半导体器件制造技术

本发明专利技术提供一种半导体器件。该半导体器件包括单元结构的堆叠结构、电极结构和加热电极。每个单元结构包括顺序地堆叠的盖层、选择层、缓冲层、可变电阻层和上电极层。电极结构在穿过堆叠结构的开口中，与缓冲层、可变电阻层和上电极层电隔离并且电连接到选择层。加热电极在可变电阻层与选择层之间并且操作为传递热到可变电阻层。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件
这里描述的一个或更多个实施方式涉及半导体器件。
技术介绍
正在不断地尝试提高存储器件的集成度。一种尝试涉及开发具有垂直堆叠布置的存储单元的可变电阻存储器件。
技术实现思路
根据一个或更多个实施方式，半导体器件包括：堆叠结构，包含堆叠在基板上的多个单元结构；所述多个单元结构的每个包括顺序地堆叠的盖层、选择层、缓冲层、可变电阻层和上电极层；电极结构，在穿过堆叠结构的开口中，电极结构与缓冲层、可变电阻层和上电极层电隔离并且电连接到选择层；以及加热电极，在可变电阻层与选择层之间，加热电极用于传递热到可变电阻层。根据一个或更多个其它实施方式，半导体器件包括：堆叠结构，包括堆叠在基板上的多个单元结构，所述多个单元结构的每个包括堆叠的绝缘图案和下电极层；选择图案，在穿过堆叠结构的开口的侧壁上；电极结构，在选择图案上并且填充开口；以及可变电阻层，在下电极层与选择图案之间，可变电阻层直接接触选择图案。根据一个或更多个其它实施方式，半导体器件包括：电极结构；以及在堆叠中的多个单元结构，其中所述多个单元结构的每个对应于存储单元并且包括选择层、可变电阻层、加热层和电极层，电极结构电连接到选择层并且与可变电阻层、加热层和电极层电隔离，加热层用于传递热到可变电阻层。附图说明通过参考附图详细描述示范实施方式，特征对于本领域技术人员将变得明显，在附图中：图1和2示出可变电阻存储器件的一实施方式；图3示出可变电阻存储器件的平面图；图4至11示出用于制造可变电阻存储器件的方法的一实施方式的阶段；图12和13示出可变电阻存储器件的另一实施方式；图14至19示出用于制造可变电阻存储器件的方法的另一实施方式的阶段；图20和21示出可变电阻存储器件的另一实施方式；图22示出可变电阻存储器件的另一实施方式；图23和24示出用于制造可变电阻存储器件的方法的另一实施方式的阶段；图25示出可变电阻存储器件的另一实施方式；图26和27示出用于制造可变电阻存储器件的方法的另一实施方式的阶段；图28示出可变电阻存储器件的另一实施方式；图29和30示出用于制造可变电阻存储器件的方法的另一实施方式的阶段；图31示出可变电阻存储器件的另一实施方式；以及图32示出用于制造可变电阻存储器件的方法的另一实施方式的阶段。具体实施方式图1和2是示出可变电阻存储器件的一实施方式的截面图。图3示出根据一示例实施方式的可变电阻存储器件的平面图。参考图1，可变电阻存储器件可以包括在基板100上的堆叠的单元结构10a、20a和30a。单元结构10a、20a和30a的每个可以包括顺序地堆叠的盖层102a、第一缓冲层104a、选择层106a、第二缓冲层108a、可变电阻层110a和上电极层112a。单元结构10a、20a和30a可以在第一方向上堆叠，该第一方向可以基本上垂直于基板100的顶表面。堆叠单元结构10a、20a和30a的数目可以在不同实施方式中改变。上盖层202a可以在最上面的单元结构30a上。盖层102a可以包括例如硅氮化物。第一缓冲层104a可以包括关于第二缓冲层108a的绝缘材料具有预定的高选择性的绝缘材料。此外，第一和第二缓冲层104a和108a的每个可以包括关于盖层102a具有预定的高选择性的材料。例如，第一缓冲层104a可以包括硅氧化物，第二缓冲层108a可以包括多晶硅、SiC、SiOC或者其它材料。选择层106a可以包括双向阈值开关(OTS)材料。OTS材料可以根据在非晶态的温度而具有可变电阻。因此，包括OTS材料的选择层106a可以用作开关元件。在一示例实施方式中，OTS材料可以包括锗(Ge)、硅(Si)、砷(As)和/或碲(Te)。此外，OTS材料可以还包括硒(Se)和/或硫(S)。OTS材料可以包括例如AsTeGeSiIn、GeTe、SnTe、GeSe、SnSe、AsTeGeSiSbS、AsTeGeSiInP、AsTeGeSi、As2Te3Ge、As2Se3Ge、As25(Te90Ge10)75、Te40As35Si18Ge6.75In0.25、Te28As34.5Ge15.5S22、Te39As36Si17Ge7P、As10Te21S2Ge15Se50Sb2、Si5Te34As28Ge11S21Se1、AsTeGeSiSeNS、AsTeGeSiP、AsSe、AsGeSe、AsTeGeSe、ZnTe、GeTePb、GeSeTe、AlAsTe、SeAsGeC、SeTeGeSi、GeSbTeSe、GeBiTeSe、GeAsSbSe、GeAsBiTe、GeAsBiSe、GexSe1-x等等。在示例实施方式中，可变电阻层110a可以包括具有例如通过焦耳加热从非晶态变为晶态的相的硫族化物基材料。例如，可变电阻层110a可以具有根据相变的可变电阻。因此，可变电阻存储器可以用作相变随机存取存储(PRAM)器件。在一示例中，选择层106a也可以包括硫族化物基材料。硫族化物基材料可以包括例如包含预定比率的锗(Ge)、锑(Sb)和/或碲(Te)的GST材料。在一些示例实施方式中，可变电阻层110a可以具有包括包含GeTe-SbTe的堆叠结构的超晶格结构。在一个实施方式中，可变电阻层可以包括In-Sb-Te(IST)材料或者Bi-Sb-Te(BST)材料。在一些示例实施方式中，可变电阻层110a可以包括具有通过磁场或者自旋转移矩(STT)而改变的电阻的材料。可变电阻层110a可以包括铁磁材料，例如，铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)、镝(Dy)、钆(Gd)等等。因此，可变电阻存储器件可以用作磁性随机存取存储(MRAM)器件。在一些示例实施方式中，可变电阻层110a可以包括钙钛矿材料，例如STO(SrTiO3)、BTO(BaTiO3)、PCMO(Pr1-XCaXMnO3)等等，或者包括过渡金属氧化物，例如锆氧化物(ZrOx)、铝氧化物(AlOx)、铪氧化物(HfOx)等等。因此，可变电阻存储器件可以用作电阻式随机存取存储(MRAM)器件。上电极层112a可以包括金属氮化物或者金属硅氮化物。在示例实施方式中，上电极层112a可以包括例如钛氮化物(TiNx)、钛硅氮化物(TiSiNx)、钨氮化物(WNx)、钨硅氮化物(WSiNx)、钽氮化物(TaNx)、钽硅氮化物(TaSiNx)、锆氮化物(ZrNx)、锆硅氮化物(ZrSiNx)、钛铝氮化物等等。上盖层202a以及单元结构10a、20a和30a可以包括暴露基板100的上表面的开口150。多个开口150可以以规则的或者预定的间隔彼此间隔开。第二凹陷可以在开口150与第一缓冲层104a的邻近开口150的侧壁之间。第一导电图案158a可以在第一缓冲层104a的所述侧壁上，并且可以填充第二凹陷。第一导电图案158a的上表面可以接触选择层106a的底部。第一导电图案158a可以围绕开口150并且包括具有氧化物的导电材料(例如，钨)。第一凹陷可以在开口150与第二缓冲层108a的邻近开口150的侧壁之间。加热电极(或者加热层)154a可以在第二缓冲层108a的所述侧壁上并且可以填充第一凹陷。加热电极154a可以在选择层106a与可变电阻层110a之间。加热电极154a可以围绕开口150并且可以传递焦耳热至可变电阻层110a。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：堆叠结构，包括在基板上堆叠的多个单元结构，所述多个单元结构的每个包括顺序地堆叠的盖层、选择层、缓冲层、可变电阻层和上电极层；电极结构，在穿过所述堆叠结构的开口中，所述电极结构与所述缓冲层、所述可变电阻层和所述上电极层电隔离并且电连接到所述选择层；以及加热电极，在所述可变电阻层与所述选择层之间，所述加热电极用于传递热到所述可变电阻层。

【技术特征摘要】
2016.12.06 KR 10-2016-01652221.一种半导体器件，包括：堆叠结构，包括在基板上堆叠的多个单元结构，所述多个单元结构的每个包括顺序地堆叠的盖层、选择层、缓冲层、可变电阻层和上电极层；电极结构，在穿过所述堆叠结构的开口中，所述电极结构与所述缓冲层、所述可变电阻层和所述上电极层电隔离并且电连接到所述选择层；以及加热电极，在所述可变电阻层与所述选择层之间，所述加热电极用于传递热到所述可变电阻层。2.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述选择层和所述可变电阻层的每个包括硫族化物基材料。3.如权利要求1所述的半导体器件，其中：所述选择层包括双向阈值开关材料，以及所述可变电阻层包括包含预定比率的锗(Ge)、锑(Sb)和/或碲(Te)的GST材料。4.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述加热电极直接接触所述可变电阻层的表面的一部分。5.如权利要求1所述的半导体器件，其中：所述加热电极在所述缓冲层的侧壁上，以及所述加热电极在所述可变电阻层与所述选择层之间的凹陷中。6.如权利要求1所述的半导体器件，还包括：绝缘图案，在所述电极结构与由所述开口暴露的所述可变电阻层、所述上电极层和所述加热电极的每个之间。7.如权利要求6所述的半导体器件，其中：所述绝缘图案包括对应于所述可变电阻层、所述上电极层和所述加热电极的被氧化的表面的氧化物。8.如权利要求1所述的半导体器件，还包括：导电图案，将所述选择层电连接到所述电极结构。9.如权利要求1所述的半导体器件，其中：所述加热电极与所述电极结构间隔开，以及所述加热电极具有围绕所述电极结构的环形形状。10.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述加热电极具有对应于所述缓冲层的侧壁、所述选择层的上表面以及所述可变...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴钟撤，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR