一种具有薄加热器的储存装置，并在一可程序化电阻变化材料（储存材料）次光刻（光刻）柱上形成一可程序化电阻变化区域，而其中该加热器形成在该顶电极和该可程序化材料之间。在一特定实施例中，一储存材料的次光刻柱为一位于该介电材料层内的硫属化物。当该储存装置程序化或重置时，在该可程序化电阻材料和该顶电极间的一加热器，会在紧邻该加热器处形成一活性区域或可程序化电阻变化区域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术关于以相变化储存材料为基础的咼密度储存装置，包含以硫属化物为基础的材料及其它材料，和制造此等装置的方法，以及更特别地在員有一加执 、、器的相变化存储元件。背學技术以相变化为基础的储存材料是被广泛地运用于非挥发随机存取储存单元中。如硫属化物及类似材料的此等相转换储存材料，可由施加其强度适用于集成电路中的电流，而致使在非晶态和结晶态之间的晶相转换般而言非曰 曰曰态的特征是其电阻高于结晶态，此电阻值可轻易测得到而用以作为:指示。从非曰 曰曰态转变至结晶态一般是为 一 低电流操作。从结曰 曰曰态转变至非曰 曰曰态(以下指称为重置reset ))般是为高电流操作， 其包括一短暂的咼电流密度脉冲以化或破坏结曰 曰曰结构，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。在理想状态下，致使相变化材 料从结晶态转变至非晶态的重置电流强度应越低越 好。欲降低重置所需的重置电流强度，可由减低在内 存中的相变化材料组件的尺寸、以及减少电极与此相 变化材料的接触面积，从而对此相变化材料组件施加 较小的绝对电流值，便可达成较高的电流密度。此领域发展的一种方法是致力于在一集成电路结 构上形成微小孔洞，并使用微量可程序化的电阻材料 填充这些微小孔洞。致力于此等微小孔洞的专利包括于19 97年1 1月11日公告的美国专利第5 ， 68 7 ， 112 号 Multibit Single Cell Memory ElementHaving Tapered Contact、专利技术人为 0vshinky;于l 9 9 8年8月4日公告的美国专利第 5 ， 7 8 9 ， 2 7 7号Method of Making Chalogenide [sic] Memory Device、专利技术人为Zahorik等；于2 0 0 0年1 1月2 1日公告的美国专利第6 ， 1 5 0 ， 253 号Controllable0vonic PhaseChange SemiconductorMemoryDevice andMethods of Fabricating the Same、 专利技术人为Doan等。在先前技术中所遇到的 一 个特定问题为操作电流 的控制以及该电流所产生的热。由相变化材料的焦耳让相变化程序进行，也因而衍生出两个问题。首 一个记忆单位可能有十亿个储存单元(例如一 忆单位提供记忆容量在千兆位组的范围)，如何产以程序化或擦除 一 个记忆单位的电流是 一 个问 第二个问题是加热该相变化材料会产生极高的热 即使没有将整个相变化材料烧毁，至少会大幅降 功效。相似地，加热该相变化材料可能会导致相 的区域大于要产生逻辑状态变化所需的区域，而 的状况也会使用额外的电流并因而产生额外的热因此，提供 一 种具有较低重置电流及较低相变化 内存细胞结构，便成为一个重要的课题。此外， 一种可以与同一集成电路中的周边电路的工艺兼 制造方法及结构，亦是半导体业界十分重要的课加热 先是 个记 生足 题。低其 变化 这样量的 提供 容的 题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供 一 种具 化储存单元及其制造方法，其具有较 低相变化量的内存细胞结构，且可以 中的周边电路的工艺兼容。本专利技术储存装置具有 低 与有顶电极和底加热器的相变 重置电流及较同 一 集成电路电极、 一 位于该顶电极和该底电极间的储存材料次光刻柱、以及一 位于该次光刻柱中且在该储存材料次光刻柱和该顶电 极间的薄加热器。该储存材料可由加热来程序化成多 数种不同的电阻状态。该加热器是由 一 加热器材料所 组成，其电阻高于顶电极的电阻，并高于该储存材料 在其最高电阻状态的电阻。在该储存材料的次光刻柱 具有一活性区域，其是该可程序化电阻主要发生变化 之处。换言之，由电阻性地加热该加热器以选择性地程序化，从而将该程序化电阻变化区域由 一 第 一 电阻状态转变至 一 第二电阻状态。该程序化电阻变化活性 区域是局限在邻近该加热器的该次光刻柱的 一 部份。在 一 特定实施例中，该储存材料是 一 硫属化物， 像是由锗、锑和碲的组合的GST 。该储存材料次光刻柱的高度约介于2 Q nm至1 2 G nm之间，而在 一 实施例 中，其高度约为8 0 nm 。其中该储存材料是由下列群 组中选取两种或以上材料组合而成锗、锑、碲、硒、 铟、钛、镓、铋、锡、铜、钯、铅、银、硫和金。在 一些实施例中，该加热器和该储存材料的次光刻柱具 有相同直径。在 一 特定实施例中，该顶电极包含 一 位线。更进 一步实施例中，该位线配置于该加热器之上。在特定 实施例中，该加热器材料包含至少碳化硅、石墨、氮化钽、氮化钽铝、氮化钨、氧化铝和氧化钽之一 。在其它实施例中， 一储存装置的建构首先提供一 衬底，其中所述衬底为一介电材料，其内包含有一底 电极，并具有一暴露该底电极的上层表面。在所述底 电极之上形成 一 储存材料的次光刻柱，其中所述次光 刻柱电性耦接至该底电极。在该上层表面上沉积 一 介 电填充层，以围绕该储存材料的次光刻柱。接下来平 坦化该介电填充层以暴露该储存材料的次光刻柱的一 顶层表面，并使该顶层表面与该介电填充层的一顶层 表面齐平。后续移除该储存材料的次光刻柱的第 一 部 位，以形成 一 加热器预备囊，其中该加热器预备囊位 于该储存材料的次光刻柱的剩余部位的上方并低于该 介电填充层的顶层表面，其中该加热器预备囊的深度低于5 0 nm ;其次填充加热器材料于该加热器预备囊中，预备嚢以形成一加热器。最后在上方沉积一导电 层并与该加热器电性耦接。更进 一 步实施例中，图案 化该导电层以形成 一 位线。在又实施例中，储存装置的操作借着提供一结构， 而其包含 一 顶电极，其中该顶电极通过 一 加热器和一储存材料次光刻柱与 一 底电极电性耦接，其中所述储存材料次光刻柱具有 一 紧邻该加热器的相变化区域。在顶电极和底电极间施力口电流，以便将该储存材料次光刻柱的第 一 部位熔化，其中所述第 一 部位包含 靠近该加热器的该相变化区域，至于远离该加热器的 该储存材料次光刻柱的第二部位则不会被熔化。附图说明参照相关附图撰写以下详细的说明佳的实施例来说明本专利技术，但其并不限其范围定义在权利要求中。熟习该项技解以下说明书中各种等同的差异，其中图1说明依据本专利技术集成电路装置的方块图。图2说明如图1所示的典型储存阵列的局部概要图。图3说明相变化存储元件的先前技术。 图4说明依据本专利技术的实施例中具有顶层加热器 的可程序化电阻存储元件。图5说明在半导体衬底上形成储存单元存取层。 图6说明在上层表面(见图5，参考符号3 1 0) 沉积可程序化电阻储存材料层。图7说明蚀刻可程序化电阻储存材料以形成可程 电阻储存材料柱。图8说明在储存材料柱上方沉积介电填充层并平书。并描述较制其范围，而术的人士会了坦化，使得该储存材料柱的顶层表面与介电填充材料 的顶层表面齐平。图9说明在经过蚀刻后形成储存材料柱的加热器 预备囊。图1 0说明在介电填充材料之上形成顶层加热器。图l 1说明在介电填充层上方形成导电层，并与 顶电极电性耦接本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种储存装置，其特征在于，包含： 一底电极； 一顶电极； 一储存材料，位于该底电极与该顶电极之间，其中该储存材料可由加热而被程序化成不同的电阻状态； 一加热器，其包含一加热器材料，其中该加热器材料的电阻大于该顶电极的电阻，亦大于该储存材料当中最高电阻状态的电阻值，而该加热器位于该顶电极与该储存材料之间； 一可程序化电阻变化区域，其位于所述储存材料中，可由该加热器电阻性地加热而被选择性地程序化，以便将该可程序化电阻变化区域由一第一电阻状态转换至一第二电阻状态，其中该可程序化电阻变化区域在邻近该加热器的该储存材料的一部位。
【技术特征摘要】
US 2007-2-21 11/677,4161.一种储存装置，其特征在于，包含一底电极；一顶电极；一储存材料，位于该底电极与该顶电极之间，其中该储存材料可由加热而被程序化成不同的电阻状态；一加热器，其包含一加热器材料，其中该加热器材料的电阻大于该顶电极的电...
【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]
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