一种相变存储器件及其制造方法、操作方法技术

本发明专利技术公开了一种相变存储器件及其制造方法、操作方法，包括位于衬底上的第一电极、围绕第一电极的加热电极、围绕加热电极的相变层、和围绕相变层的第二电极，由于相变层包裹加热电极，相变时散热小，具有更高的能量转换率，可以减小能耗。而且加热电极接地，在相变层与加热电极发生体积分离时可以导通辅加热路线，进而可以增加操作的可靠性、以及器件性能的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种相变存储器件及其制造方法、操作方法
本专利技术总体上涉及半导体领域，具体的，涉及一种相变存储器件及其制造方法、操作方法。
技术介绍
目前已有的多种半导体存储技术包括常规的易失性技术和非易失性技术，其中，采用常规的易失性技术的存储器如静态随机存储器(SRAM)、动态随机存储器(DRAM)等，采用非易失性技术的存储器如铁电随机存储器(FERAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器(FLASH)等，而相变存储器(PCRAM)作为一种新兴的半导体存储器，与前述的各种半导体存储技术相比，具有非易失性、循环寿命长(＞1013次)、组件尺寸小、功耗低、可多级存储、高速读取、抗辐照、耐高低温(-55-125℃)、抗振动、抗电子干扰和制造工艺简单(能和现有的集成电路工艺相匹配)等诸多优点。根据文献报道，在相变存储器中85％的热量被耗散，只有约15％的热量被用于相变，这是现在相变存储器低功耗、高速的一个制约因素。文献报道不同结构的PCRAM有不同的RESET电流，RESET电流与结构中热量的利用率有关系，热量的利用率高的结构，RESET电流小。从能量平衡的角度，设计与优化新型器件结构是可行的方案之一，能否进一步提高热量用于相变的效率，降低器件功耗，已成为关心的焦点之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种相变存储器件及其制造方法，旨在减小加热电极对相变层加热时的热量散失，提高能量转换效率，从而减小能耗。一方面，本专利技术提供一种相变存储器件，包括：衬底；位于所述衬底上的第一电极；位于所述衬底上且围绕所述第一电极的加热电极；位于所述衬底上且围绕所述加热电极的相变层；位于所述衬底上且围绕所述相变层的第二电极。进一步优选的，所述第一电极包括圆柱形。进一步优选的，所述加热电极包括围绕所述第一电极侧壁的环形结构，所述相变层包括围绕所述加热电极侧壁的环形结构，所述第二电极围绕所述相变层的侧壁。进一步优选的，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，并具有与存储芯片的位线电连接的顶部。进一步优选的，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，所述加热电极具有与地线电连接的底部。进一步优选的，还包括位于所述衬底上的开关组件，所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通或断开。进一步优选的，所述第二电极被配置成字线。进一步优选的，还包括位于所述衬底上且围绕所述第二电极，并具有长方形横截面的字线。另一方面，本专利技术提供一种相变存储器件的操作方法，所述相变存储器件包括：衬底，位于所述衬底上的第一电极，位于所述衬底上且围绕所述第一电极的加热电极，位于所述衬底上且围绕所述加热电极的相变层，位于所述衬底上且围绕所述相变层的第二电极，位于所述衬底上的开关组件，所述加热电极具有与地线电连接的底部，所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通或断开；所述操作方法包括：向所述第一电极输入操作电流，以形成从所述第一电极、经由所述加热电极、所述相变层、至所述第二电极的主加热路线；当所述主加热路线断开时，通过所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通，以形成从所述第一电极、经由所述加热电极、至所述地线的辅加热路线。再一方面，本专利技术提供一种相变存储器件的制造方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成第二电极；在所述衬底上形成被所述第二电极围绕的相变层；在所述衬底上形成被所述相变层围绕的加热电极；在所述衬底上形成被加热电极围绕的第一电极。进一步优选的，所述第一电极包括圆柱形。进一步优选的，所述加热电极包括围绕所述第一电极侧壁的环形结构，所述相变层包括围绕所述加热电极侧壁的环形结构，所述第二电极围绕所述相变层的侧壁。进一步优选的，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，并具有与存储芯片的位线电连接的顶部。进一步优选的，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，所述加热电极具有与地线电连接的底部。进一步优选的，还包括形成位于所述衬底上的开关组件，所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通或断开。进一步优选的，所述第二电极被配置成字线。进一步优选的，还包括形成位于所述衬底上且围绕所述第二电极，并具有长方形横截面的字线。本专利技术的有益效果是：提供一种相变存储器件及其制造方法、操作方法，所述相变存储器件包括：衬底，位于所述衬底上的第一电极，位于所述衬底上且围绕所述第一电极的加热电极，位于所述衬底上且围绕所述加热电极的相变层，位于所述衬底上且围绕所述相变层的第二电极。由于相变层包覆加热电极，可以减少加热电极的热量散失，从而提高能量转化率，并减小能耗。另外，加热电极的底部接地，在主加热路线断开时打开辅加热路线，可以增强操作的可靠性。附图说明下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其它有益效果显而易见。图1是本专利技术实施例提供的相变存储器件的纵向截面示意图；图2是本专利技术实施例提供的相变存储器件的横向截面示意图；图3是本专利技术实施例的变形例提供的相变存储器件的纵向截面示意图；图4是本专利技术另一实施例提供的相变存储器件的横向截面示意图；图5是本专利技术实施例提供的相变存储器件的制造方法的流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解，虽然这里可使用术语第一、第二等描述各种组件，但这些组件不应受限于这些术语。这些术语用于使一个组件区别于另一个组件。例如，第一组件可以称为第二组件，类似地，第二组件可以称为第一组件，而不背离本专利技术的范围。应当理解，当称一个组件在另一个组件“上”、“连接”另一个组件时，它可以直接在另一个组件上或者连接另一个组件，或者还可以存在插入的组件。其他的用于描述组件之间关系的词语应当以类似的方式解释。如本文所使用的，术语“层”是指具有厚度的区域的材料部分。层可以在下方或上方结构的整体之上延伸，或者可以具有小于下方或上方结构范围的范围。此外，层可以是厚度小于连续结构的厚度的均质或非均质连续结构的区域。例如，层可以位于在连续结构的顶表面和底表面之间或在顶表面和底表面处的任何水平面对之间。层可以水平、垂直和/或沿倾斜表面延伸。衬底可以是层，其中可以包括一个或多个层，和/或可以在其上方和/或其下方具有一个或多个层。层可以包括多个层，例如，互连层可以包括一个或多个导体和接触层和一个或多个电介质层。如本文所使用的，术语“存储器件”是指一种在横向定向的衬底上具有垂直定向的阵列结构的半导体器件，使得阵列结构相对于衬底在垂直方向上延伸。如本文所使用的，术语“垂直/垂直地”标称地指垂直于衬底的横向表面。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变存储器件，其特征在于，包括：/n衬底；/n位于所述衬底上的第一电极；/n位于所述衬底上且围绕所述第一电极的加热电极；/n位于所述衬底上且围绕所述加热电极的相变层；/n位于所述衬底上且围绕所述相变层的第二电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种相变存储器件，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底上的第一电极；
位于所述衬底上且围绕所述第一电极的加热电极；
位于所述衬底上且围绕所述加热电极的相变层；
位于所述衬底上且围绕所述相变层的第二电极。


2.根据权利要求1所述的相变存储器件，其特征在于，所述第一电极包括圆柱形。


3.根据权利要求2所述的相变存储器件，其特征在于，所述加热电极包括围绕所述第一电极侧壁的环形结构，所述相变层包括围绕所述加热电极侧壁的环形结构，所述第二电极围绕所述相变层的侧壁。


4.根据权利要求1所述的相变存储器件，其特征在于，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，并具有与存储芯片的位线电连接的顶部。


5.根据权利要求1所述的相变存储器件，其特征在于，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，所述加热电极具有与地线电连接的底部。


6.根据权利要求5所述的相变存储器件，其特征在于，还包括位于所述衬底上的开关组件，所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通或断开。


7.根据权利要求1所述的相变存储器件，其特征在于，所述第二电极被配置成字线。


8.根据权利要求1所述的相变存储器件，其特征在于，还包括位于所述衬底上且围绕所述第二电极，并具有长方形横截面的字线。


9.一种相变存储器件的操作方法，其特征在于，所述相变存储器件包括：衬底，位于所述衬底上的第一电极，位于所述衬底上且围绕所述第一电极的加热电极，位于所述衬底上且围绕所述加热电极的相变层，位于所述衬底上且围绕所述相变层的第二电极，位于所述衬底上的开关组件，所述加热电极具有与地线电连接的底部，所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通或断开；所述操作方法包括：
向所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘绪文，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42