具有多水平单元的非易失性存储装置及其编程方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了包括多水平单元的非易失性存储装置及其编程方法。该装置包括第一导电图案和第二导电图案。另外，该装置包括在第一导电图案与第二导电图案之间的电极结构和数据存储图案。数据存储图案可包括相变材料，数据存储图案的第一部分的第一垂直厚度可以小于数据存储图案的第二部分的第二垂直厚度。电极结构可包括第一电极和第二电极，第一电极的垂直厚度可以大于第二电极的垂直厚度。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体地涉及电子
，具体地涉及半导体器件。
技术介绍
因为多水平单元(mult1-level unit)能够在一个单元中存储多位数据而不增大存储器尺寸，所以可考虑具有多水平单元的相变随机存取存储器(PRAM)，以增大存储密度。PRAM中的多水平单元可以由具有几个电阻水平的单元实现。
技术实现思路
一种非易失性存储装置可包括:在衬底上的第一导电图案；在第一导电图案上的开关器件；以及在开关器件上的电极结构。该装置可还包括:自对准于电极结构的数据存储图案；以及在数据存储图案上的第二导电图案。电极结构可包括第一电极和第二电极，第一电极电连接到开关器件并且与数据存储图案接触，第二电极电连接到开关器件并且与数据存储图案接触，第二电极具有比第一电极大的电阻率。在不同实施例中，第二电极可包括具有比包括在第一电极中的材料大的电阻率的材料。根据不同实施例，该装置可还包括:第一电阻图案，在第一电极与第二电极之间；以及第二电阻图案，在第二电极的与第一电阻图案相反的表面上。在不同实施例中，第一电阻图案和第二电阻图案可包括具有比第一电极和第二电极大的电阻率的材料。根据不同实施例，第一电阻图案和第二电阻图案可包括绝缘材料。在不同实施例中，第一电阻图案可包括与第二电阻图案包括的材料不同的材料。根据不同实施例，第一电阻图案和第二电阻图案可具有不同的宽度。一种非易失性存储装置的编程方法，该非易失性存储装置包括数据存储图案，数据存储图案相应于施加到电极结构的电流而具有第一电阻水平、大于第一电阻水平的第二电阻水平、大于第二电阻水平的第三电阻水平以及大于第三电阻水平的第四电阻水平，其中电流是可选择的，以提供第一置位电流、大于第一置位电流的第二置位电流、第一复位电流以及大于第一复位电流的第二复位电流或者其顺序组合，该编程方法可包括:将第二置位电流和第一复位电流顺序地施加到电极结构以使得数据存储图案具有第二电阻水平。[0011 ] 在不同实施例中，非易失性存储装置可还包括在电极结构的侧面上的第一导电图案和第二导电图案。在电流脉冲被施加在第一导电图案与第二导电图案之间之后，第一置位电流和第二置位电流的每个可具有骤降波形，该骤降波形具有与第一复位电流和第二复位电流相比更低的骤降速度。在电流脉冲被施加在第一导电图案与第二导电图案之间之后，第一复位电流和第二复位电流的每个可具有骤降波形，该骤降波形具有与第一置位电流和第二置位电流相比更高的骤降速度。根据不同实施例，该编程方法可还包括:将第二置位电流施加到电极结构以使得数据存储图案具有第一电阻水平。在不同实施例中，该编程方法可还包括:将第二复位电流和第一置位电流顺序地施加到电极结构以使得数据存储图案具有第三电阻水平。根据不同实施例，该编程方法可还包括:将第二复位电流施加到电极结构以使得数据存储图案具有第四电阻水平。在不同实施例中，该非易失性存储装置可还包括电连接到电极结构的开关器件，该电极结构可包括:第一电极，与数据存储图案接触；以及第二电极，与数据存储图案接触。第二电极可具有小于第一电极的垂直高度。根据不同实施例，当数据存储图案具有第二电阻水平时，数据存储图案的接触第一电极的部分可处于非晶态，数据存储图案的剩余部分可处于结晶态。在不同实施例中，电极结构可还包括第一电阻图案和第二电阻图案。此外，第一电极可包括第一上部和第一下部，该第一上部具有大于水平宽度的垂直高度，该第一下部具有大于垂直高度的水平宽度。第二电极可包括第二上部和第二下部，该第二上部具有大于水平宽度的垂直高度，该第二下部具有大于垂直高度的水平宽度。第一电阻图案可接触第一上部的侧壁和第一下部的顶表面，第二电阻图案可以接触第二上部的侧壁和第二下部的顶表面。一种非易失性存储装置可包括:在衬底上的第一导电图案。该装置可还包括在第一导电图案上的电极结构，该电极结构可电连接到第一导电图案。该装置可还包括在电极结构上的第二导电图案和在电极结构与第二导电图案之间的包括相变材料的数据存储图案。数据存储图案的第一部分的第一垂直厚度可以小于数据存储图案的第二部分的第二垂直厚度。在不同实施例中，电极结构可包括:第一电极，接触数据存储图案的第一部分；以及第二电极，接触数据存储图案的第二部分。根据不同实施例，第一电极的垂直厚度可以大于第二电极的垂直厚度。在不同实施例中，第一电极和第二电极的下表面可以在相等的水平上接触第一导电图案。根据不同实施例，相对于第一导电图案，第一电极的上表面可设置得比第二电极的上表面闻。在不同实施例中，第一电极和第二电极可具有L形状。根据不同实施例，第一电极可具有不同于第二电极的电阻率。在不同实施例中，第一电极和第二电极可具有不同的宽度。根据不同实施例，该装置可还包括:第一电阻图案，在第一电极与第二电极之间；以及第二电阻图案，在第二电极的与第一电阻图案相反的表面上。在不同实施例中，第一电阻图案和第二电阻图案可包括具有比第一电极和第二电极大的电阻率的材料。根据不同实施例，第一电阻图案和第二电阻图案可包括绝缘材料。在不同实施例中，第一电阻图案可包括与第二电阻图案包括的材料不同的材料。根据不同实施例，第一电阻图案和第二电阻图案可具有不同的宽度。在不同实施例中，数据存储图案可包括第一数据存储图案，该装置还包括直接相邻于第一数据存储图案设置的第二数据存储图案。第一数据存储图案和第二数据存储图案可具有关于在第一数据存储图案与第二数据存储图案之间延伸的轴而相对于彼此对称的形状。根据不同实施例，电极结构可包括第一电极结构，该装置可还包括直接相邻于第一电极结构设置的第二电极结构。第一电极结构和第二电极结构可具有关于在第一电极结构与第二电极结构之间延伸的轴而相对于彼此对称的形状。【附图说明】图1是示出根据本专利技术构思的一些实施例的非易失性存储装置的透视图；图2是示出根据本专利技术构思的一些实施例的非易失性存储装置的分解透视图；图3是示出根据本专利技术构思的一些实施例的非易失性存储装置的布局；图4是沿着图3的线Ι-I'截取的截面图；图5至图15、图16A至图16C以及图17A至图17E是放大图，示出根据本专利技术构思的一些实施例的图4的部分；图18至图21是截面图，示出根据本专利技术构思的一些实施例的非易失性存储装置的操作方法；图22至图35是沿着图3的线Ι-I'和ΙΙ_II'截取的截面图，示出根据本专利技术构思的一些实施例的非易失性存储装置的制造方法；图36是系统框图，示出包括根据本专利技术构思的一些实施例的非易失性存储装置的电子设备的示例；以及图37以及图38分别是透视图和系统框图，示出包括根据本专利技术构思的一些实施例的非易失性存储装置的电子设备的示例。【具体实施方式】以下参考附图描述示例实施例。许多不同的形式和实施例是可能的而没有背离此公开的精神和教导，因此该公开不应被解释为限于在此阐述的示例实施例。而是，这些示例实施例被提供而使得此公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员传达公开的范围。在附图中，为了清楚可以夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。通篇相似的附图标记指代相似的元件。在此参照截面图示描述本专利技术构思的示例实施例，该截面图示是理想化的实施例的示意图和示例实施例的中间结构。这样，由于例如制造技术和/或容差导致的图示的形状的变化是被预期的。因此，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非易失性存储装置，包括：在衬底上的第一导电图案；在所述第一导电图案上的开关器件；在所述开关器件上的电极结构；自对准于所述电极结构的数据存储图案；以及在所述数据存储图案上的第二导电图案，其中所述电极结构包括第一电极和第二电极，所述第一电极电连接到所述开关器件并且与所述数据存储图案接触，所述第二电极电连接到所述开关器件并且与所述数据存储图案接触，所述第二电极具有比所述第一电极大的电阻率。

【技术特征摘要】
2012.06.18 KR 10-2012-00651021.一种非易失性存储装置，包括: 在衬底上的第一导电图案； 在所述第一导电图案上的开关器件； 在所述开关器件上的电极结构； 自对准于所述电极结构的数据存储图案；以及 在所述数据存储图案上的第二导电图案， 其中所述电极结构包括第一电极和第二电极，所述第一电极电连接到所述开关器件并且与所述数据存储图案接触，所述第二电极电连接到所述开关器件并且与所述数据存储图案接触，所述第二电极具有比所述第一电极大的电阻率。2.如权利要求1所述的非易失性存储装置，其中所述第二电极包括具有比所述第一电极中所包括的材料大的电阻率的材料。3.如权利要求1所述的非易失性存储装置，还包括: 第一电阻图案，在所述第一电极与所述第二电极之间；以及 第二电阻图案，在所述第二电极的与所述第一电阻图案相反的表面上。4.如权利要求3所述的非易失性存储装置，其中所述第一电阻图案和所述第二电阻图案包括具有比所述第一电极和所述第二电极大的电阻率的材料。5.如权利要求3所述的非易失性存储装置，其中所述第一电阻图案和所述第二电阻图案包括绝缘材料。`6.如权利要求3所述的非易失性存储装置，其中所述第一电阻图案包括与所述第二电阻图案中所包括的材料不同的材料。7.如权利要求3所述的非易失性存储装置，其中所述第一电阻图案和所述第二电阻图案具有不同的宽度。8.一种非易失性存储装置的编程方法，所述非易失性存储装置包括数据存储图案，所述数据存储图案相应于施加到电极结构的电流而具有第一电阻水平、大于所述第一电阻水平的第二电阻水平、大于所述第二电阻水平的第三电阻水平以及大于所述第三电阻水平的第四电阻水平，其中所述电流是可选择的，以提供第一置位电流、大于所述第一置位电流的第二置位电流、第一复位电流以及大于所述第一复位电流的第二复位电流或者其顺序组合，所述编程方法包括: 将所述第二置位电流和所述第一复位电流顺序地施加到所述电极结构以使得所述数据存储图案具有所述第二电阻水平。9.如权利要求8所述的编程方法，其中所述非易失性存储装置还包括在所述电极结构的侧面上的第一导电图案和第二导电图案，以及 其中在电流脉冲被施加在所述第一导电图案与所述第二导电图案之间之后，所述第一置位电流和所述第二置位电流的每个具有骤降波形，所述骤降波形具有与所述第一复位电流和所述第二复位电流相比更低的骤降速度，以及 在电流脉冲被施加在所述第一导电图案与所述第二导电图案之间之后，所述第一复位电流和所述第二复位电流的每个具有骤降波形，所述骤降波形具有与所述第一置位电流和所述第二置位电流相比更高的骤降速度。10.如权利要求8所述的编程方法，还包括:将所述第二置位电流施加到所述电极结构以使得所述数据存储图案具有所述第一电阻水平。11.如权利要求8所述的编程方法，还包括:将所述第二复位电流和所述第一置位电流顺序地施加到所述电极结构以使得所述数据存储图案具有所述第三电阻水平。12.如权利要求8所述的编程方法，还包括:将所述第二复位电流施加到所述电极结构以使得所述数据存储图案具有所述第四电阻水平。13.如权利要求8所述的编程方法，其中所述非易失性存储装置还包括电连接到所述电极结构的开关器件，所述电极结构包括: 第一电极，与所述数据存储图案接触；以及 第二电极，与所述数据存储图案接触，所述第二电极具有小于所述第一电极的垂直高度。14.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴圭焕，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
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