[發(fā)明專利]4F平方自對(duì)準(zhǔn)側(cè)壁主動(dòng)相變化存儲(chǔ)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710308123.1
• 申請(qǐng)日: 2007-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN101290948A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍翔瀾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/24
• 分類號(hào): H01L27/24;H01L23/522;H01L21/82;H01L21/768;G11C11/56
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 周國城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及以相變化存儲(chǔ)材料為基礎(chǔ)的高密度存儲(chǔ)裝置以及制造此等裝置的方法，相變化存儲(chǔ)材料包括以硫?qū)倩餅榛A(chǔ)的材料以及其它可編程電阻材料。?

背景技術(shù)

相變化存儲(chǔ)材料廣泛地用于讀寫光盤中。這些材料包括有至少兩種固態(tài)相，包括如為非晶態(tài)的固態(tài)相，以及為結(jié)晶態(tài)的固態(tài)相。激光脈沖用于讀寫光盤片中，以在二種相中切換，并讀取此種材料于相變化之后的光學(xué)性質(zhì)。?

如硫?qū)倩锛邦愃撇牧系拇说认嘧兓鎯?chǔ)材料，可通過施加其幅度適用于集成電路中的電流，而致使晶相變化。一般而言，非晶態(tài)的特征是其電阻高于結(jié)晶態(tài)，此電阻值可輕易測(cè)量得到而用以作為指示。這種特性則引發(fā)使用可編程電阻材料以形成非易失性存儲(chǔ)器電路等興趣，此電路可用于隨機(jī)存取讀寫。?

從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變至結(jié)晶態(tài)一般為一低電流步驟。從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變至非晶態(tài)(以下指稱為復(fù)位(reset))一般為一高電流步驟，其包括一短暫的高電流密度脈沖以融化或破壞結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其后此相變化材料會(huì)快速冷卻，抑制相變化的過程，使得至少部分相變化結(jié)構(gòu)得以維持在非晶態(tài)。理想狀態(tài)下，致使相變化材料從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變至非晶態(tài)的復(fù)位電流幅度應(yīng)越低越好。為降低復(fù)位所需的復(fù)位電流幅度，可通過減低在存儲(chǔ)器中的相變化材料元件的尺寸、以及減少電極與此相變化材料的接觸面積而達(dá)成，因此可針對(duì)此相變化材料元件施加較小的絕對(duì)電流值而達(dá)成較高的電流密度。?

此領(lǐng)域發(fā)展的一種方法是致力于在一集成電路結(jié)構(gòu)上形成微小孔洞，并使用微量可編程的電阻材料填充這些微小孔洞。致力于這類微?小孔洞的專利包括：于1997年11月11日公告的美國專利第5,687,112號(hào)“Multibit?Single?Cell?Memory?Element?Having?TaperedContact”、發(fā)明人為Ovshinky；于1998年8月4日公告的美國專利第5,789,277號(hào)“Method?of?Making?Chalogenide[sic]MemoryDevice”、發(fā)明人為Zahorik等；于2000年11月21日公告的美國專利第6,150,253號(hào)“Controllable?Ovonic?Phase-ChangeSemiconductor?Memory?Device?and?Methods?of?Fabricating?theSame”、發(fā)明人為Doan等。?

由本發(fā)明的申請(qǐng)人所研發(fā)的技術(shù)稱為相變化導(dǎo)橋存儲(chǔ)單元，其中一非常小塊的存儲(chǔ)材料是形成作為一導(dǎo)橋，橫跨在電極間的一薄膜絕緣構(gòu)件。此相變化導(dǎo)橋可以輕易地與邏輯電路以及其它位于集成電路中的電路整合。請(qǐng)參見美國申請(qǐng)案號(hào)11/155,067號(hào)(申請(qǐng)日為2005年6月17日)“Thin?Film?Fuse?Phase?Change?RAM?and?ManufacturingMethod”，發(fā)明人為L(zhǎng)ung?et?al，該申請(qǐng)案與本發(fā)明的申請(qǐng)人相同。?

另一研發(fā)中的存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，有時(shí)因其位于底電極上的主動(dòng)區(qū)域的典型形狀而稱為傘狀存儲(chǔ)單元，以形成一微小電極而與一較大的相變化材料接觸，并且一較大電極接觸至此相變化材料的相反表面。從微小接點(diǎn)的電流至較大接點(diǎn)的電流，用以讀取、設(shè)置與復(fù)位此存儲(chǔ)單元。此微小電極將電流密度集中于接點(diǎn)處，使得在相變化材料中的主動(dòng)區(qū)域可以限定于接近至此接點(diǎn)的微小體積中。同時(shí)請(qǐng)參見如Ahn?etal所著的“Highly?reliable?50?nm?contact?cell?technology?for?256Mb?PRAM”VLSI?Technology?2005?Digest?of?Technical?Papers，pages98-99，14?June?2005；Denison，International?publication?No.US2005/0263829?A1，“Semiconductor?Devices?Having?Phase?ChangeMemory?Cells，Electronic?Systems?Employing?the?Same?and?Methodsof?Fabricating?the?Same，”公開日：2005年12月1日。?

在以非常小的尺度制造這些裝置、以及欲滿足生產(chǎn)大尺寸存儲(chǔ)裝置時(shí)所需求的嚴(yán)格工藝參數(shù)時(shí)，則會(huì)遭遇到問題。較佳地是提供一種存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，該存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)包括有小尺寸以及低復(fù)位電流，以及提供一種用以制造這類結(jié)構(gòu)的方法，該方法可滿足生產(chǎn)大尺寸存儲(chǔ)裝?置時(shí)的嚴(yán)格工藝變量規(guī)格。更佳系提供一種工藝與結(jié)構(gòu)，該工藝與在同一集成電路上制造周邊電路時(shí)的工藝兼容。再者，較佳系提供此種存儲(chǔ)單元高密度的布局。?

發(fā)明內(nèi)容