[发明专利]相变存储器结构及方法

说明书

技术领域

本发明一般来说涉及半导体存储器装置及方法，且更特定来说涉及相变存储器结构及方法。

背景技术

通常提供存储器装置作为计算机或其它电子装置中的内部半导体集成电路。存在许多不同类型的存储器，包含随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、相变随机存取存储器(PCRAM)及快闪存储器，以及其它类型的存储器。

例如PCRAM装置的电阻可变存储器装置可包含例如硫属化物合金的结构相变材料，举例来说，其可被编程为不同电阻率状态以存储数据。相变存储器单元为非易失性的且可通过感测相变存储器单元的电阻(例如，通过基于相变材料的电阻感测电流及/或电压变化)来读取存储于所述单元中的特定数据。

在其中电阻可变存储器装置包含硫属化物合金的情况中，所述硫属化物合金可展现可逆结构相变(例如，从非晶到结晶)。可将小体积的硫属化物合金集成到可允许单元充当快速切换可编程电阻器的电路中。此可编程电阻器可展现大于结晶状态(低电阻率)与非晶状态(高电阻率)之间的电阻率动态范围40倍的电阻率，且还能够展现允许每一单元中的多位存储的多个中间状态。也就是说，电阻可变存储器可经由将存储器单元编程到若干个不同电阻电平中的一者来实现多电平单元(MLC)功能性。

相变存储器单元随时间的可靠性可受各种因素影响，例如相变材料与下伏衬底之间的粘附性及/或用于提供充足电力以使相变材料熔化的电流密度，以及其它因素。作为一实例，在一些实例中，大电流密度可导致相变存储器单元的导电材料中的不合意的电迁移且可导致相变材料中的相分离。

发明内容

附图说明

图1是根据本发明的一个或一个以上实施例的具有一个或一个以上相变存储器结构的相变存储器阵列的一部分的示意图。

图2A到2D是图解说明根据本发明的一个或一个以上实施例的形成相变存储器结构的横截面图。

图3图解说明根据本发明的一个或一个以上实施例的相变存储器结构的一部分的横截面图。

图4是根据本发明的一个或一个以上实施例的存储器装置的一部分的横截面图。

具体实施方式

本发明已描述与相变存储器结构相关联的方法、装置及系统。一种形成相变存储器结构的方法包含：在相变存储器单元的第一导电元件上及电介质材料上形成绝缘体材料；形成与所述第一导电元件自对准的加热器；在所述加热器及形成于所述电介质材料上的所述绝缘体材料的至少一部分上形成相变材料；及在所述相变材料上形成所述相变存储器单元的第二导电元件。

与先前相变存储器单元相比，本发明的实施例可提供各种益处，例如提供相变材料与下伏衬底之间的经改善的粘附性及减少与相变存储器单元相关联的编程电流密度。减少编程电流密度可增加相变存储器单元的可靠性，以及其它益处。

在本发明的以下详细描述中，参考形成本发明的一部分的附图，且其中以图解说明的方式展示可如何实践本发明的一个或一个以上实施例。充分详细地描述这些实施例以使所属领域的技术人员能够实践本发明的实施例，且应理解，可利用其它实施例且可做出过程、电及/或结构改变，此并不背离本发明的范围。如本文中所使用，标号“N”及“M”(特定来说，关于图式中的参考编号)指示若干个如此标示的特定特征可与本发明的一个或一个以上实施例包含在一起。

本文中的图遵循其中第一数字或前几个数字对应于图式图编号且其余几个数字识别所述图式中的元件或组件的编号惯例。不同图之间的类似元件或组件可通过使用类似数字来识别。举例来说，在图1中101可指代元件“01”，且在图4中类似元件可指代为401。如将了解，可添加、交换及/或消除本文中各种实施例中所展示的元件以便提供本发明的若干个额外实施例。另外，图中所提供的元件的比例及相对标度打算图解说明本发明的各种实施例且并非用于限制意义。

如本发明中所使用，术语“晶片”及“衬底”可互换地使用，且应理解为包含绝缘体上硅(SOI)或蓝宝石上硅(SOS)技术、经掺杂及未经掺杂的半导体、由基底半导体基础支撑的外延硅层及其它半导体结构。此外，当在以下描述中提及“晶片”或“衬底”时，可能已利用先前工艺步骤在基底半导体结构或基础中形成若干区域或结。