存储节点及其制造方法,相变存储器件及其制造和操作方法技术

本发明专利技术提供了一种存储节点，具有存储节点的相变存储器件，制造相变存储器件的方法以及操作相变存储器件的方法。相变存储器件包括开关器件和连接到开关器件的存储节点。存储节点包括底部电极，形成在底部电极上的相变层，形成在相变层上的材料层以及围绕材料层形成在相变层上的上部电极。

【技术实现步骤摘要】
存储节点及其制造方法，相变存储器件及其制造和操作方法
示例性实施例涉及一种存储节点。其它示例性实施例涉及具有存储节点 的相变存储器件及其制造和操作方法。
技术介绍
相变存储器件可包括具有相变材料层的存储节点以及连接到存储节点 的晶体管。图1是说明在常规相变存储器件中连接到晶体管(未示出)的存储节点 结构的示意图。参考图l,常规相变存储器件中的存储节点包括被第一绝缘夹层10围绕 的底部电极12,形成在底部电极12上并被第二绝缘夹层14围绕的底部电极 接触层16。在第二绝缘夹层14上可以依次地形成相变层18和上部电极20。在操作具有图i的存储节点的常规相变存储器件中，如果重置电流(I) 施加到相变层18，重置电流(I)从底部电极接触层16流到上部电极20。 接触底部电极接触层16的相变层18的一部分A1可以通过重置电流(I)变 化到非晶态。如果接触底部电极接触层16的部分A1变化到非晶态，则在读 操作中测量的流过相变层18的电流可能小于参考电流。在施加重置电流(I) 之后，非晶部分Al的状态可以通过施加设定电流(set current)至相变层18 而变化到初始的结晶态。该设定电流可以比重置电流(I)弱。如果设定电 流施加到相变层18并且部分Al变化到结晶态，则在读操作中测量的流过相 变层18的电流可能大于参考电流。如上所述，当相变层18的部分Al分别处在非晶态和结晶态时在读操作 中测量的电流彼此不同。可以使用测得的电流的不同在相变层18上记录数 据1或0。如果在相变层18上记录1,则在相变层18中的部分Al可以为非 晶态。如果在相变层18上记录0，则在相变层18的部分A1可以为结晶态。 对应于数据1和0的材料状态可以是相反的。在常规相变存储器件中，上部电极20可以设置(或形成)在相变层18 的整个上表面上。如果重置电流(I)施加到相变层18，则重置电流(I)流 过连接底部电极接触层16和上部电极20的最短路经。重置电流(I)如在 图1的箭头指示的在垂直于底部电极接触层16的方向上向上部电极20流动。如果施加重置电流(I)，则接触底部电极接触层16的相变层18的部 分A1可以主要由于通过重置电流(I)产生的焦耳热变化到非晶态。因为当 重置电流(I)流过的^4至增加时电阻增加，所以AU亥^各径产生的焦尔热也 增加。因为在相同的施加电压下重置电流(I)的路径增加，所以重置电流 (I)可能减小。在常规相变存储器件中，流过相变层18的重置电流(I)从底部电极接 触层16向上(即在垂直于相变层18的下表面的方向)流动。重置电流(I) 流过将相变层18接触底部电极接触层16的部分连接到相变层18的上表面 的最短路经。如上所述，在常规相变存储器件中重置电流(I)流过的路径 可以为具有最小电阻的路径，使得在常规相变存储器件中难于减小(或降低) 重置电流(I)。
技术实现思路
示例性实施例涉及一种存储节点。其它实施例涉及具有存储节点的相变 存储器件及其制造和操作方法。根据示例性实施例，提供了一种存储节点，该存储节点包括底部电极、 形成在底部电极上的相变层、形成在相变层上的材料层以及围绕材料层形成 在相变层上的上部电极。才艮据示例性实施例，也提供了一种相变存储器件，该相变存储器件包括 开关器件和上述存储节点。存储节点连接到开关器件。根据示例性实施例，材料层的电导率可低于上部电极的电导率。存储器 件可包括形成在底部电极和相变层之间的底部电极接触层。材料层的宽度可基本等于或大于底部电极接触层的宽度。材料层的宽度 可能小于上部电极的宽度。材料层可基于相变层的中心对称。材料层可以为 具有比上部电极的电导率低的电导率的绝缘层或导电层。材料层可向下突出 而被相变层围绕。绝缘层可以为氧化硅层或氮化物层。根据示例性实施例，提供了一种形成存储节点的方法，该方法包括在底部电极上形成相变层，在相变层上形成上部电极，在上部电极中形成通过其 暴露相变层的孔并且在孔中填充材料层。根据示例性实施例，提供了一种制造相变存储器件的方法，该相变存储 器件包括开关器件和如上所述形成的存储节点。存储节点可以连接到开关器件。根据示例性实施例，上述方法可以包括在底部电极和相变层之间形成底 部电极接触层。孔可以基于上部电极的中心对称。孔的直径可以基本上等于或大于底部 电极接触层的宽度。孔的直径可以小于上部电极的宽度。根据其它示例性实施例，提供了另一种形成存储节点的方法，该方法包 括在底部电极上形成相变层，在相变层的 一部分上形成材料层以及在相变层 上围绕材料层形成上部电极。根据其它示例性实施例，提供一种制造具有上述存储节点的相变存储器 件的方法。根据示例性实施例，提供了 一种操作包括开关器件和连接到开关器件的 存储节点的相变存储器件的方法。该方法可包括保持开关器件的导通状态以 及施加工作电压至存储节点。工作电压可为选自包括写电压、读电压以及擦 除电压的组中的一个。附图说明实施例将通过结合所附附图的以下详细地描述来更清楚地理解。图1-15 不代表对在此描述的实施例的限制。图1为说明在常规相变存储器件中的存储节点的截面图的示意图 图2为说明根据示例性实施例的相变存储器件的截面图的示意图 图3为说明图2的相变存储器件中的存储节点的截面图的示意的示意图；图12为说明用在测试根据示例性实施例的相变存储器件的工作性能的 模拟中的存储节点的平面图的示意图；图13为说明图12中沿着线13-13，的存储节点的截面图的示意图； 图14为显示根据常规技术的相变存储器件的模拟结果的照片。图15为显示根据示例性实施例的相变存储器件的模拟结果的照片。 具体实施例方式现在参考其中显示一些示例性实施例的附图更全面地描述不同的示例 性实施例。在附图中，为了清晰起见可能会夸大层和区域的厚度。在此公开了详细的说明性的实施例。然而，在此公开的具体结构和功能 细节仅仅代表描述示例性实施例的目的。然而，本专利技术可以以许多变换形式 体现并且不能解释为仅限于在此阐述的示例性实施例。因而，当示例性实施例能有不同的修改和变换形式时，其实施例通过图 中的实例示出并在此详细描述。然而，可以理解没有意在将示例性实施例限 定到公开的特定形式，相反地，示例性实施例将覆盖落在本专利技术范围内的所 有的修改，等同特征，以及替换。图的说明通篇使用相同的附图标记代表相 同的元件。应当理解，虽然这里可使用术语第一，第二等可以描述各种元件，但是 这些元件不应受限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分 开。例如，在不偏离示例性实施例的范围的情况下，第一元件可以称为第二 元件，并且，相似地，第二元件能够称为第一元件。如在此使用的，术语和 /或包括一个或多个所列相关项目的任何及所有组合。应当理解，当一个元件称为连接或耦合，，到另一个元件时，它可 以直接地连接或耦合到其它元件或者可以存在中间元件。相反地， 当一个元件称为直接连接或直接耦合到另一个元件时，则不存在中 间元件。其它的用来描述元件之间的关系的词语应以相似的方式解释(例如， 在…之间'，对直接在…之间，相邻'，对直接相邻等)。在此使用的术语仅仅是为了描述特定实施例，并非示例性实施例的限定。如在此使用的，除非上下文另有明确表述，单数形式一(a)、 一(an) 以及该(the)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储节点，包括：　　　　底部电极上的相变层；　　　　该相变层上的材料层；以及　　　　该相变层上围绕该材料层的上部电极。

【技术特征摘要】
KR 2006-12-27 135545/061. 一种存储节点，包括底部电极上的相变层；该相变层上的材料层；以及该相变层上围绕该材料层的上部电极。2. —种相变存储器件，包括 开关器件；以及连接到该开关器件的根据权利要求1的存储节点。3. 如权利要求2所述的相变存储器件，其中该材料层的电导率小于该上 部电才及的电导率。4. 如权利要求2所述的相变存储器件，还包括在该底部电极和该相变层 之间的底部电极接触层。5. 如权利要求4所述的相变存储器件，其中该材料层的宽度等于或大于 该底部电极接触层的宽度，并且该材料层的宽度小于该上部电极的宽度。6. 如权利要求5所述的相变存储器件，其中该材料层基于该相变层的中 心对称。.7. 如权利要求2所述的相变存储器件，其中该材料层为具有比该上部电 极的电导率低的电导率的绝缘层或导电层。8. 如权利要求7所述的相变存储器件，其中该绝缘层是氧化硅层或氮化 物层。9. 如权利要求2所述的相变存储器件，其中该材料层向下突出并且被该 相变层围绕。10. 如权利要求9所述的相变存储器件，其中该材料层为具有比该上部 电极的电导率低的电导率的绝缘层或导电层。11. 一种根据权利要求2的相变存储器件的操作方法，包括 保持该开关器件的导通状态；以及施加工作电压至该存储节点。12. 如权利要求11所述的方法，其中该工...

【专利技术属性】
技术研发人员：许智贤，姜闰浩，李孝锡，崔赫洵，申在光，吴在浚，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]