Verfahren, ein ALD-Verfahren oder irgendein anderes Verfahren verwendet werden. Es wird vorzugsweise ein Verfahren gewählt, welches eine minimale thermische/atmosphärische Wirkung auf das Chalkogenidmaterial hat, um die Eigenschaften des Chalkogenidmaterials, welches die Aufzeichnungsschicht 11-1 bildet, nicht zu verändern. Dann wird eine Aufzeichnungsschicht 11-2 mit einer geeigneten Dicke ausgebildet, um das Durchgangsloch 16a vollständig auszufüllen.

Dann wird die Aufzeichnungsschicht 11-2 durch ein CMP- oder anderes Verfahren poliert, und die Aufzeichnungsschicht 11-2, welche außerhalb des Durchgangslochs 16a ausgebildet ist, wird entfernt, wie dies in der 31 gezeigt ist. Dadurch wird ein Zustand erzielt, bei dem die Aufzeichnungsschicht 11-1 und die Aufzeichnungsschicht 11-2 im Inneren des Durchgangslochs 16a eingebettet sind und der Dünnschicht-Isolierfilm 71 zwischen diesen Aufzeichnungsschichten angeordnet ist. Wenn die Aufzeichnungsschicht 11-2 poliert ist, wird der Dünnschicht-Isolierfilm 71, der auf der oberen Oberfläche des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms 16 ausgebildet ist, vollständig entfernt oder kann verbleiben, wie dies in der 31 gezeigt ist.

Wie in der 26 gezeigt, werden dann der Isolierschutzfilm 17 und dritte Zwischenschicht-Isolierfilm 72 auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 16 ausgebildet, und das Durchgangsloch 72a wird so geformt, dass nur ein Teil der oberen Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11-2 freigelegt wird. Da die obere Oberfläche 11t der Aufzeichnungsschicht 11-2 durch den Isolierschutzfilm 17 zu diesem Zeitpunkt abgedeckt ist, wird es möglich, die Zerstörung zu minimieren, welche die Aufzeichnungsschicht 11 während der Ausbildung des Durchgangslochs 72a wie vorstehend beschrieben, erleidet. Nachdem die obere Elektrode 13 innerhalb dieses Durchgangslochs 72a ausgebildet ist, wird die Bitleitung 14 auf dem dritten Zwischenschicht-Isolierfilm 72 ausgebildet und in einer vorgeschriebenen Form strukturiert, um das nicht-flüchtige Speicherelement 70 gemäß der vorliegenden Ausführungsform fertigzustellen.

Vor der eigentlichen Verwendung der Vorrichtung als Speicher wird an die untere Elektrode 12 und die obere Elektrode 13 eine Hochspannung angelegt, um in dem Dünnschicht-Isolierfilm 71 einen dielektrischen Durchbruch zu induzieren und ein Nadelloch 71a zu bilden. Da die Aufzeichnungsschicht 11-1 und die Aufzeichnungsschicht 11-2 dadurch über das Nadelloch 71a, welches in dem Dünnschicht-Isolierfilm 71 vorgesehen ist, verbunden werden, wird die Umgebung dieses Nadellochs 71a ein Wärmeerzeugungsbereich (Wärmeerzeugungspunkt).

In dem nicht-flüchtigen Speicherelement 70 gemäß der so konfigurierten vorliegenden Ausführungsform wird das Nadelloch 71a, welches in dem Dünnschicht-Isolierfilm 71 durch dielektrischen Durchschlag erzeugt worden ist, als ein Strompfad verwendet, und es kann daher ein extrem winziger Strompfad ausgebildet werden, dessen Größe nicht von der Präzision eines Lithographievorgangs abhängig ist. Da der Dünnschicht-Isolierfilm 71, in welchem das Nadelloch 71a ausgebildet ist, zwischen den zwei Aufzeichnungsschichten 11-1, 11-2 gehalten ist, sind die Wärmeübertragung sowohl zur Seite der unteren Elektrode 12 als auch die Wärmeübertragung zur Seite der oberen Elektrode 13 beide wirksam unterbunden. Als Ergebnis wird es möglich, eine extrem hohe thermische Effizienz zu erzielen.

Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die vorstehenden Ausführungsformen begrenzt, vielmehr sind verschiedene Modifikationen innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie in den Ansprüchen angegeben, möglich und natürlich sind diese Modifikationen im Umfang der Erfindung enthalten.


Anspruch[de]
Nicht-flüchtiges Speicherelement mit:

einer Aufzeichnungsschicht, die ein Phasenänderungsmaterial enthält;

einer unteren Elektrode, die mit der Aufzeichnungsschicht in Kontakt vorgesehen ist;

einer oberen Elektrode, die mit einem Teil einer oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht in Kontakt vorgesehen ist;

einem Isolierschutzfilm, der mit einem anderen Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht in Kontakt vorgesehen ist; und

einem Zwischenschicht-Isolierfilm, der auf dem Isolierschutzfilm vorgesehen ist.
Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 1, wobei der Isolierschutzfilm und der Zwischenschicht-Isolierfilm aus zueinander unterschiedlichen Materialien bestehen. Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei

in dem Isolierschutzfilm und dem Zwischenschicht-Isolierfilm ein Durchgangsloch ausgebildet ist; und

die obere Elektrode über dieses Durchgangsloch mit dem Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht in Kontakt steht.
Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 3, wobei

die obere Elektrode in wenigstens einem Wandoberflächenteil des Durchgangslochs ausgebildet ist; und

ein verdecktes Element mit einem niedrigeren Wärmeübertragungskoeffizienten als dem der oberen Elektrode in einem Bereich vorgesehen ist, welcher von der oberen Elektrode im Inneren des Durchgangslochs umgeben ist.
Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 3, weiterhin mit einer Bitleitung, die auf der oberen Elektrode vorgesehen ist; wobei das Durchgangsloch in der Erstreckungsrichtung der Bitleitung eine langgestreckte Form hat. Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 3, wobei das Durchgangsloch konisch ist. Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 3, weiterhin mit Seitenwänden, die wenigstens in einem Wandoberflächenteil des Durchgangslochs ausgebildet sind; wobei die obere Elektrode in einem Bereich ausgebildet ist, der von diesen Seitenwänden umgeben ist. Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 5, wobei die obere Elektrode fortlaufend entlang der Bitleitung vorgesehen ist. Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 5, wobei eine Planarform der oberen Elektrode ringförmig ist. Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 9, wobei die obere Elektrode gemeinsam mit einer benachbarten anderen Aufzeichnungsschicht an die Bitleitung angeschlossen ist. Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 9, wobei die oberen Elektroden, die jeweils benachbarten Bitleitungen entsprechen, in einer Position angeordnet sind, die zur Erstreckungsrichtung der Bitleitungen verschoben ist. Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 1, wobei

die Aufzeichnungsschicht wenigstens einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist; und

zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil ein Dünnschicht-Isolierfilm vorgesehen ist.
Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 12, wobei

die untere Elektrode mit dem ersten Teil der Aufzeichnungsschicht in Kontakt vorgesehen ist; und

die obere Elektrode mit dem zweiten Teil der Aufzeichnungsschicht in Kontakt vorgesehen ist.
Nicht-flüchtiges Speicherelement nach Anspruch 12, wobei in dem Dünnschicht-Isolierfilm ein dielektrischer Durchschlag induziert ist. Verfahren zur Herstellung eines nicht-flüchtigen Speicherelements, mit:

einem ersten Schritt zum Ausbilden einer Aufzeichnungsschicht, die ein Phasenänderungsmaterial enthält;

einen zweitem Schritt zum Strukturieren der Aufzeichnungsschicht, wobei eine obere Oberfläche der Aufzeichnungsschicht vollständig durch einen Isolierschutzfilm abgedeckt wird;

einem dritten Schritt zum Freilegen eines Teils der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht durch Entfernen eines Teils von wenigstens dem Isolierschutzfilm; und

einem vierten Schritt zum Ausbilden einer oberen Elektrode in Kontakt mit dem Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht.
Verfahren zur Herstellung eines nicht-flüchtigen Speicherelements nach Anspruch 15, weiterhin mit einem Schritt zum Ausbilden eines Zwischenschicht-Isolierfilms auf dem Isolierschutzfilm nach dem Durchführen des zweiten Schrittes und vor dem Durchführen des dritten Schrittes. Verfahren zur Herstellung eines nicht-flüchtigen Speicherelements nach Anspruch 16, wobei der dritte Schritt einen Schritt zum Freilegen des Teils der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht durch Ausbilden eines Durchgangslochs in dem Isolierschutzfilm und dem Zwischenschicht-Isolierfilm aufweist. Verfahren zur Herstellung eines nicht-flüchtigen Speicherelements nach Anspruch 17, wobei der dritte Schritt einen Schritt zum Ausbilden von Seitenwänden in einer Innenwand des Durchgangslochs aufweist. Verfahren zur Herstellung eines nicht-flüchtigen Speicherelements nach Anspruch 15, wobei

der dritte Schritt einen Schritt zum Ausbilden eines seitenwandbildenden Isolierfilms aufweist, dessen Endteil in einer ebenen Richtung die obere Oberfläche der Aufzeichnungsschicht quert; und

einen Schritt zum Freilegen des Teils der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht durch Entfernen eines Teils des Isolierschutzfilms unter Verwendung des seitenwandbildenden Isolierfilms als Maske, aufweist; und

der vierte Schritt einen Schritt zum Ausbilden einer oberen Elektrode, die den Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht und wenigstens eine Seitenfläche des die seitenwandbildenden Isolierfilms abdeckt; und einen Schritt zum Zurücksetzen der oberen Elektrode aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines nicht-flüchtigen Speicherelements nach Anspruch 19, wobei das Ende in einer ebenen Richtung des seitenwandbildenden Isolierfilms die oberen Oberflächen von zwei oder mehreren benachbarten Aufzeichnungsschichten quert. Verfahren zur Herstellung eines nicht-flüchtigen Speicherelements, mit:

einem ersten Schritt zum Ausbilden einer Aufzeichnungsschicht, die ein Phasenänderungsmaterial enthält;

einen zweiten Schritt zum Abdecken der gesamten oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht mit einem Isolierschutzfilm und einem Zwischenschicht-Isolierfilm;

einem dritten Schritt zum Freilegen eines Teils der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht durch Ausbilden eines Durchgangslochs in dem Isolierschutzfilm und dem Zwischenschicht-Isolierfilm; und

einem vierten Schritt zum Ausbilden einer oberen Elektrode in Kontakt mit dem Teil der oberen Oberfläche der Aufzeichnungsschicht.
Verfahren zur Herstellung eines nicht-flüchtigen Speicherelements nach Anspruch 21, wobei der dritte Schritt aufweist:

einen Schritt zum Ätzen des Zwischenschicht-Isolierfilms unter Bedingungen, durch welche eine höhere Ätzrate als unter den Bedingungen des Ätzens des Isolierschutzfilms erzielt wird; und

einem Schritt zum Ätzen des Isolierschutzfilms unter Bedingungen, durch welche eine höhere Ätzrate als unter den Bedingungen des Ätzens der Aufzeichnungsschicht erzielt wird.
Verfahren zum Herstellen eines nicht-flüchtigen Speicherelements nach Anspruch 21 oder 22, wobei der erste Schritt aufweist:

einen Schritt zum Ausbilden eines ersten Teils der Aufzeichnungsschicht;

einen Schritt zum Ausbilden eines Dünnschicht-Isolierfilms auf dem ersten Teil der Aufzeichnungsschicht; und

einen Schritt zum Ausbilden eines zweiten Teils der Aufzeichnungsschicht auf dem Dünnschicht-Isolierfilm.
Verfahren zur Herstellung eines nicht-flüchtigen Speicherelements nach Anspruch 23, weiterhin mit einem Schritt zum Induzieren eines dielektrischen Durchschlags in dem Dünnschicht-Isolierfilm.






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