專利名稱：：具有一小塊定義電性接點(diǎn)區(qū)域的電阻隨機(jī)存取存儲結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是有關(guān)于以相變化為基礎(chǔ)的存儲材料的高密度存儲裝置，包含以硫?qū)倩餅榛A(chǔ)的材料及其它材料，以及用來制造該類裝置的方法。
背景技術(shù)：
：以相變化為基礎(chǔ)的存儲材料被廣泛地運(yùn)用于讀寫光盤片中。而這些材料包括有至少兩種固態(tài)相，包括如一大部分為非晶態(tài)的固態(tài)相，以及一大體上為結(jié)晶態(tài)的固態(tài)相。激光脈沖是用于讀寫光盤片中，以在二種相中切換，并讀取此種材料于相變化之后的光學(xué)性質(zhì)。以相變化材料為基礎(chǔ)的存儲器材料，如硫?qū)倩锊牧霞捌漕愃撇牧?，亦可以通過施加合適于集成電路操作的電流而改變狀態(tài)。此通常為非晶狀態(tài)具有較通常為結(jié)晶狀態(tài)為高的電阻特性，其可以被快速感應(yīng)數(shù)據(jù)之用。此等性質(zhì)有利于作為非易失性存儲器電路的可程序電阻材料，其可以用隨機(jī)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取與寫入。自非晶狀態(tài)改變?yōu)榻Y(jié)晶狀態(tài)的相變化通常是一較低電流的操作。而自結(jié)晶狀態(tài)改變?yōu)榻Y(jié)非晶狀態(tài)的相變化，在此稱為復(fù)位，一般是一高電流操作，其包括一短暫的高電流密度脈沖以熔化或破壞結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其后此相變化材料會(huì)快速冷卻，抑制相變化的過程，使得至少部份相變化結(jié)構(gòu)得以維持在非晶態(tài)。在理想狀態(tài)下，致使相變化材料從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變至非晶態(tài)的復(fù)位電流強(qiáng)度應(yīng)越低越好。欲降低復(fù)位所需的復(fù)位電流強(qiáng)度，可通過減低在存儲器中的相變化材料元件的尺寸、以及減少電極與此相變化材料的接觸面積，從而對此相變化材料元件施加較小的絕對電流值，便可達(dá)成較高的電流密度。此領(lǐng)域發(fā)展的一種方法是致力于在一集成電路結(jié)構(gòu)上形成微小孔洞，并使用微量可程序化的電阻材料填充這些微小孔洞。致力于此等微小孔洞的專利包括于1997年11月11日公告的美國專利第5,687,112號"MultibitSingleCellMemoryElementHavingTaperedContact"、發(fā)明人為Ovshinky;于1998年8月4日公告的美國專利第5,789,277號，，MethodofMakingChalogenide[sic]MemoryDevice"、發(fā)明人為Zahorik等；于2000年11月21日公告的美國專利第6,150,253號"ControllableOvonicPhase-ChangeSemiconductorMemoryDeviceandMethodsofFabricatingtheSame"、發(fā)明人為Doan等。在以非常小的尺度制造這些元件、以及欲滿足大規(guī)模生產(chǎn)存儲元件時(shí)所需求的嚴(yán)格工藝變數(shù)時(shí)，則會(huì)遭遇到問題。較佳地是提供一種存儲單元結(jié)構(gòu)其包括有小尺寸以及低復(fù)位電流，以及用以制造此等結(jié)構(gòu)的方法。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明提供了一存儲單元裝置，而該型存儲單元裝置包含在施加能量后可在電性狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的一存儲材料。該存儲單元裝置具有第一與第二電極、與該第二電極電性接觸的一存儲材料栓塞(相變化材料)、以及被一介電體支持并與該第一電極和該存儲材料栓塞電性接觸的一電性導(dǎo)電薄膜。該介電體在靠近該第一電極處較寬，而在靠近該相變化栓塞處較窄。該導(dǎo)電薄膜與該相變化栓塞接觸的區(qū)域，某種程度上是由在該導(dǎo)電薄膜上形成的介電體的幾何區(qū)域所定義。由另一方面來說，本發(fā)明提供了一存儲單元裝置包含第一與第二電極、與該第二電極電性接觸的一存儲材料栓塞(相變化材料)、以及被一介電體支持并與該第一電極和該存儲材料栓塞電性接觸的一電性導(dǎo)電薄膜。在各種實(shí)施例中，該介電體在靠近該第一電極處較寬，而在靠近該相變化栓塞處較窄。該介電體可為一圓錐(具有一般圓形或橢圓形底)；一角錐(具有一般矩形或正方形底)；一鍥型(具有一般拉長矩形底)；或一截頭圓錐或角錐或鍥型。而該介電體是被該導(dǎo)電薄膜的接觸區(qū)域與該相變化栓塞所截?cái)?，而該相變化栓塞是部分地被該截?cái)鄥^(qū)域所定義，且其精準(zhǔn)度及準(zhǔn)確度是通過該介電體的成形工藝來控制。該電性導(dǎo)電薄膜接觸該第一電極的邊緣部位。該導(dǎo)電薄膜是一外殼，而該導(dǎo)電薄膜的形狀是部分地由該介電體的形狀，及是部分地由該第一電極的邊緣部位所定義。本發(fā)明的另一目的是制造一種存儲單元裝置的方法，通過提供一襯底其具有一金屬層間介電質(zhì)于一表面上；在該金屬層間介電質(zhì)上形成一第一電極層，及圖案化該第一電極層以形成第一電極(底電極)；在該襯底及該底電極上沉積一第一介電材料；移除該第一介電材料的一部位以露出該底電極的邊緣部位，以及在該底電極間的該底電極及一第一介電層上留下成形的介電體；在該介電體及該底電極的露出邊緣上形成一電性導(dǎo)電材料的一薄膜；在該電性導(dǎo)電薄膜上形成一覆蓋薄膜；圖案化該覆蓋薄膜及該電性導(dǎo)電薄膜以在個(gè)別的電極上隔離該電性導(dǎo)電薄膜及該覆蓋薄膜；在該覆蓋薄膜及該第一介電層上沉積一第二介電材料；移除該第二介電材料的一部位以暴露出該覆蓋薄膜部位；移除該覆蓋薄膜的露出部位以暴露出該電性導(dǎo)電薄膜區(qū)域；在該暴露出的該電性導(dǎo)電薄膜及該第二介電材料上沉積一相變化材料；以及在該相變化材料層上圖案化一第二電極層以形成與該電性導(dǎo)電薄膜及第二電極露出區(qū)域接觸的隔離的相變化栓塞。在工藝上有多種步驟可以實(shí)施在各種的工藝上，舉例來說，該襯底可由在一半導(dǎo)體上具有一氧化物層的晶片所提供，像是硅或砷化鎵，或具有一后段工藝(BEOL)金屬層。該介電材料層可通過一高密度等離子體工藝，以及可包含一高密度等離子體摻氟硅玻璃(HDP-FSG)、或一高密度等離子體磷硅玻璃(HDP-PSG)、或一高密度等離子體氮化硅(HDP-SIN)、或一高密度等離子體摻硼-磷硅玻璃(HDP-BPSG)。該第一介電材料可以通過一選擇刻蝕工藝(例如濕法刻蝕或一選擇干法刻蝕)來移除。該電性導(dǎo)電材料薄膜可以通過濺射來形成，例如借著直流濺射；對于一氮化鈦材料，可使用氬氣及氮?dú)饬魍ㄖ猎摓R射室，以及可以使用一鈦標(biāo)靶。舉例來說，適合用來形成該電性導(dǎo)電薄膜的方法包含濺射。例如，用來沉積氮化鈦，可以使用一氬氣及氮?dú)饣旌衔锛耙烩仒?biāo)靶的直流濺射。該覆蓋薄膜應(yīng)對隨后形成的該介電層材料，具有一較高化學(xué)機(jī)械拋光選擇性，該第二介電材料可為一氧化物所沉積、或一摻氟硅玻璃(FSG)、或低介電系數(shù)材料(例如具有一介電系數(shù)低于二氧化硅的材料)。該覆蓋薄膜可用一氣相沉積工藝所形成；對于氮化鈦，可以使用一硅垸及氮?dú)饣旌衔锪魍ㄖ猎摓R射室在控制的的壓力和射頻功率條件下。該覆蓋薄膜及電性導(dǎo)電薄膜可利用一掩膜及刻蝕工藝來圖案化?？梢酝ㄟ^一化學(xué)機(jī)械拋光法，例如具有材料選擇性的化學(xué)機(jī)械拋光工藝，來移除該第二介電材料的一部位；而該電性導(dǎo)電材料是氮化鈦以及該第二介電材料是二氧化硅，例如該化學(xué)機(jī)械拋光工藝可以使用一氧化鉿等離子體。或者，在一刻蝕工藝之后，通過一化學(xué)機(jī)械拋光法來移除該第二介電材料的一部位，而該電性導(dǎo)電材料是氮化鈦以及該第二介電材料是二氧化硅，例如該化學(xué)機(jī)械拋光工藝可以使用一氧化鉿等離子體以及該刻蝕工藝可使用一氫氟酸刻蝕。在至少一些實(shí)施例中該相變化栓塞及該導(dǎo)電薄膜接觸區(qū)域的形狀及大小，是至少部分地由該介電體的形狀及尺寸所決定，而該介電體之上形成該導(dǎo)電薄膜；以及該相變化栓塞及該導(dǎo)電薄膜接觸區(qū)域的形狀及大小，是至少部分地由該由該覆蓋薄膜的露出表面的形狀及尺寸所決定。圖1A是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例繪示兩相鄰存儲單元概括剖視圖。圖1B是依據(jù)圖1A中存儲裝置的一放大的概括剖視圖。圖2A是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例繪示兩相鄰存儲單元概括剖視圖。圖2B是依據(jù)圖2A中存儲裝置的一放大的概括剖視圖。接著底電極的沉積及圖案化，而圖3是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例繪示一存儲裝置工藝步驟的概括剖視圖。接著在該底電極上沉積介電質(zhì)及形成如圖3所示的襯底，而圖4是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例繪示一存儲裝置工藝步驟的概括剖視圖。接著用濕法刻蝕形成如圖4所示的該介電層以露出該底電極的肩部，而圖5是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例繪示一存儲裝置工藝步驟的概括剖視圖。接著在如圖5所示的結(jié)構(gòu)上，沉積一導(dǎo)電薄膜及一覆蓋薄膜，而圖6是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例繪示一存儲裝置工藝步驟的概括剖視圖。接著圖案化該導(dǎo)電薄膜及覆蓋薄膜如圖6所示，而圖7是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例繪示一存儲裝置工藝步驟的概括剖視圖。接著在如圖7所示的結(jié)構(gòu)上沉積一介電質(zhì)，并平坦化該介電層以露出該覆蓋薄膜的一小塊部位，而圖8是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例繪示一存儲裝置工藝步驟的概括剖視圖。'接著移除如圖8所示的結(jié)構(gòu)的覆蓋層的露出部位，而圖9是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例繪示一存儲裝置工藝步驟的概括剖視圖。接著沉積一相變化材料層及一頂電極材料層在如圖9所示的結(jié)構(gòu)上，而圖io是依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例繪示一存儲裝置工藝步驟的概括剖視圖。圖11至圖18是依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例繪示一存儲裝置工藝步驟的概括剖視圖。圖19是繪示包含相變化存儲元件的一存儲陣列的概要結(jié)構(gòu)圖。主要元件符號說明10、20相變化存儲單元32介電襯底34、144、244底電極(第一電極)42、82介電層54、264介電體62、102、202電性導(dǎo)電薄膜64、104、204覆蓋薄膜58、68、268邊緣部位74覆蓋薄膜外殼78、84、106小塊區(qū)域(暴露區(qū)域)82第二介電層(金屬層)106頂表面112、212相變化材料栓塞114、214頂電極(第二電極)具體實(shí)施例方式通過參考以下圖式所繪示的本發(fā)明的替代實(shí)施例，將能更進(jìn)一步描述本發(fā)明。此等圖式是概略的顯示本發(fā)明的特征及其與其它特征與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，但非關(guān)其規(guī)模。為了使呈現(xiàn)方式更清晰在圖式中所繪示的本發(fā)明實(shí)施例中，各圖式間所使用的相關(guān)元件并不特別地重新標(biāo)號表示在各圖式中。參照圖1A及圖1B，是繪示依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一相變化存儲單元10。該存儲單元包含一底電極144、一電性導(dǎo)電薄膜102、一覆蓋薄膜104、一相變化材料栓塞112及一頂電極114。該電性導(dǎo)電薄膜是由一介電體54所支持，而該介電體54是在底部寬，而其置于該底電極144之上，且其是在頂部較窄。該介電體54可以有各種形式的設(shè)計(jì)，舉例來說包含一圓錐(具有一般圓形或橢圓形底)；一角錐(具有一般矩形或正方形底)；一鍥型(具有一般拉長矩形底)；或如在圖1A、圖1B中的實(shí)施例是一截頭圓錐或角錐或鍥型。該電性導(dǎo)電薄膜102接觸該底電極144的邊緣部位68。因此，該電性導(dǎo)電薄膜102就像是一外殼，而該電性導(dǎo)電薄膜102的形狀是部分地由該介電體54的形狀所定義，而部分地由該底電極144的邊緣部位68所定義。在頂部位置一開口穿透該覆蓋薄膜104暴露出該電性導(dǎo)電薄膜102表面的一小范圍限制區(qū)域106，以及該相變化栓塞112與該電性導(dǎo)電薄膜102在該限制區(qū)域106上接觸。該頂電極114與該相變化栓塞112的上表面接觸。穿透該存儲單元的電流如箭頭12所指示；更特別地，由該頂電極114經(jīng)過該相變化栓塞112至該電性導(dǎo)電薄膜102而經(jīng)過被該開口至該覆蓋薄膜的該限制區(qū)域106的電流，以及通過該電性導(dǎo)電薄膜102與該底電極144的邊緣部位接觸，電流經(jīng)過該電性導(dǎo)電薄膜102至該底電極144。參照圖2A及圖2B，是繪示依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的一相變化存儲單元20。該存儲單元包含一底電極244、一電性導(dǎo)電薄膜202、一覆蓋薄膜204、一相變化材料栓塞212及一頂電極214。該電性導(dǎo)電薄膜是由一介電體264所支持，而該介電體264是在底部寬，而其置于該底電極244之上，且其是在頂部較窄。在圖2A及圖2B中介電體264非截頭形狀(在圖1A及圖1B是截頭形狀)，該介電體264可以有各種形式的設(shè)計(jì)，舉例來說包含一圓錐(具有一般圓形或橢圓形底)；一角錐(具有一般矩形或正方形底)；一鍥型(具有一般拉長矩形底)。該電性導(dǎo)電薄膜202接觸該底電極244的邊緣部位268。因此，該電性導(dǎo)電薄膜202就像是一外殼，而該電性導(dǎo)電薄膜202的形狀是部分地由該介電體264的形狀所定義，而部分地由該底電極244的邊緣部位268所定義。在頂部位置一開口穿透該覆蓋薄膜204暴露出該電性導(dǎo)電薄膜202表面的一小范圍限制區(qū)域206，以及該相變化栓塞112與該電性導(dǎo)電薄膜202在該限制區(qū)域206上接觸。該頂電極214與該相變化栓塞212的上表面接觸。穿透該存儲單元的電流如箭頭22所指示；更特別地，由該頂電極214經(jīng)過該相變化栓塞212至該電性導(dǎo)電薄膜202而經(jīng)過被該開口至該覆蓋薄膜的該限制區(qū)域206的電流，以及通過該電性導(dǎo)電薄膜202與該底電極244的邊緣部位接觸，電流經(jīng)過該電性導(dǎo)電薄膜202至該底電極244。該存儲單元的實(shí)施例中包含以相變化為基礎(chǔ)的存儲材料，其中包含以硫?qū)倩餅榛A(chǔ)的材料或其它材料來做為該存儲材料112、212。相變化合金可于一第一結(jié)構(gòu)態(tài)與第二結(jié)構(gòu)態(tài)之間切換，其中第一結(jié)構(gòu)態(tài)是指此材料大體上為非晶固相，而第二結(jié)構(gòu)態(tài)是指此材料大體上為結(jié)晶固相。這些合金系至少為雙穩(wěn)定的(bistable)。此詞匯「非晶」是用以指稱一相對較無次序的結(jié)構(gòu)，其較之一單晶更無次序性，而帶有可偵測的特征如比結(jié)晶態(tài)更高的電阻值。此詞匯「結(jié)晶」是用以指稱一相對較有次序的結(jié)構(gòu)，其較之非晶態(tài)更有次序，因此包括有可偵測的特征例如比非晶態(tài)更低的電阻值。典型地，相變化材料可電切換至完全結(jié)晶態(tài)與完全非晶態(tài)之間所有可偵測的不同狀態(tài)。其它受到非晶態(tài)與結(jié)晶態(tài)的改變而影響的材料特中包括，原子次序、自由電子密度、以及活化能。此材料可切換成為不同的固態(tài)、或可切換成為由兩種以上固態(tài)所形成的混合物，提供從非晶態(tài)至結(jié)晶態(tài)之間的灰階部分。此材料中的電性質(zhì)也可能隨之改變。相變化合金可以通過施加電脈沖從一相狀態(tài)變化成另一相狀態(tài)。已經(jīng)觀察出一較短較高振幅脈沖容易使相變化材料變成一般非晶狀態(tài)，一般稱作為重設(shè)脈沖。較長較低振幅脈沖容易使相變化材料變成一通常結(jié)晶狀態(tài)，一般稱作為程序脈沖。較短較長振幅脈沖內(nèi)的能量夠高到使結(jié)晶結(jié)構(gòu)的鍵能斷裂，并且短到足以避免原子重新排成結(jié)晶狀態(tài)。適合脈沖的狀況可以依照經(jīng)驗(yàn)法則判斷，不需要過多的實(shí)驗(yàn)，而能找出適用于一特定的相變化合金的條件。下列說明里，相變化材料稱為GST，應(yīng)了解其它類型相變化材料也可以使用。用以實(shí)施在一存儲裝置的材料為Ge2Sb2Te5。再次參照圖1A、圖1B或圖2A、圖2B，存取電路可以利用各種不同的組態(tài)實(shí)施來與該第一電極144(244)及該第二電極114(214)接觸，以控制該存儲單元的操作，使用該存儲材料實(shí)施時(shí)其可被程序化以設(shè)定該相變化材料112(212)為該兩種固相之一，并可被可逆地作用。舉例來說，使用一硫?qū)倩餅榛A(chǔ)的相變化材料，該存儲單元可被設(shè)定在一相對高的電阻狀態(tài)，其中至少在該電流路徑中該電橋的一部分是一非晶固相態(tài)，而一相對低的電阻狀態(tài)其中在該電流路徑中電橋的大部分是一結(jié)晶固相態(tài)。舉例來說施加一合適的較短、高振幅的電流脈沖讓該相變化材料112(212)局部地改變?yōu)橐环蔷Ч滔鄳B(tài)，如圖1B中116所指。依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一存儲單元結(jié)構(gòu)，如圖1A及圖1B(或類似的圖2A及圖2B)可被建構(gòu)為圖3至圖10中所示。首先參照圖3，將適合做為底電極的一層電性導(dǎo)電材料沉積于一介電襯底32上，并圖案化(例如使用掩膜或刻蝕)，以形成底電極34。舉例來說，在一PCRAM結(jié)構(gòu)中，合適的襯底包含有一覆硅氧化物或砷化鎵；或一后段工藝金屬層。接著，在該襯底32上形成一介電材料層(例如二氧化硅)，覆蓋住該圖案化的底電極34如圖4所示。該介電材料覆蓋該襯底32，如圖4中標(biāo)號42所示，以及覆蓋該圖案化的底電極34，如圖4中標(biāo)號44所示。舉例來說，該介電材料層可通過高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(HDP-CVD)形成。該介電材料層厚度范圍約在500埃至2000埃之間，例如約1000埃。舉例來說，該介電材料層可通過一高密度等離子體工藝，以及可包含高密度等離子體摻氟硅玻璃(HDP-FSG)、或高密度等離子體磷硅玻璃(HDP-PSG)、或高密度等離子體氮化硅(HDP-SIN)、或高密度等離子體氮化硅(HDP-SIN)、或高密度等離子體摻硼-磷硅玻璃(HDP-BPSG)。接著，如圖5所示，移除該介電層的一部位以露出該底電極的邊緣部位58，如餅圖標(biāo)57所示。該介電層42的一剩余部位覆蓋于鄰近該圖案化電極34的該襯底，而在該電性導(dǎo)電薄膜上組成一介電體54。舉例來說，該材料可通過使用在該介電層42、44材料及該底電極34材料間高刻蝕選擇比例的濕法刻蝕來移除。舉例來說，此等材料應(yīng)依照以下原則來選擇若該介電層材料為二氧化硅，而該底電極材料可為氮化鉭或氮化鈦。該電極材料是選自與該可程序化電阻存儲材料兼容的材料，以及做為在該導(dǎo)電材料與一相變化材料間的一擴(kuò)散勢壘。替代地，該電極材料可為氮化鋁鈦或氮化鋁鉭，或亦可結(jié)合選自下列群組元素之一者或更多鈦(Ti)，鎢(W)，鉬(Mo),鋁(Al)，鉭(Ta)，銅(Cu)，鉑(Pt),銥(Ir),鑭(La),鎳(Ni),釕(Ru)及其合金。接著，在圖5所示結(jié)構(gòu)上形成一電性導(dǎo)電材料薄膜，如圖6所示的圖標(biāo)62。該導(dǎo)電薄膜62覆蓋該介電層52的表面在該襯底32、該介電體54及該底電極34的邊緣部位58上。舉例來說，適合用作該導(dǎo)電薄膜的材料包含氮化鉭或氮化鈦。該電極材料是選自與該可程序化電阻存儲材料兼容的材料，以及做為該導(dǎo)電材料與一相變化材料間擴(kuò)散勢壘。替代地，該電極材料可為氮化鋁鈦或氮化鋁鉅，或亦可結(jié)合選自下列群組元素之一者或更多鈦(Ti),鎢(W),鉬(Mo)，鋁(Al),鉭(Ta)，銅(Cu),鉑(Pt),銥(Ir),鑭(La),鎳(Ni)，釕(Ru)及其合金。而該電性導(dǎo)電薄膜62具有一厚度范圍在約22埃至500埃之間，一般約在50埃。舉例來說，適合用來形成該電性導(dǎo)電薄膜的方法包含濺射。例如，用來沉積氮化鈦，可以使用一氬氣及氮?dú)饣旌衔锛耙烩仒?biāo)靶的直流濺射。而沉積時(shí)間將取決于直流功率大小，例如約在功率6500W時(shí)間4秒，及在更低功率下(例如1500W)較長的時(shí)間。接著在該電性導(dǎo)電薄膜62上形成一覆蓋薄膜，如圖6所示標(biāo)號64。舉例來說，適合用作該覆蓋薄膜材料包含氮化硅?？墒褂闷渌采w薄膜材料；該覆蓋薄膜64應(yīng)對隨后形成的該介電層82材料(參見圖8)，具有一較高化學(xué)機(jī)械拋光選擇性，而覆蓋薄膜可較佳為氮化硅。舉例來說，介電層82可為一氧化物、一摻氟硅玻璃(FSG)、或低介電系數(shù)材料?？蛇m用對氧化物的選擇性大于50，例如使用氧化鈰等離子體做為化學(xué)機(jī)械拋光等離子體；在這樣的處理?xiàng)l件下當(dāng)移除500埃的介電層時(shí)而僅會(huì)移除約10埃的氮化硅層?？梢岳脤殡妼?2有較高化學(xué)機(jī)械拋光選擇性的介電層來取代氮化硅。該覆蓋薄膜64具有一厚度范圍約在100埃至1000埃之間，例如約200埃。適合用來形成該覆蓋薄膜的方法包含，以氮化硅為例在以下的條件沉積約195sccm的硅烷(SiH4);約8000cssm的氮?dú)?；射頻功率約300W;壓力約2.6torr。而所形成薄膜的厚度可通過控制該沉積時(shí)間來控制。接著，圖案化該電性導(dǎo)電薄膜及該覆蓋薄膜，例如在一掩膜及刻蝕工藝中在各自的電極上隔離該導(dǎo)電薄膜72及該覆蓋薄膜74，如圖7所示。這樣暴露出該介電層52表面的區(qū)域76。如圖7中所繪示該薄膜是外殼，而其形狀是部分地由該介電體54來決定。特別地，該外殼72、74是底部寬，而在該底部位置該導(dǎo)電外殼72接觸該底電極的邊緣部位，且其頂部較窄，在該頂部位置該覆蓋外殼74具有一小塊區(qū)域78，并在該介電體54的頂部截頭位置上形成這些外殼。接著，在該隔離薄膜及該介電層的露出表面上形成一第二介電層，以及移除該第二介電層的一部位，以露出在該覆蓋薄膜外殼74的頂部的該小塊區(qū)域84，以及留下該第二介電層的部位82，如圖8中所繪示。舉例來說，這些材料可被多種工藝移除。在第一種工藝，通過化學(xué)機(jī)械拋光來移除該第二介電層的上部位，以平坦化該小塊區(qū)域84下方金屬層。為了要控制該覆蓋薄膜的暴露區(qū)域84的大小而限制平坦化的范圍是非常重要的，也因此控制該相變化材料與該電性導(dǎo)電薄膜的接觸區(qū)域(參見圖9及圖10)。一般來說，該金屬層82的移除應(yīng)在該覆蓋薄膜頂部露出時(shí)就停止，亦或無論如何在大量移除該覆蓋薄膜材料的前就要停止，且較佳地在該導(dǎo)電薄膜的頂表面106露出時(shí)停止；舉例來說，在化學(xué)機(jī)械拋光在要達(dá)到上述情況可通過終點(diǎn)偵測來達(dá)成?；蛘呤?，可以使用一材料選擇化學(xué)機(jī)械拋光法。舉例來說，當(dāng)該介電材料為二氧化硅而該覆蓋薄膜為氮化硅時(shí)，當(dāng)需提供一較高選擇性時(shí)(氧化物氮化硅〉50:1)，可以使用一氧化鉿等離子體。該拋光可以在一小塊區(qū)域84上停止。舉例來說，替代地可以使用兩步驟工藝包含化學(xué)機(jī)械拋光平坦化的氧化鉿等離子體，接著以浸泡氫氟酸以露出該覆蓋薄膜的一小塊區(qū)域。接著，移除該覆蓋材料的露出的小塊區(qū)域84以形成該覆蓋外殼74的開口，如在圖9所示的W，露出該電性導(dǎo)電層72的一小塊區(qū)域，留下具有一定義的小區(qū)域106的一電性導(dǎo)電外殼102，如圖9所示。例如，該覆蓋材料可以被對該覆蓋薄膜材料具有較高選擇性的刻蝕移除。接著，在圖9所示的結(jié)構(gòu)上沉積一層相變化材料，以及在該相變化材料層上形成適合做為頂電極的一電性導(dǎo)電材料層，以及圖案化上述金屬層以形成相變化栓塞112，并被該頂電極114所覆蓋，如圖10中所示。此步驟系控制來定義該區(qū)域106的寬度在一個(gè)范圍內(nèi)，例如約在100埃至500埃。該介電體54的外型及尺寸可借著控制該高密度等離子體沉積而控制于良好的準(zhǔn)確度及精準(zhǔn)度。依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一存儲單元結(jié)構(gòu)，如圖2A及圖2B可由如圖11至圖18中所示的工藝建構(gòu)。首先參照圖11，將適合做為底電極的一層電性導(dǎo)電材料沉積于一介電襯底32上，并圖案化(例如使用掩膜或刻蝕)，以形成底電極34。舉例來說，在一PCRAM結(jié)構(gòu)中，合適的襯底包含有一覆硅氧化物或砷化鎵；或一后段工藝金屬層。接著，在該襯底32上形成一介電材料金屬層(例如二氧化硅)，覆蓋住該圖案化的底電極34如圖12所示。該介電材料覆蓋該襯底32，如圖12中標(biāo)號42所示，以及覆蓋該圖案化的底電極34，如圖12中標(biāo)號44所示。舉例來說，該介電材料層可通過高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(HDP-CVD)形成。該介電材料層厚度范圍約在500埃至2000埃之間，例如約1000埃。舉例來說，該介電材料層可通過一高密度等離子體工藝，以及可包含高密度等離子體慘氟硅玻璃(HDP-FSG)、高密度等離子體磷硅玻璃(HDP-PSG)、或高密度等離子體氮化硅(HDP-SIN)、或高密度等離子體氮化硅(HDP-SIN)、或高密度等離子體慘硼-磷硅玻璃(HDP-BPSG)。接著，如圖13所示，移除該介電層的一部位以露出該底電極的邊緣部位158，如餅圖標(biāo)157所示。該介電層42的一剩余部位覆蓋于鄰近該圖案化電極34的該襯底，而在該電性導(dǎo)電薄膜上組成一介電體154。舉例來說，該材料可通過使用在該介電層42、44材料及該底電極34材料間高刻蝕選擇比例的濕法刻蝕來移除。舉例來說，此等材料應(yīng)依照以下原則來選擇若該介電層材料為二氧化硅，而該底電極材料可為氮化鉭或氮化鈦。該電極材料是選自與該可程序化電阻存儲材料兼容的材料，以及做為在該導(dǎo)電材料與一相變化材料間的一擴(kuò)散勢壘。替代地，該電極材料可為氮化鋁鈦或氮化鋁鉭，或亦可結(jié)合選自下列群組元素之一者或更多鈦(Ti)，鎢(W),鉬(Mo),鋁(Al)，鉭(Ta),銅(Cu),鉑(Pt),銥(Ir)，鑭(La)，鎳(Ni),釕(Ru)及其合金。接著，在圖13所示結(jié)構(gòu)上形成一電性導(dǎo)電材料薄膜，如圖14所示的圖標(biāo)162。該導(dǎo)電薄膜162覆蓋該介電層152的表面在該襯底32、該介電體154及該底電極34的邊緣部位158上。舉例來說，適合用作該導(dǎo)電薄膜的材料包含氮化鉭或氮化鈦。該電極材料是選自與該可程序化電阻存儲材料兼容的材料，以及做為該導(dǎo)電材料與一相變化材料間擴(kuò)散勢壘。替代地，該電極材料可為氮化鋁鈦或氮化鋁鉭，或亦可結(jié)合選自下列群組元素之一者或更多鈦(Ti)，鎢(W)，鉬(Mo),鋁(Al)，鉭(Ta)，銅(Cu),鉑(Pt)，銥(Ir)，鑭(La),鎳(Ni),釕(Ru)及其合金。而該電性導(dǎo)電薄膜162具有一厚度范圍在約22埃至500埃之間，一般約在50埃。接著，在該電性導(dǎo)電薄膜162上形成一覆蓋薄膜，如圖14所示標(biāo)號164。舉例來說，適合用作該覆蓋薄膜材料包含氮化硅?？墒褂闷渌采w薄膜材料；該覆蓋薄膜164應(yīng)對隨后形成的該介電層182材料(參見圖16)，具有一較高化學(xué)機(jī)械拋光選擇性，而覆蓋薄膜可較佳為氮化硅。當(dāng)然，當(dāng)對介電層182有較高化學(xué)機(jī)械拋光選擇性時(shí)，該介電層可取代氮化硅。該覆蓋薄膜164具有一厚度范圍約在100埃至1000埃之間，例如約200埃。適合用來形成該覆蓋薄膜的方法包含，例如先前所提及的沉積方法。接著，圖案化該電性導(dǎo)電薄膜及該覆蓋薄膜，例如在一掩膜刻蝕工藝中在各自的電極上隔離該導(dǎo)電薄膜172及該覆蓋薄膜174，如圖15所示。這樣暴露出該介電層152表面的區(qū)域176。如圖15中所繪示，該薄膜是外殼，而其形狀是部分地由該介電體154來決定。特別地，該外殼172、174是底部寬，而在該底部位置該導(dǎo)電外殼172接觸該底電極的邊緣部位，且頂部窄，在該頂部位置該覆蓋外殼174具有一小塊區(qū)域178，并在該介電體154的頂點(diǎn)位置上形成這些外殼。接著，在該隔離薄膜及該介電層的露出表面上形成一第二介電層，以及移除該第二介電層的一部位，以露出在該覆蓋薄膜外殼174的頂部的該小塊區(qū)域184，以及留下該第二介電層的部位182，如圖16中所繪示。舉例來說，這些材料可被多種工藝移除。在第一種工藝，通過化學(xué)機(jī)械拋光來移除該第二介電層的上部位，以平坦化該小塊區(qū)域184下方金屬層。為了要控制該覆蓋薄膜的暴露區(qū)域184的大小而限制平坦化的范圍是非常重要的，也因此控制該相變化材料與該電性導(dǎo)電薄膜的接觸區(qū)域(參見圖17及圖18)。一般來說，該金屬層182的移除應(yīng)在該覆蓋薄膜頂部露出時(shí)就停止，亦或無論如何在大量移除該覆蓋薄膜材料的前就要停止，且較佳地在該導(dǎo)電薄膜的頂表面206露出時(shí)停止；舉例來說，在化學(xué)機(jī)械拋光在要達(dá)到上述情況可通過終點(diǎn)偵測來達(dá)成?；蛘呤?，可以使用一材料選擇化學(xué)機(jī)械拋光法。舉例來說，當(dāng)該介電材料為二氧化硅而該覆蓋薄膜為氮化硅時(shí)，當(dāng)需提供一較高選擇性時(shí)(氧化物氮化硅〉50:1)，可以使用一氧化鉿等離子體。該拋光可以在一小塊區(qū)域184上停止。舉例來說，替代地可以使用兩步驟工藝包含化學(xué)機(jī)械拋光平坦化的氧化鉿等離子體，接著以浸泡氫氟酸以露出該覆蓋薄膜的一小塊區(qū)域。接著，移除該覆蓋材料的露出的小塊區(qū)域184以形成該覆蓋外殼174的開口，如在圖17所示的W'，露出該電性導(dǎo)電層172的一小塊區(qū)域，留下具有一定義的小區(qū)域206的一電性導(dǎo)電外殼202，如圖17所示。例如，該覆蓋材料可以被對該覆蓋薄膜材料具有較高選擇性的刻蝕移除。接著，在圖17所示的結(jié)構(gòu)上沉積一層相變化材料，以及在該相變化材料層上形成適合做為頂電極的一電性導(dǎo)電材料層，以及圖案化上述金屬層以形成相變化栓塞212，并被該頂電極214所覆蓋，如圖18中所示。圖19是繪示一存儲陣列，其可利用本文所述的方式形成。在圖19中，一共同源極線1928、一字線1923、以及一字線1924是安排為大致上平行于Y軸。位線1941,1942則是安排為大致上平行于X軸。因此，在方塊1945中的一Y譯碼器與一字線驅(qū)動(dòng)器，是耦接至字線1923,1924。而在方塊1946中的一X譯碼器與一組感測放大器，是耦接至位線1941,1942。共同源極線1928是耦接至存取晶體管1950,1951,1952,1953的源極終端。存取晶體管1950的柵極是耦接至字線1923。存取晶體管1951的柵極是耦接至字線1924。存取晶體管1952的柵極是耦接至字線1923。存取晶體管1953的柵極是耦接至字線1924。存取晶體管1950的漏極是耦接至存儲單元1935的底電極構(gòu)件1932，此存儲單元具有頂電極構(gòu)件1934。此頂電極構(gòu)件1934是耦接至位線1941。如圖所示，共同源極線1928是被二列存儲單元共享，其中一列是在圖中呈現(xiàn)Y軸方向排列。在其它實(shí)施例中，此存取晶體管可被二極管或其它用以在讀取與寫入數(shù)據(jù)陣列中控制電流至選定裝置的結(jié)構(gòu)所取代。權(quán)利要求1、一種存儲單元裝置，其特征在于，包含第一及第二電極、與該第二電極電性接觸的一存儲材料栓塞、以及一電性導(dǎo)電薄膜，該電性導(dǎo)電薄膜被一介電體所支持，并與該第一電極及該存儲材料栓塞電性接觸。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲單元裝置，其特征在于，其中該介電體是在靠近該第一電極處較寬，而在靠近該存儲材料栓塞處較窄。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲單元裝置，其特征在于，其中該介電體是呈具有一般圓形或橢圓形為底的一圓錐形，或者該介電體是呈具有一般矩形或正方形為底的一角錐形，或者該介電體是呈具有一般拉長矩形為底的一鍥形。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲單元裝置，其特征在于，其中該介電體是呈一截頭圓錐形、一角錐形或一鍥形。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲單元裝置，其特征在于，其中該電性導(dǎo)電薄膜接觸該第一電極的邊緣部位。6、一種用以制造一存儲單元裝置的方法，其特征在于，包含提供一襯底其具有一金屬層間介電質(zhì)于一表面上；在該金屬層間介電質(zhì)上形成一第一電極層，及圖案化該第一電極層以形成第一電極；在該襯底及該第一電極上沉積一第一介電材料；移除該第一介電材料的一部份以露出該第一電極的邊緣部位，在該第一電極上留下成形的介電體，以及在該第一電極之間留下一第一介電層；形成一電性導(dǎo)電薄膜；在該電性導(dǎo)電薄膜上形成一覆蓋薄膜；圖案化該覆蓋薄膜及該電性導(dǎo)電薄膜，以在個(gè)別的電極上隔離該電性導(dǎo)電薄膜及該覆蓋薄膜；在該覆蓋薄膜及該第一介電層上沉積一第二介電材料；移除該第二介電材料的一部份以暴露出該覆蓋薄膜部位；移除該覆蓋薄膜的露出部位以暴露出該電性導(dǎo)電薄膜區(qū)域；在該暴露出的該電性導(dǎo)電薄膜及該第二介電材料上沉積一相變化材料；以及在該相變化材料層上沉積一第二電極層圖案化該第二電極層及該相變化材料層，以形成與該第二電極及該電性導(dǎo)電薄膜露出區(qū)域接觸的隔離相變化栓塞。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中提供一襯底包含提供在一半導(dǎo)體上具有一層氧化物的一晶片，或者提供在一硅材料上具有一層氧化物的一晶片，或者提供在一砷化鎵材料上具有一層氧化物的一晶片，或者提供含有一后段工藝金屬層的一晶片。8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中沉積一第一介電材料包含一高密度等離子體化學(xué)氣相沉積HDP-CVD工藝、一高密度等離子體摻氟硅玻璃HDP-FSG工藝、一高密度等離子體磷硅玻璃HDP-PSG工藝、一高密度等離子體氮化硅HDP-SIN工藝或一高密度等離子體摻硼-磷硅玻璃HDP-BPSG工藝。9、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中移除該介電材料的一部分包含一選擇性刻蝕工藝。10、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中在該介電體上形成一電性導(dǎo)電材料薄膜的步驟包含濺射。11、根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，其中該濺射包含直流濺射，或者該濺射包含使用一氬氣及氮?dú)饣旌衔铩⒓耙烩仒?biāo)靶的直流濺射，以及該電性導(dǎo)電材料包含氮化鈦。12、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中形成一覆蓋薄膜包含形成具有對該第二介電材料具有一較高化學(xué)機(jī)械拋光CMP選擇性的一材料薄膜，或者形成一覆蓋薄膜包含一氣相沉積工藝，或者形成一覆蓋薄膜包含使用一硅烷SiH4及氮?dú)饬鞯臍庀喑练e工藝，以及該覆蓋薄膜包含氮化硅，或者形成一覆蓋薄膜包含在2.6torr氣壓下及在300W射頻功率下，使用一195sccm的硅烷SiEU流及一8000cssm的氮?dú)饬鞯臍庀喑练e工藝，以及該覆蓋薄膜包含氮化硅。13、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中沉積一第二介電材料包含沉積一氧化物、沉積一摻氟硅玻璃或沉積一低介電系數(shù)的介電質(zhì)。14、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中圖案化該覆蓋薄膜及該電性導(dǎo)電薄膜包含一掩膜及刻蝕工藝。15、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中移除該第二介電材料的一部份包含化學(xué)機(jī)械拋光工藝。16、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中移除該第二介電材料的一部份包含一具有材料選擇性的化學(xué)機(jī)械拋光工藝。17、根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，其中形成一電性導(dǎo)電材料的一薄膜包含形成氮化鈦的一薄膜，以及沉積一第二介電材料包含沉積一氧化硅，以及其中移除該第二介電材料的一部份包含使用一氧化鈰等離子體的一化學(xué)機(jī)械拋光工藝。18、根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中移除該第二介電材料的一部份包含在一刻蝕工藝后的一化學(xué)機(jī)械拋光工藝。19、根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，其中移除該第二介電材料的一部份包含在一使用氫氟酸刻蝕工藝之后，使用一氧化鈰等離子體的化學(xué)機(jī)械拋光工藝。全文摘要本發(fā)明公開了一種具有一小塊定義電性接點(diǎn)區(qū)域的電阻隨機(jī)存取存儲結(jié)構(gòu)。一存儲單元裝置，而該存儲單元包含在施加能量后可在電性狀態(tài)間轉(zhuǎn)換的一存儲材料，包含第一與第二電極、與該第二電極電性接觸的一存儲材料栓塞(相變化材料)、以及被一介電體支持并與該第一電極和該存儲材料栓塞電性接觸的一電性導(dǎo)電薄膜。該介電體在靠近該第一電極處較寬，而在靠近該相變化栓塞處較窄。該導(dǎo)電薄膜與該相變化栓塞接觸的區(qū)域，某種程度上是由在該導(dǎo)電薄膜上形成的介電體的幾何區(qū)域所定義。同時(shí)，本發(fā)明包含用以制造本裝置的方法，包含在一第一電極上建構(gòu)一介電體，及在該介電體上一形成導(dǎo)電薄膜的步驟。文檔編號G11C16/02GK101359717SQ200810131159公開日2009年2月4日申請日期2008年7月30日優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日發(fā)明者何家驊,謝光宇,賴二琨申請人:旺宏電子股份有限公司