存储器器件以及形成存储器结构的方法技术

实施例包括形成交叉点存储器器件的方法、形成多层选择器材料的方法和器件。多层选择器结构的第一层可以包括多层选择器结构的第二层的元素的子集。开关元件的梯度浓度可以在选择器结构中找到，第一层包括基本稳定的元素浓度，第二层包括共有元素以及第一层独有的元素的浓度梯度。本申请的实施例还提供了存储器器件以及形成存储器结构的方法。件以及形成存储器结构的方法。件以及形成存储器结构的方法。

【技术实现步骤摘要】
存储器器件以及形成存储器结构的方法


[0001]本申请的实施例涉及半导体
，更具体地，涉及存储器器件以及形成存储器结构的方法。

技术介绍

[0002]半导体存储器用于电子应用的集成电路，包括例如收音机、电视、手机和个人计算设备。半导体存储器的一种类型是相变随机存取存储器(PCRAM，phase
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change random access memory)，其涉及在相变材料(诸如硫属材料)中储存数值。相变材料可以在非晶相(具有高电阻率)和结晶相(具有低电阻率)之间切换，以指示位代码。PCRAM单元通常包括两个电极之间的相变材料(PCM，phase change material)元件。

技术实现思路

[0003]根据本申请的实施例的一个方面，提供了一种形成存储器结构的方法，包括：形成存储器单元的存储器结构，存储器结构插入在上电极和下电极之间；形成存储器单元的选择器结构，选择器结构插入在上电极和下电极之间，选择器结构包括设置在第一层中的第一材料和设置在第二层中的第二材料，第一材料包括第二材料和附加元素，第一材料包括双向阈值开关材料；以及在选择器结构上方形成字线，字线的纵长方向垂直于位线的纵长方向，位线设置在选择器结构下方。
[0004]根据本申请的实施例的另一个方面，提供了.一种形成存储器结构的方法，包括：形成位线金属；沉积底部电极金属；在底部电极金属上方沉积存储器层；在底部电极金属上方沉积选择器层；在选择器层上方沉积顶部电极金属；在顶部电极金属上方形成第一掩模，并且将顶部电极金属、选择器层、存储器层和底部电极金属图案化为与位线金属对应的条带的集合；沉积横向围绕条带的集合的绝缘层；在绝缘层和顶部电极金属上方形成字线金属；在字线金属上方形成第二掩模；以及图案化字线金属，并且使用第二掩模将顶部电极金属、选择器层、存储器层和底部电极金属图案化为柱的集合，每个柱对应于存储器单元。
[0005]根据本申请的实施例的又一个方面，提供了一种存储器器件，包括：存储储器结构，选择器结构，选择器结构包括第一材料层和第二材料层，其中第二材料层包括来自第一材料层的材料的子集，顶部电极，和底部电极，存储器结构和选择器结构插入在顶部电极和底部电极之间；位线，耦合到底部电极；以及源极线，耦合到顶部电极。
附图说明
[0006]当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0007]图1示出了根据一些实施例的存储器阵列中的交叉点或交叉条存储器单元的阵列的透视图。
[0008]图2A示出了根据一些实施例的存储器单元的简图。
[0009]图2B示出了根据一些实施例的选择器切换结构的特征。
[0010]图3示出了根据一些实施例的存储器阵列的电路示意图。
[0011]图4A、图4B、图4C和图4D示出了根据一些实施例的存储器单元的各种配置。
[0012]图5A、图5B、图5C和图5D示出了根据一些实施例的存储器单元的存储器元件的各种配置。
[0013]图6、图7、图9、图11、图13、图15、图17、图19、图21、图23、图25提供了根据一些实施例的形成存储器阵列的中间视图。
[0014]图8A至图8D、图10A至图10B、图12A至图12B、图14A至图14B、图16A至图16B、图18A至图18B、图20A至图20B、图22A至图22B、图24A至图24B提供了根据一些实施例的形成存储器阵列的中间视图。
[0015]图26A和图26B以及图30A、图30B、图31A和图31B提供了根据一些实施例的形成存储器阵列的中间视图。
[0016]图27A和图27B示出了根据一些实施例的各种配置。
[0017]图28和图29示出了根据一些实施例的浓度曲线图。
具体实施方式
[0018]以下公开内容提供了许多用于实现本专利技术的不同特征不同的实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实施例或实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例而不旨在限制。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0019]此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在
…
下方”、“在
…
下面”、“下部”、“在
…
上面”、“上部”等的间隔关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，间隔关系术语旨在包括器件在使用或操作工艺中的不同方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且在本文中使用的间隔关系描述符可以同样地作相应地解释。
[0020]实施例利用具有多层的存储器单元的选择器层结构。切换材料的浓度百分比从外向内逐渐增加，从而导致更好的切换性能。切换层和附近金属层之间的干扰较小。此外，改进的切换性能包括比单层选择器结构更灵敏的开/关切换曲线图，以及更小的周期至周期V
th
变化和更小的器件至器件V
th
(阈值电压)变化。存储器单元可以使用多层选择器结构和存储器元件的各种配置来形成。
[0021]图1示出了根据一些实施例的存储器阵列300中的交叉点或交叉条存储器单元200的阵列的透视图。存储器阵列300包括以“交叉点”配置连接的位线12、字线112和存储器单元200，其中特定的位线12和特定的字线112的寻址一起选择特定的存储器单元200。在一些实施例中，可以堆叠存储器阵列300以创建3D存储器阵列(未示出)。存储器阵列300可以形成在衬底上(例如，见图6的衬底2)，衬底可以是半导体衬底或其他类型的衬底。在一些实施
例中，衬底可以包括有源器件和/或无源器件(例如晶体管、二极管、电容器、电阻器等)。器件可以根据适用的制造工艺来形成。在一些实施例中，衬底中未形成任何器件。在一些实施例中，存储器阵列300形成在衬底上方的互连结构的金属化层中。存储器阵列300可以电连接到一个或多个金属化层。例如，在一些实施例中，字线112和/或位线12可以是金属化层的导电线。
[0022]在图1所示的实施例中，每个存储器单元200包括底部电极24、存储器储存结构34、中间层44、选择器结构54和顶部电极64。顶部电极64和底部电极24之间的元件，例如包括存储器储存结构34、中间层44和选择器层54，可以被称为存储器元件76。位线12电连接到存储器阵列300中的存储器单元200的对应列的底部电极24。存储器阵列300的每个列具有相关联的位线12(例如，位线12A、1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成存储器结构的方法，包括：形成存储器单元的存储器结构，所述存储器结构插入在上电极和下电极之间；形成所述存储器单元的选择器结构，所述选择器结构插入在所述上电极和所述下电极之间，所述选择器结构包括设置在第一层中的第一材料和设置在第二层中的第二材料，所述第一材料包括所述第二材料和附加元素，所述第一材料包括双向阈值开关材料；以及在所述选择器结构上方形成字线，所述字线的纵长方向垂直于位线的纵长方向，所述位线设置在所述选择器结构下方。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一层中的所述第一材料的浓度在所述第一层的整个厚度上是基本均匀的。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二层中的所述第二材料的浓度在所述第二层的整个厚度上具有浓度的梯度变化。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述浓度的梯度变化包括两个不同的斜率。5.根据权利要求4所述的方法，其中，第一斜率增加所述第二层中的所述第二材料的浓度，并且第二斜率减少所述第二层中的所述第二材料的浓度。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二层包括所述第一层中的所述附加元素，所述附加元素的浓度的梯度增加到所述第一层和所述第二层之间的界面。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择器结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴政宪，鲍新宇，安隼立，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：