[发明专利]具有填充侧壁存储元件的相变化存储单元及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

[0001]本案涉及主张美国临时专利申请案的优先权，其申请号为第60/887,856号，申请日期为2007年2月14日，发明名称为“PHASECHANGE MEMORY CELL WITH SIDEWALL MEMORY ELEMENTAND METHOD FOR FABRICATING THE SAME”。

[0002]本案涉及下列美国申请案，其申请日均为2006年12月6日，且具有相同的发明人及申请人，申请号第11/567,300号，发明名称为“METHOD FOR MAKING A SELF-CONVERGED MEMORYMATERIAL ELEMENT FOR MEMORY CELL”，律师档案编号为MXIC-1772-1；申请号第11/567,314号，发明名称为“METHOD FORMAKING A KEYHOLE OPENING DURING THE MANUFACTUREOF A MEMORY CELL”，律师档案编号为MXIC-1775-1；申请号第11/567,326号，发明名称为“METHOD FOR MAKING ASELF-CONVERGED VOID AND BOTTOM ELECTRODE FORMEMORY CELL”，律师档案编号为MXIC-1761-1；在此均引为参考资料。

共同研究协议的主体

[0003]纽约国际商业机械公司、台湾旺宏国际股份有限公司及德国英飞凌技术公司(Infineon Technologies A.G.)为共同研究协议的主体。

技术领域

[0004]本发明涉及基于可编程电阻材料为基础的高密度存储器装置，其包含如硫属化物(chalcogenide)等相变化材料，以及制造该装置的方法。

背景技术

[0005]相变化材料为基础的存储材料，已经广泛运用于非易失随机存取存储单元中。相变化材料，诸如硫属化物材料等，可藉由施加适当的电流以在结晶态与非晶态之间转换相态而被应用于集成电路中。大致为非晶态者较大致为结晶态者具有较高的电阻率，由此即可感知数据。

[0006]从非晶至结晶状态的改变通常是一较低电流的操作。从结晶至非晶状态的改变，在此表示为重置(reset)，通常是一较高电流的操作，其包含一短的高电流密度脉冲以融化或分解该结晶结构，之后该相变化材料快速的冷却，抑制该相变化的过程，允许至少一部份的相变化结构稳定在该非晶状态。而人们希望减少被用于导致相变化材料的转变从该结晶状态至非晶状态的重置电流的大小。用以重置的重置电流的大小，可以藉由减少在细胞中该相变化材料元件的大小和减少介于电极和该相变化材料间的接点面积，使得较高的电流密度可以藉由较小绝对电流值经由该相变化材料元件来达成。

[0007]在这类相变化存储装置有着一些问题，因为重置操作所需的电流大小系与此相变化材料中必须相变化的体积相关。因此，利用标准化集成电路工艺所制的存储单元会受到其所用工艺设备的最小特征尺寸的限制。此外，此存储单元临界尺寸的变异通常会受到用来生成此存储单元的标准化微影工艺变异的影响。因此，必须开发生成存储单元次微影尺寸的技术，其又会欠缺大容量存储器装置所需的均匀性或可靠性。

[0008]因此必须提出一种利用可靠及可重复工艺所生成的具有小主动区域尺寸的可编程电阻材料的装置结构及其制法。更进一步而言，需要提供一种能够在存储单元阵列中产生具有较小的临界尺寸变异的存储装置。

发明内容

[0009]此处所披露的存储单元其包含一底电极、一顶电极、一介层孔，具有一侧壁，其自该底电极延伸至该顶电极、以及一存储元件，其与该底电极及该顶电极电连接。此存储元件具有一外表面与一介电侧壁子连接，此介电侧壁子位于此介层孔的侧壁处，此存储元件包含一树干部分于该底电极之上及一杯状部份于该树干部分之上。一填充材料于由该存储元件的该杯状部份的内表面所定义的内里之中。