[发明专利]具有L型电极的电阻式随机存取存储器单元

说明书

与相关专利的交叉参考

本说明书与本申请同一天申请的另一件美国发明专利申请No.11/421,042相关，而且是由相同的专利权申请人所拥有(MXIC1697-1)。

技术领域

本发明涉及以基于相变的存储器材料为基础的高密度存储器元件，所述材料包括基于硫属化物(chalcogenide)的材料以及其他可编程电阻性材料，以及制造该元件的方法。

背景技术

基于相变的存储器材料广泛用于光碟的读写。这些材料至少有两个固态相，包含例如非晶固态相以及结晶固态相。激光脉冲用来读写光碟以在不同相之间进行切换，以读取在相变后该材料的光学特性。

基于相变的存储器材料，例如基于硫属化物的材料以及相似的材料，也可以通过施加适合在集成电路中实现的电流级别来导致相变。该非晶态的特征是具有比结晶态高的电阻率，其可以被检测以指示数据。这些特性已经在使用可编程电阻性材料形成非易失性存储器电路中令人感兴趣，所述非易失性存储器电路可以以随机存取的方式进行读取和写入。

从非晶至结晶态的变化通常是一种较低电流的操作。从结晶至非晶态的改变，在此表示为重置(reset)，通常是一种较高电流的操作，其包含短的高电流密度脉冲以融化或分解该结晶结构，之后该相变材料快速冷却抑制了该相变的过程，允许至少一部份的相变结构稳定在该非晶态。期望的是，减小用于使得相变材料从结晶态变换到非晶态的重置电流的大小。用于重置的重置电流的大小，可以通过减少在单元中该相变材料元件的大小和减少介于电极和该相变材料之间的接点面积来实现，从而可以通过经由该相变材料元件的较小的绝对电流值来实现较高的电流密度。

一个发展方向已经朝向在一个集成电路结构中形成许多小孔，以及使用少量的可编程电阻性材料来填充这些小孔。描述朝向许多小孔发展的专利包含：Ovshinsky的于1997年11月11日授权的美国专利No.5,687,112、发明名称为“Multibit Single Cell Memory ElementHaving Tapered Contact”的专利，Zahorik等人的于1998年8月4日授权美国专利No.5,789,277、发明名称为“Method of MakingChalogenide[sic]Memory Device”的专利，Doan等人的于2000年11月21日获准美国专利No.6,150,253，发明名称为“Controlable OvionicPhase-Change Semiconductor Memory Device and Method ofFabricating the Same”的专利。

本说明书的专利权申请人所发展的技术称为相变桥单元(phasechange bridge cell)，其中存储器材料的很小的小块(patch)被形成为桥，横跨介于电极之间的薄膜绝缘装置。该相变桥可以容易地与逻辑电路或其他型态的电路一起整合在集成电路上。参照Lung等人于2005年6月17日申请的美国专利申请No.11/155,067、题目为“Thin FilmFuse Phase Change RAM and Manufacturing Method，”，该专利说明书与本说明书的专利权申请人是同一人。

在这类很小尺寸装置的制造上有着一些问题，并且需要工艺的改变能够符合大容量存储器装置所需的严格规格。因此，期望的是提出一种具有小尺寸以及低重置电流的存储器单元结构，以及一种制造该结构的方法，以符合大容量存储器装置所需的严格的工艺改变规格。同时也需要提供一种能与在相同集成电路上制造周边电路相兼容的结构以及工艺。

发明内容