相变存储器制造技术

一种相变存储器包括具有第一部分和第二部分的L形电阻元件，第一部分在相变材料层与导电过孔的上端部之间延伸，第二部分至少部分地位于导电过孔的上端部上并且可以进一步延伸超过导电过孔的外围边缘。导电过孔的上部被不可能不利地与电阻元件的金属材料发生反应的绝缘材料围绕。

Phase change memory

A phase change memory includes L-shaped resistor elements with first and second parts. The first part extends between the phase change material layer and the upper end of the conductive through hole. The second part is at least partially located at the upper end of the conductive through hole and can further extend beyond the outer edge of the conductive through hole. The upper part of the conductive through-hole is surrounded by insulating materials that cannot react adversely with the metal material of the resistance element.

【技术实现步骤摘要】
相变存储器优先权声明本申请要求2017年4月18日提交的法国专利申请第1753345号的优先权，其全部内容在法律许可的最大范围内通过引用合并于此。
本申请涉及电子电路，并且更具体地涉及相变存储器或PCM。
技术介绍
相变材料在热效应的作用下可以在结晶相与非晶相之间转换。由于无定形材料的电阻显著大于结晶材料的电阻，因此可以确定由所测量的电阻所区分的相变材料的两个可记忆状态(例如，0和1)。
技术实现思路
在一个实施例中，一种相变存储器包括L形电阻元件，其中电阻元件的第一部分在相变材料层与导电过孔的上端部之间延伸，并且电阻元件的第二部分至少部分地位于导电过孔的上端部上，导电过孔的上部被不可能与电阻元件反应的绝缘体围绕。根据一个实施例，绝缘体是氮化硅。根据一个实施例，相变材料是包括锗、锑和碲的合金。根据一个实施例，导电过孔具有小于35nm的直径。根据一个实施例，电阻元件由氮化钛制成。在一个实施例中，一种用于制造相变存储器的方法包括：在第二绝缘体上沉积第一绝缘体的第一层；形成穿过第一绝缘体的层和第二绝缘体层的导电过孔；沉积第一绝缘体的第二层；在第一绝缘体的第二层中形成腔体，腔体从一个过孔延伸到另一过孔并且至少部分地使每个过孔的上端部露出；沉积电阻材料层，其中第一绝缘体不可能与电阻材料反应；在腔体的侧面上在第一绝缘体中形成第一间隔物；蚀刻未被第一间隔物保护的电阻材料；在腔体的侧面上在第一绝缘体中形成第二间隔物；填充第二绝缘体腔体；并且沉积相变材料层。根据一个实施例，第一绝缘体是氮化硅。根据一个实施例，第二绝缘体是氧化硅。根据一个实施例，第一绝缘体的第一层的厚度在10和30nm之间。根据一个实施例，电阻材料层的厚度在3和6nm之间。根据一个实施例，电阻材料是氮化钛。附图说明这些以及其他特征和优点将关于附图在下面的特定实施例的非限制性描述中详细公开，在附图中：图1是两个相变存储器元件的截面图；图2是相变存储器的元件的局部截面图；图3是相变存储器的实施例的元件的局部截面图；以及图4A至4F是用于制造相变存储器元件的方法的实施例的步骤。具体实施方式相同的元件在不同的附图中通过相同的附图标记来表示，并且另外，各图不是按比例绘制的。为了清楚起见，仅对理解所描述的实施例有用的元件进行了呈现并且详细给出。特别地，不同的蚀刻掩模既没有被描述也没有被呈现。在下面的描述中，当提到诸如“上”、“竖直”、“水平”、“左”或“右”等术语时，它指的是图的方向。术语“竖直”应当理解为在10度以内。除非另外指明，否则表述“基本上”是指在10％以内，优选地在5％以内。图1是两个相变存储器元件的截面图。选择器晶体管1形成在绝缘体上硅(SOI)衬底结构之中和之上。SOI结构包括其中形成有漏极/源极区域的硅薄层2。薄层2通过绝缘体层6(例如，氧化硅；BOX-掩埋氧化物)与衬底4(例如，由硅制成)分离。每个选择器晶体管1的栅极例如包括高介电常数材料层8、金属材料层10和覆盖有金属硅化物层14的多晶硅层12。漏极/源极区域覆盖有金属硅化物层16。晶体管1和层16覆盖有氮化硅层18和氧化硅层20。两个导电过孔21穿过氧化硅层20和氮化硅层18。每个过孔21到达覆盖漏极/源极区域的硅化物层16。每个过孔21包覆有导电保护层22(例如，由Ti/TiN制成)并且包括导电芯24(例如，由钨制成)。氧化硅层20和导电过孔21覆盖有氮化硅层26，其中蚀刻有腔体27。腔体27从一个导电过孔21延伸到相邻的导电过孔，并且至少部分地使两个相邻的导电过孔21的上端部露出。L形电阻元件28形成在这个腔体的侧面上。每个L形电阻元件28的一个基本上竖直的部分(或腿部)沿着氮化硅层26延伸，并且L形电阻元件的另一水平部分(或腿部)在导电过孔21的上端部之上延伸。除了它们的上端部之外，电阻元件28覆盖有间隔物30(例如，由氮化硅制成)。腔体的其余部分填充有绝缘体31(例如，氧化硅)。目前描述的整个结构覆盖有相变材料层32(例如，包括锗、锑和碲的合金)。层32与每个电阻元件28的上端部接触。层32覆盖有导电材料层34、绝缘体层36(例如，氮化硅)和绝缘体层38(例如，氧化硅)。过孔42穿过绝缘体层36和38以与导电材料层34接触。过孔42包覆有导电保护层22(例如，由Ti/TiN制成)并且包括导电芯(例如，由钨制成)。当向相变存储器元件进行写入时，电流在过孔21与导电层34之间向过孔42被发送。选择这个电流的强度以便充分地提高电阻元件28的温度，以使得与电阻元件28的上端部接触的相变材料层32的区域43从弱电阻结晶相转换为高电阻非晶相。例如，假定结晶相对应于值0，而非晶相对应于值1。当从相变存储器进行读取时，具有足够低的强度以便不会导致相位变化的电流在过孔21和42之间被发送，以便测量它们之间的电阻并且从而确定存储在存储器中的是值0还是1。电阻元件28的位置由用于界定腔体27的蚀刻的掩模的位置确定。这个掩模必须与先前使用的特别是用于限定过孔21的掩模对准，但是可能发生对准误差，对准误差的值可以在例如高达20nm的范围内。对于例如直径等于150nm的过孔21，这样的误差不会造成问题。然而，在过孔21的直径小于35nm(例如，在25和35nm之间)的情况下，可以获得诸如图2所示的情况。图2示出了发生了掩模对准误差的情况。这个对准误差引起两个电阻元件相对于过孔21向右或向左的移位，这将在这里由附图标记28-1和28-2表示。电阻元件28-1在另一过孔21的方向上向右移位。因此，电阻元件28-1的水平部分部分地在过孔21之上延伸，并且包括延伸超过过孔的外围边缘并且部分地在氧化硅层20之上并且与氧化硅层20接触的部分。电阻元件28-2也向右移位。因此，电阻元件28-2的水平和竖直部分相遇的区域位于氧化硅层20中。这两个电阻元件因此与氧化硅接触，这可能导致元件28-1和28-2的氧化以及其短期或长期电阻的变化。这种氧化可能导致元件28-1和28-2的电阻率增加，这例如可能不再能够达到相变并因此在存储器中进行存储所需要的温度。在掩模完全对准的情况下也可能出现这个问题。实际上，电阻元件28-1和28-2的水平部分的形状是矩形的，并且导电过孔21的形状例如是圆形的。因此，减小过孔21的直径可以导致电阻元件在角落处超出限定界限。例如，对于直径小于35nm(例如，在25和35nm之间)的过孔和水平部分的尺寸为25nm×50nm的电阻元件，电阻元件28-1和28-2会溢出到氧化硅20上，而不管掩模是否对准。在关于图2所描述的情况下，电阻元件28-1和28-2在相同方向上移位。然而，电阻元件可以在相反的方向上移位，一个向左，另一个向右。将期望提供其电阻元件被防止氧化的相变存储器。图3部分地示出了相变存储器的一个实施例。所表示的部分类似于图2中呈现的部分。此外，绝缘区域45围绕每个过孔21的上端部并且位于氧化硅层20上方。形成区域45的绝缘体是在低于1000℃的温度的情况下不可能与电阻元件28-1和28-2反应的绝缘体，特别是不可能引起电阻元件28的材料的氧化的绝缘体。形成区域45的绝缘体例如是不包括氧的电介质材料(例如，氮化硅)。区域45足够宽，使得不管电阻元件28-1和28-2是否相对于过孔21的超出限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变存储器，包括：L形电阻元件，其中所述电阻元件的第一部分在相变材料层与导电过孔的上端部之间延伸，并且其中所述电阻元件的第二部分至少部分地位于所述导电过孔的所述上端部上；以及绝缘体，围绕所述导电过孔的上部，其中所述绝缘体由不可能与所述电阻元件反应的材料制成。

【技术特征摘要】
2017.04.18 FR 17533451.一种相变存储器，包括：L形电阻元件，其中所述电阻元件的第一部分在相变材料层与导电过孔的上端部之间延伸，并且其中所述电阻元件的第二部分至少部分地位于所述导电过孔的所述上端部上；以及绝缘体，围绕所述导电过孔的上部，其中所述绝缘体由不可能与所述电阻元件反应的材料制成。2.根据权利要求1所述的相变存储器，其中所述绝缘体的材料是氮化硅。3.根据权利要求1所述的相变存储器，其中所述相变材料是包括锗、锑和碲的合金。4.根据权利要求1所述的相变存储器，其中所述导电过孔具有小于35nm的直径。5.根据权利要求1所述的相变存储器，其中所述电阻元件由氮化钛制成。6.一种用于制造相变存储器的方法，包括：在第二绝缘材料的第二层上沉积第一绝缘材料的第一层；形成穿过所述第一层和所述第二层的导电过孔；沉积所述第一绝缘材料的第三层；在所述第一绝缘体的所述第三层中形成腔体，所述腔体至少部分地使所述导电过孔的上端部露出；在所述腔体的侧壁和底部沉积电阻材料层，其中所述第一绝缘材料不可能与所述电阻材料反应；在所述腔体中在所述电阻材料层上形成第一间隔物；蚀刻掉未被所述第一间隔物保护的电阻材料；在所述第一间隔物上形成第二间隔物；用绝缘材料的第四层填充所述腔体；以及在所述第四层上并且与所述电阻材料层的端部接触地沉积相变材料层。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一绝缘材料是氮化硅。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二绝缘材料是氧化硅。9.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一绝缘材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·莫林，M·哈蒙德，P·祖里亚尼，
申请(专利权)人：意法半导体克洛尔二公司，意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR