专利名称：：包括相变材料的电器件的制作方法包括相变材料的电器《牛本发明涉及具有电阻器的电器件，该电阻器包括相变材料层。本发明还涉及操作这种电器件的方法。WO-A00/57,498公开了所谓的OvonicEEPROM，其是能够进行模拟和数字两种形式信息存储的非易失性、薄膜电子存储器件。已知的电器件具有包括相变材料的电阻器，该相变材料大致的组成物为Sb2Te5Ge2。它例如可以是Sb22Tes6Ge22或者Sb29Te57Ge14。相变材料可以处于第一相，例如可以是结晶体；并且其可以处于第二相，例如可以是非晶体。或者，假如具有处于第一相的相变材料的电阻器和具有处于第二相的相变材料的电阻器具有不同的电阻值，第一相和第二相中的一个或者两者可以为部分非晶或者部分结晶的。电阻器电连接到第一导体和第二导体，从而可以测量该电阻值。电阻器、第一导体和第二导体可以传导电流，该电流通过加热可以使相变材料在第一相和第二相之间转变。确信的是在从具有相对良好导电率的例如结晶相或主要为结晶相的相转变到具有相对差的导电率的例如非晶相或主要为非晶相的相的情况下，通过足够强的电流进行的加热使相变材料熔化。在下文中，术语"结晶"和"非晶"分别用于指结晶相或主要为结晶相，以及非晶相或主要为非晶相。可以通过第一导体、第二导体、电阻器本身的电阻以及这些元件之间的接触电阻实现所述加热。这些电阻中的哪些电阻对加热贡献最大则通常取决于这些元件的材料和形状。在切断电流时，该加热过程结束。相变材茅斗于是冷却下来，并且以更加不定形的顺序排列。当引起从具有相对低的导电率的相到具有相对高的导电率的相的转变时，该加热最初被不良的导电率所抵消，这限制了通过相变材料传导的电流。相信通过在电阻器的两端施加足够的电压，即^f谓的击穿电压，则可以在相变材料中局部地引起电击穿，这导致高的局部电流密度。于是相应的加热足以使相变材料的温度增加到其结晶温度之上，由此使得可以进行从非晶相到结晶相的相变。已知的电器件特别适合于用作电可写和可擦除的存储单元，其携载以电阻的值加密的信息。当电阻相对低时为该存储单元例如分配"0"，而当电阻相对高时分配"l"。通过在电阻器两端提供电压并且测量相对应的电流可以容易地测量该电阻。如上所述，通过引起从第一相到第二相的转变，存储元件可以被写入和被擦除。相变材料也可以在完全非晶和完全结晶态之间的整个范围中局部等级(localorder)的不同可检测的状态之间进行电切换。即，不需要这种材料的切换在完全非晶和完全结晶态之间进行，而是可以以反映(1)局部等级改变或者(2)具有不同局部等级的两种或多种材料的体积(volume)变化的增量步进地方式进行，以便提供跨越完全非晶和完全结晶态之间的范围的多种局部等级情况所表示的"灰阶"。相变材料表现出取决于它们的状态的不同电特性。例如，在其非晶态，材料表现出比在其结晶态更高的电阻率。通过调节用于改变相变材料的电流的幅度和/或持续时间可以控制电阻值。已知电器件的缺点是完全非晶和完全结晶态之间的整个范围中局部等级的不同可检测的状态相对难以调节。本发明的目的是提供在开篇中所述的电器件，其中完全非晶和完全结晶态之间的整个范围中局部等级的不同可检测的状态相对容易调节。本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。本发明是基于这样的认识，即，在已知的电器件中，相变材料是成核型(nucleation)相变材料。在这种类型的材料中，通过成核现象来进行从非晶相A到结晶相C的相变，gP，如图1A中示意性示出的，在非晶相A内，结晶从几个随机分布的点即所谓的成核中心开始。一旦在这些成核中心开始结晶，晶体从这些中心开始生长。这种生长的变化发展过程相对复杂，并且可能显示出指数的时间相关性。在1992年的AppliedPhysicsCommunications,volume11，第557-581页发表的J.Gonzales-Hernandez，B.S.Chao,D.Strand,S.R.Ovshinsky，D.Pawlik，P,Gasiorowski的文章"CrystallizationstudiesofGe:Sb:Teopticalmemorymaterials"中公开了用于这种结晶机制的模型。由于这种相对复杂的结晶机制，调节用于获得电阻值的至少三个不同可检测级别所需的电流是相对复杂的。例如，当希望具有至少三个不同的等距电阻值时，用于设置这些电阻值的电流的持续时间与待设置的电阻值非线性的相关。与此相比，根据本发明的电器件包括一种相变材料，其是所谓的快速生长材料。这类相变材料具有与已知类型的相变材料不同的晶体生长机制。在快速生长材料中，结晶相C以相对高的大致恒定速度即所谓的结晶速度从非晶相A和结晶相C之间的界面开始生长，如图IB中示意性所示。图IB中的点线表示在结晶过程开始时结晶相C和非晶相A之间的界面，实线表示部分(再)结晶之后的界面，箭头表示生长方向。(再)结晶基本上不包括从随机分布的结晶中心开始的结晶。由于非晶相的结晶以大致恒定的结晶速度沿着这两个相之间的界面进行，因此生长机制相对简单，并且因此相对容易调节用于获得电阻值的至少三个不同可检测级别所需的电流。在根据本发明的电器件中，在电阻值和通过施加足以将相变材料加热到结晶温度之上的电流而使非晶相(再)结晶的时间之间可能存在大致线性的关系。下面将参照图16A和16B对此进行说明。在已知的相变材料中，对完全非晶相，即基本上没有晶体的相进行(再)结晶需要近似与非晶相的体积无关的结晶时间。其受到成核时间的限制，对于已知的相变材料来说该成核时间为50ns的量级。与此相比，对于快速生长材料，结晶时间取决于待(再)结晶的非晶相的体积。这允许从完全非晶相到至少部分结晶相的相对短的转换时间，特别是在非晶相的尺寸相对小，例如低于50nm时。在光学记录令页域，从2001年JapaneseJournalofAppliedPhysics,volume40，1592-1597页H.J.Borg等人的文章"Phase-changemediaforhigh-numerical-apertureandblue-wavelengthrecording"中获知了涉及Sb69Te31的非晶相和结晶相之间的相变的后面这种有利的特性。然而，这篇文章没有提及快速生长材料令人吃惊地具有使其适合作为根据本发明的电器件中的相变材料的其他特性。本发明的发明人已经特别确定了这些快速生长相变材料可以在具有第一电阻率的第一相和具有不同于第一电阻率的第二电阻率的第二相之间改变，电阻器具有分别取决于处于第一相和第二相的相变材料的体积的电阻，通过将相变材料层的相应部分从第一相改变到第二相，电阻器可以在至少三个不同的电阻值之间切换。通过提供用于对相变材料进行焦耳加热的电流可以完成电阻器在至少三个不同的电阻值之间的切换。根据本发明的电器件可以具有的附加优点在于中间电阻值，或者在存在三个以上的不同电阻值时，多个中间电阻值可以比在已知的器件中更加的稳定。对于这种中间电阻值，相变材料是部分非晶且部分结晶的。在结晶相和非晶相之间界面处，非晶相的一些原子可能在结晶相上自发生长，导致结晶相增加且非晶相减少。结果，电阻器的电阻值可能随时间改变。最终这可能导致如此大的变化以致于最初写入的电阻值不再能被重新获得。结晶相的这种自发生长的可能性随着结晶相和非晶相之间的界面区域的增加而增加。由此，最接近于具有最低电阻值的状态(例如完全结晶状态)的中间状态将具有抵抗自发结9晶的最低稳定性。在已知的器件中，存在着被相变材料的非晶部分A包围的几个相对小的晶体，这在图1A中示意性示出。与此相比，在根据本发明的器件中，结晶相C和非晶相A被单个连续界面分开，如图1B示意性所示。图1A和1B中示出的相变材料层的电阻值近似相等，但是在根据本发明的器件(参见图1B)中非晶相A和结晶相C之间的界面小于已知器件(参见图1A)中的该界面。因此，中间电阻值在图1B所示的根据本发明的器件中可能比在图1A所示的已知器件中更加稳定。通常，中间电阻值的稳定性不仅取决于前面两段中所述的几何效应，而且还取决于相变材料的化学组成物和温度。申请号为033100583.8、代理案号为PHNL030259的未予页公布的欧洲专利申请公开了一种具有主体的电器件，该主体具有包括可以在第一相和第二相之间改变的相变材料的电阻器，电阻器具有取决于相变材料是处于第一相还是处于第二相的电阻，电阻器能够传导用于使从第一相到第二相的转变成为可能的电流，相变材料是快速生长材料。在其实施例中，电阻器的相变材料与具有晶体结构的结晶层直接接触。如果多个比特存储在一个电器件中，则结晶层特别有利。在这种情况下，经历相变的相变材料的体积确定存储哪个比特。申请号为033100583.8、代理案号为PHNL030259的未预公布的欧洲专利申请没有公开通过将相变材料层的相应部分从第一相改变到第二相，电阻器可以在至少三个不同的电阻值之间切换。从申请号为033100583.8、代理案号为PHNL030259的未预公布的欧洲专利申请获知的电器件不包括用于通过将相变材料层的相应部分从第一相改变到第二相从而在至少三个不同的电阻值之间切换电阻器的装置。在本发明的实施例中，电器件包括用于在至少三个不同的电阻值之间切换电阻器的装置，所述装置优选包括能够产生电信号以调节电阻值的信号发生器。下面将参照图15A和15B介绍电信号的例子。在实施例中，相变材料层的经历相变的部分与设置成与该电阻器并联的另一个电阻器直接接触。在这种电器件中，该另外的电阻器可以用作相变材料的加热元件。加热元件进行的焦耳加热于是是有效的，即使相变材料处于非晶相，因为加热元件被设置成与电阻器并联。当相变材料处于非晶相时，施加到电阻器的电压导致至少部分流过加热元件的电流，导致有效地加热相变材料而不需要电击穿。这种加热促进了相变，由此改善了电器件的耐久性。该另外的电阻器可以具有另外的电阻，其小于至少三个不同的电阻值中最大的一个。这种电器件的有效电阻R是两个并联电阻器的电阻，其中之一是包括相变材料层的电阻器，而另一个是该另外的电阻器。在图2B中以截面图示出了这种器件的例子。相变材料层7和另外的电阻器6是两个长方体，其都具有总长度lt。t。它们分别具有高度hpcm和hfr以及宽度Wp③和Wfr。根据本发明，层7可以在至少三个不同的电阻值之间切换。通过将相变材料层7的相应部分从第一相改变到第二相来完成电阻值的转换。在对应于一个电阻值的一个状态下，基本上整个层7可能处于结晶相C。在对应于另一个电阻值的另一个状态下，基本上整个层7可能处于非晶相A。在对应于再一个电阻值的再一个状态下，层7可以由处于非晶相A的长度为1的部分和处于结晶相C的剩余部分构成，如图2B示意性所示。代替对应于完全非晶相A和/或对应于完全结晶相C的状态，或者除了该状态之外，非晶部分的长度可以从1变到一个或多个不同的值r，这导致不同的电阻值。对于图2B示意性所示的例子，层7和另外的电阻器6两者的纵向方向上的外端部之间的电阻R可以如下进行计算使用用于两个并联电阻器的公式来计算层7的结晶部分和另外的电阻器6的对应部分的电阻以及层7的非晶部分和另外的电阻器6的对应部分的电阻。随后，得到的两个电阻值相加从而得到电阻R。在图2A中，对于参数k的各个值，如此计算的电阻R被显示作为层7的非晶部分的长度1的函数，该参数k是另外的电阻器6的另外电阻值与完全处于结晶相C的层7的电阻的比率。K的值-oo对应于另外的电阻器实际上不存在的情况。在图2A所示的计算中，非晶相A和结晶相C的电阻率分别是500mOhmcm和0.5mOhmcm。长度lt。t是200nm，宽度wpc;m是25nm，并且高度hp(;m是15nm。可以根据理想的k值来选择另外的电阻器6的髙度hfr和宽度wfr以及电阻率。在图2A所示的计算中，忽略了相变材料层7和另外的电阻器6之间的接触电阻。这个接触电阻通常将减少从相变材料层流到另外的电阻器(反之亦然)的电流量。当接触电阻相对高时，下面讨论的另外电阻器的许多有利效果可能不太有效。优选接触电阻为10^VcmVA或更小，优选10'SVcmVA或更小，优选10力Vcr^/A或更小。这允许相对容易地改变从相变材料层到另外的电阻器的电流，并且反之亦然。层7和/或另外的电阻器6，如果存在的话，可以具有长方体形状之外的形状。对于长方体之外的形状，在相变材料的电阻值和非晶相被(再)结晶的时间之间可能存在非线性的关系。即使在这种情况下，与在己知器件中相比，根据本发明的相变材料的生长机制使时间相关性不那么陡。层7的非晶部分可以位于层7的外端部，并且可以包括与用于电接触层7的例如第一导体和/或第二导体的另一种材料的界面。可替代地，或者除此之外，层7的非晶部分可以没有与另一种导电材料的界面。非晶部分的位置取决于电器件的设计参数，例如层7和第一导体以及第二导体之间的接触电阻；第一导体、第二导体、另外的电阻器(如果存在)和该电器件的诸如包围层7的电介质的其他材料(如果存在)的导热率。如图2A所示，另外的电阻器6的存在减少了在层7完全为非晶时(在本例中1=200nm)获得的最大有效电阻值。这是附加的优点，因为在使用另外的电阻器6时总电阻R保持相对小，这允许使用相对简单的读取电路来确定电阻值。在不存在另外的电阻器6的情况下，当将1从10nm变到200nm时，R的值在270kOhm和2.70MOhm之间变化。非晶相的电阻可能指数地依赖于温度，这可能使非晶相电阻的测量相对复杂。这可能使得相对难以根据非晶部分的尺寸上的差异来在电阻值之间进行区分。当使用另外的电阻器6时，得到的电阻值将不再那么依赖于温度，并且可以更加容易地被区分。测量这种大电阻值之间的差异是相对复杂的。当存在另外的电阻器时，即使当层7完全处于非晶相，电阻R可以很好地低于300kOhm或者甚至低于30kOhm，如分别对1^100和k-10所示出的。实际上，最小读取电流可能必须流过相变材料层和另外的电阻器，以便能够可靠地确定这两个元件的电阻值。当通过检测流过位线的电流来测量相变材料层和另外的电阻器的电阻时，最小读取电流可能必须大于通过这条位线的所有泄露电流的总和。读取电流等于或者大于1PA的最小值I，例如为10uA或者甚至更大可能是有利的。电压V可以用于产生通过相变材料层和另外的电阻器的读取电流I。电压V例如可以是0.1V或者更大，例如0.5V。优选地，电压V小于相变材料的阈值电压以避免读取操作期间非晶部分的局部或者甚至完全的(再)结晶。优选地，电压V至少比阈值电压小0.1V。在图2B所示的例子中对于0.5V的电压V，相变材料层和另外的电阻器的总的最大电阻R必须满足R<V/I，这意味着在本例中保持R<50kOhm。特别是在相变材料层的非晶部分最大时必须满足这个条件。在这种情况下，电阻R可以由另外的电阻器的电阻Rfr来近似。在这种近似中，作为另外的电阻器的另外电阻值与完全处于结晶相的相变材料层的电阻的比率的参数k满足！^Rfr/^"R/R^V/(I*Rer)。对于图2B的例子，这意味着保持k〈19。对于相变材料层和/或另外的电阻器的其他尺寸，可以从以上等式来计算优选的k的上限。电器件可以包括读出信号发生器，用于向电阻器提供具有读取电压V的电读取信号。根据有效电阻值R，于是一定的电流流动。可以通过电器件的读出电路来测量这个电流，可以从电读取信号来确定电阻值。读出电路可能需要用于可靠地测量电阻值的最小电流I。另外的电阻Rfr可以优选小于读取电压V除以最小电流I，即,保持Rfr<V/I。当满足这个条件时，可以可靠地确定电阻值R，特别是最大电阻R,。或者，电器件可以包括读出信号发生器，用于向电阻器提供具有读取电流I的电读取信号。用于从电读取信号确定电阻值的读出电路于是可以测量电阻器和另外的电阻器(如果存在的话)上的电压。读出电路可能需要用于可靠地测量电阻值的最小电压v。另外的电阻Rfr可以优选小于最小电压V除以读取电流I，B卩，保持R"V/1。当满足这个条件时，可以可靠地确定电阻值。为了可靠地测量中间电阻值，或者是当可得到一个以上的中间电阻值时可靠地测量多个中间电阻值，如果相对差异dRi/Ri=(Ri-Rw)/Ri大于某个最小相对电阻差异(dR/R)min，则其通常是有利的，其中Ri为N个不同的电阻值，i为2和N之间的整数。(dR/R)*的下限取决于用于读出电阻值R的读取电路的灵敏度。灵敏度可能受到诸如这里使用的晶体管的电元件和/或受到诸如泄露电流的其它效应的限制。(dR/R)幽可以等于或者大于0.1,诸如0.3或更大，诸如0.5或更大，例如0.6。电阻器可以在N个不同的电阻值之间转换，N为大于2的整数，并且电器件还可以包括用于确定电阻值的读出电路。读出电路可以在具有大于或等于最小可检测相对电阻差异(dR/R)min的相对电阻差异的两个电阻值之间进行区分。另外的电阻Rfr与相变材料层的最小电阻Rcr的比率k-Rfr/Rcr可以满足k/[(l+k)(N-l)]〉(dR/R)min。在这种情况下，可以实现N个不同电阻值的可靠读出。可以根据仍然要可靠地测量的两个相邻电阻值Ri-Rw之间的最小差异dR-Ri-Rw来确定k的优选下限，其中i为2和N之间的整数。如果k太小，则另外电阻器的另外电阻Rfr如此小，以使得其有效地确定相变材料层和另外的电阻两者的总电阻R。相变材料层的电阻的变化于是导致总电阻的变化，该变化太小以致于不能被可靠地测量。可以由k/[(l+k)*(N-l)]>(dR/R)min的关系来确定k的优选下限，其中(dR/R)min是上面定义的最小可检测相对电阻差异。当满足k的下限的这个条件时，特别是对两个最大电阻值，即对Rw-Rm^(其是相变材料层和另外电阻器两者的总电阻R的最大值)和R^之间的差异必须满足这个条件。在图2B中的整个长度ltot为非晶时可以获得Rmax。不同电阻值的数量N例如可以是2或4，其相对于(dR/RU=0.3，并且图2B的例子分别导致优选的条件k>0.4或者9。对于N=4，即，对于两个比f寺，在本例中优选保持9〈k〈19。k例如等于13。于是相变材料层和另外电阻器的总电阻R对于上述例子中的四个不同状态为2.5、13.2、24.0和34.7kOhm。在本例中，非晶部分的长度l增加恒定的量dbli-lw/lt。产lt。t/4。当增加i时，两个相邻状态之间的相对差异dR/Ri《.4减少。对于上述例子，(R2-R!)/Rf0.81，而(R4-R3)/R4=0.31。这使得R3和R4的读出比A和R2的读出更加难以进行。代替用于每两个相邻状态的恒定增量dl，dl可以取决于i，从而(Ri+1-Ri)/Rw近似恒定。这具有的优点是对于同样的最小相对差异(dR/R)min，增加了可以可靠读取的电阻值的数量。例如对于k-ll.l，dR尸(Ri-Rw)/R产0.3并且在图2B所示的例子中，在dli取决于i以保持dR/Ri恒定时可以实现8个不同的电阻值Ri，而不是在dl保持恒定而dRi/Ri取决于i时的4个不同的电阻值。或者，在相对电阻变化(Ri+1-Ri)/Rw增加时可以获得相同数量的，在本例中为4个，不同的可读电阻值，这导致电阻值更加稳定的读出。在实施例中，相变材料构成第一接触区域和第二接触区域之间的导电路径，该导电路径的截面小于第一接触区域和第二接触区域。这里，术语"接触区域"定义了其中相变材料串联电连接到诸如第一导体或者第二导体等的电导体的区域，该电导体由相变材料之外的材料构成。在已知的器件中，相变材料位于孔的顶部，该孔的侧壁设置有第一导体。第一接触区域小于相变材料层内的导电路径的截面。在第二接触区域中第二导体连接到相变材料层，该第二接触区域大于第一接触区域并且其等于相变材料层的截面。在己知的器件中，在包括第一接触区域的相变材料的体积中发生相变。在界面处，S卩，在这个接触区域，重复的相变和相应的高电流密度可能导致材料退化，这可能导致电器件的退化，特别是在相变材料包括相对活性的原子例如Te时尤其如此。在根据本发明的这个实施例的电器件中，导电路径的最小截面很好地位于相变材料内部，而不是象在已知的器件中那样处于第一接触区域。于是电流密度在相变材料内部最高，并且因此在相变材料内部焦耳加热更加有效。这减少了界面处，即第一接触区域和/或第二接触区域处相变材料和其它材料之间的相互作用，导致改善了耐久性。在实施例中，具有截面的导电路径的一部分构成相变材料的体积，该体积具有大于第一接触区域和/或第二接触区域处的电接触电阻的电阻，而不管相变材料是处于第一相还是第二相。在这种电器件中，第一接触区域和/或第二接触区域处的焦耳加热各自小于电流密度高的相变材料的体积内的焦耳加热。这进一步减少了第一接触区域和/或第二接触区域处相变材料和其它材料之间的相互作用，导致改善了耐久性。附加的优点是电功率主要在相变发生的位置被消耗，即被转换成热量。通过减少不发生相变的位置处的耗散，减少了用于引起相变所需的总的电功率。优选地，该体积的电阻大于第一接触区域和第二接触区域处的电接触电阻，而不管相变材料是处于第一相还是第二相。在这种情况下，确保在该体积中发生相变，该体积在相变材料内部。优选地，第一接触区域和第二接触区域处的接触电阻小于l(T7Vcm2/A，因为于是在第一接触区域和第二接触区域处的耗散相对小。优选地，根据本发明的电器件包括结晶速度至少为lm/s的相变材料。对于尺寸在10到20nm量级的非晶相的变化，这导致10到20nm或更少的转换时间，其允许电器件相对快的操作。在实施例中，相变材料是分子式为Sb^Me的组成物，且c满足0.05《c《0.61，并且M为从Ge、In、Ag、Ga、Te、Zn和Sn的组中选择的一种或多种元素。任选地，该材料可以包括相对小的量，例如小于5原子百分比的其他元素，例如As、S、Se，其不显著地改变结晶和电击穿特性。根据本发明这个方案的电器件具有附加的优点，即用于从高电阻率非晶态转换到低电阻率结晶相所需的击穿电压低于已知电器件中所需的击穿电压。在使用先进的晶体管来转换电器件时这特别有利，因为先进的晶体管具有较小的尺寸并且因此能够仅提供相对小的电压。发明人已经确认，击穿电压近似随着处于非晶相的相变材料的带隙而按比例变化，并且带隙随着Sb量的增加而减小。优选地，相变材料包括至少50原子百分比的Sb。进一步优选相变材料包括至少10原子百分比的一种或多种元素M，因为通过这种方式增加了非晶相的稳定性并且在发生显著的自发再结晶之前可以使处于非晶相的相变材料经受相对高的温度。根据本发明的电器件的另一个优点在于结晶相的电阻率低于已知电器件中的电阻率这一事实。因此，结晶相中的欧姆损耗小于已知电器件中的欧姆损耗，使得可以节省功率。此外，在根据本发明的电器件中第一导体和相变材料之间以及第二导体和相变材料之间的接触电阻低于已知电器件中的接触电阻。这允许使用较小的第一接触区域和/或第二接触区域，其对于根据本发明的电器件来说将导致非晶相和结晶相之间更短的转换时间。在根据本发明的电器件中，可以使用比在已知的电器件中使用的更小量的Te。这具有的优点是相变材料的活性降低，其改善了电器件的稳定性。尤其是，减少了相变材料和与其连接的导体之间的界面处的反应。此外，根据本发明的这个方案的电器件的相变材料由于Te量减少而具有相对低的汽压，这允许更高的处理温度。优选地，相变材料基本上没有Te。优选地，该一种或多种元素M包括Ge和/或Ga。包括具有Ge和/或Ga的相变材料的电器件具有的优点是结晶温度相对高并且因此非晶相一直到相对高的温度都是稳定的。结晶温度以及由此非晶相的稳定性随着Ge和减Ga浓度的增加而增加。优选地，相变材料包括Ge禾口/或Ga，其浓度总和在5和35原子百分比之间，更加优选在15和25原子百分比之间。通常优选相变材料包括少于30原子百分比的Ge，因为否则的话结晶温度和熔化温度如此高以致于需要相对高的能量来引起从非晶相到结晶相(以及从结晶相到非晶相)的相变。当增加Ge和Ga的总浓度时，结晶速度下降。结晶速度与Ge和域Ga浓度的这种依赖性可以用于调节结晶速度。此外，还优选相变材料包括小于35原子百分比的Ga，因为在更高的Ga浓度下，非晶相和结晶相中的电阻之间的差异相对小，在测量电阻时这可能导致误差。优选地，相变材料包括小于25原子百分比的Ga。在一个实施例中，相变材料包括In和/或Sn。优选地，相变材料包括In和/或Sn，其浓度总和在5和30原子百分比之间。包括In和/或Sn的相变材料具有相对高的结晶速度以及相对低的熔化温度，这意味着需要相对低的能量来引起从第一相到第二相的转变。如果相变材料总共包括15和25原子百分比之间的In和域Sn，则其通常是有利的。优选地，相变材料包括近似20原子百分比的这些材料。当相变材料总共包括超过20原子百分比的Ge和/或Ga时，优选相变材料还包括浓度在30原子百分比之下的选自In和Sn中的一种或多种元素。根据本实施例的电器件由于存在Ge和/或Ga而具有非晶相的相对高的稳定性，且由于存在选自In和Sn中的一种或多种元素而具有相对低的熔化温度。在本实施例的变化当中，相变材料是分子式为SbaTebXHKKa询的组成物，且a、b和100-(a+b)表示满足l《a/b《8和4《100-(a+b)《22的原子百分比，并且X为从Ge、In、Ag、Ga、Zn和Sn的组中选择的一种或多种元素。添加后面的元素具有的优点是相变材料具有相对高的结晶速度。任选地，材料可以包括相对小的量，例如小于5原子百分比的其它元素，例如As、S、Se，其不显著地改变结晶和电击穿特性。如果元素X包括Ge，则其是有利的。包括具有Ge的相变材料的电器件具有的优点是结晶温度相对高并且因此非晶相一直到相对高的温度都是稳定的。在实施例中，相变材料包括超过10原子百份比且小于22原子百分比的Ge。在这种情况下，相变材料的结晶温度在180和250摄氏度之间。当结晶温度低于180摄氏度时，非晶相的稳定性可能不够，特别是在使电器件经受相对高的温度时尤其如此。当结晶温度高于200摄氏度，例如250摄氏度时，需要相对高的转换功率以引起从非晶相到结晶相的相变。如果第一接触区域小于或等于第二接触区域则其是有利的，第一接触区域具有特征尺寸d(以nm为单位)，6'a/b小于d。本发明的这个实施例是基于以下认识为了能够进行从结晶相到非晶相的相变，需要冷却时间，即其中相变材料冷却到低于结晶温度的温度的时间小于结晶时间，即，从非晶相转变回结晶相所需的时间。如果不满足这个条件，则熔化的非晶材料在冷却期间再结晶，导致与加热之前相同的相，即，不可能发生从结晶相到非晶相的相变。发明人所做的计算显示出典型的冷却时间在2ns的量级。最短的结晶时间应当大于冷却时间，优选至少大两倍或者甚至至少大三倍。结晶时间Q可以是5ns或更长，例如6ns或更长，例如10ns或更长。由于对于作为如上所述分子式为SbaTebX跡(a+b)的组成物的相变材料来说，结晶速度Vcr近似等于a/b，我们发现当将ter设置为6ns时vCT"a/b<d/ter"d/6。如果相变材料的经历相变的体积具有特征尺寸d(以nm为单位)，则其是有利的，6，a/b小于d。对于根据本发明的电器件的相变材料，结晶在非晶相和结晶相之间的界面处开始。因此，结晶时间由非晶体积的特征尺寸除以结晶速度来给出。这里，特征尺寸是最后被结晶的点和相变开始时非晶相与结晶相之间的界面之间的最大距离。当存储N个不同的等距电阻值时，6a/b可以小于d/N，其中d是以nm为单位。当主要通过在接触区域的欧姆加热来引起相变时，这个尺寸可以由这个接触区域的特征尺寸来近似。假如第一接触区域不大于第二接触区域的话则这可能是第一接触区域。当在相变材料层内部，即远离第一接触区域和第二接触区域发生相变时，特征尺寸d是最大非晶部分的长度，例如图2B所示的长度lt。t。发明人已经从模拟中确定了冷却时间，并且从实验中确定了作为相变材料的组成物的函数的结晶速度。使用和上述标准结合的这些模拟和测量的结果，可以显示出6a/b必须小于d(其中d以nm为单位)，以便防止非晶相的冷却期间完全的再结晶。在相变材料和第一导体的界面处发生相变的某些情况下，非晶相变化体积的特征尺寸延伸超过第一接触区域，该非晶相具有近似为第一接触区域两倍的尺寸。于是这个要求可以放宽到3'a/b小于d，其中d以nm为单位。在这种情况下，可以使用表面积小两倍的第一接触区域。在根据本发明的电器件的实施例中，第一导体、第二导体、电阻器和该层构成存储器元件，并且主体包括存储单元阵列和选择线网格，每个存储单元包括各自的存储器元件和各自的选择器件，通过连接到各个选择器件的各个选择线可以单独地访问每个存储单元。这种电器件可以用作非易失性、电可写入、电可读取和电可擦除的存储器。因为每个存储单元包括选择器件，因此单独的存储元件可以被方便地选择来读取，即测量电阻值，以及写入和擦除，即引起从第一相到第二相的转变。本发明的存储器元件可以电连接到选择器件和选择线，以便形成存储器阵列。选择器件允许每个分立的存储单元被读取和写入，而不干扰存储在阵列中的相邻或者遥远的存储单元中的信息。通常，本发明不限于使用任何具体类型的选择器件。选择器件的例子包括诸如从例如WO-A97/07550获知的场效应晶体管、双极结型晶体管、以及二极管。场效应晶体管的例子包括诸如从例如WO-A00/39028获知的JFET和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。MOSFET的例子包括NMOS晶体管和PMOS晶体管。此外，NMOS和PMOS甚至可以形成在同一芯片上用于CMOS技术。通常，这种类型的电器件尽可能地紧凑，这意味着相邻电阻器之间的相互距离小。在包括根据本发明的电介质材料的这些电器件中，减少了串扰。在一个实施例中，选择器件包括具有源极区、漏极区和栅极区的MOSFET，并且选择线网格包括N条第一选择线、M条第二选择线，以及输出线，其中N和M为整数，每个存储器元件的第一导体电连接到从对应的金属氧化物半导体场效应晶体管的源极区和漏极区选择的第一区域，每个存储器元件的第二导体电连接到输出线，对应的金属氧化物半导体场效应晶体管的第二区域(其是从源极区和漏极区选择的、并且不同于第一区域)电连接到N条第一选择线中的一条，21栅极区电连接到M条第二选择线中的一条。在这种类型的器件中，电阻器可以方便地与选择器件集成在一起。参照附图将进一步阐述和说明根据本发明的电器件的这些和其它方面，在附图中图1A和1B分别示意性示出成核生长机制和快速生长机制；图2A和2B示出在各个k值下、与另外的电阻器接触的相变材料层的电阻作为非晶相的长度的函数，以及电器件的对应部分的示意截面；图3示意性示出电器件的实施例；图4是包括相变材料层的电器件的一部分的示意性截面；图5是电器件的另一个实施例的一部分在制造的第一阶段的顶视图；图6是图5的预制造电器件的部分沿着线VI-VI的截面；图7是电器件的其它实施例的部分在制造工艺的第二阶段的顶视图；图8是图7的预制造电器件的部分沿着线vni-vni截取的截面；图9是电器件的其它实施例的部分在制造工艺的第三阶段的顶视图；图10是预制造电器件的部分在第四阶段沿着图9的线X-X截取的截面；图11和12是电器件的其它实施例的部分分别在制造工艺的第五阶段和第六阶段的顶视图；图13是结晶速度作为Sb/Te比率的函数的绘制图；图14A和14B分别是电器件的另一个实施例的一部分的顶视图以及沿着图14A的线XIV-XIV截取的截面；图15A和15B示意性示出用于设置四个不同电阻值的脉冲序列;以及图16A和16B为两种不同的材料示出实验确定的电阻值作为设置脉冲持续时间的函数。这些图没有按照比例绘制。图3中示意性示出的电器件100具有电阻器，其包括相变材料层107，该相变材料可以在具有第一电阻率的第一相和具有不同于第一电阻率的第二电阻率的第二相之间变化。该相变材料是快速生长材料，在下表l-3中给出了其例子。电器件100进一步包括能够产生电信号的转换信号发生器400，通过该电信号，通过将相变材料层的相应部分从第一相变到第二相可以在至少三个不同电阻值之间对电阻器进行转换。下面将参照图15A和15B对转换信号发生器400和该电信号的例子进行说明。信号发生器400可以进一步包括用于向电阻器提供电读取信号的读取信号发生器。其还可以包括用于从该电读取信号确定电阻值的读取电路。在图4所示的实施例中，示出了电器件100的部分1，其包括相变材料层7。相变材料层7构成电阻器，并且相变材料层7的一部分与设置成与该电阻器并联的另外的电阻器6直接接触。另外的电阻器6具有的优点是电阻器和该另外电阻器6的总电阻保持相对小，并且由此足够小以允许容易的测量，即使相变材料层7的相对大的部分处于非晶相。上面参照图2已经具体解释了这个优点。在另一个未示出的实施例中，省去了该另外的电阻器6。图4中所示的部分1具有主体2,其包括衬底10，该衬底10可以包括例如单晶p掺杂的硅半导体晶片。在衬底10的主面上，电阻器被掩埋在电介质13，例如氧化硅中。该电阻器由可以在具有第一电阻率的第一相和具有不同于第一电阻率的第二电阻率的第二相之间变化的相变材料的层7构成。在一个实施例中，相变材料是分子式为SbkMe的组成物，且C满足0.05《c《0.61，并且M为从Ge、In、Ag、Ga、Te、Zn和Sn的组中选择的一种或多种元素。优选地，c满足0.05《c《0.5。更加优选地，c满足0.10《c《0.5。一组有利的相变材料具有Ge和Ga之外的一种或多种元素M，其浓度总和小于25原子百分比，和/或包括总共小于30原子百分比的Ge和域Ga。包括超过20原子百分比的Ge和Ga以及浓度总和在5和20原子百分比之间的选自In和Sn的一种或多种元素的相变材料具有相对高的结晶速度，并且同时具有相对高的非晶相的稳定性。该相变材料是分子式为Sb^Me的组成物，且c满足0.05《c《0.61，并且M为从Ge、In、Ag、Ga、Te、Zn和Sn的组中选择的一种或多种元素，该相变材料具有图1所示的结晶温度，其通常比GeTe-Sb2Te3结线(tie-line)附近组成物的结晶温度高50-100°C。这些材料的附加优点是结晶温度相对高并且对于一直到40(TC的温度来说，结晶相的薄层电阻都基本上与温度无关。<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>表l:相变材料各种组成物的结晶温度该相变材料是分子式为Sb,.eMc的组成物，且c满足0.05《c《0.61，并且M为从Ge、In、Ag、Ga、Te、Zn和Sn的组中选择的一种或多种元素，该相变材料的薄层电阻R的大小在结晶时改变至少两个数量级。cM组成物0.15GeSbs5Gei50.15InSb85Ini50.15GaSbS5Ga150.12GeSb88Gei20.22GeSb78Ge220.15In,GaSb85In10Ga50.08GeSb92Ge80.1Ga0.15In,GeSb85In10Ge50.15In,GaSbs5ln7.sGa7.50.2InSbs。In200.35Ge,SnSb65Ge15Sn200.55Ge,SnSb45Ge25Sn300.3GeSb7。Ge3o0.3GaSb70Ga300.5Ga，SnSb50Ga25Sn250.5In，GeSb51In20Ge290.35Zn,Ge,InSb65Ge20InI0Zn50.35Ag，Ge,InSb65Ge20In10Ag50.35In，Ge,SnSb65Ge2oSn10In5表2:相变材料的例子，其是分子式为Sb^Me的组成物，且C满足0.05《c《0.61，并且M为从Ge、In、Ag、Ga、Zn和Sn的组中选择的一种或多种元素在实施例中，相变材料是分子式为SbaTebX,。(Ka+b)的组成物，且a、b和100-(a+b)表示满足l《a/b《8和4《100-(a+b)《22的原子百分比，并且X为从Ge、In、Ag、Ga和种元素。相变材料例如可以是Sb72Te2oGe:<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>表3:相变材料的例子，其是分子式为SbJbbX,a+b)的组成物，且a、b和100-(a+b)表示满足l《a/b《8和4^100-(a+b)《22的原子百分比，并且X为从Ge、In、Ag、Ga和Zn的组中选择的一种或多种元素。Ge、In、Ag和Ga表示相变材料中包括的这些元素的原子百分比，并且Sb/Te表示Sb和Te的原子百分比的比率如H丄Borg等人在JapaneseJournalofAppliedPhysics，volume40,pages1592-1597，2001中的文章"Phase-changemediaforhigh-numerical-apertureandblue-wavelengthrecording"中所述，可以通过溅射来淀积相变材料。主体2还具有设置成与电阻器并联的另外的电阻器6。在图4的实施例中，电阻器和另外的电阻器6与第一接触区域5和第二接触区域9相接。另外的电阻器6由熔点高于相变材料的熔点的材料构成。另外电阻器6的材料的熔点优选比相变材料的熔点至少高100摄氏度，更优选至少高250摄氏度。优选地，该材料不与相变材料反应。优选地，另外电阻器的材料的电阻率在O.l到10cmmV/A的范围内。当相变材料选自SbkMe这一类材料，且c满足0.05《c《0.61，并且M为从Ge、In、Ag、Ga、Te、Zn和Sn的组中选择的一种或多种元素时，相变材料的电阻率大致为0.2到0.8cmmV/A，并且另外电阻器的材料的电阻率优选在0.1和4cmmV/A之间。在实施例中，另外电阻器的材料是组成物X1(KKt+s)SisYt，其中t和s表示满足t<0.7并且s+t>0.3的原子百分比，并且X包括选自Ti和Ta的一种或多种元素，而Y包括选自C和N的一种或多种元素。优选地，X基本上没有Ti，因为与Ti相比，Ta更不容易与相变材料反应。优选地，s小于或等于0.7，因为否则平行加热器的电导率相对低，这需要相对大的平行加热器。当相变材料包括Ge，在s小于或等于0.7时减少了Ge和Si的混合。如果Y包括N则是更加有利的，因为另外电阻器的材料通常具有被氮原子稳定的多晶结构，即，在加热该相变材料时将该多晶结构变到相对小的程度。另外电阻器的这类材料的例子是TaSiN、Ta20Si40N40、TiSiN或Ta20Si40C40。或者，另外电阻器的材料可以由TiN、TaSi2、TaNx构成，其中x满足0.3<x<0.7，TiAlN、TiC、TiWC或例如p掺杂的多晶硅。主体2还包括电连接到第一接触区域5的例如二硅化钽(TaSi2)的第一导体3，以及电连接到第二接触区域9的氮化钛(TiN)的第二导体4。在相对远离第一接触区域5和第二接触区域9的体积中，第一导体3和第二导体4可以包括相对良好电导率的材料，例如钨、铝或铜，以增加第一导体3和第二导体4的电导率。第一导体3和第二导体4分别具有接触焊盘11和12，其允许通过第一导体3、第二导体4、电阻器和另外的电阻器6传导电流。在图4的截面图所示的实施例中，层7设置在电介质13中的接触孔的内表面。接触孔可以具有直径d在25和250nm之间且高度h在25和300nm之间的圆柱形状。如H丄Borg等人在JapaneseJournalofAppliedPhysics,volume40，pages1592-1597,2001中的文章"Phase-changemediaforhigh-numerical-apertureandblue-wavelengthrecording"中所述，可以通过溅射来淀积相变材料。优选地，相变材料的层厚LT为3到25nm。在接触孔设置有相变材料之后将该另外的电阻器6设置在接触孔的内表面。优选地，该另外电阻器6的材料的层厚MT为3到15nm。在图4所示的实施例中，另外的电阻器6和构成电阻器的层7直接接触。在一个实施例中，接触孔的直径d为40nm并且高度h为50nm，相变材料层是组成物Ge8Sb72Te2()并且层厚LT为5nm，该另外电阻器6是组成物Ta2cSi4。N4o并且层厚MT为5nm。如图4中所示，其设置在接触孔内部。另外电阻器6具有近似Rfr=1400Ohm的另外电阻值。在结晶相和非晶相中，层7分别具有近似R=400Ohm和大于100kOhm的电阻。比率k-Rfr/R^为3.5。由此，另外电阻器的另外电阻Rfr小于相变材料层的电阻的最大值。另外电阻Rfr大于相变材料层的电阻的最小值的0,3倍，该最小值等于Rcr。在另一个实施例中，接触孔、相变材料和另外电阻器6的几何尺寸相同，但是后者是组成物Ta4QSi5QN1()。于是另外的电阻近似160Ohm，并且由此小于第一电阻和第二电阻的最小值的0.3倍。在可替换的实施例中，相变材料层7和另外电阻器6交换，艮P，将另外电阻器6设置到接触孔的内表面，并且随后在其顶部设置层7。在未示出的另一个实施例中，通过例如可以包括二氧化硅的中间层将另外的电阻器6和电阻器7分开。中间层可以是绝缘体或者电导体。中间层可以减少，并且优选地，防止相变材料与另外电阻器材料的混合。优选地，中间层的厚度足够小以便对引起相变的焦耳加热的加热效率不具有显著影响。优选地，中间层的厚度，即另外电阻器6和层7之间的距离小于5nm。优选地，该厚度在1和3nm之间。中间层可以由硫化锌石英(ZnS-Si02)和/或氮化硅构成。在另一个实施例中省去了另外的电阻器6。在图5-12中示出的在制造工艺的各个阶段的电器件100的另一个实施例中，相变材料层107构成第一接触区域和第二接触区域之间的导电路径，该导电路径的截面小于第一接触区域和第二接触区域。包括相变材料层107的电阻器构成存储器元件170，并且主体102包括半导体衬底101，其可以包括例如单晶p掺杂的硅半导体晶片，以及存储单元阵列，每个存储单元包括各自的存储器元件170和各自的选择器件171。在图5-12所示的实施例中，电器件100具有3X3阵列，但是本发明不限于这种尺寸的阵列，也不限于这种形状的阵列。主体102还包括选择线120、121的网格，从而经由连接到各个选择器件171的各条选择线120、121可以单独地访问每个存储单元。在图5-12所示的实施例中，选择器件171包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，并且更具体为NMOS晶体管。该MOSFET具有n掺杂的源极区172、n掺杂的漏极区173、以及栅极区174。源极区172和漏极区173可以包括一个以上的n惨杂材料部分，即轻掺杂n部分和更加重掺杂的n+部分。通过沟道区分隔n掺杂的源极区172和漏极区173。形成在沟道区之上的栅极区174控制电流从源极区172通过沟道区到漏极区173的流动。栅极区174优选包括多晶硅层。通过栅极电介质层将栅极区174与沟道区分隔。选择线120、121的网格包括N=3条第一选择线120和M=3条第二选择线121，以及输出线。每个存储器元件的电阻器107将从对应的MOSFET的源极区172和漏极区173中选择的第一区域电连接到输出线。对应的MOSFET的第二区域(其是从源极区172和漏极区173选择的、并且不同于第一区域)电连接到N条第一选择线120中的一条。栅极区174电连接到M条第二选择线121中的一条。在图5-12所示的实施例中，第一区域是源极区172,而第二区域是漏极区173。在未示出的另一个实施例中，第一区域是漏极区173，而第二区域是源极区172。选择线120、121分别连接到行(line)选择器件和列(row)选择器件。未示出后面的这些选择器件。栅极区174和漏极区173设置有硅化钨层和钨插头122，用于分别将栅极区174和漏极区173电连接到选择线121和120。选择线120和121由导电材料，例如铝或铜形成。源极区172也设置有一层硅化钩和钩插头。在制造电器件100的工艺中，首先例如使用标准IC技术形成选择器件171的阵列和选择线120、121的网格。每个选择器件171的一个端子，在图5-12的实施例中是源极区172，设置有电导体124，例如钨插头。通过例如二氧化硅的电介质材料123使选择器件171、选择线120、m和电导体124相互彼此绝缘，并且使选择器件171、选择线120、121和电导体124掩埋在电介质材料123中，从而如图5和6所示暴露出电导体124。优选地，通过化学机械抛光(CMP)对包括暴露的电导体124的表面进行抛光，以获得光滑且平坦的表面。在随后的步骤中，为这个表面设置例如氮化硅或碳化硅的电介质材料层109。在层109中，例如通过光刻形成开口108，使得如图8所示暴露出电导体124和电介质123与电导体124相邻的部分。随后，如此获得的预制造电器件100的层109和开口108设置有相变材料的层107，如图8所示。相变材料可以包括构成上述电器件l的电阻器7的快速生长相变材料中的任何一种。层107的厚度LT(其通常为5-50nm，优选近似为15nm)确定相变材料的最小截面的宽度，这将在下面进行介绍。可以在层107上淀积例如TiN的导电材料的层110。层110用于减少电导体124和层107经历相变的部分之间的电阻。在未示出的另一个实施例中，省去了层IIO。在层110中可以形成另外的电阻器106,如下面参照图IO所介绍的。在层107上，或者如果存在的话，在层IIO上通过例如光刻或者电子束写入来形成图7中所示的掩模111和112。掩模111各自覆盖层107和层110(如果存在)中的覆盖相应的电导体124的部分。掩模112覆盖层107和层110(如果存在)的其它部分，稍后将在该其它部分上形成另外的电导体125。对于每个存储器元件，掩模lll和112隔开距离L，其通常小于300nm并且优选在20和200nm之间。当使用光刻来形成掩模111和112时，最小距离L优选近似等于所述光刻可实现的最小尺寸。距离L越小，引起第一相和第二相之间的相变所需的电功率越小。距离L确定相变材料的长度，如下面将介绍的，该相变材料具有小于电导体124处的接触区域的截面。具有减小的截面的相变材料被称为相变材料的体积。通过使用例如包括HF的蚀刻剂的各向同性选择性蚀刻来除去没有被掩模111和112覆盖的层110的部分(如果存在)。在图8中示出在制造电器件100的工艺的这个阶段所获得的结果。注意到由于各向同性蚀刻而发生了钻蚀(underetch)，参见图8和9。然后使用例如包括Cl的反应离子蚀刻剂来各向异性地蚀刻没有被掩模111和112覆盖的层107的部分。结果，在开口108内部、在没有被掩模111和112覆盖的位置形成由相变材料构成的侧壁隔离物。这意味着减小了掩模111覆盖的第一接触区域和掩模112覆盖的第二接触区域之间的层107中的导电路径的截面。该截面小于第一接触区域和第二接触区域。对于每个存储器元件170，在蚀刻步骤期间，由层107形成的侧壁隔离物电连接到被掩模111和112覆盖的层107和层110(如果存在)的那些部分。如图IO的截面所示，由层107形成的侧壁隔离物的宽度W基本上等于层107的厚度LT。换言之，主表面具有台阶剖面，其在本例中由层109形成，并且减少截面的步骤包括用于沿着该台阶剖面的至少一部分形成侧壁隔离物的各向异性蚀刻步骤。在除去掩模111和112之后，获得图9中的顶视图所示的预制造的电器件100。这个电器件100的每个存储单元具有相变材料层107，其包括由掩模111限定的部分和由掩模112限定的部分。通过层107形成的两个侧壁隔离物来连接这两个部分。在随后的步骤中，图9所示的预制造的电器件100被另外电阻器的材料的层106覆盖，该材料与上面参照图4的另外电阻器6所介绍的材料相同。在提供层106之后，形成掩模lir和112'，所述掩模类似于掩模111和112。随后，使用例如包括CF4:CHF3的等离子蚀刻剂来各向异性地蚀刻层106。如图10的截面所示，以类似于形成层107的侧壁隔离物的方式由层106形成侧壁隔离物。由层106形成的侧壁隔离物的宽度V基本上等于层106的厚度。在可选择的实施例中，层107和层106交换，艮卩，在层106的顶部上设置层107之前设置层106。在另一个实施例中，通过例如可以包括二氧化硅的中间层将层106与层107隔开。而且在这个实施例中，另外的电阻器106与电阻器107平行。与之前介绍的实施例相比，在本实施例中，电阻器107不与另外的电阻器106直接接触。在可选择的实施例中，层107和层106都是在形成掩模111和112之前设置。然后层107和层106都被各向异性地蚀刻，而不需要形成掩模lir和112'的附加步骤。在一个实施例中，制造电器件100的方法包括其中例如通过光刻来提供掩模128的步骤。掩模128具有开口129，从而对于每一个存储单元来说，由层107形成的两个侧壁隔离物之一被暴露出来，如图11所示。在随后的步骤中，然后这个掩模用于例如通过蚀刻去除层106和层107的暴露部分。结果，在每个存储单元中，现在仅通过层107形成的一个侧壁隔离物来连接这两个部分。随后，除去掩模128。在另一个实施例中，省去掩模128，并且层106和层107各自具有两个侧壁隔离物。如此形成的，即具有一个或两个侧壁的层107形成电器件100的电阻器170。预制造的电器件100设置有例如二氧化硅的电介质层126。在一个实施例中，然后使图IO所示的预制造的电器件经受例如化学机械抛光等材料去除处理，以减少层106和107的侧壁隔离物的高度并且获得光滑的表面，这对进一步的处理是有利的。在这种情况下，如果层109由两个不同材料的层构成则是有利的，例如下层为如氮化硅的相对硬的材料，在其顶部是例如氧化硅的相对软的材料的层。在材料去除处理期间，相对硬的层用作停止层，由此产生具有优选为10到100nm的明确高度H的相变材料层107。在这个材料去除处理之后，获得图10中所示的表面199。随后，设置附加的电介质层126'，在该电介质层126'中如图12所示形成开口132，以便为每个存储单元暴露出层106、导电层110(如果存在)、或者层107的一部分，其在之前的阶段被掩模112覆盖。这些开口132设置有用于电接触该电阻器170的另外的电导体。在后面的步骤中，该另外的电导体电连接到输出线。由此获得的电器件100具有主体102，其具有电阻器170。电阻器170由可以在第一相和第二相之间改变的相变材料的层107构成。电阻器170在相变材料处于第一相时具有第一电阻，而在相变材料处于第二相时具有不同于第一电阻的第二电阻。在实施例中，主体102还具有层106形成的另外电阻器。在另一个实施例中，该另外的电阻器106不存在。另外的电阻器能够传导电流，并且被设计成在相对小的值之间转换层106和107的总电阻，其允许相对容易地检测两个层106和107的组合所得到的电阻值。在电器件100的这个实施例中，相变材料层107构成第一接触区域和第二接触区域之间的导电路径。当省去层110时，第一接触区域是其中电导体124接触相变材料层107的区域，参见例如图5和8，并且第二接触区域是其中提供到开口132的另外的电导体接触相变材料层107的区域，参见图12。由相变材料层构成的导电路径的截面小于第一接触区域和第二接触区域。当存在层110时，第一接触区域和第二接触区域事实上是其中电流从层110移动到层107的区域。由于层110的各向同性蚀刻和层107的各向异性蚀刻，层IIO不与层107的侧壁隔离物直接接触，而是有一定的距离，参见图8和9。在这种情况下，第一接触区域和第二接触区域仍然不处在侧壁隔离物限定的体积的边界，并且大于侧壁隔离物的截面。侧壁隔离物内部的电流密度高于第一接触区域和第二接触区域处的电流密度，因此，侧壁隔离物处的相变材料而不是第一接触区域和/或第二接触区域处的相变材料将经历相变。在实施例中，省去层IIO，并且具有减小的截面的相变材料的体积的长度L为50nm，高度H为20nm并且宽度W为15nm。于是截面为H乘以W，其等于300nm2。电导体124限定的第一接触区域等于开口132限定的第二接触区域，其等于lOOnm乘以100nm。由此第一接触区域和第二接触区域各自具有10，000nn^的尺寸，其大于300nmS的截面。相变材料是Sb72Te2。Ge8。具有减小的截面的电阻器的体积当相变材料处于结晶相时其电阻为800Ohm，而当相变材料处于非晶相时其电阻超过100kOhm。电导体124和另外的电导体由钨构成。第一接触区域和第二接触区域中的接触电阻各自为lOOOhm。因此，第一接触区域和第二接触区域处的接触电阻都各自小于具有减小的截面的相变材料的体积的电阻。当相变材料是结晶速度为lm/s或更大的快速生长材料时，该电器件100特别有利。这种类型的相变材料，其包括分子式为Sb,.cMc的组成物，且c满足0.05《c《0.61，并且M为从Ge、In、Ag、Ga、Te、Zn和Sn的组中选择的一种或多种元素，其结晶速度v^近似为比率Sb/M的线性函数，例如参见图13对于其中M包括Te的情况所示。对于选择器件171的带宽可能施加的对于设置(SET)脉冲t的给定的理想转换时间，调节长度L和相变材料的组成物，从而保持L/(2t)"Ver。这里，因子2考虑到结晶从具有减小截面的相变材料的体积的两个外端部开始这个事实。当在相变材料层内部，即，不是在第一接触区域或者第二接触区域引起相变时，相变材料构成第一接触区域和第二接触区域之间的导电路径，导电路径的截面小于第一接触区域和第二接触区域。导电路径具有该截面的部分可以具有长度ltot，并且相变材料可以具有结晶速度Vm。当相变材料层的电阻将在N(N为大于2的整数)个不同的值之间变化时，必需实现相变材料层的非晶部分的N-l个不同的长度lw...w。状态之一可以是完全结晶，艮卩，l产O。在图14B中示意性示出三种另外状态的例子，非晶部分分别具有长度12、13和1做。通过首先产生具有非晶相的最大长度的状态并且随后通过足以将相变材料的非晶部分加热到高于结晶温度的温度的设置脉冲部分地再结晶该部分，可以获得相变材料层的各个状态，而与相变材料层的形式无关。通过信号发生器400可以提供相应的脉冲序列，在图15A中示出了该脉沖序列，并且参照图15A对该脉冲序列进行介绍。这个设置脉冲的持续时间确定被再结晶的相变材料的量。不同的长度".jsm对应于不同的脉冲持续时间ti—…w。两个设置脉冲之间的最小时间差为dt^i-tw。dt的最小值例如为5ns或10ns。于是从最大非晶态到结晶态的最大生长必须花费至少(N-l)*dt。如例如图14B所示，当非晶态从线条(line)的两个外端部生长时，该线条必须具有的最小长度为至少lmin=2*dt*(N-l)*v，其中^是相变材料的结晶速度。在表4中给出了N、dt和以及相应的U的典型值。在图13中示出35了快速生长材料的例子和它们的结晶速度V,<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>表4:相变层的最大非晶部分的最小长度lmin其中在具有不同电阻值的电阻器中直接写入新电阻值的单脉冲策略(strategy)可能是可行的，特别是在写入新电阻值之前读取电阻值并且在写入期间考虑该电阻值时尤其如此。或者，可以使用两个脉冲，一个用于实现良好限定的条件，而第二个用于写入，即，将电阻值设置到理想值。因为是从良好限定的状态开始设置该电阻值，因此用于设置理想的新电阻值的脉冲与之前的电阻值无关。在图15A和15B中，对于N-4的情况示出了两个不同策略的例子。在图15A的策略中，首先施加0.6mA和2V的相对短且高的功率脉冲达15ns，以形成最大的非晶部分(i=4)。随后施加较低功率，例如0.3mA和1V的结晶脉冲时间达t产75ns，t尸50ns或t产25ns，这通过非晶-结晶边界处的晶体生长导致非晶部分的减少。对于持续时间h的脉冲，整个非晶部分被再结晶，对于持续时间t2和t3的脉冲，仅有一部分非晶部分被再结晶，如图14B示意性示出的。给出的例子涉及组成物为GeuSl^Te34的相变材料层，其具有参照图16A介绍的尺寸。在可选择的策略中，施加第一脉冲以彻底对之前的非晶部分(如果存在)进行再结晶(i=l)。然后施加可变功率的烙化脉冲，导致可变尺寸的非晶部分，如图15B中i=2、3和4所示。图15A的策略的优点是，由于快速生长材料中非晶部分的明确(welldefined)的再结晶，因此再结晶脉冲的定时相对容易。图15B的策略的优点是第一和第二脉冲的定时对于所有电平都是相同的，使得可以沿着字线容易对许多单元进行并行编程。可选择地或者除此之外可以象在多电平闪存单元中那样提出写-读-校正脉冲方案。这对于比特密度是关键因素而速度不太重要的存储器来说特别有用。在图16A和16B中，使用图15A中所示的策略，示出了相变材料层的电阻R相对于设置脉冲的持续时间的关系。该快速生长材料是长度为400nm、宽度为30nm且高度为30nm的一层Ge15Sb51Te34，以及长度为600nm、宽度为100nm且高度为30nm的一层Ge8Sb72Te2()。两条曲线都示出了设置脉冲的持续时间和由此得到的电阻值之间的近似线性的关系。这个特征是根据本发明的电器件中使用的快速生长材料的特性。总之，根据本发明的电器件100具有电阻器，其包括可以在具有第一电阻率的第一相和具有不同于第一电阻率的第二电阻率的第二相之间改变的相变材料的层7、107。该相变材料是快速生长材料。该电器件100还包括用于通过将该相变材料层7、107的相应部分从第一相改变到第二相而在至少三个不同的电阻值之间转换该电阻器的转换信号发生器400。应当注意到上述实施例示意性地说明而不是限制本发明，并且在不背离所附权利要求的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计许多可替换的实施例。在权利要求书中，放置在括号中的任何参考标记不应当被理解为对权利要求的限制。用语"包括"并不排除权利要求中所列的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前的用语"一个"并不排除存在多个这种元件。权利要求1、一种电器件(100)，具有电阻器，包括可以在具有第一电阻率的第一相和具有不同于该第一电阻率的第二电阻率的第二相之间改变的相变材料的层(7、107)，该相变材料是快速生长相变材料，通过将该相变材料层(7、107)的相应部分从该第一相改变到该第二相，可以使该电阻器在至少三个不同的电阻值之间转换。2、如权利要求1所述的电器件(100)，还包括用于在该至少三个不同的电阻值之间转换该电阻器的装置(400)。3、如权利要求l所述的电器件(100)，其中该相变材料层(7、107)的该部分与设置成与该电阻器并联的另外电阻器(6、106)直接接触。4、如权利要求3所述的电器件(100)，其中该另外的电阻器(6、106)具有另外的电阻，其小于所述至少三个不同的电阻值中最大的_>个5、如权利要求4所述的电器件(100)，还包括读出信号发生器，用于向该电阻器提供具有读取电压(V)的电读取信号；以及读出电路，用于从该电读取信号来确定该电阻值，该读出电路需要最小电流(I),该另外的电阻(Rfr)小于该读取电压(V)除以该最小电流(1)，(Rfr<V/I)o6、如权利要求4所述的电器件(100)，还包括读出信号发生器，用于向该电阻器提供具有读取电流(I)的电读取信号；以及读出电路，用于从该电读取信号确定该电阻值，该读出电路需要最小电压(V)，该另外的电阻(Rfr)小于该最小电压(V)除以该读取电流(1)，(Rfr<V/I)07、如权利要求4所述的电器件(100)，其中该电阻器可以在N个不同的电阻值之间转换，N为大于2的整数，并且该电器件还包括用于确定该电阻值的读出电路，该读出电路可以在具有大于或等于最小可检测相对电阻着异(dR/R)min的相对电阻差异的两个电阻值之间进行区分，该另外的电阻(R&)与该相变材料层(7、107)的最小电阻(Rcr)的比率(k-Rfr/Rcr)满足k/[(l+k)(N-l)]〉(dR/R)^。8、如权利要求3所述的电器件(100)，其中该相变材料层(7、107)和该另外的电阻器(6、106)的接触电阻为10^VcmVA或更小，优选l(T8Vcm2/A或更小，优选10'9Vcm2/A或更小。9、如权利要求l所述的电器件(100)，其中该相变材料构成第一接触区域(124)和第二接触区域(132)之间的导电路径，该导电路径的截面小于该第一接触区域和该第二接触区域。10、如权利要求5所述的电器件(100)，其中具有所述截面的该导电路径的一部分构成相变材料的体积，该体积具有大于该第一接触区域(124)和/或该第二接触区域(132)处的电接触电阻的电阻，而不管该相变材料是处于该第一相还是该第二相。11、如权利要求l所述的电器件(100)，其中该相变材料是分子式为SbLeMe的组成物，且c满足0.05《c《0.61，并且M为从Ge、In、Ag、Ga、Te、Zn和Sn的组中选择的一种或多种元素。12、如权利要求8所述的电器件(100)，其中c满足0.05《c《0.5，并且优选0.10《c《0.5。13、如权利要求1或11所述的电器件(100)，其中该相变材料基本上没有Te。14、如权利要求1所述的电器件(100)，其中该电阻器被包括在主体(102)中，该电阻器构成存储器元件(170),并且该主体(102)还包括存储单元阵列，每个存储单元包括各自的存储器元件(170)和各自的选择器件(171)，以及选择线(120、121)的网格，通过连接到所述各个选择器件(171)的各个选择线(120、121)可以单独地访问每个存储单元。15、如权利要求14所述的电器件(100)，其中该选择器件(171)包括具有源极区(172)、漏极区(173)和栅极区(174)的金属氧化物半导体场效应晶体管，并且选择线(120、121)的所述网格包括N条第一选择线(120)、M条第二选择线(121)，以及输出线，每个存储器元件(170)的电阻器(107)将从对应的金属氧化物半导体场效应晶体管的源极区(172)和漏极区(173)中选择的第一区域电连接到输出线，该对应的金属氧化物半导体场效应晶体管的从该源极区(172)和该漏极区(173)选择的、并且不同于第一区域的第二区域电连接到所述N条第一选择线(120)中的一条，所述栅极区(174)电连接到所述M条第二选择线(121)中的一条。全文摘要根据本发明的电器件(100)具有电阻器，其包括可以在具有第一电阻率的第一相和具有不同于第一电阻率的第二电阻率的第二相之间改变的相变材料的层(7、107)。该相变材料是快速生长材料。该电器件(100)还包括用于通过将该相变材料层(7、107)的相应部分从第一相改变到第二相而在至少三个不同的电阻值之间转换该电阻器的转换信号发生器(400)。文档编号H01L27/24GK101167188SQ200580009536公开日2008年4月23日申请日期2005年3月16日优先权日2004年3月26日发明者埃尔温·R.·迈因德斯,弗朗西斯库斯·P.·威德肖温,罗伯特斯·A.·M.·沃尔特斯,马蒂亨·H.·R.·兰克霍斯特申请人:Nxp股份有限公司