專利名稱：經(jīng)囊封相變單元結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體來(lái)說(shuō)涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置及方法，且更特定來(lái)說(shuō)涉及相變單元結(jié)構(gòu)及方法。
背景技術(shù)：
通常提供存儲(chǔ)器裝置作為計(jì)算機(jī)或其它電子裝置中的內(nèi)部半導(dǎo)體集成電路。存在許多不同類型的存儲(chǔ)器，包含隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)、相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PCRAM)及快閃存儲(chǔ)器，以及其它類型的存儲(chǔ)器。例如PCRAM裝置的電阻可變存儲(chǔ)器裝置可包含例如硫?qū)倩锖辖鸬慕Y(jié)構(gòu)相變材料，例如，其可編程成不同電阻率狀態(tài)以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。所述相變存儲(chǔ)器單元是非易失性且可通過(guò)感測(cè)單元的電阻來(lái)讀取存儲(chǔ)于相變存儲(chǔ)器單元中的特定數(shù)據(jù)，例如通過(guò)基于所述相變材料的電阻感測(cè)電流及/或電壓變化。在其中所述電阻可變存儲(chǔ)器裝置包含硫?qū)倩锖辖鸬那樾蜗?，硫?qū)倩锖辖鹂烧故究赡娼Y(jié)構(gòu)相變，例如從非晶到結(jié)晶?？蓪⑿◇w積的所述硫?qū)倩锖辖鸺傻诫娐分袕亩稍试S所述單元充當(dāng)快速切換可編程電阻器。此可編程電阻器可展示大于所述結(jié)晶狀態(tài) (低電阻率)與所述非晶狀態(tài)(高電阻率)之間的動(dòng)態(tài)電阻率范圍40倍的電阻率，且也能夠展示允許每一單元中的多位存儲(chǔ)的多個(gè)中間狀態(tài)。即，電阻可變存儲(chǔ)器可經(jīng)由將存儲(chǔ)器單元編程到若干個(gè)不同電阻位中的一者來(lái)實(shí)現(xiàn)多層級(jí)單元(MLC)功能性。用于形成相變存儲(chǔ)器單元的各種先前工藝可由于所述相變材料暴露于等離子、氧和濕氣以及其它污染物而導(dǎo)致所述相變材料的污染。這些污染物可導(dǎo)致單元性能減少及單元故障。此外，先前形成工藝可導(dǎo)致例如所述相變存儲(chǔ)器單元從襯底的剝離的問(wèn)題，以及其它問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例可包含相變結(jié)構(gòu)的相變存儲(chǔ)器陣列的一部分的示意圖。圖2圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例可用于編程相變存儲(chǔ)器單元的脈沖的實(shí)例。圖3圖解說(shuō)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的相變單元結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。圖4圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的相變單元結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。圖5A到圖5D是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的相變單元結(jié)構(gòu)的形成的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式本文中描述與相變單元結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的方法、裝置及系統(tǒng)。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，一種形成相變單元結(jié)構(gòu)的方法包含形成包含底部電極的襯底突出部、在所述襯底突出部上形成相變材料、在所述相變材料上形成導(dǎo)電材料，及移除所述導(dǎo)電材料的一部分及所述相變材料的一部分以形成經(jīng)囊封堆疊結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例可提供各種益處，例如減少蝕刻損壞、污染及/ 或在所述相變單元結(jié)構(gòu)的形成期間的剝離，以及其它益處。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例可減少所述相變單元結(jié)構(gòu)的復(fù)位電流需要并減少與相變存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的熱串?dāng)_，此可提供包含經(jīng)改進(jìn)的數(shù)據(jù)可靠性及保持以及增加的讀取及/或?qū)懭氪螖?shù)的各種益處，以及各種其它益處。在本發(fā)明的以下詳細(xì)說(shuō)明中，參考形成本發(fā)明的一部分的附圖，且附圖中以圖解說(shuō)明的方式展示可如何實(shí)踐本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例。充分詳細(xì)地描述這些實(shí)施例以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明的所述實(shí)施例，且應(yīng)理解，可利用其它實(shí)施例且可作出工藝、電、及/或結(jié)構(gòu)改變，而不背離本發(fā)明的范圍。本文中的圖遵循此編號(hào)慣例，其中第一個(gè)數(shù)字或前幾個(gè)數(shù)字對(duì)應(yīng)于圖式編號(hào)，且其余數(shù)字識(shí)別圖中的元件或組件。不同圖之間的類似元件或組件可通過(guò)使用類似數(shù)字來(lái)識(shí)另|J。舉例來(lái)說(shuō)，在圖4中420可參考元件“20”，且在圖5A中類似元件可稱為520。如將了解，可添加、交換及/或消除本文中各種實(shí)施例中所展示的元件以便提供本發(fā)明的若干個(gè)額外實(shí)施例。另外，圖中所提供的元件的比例及相對(duì)比例尺打算圖解說(shuō)明本發(fā)明的各種實(shí)施例且并非用于限定意義。如本發(fā)明中所使用，術(shù)語(yǔ)“晶片”及“襯底”可互換地使用，且應(yīng)理解為包含絕緣體上硅(SOI)或藍(lán)寶石上硅(S0Q技術(shù)、經(jīng)摻雜及未經(jīng)摻雜的半導(dǎo)體、由基底半導(dǎo)體基礎(chǔ)支撐的外延硅層及其它半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。此外，當(dāng)在以下說(shuō)明中提及“晶片”或“襯底”時(shí)，可能已利用先前工藝步驟在基底半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)中形成了區(qū)域或結(jié)。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例可包含相變結(jié)構(gòu)的相變存儲(chǔ)器陣列的一部分的示意圖。在圖1中所圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，存儲(chǔ)器陣列100包含若干個(gè)相變存儲(chǔ)器單元，每一相變存儲(chǔ)器單元具有相關(guān)聯(lián)存取裝置102及例如相變單元結(jié)構(gòu)104的電阻可變?cè)?04。存取裝置102可經(jīng)操作(例如，接通/關(guān)斷)以存取所述存儲(chǔ)器單元以便對(duì)電阻可變?cè)?04執(zhí)行例如數(shù)據(jù)編程(例如，寫(xiě)入及/或數(shù)據(jù)讀取操作)的操作。在圖1中所圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，存取裝置102是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。如圖1中所展示，與每一存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的每一 MOSFET 102的柵極耦合到若干個(gè)存取線105-0 (WLO)、105-1 (WLl)、· · · U05-N (WLN)中的一者，即，每一存取線 105-0、105-1、· · ·、105-N 耦合到一行相變存儲(chǔ)器單元。存取線 105-0、105-1、· · ·、105_N 在本文中可稱為“字線”。標(biāo)識(shí)符“N”是用于指示存儲(chǔ)器陣列可包含若干個(gè)字線。電阻可變?cè)?04可以是具有包含例如鍺-銻-碲(GST)材料(例如，例如GhSb2Ti^ Ge1Sb2Te4, Ge1Sb4Te7等的Ge-Sb-Te材料)的硫?qū)倩锖辖鸬南嘧儾牧系南嘧儐卧Y(jié)構(gòu)。如本文中所使用，帶連字符的化學(xué)組成符號(hào)指示包含于特定混合物或化合物中的元素，且打算表示涉及所指示元素的所有化學(xué)計(jì)量。其它相變材料還可包含Ge-Te、In-Se, Sb-Te、Ga-Sb, In-Sb,As—Te、Al—Te、Ge-Sb-Te> Te-Ge-As> In-Sb-Te> Te-Sn-Se> Ge—Se—Ga、Bi—Se—Sb、Ga-Se-Te> Sn-Sb-Te>In-Sb-Ge>Te—Ge—Sb—S、Te-Ge—Sn—O、Te-Ge-Sn-Au>Pd-Te-Ge-Sn>In-Se—Ti—Co、 Ge-Sb-Te-Pd、Ge-Sb-Te-Co> Sb-Te-Bi-Se、Ag-In-Sb-Te、Ge-Sb-Se-Te、Ge-Sn-Sb-Te> Ge-Te-Sn-Ni, Ge-Te-Sn-Pd 及 Ge-Te-Sn-Pt,以及各種其它相變材料。在圖1中所圖解說(shuō)明的實(shí)施例中，每一電阻可變?cè)?04耦合到若干個(gè)數(shù)據(jù)線 107-0 (BLO)、107-1 (BLl)、...、107_M (BLM)中的一者，即，每一數(shù)據(jù)線 107_0、107_1、...、
107-M耦合到一列相變存儲(chǔ)器單元。數(shù)據(jù)線107-0、107-1.....107-M在本文中可稱為“位
線”或“感測(cè)線”。標(biāo)識(shí)符“M”用于指示存儲(chǔ)器陣列可包含若干個(gè)位線。為易于在數(shù)字環(huán)境
中尋址，字線105-1.....105-N的數(shù)目及位線107-1、. . . 107-M的數(shù)目可各自是2的某一次
冪，例如256個(gè)字線X4，096個(gè)位線。然而，實(shí)施例不限于字線及/或位線的特定數(shù)目。在操作中，可將適當(dāng)電壓及/或電流信號(hào)(例如，脈沖)施加到位線107-0、
107-1.....107-M及字線105-0、105-1.....105-N以便將數(shù)據(jù)編程到陣列100的相變存儲(chǔ)
器單元及/或從中讀取數(shù)據(jù)。作為實(shí)例，可通過(guò)接通存取裝置(例如，102)并感測(cè)穿過(guò)相變單元結(jié)構(gòu)(例如，104)的電流來(lái)確定由陣列100的相變存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。在與正
被讀取的存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的位線(例如，位線107-0、107-1.....107-M)上所感測(cè)的電流
對(duì)應(yīng)于相變單元結(jié)構(gòu)104的電阻位，所述電阻位又對(duì)應(yīng)于特定數(shù)據(jù)值，例如，例如1、0、001、 11U1011等的二進(jìn)制值。本發(fā)明的實(shí)施例并非限于圖1中所圖解說(shuō)明的實(shí)例性陣列100。舉例來(lái)說(shuō)，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，與特定存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的存取裝置102可以是除MOSFET以外的裝置。在一些實(shí)施例中，存取裝置102可以是雙極結(jié)晶體管(BJT)或二極管，以及其它類型的存取裝置。此外，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，存儲(chǔ)器陣列(例如，100)可具有除圖1 中所圖解說(shuō)明的架構(gòu)以外的架構(gòu)。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，與陣列中的相變存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的存取裝置可為二極管。二極管可為例如p-n 二極管、齊納二極管或肖特基二極管的若干個(gè)類型的二極管， 以及各種其它類型的二極管。在操作中，可將適當(dāng)電壓及/或電流信號(hào)(例如，脈沖)施加到位線及字線以便將數(shù)據(jù)編程到陣列的相變存儲(chǔ)器單元及/或從中讀取數(shù)據(jù)。作為實(shí)例，可通過(guò)接通二極管存取裝置并感測(cè)穿過(guò)相變?cè)碾娏鱽?lái)確定由陣列的相變存儲(chǔ)器單元所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。在與正被讀取的存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的位線上所感測(cè)的電流對(duì)應(yīng)于相變?cè)碾娮栉?，所述電阻位又?duì)應(yīng)于特定數(shù)據(jù)值，例如，例如1、0、001、111、1011等的二進(jìn)制值。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，圖1中所圖解說(shuō)明的相變存儲(chǔ)器陣列100可耦合到編程(例如，寫(xiě)入)電路及/或感測(cè)(例如，讀取)電路(圖1中未展示)。舉例來(lái)說(shuō)，如下文結(jié)合圖6所描述，陣列100可耦合到寫(xiě)入及/或讀取電路。圖2圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例可用于編程相變存儲(chǔ)器單元的脈沖的實(shí)例。在圖2中，脈沖211表示非晶化(復(fù)位)脈沖，例如，用于將一個(gè)或一個(gè)以上相變存儲(chǔ)器單元置于非晶(高電阻率)狀態(tài)中的脈沖。脈沖213表示結(jié)晶化(設(shè)定)脈沖，例如，用于將一個(gè)或一個(gè)以上相變存儲(chǔ)器單元置于結(jié)晶(低電阻率)狀態(tài)中的脈沖?？蓪?fù)位脈沖211及設(shè)定脈沖213施加到特定存儲(chǔ)器單元以便通過(guò)以使得將所述單元的電阻改變(例如，編程)到對(duì)應(yīng)于特定所要數(shù)據(jù)狀態(tài)的值的方式升高/降低對(duì)應(yīng)于所述單元的相變材料的溫度來(lái)變更相變單元結(jié)構(gòu)(例如，圖1中所展示的相變單元結(jié)構(gòu)104)的電阻。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，復(fù)位脈沖(例如復(fù)位脈沖211)可用于將相變材料 (例如，圖1中所展示的相變單元結(jié)構(gòu)104)或其一部分置于對(duì)應(yīng)于相對(duì)高電阻值(例如，約 100千歐姆到1兆歐姆)的相對(duì)非晶狀態(tài)中。舉例來(lái)說(shuō)，在圖1中所圖解說(shuō)明的實(shí)例中，復(fù)位脈沖211可用于將所述相變材料的溫度升高到足以熔化所述相變材料的溫度Ta ；所述相變材料在短時(shí)間周期(即，tl)內(nèi)冷卻以非晶化所述相變材料以使得所述相變材料不重新形成其內(nèi)部結(jié)晶結(jié)構(gòu)的某一部分。時(shí)間tl可稱為“淬火時(shí)間”。設(shè)定脈沖(例如圖2中所圖解說(shuō)明的設(shè)定脈沖213)可用于升高相變材料的溫度到高于溫度Tx且維持所述相變材料的所述溫度達(dá)足以允許所述相變材料的結(jié)晶化發(fā)生的時(shí)間(例如，t2)。如此，設(shè)定脈沖213可將所述相變材料置于對(duì)應(yīng)于相對(duì)低電阻值(舉例來(lái)說(shuō)，例如約1千歐姆到10千歐姆)的相對(duì)結(jié)晶狀態(tài)中。本發(fā)明的實(shí)施例不限于圖2中所展示的實(shí)例中所圖解說(shuō)明的復(fù)位及/或設(shè)定脈沖。作為實(shí)例，本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例可提供電極囊封的相變單元結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)在所述相變材料部分中橫向分布電場(chǎng)并通過(guò)各側(cè)來(lái)耗散熱量，此可縮短與復(fù)位脈沖(例如，211)相關(guān)聯(lián)的淬火時(shí)間(例如，圖2中所展示的tl)。舉例來(lái)說(shuō)，各種實(shí)施例可通過(guò)橫向耗散熱量來(lái)增加與復(fù)位脈沖相關(guān)聯(lián)的淬火速率，且通過(guò)橫向分布電流來(lái)改進(jìn)復(fù)位過(guò)程以促進(jìn)覆蓋底部電極的半球形非晶區(qū)域的形成，此可減少不成熟的復(fù)位。橫向電流分布也可減少通過(guò)頂部電極的熱量損失及熱量誘發(fā)的頂部電極剝離。囊封頂部電極可改進(jìn)相變單元結(jié)構(gòu)與鄰近結(jié)構(gòu)的熱隔離以減少熱串?dāng)_。作為一個(gè)實(shí)例，在一些實(shí)施例中，用于復(fù)位操作的時(shí)間可以是約10ns。圖3圖解說(shuō)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的相變單元結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。圖3中的相變單元結(jié)構(gòu)圖解說(shuō)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)。在圖3中，兩個(gè)相變單元結(jié)構(gòu)304-1及304-2形成在電介質(zhì)層320中的金屬觸點(diǎn)322-1及322-2上。相變單元結(jié)構(gòu)304-1及304-2包含形成于襯底324中的底部電極326-1及326-2。襯底3M可為氮化硅(SiN)、氧化硅(SiO)，以及其它合適的襯底材料。在圖3中，包含有源區(qū)域332-1及332_2的相變材料部分330-1及330-2，及頂部電極3觀-1及3觀-2形成在襯底3M上方。個(gè)別相變單元結(jié)構(gòu)304-1及304-2是通過(guò)掩蔽頂部電極材料的一部分并蝕刻掉頂部電極材料及相變單元材料的一部分而形成。用以形成相變單元結(jié)構(gòu)304-1及304-2的頂部電極材料及相變單元材料的蝕刻將相變單元結(jié)構(gòu)304-1 及304-2的側(cè)壁連同蝕刻劑一起暴露于周圍氧化及濕氣。此暴露可污染相變單元結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致氧化、頂部電極/相變材料部分界面損壞，且將污染物引入相變材料中，例如鈦(Ti) 中的摻料。這些污染物可導(dǎo)致裝置性能的降級(jí)或與相變單元結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的裝置的故障。另外，用以形成相變單元結(jié)構(gòu)的頂部電極材料及相變單元材料的蝕刻可在蝕刻清洗工藝期間導(dǎo)致相變材料部分與襯底的剝離。所述剝離可因在由濕式蝕刻溶液所施予的力下相變材料到襯底的弱粘合所致。圖4圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的相變單元結(jié)構(gòu)404-1及 404-2的橫截面視圖。圖4中的相變單元結(jié)構(gòu)404-1及404-2圖解說(shuō)明相變單元堆疊，其包含由相變材料部分430-1及430-2囊封的襯底突出部425-1及425-2與至少部分地由頂部電極似8-1及似8-2囊封的相變材料部分430-1及430-2。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，相變單元結(jié)構(gòu)404-1可為第一線條配置的部分且相變單元結(jié)構(gòu)404-2可為第二線條配置的部分，其中所述第一線條配置及第二線條配置包含若干個(gè)相位單元結(jié)構(gòu)。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，相變單元結(jié)構(gòu)404-1及相變單元結(jié)構(gòu)404-2可各自為臺(tái)面配置的部分，其中每一臺(tái)面包含相變單元結(jié)構(gòu)。在圖4中，相變單元結(jié)構(gòu)404-1及404-2包含形成于襯底突出部425-1及425_2 中的底部電極426-1及426-2。底部電極426-1及426-2耦合到金屬觸點(diǎn)422-1及422-2。 金屬觸點(diǎn)422-1及422-5形成于電介質(zhì)420中。相變單元結(jié)構(gòu)404-1及404-2經(jīng)由金屬觸點(diǎn)422-1及422-2及/或頂部電極428-1及428-2耦合到相變存儲(chǔ)器陣列(例如圖1中所圖解說(shuō)明的陣列)的其它元件，例如晶體管、二極管及/或位線以及其它元件。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，底部電極可具有大約50納米(nm)的直徑，以及其它尺寸。相變材料部分可具有大約IOOnm的直徑及大約IOOnm的深度。本發(fā)明的實(shí)施例不限于這些實(shí)例。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，相變單元結(jié)構(gòu)(例如，404-1)是通過(guò)移除至少部分地囊封相變材料的頂部電極材料的一部分及囊封襯底突出部的相變材料的一部分以暴露襯底而與另一相變單元結(jié)構(gòu)(例如，404-2)隔離。頂部電極材料及相變材料的一部分的移除可通過(guò)蝕刻完成。當(dāng)蝕刻分別囊封相變材料部分及襯底突出部425-1及425-2的頂部電極材料及相變材料時(shí)，與圖3中所圖解說(shuō)明的結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)地描述的因等離子、氧化及濕氣所致的污染限于相變單元結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)離圖4中相變材料部分的有源切換區(qū)域的凹入?yún)^(qū)域 431。此外，所述經(jīng)囊封襯底突出部產(chǎn)生更多表面積以使相變材料粘附到襯底及襯底突出部。電極囊封的相變材料部分產(chǎn)生在例如蝕刻清洗工藝的制作工藝期間較不易于剝離的相變單元結(jié)構(gòu)。在各種實(shí)施例中，由頂部電極囊封的相變材料部分可在所述相變材料部分中橫向分布電場(chǎng)。橫向分布的電場(chǎng)可減少相變材料部分的復(fù)位電流，且也可減少鄰近相變存儲(chǔ)器單元之間的熱串?dāng)_。在各種實(shí)施例中，由經(jīng)囊封相變材料部分所導(dǎo)致的電場(chǎng)的橫向分布可促進(jìn)覆蓋底部電極的上部表面(例如，圖4中的423-1及423-2)的半球形非晶區(qū)域(例如， 圖4中的432-1及432- 的形成。覆蓋底部電極的半球形非晶區(qū)域可減少及/或防止相變材料的不期望的及/或過(guò)早的復(fù)位。橫向電場(chǎng)分布也可減少通過(guò)頂部電極的熱量損失并減少熱量誘發(fā)的頂部電極剝離。囊封相變材料部分的頂部電極也可更有效地?zé)岣綦x所述相變材料，以減少鄰近相變存儲(chǔ)器單元之間的熱串?dāng)_。圖5A到圖5D是圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例的相變單元結(jié)構(gòu) 504-1及504-2的形成的橫截面視圖。圖5A到圖5D中所描述的相變單元結(jié)構(gòu)504-1及 504-2包含處于制作序列中的各種階段的若干個(gè)相變單元結(jié)構(gòu)的一部分。圖5A展示處于相變存儲(chǔ)器裝置制作序列中的特定階段的兩個(gè)相變單元結(jié)構(gòu)。圖 5A中所圖解說(shuō)明的實(shí)施例包含具有金屬觸點(diǎn)522-1及522-2的電介質(zhì)520，且圖5D中所圖解說(shuō)明的相變單元結(jié)構(gòu)504-1及504-2制作于所述兩個(gè)金屬觸點(diǎn)上?？赏ㄟ^(guò)在電介質(zhì)520 中形成開(kāi)口且用例如包含鈦(Ti)、鎢(W)、或鉭(Ta)的金屬及/或金屬合金的導(dǎo)體以及其它導(dǎo)體填充所述開(kāi)口形成金屬觸點(diǎn)522-1及522-2?？墒褂没瘜W(xué)機(jī)械平面化(CMP)或其它合適的平面化技術(shù)來(lái)平面化金屬及/或金屬合金以形成包含電介質(zhì)520及金屬觸點(diǎn)522-1 及522-2的頂部表面的平面。金屬觸點(diǎn)522-1及522-2可提供電及熱傳導(dǎo)路徑以將所述相變單元結(jié)構(gòu)耦合到相變存儲(chǔ)器單元中的其它元件，例如晶體管、二極管及/或位線以及其它元件。在圖5A中，可在電介質(zhì)520及金屬觸點(diǎn)522-1及522_2上形成襯底524?？赏ㄟ^(guò)經(jīng)由蝕刻移除襯底524的一部分到金屬觸點(diǎn)522-1及522-2而在襯底524中形成開(kāi)口?？赏ㄟ^(guò)用底部電極材料填充襯底中的開(kāi)口來(lái)形成底部電極526-1及526-2。在圖5B中，形成襯底突出部525-1及525_2。移除襯底524的一部分以形成襯底突出部525-1及525-2。在各種實(shí)施例中，例如如圖5A中所展示的襯底5M經(jīng)光掩蔽以保護(hù)所述襯底突出部且將所述襯底蝕刻到一定深度，留下襯底524的形成襯底突出部525-1 及525-2的一部分。襯底突出部525-1及525-2可提供用于形成(例如)如圖5C中所展示的經(jīng)囊封相變材料部分的基底。圖5C展示處于相變存儲(chǔ)器裝置制作序列中的特定階段的兩個(gè)相變單元結(jié)構(gòu)。在圖5C中，在襯底突出部525-1及525-2上方形成相變材料529以囊封襯底突出部525-1及 525-2。襯底突出部525-1及525-2可包含可由相變材料5 覆蓋的側(cè)壁。在相變材料529 上方形成頂部電極527。相變材料5 可包含由頂部電極527覆蓋的側(cè)壁。頂部電極527 可囊封所述相變材料部分的至少有源區(qū)域，例如，如圖5D中所展示的相變材料部分530-1 及530-2?？墒褂美缭訉映练e(ALD)的保形沉積工藝及/或例如物理氣相沉積(PVD) 的非保形沉積工藝以及其它工藝來(lái)形成相變材料5 及頂部電極527。相變材料及頂部電極于襯底突出部525-1及525-2上方的形成可在相變單元結(jié)構(gòu)之間形成凹入部531?？墒褂冒既氩?31來(lái)對(duì)遠(yuǎn)離相變材料部分的有源區(qū)域的相變單元結(jié)構(gòu)執(zhí)行進(jìn)一步工藝步驟。舉例來(lái)說(shuō)，在形成凹入部之后對(duì)相變單元結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步蝕刻及清洗將不損害所述相變單元結(jié)構(gòu)的有源部分。圖5D展示處于相變存儲(chǔ)器裝置制作序列中的特定階段的兩個(gè)相變結(jié)構(gòu)。在圖5D 中，形成相變單元結(jié)構(gòu)504-1及504-2且使其彼此隔離。通過(guò)在襯底突出部525-1與525-2 之間的凹入部531中移除相變材料5 及頂部電極527的一部分而使相變材料部分530-1 及頂部電極5觀-1與相變材料部分530-2及頂部電極5觀-2隔離。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，可通過(guò)蝕刻來(lái)移除相變材料5 及頂部電極527的所述部分。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，可光圖案化相變材料5 及頂部電極527的一部分，且接著可通過(guò)蝕刻移除相變材料5 及頂部電極527的一部分。相變材料5 及頂部電極527的一部分的移除可通過(guò)暴露襯底524的一部分來(lái)隔離相變單元結(jié)構(gòu)504-1與504-2。本文中描述與相變單元結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的方法及裝置。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中， 一種形成相變單元結(jié)構(gòu)的方法包含形成包含底部電極的襯底突出部、在所述襯底突出部上形成相變材料、在所述相變材料上形成導(dǎo)電材料，并移除所述導(dǎo)電材料的一部分及所述相變材料的一部分以形成一經(jīng)囊封堆疊結(jié)構(gòu)。應(yīng)了解，當(dāng)稱元件在另一元件“上”、“連接到”另一元件，或與另一元件“耦合”時(shí)， 其可直接在另一元件上、與另一元件連接，或與另一元件耦合或可存在介入元件。反之，當(dāng)稱元件“直接”在另一元件“上”、“直接連接到”另一元件，或與另一元件“直接耦合”時(shí)，不存在介入元件或?qū)印Ｈ绫疚闹兴褂?，術(shù)語(yǔ)“及/或”包含所列舉相關(guān)物項(xiàng)中的一個(gè)或一個(gè)以上物項(xiàng)的任一及全部組合。應(yīng)了解，盡管本文中可使用第一、第二等術(shù)語(yǔ)來(lái)描述各種元件，但這些元件不應(yīng)受限于這些術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)別一個(gè)元件與另一個(gè)元件。因此，可將第一元件稱為第二元件，而此并不背離本發(fā)明的教示。雖然本文中已圖解說(shuō)明及描述了具體實(shí)施例，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，經(jīng)計(jì)算以實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果的布置可替代所展示的具體實(shí)施例。本發(fā)明打算涵蓋本發(fā)明的各種實(shí)施例的改變或變化。應(yīng)理解，已以說(shuō)明性方式而非限定性方式作出以上說(shuō)明。在審閱以上說(shuō)明之后，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了以上實(shí)施例的組合及本文中未具體描述的其它實(shí)施例。本發(fā)明的各種實(shí)施例的范圍包含其中使用以上結(jié)構(gòu)及方法的其它應(yīng)用。因此，本發(fā)明的各種實(shí)施例的范圍應(yīng)參考所附權(quán)利要求書(shū)連同此權(quán)利要求書(shū)所授權(quán)的等效形式的全部范圍來(lái)確定。在前述實(shí)施方式中，出于簡(jiǎn)化本發(fā)明的目的，將各種特征一起歸納于單個(gè)實(shí)施例中。本發(fā)明的此方法不應(yīng)解釋為反映本發(fā)明的所揭示實(shí)施例必須使用比明確陳述于每一權(quán)利要求中更多的特征的意圖。而是，如以上權(quán)利要求書(shū)反映發(fā)明性標(biāo)的物在于少于單個(gè)所揭示實(shí)施例的所有特征。因此，將以上權(quán)利要求書(shū)并入到實(shí)施方式中，其中每一權(quán)利要求獨(dú)立地作為單獨(dú)實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種形成相變單元結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括形成包含底部電極的襯底突出部；在所述襯底突出部上形成相變材料；在所述相變材料上形成導(dǎo)電材料；及移除所述導(dǎo)電材料的一部分及所述相變材料的一部分以形成經(jīng)囊封堆疊結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包含通過(guò)在襯底中形成開(kāi)口且用導(dǎo)體填充所述開(kāi)口來(lái)形成所述底部電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包含使用非保形沉積方法形成所述相變材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其包含使用非保形沉積方法形成所述導(dǎo)電材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的方法，其中形成所述襯底突出部包含移除襯底的一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的方法，其中形成所述襯底突出部包含光圖案化襯底且蝕刻所述襯底。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的方法，其中移除所述導(dǎo)電材料及所述相變材料的所述部分將所述經(jīng)囊封堆疊結(jié)構(gòu)與鄰近經(jīng)囊封堆疊結(jié)構(gòu)隔離。
8.一種形成相變存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括在襯底上形成第一相變單元堆疊，其中所述第一相變單元堆疊包含囊封第一襯底突出部的相變材料部分及形成于所述相變材料部分上的頂部電極；在所述襯底上形成第二相變單元堆疊，其中所述第二相變單元堆疊包含囊封第二襯底突出部的相變材料部分及形成于所述相變材料部分上的頂部電極；及將所述第一相變單元堆疊與所述第二相變單元堆疊隔離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其包含形成所述頂部電極以使得所述頂部電極囊封所述相變材料部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求8到9中任一權(quán)利要求所述的方法，其中將所述第一相變單元堆疊與所述第二相變單元堆疊隔離包含移除所述相變材料部分及所述頂部電極的一部分以暴露所述襯底。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其包含蝕刻所述相變材料部分及所述頂部電極以暴露所述襯底。
12.根據(jù)權(quán)利要求8到9中任一權(quán)利要求所述的方法，其中形成所述第一相變單元堆疊包含在所述第一襯底突出部中形成第一底部電極，且形成所述第二相變單元堆疊包含在所述第二襯底突出部中形成第二底部電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其包含在第一金屬觸點(diǎn)上形成所述第一相變單元堆疊，且在第二金屬觸點(diǎn)上形成所述第二相變單元堆疊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其包含將所述第一底部電極耦合到所述第一金屬觸點(diǎn)，且將所述第二底部電極耦合到第二金屬觸點(diǎn)。
15.一種相變存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)，其包括底部電極，其形成于襯底突出部中；相變材料部分，其囊封所述襯底突出部的至少一部分；及頂部電極，其形成于所述相變材料部分上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述襯底突出部包含由所述相變材料部分覆蓋的第一側(cè)壁及第二側(cè)壁，且所述相變材料部分包含至少部分地由所述頂部電極覆蓋的第一側(cè)壁及第二側(cè)壁。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述頂部電極至少部分地囊封所述相變材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述底部電極耦合到金屬觸點(diǎn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述金屬觸點(diǎn)耦合到與對(duì)應(yīng)于所述相變存儲(chǔ)器單元結(jié)構(gòu)的存取晶體管相關(guān)聯(lián)的漏極區(qū)域。
20.根據(jù)權(quán)利要求15到19中任一權(quán)利要求所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述底部電極在直徑上為大約50內(nèi)米(nm)。
21.根據(jù)權(quán)利要求15到19中任一權(quán)利要求所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述相變材料部分在直徑上為大約100內(nèi)米(nm)且在深度上為大約lOOnm。
22.根據(jù)權(quán)利要求15到19中任一權(quán)利要求所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述相變單元結(jié)構(gòu)與鄰近相變單元結(jié)構(gòu)隔離。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的存儲(chǔ)器單元，其中所述襯底的經(jīng)暴露部分將所述相變單元結(jié)構(gòu)與鄰近相變單元結(jié)構(gòu)隔離。
24.一種存儲(chǔ)器裝置，其包括相變存儲(chǔ)器單元陣列；且其中若干個(gè)所述相變存儲(chǔ)器單元包含由囊封襯底突出部的至少一部分的相變材料與囊封所述相變材料的至少一部分的頂部電極形成的相變單元堆疊。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的裝置，其中所述相變單元堆疊連接到耦合到對(duì)應(yīng)于所述相變存儲(chǔ)器單元的存取晶體管的源極區(qū)域及漏極區(qū)域中的至少一者的導(dǎo)電觸點(diǎn)。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的裝置，其中所述相變單元堆疊提供與所述若干個(gè)相變存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的局部互連。
27.根據(jù)權(quán)利要求M到沈中任一權(quán)利要求所述的裝置，其中所述相變單元堆疊與鄰近相變單元堆疊隔離。
全文摘要
本文中描述與相變單元結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的方法及裝置。在一個(gè)或一個(gè)以上實(shí)施例中，一種形成相變單元結(jié)構(gòu)的方法包含形成包含底部電極的襯底突出部；在所述襯底突出部上形成相變材料；在所述相變材料上形成導(dǎo)電材料；及移除所述導(dǎo)電材料的一部分及所述相變材料的一部分以形成經(jīng)囊封堆疊結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L27/115GK102460684SQ201080028123
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者劉峻 申請(qǐng)人:美光科技公司