相变化存储桥制造技术

本发明专利技术公开了一种存储元件及其制造方法。此处所描述的存储元件的实施例包括了一导电位线以及多个第一电极。此存储元件也包括了多个绝缘构件，该绝缘构件具有一介于对应的一第一电极与一部分作为一第二电极的该位线之间的一厚度。此存储元件更包括了一存储材料桥阵列，其具有至少两个固态相，该桥接触各自的第一电极且延伸通过对应的绝缘构件至该位线。该桥定义一介于相对应的第一电极与位线之间的电极间路径且由该绝缘构件的该厚度来定义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及以可编程电阻材料为基础的高密度存储元件，例如以 相变化为基础的存储材料，以及用以制造此等元件的方法。
技术介绍
以相变化为基础的存储材料被广泛地运用于读写光盘片中。这些 材料包括有至少两种固态相，包括如一大部分为非晶态的固态相，以 及一大体上为结晶态的固态相。激光脉冲系用于读写光盘片中，以在 二种相之间切换，并读取此种材料于相变化之后的光学性质。例如硫属化物及类似材料的此等相变化存储材料，可通过施加其 幅度适用于集成电路中的电流，而致使晶相变化。这种特性则引发使 用可编程电阻材料以形成非易失性存储器电路等兴趣。从非晶态转变至结晶态一般系为一低电流步骤。从结晶态转变至非晶态(以下指称为复位(reset))—般系为一高电流步骤，其包括一短暂 的高电流密度脉冲以融化或破坏结晶结构，其后此相变化材料会快速 冷却，抑制相变化的过程，使得至少部份相变化结构得以维持在非晶 态。理想状态下，致使相变化材料从结晶态转变至非晶态的复位电流 幅度应越低越好。为降低复位所需的复位电流幅度，可通过减低在存 储器中的相变化材料元件的尺寸、以及减少电极与此相变化材料的接 触面积而达成，因此可针对此相变化材料元件施加较小的绝对电流值 而达成较高的电流密度。由本专利技术的申请人所研发的技术系称为相变化导桥存储单元，其 中一非常小块的存储材料用于形成作为一导桥，横跨在电极间的一薄 膜绝缘构件。此相变化导桥可以轻易地与逻辑电路以及其它位于集成 电路中的电路整合。请参见美国申请案号11/155,067号(申请日为2005 年6月17日)Thin Film Fuse Phase Change RAM and ManufacturingMethod,专利技术人为Lungetal，该申请案与本专利技术的申请人相同。在以非常小的尺度制造这些装置、以及为满足生产大尺寸存储装 置时所需求的严格工艺变量时，则会遭遇到问题。因此希望能提供一 种存储单元结构其具有能支持高密度元件的一阵列结构，以及用以制 造此等结构的方法其可满足生产大尺寸存储装置时的严格工艺变量规 格。更佳系提供一种工艺与结构，其系与在同一集成电路上制造周边 电路时的工艺兼容。再者，希望能产出一种具有较小主动相变化区域 的存储装置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种存储装置，该存储装 置实施例包括了一导电位线以及多个第一电极。此存储元件也包括了 多个绝缘构件，该绝缘构件具有一介于对应的一第一电极与一部分作 为一第二电极的该位线之间的一厚度。此存储元件更包括了一存储材 料桥阵列，其具有至少两个固态相，该桥接触各自的第一电极且延伸 通过对应的绝缘构件至该位线。该桥定义一介于相对应的第一电极与 位线之间的电极间路径且由该绝缘构件的该厚度来定义。本专利技术所述的存储元件制造方法实施例包括了形成一导电位线。 此方法也包括形成多个第一电极，形成多个绝缘构件，该绝缘构件具 有一介于对应的一第一电极与一部分作为一第二电极的该位线之间的 一厚度。此方法更包括形成一存储材料桥阵列，其具有至少两个固态 相，该桥接触各自的第一电极且延伸通过对应的绝缘构件至该位线。 该桥定义一介于相对应的第一电极与位线之间的电极间路径且由该绝 缘构件的该厚度来定义。本专利技术之特征及优点等将可透过下面的内容、权利要求书以及所 附图式获得充分了解。附图说明图1是根据本专利技术一实施例的一存储单元元件的截面图。图2A至图2C是根据本专利技术一实施例的一存储单元元件部分截面 图。图2D是图2A至图2C中所示的一存储单元元件的部分俯视图。 图3至图11是根据本专利技术一实施例用以制造一存储元件时的各对 应工艺步骤。主要元件符号说明100存储单元110存储材料桥115厚度120接触125接触表面130第一电极140绝缘构件145厚度150位线160主动区域205衬底206接触表面210存储材料桥220导电漏极接触222导电源极接触230第一电极235导电元件240绝缘构件245厚度250位线255源极线265字线270第一介电材料275第二介电材料280 导电介层孔400 第一电极材料500 细线600 第二沟道610 侧壁表面620 上表面700 侧壁介电材料710 位线材料具体实施例方式以下将参照至特定结构实施例与方法而详述本专利技术。可以理解的 是，本
技术实现思路
说明章节目的并非用于限定本专利技术。本专利技术是由权利 要求书所定义。举凡本专利技术的实施例、特征、目的及优点等将可透过 说明书、权利要求书及所附图式获得充分了解。在不同实施例中的相 似元件，将以相似的标号标示之。以下关于本专利技术的详细说明将结合图1至图11来描述。图1是一存储单元100的简化截面图，此存储单元100包括符合 本专利技术实施例的一相变化存储桥110。此存储单元100形成一具有一接 触表面125的接触120。接触120延伸经过一层间介电层(未示)而至下 层存取电路(未示)，其系利用钨或是其它导电材料在此例示实施例中。 其它的接触结构也可以被使用。一第一电极130包括导电材料于此接触120之上。一绝缘构件140， 其具有一厚度145于此第一电极130与一位线150之间。此存储材料 桥110与第一电极130接触，且延伸通过绝缘构件140而至位线150。 在操作上，电压在接触120与位线150之间可以诱发电流自接触120， 通过第一电极130和存储材料桥110而流至位线150，反之亦然。在此存储材料桥110中的主动区域160，此处的存储材料会被触发 而在至少两个固态相位之间改变。可以理解的是，在此实施例结构中 主动区域160具有较小的尺寸，因此可以降低诱发相变化所需要的电 流。在此第一电极130与位线150之间的电流沟道系由此绝缘构件140的厚度145所定义。在例示实施例中，此绝缘构件140的厚度145系 可使用一薄膜沉积技术在第一电极130侧壁部份所形成的一薄介电侧 壁子来达成。在较佳实施例中，此厚度系小于工艺的最小特征尺寸， 例如一光刻工艺，用来形成此存储单元100。类似地，此桥110的厚度 115也可以很小，例如小于用来形成此存储单元100工艺的一最小特征 尺寸。此厚度115系可使用一薄膜沉积技术在第一电极130、绝缘构件 140和位线150之上形成存储材料。在某些实施例中，此厚度115系小 于或等于10纳米，例如介于1纳米至10纳米之间。可以理解的是， 此桥110的厚度115和绝缘构件140的厚度145是可以被良好控制的， 所以此存储单元具有在此阵列的存储单元之间非常小的性能变异的存 储桥110。存储单元100的实例包括以相变化为基础的存储材料，包括以硫 属化物(chalcogenide)为基础的材料以及其它材料来作为桥110的材料。 硫属化物包括下列四元素之任一者氧(0)、硫(S)、硒(Se)、以及 碲(Te)，形成元素周期表上第VIA族的部分。硫属化物包括将一硫属 元素与一更为正电性的元素或自由基结合而得。硫属化合物合金包括 将硫属化合物与其它物质如过渡金属等结合。 一硫属化合物合金通常 包括一个以上选自元素周期表第IVA族的元素，例如锗(Ge)以及锡 (Sn)。通常，硫属化合物合金包括下列元素中一个以上的复合物锑 (Sb)、镓(Ga)、铟(In)、以及银(Ag)。许多以相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储装置，其特征在于，该存储装置包括：　一导电位线；　多个第一电极；　多个绝缘构件，该绝缘构件具有一介于对应的一第一电极与一部分作为一第二电极的该位线之间的一厚度；　一存储材料桥阵列，该桥接触各自的第一电极且延伸通过对应的绝缘构件至该位线，该桥定义一介于相对应的第一电极与位线之间的电极间路径且由该绝缘构件的该厚度来定义，其中该存储材料具有至少两个固态相。

【技术特征摘要】
US 2007-7-31 11/831,8191、一种存储装置，其特征在于，该存储装置包括一导电位线；多个第一电极；多个绝缘构件，该绝缘构件具有一介于对应的一第一电极与一部分作为一第二电极的该位线之间的一厚度；一存储材料桥阵列，该桥接触各自的第一电极且延伸通过对应的绝缘构件至该位线，该桥定义一介于相对应的第一电极与位线之间的电极间路径且由该绝缘构件的该厚度来定义，其中该存储材料具有至少两个固态相。2、 根据权利要求1所述的存储装置，其特征在于，该存储装置更 包含多个存储单元的存取电路，包含一第一导电接触阵列耦接至该存 取电路，其中多个第一电极中的该些第一电极与该第一导电接触阵列 中对应的导电接触电性耦接。3、 根据权利要求2所述的存储装置，其特征在于，该存储装置更 包含一第二导电接触阵列耦接至该存取电路；以及 多个导电源极线，该源极线与该第二导电接触阵列中对应的导电 接触电性耦接。4、 根据权利要求1所述的存储装置，其特征在于，该绝缘构件的 该厚度小于一形成该装置的工艺的最小特征尺寸。5、 根据权利要求1所述的存储装置，其特征在于，该存储材料桥 具有一厚度介于1纳米与10纳米之间。6、 一种制造存储装置的方法，其特征在于，该方法包括 形成一导电位线；形成多个第一电极；形成多个绝缘构件，该绝缘构件具有一介于对应的一第一电极与 一部分作为一第二电极的该位线之间的一厚度；形成一存储材料桥阵列，该桥接触各自的第一电极且延伸通过对 应的绝缘构件至该位线，该桥定义一介于相对应的第一电极与位线之 间的电极间路径且由该绝缘构件的该厚度来定义，其中该存储材料具 有至少两个固态相。7、 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法更包含 提供多个存储单元的存取电路，包含一第一导电接触阵列耦接至该存取电路，其中多个第一电极中的该些第一电极与该第一导电接触 阵列中对应的导电接触电性耦接。8、 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，提供存取电路的步 骤包含一第二导电接触阵列耦接至该存取电路，以及更包含形成多个导电源极线，该源极线与该第二导电接触阵列中对应的 导电...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙翔澜，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]