[發(fā)明專利]相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210195688.4
• 申請(qǐng)日: 2012-06-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102881823A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈俊燮;孫在現(xiàn);李大雄;吳榮訓(xùn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 愛(ài)思開(kāi)海力士有限公司
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00;H01L27/24
• 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: 俞波;郭放

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?0-2011-0069323的韓國(guó)專利申請(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)體器件，更具體而言，涉及一種相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)(PCRAM)器件及其制造方法。

背景技術(shù)

相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)(PCRAM)器件經(jīng)由流動(dòng)在頂電極與底電極之間的電流將插入在頂電極與底電極的相變層改變?yōu)榫B(tài)或非晶態(tài)。利用相變層在晶態(tài)中的電阻與相變層在非晶態(tài)中的電阻之間的差來(lái)讀取儲(chǔ)存在單元中的信息。

PCRAM器件可以使用硫族化物層作為相變材料。硫族化物層表示諸如硫(S)、硒(Se)以及碲(Te)的硫族元素的化合物。作為硫族化物材料，可以使用鍺-銻-碲(GST，Ge₂Sb₂Te₅)或銀-銦-銻-碲(Ag-In-Sb-Te)。一般地，固體材料可以被分成原子規(guī)則排列的晶態(tài)材料諸如金屬，以及原子不規(guī)則排列的非晶材料諸如玻璃。硫族化物材料具有在晶態(tài)與非晶態(tài)之間的轉(zhuǎn)變特性。因而，硫族化物材料被稱作相變材料。當(dāng)加熱硫族化物材料并達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，原子排列無(wú)序并且硫族化物材料被熔化。在硫族化物材料被熔化之后，當(dāng)熔化的材料被快速冷卻時(shí)，原子的規(guī)則排列有序并且材料變成非晶態(tài)(復(fù)位狀態(tài)，邏輯“1”)。當(dāng)再次加熱處于非晶態(tài)的材料時(shí)，無(wú)序的原子排列重新排列有序并且材料再次處于晶態(tài)(設(shè)置狀態(tài)，邏輯“0”)。

圖1是說(shuō)明現(xiàn)有的PCRAM器件的截面圖。

參見(jiàn)圖1，現(xiàn)有的PCRAM包括以垂直結(jié)構(gòu)形成在半導(dǎo)體襯底101上的開(kāi)關(guān)器件103、底電極105、相變材料圖案107以及頂電極109。

相變材料圖案107具有陣列型，以及由于器件的設(shè)計(jì)規(guī)則按比例縮減到60nm等級(jí)，所以相鄰單元之間的距離較窄。在60nm等級(jí)的情況下，當(dāng)為選中的單元A產(chǎn)生用于相變的焦耳熱時(shí)，旨在用于單元A的熱被傳遞到周圍的單元B和C。通過(guò)將熱傳遞到附近的單元B和C，不希望的單元可能會(huì)發(fā)生相變。更具體而言，當(dāng)對(duì)選中的單元進(jìn)行復(fù)位時(shí)，施加給選中的單元的熱被傳播到附近的單元，且因而，附近的單元的溫度增加。當(dāng)邏輯數(shù)據(jù)“1”被記錄在附近的單元時(shí)，通過(guò)從用于選中的單元產(chǎn)生的熱中傳播的熱來(lái)改變相變材料圖案107的晶態(tài)，且因而，附近單元的數(shù)據(jù)可能從邏輯數(shù)據(jù)“1”改變到邏輯數(shù)據(jù)“0”。附近單元中的邏輯數(shù)據(jù)的改變可以稱為干擾。

施加600℃以上的加熱溫度來(lái)執(zhí)行復(fù)位操作，但是在大約200℃的加熱溫度執(zhí)行設(shè)置操作。

已經(jīng)建議了一種形成短線型(dash?type)的底電極的方法來(lái)防止熱干擾。然而仍然存在不足。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，一種相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PCRAM)器件包括底電極接觸，所述底電極接觸被形成在包括下結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底上：相變材料圖案，所述相變材料圖案分別與底電極接觸接觸；以及熱絕緣單元，所述熱絕緣單元被形成在所述相變材料圖案之間。

根據(jù)示例性實(shí)施例的另一個(gè)方面，一種制造PCRAM器件的方法包括以下步驟：在半導(dǎo)體襯底上形成相變材料層，所述半導(dǎo)體襯底包括由第一層間絕緣層絕緣的底電極接觸；通過(guò)將相變材料層圖案化來(lái)形成相變材料圖案以分別與所述底電極接觸電接觸，其中，形成相變材料圖案的步驟包括對(duì)在相變材料圖案之間的第一層間絕緣進(jìn)行刻蝕；以及在半導(dǎo)體襯底上形成第二層間絕緣層，所述半導(dǎo)體襯底包括相變材料圖案和經(jīng)刻蝕的第一層間絕緣層。

在以下標(biāo)題為“具體實(shí)施方式”的部分中描述這些和其它的特點(diǎn)、方面和實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中將更加清楚地理解本發(fā)明的主題的以上和其它的方面、特征以及其它的優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1是說(shuō)明現(xiàn)有的相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PCRAM)器件的截面圖；

圖2至5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的制造PCRAM器件的方法的截面圖；

圖6是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的PCRAM的布局圖；以及

圖7是說(shuō)明在PCRAM器件的寫操作中傳播到相鄰單元的熱的程度的圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參照附圖來(lái)更詳細(xì)地描述示例性實(shí)施例。