存储器器件与制造存储器器件的方法技术

本发明专利技术公开了一种存储器器件，其具有环绕第一电极元件的真空夹层（ｊａｃｋｅｔ），以提供较佳的隔热效果。此存储器器件包括第一电极元件；相变存储器元件，其接触至第一电极元件；电介质填充层，其围绕相变存储器元件以及第一电极元件，其中电介质层与第一电极元件之间有间隔，以在第一电极元件与电介质填充层之间定义腔室；且将相变存储器层密封到电介质填充层，以定义环绕第一电极元件的隔热夹层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及非易失性存储器器件，尤其涉及使用相变材料的存储器器件。
技术介绍
以相变为基础的存储器材料被广泛地应用于读写光盘中，且这些材料也逐渐使用于计算机存储器器件之中。这些材料包括有至少两种固相，包括例如通常为非晶固相(amorphous solid phase)，以及通常为结晶固相(crystalline solid phase)。激光脉冲用于读写光盘中，以在二种相之间进行切换，并读取该材料在相变之后的光学性质，并且采用同样方法将电脉冲应用于计算机存储器器件中。例如硫属化物及类似材料的这些相变存储器材料，可通过对其施加其幅度合适于于集成电路中的电流，而致使其晶相变。一般而言，非晶态的特征是其电阻高于结晶态，此电阻值可轻易测量得到并将其作为指示。这种特性则引发了使用可编程电阻材料来形成非易失性存储器电路等的兴趣，此电路可用于随机存取读写。从非晶态转变至结晶态一般是低电流步骤。从结晶态转变至非晶态(以下称为重置(reset))一般是高电流步骤，其包括短暂的高电流密度脉冲以融化或破坏结晶结构，其后此相变材料会快速冷却，抑制相变的过程，使得至少部份相变结构得以维持在非晶态。在理想状态下，致使相变材料从结晶态转变至非晶态的重置电流幅度应该是越低越好。可以通过减小在存储器中的相变材料元件的尺寸、以及减少电极与此相变材料的接触面积来实现降低重置所需的重置电流幅度的目的，因此可针对此相变材料元件施加较小的绝对电流值来实现较高的电流密度。该领域发展的一种方法是致力于在集成电路结构上形成微小孔洞，并使用微量可编程的电阻材料填充这些微小孔洞。致力于这种微小孔洞的专利包括于1997年11月11日公告的美国专利5,687,112，“Multibit Single Cell Memory Element Having Tapered Contact”，专利技术人为Ovshinky；于1998年8月4日公告的美国专利5,789,277，“Methodof Making ChalogenideMemory Device”，专利技术人为Zahorik等；于2000年11月21日公告的美国专利6,150,253，“Controllable OvonicPhase-Change Semiconductor Memory Device and Methods ofFabricating the Same，”，专利技术人为Doan等；于1999年7月6日公告的美国专利5,920,788，“Chalcogenide Memory Cell with a Plurality ofChalcogenide Electrodes”，专利技术人为Reinberg。已知的相变存储器与结构所具有的特殊问题在于其所产生的散热效应。一般而言，现有技术示出如何使用位于相变存储器元件两侧的金属电极，而电极的尺寸大约等于相变构件。这些电极会作为散热装置，金属的高导热性会快速地将热量导离相变材料。由于相变现象是加热的结果，因此散热效应会导致需要更大的电流来产生理想的相变现象。解决这种热流问题的一种方法，可参考美国专利6,815,704，“SelfAligned Air-Gap thermal Insulation for Nano-scale InsulatedChalcogenide Electronics(NICE)RAM”，其中使用一种方式来隔离此存储器单元。此结构及其制造过程太过复杂并且仍然无法获得存储器器件中的最小电流。因此，希望能够提供一种存储器单元(memory cell)结构，其具有小尺寸以及低重置电流，同时其结构可解决导热性问题，同时能提供一种用于制造所述结构的方法并且所述方法能够满足用于制造大尺寸存储器器件时的严格的制造过程变量规格。希望提供一种制造过程以及结构，其可兼容于制造同一集成电路的周边电路。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种存储器器件，其具有环绕第一电极元件的真空夹层(jacket)，以提供较佳的隔热效果。所述存储器器件包括第一电极元件；相变存储器元件，接触至第一电极元件；电介质填充层，围绕相变存储器元件以及第一电极元件，其中电介质层与第一电极元件之间有间隔，以在第一电极元件与电介质填充层之间定义腔室；且将相变存储器层密封到电介质填充层，以定义环绕第一电极元件的隔热夹层。附图说明图1示出了本专利技术的实施例的相变存储器元件的剖面图，其使用了空气单元隔热元件；图2a-2m示出了用于制造图1所示的相变存储器元件的各个步骤的示意图；以及图3a-3j示出了用于制造图1所示的相变存储器元件的可替代实施例的各步骤示意图。主要组件符号说明10，10a，10b 存储器元件12 衬底14，14a，14b 栓塞元件15a，15b 字线16，16a，16b 下电极元件17 公共源极线 18 阻挡层20，20a，20b 相变元件22，22a，22b 上电极元件24，24a，24b 热绝缘单元26，26a 上绝缘层26b 覆盖氧化物层28a，28b 接触元件30 位线50 光阻材料52 蚀刻掩膜116 氮化钛层118 阻挡层120 GST材料122 电极材料210a，210b 存储器元件211a，211b 凹洞212 衬底214a，214b 栓塞元件215a，215b 字线216a，216b 下电极元件217 公共源极线218a，218b 侧壁220a，220b 相变元件222a，222b 上电极元件224a，224b 热绝缘单元226，226a上电介质层226b 覆盖氧化物层228a，228b 接触元件320 GST材料322 电极材料层 230 位线具体实施方式本专利技术关于各实施例的讨论是参考图1-3。可以了解的是，在实施例中所示的各项特征仅用于举例目的、并用于说明其本质，而并非用于限制本专利技术的范畴。本专利技术的范畴仅由权利要求的范围所界定。本专利技术是关于存储器元件与存储器单元的。如本文所述以及该领域中所公知的，存储器单元是设计用于维持电荷或状态以指示单一数据位的逻辑电平的电路器件。举例而言，存储器单元排列成阵列以提供计算机使用的随机存取存储器。在特定的存储器单元中，存储器元件执行了实际维持电荷或状态的功能。举例而言，在已知的动态随机存取存储器单元中，电容器指示该单元的逻辑电平，完全充电状态指示逻辑“1”(或高状态)，而完全放电状态则指示逻辑“0”(或低状态)。在本专利技术的实施例中，存储器元件10在图1中示出。如图所示，为了简洁起见，该存储器元件10表示为单一器件。在实际中，每一个元件都是存储器单元的一部份，而每一个存储器单元则是较大存储器阵列的一部份，如下所详述。存储器元件的结构会先被讨论，接着描述用于制造存储器元件的方法。此存储器元件形成于衬底12上，衬底12优选地为电介质填充材料，例如二氧化硅。其它适合的材料包括聚亚醯胺(polyimide)、氮化硅、或其它已知的电介质填充材料。栓塞元件14延伸穿透衬底以电接触至外部电路，其优选地由例如钨等耐火金属形成。其它适合的耐火金属包括钛、钼、铝、钽、铜、铂、铱、镧、镍、以及钌。从栓塞元件向上延伸的是下电极元件16、相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储器器件，包括：第一电极元件；相变存储器元件，其接触至所述第一电极元件；电介质填充层，围绕所述相变存储器元件以及所述第一电极元件，其中所述电介质填充层与所述第一电极元件之间有间隔，以在所述第一电极元件与所述电介 质填充层之间定义一腔室；且将所述相变存储器元件密封至所述电介质填充层，以定义环绕所述第一电极元件的隔热夹层（ｊａｃｋｅｔ）。

【技术特征摘要】
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【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]