具有包含缺陷减少材料的选择器的相变存储器装置及其形成方法制造方法及图纸

在某些方面中，一种存储器装置包括多条位线、多条字线和多个存储器单元。所述多个存储器单元中的每一个设置在所述多条位线中的相应一条位线与所述多条字线中的相应一条字线的交点处。所述多个存储器单元中的每一个包括堆叠的相变存储器(PCM)元件和具有缺陷减少材料的选择器。料的选择器。料的选择器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有包含缺陷减少材料的选择器的相变存储器装置及其形成方法


[0001]本公开涉及相变存储器(PCM)装置及其制造方法。

技术介绍

[0002]通过改善工艺技术、电路设计、程序设计算法和制造工艺使平面存储器单元缩小到了更小的尺寸。然而，随着存储器单元的特征尺寸接近下限，平面加工和制造技术变得更具挑战性并且成本更加高昂。因此，平面存储器单元的存储密度接近上限。
[0003]三维(3D)存储器架构能够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传输至存储器阵列以及来自存储器阵列的信号的外围器件。例如，PCM可以基于以电热方式对相变材料所做的加热和淬火来利用相变材料中的非晶相和晶相的电阻率差异。PCM阵列单元可以以三维方式垂直堆叠，以形成3D PCM。

技术实现思路

[0004]在一个方面中，一种存储器装置包括多条位线、多条字线和多个存储器单元。所述多个存储器单元中的每一个设置在所述多条位线中的相应一条位线与所述多条字线中的相应一条字线的交点处。所述多个存储器单元中的每一个包括堆叠的相变存储器(PCM)元件和具有缺陷减少材料的选择器。
[0005]在本公开的另一个方面中，一种相变存储器(PCM)单元包括PCM元件和具有缺陷减少材料的选择器。
[0006]在本公开的又一个方面中，一种用于形成存储器装置的方法包括：使用沉积工艺沉积选择器并且将缺陷减少材料引入到所述选择器中；以及在选择器上沉积相变存储器(PCM)元件。
附图说明
[0007]被并入本文并且形成说明书的一部分的附图例示了本公开的各个方面并且与说明书一起进一步用以解释本公开的原理，并使相关领域的技术人员能够做出和使用本公开。
[0008]图1示出了根据本公开的一些方面的示例性3D交叉点(XPoint)存储器装置的透视图。
[0009]图2示出了具有双向阈值开关(OTS)选择器的3D XPoint存储器装置的截面的侧视图。
[0010]图3示出了根据本公开的一些方面的具有包含缺陷减少材料的OTS选择器的示例性3D PCM装置的截面的侧视图。
[0011]图4A示出了根据本公开的一些方面的示例性OTS选择器中的缺陷分布的示意图。
[0012]图4B示出了根据本公开的一些方面的具有缺陷减少材料的示例性OTS选择器中的
缺陷分布的示意图。
[0013]图4C示出了根据本公开的一些方面的具有示例性OTS选择器的3DXPoint存储器装置的测量I
‑
V特性。
[0014]图4D示出了根据本公开的一些方面的另一具有包含缺陷减少材料的示例性OTS选择器的3D XPoint存储器装置的测得I
‑
V特性。
[0015]图4E示出了根据本公开的一些方面的又一具有包含缺陷减少材料的示例性OTS选择器的3D XPoint存储器装置的测得I
‑
V特性。
[0016]图4F示出了根据本公开的一些方面的具有包含缺陷减少材料的示例性OTS选择器的3D XPoint存储器装置的装置速度测试的图示。
[0017]图5示出了根据本公开的一些方面的具有OTS选择器的PCM单元的示例性阵列的操作的示意图。
[0018]图6A
‑
6C示出了根据本公开的一些方面的用于形成具有包含缺陷减少材料的OTS选择器的3D PCM装置的示例性制造过程。
[0019]图7示出了根据本公开的一些方面的用于形成具有包含缺陷减少材料的OTS选择器的3D PCM装置的示例性方法的流程图。
[0020]将参考附图描述本公开。
具体实施方式
[0021]尽管讨论了具体配置和布置，但是应当理解所述讨论只是为了达到举例说明的目的。本领域技术人员将意识到可以使用其他配置和布置而不脱离本公开的精神和范围。本公开还可以用到各种各样的其他应用当中对于本领域技术人员来说是显而易见的。
[0022]应注意，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施方式”等表示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定的特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施方式实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。
[0023]通常，应当至少部分地基于使用的语境来理解术语。例如，至少部分地根据语境，文中采用的词语“一个或多个”可以用于从单数的意义上描述任何特征、结构或特性，或者可以用于从复数的意义上描述特征、结构或特性的组合。类似地，还可以将词语“一”、“一个”或“该”理解为传达单数用法或者传达复数用法，其至少部分地取决于语境。此外，同样至少部分地取决于语境，可以将词语“基于”理解为未必意在传达排他的一组因素，相反可以允许存在其他的未必明确表述的因素。
[0024]应当容易地理解，应当按照最宽的方式解释本公开中的“在
……
上”、“在
……
之上”和“在
……
上方”，使得“在
……
上”不仅意味着直接位于某物上，还包含在某物上且其间具有中间特征或层的含义，并且使得“在
……
之上”或者“在
……
上方”不仅包含在某物之上或上方的含义，还包含在某物之上或上方且其间没有中间特征或层的含义(即，直接位于某物上)。
[0025]此外，文中为了便于说明可以采用空间相对术语，例如，“下面”、“以下”、“下方”、“以上”、“上方”等，以描述一个元件或特征与其他元件或特征的如图所示的关系。空间相对
术语意在包含除了附图所示的取向之外的处于使用或操作中的装置的不同取向。设备可以具有其他取向(旋转90度或者处于其他取向上)，并照样相应地解释文中采用的空间相对描述词。
[0026]如本文所使用的，“衬底”一词是指在上面添加后续材料层的材料。能够对衬底本身图案化。添加到衬底顶部上的材料可以被图案化，或者可以保持未被图案化。此外，衬底可以包括很宽范围内的一系列半导体材料，例如，硅、锗、砷化镓、磷化铟等。替代地，衬底可以由诸如玻璃、塑料或者蓝宝石晶片等的非导电材料制成。
[0027]如本文所使用的，“层”一词是指包括具有一定厚度的区域的材料部分。层可以在整个的下层结构或上覆结构之上延伸，或者可以具有比下层结构或上覆结构的范围小的范围。此外，层可以是匀质或者非匀质的连续结构的一个区域，其厚度小于该连续结构的厚度。例如，层可以位于该连续结构的顶表面和底表面之间的任何成对水平平面之间，或者位于顶表面和底表面处。层可以水平延伸、垂直延伸和/或沿锥形表面延伸。衬底可以是层，可以在其内包括一个或多个层，和/或者可以具有位于其上、其上方和/或其下方的一个或多个层。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(在其内形成互连线和/或过孔接触)以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种存储器装置，包括：多条位线；多条字线；以及多个存储器单元，每个存储器单元设置在所述多条位线中的相应一条位线与所述多条字线中的相应一条字线的交点处，其中，所述多个存储器单元中的每一个包括堆叠的相变存储器(PCM)元件和具有缺陷减少材料的选择器。2.根据权利要求1所述的存储器装置，其中，所述缺陷减少材料包括氮、碳、氧、硼、磷或硫中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的存储器装置，其中，所述选择器包括硫属化物阈值开关材料。4.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的存储器装置，其中，所述选择器包括Ge
x
Se
y
As
z
Si
t
N
s
，其中，x为0.03至0.20，y为0.30至0.60，z为0.15至0.45，t为0.02至0.20，并且s为0.005至0.10。5.根据权利要求1
‑
3中的任一项所述的存储器装置，其中，所述选择器包括Ge
x
Se
y
As
z
Si
t
C
s
，其中，x为0.03至0.20，y为0.30至0.60，z为0.15至0.45，t为0.02至0.20，并且s为0.002至0.10。6.根据权利要求1
‑
5中的任一项所述的存储器装置，其中，所述选择器的厚度处于10nm和50nm之间。7.根据权利要求1
‑
6中的任一项所述的存储器装置，其中，所述缺陷减少材料被配置为：填充所述选择器的悬空键缺陷。8.根据权利要求1
‑
7中的任一项所述的存储器装置，其中，所述存储器装置的置位速度为96至110ns。9.根据权利要求1
‑
8中的任一项所述的存储器装置，其中，所述存储器装置的复位速度为12至14ns。10.根据权利要求1
‑
9中的任一项所述的存储器装置，其中，所述存储器装置在置位操作时的泄漏电流低于10
‑7A。11.根据权利要求1
‑
10中的任一项所述的存储器装置，其中，所述多条字线和所述多条位线处于交叉点架构中。12.根据权利要求1
‑
11中的任一项所述的存储器装置，其中，所述多个存储器单元中的每一个还包括在垂直方向上位于所述选择器和相应位线之间的第一电极、在垂直方向上位于所述PCM元件和所述选择器之间的第二电极以及在垂直方向上位于所述PCM元件和相应字线之间的第三电极。13.一种相变存储器(PCM)单元，包括：PCM元件；以及具有缺陷减少材料的选择器。14.根据权利要求13所述的PCM单元，其中，所述缺陷减少材料包括氮、碳、氧、硼、磷或硫中的至少一种。15.根据权利要求13或14所述的PCM单元，其中，所述选择器包括硫属化物阈值开关材
料。16.根据权利要求13
‑
15中的任一项所述的PCM单元，其中，所述选择器包括Ge
x
Se
y
As
z
Si
t
N
s
，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峻，鞠韶复，宋三年，宋志棠，
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：