特許 7714307 集積ダイオード・メモリ・デバイス

(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】

(24)【登録日】2025-07-18

(45)【発行日】2025-07-29

(54)【発明の名称】集積ダイオード・メモリ・デバイス

(51)【国際特許分類】

   H10B 63/10 20230101AFI20250722BHJP

   H10N 70/00 20230101ALI20250722BHJP

   H10N 70/20 20230101ALI20250722BHJP

   H10N 99/00 20230101ALI20250722BHJP

【ＦＩ】

H10B63/10

H10N70/00 A

H10N70/20

H10N99/00

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023522782

(86)(22)【出願日】2021-11-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-06

(86)【国際出願番号】 EP2021080809

(87)【国際公開番号】W WO2022117279

(87)【国際公開日】2022-06-09

【審査請求日】2024-04-11

(31)【優先権主張番号】17/247,123

(32)【優先日】2020-12-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390009531

【氏名又は名称】インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

【住所又は居所原語表記】Ｎｅｗ Ｏｒｃｈａｒｄ Ｒｏａｄ， Ａｒｍｏｎｋ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １０５０４， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】100112690

【弁理士】

【氏名又は名称】太佐 種一

(74)【代理人】

【識別番号】100120710

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ、ティモシー、マシュー

(72)【発明者】

【氏名】ブリュー、ケヴィン

(72)【発明者】

【氏名】クレベンガー、ローレンス

【審査官】小山 満

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１１０７０７２０９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８４７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２０－００２５９７７（ＫＲ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２２／０２７１０８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／０４２４２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００９１４２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０４５８４５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２２５２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２９４２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１６１５４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／２２６０００（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｂ ６３／１０

Ｈ１０Ｎ ７０／００

Ｈ１０Ｎ ７０／２０

Ｈ１０Ｎ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

不揮発性メモリ構造体であって、
相変化材料を含む相変化メモリと、
前記相変化材料の第１の表面と直接接触し、前記相変化材料の幅に等しい幅を有する第１の電極と、
前記相変化材料の第２の表面と直接接触する相変化材料（ＰＣＭ）ヒータであって、前記相変化材料の前記第２の表面が、前記相変化材料の前記第１の表面とは反対側にある、前記ＰＣＭヒータと
を含み、
前記第１の電極と前記ＰＣＭヒータが異なる材料である、
不揮発性メモリ構造体。

【請求項2】

不揮発性メモリ構造体であって、
相変化材料を含む相変化メモリと、
前記相変化材料の上面と直接接触する第１の電極と、
前記相変化材料の側壁および最下面と直接接触する相変化材料（ＰＣＭ）ヒータと
を含み、
前記第１の電極と前記ＰＣＭヒータが異なる材料である、
不揮発性メモリ構造体。

【請求項3】

前記ＰＣＭヒータの材料の仕事関数が、前記相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ低い、請求項１または２に記載の構造体。

【請求項4】

前記第１の電極の材料が、アルミニウム、タングステン、銅、窒化チタンおよび窒化タンタルからなるグループから選択され、前記ＰＣＭヒータの材料が、モリブデン、タンタル、タングステン、マンガン、ジルコニウムおよびハフニウムからなるグループから選択される、請求項３に記載の構造体。

【請求項5】

前記ＰＣＭヒータの材料の仕事関数が、前記相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ高い、請求項１または２に記載の構造体。

【請求項6】

前記第１の電極の材料が、アルミニウム、タングステン、銅、窒化チタンおよび窒化タンタルからなるグループから選択され、前記ＰＣＭヒータの材料が、モリブデン、タングステン、金、コバルト、銅、ニッケル、パラジウムおよびイリジウムからなるグループから選択される、請求項５に記載の構造体。

【請求項7】

前記ＰＣＭヒータに直接接触する第２の電極であって、前記第１の電極および前記第２の電極は第１の材料から作られ、前記ＰＣＭヒータは第２の材料から作られる、請求項１に記載の構造体。

【請求項8】

前記ＰＣＭヒータの底面に直接接触する第２の電極であって、前記第１の電極および前記第２の電極は第１の材料から作られ、前記ＰＣＭヒータは第２の材料から作られる、請求項２に記載の構造体。

【請求項9】

不揮発性メモリ構造体であって、
第１の電極と第２の電極の間に置かれた相変化材料を備え、前記第１の電極の上面が前記相変化材料の底面と直接接触し、前記相変化材料の底面が前記第２の電極の上面と直接接触し、前記第１の電極と前記第２の電極が異なる材料である、
不揮発性メモリ構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は不揮発性メモリに関し、より詳細には、ニューロモーフィック・コンピューティング（neuromorphic computing）用のメモリスタ・デバイス（memristive device）に関する。

【背景技術】

【0002】

データから学習する電子システムの主要な機能を広く記述するために、「機械学習」が使用されている。加速機械学習および認知科学において、人工ニューラル・ネットワーク（artificial neural network）（ＡＮＮ）は、動物、特に脳の生体神経ネットワークから発想を得た統計的学習モデルの一種である。ＡＮＮは、多数の入力に左右されるシステムおよび機能であって、一般に知られていないシステムおよび機能を推定または近似する目的に使用することができる。ＡＮＮアーキテクチャ、ニューロモーフィック・マイクロチップおよび超高密度不揮発性メモリは、クロスバー・アレイ（cross-bar array）として知られている高密度、低コストの回路アーキテクチャによって形成することができる。基本的なクロスバー・アレイ構成は、一組の導電性行ワイヤと、この一組の導電性行ワイヤと交差するように形成された一組の導電性列ワイヤとを含む。この２組のワイヤ間の交点は、薄膜材料から形成することができるいわゆるクロスポイント・デバイス（crosspoint device）によって分離されている。クロスポイント・デバイスは、いわゆるメモリスタ・デバイスとして実装することができる。メモリスタ・デバイスの特性には、不揮発性であること、可変抵抗値を記憶することができること、および電流または電圧パルスを使用して抵抗をチューンアップまたはチューンダウンすることができることが含まれる。

【発明の概要】

【0003】

不揮発性メモリ構造体は、相変化材料（phase change material）を備える相変化メモリを含むことができる。この不揮発性メモリ構造体は、相変化メモリと直列のショットキー・ダイオードを含むことができ、このショットキー・ダイオードのショットキー障壁は相変化メモリの表面である。これは、集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0004】

段落［０００３］の不揮発性メモリ構造体は、ショットキー障壁を、相変化材料とコンタクトの間の界面として有することができる。これは、集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0005】

段落［０００４］の不揮発性メモリ構造体は、相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ低い仕事関数を有する材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｐ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0006】

段落［０００４］の不揮発性メモリ構造体は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タンタル、タングステン、マンガン、ジルコニウムおよびハフニウムから選択された材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｐ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0007】

段落［０００４］の不揮発性メモリ構造体は、相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ高い仕事関数を有する材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｎ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0008】

段落［０００４］の不揮発性メモリ構造体は、モリブデン、窒化チタン、タングステン、金、コバルト、銅、ニッケル、パラジウムおよびイリジウムから選択された材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｎ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0009】

不揮発性メモリ構造体は、第１のコンタクトと第２のコンタクトの間に置かれた相変化材料を含むことができ、第１のコンタクトと第２のコンタクトは異なる材料である。これは、集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0010】

段落［０００９］の不揮発性メモリ構造体は、ショットキー障壁を、相変化材料とコンタクトの間の界面として有することができる。これは、集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0011】

段落［００１０］の不揮発性メモリ構造体は、相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ低い仕事関数を有する材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｐ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0012】

段落［００１０］の不揮発性メモリ構造体は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タンタル、タングステン、マンガン、ジルコニウムおよびハフニウムから選択された材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｐ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0013】

段落［００１０］の不揮発性メモリ構造体は、相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ高い仕事関数を有する材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｎ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0014】

段落［００１０］の不揮発性メモリ構造体は、モリブデン、窒化チタン、タングステン、金、コバルト、銅、ニッケル、パラジウムおよびイリジウムから選択された材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｎ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0015】

不揮発性メモリ構造体は、複数のビット線および複数のワード線を含むことができる。この複数のビット線と複数のワード線の間にＰＣＭメモリ構造体が置かれている。このＰＣＭメモリ構造体は、第１のコンタクトと第２のコンタクトの間に置かれた相変化材料を含むことができる。第１のコンタクトと第２のコンタクトは異なる材料である。これは、集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0016】

段落［００１５］の不揮発性メモリ構造体は、ショットキー障壁を、相変化材料とコンタクトの間の界面として有することができる。これは、集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0017】

段落［００１６］の不揮発性メモリ構造体は、相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ低い仕事関数を有する材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｐ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0018】

段落［００１６］の不揮発性メモリ構造体は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タンタル、タングステン、マンガン、ジルコニウムおよびハフニウムから選択された材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｐ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0019】

段落［００１６］の不揮発性メモリ構造体は、相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ高い仕事関数を有する材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｎ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0020】

段落［００１６］の不揮発性メモリ構造体は、モリブデン、窒化チタン、タングステン、金、コバルト、銅、ニッケル、パラジウムおよびイリジウムから選択された材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｎ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0021】

不揮発性メモリ構造体は、複数のビット線および複数のワード線を含むことができる。この複数のビット線と複数のワード線の間にＰＣＭメモリ構造体が置かれている。このＰＣＭメモリ構造体は、相変化材料と、相変化メモリと直列のショットキー・ダイオードとを含むことができる。このショットキー・ダイオードのショットキー障壁は相変化メモリの表面である。ショットキー障壁は、相変化材料とコンタクトの間の界面である。これは、集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0022】

段落［００２１］の不揮発性メモリ構造体は、ショットキー障壁を、相変化材料とコンタクトの間の界面として有することができる。これは、集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0023】

段落［００２１］の不揮発性メモリ構造体は、相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ低い仕事関数を有する材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｐ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0024】

段落［００２１］の不揮発性メモリ構造体は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タンタル、タングステン、マンガン、ジルコニウムおよびハフニウムから選択された材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｐ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0025】

段落［００２１］の不揮発性メモリ構造体は、相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ高い仕事関数を有する材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｎ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【0026】

段落［００２１］の不揮発性メモリ構造体は、モリブデン、窒化チタン、タングステン、金、コバルト、銅、ニッケル、パラジウムおよびイリジウムから選択された材料を有するコンタクトを有することができる。これは、ｎ型集積ダイオード－メモリ構造体を形成することができ、この構造体は、構造体のフットプリントに不利益を与えることなく電流の方向性を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】例示的な実施形態による、クロスポイント・アレイの配置を示す図である。

【図2】例示的な実施形態による、クロスポイント・アレイを通る電流経路の電気図である。

【図3】例示的な実施形態による、集積ショットキーＰＣＭセルの電気図である。

【図4】例示的な実施形態による、集積ショットキーＰＣＭマッシュルーム・セルの電気図である。

【図5】例示的な実施形態による、集積ショットキーＰＣＭ充填セル（confined cell）の電気図である。

【図6】例示的な実施形態による、集積ショットキーＰＣＭブリッジ・セルの電気図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図の要素は必ずしも一定の倍率では描かれておらず、図の要素が本発明の特定のパラメータを表現することは意図されていない。図解を明瞭かつ容易にするために、要素の寸法が誇張されていることがある。正確な寸法については以下の詳細な説明を参照すべきである。図面は、本発明の典型的な実施形態だけを示すことが意図されており、したがって、図面が、本発明の範囲を限定していると考えるべきでない。図面では同じ符号が同じ要素を表している。

【0029】

次に、例示的な実施形態を、それらの例示的な実施形態が示されている添付図面を参照してより詳細に説明する。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で実施することができるのであり、本開示が、本明細書に記載された例示的な実施形態に限定されると解釈すべきではない。これらの例示的な実施形態は、本開示が網羅的で完全なものとなるように、また、本開示が本開示の範囲を当業者に知らせるものとなるように提供したものである。この説明では、提示された実施形態を不必要に不明瞭にすることを防ぐため、よく知られた特徴および技術の詳細が省かれていることがある。

【0030】

以降の説明の目的上、「上部（upper）」、「下部（lower）」、「右（right）」、「左（left）」、「縦（vertical）」、「水平（horizontal）」、「頂部（top）」、「底部（bottom）」などの用語、およびそれらの用語の派生語は、図面に配置されているときの開示された構造体および方法に関する。「～の上方に（above）」、「～の上にある（overlying）」、「～の頂部に（atop）」、「～の上に（on top）」、「～上に配置された（positioned on）」または「～の頂部に配置された（positioned atop）」などの用語は、第１の構造体などの第１の要素が第２の構造体などの第２の要素上にあることを意味し、第１の要素と第２の要素の間に界面構造体などの介在要素が存在してもよい。用語「じかに接触する（direct contact）」は、第１の構造体などの第１の要素と第２の構造体などの第２の要素とが、それらの２つの要素の界面に中間導電層、絶縁層または半導体層が存在することなく接続されていることを意味する。

【0031】

本発明の実施形態の提示を不明瞭にすることがないように、以下の詳細な説明では、当技術分野で知られているいくつかの処理ステップまたは動作が、提示および例示の目的上、一緒に結合されていることがあり、また、いくつかの例では、当技術分野で知られているいくつかの処理ステップまたは動作が詳細には説明されていないことがある。他の例では、当技術分野で知られているいくつかの処理ステップまたは動作が全く説明されていないことがある。むしろ、以下の説明は、本発明のさまざまな実施形態の示差的な特徴または要素に焦点が当てられていることを理解すべきである。

【0032】

アナログ計算は、情報をメモリ・デバイスのコンダクタンスの範囲として記憶する、メモリスタ（memristor）などのメモリ・デバイスを使用する。このようなメモリ・デバイスはしばしば、格子状パターンに配置された多数のワード線およびビット線を有するクロスポイント・アレイとして配置され、１本のワード線および１本のビット線に電流が流れるのと同時に単一のメモリ・デバイスを読み取ることができる。例えば、図１は、第１のワード線１０Ａ、第２のワード線１０Ｂ、第１のメモリ・デバイス２０Ａ、第２のメモリ・デバイス２０Ｂ、第３のメモリ・デバイス２０Ｃ、第４のメモリ・デバイス２０Ｄ、第１のビット線３０Ａおよび第２のビット線３０Ｂを有する単純化されたクロスポイント・アレイを示している。図１に示された例には、第４のメモリ・デバイス２０Ｄの所望の読取りパス（read path）Ｐ１が示されている。しかしながら、第４のメモリ・デバイス２０Ｄの読取り状態の間、第１のメモリ・デバイス２０Ａ、第２のメモリ・デバイス２０Ｂおよび第３のメモリ・デバイス２０Ｃを通るスニーク・パス（sneak path）Ｐ２が存在することがある。読取りパスＰ１とスニーク・パスＰ２の組合せが図２に示されており、図２には、第１のメモリ・デバイス２０Ａの第１のコンダクタンスＧ_Ａ、第２のメモリ・デバイス２０Ｂの第２のコンダクタンスＧ_Ｂ、第３のメモリ・デバイス２０Ｃの第３のコンダクタンスＧ_Ｃ、および第４のメモリ・デバイス２０Ｄの第４のコンダクタンスＧ_Ｄが示されている。したがって、図１に示された例示的なレイアウトでは、第４のメモリ・デバイス２０Ｄのメモリの状態を第４のコンダクタンスＧ_Ｄとして読み取る代わりに、式

【数1】

によって表される、第４のコンダクタンスＧ_Ｄと、第１のメモリ・デバイス２０Ａの第１のコンダクタンスＧ_Ａ、第２のメモリ・デバイス２０Ｂの第２のコンダクタンスＧ_Ｂ、第３のメモリ・デバイス２０Ｃの第３のコンダクタンスＧ_Ｃとの組合せの状態が読み取られる。このことは伝統的なＰＣＭメモリ用途の懸念事項であり、それぞれのメモリ・デバイスが離散値（すなわちデジタル）ではなく値の範囲（すなわちアナログ）を表すアナログ計算で図示のクロスポイント・アレイが使用されたときに、この懸念は悪化する。これは、適正な下流計算のために、それぞれのメモリ・デバイスのコンダクタンスの正確な読取りが必要なためである。

【0033】

メモリ・デバイスを流れる電流の方向を限定する手段としてダイオードが使用されることがあり、これによって、スニーク・パスＰ２を排除する（例えば、第１のメモリ・デバイス２０Ａを通る逆方向パスを除く）ことができる。しかしながら、伝統的なダイオード設計は、空間および処理に関する追加の考慮事項を生じさせ、それらの考慮事項は設計を高コストにする。本出願に含まれる構造体は、集積ショットキー・ダイオードおよびＰＣＭ構造体を提供する。本出願において理解されているとおり、ＰＣＭの相変化材料は半導体のように機能することができ、相変化材料の表面のうちの１つの表面だけのコンタクトに対して適当なダイオード・コンタクト材料が選択されたときに、相変化材料の表面がショットキー障壁として機能することを可能にすることができる。例えば、ｐ型構造体に関して、ダイオード・コンタクト材料は、相変化材料の障壁高さよりも低い仕事関数を有する材料を含むことができ、いくつかの実施形態では、相変化材料よりも０．３～１ｅＶ低い仕事関数を有するように、ダイオード・コンタクト材料を選択することができる。ｎ型構造体では、例えば、ダイオード・コンタクト材料が、相変化材料の障壁高さよりも高い仕事関数を有する材料を含むことができ、いくつかの実施形態では、相変化材料よりも０．３～１ｅＶ高い仕事関数を有するように、ダイオード・コンタクト材料を選択することができる。

【0034】

図３は、例示的な実施形態による、集積ダイオード相変化メモリ構造体の断面図を示している。この材料スタックは、底部電極１１０、頂部電極１２０、相変化材料１３０および層間誘電体（ＩＬＤ）１４０を含む。

【0035】

ＩＬＤ１４０は、集積ダイオード・メモリ・セルを分離するために使用することができる。適当なＩＬＤ材料は、限定はされないが、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、ＳｉＯＣＨもしくは酸化物超低ｋ層間絶縁体（ultralow-k interlayer dielectric）（ＵＬＫ－ＩＬＤ）材料、またはこれらの組合せなどの酸化物低ｋ材料、例えば２．７未満の誘電率ｋを有する酸化物低ｋ材料を含む。比較すると、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）は３．９の誘電率ｋ値を有する。適当な超低ｋ誘電体材料は、限定はされないが、多孔質有機ケイ酸塩ガラス（ｐＳｉＣＯＨ）を含む。

【0036】

例示的な実施形態によれば、底部電極１１０の上方に相変化材料１３０を置くことができる。相変化材料１３０は、例えばカルコゲニド・ベースの材料など、加熱によってアモルファス（高抵抗）状態または結晶（低抵抗）状態にプログラム可能でありうる材料を含むことができる。例示的なカルコゲニド・ベースの材料は、限定はされないが、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５（ＧＳＴ）、ＳｂＴｅおよびＩｎ_２Ｓｅ_３を含む。相変化材料は、Ｇｅ－Ｓｂ－Ｔｅ（ゲルマニウム－アンチモン－テルルまたは「ＧＳＴ」、例えばＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５）合金を含むことができる。あるいは、相変化材料用の他の適当な材料は、Ｓｉ－Ｓｂ－Ｔｅ（シリコン－アンチモン－テルル）合金、Ｇａ－Ｓｂ－Ｔｅ（ガリウム－アンチモン－テルル）合金、Ｇｅ－Ｂｉ－Ｔｅ（ゲルマニウム－ビスマス－テルル）合金、Ｉｎ－Ｓｅ（インジウム－テルル）合金、Ａｓ－Ｓｂ－Ｔｅ（ヒ素－アンチモン－テルル）合金、Ａｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ（銀－インジウム－アンチモン－テルル）合金、Ｇｅ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ合金、Ｇｅ－Ｓｂ合金、Ｓｂ－Ｔｅ合金、Ｓｉ－Ｓｂ合金、およびこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、相変化材料がさらに、窒素、炭素もしくは酸素またはこれらの組合せを含むことができる。いくつかの実施形態では、限定はされないが、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などを含む誘電体材料を相変化材料にドープすることができる。

【0037】

底部電極１１０および頂部電極１２０は、相変化材料１３０の表面とともにショットキー障壁を形成するように選択される。これを達成するため、底部電極１１０および頂部電極１２０は、一方が、低抵抗金属を含むことができ、もう一方が、コンタクト・ダイオード材料で形成されているように選択される。低抵抗金属は、Ａｌ、Ｗ、Ｃｕ、ＴｉＮ、ＴａＮまたは他の適当な材料とすることができる。コンタクト・ダイオード材料は、ＰＣＭデバイスがｎ型デバイスなのかまたはｐ型デバイスなのかに基づいて選択することができる。ｐ型デバイスに対しては、ダイオード・コンタクト材料が、相変化材料の障壁高さよりも低い仕事関数を有する材料を含むことができ、いくつかの実施形態では、ダイオード・コンタクト材料を、相変化材料よりも０．３～１ｅＶ低い仕事関数を有するように選択することができる。上述のＰＣＭ材料に関しては、このようなダイオード・コンタクト材料を、例えばチタン、モリブデン、アルミニウム、タンタル、タングステン、マンガン、ジルコニウムおよびハフニウムとすることができる。ｎ型デバイスに対しては、ダイオード・コンタクト材料が、相変化材料の障壁高さよりも高い仕事関数を有する材料を含むことができ、いくつかの実施形態では、ダイオード・コンタクト材料を、相変化材料よりも０．３～１ｅＶ高い仕事関数を有するように選択することができる。上述のＰＣＭ材料に関しては、このような材料を、例えばモリブデン、窒化チタン、タングステン、金、コバルト、銅、ニッケル、パラジウムおよびイリジウムとすることができる。

【0038】

前に述べたとおり、ダイオード・コンタクト材料から作られた電極と相変化材料１３０との界面に形成されたショットキー障壁がショットキー・ダイオードとして機能することを可能にするために、底部電極１１０と頂部電極１２０は異なるコンタクト材料である。したがって、一例では、底部電極１１０が低抵抗金属であり、頂部電極１２０がダイオード・コンタクト材料である。したがって、別の例では、頂部電極１２０が低抵抗金属であり、底部電極１１０がダイオード・コンタクト材料である。底部電極１１０および頂部電極１２０は、これらの電極に取り付けられたワード線およびビット線とは別個の層および材料であってもよく、またはこれらの電極が取り付けられたワード線およびビット線とはっきり区別されないものであってもよい（例えば、ワード線またはビット線は、ダイオード・コンタクト材料もしくは低抵抗金属またはその両方であってもよい）ことに留意すべきである。

【0039】

図４は、例示的な実施形態による、集積ダイオード・マッシュルーム・セル相変化メモリ構造体の断面図を示している。この材料スタックは、底部電極２１０、頂部電極２２０、相変化材料２３０、ＰＣＭヒータ２３１、ＰＣＭ誘電体２３２および層間誘電体（ＩＬＤ）２４０を含む。

【0040】

ＩＬＤ２４０は、集積ダイオード・メモリ・セルを分離するために使用することができる。適当なＩＬＤ材料は、限定はされないが、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、ＳｉＯＣＨもしくは酸化物超低ｋ層間絶縁体（ＵＬＫ－ＩＬＤ）材料、またはこれらの組合せなどの酸化物低ｋ材料、例えば２．７未満の誘電率ｋを有する酸化物低ｋ材料を含む。比較すると、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）は３．９の誘電率ｋ値を有する。適当な超低ｋ誘電体材料は、限定はされないが、多孔質有機ケイ酸塩ガラス（ｐＳｉＣＯＨ）を含む。

【0041】

ＰＣＭ誘電体２３２は、相変化材料２３０の状態を変化させるためにＰＣＭヒータ２３１によってもたらされる加熱に耐えるように選択することができる。ＰＣＭ誘電体は、限定はされないが、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などの酸化物低ｋ材料を含むことができる。

【0042】

例示的な実施形態によれば、ＰＣＭヒータ２３１の上方に相変化材料２３０を置くことができる。相変化材料２３０は、例えばカルコゲニド・ベースの材料など、加熱によってアモルファス（高抵抗）状態または結晶（低抵抗）状態にプログラム可能でありうる材料を含むことができる。例示的なカルコゲニド・ベースの材料は、限定はされないが、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５（ＧＳＴ）、ＳｂＴｅおよびＩｎ_２Ｓｅ_３を含む。相変化材料は、Ｇｅ－Ｓｂ－Ｔｅ（ゲルマニウム－アンチモン－テルルまたは「ＧＳＴ」、例えばＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５）合金を含むことができる。あるいは、相変化材料用の他の適当な材料は、Ｓｉ－Ｓｂ－Ｔｅ（シリコン－アンチモン－テルル）合金、Ｇａ－Ｓｂ－Ｔｅ（ガリウム－アンチモン－テルル）合金、Ｇｅ－Ｂｉ－Ｔｅ（ゲルマニウム－ビスマス－テルル）合金、Ｉｎ－Ｓｅ（インジウム－テルル）合金、Ａｓ－Ｓｂ－Ｔｅ（ヒ素－アンチモン－テルル）合金、Ａｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ（銀－インジウム－アンチモン－テルル）合金、Ｇｅ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ合金、Ｇｅ－Ｓｂ合金、Ｓｂ－Ｔｅ合金、Ｓｉ－Ｓｂ合金、およびこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、相変化材料がさらに、窒素、炭素もしくは酸素またはこれらの組合せを含むことができる。いくつかの実施形態では、限定はされないが、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などを含む誘電体材料を相変化材料にドープすることができる。

【0043】

ＰＣＭヒータ２３１および頂部電極２２０は、相変化材料２３０の表面とともにショットキー障壁を形成するように選択される。これを達成するため、ＰＣＭヒータ２３１および頂部電極２２０は、一方が、低抵抗金属を含むことができ、もう一方が、コンタクト・ダイオード材料で形成されているように選択される。低抵抗金属は、Ａｌ、Ｗ、Ｃｕ、ＴｉＮ、ＴａＮまたは他の適当な材料とすることができる。コンタクト・ダイオード材料は、ＰＣＭデバイスがｎ型デバイスなのかまたはｐ型デバイスなのかに基づいて選択することができる。ｐ型デバイスに対しては、ダイオード・コンタクト材料が、相変化材料の障壁高さよりも低い仕事関数を有する材料を含むことができ、いくつかの実施形態では、ダイオード・コンタクト材料を、相変化材料よりも０．３～１ｅＶ低い仕事関数を有するように選択することができる。上述のＰＣＭ材料に関しては、このようなダイオード・コンタクト材料を、例えばチタン、モリブデン、アルミニウム、タンタル、タングステン、マンガン、ジルコニウムおよびハフニウムとすることができる。ｎ型デバイスに対しては、ダイオード・コンタクト材料が、相変化材料の障壁高さよりも高い仕事関数を有する材料を含むことができ、いくつかの実施形態では、ダイオード・コンタクト材料を、相変化材料よりも０．３～１ｅＶ高い仕事関数を有するように選択することができる。上述のＰＣＭ材料に関しては、このような材料を、例えばモリブデン、窒化チタン、タングステン、金、コバルト、銅、ニッケル、パラジウムおよびイリジウムとすることができる。

【0044】

前に述べたとおり、ダイオード・コンタクト材料から作られた電極と相変化材料２３０との界面に形成されたショットキー障壁がショットキー・ダイオードとして機能することを可能にするために、ＰＣＭヒータ２３１と頂部電極２２０は異なるコンタクト材料である。したがって、一例では、ＰＣＭヒータ２３１が低抵抗金属であり、頂部電極２２０がダイオード・コンタクト材料である。したがって、別の例では、頂部電極２２０が低抵抗金属であり、ＰＣＭヒータ２３１がダイオード・コンタクト材料である。

【0045】

底部電極２１０は、例えばＡｌ、Ｗ、Ｃｕ、ＴｉＮ、ＴａＮまたは他の適当な材料などの低抵抗金属として選択することができる。底部電極２１０および頂部電極２２０は、これらの電極に取り付けられたワード線およびビット線とは別個の層および材料であってもよく、またはこれらの電極が取り付けられたワード線およびビット線とはっきり区別されないものであってもよい（例えば、ワード線またはビット線は、ダイオード・コンタクト材料もしくは低抵抗金属またはその両方であってもよい）ことに留意すべきである。

【0046】

図５は、例示的な実施形態による、集積ダイオード・マッシュルーム・セル相変化メモリ構造体の断面図を示している。この材料スタックは、底部電極３１０、頂部電極３２０、相変化材料３３０、ライナ３３１、ＰＣＭ誘電体３３２および層間誘電体（ＩＬＤ）３４０を含む。

【0047】

ＩＬＤ３４０は、集積ダイオード・メモリ・セルを分離するために使用することができる。適当なＩＬＤ材料は、限定はされないが、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、ＳｉＯＣＨもしくは酸化物超低ｋ層間絶縁体（ＵＬＫ－ＩＬＤ）材料、またはこれらの組合せなどの酸化物低ｋ材料、例えば３．７未満の誘電率ｋを有する酸化物低ｋ材料を含む。比較すると、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）は３．９の誘電率ｋ値を有する。適当な超低ｋ誘電体材料は、限定はされないが、多孔質有機ケイ酸塩ガラス（ｐＳｉＣＯＨ）を含む。

【0048】

ＰＣＭ誘電体３３２は、相変化材料３３０の状態を変化させるためにＰＣＭヒータ（ライナ）３３１によってもたらされる加熱に耐えるように選択することができる。ＰＣＭ誘電体は、限定はされないが、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）などの酸化物低ｋ材料を含むことができる。

【0049】

例示的な実施形態によれば、ＰＣＭヒータ（ライナ）３３１の上方に相変化材料３３０を置くことができる。相変化材料３３０は、例えばカルコゲニド・ベースの材料など、加熱によってアモルファス（高抵抗）状態または結晶（低抵抗）状態にプログラム可能でありうる材料を含むことができる。例示的なカルコゲニド・ベースの材料は、限定はされないが、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５（ＧＳＴ）、ＳｂＴｅおよびＩｎ_２Ｓｅ_３を含む。相変化材料は、Ｇｅ－Ｓｂ－Ｔｅ（ゲルマニウム－アンチモン－テルルまたは「ＧＳＴ」、例えばＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５）合金を含むことができる。あるいは、相変化材料用の他の適当な材料は、Ｓｉ－Ｓｂ－Ｔｅ（シリコン－アンチモン－テルル）合金、Ｇａ－Ｓｂ－Ｔｅ（ガリウム－アンチモン－テルル）合金、Ｇｅ－Ｂｉ－Ｔｅ（ゲルマニウム－ビスマス－テルル）合金、Ｉｎ－Ｓｅ（インジウム－テルル）合金、Ａｓ－Ｓｂ－Ｔｅ（ヒ素－アンチモン－テルル）合金、Ａｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ（銀－インジウム－アンチモン－テルル）合金、Ｇｅ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ合金、Ｇｅ－Ｓｂ合金、Ｓｂ－Ｔｅ合金、Ｓｉ－Ｓｂ合金、およびこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、相変化材料がさらに、窒素、炭素もしくは酸素またはこれらの組合せを含むことができる。いくつかの実施形態では、限定はされないが、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などを含む誘電体材料を相変化材料にドープすることができる。

【0050】

頂部電極３２０およびライナ３３１または底部電極３１０は、相変化材料３３０の表面とともにショットキー障壁を形成するように選択される。これを達成するため、頂部電極３２０およびライナ３３１または底部電極３１０は、一方が、低抵抗金属を含むことができ、もう一方が、コンタクト・ダイオード材料で形成されているように選択される。低抵抗金属は、Ａｌ、Ｗ、Ｃｕ、ＴｉＮ、ＴａＮまたは他の適当な材料とすることができる。コンタクト・ダイオード材料は、ＰＣＭデバイスがｎ型デバイスなのかまたはｐ型デバイスなのかに基づいて選択することができる。ｐ型デバイスに対しては、ダイオード・コンタクト材料が、相変化材料の障壁高さよりも低い仕事関数を有する材料を含むことができ、いくつかの実施形態では、ダイオード・コンタクト材料を、相変化材料よりも０．３～１ｅＶ低い仕事関数を有するように選択することができる。上述のＰＣＭ材料に関しては、このようなダイオード・コンタクト材料を、例えばチタン、モリブデン、アルミニウム、タンタル、タングステン、マンガン、ジルコニウムおよびハフニウムとすることができる。ｎ型デバイスに対しては、ダイオード・コンタクト材料が、相変化材料の障壁高さよりも高い仕事関数を有する材料を含むことができ、いくつかの実施形態では、ダイオード・コンタクト材料を、相変化材料よりも０．３～１ｅＶ高い仕事関数を有するように選択することができる。上述のＰＣＭ材料に関しては、このような材料を、例えばモリブデン、窒化チタン、タングステン、金、コバルト、銅、ニッケル、パラジウムおよびイリジウムとすることができる。

【0051】

前に述べたとおり、ダイオード・コンタクト材料から作られた電極と相変化材料３３０との界面に形成されたショットキー障壁がショットキー・ダイオードとして機能することを可能にするために、頂部電極３２０とライナ３３１または底部電極３１０は異なるコンタクト材料である。したがって、一例では、ライナ３３１が低抵抗金属であり、頂部電極３２０がダイオード・コンタクト材料である。したがって、別の例では、頂部電極３２０が低抵抗金属であり、ライナ３３１がダイオード・コンタクト材料である。

【0052】

底部電極３１０は、例えばＡｌ、Ｗ、Ｃｕ、ＴｉＮ、ＴａＮまたは他の適当な材料などの低抵抗金属として選択することができる。底部電極３１０および頂部電極３２０は、これらの電極に取り付けられたワード線およびビット線とは別個の層および材料であってもよく、またはこれらの電極が取り付けられたワード線およびビット線とはっきり区別されないものであってもよい（例えば、ワード線またはビット線は、ダイオード・コンタクト材料もしくは低抵抗金属またはその両方であってもよい）ことに留意すべきである。

【0053】

図６は、例示的な実施形態による、集積ダイオード相変化メモリ構造体の断面図を示している。この材料スタックは、第１の電極４１０、第２の電極４２０、相変化材料４３０および層間誘電体（ＩＬＤ）４４０を含む。

【0054】

ＩＬＤ４４０は、集積ダイオード・メモリ・セルを分離するために使用することができる。適当なＩＬＤ材料は、限定はされないが、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、ＳｉＯＣＨもしくは酸化物超低ｋ層間絶縁体（ＵＬＫ－ＩＬＤ）材料、またはこれらの組合せなどの酸化物低ｋ材料、例えば２．７未満の誘電率ｋを有する酸化物低ｋ材料を含む。比較すると、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）は３．９の誘電率ｋ値を有する。適当な超低ｋ誘電体材料は、限定はされないが、多孔質有機ケイ酸塩ガラス（ｐＳｉＣＯＨ）を含む。

【0055】

例示的な実施形態によれば、第１の電極４１０の上方に相変化材料４３０を置くことができる。相変化材料４３０は、例えばカルコゲニド・ベースの材料など、加熱によってアモルファス（高抵抗）状態または結晶（低抵抗）状態にプログラム可能でありうる材料を含むことができる。例示的なカルコゲニド・ベースの材料は、限定はされないが、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５（ＧＳＴ）、ＳｂＴｅおよびＩｎ_２Ｓｅ_３を含む。相変化材料は、Ｇｅ－Ｓｂ－Ｔｅ（ゲルマニウム－アンチモン－テルルまたは「ＧＳＴ」、例えばＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５）合金を含むことができる。あるいは、相変化材料用の他の適当な材料は、Ｓｉ－Ｓｂ－Ｔｅ（シリコン－アンチモン－テルル）合金、Ｇａ－Ｓｂ－Ｔｅ（ガリウム－アンチモン－テルル）合金、Ｇｅ－Ｂｉ－Ｔｅ（ゲルマニウム－ビスマス－テルル）合金、Ｉｎ－Ｓｅ（インジウム－テルル）合金、Ａｓ－Ｓｂ－Ｔｅ（ヒ素－アンチモン－テルル）合金、Ａｇ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ（銀－インジウム－アンチモン－テルル）合金、Ｇｅ－Ｉｎ－Ｓｂ－Ｔｅ合金、Ｇｅ－Ｓｂ合金、Ｓｂ－Ｔｅ合金、Ｓｉ－Ｓｂ合金、およびこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、相変化材料がさらに、窒素、炭素もしくは酸素またはこれらの組合せを含むことができる。いくつかの実施形態では、限定はされないが、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などを含む誘電体材料を相変化材料にドープすることができる。

【0056】

第１の電極４１０および第２の電極４２０は、相変化材料４３０の表面とともにショットキー障壁を形成するように選択される。これを達成するため、第１の電極４１０および第２の電極４２０は、一方が、低抵抗金属を含むことができ、もう一方が、コンタクト・ダイオード材料で形成されているように選択される。低抵抗金属は、Ａｌ、Ｗ、Ｃｕ、ＴｉＮ、ＴａＮまたは他の適当な材料とすることができる。コンタクト・ダイオード材料は、ＰＣＭデバイスがｎ型デバイスなのかまたはｐ型デバイスなのかに基づいて選択することができる。ｐ型デバイスに対しては、ダイオード・コンタクト材料が、相変化材料の障壁高さよりも低い仕事関数を有する材料を含むことができ、いくつかの実施形態では、ダイオード・コンタクト材料を、相変化材料よりも０．３～１ｅＶ低い仕事関数を有するように選択することができる。上述のＰＣＭ材料に関しては、このようなダイオード・コンタクト材料を、例えばチタン、モリブデン、アルミニウム、タンタル、タングステン、マンガン、ジルコニウムおよびハフニウムとすることができる。ｎ型デバイスに対しては、ダイオード・コンタクト材料が、相変化材料の障壁高さよりも高い仕事関数を有する材料を含むことができ、いくつかの実施形態では、ダイオード・コンタクト材料を、相変化材料よりも０．３～１ｅＶ高い仕事関数を有するように選択することができる。上術のＰＣＭ材料に関しては、このような材料を、例えばＭｏ、ＴｉＮ、Ｗ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｉｒまたは他の適当な材料とすることができる。

【0057】

前に述べたとおり、ダイオード・コンタクト材料から作られた電極と相変化材料４３０との界面に形成されたショットキー障壁がショットキー・ダイオードとして機能することを可能にするために、第１の電極４１０と第２の電極４２０は異なるコンタクト材料である。したがって、一例では、第１の電極４１０が低抵抗金属であり、第２の電極４２０がダイオード・コンタクト材料である。したがって、別の例では、第２の電極４２０が低抵抗金属であり、第１の電極４１０がダイオード・コンタクト材料である。第１の電極４１０および第２の電極４２０は、これらの電極に取り付けられたワード線およびビット線とは別個の層および材料であってもよく、またはこれらの電極が取り付けられたワード線およびビット線とはっきり区別されないものであってもよい（例えば、ワード線またはビット線は、ダイオード・コンタクト材料もしくは低抵抗金属またはその両方であってもよい）ことに留意すべきである。

【0058】

本発明のさまざまな実施形態の以上の説明は例示のために示したものであり、以上の説明が網羅的であること、または、以上の説明が、開示された実施形態に限定されることは意図されていない。当業者には、記載された実施形態の範囲を逸脱しない多くの修正および変形が明らかとなろう。本明細書で使用した用語は、実施形態の原理、実用的用途、もしくは市販されている技術にはない技術的改善点を最もよく説明するように、または本明細書に開示された実施形態を当業者が理解できるように選択した。したがって、本発明は、記載および図示された正確な形態および詳細に限定されないこと、および、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されている。

【0059】

本発明の好ましい実施形態では、不揮発性メモリ構造体が提供され、この不揮発性メモリ構造体は、相変化材料を備える相変化メモリと、相変化メモリと直列のショットキー・ダイオードとを備え、ショットキー・ダイオードのショットキー障壁は相変化メモリの表面である。ショットキー障壁は、相変化材料とコンタクトの間の界面であることが好ましい。コンタクトの材料の仕事関数は、相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ低いことが好ましい。コンタクトの材料は、チタン、モリブデン、アルミニウム、タンタル、タングステン、マンガン、ジルコニウムおよびハフニウムからなるグループから選択することができる。コンタクトの材料の仕事関数は、相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ高いことが好ましい。コンタクトの材料は、モリブデン、窒化チタン、タングステン、金、コバルト、銅、ニッケル、パラジウムおよびイリジウムからなるグループから選択することができる。

【0060】

本発明の別の好ましい実施形態では、複数のビット線および複数のワード線を備える不揮発性メモリ構造体が提供され、この複数のビット線と複数のワード線の間にはＰＣＭメモリ構造体が置かれており、ＰＣＭメモリ構造体は、相変化材料と、ＰＣＭメモリと直列のショットキー・ダイオードとを備え、ショットキー障壁は、相変化材料とコンタクトの間の界面である。コンタクトの材料の仕事関数は、相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ低いことが好ましい。コンタクトの材料の仕事関数は、相変化材料の仕事関数よりも０．３～１ｅＶ高いことが好ましい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】