[發(fā)明專利]一種集成電路裝置及存儲(chǔ)矩陣

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710166453.1
• 申請(qǐng)日: 2007-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN101345250A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李自強(qiáng);梁春升;黃俊仁;楊富量
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/24
• 分類號(hào): H01L27/24;H01L23/522
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陳紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，特別是涉及一種具有電阻式存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)矩陣及集成電路裝置。

背景技術(shù)

電阻式存儲(chǔ)矩陣(resistive?memory?array)廣泛地應(yīng)用在集成電路裝置中，典型的電阻式存儲(chǔ)矩陣中的存儲(chǔ)單元的電阻裝置至少具有兩個(gè)狀態(tài)：高電阻狀態(tài)和低電阻狀態(tài)。存儲(chǔ)單元的狀態(tài)可由外加電壓控制，不同的狀態(tài)會(huì)決定通過存儲(chǔ)單元的電流量的不同。

圖1所示是一種傳統(tǒng)電阻式存儲(chǔ)矩陣的一部分，其中包含有多個(gè)電阻單元成行成列地排列。以位于列i-1和行j-1的存儲(chǔ)單元2為例，該存儲(chǔ)單元2包含選擇晶體管4和電阻單元6，其中選擇晶體管4連接到字符線WL_j-1，而電阻單元6連接到位線BL_i-1，而且選擇晶體管4控制選擇電阻單元6。

根據(jù)目前電阻式存儲(chǔ)矩陣的研究，相變化存儲(chǔ)(phase?change?memory，PCM)公認(rèn)可能是下一代非揮發(fā)性存儲(chǔ)(non-volatile?memory)的主流，PCM存儲(chǔ)單元的操作是基于電性誘導(dǎo)硫族化合物材料(chalcogenide?material)產(chǎn)生相變化，通常為Ge₂Sb₂Te₅(GST)。存儲(chǔ)單元的兩個(gè)邏輯狀態(tài)分別稱為復(fù)位狀態(tài)與設(shè)定狀態(tài)(reset?and?set?states)，各對(duì)應(yīng)于活性硫族化合物具有高電阻的非晶態(tài)和具有低電阻的結(jié)晶態(tài)，產(chǎn)生于此硫族化合物材料里的焦耳熱效應(yīng)可導(dǎo)致此材料發(fā)生相變化，其中包含非晶態(tài)和結(jié)晶態(tài)之間的相變化。非晶態(tài)會(huì)在材料融化和快速冷卻時(shí)出現(xiàn)，而當(dāng)硫族化合物在高溫中維持一段時(shí)間后則會(huì)呈現(xiàn)結(jié)晶態(tài)，其中此溫度必須低于硫族化合物的熔點(diǎn)。

一般而言，電阻式存儲(chǔ)單元需要高操作電流，特別是硫族化合物材料需要高電流以產(chǎn)生足夠的焦耳熱效應(yīng)。雙極結(jié)型晶體管(bipolarjunction?transistors，BJT)通常比金屬氧化物半導(dǎo)體(metal-oxide-semiconductor，MOS)較適合于提供較高的驅(qū)動(dòng)電流。相較于MOS，BJT具有較不易生產(chǎn)且生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，然而，另一方面，MOS則需要比BJT大的芯片空間來提供與BJT相同的電流量，因此設(shè)計(jì)者必須權(quán)衡于生產(chǎn)成本和芯片面積兩者之間。故需要可以提供電阻單元足夠的電流量，同時(shí)又可以節(jié)省芯片面積的選擇晶體管的結(jié)構(gòu)與制造方法，來解決上述討論的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題在于一種集成電路的裝置及存儲(chǔ)矩陣，克服現(xiàn)有技術(shù)中芯片面積較大、生產(chǎn)成本較高的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種集成電路裝置，其中該晶體管包含一第一、一第二和一第三接點(diǎn)；一第一接觸栓塞連接晶體管的第一接點(diǎn)；一第二接觸栓塞連接晶體管的第一接點(diǎn)；一第一電阻式存儲(chǔ)單元；以及一第二電阻式存儲(chǔ)單元。其中第一和第二電阻式存儲(chǔ)單元各具有兩個(gè)端點(diǎn)，第一電阻式存儲(chǔ)單元具有一第一端點(diǎn)和一第二端點(diǎn)，第一端點(diǎn)連接第一接觸栓塞；而第二電阻式存儲(chǔ)單元具有一第三端點(diǎn)和一第四端點(diǎn)，第三端點(diǎn)連接第二接觸栓塞。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種包含晶體管的集成電路裝置，此晶體管包含一第一、一第二和一第三接點(diǎn)，一個(gè)接觸栓塞連接第一接點(diǎn)，一條金屬線連接接觸栓塞并覆蓋在此接觸栓塞之上；一第一電阻式存儲(chǔ)單元具有一第一底電極、一第一電阻組件以及一第一頂電極，該第一電阻組件位于該第一底電極與該第一頂電極之間，其中該第一底電極連接金屬線并覆蓋在此金屬線之上，且該第一底電極的截面積小于該第一電阻組件的截面積，且該第一頂電極的電阻率大于或等于該第一底電極的電阻率；以及一第二電阻式存儲(chǔ)單元具有第二底電極、一第二電阻組件以及一第二頂電極，該第二電阻組件位于該第二底電極與該第二頂電極之間，其中該第二底電極連接此金屬線并覆蓋在此金屬線之上，且該第二底電極的截面積小于該第二電阻組件的截面積，且該第二頂電極的電阻率大于或等于該第二底電極的電阻率。