[发明专利]存储器装置及其形成方法

说明书

相关申请案交叉参考

本申请案请求对在2008年8月21日提出申请且标题为“存储器装置及其形成方法(MEMORY DEVICES AND METHODS OF FORMING THE SAME)”的美国专利申请案第12/195,510号的申请日期的权益。

技术领域

本发明的实施例涉及存储器装置及其制作方法。特定来说，本发明涉及具有横向收缩的相变材料或不同宽度的电极的存储器装置，其中横向收缩的窄部分或窄电极在所述存储器装置的相对侧上，且涉及此类存储器装置的制作。

背景技术

相变随机存取存储器(PCRAM)是指能够根据施加的电流记录及读取数据的非易失性存储器装置。在PCRAM装置中，将一定体积的相变材料沉积在两个电极之间以形成单个存储器单元。相变材料用于电子存储器应用中，因为其能够在非晶状态与结晶状态之间电切换。这些材料选择性地展示多于一个的电阻率值。举例来说，当所述相变材料处于结晶状态时，其电阻低，且当其处于非晶状态时，其电阻高。

在PCRAM装置中，编程电流穿过所述相变材料以诱发相变。此编程电流由于所述相变材料的电阻而产生热。所产生热的量与固定体积的材料中的电流密度成比例。随着材料体积减小，诱发相变所需的编程电流也减小。此外，随着编程电流降低，所产生热的量也减小。

由于每一存储器单元利用编程电流且每一PCRAM装置存在数百万的存储器单元，因此需要大的总能量输入来操作所述装置。期望降低诱发相变所需的编程电流的量，且如此一来，降低装置的总能量需求。

另外，不断地需要产生越来越小的存储器装置。随着存储器装置被压缩，相邻存储器单元之间的相对距离变小，从而导致极紧密接近的单元。理论上，如此紧密接近的单元将易受来自邻近单元的增加的热影响。此现象称为“热串扰”。当将因施加编程电流而在一个存储器单元中产生的热热传导到邻近存储器单元时发生热串扰。

热串扰是不期望的，因为其可导致存储器单元中的不需要的相变，因此导致存储在所述存储器单元内的数据的讹误。非晶状态与结晶状态之间的转变可由温度改变来起始。如果不阻止热串扰，那么未选单元(未施加电流的单元)的相变材料将可能由于来自邻近单元的热传送而转换(即，无意地编程到不正确状态)。将期望形成尽管具有最小规模及高单元密度但仍能够以减少的能量汲取及可忽略的热串扰操作的装置。

海普(Happ)等人的美国专利申请公开案第20070181932号描述了一种热隔离相变存储器单元的方法。邻近相变存储器单元由第一及第二绝缘材料来彼此分离。所述相变存储器单元中的所述相变材料具有沙漏或锥形形状。

附图说明

图1到图5是根据本发明的实施例的存储器装置的横截面图；

图6到图14是图解说明图1的存储器装置的制作的横截面图；

图15到图21是图解说明图2的存储器装置的制作的横截面图；

图22到图24是图解说明图3的存储器装置的制作的横截面图；及

图25到图26是图解说明图4的存储器装置的制作的横截面图。

具体实施方式

本发明揭示具有在邻近存储器单元的可编程卷之间的增加的距离的多个存储器单元。所述多个存储器单元可用于存储器装置(例如，PCRAM装置)中。所述PCRAM装置可包含相变材料来作为电可切换(可编程)材料。所述相变材料可配置于所述PCRAM装置中来作为相变材料元件。通过增加邻近可编程卷之间的距离，降低所述存储器单元之间的热串扰。为增加此距离，存储器装置6、6′、6″、6″′上的邻近存储器单元4的可编程卷2的位置相对于彼此垂直地交错或偏移，如图1到4中所图解说明。每一存储器单元4包含相变材料元件8B，其安置在两个电极之间，例如，在底部电极10与顶部电极12之间。存储器单元4布置成阵列。借助于非限制性实例，一个存储器单元4的可编程卷2可接近底部电极10而另一邻近存储器单元4的可编程卷2可接近顶部电极12。

在一个实施例中，相变材料元件8B可包含其横向收缩的部分14，如图1到图3中所图解说明。相变材料元件8B在存储器单元4的垂直方向上包含变窄或收缩。横向收缩的部分14可位于相变材料元件8B与底部电极10或顶部电极12的界面处，如图1中所图解说明，或位于相变材料元件8B内的位置处，如图2及图3中所图解说明。横向收缩的部分14可大致对应于存储器单元4的可编程卷2。在另一实施例(图4中所图解说明)中，底部电极52、54或顶部电极58、60可具有比相变材料元件8B的宽度小的宽度。