电阻式存储装置及其制造方法制造方法及图纸

一种电阻式存储装置包括：第一电极，形成在半导体衬底上；绝缘层，形成在所述第一电极上并且包括暴露出所述第一电极的上表面的孔；数据储存单元，其中第一电阻可变材料和第二电阻可变材料在孔中交替地形成至少一次；以及第二电极，形成在所述数据储存单元上。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种电阻式存储装置包括：第一电极，形成在半导体衬底上；绝缘层，形成在所述第一电极上并且包括暴露出所述第一电极的上表面的孔；数据储存单元，其中第一电阻可变材料和第二电阻可变材料在孔中交替地形成至少一次；以及第二电极，形成在所述数据储存单元上。【专利说明】相关申请的交叉引用本申请要求2013年9月30日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2013-0116400的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过弓丨用合并于此。
本专利技术的各种实施例涉及一种半导体技术，并且更具体地涉及一种具有多电平单元的。
技术介绍
近年来，随着对半导体装置的高性能和低功率的需求，已经研究了具有非易失性和非刷新特性的下一代存储装置。作为下一代存储装置之一，提出了电阻式存储装置，并且电阻式存储装置的典型实例是相变随机存取存储器(PCRAM)、电阻式随机存取存储器(ReRAM)、磁性随机存取存储器(MRAM)、自旋转移矩磁阻随机存取存储器(STTMRAM)以及聚合物随机存取存储器(PoRAM)。 在电阻式存储装置中实现高集成度需要减小一个单元所占据的单元节距(cellpitch)或面积。 然而，用于进行减小的工艺可能非常复杂，并且由于在所述工艺期间形成在数据储存单元中的空隙的缘故，电阻式存储装置的电气特性和可靠性可能降低。 已经提出了可以在单位存储器单元中储存多比特的多电平单元(MLC)，以实现具有高集成度和大容量的电阻式存储装置。
技术实现思路
本专利技术的各种示例性实施例针对通过实现多电平单元而具有高集成度和大容量的。 根据本专利技术的一个实施例的一个方面，一种电阻式存储装置可以包括:第一电极，其形成在半导体衬底上；绝缘层，其形成在第一电极上并且包括暴露出第一电极的上表面的孔；数据储存单元，其中具有彼此不同的电阻的第一电阻可变材料和第二电阻可变材料在孔中交替地形成至少一次；以及第二电极，其形成在数据储存单元上。 根据另一实施例的一个方面，一种电阻式存储装置可以包括:第一电极，其形成在半导体衬底上；绝缘层，其形成在第一电极上并且包括暴露出第一电极的上表面的孔；数据储存单元，其形成在孔中并且包括至少两种电阻可变材料，所述至少两种电阻可变材料具有彼此不同的成分配比并且形成为从第一电极的上表面向上延伸；以及第二电极，其形成在数据储存单元上。 根据另一实施例的一个方面，一种电阻式存储装置可以包括:第一电极，其形成在半导体衬底上；层间绝缘层，其形成在第一电极上并且包括暴露出第一电极的上表面的孔；第一数据储存单元，其形成在孔的侧壁上；第二数据储存单元，其形成为掩埋在孔中；绝缘层，其形成在第一数据储存单元和第二数据储存单元之间；以及第二电极，其形成在第一数据储存单元、绝缘层和第二数据储存单元上。 根据另一实施例的一个方面，一种电阻式存储装置可以包括:存储器单元阵列，其包括存储器单元，每个存储器单元包括用于支持多电平单元的两种或更多种电阻可变材料，所述两种或更多种电阻可变材料具有彼此不同的电阻并且交替地形成；以及控制电路，其被配置成控制将从外部输入的数据之中的两比特数据或更多比特数据储存在单位存储器单元中。 根据另一实施例的一个方面，一种制造电阻式存储装置的方法可以包括以下步骤:在半导体衬底上形成第一电极；在半导体衬底上形成绝缘层；通过刻蚀绝缘层来形成暴露出第一电极的上表面的孔；在孔中形成数据储存单元，所述数据储存单元包括具有彼此不同的电阻的第一电阻可变材料和第二电阻可变材料；以及在数据储存单元上形成第二电极。 根据另一实施例的一个方面，一种电阻式存储装置可以包括:开关器件，其与字线耦接；第一电极，其与开关器件耦接；第二电极，其与位线耦接；以及数据储存单元，其包括具有彼此不同的电阻的第一电阻可变材料和第二电阻可变材料，其中第一电阻可变材料和第二电阻可变材料在第一电极和第二电极之间并联连接。 在以下标题为“【具体实施方式】”的部分中描述这些和其他的特征、方面和实施例。 【专利附图】【附图说明】 从以下结合附图的详细描述中将更加清楚地理解本公开主题的以上和其他方面、特征和其他优点，在附图中: 图1是示出电阻式存储装置的框图； 图2是示出电阻式存储装置的存储器单元的电路图； 图3是示出根据本专利技术构思的一个实施例的电阻式存储装置的截面图； 图4A至4D是顺序地示出制造图3所示的电阻式存储装置的方法的截面图； 图5是示出根据本专利技术构思的另一实施例的电阻式存储装置的截面图；以及 图6A至6E是顺序地示出制造图5所示的电阻式存储装置的方法的截面图。 【具体实施方式】 在下文中，将参照附图详细描述示例性实施例。 在本文中参照截面图示来描述示例性实施例,截面图示是示例性实施例(和中间结构)的示意性图示。照此，可以预料到图示形状的变化是由于例如制造技术和/或公差的原因。因而，示例性实施例不应解释为限于本文中示出的特定形状的区域，而是可以包括由例如制造引起的形状偏差。在附图中，为了清楚，层和区域的长度和尺寸可被夸大。贯穿本公开，附图标记直接对应于本专利技术的各个附图和实施例的相似标记部分。还可理解，当提及一层在另一层或衬底“上”时，其可以直接在所述另一层或衬底上，或还可以存在中间层。还应注意的是，在本说明书中，“连接/耦接”不仅指一个部件与另一部件直接耦接，还指通过中间部件与另一部件间接耦接。另外，只要未在句中特意提到，单数形式可以包括复数形式。 尽管将示出并且描述本专利技术构思的一些实施例，但本领域的普通技术人员将理解的是，在不脱离本专利技术构思的原理和主旨的情况下，可以对这些示例性实施例进行变化。 图1是示出电阻式存储装置的框图，图2是示出电阻式存储装置的存储器单元的电路图。 参见图1，电阻式存储装置100可以包括存储器单元阵列110、列译码器120、行译码器130、感测放大器140、写驱动器150和控制电路160。 存储器单元阵列110可以包括多个存储器单元，所述多个存储器单元可以储存从外部输入的数据。这里，电阻式存储装置100中的单位存储器单元可以是可储存两比特数据或更多比特数据的多电平单元。参见图2，存储器单元MC可以包括:数据储存单元DS，其在结晶状态和非晶状态二者中具有两种或更多种电阻；以及开关器件SW，其与数据储存单元DS串联连接。例如，数据储存单元DS可以包括:第一电阻可变材料，其中组合了两种元素，诸如SbSe、SbTe、GaSb、InSb、InSe或GeTe ；以及第二电阻可变材料，其中组合了三种元素，诸如 GeSbTe、GaSeTe 或 InSbTe。 列译码器120接收列地址，并且对列地址译码以指定与要被读或写的存储器单元相对应的列。 行译码器130接收行地址，并且对行地址译码以指定与要被读或写的存储器单元相对应的行。 感测放大器140验证存储器单元的电阻是否在预设的电阻窗口内，并且将验证结果提供至控制电路160。 写驱动器150提供用于将数据储存在存储器单元中的写电流，并且响应于从控制电路160提供的控制信号而调节写电流的量。 控制电路160控制将两比特数据或更多比特数据储存在单位存储器单元中，并且根据感测放大器140的验证结果来将用于调节写电流的量的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻式存储装置，包括：第一电极，其形成在半导体衬底上；绝缘层，其形成在所述第一电极上，并且包括暴露出所述第一电极的上表面的孔；数据储存单元，其中，具有彼此不同的电阻的第一电阻可变材料和第二电阻可变材料在所述孔中交替地形成至少一次；以及第二电极，其形成在所述数据储存单元上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙敏硕，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR