[發明專利]具有PCM存儲器單元和納米管的半導體器件及相關方法

有效

• 申請號: 201310653727.5
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN104078481B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: J·H·張
• 申請（專利權）人: 意法半導體公司
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L45/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

1.一種半導體器件，包括：

襯底；以及

在所述襯底上方的相變材料(PCM)存儲器單元陣列，每個PCM存儲器單元包括：

豎直對準的第一電極和第二電極，

在所述第一電極與所述第二電極之間的第一電介質層，

從所述第二電極并且朝著所述第一電極經過所述第一電介質層豎直延伸的至少一個碳納米管，

在所述第一電極與所述至少一個碳納米管之間的PCM本體，

包圍所述PCM本體和所述第一電極的第一屏障層，所述第一屏障層將所述第一電介質層與所述PCM本體和所述第一電極間隔開。

2.根據權利要求1所述的半導體器件，其中所述第一電極豎直在所述第二電極上方。

3.根據權利要求1所述的半導體器件，其中所述第一電極豎直在所述第二電極下方。

4.根據權利要求1所述的半導體器件，其中所述PCM本體包括硫族化物。

5.根據權利要求1所述的半導體器件，還包括在所述襯底與所述第一電介質層之間的阻擋層。

6.根據權利要求1所述的半導體器件，還包括包圍所述第二電極的第二屏障層。

7.根據權利要求1所述的半導體器件，還包括在所述第一電介質層下方的第二電介質層；并且其中所述第一電介質層具有比所述第二電介質層更低的介電常數。

8.根據權利要求1所述的半導體器件，還包括耦合到所述PCM存儲器單元陣列的讀/寫電路裝置。

9.一種半導體器件，包括：

襯底；以及

在所述襯底上方的相變材料(PCM)存儲器單元陣列，每個PCM存儲器單元包括：

豎直對準的第一電極和第二電極，

在所述第一電極與所述第二電極之間的第一電介質層，

從所述第二電極并且朝著所述第一電極經過所述第一電介質層豎直延伸的至少一個碳納米管，

在所述第一電極與所述至少一個碳納米管之間的PCM本體，

包圍所述PCM本體和所述第一電極的第一屏障層，所述第一屏障層將所述第一電介質層與所述PCM本體和所述第一電極間隔開，以及

包圍所述第二電極的第二屏障層。

10.根據權利要求9所述的半導體器件，其中所述第一電極豎直在所述第二電極上方。

11.根據權利要求9所述的半導體器件，其中所述第一電極豎直在所述第二電極下方。

12.根據權利要求9所述的半導體器件，其中所述PCM本體包括硫族化物。

13.根據權利要求9所述的半導體器件，還包括在所述襯底與所述第一電介質層之間的阻擋層。

14.根據權利要求9所述的半導體器件，還包括在所述第一電介質層下方的第二電介質層；并且其中所述第一電介質層具有比所述第二電介質層更低的介電常數。

15.根據權利要求9所述的半導體器件，還包括耦合到所述PCM存儲器單元陣列的讀/寫電路裝置。

16.一種制作半導體器件的方法，包括：

在襯底上方形成相變材料(PCM)存儲器單元陣列，使得每個PCM存儲器單元包括：

豎直對準的第一電極和第二電極，

在所述第一電極與所述第二電極之間的第一電介質層，

從所述第二電極并且朝著所述第一電極經過所述第一電介質層豎直延伸的至少一個碳納米管，

在所述第一電極與所述至少一個碳納米管之間的PCM本體，

包圍所述PCM本體和所述第一電極的第一屏障層，所述第一屏障層將所述第一電介質層與所述PCM本體和所述第一電極間隔開。

17.根據權利要求16所述的方法，其中所述第一電極豎直在所述第二電極上方。

18.根據權利要求16所述的方法，其中所述第一電極豎直在所述第二電極下方。

19.根據權利要求16所述的方法，其中所述PCM本體包括硫族化物。

20.根據權利要求16所述的方法，還包括在所述襯底與所述第一電介質層之間形成阻擋層。

21.根據權利要求16所述的方法，還包括形成包圍所述第二電極的第二屏障層。

22.根據權利要求16所述的方法，還包括在所述第一電介質層下方形成第二電介質層；并且其中所述第一電介質層具有比所述第二電介質層更低的介電常數。