一种存储元件包括：第一电极及第二电极，其垂直地分离并具有相向的接触表面，其间则有相变单元。此相变单元包括上相变构件，其具有与此第一电极形成电接触的接触表面；下相变构件，其具有与此第二电极形成电接触的接触表面；以及核心构件，其夹置于此上与下相变构件之间并与此两者形成电接触。此相变单元由具有至少二固相的材料所构成，且此上与下相变构件的横向面积实质上大于此核心构件的横向面积。中间绝缘层夹置于此上与下相变构件之间并邻接至此核心构件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及以相变存储材料为基础的高密度存储元件，包括以硫族化物为基础的材料与其它材料。本专利技术还涉及此类组件的制造方法。
技术介绍
以相变为基础的存储材料被广泛地运用于读写光盘片中。这些材料包括有至少两种固相，包括如大部分为非晶态的固相，以及大体上为晶态的固相。激光脉冲用于读写光盘片中，以在两种相中切换，并读取此种材料在相变之后的光学特性。如硫族化物及类似材料的此类相变存储材料，可通过施加其幅度使该幅度适于集成电路中的电流，而致使晶相变。一般而言非晶态的特征是其电阻高于晶态，此电阻值可轻易测量得到而用以作为指示。这种特性则引发使用可编程电阻材料来形成非易失性内存电路等的兴趣，此电路可用于随机存取读写。从非晶态转变至晶态一般为低电流步骤。从晶态转变至非晶态(以下指称为重置(reset))一般为高电流步骤，其包括短暂的高电流密度脉冲以熔化或破坏结晶结构，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。理想状态下，致使相变材料从晶态转变至非晶态的重置电流幅度应该越低越好。欲降低重置所需的重置电流幅度，可通过减低在内存中的相变材料组件的尺寸、以及减少电极与此相变材料的接触面积而达成，因此可针对此相变材料组件施加较小的绝对电流值而达成较高的电流密度。此领域发展的一种方法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。致力于此等微小孔洞的专利包括1997年11月11日发布的美国专利第5,687,112号”Multibit Single Cell Memory Element Having Tapered Contact”、专利技术人为Ovshinky；于1998年8月4日发布的美国专利第5,789,277号”Method of Making ChalogenideMemory Device”、专利技术人为Zahorik等；于2000年11月21日发布的美国专利第6,150,253号”Controllable Ovonic Phase-Change Semiconductor Memory Device andMethods of Fabricating the Same”、专利技术人为Doan等；以及于1999年7月6日发布的美国专利第5,920,788号”Chalcogenide Memory Cellwith a Plurality of Chalcogenide Electrodes”、专利技术人为Reinbergs。已知相变存储器与结构的一个特定问题，是现有技术中的热库效应(heat sink effect)。一般而言，现有技术教导了在相变存储单元的双面使用金属电极的方式，且此电极的尺寸大约与相变单元相同。此种电极作为热沉，此金属的高导热性快速地将热量抽离此相变材料。由于相变现象为加热作用的结果，此热沉效应则导致其需要较高的电流方能产生理想的相变。而且，在以非常小的尺度制造这些装置、以及欲满足大规模生产存储装置所需求的严格工艺变型时，则会遭遇到问题。优选地提供一种存储单元(memory cell)结构，其包括有小尺寸和低重置电流、以及一种用以解决上述热传导问题的结构和用以制造此类结构的方法，此类结构可满足大规模生产存储装置时的严格工艺变型规范。因此优选地提供一种制造过程以及一种结构，其可在同一集成电路上搭配制造周边电路。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供了存储元件其包括两彼此垂直分离且具有相向的接触表面的电极，此两电极间夹置了相变单元。此相变单元包括上相变构件，其具有与第一电极形成电接触的接触表面；下相变构件其具有与第二电极形成电接触的接触表面；以及核心构件其置于此上与下相变构件之间，并与此两者形成电接触。此相变单由一具有至少两固相的材料所构成，且此上与下相变构件的横向面积实质上大于此核心构件的横向面积。在此上与下相交构件之间夹置了与核心构件紧邻的中间绝缘层。本专利技术的另一观点中，提供用以构建相变存储单元的方法，其包括设置具有电极单元延伸于其中的基板；沉积第一层相变材料于此基板上至理想厚度；沉积核心层相变材料于此第一相变层之上，此核心层具有理想厚度、且其宽度实质上小于第一层的宽度；以及沉积一第二相变层于此核心层上，此第二层具有理想厚度，且其宽度实质上与第一层相同。本专利技术的另一观点提供计算机内存阵列，包括用于传输字与位使能信号至此阵列的数据传输线、以及多个存储单元。每一存储单元包括至少存取晶体管以及相变单元，且每相变单元包括上相变构件；下相变构件；以及夹置于上与下相变构件间且与此两者电接触的核心相变构件。在此相变单元中，此相变单元以具有至少两固相的材料所构成，且此上与下相变构件的横向面积实质上大于核心构件的横向面积。以下详细说明本专利技术的结构与方法。本
技术实现思路
说明章节目的并非在于限制本专利技术。本专利技术由权利要求所限定。所有本专利技术的实施例、特征、观点及优点等将可透过下列说明权利要求及所附图示获得充分了解。附图说明图1示出本专利技术的相变存储单元的一个实施例；图2示出在本专利技术的一个实施例中估计的电场与电流分布；图3A与图3B示出根据本专利技术的计算机存储单元，其包括相变单元；图4示出根据本专利技术的计算机存储电路的示意图，所述计算机存储电路包括相变单元；图5示出根据本专利技术的计算机存储电路的方块图，所述计算机存储电路包括相变单元；图6示出制造本专利技术的相变存储单元时的一个步骤；图7示出制造本专利技术的相变存储单元时的一个步骤； 图8示出制造本专利技术的相变存储单元时的一个步骤；图8A示出制造本专利技术的相变存储单元时的一个替代步骤；图9示出制造本专利技术的相变存储单元时的一个步骤；图10示出制造本专利技术的相变存储单元时的一个步骤。具体实施例方式下面的详细说明将参考各图示。优选实施例仅用以具体描述本专利技术，而非用以限制本专利技术的范围，本专利技术的范围以权利要求界定。本领域技术人员依据下列叙述将能了解许多等效的变化形式。图1示出本专利技术的相变存储单元的基本布局。众所周知的，相变随机存取存储(phase change random access memory，PCRAM)单元10包括相变单元17，其由具有两种固相的材料所构成。优选地，施加适当的电流脉冲至此材料时，其从非晶态(amorphous)切换至晶态(crystalline)，并再切换回非晶态。此种存储单元的大致细节公开于上述参考文献中，而相变材料本身的细节则如下所述。本文将先讨论此存储单元的结构与功能等方面，再接着讨论用其制造方法的过程。此单元优选形成于介电层或基板12之上，此基板优选由二氧化硅或如聚亚酰胺、氮化硅、或其它介电填充材料等的已知的替代物所构成。在各实施例中，此介电层包括相对良好的热与电绝缘层，提供良好的绝热与绝电效果。电接点或栓塞14优选由耐热金属如钨等，而形成于氧化层中。其它耐热金属包括钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、钽(Ta)、铜(Cu)、铂(Pt)、铱(Ir)、镧(La)、镍(Ni)、以及钌(Ru)。阻障材料16形成于氧化层之上，一般用以防止扩散并对在单元中的电场有良好影响，如下所述。此阻障层优选由氮化钛或类似材料所构成，例如选自下列组群中的一个以上硅、钛、铝、钽、氮、氧与碳。需要注意的是，仅做为参考，在图示中由下往上的方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种存储元件包括：第一及第二电极，其垂直地分离并具有相向的接触表面；相变单元，包括上相变构件，其具有与所述第一电极形成电接触的接触表面；下相变构件，其具有与所述第二电极形成电接触的接触表面；核心构件， 其夹置于所述上与下相变构件之间且与所述两者形成电接触；其中所述相变单元由具有至少两种固相的材料所构成；以及所述上与下相变构件的横向面积实质上大于所述核心构件的横向面积；以及中间绝缘层，其夹置于所述上与下相变构件之间并 邻接至所述核心构件。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈士弘，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]
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