[发明专利]集成电路及其制造方法

说明书

一种集成电路及其制造方法。该集成电路包括位于位线导体层中的多条位线以及字线导体层中的多条字线之间的中间层。此中间层包括穿过层间绝缘结构的多个存储器柱。各存储器柱包括存储单元及存取单元。在存储单元的阶层中的层间绝缘结构，相比于在存取单元的阶层中的层间绝缘结构，具有较高的热电阻。

技术领域

本发明是有关于一种集成电路的存储器，且特别是有关于一种包括使用相变化材料(phase change material)的集成电路的存储器及其制造方法。

背景技术

许多三维存储器(three-dimensional memory，3D memory)技术采用相变化材料，亦有提出使用其他可编程电阻材料(programmable resistance material)来达到高密度存储器。举例而言，Li等人发表于2004年9月的IEEE TRANSACTIONS ON DEVICE ANDMATERIALS RELIABILITY第4卷第3期的「Evaluation of SiO₂Antifuse in a 3D-OTPMemory」，描述了如同存储单元一般排列的多晶硅二极管及抗熔丝(antifuse)。Sasago等人发表于2009年超大规模集成电路研讨会科技论文文摘(Symposium on VLSI TechnologyDigest of Technical Papers)第24至25页的「Cross-pointphase change memory with4F²cell size driven by low-contact-resistivitypoly-Si diode」，描述了如同存储单元一般排列的多晶硅二极管以及相变化单元。而Kau等人发表于2009年国际电子元件会议(International Electron Devices Meeting，IEDM)09-617，第27.1.1至27.1.4页的「Astackable cross point phase change memory」，则描述一种存储器柱(memory post)，此存储器柱包括具有相变化单元而作为存取元件(access device)的双向定限开关(ovonicthreshold switch，OTS)。这些技术仅依赖于存取元件及存储器单元的组合来建构存储单元。

在设置及重置可编程电阻材料上，可使用热工艺，其是在存储材料的主动区(active region)中产生热来造成电阻的变化。对于相变化材料而言，电阻的变化可由造成晶质固态(crystalline solid phase)与非晶质固态(amorphous solid phase)之间的变化所导致。此热典型可由施加通过可编程电阻材料的主动层的电流来产生。若存储单元(memory element)的外围散热过快，就需要更大的功率来补偿此些散热，以达到所要的温度。为了在这些设置中达到较高的功率，就需要在主动区之中较高的电流密度。

因此，期望提供一种适合于高密度结构的存储器技术，并降低操作电流。

发明内容

此处是说明一种用于可编程电阻式存储器(programmable resistance memory)的结构，适合于相变化存储器(phase change memory)以及其他需要提升存储器元件的隔热的存储器技术。

此处描述一种集成电路，包括设置于位线导体层中的多条位线、设置于字线导体层中的多条字线，以及位于位线导体层及字线导体层之间的中间层。中间层包括层间绝缘结构(interlayer insulating structure)，以及穿过这些层间绝缘结构的多个存储器柱，这些存储器柱中的各存储器柱具有接触这些位线中的一条位线的第一端、以及接触这些字线中的一条字线的第二端，各存储器柱包括排列于层间绝缘结构之中的存取单元(accesselement)以及存储单元(memory element)。在存储单元的阶层(level)中的层间绝缘结构，相比于在存取单元的阶层中的层间绝缘结构，具有较高的热电阻(thermal resistance)。