发明名称 记忆胞及其制造方法、记忆胞阵列及记忆胞的操作方法
摘要 一种相变记忆胞的制作方法。相变记忆体单元的一个接触的剖面面积会受下电极的宽度与暴露的长度影响,本方法可以制作非常小的相变记忆胞。
申请公布号 TWI250617 申请公布日期 2006.03.01
申请号 TW094100033 申请日期 2005.01.03
申请人 旺宏电子股份有限公司 发明人 龙翔澜
分类号 H01L21/8239 主分类号 H01L21/8239
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 1.一种记忆胞的制造方法,包括: 形成一下电极于一基底上,该下电极具有一第一尺 寸与一第二尺寸; 覆盖该下电极之一第一区域并暴露出该下电极之 一第二区域,这样该第二区域具有一宽度等于该第 一尺寸与一暴露长度小于或等于该第二尺寸;以及 放置一相变材料于该下电极的该第二区域上,藉以 形成一接触于该相变材料与该下电极之间,该接触 具有一面积等于该宽度与该暴露长度的一乘积。 2.如申请专利范围第1项所述之记忆胞的制造方法, 其中放置一相变材料包括放置一硫硒碲玻璃材料 。 3.如申请专利范围第1项所述之记忆胞的制造方法, 进一步包括: 施加一非晶态电流脉冲到该记忆胞,这样该相变记 忆体构件的一温度会升高到一第一温度之上,且这 样该硫硒碲玻璃材料的该温度会维持在小于用于 一第一时间区间的该第一温度之一第二温度之上; 以及 利用供应一结晶态电流脉冲到该记忆胞以设定该 记忆胞,这样该相变记忆体构件的该温度会上升到 高于该第二温度之一温度,且这样该相变记忆体构 件的该温度会保留在该第二温度之上至少一第二 时间区间,该第二时间区间的期间会比该第一时间 区间的期间要长。 4.如申请专利范围第3项所述之记忆胞的制造方法, 其中: 在施加一非晶态电流脉冲到该记忆胞期间,在小于 该第二时间区间的一第三时间区间期间,该相变记 忆体构件的该温度会由该第一温度掉到该第二温 度;以及 在设定该记忆胞期间,该相变记忆体构件的该温度 不会超过该第一温度。 5.如申请专利范围第2项所述之记忆胞的制造方法, 进一步包括: 提供一自我对准位元线于该基底中; 形成一隔离元件于该位元线上;以及 形成一金属矽化物于该隔离元件上,该金属矽化物 会与该下电极有接触。 6.如申请专利范围第5项所述之记忆胞的制造方法, 其中形成一隔离元件包括形成一PN二极体。 7.如申请专利范围第1项所述之记忆胞的制造方法, 其中形成该下电极包括放置一导电材料层于该基 底上。 8.如申请专利范围第7项所述之记忆胞的制造方法, 其中放置一导电材料层包括 沈积具有一下水平区域、一垂直区域、与一上水 平区域的一导电材料层;以及 移除该上水平区域以暴露出在该垂直区域的一截 面上的一表面。 9.如申请专利范围第8项所述之记忆胞的制造方法, 放置一相变材料于该下电极的该第二区域上包括: 放置一间隙壁材料于该表面上; 移除该间隙壁材料之一部分以形成间隙壁,并暴露 出该第二部分;以及 沈积一相变材料层于该些间隙壁与该第二区域上 。 10.如申请专利范围第9项所述之记忆胞的制造方法 ,放置一间隙壁材料包括放置氮化矽。 11.如申请专利范围第8项所述之记忆胞的制造方法 ,其中沈积一导电材料层包括沈积多晶矽。 12.如申请专利范围第8项所述之记忆胞的制造方法 ,其中沈积一导电材料层包括沈积金属。 13.如申请专利范围第8项所述之记忆胞的制造方法 ,进一步包括形成一字元线于该相变材料上。 14.一种半导体单元,系用如申请专利范围第2项所 述之记忆胞的制造方法制成。 15.一种半导体单元,系用如申请专利范围第9项所 述之记忆胞的制造方法制成。 16.一种半导体单元,系用如申请专利范围第13项所 述之记忆胞的制造方法制成。 17.一种记忆胞,包括: 一位元线,放置在一基底中; 一隔离元件,形成于该位元线之上并与其接触; 一下电极,形成于该隔离元件上,该下电极具有一 宽度与一暴露长度;以及 一相变材料,放置于该下电极之上,这样该下电极 与该相变材料之间的一接触之一截面积会等于该 宽度与该暴露长度的一乘积。 18.如申请专利范围第17项所述之记忆胞,进一步包 括一金属矽化物。 19.如申请专利范围第17项所述之记忆胞,其中该相 变材料系用硫硒碲玻璃材料形成。 20.如申请专利范围第19项所述之记忆胞,进一步包 括一金属矽化物层放置于该隔离元件与该硫硒碲 玻璃材料之间。 21.如申请专利范围第20项所述之记忆胞,其中该隔 离元件为一二极体。 22.一种记忆胞阵列,包括位元线放置在一参考方向 中,字元线放置在不同于该参考方向的一方向中, 以及记忆胞位于该些位元线与该些字元线的交叉 处,每一记忆胞包括: 一下电极,具有一宽度与一暴露长度,该下电极会 放置在该些字元线之一与该些位元线之间的该些 交叉处之一;以及 一相变材料,放置在该下电极上,这样在该下电极 与该相变材料之间的一接触会有一截面积等于该 宽度与该暴露长度之一乘积。 23.如申请专利范围第22项所述之记忆胞阵列,其中 每一相变材料包括一硫硒碲玻璃材料。 24.如申请专利范围第23项所述之记忆胞阵列,其中 每一记忆胞进一步包括一隔离元件接触该位元线 与一金属矽化物层接触该隔离元件。 25.如申请专利范围第24项所述之记忆胞阵列,其中 每一下电极包括: 一水平区域接触该金属矽化物层;以及 一垂直区域接触该硫硒碲玻璃材料。 26.一种记忆胞的操作方法,包括: 透过施加一非晶态电流脉冲于该记忆胞上来重设 定该记忆胞,这样在该记忆胞中的一相变记忆体构 件的一温度会升高到一第一温度之上,且这样该相 变记忆体构件的该温度会维持在低于于一第一时 间区间的该第一温度的一第二温度之上;以及 透过施加一结晶态电流脉冲于该记忆胞以设定该 记忆胞,这样该相变记忆体构件的该温度会升高到 高于该第二温度之一温度,且这样该相变记忆体构 件的该温度会维持在该第二温度之上至少一第二 时间区间,该第二时间区间的期间会比该第一时间 区间的期间要长。 27.如申请专利范围第26项所述之记忆体之操作方 法,其中在设定该记忆胞期间,该相变记忆体构件 的温度不会超过该第一温度。 28.如申请专利范围第26项所述之记忆体之操作方 法,其中在重设该记忆胞期间,在小于该第二时间 区间的一第三时间区间中,该相变记忆体构件的该 温度会由该第一温度掉到该第二温度。 图式简单说明: 图1系为一实施例的一种相变记忆胞的局部简示图 。 图2-6为根据本发明的一种相变记忆胞的制造方法 之前段步骤的结果剖面图。 图7-12为根据本发明形成下电极的剖面图。 图13为在图12的结构上沈积绝缘材料层的结果剖面 图。 图14为沿着图13的线段14-14'的剖面图,显示字元线 图案化的效果。 图15-16为图14的结构HDP氧化物填充以及进行CMP以后 的剖面图。 图17为图16的结构移除氧化物以后之剖面图。 图18-19为说明在图17结构形成氮化矽间隙壁的剖面 图。 图20-21为图19的结构沈积相变化材料以及形成字元 线以形成至少一记忆胞的剖面图。 图22为沿着图21的线段22-22'说明记忆胞另一面的剖 面图。 图23为设定与在设定相变记忆体的温度曲线图。
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