本发明专利技术揭示一种电阻可变存储器单元及其形成方法。所述存储器单元包括第一电极和与所述第一电极接触的至少一个电阻可变材料层。第一个第二电极与所述至少一个电阻可变材料层的第一部分接触，且第二个第二电极与所述至少一个电阻可变材料层的第二部分接触。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体装置，且具体来说，涉及相变存储器元件及其形成和使用方法。 背景技木由于非易失性存储器具有在没有电源的情况下保存数据的能力，所以非易失性存储 器是集成电路的有用元件。已研究了多种材料供非易失性存储器单元中使用。 一类可编 程电阻材料是相变材料，例如硫族化物合金，其能够在非晶相与结晶相之间稳定地转变。 每一相表现出一特定电阻状态，且所述电阻状态区分存储器元件的逻辑值。具体来说， 非晶状态表现出相对较高的电阻，且结晶状态表现出相对较低的电阻。图1A和图1B中所说明的常规相变存储器元件l具有位于第一电极2与第二电极4 之间的相变材料8的层，其三者由介电材料6支撑。根据施加在第一电极2与第二电极 4之间的电流的量，将相变材料8设置为特定电阻状态。为了获得非晶状态(图1B)， 穿过常规相变存储器元件l施加相对较高的写入电流脉冲(复位脉冲)并持续第一时间 周期，以熔化相变材料8的覆盖第一电极2的至少一部分9。将电流移除，且相变材料 8快速冷却到低于结晶温度的温度，其导致相变材料8的覆盖第一电极2的所述部分9 具有非晶状态。为了获得结晶状态(图1A)，将较低的电流写入脉冲(设置脉冲)施加 到常规相变存储器元件1并持续第二时间周期(在持续时间上通常比非晶相变材料的结 晶时间长)，以将相变材料8的非晶部分9加热到低于其熔点但高于其结晶温度的温度。 这导致相变材料8的非晶部分9再结晶为结晶状态， 一旦所述电流被移除且常规相变存 储器元件1被冷却，所述结晶状态便维持。通过施加读取电压来读取相变存储器元件1， 所述读取电压不改变相变材料8的相态。相变存储器的一个缺点是需要较大的编程电流来实现相变。此要求导致较大的存取 晶体管设计以及较大的电路布局，其中典型存储器单元的大小在约16F2到40F2的范围内。因此，希望具有编程电流要求降低且位密度增加的相变存储器装置。附图说明从下文参看附图而提供的对实施例的详细描述，本专利技术的优点和特征将变得更明9显，在附图中图1A和图1B说明常规相变存储器元件；图2A到图2B分别说明根据本专利技术实施例的相变存储器装置的局部横截面图和局部 自顶向下图3A到图3D说明制造图2A和图2B的相变存储器装置的方法的局部横截面图； 图4A到图4B说明根据本专利技术另一实施例的相变存储器装置的局部横截面图； 图5A到图5B说明根据本专利技术另一实施例的相变存储器装置的局部横截面图； 图6到图9说明根据本专利技术额外实施例的相变存储器装置的局部横截面图； 图IO说明根据本专利技术另一实施例的相变存储器装置的自顶向下图； 图IIA到图IIC说明根据本专利技术另一实施例的相变存储器装置的局部横截面图和局 部自顶向下图12A到图12E说明制造图11A到图11C的相变存储器装置的方法的局部横截面 图；以及图13是具有并入有根据本专利技术实施例而构造的相变存储器元件的存储器装置的处 理器系统的框图。 具体实施例方式在以下详细描述中，参考本专利技术的各种具体实施例。以充分的细节描述这些实施例 以使所属领域的技术人员能够实践本专利技术。将理解，可使用其它实施例，且可在不脱离 本专利技术的精神或范围的情况下，作出各种结构、逻辑和电改变。以下描述中所使用的术语"衬底"可包括任何支撑结构，包括(但不限于)具有暴 露的衬底表面的半导体衬底。半导体衬底应被理解为包括硅、绝缘体上硅(SOI)、蓝宝 石上硅(sos)、经掺杂和未经掺杂的半导体、由基础半导体底座支撑的外延硅层，以及其它半导体结构，包括由除硅之外的半导体制成的半导体结构。当以下描述中提到半导 体衬底或晶片时，可能已利用先前的工艺步骤在基础半导体或底座中或上形成区或结。 所述衬底也无需是基于半导体的，而是可为适合支撑集成电路的任何支撑结构，包括(但 不限于)金属、合金、玻璃、聚合物、陶瓷以及此项技术中已知的任何其它支撑性材料。 本专利技术的实施例提供与常规装置相比实现增加的位密度的相变存储器装置。 现在参看各图而阐释本专利技术，所述各图说明实施例，且在各图中，相同的参考数字 始终指示相同的特征。图2A和图2B说明根据本专利技术而构造的电阻可变存储器装置201的一部分的实施例。图2A是存储器装置201的一部分的自顶向下图，且图2B是图2A的装置的沿着线 2B-2B'的横截面图。将存储器装置201说明为相变存储器装置，且包括多个相变存储器元件200a、200b、 200c，其每一者用于存储至少一个位，即，逻辑l或O。存储器元件200a、 200b、 200c 由衬底IO支撑。第一介电层12形成于所述衬底上，且第一电极14形成于第一介电层 12内。相变存储器装置201还包括形成于第一电极14上并与之电连通的相变材料层16。 在图2B所示的实施例中，相变材料层16沿着介电材料19的表面且在第二介电层20内 形成。如图2A中所示，从自顶向下角度来看，介电材料19具有圆形形状，且从自顶向 下角度来看，相变材料16具有环形形状。应理解，可将介电材料19形成为具有不同形 状，例如，椭圆形、正方形以及其它形状，且因此，也可将相变材料16形成为具有不 同形状。相变材料层16接触底部电极14。第三介电层21形成于相变材料层16、第二介电层20和介电材料19上。第二电极 22形成于第三介电层21内。存储器元件200a、 200b、 200c对应于第一和第二电极与相变材料层16的一部分电 相交之处。每一第一电极14对应于包括两个存储器元件200a、 200b的单个存储器单元 202。因此，每一第一电极14与两个存储器元件200a、 200b相关联。存储器元件200a 与第一个第二电极22a相关联，且存储器元件200b与第二个第二电极22b相关联。因 此，每一存储器单元202与两个不同的第二电极22a、 22b相关联。在所说明的实施例中，每一第二电极22还与两个存储器元件相关联。举例来说， 第二电极22b与存储器元件200b和200c相关联。优选的是，每一第二电极与不同存储 器单元202的存储器元件200b、 200c相关联。除非另有陈述，否则特定的第一电极14 和特定的第二电极22优选不与相同的两个存储器元件200a、 200b、 200c相关联。这允 许通过选择对应于特定元件200a、 200b、 200c的第一电极14和第二电极22来选择每 一个别存储器元件200a、 200b、 200c。如图2A和图2B中所示，第二电极22偏离底部电极14和每一相变材料层16。因 此，对于每一存储器元件200a、 200b、 200c，使相变材料层16与电极14、 22的接触面 积减到最小。也使存储器元件200a、 200b、 200c的编程体积以及实现存储器元件200a、 200b、 200c的相变所需的电压减到最小。另外，因为例如电极14、 22以及相变材料层 16的结构在存储器元件200a、 200b、 200c之间共享，所以与现有技术装置(例如，包 括存储器元件1 (图1)的装置)相比，装置201的位密度可增加。具体来说，由于每 一第一电极14与两个存储器元件200a、 200b相关联，所以与包括存储器元件1 (图l)的常规存储器装置相比，装置201的位密度可加倍。装置201中还可包括额外的介电层以及触点和金属线。举例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种存储器装置，其包含： 多个存储器单元，至少一个存储器单元包含： 第一电极； 电阻可变材料，其与所述第一电极接触； 第一个第二电极，其与所述电阻可变材料接触并与所述第一电极相关联以界定第一存储器元件；以及 第 二个第二电极，其与所述电阻可变材料接触并与所述第一电极相关联以界定第二存储器元件。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘峻，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。