[发明专利]阻变存储器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年6月19日向韩国专利局提交的申请号为10-2012-0065802的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明构思涉及一种半导体器件，更具体而言，涉及一种阻变存储器件及其制造方法。

背景技术

非易失性存储器件，其中以相变存储器件、快闪存储器件、磁性存储器件等为代表，易于基于多电平单元技术以低成本高度集成。

针对动态随机存取存储器（DRAM）的缩放限制和快闪存储器件的可靠性，非易失性存储器件之中的相变存储器件成为实用的替代物。具体地，相变存储器件具有非易失特性、高速操作、稳定、不擦除操作、持久以及以字节为单位来访问这些优点，因此可以被称作最适用于储存类型存储器（SCM）的下一代存储器件。

SCM被应用为储存装置和/或主存储装置，相变存储器件必须以低功耗快速并准确地执行编程和读取操作以便执行功能。

另外，相变存储器件已经从单电平单元（SLC）结构研究到多电平单元（MLC）结构，以便被高度地集成。主要使用对施加到结构与SLC相同的存储器单元的脉冲进行控制的方法来实现MLC。

图1是说明相变存储器件的结构的图。

如图1中所示，开关器件103形成在其中形成有底部结构的半导体衬底101上，下电极105形成为与开关器件103电连接。相变材料图案107和上电极109形成在下电极105上，上电极109经由接触插塞111与位线（未示出）电连接。

图2是说明为了引起具有图1结构的存储器件操作成MLC而施加的脉冲的一个实例的图。

首先，图2（a）示出单脉冲模式，并且经由写入-读取过程来实现MLC。在这种脉冲施加方法中，施加的脉冲类型简单，但是“10”状态和“01”状态之间的转换状态不准确。

图2（b）示出第一双脉冲模式，并且经由复位电流施加-写入-读取过程来实现MLC。在这种脉冲施加方法中，在施加编程脉冲之前预先施加复位脉冲，以便编程“10”状态和“01”状态。因此，除了如图2（a）中所示的单脉冲模式以外，需要额外的脉冲，并且需要三种脉冲电平。然而，容易形成诸如“01”和“10”的中间电平。

接着，图2（c）示出第二双脉冲模式。这种脉冲施加方法与第一双脉冲模式的相似之处在于：在施加编程脉冲之前预先施加复位脉冲，以便编程“10”状态和“01”状态。然而，该脉冲施加方法与第一双脉冲模式的不同之处在于：为了形成中间电平而施加的脉冲被配置成慢消隐类型。这种脉冲施加方法使用一种脉冲电平，因而可以简化用于电压泵浦电路的配置。

图2（d）示出第三双脉冲模式，并且经由设定电流施加-写入-读取过程来实现MLC。这种脉冲施加方法与图2（b）的方法相似。然而，该脉冲施加方法与图2（b）的方法的不同之处在于要首先施加设定电流。

图2（e）示出经由编程和验证模式（PNV）来实现MLC。该脉冲施加方法将验证脉冲加入单脉冲模式，是形成期望电阻状态的最佳模式。然而，由于编程和验证过程的重复而使编程周期的时间变长。

如上所述，目前，通过应用与应用到SLC的单元结构相同的单元结构并且仅改变脉冲类型来实现MLC。因此，数据电平可能根据电阻漂移或相变材料中的部分成分变化而改变，因此，由于存储器件的使用寿命增加的原因而难以保证可靠性。

发明内容

本发明的一个或更多个示例性实施例提供一种能够实施多电平单元（MLC）的阻变存储器件及其制造方法。

根据一个示例性实施例的一个方面，提供了一种阻变存储器件。所述阻变存储器件可以包括：下电极，所述下电极与开关器件连接，并且包括形成在下电极的顶部上的第一节点和第二节点以分隔开固定的间隔；相变材料图案，所述相变材料图案形成在第一节点和第二节点上；上电极，所述上电极形成在相变材料图案上；导电材料层，所述导电材料层形成在上电极的顶部和外侧壁上；第一接触插塞，所述第一接触插塞形成在上电极的一个边缘，以与上电极和导电材料层连接；以及第二接触插塞，所述第二接触插塞形成在上电极的另一个边缘，以与上电极和导电材料层连接。