具有侧壁接触的相变存储器制造技术

一种具有侧壁接触的相变存储器包括第一电极和形成开口的第二电极。通过第一侧壁、第二侧壁、和在第一侧壁与第二侧壁之间延伸的表面限定开口。存储单元包括相变材料，该相变材料与第一电极、第一侧壁、和第二侧壁相接触。存储单元包括使相变材料与在第一侧壁和第二侧壁之间延伸的表面电隔离的隔离材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有侧壁接触的相变存储器。
技术介绍
一种类型的存储器是电阻式存储器。电阻式存储器利用存储元 件的阻值来存储一个或多个比特的数据。例如，被编程为具有大阻 值的存储元件可表示逻辑1 lt据比特值，而纟皮编程为具有小阻值的存储元件可表示逻辑0数据比特值。通过将电压脉冲或电流脉冲施加于存储元件来电切换存储元件的阻值。 一种类型的电阻 式存储器是相变存储器。在电阻存储元件中，相变存储器使用相变 材料。相变存储器以呈现至少两种不同状态的相变材料为基础。相变 材料可被应用于存储单元中以存储多个数据比特。相变材料的状态 可被称作非晶态和晶态。因为相非晶态通常比晶态呈现更大的电阻 率，所以能够区分这两种状态。通常，非晶态涉及更加无序的原子 结构，而晶态涉及更加有序的晶格。 一些相变材并牛呈现出至少一种晶态，例如，面心立方体(FCC)状态和六方最密堆积(HCP)状 态。这两个晶态具有不同的电阻率，并且可用于存储多个数据比特。 在下列描述中，非晶态通常指的是具有更大电阻率的状态，而晶态 通常指的是具有更小电阻率的状态。可以被可逆地感应在相变材料中的相变。这样，存储器可以响 应于温度的改变从非晶态转变为晶态以及从晶态转变为非晶态。由 驱动电流穿过相变材冲+本身或者由驱动电流穿过与相变材^相邻 的电阻加热器来实现相变材料的温度改变。利用这两种方法，相变 材料的可控加热会导致相变材料中的可控相变。可对包括具有由相变材料制成的多个存储单元的存储阵列的 相变存储器编程，以利用相变材料的存储状态来存储数据。 一种在 这种相变存储装置中读取和写入数据的方式是控制施加于相变材 泮牛的电流和/或电压爿永沖。电流和/或电压的水平通常与每个存储单 元的相变材料中所感应的温度相对应。为了使用于对每个存储单元 进行编程的能量最小化，在相变材料与存储单元的至少 一个电极之间的界面区应当净皮最小4b。由于上述以及其它原因，存在着对本专利技术的需求。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例，提供了一种存储单元。该存储单元包括第 一电4及和形成有一个开口的第二电4及。通过第一侧壁、第二侧壁、 和在第 一侧壁与第二侧壁之间延伸的表面限定该开口 。存4诸单元包 括接触第一电极、第一侧壁、和第二侧壁的相变材料。存储单元包 括使相变材料与在第 一 侧壁和第二侧壁之间延伸的表面电隔离的 隔离材料。附图说明附图是为了进一步理解本专利技术，并且并入并构成本说明书的一 部分。附图示出了本专利技术的实施例，并且与描述一起用于解释本发 明的原理。由于参考一下详细描述更好地理解本专利技术，所以将会容易;也理解本专利技术的其它实施例和本专利技术的一些预期伊乙点。附图中的 元件不一定彼此相对按比例绘制。相同的参考标号表示对应的相似部件。图1是示出存储装置的一个实施例的框图。图2示出了相变存储单元的一个实施例的截面图。图3示出了相变存储单元的另一实施例的截面图。图4示出了预处理晶片的一个实施例的截面图。图5示出了预处理晶片、相变材料层、和隔离材料层的一个实 施例的截面图。图6示出了蚀刻之后的预处理晶片、存储位置、和隔离材料盖 的一个实施例的截面图。图7示出了预处理晶片、存储位置、隔离材料盖、和绝缘材料 层的一个实施例的截面图。图8示出了蚀刻之后的预处理晶片、存储位置、隔离材料盖、 和绝缘材料层的一个实施例的截面图。图9示出了平面化之后的预处理晶片、存4诸位置、隔离材泮+盖、 和绝缘材料层的一个实施例的截面图。图IO示出了蚀刻之后的预处理晶片、存储位置、隔离材料盖、 和绝缘材料层的 一个实施例的截面图。图11示出了预处理晶片的另一实施例的截面图。图12示出了蚀刻之后的预处理晶片的一个实施例的截面图。图13示出了预处理晶片和隔离材冲+层的一个实施例的截面图。图14示出了蚀刻之后的预处理晶片和隔离材料层的一个实施 例的截面图。图15示出了预处理晶片、隔离材料层、和相变材料层的一个 实施例的截面图。图16示出了平面化之后的预处理晶片、隔离材料层、和存储 位置的 一个实施例的截面图。具体实施例方式在以下的详细描述中，参考构成本文一部分的附图，其中，通 过可以实现本专利技术的示例性具体实施例示出了附图。对此，参考所 描述图的方向〗吏用方向术语(例如，顶部、底部、正面、 背面、前端、尾部，，等)。由于本专利技术实施例中的元件可以 定位于许多不同的方向，因此，方向术语是用来i兌明而不是用来限 制的。可以理解，可利用其它实施例，并且在不背离本专利技术范围的 情况下，可对结构或逻辑进4于改变。因此，以下详细的描述不是用 来限制本专利技术的，本专利技术的范围由所附权利要求限定。图1示出了存储装置100的一个实施例的框图。存储装置100 包4舌写入电3各102、分配电路(distribution circuit) 104、存々者单元 106a、 106b、 106c、和106d、以及读出电路(sense circuit) 108。 存储单元106a-106d中的每一个都是基于存储单元中相变材料的非 晶态和晶态来存储数据的相变存储单元。此外，通过将相变材料编 程为具有中间阻值，可将存储单元106a-106d中的每一个编程为两 个或多个状态中的一个。为了将存储单元106a-106d中的每一个设置到中间阻值，使用适当的写入策略来控制与非晶态材料共存的晶 态材料的数量，从而控制单元电阻。通过使用独立于光刻的蚀刻将存储单元106a-106d构造为包括在每个存储单元的相变材料和每个存储单元的至少一个电极之间的减小的界面区。此外，存储单元106a-106d包括热隔离，以改善 存储单元的编程特性。减小的界面区和热隔离将改善用于对每个存 储单元进行编程的重置能量的缩放比例。如这里所使用的，术语电连接(electrically coupled,又称电 耦合)不是指元件必须直接连接在一起，而是在电连接的元 件之间可以设置插入元件。写入电路102通过信号通道110电连接到分配电路104。分配 电路104通过信号通道112a-112d电连接到存储单元106a-106d中 的每一个。分配电路104通过信号通道112a电连接到存储单元 106a。分配电路104通过信号通道112b电连接到存储单元106b。 分配电路104通过信号通道112c电连接到存储单元106c。分配电 3各104通过信号通道112d电连4妄到存储单元106d。此外，分配电 路104通过信号通道114电连接到读出电路108，以及读出电路108 通过信号通道116电连接到读取电路102。存储单元106a-106d中的每一个均包括可以在温度改变的影响 下从非晶态转变为晶态或者从晶态转变为非晶态的相变材料。从 而，在存储单元106a-106d中的每一个中与非晶态相变材料共存的 晶态相变材料的量定义了两个或多个状态，用于将数据存储到存储 装置100中。在非晶态下，相变材料呈现出远远比在晶态下更大的电阻率。因此，存储单元106a-106d的两个或多个状态的电阻率使不同的。 在一个实施例中，两个或多个状态包括两个状态，并使用二进制， 其中，两个状态被分配给位值0和1。在另一实施例中，两 个或多个状态包括三个状态，并使用三进制，其中，三个状态被分 配给位值0、 1、和2。在另一实施例中，两个或多个状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储单元，包括：　　　　第一电极；　　　　第二电极，形成开口，通过第一侧壁、第二侧壁、和在所述第一侧壁与所述第二侧壁之间延伸的表面限定所述开口；　　　　相变材料，与所述第一电极、所述第一侧壁、和所述第二侧壁相接触；以及　　　　隔离材料，使所述相变材料与在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间延伸的所述表面电隔离。

【技术特征摘要】
US 2006-11-17 11/601,3041.一种存储单元，包括第一电极；第二电极，形成开口，通过第一侧壁、第二侧壁、和在所述第一侧壁与所述第二侧壁之间延伸的表面限定所述开口；相变材料，与所述第一电极、所述第一侧壁、和所述第二侧壁相接触；以及隔离材料，使所述相变材料与在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间延伸的所述表面电隔离。2. 根据权利要求1所述的存储单元，其中，所述存储单元包括柱 状存j诸单元。3. 根据权利要求1所述的存储单元，其中，所述存储单元包括通 孑L存储单元。4. 根据权利要求1所述的存储单元，还包括横向包围所述第一 电极和所述第二电极的绝缘材料。5. 根据权利要求4所述的存储单元，其中，所述隔离材料具有比 所述绝缘材料更低的导热系数。6. 根据权利要求1所述的存储单元，其中，所述相变材料包括 Ge、 Sb、 Te、 Ga、 As、 In、 Se、和S中的至少一种。7. —种存储单元，包括第一电极；相变材料，与所述第一电极接触，所述相变材料限定了顶部表面和侧壁；隔离材料，与所述相变材料的所述顶部表面相接触；以及第二电极，与所述隔离材料和所述相变材料的所述侧壁 的一部分相4妄触，其中，所述隔离材料将所述相变材料的所述顶部表面与 所述第二电才及电隔离。8. 根据权利要求7所述的存储单元，还包括横向包围所述第一 电极、所述第二电极、和所述相变材料的绝缘材料。9. 根据权利要求8所述的存储单元，其中，所述隔离材料具有比 所述绝缘材料更低的导热系数。10. 根据权利要求7所述的存储单元，其中，所述隔离材料包括氮 化物。11. 根据权利要求7所述的存储单元，其中，所述相变材料包括 Ge、 Sb、 Te、 Ga、 As、 In、 Se、和S中的至少一种。12. —种存储单元，包括第一电极，限定具有第一侧壁、第二侧壁、和在所述第 一侧壁和所述第二侧壁之间延伸的表面的开口 ；相变材料，与所述第一侧壁的一部分和所述第二侧壁的 一部分相4妄触；隔离材料，使所述相变材料与在所述第一侧壁和所述第 二侧壁之间延伸的所述表面电隔离；以及 第二电4及，与所述相变材津牛相4妻触。13. 根据权利要求12所述的存储单元，还包括4黄向包围所述第 一电极和所述第二电极的绝缘材料。14. 根据权利要求13所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克卡莫赖，托马斯尼尔希，
申请(专利权)人：奇梦达北美公司，国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]