[发明专利]存储器件,特别是具有晶体管的相变随机存取存储器件,以及用于制造存储器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及存储器件，特别涉及电阻地进行开关的存储器件(resistively switching memory)，比如相变随机存取存储器(“PCRAM”)。进一步地，本发明涉及用于制造所述存储器件的方法，特别是相变随机存取存储器件。

背景技术

在所谓的电阻或电阻开关的存储器件中，活性或是开关活性材料可以通过适合的开关过程切换到第一导电状态和第二非导电状态或次导电状态，其中，导电状态对应于逻辑“一”而次导电状态被指定为配逻辑“零”，或相反地设置。这些存储器件中的第一种是所谓的相变随机存取存储器，在下文中称为PCRAM。另外，还为人所知的类型是所谓的导电桥随机存取存储器(“CBRAM”)和其它类型的电阻开关存储器。

具体地，对于PCRAM来说，硫族元素或硫族化合物可用作“开关活性”材料，例如Ge-Sb-Te(GST)或AG-In-Sb-Te化合物。此“开关活性”材料(例如硫族材料)可在非晶态和晶态之间转换，其中，非晶态是相对较弱的导电状态，因此其可指定为逻辑“零”，而晶态(也就是相对较强的导电状态)相应地可以被指定为逻辑“一”。在下文中这种材料会被称为开关活性材料。

为了实现从非晶态(也就是开关活性材料相对较弱的导电状态)到晶态(也就是相对较强的导电状态)的改变，必须加热材料。针对此目的，通过材料传输加热电流脉冲，其将开关活性材料加热得超过它的结晶温度因而降低它的电阻。以这种方式，可将存储单元的值设置到第一逻辑状态，也就是逻辑一。

反之，通过施加相对高的电流到单元上可加热开关材料，其使得开关活性材料熔化，并且通过随后的“淬火冷却”使得材料可转化为非晶态，也就是相对较弱的导电状态，这种状态可被指定为第二逻辑状态，其被重置为第一逻辑状态。

典型地，通过相应的源线(source lines)和位线(bit lines)提供加热电流脉冲，其中，电流脉冲由选择晶体管控制，利用它可从设置在存储器件中的一排存储单元中选出一存储单元，存储器件通常是集成电路(IC)。所述选择晶体管的状态通常由字线(word line)控制，字线与选择晶体管的栅极相耦合。选择晶体管的漏极与开关活性材料相耦合，以使流经选择晶体管的电流被传导通过开关活性材料，因此加热电流脉冲由晶体管控制。

一直都具有挑战性的问题是减小这种存储单元的尺寸。现有技术中公知的方法是改善存储单元的热隔离性以加速加热过程。此外试图限制电流路径的尺寸，以将电流集中到小面积上并因此在开关活性材料中获得高电流密度。

为了进一步减小这种存储单元的尺寸并改善其行为性能，需要提供本发明。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了包括一排存储单元的集成电路，其中，每个存储单元包括开关活性材料块(volume)，所述开关活性材料块由围绕非导电纳米线形成的环形接触部所接触。

还描述了具有多个存储单元的集成电路，每个存储单元包括开关活性材料块和选择元件以及导电材料纳米管，此纳米管形成为环绕非导电材料纳米线的导电材料层，其中，开关活性材料块通过纳米管连于选择元件，并且其中，纳米管的第一环形前端面形成与开关活性材料块的接触部(contact)。

此外，还公开了具有多个形成在晶圆上的存储单元的集成电路，其中，原始晶圆的表面作为水平参考平面，并且其中每个存储单元包括：

开关活性材料块；和

选择元件，其用于从多个存储单元中选出一个存储单元；以及

导电材料纳米管，其用于连接开关活性材料块，纳米管的转动轴与参考平面垂直，纳米管形成为围绕非导电材料纳米线的导电材料层，

其中，纳米管第一端的环形前端面形成与开关活性材料块的接触部。

根据本发明的另一方面，描述了一种生产集成电路的方法，该集成电路包括位于晶圆上多个存储单元，其中，晶圆的原始表面形成为水平参考平面，并且其中，每个存储单元包括开关活性材料块和选择元件，此选择元件用于从多个存储单元中选出一个存储单元，此方法包括如下步骤：

-形成导电材料纳米管，其中，纳米管的转动轴被设置成与参考平面垂直，并且其中，纳米管与选择元件的漏极相耦合；

-在纳米管的前端面上沉积开关活性材料块，该前端面因此与开关活性材料块的形成环形接触部。

还公开了一种生产集成电路的方法，此集成电路包括位于晶圆上的多个存储单元，晶圆的原始表面形成水平参考平面，并且其中，每个存储单元包括开关活性材料块和选择元件，此选择元件用于选择多个存储单元中的一个存储单元，此方法包括如下步骤：

-形成包括源极/漏极的选择元件；