相变存储装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供相变存储装置包括：基板；第一电极层，形成于基板上；第一相变存储结构，形成于第一电极层上，且电连接至第一电极层；第二相变存储结构，形成于第一相变存储结构上，且电连接至第一相变存储结构，其中第一或第二相变存储结构包括：杯形加热电极，设置于第一介电层中；第一绝缘层，沿第一方向设置于第一介电层上，且部分覆盖于杯形加热电极；第二介电层，设置于第一绝缘层和第一介电层上；第一电极结构，沿第二方向设置于第二介电层中，且部分覆盖于第一绝缘层和杯形加热电极，其中上述第一电极结构具有一对相变材料间隙壁，设置于第一电极结构的一对侧壁上，且部分覆盖于杯形加热电极。本发明专利技术还涉及相变存储装置的制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种相变存储装置，特别是涉及一种高存储密度的相变存储装置。
技术介绍
相变存储器(phase change memory, PCM)为 64MB 下 一 代卓越的 (stand-alone)非挥发性存储器的重要候选元件，该元件结构如何能够产生最佳 的元件电热特性将是决定相变存储器能否取代闪存(flash memory)成为主流 的重要研发方向。然而如何能够利用相同的存储半导体制造技术生产存储密 度更高的非挥发性存储器是重要的发展方向。如图la所示，美国INTEL公司的专利(US 6,501,11 l)以杯型加热电极 (Cup-Shaped Bottom Electrode)206为主体所实现的三维相变存储装置 (three-dimensional PCM, 3D-PCM)212。已将相变材料207与下电极的接触面 积缩小成杯型加热电极206的宽度与相变材料207的接触面积，以提高存储 密度。然而，上述的立体相变存储架构，在单位存储面积微小化时会遇到瓶 颈，较不适合微距分辨率小于0.1fim以下的半导体光刻工艺。如图lb所示， 美国STM公司的专利(EP 1339111本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变存储装置，包括：基板；第一电极层，形成于该基板上；第一相变存储结构，形成于该第一电极层上，且电连接至该第一电极层；第二相变存储结构，形成于该第一相变存储结构上，且电连接至该第一相变存储结构，其中该第一 或第二相变存储结构包括：杯形加热电极，设置于第一介电层中；第一绝缘层，沿第一方向设置于该第一介电层上，且部分覆盖于该杯形加热电极；第二介电层，设置于该第一绝缘层和该第一介电层上；第一电极结构，沿第二方向设置于 该第二介电层中，且部分覆盖于该第一绝缘层和该杯形加热电极...

【技术特征摘要】
1. 一种相变存储装置，包括基板；第一电极层，形成于该基板上；第一相变存储结构，形成于该第一电极层上，且电连接至该第一电极层；第二相变存储结构，形成于该第一相变存储结构上，且电连接至该第一相变存储结构，其中该第一或第二相变存储结构包括杯形加热电极，设置于第一介电层中；第一绝缘层，沿第一方向设置于该第一介电层上，且部分覆盖于该杯形加热电极；第二介电层，设置于该第一绝缘层和该第一介电层上；第一电极结构，沿第二方向设置于该第二介电层中，且部分覆盖于该第一绝缘层和该杯形加热电极，其中该第一电极结构具有一对相变材料间隙壁，设置于该第一电极结构的一对侧壁上，且部分覆盖于该杯形加热电极。2. 如权利要求1所述的相变存储装置，还包括第二绝缘层和第二电极层，依次设置于该第 一相变存储结构和该第二相 变存储结构之间，其中该第二电极层电连接至该第二相变存储结构。3. 如权利要求1所述的相变存储装置，其中该杯形加热电极包括 二极管结构；导电层，设置于该二极管结构上，其中该导电层为杯形，且具有开口； 绝缘层，填入该开口中。4. 如权利要求3所述的相变存储装置，其中该导电层的厚度介于lnm至 300nm之间。5. 如权利要求3所述的相变存储装置，其中该导电层包括金属、合金、 金属化合物、半导体材料或其组合。6. 如权利要求5所述的相变存储装置，其中该金属包括铝、铜、钴、钽、 镍、钛、鵠或其组合。7. 如权利要求5所述的相变存储装置，其中该合金包括铝合金、铜合金、 钴合金、钽合金、镍合金、钛合金、钨合金、钨化钛、锑化镓、碲化锗、锗 —锑—碲合金、银-铟-锑-碲合金或其组合。8. 如权利要求5所述的相变存储装置，其中该金属化合物包括氮化钴、 氮化钽、氮化镍、氮化钛、氮化鴒、氮硅化钴、氮硅化钽、氮硅化镍、氮硅 化钛、氮硅化鵠、硅化钴、硅化钽、硅化镍、硅化钛、硅化钩、钇钡铜氧化 物、氣化亚铜、铟锡氧化物成其组合。9. 如权利要求5所述的相变存储装置，其中该半导体材料包括多晶半导 体材料或非晶半导体材料或其组合。10. 如权利要求1所述的相变存储装置，其中该第一绝缘层覆盖于该杯形 加热电4l的二分之一 面积。11 如权利要求1所述的相变存储装置，其中该第一电极结构覆盖于该杯 形加热电才及的四分之一 面积。12. 如权利要求1所述的相变存储装置，其中该第一电极结构为复合层， 其包括第四绝缘层和导电层。13. 如权利要求12所述的相变存储装置，其中该导电层包括金属、合金、 金属化合物、半导体材料或其组合。14. 如权利要求13所述的相变存储装置，其中该金属包括铝、铜、钴、 钽、镍、钛、鴒或其组合。15. 如权利要求13所述的相变存储装置，其中该合金包括铝合金、铜合 金、钴合金、钽合金、镍合金、钛合金、鴒合金、鴒化钛、锑化镓、碲化锗、 锗-锑-碲合金、银-铟-锑-碲合金或其组合。16. 如权利要求13所述的相变存储装置，其中该金属化合物包括氮化钴、 氮化钽、氮化镍、氮化钛、氮化鴒、氮硅化钴、氮硅化钽、氮硅化镍、氮硅 化钛、氮硅化鴒、硅化钴、硅化钽、硅化镍、硅化钛、硅化钨、钇钡铜氧化 物、氧化亚铜、铟锡...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维恕，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，力晶半导体股份有限公司，南亚科技股份有限公司，茂德科技股份有限公司，华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]