特許 6332691 相変化メモリセル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6332691

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】相変化メモリセル

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/8239 20060101AFI20180521BHJP

   H01L 27/105 20060101ALI20180521BHJP

   C01B 32/152 20170101ALI20180521BHJP

   H01L 27/10 20060101ALI20180521BHJP

   H01L 51/05 20060101ALI20180521BHJP

   H01L 51/30 20060101ALI20180521BHJP

   H01L 45/00 20060101ALI20180521BHJP

   H01L 49/00 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   H01L27/105 448

   C01B32/152

   H01L27/10 481

   H01L29/28 100B

   H01L29/28 250E

   H01L45/00 A

   H01L45/00 Z

   H01L49/00 Z

【請求項の数】1

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-216106(P2014-216106)

(22)【出願日】2014年10月23日

(65)【公開番号】特開2015-133476(P2015-133476A)

(43)【公開日】2015年7月23日

【審査請求日】2014年10月23日

【審判番号】不服2017-6316(P2017-6316/J1)

【審判請求日】2017年5月1日

(31)【優先権主張番号】201410016719.4

(32)【優先日】2014年1月15日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】598098331

【氏名又は名称】ツィンファ ユニバーシティ

(73)【特許権者】

【識別番号】500080546

【氏名又は名称】鴻海精密工業股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100200528

【弁理士】

【氏名又は名称】水村 香穂里

(72)【発明者】

【氏名】柳 鵬

(72)【発明者】

【氏名】呉 揚

(72)【発明者】

【氏名】李 群慶

(72)【発明者】

【氏名】姜 開利

(72)【発明者】

【氏名】王 佳平

(72)【発明者】

【氏名】▲ハン▼ 守善

【合議体】

【審判長】 飯田 清司

【審判官】 小田 浩

【審判官】 大嶋 洋一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−００８９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２３８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０３８０８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−０８７７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６１７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５７９７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ２７／１０５

Ｈ０１Ｌ４５／００

Ｃ０１Ｂ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤと、少なくとも一つの相変化層と、第一電極と、第二電極と、第三電極と、を含む相変化メモリセルであって、
前記第一電極と、少なくとも一本の前記カーボンナノチューブワイヤと、前記第二電極とは、書き込み回路を形成し、
前記第一電極、少なくとも一本の前記カーボンナノチューブワイヤ及び前記第二電極は、相互に直列接続され、
前記書き込み回路は、前記相変化メモリセルにデータを書き込み、
前記第三電極と、少なくとも一つの前記相変化層と、少なくとも一本の前記カーボンナノチューブワイヤと、前記第一電極或いは前記第二電極とは、読み出し回路を形成し、
前記第三電極と、少なくとも一つの前記相変化層と、少なくとも一本の前記カーボンナノチューブワイヤと、前記第一電極或いは前記第二電極とは、相互に直列接続され、
前記読み出し回路は、前記相変化メモリセルからデータを読み出し、
少なくとも一本の前記カーボンナノチューブワイヤは複数のリング構造体である湾曲部を有し、
少なくとも一本の前記カーボンナノチューブワイヤは、順に接続された第一部、前記湾曲部及び第二部から形成され、
前記第一部は、前記第二部と間隔をあけて平行に設置され、
前記第一電極は少なくとも一本の前記カーボンナノチューブワイヤの前記第一部と電気的に接続され、前記第二電極を少なくとも一本の前記カーボンナノチューブワイヤの前記第二部と電気的に接続され、
前記第三電極は、少なくとも一本の前記カーボンナノチューブワイヤの前記湾曲部と間隔をあけて設置され、
少なくとも一部の前記相変化層及び少なくとも一部の前記カーボンナノチューブワイヤの前記湾曲部は、相互に接触していることを特徴とする相変化メモリセル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、相変化メモリセルに関し、特にカーボンナノチューブワイヤを利用した相変化メモリセルに関する。

【背景技術】

【0002】

メモリデバイスは、情報産業において重要な素子の一つである。その中で、相変化メモリデバイスは、特殊な相変化物質の結晶相と非晶質相との間における電気伝導性または抵抗差の特性を用いて情報を記憶するメモリデバイスである。該相変化メモリデバイスは、動作速度が速く、耐久性に優れ、且つ長時間データを保存できるという利点を有するため、近年注目されている。相変化メモリデバイスは、現在、携帯電話、デジタルカメラ、ＭＰ３プレーヤ、携帯電話メモリ、航空宇宙システム、誘導ミサイルシステムなどに応用されている。

【0003】

従来の相変化メモリデバイスは、半導体または金属からなる加熱素子を利用して、該相変化メモリデバイスにおける相変化材料を加熱する。しかし、加熱素子を繰り返し使用すると、容易に変形したり酸化したりするので、相変化メモリデバイスの使用寿命が短くなり、動作速度が遅くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−１０７１９６号公報

【特許文献2】特開２００７−１６１５６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従って、前記課題を解決するために、使用寿命が長く、動作速度が速い相変化メモリセルを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の相変化メモリセルは少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤと、少なくとも一つの相変化層と、第一電極と、第二電極と、第三電極と、を含む相変化メモリセルであって、第一電極と、少なくとも一本の前記カーボンナノチューブワイヤと、第二電極とは、書き込み回路を形成し、第一電極、少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤ及び第二電極は、相互に直列接続され、書き込み回路は、前記相変化メモリセルにデータを書き込み、第三電極と、少なくとも一つの相変化層と、少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤと、第一電極或いは第二電極とは、読み出し回路を形成し、第三電極と、少なくとも一つの相変化層と、少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤと、第一電極或いは第二電極とは、相互に直列接続され、読み出し回路は、相変化メモリセルからデータを読み出し、少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤは湾曲部を有し、第三電極は、少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤの湾曲部と間隔をあけて設置され、少なくとも一部の相変化層及び少なくとも一部のカーボンナノチューブワイヤの湾曲部は、相互に接触している。

【0007】

本発明の相変化メモリセルにおいて、カーボンナノチューブワイヤは、順に接続された第一部、湾曲部及び第二部から形成され、第一部は第二部と間隔をあけて平行に設置される。

【発明の効果】

【0008】

従来の技術と比べて、本発明の相変化メモリセルは以下の有益な効果を奏する。第一に、カーボンナノチューブワイヤは優れた熱伝導性及び化学的安定性を有するので、相変化メモリセルの使用寿命を延ばすことができる。第二に、カーボンナノチューブワイヤの湾曲部は加熱素子として相変化層を加熱するので、カーボンナノチューブワイヤの湾曲部に蓄積された熱を十分に利用でき、相変化層の動作速度を向上させることができ、更には、相変化メモリセル及び相変化メモリデバイスの読み書き効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施例１に係る相変化メモリセルの構造を示す図である。

【図2】本発明の実施例１に係るカーボンナノチューブワイヤの湾曲部の拡大図である。

【図3】本発明の実施例１に係る非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの走査型電子顕微鏡写真である。

【図4】本発明の実施例１に係るねじれ状カーボンナノチューブワイヤの走査型電子顕微鏡写真である。

【図5】本発明の実施例２に係る相変化メモリセルの構造を示す図である。

【図6】本発明の実施例２に係るカーボンナノチューブワイヤの湾曲部の拡大図である。

【図7】本発明の実施例３に係る相変化メモリセルの製造工程を示す図である。

【図8】本発明の実施例３に係る相変化層の製造工程を示す図である。

【図9】本発明の実施例４に係る相変化メモリセルの製造工程を示す図である。

【図10】図９の相変化メモリセルの製造工程において、カーボンナノチューブワイヤを湾曲させる工程を示す図である。

【図11】本発明の実施例５に係る相変化メモリデバイスの構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明について説明する。また、同じ部材は同じ符号で表示する。

【0011】

図１及び図５を参照すると、本発明の相変化メモリセル１０、２０は、基板１１０と、少なくとも一つのカーボンナノチューブ層と、少なくとも一つの相変化層１３０と、第一電極１２２と、第二電極１２４と、第三電極１２６と、を含む。カーボンナノチューブ層は、少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤ１２０を含む。カーボンナノチューブワイヤ１２０は湾曲しており、湾曲部を有する。第三電極１２６は、カーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部と間隔をあけて設置される。相変化層１３０は、第三電極１２６とカーボンナノチューブワイヤ１２０との間に設置され、且つ第三電極１２６及びカーボンナノチューブワイヤ１２０とそれぞれ接触する。カーボンナノチューブワイヤ１２０の両端は、第一電極１２２及び第二電極１２４にそれぞれ電気的に接続される。

【0012】

相互に直列接続された第一電極１２２と、少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤ１２０と、第二電極１２４とは書き込み回路を形成し、書き込み回路は、相変化メモリセルにデータを書き込むことができる。相互に直列接続された第三電極１２６と、相変化層１３０と、第一電極１２２或いは第二電極１２４と、は読み出し回路を形成し、読み出し回路は、相変化メモリセルからデータを読み出すことができる。

【0013】

基板１１０は、カーボンナノチューブワイヤ１２０、相変化層１３０、第一電極１２２、第二電極１２４及び第三電極１２６を支持する。基板１１０は絶縁基板であり、セラミックス、ガラス、樹脂、石英、サファイアなどからなる。基板１１０は耐高温性を有するため、相変化メモリセルを作動させた際、基板１１０の形状は変形しない。また、基板１１０の寸法及び厚さは、相変化メモリセルにおける必要な作動温度によって選択することができる。基板１１０は、柔軟な基板からなることが好ましくなり得て、例えば、ポリイミド、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂またはポリアミド樹脂などの樹脂からなる。

【0014】

カーボンナノチューブワイヤ１２０は連続したカーボンナノチューブワイヤであり、少なくとも一本のカーボンナノチューブを含む。好ましくは、カーボンナノチューブワイヤ１２０はカーボンナノチューブのみからなる。カーボンナノチューブワイヤ１２０は一本の湾曲したカーボンナノチューブでもよい。図２を参照すると、カーボンナノチューブワイヤ１２０は、湾曲部１２１と、第一部１２３と、第二部１２５と、を含む。第一部１２３、湾曲部１２１及び第二部１２５は順番に接続されて、カーボンナノチューブワイヤ１２０を形成する。第一部１２３は、湾曲部１２１によって第二部１２５と連接される。前記湾曲したカーボンナノチューブワイヤ１２０の第一部１２３及び第二部１２５は互いに接触せず、間隔をあけて設置される。湾曲部１２１の形状は弧形或いは直角でもよい。湾曲部１２１の湾曲角度は０°〜１８０°（０°は含まず）である。好ましくは、湾曲部１２１の湾曲角度は３０°〜１２０°である。更に、好ましくは、湾曲部１２１の湾曲角度は６０°〜９０°である。更に、カーボンナノチューブワイヤ１２０は一本のカーボンナノチューブでもよい。

【0015】

カーボンナノチューブワイヤ１２０を湾曲させることにより、湾曲部１２１のカーボンナノチューブの構造を張力作用の下で変化させて、一部のカーボンナノチューブに欠陥を生じさせ、湾曲部１２１のカーボンナノチューブの抵抗を増大させる。湾曲部１２１の湾曲角度θが小さければ小さいほど、湾曲部１２１の抵抗は大きくなり、単位時間内に発生する熱量は大きくなる。

【0016】

更に、湾曲部１２１において、異なる位置におけるカーボンナノチューブワイヤの曲率は異なる。好ましくは、湾曲部１２１における任意点の曲率Ｋは１／Ｒより大きい。ここで、Ｒは任意点の曲率半径である。これにより、任意点におけるカーボンナノチューブワイヤ１２０の部分は大きな抵抗を有し、多くの熱を発生させることができる。

【0017】

更に、カーボンナノチューブワイヤ１２０を湾曲させて形成される湾曲部１２１は、一つのリング構造体でもよい。ここでリング構造体とは、カーボンナノチューブワイヤ１２０を巻いて形成する形状のことである。リング構造体の形状は、例えば、矩形、円形、三角形或いは他の幾何学的な形状でもよい。更に、この湾曲部１２１は、複数のリング構造体が重なったような螺旋状の構造体でも良い。これにより、湾曲部１２１の放熱効率を向上させることができる。リング形状の湾曲部１２１の内径は１００ｎｍ〜１０μｍとなり得るが、必要に応じて選択できる。

【0018】

第一部１２３及び第二部１２５は間隔をあけて設置されるが、この間隔に特に制限はなく、基板１１０の寸法及び製造条件によって選択できる。第一部１２３と第二部１２５との間隔は１μｍ〜１０μｍとなり得る。短路を防止するために、第一部１２３の一端及び第二部１２５の一端は湾曲部１２１にそれぞれ連接され、且つ第一部１２３及び第二部１２５は相互に絶縁して設置される。第一部１２３及び第二部１２５が間隔をあけて設置されることを保証できれば、第一部１２３及び第二部１２５は相互に平行して同じ方向に沿って延伸してもよい。或いは第一部１２３及び第二部１２５は異なる方向に沿って延伸してもよい。

【0019】

更に、カーボンナノチューブワイヤ１２０の第一部１２３及び第二部１２５の表面に金属層（図示せず）を被覆してもよい。これにより、カーボンナノチューブワイヤ１２０の導電性を高めることができ、且つ第一部１２３及び第二部１２５の抵抗を減少させ、損失を減少できる。

【0020】

カーボンナノチューブワイヤ１２０は、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はねじれ状カーボンナノチューブワイヤであることができる。非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ及びねじれ状カーボンナノチューブワイヤは自立構造体である。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、カーボンナノチューブワイヤ１２０を独立して利用することができる形態のことである。即ち、カーボンナノチューブワイヤ１２０を対向する両端から支持して、カーボンナノチューブワイヤ１２０の構造を変化させずに、カーボンナノチューブワイヤ１２０を懸架させることができることを意味する。カーボンナノチューブワイヤ１２０におけるカーボンナノチューブは、分子間力で接続されているので、自立構造体を実現する。

【0021】

図３を参照すると、カーボンナノチューブワイヤ１２０が、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤである場合、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは、その長手方向に沿って複数のカーボンナノチューブを含む。該複数のカーボンナノチューブはその延伸方向において、分子間力で端と端とが接続されている。具体的には、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。さらに、各カーボンナノチューブセグメントには、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。複数のカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。カーボンナノチューブセグメントの長さ、厚さ、均一性及び形状は制限されない。一本の非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの長さは制限されず、その直径は、０．５ｎｍ〜１００μｍである。有機溶剤によって、カーボンナノチューブフィルムを処理して、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを得る。具体的には、有機溶剤に、カーボンナノチューブフィルムの全ての表面を浸す。好ましくは、カーボンナノチューブフィルムはドローンカーボンナノチューブフィルムである。揮発性の有機溶剤が揮発すると、表面張力の作用によって、カーボンナノチューブフィルムにおける相互に平行な複数のカーボンナノチューブが分子間力によって互いに緊密に結合し、カーボンナノチューブフィルムが収縮する。これにより、非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤが得られる。前記有機溶剤はエタノール、メタノール、アセトン、ジクロロエタン或いはクロロホルムである。有機溶剤によって処理されないカーボンナノチューブフィルムと比較して、この有機溶剤によって処理された非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの比表面積は小さく、且つ接着性も弱い。また、カーボンナノチューブワイヤの機械強度及び強靭さを増強させるため、外力によってカーボンナノチューブワイヤが破壊される可能性が低くなる。

【0022】

図４を参照すると、カーボンナノチューブフィルムの長手方向に沿う対向する両端に相反する力を印加することにより、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。具体的には、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。さらに、各カーボンナノチューブセグメントには、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。カーボンナノチューブセグメントの長さ、厚さ、均一性及び形状は制限されない。一本のねじれ状カーボンナノチューブワイヤの長さは制限されず、その直径は、０．５ｎｍ〜１００μｍである。更に、有機溶剤によって、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを処理する。有機溶剤によって処理されたねじれ状カーボンナノチューブワイヤは表面張力の作用によって、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤにおける相互に平行な複数のカーボンナノチューブが分子間力によって互いに緊密に結合する。これにより、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの比表面積は減少し、接着性が弱くなる一方、カーボンナノチューブワイヤの機械強度及び強靭を増強させる。カーボンナノチューブワイヤの製造方法は、特許文献１及び特許文献２に掲載されている。

【0023】

第一電極１２２は第一部１２３と電気的に接続され、第二電極１２４は第二部１２５と電気的に接続され、カーボンナノチューブワイヤ１２０に電圧を印加して、相変化メモリセルにデータを書き込む。カーボンナノチューブワイヤ１２０の第一部１２３が第二電極１２４と交差する場合、カーボンナノチューブワイヤ１２０の第一部１２３が第二電極１２４と絶縁して設置される。第一電極１２２及び第二電極１２４は電気伝導材料からなる導電体であり、その材料は導電ペースト、金属、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、カーボンナノチューブなどである。導電性ペーストは、金属粉末、低融点のガラス粉末及び接着剤を含む。金属粉末は銀粉で、接着剤はテルピネオール又はエチルセルロースであることが好ましい。導電性ペーストにおいて、金属粉末の重量比は５０％〜９０％であり、低融点のガラス粉末の重量比は２％〜１０％であり、接着剤の重量比は８％〜４０％である。第一電極１２２及び第二電極１２４の厚さは１０ｎｍ〜１００μｍであるが、２０ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。第一電極１２２及び第二電極１２４は、例えば、スクリーン印刷法、イオンビーム蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法の何れか一種或いは多種によって、基板１１０の表面に印刷して形成され、且つカーボンナノチューブワイヤ１２０と電気的に接続される。第一電極１２２及び第二電極１２４に電圧を印加した際に、カーボンナノチューブワイヤ１２０の熱によって相変化層１３０が相変化温度に達することができるのであれば、第一電極１２２及び第二電極１２４の形状、寸法及び位置は制限されない。

【0024】

第三電極１２６は、且つカーボンナノチューブ層と間隔をあけて設置される。第三電極１２６は、カーボンナノチューブ層と同じ平面に存在してもよく、カーボンナノチューブ層と積層してもよい。第三電極１２６の材料は、第一電極１２２及び第二電極１２４の材料と同じでもよく、同じでなくてもよい。第三電極１２６、相変化層１３０、第一部１２３、第二部１２５及び第一電極１２２／第二電極１２４は、相互に直列接続される。更に、第三電極１２６がカーボンナノチューブ層と同じ平面に存在している場合、第三電極１２６は、カーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１と間隔をあけて設置され、その間隔は１００ｎｍ〜１０μｍ、１００ｎｍ〜５００ｎｍ、或いは１μｍ〜５μｍである。第三電極１２６及び第一電極１２２／第二電極１２４によって、相変化層１３０で生じる相変化を読み出すことを保証できれば、第三電極１２６と湾曲部１２１との間隔は、相変化層１３０の材料及び必要な電圧によって選択できる。第三電極１２６がカーボンナノチューブ層と積層している場合、第三電極１２６を相変化層１３０によって、湾曲部１２１と間隔をあけて設置することができる。即ち、第三電極１２６、相変化層１３０及び湾曲部１２１は積層して設置され、この際、相変化層１３０は、第三電極１２６と湾曲部１２１との間に設置される。

【0025】

また、相変化メモリセルが複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０を有する場合、複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０は一つの第三電極１２６を共用できる。即ち、複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１は、第三電極１２６の延伸方向に沿って相互に間隔をあけて並列に設置され、且つ第三電極１２６と間隔をあけて設置される。生産に便利なように、第三電極１２６が複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０と同じ平面に存在している場合、複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１は第三電極１２６の同じ側に設置してもよい。或いは第三電極１２６の両側に設置してもよい。

【0026】

相変化層１３０は、第三電極１２６と湾曲部１２１との間に設置され、且つ第三電極１２６及び湾曲部１２１とそれぞれ電気的に接続される。具体的には、少なくとも一部の相変化層１３０は少なくとも一部の湾曲部１２１を被覆し、且つ第三電極１２と電気的に接続される。更に、相変化層１３０は湾曲部１２１の全てを被覆することが好ましい。これにより、湾曲部１２１に生じる熱を十分に利用して、相変化層１３０を相変化させ、且つ駆動電圧を低下できる。

【0027】

相変化層１３０の厚さは１０ｎｍ〜２００ｎｍであり、その形状は、三角形、正方形、矩形、円形、楕円形または他の幾何学的形状であることができる。相変化層１３０の面積は、カーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１の面積に等しいかそれよりも小さく、且つ全てカーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１の表面に設置される。相変化層１３０は、ゲルマニウム−アンチモン−テルル（ＧｅＳｂＴｅ）、一テルル化ゲルマニウム（Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ Ｔｅｌｌｕｒｉｄｅ，ＧｅＴｅ）、シリコン−アンチモン−テルル、シリコンテルル、カルコゲニド化合物等の相変化材料からなる。カーボンナノチューブワイヤ１２０を加熱する過程において、相変化層１３０の材料の温度が変化すると、相変化層１３０は非晶質状態から結晶状態へ、または、結晶状態から非晶質状態へと変化する。

【0028】

更に、カーボンナノチューブワイヤ１２０及び相変化層１３０の間に熱伝導層（図示せず）を設置してもよい。該熱伝導層によって、カーボンナノチューブワイヤ１２０からの熱を相変化層１３０に伝導する。熱伝導層は、金、銀、銅又は他の熱伝導材料からなる。

【0029】

相変化メモリセルの作動プロセスは、データを書き込む第一段階と、データを読み出す第二段階と、データをリセットする第三段階と、を含む。相変化層１３０の初期状態は、高抵抗の非晶質状態である。この場合、相変化層１３０のデータは“０”である。相変化層１３０の状態が低抵抗の結晶状態である場合、相変化層１３０のデータは“１”である。

【0030】

前記第一段階において、第一電極１２２及び第二電極１２４の間に電気信号を入力すると、カーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１は発熱し、この湾曲部１２１からの熱によって、湾曲部１２１と接触する相変化層１３０が加熱される。相変化層１３０の温度が相変化温度に達すると、相変化層１３０の相変化材料は、高抵抗の非晶質状態から低抵抗の結晶状態に相変化する。

【0031】

前記第二段階において、第三電極１２６及び第一電極１２２の間に、或いは第三電極１２６及び第二電極１２４の間に電気信号を入力すると、相変化層１３０に電流が流れる。電流が小さい場合相変化層１３０は相変化しないが、電流を測定すると相変化層１３０の抵抗値が得られる。相変化層１３０の測定された抵抗値が、相変化層１３０の初期の抵抗値より小さい場合、相変化層１３０のデータは“１”である。相変化層１３０の測定された抵抗値が、相変化層１３０の初期の抵抗値であれば、該相変化層１３０のデータは“０”である。

【0032】

前記第三段階において、カーボンナノチューブワイヤ１２０に強い電流を供給して、急速に熱を生じさせ、相変化層１３０を加熱する。これにより、相変化層１３０の相変化材料は、高抵抗の非晶質状態から低抵抗の結晶状態に相変化する。

【0033】

以下、図面を参照して、本発明の実施例についてより詳細に説明する。

【0034】

（実施例１）
図１及び図２を参照すると、本発明の実施例１は、相変化メモリセル１０を提供する。相変化メモリセル１０は、基板１１０と、複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０と、相変化層１３０と、第一電極１２２と、第二電極１２４と、第三電極１２６と、を含む。複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０は相互に間隔をあけて設置される。

【0035】

本実施例において、基板１１０は、ポリイミドからなり、その厚さは２０μｍである。カーボンナノチューブワイヤ１２０は非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤであり、その直径は０．５μｍである。各カーボンナノチューブワイヤ１２０は、湾曲部１２１と、相互に間隔をかけて平行に設置された第一部１２３及び第二部１２５と、を含む。第一部１２３と第二部１２５との距離は５μｍである。第一電極１２２は第一部１２３と電気的に接続され、第二電極１２４は第二部１２５と電気的に接続されて、書き込み回路を形成する。湾曲部１２１の形状は弧形であり、カーボンナノチューブワイヤ１２０を湾曲して、半円形の湾曲部１２１を形成する。

【0036】

第三電極１２６は自立構造性を有するカーボンナノチューブワイヤであり、その直径は１０μｍである。第三電極１２６と複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０との最小距離は５μｍである。相変化層１３０は湾曲部１２１を被覆し、且つ第三電極１２６と電気的に接続される。

【0037】

相変化層１３０は、ゲルマニウム−アンチモン−テルルからなり、その初期状態は、高抵抗の非晶質状態である。相変化層１３０の、高抵抗の非晶質状態から低抵抗の結晶状態に相変化する温度は２００℃〜３００℃であり、低抵抗の結晶状態から高抵抗の非晶質状態に相変化する温度は４００℃〜５００℃である。

【0038】

第一電極１２２及び第二電極１２４によって、相変化層１３０に電流を印加して、加熱を制御し、相変化層１３０を相変化させる。また、第三電極１２６及び第一電極１２２／第二電極１２４に電流を入力して、相変化層１３０の抵抗が変化するかどうかを検知し、相変化層１３０の相変化が生じるかどうかを判断する。

【0039】

（実施例２）
図５及び図６を参照すると、本発明の実施例２は相変化メモリセル２０を提供する。相変化メモリセル２０は、基板１１０と、複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０と、相変化層１３０と、第一電極１２２と、第二電極１２４と、第三電極１２６と、を含む。複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０は相互に間隔をあけて設置される。

【0040】

実施例２の相変化メモリセル２０の構造は、実施例１の相変化メモリセル１０の構造と基本的に同じであるが、異なる点は、カーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１が螺旋状の構造体である点である。

【0041】

具体的には、図６を参照すると、カーボンナノチューブワイヤ１２０を巻いて重なるように設置して、螺旋状の構造体を形成する。相変化層１３０はこの螺旋状の構造体を被覆して、且つ第三電極１２６と電気的に接続される。湾曲部１２１が螺旋状の構造体であるので、湾曲部１２１の発熱量が増大し、且つ生じた熱を蓄積でき、動作速度を高めることができる。更には、相変化メモリセルの書き込み速度を高めることができる。本実施例において、湾曲部１２１は螺旋状の構造体であり、螺旋状の横断面の形状は円形であり、その直径は５μｍである。

【0042】

（実施例３）
図７を参照すると、本発明の実施例３は相変化メモリセル１０の製造方法を提供する。相変化メモリセル１０の製造方法は、基板１１０を提供するステップＳ１１と、基板１１０の一つの表面に少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤ１２０を設置し、この際、該少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤ１２０の軸方向は基板１１０の表面に平行であるステップＳ１２と、該少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤ１２０を湾曲させるステップＳ１３であって、各カーボンナノチューブワイヤ１２０が一つの湾曲部１２１を形成し、各カーボンナノチューブワイヤ１２０は第一部１２３、湾曲部１２１及び第二部１２５を有し、第一部１２３、湾曲部１２１及び第二部１２５が順番に接続され、湾曲したカーボンナノチューブワイヤ１２０の第一部１２３及び第二部１２５は互いに接触されず、間隔をあけて設置されるステップＳ１３と、基板１１０の表面に、第一電極１２２、第二電極１２４及び第三電極１２６を設置するステップであって、第一電極１２２を各カーボンナノチューブワイヤ１２０の第一部１２３と電気的に接続させ、第二電極１２４を各カーボンナノチューブワイヤ１２０の第二部１２５と電気的に接続させ、第三電極１２６を各カーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１と間隔をあけて設置するステップＳ１４と、基板１１０の表面に相変化層１３０を堆積させて、少なくとも湾曲部１２１の一部を被覆し、且つ第三電極１２６と電気的に接続させるステップＳ１５と、を含む。

【0043】

ステップＳ１２において、カーボンナノチューブワイヤ１２０は対向する第一端部及び第二端部を有する。カーボンナノチューブワイヤ１２０の第一端部を基板１１０の表面に固定する。具体的には、カーボンナノチューブワイヤ１２０を基板１１０の表面に設置した後、カーボンナノチューブワイヤ１２０の第一端部の表面で固化できる有機物を被覆し、カーボンナノチューブワイヤ１２０の第一端部の表面を、基板１１０の表面に固く固定する。ここで固化できる有機物とは、例えば、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌｏｘａｎｅ）等である。本実施例において、カーボンナノチューブワイヤ１２０の二分の一を基板１１０の表面に固定して、カーボンナノチューブワイヤ１２０の第一部１２３を形成する。

【0044】

ステップＳ１３において、工具（例えば、ピンセット）によって、カーボンナノチューブワイヤ１２０の第二端部を基板１１０の表面に固定させ、且つカーボンナノチューブワイヤ１２０を湾曲させる。二分の一のカーボンナノチューブワイヤ１２０は、基板１１０の表面に既に固定されているので、直接カーボンナノチューブワイヤ１２０の第二端部を１８０°湾曲して、湾曲部１２１を形成する。次いで、この湾曲した二分の一のカーボンナノチューブワイヤ１２０を基板１１０の表面に固定して、カーボンナノチューブワイヤ１２０の第二部１２５を形成する。この際、カーボンナノチューブワイヤ１２０の第一部１２３及び第二部１２５は間隔をあけて平行に設置されて、略Ｕ字型の形状を形成する。カーボンナノチューブワイヤ１２０を湾曲させる工程において、カーボンナノチューブワイヤ１２０が強靭性を有するので、第一部１２３及び第二部１２５は完全に重なることができず、第一部１２３及び第二部１２５の間に間隔ができる。また、カーボンナノチューブワイヤ１２０を湾曲させる工程において、カーボンナノチューブワイヤ１２０の強靭性及び強度の作用によって、微視的には、カーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１は複数回湾曲され、第一部１２３及び第二部１２５を間隔をあけて平行に設置する。

【0045】

更に、カーボンナノチューブワイヤ１２０を湾曲させる工程において、第一部１２３及び第二部１２５は、基板１１０の表面と垂直である方向に重なってもよい。この際、有機物によって第一部１２３及び第二部１２５は絶縁設置される。短路を防止するために、湾曲したカーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１以外の部分は、相互に絶縁設置される。

【0046】

ステップＳ１４において、第一電極１２２、第二電極１２４及び第三電極１２６は、例えば、スクリーン印刷法、イオンビーム蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法の何れか一種或いは多種によって基板１１０の表面に形成される。本実施例において、第一電極１２２、第二電極１２４及び第三電極１２６は、スクリーン印刷法によって形成される。具体的には、第一電極１２２は、カーボンナノチューブワイヤ１２０の第一部１２３の端部に設置され、第二電極１２４はカーボンナノチューブワイヤ１２０の第二部１２５の端部に設置され、且つ第一電極１２２及び第二電極１２４は相互に間隔をあけて設置される。第三電極１２６がカーボンナノチューブワイヤである場合、第三電極１２６を直接に基板１１０の表面に貼付してもよく、或いは接着剤によって基板１１０の表面に貼付してもよい。

【0047】

図８を参照すると、ステップＳ１５において、相変化層１３０を堆積法或いはスパッタリング法によって基板１１０の表面に形成する。この際、相変化層１３０は、カーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１を被覆し、且つ第三電極１２６と電気的に接続される。相変化層１３０がカーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１を被覆し、且つ第三電極１２６と電気的に接続する具体的な方法は、マスク１１１０を提供し、該マスク１１１０は複数の通孔１１１２を有するステップＳ１５１と、マスク１１１０を基板１１０の表面に設置し、湾曲部１２１及び第三電極１２６を通孔１１１２から露出させるステップＳ１５２と、基板１１０の表面に相変化層１３０を沈積させ、通孔１１１２と対応する湾曲部１２１及び第三電極１２６を被覆するステップＳ１５３と、マスク１１１０を除去するステップＳ１５４と、含む。

【0048】

更に、別の基板の表面にカーボンナノチューブワイヤ１２０を湾曲させた後、基板１１０の表面に該カーボンナノチューブワイヤ１２０を移してもよい。

【0049】

本実施例の相変化メモリセルの製造方法は、以下の有益な効果を奏する。カーボンナノチューブワイヤを湾曲させることによって、カーボンナノチューブワイヤの湾曲部は大きな抵抗を生じさせることができる。また、カーボンナノチューブは耐湾曲性及び強靭性を有するので、湾曲した後のカーボンナノチューブは破裂しない。これにより、カーボンナノチューブワイヤの湾曲部を抵抗型加熱素子として相変化層を加熱し、データの書き込み及び読み出しを実現することができる。つまり、製造技術が簡単であり、一貫生産に有利である。

【0050】

（実施例４）
図９を参照すると、本発明の実施例４は相変化メモリセル１０の製造方法を提供する。相変化メモリセル１０の製造方法は、基板１１０を提供するステップＳ２１と、基板１１０の表面に間隔をあけて複数の柱１１２を設置するステップＳ２２と、カーボンナノチューブライン１２０１を提供し、カーボンナノチューブライン１２０１の一端を基板１１０の表面に固定させるステップＳ２３と、一つの柱１１２に巻いてカーボンナノチューブライン１２０１を湾曲させて湾曲部１２１を形成した後、カーボンナノチューブライン１２０１を切断し、一本のカーボンナノチューブワイヤ１２０を形成するステップＳ２４であって、カーボンナノチューブワイヤ１２０は第一部１２３、湾曲部１２１及び第二部１２５を有し、第一部１２３、湾曲部１２１及び第二部１２５が順番に接続され、湾曲したカーボンナノチューブワイヤ１２０の第一部１２３及び第二部１２５は互いに接触されず、間隔をあけて設置されるステップＳ２４と、ステップＳ２３及びステップＳ２４を繰り返して、複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０を形成した後、複数の柱１１２を除去するステップＳ２５と、基板１１０の表面に、第一電極１２２、第二電極１２４及び第三電極１２６を設置させるステップであって、第一電極１２２をカーボンナノチューブワイヤ１２０の第一部１２３と電気的に接続させ、第二電極１２４をカーボンナノチューブワイヤ１２０の第二部１２５と電気的に接続させ、第三電極１２６をカーボンナノチューブワイヤ１２０の湾曲部１２１と間隔をあけて設置させるステップＳ２６と、複数の湾曲部１２１に相変化層１３０を堆積させて、且つ第三電極１２６と電気的に接続させるステップＳ２７と、を含む。

【0051】

本実施例の相変化メモリセル１０の製造方法は、実施例３の相変化メモリセル１０の製造方法と基本的に同じであるが、異なる点は以下の点である。基板１１０の表面に複数の柱１１２を設置し、カーボンナノチューブライン１２０１をこの内一つの柱１１２に巻くことによって、カーボンナノチューブライン１２０１を湾曲させて湾曲部１２１を形成した後、カーボンナノチューブライン１２０１を切断し、一本のカーボンナノチューブワイヤ１２０を形成する。その後、前記の工程を繰り返して、複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０を形成した後、複数の柱１１２を除去する。

【0052】

ステップＳ２２において、柱１１２を除去する工程において、基板１１０及びカーボンナノチューブワイヤ１２０を破壊しないことを保証すれば、柱１１２の材料及び形状は制限されず、柱１１２の材料は基板１１０の材料によって選択できる。柱１１２の材料は、例えば、シリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などである。本実施例において、柱１１２の材料はシリカであり、柱１１２の形状は円柱であり、その直径は３μｍである。柱１１２はフッ化水素（ＨＦ）によって除去する。

【0053】

複数の柱１１２の配列方式は相変化メモリセル１０の構造によって設定できる。例えば、複数の柱１１２を同軸線上に配列してもよい。或いは複数の柱１１２をアレイ状に配列してもよい。本実施例において、複数の柱１１２は同軸線上に配列される。

【0054】

図１０を参照すると、ステップＳ２３において、カーボンナノチューブライン提供装置１２０２によって、カーボンナノチューブライン１２０１を連続して提供し、且つカーボンナノチューブライン１２０１を湾曲させる。ここで、カーボンナノチューブライン１２０１とは長尺のカーボンナノチューブワイヤのことであり、そのカーボンナノチューブライン１２０１を湾曲させて且つ所定の長さに切断することによって、カーボンナノチューブワイヤ１２０が形成される。

【0055】

カーボンナノチューブライン提供装置１２０２は針管１２０４を含み、該針管１２０４は針頭１２０６を有する。カーボンナノチューブライン１２０１を針管１２０４内に設置し、カーボンナノチューブライン１２０１の一端を針頭１２０６から露出させる。

【0056】

針管１２０４の内径の大きさはカーボンナノチューブライン１２０１の直径の大きさによって選択でき、針管１２０４の外径の大きさは相変化メモリセル１０が基板１１０の表面に集積される密度によって選択できる。また、カーボンナノチューブライン１２０１を針頭１２０６から連続して引き出すことができる。更に、カーボンナノチューブライン提供装置１２０２は機械の腕、制御コンピューターなどを含むことができる。これにより、自動で連続生産できる。本実施例において、カーボンナノチューブライン提供装置１２０２は注射器であり、カーボンナノチューブライン１２０１は強靭性及び自立構造性を有し、カーボンナノチューブライン１２０１を針頭１２０６から連続して引き出すことができる。

【0057】

ステップＳ２４において、針頭１２０６から露出したカーボンナノチューブライン１２０１の一端を溶接或いは接着等によって、基板１１０の表面に固定した後、針頭１２０６を引いてカーボンナノチューブライン１２０１を引き出して、柱１１２に巻くことによってカーボンナノチューブライン１２０１を湾曲させる。次いで、基板１１０に固定されていない湾曲したカーボンナノチューブライン１２０１の端部を、柱１１２から特定の距離まで引っ張った後、基板１１０の表面に固定する。次いで、カーボンナノチューブライン１２０１を切断して、湾曲部１２１を備えたカーボンナノチューブワイヤ１２０を形成する。カーボンナノチューブライン１２０１を切断する方法は、機械切断、レーザー走査、電子ビーム走査、レーザーの何れか一種である。

【0058】

ステップＳ２５において、酸性溶液、或いはアルカリ性溶液によって、複数の柱１１２を除去する。複数の柱１１２を除去する工程において、基板１１０及びカーボンナノチューブワイヤ１２０は基本的に変化しない。

【0059】

更に、複数のカーボンナノチューブライン提供装置１２０２を利用して、複数のカーボンナノチューブライン１２０１を複数の柱１１２に同時にそれぞれ巻いて、複数のカーボンナノチューブライン１２０１を湾曲させた後、一度に複数のカーボンナノチューブライン１２０１を切断して、複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０を形成することができる。これにより、相変化メモリセル１０の製造効率を向上でき、工業化に有利である。

【0060】

更に、カーボンナノチューブライン１２０１を柱１１２に複数回巻いて、柱１１２の表面に複数の円形を形成して、螺旋状の構造体を形成してもよい。次いで、カーボンナノチューブライン１２０１を柱１１２から離れるよう引っ張った後切断して、湾曲部を備えたカーボンナノチューブワイヤ１２０を形成する。この際湾曲部は、カーボンナノチューブワイヤが形成する複数の円形を有する螺旋状の構造体である。

【0061】

更に、複数の柱１１２が間隔をあけて、アレイ状に配列されている場合、カーボンナノチューブライン１２０１を、間隔をあけて２行或いは２列に配列されている柱１１２の間で湾曲させることができる。これにより、各柱１１２の所に一つの湾曲部１２１を形成でき、カーボンナノチューブライン１２０１を切断して、一度に複数のカーボンナノチューブワイヤ１２０を得ることができる。

【0062】

（実施例５）
図１１を参照すると、本発明の実施例５は相変化メモリデバイス１００を提供する。相変化メモリデバイス１００は、基板１１０及び該基板１１０の表面に設置されている複数の相変化メモリ構造体１０４を含む。

【0063】

具体的には、相変化メモリデバイス１００は、複数の第一行電極リード線１４４と、複数の第二行電極リード線１４６と、複数の第一列電極リード線１４２と、複数の相変化メモリ構造体１０４と、を含む。複数の第一行電極リード線１４４は、相互に間隔をあけて、且つ基板１１０の表面に平行に設置され、複数の第二行電極リード線１４６は、相互に間隔をあけて、且つ基板１１０の表面に平行に設置され、複数の第一行電極リード線１４４及び複数の第二行電極リード線１４６は、相互に間隔をあけて平行に設置される。更に、複数の第一行電極リード線１４４及び複数の第二行電極リード線１４６は、複数の第一列電極リード線１４２に対して垂直に、且つ交互に設置される。即ち、隣接する二つの第一行電極リード線１４４の間に一つの第二行電極リード線１４６が設置され、隣接する二つの第二行電極リード線１４６の間に一つの第一行電極リード線１４４が設置される。第一列電極リード線１４２も、相互に間隔をあけて、且つ基板１００の一つの表面に平行に設置される。

【0064】

第一行電極リード線１４４と第二行電極リード線１４６との距離は、５０ｎｍ〜２ｃｍである。第一行電極リード線１４４及び第二行電極リード線１４６の幅はそれぞれ３０ｎｍ〜１００μｍで、その厚さはそれぞれ１０ｎｍ〜１００ｎｍである。また、第一行電極リード線１４４及第二行電極リード線１４６は、金属または酸化インジウムスズなどの導電性材料からなる。本実施例において、第一行電極リード１４４及び第二行電極リード線１４６は導電性ペーストからなり、スクリーン印刷法によって形成される。

【0065】

複数の第一列電極リード線１４２は、基板１１０に相互に間隔をあけて平行に設置される。第一列電極リード線１４２は、第一行電極リード線１４４及び第二行電極リード線１４６に交差して設置され、また交差する箇所は、絶縁層１４７によって絶縁設置される。絶縁層１４７の材料は制限されず、必要に応じて選択できる。絶縁層１４７の材料は、例えば、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＣなどである。絶縁層１４７の厚さも制限されず、実際の応用に応じて選択することができる。しかし、絶縁層１４７の厚さは５０ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。第一列電極リード線１４２が第一行電極リード線１４４及び第二行電極リード線１４６と相互に交差する角度はそれぞれ０°〜９０°であるが、９０°であることが好ましい。即ち、第一列電極リード線１４２は、第一行電極リード線１４４及び第二行電極リード線１４６に垂直に交差する。

【0066】

隣接する第一行電極リード線１４４及び第二行電極リード線１４６は、隣接する二つの第一列電極リード線１４２と一つの格子を形成する。各格子は、一つの相変化メモリ構造体１０４に対応して設置される。

【0067】

各相変化メモリ構造体１０４は、基板１１０と、少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤ１２０と、少なくとも一つの相変化層１３０と、第三電極１２６と、を含む。カーボンナノチューブワイヤ１２０は、湾曲部１２１と、第一部１２３と、第二部１２５と、を含む。第一部分１２３、湾曲部１２１及び第二部分１２５は接続されて、カーボンナノチューブワイヤ１２０を形成する。第三電極１２６は、湾曲部１２１と間隔をあけて設置され、相変化層１３０は、湾曲部１２１及び第三電極１２６とそれぞれ電気的に接続される。カーボンナノチューブワイヤ１２０は、第一行電極リード線１４４及び第一列電極リード線１４２とそれぞれ電気的に接続され、第一回路を形成する。この第一回路は書き込み回路であり、加熱回路を形成して相変化層１３０を加熱する。これにより、相変化メモリセル１３０にデータを書き込むことができる。具体的には、カーボンナノチューブワイヤ１２０の第一部１２３は、第一電極１２２によって第一列電極リード線１４２と電気的に接続され、カーボンナノチューブワイヤ１２０の第二部１２５は、第二電極１２４によって第一行電極リード線１４４と電気的に接続される。第三電極１２６は、相変化層１３０及び第二行電極リード線１４６とそれぞれ電気的に接続される。第二行電極リード線１４６、第三電極１２６、相変化層１３０、カーボンナノチューブワイヤ１２０及び第一行電極リード線１４４／第一列電極リード線１４２は第二回路を形成する。この第二回路は読み出し回路であり、相変化層１３０の抵抗を検知して、相変化メモリセル１３０からデータを読み出すことができる。

【0068】

第一行電極リード線１４４及び第一列電極リード線１４２に電圧を印加すると、電流が第一行電極リード線１４４から、カーボンナノチューブワイヤ１２０を通じて、第一列電極リード線１４２へと流れる。第二行電極リード線１４６及び第一列電極リード線１４２／第二列電極リード線１４４に電圧を印加すると、電流が第二行電極リード線１４６から、カーボンナノチューブ層１２０及び前記相変化層１３０を通じて、第一列電極リード線１４２／第二列電極リード線１４６へと流れる。

【0069】

各相変化メモリ構造体１０４は、一つの格子１０２に対応して設置される。各相変化メモリ構造体１０４の構造は、実施例１の相変化メモリセル１０の構造或いは実施例２の相変化メモリセル２０の構造と基本的に同じである。具体的には、各カーボンナノチューブワイヤ１２０は湾曲部１２１を含み、湾曲部１２１は第三電極１２６と間隔を開けて設置され、相変化層１３０は湾曲部１２１を被覆し、且つ第三電極１２６と電気的に接続される。本実施例において、複数の相変化メモリ構造体１０４はアレイ構造を形成し、同じ行における複数の相変化メモリ構造体１０４は同じ第一行電極リード線１４４及び同じ第二行電極リード線１４６と電気的に接続され、且つ第一列電極リード線１４２と電気的に接続される。複数の相変化メモリ構造体１０４の配列方式及び配列密度は制限されず、必要なデータストレージなどによって選択できる。各相変化メモリ構造体１０４は、各行電極リード線及び各列電極リード線をそれぞれ制御することによって、データのストレージ及び読み出しを実現でき、また、複数の相変化メモリ構造体１０４は高い密度配列でき、大容量のデータストレージ及び読み出しに応用できる。

【0070】

本発明の相変化メモリセル及び相変化メモリデバイスは以下の有益な効果を奏する。第一に、カーボンナノチューブワイヤは優れた熱伝導性及び化学的安定性を有するので、相変化メモリセル及び相変化メモリデバイスの使用寿命を延ばすことができる。第二に、カーボンナノチューブワイヤは加熱素子として優れた柔軟性を有するので、柔軟性を有する相変化メモリデバイスを製造できる。第三に、カーボンナノチューブワイヤの湾曲部は加熱素子として相変化層を加熱するので、カーボンナノチューブワイヤの湾曲部に蓄積された熱を十分に利用でき、相変化層の動作速度を向上させることができ、更には、相変化メモリセル及び相変化メモリデバイスの読み書き効率を向上させることができる。

【符号の説明】

【0071】

１０、２０ 相変化メモリセル
１００ 相変化メモデバイス
１０４ 相変化メモリ構造体
１１０ 基板
１１２ 柱
１２０ カーボンナノチューブワイヤ
１２１ 湾曲部
１２２ 第一電極
１２３ 第一部
１２４ 第二電極
１２５ 第二部
１２６ 第三電極
１３０ 相変化層
１４２ 第一列電極リード線
１４４ 第一行電極リード線
１４６ 第二行電極リード線
１４７ 絶縁層
１１１０ マスク
１１１２ 通孔
１２０１ カーボンナノチューブライン
１２０２ カーボンナノチューブライン提供装置
１２０４ 針管
１２０６ 針頭

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】