[发明专利]用自对准工艺制造的相变存储器

说明书

技术领域

本发明涉及相变存储器，尤其涉及利用自对准工艺制造的相变存储器。

背景技术

相关申请的交叉引用

本申请涉及标题为“利用自对准方法制造的相变存储器”、代理人案卷号I331.296.101、序列号为##/###，###的美国专利申请以及标题为“利用自对准方法制造的相变存储器”、代理人案卷号I331.297.101的、序列号为##/###，###的美国专利申请，它们与本申请均在同一天提交，并且在这里被结合用作参考。

非易失性存储器的一种类型是电阻性存储器。电阻性存储器利用存储元件的电阻值来储存一位或多位的数据。例如，被编程为具有高阻值的存储元件可以表示逻辑“1”数据位值，并且被编程为具有低阻值的存储元件可以表示逻辑“0”数据位值。通过给所述存储元件施加电压脉冲或者电流脉冲来电切换存储元件的电阻值。一种类型的电阻性存储器是相变存储器。相变存储器使用将相变材料用于电阻性存储元件。

相变存储器取决于显示出至少两种不同状态的相变材料。相变材料可以用在存储单元中来储存数据位。相变材料的状态可以被称作非晶态和晶态。这些状态之所以可以被区分，是因为所述非晶态通常显示出比所述晶态更高的电阻率。一般，所述非晶态包括更无序的原子结构，而所述晶态包括更有序晶格。一些相变材料显示出超过一个晶态，例如立方面心(FCC)状态和六方密行(HCP)状态。这两种晶态具有不同的电阻率，并且可以用来储存数据位。

在所述相变材料中的相变可以可逆感应。这样，所述存储器可以响应于温度的变化从所述非晶态改变为晶态以及从晶态改变为非晶态。相变材料的温度的变化可以通过各种方式实现。例如，可以将激光直接射到所述相变材料上，电流可以通过所述相变材料，或者电流可以馈通靠近所述相变材料的电阻加热器。在其中的一些方法中，可以控制所述相变材料的加热从而可以控制所述相变材料中的相变。

可以利用所述相变材料的存储状态，对包括具有多个存储单元的存储器阵列的相变存储器编程以便存储数据，其中多个存储单元由相变材料制成。在相变存储器装置中读和写数据的一种方法是控制施加给所述相变材料的电流和/或电压脉冲。电流和/或电压的电平通常对应于每个存储单元中的相变材料中感应的温度。

对于数据存储应用，减小物理存储单元尺寸是人们不懈追求的目标。减小物理存储单元尺寸则增加存储器的存储密度并且减小存储器的成本。为了减小物理存储单元尺寸，则应当易于对所述存储单元的布局进行光刻。此外，由于存储单元中的金属和有源材料之间的层间电阻对于小区域而言对总电阻贡献相当大，因此界面面积应当被很好的控制。最终，所述存储单元布局应当具有机械稳定性，从而改进化学机械平坦化(CMP)工艺窗口，进而获得更高的产量。

基于这些和其它的原因，需要本发明。

发明内容

本发明的一个实施在于提供一种存储器。这种存储器包括组成阵列的成行成列的晶体管，跨过该阵列成列的位线，以及接触这些位线并与这些位线自对准的相变元件。该存储器包括接触相变元件的底电极，每个底电极都与位线自对准并耦合到晶体管的源—漏极路径的一侧。

附图说明

附图用以提供对本发明更深一步的理解，并结合到本说明书中组成其一部分。这些图阐明了本发明的一些实施例，并和描述文字一起来解释本发明的原理。本发明的其它实施例和许多预期的优点将参照下面的详细描述容易被理解。这些图的元件不必按照彼此的比例绘制。同样的参考标记表示对应相同的部件。

图1是相变存储单元阵列的一个实施例的说明图。

图2A是相变存储单元阵列的一个实施例的横截面图。

图2B是图2A中相变存储单元阵列的垂直横截面图。

图2C是图2A中相变存储单元阵列的俯视图。

图3A是经预处理的晶片的一个实施例的横截面图。

图3B是图3A中经预处理的晶片的垂直横截面图。

图3C是图3A中经预处理的晶片的俯视横截面图。

图3D是图3A中经预处理的晶片的俯视图。

图4是经预处理的晶片、第一电极材料层、第一相变材料层的实施例的横截面图。

图5是蚀刻之后经预处理的晶片、第一电极材料层和第一相变材料层的实施例的横截面图。

图6A是经预处理的晶片、第一电极材料层、第一相变材料层和介电材料层的实施例的横截面图。

图6B是图6A中晶片的垂直横截面图。

图6C是图6A中晶片的俯视图。