[发明专利]相变存储器单元

说明书

一种半导体结构(100)，包括：由电介质层(114)包围的加热器(116)；在加热器(116)的顶部部分上的投射衬垫(124)；在投射衬垫(124)上方的相变材料层(126)；以及包围相变材料层(126)的顶部的顶部电极触点(136)。投射衬垫可覆盖加热器(116)的顶表面。投射衬垫(124)可以将相变材料层(126)与第二电介质层和加热器(116)分隔开。投射衬垫(124)可以在相变材料层(126)的结晶相(126a)和无定形相(126b)中提供平行的传导路径。顶部电极触点(136)可以通过金属衬垫(134)与相变材料层(126)分隔开。半导体结构(100)可包括在加热器(116)下方并与加热器(116)电接触的底部电极(110)和在相变材料层(126)上方并与相变材料层(126)电接触的顶部电极(128)。

技术领域

本发明总体上涉及相变存储器单元，并且更具体地涉及用于形成具有环绕和环形类型的电极触点和投射衬垫的相变存储器单元的方法和结构。

背景技术

相变存储器单元可以用于数据存储。相变存储器单元是非易失性随机存取存储器。相变存储器单元的典型配置可包括布置在至少两个电极之间并耦合到至少两个电极的相变材料。当相变存储器单元在使用中时，相变材料可以在至少两个可逆地可转变的相(无定形相和结晶相)中的一个中操作。无定形相和结晶相彼此不同。与结晶相相比，在无定形相中相变材料具有明显更高的电阻。为了促进相变，将能量供应至相变材料，能量例如是可实现期望的相变的电能、热能、任何其他合适形式的能量或它们的组合。

为了促进从结晶相到无定形相的变化，可以向电极之一(例如底部电极)施加电能(诸如电压脉冲)，使得电极处或者基本上在电极附近的相变材料加热到其熔化温度以上。然后将相变材料迅速冷却至低于其玻璃温度。以这种方式处理的相变材料从结晶相转变成无定形相。在已经发生这样的相变的相变材料中创建无定形化区域。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种半导体结构包括由电介质层围绕的加热器、在加热器顶部上的投射衬垫、投射衬垫上方的相变材料层以及围绕相变材料层的顶部部分的顶部电极触点。投射衬垫覆盖加热器的顶表面。投射衬垫将相变材料层与第二电介质层和加热器隔开。顶部电极触点通过金属衬垫与相变材料层分隔开。投射衬垫可以在相变材料层的结晶相和无定形相中提供平行的传导路径。顶部电极触点可以是可沿着相变材料层的侧壁竖直延伸的环绕环形类型的顶部电极触点。半导体结构可包括在加热器下方并与加热器电接触的底部电极以及在相变材料层上方并且与相变材料层电接触的顶部电极。半导体结构可包括在顶部电极上方并与顶部电极直接接触的掩模层和在底部电极下方并与底部电极电接触的底部电极触点。相变材料层可以包括结晶相和无定形相。无定形相可以在加热器的正上方。半导体结构还可包括在底部电极触点下方并与底部电极触点电接触的第一金属层、在顶部电极触点上方并与顶部电极触点电接触的第二金属层以及在第一金属层与第二金属层之间并与第一金属层与第二金属层电接触的过孔触点。