具有切换玻璃层的存储器装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示一种例如ＰＣＲＡＭ的存储器装置（１００）和形成这种存储器装置的方法，所述存储器装置包含硫属化物玻璃骨料，其中碲化锗玻璃（１８）与例如硒化锡的金属－硫属化物（２０）接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用电阻可变材料形成的随机存取存储器(RAM)装置的领域。技术背景针对作为半易失性和非易失性随机存取存储器装置的适合性，已经对包含可编程导 电随机存取存储器(PCRAM)元件的电阻可变存储器元件进行研究。在典型的PCRAM 装置中，硫属化物玻璃骨干的电阻可被编程到稳定的较低传导率(即，较高电阻)和较 高传导率(即，较低电阻)状态。未经编程的PCRAM装置通常处于较低传导率、较高电阻状态。调节操作在PCRAM装置中形成金属-硫属化物的传导沟道，其支持用于改变装置的 传导率/电阻率状态的传导性通道。所述传导沟道即使在装置被擦除之后也保留在玻璃骨 干中。在调节操作之后，写入操作将把PCRAM装置编程到较高传导率状态，其中金属 离子沿传导沟道累积。可通过施加量值小于对PCRAM装置进行编程所需的量值的电压 来读取PCRAM装置；将存储器装置上的电流或电阻读出为较高或较低，以界定逻辑一 和零状态。可通过施加相对于写入电压的反向电压(相反偏压)来擦除PCRAM， 所述反向电压会破坏传导性通道，但通常使传导沟道保持完整。以此方式，这种装置可 充当具有至少两种传导率状态的可变电阻存储器，所述传导率状态可界定两个相应的逻辑状态，即至少一个数据位。一个示范性PCRAM装置使用硒化锗(即，GexSeH)G-x)硫属化物玻璃作为骨干。在 现有技术中，硒化锗玻璃己通过(光或热)掺杂或共同沉积而并入有银(Ag)。其它示 范性PCRAM装置己经通过以下方式取消了此类掺杂或共同沉积并入有金属-硫属化物 材料作为与金属层结合的硒化银(例如，Ag2Se)、硫化银(AgS)或硒化锡(SnSe)层 (其最接近硫属化物玻璃层)，所述层在调节PCRAM期间提供用以形成玻璃骨干中的传导沟道和传导性通道的材料。已经进行了广泛的研究来确定用于PCRAM装置中的玻璃骨干的合适材料及其化学 计量。已经发现具有大约为Ge4oSe60 aPGe2Se3)(例如与Ge23Se77或Ge3()Se7o相对比) 的化学计量的硒化锗对于此用途非常奏效。具有附带的金属-硫属化物(例如，通常是硒 化银)层的Ge4oSe6o玻璃骨干允许在调节期间在玻璃骨干中形成传导沟道，其此后可经 编程以形成传导性通道。在调节步骤处，将金属-硫属化物并入到硫属化物玻璃层中。具 体来说，调节步骤包括在装置的存储器单元结构上施加电位(大约0.20 V),使得金属-硫属化物材料被并入到硫属化物玻璃层中，从而在硫属化物玻璃层内形成传导沟道。理 论上，在Ge-Ge部位处经由新的Ge-Se键将Ag2Se并入到玻璃骨干上，这允许银(Ag) 在编程期间迁入和迁出传导沟道。金属(例如，通常是银)离子在随后的编程和擦除期 间移入或移出传导沟道会沿传导沟道形成或分解传导性通道，这致使存储器装置上的可 发觉的传导率(或电阻)变化。已经确定Ge4oSe6o作为PCRAM装置中的玻璃骨干起到良好的作用，因为这种化学 计量对刚性且以热动方式并入有不稳定的锗-锗(Ge-Ge)键的玻璃有利。在有所施加的 电位的情况下，另一种类的物质(例如从附带层提供的硒化银)的存在可能使Ge-Ge键 断开，并且与先前共价键合的Ge键合以形成传导沟道。这些特征使得这种40/60化 学计量在相对于传导沟道和传导性通道的形成而使用硒化锗硫属化物玻璃时是最佳的。虽然锗-硫属化物(例如，Ge4QSe6())玻璃层对于PCRAM装置来说非常理想，但其 它玻璃可能对于改进装置的切换特性或热限是理想的。
技术实现思路
本专利技术提供以下各项的实施例 一种确定合适的玻璃骨料的方法，所述玻璃骨料可与其它材料一起在例如PCRAM的电阻可变存储器装置中代替Ge4oSe6o玻璃而使用；一 种用此类材料形成存储器装置的方法；以及根据这些方法构造的装置。硫属化物玻璃材料可由AxB訓-x来表示，其中A是从周期表中的族3到族15中选 出的非硫属化物材料，且B是来自族16的硫属化物材料。选择玻璃材料的方法包含 (1)从族3到族15中选出将显示共价键的非硫属化物成分A; (2)从族16中选出硫属 化物成分B，相对于A-A共价键，成分A将对成分B具有键合亲和力；(3)选出将允 许共价A-A键形成的化学计量(即，AxB訓-x中的x);以及(4)确认具有选定化学计 量(即，x)的玻璃AXB1Q()-X (在金属-硫属化物层和金属离子最接近所述玻璃时)将允 许在施加调节电压之后，立即在其中形成传导沟道和传导性通道。根据本专利技术实施例构造的示范性存储器装置针对存储器单元使用具有GexTei()().x化 学计量的碲化锗玻璃骨干以及与其最接近的金属-硫属化物层。在具体的示范性实施例 中，x在约44与约53之间。而且，金属-硫属化物层可以是化学计量约为SnSe的硒化 锡。其它层也可与此玻璃骨干和金属-硫属化物层相关联。根据结合附图提供的以下具体实施方式，将更好地理解本专利技术的以上和其它特征及 优势。 附图说明图1到图3展示对硒化锗玻璃的拉曼位移(Raman shift)分析的图表，其可在选择 根据本专利技术的玻璃骨料的过程中使用；图4展示根据本专利技术的存储器装置的示范性实施例； 图5展示根据本专利技术的存储器装置的示范性实施例；图6到图11展示晶片在根据本专利技术实施例的装置的制造期间的各个阶段时的横截面；图12展示根据本专利技术的对0.13^mi装置的第一 (调节)写入和第二 (编程)写入的 电阻-电压曲线；图13展示并入有根据本专利技术的存储器装置的示范性的基于处理器的系统；图14a到图14h是展示用根据本专利技术示范性实施例制造的装置进行的热测试的实验结果的图表；以及图15展示碲化锗玻璃的拉曼位移分析的图表。具体实施例方式在以下具体实施方式中，参看本专利技术的各个具体实施例。用充分的细节来描述这些 实施例，以便使所属领域的技术人员能够实践本专利技术。应了解，可使用其它实施例，且 可在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，进行各种结构性的、逻辑的和电的改变。以下描述内容中使用的术语衬底可包含任何支撑结构，包含(但不限于)具有 暴露的衬底表面的半导体衬底。半导体衬底应理解为包含绝缘体上硅(SOI)、蓝宝石上 硅(sos)、掺杂和未掺杂半导体、由基部半导体底座支撑的外延硅层以及其它半导体结构。当在以下描述内容中提到半导体衬底或晶片时，可能己经利用前面的工序在基部半 导体或底座中或上形成区域或结。衬底无需是基于半导体的，而是可以是任何适合支撑 集成电路的支撑结构，包含(但不限于)金属、合金、玻璃、聚合物、陶瓷和此项技术 中已知的任何其它支撑性材料。术语硫属化物意在包含硫属元素(来自周期表的族16的元素，例如硫(S)、 硒(Se)、碲(Te)、钋(Po)和氧(O))的各种合金、化合物和混合物。本专利技术的实施例提供一种选择供电阻可变存储器装置(例如PCRAM)中使用的玻 璃骨料的方法。所述骨料(即，图4和图5的骨干玻璃层18)可由分子式AWhk).x来表 示，其中A是从周期表的族3到族15 (且优选是族n、 14和15)中选出的非硫属化物 材料，而B是硫属化物材料。所述玻璃骨干还可由分子式(AXB1()().X) Cy来表示，其中 C表示一种或一种以上额外的可选成分，其可能存在于有些玻璃配方中，但其可省略； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成存储器装置的方法，其包括：提供第一电极和第二电极；在所述第一电极与第二电极之间提供金属－硫属化物层；在所述第一电极与第二电极之间提供碲化锗玻璃并使其与所述金属－硫属化物层接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-6-7 11/146,0911.一种形成存储器装置的方法，其包括提供第一电极和第二电极；在所述第一电极与第二电极之间提供金属-硫属化物层；在所述第一电极与第二电极之间提供碲化锗玻璃并使其与所述金属-硫属化物层接触。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属-硫属化物层位于所述硫属化物玻璃层 与所述第二电极之间。3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属-硫属化物层包括硒化银。4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述金属-硫属化物层包括硒化锡。5. 根据权利要求4所述的方法，其进一步包括在所述金属-硫属化物层与所述第二电 极之间提供金属层。6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述金属层包括银。7. 根据权利要求5所述的方法，其进一步包括在所述金属-硫属化物层与所述金属层 之间提供第一硫属化物玻璃层。8. 根据权利要求9所述的方法，其进一步包括在所述金属层与所述第二电极之间提供 第二硫属化物玻璃层。9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述碲化锗层具有化学计量分子式GexTe100-x， 其中x为约44到约53。10. 根据权利要求1所述的方法，其中所述碲化锗层具有化学计量分子式GexTe綱—x， 其中x为约46到约51。11. 根据权利要求1所述的方法，其中所述碲化锗层具有化学计量分子式GexTe100-x， 其中x约为47。12. —种形成存储器单元的方法，其包括在衬底上形成第一电极；在所述第一电极上形成存储器主体，所述存储器主体包括碲化锗玻璃层和硒化锡 层；在所述存储器主体上形成硫属化物玻璃层； 在所述硫属化物玻璃层上形成含银层； 在所述含银层上形成粘合层；以及在所述粘合层上形成第二电极。13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述碲化锗玻璃层具有化学计量分子式 GexTe100.x，其中x为约44到约53。14. 根据权利要求12所述的方法，其中所述碲化锗玻璃层具有化学计量分子式 GexTe100—x，其中x为约46到约51。15. 根据权利要求12所述的方法，其中所述碲化锗玻璃层具有化学计量分子式 GexTe1()o_x，其中x约为47。16. 根据权利要求12所述的方法，其中所述碲化锗玻璃层与所述第一电极接触。17. 根据权利要求12所述的方法，其中垂直布置所述存储器单元的各个层。18. 根据权利要求12所述的方法，其中所述硫属化物玻璃层是Ge2Se3。19. 根据权利要求12所述的方法，其中所述粘合层是Ge2Se3。20. —种形成存储器单元的方法，其包括提供衬底；在所述衬底上形成第一钨电极；在所述第一钨电极上形成碲化锗层，其中所述碲化锗层具有化学计量分子式 GexTe100-x， x在约44与约53之间; 在所述碲化锗层上形成硒化锡层； 在所述硒化锡层上形成第一硒化锗层； 在所述第一硒化锗层上形成含银层； 在所述含银层上形成第二硒化锗层； 在所述第二硒化锗层上形成第二钨电极；以及在所述碲化锗层中形成传导沟道。21. —种存储器装置，其包括第一电极； 第二电极；存储器元件，其位于所述第一电极与所述第二电极之间，所述存储器元件包括碲 化锗层和位于所述碲化锗层与所述第二电极之间的金属-硫属化物层。22. 根据权利要求21所述的存储器装置，其中所述碲化锗层具有化学计量分子式 GexTe100—x，其中x为约44到约53。23. 根据权利要求21所述的存储器装置，其中所述碲化锗层具有化学计量分子式 GexTe1M.x，其中x为约46到约51。24. 根据权利要求21所述的存储器装置，其中所述碲化锗层具有化学计量分子式 GexTe1()o-x，其中x约为47。25. 根据权利要求21所述的存储器装置，其进一步包括位于所述碲化锗层内的传导沟 道，所述传导沟道包括所述金属-硫属化物材料。26. 根据权利要求25所述的存储器装置，其进一步包括与所述传导沟道相关联的传导 性通道，当所述存储器装置被编程到第一存储状态时提供所述传导性通道。27. 根据权利要求21所...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂A坎贝尔，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]