相变存储器单元结构及其制造方法技术

提供了相变存储器单元结构及其制造方法。在一个示例中，存储器单元包括第一电极层、形成在第一电极层上的选择器件、形成在选择器件上的第一金属层、形成在第一金属层上的中间电极层、形成在中间电极层上的相变材料、以及形成在相变材料上的第二电极层。中间电极层和第一金属层具有不同的导电率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相变存储器单元结构及其制造方法
技术介绍
本公开涉及相变存储器(PCM)单元结构及其制造方法。通过改进工艺技术、电路设计、编程算法和制造工艺将平面存储器单元缩放到更小的尺寸。然而，随着存储器单元的特征尺寸接近下限，平面工艺和制造技术变得具有挑战并且成本高昂。结果，平面存储器单元的存储器密度接近上限。三维(3D)存储器架构可以解决平面存储器单元中的密度限制。3D存储器架构包括存储器阵列以及用于控制到存储器阵列和从存储器阵列的信号的外围器件。例如，PCM可以基于对相变材料进行电热加热和淬火来利用相变材料中的非晶相和晶相的电阻率之间的差异。PCM阵列单元可以3D垂直地堆叠以形成3DPCM。
技术实现思路
本文公开了PCM器件及其形成和操作方法。在示例中，存储器单元结构包括第一电极层、形成在第一电极层上的选择器件、形成在选择器件上的第一金属层、形成在第一金属层上的中间电极层、形成在中间电极层上的相变材料、以及形成在相变材料上的第二电极层。中间电极层和第一金属层具有不同的导电率。在另一示例中，位于位线与字线之间的存储器器件包括选择单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储器单元，包括：/n第一电极层；/n形成在所述第一电极层上的选择器件；/n形成在所述选择器件上的第一金属层；/n形成在所述第一金属层上的中间电极层；/n形成在所述中间电极层上的相变材料；以及/n形成在所述相变材料上的第二电极层，/n其中，所述中间电极层和所述第一金属层具有不同的导电率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种存储器单元，包括：
第一电极层；
形成在所述第一电极层上的选择器件；
形成在所述选择器件上的第一金属层；
形成在所述第一金属层上的中间电极层；
形成在所述中间电极层上的相变材料；以及
形成在所述相变材料上的第二电极层，
其中，所述中间电极层和所述第一金属层具有不同的导电率。


2.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述中间电极层的第一导电率低于所述第一金属层的第二导电率。


3.根据权利要求1-2中的任一项所述的存储器单元，其中，所述第一金属层由钨(W)、氮化钨(WN)、氮化硅钨(WSiN)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化硅钛(TiSiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)或氮化硅钽(TaSiN)形成。


4.根据权利要求1-3中的任一项所述的存储器单元，其中，所述第一金属层具有在2nm与40nm之间的厚度。


5.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述选择器件是二极管、隧道结、双极结型晶体管(BJT)、混合离子电子传导(MIEC)器件、金属氧化物半导体(MOS)晶体管或者双向阈值开关(OTS)器件。


6.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述选择器件为由氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、锗(Ge)、锑(Sb)、硅(Si)或砷(As)中的至少一种制成的OTS器件。


7.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述相变材料包括硫属化物成分，所述硫属化物成分包括锗(Ge)、锑(Sb)、碲(Te)、铟(In)或镓(Ga)中的至少一种。


8.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述存储器单元还包括形成在所述第一电极层与所述选择器件之间的第二金属层。


9.根据权利要求8所述的存储器单元，其中，所述第二金属层具有第三导电率，所述第三导电率高于所述中间电极层的第一导电率。


10.根据权利要求8-9中的任一项所述的存储器单元，其中，所述第二金属层由钨(W)、氮化钨(WN)、氮化硅钨(WSiN)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化硅钛(TiSiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)或氮化硅钽(TaSiN)形成。


11.根据权利要求8-10中的任一项所述的存储器单元，其中，所述第二金属层具有在2nm与40nm之间的厚度。


12.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述存储器单元还包括形成在所述中间电极层与所述相变材料之间的第三金属层。


13.根据权利要求12所述的存储器单元，其中，所述第三金属层具有第四导电率，所述第四导电率高于所述中间电极层的第一导电率。


14.根据权利要求12-13中的任一项所述的存储器单元，其中，所述存储器单元还包括形成在所述相变材料与所述第二电极层之间的第四金属层。


15.根据权利要求1-14中的任一项所述的存储器单元，其中，所述第一电极层形成在位线或者字线上。


16.根据权利要求1-14中的任一项所述的存储器单元，其中，位线或者字线形成在所述第二电极层上。


17.一种位于位线与字线之间的存储器器件，包括：
选择单元；
储存单元；
形成在所述选择单元与所述储存单元之间的中间电极；以及
形成在所述选择单元与所述中间电极之间的第一金属层，
其中，所述第一金属层的第一导电率高于所述中间电极的第二导电率。


18.根据权利要求17所述的存储器器件，其中，所述选择单元包括第一电极和选择器件，并且所述选择器件的电阻响应于施加在所述第一电极与所述中间电极之间的选择电压而改变。


19.根据权利要求18所述的存储器器件，其中，所述选择器件是二极管、隧道结、双极结型晶体管(BJT)、混合离子电子传导(MIEC)器件、金属氧化物半导体(MOS)晶体管或者双向阈值开关(OTS)器件。


20.根据权利要求18所述的存储器器件，其中，所述选择器件为由氧(O)、硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、锗(Ge)、锑(Sb)、硅(Si)或砷(As)中的至少一种制成的OTS器件。


21.根据权利要求17所述的存储器器件，其中，所述储存单元包括第二电极和相变材料，并且所述相变材料响应于施加到所述相变材料的电流而在非晶相与晶相之间变换。


22.根据权利要求21所述的存储器器件，其中，所述相变材料包括硫属化物成分，所述硫属化物成分包括锗(Ge)、锑(Sb)、碲(Te)、铟(In)或镓(Ga)中的至少一种。


23.根据权利要求17-22中的任一项所述的存储器器件，其中，所述第一金属层由钨(W)、氮化钨(WN)、氮化硅钨(WSiN)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化硅钛(TiSiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)或氮化硅钽(TaSiN)形成。


24.根据权利要求17-23中的任一项所述的存储器器件，其中，所述第一金属层具有在2nm与40nm之间的厚度。


25.根据权利要求18所述的存储器器件，其中，所述选择单元还包括形成在所述第一电极与所述选择器件之间的第二金属层。


26.根据权利要求25所述的存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峻，
申请(专利权)人：长江先进存储产业创新中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42