[發(fā)明專利]半導(dǎo)體集成電路器件及其制造方法和驅(qū)動(dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110443623.2
• 申請(qǐng)日: 2011-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102881708A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金明燮;金秀吉;樸南均;金圣哲;都甲錫;沈俊燮;李賢姃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海力士半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/24
• 分類號(hào): H01L27/24;G11C13/00
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 郭放;許偉群

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2011年7月13日向韓國(guó)專利局提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2011-0069624的韓國(guó)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路器件，更具體而言涉及包括一種包括具有層疊結(jié)構(gòu)的相變存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體集成電路器件及其制造方法和驅(qū)動(dòng)方法。

背景技術(shù)

非易失性存儲(chǔ)器件例如相變存儲(chǔ)器件可以包括電阻根據(jù)溫度而變化的相變材料。通常，存在基于硫族化物(GST)的材料作為相變材料，所述硫族化物(GST)包括鍺(Ge)、銻(Sb)和碲(Te)。相變材料基于溫度變?yōu)槎x兩個(gè)狀態(tài)“復(fù)位”(或邏輯“1”)或“設(shè)置”(或邏輯“0”)的非晶態(tài)或結(jié)晶態(tài)。

在動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)的應(yīng)用中，相變存儲(chǔ)器件可以包括由字線和位線定義的多個(gè)存儲(chǔ)器單元。所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元中的每個(gè)都可以包括可變電阻器和開(kāi)關(guān)器件，所述可變電阻器包含相變材料，所述開(kāi)關(guān)器件選擇性地驅(qū)動(dòng)可變電阻器。

在相變存儲(chǔ)器件中，可以在半導(dǎo)體襯底內(nèi)的結(jié)區(qū)設(shè)置字線，可以在互連區(qū)設(shè)置位線，且二極管或晶體管可以用作開(kāi)關(guān)器件。

提高相變存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)器單元密度和減小芯片面積的大小是有利的。然而，減小存儲(chǔ)器單元的最小特征尺寸受到曝光源的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是在有限的面積內(nèi)集成更多的單位單元(unit?cell)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，一種半導(dǎo)體集成電路器件，包括：半導(dǎo)體襯底；上電極，所述上電極從所述半導(dǎo)體襯底的表面延伸具有預(yù)定的高度；多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)被層疊且沿著與所述半導(dǎo)體襯底的所述表面平行的方向從所述上電極的兩側(cè)延伸；以及相變材料層，所述相變材料層被設(shè)置在所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)與所述上電極之間。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的另一個(gè)方面，一種半導(dǎo)體集成電路器件，包括：半導(dǎo)體襯底；上電極，所述上電極以柱狀形成在所述半導(dǎo)體襯底的表面上且與位線實(shí)質(zhì)連接；多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)沿著與所述半導(dǎo)體襯底的所述表面平行的方向從所述上電極的側(cè)壁延伸；以及相變材料層，所述相變材料層被設(shè)置在所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)與所述上電極之間，以及根據(jù)所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的操作而發(fā)生相變。所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)與絕緣層交替層疊，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)之間具有所述絕緣層。所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)與彼此不同的字線電連接。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的另一個(gè)方面，一種半導(dǎo)體集成電路器件，包括：半導(dǎo)體襯底；上電極，所述上電極以柱狀形成在所述半導(dǎo)體襯底的表面上且與位線實(shí)質(zhì)連接；多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)沿著與所述半導(dǎo)體襯底的所述表面平行的方向從所述上電極的側(cè)壁延伸；以及相變材料層，所述相變材料層沿著所述上電極的底表面和側(cè)表面形成，且與所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)部分接觸以發(fā)生相變。所述位線被形成在所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)之上的表面上。所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)與絕緣層交替層疊，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)之間具有所述絕緣層且所述多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)分別與不同的字線電連接，且所述位線和所述字線實(shí)質(zhì)上彼此垂直。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的又一個(gè)方面，提供了一種制造半導(dǎo)體集成電路器件的方法。所述方法包括以下步驟：在半導(dǎo)體襯底上形成多層的絕緣結(jié)構(gòu)；在所述多層的絕緣結(jié)構(gòu)的預(yù)定部分中形成垂直孔；在所述垂直孔的兩側(cè)的所述多層的絕緣結(jié)構(gòu)中形成多個(gè)水平孔，且所述多個(gè)水平孔沿著與所述半導(dǎo)體襯底平行的方向延伸；分別在所述多個(gè)水平孔中形成開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)；在所述開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成相變材料層，以及在所述垂直孔內(nèi)形成與所述相變材料層接觸的上電極。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的又一個(gè)方面，提供了一種驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體集成電路器件的方法。所述方法包括以下步驟：施加0V至與多個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)中的驅(qū)動(dòng)要選擇的單元的一個(gè)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)連接的字線，并且施加編程電壓至未選擇的字線；以及施加寫(xiě)入電壓或讀取電壓至多個(gè)位線中的與要選擇的所述單元相對(duì)應(yīng)的位線，且使未選擇的位線浮置或接地。

在下面標(biāo)題為“具體實(shí)施方式”的部分中對(duì)這些以及其它的特征、方面和實(shí)施例進(jìn)行描述。

附圖說(shuō)明

結(jié)合附圖從以下詳細(xì)描述中將更清楚地理解本發(fā)明主題的上述以及其它方面、特征和其它優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1A至圖1F是順序地說(shuō)明根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的制造半導(dǎo)體集成電路器件的工藝的俯視圖；

圖2A至圖2I是沿著圖1A至圖1F的位線延伸方向截取的截面圖；

圖2J是說(shuō)明根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路的立體圖；

圖3A至3I是沿著圖1A至1F的字線延伸方向截取的截面圖；