介电层夹置的柱状存储装置制造方法及图纸

一种存储装置实施例包含一底电极结构及一顶电极结构，及一存储单元在两者之间。该存储单元包含一底存储元件及一顶存储元件，及一介电元件在两者之间。一较低电阻导电路经形成在介电元件。该介电元件具有一外缘和一中心部位，而该外缘较厚于该中心部位。为了制造该存储装置，施加一电性脉冲通过该存储单元以形成一导电路径并通过该介电元件。借着氧化该存储单元的该外表面可以形成一钝化元件，这样亦可以加大该存储元件的该外缘。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于以相变化基础存储材料为主的高密度存储装置，包含硫属化物基础材料与其它可程序化电阻材料，以及制造此等装置的方法。
技术介绍
以相变化材料为基础的存储器材料，如硫属化物材料及其类似材料，亦可以由施加合适于集成电路操作的电流而改变状态。此通常为非晶状态具有较通常为结晶状态为高的电阻特性，其可以被快速感应资料之用。此等性质有利于作为非挥发性存储器电路的可程序电阻材料，其可以用随机方式进行资料的读取与写入。 非晶状态改变为结晶状态的相变化通常是一较低电流的操作。而自结晶状态改变为结非晶状态的相变化，在此称为重置，一般是为一高电流操作，其包含一短暂的高电流密度脉冲以熔化或破坏结晶结构，其后此相变化材料会快速冷却，抑制相变化的过程，使得至少部份相变化结构得以维持在非晶态。在理想状态下，致使相变化材料从结晶态转变至非晶态的重置电流强度应越低越好。 重置所需的电流强度，可由减低在存储器中的相变化材料元件的尺寸，及/或减少电极与此相变化材料的接触面积，从而对此相变化材料元件施加较小的绝对电流值，便可达成较高的电流密度。 —种用以在相变化细胞中控制主动区域尺寸的方式，是设计非常小的电极以将电流传送至一相变化材料体中。此微小电极结构会在相变化材料中类似蕈状的小区域，即接点部位，诱发相变化。请参照2002/8/22发证给Wicker的美国专利6， 429， 064号Reduced Contact Areas of SidewallConductor、2002/10/8发证给Gilgen的美国专利6,462,353 Method forFabricating a SmallArea of Contact Between Electrodes，，、2002/12/31发i正给Lowrey的美国专利6,501,111号Three-Dimensional (3D)Programmable Device、以及2003/7/1发证给Harshf ield的美国专利6， 563， 156号Memory Elements and Methods for Making same，，。 在以非常小的尺度制造这些元件、以及欲满足大规模生产存储元件时所需求的严格工艺变量时，则会遭遇到问题。 要降低所需要的电流量的另外一传统方式是縮小该存储单元的尺寸。然而，这样的方式具有一些问题，因为要制造每一存储单元具有相同尺寸有困难度，然而对于这些存储单元一致性的操作上这却是必要的。另外一种方式是限制由该相变化材料的热散失。若要成功的使用这种方式，但某种程度上也证明了其困难性，因为一般用来做为金属电极不仅仅是好的电性导体更是好的热导体。 因此，需要提供一种具有低电流操作的存储装置并加速工艺，以及制造此种装置的制造方法。
技术实现思路
—种存储装置实施例包含一底电极结构及一顶电极结构，及一存储单元在两者之间。该存储单元包含一底存储元件包含一底存储材料，借着施加能量在电性特性状态间转换，一顶存储元件包含一顶存储材料，借着施加能量在电性特性状态间转换以及一介电元件，在该底存储元件和该顶存储元件之间。该介电元件包含一导电路径形成该顶存储元件和该底存储元件间的连接。该介电元件的该部位围绕着该导电路径，且该介电元件的该部位具有一电阻大于该导电路径的该电阻。在一些实施例中，该底存储元件和该顶存储元件包含不同的存储材料。在一些实施例中，每一该底存储元件和该顶存储元件包含GST以及该介电元件包含Gex0y或SiOx。在一些实施例中，该存储单元在该底电极结构和顶电极结构之间延伸出一外表面，而该外表面具有一钝化元件。在一些实施例中，该介电元件具有一外缘和一中心部位，而该外缘较厚于该中心部位。 —种用来制造一存储装置的方法的一实施例包含形成一底电极结构及一顶电极结构，并在其中间形成一存储单元，该存储单元包含一底存储元件及一顶存储元件，以及在其中间形成一介电元件。执行一电性崩溃步骤于该介电元件，借着施加一电性脉冲于该存储单元，形成通过该介电元件的一导电路径。在一些实施例中，对于该底存储元件和该顶存储元件使用不同的存储材料。 一些实施例中，包含形成一钝化元件围绕于该存储单元的外表面。在一些实施例中，该钝化元件可由氧化该外表面来产生。在一些实施例中氧化该外表面加大了该介电元件的该外缘，使得该外缘较厚于该中心部位。 本专利技术一集成电路的一实施例包含一存储阵列及控制电路。该存储阵列包含多个存储装置。至少一些该存储装置包含一存储单元。该存储单元包含一底存储元件、一顶存储元件，以及一介电元件介于该底存储元件和该顶存储元件之间。在一电性崩溃步骤中适合通过该存储单元施加一电性脉冲的控制电路，以形成通过该介电元件的一导电路径，该介电元件连接该至少某些该存储单元装置的该顶存储元件和该底存储元件，该介电元件围绕在该导电路径的部位具有一电阻大于该导电路径的电阻。在一些实施例中，至少一些该存储装置还包含一钝化元件围绕于该存储单元。在一些实施例中，该导电路径是一电性-脉冲-形成的导电路径。在一些实施例中，该介电元件具有一外缘和一中心部位，而该外缘较厚于该中心部位。附图说明 凡是本专利技术的目的及优点等将可通过下列说明的附图、实施方式及权利要求范围获得充分了解，其中 图1是依据本专利技术制造的一存储装置的一简单的剖面图。 图2是图1的该装置的一部位的放大图，绘示在该底存储元件和该顶存储元件通过该介电元件及该转变区域的一导电路径。 图3至图5用来制造图1的该存储装置的步骤的示范结构。 图3绘示形成一第一介电层包含底电极、其上的一第一存储元件层、一介电层、一第二存储元件层、及一覆盖层。 图4绘示由图3结构形成具有被一介电层围绕的存储材料柱，且顶电极在其上方。 图5绘示图4的一结构在执行一电性崩溃步骤后产生通过该介电层的导电路径。 图6至图7是依据本专利技术另一实施例中，具有一钝化元件围绕该存储材料柱以帮 忙保护该存储单元的该外表面。 图8是图7的该存储单元的一放大图，较佳地绘示出该介电层的该放大的外缘。 图9是依据本专利技术一实施例包含一存储装置的一集成电路装置的一方块图，而该 存储装置包含具有介电元件的存储单元，且在该底电极元件和该顶电极元件之间通过该介 电元件具有一导电路径。具体实施例方式以下将参照至特定结构实施例与方法而详述本专利技术。可以理解的是，本
技术实现思路
说明章节目的并非在于定义本专利技术。本专利技术是由权利要求范围所定义。凡是本专利技术的实施 例、特征、目的及优点等将可通过下列说明申请专利的范围及附图获得充分了解。本专利技术所 述的较佳实施例并不局限其范围，而由权利要求范围中定义。熟习此项技术的人士亦可了 解本专利技术实施方式中的各种等同变化。在本专利技术中相似元件，将以相似的标号标示的。 图1绘示依据本专利技术制造一存储装置10的一实施例。该存储装置10包含一底电 极结构12、一顶电极结构14、以及在其之间的一存储单元16。该存储单元16包含一底存 储元件18、一顶存储元件20以及在其之间的一介电元件22。该底存储元件18及该顶存储 元件20分别包含底存储材料和顶存储材料。该存储材料是可在施加能量的状况下在电性 特性间转换。最佳地绘示在图2，该介电元件22在该底存储元件18和该顶存储元件20之 间形成具有一低电阻的导电路径2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储装置，包含：一底电极结构；一存储单元在该底电极结构之上，包含：一底存储元件包含一底存储材料，借着施加能量在电性特性状态间转换；一顶存储元件包含一顶存储材料，借着施加能量在电性特性状态间转换；一介电元件，在该底存储元件和该顶存储元件之间，其包含一形成该顶存储元件和该底存储元件间的连接导电路径；以及该介电元件围绕着该导电路径的部位具有一电阻大于该导电路径的电阻；以及一顶电极结构在该存储单元的该顶存储元件之上。

【技术特征摘要】
US 2008-10-10 12/249,178一种存储装置，包含一底电极结构；一存储单元在该底电极结构之上，包含一底存储元件包含一底存储材料，借着施加能量在电性特性状态间转换；一顶存储元件包含一顶存储材料，借着施加能量在电性特性状态间转换；一介电元件，在该底存储元件和该顶存储元件之间，其包含一形成该顶存储元件和该底存储元件间的连接导电路径；以及该介电元件围绕着该导电路径的部位具有一电阻大于该导电路径的电阻；以及一顶电极结构在该存储单元的该顶存储元件之上。2. 如权利要求1所述的存储装置，其中该介电元件具有一厚度介于lnm至30nm之间。3. 如权利要求1所述的存储装置，该顶电极结构包含一顶电极和一覆盖层，该覆盖层 介于该顶电极及该顶存储元件之间。4. 如权利要求1所述的存储装置，其中还包含一钝化元件围绕于该存储单元。5. 如权利要求1所述的存储装置，其中该介电元件具有一外缘和一中心部位，而该外 缘厚于该中心部位。6. —种用来制造一存储装置的方法，包含形成一底电极结构及一顶电极结构，并在其中间形成一存储单元，该存储单元包含一 底存储元件及一顶存储元件，以及在其中间形成一介电元件；以及执行一电性崩溃步骤于该介电元件，借着施加一电性脉冲于该存...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明修，陈介方，
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]