[发明专利]相变化存储器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变化存储器，特别是涉及一种精细相变化随机存取存储器。

背景技术

最近，替代的非易失性存储器装置，例如相变化随机存取存储器(phase change random access memory，PCRAM)装置、磁性随机存取存储器(magnetic random access memory，MRAM)装置、以及单元结构与动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)装置相似的铁电随机存取存储器(ferroelectric random access memory，FRAM)已经被提出且正在发展中。相变化随机存取存储器(phase change random access memory，PCRAM)的存储器单元通常包括一相变化元件，此相变化元件包括一硫族化物合金，例如锗锑碲(germanium antimony tellurium，Este或GST)，以及一结构，例如一晶体管或其他利用电流于相变化元件的装置。在一实施例中，上述晶体管的源极/漏极的其中之一可耦合至地线，另一个源极/漏极可耦合至相变化元件以及晶体管栅极耦合至一栅极电压。该相变化元件的另一个部分可耦合至一位元线电压(bit line voltage)。根据上述实施例，当欲存取上述存储于该相变化元件中的数据时，利用一电压将上述晶体管接通，以及使用一位元线电压施加于上述相变化材料，如此一来，一读取电流可流过上述相变化元件以及上述晶体管。根据输出电流的水平，存取上述存储于该相变化元件中的数据。

利用前述配置或其他配置，输出电流的水平取决于上述相变化材料的相位以及阻抗。通过改变一相变化材料的相位，例如自非晶形至结晶形或反之亦然，上述相变化材料的阻抗可剧烈地变化。上述相变化材料的阻抗变化使得上述相变化材料能够存储不同的数据。例如，上述低阻抗形式的相变化材料可存储一数据值“1”，而上述高阻抗形式的相变化材料可存储一数据值“0”。

减少上述反应的规模，或减少相变化随机存取存储器的接触面积为持续发展的趋势。这是为了减少该单元的总尺寸，以及得到较小的反应区域以产生一较快速的存储器单元。此外，近来上述用于制造相变化随机存取存储器(phase change random access memory，PCRAM)单元的工艺可诱发在锗锑碲(germanium antimony tellurium，GST)层中的空隙，上述空隙乃导因于不良的密封层(sealing layer)覆盖率导致在高温下锗锑碲的逸气。尤其是，不良的阶梯覆盖性(step coverage)将诱发在锗锑碲(germanium antimony tellurium，GST)层中的空隙，且当在上述工艺的后端采用高温(例如大于250℃)时，逸气的情况将更恶化。

基于上述，相变化随机存取存储器(phase change random access memory，PCRAM)结构以及其制备方法，需要的是更小的反应区域以及避免在目前的制备方法中普遍存在的上述锗锑碲的空隙所诱发的逸气问题。

发明内容

本发明提供一种相变化存储器单元，包括：一间隔物，定义一反应区；一相变化材料层，配置于上述反应区内；一保护层，配置于上述相变化材料层之上以及配置于被上述间隔物所定义之上述反应区内；以及一盖层，配置于上述保护层以及上述间隔物之上。

本发明也提供一种相变化存储器装置的制备方法，其中上述相变化存储器装置包括一层间介电(interlayer dielectric，ILD)层，上述层间介电层具有电极配置于其相反两端，上述相变化存储器装置的制备方法包括：利用一硬掩膜定义在上述层间介电层的一顶面上的一第一区域；沿着上述硬掩膜的一内缘以及上述第一区域的一外缘制造一间隔物以定义一第二区域；沉积一相变化材料层于上述第二区域内；沉积一保护层于上述相变化材料层之上；隔离上述相变化材料层；以及沉积一盖层于上述装置之上。