[发明专利]电子元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子元件。本发明尤其涉及一种电子元件的制造方法。

背景技术

在非易失性存储器领域中，尺寸超过45纳米(nm)节点的闪速存储器具有 严重的问题。面对这个挑战的技术有铁电存储器、磁性存储器和相变存储器， 最后者最有可能取代闪速存储器，且表现出允许取代例如动态随机存取存储 器(DRAM)等的其他存储器的特性。对于电子技术中重要环节的统一存储器 而言，相变存储器为一种可能的解决方式。一次可程式化存储器(OTP)和多 次可程式化存储器(MTP)也开启了可能使相变存储器有极佳机遇的领域。

相变存储器基于一种可反转的存储器，其利用例如硫属化合物 (chalcogenide)材料进行转换。这些材料经受快速相变化的能力促进了可重写 光学媒介(CD，DVD)的发展。硫属化合物(chalcogenide)相变化材料可依照其 结晶机制分为组分略为不同的两类。例如Ge₂Sb₂Te₅的“形核为主的 (nucleation dominated)”材料GeTe-Sb₂Te₃结线(tie line)通常用于奥弗辛 斯基统一存储器(OUM)元件。在这个概念中，相变化材料可与一底阻式 (bottom-resistive)电极接触，以反转相变化材料的一小体积。“快速成长 材料”，其在光学储存(CD-RW/DVD+RW)应用中为已知，可允许非常快速 的开关(10ns)，且具有适当的相稳定性。在这种方法中，存储器元件的有源 部分可为互补式金属氧化物半导体晶体管前段制造工艺(FEOL)中形成的一 相变化线，其介于后段制造工艺(BEOL)中形成的两个电极之间。

因此，相变化材料可用于储存信息。上述材料的操作原理为相的改变。 在一结晶相中，其材料结构和其性质不同于非晶相中的性质。

相变化材料的程式化(programming)依据材料在结晶相和非晶相之间的 电阻率而定。在两个相之间转换需要增加温度。极高的温度和快速的降温会 导致非晶相，而温度增加较小或较慢的降温会导致结晶相。可使用不会导致 实质加热的较小电流感测上述不同电阻。

可通过对记忆晶胞(memory cell)施加脉冲而增加温度。通过上述脉冲 导致的高电流密度可导致局部的温度增加。依据上述脉冲的持续时间和大 小，会导致不同的相。较大幅度的脉冲，即为所谓的RESET脉冲，可非晶 化上述记忆晶胞，而较小幅度的脉冲会使(SET)上述记忆晶胞处于结晶状态， 上述脉冲即为所谓的SET脉冲。

WO 2006/079952A1揭示一种相变化电阻装置，其具有一相变化材料 (PCM)，相变化于相变化材料内产生，而不在与接触电极的界面产生相变化。 上述相变化材料为一拉长的线结构，其横向侧边被上述导电电极部分围绕， 且于一互补式金属氧化物半导体晶体管(CMOS)后段制造工艺中形成。此一 相变化材料线，其具有一固定的直径或截面积，利用间隙壁作为一硬遮罩形 成较小的尺寸。一相变化材料的“一维”层电性耦接上述第一接触电极和上 述第二接触电极。介于相变化材料的“一维”层和在上述第二接触电极的上 述第一接触电极的接触电阻低于上述线结构的中央部分或介于中间的部分 的电阻。

然而，公知可程式化记忆晶胞可能需要高的功耗。

发明内容

本发明的一目的是提供一种电子元件，其具有用合理的功耗即可被程式 化的一转换结构。

为了达到上述目的，提供一种根据本发明的独立权利要求的电子元件及 电子元件的制造方法。