[發明專利]存儲器裝置及形成方法

有效

• 申請號: 200980143003.8
• 申請日: 2009-09-15
• 公開（公告）號: CN102197484A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 劉峻;古爾特杰·S·桑胡
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L21/8247
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 宋獻濤

技術領域

本發明涉及存儲器裝置，且涉及形成具有含有硫族化物相變材料的狀態可變存儲器元件的二極管存取的交叉點存儲器單元的方法。

背景技術

已知二極管存取的交叉點存儲器單元(diode-accessed?cross?point?memory?cell)可使用整流二極管作為狀態可變存儲器元件的存取裝置。存儲器元件可含有硫族化物相變材料。將電流施加到存儲器元件可改變材料的相以使得存儲器元件展現不同電阻。所述相還可改變回來。因此，兩個電阻狀態提供用于數據存儲的“接通”及“斷開”狀態。

圖1展示二極管存取的交叉點存儲器陣列的概念性透視圖且說明其一般空間配置。圖1的簡化視圖僅展示存儲器陣列100，其包括具有與位線104的方向正交的方向且與位線104重疊于交叉點處的字線102。在交叉點處，含有n型材料106及p型材料108的存取二極管(access?diode)與存儲器元件110以電串聯連接的方式組合，于交叉點處在字線102與位線104之間延伸。實施圖1中所展示的概念的實際結構可通過多種已知方法形成。

為實現4F²占據面積(其中“F”為存取二極管的特征大小)，一些已知方法在單晶硅襯底中形成n型材料106及p型材料108。在整流二極管定位于單晶硅中的情況下，可提供高電流密度以在狀態可變存儲器元件110含有硫族化物相變材料時實現其中的相變。其它硅基二極管可包括在多晶硅中形成的那些二極管。

遺憾的是，形成硅基二極管使用超過400℃的處理溫度。就活化退火來說，溫度可從800℃到1000℃持續2小時到20秒的時間。結果，在處理硅基二極管之前形成對超過400℃的溫度敏感的存儲器陣列的結構。盡管硅基二極管可提供高電流密度，但其存在還限制適用于形成存儲器陣列的材料及處理次序。克服使用硅基二極管的限制的方法及/或材料可為有用的。

附圖說明

圖1展示已知存儲器陣列的概念性透視圖。

圖2展示存儲器陣列的部分橫截面視圖。

圖3到圖5以連續工藝步驟展示圖2的存儲器陣列。

圖6展示圖5的存儲器陣列的概念性透視圖。

圖7到圖8以連續工藝步驟展示含有半導體材料的襯底的部分橫截面視圖。

圖9到圖10以連續工藝步驟展示含有半導體材料的另一襯底的部分橫截面視圖。

具體實施方式

圖2展示表示集成電路的實例的存儲器層級200的部分橫截面視圖，可根據本文中所描述的實施例在所述集成電路上方形成存儲器單元的二極管存取的交叉點陣列。用于集成電路的少數選項包括存儲器陣列、外圍電路、中央處理單元(CPU)，及專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、其組合等。值得注意的是，圖2的存儲器層級200具有包括外圍電路的外圍區238及包括存儲器陣列的陣列區240兩者。外圍區238可包括存儲器單元尋址電路及存儲器單元讀取電路，且與陣列區240的存儲器單元交互操作。如將從以下論述了解到，包括外圍電路作為集成電路及在集成電路正上方形成大多數或所有存儲器裝置可使得能夠減小整個裝置的裸片大小。

指定外圍區238的術語“外圍”指在此區中的電路的功能且并不限制外圍區238相對于陣列區240的位置。陣列區常可定位于存儲器裝置的中央，存儲器單元讀取電路及存儲器單元尋址電路位于圍繞陣列區的外圍中。因此，此些電路可稱為“外圍的”，但在部分程度上由于現代設計及處理上的改進，此些電路可位于本文中所描述的存儲器裝置內的已知為合適的任何地方。并且，盡管圖2顯示關于外圍區238中的電路的結構特征的一些細節，但實施例不限于此些結構特征。任何已知存儲器單元讀取電路、存儲器單元尋址電路及其它電路可用于外圍區238中以提供含有存儲器層級200的可操作存儲器裝置。

在未廣泛地詳細描述外圍區238中的電路的特定結構特征的情形下，所屬領域的技術人員可易于觀察到，襯底224具有形成于其中的開口，所述開口含有絕緣體材料236且形成有源區域232。襯底224可包括單晶半導體，其包括(但不限于)單晶硅。在此文件的上下文中，術語“半導體襯底”或“半導電襯底”經定義以意味著包含半導電材料的任何構造，其包括(但不限于)例如半導電晶片的塊體半導電材料(獨立的或在包含其上的其它材料的組合件中)及半導電材料層(獨立的或在包含其它材料的組合件中)。術語“襯底”指任何支撐結構，其包括(但不限于)以上所描述的半導電襯底。