[发明专利]一种存储装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是关于基于以相变化为基础的存储器材料的高密度存储装置，包含以硫属化物为基础的材料及其它可编程电阻材料，及此装置的制造方法。

背景技术

例如硫属化物材料及相似材料的相变化材料，能通过适用于集成电路实施程度的电流的施加，引起非晶态与结晶态之间的相变化。一般非晶态的特征为具有较一般结晶态高的电阻，其可轻易感知以指示数据。该多个特性有益于使用可编程电阻材料以形成非易失性存储器电路，其可随机存取及写入。

自非晶态变化至结晶态通常是一较低电流操作。此处称为复位的自结晶态变化至非晶态一般是一较高电流操作，其包含一短高电流密度脉冲以熔化或崩溃结晶结构，其后该相变化材料快速冷却，冷却相变化程序及使至少一部份相变化材料在非晶态中稳定化。期望可以最小化用于引起相变化材料自结晶态至非晶态的转变的复位电流的大小。

复位所需的电流大小可通过降低存储单元中相变化材料的尺寸及/或在电极与相变化材料之间的接触面积而降低，如此较高电流密度是以通过相变化材料元件的小的绝对电流值而达成。

控制相变化存储单元中主动区域尺寸的一方法，是设计用以传递电流至相变化材料体的非常小的电极。此小电极结构诱发接触位置如伞状头部的一小面积的相变化材料中的相变化。请参见2002年8月6日颁给Wicker，名称为「侧壁导体的减小接触面积」的美国专利第6,429,064号；2002年10月8日颁给Gilgen，名称为「电极间的小接触面积的制造方法」的美国专利第6,462,353号；2002年12月31日颁给Lowrey，名称为「三维(3D)可编程装置」的美国专利第6,501,111号；2003年7月1日颁给Harshfield，名称为「存储器元件及其制造方法」的美国专利第6,563,156号。

于制造非常小尺寸的装置时所引起的问题，包含制造大型高密度存储装置时的对准的议题。

因此，期望能提供一种具有小尺寸及低复位电流的完全自我对准的存储单元结构，及此种用于大型高密度存储装置的结构的制造方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种存储装置及其制造方法。

此处所描述的存储装置包含多个存储单元。该多个存储单元中每一存储单元包含一二极管，该二极管包含掺杂半导体材料、及一介电间隔物，在该二极管上，且定义一开口，该介电间隔物具有与该二极管侧边自我对准的侧边。该多个存储单元中每一存储单元更包含一存储器元件，在该介电间隔物上以及包含在该开口内与该二极管的一顶表面接触的一部份。

此处所描述的存储装置的制造方法，包含形成一包含字线材料、字线材料上的二极管材料、二极管材料上的介电间隔物材料、及介电间隔物材料层上的第一牺牲材料的结构。多个介电填充的第一沟道被形成在该结构中，延伸于第一方向以定义多个条状物，每一条状物包含一字线，该字线包含字线材料。第二牺牲材料被形成在条状物及介电填充的第一沟道上。多个介电填充的第二沟道被形成下至字线，且延伸于第二方向以定义多个包含第二牺牲材料的牺牲条状物。移除该第一牺牲材料以定义介层，及移除牺牲条状物以定义介层上方的沟道且延伸至第二方向。多个介电间隔物是以介电间隔物材料形成。之后多个存储器元件及多个位线形成在介层及沟道内。

此处所描述的存储单元可导致位于存储器元件内的主动区域能制作得极小，因而可降低诱发相变化所需的电流大小。位于开口内为介电间隔物定义的存储器元件的第一部份的宽度是较二极管者及位线小，且较佳为小于一般用于形成存储器阵列的二极管及字线的光刻工艺的最小特征尺寸，该小的存储器元件的第一部份集中该存储器元件的第一部份的电流密度，藉以降低诱发主动区域中相变化所需的电流大小。另外，该介电间隔物较佳包含可以提供一些热隔绝的材料，其亦有助于降低诱发相变化所需的电流量。再者，在实施例中，存储器元件的第二部份能自主动区域中的对应位线提供一些热隔绝。

此处所描述具有完全自我对准存储单元的存储器阵列可导致高密度存储器。在实施例中，阵列的存储单元的剖面积是整个由字线及位线的尺寸决定，此允许阵列具有高存储器密度。字线具有字线宽度，且相邻字线是以一字线分离距离分开，及位线具有位线宽度，且相邻位线是以一位线分离距离分开。于较佳实施例中，字线宽度与字线分离距离的总和等于用于形成阵列的特征尺寸F的两倍，及位线宽度与位线分离距离的总和等于用于特征尺寸F的两倍。

本发明的其它态样及优点，能由阅读下面的附图、详细说明及权利要求看出。

附图说明