在交叉点存储器阵列中的自我对准存储器层板制造技术

本发明专利技术提供一种多层存储器装置，其具有具备自我选择存储器单元的多个存储器层板的阵列，其中可使用N+1个掩模操作制造N个存储器层板。所述多个存储器层板可为自我对准的且可针对多个存储器层板同时执行某些制造操作。举例来说，可在单个掩模操作中执行图案化第一存储器层板的位线方向及所述第一存储器层板上方的第二存储器层板中的字线方向，且可在相同后续蚀刻操作中蚀刻两个层板。相对于其中每一存储器层板使用两个或两个以上掩模及蚀刻操作处理每一存储器层板的处理技术，此类技术可提供可容许制造设施的增强处理能力、额外产能及更高良率的有效制造。

Self aligned memory layer in cross point memory array

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在交叉点存储器阵列中的自我对准存储器层板交叉参考本专利申请案主张2017年7月26日申请的皮罗瓦诺(Pirovano)等人的标题为“在交叉点存储器阵列中的自我对准存储器层板(Self-AlignedMemoryDecksinCross-PointMemoryArrays)”的第15/660,829号美国专利申请案的优先权，所述申请案指派给其受让人，并且特此以全文引用的方式明确地并入本文中。
技术介绍
以下大体上涉及多层存储器阵列且更特定来说，涉及在交叉点存储器阵列中的自我对准存储器层板，其中N个存储器层板可使用N+1个图案化及蚀刻操作。存储器装置广泛用于将信息存储于各种电子装置(例如计算机、无线通信装置、相机、数字显示器及类似者)中。通过编程存储器装置的不同状态而存储信息。举例来说，二进制装置具有两个状态，所述两个状态通常由逻辑“1”或逻辑“0”表示。在其它系统中，可存储两个以上状态。为了存取经存储信息，电子装置的组件可读取或感测存储器装置中的经存储状态。为了存储信息，电子装置的组件可在存储器装置中写入或编程状态。存在多个类型的存储器装置，包含磁性硬盘、随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、铁电RAM(FeRAM)、磁性RAM(MRAM)、电阻性RAM(RRAM)、只读存储器(ROM)、快闪存储器、相变存储器(PCM)等。存储器装置可为易失性或非易失性的。非易失性存储器(例如，快闪存储器或FeRAM)即使在不存在外部电源的情况下仍可维持其经存储逻辑状态达延长时间段。易失性存储器装置(例如，DRAM)可随时间丢失其经存储状态，除非其通过外部电源周期性地刷新。改进存储器装置可包含增加存储器单元密度、增加读取/写入速度、增加可靠性、增加数据保持、降低电力消耗或降低制造成本等。一些类型的存储器装置可使用跨单元的电阻或电压降的变化以编程及感测不同逻辑状态。举例来说，自我选择存储器可利用单元中的离子迁移性质。制造存储器装置可包含根据定义存储器装置的部分的图案形成、图案化及移除材料。通常在无尘室中使用高度专用制造装备执行制造，且制造设施通常被称为“晶片工厂”或“半导体工厂”。此类制造设施及相关联装备需要大量资本投资，且因此有效制造可增强此类设施的处理能力及利用率。附图说明图1说明根据本专利技术的方面的支持在交叉点存储器阵列中的自我对准存储器层板的存储器阵列的实例。图2说明根据本专利技术的方面的在交叉点存储器阵列中的自我对准存储器层板的实例。图3说明根据本专利技术的实例的支持特征及操作的交叉点存储器装置的框图。图4A及4B说明根据本专利技术的实例的在制造期间的第一存储器层板的部分的横截面。图5A及5B说明根据本专利技术的实例的在制造期间在第一行处理之后的第一存储器层板的部分的横截面。图6A及6B说明根据本专利技术的实例的在制造期间的第一存储器层板及第二存储器层板的部分的横截面。图7A、7B及7C说明根据本专利技术的实例的在制造期间在第一列处理之后的第一存储器层板及第二存储器层板的部分的横截面。图8A及8B说明根据本专利技术的实例的在制造期间在顶部电极沉积之后的第一存储器层板及第二存储器层板的部分的横截面。图9A及9B说明根据本专利技术的实例的在制造期间在第二行处理之后的第一存储器层板及第二存储器层板的部分的横截面。图10A及10B说明根据本专利技术的实例的在制造期间的第一存储器层板、第二存储器层板及第三存储器层板的部分的横截面。图11A及11B说明根据本专利技术的实例的在制造期间在第二行处理之后的第一存储器层板、第二存储器层板及第三存储器层板的部分的横截面。图12A及12B说明根据本专利技术的实例的在制造期间在顶部电极沉积及第二列处理之后的第一存储器层板、第二存储器层板及第三存储器层板的部分的横截面。图13A及13B说明根据本专利技术的实例的在制造期间的自我对准存储器层板的部分的横截面。图14到17说明根据本专利技术的方面的用于制造在交叉点存储器阵列中的自我对准存储器层板的一或若干方法。具体实施方式多层存储器装置具有具备自我选择存储器单元的多个存储器层板的阵列，其中可使用N+1个掩模操作制造N个存储器层板。本文中论述的技术可允许改进的制造效率及降低的制造成本。另外，多个存储器层板可为自我对准且可针对多个存储器层板同时执行某些制造操作。在一些情况中，可在单个掩模操作中执行图案化第一存储器层板的位线方向及第一存储器层板上方的第二存储器层板中的字线方向，且可在后续蚀刻操作中蚀刻两个层板。相对于其中使用两个或两个以上掩模及蚀刻操作处理每一存储器层板的处理技术，此类技术可提供可允许制造设施的增强处理能力及额外产能的有效制造。此外，较少处理步骤还可降低存储器层板中的缺陷的可能性，这可增加良率。自我选择存储器可利用相变材料的离子迁移性质以编程且随后感测逻辑状态。自我选择存储器单元可包含由第一电极及第二电极包围的存储器存储元件。自我选择存储器是包括用于选择及存储的一个单个元件的纵横式存储器元件。非线性电流电压特性允许存储器元件用作具有低电压关断区域及高电压接通状态的选择器，类似于二极管。同时，电流电压特性展示至少两个可编程状态，因此表现为存储器元件。在一些实例中，可采用自我选择存储器用于相对时间敏感操作，例如随机存取存储器(RAM)任务。在一些实例中，第一纵横式存储器阵列的单元及堆叠于第一纵横式存储器阵列上的第二纵横式存储器阵列的单元可操作为多电平单元。多电平单元(MLC)可含有两个或两个以上物理机构(例如，存储器元件)，其各自由电极分离且可允许存储两个以上数据(例如，多个位)。下文在具有存储器单元的多个层板的存储器阵列的背景内容中进一步描述上文介绍的特征及技术。接着描述用于制造包含自我选择存储器单元的多层存储器阵列的特定实例，但本文中论述的技术可用于其它相变存储器单元(例如，相变存储器单元，其包含相变材料(PCM)元件及单独选择元件)。通过设备图、系统图及流程图进一步说明且参考设备图、系统图及流程图描述本专利技术的这些及其它特征。图1说明根据本专利技术的各个实施例的实例存储器阵列100。存储器阵列100还可被称为电子存储器设备。存储器阵列100包含可编程以存储不同状态的存储器单元105。每一存储器单元105可编程以存储表示为逻辑0及逻辑1的两个状态。在一些情况中，存储器单元105经配置以存储两个以上逻辑状态。存储器单元105可包含具有代表逻辑状态的可变及可配置电阻的材料，其可被称为存储器元件或存储器存储元件。举例来说，纵横式存储器单元可包含具有处于非晶状态的材料的存储器元件，且所述存储器元件可具有与其相关联的阈值电压，即，在超过阈值电压之后电流流动。不同阈值电压可允许区分SET状态对RESET状态。存储器阵列100可为三维(3D)存储器阵列，其中二维(2D)存储器阵列形成于彼此的顶部上。相较于2D阵列，这可增加可形成于单个裸片或衬底上的存储器单元的数目，此又可降低生产成本或增加存储器阵列的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造电子装置的方法，其包括：/n在衬底上形成第一电极层及所述第一电极层上的第一自我选择存储器堆叠；/n在第一蚀刻操作中，蚀刻所述第一电极层及所述第一自我选择存储器堆叠以在所述衬底上形成在第一方向上延伸的第一组行，所述第一组行中的每一行包括所述第一电极层及所述第一自我选择存储器堆叠的剩余部分；/n在所述第一组行上形成第二电极层及第二自我选择存储器堆叠；/n在第二蚀刻操作中，蚀刻所述第二电极层及所述第二自我选择存储器堆叠以在所述第一组行上形成在第二方向上延伸的第一组列，所述第一组列中的每一列包括所述第二电极层及所述第二自我选择存储器堆叠的剩余部分；及/n在所述第二蚀刻操作中，蚀刻定位于所述第一组列的邻近列之间的所述第一组行的部分以形成第一组存储器单元。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170726 US 15/660,8291.一种制造电子装置的方法，其包括：
在衬底上形成第一电极层及所述第一电极层上的第一自我选择存储器堆叠；
在第一蚀刻操作中，蚀刻所述第一电极层及所述第一自我选择存储器堆叠以在所述衬底上形成在第一方向上延伸的第一组行，所述第一组行中的每一行包括所述第一电极层及所述第一自我选择存储器堆叠的剩余部分；
在所述第一组行上形成第二电极层及第二自我选择存储器堆叠；
在第二蚀刻操作中，蚀刻所述第二电极层及所述第二自我选择存储器堆叠以在所述第一组行上形成在第二方向上延伸的第一组列，所述第一组列中的每一列包括所述第二电极层及所述第二自我选择存储器堆叠的剩余部分；及
在所述第二蚀刻操作中，蚀刻定位于所述第一组列的邻近列之间的所述第一组行的部分以形成第一组存储器单元。


2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
在所述第一组列上形成第三电极层；
在第三蚀刻操作中蚀刻所述第三电极层以在所述第一组列上形成在所述第一方向上延伸的第二组行，所述第二组行中的每一行包括所述第三电极层；及
在所述第三蚀刻操作中蚀刻定位于所述第二组行的邻近行之间的所述第一组列的部分以形成第二组存储器单元。


3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
在所述第一组列上形成第三电极层及第三自我选择存储器堆叠；
在第三蚀刻操作中，蚀刻所述第三电极层及所述第三自我选择存储器堆叠以在所述第一组列上形成在所述第一方向上延伸的第二组行，所述第二组行中的每一行包括所述第三电极层及所述第三自我选择存储器堆叠；及
在所述第三蚀刻操作中，蚀刻定位于所述第一组列的邻近列之间的所述第二组行的部分以形成第二组存储器单元。


4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括：
在所述第二组行上形成第四电极层；
在第四蚀刻操作中蚀刻所述第四电极层以在所述第二组行上形成在所述第二方向上延伸的第二组列，所述第二组列中的每一列包括所述第四电极层；及
在所述第四蚀刻操作中，蚀刻定位于所述第二组列的邻近列之间的所述第二组行的部分以形成第三组存储器单元。


5.根据权利要求1所述的方法，其中每一自我选择存储器堆叠包括在硫属化物玻璃层下方且与所述硫属化物玻璃层接触的第一阻挡材料层及在所述硫属化物玻璃层上方且与所述硫属化物玻璃层接触的第二阻挡材料层。


6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第二蚀刻操作包括：
蚀刻穿过所述第二自我选择存储器堆叠且穿过在所述第一组列的邻近列下方及之间的所述第一自我选择存储器堆叠的部分；
检测已在所述第二蚀刻操作中到达与第一硫属化物玻璃层接触的所述第一阻挡材料层，所述第一自我选择存储器堆叠包括所述第一硫属化物玻璃层；及
停止所述第二蚀刻操作。


7.根据权利要求5所述的方法，其中所述第二蚀刻操作包括：
蚀刻穿过所述第二自我选择存储器堆叠且穿过在所述第一组列的邻近列下方及之间的所述第一自我选择存储器堆叠的部分；
检测已在所述第二蚀刻操作中到达与第一硫属化物玻璃层接触的所述第二阻挡材料层，所述第一自我选择存储器堆叠包括所述第一硫属化物玻璃层；及
停止所述第二蚀刻操作。


8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一组列中的每一列的宽度是与定位于所述第一组列中的每一列下方的每一相应存储器元件的宽度相同的宽度。


9.根据权利要求8所述的方法，其中每一列的所述宽度是与每一行的宽度相同的宽度。


10.根据权利要求8所述的方法，其中每一列的所述宽度是与每一行的所述宽度不同的宽度。


11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电极层针对定位于所述第一组列中的每一列下方的所述第一组存储器单元的存储器单元的列形成上存取线，且针对使用所述第二自我选择存储器堆叠形成的第二组存储器单元的第二列形成下存取线。


12.根据权利要求11所述的方法，其中在单个沉积工艺中形成第二电极且在作为所述第二蚀刻操作的部分的单个蚀刻工艺中蚀刻所述第二电极。


13.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一自我选择存储器堆叠包括用于选择及存储两者的第一硫属化物玻璃层且所述第二自我选择存储器堆叠包括用于选择及存储两者的第二硫属化物玻璃层。


14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一蚀刻操作暴露所述第一自我选择存储器堆叠的侧壁且所述第二蚀刻操作暴露所述第二自我选择存储器堆叠的侧壁，所述方法进一步包括：
形成与所述第一自我选择存储器堆叠的所述侧壁接触的第一密封层，所述第一密封层经配置以维持所述第一硫属化物玻璃层的化学组合物；及
形成与所述第二自我选择存储器堆叠的所述侧壁接触的第二密封层，所述第二密封层经配置以维持所述第二硫属化物玻璃层的化学组合物。


15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
在形成所述第一密封层之后在所述第一组行的行之间沉积电介质材料；及
在形成所述第二密封层之后在所述第一组列的列之间沉积所述电介质材料。


16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括：
在第一温度下形成所述第一密封层及所述第二密封层；及
在大于所述第一温度的第二温度下沉积所述电介质材料。


17.一种存储器装置，其包括：
第一存储器单元阵列，所述存储器单元各自包括第一自我选择存储器元件，所述第一存储器单...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·皮罗瓦诺，F·佩里兹，A·M·孔蒂，A·雷达埃利，I·托尔托雷利，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US