專利名稱：相變存儲(chǔ)單元、相變存儲(chǔ)器件、電子系統(tǒng)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非易失性存儲(chǔ)器，更具體，涉及采用GeBiTe層作為相變材料層的相變存儲(chǔ)單元、包括該相變存儲(chǔ)單元的相變存儲(chǔ)器、包括該相變存儲(chǔ)器的電子系統(tǒng)及其制造方法。
背景技術(shù)：
非易失性存儲(chǔ)器即使當(dāng)它們的電源供給被切斷時(shí)也保持它們的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，非易失性存儲(chǔ)器被廣泛地用于計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電信系統(tǒng)、存儲(chǔ)卡等。
快閃(flash)存儲(chǔ)器被廣泛地用作非易失性存儲(chǔ)器。許多快閃存儲(chǔ)器采用具有疊柵結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元?？扉W存儲(chǔ)器的疊柵結(jié)構(gòu)典型地包括在溝道區(qū)上連續(xù)地層疊的隧穿氧化層、浮柵、柵間介質(zhì)層和控制柵電極。
最近，使用其他類型的非易失性存儲(chǔ)器，例如，相變存儲(chǔ)器來代替快閃存儲(chǔ)器。相變存儲(chǔ)器的單位單元包括開關(guān)器件和串聯(lián)連接到開關(guān)器件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件具有頂和底電極以及在其間插入的相變材料層，底電極被電連接到開關(guān)器件。
通常，底電極起加熱器的作用。當(dāng)寫電流流過開關(guān)器件和底電極時(shí)，在相變材料層和底電極之間的界面產(chǎn)生焦耳熱。這種焦耳熱將相變材料層轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)(重置狀態(tài))或結(jié)晶態(tài)(設(shè)置狀態(tài))。具有非晶態(tài)的相變材料層與具有結(jié)晶態(tài)的相變材料層相比顯示出較高的電阻。由此，該相變材料層被廣泛地用作相變存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件。
開關(guān)器件應(yīng)該設(shè)計(jì)成具有足以提供寫電流的電流驅(qū)動(dòng)性能。但是，為了提高電流驅(qū)動(dòng)性能，被開關(guān)器件占據(jù)的面積應(yīng)該增加。當(dāng)開關(guān)器件的面積增加時(shí)，提高相變存儲(chǔ)器的集成度是困難的。
鍺(Ge)、銻(Sb)和碲(Te)的合金層(下面，稱為“GeSbTe”層)被廣泛地用作相變材料層。為了晶化GeSbTe層，需要具有數(shù)百納秒的長時(shí)間的設(shè)置脈沖信號(hào)。由此，在提高采用GeSbTe層的相變存儲(chǔ)器的寫速度(編程速度)中可能存在限制。此外，為了將GeSbTe層轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)(重置狀態(tài))需要具有約0.8mA至約1mA的高寫電流(重置電流)的重置脈沖信號(hào)。由此，當(dāng)GeSbTe層被用作相變存儲(chǔ)器件的相變材料層時(shí)，在相變存儲(chǔ)器件的寫(編程)模式中減小功耗中可能有限制。
GeSbTe層可以用諸如硅原子或氮原子的雜質(zhì)摻雜。在此情況下，由于該雜質(zhì)，GeSbTe層可能具有小的和均勻的顆粒。由此，就GeSbTe層轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)需要的能量可以被減小，以進(jìn)一步減小GeSbTe層的重置電流。但是，GeSbTe層內(nèi)的雜質(zhì)妨礙GeSbTe層被晶化。因此，當(dāng)用雜質(zhì)摻雜GeSbTe層時(shí)，摻雜GeSbTe層的重置電流被減小，而GeSbTe層的設(shè)置脈沖寬度被增加。
最近，鍺(Ge)、鉍(Bi)和碲(Te)的合金層(下面，稱為GeBiTe層)被廣泛地用作諸如數(shù)字視頻磁盤(DVD)的光學(xué)信息記錄介質(zhì)的相變材料層。
在Fuchioka等人的名稱為″Information Recording Medium″的美國專利公開號(hào)2005/0227035A1中，公開了一種采用GeBiTe層作為相變材料層的光學(xué)信息記錄介質(zhì)。根據(jù)Fuchioka等人，信息記錄介質(zhì)包括第一和第二界面層以及在其間插入的記錄層，該記錄層由諸如GeBiTe層的相變材料層構(gòu)成。為了將希望的數(shù)據(jù)寫入信息記錄介質(zhì)中，在記錄層(即，GeBiTe層)的預(yù)定區(qū)域上照射諸如激光束的光。結(jié)果，取決于激光束的強(qiáng)度，用激光束照射的預(yù)定區(qū)的GeBiTe層被轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)或非晶態(tài)。亦即，F(xiàn)uchioka等人提供了用于光學(xué)地記錄希望數(shù)據(jù)的信息記錄介質(zhì)。根據(jù)Fuchioka等人的信息記錄介質(zhì)的GeBiTe層，具有在被四個(gè)點(diǎn)H1、H2、H3和H4圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，四個(gè)點(diǎn)H1、H2、H3和H4具有Bi、Ge和Te的頂點(diǎn)(vertices)的三角形成分圖上。
H1(Bi3，Ge46.2，Te50.8)H2(Bi5，Ge46，Te49)H3(Bi13，Ge38，Te49)H4(Bi10，Ge38，Te52)在Yamada等人的名稱為″Information Recording Medium andMethod for Manufacturing the Same″的美國專利號(hào)6,858,277B1中，公開了采用GeBiTe層作為相變材料層的另一信息記錄介質(zhì)。根據(jù)Yamada等人，提供一種適合于電或光學(xué)編程希望數(shù)據(jù)的信息記錄介質(zhì)。該信息記錄介質(zhì)包括在襯底上形成的第一電極、在第一電極上形成的絕緣層、形成在絕緣層中將與第一電極接觸的記錄層以及形成在絕緣層上將與記錄層接觸的第二電極。構(gòu)成該記錄層的具體材料包括許多晶格缺陷，以及在可以由GeTe-M2Te3(這里，“M”是Sb、Bi或Al)表示的材料內(nèi)，包括該晶格缺陷的晶相可以被認(rèn)為是亞穩(wěn)相。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種采用GeBiTe層或摻雜的GeTe層作為相變材料層的相變存儲(chǔ)單元。該相變存儲(chǔ)單元包括在半導(dǎo)體襯底上形成的層間絕緣層和在該層間絕緣層中布置的第一和第二電極。在第一和第二電極之間布置相變材料圖形。該相變材料圖形包括未摻雜的GeBiTe層、包含雜質(zhì)的摻雜的GeBiTe層和包含雜質(zhì)的摻雜的GeTe層之一。未摻雜的GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)(Al(Ge21.43，Bi16.67，Te61.9)、A2(Ge44.51，Bi0.35，Te55.14)、A3(Ge59.33，Bi0.5，Te40.17)和A4(Ge38.71，Bi16.13，Te45.16))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由具有鍺(Ge)、鉍(Bi)和碲(Te)的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，摻雜的GeBiTe層包含雜質(zhì)并具有在被四個(gè)點(diǎn)(D1(Ge10，Bi20，Te70)、D2(Ge30，Bi0，Te70)、D3(Ge70，Bi0，Te30)和D4(Ge50，Bi20，Te30))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由三角形成分圖上的坐標(biāo)表示。此外，摻雜的GeTe層包含雜質(zhì)并具有對(duì)應(yīng)于點(diǎn)D2和D3之間的直線上的坐標(biāo)的成分比率。在層間絕緣層上布置位線。該位線被電連接到第二電極。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，相變存儲(chǔ)單元還可以包括在半導(dǎo)體襯底上形成的單元開關(guān)器件。該單元開關(guān)器件被電連接到第一電極。該單元開關(guān)器件可以是具有在半導(dǎo)體襯底中形成的源和漏區(qū)的存取金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管以及在源和漏區(qū)之間的溝道區(qū)上方布置的字線。第一電極被電連接到源區(qū)和漏區(qū)之一。
另外，該單元開關(guān)器件可以是單元二極管。該單元二極管可以是具有n-型半導(dǎo)體和p-型半導(dǎo)體的垂直單元二極管，該n-型半導(dǎo)體和p-型半導(dǎo)體被順序地層疊在層間絕緣層中，以及p-型半導(dǎo)體可以被電連接到第一電極。在此情況下，該相變存儲(chǔ)單元還可以包括電連接到單元二極管的n-型半導(dǎo)體的字線。
在另一實(shí)施例中，該第一電極可以是氮化鈦(TiN)或氮化鋁鈦(TiAIN)層。
在再一實(shí)施例中，該第二電極可以是氮化鈦層(TiN)。
在又一實(shí)施例中，未摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeBiTe層可以具有在被四個(gè)點(diǎn)(B1(Ge30.77，Bi15.38，Te53.85)、B2(Ge48.7，Bi1.0，Te50.3)、B3(Ge59.3，Bi0.5，Te40.2)和B4(Ge38.7，Bi16.1，Te45.2))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由具有Ge、Bi和Te的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示。
在又一實(shí)施例中，未摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeBiTe層可以具有在被六個(gè)點(diǎn)(C1(Ge33.33，Bi13.34，Te53.33)、C2(Ge48.7，Bi1.0，Te50.3)、C3(Ge54.43，Bi0.47，Te45.1)、C4(Ge59.3，Bi0.5，Te40.2)、C5(Ge47.1，Bi9.8，Te43.1)和C6(Ge44，Bi9，Te47))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該六個(gè)點(diǎn)由具有Ge、Bi和Te的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示。
在再一實(shí)施例中，該雜質(zhì)可以包括選自由氮(N)、碳(C)、硒(Se)、銦(In)、氧(O)、鎵(Ga)、硅(Si)、錫(Sn)、鉛(Pb)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和硫(S)構(gòu)成的組的至少一種元素。雜質(zhì)的含量可以在0.01原子至20原子％的范圍內(nèi)。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種采用GeBiTe層或摻雜的GeTe層作為相變材料層的相變存儲(chǔ)器件。該相變存儲(chǔ)器件包括具有單元陣列區(qū)和外圍電路區(qū)的半導(dǎo)體襯底和在該半導(dǎo)體襯底上形成的層間絕緣層。在單元陣列區(qū)中的層間絕緣層中布置第一電極和第二電極。在第一和第二電極之間布置相變材料圖形。相變材料圖形包括未摻雜的GeBiTe層、包含雜質(zhì)的摻雜的GeBiTe層和包含雜質(zhì)的摻雜的GeTe層之一。未摻雜的GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)(A1(Ge21.43，Bi16.67，Te61.9)、A2(Ge44.51，Bi0.35，Te55.14)、A3(Ge59.33、Bi0.5、Te40.17)和A4(Ge38.71，Bi16.13，Te45.16))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由具有鍺(Ge)、鉍(Bi)和碲(Te)的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，該摻雜的GeBiTe層包含雜質(zhì)并具有被四個(gè)點(diǎn)(D1(Ge10，Bi20，Te70)、D2(Ge30，Bi0，Te70)、D3(Ge70，Bi0，Te30)和D4(Ge50，Bi20，Te30))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由三角形成分圖上的坐標(biāo)表示。此外，該摻雜的GeTe層包含雜質(zhì)并具有對(duì)應(yīng)于點(diǎn)D2和D3之間的直線上的坐標(biāo)的成分比率。在層間絕緣層上布置位線。該位線被電連接到第二電極。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種采用具有未摻雜的GeBiTe層、摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeTe層的相變存儲(chǔ)單元的電子系統(tǒng)。該電子系統(tǒng)包括處理器、執(zhí)行與該處理器數(shù)據(jù)通信的輸入和輸出單元以及執(zhí)行與該處理器數(shù)據(jù)通信的相變存儲(chǔ)器件。該相變存儲(chǔ)器件包括具有單元陣列區(qū)和外圍電路區(qū)的半導(dǎo)體襯底和在該半導(dǎo)體襯底上形成的層間絕緣層。在單元陣列區(qū)中的層間絕緣層中布置第一電極和第二電極。在第一和第二電極之間布置相變材料圖形。該相變材料圖形具有未摻雜的GeBiTe層、包含雜質(zhì)的摻雜的GeBiTe層或包含雜質(zhì)的摻雜的GeTe層。該未摻雜的GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)(A1(Ge21.43，Bi16.67，Te61.9)、A2(Ge44.51，Bi0.35，Te55.14)、A3(Ge59.33、Bi0.5、Te40.17)和A4(Ge38.71，Bi16.13，Te45.16))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由具有鍺(Ge)、鉍(Bi)和碲(Te)的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，該摻雜的GeBiTe層包含雜質(zhì)并具有被四個(gè)點(diǎn)(D1(Ge10，Bi20，Te70)、D2(Ge30，Bi0，Te70)、D3(Ge70，Bi0，Te30)和D4(Ge50，Bi20，Te30))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由三角形成分圖上的坐標(biāo)表示。此外，摻雜的GeTe層包含雜質(zhì)并具有對(duì)應(yīng)于點(diǎn)D2和D3之間的直線上的坐標(biāo)的成分比率。在層間絕緣層上布置位線。該位線被電連接到第二電極。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種制造相變存儲(chǔ)單元的方法，該相變存儲(chǔ)單元能夠減小電編程速度和重置電流。該方法包括在半導(dǎo)體襯底上形成下層間絕緣層和在下層間絕緣層中形成第一電極。在下層間絕緣層上形成接觸第一電極的相變材料圖形和在相變材料圖形上層疊的第二電極。該相變材料圖形由未摻雜的GeBiTe層、摻雜的GeBiTe層和摻雜的GeTe層之一形成，未摻雜的GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)(A1(Ge21.43，Bi16.67，Te61.9)、A2(Ge44.51，Bi0.35，Te55.14)、A3(Ge59.33、Bi0.5、Te40.17)和A4(Ge38.71，Bi16.13，Te45.16))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由具有鍺(Ge)、鉍(Bi)和碲(Te)的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，該摻雜的GeBiTe層包含雜質(zhì)并具有在被四個(gè)點(diǎn)(D1(Ge10，Bi20，Te70)、D2(Ge30，Bi0，Te70)、D3(Ge70，Bi0，Te30)和D4(Ge50，Bi20，Te30))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，以及該摻雜的GeTe層包含雜質(zhì)并具有對(duì)應(yīng)于點(diǎn)D2和D3之間的直線上的坐標(biāo)的成分比率。在具有相變材料圖形和第二電極的襯底上形成上層間絕緣層。上層間絕緣層被構(gòu)圖，以形成露出第二電極的位線接觸孔。在上層間絕緣層上形成通過位線接觸孔電連接到第二電極的位線。


從本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更多具體描述將明白本發(fā)明的上述及其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，如附圖所示。該圖不一定按比例繪制，重點(diǎn)放在說明本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例采用相變存儲(chǔ)單元的相變存儲(chǔ)器件的示意性框圖。
圖2是圖1所示的部分單元陣列區(qū)的平面圖。
圖3是沿圖2的線I-I′的剖面圖。
圖4A圖示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的相變存儲(chǔ)單元中采用的相變材料層的成分范圍的三角形成分圖。
圖4B圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的相變存儲(chǔ)單元中采用的相變材料層的成分范圍的三角形成分圖。
圖5圖示了圖1所示的單元陣列區(qū)的另一示例性實(shí)施例的等效電路圖。
圖6圖示了圖5所示單元陣列區(qū)的單位單元的平面圖。
圖7是沿圖6的線II-II′的剖面圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例具有相變存儲(chǔ)器件的電子系統(tǒng)的示意性框圖。
圖9是根據(jù)常規(guī)技術(shù)和本發(fā)明制造的相變存儲(chǔ)單元的重置電流性能的曲線圖。
圖10圖示了根據(jù)常規(guī)技術(shù)和本發(fā)明制造的相變存儲(chǔ)單元的重置電流和重置脈沖寬度之間的關(guān)系曲線。
圖11圖示了根據(jù)本發(fā)明制造的相變存儲(chǔ)單元的耐久測(cè)試結(jié)果的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖更完全地描述本發(fā)明，在附圖中示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以不同的方式體現(xiàn)，以及不應(yīng)該被認(rèn)為是局限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了本公開是徹底的和完全的，并將本發(fā)明的范圍完全傳遞給所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中，為了清楚放大了層和區(qū)域的厚度。在整個(gè)說明書中，相同的標(biāo)記指相同的元件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例采用相變存儲(chǔ)單元的相變存儲(chǔ)器件的示意性框圖。
參考圖1，該相變存儲(chǔ)器件包括單元陣列區(qū)CA和外圍電路區(qū)PCA。單元陣列區(qū)CA，即，存儲(chǔ)單元區(qū)，包括多個(gè)字線WL、多個(gè)位線BL和多個(gè)相變存儲(chǔ)單元100。位線BL可以被布置為交叉字線WL，在字線WL和位線BL之間的交叉點(diǎn)分別布置相變存儲(chǔ)單元100。此外，外圍電路區(qū)PCA包括用于驅(qū)動(dòng)相變存儲(chǔ)單元100的第一和第二集成電路PCA1和PCA2。第一集成電路PCA1可以包括用于選擇一個(gè)字線WL的行解碼器，以及第二集成電路PCA2可以包括用于選擇一個(gè)位線BL的列解碼器。
每個(gè)相變存儲(chǔ)單元100包括電連接到一個(gè)位線BL的相變電阻器RP和電連接到相變電阻器RP的開關(guān)器件。相變電阻器RP可以包括第一和第二端和在第一和第二端之間插入的相變材料層，以及開關(guān)器件可以是具有柵電極、源區(qū)和漏區(qū)的存取金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管TA。在此情況下，相變電阻器RP的第一端被電連接到存取MOS晶體管TA的漏區(qū)，以及相變電阻器RP的第二端被電連接到位線BL。此外，存取MOS晶體管TA的柵電極被電連接到一個(gè)字線WL，以及存取MOS晶體管TA的源區(qū)被電連接到公共源線CSL。
為了在相變存儲(chǔ)單元100的一個(gè)單元CL中有選擇地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，被選擇單元CL的存取MOS晶體管TA被導(dǎo)通，以及通過連接到被選擇單元CL的位線BL施加寫電流Iw。在此情況下，相變電阻器RP的電阻可以取決于寫電流IW量而變化。例如，當(dāng)相變材料被寫電流Iw加熱到其結(jié)晶溫度和熔點(diǎn)之間的溫度和該加熱的相變材料被向下冷卻時(shí)，相變材料轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)。相反，當(dāng)相變材料被寫電流Iw加熱到高于熔點(diǎn)的較高溫度和該熔化的相變材料被突然淬火時(shí)，相變材料轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)。具有結(jié)晶態(tài)的相變材料的電阻率低于具有非晶態(tài)的相變材料的電阻率。由此，通過探測(cè)讀模式中的流過相變材料的電流，可以決定相變電阻器RP中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是否是邏輯“1”或邏輯“0”。
圖2是圖1所示的單元陣列區(qū)(CA)的平面圖，以及圖3是沿圖2的線I-I′的剖面圖。
參考圖2和3，在半導(dǎo)體襯底11的預(yù)定區(qū)中布置隔離層13，以限定單元有源區(qū)13a。在單元有源區(qū)13a中布置一對(duì)開關(guān)器件。該開關(guān)器件對(duì)可以是一對(duì)存取MOS晶體管或一對(duì)雙極晶體管。存取MOS晶體管對(duì)包括分別在單元有源區(qū)13a兩端形成的第一和第二漏區(qū)19d′和19d″、在單元有源區(qū)13a的中心部分形成的公共源區(qū)19s以及跨越單元有源區(qū)13a的一對(duì)字線17(圖1的WL)。在第一漏區(qū)19d′和公共源區(qū)19s之間的溝道區(qū)上方布置字線對(duì)17的一個(gè)，在第二漏區(qū)19d″和公共源區(qū)19s之間的溝道區(qū)上方布置字線對(duì)17的另一個(gè)。字線17通過柵介質(zhì)層15與溝道區(qū)電絕緣。
在具有存取MOS晶體管對(duì)的襯底上布置第一下層間絕緣層21。在第一下層間絕緣層21上布置公共源線25s(圖1的CSL)、第一漏極焊盤25d′和第二漏極焊盤25d″。公共源線25s可以平行于字線17布置。公共源線25s通過貫穿第一下層間絕緣層21的公共源線接觸孔21s可以被電連接到公共源區(qū)19s，以及分別通過貫穿第一下層間絕緣層21的第一和第二漏接觸孔21d′和21d″，第一和第二漏極焊盤25d′和25d″可以被電連接到第一和第二漏區(qū)19d′和19d″。
在另一示例性實(shí)施例中，可以分別用公共源線接觸栓塞23s、第一漏接觸栓塞23d′和第二漏接觸栓塞23d″填充公共源線接觸孔21s、第一漏接觸孔21d′和第二漏接觸孔21d″。在此情況下，公共源線25s、第一漏極焊盤25d′和第二漏極焊盤25d″可以分別通過公共源線接觸栓塞23s、第一漏接觸栓塞23d′和第二漏接觸栓塞23d″電連接到公共源區(qū)19s、第一漏區(qū)19d′和第二漏區(qū)19d″。
在具有公共源線25s、第一焊盤25d′和第二漏極焊盤25d″的襯底上布置第二下層間絕緣層27。第一漏極焊盤25d′和第二漏極焊盤25d″分別可以被貫穿第二下層間絕緣層27的第一和第二相變電阻器接觸孔27d′和27d″露出。在第一和第二相變電阻器接觸孔27d′和27d″中可以分別布置第一和第二底電極29d′和29d″。第一和第二底電極29d′和29d″可以是氮化鈦層(TiN)或氮化鋁鈦層(TiAIN)。第一下層間絕緣層21和第二下層間絕緣層27構(gòu)成下層間絕緣層28。
在第二下層間絕緣層27上布置第一和第二相變材料圖形31′和31″。第一和第二相變材料圖形31′和31″被布置為分別與第一和第二底電極29d′和29d″接觸。此外，在第一和第二相變材料圖形31′和31″上分別可以布置第一和第二頂部電極33′和33″。第一和第二頂電極33′和33″可以是TiN層。第一底電極29d′、第一相變材料圖形31′和第一頂電極33′構(gòu)成相變電阻器RP，并且第二底電極29d″、第二相變材料圖形31″和第二頂電極33″構(gòu)成另一相變電阻器RP。第一和第二底電極29d′和29d″對(duì)應(yīng)于相變電阻器RP的第一電極，以及第一和第二頂電極33″和33″對(duì)應(yīng)于相變電阻器RP的第二電極。
第一電極29d′和29d″的頂表面可以具有與第二下層間絕緣層27的頂表面基本上相同的水平面。在此情況下，相變電阻器RP可以對(duì)應(yīng)于如圖3所示的T形相變電阻器。另外，第一電極29d′和29d″的頂表面可以低于第二下層間絕緣層27的頂表面。在此情況下，相變電阻器RP可以對(duì)應(yīng)于限制的相變電阻器。
相變材料圖形31′和31″可以是Ge、Bi和Te的合金層(即，GeBiTe層)。更詳細(xì)地，相變材料圖形31′和31″可以是具有在特定范圍內(nèi)的成分比率的GeBiTe層，該特定范圍在三角形成分圖上，該三角形成分圖具有Ge、Bi和Te的頂點(diǎn)，如圖4A所示。
參考圖4A，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的相變材料圖形31′和31″可以是GeBiTe層，該GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)A1、A2、A3和A4圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，該三角形成分圖具有Ge、Bi和Te的頂點(diǎn)A1(Ge21.43，Bi16.67，Te61.9)A2(Ge44.51，Bi0.35，Te55.14)A3(Ge59.33，Bi0.5，Te40.17)A4(Ge35.71，Bi16.13，Te45.16)由具有上述成分比率的GeBiTe層形成的相變材料圖形31′或31″在轉(zhuǎn)變相變材料圖形31′或31″的晶體結(jié)構(gòu)需要的電信號(hào)性能方面顯示出優(yōu)于常規(guī)GeSbTe層的某些優(yōu)點(diǎn)。例如，轉(zhuǎn)變由具有上述成分比率的GeBiTe層形成的相變材料圖形31′或31″為結(jié)晶態(tài)需要的設(shè)置脈沖寬度小于轉(zhuǎn)變常規(guī)GeSbTe層為結(jié)晶態(tài)需要的設(shè)置脈沖寬度。通常，轉(zhuǎn)變諸如GeSbTe層或GeBiTe層的相變材料層為結(jié)晶態(tài)需要的時(shí)間(即，設(shè)置脈沖寬度)大于轉(zhuǎn)變相變材料為非晶態(tài)需要的時(shí)間(即，重置脈沖寬度)。因此，本發(fā)明可以提供一種改進(jìn)的相變存儲(chǔ)單元，與采用常規(guī)GeSbTe層作為相變材料層的相變存儲(chǔ)單元相比，顯示出更快的編程時(shí)間。
此外，轉(zhuǎn)變由具有上述成分比率的GeBiTe層形成的相變材料圖形為非晶態(tài)需要的重置脈沖量，亦即，重置電流，小于轉(zhuǎn)變常規(guī)GeSbTe層為非晶態(tài)需要的重置電流。通常，轉(zhuǎn)變諸如GeSbTe層或GeBiTe層的相變材料層為非晶態(tài)需要的電流(即，重置電流)大于轉(zhuǎn)變?cè)撓嘧儾牧蠟榻Y(jié)晶態(tài)需要的電流(即，設(shè)置電流)。因此，本發(fā)明可以提供一種改進(jìn)的相變存儲(chǔ)單元，在寫模式(即，編程模式)中，與采用常規(guī)GeSbTe層作為相變材料層的相變存儲(chǔ)單元相比顯示出出較小的功耗。
優(yōu)選，相變材料圖形31′和31″可以是GeBiTe層，該GeBiTe層具有在被以下四個(gè)點(diǎn)B1、B2、B3和B4圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，如圖4A所示B1(Ge30.77，Bi15.38，Te53.85)B2(Ge48.7，Bi1.0，Te50.3)B3(Ge59.3，Bi0.5，Te40.2)B4(Ge38.7，Bi16.1，Te45.2)更優(yōu)選，相變材料圖形31′和31″可以是GeBiTe層，該GeBiTe層具有在被以下六個(gè)點(diǎn)C1、C2、C3、C4、C5和C6圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，如圖4A所示。
C1(Ge33.33，Bi13.34，Te53.33)C2(Ge48.7，Bi1.0，Te50.3)C3(Ge54.43，Bi0.47，Te45.1)C4(Ge59.3，Bi0.5，Te40.2)C5(Ge47.1，Bi9.8，Te43.1)C6(Ge44，Bi9，Te47)在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，相變材料圖形31′或31″可以是包含雜質(zhì)的摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeTe層。該雜質(zhì)可以是選自由氮(N)、碳(C)、硒(Se)、銦(In)、氧(O)、鎵(Ga)、硅(Si)、錫(Sn)、鉛(Pb)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和硫(S)構(gòu)成的組的至少一種元素。在此情況下，該雜質(zhì)的含量可以在0.01原子％至20原子％的范圍內(nèi)。如圖4B所示，摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeTe層可以具有比圖4A所示的未摻雜的GeBiTe層更寬范圍內(nèi)的成分比率。
參考圖4B，摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeTe層可以具有在被以下四個(gè)點(diǎn)D1，D2，D3和D4圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)D1，D2，D3和D4由具有Ge、Bi和Te的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示D1(Ge10，Bi20，Te70)D2(Ge30，Bi0，Te70)D3(Ge70，Bi0，Te30)D4(Ge50，Bi20，Te30)這里，具有由點(diǎn)D2和D3之間的直線上的坐標(biāo)表示的成分比率的相變材料層意味著摻雜的GeTe層。亦即，該摻雜的GeTe層不包含Bi。
與未摻雜的GeBiTe層相比較，摻雜的GeBiTe層具有小的和均勻的顆粒。結(jié)果，在重置電流和設(shè)置脈沖寬度方面，與未摻雜的GeBiTe層相比較，該摻雜的GeBiTe層可以具有改進(jìn)的性能。相反，當(dāng)用諸如氮或硅的雜質(zhì)摻雜常規(guī)GeSbTe層時(shí)，摻雜GeSbTe層的設(shè)置脈沖寬度趨于增加，盡管摻雜GeSbTe層的重置電流減小。
再次參考圖2和3，在具有相變電阻器RP的襯底上布置上層間絕緣層35。在上層間絕緣層35上布置位線37(圖1的BL)，并且位線37通過貫穿上層間絕緣層35的位線接觸孔電連接到第一和第二頂電極33′和33″。位線37可以被布置為跨越字線17。
現(xiàn)在將描述形成圖2和3所示的相變存儲(chǔ)單元的方法。
再次參考圖2和3，在半導(dǎo)體襯底11的預(yù)定區(qū)中形成隔離層13，以限定單元有源區(qū)13a。在單元有源區(qū)13a上形成柵介質(zhì)層15，以及在具有柵介質(zhì)層15的襯底上形成柵導(dǎo)電層。柵導(dǎo)電層被構(gòu)圖，以形成交叉單元有源區(qū)13a的一對(duì)柵電極(即，一對(duì)字線17)。使用字線17作為離子注入掩模，雜質(zhì)離子被注入單元有源區(qū)13a中，以形成公共源區(qū)19s以及第一和第二漏區(qū)19d′和19d″。在字線WL之間的單元有源區(qū)13a中形成公共源區(qū)19s，以及在單元有源區(qū)13a的兩端分別形成第一和第二漏區(qū)19d′和19d″。因此，在單元有源區(qū)13a中形成一對(duì)存取MOS晶體管(圖1的TA)。
在具有存取MOS晶體管的襯底上形成第一下層間絕緣層21。第一下層間絕緣層21被構(gòu)圖，以形成分別露出第一漏區(qū)19d′、第二漏區(qū)19d″和公共源區(qū)19s的第一漏接觸孔21d′、第二漏接觸孔21d″以及公共源線接觸孔21s。在第一漏接觸孔21d′、第二漏接觸孔21d″和公共源線接觸孔21s中可以分別形成第一漏接觸栓塞23d′、第二漏接觸栓塞23d″以及公共源線接觸栓塞23s。接觸栓塞23d′、23d″和23s可以由諸如鎢層的導(dǎo)電層或摻雜多晶硅層形成。
在具有接觸栓塞23d′、23d″和23s的襯底上形成導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層被構(gòu)圖，以形成公共源線25s、第一漏極焊盤25d′和第二漏極焊盤25d″。在具有公共源線25s、第一焊盤25d′和第二漏極焊盤25d″的襯底上形成第二下層間絕緣層27。第一和第二下層間絕緣層21和27構(gòu)成下層間絕緣層28。
第二下層間絕緣層27被構(gòu)圖，以形成分別露出第一和第二漏極焊盤25d′和25d″的第一和第二相變電阻器接觸孔27d′和27d″。在第一和第二相變電阻器接觸孔27d′和27d″中分別可以形成第一和第二底電極29d′和29d″。第一和第二底電極29d′和29d″可以由氮化鈦層(TiN)或氮化鋁鈦層(TiAIN)形成。第一和第二底電極29d′和29d″可以形成具有位于與第二下層間絕緣層27的頂表面相同水平面的頂表面。另外，第一和第二底電極29d′和29d″的頂表面可以低于第二下層間絕緣層27的頂表面。
在第二下層間絕緣層27和第一和第二底電極29d′和29d″上連續(xù)地形成相變材料層和頂電極層。頂電極層可以由氮化鈦層(TiN)形成，以及相變材料層可以由具有圖4A所示成分比率的未摻雜的GeBiTe層或具有圖4B所示成分比率的摻雜的GeBiTe層形成。未摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeBiTe層可以使用物理汽相淀積(PVD)技術(shù)、化學(xué)氣相淀積(CVD)技術(shù)或原子層淀積(ALD)技術(shù)來形成。
當(dāng)摻雜的GeBiTe層的雜質(zhì)是氮時(shí)，摻雜的GeBiTe層可以通過氮反應(yīng)濺射技術(shù)來形成。類似地，當(dāng)摻雜的GeBiTe層的雜質(zhì)是氧時(shí)，摻雜的GeBiTe層可以使用氧反應(yīng)濺射技術(shù)來形成。
頂電極層和相變材料層被構(gòu)圖，以形成覆蓋各個(gè)第一和第二底電極29d′和29d″的第一和第二相變材料圖形31和31″上，以及層疊在第一和第二相變材料圖形31和31″上的第一和第二頂電極33′和33″。
在具有第一和第二頂電極33′和33″的襯底上形成上層間絕緣層35，以及上層間絕緣層35被構(gòu)圖，以形成露出第一和第二頂電極33′和33″的位線接觸孔35h。然后在具有位線接觸孔35h的襯底上形成諸如金屬層的導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層被構(gòu)圖，以形成覆蓋位線接觸孔35h的位線37。
參考圖4A和4B描述的未摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeBiTe層可以被應(yīng)用于具有各種結(jié)構(gòu)的相變存儲(chǔ)單元。例如，在具有圖5所示的單元二極管的相變存儲(chǔ)單元中可以采用未摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeBiTe層。
圖5圖示了由相變存儲(chǔ)單元構(gòu)成的單元陣列區(qū)CA′的等效電路圖，該相變存儲(chǔ)單元具有代替圖1的存取MOS晶體管TA的單元二極管D。
參考圖5，單元陣列區(qū)CA′包括多個(gè)位線BL和交叉該多個(gè)位線BL的多個(gè)字線WL。在位線BL和字線WL之間的交叉點(diǎn)分別布置多個(gè)相變存儲(chǔ)單元100′。
每個(gè)相變存儲(chǔ)單元100′包括電連接到一個(gè)位線BL的相變電阻器RP′和電連接到相變電阻器RP′的單元二極管D。相變電阻器RP′具有第一和第二端以及在第一和第二端之間的相變材料層，并且單元二極管D具有p-型半導(dǎo)體和n-型半導(dǎo)體。在此情況下，相變電阻器RP′的第一端被電連接到單元二極管D的p-型半導(dǎo)體，以及相變電阻器RP′的第二端被電連接到位線BL。此外，單元二極管D的n-型半導(dǎo)體被電連接到一個(gè)字線WL。
圖6是圖5的單位單元的平面圖，以及圖7是沿圖6的線II-II′的剖面圖。
參考圖6和7，在第一導(dǎo)電性類型的半導(dǎo)體襯底51的預(yù)定區(qū)中布置隔離層17，以限定線形有源區(qū)。用不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)摻雜有源區(qū)，由此作為字線WL。另外，字線WL可以是在半導(dǎo)體襯底51上層疊的導(dǎo)電互連。導(dǎo)電互連可以是金屬互連或外延半導(dǎo)體圖形。
在字線WL和隔離層53上布置下層間絕緣層55。字線WL的預(yù)定區(qū)可以被貫穿下層間絕緣層55的單元二極管孔55h露出。在單元二極管孔55h中布置單元二極管D。單元二極管D具有被連續(xù)地層疊的n-型半導(dǎo)體57n和p-型半導(dǎo)體57p。亦即，單元二極管D對(duì)應(yīng)于垂直單元二極管。單元二極管D的頂表面可以低于下層間絕緣層55的頂表面。在此情況下，在單元二極管D上的單元二極管孔55h中布置底電極63。底電極63可以是氮化鈦層(TiN)或氮化鋁鈦層(TiAIN)。在底電極63和p-型半導(dǎo)體57p之間可以布置單元二極管電極59。單元二極管電極59可以是諸如硅化鈷層的金屬硅化物層。底電極63的側(cè)壁可以被單元二極管孔55h的側(cè)壁上形成的絕緣隔片61圍繞。
在底電極63上連續(xù)地層疊相變材料圖形65和頂電極67。相變材料圖形65可以由參考圖3、4A和4B描述的相變材料圖形31′和31″相同材料層形成，頂電極67也可以由與參考圖3描述的頂電極33′和33″相同的材料層形成。底電極63、相變材料圖形65和頂電極67構(gòu)成相變電阻器RP′。底電極63的頂表面可以低于下層間絕緣層55的頂表面，如圖7所示。在此情況下，相變電阻器RP′可以對(duì)應(yīng)于限制的相變電阻器。另外，底電極63的頂表面可以具有與下層間絕緣層55的頂表面相同的水平面。在此情況下，相變電阻器RP′可以對(duì)應(yīng)于T形相變電阻器。
在具有相變電阻器RP′的襯底上布置上層間絕緣層69。在上層間絕緣層69上布置位線71，以及位線71通過貫穿上層間絕緣層69的位線接觸孔69h電連接到頂電極67。位線71可以被布置跨越字線WL。
現(xiàn)在將描述形成圖6和7所示的相變存儲(chǔ)單元的方法。
再次參考圖6和7，在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底51的預(yù)定區(qū)中形成隔離層17，以限定線形有源區(qū)。半導(dǎo)體襯底51可以是硅襯底。不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)離子被注入有源區(qū)中，以形成第二導(dǎo)電類型的字線WL。第一和第二導(dǎo)電類型可以分別是p型和n型。在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，字線WL可以由半導(dǎo)體襯底51上層疊的外延層或?qū)щ妼有纬伞?br> 在具有字線WL的襯底上形成下層間絕緣層55。下層間絕緣層55被構(gòu)圖，以形成露出字線WL的預(yù)定區(qū)的單元二極管孔55h。在單元二極管孔55h中形成連續(xù)地層疊的n-型半導(dǎo)體57n和p-型半導(dǎo)體57p。n-型半導(dǎo)體57n和p-型半導(dǎo)體57p可以使用采用字線WL作為籽晶層的選擇性外延生長(SEG)技術(shù)來形成。n-型半導(dǎo)體57n和p-型半導(dǎo)體57p構(gòu)成單元二極管D，即，垂直單元二極管。在p-型半導(dǎo)體57p的表面上可以有選擇地形成單元二極管電極59。單元二極管電極59可以由諸如硅化鈷層的金屬硅化物層形成，使用自對(duì)準(zhǔn)硅化物(salicide)技術(shù)，該自對(duì)準(zhǔn)硅化物技術(shù)是公知技術(shù)。單元二極管電極59的頂表面可以低于下層間絕緣層55的頂表面。
在單元二極管電極59上的單元二極管孔55h的側(cè)壁上可以形成絕緣隔片61。然后在被絕緣隔片61圍繞的單元二極管孔55h中形成底電極63。底電極63可以由氮化鈦(TiN)層或氮化鋁鈦(TiAlN)層形成。此外，底電極63可以被凹陷，以具有低于下層間絕緣層55的頂表面的表面，如圖7所示。另外，底電極63可以形成為具有位于與第二下層間絕緣層55的頂表面相同水平面的表面。
在具有底電極63的襯底上連續(xù)地形成相變材料層和頂電極層。頂電極層可以由氮化鈦(TiN)層形成，以及相變材料層可以使用與參考圖3、4A和4B描述的相同方法形成。頂電極層和相變材料層被構(gòu)圖，以形成在底電極63上連續(xù)地層疊的相變材料圖形65和頂電極67。底電極63、相變材料圖形65和頂電極67構(gòu)成相變電阻器RP′。
使用與參考圖2和3描述的相同方法，在具有相變電阻器RP′的襯底上形成上層間絕緣層69、位線接觸孔69h和位線71。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例600采用相變存儲(chǔ)單元的電子系統(tǒng)的示意性框圖。
參考圖8，電子系統(tǒng)600包括作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的至少一個(gè)相變存儲(chǔ)器件602和連接到相變存儲(chǔ)器件602的處理器604。這里，相變存儲(chǔ)器件602可以包括參考圖1至7描述的相變存儲(chǔ)單元。電子系統(tǒng)600可以對(duì)應(yīng)于便攜式筆記本式電腦、數(shù)字視頻照相機(jī)或蜂窩電話。在此情況下，在板上安裝處理器604和相變存儲(chǔ)器件602，以及相變存儲(chǔ)器件602被用作用于存儲(chǔ)代碼和執(zhí)行處理器604的數(shù)據(jù)的程序存儲(chǔ)器。
電子系統(tǒng)600可以通過輸入和輸出單元606與諸如個(gè)人電腦或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的其它電子系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)。輸入和輸出單元606可以提供計(jì)算機(jī)的外圍總線、高速數(shù)據(jù)傳輸線或具有數(shù)據(jù)的無線傳輸和接收天線。處理器604和輸入輸出單元606之間的數(shù)據(jù)通信以及處理器604和相變存儲(chǔ)器件602之間的數(shù)據(jù)通信可以使用典型的計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)來獲得。
<例子>
圖9是根據(jù)常規(guī)技術(shù)和本發(fā)明制造的相變存儲(chǔ)單元的重置電流性能的曲線圖。在圖9中，水平軸表示分離組NGST和NGBT，以及垂直軸表示重置電流Ireset。這里，分離組NGST表示采用N2-摻雜的GeSbTe層作為相變材料層的常規(guī)相變存儲(chǔ)單元，以及分離組NGBT表示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例采用N2-摻雜的GeBiTe層作為相變材料層的相變存儲(chǔ)單元。
制造顯示出圖9的測(cè)量結(jié)果的所有相變存儲(chǔ)單元，以具有T形相變電阻器的結(jié)構(gòu)。此外，施加到常規(guī)相變存儲(chǔ)單元的重置脈沖和設(shè)置脈沖的寬度是500納秒(ns)，以及施加到根據(jù)本發(fā)明的相變存儲(chǔ)單元的重置脈沖和設(shè)置脈沖的寬度是10納秒(ns)。
使用下面的表1中描述的工藝條件制造示出圖9的測(cè)量結(jié)果的相變存儲(chǔ)單元。
表1

參考圖9，重置常規(guī)相變存儲(chǔ)單元需要約1.1mA至約1.2mA的高重置電流Ireset，以及重置根據(jù)本發(fā)明的相變存儲(chǔ)單元需要約0.38mA的低重置電流Ireset。因此，可以理解編程根據(jù)本發(fā)明的相變存儲(chǔ)單元需要的功耗顯著地低于編程常規(guī)相變存儲(chǔ)單元需要的功耗。
圖10圖示了根據(jù)常規(guī)技術(shù)和本發(fā)明制造的相變存儲(chǔ)單元的重置電流Ireset和設(shè)置電流脈沖寬度W之間的關(guān)系曲線。在圖10中，水平軸表示重置電流脈沖的寬度W，以及垂直軸表示重置電流Ireset。使用與表1中所述相同的工藝條件制造示出圖10的測(cè)量結(jié)果的相變存儲(chǔ)單元。此外，連續(xù)地施加具有相同寬度的設(shè)置脈沖和復(fù)位脈沖，以測(cè)量圖10所示的重置電流的一個(gè)重置電流。
參考圖10，當(dāng)復(fù)位脈沖的寬度W從500ns減小到10ns時(shí)，常規(guī)相變存儲(chǔ)單元的重置電流Ireset從約1.1mA增加至約1.75mA。相反，根據(jù)本發(fā)明的相變存儲(chǔ)單元，即使當(dāng)重置脈沖的寬度鎢從100ns減小到1ns時(shí)，也顯示出約0.3mA至約0.4mA的均勻重置電流Ireset。因此，根據(jù)本發(fā)明的相變存儲(chǔ)單元的寫速度(編程速度)以及功耗可以被顯著地提高。
圖11圖示了根據(jù)本發(fā)明制造的相變存儲(chǔ)單元的耐久測(cè)試結(jié)果的曲線圖。在圖11中，水平軸表示相變存儲(chǔ)單元的編程周期N的數(shù)目，即，寫周期的數(shù)目，以及垂直軸表示每個(gè)單位單元的相變電阻器的電阻R。這里，使用對(duì)應(yīng)于表1的本發(fā)明工藝條件制造該相變存儲(chǔ)單元。
通過連續(xù)地施加一個(gè)重置脈沖和一個(gè)設(shè)置脈沖到相變存儲(chǔ)單元的相變電阻器，執(zhí)行各個(gè)編程周期。每個(gè)重置脈沖和設(shè)置脈沖被施加10ns。此外，產(chǎn)生具有約0.38mA的重置電流的重置脈沖，以便將相變電阻器的相變材料圖形(即，N-摻雜的GeBiTe層)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)，以及產(chǎn)生具有約0.2mA的設(shè)置電流的設(shè)置脈沖，以便將相變電阻器的相變材料圖形轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)。
如從圖11可以看到，根據(jù)本發(fā)明的相變存儲(chǔ)單元即使當(dāng)執(zhí)行109周期的寫操作(編程操作)時(shí)，也示出約3×103Ω至約8×103Ω的均勻設(shè)置電阻RSET，以及約3×105Ω至約8×105Ω的均勻重置電阻RRESET。具體，如圖11所示沒有觀察到設(shè)置電阻RSET的任何增加和重置電阻RRESET的任何減小，盡管編程周期N的數(shù)目被增加。亦即，即使當(dāng)編程周期N的數(shù)目增加時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的相變存儲(chǔ)單元的耐久性也沒有被降低。
此外，從第一編程周期，根據(jù)本發(fā)明的相變存儲(chǔ)單元顯示出穩(wěn)定的設(shè)置電阻RSET和穩(wěn)定的重置電阻RRESET，如圖11所示。亦即，采用GeSbTe層的大多數(shù)常規(guī)相變存儲(chǔ)單元在執(zhí)行電主編程操作之前，需要燒結(jié)測(cè)試，而根據(jù)本發(fā)明的相變存儲(chǔ)單元即使沒有任何燒結(jié)測(cè)試也顯示出成功的編程操作?？梢岳斫?，這是因?yàn)槌Ｒ?guī)相變存儲(chǔ)單元中采用的GeSbTe層具有亞穩(wěn)相，而根據(jù)本發(fā)明的相變存儲(chǔ)單元中采用的GeBiTe層沒有亞穩(wěn)相。
下面，將描述考慮具有在圖4A所示的四個(gè)點(diǎn)A1、A2、A3和A4上的各種成分比率并在被四個(gè)點(diǎn)A1、A2、A3和A4圍繞的范圍內(nèi)的未摻雜的GeBiTe層的相變性能的評(píng)估結(jié)果。這里，使用濺射技術(shù)在襯底上形成未摻雜的GeBiTe層。通過在其結(jié)晶溫度和其熔點(diǎn)之間的溫度或高于熔點(diǎn)的溫度下加熱該未摻雜的GeBiTe層，完成該未摻雜的GeBiTe層的相變，而不使用電信號(hào)。在此情況下，未摻雜的GeBiTe層被完全轉(zhuǎn)變成結(jié)晶態(tài)或非晶態(tài)。
具有點(diǎn)A1、A2、A3和A4的成分比率的未摻雜的GeBiTe層示出表2中描述的相變性能。
表2

在表2中，電阻比Rratio表示具有非晶態(tài)的未摻雜的GeBiTe層的電阻與具有結(jié)晶態(tài)的未摻雜的GeBiTe層的電阻比率。此外，表2的與相變單元的可應(yīng)用性意味著該結(jié)果是否使用未摻雜的GeBiTe層作為相變材料層來制造實(shí)際相變存儲(chǔ)單元，該未摻雜的GeBiTe層示出低于0.5mA的重置電流Ireset和不大于10ns的重置脈沖寬度W(或設(shè)置脈沖寬度)，如參考圖10和11描述。
如由表2可以看到，所有未摻雜的GeBiTe層具有對(duì)應(yīng)于圖4A的點(diǎn)A1、A2、A3和A4的成分比率，展示出高于104的電阻比，并展示出與相變存儲(chǔ)單元的相變材料層的可應(yīng)用性。
此外，具有被四個(gè)點(diǎn)A1、A2、A3和A4圍繞的區(qū)域內(nèi)的各種成分的未摻雜的GeBiTe層的相變性能被評(píng)估。
具有由圖4A的點(diǎn)B1和B2之間的直線上的坐標(biāo)表示的成分比率的相變材料層示出下列表3中描述的相性能。
表3

如由表3可以看到，所有未摻雜的GeBiTe層具有對(duì)應(yīng)于圖4A的點(diǎn)B1和B2之間的直線上的坐標(biāo)的成分比率，展示出高于105的電阻比，以及展示出與相變存儲(chǔ)單元的相變材料層的可應(yīng)用性。相反，對(duì)應(yīng)于表3的樣品號(hào)20的未摻雜的GeBiTe層示出不宜于相變存儲(chǔ)單元的相變材料層的相變性能，如具有超出被圖4A的點(diǎn)A1、A2、A3和A4圍繞的范圍外的成分比率。
此外，具有由圖4A的點(diǎn)B3和B4之間的直線上的坐標(biāo)表示的成分比率的相變材料層示出下列表4中描述的相變性能。
表4

如由表4可以看到，所有未摻雜的GeBiTe層具有對(duì)應(yīng)于圖4A的點(diǎn)B3和B4之間的直線上的坐標(biāo)的成分比率，展示出高于105的電阻比Rratio，可以被應(yīng)用于相變存儲(chǔ)單元的相變材料層。
此外，具有對(duì)應(yīng)于圖4A的點(diǎn)C3和C6之間的直線上的坐標(biāo)的成分比率的相變材料層示出下列表5中描述的相變性能。
表5

如由表5可以看到，所有未摻雜的GeBiTe層具有對(duì)應(yīng)于圖4A的點(diǎn)C3和C6之間的直線上的坐標(biāo)的成分比率，展示出高于104的電阻比Rratio，可被應(yīng)用于相變存儲(chǔ)單元的相變材料層。相反，對(duì)應(yīng)于表5的樣品號(hào)1的未摻雜的GeBiTe層示出10(Rratio)的電阻比，被將用作相變存儲(chǔ)單元的相變材料層，該電阻比較低。表5中的樣品號(hào)1的未摻雜的GeBiTe層是具有超出被圖4A的點(diǎn)C1、C2、C3、C4、C5和C6圍繞范圍的成分比率的材料層。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，通過采用未摻雜的GeBiTe層、摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeTe層作為相變存儲(chǔ)單元的相變材料層，可以顯著地減小相變存儲(chǔ)單元的重置電流和編程速度。因此，可以實(shí)現(xiàn)高性能的相變存儲(chǔ)器件。此外，重置電流的減小可以導(dǎo)致用作相變存儲(chǔ)單元的開關(guān)器件的存取MOS晶體管的溝道寬度減小。結(jié)果，相變存儲(chǔ)器件的集成度可以被顯著地提高。
在此已經(jīng)公開了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，盡管使用了具體的術(shù)語，但是它們被一般使用和解釋并僅僅被描述，而不是為了限制。由此，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離下面的權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以在形式上和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種相變存儲(chǔ)單元，包括形成在半導(dǎo)體襯底上的層間絕緣層；布置在層間絕緣層中的第一電極和第二電極；在第一和第二電極之間布置的相變材料圖形，該相變材料圖形是未摻雜的GeBiTe層、摻雜的GeBiTe層和摻雜的GeTe層之一，該未摻雜的GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)(A1(Ge21.43，Bi16.67，Te61.9)、A2(Ge44.51，Bi0.35，Te55.14)、A3(Ge59.33、Bi0.5、Te40.17)和A4(Ge38.71，Bi16.13，Te45.16))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由具有鍺(Ge)、鉍(Bi)和碲(Te)的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，該摻雜的GeBiTe層包含雜質(zhì)并具有被四個(gè)點(diǎn)(D1(Ge10，Bi20，Te70)、D2(Ge30，Bi0，Te70)、D3(Ge70，Bi0，Te30)和D4(Ge50，Bi20，Te30))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，以及該摻雜的GeTe層包含雜質(zhì)并具有對(duì)應(yīng)于點(diǎn)D2和D3之間的直線上的坐標(biāo)的成分比率；以及布置在層間絕緣層上并被電連接到第二電極的位線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的相變存儲(chǔ)單元，還包括形成在半導(dǎo)體襯底上并被電連接到第一電極的單元開關(guān)器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的相變存儲(chǔ)單元，其中該單元開關(guān)器件是存取金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管，包括在半導(dǎo)體襯底中形成的源區(qū)和漏區(qū)以及在該源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道區(qū)上方布置的字線，以及第一電極被電連接到源區(qū)和漏區(qū)之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的相變存儲(chǔ)單元，其中該單元開關(guān)器件是單元二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的相變存儲(chǔ)單元，其中該單元二極管是具有n-型半導(dǎo)體和p-型半導(dǎo)體的垂直單元二極管，該n-型半導(dǎo)體和p-型半導(dǎo)體被順序地層疊在層間絕緣層中，以及該p-型半導(dǎo)體被電連接到第一電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的相變存儲(chǔ)單元，還包括被電連接到單元二極管的n-型半導(dǎo)體的字線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的相變存儲(chǔ)單元，其中該第一電極是氮化鈦層(TiN)或氮化鋁鈦層(TiAlN)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的相變存儲(chǔ)單元，其中該第二電極是氮化鈦層(TiN)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的相變存儲(chǔ)單元，其中該未摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)(B1(Ge30.77，Bi15.38，Te53.85)、B2(Ge48.7，Bi1.0，Te50.3)、B3(Ge59.3，Bi0.5，Te40.2)和B4(Ge38.7，Bi16.1，Te45.2))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由具有Ge、Bi和Te的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的相變存儲(chǔ)單元，其中該未摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeBiTe層具有在被六個(gè)點(diǎn)(C1(Ge33.33，Bi13.34，Te53.33)、C2(Ge48.7，Bi1.0，Te50.3)、C3(Ge54.43，Bi0.47，Te45.1)、C4(Ge59.3，Bi0.5，Te40.2)、C5(Ge47.1，Bi9.8，Te43.1)和C6(Ge44，Bi9，Te47))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該六個(gè)點(diǎn)由具有Ge、Bi和Te的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的相變存儲(chǔ)單元，其中該雜質(zhì)包括選自由氮(N)、碳(C)、硒(Se)、銦(In)、氧(O)、鎵(Ga)、硅(Si)、錫(Sn)、鉛(Pb)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和硫(S)構(gòu)成的組的至少一種元素。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的相變存儲(chǔ)單元，其中該雜質(zhì)的含量在0.01原子％至20原子％的范圍內(nèi)。
13.一種相變存儲(chǔ)器件，包括具有單元陣列區(qū)和外圍電路區(qū)的半導(dǎo)體襯底；形成在半導(dǎo)體襯底上的層間絕緣層；布置在單元陣列區(qū)中的層間絕緣層中的第一電極和第二電極；在第一和第二電極之間布置的相變材料圖形，該相變材料圖形是未摻雜的GeBiTe層、摻雜的GeBiTe層和摻雜的GeTe層之一，該未摻雜的GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)(A1(Ge21.43，Bi16.67，Te61.9)、A2(Ge44.51，Bi0.35，Te55.14)、A3(Ge59.33、Bi0.5、Te40.17)和A4(Ge38.71，Bi16.13，Te45.16))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由具有鍺(Ge)、鉍(Bi)和碲(Te)的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，該摻雜的GeBiTe層包含雜質(zhì)并具有被四個(gè)點(diǎn)(D1(Ge10，Bi20，Te70)、D2(Ge30，Bi0，Te70)、D3(Ge70，Bi0，Te30)和D4(Ge50，Bi20，Te30))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，以及該摻雜的GeTe層包含雜質(zhì)并具有對(duì)應(yīng)于點(diǎn)D2和D3之間的直線上的坐標(biāo)的成分比率；以及布置在層間絕緣層上并被電連接到第二電極的位線。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的相變存儲(chǔ)器件，還包括形成在單元陣列區(qū)中的半導(dǎo)體襯底上并被電連接到第一電極的單元開關(guān)器件。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的相變存儲(chǔ)器件，其中該單元開關(guān)器件是存取金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管，具有在半導(dǎo)體襯底中形成的源區(qū)和漏區(qū)以及在該源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道區(qū)上方布置的字線，并且第一電極被電連接到源區(qū)和漏區(qū)之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的相變存儲(chǔ)器件，其中該單元開關(guān)器件是單元二極管。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的相變存儲(chǔ)器件，其中該單元二極管是具有n-型半導(dǎo)體和p-型半導(dǎo)體的垂直單元二極管，該n-型半導(dǎo)體和p-型半導(dǎo)體被順序地層疊在層間絕緣層中，以及該p-型半導(dǎo)體被電連接到第一電極。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的相變存儲(chǔ)器件，還包括電連接到單元二極管的n-型半導(dǎo)體的字線。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的相變存儲(chǔ)器件，其中該第一電極是氮化鈦層(TiN)或氮化鋁鈦層(TiAlN)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13的相變存儲(chǔ)器件，其中該第二電極是氮化鈦層(TiN)。
21.根據(jù)權(quán)利要求13的相變存儲(chǔ)器件，其中該未摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)(B1(Ge30.77，Bi15.38，Te53.85)、B2(Ge48.7，Bi1.0，Te50.3)、B3(Ge59.3，Bi0.5，Te40.2)和B4(Ge38.7，Bi16.1，Te45.2))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由具有Ge、Bi和Te的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示。
22.根據(jù)權(quán)利要求13的相變存儲(chǔ)器件，其中該未摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeBiTe層具有在被六個(gè)點(diǎn)(C1(Ge33.33，Bi13.34，Te53.33)、C2(Ge48.7，Bi1.0，Te50.3)、C3(Ge54.43，Bi0.47，Te45.1)、C4(Ge59.3，Bi0.5，Te40.2)、C5(Ge47.1，Bi9.8，Te43.1)和C6(Ge44，Bi9，Te47))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該六個(gè)點(diǎn)由具有Ge、Bi和Te的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示。
23.根據(jù)權(quán)利要求13的相變存儲(chǔ)器件，其中該雜質(zhì)包括選自由氮(N)、碳(C)、硒(Se)、銦(In)、氧(O)、鎵(Ga)、硅(Si)、錫(Sn)、鉛(Pb)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和硫(S)構(gòu)成的組的至少一種元素。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的相變存儲(chǔ)器件，其中雜質(zhì)的含量在0.01原子％至20原子％的范圍內(nèi)。
25.一種具有處理器、執(zhí)行與該處理器的數(shù)據(jù)通信的輸入和輸出單元以及執(zhí)行與該處理器的數(shù)據(jù)通信的相變存儲(chǔ)器件的電子系統(tǒng)，該相變存儲(chǔ)器件包括具有單元陣列區(qū)和外圍電路區(qū)的半導(dǎo)體襯底；形成在半導(dǎo)體襯底上的層間絕緣層；布置在單元陣列區(qū)中的層間絕緣層中的第一電極和第二電極；在第一和第二電極之間布置的相變材料圖形，該相變材料圖形是未摻雜的GeBiTe層、摻雜的GeBiTe層和摻雜的GeTe層之一，該未摻雜的GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)(A1(Ge21.43，Bi16.67，Te61.9)、A2(Ge44.51，Bi0.35，Te55.14)、A3(Ge59.33、Bi0.5、Te40.17)和A4(Ge38.71，Bi16.13，Te45.16))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由具有鍺(Ge)、鉍(Bi)和碲(Te)的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，該摻雜的GeBiTe層包含雜質(zhì)并具有被四個(gè)點(diǎn)(D1(Ge10，Bi20，Te70)、D2(Ge30，Bi0，Te70)、D3(Ge70，Bi0，Te30)和D4(Ge50，Bi20，Te30))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，以及該摻雜的GeTe層包含雜質(zhì)并具有對(duì)應(yīng)于點(diǎn)D2和D3之間的直線上的坐標(biāo)的成分比率；以及布置在層間絕緣層上并被電連接到第二電極的位線。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的電子系統(tǒng)，還包括形成在單元陣列區(qū)中的半導(dǎo)體襯底上并被電連接到第一電極的單元開關(guān)器件。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的電子系統(tǒng)，其中該單元開關(guān)器件是存取金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管，具有在半導(dǎo)體襯底中形成的源區(qū)和漏區(qū)以及在該源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道區(qū)上方布置的字線，并且第一電極被電連接到源區(qū)和漏區(qū)之一。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的電子系統(tǒng)，其中該單元開關(guān)器件是單元二極管。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的電子系統(tǒng)，其中該單元二極管是具有n-型半導(dǎo)體和p-型半導(dǎo)體的垂直單元二極管，該n-型半導(dǎo)體和p-型半導(dǎo)體被順序地層疊在層間絕緣層中，以及該p-型半導(dǎo)體被電連接到第一電極。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的電子系統(tǒng)，還包括電連接到單元二極管的n-型半導(dǎo)體的字線。
31.根據(jù)權(quán)利要求25的電子系統(tǒng)，其中該第一電極是氮化鈦層(TiN)或氮化鋁鈦層(TiAlN)。
32.根據(jù)權(quán)利要求25的電子系統(tǒng)，其中該第二電極是氮化鈦層(TiN)。
33.根據(jù)權(quán)利要求25的電子系統(tǒng)，其中該未摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)(B1(Ge30.77，Bi15.38，Te53.85)、B2(Ge48.7，Bi1.0，Te50.3)、B3(Ge59.3，Bi0.5，Te40.2)和B4(Ge38.7，Bi16.1，Te45.2))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由具有Ge、Bi和Te的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示。
34.根據(jù)權(quán)利要求25的電子系統(tǒng)，其中該未摻雜的GeBiTe層或摻雜的GeBiTe層具有在被六個(gè)點(diǎn)(C1(Ge33.33，Bi13.34，Te53.33)、C2(Ge48.7，Bi1.0，Te50.3)、C3(Ge54.43，Bi0.47，Te45.1)、C4(Ge59.3，Bi0.5，Te40.2)、C5(Ge47.1，Bi9.8，Te43.1)和C6(Ge44，Bi9，Te47))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該六個(gè)點(diǎn)由具有Ge、Bi和Te的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示。
35.根據(jù)權(quán)利要求25的電子系統(tǒng)，其中該雜質(zhì)包括選自由氮(N)、碳(C)、硒(Se)、銦(In)、氧(O)、鎵(Ga)、硅(Si)、錫(Sn)、鉛(Pb)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和硫(S)構(gòu)成的組的至少一種元素。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的電子系統(tǒng)，其中該雜質(zhì)的含量在0.01原子％至20原子％的范圍內(nèi)。
37.一種制造相變存儲(chǔ)單元的方法，包括在半導(dǎo)體襯底上形成下層間絕緣層；在下層間絕緣層中形成第一電極；形成與下層間絕緣層上的第一電極和在相變材料圖形上層疊的第二電極接觸的相變材料圖形，該相變材料圖形由未摻雜的GeBiTe層、摻雜的GeBiTe層和摻雜的GeTe層之一形成，該未摻雜的GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)(A1(Ge21.43，Bi16.67，Te61.9)、A2(Ge44.51，Bi0.35，Te55.14)、A3(Ge59.33、Bi0.5、Te40.17)和A4(Ge38.71，Bi16.13，Te45.16))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由具有鍺(Ge)、鉍(Bi)和碲(Te)的頂點(diǎn)的三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，該摻雜的GeBiTe層包含雜質(zhì)并具有被四個(gè)點(diǎn)(D1(Ge10，Bi20，Te70)、D2(Ge30，Bi0，Te70)、D3(Ge70，Bi0，Te30)和D4(Ge50，Bi20，Te30))圍繞的范圍內(nèi)的成分比率，該四個(gè)點(diǎn)由三角形成分圖上的坐標(biāo)表示，以及該摻雜的GeTe層包含雜質(zhì)并具有對(duì)應(yīng)于點(diǎn)D2和D3之間的直線上的坐標(biāo)的成分比率；在具有相變材料圖形和第二電極的襯底上形成上層間絕緣層；構(gòu)圖該上層間絕緣層，以形成露出第二電極的位線接觸孔；以及在該上層間絕緣層上形成通過位線接觸孔電連接到第二電極的位線。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，還包括在形成下層間絕緣層之前，在半導(dǎo)體襯底上形成存取金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管，其中該第一電極被電連接到存取MOS晶體管的源區(qū)和漏區(qū)之一。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，還包括在形成下層間絕緣層之前，在半導(dǎo)體襯底中或在半導(dǎo)體襯底上形成字線；以及在形成第一電極之前，形成具有在下層間絕緣層中順序地層疊的n-型半導(dǎo)體和p-型半導(dǎo)體的單元二極管，其中該單元二極管的n-型半導(dǎo)體被電連接到字線，以及在該單元二極管的p-型半導(dǎo)體上形成第一電極。
40.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中該第一電極由氮化鈦層(TiN)或氮化鋁鈦層(TiAlN)形成。
41.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中使用物理汽相淀積(PVD)技術(shù)、化學(xué)氣相淀積(CVD)技術(shù)或原子層淀積(ALD)技術(shù)來形成該相變材料圖形。
42.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中該雜質(zhì)包括選自由氮(N)、碳(C)、硒(Se)、銦(In)、氧(O)、鎵(Ga)、硅(Si)、錫(Sn)、鉛(Pb)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和硫(S)構(gòu)成的組的至少一種元素，以及該雜質(zhì)的含量在0.01原子％至20原子％的范圍內(nèi)。
43.根據(jù)權(quán)利要求37的方法，其中該第二電極由氮化鈦層(TiN)形成。
全文摘要
提供一種相變存儲(chǔ)單元。該相變存儲(chǔ)單元包括在半導(dǎo)體襯底上形成的層間絕緣層，和在該層間絕緣層中布置的第一和第二電極。在第一和第二電極之間布置相變材料圖形。該相變材料圖形是未摻雜的GeBiTe層、包含雜質(zhì)的摻雜的GeBiTe層或包含雜質(zhì)的摻雜的GeTe層。該未摻雜的GeBiTe層具有在被四個(gè)點(diǎn)(A1(Ge
文檔編號(hào)H01L45/00GK101075632SQ20071010345
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日
發(fā)明者具奉珍, 河龍湖, 樸斗煥, 樸正熙, 高漢鳳 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社