[发明专利]存储器装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种高密度存储器装置及该存储器装置的制造方法，是以相变存储器材料例如第六族元素及其他可编程电阻材料为基础，特别是有关于一种电极结构。

背景技术

相变化材料在结晶态(低电阻)与非晶态(高电阻)之间其电阻值呈现很大的区别。电流流经相变化材料时会设定或复位相变存储器装置(PCM)。设定相变存储器装置进入结晶态可使用中度电流脉冲；欲复位相变存储器装置进入非晶态，则使用短周期的大电流脉冲；读取相变化材料装置的状态仅需要小电流。因此，相变存储器的应用限制是来自于需要高电流来复位相变化材料装置。

在装置有源区以外，电极可说是热散失的重要来源。热散失到有源区的外部是很浪费的事，并使得在复位操作的期间需要更大的电流。相变化材料存储器阵列中的装置密度取决于存储单元存取阵列装置的尺寸，存储单元存取阵列装置通常是二极管或晶体管。存取阵列装置的尺寸部分取决于通过装置所需的峰值复位电流。因此，为使存储器装置如相变化材料以及其他可编程电阻存储器类型具有可扩充性、高密度以及低能源消耗的特性，减少复位电流是目前急需改进的议题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种相变化材料存储器，包括具有一氮化钽层的一侧壁电极，该侧壁电极可与较高传导性的电极材料层的其中之一以及主体热传导结构达到热隔绝，以减少热散失而降低复位电流。因为有大量的能源浪费是经由电极结构的热散失而造成的，改善一个或两个电极使其具有较佳功率效率是非常重要的。在一个例子中，氮化钽/氮化钛/氮化钽的热限制电极结构被用以限制热散失并聚集热源于存储器的有源区。一种以热限制电极结构制造存储器的方法亦于说明书中说明。说明使用热限制侧壁电极的实施例结构，其相变化材料装置可达到降低10倍的峰值复位电流。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，以下特举实施例，并配合所附图示作说明。

附图说明

图1A-图1C绘示一第一实施例的热限制侧壁电极的配置，适用于一相变存储器装置或其他可编程电阻装置。

图2A及图2B绘示一第二实施例的热限制侧壁电极的配置。

图3A及图3B绘示一第三实施例的热限制侧壁电极的配置。

图4A-图14绘示具有热限制侧壁电极的一相变存储器装置的半成品加工结果的剖面图及上视图。

图15根据一实施例绘示包括相变存储器元件的一存储器配置的示意图。

图16根据一实施例绘示具有一相变存储器配置的集成电路装置的方块图。

图17绘示模拟功率输入至不同的电极结构的曲线图。

【主要元件符号说明】

100：存储器装置

110、160、410、1050：介电材料

120、220、320：第一侧壁电极

121、141、421、441：栓塞

122、142、810：第一层

124、144、820：第二层

125、145、825、925：绝缘间隔件

126、146、830：第三层

127：腿部

128、148、528、548：上表面

129：底部

140、240、340：第二侧壁电极

150：绝缘材料

400：衬底

450：第一绝缘层

480：第一平坦表面

510：区域

520：第一光刻图案

610：暴露部

710：沟道

720、740：侧壁

750：中心区域

840：第二绝缘层

1080：第二平坦表面

1120：第二光刻图案

1310、1312：(独立)侧壁电极

1420、1422：相变存储器材料

1430、1432：顶端电极

1440、1442：金属通道

1450、1452：金属线

1500：(存储单元)阵列

1510：存储单元

1515：晶体管

1525：相变存储器元件

1520a、1520b、1520c、1520d：源极线

1530a、1530b、1530c、1530d、1616：字线

1531：字线译码器及驱动器

1540a、1540b、1540c、1540d、1620：位线

1541、1618：位线译码器