專利名稱：一種存儲(chǔ)裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于使用相變化存儲(chǔ)材料，像是硫?qū)倩锱c其它可程序化 電阻材料的高密度存儲(chǔ)裝置，以及制造此等裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
如硫?qū)倩锛邦愃撇牧系拇说认嘧兓鎯?chǔ)材料，可通過(guò)施加其幅度適 用于集成電路中的電流，而致使晶相變化。 一般而言非晶態(tài)的特征是其電 阻高于結(jié)晶態(tài)，此電阻值可輕易測(cè)量得到而用以作為指示。這種特性則引 發(fā)使用可程序化電阻材料以形成非易失性存儲(chǔ)器電路等興趣，此電路可用 于隨機(jī)存取讀寫。
從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變至結(jié)晶態(tài)一般是一低電流步驟。從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變至非晶態(tài)
(以下指稱為復(fù)位(reset))—般是一高電流歩驟，其包括一短暫的高電流密度 脈沖以融化或破壞結(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(guò)程，使得至少部份相變化結(jié)構(gòu)得以維持在非晶態(tài)。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)位電流幅度應(yīng)越低越好。欲降低復(fù) 位所需的復(fù)位電流幅度，可通過(guò)減低在存儲(chǔ)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而達(dá)成，因此可針對(duì)此相變 化材料元件施加較小的絕對(duì)電流值而達(dá)成較高的電流密度。
相變化存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)引起的一項(xiàng)課題，是與該相變化材料接觸的電極的熱 庫(kù)效應(yīng)。因?yàn)橄嘧兓l(fā)生是由加熱的結(jié)果，而該電極的該相對(duì)較高熱傳導(dǎo) 率會(huì)使熱由該相變化材料散失，因而需要更高的電流來(lái)引起所需的相變 化。
因此，需要提供一種解決上述該電極熱庫(kù)課題的結(jié)構(gòu)，使得存儲(chǔ)單元 結(jié)構(gòu)具有較低的復(fù)位電流，以及制造此等結(jié)構(gòu)的方法，以符合在大量存儲(chǔ) 裝置制造上規(guī)格變異所需的嚴(yán)格工藝。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種存儲(chǔ)裝置，包含一第一電 極層包括一第一電極材料， 一第二電極層包括一第二電極材料。該裝置包 含一熱隔離結(jié)構(gòu)包括一熱隔離材料層在該第一及第二電極材料層之間。該 熱隔離材料具有低于該第一及第二電極材料的一熱傳導(dǎo)率。該第一及第二 電極層及該熱隔離結(jié)構(gòu)定義具有一側(cè)壁的一多層疊層。 一側(cè)壁導(dǎo)電層包含 一側(cè)壁導(dǎo)電材料在該多層疊層的該側(cè)壁上，該側(cè)壁導(dǎo)電材料具有一高于該 熱隔離材料的一電性導(dǎo)電率。 一存儲(chǔ)元件包含存儲(chǔ)材料在該第二電極層之 上。
本發(fā)明公開(kāi)一種用來(lái)制造一存儲(chǔ)裝置的方法，而該方法包含形成一多 層疊層包括一第一電極層包含一第一電極材料， 一第二電極層包含一第二 電極材料，以及一熱隔離結(jié)構(gòu)包含一熱隔離材料層在該第一及第二電極材 料層之間。該熱隔離材料具有低于該第一及第二電極材料的一熱傳導(dǎo)率， 該多層疊層具有一側(cè)壁。在一些實(shí)施例中該熱隔離材料包含介電材料。本 方法包含形成一側(cè)壁導(dǎo)電層包括一側(cè)壁導(dǎo)電材料在該多層疊層的該側(cè)壁 上。該側(cè)壁導(dǎo)電材料具有一高于該熱隔離材料的一電性導(dǎo)電率。本方法更 包含形成一存儲(chǔ)元件包括存儲(chǔ)材料在該第二電極層之上。
本發(fā)明所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)降低從該存儲(chǔ)元件被帶走的熱量，有效地增加在 該存儲(chǔ)元件中每單位電流值所產(chǎn)生的熱量，以及因此降低為了引起一相變 化所需要的電流值。該熱隔離結(jié)構(gòu)包含具有一小于該第一及第二電極層材 料的熱傳導(dǎo)率的材料，因此限制了由該存儲(chǔ)元件的該主動(dòng)區(qū)域熱的流散。 該熱隔離材料增加了在該存儲(chǔ)元件及該高熱容存取電路及/或偏壓結(jié)構(gòu)之 間的熱阻礙。該熱隔離材料也可具有一低于該側(cè)壁導(dǎo)電層的一熱傳導(dǎo)率， 因此集中熱流在該側(cè)壁導(dǎo)電層內(nèi)。該側(cè)壁導(dǎo)電層可以在該側(cè)壁上使用材料 的薄膜沉積技術(shù)來(lái)形成，因此在寬度上可低于用來(lái)形成該多層疊層的工 藝， 一般是一光刻工藝。該側(cè)壁導(dǎo)電層的該較小寬度增加該結(jié)構(gòu)的熱電阻， 因此限制了從該存儲(chǔ)元件流散的熱量。
舉凡本發(fā)明的特征、目的及優(yōu)點(diǎn)等將可透過(guò)下列說(shuō)明所附圖式、實(shí)施 方式及權(quán)利要求獲得充分了解。


圖1繪示一傘狀存儲(chǔ)單元前先技術(shù)的剖面圖。
圖2繪示一柱狀存儲(chǔ)單元前先技術(shù)的剖面圖。 圖3繪示解決該底電極熱庫(kù)課題的一存儲(chǔ)單元的剖面圖。 圖4繪示對(duì)該熱隔離結(jié)構(gòu)具有一多層結(jié)構(gòu)的一存儲(chǔ)單元的剖面圖。 圖5A至圖5F繪示對(duì)該熱隔離結(jié)構(gòu)具有一多層結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)單元增加可 靠度圖式。
圖6繪示解決該頂電極及底電極熱庫(kù)課題的一存儲(chǔ)單元的剖面圖。 圖7至圖11繪示用來(lái)制造圖4所繪示一存儲(chǔ)單元的工藝步驟圖。 圖12至圖13繪示圖ll所示替代的工藝步驟圖。 圖14是本發(fā)明所述具有一熱隔離電極結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)陣列的集 成電路的一簡(jiǎn)明方塊圖。
圖15繪示該存儲(chǔ)陣列的一部位。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
100傘狀存儲(chǔ)單元
110、210、 310、 710 介電層
120、220 底電極
125、145、 342、 398、 632 寬度
130相變化材料層
140、240、 340 頂電極
150、335 主動(dòng)區(qū)域
160、260、 360 介電層
200柱狀存儲(chǔ)單元
230相變化材料柱
330存儲(chǔ)元件
370第一電極層
375第二電極層
380熱隔離結(jié)構(gòu)(熱隔離結(jié)構(gòu))
382熱隔離材料382a 熱隔離材料的第一層 382b 熱隔離材料的第二層 382c 熱隔離材料的第三層
384 層間導(dǎo)電材料層 384a 第一層間導(dǎo)電層 384b 第二層間導(dǎo)電層
385 側(cè)壁
390側(cè)壁導(dǎo)電層
390a、 390b 導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件
395多層疊層
400存儲(chǔ)單元
610a 第一電極元件
610b 第二電極元件
630柱型存儲(chǔ)元件
700存儲(chǔ)存取層
720 導(dǎo)電栓塞
770第一電極材料層
775第二電極材料層
780熱隔離結(jié)構(gòu)材料
782a、 782b、 782c 熱隔離材料
784a、 784b 層間導(dǎo)電材料層
800 掩模元件
1000側(cè)壁導(dǎo)電材料順形層
1200順形介電層
1300側(cè)壁介電間隔物
1410集成電路
1412 陣列
1414字線譯碼器
1416 字線
1418位線或行譯碼器1422 總線
1424感測(cè)放大器與數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)
1430其它電路
1432數(shù)據(jù)輸出線
1434控制器
1436偏壓安排供應(yīng)電壓
1530、 1532、 1534、 1536 存儲(chǔ)單元
1540、 1542、 1544、 1546 存儲(chǔ)元件
1554源極線
1555源極線終端
1556、 1558 字線
1560、 1562 位線
1630第一及第二熱隔離電極
具體實(shí)施例方式
后續(xù)的發(fā)明說(shuō)明將參照至特定結(jié)構(gòu)實(shí)施例與方法?？梢岳斫獾氖牵?發(fā)明的范疇并非限制于特定所公開(kāi)的實(shí)施例，且本發(fā)明可利用其它特征、 元件、方法與實(shí)施例進(jìn)行實(shí)施。較佳實(shí)施例是被描述以了解本發(fā)明，而非 用以限制本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的范疇是以權(quán)利要求進(jìn)行定義。熟習(xí)該項(xiàng) 技藝者可以根據(jù)后續(xù)的敘述而了解本發(fā)明的均等變化。在各實(shí)施例中的類 似元件將以類似標(biāo)號(hào)進(jìn)行指定。
圖1繪示具有延伸穿透至一介電層110的一底電極120、在該底電極 120上的一相變化材料層130、在該相變化材料層130上的一頂電極140 的一傘狀存儲(chǔ)單元100先前技藝的剖面圖。 一介電層160圍繞該相變化材 料層130。參見(jiàn)如圖1，該底電極120具有一寬度125，其小于該頂電極 140及該相變化材料層130的該寬度145。由于該寬度125及該寬度145 的差異，在操作上會(huì)使得電流密度在鄰近于該底電極120的該相變化材料 層130的區(qū)域會(huì)是最大，造成該相變化材料的主動(dòng)區(qū)域150具有一傘狀， 如圖l所示。
因?yàn)榧訜岫斐稍谠撝鲃?dòng)區(qū)域150的該相變化發(fā)生，該底電極120的相對(duì)高的熱傳導(dǎo)率作為一熱庫(kù)，并且由該主動(dòng)區(qū)域150導(dǎo)熱出去，因此需 要更高的電流來(lái)引發(fā)在該主動(dòng)區(qū)域150所需的相變化。
圖2繪示在先前技藝中柱狀存儲(chǔ)單元200的剖面圖。該存儲(chǔ)單元200 包含一底電極220在一介電層內(nèi)210， 一相變化材料柱230在該底電極220 之上， 一頂電極240在該相變化材料柱230之上。 一介電層260圍繞該相 變化材料柱230。在操作上具有傳導(dǎo)性的該頂電極240及該底電極220作 為一熱庫(kù)，該頂電極240及該底電極220的相對(duì)較高的熱傳導(dǎo)率快速地從 該相變化材料柱230導(dǎo)熱出去。該頂電極240及該底電極220的熱庫(kù)效應(yīng) 導(dǎo)致當(dāng)要引發(fā)所需的相變化要更高電流的需求。
圖3繪示處理上述的熱庫(kù)議題的一存儲(chǔ)單元300的剖面圖。
該存儲(chǔ)單元300包含一第一電極層370、 一熱隔離結(jié)構(gòu)380在該第一 電極層370之上，以及一第二電極層375在該熱隔離結(jié)構(gòu)380之上。該熱 隔離結(jié)構(gòu)380包含一熱隔離材料層382，而該材料具有低于該第一電極層 370及該第二電極層375的材料的一熱傳導(dǎo)率。舉例來(lái)說(shuō)，該熱隔離材料 可包含一具有一低熱傳導(dǎo)率(ic)的介電材料，像是二氧化硅、氮氧化硅、 氮化硅、氧化鋁或其它低熱傳導(dǎo)率的介電層。替代地，該熱隔離材料可包 括選自下列群組的一個(gè)及一個(gè)以上元素硅、鈦、鋁、鉭、氮、氧、碳， 包含重?fù)诫s的氮化硅鉭、氮化鉭、氮化鈦、氮化硅、氮化鋁、及氧化鋁。
該第一電極層370及該第二電極層375以及該熱隔離結(jié)構(gòu)380定義一 具有側(cè)壁385的一多層疊層395。 一側(cè)壁導(dǎo)電層390是在該多層疊層395 的該側(cè)壁385上。該側(cè)壁導(dǎo)電層390包含導(dǎo)電材料，而其是具有大于該熱 隔離材料層382的一導(dǎo)電率，也因此在該第一電極層370及該第二電極層 375之間提供一相對(duì)低的電阻電流路徑。在所述的實(shí)施例中，該側(cè)壁導(dǎo)電 層390圍繞著該多層疊層395。替代地，該側(cè)壁導(dǎo)電層390在該側(cè)壁上385 可包含多個(gè)側(cè)壁導(dǎo)電元件以電性耦接該第一電極層370及該第二電極層 375。
該多層疊層395及該側(cè)壁導(dǎo)電層390作為該存儲(chǔ)單元300的一底電極， 并被介電層310所圍繞。 一存儲(chǔ)元件330是位在該第二電極層375及該側(cè) 壁導(dǎo)電層390的頂表面上，以及一頂電極340位在該存儲(chǔ)元件330之上。 該存儲(chǔ)元件330及該頂電極340被一介電層360所圍繞。該存儲(chǔ)元件330可包含選自于以下群組中的任一種材料或群組中多種 材料的結(jié)合鍺、銻、碲、硒、銦、鎵、鉍、錫、銅、鈀、鉛、硫、硅、 氧、磷、砷、氮及金。
每一該第一電極層370及該第二電極層375及該側(cè)壁導(dǎo)電層390可包 含例如氮化鈦或氮化鉭。在實(shí)施例中對(duì)于該第二電極層375及該側(cè)壁導(dǎo)電 層390，氮化鈦是較佳的，因?yàn)槠渑c存儲(chǔ)元件330的GST有良好的接觸(如 上所述)，其是半導(dǎo)體工藝中常用的材料，且在GST轉(zhuǎn)換的高溫(典型地 介于600至70(TC)下可提供良好的擴(kuò)散勢(shì)壘。替代地，每一該第一電極 層370及該第二電極層375及該側(cè)壁導(dǎo)電層390可包含例如， 一個(gè)以上選 自下列群組的元素鈦、鎢、鉬、鋁、鉭、銅、鉑、銥、鑭、鎳、氧和釕 及其組合。
在操作上，在該頂電極340及該第一電極層370的電壓可引導(dǎo)一電流 由該第一電極層370流至該頂電極340或反之亦然，而穿過(guò)該多層疊層 395、該側(cè)壁導(dǎo)電層390及該存儲(chǔ)元件330。
該主動(dòng)區(qū)域335是該存儲(chǔ)元件330中存儲(chǔ)材料所引起在至少兩種固相 狀態(tài)轉(zhuǎn)變的該區(qū)域。該主動(dòng)區(qū)域335可在繪示的結(jié)構(gòu)中制造的非常地小， 因此來(lái)降低引起一相變化所需電流大小。該多層疊層395及該側(cè)壁導(dǎo)電層 390具有一總寬度398 (在某些實(shí)施例中是一直徑)，該寬度398小于該存 儲(chǔ)元件330及該頂電極340的該寬度342。由于寬度398及寬度342的差 異，而集中該存儲(chǔ)元件330的電流密度，因此降低要使該主動(dòng)區(qū)域335引 起相變化所需的電流大小。
跟圖1中的該底電極120比較起來(lái)，該多層疊層395及該側(cè)壁導(dǎo)電層 390降低從該主動(dòng)區(qū)域335被帶走的熱量，有效地增加在該主動(dòng)區(qū)域335 內(nèi)每單位電流值熱的產(chǎn)生量。該熱隔離層382包含一具有小于該第一電極 層370及該第二電極層375材料的一熱導(dǎo)電率的一熱隔離材料，因而限制 熱由該存儲(chǔ)元件330的該主動(dòng)區(qū)域335流出。該熱隔離材料也會(huì)具有一低 于該側(cè)壁導(dǎo)電材料的一熱導(dǎo)電率，因而集中熱流在該側(cè)壁導(dǎo)電層390之內(nèi)。 該側(cè)壁導(dǎo)電層390可使用材料的薄膜沉積技術(shù)形成于該側(cè)壁385之上，因 此該寬度392可小于用來(lái)形成該多層疊層的工藝， 一般為一光刻工藝。該 側(cè)壁導(dǎo)電層390的該小的寬度392增加了該結(jié)構(gòu)的熱阻擋，也因此限制由該主動(dòng)區(qū)域的熱流量。該寬度392可為，例如，在約0.3nm至20nm之間， 像是約5nm。此外，該介電層310較佳地包含對(duì)于該主動(dòng)區(qū)域335可提供 某種額外熱阻隔的材料。
該存儲(chǔ)單元300的實(shí)施例，包括相變化存儲(chǔ)材料，包括硫?qū)倩锊牧?與其它材料，分別對(duì)該存儲(chǔ)元件330。硫?qū)倩锇ㄏ铝兴脑氐娜我徽?氧(O)、硫(S)、硒(Se)、以及碲(Te)，形成元素周期表上第VIA族 的部分。硫?qū)倩锇▽⒁涣驅(qū)僭嘏c一更為正電性的元素或自由基結(jié)合 而得。硫?qū)倩衔锖辖鸢▽⒘驅(qū)倩衔锱c其它物質(zhì)如過(guò)渡金屬等結(jié)合。 一硫?qū)倩衔锖辖鹜ǔ０ㄒ粋€(gè)以上選自元素周期表第IVA族的元素，例 如鍺(Ge)以及錫(Sn)。通常，硫?qū)倩衔锖辖鸢ㄏ铝性刂幸粋€(gè)以 上的復(fù)合物銻(Sb)、鎵(Ga)、銦(In)、以及銀(Ag)。許多以相變化 為基礎(chǔ)的存儲(chǔ)材料已經(jīng)被描述于技術(shù)文件中，包括下列合金鎵/銻、銦/ 銻、銦/硒、銻/碲、鍺/碲、鍺/銻/碲、銦/銻/碲、鎵/硒/碲、錫/銻/碲、銦/ 銻/鍺、銀湖/銻/碲、鍺/錫/銻/碲、鍺/銻/硒/碲、以及碲/鍺/銻/硫。在鍺/銻
/碲合金家族中，可以嘗試大范圍的合金成分。此成分可以下列特征式表示 TeaGebSb1G().(a+b)，其中a與b代表了所組成元素的原子總數(shù)為100%時(shí)，各 原子的百分比。 一位研究員描述了最有用的合金系為，在沉積材料中所包 含的平均碲濃度是遠(yuǎn)低于70%，典型地是低于60%，并在一般型態(tài)合金中 的碲含量范圍從最低23%至最高58%，且最佳是介于48%至58%的碲含量。 鍺的濃度是高于約5%，且其在材料中的平均范圍是從最低8%至最高 30%， 一般是低于50%。最佳地，鍺的濃度范圍是介于8%至40%。在此 成分中所剩下的主要成分則為銻。(Ovshinky '112專利，欄10~11)由另 一研究者所評(píng)估的特殊合金包括Ge2Sb2Te5、 GeSb2Te4、以及GeSb4Te7。 (Noboru Yamada， "Potential of Ge-Sb-Te Phase-change Optical Disks for High-Data-Rate Recording", SPIE v.3109, pp. 28-37(1997))更一般地，過(guò)渡 金屬如鉻(Cr)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈮(Nb)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、以及上述的混合 物或合金，可與鍺/銻/碲結(jié)合以形成一相變化合金其包括有可程序化的電 阻性質(zhì)?？墒褂玫拇鎯?chǔ)材料的特殊范例，系如Ovshinsky '112專利中欄11 13所述，其范例在此被列入?yún)⒖肌?br> 在一些實(shí)施例中，硫?qū)倩锛捌渌嘧兓牧蠐诫s雜質(zhì)來(lái)修飾導(dǎo)電性、轉(zhuǎn)換溫度、熔點(diǎn)及使用在摻雜硫?qū)倩锎鎯?chǔ)元件的其它特性。使用在 摻雜硫?qū)倩锎硇缘碾s質(zhì)包含氮、硅、氧、二氧化硅、氮化硅、銅、銀、 金、鋁、氧化鋁、鉭、氧化鉭、氮化鉭、鈦、氧化鈦?？蓞⒁?jiàn)美國(guó)專利第
6,800,504號(hào)專利及美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)柕?005/0029502號(hào)專利。
相變化材料能在此單元主動(dòng)信道區(qū)域內(nèi)依其位置順序于材料為一般 非晶狀態(tài)的第一結(jié)構(gòu)狀態(tài)與為一般結(jié)晶固體狀態(tài)的第二結(jié)構(gòu)狀態(tài)之間切 換。這些材料至少為雙穩(wěn)定態(tài)。此詞匯「非晶」是用以指稱一相對(duì)較無(wú)次 序的結(jié)構(gòu)，其較之一單晶更無(wú)次序性，而帶有可檢測(cè)的特征如較之結(jié)晶態(tài) 更高的電阻值。此詞匯「結(jié)晶態(tài)」是用以指稱一相對(duì)較有次序的結(jié)構(gòu)，其 較之非晶態(tài)更有次序，因此包括有可檢測(cè)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 檢測(cè)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。
相變化合金可通過(guò)施加一電脈沖而從一種相態(tài)切換至另一相態(tài)。先前 觀察指出， 一較短、較大幅度的脈沖傾向于將相變化材料的相態(tài)改變成大 體為非晶態(tài)。 一較長(zhǎng)、較低幅度的脈沖傾向于將相變化材料的相態(tài)改變成 大體為結(jié)晶態(tài)。在較短、較大幅度脈沖中的能量夠大，因此足以破壞結(jié)晶 結(jié)構(gòu)的鍵能，同時(shí)夠短，因此可以防止原子再次排列成結(jié)晶態(tài)。在沒(méi)有不 適當(dāng)實(shí)驗(yàn)的情形下，可以利用實(shí)驗(yàn)方法決定特別適用于一特定相變化合 金。在本發(fā)明的后續(xù)討論中，相變化或其它存儲(chǔ)材料，被通常稱為GST， 且可以了解的是，其它類型的相變化材料也可使用?？梢允褂糜诒景l(fā)明存 儲(chǔ)單元中的材料之一，是Ge2Sb2Tes。
可用于本發(fā)明其它實(shí)施例中的其它可程序化的存儲(chǔ)材料包括，摻雜 N2的GST、 GexSby、或其它以不同結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)換來(lái)決定電阻的物質(zhì)； PrxCayMn03、 PrxSryMn03、 ZrOx，或其它使用一電脈沖以改變電阻狀態(tài)的 物質(zhì)；TCNQ(7，7,8,8-tetracyanoquinodimethane)、 PCBM (methanofullerene 6,6-phenyl C61-butyric acid methyl ester) 、 TCNQ-PCBM、 Cu-TCNQ、 Ag-TCNQ、 C6(rTCNQ、以其它物質(zhì)摻雜的TCNQ、或任何其它聚合物材料其包括有以一電脈沖而控制的雙穩(wěn)定或多穩(wěn)定電阻態(tài)。
對(duì)于形成硫?qū)倩锏囊环N示范方法是利用PVD濺射或磁控
(Magnetron)濺射方式，其反應(yīng)氣體為氬氣、氮?dú)?、?或氦氣、壓力為1 mTorr 至100 mTorr。此沉積步驟一般在室溫下進(jìn)行。 一長(zhǎng)寬比為1 5的準(zhǔn)直器 (collimater)可用以改良其注入表現(xiàn)。為了改善其注入表現(xiàn)，也可使用數(shù)十 至數(shù)百伏特的直流偏壓。另一方面，同時(shí)合并使用直流偏壓以及準(zhǔn)直器也 是可行的。
有時(shí)需要在真空中或氮?dú)猸h(huán)境中進(jìn)行一沉積后退火處理，以改良硫?qū)?化物材料的結(jié)晶態(tài)。此退火處理的溫度典型地是介于10(TC至40(TC，而 退火時(shí)間則少于30分鐘。
該硫?qū)倩锊牧系暮穸热Q于該存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 一般來(lái)說(shuō)，一 硫?qū)倩锊牧暇哂懈哂?nm的厚度可具有一相變化特性，使得該材料具有 至少兩種穩(wěn)定電阻狀態(tài)?？深A(yù)期的是某些材料也適于更小的厚度。
在圖3中所述的實(shí)施例中，該熱隔離結(jié)構(gòu)380包含一單層的熱隔離材 料382。在實(shí)施例中，該熱隔離結(jié)構(gòu)380包含具有導(dǎo)電材料的層間導(dǎo)電層 所分離的多個(gè)熱隔離材料層，而可以達(dá)成額外的熱隔離。舉例來(lái)說(shuō)，該熱 隔離結(jié)構(gòu)380可包含熱隔離材料的第一層及第二層，而其是被包含具有比 該熱隔離材料還要高的導(dǎo)電性的材料的層間導(dǎo)電層所分離。在另一實(shí)例 中，將會(huì)在下述圖4中所公開(kāi)，該熱隔離結(jié)構(gòu)可包含三層的熱隔離材料， 而每一層是被一層間導(dǎo)電層所隔開(kāi)。
圖4繪示一類似圖3的存儲(chǔ)單元300的一存儲(chǔ)單元400，除了該熱隔 離結(jié)構(gòu)380包含一多層結(jié)構(gòu)替代層382，而其包含熱隔離材料及層間導(dǎo)電 材料層384。
在圖4中，該熱隔離結(jié)構(gòu)380包含一熱隔離材料的第一層382a在該 第一電極層370之上， 一第一層間導(dǎo)電層384a在該熱隔離材料的第一層 382a之上， 一熱隔離材料的第二層382b在該第一層間導(dǎo)電層384a之上， 一第二層間導(dǎo)電層384b在該熱隔離材料的第二層382b之上，以及一熱隔 離材料的第三層382c在該第二層間導(dǎo)電層384b之上。
圖4的該多層熱隔離結(jié)構(gòu)380可對(duì)該存儲(chǔ)元件的該主動(dòng)區(qū)域355提供 額外的熱隔離，而不會(huì)增加在該第一電極層370及該存儲(chǔ)元件330之間的電阻。而該多層結(jié)構(gòu)382及層間導(dǎo)電材料層384可就由薄膜沉積技術(shù)來(lái)形 成，例如每一材料層具有約在5埃至100埃之間的一厚度。與單層熱隔離 結(jié)構(gòu)380比較起來(lái)，使用薄的該多層結(jié)構(gòu)382及層間導(dǎo)電材料層384可增 加熱隔離效果而不會(huì)增加該電阻。
因此，如圖5A至圖5E所繪示并在下方更詳盡地討論，該層間導(dǎo)電層 382提供了額外的好處像是當(dāng)該側(cè)壁導(dǎo)電層390的一部位損壞時(shí)，可以增 加穩(wěn)定性及降低總電阻。
圖5A繪示該熱隔離結(jié)構(gòu)380包含一熱隔離材料的單層，以及該側(cè)壁 導(dǎo)電層390并未完全地圍繞該多層疊層395，而是包含一第一導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu) 件390a及一第二導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件390b。
圖5B繪示圖5A的該結(jié)構(gòu)的一等效電路圖，而每一導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件 390a、 390b由三個(gè)電阻為R的串聯(lián)電阻器來(lái)代表。因此圖5B的該電路具 有一總電阻為1.5R。
如圖5C所繪示，若該導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件390b損壞，并導(dǎo)致該電路為開(kāi)路， 電流無(wú)法通過(guò)該導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件390b，而圖5A的該結(jié)構(gòu)的電阻將會(huì)倍增至 3R。
圖5D繪示該熱隔離結(jié)構(gòu)380包含一多層結(jié)構(gòu)，以及該側(cè)壁導(dǎo)電層390 并未完全地圍繞該多層疊層395，而是包含一第一導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件390a及一 第二導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件390b。
圖5E繪示圖5D的該結(jié)構(gòu)的一等效電路圖，而每一導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件 390a、 390b由三個(gè)電阻為R的串聯(lián)電阻器來(lái)代表。因此圖5E的該電路具 有一總電阻為1.5R。
如圖5F所示，該層間導(dǎo)電層384在該導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件390a、 390b之間 提供一電流路徑，當(dāng)該導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件390b的一部位損壞時(shí)，造成一2R的 電阻。該導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件390b的一部位損壞的情況下，因?yàn)樵搶娱g導(dǎo)電層 384會(huì)允許電流流經(jīng)該導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件390b的一部位，而該電流并不會(huì)完全 地集中至該導(dǎo)電側(cè)壁構(gòu)件390a。由于該層間導(dǎo)電層而使得電流在導(dǎo)電側(cè)壁 構(gòu)件390a、 390b兩者的分配，可以增加可靠度，因?yàn)榫退忝恳辉搶?dǎo)電側(cè) 壁構(gòu)件390a、 390b的一部位損壞，也會(huì)使得電流路徑仍存在于該第一電 極元件370及該第二電極元件375之間。針對(duì)每一電極的熱庫(kù)效應(yīng)的課題，圖6繪示一存儲(chǔ)單元具有作為一底
電極之用的一第一電極元件610a，以及作為一頂電極之用的一第二電極元 件610b的剖面圖。
每一電極元件610包含一第一電極層370、 一熱隔離結(jié)構(gòu)380在該第 一電極層370之上，以及一第二電極層375在該熱隔離結(jié)構(gòu)380之上。該 熱隔離結(jié)構(gòu)380包含如圖4所繪示的一多層結(jié)構(gòu)。如上述中所討論，該熱 隔離結(jié)構(gòu)380的替代實(shí)施例也可以使用之。
該存儲(chǔ)單元600也包含具有一寬度632 (在一些實(shí)施例中是一直徑) 的一柱型存儲(chǔ)元件630，而該寬度632小于該第一及第二電極元件610a、 610b的寬度，該存儲(chǔ)元件630包含存儲(chǔ)材料并與該第一及第二電極元件 610a、 610b的該第二電極層375相接觸。
在操作上，與該頂電極240及該底電極220相較之下，該第一及第二 電極元件610降低由該存儲(chǔ)元件630所散失的熱量，使該存儲(chǔ)元件中每單 位電流值有效地增加所產(chǎn)生熱的量。該第二電極層375也提供與該存儲(chǔ)元 件630 —相對(duì)大的接觸表面，這樣可以滿足在對(duì)準(zhǔn)容忍度上工藝的變異并 增進(jìn)該存儲(chǔ)單元的制造能力。
圖7至圖11繪示制造如圖4中所繪示一存儲(chǔ)單元的制造程序步驟。
圖7繪示在一存儲(chǔ)存取層700的一頂表面705上形成一多層結(jié)構(gòu)730。 該存儲(chǔ)存取層700包含一導(dǎo)電栓塞720延伸穿過(guò)介電層710至下方的存取 電路(未示)，像是一存取晶體管。
該多層結(jié)構(gòu)730包含一第一電極材料層770、 一熱隔離結(jié)構(gòu)材料780 在該第一電極材料層770之上，以及一第二電極材料層775在該熱隔離結(jié) 構(gòu)材料780之上。
在該繪示的實(shí)施例中，該熱隔離結(jié)構(gòu)材料780包含三層熱隔離材料 782a、 782b、 782c，而分別地被層間導(dǎo)電材料層784a、 784b所分隔。替代 地，上述所公開(kāi)的熱隔離材料也可以使用。
接著，在圖7所繪示的該結(jié)構(gòu)形成一掩模元件800，而形成圖8所繪 示的結(jié)構(gòu)。在該所繪示的實(shí)施例中該掩模元件800包含圖案化光阻材料。
接著，使用該掩模元件800作為一刻蝕掩模來(lái)刻蝕該多層結(jié)構(gòu)730以 形成多層疊層395，并將該掩模元件移除，而產(chǎn)生圖9所繪示的該結(jié)構(gòu)。該多層疊層395具有一側(cè)壁385及包含一第一電極層370、 一熱隔離結(jié)構(gòu) 380在該第一電極層370之上、 一第二電極層375在該熱隔離結(jié)構(gòu)380之 上。
接著，在圖9所繪示的該結(jié)構(gòu)上形成一側(cè)壁導(dǎo)電材料的順形層1000 并包含在該多層疊層395之上，而形成圖10所繪示的結(jié)構(gòu)。
接著，非等向性刻蝕該側(cè)壁導(dǎo)電材料的順形層1000已露出該多層疊 層395的該第二電極層375的一頂表面，因此形成圖11所繪示的側(cè)壁導(dǎo) 電層390。
接著，可以在圖11所繪示的結(jié)構(gòu)上形成一介電層310并使用，例如 化學(xué)機(jī)械拋光法CMP，來(lái)平坦化?？尚纬杉皥D案化一相變化材料層及頂 電極材料以形成存儲(chǔ)元件330及頂電極，而形成圖4所繪示的結(jié)構(gòu)。
圖12至圖13繪示圖11的一替代工藝歩驟。
圖12繪示在圖10的該側(cè)壁導(dǎo)電材料順形層1000上形成一順形介電 層1200。
接著，非等向性刻蝕該側(cè)壁導(dǎo)電材料順形層1000及該順形介電層 1200以露出該多層疊層395的該第二電極層375的一頂表面，因此形成側(cè) 壁導(dǎo)電層390及一側(cè)壁介電間隔物1300，如圖13所繪示。
如圖14所示，顯示本發(fā)明所述具有熱隔離電極結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ) 陣列的一集成電路1410的簡(jiǎn)化方塊圖。 一字線譯碼器1414被電性連接至 多個(gè)字線1416。 一位線或行譯碼器1418被電性連接至多個(gè)位線1420，以 在陣列中的相變化存儲(chǔ)單元讀取數(shù)據(jù)，以及讀取數(shù)據(jù)至陣列1412中的相 變化存儲(chǔ)單元(未示)。地址是經(jīng)由一總線1422而提供至一字線譯碼器及 驅(qū)動(dòng)器1414與一位線譯碼器1418。在方塊中的感測(cè)放大器與數(shù)據(jù)輸入結(jié) 構(gòu)1424，包含用來(lái)讀取、設(shè)置、復(fù)位模式的電壓及/或電流源是經(jīng)由一數(shù) 據(jù)總線1426而耦接至位線譯碼器1418。數(shù)據(jù)是從集成電路1410的輸入/ 輸出端、或集成電路內(nèi)部與外部的其它數(shù)據(jù)來(lái)源，而經(jīng)由數(shù)據(jù)輸入線1428 以將數(shù)據(jù)傳輸至方塊1424中的數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)。其它電路1430是包括于此 集成電路1410中，例如一泛用目的處理器或特定目的應(yīng)用電路、或可提 供單芯片系統(tǒng)功能的模塊組合其是由系統(tǒng)于單芯片的存儲(chǔ)陣列1412所支 持。數(shù)據(jù)是從方塊1424中的感測(cè)放大器、經(jīng)由數(shù)據(jù)輸出線1432、而傳輸至集成電路1410的輸入/輸出端或其它位于集成電路1410內(nèi)部或外部的數(shù)
據(jù)目的地。
在本實(shí)施例中所使用的控制器1434，使用了偏壓調(diào)整狀態(tài)機(jī)構(gòu)，并控 制了偏壓安排供應(yīng)電壓及電流源1436的應(yīng)用，例如讀取、程序化、擦除、 擦除確認(rèn)與程序化確認(rèn)電壓?？刂破?434可利用特殊目的邏輯電路而應(yīng) 用，如熟習(xí)該項(xiàng)技藝者所熟知。在替代實(shí)施例中，控制器1434包括了通 用目的處理器，其可使于同一集成電路，以執(zhí)行一計(jì)算機(jī)程序而控制裝置 的操作。在又一實(shí)施例中，控制器1434是由特殊目的邏輯電路與通用目 的處理器組合而成。
如圖15在該型存儲(chǔ)單元陣列1412中每個(gè)存儲(chǔ)單元包括了一個(gè)存取晶 體管(或其它存取裝置，例如二極管)及相變化元件，在圖15中四個(gè)存 儲(chǔ)單元1530、 1532、 1534、 1536分別具有存儲(chǔ)元件1540、 1542、 1544、 1546， 一陣列中一小塊區(qū)域可代表數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的存儲(chǔ)單元。每一該存儲(chǔ)單 元1530、 1532、 1534、 1536也分別具有第一及第二熱隔離電極1630、 1632、 1634、 1636鄰近于該存儲(chǔ)元件1540、 1542、 1544、 1546。每一電極包含 在本發(fā)明所述的第一及第二電極層、具有一側(cè)壁的一熱隔離結(jié)構(gòu)以及一側(cè) 壁導(dǎo)電層。在所述實(shí)施例中每一存儲(chǔ)單元包含第一及第二熱隔離電極(例 如存儲(chǔ)單元1530包含第一及第二熱隔離電極1630a、 1630b)。替代地，每 一存儲(chǔ)單元可具有一單一熱隔離電極。
每個(gè)存儲(chǔ)單元1530、 1532、 1534、 1536存取晶體管的源極是共同連 接至一源極線1554，而其終結(jié)于一源極線終端電路1555。在另一實(shí)施例 中，這些選擇元件的源極線并未電連接，而是可獨(dú)立控制的。在一些實(shí)施 例中，該源極線終端電路1555可以包含偏壓電路像是電壓源及電流源， 以及對(duì)該源極線1554施加調(diào)整偏壓的譯碼電路，而不是加以接地。
多條字線包含字線1556、 1558是沿著第一方向平行地延伸。字線 1556、 1558是與字線譯碼器1414電性連接。存儲(chǔ)單元1530、 1534的存取 晶體管的柵極是連接至一共同字線，像是字線1556，而存儲(chǔ)單元1532、 1536存取晶體管的柵極是共同連接至字線1558。
多條位線包含位線1560、 1562是沿著第二方向平行地延伸，并與該 位線譯碼器1418電性連接。在所述實(shí)施例中每一存儲(chǔ)元件及熱隔離元件被安置于該對(duì)應(yīng)的存取裝置的該漏極以及該對(duì)應(yīng)的位線。替代地。該存儲(chǔ) 元件及電極可在該對(duì)應(yīng)的存取裝置的源極側(cè)。
可理解的是該存儲(chǔ)陣列并不局限于圖15所繪示的配置，也可以使用
其它陣列配置方式。此外，在一些實(shí)施例中除了 MOS晶體管，雙極晶體
管或二極管也可使用做存取裝置。
在操作上，在該陣列1412每一存儲(chǔ)單元依據(jù)該對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)元件的該 總電阻來(lái)儲(chǔ)存一數(shù)據(jù)值。舉例來(lái)說(shuō)，該數(shù)據(jù)值可由比較一選定的存儲(chǔ)單元 在位在線的電流和感測(cè)放大器1424上的一適合的參考電流而決定?？梢?建立該參考電流在一預(yù)先決定的電流范圍內(nèi)，而訂為一邏輯"0"，以及在 一電流范圍之外訂為一邏輯，T，。在存儲(chǔ)單元中具有三種或更多的狀態(tài)， 在對(duì)應(yīng)至每一該三種或更多的狀態(tài)時(shí)，可建立不同位線電流范圍的參考電 流。
當(dāng)要讀取或?qū)懭腙嚵?412的一存儲(chǔ)單元時(shí)，可以借著施加一合適的 電壓至字線1558、 1556之一，并耦接位線1560、 1562之一至一電壓源， 使得電流通過(guò)該選定的存儲(chǔ)單元來(lái)達(dá)成。舉例來(lái)說(shuō)，若要建立一電流路徑 1580通過(guò)一選定存儲(chǔ)單元(在本實(shí)例中是存儲(chǔ)單元1530及存儲(chǔ)元件 1540)，可借著施加足以啟動(dòng)該存儲(chǔ)單元1530的存取晶體管的電壓至該位 線1560、字線1556及源極線1554，并引起電流在一電流路徑1580由該 位線1560流至該源極線1554，或反之亦然。試所欲執(zhí)行的操作不同(像 是一讀取操作或一寫入操作)而決定施加電壓的程度和時(shí)間。
在該存儲(chǔ)單元1530的一復(fù)位(或擦除)操作時(shí)，字線譯碼器1414加 速提供字線1456 —合適的電壓脈沖來(lái)啟動(dòng)該存儲(chǔ)單元1530的該存取晶體 管。位線譯碼器1418加速提供一合適大小及時(shí)間的電壓脈沖至位線1560 以引起一電流流經(jīng)該存儲(chǔ)元件1540，而該電流會(huì)升高該存儲(chǔ)元件的溫度到 高于該相變化材料的轉(zhuǎn)變溫度，且也是高于該熔化溫度使得該主動(dòng)區(qū)域呈 現(xiàn)液態(tài)。接著，停止該電流，像是停止在該位線1560及該字線1556的電 壓脈沖，導(dǎo)致一相對(duì)快的停止時(shí)間讓該主動(dòng)區(qū)域快速的冷卻，穩(wěn)定于一高 電阻一般非晶態(tài)。該復(fù)位操作也可包含多于一個(gè)的脈沖，例如使用一對(duì)脈 沖。
在該選定存儲(chǔ)單元1530的一設(shè)置(或程序化)操作時(shí)，字線譯碼器1414加速提供字線1556—合適的電壓脈沖來(lái)啟動(dòng)該存儲(chǔ)單元1530的該存 取晶體管。位線譯碼器1418加速提供一合適大小及時(shí)間的電壓脈沖至位 線1560以引起一電流流經(jīng)該存儲(chǔ)元件1540，而該電流脈沖足以提高該主 動(dòng)區(qū)域的至少一部位的溫度高于該轉(zhuǎn)變溫度并造成該主動(dòng)區(qū)域的至少一 部位由該一般非晶狀態(tài)轉(zhuǎn)換為一低電阻的一般晶態(tài)，這樣的轉(zhuǎn)變降低了該 主動(dòng)區(qū)域的電阻且設(shè)置該存儲(chǔ)單元至該所需狀態(tài)。
數(shù)據(jù)值的位儲(chǔ)存在該存儲(chǔ)單元1530的一讀取(或感測(cè))操作時(shí)，字 線譯碼器1414加速提供字線1556 —合適的電壓脈沖來(lái)啟動(dòng)該存儲(chǔ)單元 1530的該存取晶體管。位線譯碼器1418加速提供一合適大小及時(shí)間的電 壓脈沖至位線1560以引起一電流流經(jīng)該存儲(chǔ)元件1540，而并不會(huì)造成該 主動(dòng)區(qū)域在一電阻狀態(tài)下改變。在該位線1560以及通過(guò)該存儲(chǔ)元件1540 的該電流是決定于該電阻，因此該數(shù)據(jù)狀態(tài)與該存儲(chǔ)單元相關(guān)。因此，該 存儲(chǔ)單元的該數(shù)據(jù)狀態(tài)可由該存儲(chǔ)單元1530的該電阻是否高于或低于一 閾值電阻而決定，例如借著該位線1560的該電流與感測(cè)放大電路1424 的一合適參考電流的比較。
雖然本發(fā)明已參照較佳實(shí)施例來(lái)加以描述，將為吾人所了解的是，本 發(fā)明創(chuàng)作并未受限于其詳細(xì)描述內(nèi)容。替換方式及修改樣式已于先前描述 中所建議，并且其它替換方式及修改樣式將為熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士所思 及。特別是，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與方法，所有具有實(shí)質(zhì)上相同于本發(fā)明的 構(gòu)件結(jié)合而達(dá)成與本發(fā)明實(shí)質(zhì)上相同結(jié)果者皆不脫離本發(fā)明的精神范疇。 因此，所有此等替換方式及修改樣式系意欲落在本發(fā)明權(quán)利要求及其均等 物所界定的范疇之中。
權(quán)利要求
1、一種存儲(chǔ)裝置，其特征在于，包含一第一電極層包含一第一電極材料；一第二電極層包含一第二電極材料；一熱隔離結(jié)構(gòu)包含一熱隔離材料層在該第一及第二電極材料層之間，該熱隔離材料具有低于該第一及第二電極材料的一熱傳導(dǎo)率，該第一及第二電極層及該熱隔離結(jié)構(gòu)定義具有一側(cè)壁的一多層疊層；一側(cè)壁導(dǎo)電層包含一側(cè)壁導(dǎo)電材料在該多層疊層的該側(cè)壁上，該側(cè)壁導(dǎo)電材料具有一高于該熱隔離材料的一導(dǎo)電率；一存儲(chǔ)元件包含存儲(chǔ)材料在該第二電極層之上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于，該側(cè)壁導(dǎo)電層在 該側(cè)壁具有一寬度，該寬度小于用來(lái)形成該多層疊層的一光刻工藝的一最 小特征尺寸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于，該側(cè)壁導(dǎo)電層圍 繞該多層疊層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于，該側(cè)壁導(dǎo)電層包 含一第一側(cè)壁導(dǎo)電構(gòu)件及一第二側(cè)壁導(dǎo)電構(gòu)件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于，該熱隔離材料層 是在該第一電極層之上，以及該第二電極層是在該該熱隔離材料層之上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于，該熱隔離材料層 是在該第一電極層之上，以及該熱隔離結(jié)構(gòu)更包含一第一層間導(dǎo)電層在該熱隔離材料層之上；以及一第二熱隔離材料層在該第一層間導(dǎo)電層之上，該第二電極層在該第 二熱隔離材料層之上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于，該熱隔離材料層 是在該第一電極層之上，以及該熱隔離結(jié)構(gòu)更包含一第一層間導(dǎo)電層在該熱隔離材料層之上； 一第二熱隔離材料層在該第一層間導(dǎo)電層之上； 一第二層間導(dǎo)電層在該第二熱隔離材料層之上；以及一第三熱隔離材料層在該第二層間導(dǎo)電層之上，該第二電極層在該第 三熱隔離材料層之上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于，該存儲(chǔ)材料是包 含選自于以下群組中的任一種材料或群組中多種材料的結(jié)合鍺、銻、碲、 硒、銦、鎵、鉍、錫、銅、鈀、鉛、硫、硅、氧、磷、砷、氮及金。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于，每一該第一電極 層、該第二電極層及該側(cè)壁導(dǎo)電層包含選自以下一群組中的任一種或多種 元素鈦、鎢、鉬、鋁、銅、鉑、銥、鑭、鎳、氮、氧和釕及其結(jié)合。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)裝置，其特征在于，該熱隔離材料包 含氮化硅鉭、氮化鉭、氮化鈦、氮化硅、氮化鋁及氧化鋁的一的N-摻雜。
11、 一種存儲(chǔ)裝置，其特征在于，包含一第一電極元件及一第二電極元件，而每一電極元件包含 一第一 電極層包含一第一 電極材料； 一第二電極層包含一第二電極材料；一熱隔離結(jié)構(gòu)包含一熱隔離材料層在該第一及第二電極材料層之間， 該熱隔離材料具有低于該第一及第二電極材料的一熱傳導(dǎo)率，該第一及第 二電極層及該熱隔離結(jié)構(gòu)定義具有一側(cè)壁的一多層疊層；一側(cè)壁導(dǎo)電層包含一側(cè)壁導(dǎo)電材料在該多層疊層的該側(cè)壁上，該側(cè)壁 導(dǎo)電材料具有一高于該熱隔離材料的一導(dǎo)電率；以及一存儲(chǔ)元件包含存儲(chǔ)材料并接觸該第一及第二電極元件的該第二電 極層。
12、 一種用來(lái)制造一存儲(chǔ)裝置的方法，其特征在于，該方法包含 形成一包括一第一電極層、 一第二電極層，以及一熱隔離結(jié)構(gòu)的多層疊層，該第一電極層包含一第一電極材料，該第二電極層包含一第二電極 材料，該熱隔離結(jié)構(gòu)包含一熱隔離材料層在該第一及第二電極材料層之 間，該熱隔離材料具有低于該第一及第二電極材料的一熱傳導(dǎo)率，該多層 疊層具有一側(cè)壁；形成一側(cè)壁導(dǎo)電層包含一側(cè)壁導(dǎo)電材料在該多層疊層的該側(cè)壁上，該 側(cè)壁導(dǎo)電材料具有一高于該熱隔離材料的一電性導(dǎo)電率；以及 形成一存儲(chǔ)元件包含存儲(chǔ)材料在該第二電極層之上。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該側(cè)壁導(dǎo)電層在該側(cè)壁具有一寬度，該寬度小于用來(lái)形成該多層疊層的一光刻工藝的一最小 特征尺寸。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該側(cè)壁導(dǎo)電層圍繞 該多層疊層。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該側(cè)壁導(dǎo)電層包含 一第一側(cè)壁導(dǎo)電構(gòu)件及一第二側(cè)壁導(dǎo)電構(gòu)件。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該形成一多層疊層 包含形成一多層結(jié)構(gòu)包含一第一電極材料層， 一熱隔離結(jié)構(gòu)材料位于該第 一電極材料層之上，以及一第二電極材料層位于該熱隔離結(jié)構(gòu)材料之上； 形成一掩模元件在該多層結(jié)構(gòu)上；以及 使用該掩模元件作為一刻蝕掩模來(lái)刻蝕該多層結(jié)構(gòu)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該形成一側(cè)壁導(dǎo)電 層結(jié)構(gòu)包含形成一側(cè)壁導(dǎo)電材料順形層于該多層疊層之上；以及非等向性刻蝕該側(cè)壁導(dǎo)電材料順形層以露出該第二電極層的一頂表面。
18、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該形成一側(cè)壁導(dǎo)電 層結(jié)構(gòu)包含形成一側(cè)壁導(dǎo)電材料順形層于該多層疊層之上； 形成一介電材料順形層于該側(cè)壁導(dǎo)電材料順形層之上； 非等向性刻蝕該介電材料順形層及該側(cè)壁導(dǎo)電材料順形層以露出該 第二電極層的一頂表面。
19、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該熱隔離材料層是 在該第一電極層之上，以及該第二電極層是在該該熱隔離材料層之上。
20、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該熱隔離材料層是 在該第一電極層之上，以及該熱隔離結(jié)構(gòu)更包含一第一層間導(dǎo)電層在該熱隔離材料層之上；以及一第二熱隔離材料層在該第一層間導(dǎo)電層之上，該第二電極層在該第二熱隔離材料層之上。
21、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該熱隔離材料層是在該第一電極層之上，以及該熱隔離結(jié)構(gòu)更包含 一第一層間導(dǎo)電層在該熱隔離材料層之上； 一第二熱隔離材料層在該第一層間導(dǎo)電層之上； 一第二層間導(dǎo)電層在該第二熱隔離材料層之上；以及 一第三熱隔離材料層在該第二層間導(dǎo)電層之上，該第二電極層在該第三熱隔離材料層之上。
22、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該存儲(chǔ)材料是包含 選自于以下群組中的任一種材料或群組中多種材料的結(jié)合鍺、銻、碲、 硒、銦、鎵、鉍、錫、銅、鈀、鉛、硫、硅、氧、磷、砷、氮及金。
23、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，每一該第一電極層、 該第二電極層及該側(cè)壁導(dǎo)電層包含選自以下一群組中的任一種或多種元 素鈦、鎢、鉬、鋁、銅、鉑、銥、鑭、鎳、氮、氧和釕及其結(jié)合。
24、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該熱隔離材料包含 氮化硅鉭、氮化鉭、氮化鈦、氮化硅、氮化鋁及氧化鋁的一的N-摻雜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種存儲(chǔ)裝置及其制造方法。本發(fā)明所公開(kāi)的存儲(chǔ)裝置包含一第一電極層、一第二電極層及一熱隔離結(jié)構(gòu)，而該熱隔離結(jié)構(gòu)包含一熱隔離材料介于該第一及第二電極層之間。該第一及第二電極層及該熱隔離結(jié)構(gòu)定義具有一側(cè)壁的一多層疊層。一側(cè)壁導(dǎo)電層包含一側(cè)壁導(dǎo)電材料，其位于該多層疊層的該側(cè)壁上。該側(cè)壁導(dǎo)電材料具有大于該熱隔離材料的一電性導(dǎo)電率。一存儲(chǔ)元件包含存儲(chǔ)材料并位于該第二電極層之上。
文檔編號(hào)G11C16/02GK101546809SQ20081016891
公開(kāi)日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者陳士弘 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司