[发明专利]存储节点及其制造方法,相变存储器件及其制造和操作方法

说明书

技术领域

示例性实施例涉及一种存储节点。其它示例性实施例涉及具有存储节点的相变存储器件及其制造和操作方法。

背景技术

相变存储器件可包括具有相变材料层的存储节点以及连接到存储节点的晶体管。

图1是说明在常规相变存储器件中连接到晶体管(未示出)的存储节点结构的示意图。

参考图1，常规相变存储器件中的存储节点包括被第一绝缘夹层10围绕的底部电极12，形成在底部电极12上并被第二绝缘夹层14围绕的底部电极接触层16。在第二绝缘夹层14上可以依次地形成相变层18和上部电极20。

在操作具有图1的存储节点的常规相变存储器件中，如果重置电流(I)施加到相变层18，重置电流(I)从底部电极接触层16流到上部电极20。接触底部电极接触层16的相变层18的一部分A1可以通过重置电流(I)变化到非晶态。如果接触底部电极接触层16的部分A1变化到非晶态，则在读操作中测量的流过相变层18的电流可能小于参考电流。在施加重置电流(I)之后，非晶部分A1的状态可以通过施加设定电流(set current)至相变层18而变化到初始的结晶态。该设定电流可以比重置电流(I)弱。如果设定电流施加到相变层18并且部分A1变化到结晶态，则在读操作中测量的流过相变层18的电流可能大于参考电流。

如上所述，当相变层18的部分A1分别处在非晶态和结晶态时在读操作中测量的电流彼此不同。可以使用测得的电流的不同在相变层18上记录数据1或0。如果在相变层18上记录1，则在相变层18中的部分A1可以为非晶态。如果在相变层18上记录0，则在相变层18的部分A1可以为结晶态。对应于数据1和0的材料状态可以是相反的。

在常规相变存储器件中，上部电极20可以设置(或形成)在相变层18的整个上表面上。如果重置电流(I)施加到相变层18，则重置电流(I)流过连接底部电极接触层16和上部电极20的最短路经。重置电流(I)如在图1的箭头指示的在垂直于底部电极接触层16的方向上向上部电极20流动。

如果施加重置电流(I)，则接触底部电极接触层16的相变层18的部分A1可以主要由于通过重置电流(I)产生的焦耳热变化到非晶态。因为当重置电流(I)流过的路径增加时电阻增加，所以从该路径产生的焦尔热也增加。因为在相同的施加电压下重置电流(I)的路径增加，所以重置电流(I)可能减小。

在常规相变存储器件中，流过相变层18的重置电流(I)从底部电极接触层16向上(即在垂直于相变层18的下表面的方向)流动。重置电流(I)流过将相变层18接触底部电极接触层16的部分连接到相变层18的上表面的最短路经。如上所述，在常规相变存储器件中重置电流(I)流过的路径可以为具有最小电阻的路径，使得在常规相变存储器件中难于减小(或降低)重置电流(I)。

发明内容

示例性实施例涉及一种存储节点。其它实施例涉及具有存储节点的相变存储器件及其制造和操作方法。

根据示例性实施例，提供了一种存储节点，该存储节点包括底部电极、形成在底部电极上的相变层、形成在相变层上的材料层以及围绕材料层形成在相变层上的上部电极。

根据示例性实施例，也提供了一种相变存储器件，该相变存储器件包括开关器件和上述存储节点。存储节点连接到开关器件。

根据示例性实施例，材料层的电导率可低于上部电极的电导率。存储器件可包括形成在底部电极和相变层之间的底部电极接触层。

材料层的宽度可基本等于或大于底部电极接触层的宽度。材料层的宽度可能小于上部电极的宽度。材料层可基于相变层的中心对称。材料层可以为具有比上部电极的电导率低的电导率的绝缘层或导电层。材料层可向下突出而被相变层围绕。绝缘层可以为氧化硅层或氮化物层。

根据示例性实施例，提供了一种形成存储节点的方法，该方法包括在底部电极上形成相变层，在相变层上形成上部电极，在上部电极中形成通过其暴露相变层的孔并且在孔中填充材料层。

根据示例性实施例，提供了一种制造相变存储器件的方法，该相变存储器件包括开关器件和如上所述形成的存储节点。存储节点可以连接到开关器件。

根据示例性实施例，上述方法可以包括在底部电极和相变层之间形成底部电极接触层。

孔可以基于上部电极的中心对称。孔的直径可以基本上等于或大于底部电极接触层的宽度。孔的直径可以小于上部电极的宽度。

根据其它示例性实施例，提供了另一种形成存储节点的方法，该方法包括在底部电极上形成相变层，在相变层的一部分上形成材料层以及在相变层上围绕材料层形成上部电极。