[发明专利]相变存储器单元及形成的方法

说明书

本申请为发明名称为“相变存储器单元及形成的方法”的原中国发明专利申请的分案申 请。原申请的申请号为200680034986.8(国际申请号为WO2007/016169A1)；原申请的申请 日为2006年7月26日；以及原发明专利申请案的优先权日为2005年8月2日。

技术领域

本发明涉及半导体装置，且特定来说涉及相变存储器装置及形成所述装置的方 法。

背景技术

非易失性存储器因其在无供电的情况下能够维持数据而成为集成电路的重要元 件。已研究相变材料在非易失性存储器单元中的使用。相变存储器单元包括相变材料， 例如，能够在非晶相与结晶相之间稳定转换的硫族化物合金。每一相位呈现特定电阻 状态且所述电阻状态区分所述存储器单元的逻辑值。具体来说，非晶态呈现相对高的 电阻，而结晶态呈现相对低的电阻。

典型的相变单元在第一与第二电极之间具有相变材料层。作为一个实例，所述相 变材料为硫族化物合金，例如Ge₂Sb₂Te₅或SbTeAg。例如，参见Lankhorst等人的 Low-cost and nanoscale non-volatile memory concept for future silicon chips，N_ATUREM_ATERIALS，第4册第347-352页(2005年4月)。

根据经由电极施加的电流量将所述相变材料的一部分设置成特定的电阻状态。为 获得非晶态，通过所述相变单元施加相对高的写入电流脉冲(重设脉冲)以使所述材 料的一部分熔化一较短的时间段。移除所述电流且所述单元快速冷却到玻璃化温度以 下，此导致所述材料的所述部分具有非晶相。为获得结晶态，将较低电流写入脉冲(设 置脉冲)施加到所述相变单元一较长的时间段以将所述材料加热到其熔化点温度以下。 此导致所述材料的非晶部分再结晶为结晶相，一旦移除所述电流，所述结晶相即得以 维持且单元10快速冷却。

非易失性存储器的受欢迎的特性为低功率消耗。然而，相变存储器单元经常要求 大的操作电流。因此，提供具有降低的电流要求的相变存储器单元将是所期望的。

发明内容

本发明的实施例提供一种相变存储器元件及用于形成所述元件的方法。所述存储 器元件包括第一电极及位于所述第一电极上方的包含相变材料层的硫族化物。金属硫 族化物层位于所述相变材料层上方。所述金属硫族化物层包含锡-碲-碲。第二电极位 于所述金属硫族化物层上方。所述存储器元件经配置以具有降低的功率消耗。

附图说明

参照附图从下文提供的对实例性实施例的详细说明中将更加明了本发明的前述 及其它优点及特征，附图中：

图1描绘根据本发明的实施例的相变存储器元件；

图2A-2C描绘图1的存储器元件在不同处理阶段时的形成；及

图3是包括根据本发明的实例性实施例的存储器元件的系统的方块图。

具体实施方式

在以下详细说明中，参考本发明的各种具体实施例。以足够的细节说明所述实施 例以使所属领域的技术人员能够实践本发明。应了解，可采用其它实施例，且可在不 背离本发明的精神或范围的前提下做出各种结构、逻辑及电学改变。

以下说明中使用的术语“衬底”可包括任何支撑结构，包括但不限于具有暴露的 衬底表面的半导体衬底。半导体衬底应被理解为包括硅、绝缘体上硅(SOI)、蓝宝石上 硅(SOS)、经掺杂及未经掺杂的半导体、由基础半导体基底支撑的硅外延层及其它半导 体结构。当在以下说明中提及半导体衬底或晶圆片时，可能已利用先前的处理步骤在 基础半导体或基底中或上方形成了区域或结。所述衬底无需是基于半导体的，但可以 是任何适合于支撑集成电路的支撑结构，包括但不限于金属、合金、玻璃、聚合物、 陶瓷及所属技术中已知的任何其它支撑材料。

现在参照图式解释本发明，所述图式图解说明实例性实施例，且贯穿所述图式， 相同的参考编号指示相同的特征。图1描绘根据本发明构造的存储器元件100的实例 性实施例。图1中所示的装置100由衬底10支撑。位于所述衬底上方的是第一绝缘层 11。第一电极21上覆在第一绝缘层11及衬底10上。第一电极12可以是任何适合的 导电材料，且在所图解说明的实施例中为钨(W)。