[发明专利]相变化存储装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内存装置，而特别是涉及一种相变化存储装置及其制造 方法。

背景技术

相变化内存具有非易失性、高读取信号、高密度、高擦写次数以及低工 作电压/电流的特质、是相当有潜力的非易失性内存。为了提高存储密度，降 低工作电流(programming current)，特别是重置电流(reset current)是重要的技 术指标。

于相变化内存内所采用的相变化材料至少可呈现两种固态，包括结晶态 及非结晶态，一般是利用温度的改变来进行两态间的转换，由于非结晶态混 乱的原子排列具有较高的电阻，因此通过简单的电性量测即可轻易区分出相 变化材料的结晶态与非结晶态。由于相变化材料的相转变为一种可逆反应， 因此相变化材料用来当作内存材料时，是通过非结晶态与结晶态两态之间的 转换来进行存储，也就是说存储位阶(0、1)是利用两态间电阻的差异来区分。

请参照图1，部份显示了一种已知相变化存储单元结构的剖面情形。如 图1所示，相变化存储单元结构包括了硅基底10，其上设置有底电极12。 于底电极12上则设置有介电层14。介电层14的部内设置有加热电极16， 在介电层14上则堆栈有图案化的相变化材料层20。图案化的相变化材料层 20设置于介电层14上的另一介电层18内，而相变化材料层20的底面则部 份接触加热电极16。于介电层18上则设置有另一介电层24。于介电层24 内设置有顶电极22，顶电极22部分覆盖了介电层24且部分的顶电极22穿 透了介电层24，因而接触了其下方的相变化材料层20。

于操作时，加热电极16将产生电流以加热介于相变化材料层20与加热 电极16间的界面，进而视流经加热电极16的电流量与时间长短而使得相变 化材料层20的一部份(未显示)转变成非晶态相或结晶态相。

然而，为了提升相变化存储装置的应用价值，便需要进一步缩减相变化 存储装置内存储单元的尺寸并提升单位面积内的相变化存储装置内存储单 元的密度。然而，随着存储单元尺寸的缩减，意味着存储单元的工作电流需 随存储单元密度的提升与尺寸的缩小等趋势而进一步的缩减。

因此为了于缩减存储单元尺寸时亦能降低重置电流，所使用的方法之一 即为降低加热电极16与相变化材料层20的接触面积，即通过降低加热电极 16的直径D₀所达成，进而维持或提高其接口间的电流密度。然而，加热电 极16的直径D₀仍受限于目前光刻工艺的能力，进而使得其缩小程度为之受 限，故无法进一步降低写入电流与重置电流等工作电流，如此将不利于其相 变化存储单元结构的微缩。

因此，便需要一种相变化存储装置及其制造方法，以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种相变化存储装置及其制造方法，以期满足 上述需求。

依据实施例，本发明提供了一种相变化内存装置，包括：

基底；第一介电层，设置于该基底上；第一电极，设置于该第一介电层 内；第二介电层，位于该第一介电层上并覆盖该第一电极；加热电极，设置 于该第二介电层内并接触该第一电极；相变化材料层，位于该第二介电层上 且接触该加热电极；以及第二电极，位于该相变化材料层上，其中该加热电 极具有接触该第一电极的第一部以及接触该相变化材料层的第二部，该第二 部包括金属硅化物而该第一部不包括金属硅化物。

依据另一实施例，本发明提供了一种相变化内存装置的制造方法，包括：

提供基底，其上形成有第一电极；于该基底上形成第一介电层，以环绕 该第一电极并露出该第一电极的顶面；形成第二介电层于该第一介电层上以 覆盖该第一电极与该第一介电层；于该第二介电层内形成加热电极；形成相 变化材料层于该第二介电层上；以及形成第二电极于该相变化材料层之上， 以接触该相变化材料层，其中该加热电极具有接触该第一电极的第一部与接 触该相变化材料层的第二部，该加热电极的该第一部包括经掺杂多晶硅材料 或耐火金属材料，而该加热电极的该第二部包括金属硅化物。

为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特 举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为已知的相变化内存装置；

图2、3、4、5、6和7为一系列示意图，分别显示了于本发明实施例的 相变化内存装置中的不同工艺步骤中的剖面情形；