[發(fā)明專利]多態(tài)相變存儲器單元器件及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910047721.7
• 申請日: 2009-03-17
• 公開（公告）號: CN101510584A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋志棠;凌云;龔岳峰;劉波;封松林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所
• 代理人: 余明偉

1.一種多態(tài)相變存儲器單元器件，其特征在于包括：

導(dǎo)電材料的下電極層；

處于所述下電極層表面且為導(dǎo)電材料的加熱電極層；

處于所述加熱電極層表面的組合層，所述組合層包括自層表面向?qū)觾?nèi)擴(kuò)散成第一錐狀和自所述第一錐狀錐底部處繼續(xù)向?qū)觾?nèi)收縮成第二錐狀的相變材料區(qū)、及和所述相變材料區(qū)組合形成層結(jié)構(gòu)的絕緣材料區(qū)，其中，所述第一錐狀和第二錐狀的錐頂部的寬度都處于所述加熱電極層寬度的0.01倍至0.03倍之間；

處于所述組合層表面且為導(dǎo)電材料的上接觸電極層；

處于所述上接觸電極層表面且為導(dǎo)電材料的上電極層。

2.如權(quán)利要求1所述的多態(tài)相變存儲器單元器件，其特征在于：所述加熱電極層寬度為1000nm，所述第一錐狀和第二錐狀的錐頂部的寬度在10nm至30nm之間。

3.如權(quán)利要求2所述的多態(tài)相變存儲器單元器件，其特征在于：所述第一錐狀和第二錐狀的錐頂部的寬度優(yōu)選為20nm。

4.如權(quán)利要求1所述的多態(tài)相變存儲器單元器件，其特征在于：所述下電極層的厚度為450nm，所述加熱電極層厚度為100nm，所述組合層的厚度為500nm，所述上接觸電極層的厚度為100nm，所述上電極層厚度為400nm。

5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的多態(tài)相變存儲器單元器件，其特征在于：所述下電極層、加熱電極層、組合層、上接觸電極、及上電極層的寬度和厚度能根據(jù)實(shí)際需要等比例縮放。

6.如權(quán)利要求1所述的多態(tài)相變存儲器單元器件，其特征在于：所述相變材料區(qū)的材料為(Ge，Sb，Te)、(Si，Sb，Te)、及(Si，Sb)系中的一種。

7.如權(quán)利要求1所述的多態(tài)相變存儲器單元器件，其特征在于：所述絕緣材料區(qū)的材料為SiO2，ZrO2，TiO2，、Y2O3、Hf2O、Ta2O5、非晶Si、及C中的一種。

8.如權(quán)利要求1所述的多態(tài)相變存儲器單元器件，其特征在于：所述下電極層和上電極層的材料為W、TiN、Ta、及Pt中的一種。

9.如權(quán)利要求1所述的多態(tài)相變存儲器單元器件，其特征在于：所述加熱電極層和上接觸電極的材料為TiN。

10.一種制備多態(tài)相變存儲器單元器件的方法，其特征在于包括步驟：

1)在半導(dǎo)體襯底上制備下電極通孔，并往所述下電極通孔內(nèi)沉積導(dǎo)電材料以形成金屬拴塞；

2)在已形成金屬栓塞的結(jié)構(gòu)表面沉積一絕緣材料層，并刻蝕所述絕緣材料層以形成上寬下窄的錐狀通孔，且使所述錐狀通孔底部寬度處于所述金屬栓塞上的絕緣材料層寬度的0.01倍至0.03倍之間；

3)往所述錐狀通孔內(nèi)濺射沉積相變材料，并刻蝕上半部分的相變材料使其磨成上窄下寬的錐狀，且使錐狀頂部的寬度處于所述金屬栓塞上的絕緣材料層寬度的0.01倍至0.03倍之間；

4)在已形成的錐狀結(jié)構(gòu)表面補(bǔ)充沉積絕緣材料，并化學(xué)機(jī)械拋光表面，使絕緣材料區(qū)與相變材料區(qū)組合形成組合層結(jié)構(gòu)；

5)在所述組和層表面沉積導(dǎo)電材料以形成金屬塞。

11.如權(quán)利要求10所述的制備多態(tài)相變存儲器單元器件的方法，其特征在于：所述絕緣材料層的材料為SiO2，ZrO2，TiO2，、Y2O3、Hf2O、Ta2O5、非晶Si、及C中的一種。