專(zhuān)利名稱(chēng)：具有在相鄰單元之間共用的相變材料圖案的相變存儲(chǔ)器件和包括該相變存儲(chǔ)器的電子產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，更具體地，但是沒(méi)有限制， 涉及一種包括相鄰單元之間共用的相變材料圖案的相變存儲(chǔ)器件。
背景技術(shù)：
相變存儲(chǔ)器件是一種利用電阻根據(jù)相變材料的相位而變化的相變 材料的非易失性存儲(chǔ)器件。相變存儲(chǔ)器件的每個(gè)單元包括轉(zhuǎn)換單元和 電連接到轉(zhuǎn)換單元的相變電阻器。該相變電阻器包括相變材料圖案。相變材料圖案是通過(guò)在襯底的整個(gè)表面上圖案化相變材料層形成 的。在該圖案化處理期間，該相變材料圖案會(huì)被損壞。例如，相變材 料圖案的邊緣可能變形和/或可能改變綜合比率。尤其是，當(dāng)相變材料 圖案包括對(duì)于各個(gè)單元分離的島時(shí)，由于每個(gè)島的四個(gè)邊都是暴露的， 所以會(huì)很容易損壞該相變材料圖案。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種包括相變材料圖案的相變存儲(chǔ)器件和包括該相變 存儲(chǔ)器件的電子產(chǎn)品，該相變材料圖案可以形成具有很少的損壞部分 并且減少鄰近存儲(chǔ)單元之間的電氣干擾。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種相變存儲(chǔ)器件。該相變存儲(chǔ)器件包括排列成矩陣的多個(gè)底電極；和在多個(gè)底電極的每個(gè)上形成的相 變材料圖案，與多個(gè)底電極的每個(gè)電連接，相變材料圖案包括多個(gè)條 帶(strip)，多個(gè)條帶的每個(gè)連接到多個(gè)底電極中的至少兩個(gè)對(duì)角鄰近 的底電極。


參考附圖，通過(guò)詳細(xì)地描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例，本發(fā)明的上 述的和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，其中圖l是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元陣列 區(qū)的等效電路圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)應(yīng)于圖l的等效電路圖的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元陣列區(qū)的布局圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，沿著圖2中線I-I'的截面圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的布局圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的布局圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的布局圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的布局圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的等效電路圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)應(yīng)于圖8的等效電路圖的相變 存儲(chǔ)器件的一部分單元陣列區(qū)的布局圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，沿著圖9中的線II-II'的截面圖；圖ll是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的布局圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元陣列 區(qū)的等效電路圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)應(yīng)于圖12的等效電路圖的相 變存儲(chǔ)器件的一部分單元陣列區(qū)的布局圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，沿著圖13中的線III-in'的截面圖；圖15是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的布局圖；和圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例利用相變存儲(chǔ)器件作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 媒質(zhì)的電子產(chǎn)品的示意方塊圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明的示范性實(shí)施例的附圖，更全面地描述本 發(fā)明。然而，可以用許多不同的形式實(shí)施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應(yīng)該 理解為限制于這里列出的實(shí)施例；更確切地說(shuō)，提供這些實(shí)施例以便 本公開(kāi)更徹底和全面，并且向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明的 觀念。在這些圖中，為了清楚放大了層和區(qū)的厚度，并且相同的參考 數(shù)字表示相同的元件。圖l是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元陣列 區(qū)的等效電路圖。參考圖l，相變存儲(chǔ)器件的單元陣列區(qū)包括多個(gè)第一信號(hào)線(字線 WL)和多個(gè)橫穿字線WL的第二信號(hào)線(位線BL)。多個(gè)相變存儲(chǔ)單 元C形成在位線BL和字線WL之間的交叉點(diǎn)上。每個(gè)相變存儲(chǔ)單元C包 括相變電阻器Rp和垂直單元二極管D。例如，該垂直單元二極管D可以 包括p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體。相變電阻器Rp的一端電連接到位線BL中 之一，并且相變電阻器Rp的另一端電連接到垂直單元二極管D的p型半 導(dǎo)體。垂直單元二極管D的n型半導(dǎo)體電連接到字線WL中之一。相變電 阻器Rp和垂直單元二極管D之間的節(jié)點(diǎn)可以是相變電阻器Rp的底電極 BE。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)應(yīng)于圖l的等效電路圖的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元陣列區(qū)的布局圖。參考圖2，多個(gè)底電極BE以矩陣形式排列。如這里所使用的，矩 陣指的是在二維排列中元件的矩形排列，如圖2所示，以便矩陣的行垂 直于列。在特定的行中，底電極BE可以均勻地隔開(kāi)第一距離dl，并且 在特定的列中，底電極BE可以均勻地隔開(kāi)第二距離d2。第一和第二距 離dl和d2可以相等或不等。多個(gè)垂直單元二極管D布置在底電極BE的下面，并且與底電極BE 電連接。垂直單元二極管D分別與底電極BE成一直線。也就是說(shuō)，垂 直單元二極管D像底電極BE—樣以矩陣形式排列。字線WL布置在垂直 單元二極管D的下面，并且電連接到垂直單元二極管D。沿著垂直單元 二極管D的行布置字線。在底電極BE的頂部上形成相變材料圖案35。該相變材料圖案35是 圖l的相變電阻器Rp的實(shí)例。相變材料圖案35的每個(gè)條帶段對(duì)角布置， 并且電連接到兩個(gè)或多個(gè)底電極BE。也就是說(shuō)，相變圖案35由對(duì)角布 置的條帶段形成。在當(dāng)前實(shí)施例中，相變材料圖案35的每個(gè)條帶段形 成在一對(duì)對(duì)角鄰近的底電極BE的頂部上?？蛇x地，相變材料圖案35的 每個(gè)條帶段可以形成在一錯(cuò)列對(duì)對(duì)角鄰近的底電極BE的頂部上，如圖5 所示。電連接到相變材料圖案35的一個(gè)條帶段的底電極BE隔開(kāi)第三距 離d3，并且第三距離d3可以大于第一和第二距離dl和d2?？蛇x地，當(dāng) 相變材料圖案35的每個(gè)條帶段電連接到水平或垂直鄰近的兩個(gè)底電極 BE時(shí)，兩個(gè)底電極BE之間的距離可以是第一距離dl或第二距離d2。也 就是說(shuō)，與垂直或平行布置相變材料圖案35的條帶段的情況相比，當(dāng) 對(duì)角布置相變材料圖案35的條帶段時(shí)，電連接到相變材料圖案35的一 個(gè)條帶段的兩個(gè)底電極BE之間的距離可以增加。在這種情況下，當(dāng)數(shù) 據(jù)連續(xù)寫(xiě)入到電連接相變材料圖案35的條帶段的兩個(gè)相變存儲(chǔ)單元C時(shí)，在數(shù)據(jù)寫(xiě)入后一個(gè)相變存儲(chǔ)單元C時(shí)可以很少干擾寫(xiě)入到前一個(gè)相變存儲(chǔ)單元C的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)千擾可能是由通過(guò)相變材料圖案35的條帶 段兩個(gè)相變存儲(chǔ)單元C之間的熱傳導(dǎo)導(dǎo)致的。因此，相變材料圖案35的 條帶段對(duì)角布置，以增加相變存儲(chǔ)單元C之間的熱傳導(dǎo)路徑。結(jié)果，在 由相變材料圖案35的條帶段連接的相變存儲(chǔ)單元C之間，可以減少電氣 干擾。在相變材料圖案35的頂部上形成位線BL，與相變材料圖案35的條 帶段電連接。在當(dāng)前實(shí)施例中，位線BL與相變材料圖案35的條帶段成 一直線對(duì)角延伸。也就是說(shuō)，位線BL的每個(gè)電連接到相變材料圖案35 的對(duì)角布置的條帶段的線。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，沿著圖2中線I - I '的截面圖。參考圖2和3，字線WL彼此平行延伸。字線WL可以是半導(dǎo)體襯底 10的n型摻雜有源區(qū)。字線WL可以通過(guò)器件隔離層10a電絕緣。多個(gè)垂直單元二極管D形成在字線WL上并與字線WL電連接。多 個(gè)底電極BE形成在垂直單元二極管D上并與底電極BE電連接。疊層結(jié)構(gòu)S形成在字線WL上，并且每個(gè)疊層結(jié)構(gòu)S包括垂直單元二 極管D和底電極BE。疊層結(jié)構(gòu)S通過(guò)形成在半導(dǎo)體襯底10上的底絕緣層 18彼此絕緣。詳細(xì)地，底絕緣層18包括單元接觸孔18a，在單元接觸孔 18a中順序疊置垂直單元二極管D和底電極BE。每個(gè)垂直單元二極管D 可以包括順序疊置的n型半導(dǎo)體21和p型半導(dǎo)體23。底電極BE的側(cè)壁可 以通過(guò)絕緣間隔物28內(nèi)封。在這種情況下，底電極BE的頂面積可以小 于單元接觸孔18a的水平截面面積。底電極BE可以由導(dǎo)電材料形成，如氮化鈦(TiN)、氮化鋁鈦 (TiAlN)、氮化鉭(T.aN)、氮化錦(WN)、氮化鉬(MoN)、氮化鈮(NbN)、氮化硅鈦(TiSiN)、氮化硼鈦(TiBN)、氮化硅鋯(ZrSiN)、 氮化硅鉤(WSiN)、氮化硼鎢(WBN)、氮化鋁鋯(ZrAlN)、氮化鋁 鉬(MoAlN)、氮化硅鉭(TaSiN)、氮化鋁鉭(TaAlN)、鎢化鈦(TiW)、鋁 化鈦(TiAl)、氮氧化鈦(TiON)、氮氧化鋁鈦(TiA10N)、氮氧化鎢(WON) 或氮氧化鉭(TaON)。絕緣間隔物28可以由氮化硅形成。在底電極BE上形成相變材料圖案35。頂電極37可以通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)形 成在相變材料圖案35上。相變材料圖案35和頂電極37可以用不同的方 法形成。在一實(shí)施例中，相變材料圖案35和頂電極37可以如下形成。 相變材料層和頂電極層順序疊置在底電極BE和底絕緣層18上，并且光 致抗蝕劑圖案(未示出)形成在頂電極層上。接下來(lái)，利用光致抗蝕 劑圖案作為掩模順序蝕刻頂電極層和相變材料層，以形成相變材料圖 案35和頂電極37。在該圖案化處理之后，在特定的單元C中，僅暴露了 相變材料圖案35的條帶段的三個(gè)面。當(dāng)對(duì)于每個(gè)單元C相變材料圖案35 的每個(gè)條帶段形成為島狀時(shí)，在圖案化處理之后，露出了條帶段的四 個(gè)面。因此，當(dāng)形成相變材料圖案35的每個(gè)條帶段，以通過(guò)圖案化處 理與至少兩個(gè)底電極BE電連接時(shí)，相變材料圖案35的條帶段會(huì)很少損 壞。該相變材料圖案35可以由包括鍺(Ge)、銻(Sb)和碲(Te)的 合金層形成。也就是說(shuō)，相變材料圖案層35可以由例如GST合金層的硫 屬化物層形成。代替GST合金層，相變材料圖案層35可以由As-Sb-Te、 As-Gb-Te、 As-Gb-Sb-Te、 Sn-Te、 In-Sn-Sb-Te或Ag-In-Sb-Te合金層形 成。頂電極37可以由導(dǎo)電層例如氮化鈦層形成。頂絕緣層40覆蓋頂電極37和相變材料圖案35。與頂電極37電連接， 在頂絕緣層40上形成位線BL。詳細(xì)地，位線BL經(jīng)由穿過(guò)頂絕緣層40形 成的接觸塞45與頂電極37電連接。因此，位線BL可以通過(guò)頂電極37電 連接到相變材料圖案35的條帶段。如圖2和3所示，位線BL可以比相變材料圖案35更窄。然而，如圖 5所示，位線BL可以選擇比相變材料圖案35寬。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的布局圖。除了下面描述的一些特征之外，當(dāng)前實(shí)施例的相變 存儲(chǔ)器件具有與圖2和3示出的相變存儲(chǔ)器件相同的結(jié)構(gòu)。參考圖4，位線BL形成在相變材料圖案35上，與相變材料圖案35 的條帶段電連接。位線BL沿著底電極BE的列排列。也就是說(shuō)，位線BL 沿著底電極BE的列電連接到相變材料圖案35的條帶段。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的布局圖。除了下面描述的一些特征之外，當(dāng)前實(shí)施例的相變 存儲(chǔ)器件具有與圖2和3示出的相變存儲(chǔ)器件相同的結(jié)構(gòu)。參考圖6，在對(duì)角線方向上，相變材料圖案35的每個(gè)條帶電連接到 至少兩個(gè)鄰近的底電極BE。也就是說(shuō)，相變材料圖案35的條帶對(duì)角線 排列，并且在兩個(gè)或多個(gè)底電極BE上方連續(xù)。相變材料圖案35的條帶 彼此平行一直延伸。在這種情況下，當(dāng)通過(guò)圖案化形成相變材料圖案 35時(shí)，在預(yù)定單位單元C中僅暴露相變材料圖案35的每個(gè)條帶的兩邊 (即，兩個(gè)邊)。因此，根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例，在圖案化期間，可以很少 損害相變材料圖案35。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的布局圖。除了下面描述的一些特征之外，當(dāng)前實(shí)施例的相變 存儲(chǔ)器件具有與圖2和3示出的相變存儲(chǔ)器件相同的結(jié)構(gòu)。參考圖7，相變材料圖案35的每個(gè)條帶以Z字形形成，并且電連接 到至少兩個(gè)對(duì)角鄰近的底電極BE。詳細(xì)地，相變材料圖案35的每個(gè)條 帶首先在第一對(duì)角線方向上延伸，然后在第二對(duì)角線方向上延伸。以這種方式，相變材料圖案35的每個(gè)條帶以Z字形延伸。在具有相同Z字 形圖案的相變材料圖案35上方形成位線BL。如圖7所示，位線BL可以 比相變材料圖案35窄。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的等效電路圖。參考圖8，相變存儲(chǔ)器件的單元陣列區(qū)包括多個(gè)第一信號(hào)線(字線 WL)和多個(gè)橫穿字線WL的第二信號(hào)線(位線BL)。在位線BL和字線 WL之間的交叉點(diǎn)形成多個(gè)相變存儲(chǔ)單元C。每個(gè)相變存儲(chǔ)單元C包括相 變電阻器Rp和金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管M。該MOS晶體管M 包括柵極、源區(qū)和漏區(qū)。相變電阻器Rp的一端電連接到位線BL中之一， 并且相變電阻器Rp的另一端電連接到MOS晶體管M的漏區(qū)。MOS晶體 管M的柵極電連接到字線WL中中之一，并且MOS晶體管M的源區(qū)電連 接到公共源極線CSL。相變電阻器Rp和MOS晶體管M之間的節(jié)點(diǎn)可以 是相變電阻器Rp的底電極BE。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)應(yīng)于圖8的等效電路圖的相變 存儲(chǔ)器件的一部分單元陣列區(qū)的布局圖。參考圖9，多個(gè)底電極BE以矩陣形式排列。多個(gè)有源區(qū)100b形成 在底電極BE的下方，與底電極BE電連接。詳細(xì)地，在底電極BE的矩陣 的列中，每個(gè)有源區(qū)100b形成在一對(duì)鄰近底電極BE的下方，并且電連 接到這一對(duì)鄰近的底電極BE。這里，有源區(qū)100b可以以矩陣形式排列。多個(gè)字線WL穿過(guò)有源區(qū)100b。詳細(xì)地， 一對(duì)字線WL穿過(guò)一排排 列的有源區(qū)100b。結(jié)果，每對(duì)字線WL在成對(duì)的底電極BE之間穿過(guò)。另 外，共源極線CSL在穿過(guò)有源區(qū)100b的每對(duì)字線WL之間延伸。在底電極BE的頂部上形成相變材料圖案160。相變材料圖案160是圖8的相變電阻器Rp的一個(gè)實(shí)例。相變材料圖案160的每個(gè)條帶對(duì)角線 排列，并且電連接到兩個(gè)或更多的底電極BE。也就是說(shuō)，由對(duì)角線排 列的條帶形成相變材料圖案160。在當(dāng)前實(shí)施例中，相變材料圖案160 的條帶在對(duì)角線方向上基本筆直延伸并且彼此平行。然而，相變材料 圖案160的每個(gè)條帶可以分成每個(gè)都形成在一對(duì)對(duì)角鄰近的底電極BE 的頂部上的片段，像圖2或5的實(shí)施例中一樣。另外，可以和圖7的實(shí)施 例中一樣，可以以Z字形形成相變材料圖案160的每個(gè)條帶。電連接到相變材料圖案160的條帶的底電極BE隔開(kāi)第三距離d3， 并且第三距離d3可以大于距離dl和d2。這里，距離dl是一排排列的底 電極BE之間的距離，并且距離d2是一列排列的底電極BE之間的距離。 因此，由于相變材料圖案160的條帶是對(duì)角線排列的，所以可以減小共 用相變材料圖案160的條帶的相變存儲(chǔ)單元C之間的電氣干擾。位線BL形成在相變材料圖案160的頂部上，與相變材料圖案160的 條帶電連接。在當(dāng)前實(shí)施例中，位線BL與相變材料圖案160的條帶成一 直線對(duì)角線延伸。圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，沿著圖9的線n-ir的截面圖。參考圖9和10，通過(guò)形成在半導(dǎo)體襯底100中的器件隔離層100a， 以矩陣形式定義有源區(qū)100b。 一對(duì)字線110穿過(guò)一排排列的有源區(qū) 100b。在字線110和有源區(qū)100b之間形成柵極絕緣層104。在特定的有 源區(qū)100b中，源區(qū)100s形成在字線110之間，并且漏區(qū)100d形成在相對(duì) 源區(qū)100s的位置上。在包括字線110的半導(dǎo)體襯底100上形成第一層間絕緣層120。穿過(guò) 第一層間絕緣層120與源區(qū)和漏區(qū)100s和100d連接形成源和漏極接觸塞 125s和125d。在第一層間絕緣層120上形成第二層間絕緣層130。穿過(guò)第 二層間絕緣層130與漏極接觸塞125d連接形成源極焊盤(pán)135d，并且穿過(guò)第二層間絕緣層130與源極接觸塞125s連接形成共源極線CSL。共源極 線CSL通過(guò)源極接觸塞125s電連接到源區(qū)100s。源極焊盤(pán)135d通過(guò)漏極 接觸塞125d電連接到漏區(qū)100d。在源極焊盤(pán)135d和共源極線CSL上形成第三層間絕緣層140。穿過(guò) 第三層間絕緣層140與源極焊盤(pán)135d連接形成底電極BE。底電極BE的 側(cè)壁可以用絕緣間隔物145圍繞。在底電極BE上方形成相變材料圖案160。通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)可以在相變 材料圖案160上形成頂電極165。在頂電極165和相變材料圖案160上形 成第四層間絕緣層170。在第四層間絕緣層170上與頂電極165電連接形 成位線BL。詳細(xì)地，位線BL通過(guò)穿過(guò)第四層間絕緣層170形成的接觸 塞電連接到頂電極165。頂電極165電連接到相變材料圖案160的條帶。圖ll是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的布局圖。當(dāng)前實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件，除了下面描述的一些 特征之外，具有與圖9和10中示出的相變存儲(chǔ)器件相同的結(jié)構(gòu)。參考圖ll，與相變材料圖案160電連接，在相變材料圖案160上形 成位線BL。該位線BL沿著底電極BE的列排列，并且在列方向上電連接 到相變材料圖案160的條帶。圖12是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的等效電路圖。參考圖12，相變存儲(chǔ)器件的單元陣列區(qū)包括多個(gè)第一信號(hào)線(字 線WLn和WLn+l)和多個(gè)穿過(guò)字線WLn和WLn+l的第二信號(hào)線(位線 BL)。在位線BL和字線WLn或WLn+l之間的交叉點(diǎn)上形成多個(gè)相變存 儲(chǔ)單元C。每個(gè)相變存儲(chǔ)單元C包括相變電阻器Rp和MOS晶體管Ml和 M2。該M0S晶體管M1和M2平行連接。相變電阻器Rp的一端電連接到位線BL中之一，并且相變電阻器Rp的另一端電連接到MOS晶體管Ml 和M2的漏區(qū)。MOS晶體管Ml和M2的柵極電連接到字線WLn或WLn+l 中之一，并且MOS晶體管Ml和M2的源區(qū)電連接到共源極線CSL。相變 電阻器Rp和MOS晶體管Ml和M2之間的節(jié)點(diǎn)可以是相變電阻器Rp的底 電極BE。由于在該相變存儲(chǔ)器件中兩個(gè)MOS晶體管Ml和M2平行電連接到 相變電阻器Rp，所以與圖8中示出的相變存儲(chǔ)器件的區(qū)域相比，雖然僅 在邊上增加了相變存儲(chǔ)單元C的區(qū)域，但是可以有效增加進(jìn)入相變電阻 器Rp的電流量。圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)應(yīng)于圖12中的等效電路圖的 相變存儲(chǔ)器件的一部分單元陣列區(qū)的布局圖。參考圖13，多個(gè)底電極BE以矩陣形式排列。在底電極BE的下方與 底電極BE電連接形成多個(gè)有源區(qū)100b。詳細(xì)地，每個(gè)有源區(qū)100b在底 電極陣列的列方向上延伸，并且電連接到包括在列上的每個(gè)底電極BE 上。在底電極BE的兩側(cè)，多個(gè)字線WLn-l、 WLn、 WLn+l、 WLn+2和 WLn+3穿過(guò)有源區(qū)100b。在包括于列的兩個(gè)鄰近的底電極BE之間布置 兩個(gè)字線，并且共源極線CSL布置在這兩個(gè)字線之間。共源極線CSL穿 過(guò)有源區(qū)100b。因此，多個(gè)字線WLn-l、 WLn、 WLn+l、 WLn+2和WLn+3 和共源極線CSL在行方向上延伸。在底電極BE的頂部上形成相變材料圖案160。該相變材料圖案160 是圖12的相變電阻器Rp的實(shí)例。相變材料圖案160的每個(gè)條帶對(duì)角線排 列，并且電連接到兩個(gè)或多個(gè)底電極BE。也就是說(shuō)，相變材料圖案160 由對(duì)角線排列的條帶形成。在當(dāng)前實(shí)施例中，相變材料圖案160的條帶 在對(duì)角線方向上彼此平行一直延伸。然而，相變材料圖案160的每個(gè)條 帶可以分成每個(gè)都形成在一對(duì)對(duì)角鄰近的底電極BE的頂部上的片段， 像圖2或5的實(shí)施例一樣。另外，相變材料圖案160的每個(gè)條帶可以形成Z字形，像圖7的實(shí)施例一樣。電連接到相變材料圖案160的條帶的底電極BE隔開(kāi)第三距離d3， 并且第三距離d3可以大于距離dl和d2。這里，距離dl是排列成行的底 電極BE之間的距離，并且距離d2是排列成列的底電極BE之間的距離。 因此，由于相變材料圖案160的條帶是對(duì)角線排列的，所以可以減小共 用相變材料圖案160的條帶的相變存儲(chǔ)單元C之間的電氣干擾。在相變材料圖案160的頂部上形成位線BL，與相變材料圖案160的 條帶電連接。在當(dāng)前實(shí)施例中，位線BL與相變材料圖案160的條帶成一 直線對(duì)角線延伸。圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，沿著圖13的線III-Iir的截面圖。參考圖13和14,通過(guò)形成在半導(dǎo)體襯底100中的器件隔離層來(lái)定義 有源區(qū)100b。有源區(qū)100b排列成列。多個(gè)字線110穿過(guò)有源區(qū)100b。在 字線110和有源區(qū)100b之間形成柵極絕緣層105。在特定的有源區(qū)100b 中，源區(qū)100s形成在字線110之間，并且漏區(qū)100d形成在相對(duì)源區(qū)100s 的位置上。在包括字線110的半導(dǎo)體襯底100上形成第一層間絕緣層120。穿過(guò) 第一層間絕緣層120與源和漏區(qū)100s和100d連接形成源和漏極接觸塞 125s和125d。在源和漏極接觸塞125s和125d上形成第二層間絕緣層130。 穿過(guò)第二層間絕緣層130與漏極接觸塞125d連接形成源極焊盤(pán)135d，并 且穿過(guò)第二層間絕緣層130與源極接觸塞125s連接形成共源極線CSL。 共源極線CSL通過(guò)源極接觸塞125s電連接到源區(qū)100s。漏極焊盤(pán)135d通 過(guò)漏極接觸塞125d電連接到漏區(qū)100d。在漏極焊盤(pán)135d和共源極線CSL上形成第三層間絕緣層140。穿過(guò) 第三層間絕緣層140與漏極焊盤(pán)135d連接形成底電極BE。底電極BE的側(cè)壁可以用絕緣間隔物14 5圍繞。在底電極BE上方形成相變材料圖案160。通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)可以在相變 材料圖案160上形成頂電極165。在頂電極165和相變材料圖案160上形 成第四層間絕緣層170。在第四層間絕緣層170上形成位線BL與頂電極 165電連接。詳細(xì)地，位線BL通過(guò)穿過(guò)第四層間絕緣層170形成的接觸 塞電連接到頂電極165。頂電極165電連接到相變材料圖案160的條帶。圖15是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的一部分單元 陣列區(qū)的布局圖。當(dāng)前實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件，除了下面描述的一些 特征之外，具有與圖13和14中示出的相變存儲(chǔ)器件相同的結(jié)構(gòu)。參考圖15，與相變材料圖案160的條帶電連接，在相變材料圖案160 上形成位線BL。該位線BL在列方向上沿著電連接到相變材料圖案160 的條帶的底電極BE的列排列。圖16是示出根據(jù)本發(fā)朋的實(shí)施例利用相變存儲(chǔ)器件作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 媒質(zhì)的電子產(chǎn)品200的示意方塊圖。參考圖16，電子產(chǎn)品200包括至少一個(gè)作為存儲(chǔ)媒質(zhì)的相變存儲(chǔ)器 件210、連接到相變存儲(chǔ)器件210的處理器220和連接到處理器220的I/0 單元230。該相變存儲(chǔ)器件210可以包括一個(gè)或多個(gè)在圖1至15中示出的 相變存儲(chǔ)單元陣列。該處理器220可以控制相變存儲(chǔ)器件210。該電子 產(chǎn)品200可以通過(guò)I/O單元230與其它電子產(chǎn)品交換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以通過(guò) 數(shù)據(jù)總線在相變存儲(chǔ)器件210、處理器220和I/O單元230之間傳輸。電子產(chǎn)品200可以是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件例如存儲(chǔ)卡，信息處理設(shè)備例如 計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、蜂窩電話，或其它器件。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在對(duì)角線或Z字形方向上與底電極陣列接觸布置相變材料圖案的條帶，以便最小化共用相變材料圖案 的條帶的相變存儲(chǔ)單元之間的電氣干擾。另外，在通過(guò)公開(kāi)實(shí)施例的 圖案化工藝形成相變材料圖案時(shí)，可以很少地?fù)p壞該相變材料圖案。這里描述的各種實(shí)施例的特征可以用沒(méi)有明確示出的方式進(jìn)行合 并或修改。由此，雖然已參考本發(fā)明的示范性實(shí)施例具體示出和描述 了本發(fā)明，但本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，在沒(méi)有偏離由所附 權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，形式和細(xì)節(jié)中可以進(jìn) 行不同的改變。
權(quán)利要求
1.一種相變存儲(chǔ)器件，包括以矩陣排列的多個(gè)底電極；和在多個(gè)底電極上形成的相變材料圖案，該相變材料圖案包括多個(gè)條帶，多個(gè)條帶中每一個(gè)電連接到多個(gè)底電極中的至少兩個(gè)對(duì)角鄰近的底電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的相變存儲(chǔ)器件，其中所述至少兩個(gè)對(duì)角鄰近 的底電極隔開(kāi)一段距離，該距離大于該矩陣的行中多個(gè)底電極中的任 意兩個(gè)連續(xù)底電極之間的距離，也大于該矩陣的列中多個(gè)底電極中的 任意兩個(gè)連續(xù)電極之間的距離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的相變存儲(chǔ)器件，其中所述多個(gè)底電極由行分 割距離均勻隔開(kāi)成多個(gè)行并且由列分割距離均勻隔開(kāi)成多個(gè)列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的相變存儲(chǔ)器件，其中所述相變材料圖案的多個(gè)條帶中每一個(gè)連接到多個(gè)底電極中的一對(duì)對(duì)角鄰近的底電極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的相變存儲(chǔ)器件，其中所述相變材料圖案的多個(gè)條帶在多個(gè)底電極的矩陣的對(duì)角方向上一直延伸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的相變存儲(chǔ)器件，其中所述相變材料圖案的多 個(gè)條帶形成Z字形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的相變存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括多個(gè)形成在多個(gè) 底電極下方的垂直單元二極管，多個(gè)垂直單元二極管中的每個(gè)與多個(gè) 底電極中的相應(yīng)的一個(gè)電連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的相變存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括多個(gè)第一信號(hào)線，多個(gè)第一信號(hào)線中的每個(gè)形成在多個(gè)垂直單元二極管的對(duì)應(yīng)行的下 面，多個(gè)第一信號(hào)線中的每個(gè)與多個(gè)垂直單元二極管的對(duì)應(yīng)行電連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的相變存儲(chǔ)器件，其中所述多個(gè)第一信號(hào)線是 多個(gè)字線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的相變存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括形成在相變材料 圖案上的多個(gè)第二信號(hào)線，多個(gè)第二信號(hào)線中的每一個(gè)與相變材料圖 案的多個(gè)條帶中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)電連接，多個(gè)第二信號(hào)線中的每個(gè)在該 矩陣的對(duì)角方向上與相變材料圖案的多個(gè)條帶中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)成一直 線延伸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的相變存儲(chǔ)器件，其中所述多個(gè)第二信號(hào)線 是多個(gè)位線。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l的相變存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括形成在相變材料 圖案上的多個(gè)第二信號(hào)線，多個(gè)第二信號(hào)線中的每個(gè)與相變材料圖案 的至少一部分電連接，多個(gè)第二信號(hào)線中的每個(gè)沿著底電極的矩陣的 對(duì)應(yīng)列排列。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的相變存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括多個(gè)晶體管，多 個(gè)底電極中的每個(gè)與多個(gè)晶體管中的至少一個(gè)電連接。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的相變存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括 形成在底電極下方的與底電極電連接的多個(gè)有源區(qū)，多個(gè)有源區(qū)中的每個(gè)電連接到多個(gè)底電極的對(duì)應(yīng)的一對(duì)底電極，多個(gè)底電極的這 一對(duì)底電極在矩陣的列中是連續(xù)的底電極；穿過(guò)多個(gè)有源區(qū)的多個(gè)字線對(duì)，多個(gè)字線對(duì)中的每個(gè)布置在多個(gè) 底電極中的對(duì)應(yīng)的一對(duì)底電極之間；和多個(gè)共源極線，多個(gè)共源極線中的每個(gè)布置在多個(gè)字線對(duì)中的對(duì)應(yīng)一個(gè)之間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的相變存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括形成在相變材 料圖案上的多個(gè)位線，多個(gè)位線中的每一個(gè)與相變材料圖案的多個(gè)條 帶中的對(duì)應(yīng)的一個(gè)電連接，多個(gè)位線中的每一個(gè)與相變材料圖案的多 個(gè)條帶中對(duì)應(yīng)的一個(gè)成一直線，在底電極矩陣的對(duì)角方向上延伸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的相變存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括形成在相變材 料圖案上的多個(gè)位線，多個(gè)位線中的每個(gè)與相變材料圖案的多個(gè)條帶 中對(duì)應(yīng)的一個(gè)電連接，多個(gè)位線中的每一個(gè)沿著底電極的矩陣的對(duì)應(yīng) 列排列。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13的相變存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括 形成在多個(gè)底電極下方的多個(gè)有源區(qū)條帶，多個(gè)有源區(qū)條帶中的每個(gè)與多個(gè)底電極的對(duì)應(yīng)列成一直線，多個(gè)有源區(qū)條帶中的每個(gè)電連 接到多個(gè)底電極的對(duì)應(yīng)列；穿過(guò)多個(gè)有源區(qū)的多個(gè)字線對(duì)，多個(gè)字線對(duì)中的每個(gè)布置在多個(gè) 底電極的一對(duì)對(duì)應(yīng)行之間；和多個(gè)共源極線，多個(gè)共源極線中的每個(gè)布置在多個(gè)字線對(duì)中的對(duì) 應(yīng)一個(gè)中間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的相變存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括形成在相變材 料圖案上的多個(gè)位線，多個(gè)位線中的每個(gè)與相變材料圖案的多個(gè)條帶 中對(duì)應(yīng)的一個(gè)電連接，多個(gè)位線中的每一個(gè)與相變材料圖案的多個(gè)條 帶中對(duì)應(yīng)的一個(gè)成一直線，在矩陣的對(duì)角方向上延伸。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17的相變存儲(chǔ)器件，進(jìn)一步包括形成在相變材 料圖案上的多個(gè)位線，多個(gè)位線中的每個(gè)與相變材料圖案的多個(gè)條帶 中的對(duì)應(yīng)一個(gè)電連接，多個(gè)位線中的每一個(gè)沿著多個(gè)底電極的矩陣的 對(duì)應(yīng)列排列。20. —種電子產(chǎn)品，包括 相變存儲(chǔ)器件；和 連接到該相變存儲(chǔ)器件的處理器， 其中所述相變存儲(chǔ)器件包括 以矩陣排列的多個(gè)底電極；和在多個(gè)底電極上方形成的相變材料圖案，該相變材料圖案包括多 個(gè)條帶，多個(gè)條帶中的每個(gè)電連接到多個(gè)底電極中的至少兩個(gè)對(duì)角鄰 近的底電極。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種具有在相鄰單元之間共用的相變材料圖案的相變存儲(chǔ)器件和包括該相變存儲(chǔ)器的電子產(chǎn)品。提供一種包括相變材料圖案的相變存儲(chǔ)器件，其中相變材料圖案的條帶被鄰近的單元共用。該相變存儲(chǔ)器件包括多個(gè)以矩陣排列的底電極。該相變材料圖案形成在底電極上，并且相變材料圖案的條帶電連接到底電極。相變材料圖案的每個(gè)條帶連接到底電極中的至少兩個(gè)對(duì)角鄰近的底電極。
文檔編號(hào)H01L27/24GK101221970SQ200710160199
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者堀井秀樹(shù), 安東浩, 安亨根, 裴晙洙, 辛宗璨 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社