專利名稱：存儲(chǔ)器裝置及其制造方法
存儲(chǔ)器裝置及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是有關(guān)于一種高密度存儲(chǔ)器裝置及該存儲(chǔ)器裝置的制造方法，是以相變存 儲(chǔ)器材料例如第六族元素及其他可編程電阻材料為基礎(chǔ)，特別是有關(guān)于一種電極結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
相變化材料在結(jié)晶態(tài)(低電阻)與非晶態(tài)(高電阻)之間其電阻值呈現(xiàn)很大的區(qū) 另O。電流流經(jīng)相變化材料時(shí)會(huì)設(shè)定或復(fù)位相變存儲(chǔ)器裝置(PCM)。設(shè)定相變存儲(chǔ)器裝置進(jìn) 入結(jié)晶態(tài)可使用中度電流脈沖；欲復(fù)位相變存儲(chǔ)器裝置進(jìn)入非晶態(tài)，則使用短周期的大電 流脈沖；讀取相變化材料裝置的狀態(tài)僅需要小電流。因此，相變存儲(chǔ)器的應(yīng)用限制是來(lái)自于 需要高電流來(lái)復(fù)位相變化材料裝置。
在裝置有源區(qū)以外，電極可說(shuō)是熱散失的重要來(lái)源。熱散失到有源區(qū)的外部是很 浪費(fèi)的事，并使得在復(fù)位操作的期間需要更大的電流。相變化材料存儲(chǔ)器陣列中的裝置密 度取決于存儲(chǔ)單元存取陣列裝置的尺寸，存儲(chǔ)單元存取陣列裝置通常是二極管或晶體管。 存取陣列裝置的尺寸部分取決于通過(guò)裝置所需的峰值復(fù)位電流。因此，為使存儲(chǔ)器裝置如 相變化材料以及其他可編程電阻存儲(chǔ)器類型具有可擴(kuò)充性、高密度以及低能源消耗的特 性，減少?gòu)?fù)位電流是目前急需改進(jìn)的議題。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種相變化材料存儲(chǔ)器，包括具有一氮化鉭層的一側(cè)壁 電極，該側(cè)壁電極可與較高傳導(dǎo)性的電極材料層的其中之一以及主體熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)達(dá)到熱隔 絕，以減少熱散失而降低復(fù)位電流。因?yàn)橛写罅康哪茉蠢速M(fèi)是經(jīng)由電極結(jié)構(gòu)的熱散失而造 成的，改善一個(gè)或兩個(gè)電極使其具有較佳功率效率是非常重要的。在一個(gè)例子中，氮化鉭/ 氮化鈦/氮化鉭的熱限制電極結(jié)構(gòu)被用以限制熱散失并聚集熱源于存儲(chǔ)器的有源區(qū)。一種 以熱限制電極結(jié)構(gòu)制造存儲(chǔ)器的方法亦于說(shuō)明書中說(shuō)明。說(shuō)明使用熱限制側(cè)壁電極的實(shí)施 例結(jié)構(gòu)，其相變化材料裝置可達(dá)到降低10倍的峰值復(fù)位電流。
為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，以下特舉實(shí)施例，并配合所附圖示作說(shuō)明。


圖1A-圖1C繪示一第一實(shí)施例的熱限制側(cè)壁電極的配置，適用于一相變存儲(chǔ)器裝 置或其他可編程電阻裝置。
圖2A及圖2B繪示一第二實(shí)施例的熱限制側(cè)壁電極的配置。
圖3A及圖3B繪示一第三實(shí)施例的熱限制側(cè)壁電極的配置。
圖4A-圖14繪示具有熱限制側(cè)壁電極的一相變存儲(chǔ)器裝置的半成品加工結(jié)果的 剖面圖及上視圖。
圖15根據(jù)一實(shí)施例繪示包括相變存儲(chǔ)器元件的一存儲(chǔ)器配置的示意圖。
圖16根據(jù)一實(shí)施例繪示具有一相變存儲(chǔ)器配置的集成電路裝置的方塊圖。
圖17繪示模擬功率輸入至不同的電極結(jié)構(gòu)的曲線圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
100:存儲(chǔ)器裝置
110、160、410、1050:介電材料
120、220、320:第一側(cè)壁電極
121、141、421、441:栓塞
122、142、810:第一層
124、144、820:第二層
125、145、825、925:絕緣間隔件
126、146、830:第三層
127:腿部
128、148、528、548:上表面
129:底部
140、240、340:第二側(cè)壁電極
150:絕緣材料
400:襯底
450:第一絕緣層
480:第一平坦表面
510:區(qū)域
520:第一光刻圖案
610:暴露部
710:溝道
720,740:側(cè)壁
750:中心區(qū)域
840:第二絕緣層
1080:第二平坦表面
1120:第二光刻圖案
1310、131 2:(獨(dú)立)側(cè)壁電極
1420、1422:相變存儲(chǔ)器材料
1430、1432:頂端電極
1440、1442:金屬通道
1450、1452:金屬線
1500:(存儲(chǔ)單元)陣列
1510:存儲(chǔ)單元
1515:晶體管
1525:相變存儲(chǔ)器元件
1520a, 1520bU520cU520d:源極線
1530a、1530b、1530c、1530d、1616:字線
1531:字線譯碼器及驅(qū)動(dòng)器
1540a、1540b、1540c、1540d、1620:位線
1541、1618:位線譯碼器
1560:源極線終端電路
1600:集成電路
1612:存儲(chǔ)單元陣列
1614:字線譯碼器及驅(qū)動(dòng)器
1624:感測(cè)放大器及數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)
1626:總線
1628:輸入數(shù)據(jù)線
1632:輸出數(shù)據(jù)線
1634:控制器
1670:存儲(chǔ)器平面終端電路具體實(shí)施方式
以下是參照所附圖式圖1-圖17說(shuō)明實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器裝置的熱限制側(cè)壁電極 與制造所述電極的方法。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置具有多個(gè)第一側(cè)壁電極，位于溝道的第一側(cè)壁 上，第一側(cè)壁位于多個(gè)第一接點(diǎn)上的絕緣層之中，第一接點(diǎn)是配置于在襯底上。第一側(cè)壁電 極分別接觸第一接點(diǎn)的上表面。多個(gè)第二側(cè)壁電極位于溝道的第二側(cè)壁上，第二側(cè)壁位于 多個(gè)第二接點(diǎn)上的絕緣層之中，第二接點(diǎn)是配置在襯底上。該接點(diǎn)配置是與該存取陣列裝 置的配置是相互耦合。圖15及其敘述提供更多有關(guān)存取陣列裝置的說(shuō)明。
圖1A繪示一部分存儲(chǔ)器裝置的基本結(jié)構(gòu)的剖面圖。部分存儲(chǔ)器裝置100的基本 結(jié)構(gòu)包括由介電材料Iio包覆的兩個(gè)栓塞121及141、一第一側(cè)壁電極120、第二側(cè)壁電極140、介電材料160及絕緣材料150。其中介電材料160將電極140與電極120隔開，絕緣材 料150定義出一溝道，溝道用以容置電極120及140。絕緣間隔件125、145位于側(cè)壁電極 120、140之上，用以形成該多個(gè)側(cè)壁電極120、140的L型剖面如圖所示。
栓塞121是接點(diǎn)配置中的第一接點(diǎn)的接點(diǎn)例子。栓塞141是于接點(diǎn)配置中的第二 接點(diǎn)的接點(diǎn)例子。一般而言，如圖1A所示，接點(diǎn)配置中的接點(diǎn)，為夾層的金屬栓塞、其他電 氣接點(diǎn)如晶體管的源極及漏極端子、摻雜半導(dǎo)體上的硅化物層、或其他側(cè)壁電極用以聯(lián)系 的墊圈。
第一側(cè)壁電極120是多個(gè)側(cè)壁電極形成于溝道的第一側(cè)壁上的一個(gè)側(cè)壁電極的 例子。第二側(cè)壁電極140是多個(gè)側(cè)壁電極形成于溝道的第二側(cè)壁上的一個(gè)側(cè)壁電極的例 子。雖然圖1A僅繪示單一側(cè)壁電極120于第一側(cè)壁以及單一側(cè)壁電極于該溝道的第二側(cè) 壁，溝道是容納第一側(cè)壁電極于其第一側(cè)壁上以及容納第二側(cè)壁電極于其第二側(cè)壁上。更 進(jìn)一步地，該實(shí)施例可能擁有多個(gè)或一個(gè)溝道。
圖1B繪示兩個(gè)溝道中的四組獨(dú)立側(cè)壁電極的上視圖。電極120是部分位于栓塞 121的上表面之上。電極120包括第一材料的第一層122、第二材料的第二層124,與第三材 料的第三層126，第二層124沉積于該第一層122之上以及第三層126沉積于該第二層124 之上。
圖1C繪示第一側(cè)壁電極120的結(jié)構(gòu)。如圖所示，第一層122具有第一材料的厚度 182，第二層124具有第二材料的厚度184，第三層126具有第三材料的厚度186。側(cè)壁電極 具有一垂直部或腿部127，腿部127位于對(duì)應(yīng)的溝道的側(cè)壁。在此所述的較佳實(shí)施例中，側(cè) 壁電極具有一水平部或底部129，位于下方接點(diǎn)的上表面。底部129自電極結(jié)構(gòu)至下方接點(diǎn) 提供一電氣接點(diǎn)的擴(kuò)增區(qū)。此外，底部129能夠改善結(jié)構(gòu)完整性及側(cè)壁電極結(jié)構(gòu)的可靠度。 第一層122于腿部127的底端以及底部129將第二層124與下方大量的接點(diǎn)隔開。
電極140是部分位于栓塞141的上表面148之上。電極140包括第一材料的第一 層142、第二材料的第二層144以及第三材料的第三層146，第二層144沉積于第一層142 之上，以及第三層146沉積于第二層144之上。
第一側(cè)壁電極120的第一層122與栓塞121的上表面128相接觸,第二側(cè)壁電極 140的第一層142與栓塞及141的上表面148相接觸。第一側(cè)壁電極120的第一層122以 及第二側(cè)壁電極140的第一層142皆為絕熱富氮氮化鉭層，將栓塞121及142的上表面128 及148與多層導(dǎo)電層124及144分離。
因?yàn)樗ㄈ哂泻艽蟮臒豳|(zhì)量及很好的熱傳導(dǎo)性，因此第一材料作為一種熱勢(shì)壘 層，以防止透過(guò)栓塞造成的熱散失。第一材料更由富氮氮化鉭(TaxNy,x/y比值小于I)所組 成。TaxNy-可以是Ta3N5、Ta2N3或其混合物。TaxNy可透過(guò)物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法 以及原子層沉積法形成。
作為第二層124及144的第二材料包括一電極材料，此電極材料比第一材料具有 較低電阻及較低熱阻。此電極材料可以是氮化鈦(TiN)或其他可以與第一材料兼容的材 料。此電極材料可包括一材料或多種材料的混合物，混合物可選自TaxNy (x/y比值大于I) 的組成、鉭(Ta)、鎢(W)、鎢的硅化物(W-silicide)、鉬(Pt)、銣(Ru)、二氧化銣(RuO2)、銥 (Ir)及二氧化銥(IrO2)，第二層124及144可提供主要傳導(dǎo)路徑給側(cè)壁電極120及140。
氮化鈦的導(dǎo)電性為富氮氮化鉭的5 1000倍，富氮氮化鉭與氮化鈦的導(dǎo)電比最佳 為0.001 0.2。導(dǎo)熱比最佳為0.001 0.9。富氮氮化鉭的厚度范圍可以從I納米至20 納米，氮化鈦的厚度的范圍可以從0.4納米至10納米。
介電材料110可以是二氧化硅、其他氧化硅或其他適合使用于層間介電質(zhì)的絕緣 材料。絕緣材料150可以是氮化硅，絕緣間隔件125、145的材料亦可以是氮化硅。栓塞通常 用以內(nèi)連接下方選擇器之間或存取陣列裝置之間。栓塞121及141可為硅化物(WS1、CoS1、 NiSi等)或金屬(W、TiN、Cu等)。介電材料160可以是氮化硅(SiN)、二氧化硅(SiO2)或 任何低介電常數(shù)材料。栓塞121及141在此例的中是耦合至下方襯底，襯底可包括存取陣 列裝置或其他存取結(jié)構(gòu)(如字線或位線)，用以選擇具有側(cè)壁電極的存儲(chǔ)單元。此外，栓塞 可包括直立式晶體管或二極管，以作為存取陣列裝置。在其他實(shí)施例中，存取陣列裝置的配 置可耦合至一較被動(dòng)的存取結(jié)構(gòu)(如字線或位線)。
圖2A及圖2B繪示本發(fā)明的第二實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置200。第一實(shí)施例繪示如圖1A及圖1B，其中，第二層124、144兩側(cè)皆由電極材料所制成，使富氮氮化鉭的熱勢(shì)壘層隔絕 傳導(dǎo)路徑。在第二實(shí)施例中，第二層124、144的外部是于腿部及底部的結(jié)構(gòu)隔絕富氮氮化 鉭。第二實(shí)施例中的材料說(shuō)明可以與第一實(shí)施例中相同。
比較圖1A及圖1B，圖2A、圖2B不具有第一側(cè)壁電極120的第一層122和不具有 第二側(cè)壁電極140的第一層142。圖2A、圖2B中第一側(cè)壁電極220的第二層124是與栓塞121的上表面128相接觸，第二側(cè)壁電極240的第二層144是與栓塞141的上表面148相接 觸。
圖3A及圖3B繪示本發(fā)明的第三實(shí)施例的存儲(chǔ)器裝置300。第一實(shí)施例繪示如圖1A及圖1B，其中，第二層124、144的兩側(cè)皆由氮化鈦制成，使TaxNy材料的熱勢(shì)壘層隔絕傳 導(dǎo)路徑。在第三實(shí)施例中，第二層124、144的內(nèi)側(cè)是與富氮氮化鉭于側(cè)壁電極的底部與腿 部隔絕。第三實(shí)施例中對(duì)材料的說(shuō)明亦可以與第一實(shí)施例相同。
比較圖1A及圖1B，圖3A、圖3B不具有第一側(cè)壁電極120的第三層126，第二側(cè)壁 電極140的第三層146。圖3A、圖3B中第一側(cè)壁電極320的第一層122是與栓塞121的上 表面128相接觸，第二側(cè)壁電極340的第二層144是與栓塞141的上表面148相接觸。
除了氮化鈦(TiN)之外，包覆低導(dǎo)熱性的熱勢(shì)壘層TaxNy的高導(dǎo)電性材料可以是氮 化鉭(TaN)、鉭(Ta)、鎢(W)、鎢的硅化物(W_siIicide)、鉬(Pt)、銣(Ru)、二氧化銣(RuO2)、 銥(Ir)及二氧化銥(IrO2)等，適用于所有實(shí)施例的中。
請(qǐng)參照?qǐng)D4-圖14，對(duì)制造熱限制側(cè)壁電極應(yīng)用于相變存儲(chǔ)器裝置的實(shí)施例提供 更詳細(xì)的說(shuō)明。
制作側(cè)壁電極，首先將存取陣列裝置或其他存取結(jié)構(gòu)(未繪示)的配置于襯底上。 存取陣列裝置被耦接至接點(diǎn)配置。存儲(chǔ)單元配置并耦接至存取陣列裝置配置中的一存取陣 列裝置。存取陣列裝置可以是晶體管或二極管。存取陣列裝置及存儲(chǔ)單元通常于存儲(chǔ)器陣 列中串聯(lián)地電性耦接于位線及源極線之間。
圖4A繪示其制造部分襯底400及襯底上接點(diǎn)配置的剖面圖，襯底具有栓塞421、 441。包覆栓塞421、441的介電材料410可以是二氧化硅(SiO2)。平坦化介電材料410及 栓塞421、441提供第一平坦表面480。圖4B是襯底400的上視圖，顯示在圖案化之前的第 一絕緣層450。
請(qǐng)參照?qǐng)D5A，第一絕緣層450上定義一區(qū)域510，第一絕緣層450具有光刻膠材料 的第一光刻圖案520，如此一來(lái)，區(qū)域510分別部分排列在栓塞421、441的上表面528、548 上方。圖5B顯示兩個(gè)以第一光刻圖案環(huán)繞于區(qū)域510周圍為例的上視圖。在一大型陣列 中，區(qū)域510是延伸于接點(diǎn)配置的接點(diǎn)的行或列上，使接點(diǎn)配置包含非常大量的接點(diǎn)。
請(qǐng)參照?qǐng)D6A，刻蝕過(guò)程移除第一光刻圖案定義的區(qū)域510下方的第一絕緣層450 部分，使其分別部分暴露于栓塞421、441的上表面528、548以及環(huán)繞于栓塞421、441的介 電材料410的暴露部610。圖6B是說(shuō)明栓塞421、441的上表面528、548的暴露部的上視 圖，且介電材料的暴露部610包覆環(huán)繞著栓塞421、441。在圖6A中顯示區(qū)域510中一對(duì)栓 塞的剖面圖。在圖6B中，顯示上述兩區(qū)域510中四對(duì)部分暴露的栓塞的上視圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D7A及圖7B，其去除光刻膠材料的第一光刻圖案520暴露出第一絕緣層 450。溝道710于栓塞421之上形成側(cè)壁720于栓塞442之上、形成側(cè)壁740以及栓塞421、 442的上表面528、548的暴露部，其中，介電材料410暴露部610包覆環(huán)繞上表面528、548。 圖7B繪示溝道710的兩個(gè)例子的上視圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D8A，于存儲(chǔ)器陣列區(qū)域中，材料層是沉積形成一覆蓋層或未圖案化沉積 層。第一材料的第一層810是沉積在溝道710及溝道周圍的第一絕緣層450之上。第二 材料的第二層820是沉積在第一層810之上。第一材料的第三層830是沉積在第二層820 之上，絕緣間隔件材料的第二絕緣層840接著沉積于第三層830之上。圖SB是第二絕緣層840的上視圖。
第一材料，作為一第三勢(shì)壘層，可包括富氮氮化鉭。富氮氮化鉭可通過(guò)物理氣相沉 積、化學(xué)氣相沉積及原子層沉積制成。第二材料具備較高的導(dǎo)電性，可以是氮化鈦或其他上 述電極材料。
請(qǐng)參照?qǐng)D9A，絕緣間隔件的刻蝕去除第一層810、第二層820、第三層830以及溝 道710的外部與中心區(qū)域750的第二絕緣層840，同時(shí)使上述四層含于溝道710的垂直側(cè)壁 720,740且部分暴露于栓塞421、441的上表面528、548。絕緣間隔件825、925位于第一、第 二及第三層之上。絕緣間隔件825、925的厚度形成側(cè)壁電極的底部，該底部具有與第二絕 緣層840的厚度相對(duì)應(yīng)的寬度。圖9B是顯示第一層810、第二層820及第三層830的上表 面的溝道710的上視圖。第一絕緣層450包覆環(huán)繞于上表面910。
請(qǐng)參照?qǐng)D1OA及圖10B，介電材料1050填滿溝道710以平坦化，提供第二平坦表面 1080，其與第一層810、第二層820及第三層830的上表面910共平面。
請(qǐng)參照?qǐng)D11A，光刻膠材料的第二光刻圖案1120于第二平坦表面上定義電極寬 度，以使側(cè)壁層分離并形成獨(dú)立側(cè)壁電極。圖1lB繪示第二光刻圖案1120，其位于獨(dú)立側(cè)壁 電極形成處的長(zhǎng)形區(qū)。
請(qǐng)參照?qǐng)D12A，刻蝕過(guò)程去除第二光刻圖案1120外部的材料，暴露出第一平坦表 面480。去除的材料包括:第一層810、第二層820及第三層830的部分、介電材料1050及 第一絕緣材料450。圖12B是第二光刻圖案1120及第一絕緣層450暴露部的上視圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D13A，其已去除第二光刻圖案1120。于第二光刻圖案1120外部的去除材 料區(qū)域，介電材料1050是填滿的狀態(tài)。接著平坦化介電材料1050，以暴露出獨(dú)立側(cè)壁電極 1310、1320。圖13B繪示四對(duì)暴露的獨(dú)立側(cè)壁電極。在此例子中，以第一、第二及第三層的 厚度與第二光刻圖案長(zhǎng)形區(qū)的寬度定義側(cè)壁電極的上表面形成的區(qū)域，在其他例子中，側(cè) 壁電極可以呈錐狀或其他處理方式以減少寬度大小。
于此實(shí)施例中，側(cè)壁電極的形成可具有TaxNy-TiN-TaxNy的材料組成，使富氮氮化 鉭的熱勢(shì)壘層包覆環(huán)繞高導(dǎo)電性材料如氮化鈦(TiN)的兩側(cè)。在其他實(shí)施例中，側(cè)壁電極 的材料組成可以是TaxNy-TiN或TiN-TaxNy,使富氮氮化鉭的熱勢(shì)壘層包覆高導(dǎo)電性材料如 氮化鈦(TiN)的一側(cè)。
圖14繪示一完整的TaxNy-TiN-TaxNy側(cè)壁電極1310、1312組成的相變存儲(chǔ)器裝置 的其中一例。相變存儲(chǔ)器材料1420、1422分別接觸且電性耦接于側(cè)壁電極1310、1312的電 極上表面與頂端電極1430、1432的底面之間。側(cè)壁電極1310、1320是分別電性耦接于栓塞 421,441及相變存儲(chǔ)器材料1420、1422。頂端電極1430、1432是分別電性耦接于相變存儲(chǔ) 器材料1420、1422及金屬通道1440、1442。金屬線1450、1452是分別電性耦接于金屬通道 1440、1442。亦可使用其他可編程電阻材料。
圖15是使用相變存儲(chǔ)單元實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)單元陣列1500部分的示意圖，如典型的集成 電路存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)。存儲(chǔ)單元陣列1500包括多個(gè)位線1540a-1540d，平行于第二方向延伸 且以位線譯碼器1541進(jìn)行電信通訊。多個(gè)字線1530a、1530b、1530c、1530d，平行于第二方 向延伸且以字線譯碼器/驅(qū)動(dòng)器1531進(jìn)行電信通訊。在圖15的示意圖中，存儲(chǔ)單元陣列 1500中的每一個(gè)存儲(chǔ)單元(如具有相變存儲(chǔ)器元件1525)被耦接至一存取陣列裝置(如 晶體管1515)，存取陣列裝置被電性串聯(lián)于一組位線1540a-1540d以及源極線1520a_1520d之間，其中位線1540a-1540d依次耦接至位線譯碼器1541。舉例來(lái)說(shuō)，其他裝置可作為存取 陣列裝置包括雙載子結(jié)晶體管及二極管等此類型的存儲(chǔ)器陣列。
存儲(chǔ)單元1510是代表陣列1500的存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元1510具有一側(cè)壁電極于一 栓塞上，栓塞耦接至存取陣列裝置如場(chǎng)效應(yīng)晶體管1515，舉例來(lái)說(shuō)，存取陣列裝置是具有相 變存儲(chǔ)器元件1525以及頂端電極，相變存儲(chǔ)器元件1525包含相變化材料，頂端電極耦接至 相變存儲(chǔ)器元件1525。于此所述例子中，相變存儲(chǔ)器元件1525具有一熱限制側(cè)壁電極。存 儲(chǔ)器元件1525及晶體管1515是串聯(lián)地電性配置于位線(如1540b)及經(jīng)由源極線1520b 對(duì)應(yīng)的源極線終端電路1560。字線1530b控制晶體管1515的柵極端子。
圖16是一集成電路1600的簡(jiǎn)單方塊圖，集成電路1600具有存儲(chǔ)器陣列1612，存 儲(chǔ)器陣列1612是使用附有前述側(cè)壁電極的相變存儲(chǔ)單元實(shí)行。存儲(chǔ)器平面終端電路1670 被耦接于陣列并提供共同電壓給陣列1612的存儲(chǔ)器平面。已讀取、設(shè)定及復(fù)位模式的字線 譯碼器1614被耦接至多個(gè)字線1616且與其電性通訊，字線1616沿著存儲(chǔ)器陣列1612的 列配置。位線(欄)譯碼器1618是與多個(gè)位線1620電性通訊，位線1620沿著陣列1612 中的欄配置，用以讀取、設(shè)定及復(fù)位陣列1612中的相變存儲(chǔ)單元(未繪示)。地址緩存器 通過(guò)總線供應(yīng)給字線譯碼器1624/驅(qū)動(dòng)器1614以及位線譯碼器1618。感測(cè)放大器及數(shù)據(jù) 輸入結(jié)構(gòu)1624，具有電壓及/或電流的來(lái)源以閱讀、設(shè)定及復(fù)位模式，是透過(guò)數(shù)據(jù)總線1626 耦接至位線譯碼器1618。透過(guò)輸入數(shù)據(jù)線1628，自集成電路1600上的輸入/輸出端口或 其他來(lái)自集成電路1600內(nèi)部或外部的數(shù)據(jù)源，提供數(shù)據(jù)到方塊1624的數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)。集 成電路1600可能包括其他電路系統(tǒng)1616，如通用處理器、特殊應(yīng)用電路或通過(guò)陣列1612所 支持的系統(tǒng)單芯片功能模塊組合。通過(guò)數(shù)據(jù)輸出線1632提供數(shù)據(jù)，從方塊1624中的感測(cè) 放大器至集成電路1600的輸入/輸出端口或其他于集成電路1600的內(nèi)部或外部的數(shù)據(jù)終 端。
此例子通過(guò)使用偏壓配置狀態(tài)機(jī)器實(shí)現(xiàn)控制器1634，控制器1634控制偏壓配置 提供的電壓及電流的來(lái)源1636的應(yīng)用，如讀取、設(shè)置、復(fù)位、擦除驗(yàn)證(erase verify)及編 程驗(yàn)證(program verify)電壓及/或電流。亦可使用前案已知的特殊邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控 制器1634。其中一個(gè)實(shí)施例，控制器1634包括通用處理器，控制器1634可使用相同的集成 電路執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序以控制裝置的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。在其他實(shí)施例中，特殊邏輯電路及通用處 理器可用以實(shí)現(xiàn)控制器1634。
圖17為加熱器與電流之間的功率仿真圖示，該多個(gè)電流被提供至作為底側(cè)壁電 極的不同的側(cè)壁電極結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)包括固態(tài)底電極(Solid-BE)，四種熱限制結(jié)構(gòu)包括了氮 化鈦含于富氮氮化鉭且具有不同氮化鈦的厚度。本圖繪示相同電流之下，相較于固態(tài)電極 結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的熱限制側(cè)壁電極結(jié)構(gòu)輸入的功率增加100倍。相對(duì)地，為了產(chǎn)生一特定功 率，本發(fā)明的熱限制側(cè)壁電極結(jié)構(gòu)所需電流遠(yuǎn)小于固態(tài)電極結(jié)構(gòu)。功率輸入的增加是因富 氮氮化鉭層的有效熱絕緣。而氮化鈦的厚度在此模擬中影響并不大。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項(xiàng) 技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍 當(dāng)視隨附的權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種存儲(chǔ)器裝置，包括:一接點(diǎn)配置，具有多個(gè)上表面；一絕緣層，位于該接點(diǎn)配置之上，該絕緣層具有一溝道，該溝道的配置中，至少具有一第一側(cè)壁排列于多個(gè)第一接點(diǎn)的該多個(gè)上表面；多個(gè)第一側(cè)壁電極位于該溝道的該第一側(cè)壁上，分別于多個(gè)第一接點(diǎn)中接觸該接點(diǎn)配置的該多個(gè)上表面，該多個(gè)第一側(cè)壁電極具有多個(gè)電極上表面，該多個(gè)第一側(cè)壁電極分別包括:一第一氮化鉭層，由TaxNy組成,其中，y大于X ;以及一電極材料層，該電極材料層比該第一氮化鉭層具有一較低電阻及一較低熱阻；以及一存儲(chǔ)器材料，與該多個(gè)第一側(cè)壁電極的該多個(gè)電極上表面接觸。
2.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的裝置，其中該第一氮化鉭層被沉積于該電極材料層與對(duì)應(yīng)的該第一接點(diǎn)的該上表面之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中更包括一第二氮化鉭層，其中該第一氮化鉭層被沉積于該電極材料層與對(duì)應(yīng)的該第一接點(diǎn)的該上表面之間，該第二氮化鉭層被沉積于該電極材料層上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該電極材料層是由氮化鈦所組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該存儲(chǔ)器材料更包括一相變化材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中TaxNy至少為Ta3N5與Ta2N3其中之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該電極材料層是由一個(gè)或多個(gè)材料組成，是選自 TaxNy、鉭(Ta)、鎢(W)、鎢的硅化物(W-silicide)、鉬(Pt)、銣(Ru)、二氧化銣(RuO2)、銥 (Ir)及二氧化銥(IrO2),其中氮鉭化合物比該第一氮化鉭層具有較低電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第一氮化鉭層的厚度為I納米至20納米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該電極材料層是由氮化鈦所組成，厚度為0.4納米至10納米。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中更包括一存取陣列裝置，耦接于該接點(diǎn)配置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該溝道具有一第二側(cè)壁，該第二側(cè)壁與該第一側(cè)壁相平行，該溝道的配置中，該第二側(cè)壁排列于多個(gè)第二接點(diǎn)的該多個(gè)上表面；多個(gè)第二側(cè)壁電極，具有多個(gè)電極上表面，位于該溝道的該第二側(cè)壁上，分別于多個(gè)第二接點(diǎn)中接觸該接點(diǎn)配置的該多個(gè)上表面，該多個(gè)第二側(cè)壁電極分別包括:一第二氮化鉭層，由TaxNy組成， 其中，y大于X;以及該電極材料層，該電極材料層比該第二氮化鉭層具有一較低電阻及一較低熱阻；以及該存儲(chǔ)器材料，與該多個(gè)第二側(cè)壁電極的該多個(gè)電極上表面相接觸。
12.—種存儲(chǔ)器裝置的制造方法，包括:形成一接點(diǎn)配置于一襯底之上；形成一溝道于該接點(diǎn)配置之上的一第一絕緣層之中，該溝道具有一側(cè)壁，該側(cè)壁與多個(gè)接點(diǎn)排列于該接點(diǎn)配置；沉積一電極材料于該絕緣層及溝道之上，該電極材料包括:一第一氮化鉭層，由TaxNy 組成，其中，y大于X ;以及一電極材料層，該電極材料層比該第一氮化鉭層具有一較低電阻及一較低熱阻；沉積絕緣材料的一第二絕緣間隔層于該多個(gè)材料層之上；移除該溝道中心區(qū)域及溝道外部的該電極材料及該第二絕緣間隔層，同時(shí)維持該電極材料內(nèi)襯于該溝道的該側(cè)壁以及該多個(gè)接點(diǎn)配置的該上表面的部分；填滿該溝道，以介電填充材料形成一填充結(jié)構(gòu)，且刻蝕或打磨該填充結(jié)構(gòu)，以形成一表面，該表面暴露于該電極材料的一上緣；刻蝕該電極材料的圖案以形成多個(gè)獨(dú)立側(cè)壁電極，該多個(gè)獨(dú)立側(cè)壁電極是與對(duì)應(yīng)的該多個(gè)接點(diǎn)的該上表面相接觸；以及形成一存儲(chǔ)器材料，是與該多個(gè)側(cè)壁電極相接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)器裝置的制造方法，其中該第一氮化鉭層被沉積于該電極材料層與對(duì)應(yīng)的該多個(gè)接點(diǎn)的該上表面之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)器裝置的制造方法，其中該電極材料更包括一第二氮化鉭層，該第一氮化鉭層被沉積于該電極材料層與對(duì)應(yīng)的該多個(gè)第一接點(diǎn)的該上表面之間，該第二氮化鉭層被沉積于該電極材料層上。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)器裝置的制造方法，其中該電極材料層是由氮化鈦所組成。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)器裝置的制造方法，其中該存儲(chǔ)器材料更包括一相變化材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)器裝置的制造方法，其中TaxNy至少為Ta3N5與Ta2N3 其中之一。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)器裝置的制造方法，其中該電極材料層是由一個(gè)或多個(gè)材料組成，是選自TaxNy、鉭(Ta)、鎢(W)、鎢的硅化物(W-silicide)、鉬(Pt)、銣(Ru)、二氧化銣(RuO2)、銥(Ir)及二氧化銥(IrO2),其中TaxNy比該第一氮化鉭層具有較低電阻。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)器裝置的制造方法，其中該第一氮化鉭層的厚度為I 納米至20納米。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)器裝置的制造方法，其中該電極材料層是由氮化鈦所組成，厚度為0.4納米至10納米。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)器裝置 的制造方法，其中更包括耦接于該接點(diǎn)配置的一存取陣列裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種存儲(chǔ)器裝置及其制造方法，該存儲(chǔ)器裝置包括接點(diǎn)配置、絕緣層、多個(gè)側(cè)壁電極以及存儲(chǔ)器材料，接點(diǎn)配置具有多個(gè)上表面，絕緣層位于該接點(diǎn)配置之上并具有一溝道，該溝道的配置中，至少具有一側(cè)壁排列于多個(gè)接點(diǎn)的上表面，側(cè)壁電極位于溝道的側(cè)壁上并且具有多個(gè)電極上表面，其分別于接點(diǎn)中接觸接點(diǎn)配置的上表面，側(cè)壁電極分別包括氮化鉭層以及電極材料層，氮化鉭層是由TaxNy組成，其中y大于x，電極材料層比氮化鉭層具有較低電阻及較低熱阻，存儲(chǔ)器材料與側(cè)壁電極的電極上表面相接觸。多個(gè)第二側(cè)壁電極亦可形成溝道的一第二側(cè)壁，第二側(cè)壁位于接點(diǎn)配置里的多個(gè)第二接點(diǎn)上。
文檔編號(hào)H01L45/00GK103137862SQ20121009845
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者賴升志, 龍翔瀾, 瑪特·伯維奇 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司, 國(guó)際商用機(jī)器公司