[發明專利]交點自對準的可編程存儲裝置及其制作方法

有效

• 申請號: 201110043837.0
• 申請日: 2011-02-22
• 公開（公告）號: CN102446547A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 龍翔瀾;賴二琨
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56;H01L27/24;H01L45/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明關于以相變存儲材料，包括硫屬基材料，與其它可編程阻抗材料為基礎的高密度可編程存儲裝置，以及用以制造此裝置的方法。

背景技術

基于相變化的存儲材料，例如硫屬基材料與類似材料，能因為適合在集成電路中實施的電位電流的施加而在一非晶態與一結晶態之間改變。普通非晶態特征在于比普通結晶態更高的電阻，其可以容易地感應以指出數據，這些特質已經引起使用可編程阻抗材料以形成非揮發性存儲器電路的興趣，其能以隨機存取來讀取與寫入。

從非晶態到結晶態的改變通常地是一較低電流操作，從非晶態到結晶態的改變，在此被稱為復位(reset)，是通常地一較高電流操作，其包括一短高電流密度脈沖以融化或者破壞結晶結構，此后相變材料迅速冷卻，抑制相變過程并使相變材料的至少一部分在非晶態中穩定。通過縮減存儲單元和/或電極與相變材料之間的接觸面積內的相變材料元件的尺寸可以縮減用于復位所需要的電流大小，這樣以至于可以由穿過相變材料元件的少量絕對電流值來達成較高電流密度。

增加在存儲單元陣列內的存儲單元的密度是值得向往的，隨著特征尺寸縮減，存儲單元與對應的存取裝置以及字線和位線的適當排列呈現出挑戰。

此外，減少存儲裝置的制造的工藝成本也是值得向往的。

發明內容

針對現有技術中的上述需求，本發明提出一種交點自對準縮減存儲單元尺寸的可編程存儲裝置及其制作方法，以增加在存儲單元陣列內的存儲單元的密度，減少其工藝成本。

通常，交點可編程存儲器陣列是以該可編程存儲單元是排列在存取裝置與在位線與字線交點的方式公開，一層周邊邏輯裝置形成在半導體襯底本體的表面處，且可編程存儲元件是形成在半導體襯底本體表面上，這樣以至于由該周邊邏輯柵所定義的平面與可編程存儲元件相交，一種制作存儲陣列的方法使用鑲嵌工藝(damascene?process)形成一或者兩條位線與字線，且位線是(或者位線與字線兩者是)與存取裝置和可編程存儲元件自對準。

位線是被定義在襯底上的多個形成在平行于位線方向溝道內的第一絕緣結構之間，多個第二絕緣結構是形成在平行于字線方向的溝道內，其比第一絕緣溝道淺，第一和第二絕緣結構在半導體表面上延伸，存儲單元存取裝置是形成在半導體襯底，且他們被局限在多個第一絕緣結構之間的方向與多個第二絕緣結構之間的垂直方向。

字線與可編程存儲元件是形成在覆蓋存儲單元存取裝置的字線溝道，且被局限在半導體襯底表面上的多個第一絕緣結構之間，結果，可編程存儲元件與存取裝置與位線都被“自對準”。

在某些實施例，硬式掩模用來定義第二(字線)絕緣溝道，且可以將這個硬式掩模留在原處直到可編程存儲元件與字線形成。在這些實施例中，可以在第二絕緣溝道上形成一填充，且覆蓋存儲單元存取裝置的硬式掩模的部分可以被選擇性地移除以形成字線溝道，結果，在這些實施例中字線、可編程存儲元件與存取裝置都被“自對準”。

在其它實施例中沒有硬式掩模會留在原處，且額外的掩模會用來定義覆蓋存儲單元存取裝置的字線溝道。在這些實施例中，字線與可編程存儲元件被“自對準”(它們經由鑲嵌工藝而形成在字線溝道內)，但字線與可編程存儲元件并沒有與存儲單元存取裝置自對準。

一種制作存儲陣列的方法使用鑲嵌工藝形成一或者兩條位線與字線，且位線是(或者位線與字線兩者是)與存取裝置和可編程存儲元件自對準。

一方面，本發明以包含具有包含周邊區域與存儲陣列區域的表面的半導體襯底本體的可編程存儲裝置為特征，該裝置包含在該存儲陣列區域的一可編程存儲陣列以及在該周邊區域的該襯底表面的一邏輯裝置層，該存儲陣列包括形成在該襯底本體的多個存取裝置以及形成在該襯底表面的多個可編程存儲元件，其中這些存取裝置與這些存儲元件是在多個字線與多個字線的多個交點處對準，以及這些位線是與這些可編程存儲元件與這些存取裝置自對準。在某些這樣的裝置，該字線是與可編程存儲元件和存取裝置自對準。

另一方面，本發明以包含具有包含周邊區域與存儲陣列區域的表面的半導體襯底本體的可編程存儲裝置為特征，該裝置包含在該存儲陣列區域的一可編程存儲陣列以及在該周邊區域的該襯底表面的一邏輯裝置層，該存儲陣列包括形成在該襯底本體的多個存取裝置以及形成在該襯底表面的多個可編程存儲元件，其中經由多個周邊邏輯柵所定義的一平面相交該可編程存儲元件。在某些這樣的實施例，該存取裝置與存儲元件是在位線與字線的交點處對準，且該位線是與可編程存儲元件和該存取裝置自對準。在某些這樣的裝置，該字線是與可編程存儲元件和存取裝置自對準。