專利名稱：具有階梯式編程特性的相變存儲單元的制作方法
具有階梯式編程特性的相變存儲單元
相關(guān)申請的交叉參考
本專利申請與在同一天提出申請的名為"具有階梯式編程特性
的相變存儲單元"的第11/488313號美國專利申i青(律師文件編號 1331.302.101 )和名為"具有階梯式編程特性的相變存儲單元"的第 11/488869號美國專利申i青U聿師文4牛編號1331.303.101 )有關(guān)，其
內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
背景技術(shù)：
一種類型的非易失性存儲器是電阻式存儲器(resistive memory )。電阻式存儲器使用存儲器元件的電阻值來存儲一個或多 個比特的凝:據(jù)。例如，-故編程為具有高電阻值的存儲元件可以表示 邏輯"1"數(shù)據(jù)比特值，被編程為具有低電阻值的存儲元件可以表 示邏輯"0"數(shù)據(jù)比特值。通過向存儲元件施加電壓脈沖或電流脈 沖來對存儲元件的電阻值進(jìn)行電切換。 一種類型的電阻式存儲器是 相變存儲器。相變存儲器使用了用于電阻式存儲元件的相變材料。
相變存儲器是以呈現(xiàn)出至少兩種不同狀態(tài)的相變材料為基礎(chǔ) 的。可以在存儲單元中使用相變材料來存儲多個比特的數(shù)據(jù)?？梢?將相變材料的狀態(tài)稱為非晶態(tài)和晶態(tài)。由于非晶態(tài)通常呈現(xiàn)出高于 晶態(tài)的電阻性，所以可以辨別這些狀態(tài)。通常，非晶態(tài)包括較多無 序原子結(jié)構(gòu)，而晶態(tài)包括較多有序晶格。有些相變材料呈現(xiàn)出不止 一種晶態(tài)，例如，面心立方體(FCC)態(tài)和六方最密堆積(HCP) 態(tài)。這兩種晶態(tài)具有不同的電阻性，并可以被用來存儲多個比特的
數(shù)據(jù)。在下列說明中，非晶態(tài)通常指具有較高電阻性的狀態(tài)，晶態(tài) 通常指具有較低電阻性的狀態(tài)。
相變材料的相變是可逆的。這樣，存儲器可以響應(yīng)于溫度變化 而乂人非晶態(tài)變?yōu)榫B(tài)和乂人晶態(tài)變?yōu)榉蔷B(tài)?？梢酝ㄟ^驅(qū)〗吏電流通過 相變材料本身或通過驅(qū)使電流通過相變材料附近的電阻加熱器來 改變相變材料的溫度。通過這兩種方法，相變材料的可控加熱使得 相變材津牛中的相變可以控制。
可以對具有由相變材料制成的多個存儲單元的存儲器陣列的 相變存儲器進(jìn)行編程，以使用相變材料的存儲狀態(tài)存儲數(shù)據(jù)。在這 種相變存儲裝置中讀取和寫入數(shù)據(jù)的 一種方法是，控制施加給相變 材料的電流和/或電壓3永沖。電流和/或電壓的等級通常與每個存卡者 單元中的相變材料中感應(yīng)的溫度對應(yīng)。
為了實現(xiàn)更高密度的相變存儲器，相變存儲單元可以存儲多個 比特的凄t據(jù)?？梢酝ㄟ^將相變材料編程為具有中間電阻值或狀態(tài)來 實現(xiàn)相變存儲單元中的多比特存儲。如果將相變存儲單元編程為三
個不同的電阻等級之一，則每個單元可以存^(諸1.5比特^:據(jù)。如果 將相變存儲單元編程為四個不同的電阻等級之一，則每個單元可以 存儲2比特數(shù)據(jù)等。為了簡單，本公開中的說明基本上集中在對四 個不同的電阻等級或狀態(tài)和每單元2比特數(shù)據(jù)的闡述上。但是，這 僅僅是出于說明的目的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。原則上， 可以存^f諸三個或更多狀態(tài)。
為了將相變存儲單元編程為中間電阻值，通過適當(dāng)?shù)膶懖呗詠?控制與非晶態(tài)材料共存的結(jié)晶材料的數(shù)量，從而控制單元電阻。相
變存儲單元的可靠且可重復(fù)的編程要求基本類似的編程條件導(dǎo)致 基本類4以的電阻j直。^f旦是，由于制造波動(fabrication fluctuation )、 電噪聲、溫度變化、或其它的暫時波動，包括基本相等的施加給典
型相變存儲單元的電流和/或電壓脈沖的基本類似的編程條件可能 會導(dǎo)致不同的電阻值。
基于上述原因，需要本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的 一個實施例提供了 一種存儲單元。該存儲單元包括第 一電4及、第二電才及、以及第一電才及和第二電才及之間的相變材并+。該 相變材料具有階梯式編程特性。第一電極、第二電極、以及相變材
津牛形成了通道式或溝才曹式存i者單元(via or trench memory cell )。


所包括的附圖用于才是供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，結(jié)合在說明書 中組成了說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明的多個實施例，并與 下列描述一起用于闡述本發(fā)明的原理。隨著參考下列詳細(xì)描述而更 好地理解本發(fā)明，將4艮容易理解本發(fā)明的其它實施例和4艮多其它優(yōu) 點。附圖中的元件沒有必要相互成比例。相同的參考標(biāo)號用于指示 相應(yīng)類4以的部分。
圖1A是示出存儲裝置的一個實施例的框圖IB是示出相變存儲單元的階梯式編程特性的一個實施例的 圖表；
圖2A示出了相變存儲單元的一個實施例的截面圖； 圖2B示出了相變存儲單元的另一個實施例的截面圖； 圖3A示出了相變存儲單元的另 一個實施例的截面圖3B示出了相變存儲單元的另一個實施例的截面圖4A示出了相變存儲單元的另 一個實施例的截面圖4B示出了相變存儲單元的另一個實施例的截面圖5A示出了相變存儲單元的另一個實施例的截面圖5B示出了相變存儲單元的另一個實施例的截面圖6A示出了相變存儲單元的另 一個實施例的截面圖6B示出了相變存儲單元的另一個實施例的截面圖7示出了經(jīng)過預(yù)處理的晶片的一個實施例的截面圖8示出了蝕刻電極材料層后的存儲單元部的一個實施例的截 面圖9示出了經(jīng)過預(yù)處理的晶片的另一個實施例的截面圖10示出了經(jīng)過預(yù)處理的晶片和第二絕緣材料層的一個實施 例的截面圖11示出了蝕刻第二絕緣材料層后的存儲單元部的一個實施 例的截面圖12示出了存儲單元部和擴散勢壘材料層的一個實施例的截 面圖13示出了蝕刻擴散勢壘材料層后的存儲單元部和擴散勢壘 的 一 個實施例的截面圖14示出了存儲單元部和第一間隔材料層的一個實施例的截 面圖15示出了蝕刻第一間隔材料層后的存儲單元部和第一間隔 或間隔對的一個實施例的截面圖16示出了存^f渚單元部、第一間隔或間隔對、以及蝕刻終止 材泮牛層的 一 個實施例的截面圖17示出了存儲單元部、第一間隔或間隔對、蝕刻終止材料 層、以及第二間隔材料層的一個實施例的截面圖18示出了蝕刻第二間隔材料層和蝕刻終止材料層后的存儲 單元部、第一間隔或間隔對、第一蝕刻終止層或?qū)訉?、以及第二間 隔或間隔對的一個實施例的截面圖19示出了存儲單元部、第一間隔或間隔對、第一蝕刻終止 層或?qū)訉?、第二間隔或間隔對、第二蝕刻終止層或?qū)訉?、以及第?間隔或間隔只于的一個實施例的截面圖20示出了存儲單元部、間隔、蝕刻終止層、以及相變材剩_ 層的一個實施例的截面圖21示出了蝕刻相變材料層后的存儲單元部、間隔、蝕刻終 止層、以及相變材^f的一個實施例的截面圖22示出了存4諸單元部、間隔、蝕刻終止層、相變材泮+、以 及電極材料層的 一 個實施例的截面圖； 圖23示出了平整化(planarizing )電4及材料層后的存4諸單元部、 間隔、蝕刻終止層、相變材#十、以及第二電才及的一個實施例的截面 圖24示出了如圖20所示的存儲單元部、間隔、蝕刻終止層、 以及相變材料層的一個實施例的截面圖25示出了平整化相變材料層后的存儲單元部、間隔、蝕刻 終止層、以及相變材料的一個實施例的截面圖26示出了存儲單元部、間隔、蝕刻終止層、相變材并牛、以 及電極材料層的 一個實施例的截面圖27示出了蝕刻電極材料層后的存儲單元部、間隔、蝕刻終 止層、相變材沖+、以及第二電才及的一個實施例的截面圖28示出了存儲單元部、間隔、蝕刻終止層、相變材料、第 二電極、以及附加絕緣材料層的一個實施例的截面圖29示出了蝕刻附加絕緣材津牛層后的存々者單元部、間隔、蝕 刻終止層、相變材料、第二電極、絕緣材料的一個實施例的截面圖30示出了如圖20所示的存儲單元部、間隔、蝕刻終止層、 以及相變材料層的 一個實施例的截面圖31示出了存儲單元部、間隔、蝕刻終止層、相變材料層、 以及電極材料層的 一 個實施例的截面圖32示出了蝕刻電極材料層和相變材料層后的存儲單元部、 間隔、蝕刻終止層、相變材料、以及第二電極的一個實施例的截面 圖33示出了存儲單元部、間隔、蝕刻終止層、相變材料、第 二電極、以及絕緣材料層的一個實施例的截面圖34示出了平整化絕緣材料層后的存儲單元部、間隔、蝕刻 終止層、相變材料、第二電極、以及絕緣材料的一個實施例的截面 圖35示出了如圖11所示的存4諸單元部的一個實施例的截面
圖36示出了存儲單元部和第一間隔材并牛層的一個實施例的截 面圖37示出了蝕刻第一間隔材料層后的存儲單元部和第一間隔 或間隔〗寸的 一 個實施例的截面圖38示出了存4諸單元部、第一間隔或間隔對、以及第二間隔 材料層的 一個實施例的截面圖39示出了蝕刻第二間隔材料層后的存4諸單元部、第一間隔 或間隔對、以及第二間隔或間隔對的 一個實施例的截面圖40示出了存^f諸單元部、第一間隔或間隔對、第二間隔或間 隔對、以及第三間隔或間隔對的一個實施例的截面圖41示出了如圖19所示的存〗諸單元部、間隔、以及蝕刻鄉(xiāng)冬止 層的 一 個實施例的截面圖42示出了存^f諸單元部、間隔、蝕刻全冬止層、以及第一相變 材料層的 一 個實施例的截面圖43示出了蝕刻第一相變材庫+層后的存々者單元部、間隔、蝕 刻會冬止層、以及第一相變部的一個實施例的截面圖44示出了存4諸單元部、間隔、蝕刻終止層、第一相變部、 第二相變部、以及第三相變部的一個實施例的截面圖。
具體實施例方式
在下面的詳細(xì)描述中，參考了組成說明書一部分的附圖，其中， 通過實施本發(fā)明的特定實施例對本發(fā)明進(jìn)4亍了闡述。在這點上，參 考所描述的附圖的方向使用了諸如"頂部"、"底部"、"前部"、"后 部"、"首部"、"尾部"等的方向性術(shù)語。由于本發(fā)明的實施例的組 4?？梢証立于^艮多不同的方向中，所以方向性術(shù)i吾爿f又用于闡述而不用 于限制本發(fā)明。應(yīng)該理解的是，可以4吏用其它實施例，并可以在不 脫離本發(fā)明的范圍的條件下進(jìn)行各種結(jié)構(gòu)上或邏輯上的》務(wù)改。所 以，下面的詳細(xì)描述不應(yīng)該是限制意義上的，本發(fā)明的范圍由所附 權(quán)利要求限定。
圖1A是示出存儲裝置100的一個實施例的框圖。存儲裝置100 包4舌寫入電^各102、分配電路(distribution circuit) 104、存々者單元 106a、 106b、 106c、和106d、讀出電路108、以及4空制器118。存 儲單元106a至106d中的每一個都是基于存々者單元中的相變材料的 非晶態(tài)和晶態(tài)而存儲數(shù)據(jù)的相變存儲單元。另外，可以通過將相變 材料編程為具有中間電阻值，來將存儲單元106a至106d中的每一 個都編程為多于兩種狀態(tài)中的一種。為了將存儲單元106a至106d 之一編程為中間電阻值，可以通過遵循適當(dāng)寫策略的控制器118來 控制與非晶態(tài)材料共存的結(jié)晶材料的數(shù)量，進(jìn)而控制單元電阻。
如本文中所使用的術(shù)語"電耦合"，不是指必須將多個元件直 4妾耦合在一起，"電耦合，，的元件之間可以i殳置有插入元件
(intervening element )。
寫入電路102通過信號通道110電耦合至分配電路104。分配 電3各104通過信號通道112a至112d電耦合至存卞者單元106a至106d 中的每一個。分配電路104通過信號通道112a電耦合至存儲單元 106a。分配電路104通過信號通道112b電耦合至存l諸單元106b。 分配電路104通過信號通道112c電耦合至存儲單元106c。分配電 路104通過信號通道112d電耦合至存儲單元106d。另外，分配電 路104通過信號通道114電耦合至讀出電路108，讀出電路108通 過信號通道116電耦合至控制器118。控制器118還通過信號通道 120電l禺合至寫入電^各102。
存儲單元106a至106d中的每一個都包括可以在溫度改變的影 響下從非晶態(tài)變到晶態(tài)或從晶態(tài)變到非晶態(tài)的相變材料。所以，存 儲單元106a至106d之一 中的與非晶態(tài)相變材料共存的結(jié)晶相變材 料的數(shù)量限定了存儲裝置100中的用于存儲數(shù)據(jù)的兩個以上狀態(tài)。 存儲單元106a至106d具有階梯式編程特性，所以方便了多比特數(shù) 據(jù)的存儲。
在一個實施例中，每個存々者單元106a至106d的相變材并牛都形 成了用于實現(xiàn)階梯式編程特性的階梯式圖案。階梯式圖案包括具有 不同截面寬度的多個相變材料部。圖案中的每個鄰接階梯都被不同 高度的凄t量漸增或漸減的間隔或間隔對包圍，從而4吏得這些間隔或 間隔對形成了接觸并限定相變材料的階梯式圖案的階梯式圖案。在 一個實施例中，間隔或間隔對包括與周圍的絕纟彖材并牛的導(dǎo)熱性相同 的間隔材#+。
當(dāng)將電流施加給相變材料的階梯式圖案時，通過每個階梯的電 流密度改變。具有最窄橫截面的階梯提供最高電流密度，具有最寬 橫截面的階梯提供最低電流密度。在提供較低電流密度的階梯之 前，提供最高電流密度的階梯從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變到了晶態(tài)，或從晶態(tài)轉(zhuǎn) 變到了非晶態(tài)。由于提供最高電流密度的階梯中的相變材料中感生 的溫度較高，所以提供最高電流密度的階梯首先轉(zhuǎn)變。如果較高的
電流通過單元，則次最窄(next narrowes)階梯l爭變狀態(tài)。乂人而， 對所選擇的階梯式圖案中的相變材料的階梯數(shù)目進(jìn)行編程，以可靠 且可重復(fù)地4是供特定電阻值。
在另 一個實施例中，間隔或間隔對包括與周圍絕緣材料的導(dǎo)熱
材料的間隔材料。通過改變階梯式圖案中的階梯之間的熱環(huán)境，進(jìn) 一步控制每個階梯中感生的溫度，從而對所選擇的階梯式圖案中的
相變材料的階梯數(shù)目進(jìn)行編程，以可靠且可重復(fù)地提供特定電阻值。
在另 一個實施例中，至少兩個間隔或間隔只于包4舌不同的間隔才才 -阡。至少兩個間隔對具有不同的導(dǎo)熱性。通過改變階梯式圖案中的 階梯之間的熱環(huán)境，進(jìn)一步控制每個階梯中感生的溫度，從而對所 選擇的階梯式圖案中的相變材料的階梯數(shù)目進(jìn)行編程，以可靠且可 重復(fù)地提供特定電阻值。
在另 一 個實施例中，階梯式圖案的至少兩個相變材料階梯包括 不同的相變材料。至少兩個相變材料具有不同的結(jié)晶溫度。通過改 變階梯式圖案中的多個階梯之間的結(jié)晶溫度，進(jìn)一 步控制每個階梯 的轉(zhuǎn)變，從而對所選擇的階梯式圖案中的相變材料的階梯數(shù)目進(jìn)行 編程，以可靠且可重復(fù)地提供特定電阻值。在其它實施例中，可以 以一f壬意適當(dāng)?shù)慕M合形式對階梯式圖案、間隔材并牛的改變、以及相變
材料的改變進(jìn)行組合，以實現(xiàn)階梯式編程特性和方便多個狀態(tài)的可
靠編程。
在非晶態(tài)下，相變材料明顯呈現(xiàn)出比在晶態(tài)下高的電阻率。所
以，通過控制相變材料的非晶部分和結(jié)晶部分(fraction),使存儲 單元106a至106d的兩種以上狀態(tài)下的電阻率不同。在一個實施例 中，兩種以上狀態(tài)包括三種狀態(tài)，并且使用三值系統(tǒng)(trinary system),其中，分別為三種狀態(tài)分配比特值"0"、 "1"、和"2"。 在另一個實施例中，兩種以上狀態(tài)是分配有多比特值(諸如"00"、
"or，、 "io"、以及"ir，)的四種a大態(tài)。在其它實施例中，兩種以
上狀態(tài)可以是存儲單元的相變材料中的任何適當(dāng)數(shù)目的狀態(tài)。
控制器118控制寫入電路102和讀出電路108的操作?？刂破?118包括微處理器、微控制器、或其它用于控制寫入電路102和讀 出電路108的操作的適當(dāng)邏輯電路?？刂破?18控制用于設(shè)置存儲 單元106a至106d的電阻狀態(tài)的寫入電路102?？刂破?18控制用 于讀耳又存^f諸單元106a至106d的電阻狀態(tài)的讀出電路108。
在一個實施例中，寫入電^各102通過信號通道110向分配電路 104提供電壓脈沖，分配電路104通過信號通路112a至112d可控 制地將電壓脈沖引導(dǎo)至(direct)存儲單元106a至106d。在一個實 施例中，分配電路104包括多個用于將電壓脈沖可控制地引導(dǎo)至存 儲單元106a至106d中的晶體管。在其它實施例中，寫入電路102 通過信號通路110向分配電路104提供電流脈沖，分配電路104通 過信號通道112a至112d可控制地將電流脈沖引導(dǎo)至存儲單元106a 至106d。
讀出電路108通過信號通道114讀取存儲單元106a至106d的 兩個以上狀態(tài)中的每個。分配電-各104通過信號通道112a至112d 可控制地引導(dǎo)讀出電^各108和存々者單元106a至106d之間的讀取信
號。在一個實施例中，分配電路104包括用于可控制地引導(dǎo)讀出電 路108和存儲單元106a至106d之間的讀取信號的多個晶體管。在 一個實施例中，為了讀取存儲單元106a至106d之一的電阻，讀出 電^各108 4是供流過存4諸單元106a至106d之一的電流，并且讀出電 路108讀取橫3爭存儲單元106a至106d之一的電壓。在一個實施例 中，寫入電路102提供橫跨存儲單元106a至106d之一的電壓，并 且讀出電路108讀取流過存々者單元106a至106d之一的電流。在一 個實施例中，寫入電路102提供通過存儲單元106a至106d之一的 電流，并且讀出電路108讀取橫跨存儲單元106a至106d之一的電 壓。
為了對存l諸裝置100中的存^f諸單元106a至106d進(jìn)4亍編程，寫
脈沖。在一個實施例中，寫入電^各102生成適當(dāng)?shù)碾娏骰螂妷涸掠罌_， 該電流或電壓脈沖被傳輸?shù)椒峙潆娐?04和^皮分配給適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)存 儲單元106a至106d?；谡痪幊痰哪繕?biāo)存儲單元106a至106d 的具體狀態(tài)，通過控制器118控制電流或電壓脈沖的幅度和持續(xù)時 間。通常，存儲單元的"設(shè)置，，操作是將目標(biāo)存儲單元的相變材料 加熱到其結(jié)晶溫度之上(但低于熔化溫度)足夠長時間以實現(xiàn)結(jié)晶
狀態(tài)或部分結(jié)晶及部分非晶狀態(tài)。通常，存儲單元的"復(fù)位"操作 是將目標(biāo)存儲單元的相變材料加熱到其熔化溫度之上，然后快速淬 火冷卻該材料，從而實現(xiàn)非晶狀態(tài)或部分非晶及部分結(jié)晶狀態(tài)?？?以通過向存儲單元施加部分"設(shè)置"或部分"復(fù)位"脈沖來提供相 變材料的非晶和結(jié)晶部分，以將存儲單元編程為介于非晶態(tài)和晶態(tài) 之間的電阻纟犬態(tài)。
圖1B是示出相變存儲單元106a至106d的階梯式編程特性136 的一個實施例的圖表130。圖表130包括x軸132上的程序條件和 y軸134上的電阻。適當(dāng)?shù)木幒坛蕝⑵嗍房梢园?舌例力口寫入時間或月7p中
幅度。階梯式編程特性136提供所選編程條件周圍的編程電阻的減 小的改變。在一個實施例中，在所選編程條件處出現(xiàn)基本恒定的電 阻等級或階梯。
在第一編程條件下，存儲單元^f皮編程為如138所示的第一電阻 階梯或狀態(tài)。在一個實施例中，138所示的階梯是"00"狀態(tài)。在 第二編程條件下，存儲單元被編程為如140所示的第二電阻階梯或 狀態(tài)。第二電阻狀態(tài)大于第一電阻狀態(tài)。在一個實施例中，140所 示的階梯是"01"狀態(tài)。在第三編程條件下，存4渚單元#:編程為如 142所示的第三電阻階梯或狀態(tài)。第三電阻狀態(tài)大于第二電阻狀態(tài)。 在一個實施例中，142所示的階梯是"10"狀態(tài)。在第四編程條件 下，存^渚單元#1編程為如144所示的第四電阻階梯或狀態(tài)。第四電 阻狀態(tài)大于第三電阻狀態(tài)。在一個實施例中，144所示的階梯是"11" 狀態(tài)。在其它實施例中，存儲單元可以具有包括任意適當(dāng)數(shù)目的電 阻階梯或狀態(tài)的任意適當(dāng)?shù)碾A梯式編程特性。相變存儲單元的以下 實施例提供了階梯式編程特性。
圖2A示出了相變存儲單元200a的一個實施例的截面圖。在一 個實施例中，存儲單元106a至106d中的每一個都與相變存儲單元 200a類似。在一個實施例中，相變存々者單元200a是基于通道或溝 槽的相變存儲單元。相變存儲單元200a包括第一電極202、相變材 泮十204、第二電才及206、纟色纟彖材泮十208、第一間隔或間隔只于210a、 第二間隔或間隔對210b、第三間隔或間隔對210c、第一々i;刻纟冬止 層或?qū)訉?12a、以及第二蝕刻終止層或?qū)訉?12b。相變材術(shù)+ 204 包4舌第一相變部214a、第二相變部214b、第三相變部214c、以及 附加相變材坤+216。
第一電極202接觸第一相變部214a。第一相變部214a接觸第 二才目變部214b。第二沖目變部214b"f妄觸第三相變部214c。第三才目變
部214c接觸附加相變材料216。附加相變材料216接觸第二電極 206。相變材料204提供存儲兩比特數(shù)據(jù)的存儲位置。
絕緣材料208在橫向上完全包圍相變材料204 、第 一 電極202 、 第二電才及206、間隔210a至210c、以及蝕刻終止層212a和212b。 絕緣材料208接觸附加相變材料216和第一間隔或間隔對210a的 側(cè)面。第一間隔或間隔只十210a 4妾觸并限定第三相變部214c。第一 間隔或間隔》于210a 4妄觸蝕刻纟冬止層或?qū)又挥?12a。蝕刻終止層或?qū)?對212a 4妄觸第二間隔或間隔對210b。第二間隔或間隔對210b 4妾觸 并限定第二相變部214b。第二間隔或間隔對210b 4妄觸第二蝕刻終 止層或?qū)訉?12b。第二蝕刻終止層或?qū)訉?12b |妄觸第三間隔或間 隔對210c。第三間隔或間隔對210c 4妾觸并限定第一相變部214a。
第二間隔或間隔對210b比第 一間隔或間隔對210a短。第 一蝕 刻鄉(xiāng)冬止層或?qū)訉?10b基本與第二間隔或間隔只于210b等高。第三間 隔或間隔對210c比第二間隔或間隔對210b短。第二蝕刻終止層或 層對212b基本與第三間隔或間隔對210c等高。
相變部214a至214c提供由間隔210a至210c限定的階梯式圖 案。相變部214a至214c才是供一個相變部與另一個相變部之間的明 顯轉(zhuǎn)變。每個相變部214a至214c均形成基本的矩形或圓筒形。第 三相變部214c具有比第二相變部214b大的4黃截面。第二相變部 214b具有比第一相變部214a大的4黃截面。
絕緣材料208和間隔210a至210c可以是諸如Si02、氟化石圭玻 璃(FSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、硼硅玻璃(BSG)、或低k材料 的任^f可適當(dāng)?shù)慕^緣體。第一電才及202和第二電才及206可以是i者如 TiN、 TaN、 W、 TiSiN、 TiAlN、或TaAlN的4壬4可適當(dāng)?shù)碾姴偶安牟⑴！?蝕刻終止層212a和212b可以是相7于于間隔210a至210c具有蝕刻 選擇性的任何適當(dāng)?shù)牟牧?。?dāng)蝕刻以形成間隔或間隔對210b時，
蝕刻終止層或?qū)訉?12a防止對間隔或間隔對210a的進(jìn)一步蝕刻。 當(dāng)蝕刻以形成間隔或間隔對210c時，蝕刻終止層或?qū)訉?12b防止 對間隔或間隔對210a和210b的進(jìn)一步蝕刻。
相變材料204可以由根據(jù)本發(fā)明的各種材料制成。通常，包括 周期表第VI族的一個或多個元素的氧族化合物合金可以用作這種 材料。在一個實施例中，存儲單元200a的相變材料204由諸如 GeSbTe、 SbTe、 GeTe、或AglnSbTe的氧族化合物材料制成。在另 一個實施例中，相變材料204是諸如GeSb、 GaSb、 InSb、或GeGalnSb 的無氧族(chalcogen free )元素的材泮+ 。在其它實施例中，相變材 泮牛204由包括Ge、 Sb、 Te、 Ga、 As、 In、 Se、和S元素中的一個 或多個元素的任何適當(dāng)材料制成。
諸如類似于晶體管或二極管的有源裝置的選擇裝置耦合至第 一電才及202或第二電才及204,以4空制電;充或電壓《永沖到第 一電才及202 或第二電極204中的另一個的施加，乂人而控制到相變材料204的施 加，以設(shè)置和復(fù)位相變材料204。由于第二相變部214b具有比第三 相變部214c窄的沖黃截面，所以通過第三相變部214c的電流密度小 于通過第二相變部214b的電流密度。由于第一相變部214a具有比 第二相變部214b窄的4黃截面，所以通過第二相變部214b的電流密 度小于通過第一相變部214a的電流密度。所以，用于對第一相變 部214a進(jìn)行編程的電流或電壓脈沖具有比用于對第二相變部214b 進(jìn)行編程的電流或電壓脈沖低的幅度和/或持續(xù)時間。另外，用于對 第二相變部214b進(jìn)行編程的電流或電壓脈沖具有比用于對第三相 變部214c進(jìn)行編程的電流或電壓脈沖低的幅度和/或持續(xù)時間。
在相變存儲單元200a的才喿作期間，在第一電才及202和第二電 才及206之間施加電流或電壓樂P中，以對相變存4渚單元200a編禾呈。 具有第 一幅度和/或持續(xù)時間的第 一 電流或電壓力永沖對第 一相變部 214a進(jìn)4亍編考呈，而不明顯影響第二和第三相變部214b和214c。具有第二幅度和/或持續(xù)時間的第二電流或電壓"永沖^"第 一和第二相
變部214a和214b進(jìn)4于編禾呈，而不明顯影響第三相變部214c。第二 幅度和/或持續(xù)時間大于第 一幅度和/或持續(xù)時間。具有第三幅度和/ 或持續(xù)時間的第三電流或電壓^永沖對相變部214a至214c進(jìn)4亍編 程。第三幅度和/或持續(xù)時間大于第二幅度和/或持續(xù)時間。
可以通過有選擇i也^"相變部214a至214c進(jìn)4亍編程，來只t才目變 存儲單元200a進(jìn)行編程，以提供相變材料204的四種狀態(tài)。在一 個實施例中，在第一狀態(tài)下，相變部214a至214c是非晶的。在第 二狀態(tài)下，第一相變部214a是晶狀的，并且第二和第三相變部214b 和214c是非晶的。在第三4犬態(tài)下，第一和第二相變部214a和214b 是晶狀的，并且第三相變部214c是非晶的。在第四狀態(tài)下，相變 部214a至214c是晶狀的。
在另一實施例中，在第一狀態(tài)下，相變部214a至214c是晶習(xí)犬 的。在第二狀態(tài)下，第一相變部214a是非晶的，并且第二和第三 相變部214b和214c是晶狀的。在第三^犬態(tài)下，第一和第二相變部 214a和214b是非晶的，并且第三相變部214c是晶狀的。在第四狀 態(tài)下，相變部214a至214c是非晶的。在其它實施例中，使用任意 適當(dāng)數(shù)目的相變階梯式部分214來獲取相變存儲單元200a中的期 望數(shù)目的狀態(tài)。
圖2B示出了相變存儲單元200b的另一個實施例的截面圖。在 一個實施例中，存儲單元106a至106d中的每個存儲單元都與相變 存儲單元200b類似。除了相變存儲單元200b包括附加的擴散勢壘 218外，相變存^f諸單元200b類似于前面參考圖2A描述和闡述的相 變存儲單元200a。擴散勢壘218包括相變材料204和可選的電極材 泮+層(未示出)，防止相變部214a至214c和第一電才及202之間的 擴散。第一電極202接觸擴散勢壘218，擴散勢壘218接觸第一相 變部214a、纟色纟彖才才泮牛208、間隔210a至210c、以及々蟲凌'J終止層212a
和212b。相變存儲單元200b類似于前面參考圖2A闡述和描述的 相變存儲單元200a進(jìn)行工作。
圖3A示出了相變存儲單元220a的另 一個實施例的截面圖。在 一個實施例中，存儲單元106a至106d中的每一個都與相變存儲單 元220a類似。除了用間隔222a至222c替4灸了相變存々者單元220a 中的間隔210a至210c之外，相變存儲單元220a與前面參考圖2A 闡述和描述的相變存卞者單元200a類似。
間隔222a至222c改變由間隔222a至222c包圍的第 一相變部 214a 、由第 一 間隔或間隔乂十222a和第二間隔或間隔對222b包圍的 第二相變部214b、以及由第一間隔或間隔對222a包圍的第三相變 部210c之間的熱環(huán)境。間隔222a至222c包括諸如低k材料的任何 適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)材料。在一個實施例中，間隔222a至222c具有比絕 緣材料208低的導(dǎo)熱性。通過改變相變部214a至214c之間的熱環(huán) 境，在編程期間進(jìn)一步控制每個相變部214a至214c中感生的溫度。 相變存儲單元220a類似于前面參考圖2A描述和闡述的相變存儲單 元200a進(jìn)行工作。
圖3B示出了相變存儲單元220b的另一個實施例的截面圖。在 一個實施例中，存儲單元106a至106d中的每一個都與相變存儲單 元220b類似。除了相變存儲單元220b包括附加的擴散壁壘218以 夕卜，相變存儲單元220b類似于前面參考圖3A描述和闡述的相變存 儲單元220a。相變存儲單元220b類似于前面參考圖2A描述和闡 述的相變存儲單元200a進(jìn)行工作。
圖4A示出了相變存儲單元240a的另 一個實施例的截面圖。在 一個實施例中，存儲單元106a至106d中的每一個都與相變存儲單 元240a類似。除了用間隔242a至242c替換了相變存儲單元240a中的間隔222a至222c和蝕刻終止層212a和212b以外，相變存儲 單元240a類似于前面參考圖3A描述和闡述的相變存A者單元220a。
絕緣材料208在橫向上完全包圍相變材料204、第一電極202、 第二電極206、以及間隔242a至242c。絕緣材料208接觸附加相 變才才并牛216和第一間隔或間隔對242a的側(cè)面。第一間隔或間隔只于 242a 4妄觸并限定第三相變部214c。第一間隔或間隔乂t 242a 4妄觸第 二間隔或間隔對242b。第二間隔或間隔對242b 4妻觸并限定第二相 變部214b。第二間隔或間隔對242b 4妄觸第三間隔或間隔對242c。 第三間隔或間隔對242c 4矣觸并限定第一相變部214a。第二間隔或 間隔對242b比第 一間隔或間隔對242a ^i。第三間隔或間隔對242c 比第二間隔或間隔對242b短。
間隔242a至242c改變由間隔242a至242c包圍的第 一相變部 214a、由第一間隔或間隔對242a和第二間隔或間隔對242b包圍的 第二相變部214b、以及由第一間隔或間隔-寸242a包圍的第三相變 部214c之間的熱環(huán)境。間隔242a至242c中的每一個都包括諸如低 k材料的不同電介質(zhì)材料。在一個實施例中，間隔242a至242c具 有低于絕緣材料208的導(dǎo)熱性。通過改變相變214a至214c之間的 熱環(huán)境，在編禾呈期間進(jìn)一步4空制每個相變部214a至214c中感生的 溫度。相變存儲單元240a類似于前面參考圖2A描述和闡述的相變 存4諸單元200a進(jìn)4亍工作。
圖4B示出了相變存儲單元240b的另 一個實施例的截面圖。在 一個實施例中，存儲單元106a至106d中的每一個都與相變存儲單 元240b類似。除了相變存儲單元240b包括附加的擴散壁壘218以 外，相變存儲單元240b類似于前面參考圖4A描述和闡述的相變存 儲單元240a。相變存儲單元240b類似于前面參考圖2A描述和闡 述的相變存儲單元200a進(jìn)行工作。
圖5A示出了相變存4諸單元260a的另 一個實施例的截面圖。在 一個實施例中，存儲單元106a至106d中的每一個都與相變存儲單 元260a類似。除了用相變材料266a至266d代替了相變存儲單元 260a中的相變材料204以外，相變存儲單元260a類似于前面參考 圖3A描述和闡述的相變存儲單元220a。第一相變部214a包括第 一相變材料266a。第二相變部214b包括第二相變材沖牛266b。第三 相變部214c包4舌第三相變材并+ 266c。附加相變材沖+ 216包4舌第四 相變才才泮牛266d。在另 一個實施例中，相變部214a至214c和附力口相 變材料216包括兩種或更多相變材料266。
用于相變部214a至214c的相變才才并牛266a至266c具有不同的 結(jié)晶溫度。通過改變相變部214a至214c之間的結(jié)晶溫度，在編程 期間進(jìn)一步控制每個相變部214a至214c的轉(zhuǎn)變。
間隔222a至222c具有類4以于前面參考圖3A描述和闡述的相 應(yīng)間隔對222a至222c的電介質(zhì)材#+成分和功能。在另 一個實施例 中，間隔對222a至222c具有類似于前面參考圖2A描述和闡述的 相應(yīng)間隔對210a至210c的電介質(zhì)材沖牛成分和功能。在另一個實施 例中，間隔222a至222c具有類似于前面參考圖4A描述和闡述的 相應(yīng)間隔242a至242c的電介質(zhì)材泮十成分和功能。相變存4諸單元 260a類似于前面參考圖2A描述和闡述的相變存儲單元200a進(jìn)行 工作。
圖5B示出了相變存儲單元260b的另一個實施例的截面圖。在 一個實施例中，存儲單元106a至106d中的每一個都與相變存儲單 元206b類似。除了相變存儲單元260b包括附加的擴散壁壘218夕卜， 相變存儲單元206b類似于前面參考圖5A描述和闡述的相變存儲單 元260a。相變存儲單元260a類似于前面參考圖2A描述和闡述的 相變存儲單元200a進(jìn)行工作。
圖6A示出了相變存儲單元280a的另 一個實施例的截面圖。在 一個實施例中，存儲單元106a至106d中的每一個都與相變存儲單 元280a類似。除了相變存儲單元280a包括延伸兩個階梯的附加相 變材料部216以外，相變存^(諸單元280a類似于前面參考圖3A描述 和闡述的相變存卡者單元220a。
在另 一個實施例中，間隔222a至222c具有類4以于前面考圖2A 描述和闡述的相應(yīng)間隔210a至210c的電介質(zhì)材料成分和功能。在 另一個實施例中，間隔222a至222c具有類似于前面參考圖4A描 述和闡述的相應(yīng)間隔242a至242c的電介質(zhì)材并+成分和功能。相變 存儲單元280a類似于前面參考圖2A描述和闡述的相變存儲單元 200a進(jìn)行工作。
圖6B示出了相變存儲單元280b的另一個實施例的截面圖。在 一個實施例中，存儲單元106a至106d中的每一個都與相變存儲單 元280b類似。除了相變存儲單元280b包括附加的擴散壁壘218以 夕卜，相變存儲單元280b類似于前面參考圖6A描述和闡述的相變存 儲單元280a。相變存儲單元280b類似于前面參考圖2A描述和闡 述的相變存儲單元200a進(jìn)行工作。
下面的圖7至29示出了制造諸如前面參考圖2A描述和闡述的 相變存儲單元200a、前面參考圖2B描述和闡述的相變存儲單元 200b、前面參考圖3A描述和闡述的相變存々者單元220a、以及前面 參考圖3B描述和闡述的相變存儲單元220b的包括形成階梯式圖案 的相變材料的相變存儲單元的方法的實施例。
圖7示出了經(jīng)過預(yù)處理的晶片300a的一個實施例的截面圖。 經(jīng)過預(yù)處理的晶片300a包括電極材料層202a、絕緣材料層208a、 以及下晶片層(lower wafer layer )(未示出)。電極材料層202a包 括諸如TiN、 TaN、 W、 Al、或Cu的任意適當(dāng)?shù)碾姌O材料。電極材
料層202a在橫向上被諸如SiO2、 FSG、 BPSG、 BSG、 低k材料、 或其它適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)材料的絕緣材料208a包圍。
圖8示出了蝕刻電極材4+層202a后的存儲單元部300的一個 實施例的截面圖。蝕刻電才及材并牛層202a，提供開口301，以形成第 一電極202。絕緣材料208a將第 一電極202與附近裝置特性電隔離。 在一個實施例中，開口 301是基本位于第一電極202的中心處的圓 筒形接觸式(contact-like)開口。在另一個實施例中，開口 301是 基本位于一行多個第一電極202的中心處的溝槽開口 (trench opening )。
圖9示出了經(jīng)過預(yù)處理的晶片300b的另一個實施例的截面圖。 經(jīng)過預(yù)處理的晶片300b包括第一電極202、第一絕緣材料層208b、 以及下晶片層(未示出)。在一個實施例中，第一電極202是諸如 鴒插塞、銅插塞、或其它適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料插塞的接觸插塞。第一電 極202在橫向上被諸如Si02、 FSG、 BPSG、 BSG、低k材料、或 其它適當(dāng)電介質(zhì)材沖牛的第一絕多彖材料層208b包圍。
圖10示出了經(jīng)過預(yù)處理的晶片300b和第二絕緣材料層208c 的一個實施例的截面圖。將諸如Si02、 FSG、 BPSG、 BSG、低k 材料、或其它適當(dāng)電介質(zhì)材料的絕緣材料沉積在經(jīng)過預(yù)處理的晶片 300b上，以提供第二絕緣材料層208c。使用化學(xué)汽相沉積(CVD)、 原子層沉積(ALD)、金屬有才幾化學(xué)汽相沉積(MOCVD)、等離子 體汽相沉積(PVD)、濺鍍汽相沉積(JVP)、或其它適當(dāng)?shù)某练e方 法來沉積第二絕緣材沖+層208c。
圖11示出了蝕刻第二絕緣材料層208c后的存儲單元部300的 一個實施例的截面圖。蝕刻第二絕緣材料層208c,露出第一電極 202，以提供開口 301和絕緣材料208a。絕緣材料208a將第一電極 202與周圍裝置特性電隔離。圖11所示的存儲單元部300類似于圖
8所示的存儲單元部300,但是該存儲單元部是^f吏用不同方法形成 的。在一個實施例中，開口 301是基本位于第一電極202的中心處 的圓筒形4妄觸式開口。在另一個實施例中，開口301是基本位于一 行多個第一電極202的中心處的溝槽開口 。
圖12示出了存儲單元部300和擴散壁壘材料層218a的一個實 施例的截面圖。將諸如氧族化合物材料或其它適當(dāng)?shù)南嘧儾牧系臄U 散壁壘材沖+沉積在存儲單元部300的露出部分上，以提供擴散壁壘 材泮+層218a。使用CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD、 JVD、或其它適 當(dāng)?shù)某练e方法沉積擴散壁壘才才并+層218a。
圖13示出了蝕刻擴散壁壘材料層218a后的可選存4諸單元部 310的一個實施例的截面圖。蝕刻擴散壁壘材料層218a，以提供接 觸第一電才及202的擴散壁壘218,進(jìn)而提供可選存卡者單元部310。 在一個實施例中，將諸如TiN、 TaN、 TiSiN、和TiAlN的可選電才及 材料沉積在擴散壁壘218和存儲單元部300的露出部分上。蝕刻電 極材料，以提供可選存儲單元部310的可選擴散壁壘219。盡管剩 下的圖14至圖44示出了使用存儲單元部300制造相變存儲單元的 方法的實施例，但是可以用可選存J諸單元部310來替代存儲單元部 300。
圖14示出了存4諸單元部300和第一間隔材詩牛層302的一個實 施例的截面圖。相似地將諸如Si02、 FSG、 BPSG、 BSG、低k材 料、或其它適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)材料的間隔材料沉積在存儲單元部300上， 以提供第一間隔材料層302。使用CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD、 JVP、或其它適當(dāng)?shù)某羒積方法沉4積第一間隔材泮牛層302。
圖15示出了蝕刻第一間隔材料層302后的存4諸單元部300和 第一間隔或間隔對222a的一個實施例的截面圖。蝕刻第一間隔材
料層302，以露出第一電極202和絕皇彖材料208a的側(cè)壁部分，進(jìn)而 4是供第一間隔或間隔對222a。
圖16示出了存4諸單元部300、第一間隔或間隔^f 222a、以及 蝕刻終止材料層304的一個實施例的截面圖。相似;也將諸如SiN或 其它相對于第一間隔對222a具有蝕刻選擇性的材料的蝕刻終止材 料沉積在第一間隔或間隔對222a和存^f諸單元部300的露出部分上， 以4是供十蟲刻終止才才泮+層304。 <吏用CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD、 JVP、或其它適當(dāng)?shù)某练e方法:沉積蝕刻鄉(xiāng)冬止材津+層304。
圖17示出了存儲單元部300、第一間隔或間隔對222a、蝕刻 終止材料層304、以及第二間隔材料層306的一個實施例的視圖。 相似地將諸如Si02、 FSG、 BPSG、 BSG、低k材料、或其它適當(dāng) 的電介質(zhì)材料的間隔材料沉積在蝕刻終止材沖+層304上，以4是供第 二間隔材料層306。使用CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD、 JVP、或 其它適當(dāng)?shù)某练e方法沉積第二間隔材料層306。
圖18示出了蝕刻第二間隔材泮牛層306和蝕刻終止材^1"層304 后的存儲單元部300、第 一 間隔或間隔對222a、第 一蝕刻終止層或 層對212a、以及第二間隔或間隔對222b的一個實施例的截面圖。 蝕刻第二間隔材料層306,以才是供短于第一間隔或間隔對222a的第 二間隔或間隔對222b。由于蝕刻終止材:扦層304防止了對第一間隔 或間隔對222a的進(jìn)一步蝕刻，所以在蝕刻第二間隔材料層306期 間，第一間隔或間隔對222a不受影響。然后蝕刻蝕刻終止材料304， 以露出第 一間隔或間隔對222a和第一電才及202，進(jìn)而提供第 一蝕刻 纟冬止層或?qū)?于212a。
圖19示出了存4諸單元部300、間隔222a至222c、以及蝕刻終 止層212a和212b的一個實施例的截面圖。間隔222a至222c包括 第一間隔或間隔對222a、第二間隔或間隔對222b、以及第三間隔
或間隔對222c。蝕刻終止層212a和212b包4舌第一蝕刻終止層或?qū)?對212a和第二蝕刻終止層或?qū)訉?12b。
重復(fù)多次圖16至圖18所示的沉積蝕刻終止材并牛層、沉積間隔 材料層、蝕刻間隔材料層、以及蝕刻蝕刻終止材料層的過程，以提 供間隔222a至222c以及蝕刻終止層212a和212b。在一個實施例 中，重復(fù)適當(dāng)次沉積蝕刻終止材料層、沉積間隔材料層、蝕刻間隔 材料層、以及蝕刻蝕刻終止材料層的過程，以提供形成階梯式圖案 的期望數(shù)目的間隔222和蝕刻終止層212。在另一個實施例中，用 間隔210a至210c替4灸參考圖14至圖19描述和闡述的過程中的間 隔222a至222c 。
圖20示出了存儲單元部300、間隔222a至222c、蝕刻終止層 212a和212b、以及相變材料層204a的一個實施例的截面圖。將諸
222a至222c、々蟲凌'J纟冬止層212a和212b、以及存卡者單元部300的露 出部分上，以提供相變材料層204a。使用CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD、 JCP、或其它適當(dāng)?shù)某练e方法沉積相變材泮牛層204a。
相變材^1"層204a包4舌第一相變部214a、第二相變部214b、以 及第三相變部214c。第三間隔或間隔^f 222c 4妄觸并限定第一相變 部214a。第二間隔或間隔對222b接觸并限定第二相變部214b。第 一間隔或間隔對222a^妄觸并限定第三相變部214c。
圖21示出了蝕刻相變材料層204a后的存儲單元部300、間隔 222a至222c、々蟲刻終止層212a和212b、以及沖目變才才泮牛204的一個 實施例的截面圖。蝕刻相變材料層204a，以露出絕緣材料208a的 部分側(cè)壁，以提供開口 308和相變材料204。相變材料204包括第 一相變部214a、第二相變部214b、第三相變部214c、以及附加相 變材并+216。
圖22示出了存儲單元部300、間隔222a至222c 、蝕刻終止層 212a和212b、相變材料204、以及電極材料層206a的一個實施例 的截面圖。S尋^^口TiN、 TaN、 W、 TiSiN、 TiAlN、 TaSiN、 TaAlN、
300的露出部分上，以提供電極材料層206a。使用CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD、 JVP、或其它適當(dāng)?shù)某练e方法沉積電^ L材泮牛層206a。
圖23示出了平整化電極材料層206a后的存卡者單元部300、間 隔222a至222c、蝕刻終止層212a和212b、相變材料204、以及第 二電極206的一個實施例的截面圖。使用化學(xué)機械拋光(CMP)或 其它適當(dāng)?shù)钠秸椒▉砥秸姌O材料層206a ，以露出絕緣材料 208a，進(jìn)而提供如圖3A所示的第二電極206和相變存儲單元220a。
在另一個實施例中，用參考圖14至23描述和闡述的過程中的 可選存儲單元部310替換存儲單元部300，以提供如圖3B所示的 相變存儲單元220b。
在另一個實施例中，用間隔210a至210c替換參考圖14至圖 23描述和闡述的過程中的間隔222a至222c,以提供如圖2A所示 的才目變存4諸單元200a。
在另一個實施例中，在參考圖14至圖23描述和闡述的過程中 用間隔210a至210c替換間隔222a至222c,并在參考圖14至圖23 描述和闡述的過程中用可選存儲單元部310替換存儲單元部300， 以提供如圖2B所示的相變存J諸器200b。
圖24示出了如圖20所示的相變材料層204a、存儲單元部300、 間隔222a至222c、蝕刻終止層212a至212b、以及相變材料層204a 的一個實施例的截面圖。相變材并+層204a包4舌第一相變部214a、 第二相變部214b、以及第三相變部214c。第三間隔或間隔對222c
*接觸并限定第一相變部214a。第二間隔或間隔對222b 4妄觸并限定 第二相變部214b。第一間隔或間隔對222a 4妄觸并限定第三相變部 214c。
圖25示出了平整化后的存儲單元部300、間隔222a至222c、 蝕刻終止層212a和212b、以及相變材料204的一個實施例的截面 圖。 <吏用CMP或其它適當(dāng)?shù)钠秸椒▉砥秸嘧儾牟⑴?04a, 以露出絕緣材料208a，進(jìn)而提供相變材料204。相變材料204包括 第一相變部214a、第二相變部214b、第三相變部214c、以及附力口 相變才才泮十216。
圖26示出了存儲單元部300、間隔222a至222c、蝕刻終止層 212a和212b、相變材泮+204、以及電才及材泮牛層206a的一個實施例 的截面圖。將諸如TiN、 TaN、 W、 TiSiN、 TiAlN、 TaSiN、 TaAlN、 或其它適當(dāng)?shù)碾姌O材料的電極材料沉積在相變材料層204和絕緣材 料208a上，以提供電極材料層206a。使用CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD 、 JVP 、或其它適當(dāng)?shù)某练e方法來沉積電才及材泮+層206a 。
圖27示出了蝕刻電極材料層206a后的存儲單元部300、間隔 222a至222c、々蟲刻鄉(xiāng)冬止層212a和212b、才目變才才#+204、以及第二 電才及206的一個實施例的截面圖。蝕刻電才及材并+層206a,以露出絕 緣材料208a,進(jìn)而提供第二電極206。
圖28示出了存儲單元部300、間隔222a至222c、蝕刻終止層 212a禾口212b、沖目變才才泮牛204、第二電才及206、以及附力口纟色纟彖才才升牛層 208d的一個實施例的截面圖。將諸如Si02、 FSG、 BPSG、 BSG、 低k材料、或其它適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)材料的絕緣材料沉積在第二電極206 和絕緣材料208a的露出部分上，以提供附加絕緣層208d。使用 CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD、 JVP、或其它適當(dāng)?shù)腲L積、方法來;冗 積附加絕纟彖材沖牛層208d。
圖29示出了平整化后的存儲單元部300、間隔222a至222c、 蝕刻纟冬止層212a和212b、相變材泮+204、第二電才及206、以及絕纟彖 材料208的一個實施例的截面圖。平整化附加絕緣材料層208d，以 露出第二電極206，進(jìn)而提供如圖3A所示的絕緣材料208和相變 存儲單元220a。
在另一個實施例中，在參考圖24至圖29描述和闡述的過程中 用可選存^f渚單元部310替換存l渚單元部300,以^是供如圖3B所示 的相變存々者單元220b。
在另一個實施例中，在參考圖24至圖29描述和闡述的過程中 用間隔210a至210c替換間隔222a至222c，以^是供如圖2A所示的 相變存儲單元200a。
在另一個實施例中，在參考圖24至圖29描述和闡述的過程中 用間隔210a至210c替換間隔222a至222c，并在參考圖24至圖29 描述和闡述的過程中用可選存儲單元部310替換存儲單元部300， 以才是供如圖2B所示的相變存々者單元200b。
下面的圖30至圖34示出了制造諸如前面參考圖6A描述和闡 述的相變存儲單元280a和前面參考圖6B描述和闡述的相變存儲單 元280b的包括形成階梯式圖案的相變材料的相變存儲單元的方法 的實施例。
圖30示出了如圖20所示的存儲單元部300、間隔222a至222c、 蝕刻纟冬止層212a和212b、以及相變初4+層204a的一個實施例的截 面圖。相變材料層204a包括第一相變部214a、第二相變部214b、 以及第三相變部214c。第三間隔或間隔只t 222c 4妄觸并限定第一相 變部214a。第二間隔或間隔對222b 4妄觸并P艮定第二相變部214b。 第一間隔或間隔對222a接觸并限定第三相變部214c。
圖31示出了存儲單元部300、間隔222a至222c、蝕刻終止層 212a禾口212b、才目變才才泮牛層204a、電才及才才泮+層206a的一個實施例的 截面圖。 一夸i者如TiN、 TaN、 W、 TiSiN、 TiAlN、 TaSiN、 TaAlN、 或其它適當(dāng)?shù)碾姌O材料的電極材料沉積在相變材料層204a上，以 提供電極材料層206a。使用CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD、 JVP、 或其它適當(dāng)?shù)某练e方法來沉積電極材料層206a。
圖32示出了蝕刻電^ L材料層206a和相變材料層204a后的存 J諸單元吾卩300、間隔222a至222c、々蟲刻終止層212a和212b、才目變 材料204、以及第二電極206的一個實施例的截面圖。蝕刻電極材 料層206a和相變材料層204a，以露出部分絕緣材料層208a,進(jìn)而 提供第二電極206和相變材料204。相變材料204包括第一相變部 214a、第二相變部214b、第三相變部214c、以及附加的延伸了兩 個階一弟的相變初4+部216。
圖33示出了存儲單元部300、間隔222a至222c、蝕刻終止層 212a和212b、相變材料204、第二電極206、以及絕緣材料層208d 的一個實施例的截面圖。將諸如Si02、 FSG、 BPSG、 BSG、低k 材料、或其它適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)材料的絕緣材料沉積在第二電極206、 相變材料204、以及存儲單元部300的露出部分上，以提供絕緣材 料層208d。使用CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD、 JVP、或其它適當(dāng) 的沉積方法來沉積絕纟彖才才沖+層208d。附加相變才才并+ 216 4妾觸絕纟彖材 料層208d。
圖34示出了平整化后的存卡者單元部300、間隔222a至222c、 蝕刻終止層212a和212b、相變材料204、第二電極206、以及絕緣 材料208的一個實施例的截面圖。使用CMP或其它適當(dāng)?shù)钠秸?方法來平整化絕緣材料層208d，以露出第二電極206,進(jìn)而提供如 圖6A所示的相變存儲單元280a的絕緣材料208。
在另一個實施例中，在參考圖30至圖34描述和闡述的過程中， 用可選存儲單元部310替換存儲單元部300,以提供如圖6B所示 的相變存^f渚單元280b。
在另一個實施例中，在參考圖30至34描述和闡述的過禾呈中， 用間隔210a至210c替換間隔222a至222c。
在另一個實施例中，在參考圖30至圖34描述和闡述的過程中， 用可選存儲單元310替換存儲單元部300,并參考圖30至圖34描 述和闡述的過程中，用間隔210a至210c替換間隔222a至222c。
下面的圖35至圖40示出了制造諸如前面參考圖4A描述和闡 述的相變存儲單元240a、前面參考圖4B描述和闡述的相變存儲單 元240b的包括形成階梯式圖案的相變材料的相變存儲單元的方法
的實施例。
圖35示出了前面參考圖11描述和闡述的存儲單元部300的一 個實施例的截面圖。
圖36示出了存l諸單元部300和第一間隔材沖牛層310的一個實 施例的截面圖。相似地將諸如Si02、 FSG、 BPSG、 BSG、低k材 料、或其它適當(dāng)電介質(zhì)材料的間隔材料沉積在存儲單元部300上， 以提供第一間隔材料層310。使用CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD、 JVP、或其它適當(dāng)?shù)某练e方法來沉積第一間隔材料層310。
圖37示出了蝕刻第一間隔材料層310后的存儲單元部300和 第一間隔或間隔對242a的一個實施例的截面圖。蝕刻第一間隔材 料層310,以露出第一電才及202和絕》彖材泮+ 208a的側(cè)壁的一部分， 進(jìn)而l是供第一間隔或間隔對242a。
圖38示出了存儲單元部300、第一間隔對242a、以及第二間 隔材料層312的一個實施例的截面圖。相似地將諸如Si02、 FSG、 BPSG、 BSG、低k材料、或其它適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)材料的不同于第一 間隔或間隔對242a的材并+的間隔材并牛沉積在第一間隔或間隔對 242a和存儲單元部300的露出部分上，以4是供第二間隔材料層312。 使用CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD、 JVP、或其它適當(dāng)?shù)?^積、方法 來沉積第二間隔材料層312。
圖39示出了有選擇地蝕刻第二間隔材料層312后的存儲單元 部300、第一間隔或間隔對242a、第二間隔或間隔對242b的一個 實施例的截面圖。有選擇地蝕刻第二間隔材津牛層312，以露出第一 電極202和第一間隔或間隔對242a的側(cè)面的一部分，進(jìn)而提供第 二間隔或間隔對242b。通過^f吏用有選擇的蝕刻，防止了在蝕刻第二 間隔材詩+層312以形成第二間隔或間隔只于242b時只十第一間隔或間 隔對242a的進(jìn)一步蝕刻。
圖40示出了存4諸單元部300和間隔242a至242c的一個實施 例的截面圖。間隔242a至242c包括第一間隔或間隔對242a、第二 間隔或間隔只于242b、以及第三間隔或間隔對242c。重復(fù)多次如圖 35至圖39所示的沉積間隔材料層和蝕刻間隔材料層的過程，以提 供形成階梯式圖案的間隔242a至242c。在一個實施例中，重復(fù)任 意適當(dāng)數(shù)目次沉積間隔材料層和蝕刻間隔材料層的過程，以提供期 望數(shù)目的間隔242。在一個實施例中，間隔242a至242c中的每一 個都包4舌不同的間隔才才沖牛。在另一個實施例中，間P鬲242a至242c 中的至少兩個包括不同的間隔材泮十。
在一個實施例中，執(zhí)行如圖20至圖23所示的沉積相變材料層、 蝕刻相變材料層、沉積電才及材料層、以及平整化電才及材料層的過程， 以提供如圖4A所示的相變存儲單元240a。在另一個實施例中，執(zhí) 行如圖24至圖29所示的沉積相變材料層、平整化相變材料層、沉
積電極材料層、蝕刻電極材料層、沉積絕緣材料層、以及平整化絕
緣材料層的過程，以提供如圖4A所示的相變存儲單元240a。在另 一個實施例中，4丸4亍如圖30至圖34所示的沉積相變材料層、沉積 電極材料層、蝕刻相變材料層和電極材料層、沉積絕緣材料層、以 及平整化絕緣材料層的過程，以4是供如圖6A所示的相變存儲單元 280a的另一個實施例。
在另一個實施例中，扭J亍如圖20至圖23所示的沉積相變材津牛 層、蝕刻相變材料層、沉積電才及材料層、以及平整化電極材料層的 過程，并用可選存儲單元部310替換存儲單元部300，以提供如圖 4B所示的相變存儲單元240b。在另一個實施例中，執(zhí)行如圖24至 圖29所示的沉積相變材料層、平整化相變材料層、沉積電極材料 層、蝕刻電極材料層、沉積絕緣材料層、以及平整化絕緣材料層的 過程，并用可選存儲單元部310替換存4諸單元部300,以提供如圖 4B所示的相變存儲單元240b。在另一個實施例中，執(zhí)行如圖30至 圖34所示的沉積相變材料層、沉積電極材料層、蝕刻相變材料層 和電極材料層、沉積絕緣材料層、以及平整化絕緣材料層的過程， 并用可選存儲單元部310替換存儲單元部300,以提供如圖6B所 示的相變存儲單元280b的另一個實施例。
下面的圖41至圖44示出了制造前面參考圖5A描述和闡述的 相變存儲單元260a以及前面參考圖5B描述和闡述的相變存儲單元 260b的方法的實施例。
圖41示出了如圖19所示的存儲單元部300、間隔222a至222c、 蝕刻鄉(xiāng)冬止層212a和212b的一個實施例的截面圖。間隔222a至222c 包括第一間隔或間隔對222a、第二間隔或間隔對222b、以及第三 間隔或間隔對222c。蝕刻終止層212a和212b包括第一蝕刻終止層 或?qū)訉?12a和第二蝕刻終止層或?qū)訉?12b。
圖42示出了存儲單元部300、間隔222a至222c、蝕刻終止層 212a和212b、以及第一相變材料層314的一個實施例的截面圖。
存儲單元部300、間隔222a至222c、以及蝕刻終止層212a至212b 的露出部分上，以提供第一相變材料層314。使用CVD、 ALD、 MOCVD、 PVD、 JVP、或其它適當(dāng)?shù)某练e方法來沉積第一相變材泮牛 層314。
圖43示出了蝕刻第一相變材料層314后的存4諸單元部300、間 隔222a至222c、蝕刻終止層212a和212b、以及第一相變部214 的一個實施例的截面圖。蝕刻第一相變才才并+層314，以提供第一相 變部214a。第一相變部214a^妄觸并凈皮第三間隔或間隔對222c限定。 第一相變部214a包括第一相變材料266a。
圖44示出了存儲單元部300、間隔222a至222c、蝕刻終止層 212a和212b、以及相變吾卩214a至214c的一個實施例的截面圖。 相變部214a至214c包括第一相變部214a、第二相變部214b、以 及第三相變部214c。第一相變部214a包4舌第一相變才才泮+266a。第 二相變部214b包括第二相變材料266b。第三相變部214c包括第三 相變材料266c。
重復(fù)多次如圖42和圖43所示的沉積相變材津+層和蝕刻相變材 料層的過程，以^是供相變部214a至214c。在一個實施例中，重復(fù) 任意適當(dāng)^:目次沉積相變材一+層和蝕刻相變材并+層的過程，以才是供 期望凄丈目的相變部214。在一個實施例中，相變部214a至214c中 的每一個都包括不同的相變材料。在另一個實施例中，相變部214a 至214c中的至少兩個包4舌不同的相變材^K
在一個實施例中j丸4亍如圖20至圖23所示的沉積相變材沖牛層、 蝕刻相變材料層、沉積電極材料層、以及平整化電才及材沖牛層的過程，
以提供如圖5A所示的相變存儲單元260a。在另一個實施例中，執(zhí) 行如圖24至圖29所示的沉積相變材料層、平整化相變材料層、沉 積電極材料層、蝕刻電極材料層、沉積絕緣材料層、以及平整化絕 緣材料層的過程，以4是供如圖5A所示的相變存儲單元260a。在另 一個實施例中，^丸^f亍如圖30至圖34所示的沉積相變材并牛層、沉積 電極材料層、蝕刻相變材料層和電極材料層、沉積絕緣材料層、以 及平整化絕緣材料層的過程，以提供如圖6A所示的相變存儲單元 280a的另一個實施例。
在另一個實施例中，才丸4亍如圖20至圖23所示的沉積相變材泮牛 層、蝕刻相變材料層、沉積電極材料層、以及平整化電極材料層的 過程，并用可選存儲單元部310替換存儲單元部300，以提供如圖 5B所示的相變存儲單元260b。在另一個實施例中，4丸行如圖24至 圖29所示的沉積相變材料層、平整化相變材料層、沉積電才及材料 層、蝕刻電極材料層、沉積絕緣材料層、以及平整化絕緣材料層的 過程，并用可選存^f諸單元部310替換存々者單元部300,以才是供如圖 5B所示的相變存儲單元260b。在另一個實施例中，執(zhí)行如圖30至 圖34所示的沉積相變材一牛層、沉積電極材并牛層、蝕刻相變材沖+層 和電極材料層、沉積絕緣材料層、以及平整化絕緣材料層的過程， 并用可選存儲單元部310替換存儲單元部300,以提供如圖6B所 示的相變存儲單元280b的另一個實施例。
可以劃分和/或結(jié)合參考圖7至圖44描述和闡述的方法的實施 例，以制造如圖2A、 2B、 6A、和6B所示的包《^舌形成階梯式圖案 的相變材料的存儲單元、如圖3A至圖4B所示的包括階梯式圖案且 改變熱環(huán)境的存儲單元、如圖5A和圖5B所示的使用不同相變材料 的包括階梯式圖案的存儲單元、或它們的結(jié)合。
盡管本文中闡述并描述了特定實施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 將明白的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的條件下，可以用各種替換和
/或等價來實現(xiàn)本文中示出和描述的特定實施例。本申請的目的在 于，覆蓋本文中討論的特定實施例的任意修改或改變。所以，希望 本發(fā)明僅受權(quán)利要求及其等同物的限定。
權(quán)利要求
1.一種存儲單元，包括第一電極；第二電極；以及所述第一電極和所述第二電極之間的相變材料，所述相變材料具有階梯式編程特性，其中，所述第一電極、所述第二電極、以及所述相變材料形成了通道式或溝槽式存儲單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲單元，進(jìn)一步包括所述第一電才及和所述第二電4及之間的多個間隔，所述多 個間隔限定了所述相變材料中的階梯式圖案。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲單元，其中，所述相變材料包括多 個矩形層或圓筒形層部，所述多個矩形層或圓筒形層部中的每 一個由所述多個間隔中的一個或多個限定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲單元，進(jìn)一步包括絕緣材料，在橫向上包圍所述相變材料、所述多個間隔、 所述第一電極、以及所述第二電極，所述絕緣材料和所述多個 間隔具有相同的導(dǎo)熱性。
5. 才艮據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲單元，進(jìn)一步包括絕緣材料，在沖黃向上包圍所述相變材并+、所述多個間隔、 所述第一電極、以及所述第二電極，所述多個間隔具有與所述 絕纟彖材料不同的導(dǎo)熱性。
6. 4艮據(jù)權(quán)利要求5所述的存儲單元，其中，每個所述間隔包括寸氐 k材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲單元，進(jìn)一步包括所述多個間隔和所述第一電極之間的擴散壁壘。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的存儲單元，其中，所述擴散壁壘包括相 變材料層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的存儲單元，其中，所述擴散壁壘包括接 觸所述第一電才及的相變材料層和4妄觸所述間隔的電才及材并牛層。
10. —種存^f諸單元，包才舌第一電才及； 第二電極；所述第 一 電才及和所述第二電4及之間的多個相變部；以及所述第一電才及和所述第二電才及之間的多個間隔，所述多 個間隔限定了所述多個相變部中的階梯式圖案。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的存儲單元，其中，每個所述相變部形 成了由所述多個間隔中的一個或多個限定的矩形層和圓筒形 層之一。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的存儲單元，進(jìn)一步包括絕緣材料，在橫向上包圍所述多個相變材料部、所述多 個間隔、所述第一電極、以及所述第二電極，所述絕纟彖材沖牛和 所述多個間隔具有相同的導(dǎo)熱性。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的存儲單元，進(jìn)一步包括絕緣材料，在橫向上包圍所述多個相變材料部、所述多 個間隔、所述第一電極、以及所述第二電極，所述多個間隔具 有比所述絕緣材料低的導(dǎo)熱性。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的存儲單元，其中，每個所述間隔包括 低k材料。
15. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的存儲單元，進(jìn)一步包括所述多個間隔和所述第 一電才及之間的擴散壁壘。
16. —種存儲單元，包括第一電才及； 第二電才及；所述第 一 電4及和所述第二電才及之間的多個相變材沖牛層， 所述多個相變材料層中的至少兩個包括不同的相變材料；以及所述第一電才及和所述第二電才及之間的多個間隔，所述多 個間隔限定了所述多個相變材料層中的階梯式圖案。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的存儲單元，其中，所述多個相變材料 層中的至少兩個具有不同的結(jié)晶溫度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的存儲單元，其中，每個相變材料層都 提供矩形層或圓筒形層部，每個矩形層或圓筒形層部由所述多 個間隔中的 一個或多個限定。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的存儲單元，進(jìn)一步包括絕緣材料，在橫向上包圍所述多個相變材料層、所述多 個間隔、所述第一電4及、以及所述第二電才及。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的存儲單元，其中，所述多個間隔中的 至少一個包括低k材料。
21. 才艮據(jù)權(quán)利要求16所述的存儲單元，進(jìn)一步包括所述多個間隔和所述第 一電才及之間的擴散壁壘。
22. —種制造存儲器的方法，所述方法包括以下步驟提供包括第一電極和具有開口的絕緣材料層的晶片； 在所述晶片上沉積第一間隔材料層；蝕刻所述第一間隔材津牛層，露出所述開口的底部和部分 側(cè)壁，以形成第一間隔；在所述晶片和所述第 一間隔的露出部分上沉積第二間隔 材泮+層；以及有選4奪地蝕刻所述第二間隔材津+層，以形成短于所述第 一間隔的第二間隔。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，提供所述晶片包括以下 步驟提供包括由絕緣材料包圍的電極材料的經(jīng)過預(yù)處理的晶 片；以及蝕刻所述電極材料，以形成所述第一電才及和所述開口 。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，提供所述晶片包括以下 步驟提供包括由絕》彖材并牛包圍的所述第 一電才及的經(jīng)過預(yù)處理 的晶片；在所述經(jīng)過預(yù)處理的晶片上沉積附加絕纟彖材沖牛；以及蝕刻所述附加絕》彖材料，以露出所述第 一電4及并形成所 述開口。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，提供所述晶片包括以下 步驟提供包括接觸擴散壁壘的第一電極和具有露出所述擴散 壁壘的開口的絕緣材料層的晶片。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，提供所述晶片包括以下 步驟提供包括擴散壁壘和電極材料層的晶片，其中，所述擴 散壁壘包括接觸所述第 一電極的相變材料層，所述電極材料層 4婁觸所述相變材料層。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，沉積所述第一間隔材料 層包4舌以下步驟沉積具有比所述絕緣材料低的導(dǎo)熱性的第一間隔材料。
28. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在所述晶片、所述第一間隔、以及所述第二間隔的露出 部分上沉積相變材并牛層；蝕刻所述相變才才沖牛，以露出所述開口的部分側(cè)壁； 在所述晶片和經(jīng)過蝕刻的相變材料的露出部分上沉積電極材料層；以及平整化所述電4及材料層，以形成第二電才及。
29. 才艮據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在所述晶片、所述第一間隔、和所述第二間隔的露出部 分上沉積相變材#+層；平整化所述相變材料，以露出所述絕緣材料；在經(jīng)過平整化的相變材料和露出的絕纟彖材料上沉積電扭_ 材料層；蝕刻所述電極材料層，露出部分所述絕纟彖材料，以提供 第二電才及；在經(jīng)過蝕刻的電才及材料層和露出的絕纟彖材料上沉積附加 絕緣材料層；以及平整化所述附加絕》彖材^牛層，以露出所述第二電才及。
30. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在所述第一間隔、所述第二間隔、以及所述晶片的露出 部分上沉積相變材并+層；在所述相變材料層上沉積電極材料層；蝕刻所述相變材并+層和所述電才及材并+層，露出所述絕纟彖 材料，以提供第二電極；在所述經(jīng)過蝕刻的相變材并+層、所述第二電才及、以及所 述絕緣材料的露出部分上沉積附加絕緣材料層；以及平整化所述附加絕緣材料層，以露出所述第二電極。
31. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在所述晶片、所述第一間隔、以及所述第二間隔的露出 部分上沉積第 一相變初^+層；蝕刻所述第一相變材料層，露出所述第一間隔，以形成 由所述第二間隔限定的第 一相變部；在所述晶片、所述第一間隔、以及所述第一相變部的露 出部分上沉積第二相變材料層，所述第二相變材料層包括不同 于所述第一相變材料層的相變材料；以及蝕刻所述第二相變材料層，露出所述開口的部分側(cè)壁， 以形成由所述第一間隔限定的第二相變部。
32. —種制造存^f諸器的方法，所述方法包4舌以下步艱《提供包括第一電極和具有開口的絕緣材料層的晶片；在所述晶片上沉積第一間隔材料層；蝕刻所述第 一 間隔材料層，露出所述開口的部分側(cè)壁和 底部，以形成第一間隔；在所述晶片和所述第 一 間隔的露出部分上沉積蝕刻終止 材料層；在所述蝕刻終止材料層上沉積第二間隔材料層；蝕刻所述第二間隔材料層，露出部分所述蝕刻終止材料 層，以形成4豆于所述第一間隔的第二間隔；以及去除所述蝕刻終止材料層的露出部分，以露出所述第一 間隔和所述開口的底部部分。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，提供所述晶片包括以下 步驟提供包括由絕緣材料包圍的電極材料的經(jīng)過預(yù)處理的晶 片；以及蝕刻所述電極材料，以形成所述第一電極和所述開口。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，提供所述晶片包括以下 步驟提供包括由絕緣材料包圍的所述第 一電極的經(jīng)過預(yù)處理 的晶片；在所述經(jīng)過預(yù)處理的晶片上沉積附加絕《彖材料；以及蝕刻所述附加絕緣材料，以露出所述第 一 電極并形成所 述開口。
35. 才艮據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，^是供所述晶片包括以下 步驟提供包括第一電極和絕緣材料層的晶片，其中，所述第 一電極接觸擴散壁壘，所述絕緣材料層具有露出所述擴散壁壘 的開口。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，提供所述晶片包括以下 步驟提供包括擴散壁壘和電極材料層的晶片，所述擴散壁壘 包括接觸所述第一電極的相變材料層，所述電極材料層接觸所 述相變材并+層。
37. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，沉積所述第一間隔材料 層包4舌以下步驟沉積具有^f氐于所述絕^^材^"的導(dǎo)熱性的第一間隔材沖牛。
38. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在所述晶片、所述第一間隔、以及所述第二間隔的露出 部分上沉積相變材并+層；蝕刻所述相變材坤+層，以露出所述開口的部分側(cè)壁；在所述晶片和經(jīng)過蝕刻的相變材泮+的露出部分上沉積電 極材料層；以及平整化所述電才及材津牛層，以形成第二電才及。
39. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在所述晶片、所述第一間隔、和所述第二間隔的露出部 分上沉積相變纟才一牛層；平整化所述相變材^K以露出所述絕鄉(xiāng)彖材料；在經(jīng)過平整化的相變材津牛和露出的絕皇彖才才沖十上沉積電 材料層；蝕刻所述電極材料層，露出所述絕緣材料，以提供第二 電極；
40.在所述第二電極和所述露出的絕緣材并牛上沉積附加絕桑彖 材泮牛層；以及平整化所述附加絕》彖材料層，以露出所述第二電才及。
一步包括以下步驟在所述晶片、所述第一間隔、和所述第二間隔的露出部 分上沉積相變材料層；在所述相變材料層上沉積電4及材料層；蝕刻所述相變才才沖+層和所述電才及才才并+層，以露出所述絕 緣材料并提供第二電極；在所述絕緣材料層、經(jīng)過蝕刻的相變材料層、以及所述 第二電極的露出部分上沉積附加絕緣材料層；以及平整化所述附加絕纟彖材津牛層，以露出所述第二電才及。
41. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在所述晶片、所述第一間隔、和所述第二間隔的露出部 分上沉積第 一相變材4+層；蝕刻所述第一相變材料層，露出部分所述絕緣材料和所 述第一間隔，以形成由所述第二間隔限定的第一相變部；在所述晶片、所述第一間隔、以及所述第一相變部的露 出部分上沉積第二相變材料層，所述第二相變材料層包括不同 于所述第一相變材料層的相變材料；以及蝕刻所述第二相變材料層，露出部分所述絕緣材料，以 形成由所述第一間隔限定的第二相變部。
全文摘要
一種存儲單元，包括第一電極、第二電極、以及第一電極和第二電極之間的相變材料。相變材料具有階梯式編程特性。第一電極、第二電極、以及相變材料形成了通道式或溝槽式存儲單元。
文檔編號G11C11/56GK101110466SQ20071012945
公開日2008年1月23日 申請日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月18日
發(fā)明者托馬斯·哈普, 揚·鮑里斯·菲利普 申請人:奇夢達(dá)北美公司