阻变存储器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够实现多电平单元（MLC）的阻变存储器件及其制造方法。所述阻变存储器件包括：下电极，与开关器件连接，并且包括形成在下电极的顶部上的第一节点和第二节点以分隔开固定的间隔；相变材料图案，形成在第一节点和第二节点上；上电极，形成在相变材料图案上；导电材料层，形成在上电极的顶部和外侧壁上；第一接触插塞，形成在上电极的一个边缘，以与上电极和导电材料层连接；以及第二接触插塞，形成在上电极的另一个边缘，以与上电极和导电材料层连接。

【技术实现步骤摘要】
阻变存储器件及其制造方法相关申请的交叉引用本申请要求2012年6月19日向韩国专利局提交的申请号为10-2012-0065802的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术构思涉及一种半导体器件，更具体而言，涉及一种阻变存储器件及其制造方法。
技术介绍
非易失性存储器件，其中以相变存储器件、快闪存储器件、磁性存储器件等为代表，易于基于多电平单元技术以低成本高度集成。针对动态随机存取存储器（DRAM）的缩放限制和快闪存储器件的可靠性，非易失性存储器件之中的相变存储器件成为实用的替代物。具体地，相变存储器件具有非易失特性、高速操作、稳定、不擦除操作、持久以及以字节为单位来访问这些优点，因此可以被称作最适用于储存类型存储器（SCM）的下一代存储器件。SCM被应用为储存装置和/或主存储装置，相变存储器件必须以低功耗快速并准确地执行编程和读取操作以便执行功能。另外，相变存储器件已经从单电平单元（SLC）结构研究到多电平单元（MLC）结构，以便被高度地集成。主要使用对施加到结构与SLC相同的存储器单元的脉冲进行控制的方法来实现MLC。图1是说明相变存储器件的结构的图。如图1中所示，开关器件103形成在其中形成有底部结构的半导体衬底101上，下电极105形成为与开关器件103电连接。相变材料图案107和上电极109形成在下电极105上，上电极109经由接触插塞111与位线（未示出）电连接。图2是说明为了引起具有图1结构的存储器件操作成MLC而施加的脉冲的一个实例的图。首先，图2（a）示出单脉冲模式，并且经由写入-读取过程来实现MLC。在这种脉冲施加方法中，施加的脉冲类型简单，但是“10”状态和“01”状态之间的转换状态不准确。图2（b）示出第一双脉冲模式，并且经由复位电流施加-写入-读取过程来实现MLC。在这种脉冲施加方法中，在施加编程脉冲之前预先施加复位脉冲，以便编程“10”状态和“01”状态。因此，除了如图2（a）中所示的单脉冲模式以外，需要额外的脉冲，并且需要三种脉冲电平。然而，容易形成诸如“01”和“10”的中间电平。接着，图2（c）示出第二双脉冲模式。这种脉冲施加方法与第一双脉冲模式的相似之处在于：在施加编程脉冲之前预先施加复位脉冲，以便编程“10”状态和“01”状态。然而，该脉冲施加方法与第一双脉冲模式的不同之处在于：为了形成中间电平而施加的脉冲被配置成慢消隐类型。这种脉冲施加方法使用一种脉冲电平，因而可以简化用于电压泵浦电路的配置。图2（d）示出第三双脉冲模式，并且经由设定电流施加-写入-读取过程来实现MLC。这种脉冲施加方法与图2（b）的方法相似。然而，该脉冲施加方法与图2（b）的方法的不同之处在于要首先施加设定电流。图2（e）示出经由编程和验证模式（PNV）来实现MLC。该脉冲施加方法将验证脉冲加入单脉冲模式，是形成期望电阻状态的最佳模式。然而，由于编程和验证过程的重复而使编程周期的时间变长。如上所述，目前，通过应用与应用到SLC的单元结构相同的单元结构并且仅改变脉冲类型来实现MLC。因此，数据电平可能根据电阻漂移或相变材料中的部分成分变化而改变，因此，由于存储器件的使用寿命增加的原因而难以保证可靠性。
技术实现思路
本专利技术的一个或更多个示例性实施例提供一种能够实施多电平单元（MLC）的阻变存储器件及其制造方法。根据一个示例性实施例的一个方面，提供了一种阻变存储器件。所述阻变存储器件可以包括：下电极，所述下电极与开关器件连接，并且包括形成在下电极的顶部上的第一节点和第二节点以分隔开固定的间隔；相变材料图案，所述相变材料图案形成在第一节点和第二节点上；上电极，所述上电极形成在相变材料图案上；导电材料层，所述导电材料层形成在上电极的顶部和外侧壁上；第一接触插塞，所述第一接触插塞形成在上电极的一个边缘，以与上电极和导电材料层连接；以及第二接触插塞，所述第二接触插塞形成在上电极的另一个边缘，以与上电极和导电材料层连接。根据一个示例性实施例的另一个方面，提供了一种制造阻变存储器件的方法。所述方法可以包括以下步骤：提供形成有开关器件的半导体衬底；形成下电极，所述下电极的底部与开关器件连接，所述下电极的顶部包括以固定的间隔分隔开的第一节点和第二节点；形成相变材料层和上电极材料并且将相变材料层和上电极材料图案化，使得第一节点和第二节点与相变材料图案连接；在上电极的顶部和外侧壁上形成导电材料层；在包括导电材料层的半导体衬底上形成层间绝缘层，并且形成上电极接触孔，上电极接触孔中的一个暴露出上电极的一个边缘和导电材料层的一个边缘，上电极接触孔中的另一个暴露出上电极的另一个边缘和导电材料层的另一个边缘；以及形成沉积在上电极接触孔中的接触插塞。在以下标题为“具体实施方式”的部分描述这些和其他的特点、方面以及实施例。附图说明从如下结合附图的详细描述将更加清楚地理解本专利技术主题的以上和其他的方面、特征和其他的优点，其中：图1是说明一般的相变存储器件的截面图；图2是为了引起一般的相变存储器件操作成多电平单元（MLC）而施加的脉冲的示意图；图3至图7是说明根据本专利技术构思的一个示例性实施例的制造阻变存储器件的方法的截面图；以及图8是说明根据本专利技术构思的另一个示例性实施例的制造阻变存储器件的方法的截面图。具体实施方式在下文中，将参照附图更详细地描述示例性实施例。本文参照截面图描述示例性实施例，截面图是示例性实施例（以及中间结构）的示意性图示。照此，可以预料到图示的形状变化是例如制造技术和/或公差的结果。因而，示例性实施例不应被解释为局限于本文所说明的区域的特定形状，而是可以包括例如来自于制造的形状差异。在附图中，为了清楚起见，可能对层和区域的长度和尺寸进行夸大。相似的附图标记在附图中表示相似的元件。还要理解当提及一层在另一层或衬底“上”时，其可以直接在另一层或衬底上，或还可以存在中间层。图3至图7是说明根据本专利技术构思的一个示例性实施例的制造阻变存储器件的方法的截面图，其中图3至图7是沿第一方向、例如字线方向的截面图。参见图3，在形成有底部结构的半导体衬底201上形成开关器件203，并且形成与开关器件203电连接的下电极205。随后，在下电极205上形成相变材料图案207和上电极209。这里，在一些实施例中开关器件可以是二极管。另外，下电极205可以形成为使得下电极205可以经由单个节点与开关器件203连接，并且下电极205可以经由至少两个节点2051和2053与相变材料图案207连接。此时，第一节点2051和第二节点2053可以被形成为以固定的间隔分隔开。在本专利技术构思的示例性实施例中，可以确定第一节点2051和第二节点2053之间的间隔，使得当经由第一节点2051和第二节点2053来改变相变材料图案207的结晶状态时，被第一节点2051非晶化的区域与被第二节点2053非晶化的区域不重叠。参见图4，在包括相变材料图案207和上电极209的半导体衬底上形成导电材料层211，然后经由间隔件刻蚀来沿字线方向进行单元之间的间隔。在一些实施例中，将导电材料层211沉积在半导体衬底上，以覆盖上电极209的顶表面和侧壁以及相变材料图案207的侧壁。然后执行刻蚀工艺以去除导电材料层211的一部分，以沿字线方向形成单元之间的间隔。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻变存储器件，包括：下电极，所述下电极与开关器件连接，并且包括形成在所述下电极的顶部上的第一节点和第二节点，所述第一节点和第二节点分隔开固定的间隔；相变材料图案，所述相变材料图案形成在所述第一节点和所述第二节点上；上电极，所述上电极形成在所述相变材料图案上；导电材料层，所述导电材料层形成在所述上电极的顶部和外侧壁上；第一接触插塞，所述第一接触插塞形成在所述上电极的顶部的一个边缘，以与所述上电极和所述导电材料层连接；以及第二接触插塞，所述第二接触插塞形成在所述上电极的顶部的另一个边缘，以与所述上电极和所述导电材料层连接。

【技术特征摘要】
2012.06.19 KR 10-2012-00658021.一种阻变存储器件，其特征在于，所述阻变存储器件包括：下电极，所述下电极与开关器件连接，并且包括形成在所述下电极的顶部上的第一节点和第二节点，所述第一节点和第二节点分隔开固定的间隔；相变材料图案，所述相变材料图案形成在所述第一节点和所述第二节点上；上电极，所述上电极形成在所述相变材料图案上；导电材料层，所述导电材料层形成在所述上电极的顶部和外侧壁上；第一接触插塞，所述第一接触插塞形成在所述上电极的顶部的一个边缘，以与所述上电极和所述导电材料层连接；以及第二接触插塞，所述第二接触插塞形成在所述上电极的顶部的另一个边缘，以与所述上电极和所述导电材料层连接。2.如权利要求1所述的阻变存储器件，还包括：第一位线，所述第一位线与所述第一接触插塞连接；以及第二位线，所述第二位线与所述第二接触插塞连接。3.如权利要求2所述的阻变存储器件，其中，所述第一接触插塞被沿着所述第一位线的方向延伸的一对相邻的存储器单元共用。4.如权利要求2所述的阻变存储器件，其中，所述第二接触插塞被沿着所述第二位线的方向延伸的一对相邻的存储器单元共用。5.如权利要求1所述的阻变存储器件，其中，所述导电材料与所述相变材料图案的侧壁接触。6.一种制造阻变存储器件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：提供形成有开关器件的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴在敏，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：