相变存储器件及其形成方法技术

提供了相变存储器件和制造相变存储器件的方法，相变存储器件包括布置在衬底上的加热电极。加热电极包括加热电极中的电极孔。相变材料图形设置在电极孔中并接触电极孔的侧壁。在某些实施例中，电极孔贯穿加热电极。在某些实施例中，相可变材料图形仅仅在电极孔的侧壁处接触电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件及其形成方法，更具体涉及相变存储器件及其形成方法。
技术介绍
在非易失性存储器件中，即使当电源被切断，器件的基本单元仍保持基本单元中存储的数据。广泛地使用的非易失性存储器件包括快闪存储器件。常规快闪存储器件的基本单元一般具有电绝缘的浮栅。根据浮栅中是否存在电子(或电子数量的变化)，快闪存储器件单元中存储的数据可以被探测为逻辑“1”或逻辑“0”值。快闪存储器件单元一般使用高工作电压(即，编程电压或擦除电压)，以将电子注入到浮栅中或从浮栅提取电子。因此，常规快闪存储器件一般使用外围电路，用于控制高工作电压。而且，常规快闪存储器件的制造可能是复杂的。此外，由于高工作电压，快闪存储器件的功率耗损可能增加。已提出了一种相变存储器件作为非易失性存储器件。相变存储器件使用相变材料储存数据。相变材料，一般具有非晶态和结晶态。非晶态中的相变材料一般具有高于结晶态中的相变材料的电阻率。因此，通过读出流过相变材料的电流可以决定相变存储器件的基本单元中存储的逻辑信息。众所周知的相变材料包括GST(或Ge-Te-Sb)，GST是包括锗Ge，碲Te和锑Sb的化合物。一般，通过加热相变材料变为非晶态和结晶态。具体地，如果将接近于相变材料熔点的热量提供给相变材料，然后迅速地冷却相变材料，那么相变材料变为非晶态。相反，如果将对应于低于熔点的热量长时间提供给相变材料，然后冷却相变材料，那么相变材料变为结晶态。例如，如果GST被提供有接近熔点(约610℃)的热量然后迅速地冷却(约1ns)，那么GST变为非晶态。如果GST被较长时间(30～50ns)提供有结晶温度(约450℃)的热量，然后冷却，那么GST变为结晶态。通常，为相变材料的转变而提供的热量是焦耳热。亦即，流过相变材料的电流用来产生焦耳热，以便相变材料被加热。由Patrick Klersy等在美国专利号5,933,365中公开了相变存储单元的一个例子。图1图示了这种常规相变存储器件的剖面图。参考图1，第一热量层3布置在第一介质层1上，在部分第一热量层3和第一介质层1之间插入第一电接触层2。第二介质层4覆盖第一介质层3。形成接触孔5，以贯穿第二介质层4和露出第一热量层3的预定区域。相变材料层6穿过接触孔5接触第一热量层3并被布置在第二介质层4上。第二热量层7和第二电接触层8连续地层叠在相变材料层6上。相变材料层6和第一热量层3的接触面积与接触孔5中露出的第一热量层3的面积相同。流过接触孔5的电流量(即，第一热量层3和相变材料层6的接触表面)被控制，以将邻近接触表面的部分相变材料层6转变为非晶态或结晶态。在常规相变存储单元中，用于将相变材料层6转变为非晶态或结晶态的工作电流量取决于相变材料层6和第一热量层3的接触表面的面积。亦即，当与接触表面的面积相关的接触孔5的宽度W0减小时，流过接触孔5的电流密度增加。所属领域的技术人员公知焦耳热增加与电流密度成正比。结果，当接触孔5的宽度WO减小时，工作电流量减少。通常，接触孔5的宽度W0取决于由光刻工艺限定的光刻图形，以便接触孔5的最小宽度一般取决于光刻工艺的最小宽度极限。
技术实现思路
本专利技术的某些实施例提供相变存储器件和制造包括布置在衬底上的加热电极的相变存储器件的方法。加热电极包括贯穿加热电极的电极孔。相变材料图形设置在电极孔中并接触电极孔的侧壁。在本专利技术的某些实施例中，绝缘层设置在加热电极上，且包括贯穿绝缘层的导向孔。相变材料图形被布置在绝缘层上和导向孔中，且部分相变材料图形贯穿导向孔到电极孔并接触电极孔的侧壁。电极孔的侧壁和导向孔的侧壁可以沿直线布置。导向孔的侧壁可以被倾斜，以便导向孔的底端宽度小于导向孔的顶端宽度。在本专利技术的再一实施例中，在导向孔的侧壁上和加热电极上设置隔片，且电极孔的宽度小于导向孔。在本专利技术的附加实施例中，导电帽盖图形布置在相变材料图形的顶表面上。导电帽盖图形具有对准相材料图形侧壁的侧壁。在本专利技术的又一其他实施例中，在加热电极和衬底之间插入下层间介质层。下栓塞贯穿下介质层，以接触衬底的预定区域。下栓塞的顶表面电连接到加热电极。此外，可以用贯穿上层间介质层的上栓塞设置覆盖相变材料图形的上层间介质层，以电连接相变材料图形。下栓塞和上栓塞可以对准垂直于衬底顶表面的虚线。导向孔和电极孔可以偏离下栓塞和/或上栓塞。在本专利技术的再一实施例中，相可变材料图形仅仅通过接触孔的侧壁接触加热电极。在本专利技术的附加实施例中，通过在衬底的预定区域上形成加热电极、形成贯穿加热电极的电极孔和形成接触电极孔侧壁的相变材料图形而形成相变存储器件。本专利技术的进一步实施例包括在衬底上形成下层间介质层和形成贯穿下层间介质层以接触衬底的预定区域的下栓塞。在这种实施例中，形成加热电极还包括在下层间介质上形成加热电极，以接触下栓塞的顶表面。导向孔和电极孔可以偏离下栓塞。本专利技术的附加实施例包括形成覆盖加热电极的绝缘层，以及构图绝缘层，以形成贯穿绝缘层的预定区域并布置在对应于电极孔的加热电极区域中的导向孔。在这种实施例中，形成相变材料图形还包括形成相变材料图形，以贯穿导向孔和进入电极孔中接触电极孔的侧壁。构图绝缘层以形成导向孔和形成电极孔可以包括构图绝缘层形成导向孔，露出对应于电极孔的加热电极的区域并有选择地刻蚀加热电极的露出区域，形成电极孔。构图绝缘层以形成导向孔可以包括构图绝缘层，以形成具有倾斜侧壁的导向孔，导向孔的底端宽度小于导向孔的顶端宽度。构图绝缘层以形成具有倾斜侧壁的导向孔和形成电极孔可以包括，应用包括倾斜刻蚀工艺的构图工艺于绝缘层，以形成露出对应于电极孔的加热电极的区域并具有倾斜侧壁的导向孔，以及有选择地刻蚀加热电极的露出区域，以形成电极孔。构图绝缘层，以形成具有倾斜侧壁的导向孔和形成绝缘层也可以还包括，构图绝缘层以形成露出对应于电极孔的加热电极区域的导向孔以及应用射频(RF)溅射刻蚀工艺于绝缘层和加热电极的露出区域，以形成具有倾斜侧壁和电极孔的导向孔。在本专利技术的附加实施例中，构图绝缘层以形成导向孔和形成电极孔包括，构图绝缘层以形成露出对应于电极孔的加热电极区域的导向孔，在导向孔的内侧壁形成隔片，以及使用隔片和绝缘层作为蚀刻掩模并刻蚀加热电极以形成电极孔。因此，电极孔的宽度可以小于导向孔的宽度。本专利技术的进一步实施例包括在相变材料图形的顶表面上形成导电帽盖图形，导电帽盖图形的侧壁对准相变材料图形的侧壁。本专利技术的某些实施例也包括形成覆盖相变材料图形的上层间介质层和形成贯穿上层间介质层以电连接相变材料图形的上栓塞。本专利技术的某些实施例也提供一种相可变存储器件，包括具有厚度的电极，与电极接触的相可变材料图形以及用于根据电极的厚度限定电极和相可变材料图形之间的接触区的装置。用于限定的装置可以包括电极中的孔，以便相可变材料图形仅仅接触孔侧壁的电极。本专利技术的附加实施例提供一种相可变存储器件和制造相可变存储器件的方法，该器件包括其中具有电极孔的电极和与电极接触的相可变材料图形。相可变材料图形仅仅接触孔侧壁处的电极。附图说明图1是常规相变存储器件的剖面图。图2是根据本专利技术的某些实施例的相变存储器件的平面图。图3是沿图2中的线I-I′的剖面图。图4A是根据本专利技术的进一步实施例的相变存储器件的剖面图。图4B是根据本专利技术的进一步实施例的相变存储器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变存储器件，包括：布置在衬底上的加热电极，加热电极包括贯穿加热电极的电极孔；以及设置在电极孔中并接触电极孔侧壁的相变材料图形。

【技术特征摘要】
KR 2003-11-24 2003-835511.一种相变存储器件，包括布置在衬底上的加热电极，加热电极包括贯穿加热电极的电极孔；以及设置在电极孔中并接触电极孔侧壁的相变材料图形。2.根据权利要求1的器件，还包括在加热电极上且包括贯穿绝缘层的导向孔的绝缘层，其中相变材料图形布置在绝缘层上和导向孔中，以及其中部分相变材料图形贯穿导向孔到电极孔，并接触电极孔的侧壁。3.根据权利要求2的器件，其中电极孔的侧壁和导向孔的侧壁在直线中排列。4.根据权利要求2的器件，其中导向孔的侧壁倾斜，以及导向孔的底端宽度小于导向孔的顶端宽度。5.根据权利要求2的器件，还包括导向孔的侧壁和加热电极上的隔片，以及其中电极孔的宽度小于导向孔的宽度。6.根据权利要求1的器件，还包括布置在相变材料图形的顶表面上的导电帽盖图形，其中导电帽盖图形具有对准相材料图形的侧壁的侧壁。7.根据权利要求1的器件，还包括在加热电极和衬底之间插入的下介质层；以及贯穿下介质层以接触衬底的预定区域的下栓塞，下栓塞的顶表面电连接到加热电极。8.根据权利要求7的器件，还包括覆盖相变材料图形的上介质层；以及贯穿上介质层以电连接相变材料图形的上栓塞。9.根据权利要求8的器件，其中下栓塞和上栓塞对准垂直于衬底顶表面的虚线。10.根据权利要求8的器件，其中导向孔和电极孔偏离下栓塞和/或上栓塞。11.根据权利要求1的器件，其中相变材料图形仅仅通过接触孔侧壁接触加热电极。12.一种形成相变存储器件的方法，包括在衬底的预定区域上形成加热电极；形成贯穿加热电极的电极孔；以及形成接触电极孔的侧壁的相变材料图形。13.根据权利要求12的方法，还包括在衬底上形成下介质层；形成贯穿下介质层以接触衬底的预定区域的下栓塞；以及其中形成加热电极还包括在接触下栓塞顶表面的下介质上形成加热电极。14.根据权利要求13的方法，其中电极孔偏离下栓塞。15.根据权利要求12的方法，还包括形成覆盖加热电极的绝缘层；以及构图绝缘层以形成穿透绝缘层的预定区域且布置在对应于电极孔的加热电极的区域中的导向孔，其中形成相变材料图形还包括形成相变材料图形以贯穿导向孔并进入电极孔中，以接触电极孔的侧壁。16.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑元哲，金亨俊，朴哉炫，郑椙旭，
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]