相变存储器单元和存储器装置制造方法及图纸

本公开的实施例涉及相变存储器单元和存储器装置。所提供的是相变存储器单元。在至少一个实施例中，相变存储器单元包括加热器和堆叠。该堆叠包括至少一个锗层或氮掺杂锗层，以及第一合金的至少一层，第一合金包括锗、锑和碲。电阻层位于加热器和堆叠之间。电阻层位于加热器和堆叠之间。电阻层位于加热器和堆叠之间。

【技术实现步骤摘要】
相变存储器单元和存储器装置


[0001]本公开总体上涉及存储器装置，并且更具体地涉及相变存储器单元和存储器装置。

技术介绍

[0002]相变材料是可以在热作用下在结晶相和非晶相之间转换的材料。由于非晶材料的电阻明显大于相同材料的结晶相的电阻，因此这种现象用于定义两个存储器状态，例如0和1，以通过测量的电阻来区分相变材料。用于制造存储器的最常见的相变材料是由锗、锑和碲组成的合金。

技术实现思路

[0003]在此需要改进现有的相变存储器单元，以便可靠地实现两个以上的多个存储器状态。
[0004]在此需要改进现有的相变存储器单元，以减少未对准问题的影响。
[0005]一个实施例解决了已知相变存储器单元的全部或一些缺点。
[0006]一个实施例提供了一种相变存储器单元，包括：加热器；至少一个锗层或氮掺杂锗层；以及第一合金的至少一层，所述第一合金包括锗、锑和碲；以及位于加热器和堆叠之间的电阻层。
[0007]根据一个实施例，述相变存储器单元还包括绝缘区域，所述绝缘区域横向地围绕所述堆叠的侧壁和所述电阻层的侧壁。
[0008]根据一个实施例，电阻层在堆叠的整个底层之下延伸。
[0009]根据一个实施例，电阻层与加热器和堆叠的底层接触。
[0010]根据一个实施例，堆叠包括第二合金的区域，第二合金包括锗、锑和碲，第二合金的区域从所述电阻层延伸并穿过至少一个锗层或氮掺杂锗层，第二合金具有高于所述第一合金的锗浓度。
[0011]根据一个实施例，所述相变存储器单元还包括在所述堆叠的顶层上的导电层。
[0012]根据一个实施例，在所述第二合金的所述区域的顶部与导电层之间没有所述至少一个锗层或氮掺杂锗层的部段。
[0013]根据一个实施例：第一存储器状态由完全处于结晶状态的区域限定；第二存储器状态由具有完全覆盖所述电阻层的上表面的非晶区域定义存储器；并且至少一个中间存储器状态由部分地覆盖所述电阻层的所述上表面的所述非晶区域来定义存储器。
[0014]根据一个实施例：所述第二合金的所述区域的相是能够选择性改变的，并且其中：在第一存储器状态中，所述第二合金的所述区域处于基本均匀的结晶相；在第二存储器状态中，所述第二合金的所述区域具有完全覆盖所述电阻层的上表面的非晶区域；并且在至少一种中间存储器状态中，所述第二合金的所述区域具有部分覆盖所述电阻层的上表面的非晶区域。
[0015]另一实施例提供了一种存储器装置，所述存储器装置包括：至少一个相变存储器单元，所述至少一个相变存储器单元包括：加热器，堆叠，包括：至少一个锗层或氮掺杂锗层；以及第一合金的至少一层，所述第一合金包括锗、锑和碲；以及电阻层，位于所述加热器和所述堆叠之间。
[0016]根据一个实施例：所述至少一个相变存储器单元还包括绝缘区域，所述绝缘区域横向地围绕所述堆叠的侧壁和所述电阻层的侧壁。
[0017]根据一个实施例：所述电阻层在所述堆叠的整个底层之下延伸。
[0018]根据一个实施例：述电阻层与所述加热器和所述堆叠的底层接触。
[0019]根据一个实施例：所述堆叠包括第二合金的区域，所述第二合金包括锗、锑和碲，所述第二合金的所述区域从所述电阻层延伸并穿过所述至少一个锗层或氮掺杂锗层，所述第二合金具有高于所述第一合金的锗浓度。
[0020]根据一个实施例：所述第二合金的所述区域的相是能够选择性改变的，并且其中：在第一存储器状态中，所述第二合金的所述区域处于基本均匀的结晶相；在第二存储器状态中，所述第二合金的所述区域具有完全覆盖所述电阻层的上表面的非晶区域；并且在至少一种中间存储器状态中，所述第二合金的所述区域具有部分覆盖所述电阻层的上表面的非晶区域。
[0021]根据一个实施例：所述至少一个相变存储器单元还包括在所述堆叠的顶层上的导电层。
附图说明
[0022]在以下通过示例而非限制的方式给出的对特定实施例的描述中，将详细描述前述特征和优点以及其他，其中：
[0023]图1是相变存储器装置的示例的简化透视图；
[0024]图2A和2B示出了由制造步骤得到的相变存储器单元的实施例的两个简化的截面图；
[0025]图3A和3B示出了由图2A和2B的步骤之后的制造步骤得到的相变存储器单元的实施例的两个简化的截面图存储器；
[0026]图4A、4B和4C示出了对相变存储器单元进行写入的方法的各个步骤的三个简化的截面图；
[0027]图5是示出与相变存储器单元的几种状态相对应的电阻变化的示例的图；和
[0028]图6示意性地示出了存储器器的实施例。
具体实施方式
[0029]在各个附图中，相似的特征已经由相似的附图标记表示。特别地，在各个实施例之间共有的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记并且可以布置相同的结构、尺寸和材料特性。
[0030]为了清楚起见，仅示出和详细描述了对于理解本文所述实施例有用的操作和元件。
[0031]除非另有说明，当提到连接在一起的两个元件时，这表示没有导体以外的任何中
间元件的直接连接，并且当提到耦合在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以被连接或者它们可以通过一个或多个其他元件被耦合。
[0032]在以下公开中，除非另有说明，否则当提及绝对位置限定词(例如术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等)时或相对位置限定词(例如术语“上方”、“下方”、“较高”、“较低”等)时、或定向限定词(例如“水平”、“垂直”等)时，参考图中所示的方向。
[0033]除非另有说明，否则表述“大约”、“近似”、“基本上”和“以
……
的顺序”表示在10％以内、优选地在5％以内。
[0034]图1是包括多个存储器单元100的相变存储器装置10的示例的简化透视图。
[0035]相变存储器(PCM)单元、例如图1所示的存储器单元100，通常嵌入在非易失性存储器(NVM)装置中、例如电可擦可编程只读存储器(EEPROM)中。通常在制造存储器装置时执行这种存储器装置中的每个存储器单元的编程，并且此后、特别是在其使用期间可以多次修改。
[0036]如图1所示，存储器装置10的存储器单元100以网格状或矩阵图案布置。换句话说，存储器装置10由存储器单元100的阵列组成。每个存储器单元100位于阵列的行和列的交点处。在图1中，仅示出了三个列BL和两个行WL。
[0037]彼此平行且平行于图1的平面的列BL将进一步称为“位线”(BL)。彼此平行并且垂直于位线的行将进一步被称为“字线”(WL)。
[0038]存储器装置10的每个相变存储器单元100包括加热器102或电阻元件。在图1的示例中，加热器102具有L形的截面，因此包括水平部段和垂直部段。
[0039]加热器102通常被绝缘或介电层104包围，该绝缘或介电层例如由氮化物和/或氧化物、例如由氧化硅或氮化硅构成。该绝缘层104的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相变存储器单元，其特征在于，所述相变存储器单元包括：加热器；堆叠，包括：至少一个锗层或氮掺杂锗层；以及第一合金的至少一层，所述第一合金是锗锑碲合金；以及电阻层，位于所述加热器和所述堆叠之间。2.根据权利要求1所述的相变存储器单元，其特征在于，所述相变存储器单元还包括绝缘区域，所述绝缘区域横向地围绕所述堆叠的侧壁和所述电阻层的侧壁。3.根据权利要求1所述的相变存储器单元，其特征在于，所述电阻层在所述堆叠的整个底层之下延伸。4.根据权利要求1所述的相变存储器单元，其特征在于，所述电阻层与所述加热器和所述堆叠的底层接触。5.根据权利要求1所述的相变存储器单元，其特征在于，所述堆叠包括第二合金的区域，所述第二合金的所述区域从所述电阻层延伸并穿过所述至少一个锗层或氮掺杂锗层。6.根据权利要求5所述的相变存储器单元，其特征在于，所述相变存储器单元还包括在所述堆叠的顶层上的导电层。7.根据权利要求6所述的相变存储器单元，其特征在于，在所述第二合金的所述区域的顶部和所述导电层之间没有所述至少一个锗层或氮掺杂锗层的部段。8.根据权利要求5所述的相变存储器单元，其特征在于，所述第二合金的所述区域的相是能够选择性改变的，并且其中：在第一存储器状态中，所述第二合金的所述区域处于基本均匀的结晶相；在第二存储器状态中，所述第二合金的所述区域具有完全覆盖所述电阻层的上表面的非晶区域；并且在至少一种中间存储器状态中，所述第二合金的所述区域具有部分覆盖所...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：法国原子能及替代能源委员会，
类型：新型
国别省市：