(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
書き込み回路及び読み出し回路を含む相変化メモリセルにおいて、
前記書き込み回路は、第一電極と、カーボンナノチューブ構造体と、第二電極と、を含み、
前記第一電極、前記カーボンナノチューブ構造体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、
前記読み出し回路は、第三電極と、相変化層と、第四電極と、を含み、
前記第三電極、前記相変化層及び前記第四電極は、相互に直列接続され、
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構造体は、相互に積層して設置され、
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、
前記カーボンナノチューブ構造体は、分子間力で接続して均一に配列された複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有することを特徴とする相変化メモリセル。
【請求項２】
カーボンナノチューブ構造体と、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において、
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構造体は、相互に積層して設置され、
前記第一電極及び前記第二電極は、前記カーボンナノチューブ構造体にそれぞれ電気的に接続され、
前記第一電極及び前記第二電極は、前記カーボンナノチューブ構造体に第一電圧を提供し、
前記第三電極は、前記相変化層に電気的に接続され、
前記第三電極及び前記第一電極は、前記相変化層に第二電圧を提供し、
前記カーボンナノチューブ構造体は、分子間力で接続して均一に配列された複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有することを特徴とする相変化メモリセル。
【請求項３】
基板と、複数の行電極引き出し線と、複数の列電極引き出し線と、複数の相変化メモリセルと、を含む相変化メモリデバイスにおいて、
前記複数の行電極引き出し線は、複数の第一行電極引き出し線及び複数の第二行電極引き出し線を含み、前記複数の列電極引き出し線は、複数の第一列電極引き出し線及び複数の第二列電極引き出し線を含み、
前記複数の行電極引き出し線は、相互に間隔をあけて、且つ平行に前記基板の一つの表面に設置され、前記複数の第一行電極引き出し線及び前記複数の第二行電極引き出し線は、それぞれ相互に平行し、かつ交互に設置され、
前記複数の列電極引き出し線は、相互に間隔をあけて、且つ平行に前記複数の行電極引き出し線が設置された前記基板の、一つの表面に、前記複数の行電極引き出し線と電気的に絶縁された状態で、前記複数の行電極引き出し線と交差して配置されて、複数の格子が形成され、前記複数の第一列電極引き出し線及び前記複数の第二列電極引き出し線は、それぞれ相互に平行し、かつ交互に設置され、
一つの前記相変化メモリセルは、一つの前記格子に対応し、カーボンナノチューブ構造体と、相変化層と、第一電極と、第二電極と、を含み、
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構造体は、相互に積層して設置され、
前記第一電極及び前記第二電極は、前記カーボンナノチューブ構造体にそれぞれ電気的に接続され、
前記第一電極及び前記第二電極は、前記カーボンナノチューブ構造体に第一電圧を提供し、
一つの前記格子において、一つの前記第二列電極引き出し線は、前記相変化層に電気的に接続され、一つの前記第二列電極引き出し線及び前記第一電極は、前記相変化層に第二電圧を提供し、
前記第一行電極引き出し線は前記第一電極に接続され、前記第二行電極引き出し線は前記カーボンナノチューブ構造体の下面に接続され、前記第一列電極引き出し線は前記第二電極に接続され、
前記カーボンナノチューブ構造体は、分子間力で接続して均一に配列された複数のカーボンナノチューブからなり、自立構造を有することを特徴とする相変化メモリデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相変化メモリセル及びそれを利用した相変化メモリデバイスに関し、特にカーボンナノチューブ構造体を利用した相変化メモリセル及びそれを利用した相変化メモリデバイスに関する。
【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ための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、耐久力に優れ、且つ長い時間データを保持できるという利点を有するため、近年、次世代不揮発性メモリデバイスとして注目されている。前記不揮発性メモリデバイスは、現在携帯電話、デジタルカメラ、ＭＰ３プレーヤーまたは携帯電話メモリなどに応用されている。
【０００３】
往来の前記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させる。しかし、前記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、前記相変化メモリデバイスの使用寿命が短くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０１２３９７１２号明細書
【特許文献２】中国特許出願公開第１０１２８４６６２号明細書
【特許文献３】中国特許出願公開第１０１３１４４６４号明細書
【特許文献４】中国特許出願公開第１００４１１９７９号明細書
【特許文献５】中国特許出願公開第１９８２２０９号明細書
【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、本発明は、使用寿命が長い相変化メモリセル及びそれを利用した相変化メモリデバイスを提供する。
【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、書き込み回路及び読み出し回路を含む。前記書き込み回路は、第一電極と、カーボンナノチューブ構造体及び第二電極と、を含む。前記第一電極、前記カーボンナノチューブ構造体及び前記第二電極は、相互に直列接続される。前記書き込み回路は、相変化メモリセルにデータを書き込む。前記読み出し回路は、第三電極と、相変化層及び第四電極と、を含む。前記第三電極、前記相変化層及び前記第四電極は、相互に直列接続される。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構造体は、相互に積層して設置される。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す。
【０００７】
本発明の相変化メモリセルは、カーボンナノチューブ構造体と、相変化層と、第一電極と、第二電極及び第三電極と、を含む。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構造体が、相互に積層して設置される。前記第一電極及び前記第二電極は、それぞれカーボンナノチューブ構造体に電気的に接続される。前記第一電極及び前記第二電極は、前記カーボンナノチューブ構造体に第一電圧を提供する。前記第三電極は、前記相変化層に電気的に接続される。前記第三電極及び前記第一電極は、前記相変化層に第二電圧を提供する。
【０００８】
本発明の相変化メモリデバイスは、基板と、複数の行電極引き出し線と、複数の列電極引き出し線及び複数の相変化メモリセルと、を含む。前記複数の行電極引き出し線は、相互に間隔をあけて、且つ平行に前記基板の一つの表面に設置される。前記複数の列電極引き出し線は、相互に間隔をあけて、且つ平行に前記複数の行電極引き出し線が設置された前記基板の、一つの表面に、前記複数の行電極引き出し線と電気的に絶縁された状態で、前記複数の行電極引き出し線と交差して配置されて、複数の格子が形成される。前記一つの相変化メモリセルは、一つの前記格子に対応し、カーボンナノチューブ構造体と、相変化層と、第一電極及び第二電極と、を含む。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構造体は、相互に積層して設置される。前記第一電極及び前記第二電極は、前記カーボンナノチューブ構造体にそれぞれ電気的に接続される。前記第一電極及び前記第二電極は、前記カーボンナノチューブ構造体に第一電圧を提供する。一つの前記格子において、一つの前記行電極引き出し線は、前記相変化層に電気的に接続され、一つの前記列電極引き出し線及び前記第一電極は、前記相変化層に第二電圧を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
従来の技術に比べて、本発明の相変化メモリセル及びそれを利用した相変化メモリデバイスは、カーボンナノチューブ構造体を加熱素子として利用し、相変化材料を加熱させる。前記カーボンナノチューブ構造体における複数のカーボンナノチューブは、優れた熱伝導性及び化学的安定性を有するので、前記相変化メモリセル及びそれを利用した相変化メモリデバイスの使用寿命は長くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る相変化メモリセルの上面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る相変化メモリセルに用いられるドローン構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】図２中のカーボンナノチューブフィルムのカーボンナノチューブセグメントの構造を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る相変化メモリセルに用いられる綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】本発明の実施例１に係る相変化メモリセルに用いられる同じ方向に配列されたカーボンナノチューブを含むプレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】本発明の実施例１に係る相変化メモリセルに用いられる異なる方向に配列されたカーボンナノチューブを含むプレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】本発明の実施例１に係る相変化メモリセルに用いられ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８】本発明の実施例１に係る相変化メモリセルに用いられ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９】本発明の実施例１に係る相変化メモリセルの製造過程を示す図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る相変化メモリセルの上面図である。
【図１１】図１０に示した相変化メモリセルのＶ-Ｖ線に沿って切断した断面図である。
【図１２】本発明の実施例２に係る相変化メモリセルの製造過程を示す図である。
【図１３】本発明の実施例３に係る相変化メモリセルの上面図である。
【図１４】図１３に示した相変化メモリセルのＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図１５】本発明の実施例３に係る二つの相変化層を含む相変化メモリセルの構造図である。
【図１６】図１５に示した相変化メモリセルのＸ-Ｘ線に沿って切断した断面図である。
【図１７】本発明の実施例４に係る相変化メモリの上面図である。
【図１８】本発明の実施例４に係る相変化メモリの製造過程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１２】
（実施例１）
図１を参照すると、本発明の相変化メモリセル１０は、基板１００と、少なくとも一つのカーボンナノチューブ構造体１１０と、少なくとも一つの相変化層１２０と、第一電極１３２と、第二電極１３４と、第三電極１３６と、第四電極１３８と、を含む。前記基板１００は、前記カーボンナノチューブ構造体１１０と、前記相変化層１２０と、前記第一電極１３２と、前記第二電極１３４と、第三電極１３６と、第四電極１３８と、を支持する。また、少なくとも前記カーボンナノチューブ構造体１１０の一部及び前記相変化層１２０は、相互に積層して設置される。
【００１３】
更に、前記相変化メモリセル１０は、書き込み回路及び読み出し回路を含む。前記書き込み回路は、相互に直列接続された前記第一電極１３２と、前記カーボンナノチューブ構造体１１０と、前記第二電極１３４と、を含み、前記相変化メモリセル１０にデータを書き込むことができる。前記読み出し回路は、相互に直列接続された前記第三電極１３６と、前記相変化層１２０と、前記第四電極１３８と、を含み、前記相変化メモリセル１０からデータを読み出すことができる。
【００１４】
前記基板１００は、絶縁基板で、セラミックス、ガラス、樹脂、石英またはそれらの混合物のいずれかの一種からなる。前記基板１００は耐高温性を有するため、前記相変化メモリセル１０を作動させた際、前記基板１００の形状は変形せず、例えば、４００℃以下の環境下でも、前記基板１００の形状は変化しない。また、前記基板１００の寸法及び厚さは、前記相変化メモリセル１０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。前記基板１００は、フレキシブル材料からなることが好ましく、例えば、前記基板１００は、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からなる。本実施例において、前記基板１００は、ポリイミドからなり、その厚さは２０μｍである。
【００１５】
前記カーボンナノチューブ構造体１１０の寸法及び形状は、実際の応用に応じて選択することができる。例えば、前記カーボンナノチューブ構造体１１０の寸法及び形状は、前記相変化メモリセル１０の寸法及び形状によって選択でき、その形状は、三角形、正方形、長方形、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。本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体１１０の形状は長方形である。前記カーボンナノチューブ構造体１１０の長さは５０ｎｍ〜９００μｍであり、その幅は２０ｎｍ〜６００μｍである。本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体１１０の長さは７０μｍであり、その幅は５０μｍである。前記カーボンナノチューブ構造体１１０の厚さは、０．５ｎｍ〜１００μｍであるが、５ｎｍ、２０ｎｍ、５μｍまたは２０μｍであってもよい。
【００１６】
前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、複数のカーボンナノチューブからなる。前記複数のカーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブ構造体１１０の表面に平行している。前記カーボンナノチューブ構造体１１０には、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方法により、前記カーボンナノチューブ構造体１１０は非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体に分類される。本実施例における非配向型のカーボンナノチューブ構造体では、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。配向型のカーボンナノチューブ構造体では、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。
【００１７】
前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、自立構造を有するものである。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体１１０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、前記カーボンナノチューブ構造体１１０を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ構造体１１０の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ構造体１１０を懸架させることができることを意味する。前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、分子間力で接続して均一に配列された複数のカーボンナノチューブからなる。
【００１８】
自立構造を有する前記カーボンナノチューブ構造体１１０としては、以下の（一）〜（四）のものが挙げられる。
【００１９】
（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、図２に示すように、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム１４３ａを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、ドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｌｍ）である。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、超配列カーボンナノチューブアレイから引き出して得られたものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、分子間力で長軸方向に端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。図２及び図３を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、長軸方向に沿って、分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ１４５を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント１４３ｂにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ１４５の長さは同じである。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの強靭性及び機械強度を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの幅は１００μｍ〜１０ｃｍに設けられ、厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍに設けられる。
【００２０】
前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルムを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体１１０に複数の微孔が形成される。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、特許文献１に掲載されている。
【００２１】
（二）綿毛構造カーボンナノチューブフィルム
図４を参照すると、前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体１１０においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１０μｍ以上であり、２００ｎｍ〜９００ｃｍであることが好ましい。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合い、カーボンナノチューブネット状構造体が形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここでの単一の前記微小な穴の直径は、１０μｍ以下である。前記カーボンナノチューブ構造体１１０におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体１１０は柔軟性に優れ、任意の形状に曲げて形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体１１０の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体１１０の厚さは、１μｍ〜１ｍｍである。前記綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、特許文献２に掲載されている。
【００２２】
（三）プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
図５及び図６を参照すると、前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｌｍ）である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用して、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められる。
【００２３】
単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向せずに配置される場合には、該カーボンナノチューブフィルムは、等方的に配列されている複数のカーボンナノチューブを含み、隣接するカーボンナノチューブ同士が分子間力で相互に引き合わさって接続される。また、該カーボンナノチューブフィルムは、平面等方性を有し、該カーボンナノチューブフィルムは、平面を有する押し器具を利用して、カーボンナノチューブアレイが成長している基板に垂直な方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを押すことにより形成される。
【００２４】
単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向して配列される場合には、該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列した複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押すと、基本的に同じ方向に配列したカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押すと、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列したカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００２５】
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの傾斜角度は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブと該カーボンナノチューブフィルムの表面とは角度βを成し、該角度βは０°以上１５°以下であるが、好ましくは、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜角度も大きくなる。また、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが高くなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが低くなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは小さくなる。前記プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの厚さは、５０μｍである。前記プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、特許文献３に掲載されている。
【００２６】
（四）カーボンナノチューブワイヤ
前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、一本又は数本のカーボンナノチューブワイヤからなることができる。前記カーボンナノチューブ構造体１１０が、一本のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、該カーボンナノチューブワイヤを曲げて、柔軟性高分子構造体の一つの表面に敷くことによって、一定の面積を有する平面状のカーボンナノチューブ構造体１１０を形成することができる。前記カーボンナノチューブ構造体１１０が、数本のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、該数本のカーボンナノチューブワイヤは、相互に平行して配列される。又は、前記数本のカーボンナノチューブワイヤを、相互に交叉させて、網状のカーボンナノチューブ構造体１１０を形成する。前記カーボンナノチューブ構造体１１０におけるカーボンナノチューブワイヤは、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなることができる。
【００２７】
図７を参照すると、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは、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。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記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している。前記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。前記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。一本の前記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。
【００２８】
図８を参照すると、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの長手方向に沿って、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。この時、前記複数のカーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。好ましくは、前記ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは、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、各々の前記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。前記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。また、一本の前記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。前記カーボンナノチューブワイヤの製造方法は、特許文献４及び特許文献５に掲載されている。
【００２９】
更に、前記ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを有機溶剤に浸漬させることにより、前記ねじれ状カーボンナノチューブワイヤの強靭性及び機械強度を高めることができる。前記ねじれ状カーボンナノチューブワイヤは、自立構造を有するドローン構造カーボンナノチューブフィルムから得られるので、該ねじれ状カーボンナノチューブワイヤも自立構造を有する。前記ねじれ状カーボンナノチューブワイヤにおいて、隣接するカーボンナノチューブは、隙間を有するので、前記ねじれ状カーボンナノチューブワイヤも複数の微孔を有する。前記複数の微孔のサイズは１０μｍ以下である。
【００３０】
少なくとも一部の前記相変化層１２０及び少なくとも一部の前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、相互に積層して設置される。また、前記相変化層１２０の表面は、前記カーボンナノチューブ構造体１００の表面に平行し、且つ前記カーボンナノチューブ構造体１００における複数のカーボンナノチューブの配列方向にも平行する。本実施例において、少なくとも一部の前記相変化層１２０及び少なくとも一部の前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、相互に積層して設置される。更に、前記カーボンナノチューブ構造体１００及び前記相変化層１２０の間に熱伝導層（図示せずに）を設置し、該熱伝導層によって、前記カーボンナノチューブ構造体１１０からの熱を前記相変化層１２０に伝導する。前記熱伝導層１２０は、金、銀、銅又は他の熱伝導材料からなる。また、前記カーボンナノチューブ構造体１１０からの熱を前記相変化層１２０に伝導できれば、前記相変化層１２０及び前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、間隔をあけて設置してもよい。
【００３１】
前記相変化層１２０の厚さは１０ｎｍ〜２００ｎｍであり、その形状は、三角形、正方形、長方形、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。前記相変化層１２０の面積は、前記カーボンナノチューブ構体１１０の面積より小さく、且つ全て前記カーボンナノチューブ構造体１１０の表面に設置される。本実施例において、前記相変化層１２０形状は円形であり、その直径は２０ｎｍ〜２５０μｍである。
【００３２】
前記相変化層１２０は、ゲルマニウム−アンチモン−テルル（Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、ＧＳＴ）、鉛−ゲルマニウム−テルル（ＰｂＧｅＴｅ）、シリコン−アンチモン−テルル、シリコンテルル、カルコゲニドまたはカルコゲニド合金からなる。前記カーボンナノチューブ構造体１１０を加熱させるその過程において、前記相変化層１２０の材料の温度が変わると、前記相変化層１２０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わる。本実施例において、前記相変化層１２０は、ゲルマニウム−アンチモン−テルルからなり、その元の状態は、高抵抗の非晶質状態である。前記相変化層１２０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、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。
【００３３】
前記第一電極１３２及び前記第二電極１３４は、金属または酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの電気伝導材料からなる。前記第一電極１３２及び前記第二電極１３４の厚さは１００ｎｍ〜１００μｍであるが、２０ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。本実施例において、前記第一電極１３２及び前記第二電極１３４の材料は、導電性ペーストからなる。該導電性ペーストは、金属粉末、低融点のガラス粉末及び接着剤からなる。前記金属粉末は銀粉で、前記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。前記導電性ペーストにおいて、前記金属粉末の重量比は５０％〜９０％であり、前記低融点のガラス粉末の重量比は２％〜１０％であり、前記接着剤の重量比は８％〜４０％である。前記第一電極１３２及び前記第二電極１３４は、スクリーン印刷法によって、導電性ペーストを前記カーボンナノチューブ構造体１１０の一部の表面に印刷することにより形成される。前記第一電極１３２及び前記第二電極１３４に電圧を印加した際に、前記カーボンナノチューブ構造体１１０の熱によって前記相変化層１２０が相変化温度に達することができるのであれば、該導電ペーストの形状、寸法及び位置は制限されない。本実施例において、前記第一電極１３２及び前記第二電極１３４は、相互に対向して設置され、且つ前記カーボンナノチューブ構造体１１０の対向する両端における各々のカーボンナノチューブに、電気的にそれぞれ接続されている。つまり、前記第一電極１３２及び前記第二電極１３４は、前記カーボンナノチューブ構造体１１０に電気的に接続されている。
【００３４】
前記第三電極１３６及び前記第四電極１３８は、それぞれ前記相変化層１２０に電気的に接続されている。本実施例において、前記第三電極１３６及び前記第四電極１３８は、前記相変化層１２０の一部の表面に設置される。具体的には、前記相変化層１２０は、前記第三電極１３６、前記第四電極１３８及び前記カーボンナノチューブ構造体１００の間に設置される。前記第三電極１３６及び前記第四電極１３８に電圧を印加することによって、前記相変化層１２０に電流が流れる。また、前記第四電極１３８は、前記カーボンナノチューブ構造体１１０のみに電気的に接続されることもできる。本実施例において、前記第四電極１３８を省略することもできる。この場合、前記相変化層１２０に電流が流れるように、前記第三電極１３６及び前記第一電極１３２の間に電圧を印加し、または前記第三電極１３６及び前記第二電極１３４の間に電圧を印加する。前記第三電極１３６、前記相変化層１２０及び前記第一電極１３２／前記第二電極１３４は、相互に直列接続される。
【００３５】
前記第三電極１３６及び前記第四電極１３８の形状及び寸法は、実際の応用に応じて選択でき、且つそれらの材料は、前記第一電極１３２及び前記第二電極１３４の材料と同じである。本実施例において、前記第三電極１３６及び前記第四電極１３８の材料は、導電性ペーストである。
【００３６】
前記相変化メモリセル１０の作動工程は、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。前記相変化層１２０の元の状態は、高抵抗の非晶質状態である。この場合、該相変化層１２０のデータは“０”である。前記相変化層１２０の状態が、低抵抗の結晶状態である場合、該相変化層１２０のデータは“１”である。
【００３７】
前記第一段階において、前記第一電極１３２及び前記第二電極１３４に電圧を印加すると、前記カーボンナノチューブ１１０は熱を生じ、前記カーボンナノチューブ１１０からの熱によって、前記相変化層１２０は加熱される。前記相変化層１２０の温度が、相変化温度に達すると、前記相変化層１２０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。
【００３８】
前記第二段階において、前記第三電極１３６及び前記第四電極１３８に電圧を印加すると、前記相変化層１２０に電流が流れる。前記電流が小さい場合、前記相変化層１２０は相変化しないが、前記電流を測定すると、前記相変化層１２０の抵抗値を得ることができる。該相変化層１２０の測定された抵抗値が、前記相変化層１２０の元の抵抗値であれば、該相変化層１２０のデータは“０”である。しかし、該相変化層１２０の測定された抵抗値が、前記相変化層１２０の元の抵抗値より小さい場合、該相変化層１２０のデータは“１”である。
【００３９】
前記第三段階において、前記相変化層１２０に電流を供給して、該相変化層１２０を加熱させた後、急速に冷却することによって、前記相変化層１２０の相変化材料は、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。
【００４０】
図９を参照すると、前記相変化メモリセル１０の製造方法は、基板１００を提供するステップＳ１１と、前記基板１００の一つの表面にカーボンナノチューブ構造体１１０及び相変化層１２０を積層させて、前記カーボンナノチューブ構造体１１０を前記基板１００及び前記相変化層１２０の間に設置させるステップＳ１２と、第一電極１３２及び第二電極１３４を間隔を開けて、前記カーボンナノチューブ構造体１１０の表面に設置し、また、第三電極１３６及び第四電極１３８を間隔を開けて、前記相変化層１２０の表面に設置させるステップＳ１３と、を含む。
【００４１】
前記ステップＳ１２において、前記相変化層１２０は、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、化学蒸着法またはスパッタリング法によって、前記基板１１０の表面に形成される。本実施例において、前記相変化層１２０は、スパッタリング法によって、前記基板１１０の表面に形成される。前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、自立構造を有する連続的な構造体で、前記基板１００の表面に直接形成させる。
【００４２】
前記ステップＳ１３において、前記第一電極１３２、前記第二電極１３４、前記第三電極１３６及び前記第四電極１３８は、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、化学蒸着法またはコーティング法によって形成される。本実施例において、前記第一電極１３２、前記第二電極１３４、前記第三電極１３６及び前記第四電極１３８は、スクリーン印刷法によって前記基板１００の表面に形成される。具体的には、前記第一電極１３２及び前記第二電極１３４は、間隔を開けて、前記カーボンナノチューブ構造体１１０の対向する両端にそれぞれ設置される。前記第三電極１３６及び前記第四電極１３８は、間隔を開けて、前記相変化層１２０の、前記カーボンナノチューブ構造体１１０に隣接する表面とは反対の表面に設置される。これにより、前記相変化層１２０は、前記カーボンナノチューブ構造体１１０、前記第三電極１３６及び前記第四電極１３８の間に設置される。
【００４３】
本実施例の前記相変化メモリセル１０の製造方法は、次の優れた点がある。第一に、前記相変化メモリセル１０における前記カーボンナノチューブ構造体１１０は、自立構造を有するので、該カーボンナノチューブ構造体１１０を、直接前記基板１００の表面に設置して、前記相変化層１２０に熱を提供することができる。従って、その製造工程が簡単である。第二に、前記カーボンナノチューブ構造体１１０及び前記相変化層１２０は、相互に積層されて設置されるので、前記相変化メモリセル１０の機械的強度及び加熱効率を向上させる。
【００４４】
（実施例２）
図１０及び図１１を参照すると、本実施例の相変化メモリセル２０は、基板２００と、カーボンナノチューブ構造体２１０と、相変化層２２０と、第一電極２３２と、第二電極２３４と、第一行電極引き出し線２４２と、第二行電極引き出し線２４４と、第一列電極引き出し線２４６と、第二列電極引き出し線２４８と、を含む。前記相変化メモリセル２０は、第一回路及び第二回路を含む。前記第一回路は、直列接続された前記第一行電極引き出し線２４２と、前記第一電極２３２と、前記第二電極２３４と、前記カーボンナノチューブ構造体２１０と、前記第一列電極引き出し線２４６と、を含む。前記第一回路はデータ書き込み回路であり、前記相変化メモリセル２０にデータを書き込むことができる。前記第二回路は、直列接続された第二行電極引き出し線２４４と、前記カーボンナノチューブ構造体２１０と、前記相変化層２２０と、前記第二列電極引き出し線２４８と、を含む。前記第二回路は読み取り回路であり、前記相変化メモリセル２０からデータを読み取ることができる。前記第一回路及び前記第二回路は、相変化メモリセル２０のデータをリセットすることができる。
【００４５】
具体的には、前記第一行電極引き出し線２４２及び前記第二行電極引き出し線２４４は、相互に間隔をあけて、且つ平行に前記基板２００の一つの表面に設置される。前記第一列電極引き出し線２４６及び前記第二列電極引き出し線２４８も、相互に間隔をあけて、且つ平行に前記基板２００の一つの表面に設置される。前記第一行電極引き出し線２４２は、前記第一列電極引き出し線２４６と前記第二列引き出し線２４８に交差して且つ間隔を開けて、絶縁層２０１によって電気的に絶縁された状態で設置される。また、前記第二行電極引き出し線２４４は、前記第一列電極引き出し線２４６と前記第二列電極引き出し線２４８に交差して且つ間隔を開けて、絶縁層２０１によって電気的に絶縁された状態で設置される。
【００４６】
前記相変化層２２０及び前記カーボンナノチューブ構造体２１０は、相互に積層されて、前記第二行電極引き出し線２４４と前記第二列電極引き出し線２４８とが交差する位置に設置される。前記第一回路の前記第一行電極引き出し線２４２及び前記第一列電極引き出し線２４６に電圧を印加すると、電流が前記第一行電極引き出し線２４２から、前記カーボンナノチューブ構造体２１０を通じて、前記第一列電極引き出し線２４６へと流れる。前記第二回路の前記第二行電極引き出し線２４４及び前記第二列電極引き出し線２４８に電圧を印加すると、電流が前記第二行電極引き出し線２４４から、前記カーボンナノチューブ構造体２１０及び前記相変化層２２０を通じて、前記第二列電極引き出し線２４８へと流れる。
【００４７】
前記第一行電極引き出し線２４２と前記第二行電極引き出し線２４４との距離は、５０ｎｍ〜２ｃｍである。前記第一行電極引き出し線２４２及び前記第二行電極引き出し線２４４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、前記第一行電極引き出し線２４２及び前記第二行電極引き出し線２４４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、前記第一行電極引き出し線２４２及び前記第二行電極引き出し線２４４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。
【００４８】
前記絶縁層２０１の材料は制限されず、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）または五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）などの材料である。前記絶縁層２０１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、前記絶縁層２０１の厚さは５０ｎｍ〜２００ｎｍであることが好ましい。前記第一列電極引き出し線２４６及び前記第二列電極引き出し線２４８が、前記第一行電極引き出し線２４２及び前記第二行電極引き出し線２４４とそれぞれ交差する角度は１０°〜９０°であるが、９０°であることが好ましい。即ち、前記第一列電極引き出し線２４６及び前記第二列電極引き出し線２４８は、前記第一行電極引き出し線２４２及び前記第二行電極引き出し線２４４にそれぞれ垂直する。
【００４９】
前記カーボンナノチューブ構造体２１０の材料及び構造は、実施例１の前記カーボンナノチューブ１１０の材料及び構造と同じである。前記カーボンナノチューブ構造体２１０は、前記第二行電極引き出し線２４４と前記第二列電極引き出し線２４８と交差する位置に設置され、且つ前記第二行電極引き出し線２４４の一部を被覆し、該第二行電極引き出し線２４４に電気的に接続される。更に、前記カーボンナノチューブ構造体２１０と前記第二行電極引き出し線２４４と、が接触する部分表面を絶縁層（図示せず）で被覆することによって、前記カーボンナノチューブ構造体２１０と前記前記第二行電極引き出し線２４４との接触面積を小さくさせる。これによって、電流の大部分は、前記カーボンナノチューブ構造体２１０に流れ、前記カーボンナノチューブ構造体２１０から熱を発生させる。本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体２１０を、直接前記基板２００の一つの表面に設置した後、リソグラフィー、電子エッチング、プラズマエッチングなどの方法で処理することによって、異なる形状に形成することができる。
【００５０】
前記相変化層２２０は、前記カーボンナノチューブ構造体２１０と積層して設置される。本実施例において、前記相変化層２２０の一つの表面は、前記カーボンナノチューブ構造体２１０の、前記基板２００に隣接する表面とは反対の表面に隣接される。更に、前記カーボンナノチューブ構造体２１０及び前記相変化層２２０の間に熱伝導層（図示せず）が設置され、該熱伝導層によって、前記カーボンナノチューブ構造体２１０からの熱は、前記相変化層２２０に伝導される。前記相変化層２２０の材料及び構造は、実施例１の前記相変化層１２０の材料及び構造と同じである。
【００５１】
更に、前記カーボンナノチューブ構造体２１０及び前記相変化層２２０において、コーティング法またはスクリーン印刷法を用いて、前記基板２００の表面から離れた表面に絶縁層（図示せず）を設け、前記カーボンナノチューブ構造体２１０及び前記相変化層２２０を被覆させる。これにより、前記カーボンナノチューブ構造体２１０からの熱の損失を減少させ、前記相変化層２２０の相変化する温度に達するまでの時間を短縮することができるため、前記相変化メモリセル２０の応答速度を向上させることができる。
【００５２】
前記第一電極２３２は、帯状電極であり、前記第一行電極引き出し線２４２から前記第二行電極引き出し線２４４へ延伸している。具体的には、前記第一電極２３２の延伸する方向は、前記第一行電極引き出し線２４２に垂直である。前記第一電極２３２の一端は、前記第一行電極引き出し線２４２に電気的に接続され、前記第一電極２３２の他端は、前記カーボンナノチューブ構造体２１０に電気的に接続される。前記第一電極２３２及び前記第二列電極引き出し線２４８は、互いに間隔をあけて設置される。更に、前記第一電極２３２は、絶縁層２０１によって、前記第二行電極引き出し線２４４と電気的に絶縁した状態で設置される。また、前記第一電極２３２を省略することもできる。この場合、前記第一行電極引き出し線２４２は、直接前記カーボンナノチューブ構造体２１０に電気的に接続される。
【００５３】
前記第二電極２３４は、帯状電極であり、前記第一列電極引き出し線２４６から前記第二列電極引き出し線２４８の方向へ延伸している。具体的には、前記第二電極２３４の延伸する方向は、前記第一列電極引き出し線２４６に垂直である。前記第二電極２３４の一端は、前記第一列電極引き出し線２４６に電気的に接続され、前記第二電極２３４の他端は、前記カーボンナノチューブ構造体２１０に電気的に接続される。前記第一電極２３２、前記カーボンナノチューブ構造体２１０及び前記第二電極２３４は、直列接続され、閉回路が形成される。前記第一列電極引き出し線２４６、前記カーボンナノチューブ構造体２１０及び前記第一行電極引き出し線２４２は、前記閉回路によって、第一回路を形成する。前記第一回路は、前記相変化メモリセル２０にデータを書き込む。また、前記第一電極２３４は、省略することもできる。この場合、前記第一列電極引き出し線２４６は、直接前記カーボンナノチューブ構造体２１０に電気的に接続される。
【００５４】
前記相変化メモリセル２０を作動させる場合、前記第一行電極引き出し線２４２は、前記相変化メモリセル２０の第一書き込み電極となり、前記第二行電極引き出し線２４４は、前記相変化メモリセル２０の第一読み出し電極となり、前記第一列電極引き出し線２４６は、前記相変化メモリセル２０の第二書き込み電極となり、前記第二列電極引き出し線２４８は、前記相変化メモリセル２０の第二読み出し電極となる。
【００５５】
前記相変化メモリセル２０にデータを書き込む時、電圧または信号を前記第一読み出し電極及び前記第二の書き込み電極に提供すると、電流が前記第一回路に流れる。これにより、前記カーボンナノチューブ構造体２１０は熱を生じ、且つ該熱によって、前記高抵抗の非晶質状態の相変化層２２０を加熱して、相変化温度まで達成させる。
【００５６】
前記相変化メモリセル２０からデータを読み出す時、電圧を前記第一列電極引き出し線２４６及び前記第二列電極引き出し線２４８に提供すると、電流が前記第二回路に流れる。前記電流が小さい場合、前記相変化層２２０は相変化しない。しかし前記第二回路の電流を測定することで、前記電流前記相変化層２２０の抵抗値を得ることができる。従って、前記相変化層２２０の元の抵抗値と比べることにより、前記相変化層２２０の相変化状態を通して、前記相変化メモリセル２０からデータを読み出すことができる。
【００５７】
図１２を参照すると、前記相変化メモリセル２０の製造方法は、基板２００を提供するステップＳ２１と、前記基板２００の一つの表面に間隔をあけて前記第一行電極引き出し線２４２及び前記第二行電極引き出し線２４４を設置するステップＳ２２と、前記第一行電極引き出し線２４２及び前記第二行電極引き出し線２４４が設置された前記基板２００の一つの表面に前記カーボンナノチューブ構造体２１０を設置し、該カーボンナノチューブ構造体２１０を前記第二行電極引き出し線２４４に電気的に接続させるステップＳ２３と、前記カーボンナノチューブ構造体２１０の、前記基板に隣接する表面とは反対の表面に前記相変化層２２０を設置するステップＳ２４と、前記第一行電極引き出し線２４２及び前記第二行電極引き出し線２４４が設置された前記基板２００の一つの表面に、前記第一列電極引き出し線２４６と、前記第二列電極引き出し線２４８と、前記第一電極２３２と、前記第二電極２３４と、を設置し、前記第一電極２３２を前記第一行電極引き出し線２４２及び前記カーボンナノチューブ構造体２１０に電気的に接続し、前記第二電極２３４を前記第一列電極引き出し線２４６及び前記カーボンナノチューブ構造体２１０に電気的に接続し、前記第二列電極引き出し線２４８を前記相変化層２２０に電気的に接続させるステップＳ２５と、を含む。
【００５８】
前記ステップＳ２１において、前記基板２００は絶縁板である。本実施例において、前記基板２００はフレキシブル基板である。
【００５９】
前記ステップＳ２２において、前記第一行電極引き出し線２４２及び前記第二行電極引き出し線２４４は、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、またはスパッタリング法によって前記基板１００の表面に形成される。前記第一行電極引き出し線２４２及び前記第二行電極引き出し線２４４は、相互に平行する。
【００６０】
前記ステップＳ２３において、前記カーボンナノチューブ構造体２１０は、自立構造を有する連続的な構造体で、前記基板２００の表面に直接形成させる。本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体２１０は、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムである。前記カーボンナノチューブ構造体２１０は、前記第二行電極引き出し線２４４の一部を被覆し、該第二行電極引き出し線２４４に電気的に接続される。
【００６１】
前記ステップＳ２５において、前記第一列電極引き出し線２４６、前記第二列電極引き出し線２４８、前記第一電極２３２及び前記第二電極２３４の製造方法は、前記第一行電極引き出し線２４２の製造方法と同じである。前記絶縁層２０１は、前記第一列電極引き出し線２４６及び前記第一行電極引き出し線２４２の間に設置し、前記第一列電極引き出し線２４６と前記第一行電極引き出し線２４２と、を電気的に絶縁された状態で設置される。更に、前記絶縁層２０１は、前記第一列電極引き出し線２４６及び前記第二行電極引き出し線２４４のの間に設置される。
【００６２】
（実施例３）
図１３及び図１４を参照すると、本実施例の相変化メモリセル３０は、基板３００と、カーボンナノチューブ構造体３１０と、相変化層３２０と、第一電極３３２と、第二電極３３４と、第一行電極引き出し線３４２と、第二行電極引き出し線３４４と、第一列電極引き出し線３４６と、第二列電極引き出し線３４８と、を含む。実施例２に比べると、前記相変化メモリセル３０は、次の異なる点がある。前記相変化メモリセル３０において、前記相変化層３２０は、前記基板３００の一つの表面に設置される。前記カーボンナノチューブ構造体３１０は、前記相変化層３２０の、前記基板３００に隣接する表面とは反対の表面に設置される。また、前記相変化層３２０は、前記第二行電極引き出し線３４４に電気的に接続され、前記カーボンナノチューブ構造体３１０は、前記第二列電極引き出し線３４８に電気的に接続される。
【００６３】
前記相変化層３２０は、前記基板３００の一つの表面に設置され、前記第二行電極引き出し線３４４の一部分を被覆する。前記カーボンナノチューブ構造体３１０は、前記第二行電極引き出し線３４４と前記第二列電極引き出し線３４８と、が交差する部分に設置される。具体的には、前記カーボンナノチューブ構造体３１０は、前記相変化層３２０及び前記第二列電極引き出し線３４８の間に設置され、前記第二列電極引き出し線３４８に電気的に接続される。前記第一行電極引き出し線３４２、前記第一電極３３２、前記カーボンナノチューブ構造体３１０、前記第二電極３３４及び第一列電極引き出し線３４６は、直列接続され、第一回路を形成する。前記第二列電極引き出し線３４８、前記カーボンナノチューブ構造体３１０、前記相変化層３２０及び前記第二行電極引き出し線３４４は、直列接続され、第二回路を形成する。前記カーボンナノチューブ構造体３１０の面積は、前記相変化層３２０より大きいことが好ましい。即ち、前記相変化層３２０は、前記カーボンナノチューブ構造体３１０によって、全て被覆される。本実施例において、前記相変化層３２０は円形であり、その直径は５０μｍ〜２５０μｍである。
【００６４】
前記相変化層３０の製造方法は、前記基板３００を提供するステップＳ３１と、前記基板３００の一つの表面に前記第一行電極引き出し線３４２及び第二行電極引き出し線３４４を、間隔を開けて且つ平行に設置するステップＳ３２と、前記相変化層３２０を提供し、該相変化層３２０を前記第二行電極引き出し線３４４に電気的に接続させるステップＳ３３と、前記カーボンナノチューブ構造体３１０を前記相変化層３２０の、前記基板に隣接する表面とは反対の表面に設置させるステップＳ３４と、前記第一行電極引き出し線３４２及び前記第二行電極引き出し線３４４が設置された前記基板３００の表面に、前記第一列電極引き出し線３４６と、前記第二列電極引き出し線３４８と、前記第一電極３３２と、前記第二電極３３４と、を設置し、前記第一電極３３２を前記第一行電極引き出し線３４２及び前記カーボンナノチューブ構造体３１０に電気的に接続し、前記第二電極３３４を前記第一列電極引き出し線３４６及び前記カーボンナノチューブ構造体３１０に電気的に接続し、前記第二列電極引き出し線３４８を前記相変化層３２０に電気的に接続させるステップＳ３５と、を含む。
【００６５】
（実施例４）
図１５及び図１６を参照すると、本実施例の相変化メモリセル４０は、基板４００と、カーボンナノチューブ構造体４１０と、第一相変化層４２０１と、第二相変化層４２０２と、第一電極４３２と、第二電極４３４と、第一行電極引き出し線４４２と、第二行電極引き出し線４４４と、第一列電極引き出し線４４６及び第二列電極引き出し線４４８と、を含む。実施例３の前記相変化メモリセル３０に比べると、本実施例の前記カーボンナノチューブ構造体４１０は、前記第一相変化層４２０１及び前記第二相変化層４２０２の間に設置され、前記第二列電極引き出し線４４８に電気的に接続される。即ち、前記第二相変化層４２０２は、前記カーボンナノチューブ構造体４１０の、前記第一相変化層４２０１に隣接する表面とは反対の表面に設置される。
【００６６】
前記第一行電極引き出し線４４２、前記第一電極４３２、前記第二電極４３４及び第一列電極引き出し線４４６は、直列接続され、第一回路を形成する。前記第二列電極引き出し線４４８、前記第一相変化層４２０１、前記カーボンナノチューブ構造体４１０、前記第二相変化層４２０２、及び前記第二行電極引き出し線４４４は、直列接続され、第二回路を形成する。
【００６７】
前記相変化メモリセル４０を作動させた時、一つの前記相変化層は、その相変化状態は変化しない。しかし、もう一つの前記相変化層は、その相変化状態が変化する。これにより、前記相変化メモリセル４０の使用寿命が長くなる。
【００６８】
前記相変化層４０の製造方法は、基板４００を提供するステップＳ４１と、前記基板４００の一つの表面に前記第一行電極引き出し線４４２及び前記第二行電極引き出し線４４４を間隔をあけて且つ平行に設置するステップＳ４２と、前記第一相変化層４２０１を提供し、該第一相変化層４２０１を前記第二行電極引き出し線４４４に電気的に接続させるステップＳ４３と、前記カーボンナノチューブ構造体４１０前記第一相変化層４２０１の、前記基板に隣接する表面とは反対の表面に設置するステップＳ４４と、前記第二相変化層４２０２を前記カーボンナノチューブ構造体４１０の、前記第一相変化層４２０１に隣接する表面とは反対の表面に設置されるステップＳ４５と、前記第一行電極引き出し線４４２及び前記第二行電極引き出し線４４４が設置された前記基板４００の表面に、前記第一列電極引き出し線４４６と、前記第二列電極引き出し線４４８と、前記第一電極４３２と、前記第二電極４３４と、を設置し、前記第一電極４３２を前記第一行電極引き出し線４４２及び前記カーボンナノチューブ構造体４１０に電気的に接続し、前記第二電極４３４を前記第一列電極引き出し線４４６及び前記カーボンナノチューブ構造体４１０に電気的に接続し、前記第二列電極引き出し線４４８を前記第二相変化層４２０２に電気的に接続させるステップＳ４６と、を含む。
【００６９】
（実施例５）
図１７を参照すると、相変化メモリデバイス５０は、基板５００と、複数の第一行電極引き出し線５４２と、複数の第二行電極引き出し線５４４と、複数の第一列電極引き出し線５４６と、複数の第二列電極引き出し線５４８と、複数の相変化メモリセル５０４と、を含む。前記複数の第一行電極引き出し線５４２、前記複数の第二行電極引き出し線５４４、前記複数の第一列電極引き出し線５４６、前記複数の第二列電極引き出し線５４８及び前記複数の相変化メモリセル５０４は、前記基板５００の一つの表面に設置される。
【００７０】
前記複数の第一行電極引き出し線５４２は、相互に間隔をあけて、且つ平行に設置され、前記複数の第二行電極引き出し線５４４は、相互に間隔をあけて、且つ平行に設置される。前記複数の第一行電極引き出し線５４２及び前記複数の第二行電極引き出し線５４４は、それぞれ相互に平行し、且つ交互に設置される。即ち、単一の前記第一行電極引き出し線５４２は、二つの前記第二行電極引き出し線５４４に隣接し、単一の前記第二行電極引き出し線５４４は、二つの前記第一行電極引き出し線５４２に隣接する。これと同様に、前記複数の第一列電極引き出し線５４６及び前記複数の第二列電極引き出し線５４８は、それぞれ相互に平行し、且つ交互に設置される。即ち、単一の前記第一列電極引き出し線５４６は、二つの前記第二列電極引き出し線５４８に隣接し、単一の前記第二列電極引き出し線５４８は、二つの前記第一列電極引き出し線５４６に隣接する。前記複数の第一行電極引き出し線５４２及び前記複数の第二行電極引き出し線５４４は、前記複数の第一列電極引き出し線５４６及び前記複数の第二列電極引き出し線５４８と交差して、絶縁状態で設置され、且つ格子５０２が形成される。前記一つの相変化メモリセル５０４は、一つの前記格子５０２に対応して設置され、カーボンナノチューブ構造体５１０と、相変化層５２０と、第一電極５３２と、第二電極５３４と、を含む。
【００７１】
前記一つの相変化メモリ構造体５０４及び前記一つの前記格子５０２は、一つの相変化メモリセルを形成する。前記一つの相変化メモリセルは、前記実施例２、３、４に説明された前記相変化メモリセル２０、前記相変化メモリセル３０及び前記相変化メモリセル４０のいずれかの一種である。本実施例において、前記複数の相変化メモリ構造体５０４は、一定の配列方式で配列されている。前記同じ行に位置する複数の前記相変化メモリ構造体５０４は、該行に配列された前記第一行電極引き出し線５４２及び前記第二行電極引き出し線５４４に電気的に接続されている。また、前記同じ列に位置する複数の前記相変化メモリ構造体５０４は、該列に配列された前記第一列電極引き出し線５４６及び前記第二列電極引き出し線５４８に電気的に接続されている。また、複数の前記相変化メモリ構造体５０４は、別々に制御することができる。複数の前記相変化メモリ構造体５０４の配列方式及び密度は制限されず、実際の応用に応じて選択でき、大容量データストレージ及び読み取りに使用することができる。
【００７２】
図１８を参照すると、前記相変化メモリデバイス５０の製造方法は、前記基板５００を提供するステップＳ５１と、前記基板５００の一つの表面に前記複数の第一行電極引き出し線５４２及び前記複数の第二行電極引き出し線５４４を相互に間隔をあけて、且つ平行に設置するステップＳ５２と、前記カーボンナノチューブ構造体５１０を提供し、該カーボンナノチューブ構造体５１０を前記複数の第一行電極引き出し線５４２及び前記複数の第二行電極引き出し線５４４の、前記基板５００に隣接する表面とは反対の表面に設置するテップＳ５３と、前記カーボンナノチューブ構造体５１０をパターニングし、複数のカーボンナノチューブユニット５１０１を形成させるステップＳ５４と、前記一つのカーボンナノチューブユニット５１０１の、前記複数の第一行電極引き出し線５４２及び前記複数の第二行電極引き出し線５４４に隣接する表面とは反対の表面に一つの相変化層５２０を設置するステップＳ５５と、前記複数の第一行電極引き出し線５４２及び前記複数の第二行電極引き出し線５４４が設置された基板５００の一つの表面に、複数の第一列電極引き出し線５４６と、前記複数の第二列電極引き出し線５４８と、前記複数の第一電極５３２及び複数の第二電極５３４と、を相互に間隔をあけて且つ平行に設置するステップＳ５６であって、前記複数の第一列電極引き出し線５４６及び前記複数の第二列電極引き出し線５４８は、前記複数の行電極引き出し線と電気的に絶縁された状態で、前記複数の行電極引き出し線と交差するように配置され、複数の格子を形成し、一つの前記第一電極５３２及び一つの前記第二電極５３４を、一つの前記格子に設置させるステップＳ５６と、を含む。
【００７３】
前記ステップＳ５２において、前記複数の第一行電極引き出し線５４２及び前記複数の第二行電極引き出し線５４４の製造方法は、前記基板５００の一つの表面に、前記複数の第一行電極引き出し線５４２を相互に間隔をあけて、且つ平行に設置する第一ステップと、前記複数の第二行電極引き出し線５４４を相互に間隔をあけて、且つ平行に設置し、前記複数の第一行電極引き出し線５４２に対して平行に、且つ交互に設置する第二ステップと、を含む。即ち、単一の前記第一行電極引き出し線５４２は、二つの前記第二行電極引き出し線５４４に隣接し、単一の前記第二行電極引き出し線５４４は、二つの前記第一行電極引き出し線５４２に隣接する。同様に、単一の前記第一列電極引き出し線５４６は、二つの前記第二列電極引き出し線５４８に隣接し、単一の前記第二列電極引き出し線５４８は、二つの前記第一列電極引き出し線５４６に隣接する。
【００７４】
前記ステップＳ５３において、前記カーボンナノチューブ構造体５１０は、前記基板５００の全ての表面と、前記複数の第一行電極引き出し線５４２及び前記複数の第二行電極引き出し線５４４を被覆する。
【００７５】
前記ステップＳ５４において、リソグラフィー、エッチングまたは反応性イオンエッチングなどの方法によって、前記カーボンナノチューブ構造体５１０をパターニングし、且つ不要なカーボンナノチューブ構造体５１０の一部は、実際の応用に応じて取り除く。これにより、前記カーボンナノチューブ構造体５１０は、前記複数のカーボンナノチューブユニット５１０１を形成する。具体的には、前記複数のカーボンナノチューブユニット５１０１は、前記第二行電極引き出し線５４４の一部を間隔をあけて被覆する。本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体５１０をパターニングする方法は、レーザ装置（図示せず）を提供するサブステップＳ５４１と、前記レーザ装置を利用して、前記カーボンナノチューブ構造体５１０の一部を除去し、前記複数のカーボンナノチューブユニット５１０１を形成するサブステップＳ５４２と、を含む。
【００７６】
前記サブステップＳ５４１において、前記レーザ装置は、アルゴンイオンレーザーまたは炭酸ガスレーザーである。前記レーザ装置は、パルスレーザービームを放射する。前記レーザ装置のパワーは、１ワット〜１００ワットである。前記カーボンナノチューブ構造体５１０に照射するレーザーのパワー密度は０．０５３×１０１２ワット／ｍ２である。本実施例において、前記レーザービームが、前記カーボンナノチューブ構造体５１０を照射すると、レーザスポットが前記カーボンナノチューブ構造体５１０上に形成される。前記レーザスポットの形状は円形であり、その直径は１μｍ〜５ｍｍである。
【００７７】
前記サブステップＳ５４２において、前記カーボンナノチューブ構造体５１０が、前記レーザーによって照射された場合、前記カーボンナノチューブ構造体５１０において、前記レーザーによって照射された位置に対応する複数のカーボンナノチューブは、焼かれ、他の部分の複数のカーボンナノチューブは焼かれずに残る。これにより、前記カーボンナノチューブ構造体５１０は、前記複数のカーボンナノチューブユニット５１０１を形成する。この時、前記レーザーのエネルギーは、前記カーボンナノチューブ構造体５１０に集まるので、前記相変化層５２０などの元素に影響を与えない。また、前記レーザーを前記カーボンナノチューブ構造体５１０に照射する角度は制限されない。本実施例において、前記レーザーは、前記カーボンナノチューブ構造体５１０に対して９０°の角度で照射する。
【００７８】
更に、前記カーボンナノチューブ構造体５１０は、反応性イオンエッチング法によって、前記複数のカーボンナノチューブユニット５１０１を形成することもできる。前記複数のカーボンナノチューブユニット５１０１の製造方法は、マスク（図示せず）を提供するサブステップａと、該マスクを前記カーボンナノチューブ構造体５１０の表面に設置するサブステップｂと、エッチングガスを提供し、前記反応性イオンエッチング法によって、前記カーボンナノチューブ構造体５１０をエッチングして、前記複数のカーボンナノチューブユニット５１０１を形成するサブステップｃと、を含む。
【００７９】
前記サブステップｃにおいて、前記反応性イオンエッチング法で利用したエッチングガスは、前記カーボンナノチューブ構造体５１０はエッチングするが、前記マスクはエッチングしない。また、前記エッチングガスは、実際の応用に応じて選択することができる。本実施例において、前記エッチングガスは、四フッ化メタン（ＣＦ４）及び六フッ化硫黄（ＳＦ６）である。前記四フッ化メタンの流速は１０ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍで、前記六フッ化硫黄の流速は２ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍである。前記カーボンナノチューブ構造体５１０をエッチングする工程において、実際の応用に応じて前記カーボンナノチューブ構造体５１０の不要な部分を取り除くことができる。
【００８０】
本実施例の相変化メモリセル５０の製造方法は、次の優れた点がある。第一に、前記カーボンナノチューブ構造体５１０は、自立構造を有するので、前記基板５００の表面に直接設置することが可能であり、且つ容易にエッチングできる。また、前記複数のカーボンナノチューブユニット５１０１を形成することができるので、その製造工程が簡単で、コストが低く、大量生産にも適する。第二に、リソグラフィーまたはエッチングの方法によって、形成された前記複数のカーボンナノチューブユニット５１０１が加熱素子として、前記複数のカーボンナノチューブユニット５１０１の寸法を精確に制御する。これにより、高い精度の相変化メモリデバイスを製造することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０、２０、３０、４０、    相変化メモリセル
１１０、２１０、３１０、４１０、５１０    カーボンナノチューブ構造体      
１００、２００、３００、４００、５００    基板
１２０、２２０、３２０、５２０    相変化層
１３２、２３２、３３２、４３２、５３２    第一電極
１３４、２３４、３３４、４３４、５３４    第二電極
１３６    第三電極
１３８    第四電極
１４３ａ    カーボンナノチューブフィルム
１４３ｂ    カーボンナノチューブセグメント
１４５    カーボンナノチューブ
２０１    絶縁層
２４８、３４８、４４８、５４８    第二列電極引き出し線
２４２、３４２、４４２、５４２    第一行電極引き出し線
２４４、３４４、４４４、５４４    第二行電極引き出し線
２４６、３４６、４４６、５４６    第一列電極引き出し線
４２０１    第一相変化層
４２０２    第二相変化層
５０    相変化メモリデバイス
５０４    相変化メモリ構造体
５１０１    カーボンナノチューブユニット
【図１】
0005628239.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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