[發(fā)明專利]相變存儲器單元

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202180081316.6
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN116635937A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設計）人: 玉仁祚;鮑如強;A·H·西蒙;K·布里;N·索爾尼爾;I·R·薩拉夫;M·桑卡拉潘迪恩;S·麥合塔
• 申請（專利權）人: 國際商業(yè)機器公司
• 主分類號: G11C11/56
• 分類號: G11C11/56
• 代理公司: 中國貿(mào)促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 邊海梅

一種半導體結構(100)，包括：由電介質(zhì)層(114)包圍的加熱器(116)；在加熱器(116)的頂部部分上的投射襯墊(124)；在投射襯墊(124)上方的相變材料層(126)；以及包圍相變材料層(126)的頂部的頂部電極觸點(136)。投射襯墊可覆蓋加熱器(116)的頂表面。投射襯墊(124)可以將相變材料層(126)與第二電介質(zhì)層和加熱器(116)分隔開。投射襯墊(124)可以在相變材料層(126)的結晶相(126a)和無定形相(126b)中提供平行的傳導路徑。頂部電極觸點(136)可以通過金屬襯墊(134)與相變材料層(126)分隔開。半導體結構(100)可包括在加熱器(116)下方并與加熱器(116)電接觸的底部電極(110)和在相變材料層(126)上方并與相變材料層(126)電接觸的頂部電極(128)。

技術領域

本發(fā)明總體上涉及相變存儲器單元，并且更具體地涉及用于形成具有環(huán)繞和環(huán)形類型的電極觸點和投射襯墊的相變存儲器單元的方法和結構。

背景技術

相變存儲器單元可以用于數(shù)據(jù)存儲。相變存儲器單元是非易失性隨機存取存儲器。相變存儲器單元的典型配置可包括布置在至少兩個電極之間并耦合到至少兩個電極的相變材料。當相變存儲器單元在使用中時，相變材料可以在至少兩個可逆地可轉(zhuǎn)變的相(無定形相和結晶相)中的一個中操作。無定形相和結晶相彼此不同。與結晶相相比，在無定形相中相變材料具有明顯更高的電阻。為了促進相變，將能量供應至相變材料，能量例如是可實現(xiàn)期望的相變的電能、熱能、任何其他合適形式的能量或它們的組合。

為了促進從結晶相到無定形相的變化，可以向電極之一(例如底部電極)施加電能(諸如電壓脈沖)，使得電極處或者基本上在電極附近的相變材料加熱到其熔化溫度以上。然后將相變材料迅速冷卻至低于其玻璃溫度。以這種方式處理的相變材料從結晶相轉(zhuǎn)變成無定形相。在已經(jīng)發(fā)生這樣的相變的相變材料中創(chuàng)建無定形化區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種半導體結構包括由電介質(zhì)層圍繞的加熱器、在加熱器頂部上的投射襯墊、投射襯墊上方的相變材料層以及圍繞相變材料層的頂部部分的頂部電極觸點。投射襯墊覆蓋加熱器的頂表面。投射襯墊將相變材料層與第二電介質(zhì)層和加熱器隔開。頂部電極觸點通過金屬襯墊與相變材料層分隔開。投射襯墊可以在相變材料層的結晶相和無定形相中提供平行的傳導路徑。頂部電極觸點可以是可沿著相變材料層的側(cè)壁豎直延伸的環(huán)繞環(huán)形類型的頂部電極觸點。半導體結構可包括在加熱器下方并與加熱器電接觸的底部電極以及在相變材料層上方并且與相變材料層電接觸的頂部電極。半導體結構可包括在頂部電極上方并與頂部電極直接接觸的掩模層和在底部電極下方并與底部電極電接觸的底部電極觸點。相變材料層可以包括結晶相和無定形相。無定形相可以在加熱器的正上方。半導體結構還可包括在底部電極觸點下方并與底部電極觸點電接觸的第一金屬層、在頂部電極觸點上方并與頂部電極觸點電接觸的第二金屬層以及在第一金屬層與第二金屬層之間并與第一金屬層與第二金屬層電接觸的過孔觸點。