[發(fā)明專利]4F平方自對準鰭底電極場效應(yīng)晶體管驅(qū)動相變化存儲器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810005320.0
• 申請日: 2008-01-30
• 公開（公告）號: CN101345251A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龍翔瀾
• 申請（專利權(quán)）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L21/822;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)明涉及以相變化基礎(chǔ)存儲材料為主的高密度存儲裝置，包含硫?qū)倩锘A(chǔ)材料與其它可編程電阻材料，以及制造此類裝置的方法。?

背景技術(shù)

以相變化為基礎(chǔ)的存儲材料被廣泛地運用于讀寫光盤片中。而這些材料包含有至少兩種固態(tài)相，包含如一大部分為非晶態(tài)的固態(tài)相，以及一大體上為結(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，并讀取此種材料在相變化之后的光學(xué)性質(zhì)。?

以相變化材料為基礎(chǔ)的存儲器材料，如硫?qū)倩锊牧霞捌漕愃撇牧希部梢酝ㄟ^施加合適于集成電路操作的電流而改變狀態(tài)。此通常為非晶狀態(tài)具有較通常為結(jié)晶狀態(tài)為高的電阻特性，其可以被快速感應(yīng)數(shù)據(jù)之用。此等性質(zhì)有利于作為非揮發(fā)性存儲器電路的可編程電阻材料，其可以用隨機方式進行數(shù)據(jù)的讀取與寫入。?

自非晶狀態(tài)改變?yōu)榻Y(jié)晶狀態(tài)的相變化通常是一較低電流的操作。而自結(jié)晶狀態(tài)改變?yōu)榻Y(jié)非晶狀態(tài)的相變化，在此稱為復(fù)位，一般是為一高電流操作，其包含一短暫的高電流密度脈沖以熔化或破壞結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其后此相變化材料會快速冷卻，抑制相變化的過程，使得至少部份相變化結(jié)構(gòu)得以維持在非晶態(tài)。在理想狀態(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)位電流強度應(yīng)越低越好。欲降低復(fù)位所需的復(fù)位電流強度，可通過減低在存儲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，從而對此相變化材料元件施加較小的絕對電流值，便可達成較高的電流密度。?

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。致力于此等微小孔洞的專利包含：在1997年11月11日公告的美國專利第5、687、112號”Multibit?Single?Cell?Memory?Element?Having?Tapered?Contact”、發(fā)明人為Ovshinky；在1998年8月4日公告的美國專利第5、789、277號”Method?of?Making?Chalogenide[sic]Memory?Device”、發(fā)明人為Zahorik等；在2000年11月21日公告的美國專利第6、150、253號”Controllable?Ovonic?Phase-Change?Semiconductor?Memory?Deviceand?Methods?of?Fabricating?the?Same”、發(fā)明人為Doan等。?

由本發(fā)明的申請人所研發(fā)的技術(shù)被稱為相變化導(dǎo)橋存儲單元，其中一非常小塊的存儲材料是形成用于作為一導(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。請參見美國申請案號11/155、067號(申請日為2005年6月17日)“Thin?Film?Fuse?Phase?Change?RAM?andManufacturing?Method”，發(fā)明人為Lung?et?al，該申請案與本發(fā)明的申請人相同。?

另一研發(fā)中的存儲單元結(jié)構(gòu)，有時因其位于底電極上的主動區(qū)域的典型形狀而稱為傘狀存儲單元，是用以形成一微小電極而與一較大的相變化材料接觸，并且一較大電極是接觸至此相變化材料的相反表面。從微小接點流至較大接點的電流，是用以讀取、設(shè)置與復(fù)位此存儲單元。此微小電極將電流密度集中于接點處，使得在相變化材料中的主動區(qū)域可以限定于接近至此接點的微小體積中。同時請參見如Ahn?et?al所著的“Highly?reliable?50nm?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?Methods?ofFabricating?the?Same、”公開日：2005年12月1日。?

在以非常小的尺度制造這些元件、以及欲滿足大規(guī)模生產(chǎn)存儲元件時所需求的嚴格工藝變數(shù)時，則會遭遇到問題。較佳地是提供一種存儲單元結(jié)構(gòu)其包含有小尺寸以及低復(fù)位電流，以及用以制造此等結(jié)構(gòu)的方法。而更需要提供一種制造方法及結(jié)構(gòu)，而其足以與制造在相?同集成電路上的周邊電路兼容。更進一步而言，其可適用于產(chǎn)生如此存儲單元所需的高密度布局。?