[發(fā)明專利]存儲(chǔ)器裝置及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210098457.1
• 申請(qǐng)日: 2012-04-06
• 公開（公告）號(hào): CN103137862A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴升志;龍翔瀾;瑪特·伯維奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 旺宏電子股份有限公司;國(guó)際商用機(jī)器公司
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種高密度存儲(chǔ)器裝置及該存儲(chǔ)器裝置的制造方法，是以相變存儲(chǔ)器材料例如第六族元素及其他可編程電阻材料為基礎(chǔ)，特別是有關(guān)于一種電極結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

相變化材料在結(jié)晶態(tài)(低電阻)與非晶態(tài)(高電阻)之間其電阻值呈現(xiàn)很大的區(qū)別。電流流經(jīng)相變化材料時(shí)會(huì)設(shè)定或復(fù)位相變存儲(chǔ)器裝置(PCM)。設(shè)定相變存儲(chǔ)器裝置進(jìn)入結(jié)晶態(tài)可使用中度電流脈沖；欲復(fù)位相變存儲(chǔ)器裝置進(jìn)入非晶態(tài)，則使用短周期的大電流脈沖；讀取相變化材料裝置的狀態(tài)僅需要小電流。因此，相變存儲(chǔ)器的應(yīng)用限制是來自于需要高電流來復(fù)位相變化材料裝置。

在裝置有源區(qū)以外，電極可說是熱散失的重要來源。熱散失到有源區(qū)的外部是很浪費(fèi)的事，并使得在復(fù)位操作的期間需要更大的電流。相變化材料存儲(chǔ)器陣列中的裝置密度取決于存儲(chǔ)單元存取陣列裝置的尺寸，存儲(chǔ)單元存取陣列裝置通常是二極管或晶體管。存取陣列裝置的尺寸部分取決于通過裝置所需的峰值復(fù)位電流。因此，為使存儲(chǔ)器裝置如相變化材料以及其他可編程電阻存儲(chǔ)器類型具有可擴(kuò)充性、高密度以及低能源消耗的特性，減少?gòu)?fù)位電流是目前急需改進(jìn)的議題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種相變化材料存儲(chǔ)器，包括具有一氮化鉭層的一側(cè)壁電極，該側(cè)壁電極可與較高傳導(dǎo)性的電極材料層的其中之一以及主體熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)達(dá)到熱隔絕，以減少熱散失而降低復(fù)位電流。因?yàn)橛写罅康哪茉蠢速M(fèi)是經(jīng)由電極結(jié)構(gòu)的熱散失而造成的，改善一個(gè)或兩個(gè)電極使其具有較佳功率效率是非常重要的。在一個(gè)例子中，氮化鉭/氮化鈦/氮化鉭的熱限制電極結(jié)構(gòu)被用以限制熱散失并聚集熱源于存儲(chǔ)器的有源區(qū)。一種以熱限制電極結(jié)構(gòu)制造存儲(chǔ)器的方法亦于說明書中說明。說明使用熱限制側(cè)壁電極的實(shí)施例結(jié)構(gòu)，其相變化材料裝置可達(dá)到降低10倍的峰值復(fù)位電流。

為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，以下特舉實(shí)施例，并配合所附圖示作說明。

附圖說明

圖1A-圖1C繪示一第一實(shí)施例的熱限制側(cè)壁電極的配置，適用于一相變存儲(chǔ)器裝置或其他可編程電阻裝置。

圖2A及圖2B繪示一第二實(shí)施例的熱限制側(cè)壁電極的配置。

圖3A及圖3B繪示一第三實(shí)施例的熱限制側(cè)壁電極的配置。

圖4A-圖14繪示具有熱限制側(cè)壁電極的一相變存儲(chǔ)器裝置的半成品加工結(jié)果的剖面圖及上視圖。

圖15根據(jù)一實(shí)施例繪示包括相變存儲(chǔ)器元件的一存儲(chǔ)器配置的示意圖。

圖16根據(jù)一實(shí)施例繪示具有一相變存儲(chǔ)器配置的集成電路裝置的方塊圖。

圖17繪示模擬功率輸入至不同的電極結(jié)構(gòu)的曲線圖。

【主要元件符號(hào)說明】

100：存儲(chǔ)器裝置

110、160、410、1050：介電材料

120、220、320：第一側(cè)壁電極

121、141、421、441：栓塞

122、142、810：第一層

124、144、820：第二層

125、145、825、925：絕緣間隔件

126、146、830：第三層

127：腿部

128、148、528、548：上表面

129：底部

140、240、340：第二側(cè)壁電極

150：絕緣材料

400：襯底

450：第一絕緣層

480：第一平坦表面

510：區(qū)域

520：第一光刻圖案

610：暴露部

710：溝道

720、740：側(cè)壁

750：中心區(qū)域

840：第二絕緣層

1080：第二平坦表面

1120：第二光刻圖案

1310、1312：(獨(dú)立)側(cè)壁電極

1420、1422：相變存儲(chǔ)器材料

1430、1432：頂端電極

1440、1442：金屬通道

1450、1452：金屬線

1500：(存儲(chǔ)單元)陣列

1510：存儲(chǔ)單元

1515：晶體管

1525：相變存儲(chǔ)器元件

1520a、1520b、1520c、1520d：源極線

1530a、1530b、1530c、1530d、1616：字線

1531：字線譯碼器及驅(qū)動(dòng)器

1540a、1540b、1540c、1540d、1620：位線

1541、1618：位線譯碼器