硫?qū)倩衔锎鎯?chǔ)器存取裝置的自對(duì)準(zhǔn)生長(zhǎng)方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示硫?qū)倩衔锎鎯?chǔ)器存取裝置的自對(duì)準(zhǔn)生長(zhǎng)方法。所述方法可用于形成三維堆疊交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列。所述方法包含：在第一導(dǎo)電電極上方形成絕緣材料；圖案化所述絕緣材料以形成暴露所述第一導(dǎo)電電極的部分的通孔；在所述絕緣材料的所述通孔內(nèi)形成存儲(chǔ)器存取裝置且在所述存儲(chǔ)器存取裝置上方形成存儲(chǔ)器元件，其中可經(jīng)由所述存儲(chǔ)器存取裝置存取存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器元件中的數(shù)據(jù)。所述存儲(chǔ)器存取裝置由經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊牧闲纬汕沂褂米詫?duì)準(zhǔn)制作方法形成。
【專利說明】硫?qū)倩衔锎鎯?chǔ)器存取裝置的自對(duì)準(zhǔn)生長(zhǎng)方法
[0001 ] 分案申請(qǐng)信息
[0002]本發(fā)明專利申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2010年12月15日、申請(qǐng)?zhí)枮?01080063093.2、發(fā)明名稱為“硫?qū)倩衔锎鎯?chǔ)器存取裝置的自對(duì)準(zhǔn)生長(zhǎng)方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)案的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]所揭示實(shí)施例一般來說涉及存儲(chǔ)器裝置，且更特定來說涉及形成供用于存儲(chǔ)器裝置中的自對(duì)準(zhǔn)的硫?qū)倩衔锎鎯?chǔ)器存取裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0004]非易失性存儲(chǔ)器裝置能夠即使在關(guān)斷到所述存儲(chǔ)器裝置的電力時(shí)仍保持所存儲(chǔ)的信息。傳統(tǒng)上，非易失性存儲(chǔ)器裝置占據(jù)大量空間且消耗大量電力。因此，非易失性存儲(chǔ)器裝置已主要用于其中可容許有限電力耗用且電池壽命并不是問題的系統(tǒng)中。
[0005]—種類型的非易失性存儲(chǔ)器裝置包含電阻式存儲(chǔ)器單元作為其中的存儲(chǔ)器元件。電阻式存儲(chǔ)器元件是其中可以可編程方式改變電阻狀態(tài)以表示兩個(gè)或兩個(gè)以上數(shù)值(例如，1、0)的那些存儲(chǔ)器元件。當(dāng)響應(yīng)于所施加編程電壓而在結(jié)構(gòu)上或化學(xué)上改變所述存儲(chǔ)器元件的物理性質(zhì)時(shí)，電阻式存儲(chǔ)器元件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，此又改變單元電阻。可變電阻存儲(chǔ)器裝置的實(shí)例包含如下存儲(chǔ)器裝置，所述存儲(chǔ)器裝置包含使用(例如)可變電阻聚合物、鈣鈦礦材料、經(jīng)摻雜非晶硅、相變玻璃及經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊Ａб约捌渌牧闲纬傻拇鎯?chǔ)器元件。使用存儲(chǔ)器存取裝置(例如二極管)來存取存儲(chǔ)于這些存儲(chǔ)器元件中的數(shù)據(jù)。圖1圖解說明交叉點(diǎn)類型存儲(chǔ)器裝置的一般結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)器單元定位于存取線21、22(舉例來說，字線)與數(shù)據(jù)/感測(cè)線11、12(舉例來說，位線)之間。每一存儲(chǔ)器單元通常包含電耦合到存儲(chǔ)器元件41的存儲(chǔ)器存取裝置31。
[0006]如在任一類型的存儲(chǔ)器中，工業(yè)目標(biāo)是具有盡可能密集的存儲(chǔ)器陣列；因此，期望增加給定芯片面積的陣列中存儲(chǔ)器單元的數(shù)目。在追求此目標(biāo)時(shí)，一些存儲(chǔ)器陣列已以三維方式設(shè)計(jì)于多個(gè)平面中，從而使存儲(chǔ)器單元平面彼此堆疊。然而，這些三維結(jié)構(gòu)的形成可非常復(fù)雜且耗時(shí)。形成此類三維存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的限制性因素中的一者為所述存儲(chǔ)器存取裝置的形成。傳統(tǒng)方法可能需要數(shù)個(gè)昂貴且額外的處理步驟且還可在后續(xù)材料的形成期間對(duì)先前形成的材料造成損害。
[0007]因此，需要用于形成存儲(chǔ)器存取裝置的經(jīng)改進(jìn)制作方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種形成存儲(chǔ)器裝置的方法，其包括:在第一導(dǎo)電電極上方形成絕緣材料；圖案化所述絕緣材料以形成暴露所述第一導(dǎo)電電極的部分的通孔;使用自對(duì)準(zhǔn)制作方法在所述絕緣材料的所述通孔內(nèi)形成存儲(chǔ)器存取裝置;及在所述存儲(chǔ)器存取裝置上方形成存儲(chǔ)器元件，其中可經(jīng)由所述存儲(chǔ)器存取裝置存取存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器元件中的數(shù)據(jù)，其中由經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊牧闲纬伤龃鎯?chǔ)器存取裝置，其中所述經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊牧蟽H選擇性地形成在所述第一導(dǎo)電電極的暴露部分上的所述通孔中，其中所述自對(duì)準(zhǔn)制作方法進(jìn)一步包括:沉積硫?qū)倩衔锊牧?在所述硫?qū)倩衔锊牧仙铣练e摻雜劑材料；致使所述硫?qū)倩衔锊牧献優(yōu)閾诫s有所述摻雜劑材料;及平坦化所述摻雜劑材料及所述經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊牧系脑谒鼋^緣材料中的所述通孔上方延伸的部分
[0009]本發(fā)明的另一方面涉及一種形成存儲(chǔ)器裝置的方法，其包括:在第一導(dǎo)電電極上方形成絕緣材料；圖案化所述絕緣材料以形成暴露所述第一導(dǎo)電電極的部分的通孔;使用自對(duì)準(zhǔn)制作方法在所述絕緣材料的所述通孔內(nèi)形成存儲(chǔ)器存取裝置;及在所述存儲(chǔ)器存取裝置上方形成存儲(chǔ)器元件，其中可經(jīng)由所述存儲(chǔ)器存取裝置存取存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器元件中的數(shù)據(jù)，其中所述自對(duì)準(zhǔn)制作方法進(jìn)一步包括:沉積硫?qū)倩衔锊牧?給所述硫?qū)倩衔锊牧瞎嘧e;及用摻雜劑材料在所述灌注有Ge的硫?qū)倩衔锊牧仙铣练e摻雜劑材料;致使所述灌注有Ge的硫?qū)倩衔锊牧献優(yōu)閾诫s有所述摻雜劑材料;及平坦化所述摻雜劑材料及所述經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊牧系脑谒鼋^緣材料中的所述通孔上方延伸的部分，使得所述經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊牧蟽H選擇性地形成在所述第一導(dǎo)電電極的暴露部分上的所述通孔中。
[0010]本發(fā)明的又一方面涉及一種存儲(chǔ)器裝置，其包括:絕緣材料，其位于第一導(dǎo)電電極上方，所述絕緣材料包括暴露所述第一導(dǎo)電電極的部分的通孔；自對(duì)準(zhǔn)的經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锎嫒⊙b置，其形成在所述絕緣材料的所述通孔內(nèi)，其中所述存儲(chǔ)器存取裝置摻雜有為Cu或Ag中的一者的摻雜劑材料;及存儲(chǔ)器元件，其位于所述存儲(chǔ)器存取裝置上方，其中存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器元件中的數(shù)據(jù)經(jīng)由所述存儲(chǔ)器存取裝置而進(jìn)行存取。
[0011 ]本發(fā)明的又一方面涉及一種存儲(chǔ)器裝置，其包含:絕緣材料，其位于第一導(dǎo)電電極上方，所述絕緣材料包括暴露所述第一導(dǎo)電電極的部分的通孔；自對(duì)準(zhǔn)的灌注有Ge的經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锎嫒⊙b置，其形成在所述絕緣材料的所述通孔內(nèi)，其中，所述存儲(chǔ)器存取裝置包含硫?qū)倩衔锊牧?，所述硫?qū)倩衔锊牧蠟镾e及/或Te與Sb及In中的一者或更多者形成的合金的組合;及存儲(chǔ)器元件，其位于所述存儲(chǔ)器存取裝置上方，其中存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器元件中的數(shù)據(jù)經(jīng)由所述存儲(chǔ)器存取裝置而進(jìn)行存取。
【附圖說明】
[0012]圖1圖解說明交叉點(diǎn)類型存儲(chǔ)器裝置的一般結(jié)構(gòu)。
[0013]圖2A圖解說明根據(jù)所揭示實(shí)施例包含存儲(chǔ)器存取裝置的交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置的橫截面圖。
[0014]圖2B圖解說明圖2A的交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置的俯視圖。
[0015]圖3A圖解說明根據(jù)所揭示實(shí)施例包含存儲(chǔ)器存取裝置的交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置的橫截面圖的替代配置。
[0016]圖3B圖解說明圖3A的交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置的俯視圖。
[0017]圖4A到4D各自圖解說明根據(jù)所揭示實(shí)施例存儲(chǔ)器裝置的制作中的中間步驟的橫截面圖。
[0018]圖5A及5B是展示通過所揭示實(shí)施例形成的實(shí)例性存儲(chǔ)器存取裝置的掃描電子顯微鏡照片。
[0019]圖6A及6B各自圖解說明根據(jù)所揭示實(shí)施例存儲(chǔ)器裝置的制作中的中間步驟的橫截面圖。
[0020]圖7A及7B各自圖解說明根據(jù)所揭示實(shí)施例存儲(chǔ)器裝置的制作中的中間步驟的橫截面圖。
[0021]圖8圖解說明根據(jù)所揭示實(shí)施例包含具有存儲(chǔ)器存取裝置的存儲(chǔ)器裝置的處理器系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在以下實(shí)施方式中，參考形成本發(fā)明的一部分且其中以圖解說明方式展示可實(shí)踐特定實(shí)施例的所附圖式。應(yīng)理解，所有圖式中，相同參考編號(hào)表示相同元件。足夠詳細(xì)地描述這些實(shí)例性實(shí)施例以使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`所述實(shí)施例。應(yīng)理解，可利用其它實(shí)施例，且在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可作出結(jié)構(gòu)、材料及電改變，下文僅詳細(xì)論述其中的一些實(shí)施例。
[0023]根據(jù)所揭示實(shí)施例，使用自對(duì)準(zhǔn)制作方法形成用于存取存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器元件的存儲(chǔ)器存取裝置。自對(duì)準(zhǔn)制作技術(shù)需要比許多傳統(tǒng)方法(例如(舉例來說)通過減少制作所需的遮掩步驟的數(shù)目)更少的處理步驟，且因此更成本有效。自對(duì)準(zhǔn)制作方法還可最小化存儲(chǔ)器存取裝置的所需接觸面積，因?yàn)槠淇商峁﹥?yōu)越的填充能力。
[0024]此外，所揭示實(shí)施例的自對(duì)準(zhǔn)方法允許多個(gè)存儲(chǔ)器陣列層級(jí)的容易三維堆疊。其中此可能的一種方式是因?yàn)樽詫?duì)準(zhǔn)制作方法是在低溫(例如，處于或低于400°C)下實(shí)施。低溫形成促進(jìn)多個(gè)存儲(chǔ)器層級(jí)的三維堆疊，因?yàn)槠湎拗茖?duì)先前所形成層級(jí)的損害。
[0025]另外，根據(jù)所揭示實(shí)施例，存儲(chǔ)器存取裝置由經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔锊牧闲纬伞４隧?xiàng)技術(shù)中已知硫?qū)倩衔锊牧?例如，摻雜有氮化物)供用作用于形成存儲(chǔ)器元件的相變材料。然而，也已知經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔?其充當(dāng)電解質(zhì)而非充當(dāng)相變材料)尤其適合供用作存儲(chǔ)器存取裝置。在經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔锊牧现校饘佟皳诫s劑”離子在所述硫?qū)倩衔锊牧蟽?nèi)可移動(dòng)。這些“可移動(dòng)”離子是當(dāng)用作存儲(chǔ)器存取裝置時(shí)允許電流流過硫?qū)倩衔锊牧系碾x子。
[0026]經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔锊牧系氖褂靡蔡峁┧嫣?高電流密度(例如，大于106A/cm2)及(例如)小于IV的低閾值接通電壓(S卩，“接通”或激活所述裝置所需的最小電壓)?？勺鞒霰硎绢惗O管選擇裝置的表現(xiàn)。存儲(chǔ)器存取裝置的這些方面對(duì)高密度存儲(chǔ)器裝置的適當(dāng)操作是重要的。
[0027]所揭示實(shí)施例的存儲(chǔ)器存取裝置20可由任何經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔锊牧?舉例來說，包含與313、111、311、6&^8^1、8丨、3、0及66中的一者或一者以上形成合金的36及/或Te的經(jīng)Cu或Ag摻雜組合)形成。供用于所揭示實(shí)施例的存儲(chǔ)器存取裝置中的適當(dāng)硫?qū)倩衔锊牧?例如，硫?qū)倩衔锖辖?(其然后摻雜有銅或銀中的一者)的特定實(shí)例包含In-Se、Sb-Te、As_Te、Al_Te、Ge_Te、Ge-S、Te-Ge_As、In-Sb-Te^Te-Sn-Se、Ge-Se-Ga、B1-Se_Sb、Ga_Se-Te、Sn-Sb-Te、Te-Ge-Sb-S、Te-Ge-Sn-0、Sb-Te-B1-Se、Ge-Sb-Se-Te 及 Ge-Sn-Sb-Te 的合金。
[0028]圖2A及2B圖解說明包含根據(jù)所揭示實(shí)施例形成的存儲(chǔ)器存取裝置20的交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置100的實(shí)例。圖2A圖解說明交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置100的橫截面圖且圖2B圖解說明交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置100的自頂向下視圖。存儲(chǔ)器存取裝置20、電極150及離散存儲(chǔ)器元件140堆疊于交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置100的存取線110(舉例來說，字線)與數(shù)據(jù)/感測(cè)線120(舉例來說，位線)的交叉點(diǎn)處。每一離散存儲(chǔ)器元件140是經(jīng)由對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)器存取裝置20來存取。存取線110及數(shù)據(jù)/感測(cè)線120由導(dǎo)電材料(例如(舉例來說)，鋁、鎢、鉭或鉑，或其合金)形成。用于電極150的適合材料包含(例如)TiN、TaN、Ta、TiAlN及TaSiN。存儲(chǔ)器元件140可由適當(dāng)可變電阻材料(舉例來說，包含可變電阻聚合物、鈣鈦礦材料、經(jīng)摻雜非晶硅、相變玻璃及經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊Ａб约捌渌牧?形成。絕緣材料130(例如氧化物)填充所述存儲(chǔ)器裝置的其它區(qū)域。
[0029]圖3A及3B分別圖解說明交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置200的替代布置的橫截面圖及自頂向下視圖。在圖3A及3B中，用來自圖2A及2B的相同參考編號(hào)指示相同元件且不對(duì)所述元件進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖3A中可見，存儲(chǔ)器元件240形成為連續(xù)層而非形成為離散元件(如在存儲(chǔ)器元件140中)(圖2A)。此配置進(jìn)一步減少制造復(fù)雜性以及存儲(chǔ)器元件140與對(duì)應(yīng)電極150/存儲(chǔ)器存取裝置20之間的對(duì)準(zhǔn)問題。
[0030]除根據(jù)所揭示實(shí)施例形成的存儲(chǔ)器存取裝置20的形成外，交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置100/200的其它元件(例如，字線、位線、電極等等)使用此項(xiàng)技術(shù)中已知的方法形成。現(xiàn)描述實(shí)例性方法;然而任何已知制作方法可用于交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置100/200的其它元件。可在任一適合襯底上方形成存取線110?？山柚魏芜m合方法(舉例來說，包含原子層沉積(ALD)方法或等離子氣相沉積(PVD)方法，例如濺鍍及蒸發(fā)、熱沉積、化學(xué)氣相沉積(CVD)方法、等離子增強(qiáng)型(PECVD)方法及光有機(jī)沉積(PODM))沉積形成存取線110的導(dǎo)電材料。然后可使用光刻處理及一次或一次以上蝕刻或通過任何其它適合圖案化技術(shù)來圖案化所述材料以形成存取線110。接下來在存取線110上方形成絕緣材料130?？赏ㄟ^關(guān)于存取線110所論述的方法中的任一者或其它適合技術(shù)沉積并圖案化絕緣材料130以在對(duì)應(yīng)于其中存取線110與數(shù)據(jù)/感測(cè)線120將交叉的位置的位置處形成通孔。然后根據(jù)所揭示實(shí)施例在所述通孔中形成存儲(chǔ)器存取裝置20。
[0031 ]在存儲(chǔ)器裝置100的制作中(圖2A/2B)，在存儲(chǔ)器存取裝置20的形成后，可在存儲(chǔ)器存取裝置20上方形成額外絕緣材料130。圖案化此絕緣材料130以在對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器存取裝置20的位置處形成通孔并將電極150及存儲(chǔ)器元件140沉積于所述通孔內(nèi)。或者，可將用于形成電極150及存儲(chǔ)器元件140的材料沉積于存儲(chǔ)器存取裝置20上方并將其圖案化以對(duì)準(zhǔn)于存儲(chǔ)器存取裝置20，其后將額外絕緣材料130沉積于通過圖案化形成的通孔中。在電極150及存儲(chǔ)器元件140的形成后，通過關(guān)于存取線110所論述的方法中的任一者或使用其它適合技術(shù)沉積并圖案化數(shù)據(jù)/感測(cè)線120。
[0032]在存儲(chǔ)器裝置200的制作中(圖3A/圖3B)，在存儲(chǔ)器存取裝置20的形成后，可在存儲(chǔ)器存取裝置20上方形成絕緣材料130。圖案化此絕緣材料130以在對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器存取裝置20的位置處形成通孔并將電極150沉積于所述通孔內(nèi)?；蛘?，將用于形成電極150的材料沉積于存儲(chǔ)器存取裝置20上方并將其圖案化以對(duì)準(zhǔn)于存儲(chǔ)器存取裝置20，其后將額外絕緣材料130沉積于通過圖案化形成的通孔中。在電極150的形成后，借助任一適合方法沉積存儲(chǔ)器元件240。然后，通過關(guān)于存取線110所論述的方法中的任一者或使用其它適合技術(shù)沉積并圖案化數(shù)據(jù)/感測(cè)線120。
[0033]或者，可通過以下方式形成存取線110:首先形成毯式底部電極，且然后在存儲(chǔ)器存取裝置20的形成(如下文所描述)后，在所述存儲(chǔ)器存取裝置上方形成頂蓋層且圖案化所述毯式底部電極以形成存取線110。
[0034]應(yīng)注意，雖然在圖2A/2B及3A/3B中僅圖解說明單層級(jí)交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，但也可在彼此上方形成多個(gè)層級(jí)，即，經(jīng)堆疊以形成三維存儲(chǔ)器陣列，由此增加存儲(chǔ)器密度。
[0035]所揭示實(shí)施例的存儲(chǔ)器存取裝置20可通過數(shù)個(gè)自對(duì)準(zhǔn)制作技術(shù)中的一者形成，如下文所描述。
[0036]參考圖4A到4D，描述可通過其形成所揭示實(shí)施例的存儲(chǔ)器存取裝置20的一種方法。如圖4A中所見，形成字線110及絕緣材料130。此可(例如)通過任何適合沉積方法(舉例來說，包含原子層沉積(ALD)方法或等離子氣相沉積(PVD)方法，例如濺鍍及蒸發(fā)、熱沉積、化學(xué)氣相沉積(CVD)方法、等離子增強(qiáng)型(PECVD)方法及光有機(jī)沉積(P0DM))完成。如圖4B中所見，圖案化絕緣材料130以形成用于存儲(chǔ)器存取裝置20的通孔131。此可(例如)通過使用光刻處理及一次或一次以上蝕刻或通過任一其它適合圖案化技術(shù)完成。將絕緣材料130中的通孔131形成為處于亞40nm標(biāo)度。接下來，如圖4C中所見，通過電化學(xué)沉積來沉積經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔锊牧?。用于通過此工藝進(jìn)行沉積的適合材料包含與Sb、In、Sn、Ga、As、Al、B1、S、0及Ge中的一者或一者以上形成合金的Se及/或Te的任一經(jīng)Cu或Ag摻雜組合，如先前所論述。字線110的暴露部分22提供用于所述電化學(xué)沉積工藝的還原/沉積的源。所沉積的經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔锊牧嫌纱诵纬纱鎯?chǔ)器存取裝置20，其具有圖4C中所示的沉積工藝的“蘑菇狀”頂蓋25超程。在所述電化學(xué)沉積工藝后，使用(例如)化學(xué)機(jī)械平面化工藝來平面化“蘑菇狀”頂蓋25，從而產(chǎn)生圖4D中所示的結(jié)構(gòu)。在平面化后，通過根據(jù)已知方法形成電極150、存儲(chǔ)器元件140/240及位線120來完成存儲(chǔ)器裝置100/200，如上文關(guān)于圖2A/2B及3A/3B所論述。
[0037]圖5A圖解說明根據(jù)此實(shí)施例形成的存儲(chǔ)器存取裝置20陣列的透視圖(掃描電子顯微鏡)。圖5B圖解說明圖5A中所示的陣列的一部分的橫截面圖。如圖5A中可見，存儲(chǔ)器存取裝置20(在圖5A中視為“蘑菇狀”頂蓋25)非?？煽康貎H形成于用于形成三維堆疊存儲(chǔ)器陣列的所要行及列位置中。如圖5B中可見，接觸填充(在絕緣材料130中的通孔131內(nèi))無孔隙，證實(shí)長(zhǎng)程填充及特征尺寸處于亞40nm的尺度。
[0038]使用電化學(xué)沉積作為制作技術(shù)固有地自對(duì)準(zhǔn)，因?yàn)槌练e僅發(fā)生于字線110的暴露部分22上。此外，使用電化學(xué)沉積提供自下而上填充過程，因?yàn)樽志€110的暴露部分22是電化學(xué)沉積工藝期間用于還原的唯一源(例如，沉積并不發(fā)生于位于開口 131的側(cè)面處的絕緣材料130上)。此產(chǎn)生高縱橫比開口的無孔隙接觸填充且因此無孔隙存儲(chǔ)器存取裝置20。此工藝能夠按比例調(diào)整到所要的亞40nm特征尺寸，因?yàn)榕c使用需要沉積材料以直接填充通孔的物理沉積技術(shù)相反，僅需要溶液中的離子進(jìn)入到接觸通孔中，由此生長(zhǎng)所沉積的材料。
[0039]參考圖4A、4B、6A及6B，描述可通過其形成所揭示實(shí)施例的存儲(chǔ)器存取裝置20的另一種方法。形成字線110及絕緣材料130(圖4A)且在絕緣材料130中形成通孔131(圖4B)，如先前所論述。然后，如圖6A中所見，使用氣相沉積方法來在通孔131中沉積硫?qū)倩衔锊牧?9(圖48)。用于通過此工藝進(jìn)行沉積的適合材料包含與313、111、311、6&^8^1、8丨、3、0及66中的一者或一者以上形成合金的Se及/或Te的任一組合，如先前所論述。在硫?qū)倩衔锊牧?9的沉積后，在硫?qū)倩衔锊牧?9上方沉積摻雜劑材料23，見圖6B中。此(例如)可通過摻雜劑材料23的電化學(xué)沉積或通過摻雜劑材料23的氣相沉積完成。摻雜劑材料23可為(例如)銅或銀。然后，使用(例如)紫外(UV)光摻雜步驟來使硫?qū)倩衔锊牧?9摻雜有摻雜劑材料23。在UV光摻雜中，通過將電磁輻射(例如，UV光)引導(dǎo)于金屬(例如，摻雜劑材料23)處來光子誘發(fā)金屬原子的擴(kuò)散，從而導(dǎo)致金屬原子從金屬到硫?qū)倩衔锊牧?9中的擴(kuò)散?？墒褂檬沽?qū)倩衔锊牧?9摻雜有來自摻雜劑材料23的離子的其它適合方法。因此使硫?qū)倩衔锊牧?9摻雜有來自摻雜劑材料23的離子，從而產(chǎn)生形成存儲(chǔ)器存取裝置20的經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔锊牧?。將摻雜劑材料23及過量經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔锊牧?0平面化到絕緣材料130的頂表面的層級(jí)，從而產(chǎn)生圖4D中所圖解說明的結(jié)構(gòu)。此可(例如)使用化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)(例如在銅摻雜劑材料23的情況下，CuCMP)完成。在平面化后，通過根據(jù)已知方法形成電極150、存儲(chǔ)器元件140/240及位線120來完成存儲(chǔ)器裝置100/200，如上文關(guān)于圖2A/2B及3A/3B所論述。
[0040]參考圖4A、4B、6B、7A及7B，揭示可通過其形成所揭示實(shí)施例的存儲(chǔ)器存取裝置20的另一種方法。形成字線110及絕緣材料130(圖4A)且在絕緣材料130中形成通孔131(圖4B)，如先前所論述。然后，如圖7A中所見，使用電化學(xué)沉積方法在通孔131中沉積硫?qū)倩衔锊牧?9(圖4B)。沉積如上文關(guān)于圖4C所論述地發(fā)生。如上文所描述，使用電化學(xué)沉積技術(shù)固有地自對(duì)準(zhǔn)，因?yàn)槌练e僅發(fā)生于字線110的暴露部分22上(圖4B)。在此實(shí)施例中，用于沉積的適合材料包含與313、111、311、6&^8)1、8丨、3及0中的一者或一者以上形成合金的36及/或Te的任一組合，如先前所論述。然后，如圖7B中所示，使用氣體團(tuán)簇離子束(GCIB)改性而給硫?qū)倩衔锊牧?9灌注Ge。在氣體團(tuán)簇離子束(GCIB)改性中，將包含Ge的經(jīng)加速氣體團(tuán)簇離子束加速到硫?qū)倩衔锊牧?9的表面上以將Ge灌注到硫?qū)倩衔锊牧?9的表面中。在將Ge灌注于硫?qū)倩衔锊牧?9中后，使灌注有Ge的硫?qū)倩衔锊牧?9慘雜有慘雜劑材料
23。此可如先前關(guān)于圖6B所論述來完成。然后，將摻雜劑材料23及過量灌注有Ge的經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔锊牧?0平面化到絕緣材料130的頂表面的層級(jí)，從而產(chǎn)生圖4D中所圖解說明的結(jié)構(gòu)。此可(例如)使用化學(xué)機(jī)械平面化(CMP)(例如在銅摻雜劑材料23的情況下，CuCMP)完成。在平面化后，通過根據(jù)已知方法形成電極150、存儲(chǔ)器元件140/240及位線120來完成存儲(chǔ)器裝置100/200，如上文關(guān)于圖2A/2B及3A/3B所論述。
[0041]作為上文所描述方法中的每一者的另一選擇，可首先形成較厚絕緣材料130。在此例項(xiàng)中，經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔锊牧?0的電化學(xué)或氣相沉積將不會(huì)完全填滿通孔131。然后，還可在通孔131內(nèi)形成電極150(且在存儲(chǔ)器裝置100的例項(xiàng)中，存儲(chǔ)器元件140)，從而允許存儲(chǔ)器裝置100/200的整個(gè)部分自對(duì)準(zhǔn)。
[0042]可在低溫(例如處于或低于400°C)下形成根據(jù)先前所揭示實(shí)施例中任一者形成的存儲(chǔ)器存取裝置。存儲(chǔ)器存取裝置的制造工藝(例如(舉例來說)，常規(guī)基于硅的結(jié)二極管)需要高得多的處理溫度。低溫形成允許在不損壞先前形成的層級(jí)的情況下多個(gè)存儲(chǔ)器層級(jí)的三維堆疊。此外，由于存儲(chǔ)器存取裝置以自對(duì)準(zhǔn)方式形成，因此所述方法非常有成本效益。此外，經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔锊牧系氖褂迷试S存儲(chǔ)器存取裝置具有高電流密度(例如大于106A/cm2)同時(shí)維持低閾值接通電壓(例如，小于IV)。
[0043]交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列100/200(圖2A/2B及3A/3B)也可制作為集成電路的一部分。所述對(duì)應(yīng)集成電路可用于典型處理器系統(tǒng)中。舉例來說，圖8根據(jù)上文所描述的實(shí)施例中的任一者圖解說明簡(jiǎn)化處理器系統(tǒng)500，所述處理器系統(tǒng)包含自對(duì)準(zhǔn)的經(jīng)Cu或Ag摻雜的硫?qū)倩衔锎鎯?chǔ)器存取裝置20的存儲(chǔ)器裝置100/200。處理器系統(tǒng)(例如計(jì)算機(jī)系統(tǒng))通常包括中央處理單元(CPU)510(例如微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器或其它可編程數(shù)字邏輯裝置)，其經(jīng)由總線590與輸入/輸出(I/O)裝置520通信。存儲(chǔ)器裝置100/200通常經(jīng)由存儲(chǔ)器控制器經(jīng)由總線590與CPU 510通信。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的情況下，處理器系統(tǒng)500可包含外圍裝置，例如裝卸式媒體裝置550(例如，⑶-ROM驅(qū)動(dòng)器或DVD驅(qū)動(dòng)器)，其經(jīng)由總線590與CPU 510通信。如果需要，存儲(chǔ)器裝置100/200可與所述處理器(舉例來說，CPU 510)組合為單個(gè)集成電路。
[0044]上文描述及圖式應(yīng)僅視為用于圖解說明實(shí)現(xiàn)本文中所描述的特征及優(yōu)點(diǎn)的實(shí)例性實(shí)施例?？蓪?duì)特定工藝條件及結(jié)構(gòu)作出修改及替代。因此，所請(qǐng)求發(fā)明不應(yīng)視為限于前述描述及圖式，但僅限于所附權(quán)利要求書的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種形成存儲(chǔ)器裝置的方法，其包括: 在第一導(dǎo)電電極上方形成絕緣材料； 圖案化所述絕緣材料以形成暴露所述第一導(dǎo)電電極的部分的通孔； 使用自對(duì)準(zhǔn)制作方法在所述絕緣材料的所述通孔內(nèi)形成存儲(chǔ)器存取裝置;及在所述存儲(chǔ)器存取裝置上方形成存儲(chǔ)器元件，其中可經(jīng)由所述存儲(chǔ)器存取裝置存取存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器元件中的數(shù)據(jù)， 其中由經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊牧闲纬伤龃鎯?chǔ)器存取裝置，其中所述經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊牧蟽H選擇性地形成在所述第一導(dǎo)電電極的暴露部分上的所述通孔中，其中所述自對(duì)準(zhǔn)制作方法進(jìn)一步包括: 沉積硫?qū)倩衔锊牧希?在所述硫?qū)倩衔锊牧仙铣练e摻雜劑材料； 致使所述硫?qū)倩衔锊牧献優(yōu)閾诫s有所述摻雜劑材料;及 平坦化所述摻雜劑材料及所述經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊牧系脑谒鼋^緣材料中的所述通孔上方延伸的部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用所述摻雜劑材料的電化學(xué)沉積或物理氣相沉積中的一者選擇性地在所述硫?qū)倩衔锊牧仙铣练e所述摻雜劑材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硫?qū)倩衔锊牧蠟镾e及/或Te與Sb、In及Ge中的一者或更多者形成的合金的組合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述摻雜劑材料為Cu或Ag中的一者。5.一種形成存儲(chǔ)器裝置的方法，其包括: 在第一導(dǎo)電電極上方形成絕緣材料； 圖案化所述絕緣材料以形成暴露所述第一導(dǎo)電電極的部分的通孔； 使用自對(duì)準(zhǔn)制作方法在所述絕緣材料的所述通孔內(nèi)形成存儲(chǔ)器存取裝置;及在所述存儲(chǔ)器存取裝置上方形成存儲(chǔ)器元件，其中可經(jīng)由所述存儲(chǔ)器存取裝置存取存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器元件中的數(shù)據(jù)， 其中所述自對(duì)準(zhǔn)制作方法進(jìn)一步包括: 沉積硫?qū)倩衔锊牧希? 給所述硫?qū)倩衔锊牧瞎嘧e ；及 用摻雜劑材料在所述灌注有Ge的硫?qū)倩衔锊牧仙铣练e摻雜劑材料； 致使所述灌注有Ge的硫?qū)倩衔锊牧献優(yōu)閾诫s有所述摻雜劑材料;及平坦化所述摻雜劑材料及所述經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊牧系脑谒鼋^緣材料中的所述通孔上方延伸的部分，使得所述經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锊牧蟽H選擇性地形成在所述第一導(dǎo)電電極的暴露部分上的所述通孔中。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中使用氣體團(tuán)簇離子束改性而給所述硫?qū)倩衔锊牧瞎嘧e。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中使用所述摻雜劑材料的電化學(xué)沉積或物理氣相沉積中的一者選擇性地在所述灌注有Ge的硫?qū)倩衔锊牧仙铣练e所述摻雜劑材料。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述硫?qū)倩衔锊牧蠟镾e及/或Te與Sb及In中的一者或更多者形成的合金的組合。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述摻雜劑材料為Cu或Ag中的一者。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中使用電化學(xué)沉積來沉積所述硫?qū)倩衔锊牧稀?1.一種存儲(chǔ)器裝置，其包括: 絕緣材料，其位于第一導(dǎo)電電極上方，所述絕緣材料包括暴露所述第一導(dǎo)電電極的部分的通孔； 自對(duì)準(zhǔn)的經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锎鎯?chǔ)器存取裝置，其形成在所述絕緣材料的所述通孔內(nèi)，其中所述存儲(chǔ)器存取裝置摻雜有摻雜劑材料，所述摻雜劑材料為Cu或Ag中的一者;及 存儲(chǔ)器元件，其位于所述存儲(chǔ)器存取裝置上方，其中存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器元件中的數(shù)據(jù)可經(jīng)由所述存儲(chǔ)器存取裝置而存取。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锎鎯?chǔ)器存取裝置包括硫?qū)倩衔锊牧希隽驅(qū)倩衔锊牧习蒘e及/或Te與Sb、In及Ge中的一者或更多者形成的合金的組合組成的群組中的一者，其中所述組合為Cu摻雜的。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锎鎯?chǔ)器存取裝置包括硫?qū)倩衔锊牧?，所述硫?qū)倩衔锊牧习蒘e及/或Te與Sb、In及Ge中的一者或更多者形成的合金的組合組成的群組中的一者，其中所述組合為Ag摻雜的。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述自對(duì)準(zhǔn)的存儲(chǔ)器存取裝置使用電化學(xué)沉積形成。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述自對(duì)準(zhǔn)的存儲(chǔ)器存取裝置使用氣相沉積形成。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述自對(duì)準(zhǔn)的經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锎鎯?chǔ)器存取裝置僅形成在所述第一導(dǎo)電電極的暴露部分上。17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述絕緣材料中的所述通孔具有40nm或更少的寬度。18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述第一導(dǎo)電電極為字線。19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的存儲(chǔ)器裝置，其進(jìn)一步包含位于所述存儲(chǔ)器元件上方的第二導(dǎo)電電極。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述第二導(dǎo)電電極為位線。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述存儲(chǔ)器裝置為交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器。22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的存儲(chǔ)器裝置，其進(jìn)一步包含多個(gè)重復(fù)的個(gè)別存儲(chǔ)器裝置層級(jí)，每個(gè)重復(fù)的層級(jí)包含所述第一導(dǎo)電電極、所述絕緣材料、所述存儲(chǔ)器存取裝置、所述存儲(chǔ)器元件和所述第二導(dǎo)電電極，其中所述交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置包含多個(gè)存儲(chǔ)器元件和存儲(chǔ)器存取裝置層級(jí)，使得其為三維堆疊存儲(chǔ)器裝置，且其中每個(gè)存儲(chǔ)器存取裝置為對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器元件的選擇裝置。23.一種存儲(chǔ)器裝置，其包含: 絕緣材料，其位于第一導(dǎo)電電極上方，所述絕緣材料包括暴露所述第一導(dǎo)電電極的部分的通孔； 自對(duì)準(zhǔn)的灌注有Ge的經(jīng)摻雜硫?qū)倩衔锎鎯?chǔ)器存取裝置，其形成在所述絕緣材料的所述通孔內(nèi)，其中，所述存儲(chǔ)器存取裝置包含硫?qū)倩衔锊牧?，所述硫?qū)倩衔锊牧蠟镾e及/或Te與Sb及In中的一者或更多者形成的合金的組合;及 存儲(chǔ)器元件，其位于所述存儲(chǔ)器存取裝置上方，其中存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器元件中的數(shù)據(jù)可經(jīng)由所述存儲(chǔ)器存取裝置而存取。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的存儲(chǔ)器裝置，其中使用氣體團(tuán)簇離子束改性而給所述硫?qū)倩衔锊牧瞎嘧e。25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述存儲(chǔ)器存取裝置摻雜有摻雜劑材料，所述摻雜劑材料為Cu或Ag中的一者。26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述絕緣材料中的所述通孔具有40nm或更少的寬度。27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述存儲(chǔ)器裝置為交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的存儲(chǔ)器裝置，其進(jìn)一步包含多個(gè)重復(fù)的個(gè)別存儲(chǔ)器裝置層級(jí)，每個(gè)重復(fù)的層級(jí)包含所述第一導(dǎo)電電極、所述絕緣材料、所述存儲(chǔ)器存取裝置、所述存儲(chǔ)器元件和所述第二導(dǎo)電電極，其中所述交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器裝置包含多個(gè)存儲(chǔ)器元件和存儲(chǔ)器存取裝置層級(jí)，使得其為三維堆疊存儲(chǔ)器裝置，且其中每個(gè)存儲(chǔ)器存取裝置為對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器元件的選擇裝置。
【文檔編號(hào)】H01L45/00GK106098933SQ201610459395
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2010年12月15日
【發(fā)明人】尼爾·格里利, 巴斯卡爾·斯里尼瓦桑, 古爾特杰·桑胡, 約翰·斯邁思
【申請(qǐng)人】美光科技公司