相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求享有于2014年11月24日提交的，題為“electrodeconfigurationstoincreaseelectro-thermalisolationofphase-changememoryelementsandassociatedtechniques”的美國申請no.14/552205的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容為所有目的通過引用并入本文。

本公開的實(shí)施例總體涉及集成電路領(lǐng)域，并且更具體地涉及增加相變存儲器元件的電熱隔離的電極配置及相關(guān)聯(lián)的技術(shù)。

背景技術(shù)：

相變存儲器(pcm)技術(shù)(例如，多堆棧交叉點(diǎn)pcm)是其它非易失性存儲器(nvm)技術(shù)的有前途的備選。存在增加相變存儲器元件的電熱隔離的連續(xù)驅(qū)動，以便優(yōu)化pcm操作，例如包括，閾值電壓(vt)對電流(i)特性vt-i的編程電流和形狀。

附圖說明

通過后續(xù)結(jié)合附圖的詳細(xì)描述可以容易地理解實(shí)施例。為了便于該說明，相似的附圖標(biāo)記指定相似的結(jié)構(gòu)元件。實(shí)施例在附圖中通過范例示出而非限制于附圖的圖中。

圖1示意性圖示了根據(jù)一些實(shí)施例的晶片形式和單一化形式的范例管芯的頂視圖。

圖2示意性圖示了根據(jù)一些實(shí)施例的集成電路(ic)組件的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖3a-b、4a-b、5a-b、6a-b、7a-b、8a-b、9a-b和10a-b示意性圖示了根據(jù)一些實(shí)施例的在制造的各種階段期間的相變存儲器(pcm)設(shè)備的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖3c、4c、5c、6c、7c、8c和9c示意性圖示了根據(jù)一些實(shí)施例的在制造的各種階段期間的相變存儲器(pcm)設(shè)備的頂視圖。

圖11是根據(jù)一些實(shí)施例的制造pcm設(shè)備的方法的流程圖。

圖12示意性示出了根據(jù)本文描述的各種實(shí)施例的包括pcm設(shè)備的范例系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

本公開的實(shí)施例描述了增加相變存儲器元件的電熱隔離的電極配置及相關(guān)聯(lián)的技術(shù)。在后續(xù)詳細(xì)描述中，參考形成其一部分的附圖，其中，類似的附圖標(biāo)記始終指代類似的部件，并且其中通過圖示示出了可以實(shí)踐本公開的主題的實(shí)施例。應(yīng)理解，可以利用其它實(shí)施例并且可以做出結(jié)構(gòu)或邏輯改變，而不背離本公開的范圍。因此，后續(xù)詳細(xì)描述不被認(rèn)為是限制意義的，實(shí)施例的范圍由隨附權(quán)利要求及其等價(jià)物定義。

為了本公開的目的，短語“a和/或b”表示(a)、(b)或(a和b)。為了本公開的目的，短語“a、b和/或c”表示(a)、(b)、(c)、(a和b)、(a和c)、(b和c)或(a、b和c)。

說明書可以使用短語“在實(shí)施例中”或“在多個(gè)實(shí)施例中”，其均可以指代相同或不同的實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)。此外，關(guān)于本公開的實(shí)施例使用的術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”等是同義的。術(shù)語“耦合”可以指的是直接連接、間接連接或者間接通信。

如本文使用的，術(shù)語“模塊”可以指代以下項(xiàng)、是以下項(xiàng)的一部分或包括以下項(xiàng)：專用集成電路(asic)、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的(共享、專用或分組)處理器和/或(共享、專用或分組)存儲器、組合邏輯電路、狀態(tài)機(jī)和/或提供所描述的功能的其它適當(dāng)?shù)牟考?/p>

圖1示意性圖示了根據(jù)一些實(shí)施例的晶片形式10和單一化形式100的范例管芯102的頂視圖。在一些實(shí)施例中，管芯102可以是包括半導(dǎo)體材料(例如，硅或其它適當(dāng)材料)的晶片11的多個(gè)管芯(例如，管芯102、102a、102b)之一。多個(gè)管芯可以形成在晶片11的表面上。管芯中的每個(gè)可以是包括如本文所描述的相變存儲器(pcm)設(shè)備的半導(dǎo)體產(chǎn)品的重復(fù)單元。例如，管芯102可以包括根據(jù)一些實(shí)施例的pcm設(shè)備的電路103。根據(jù)各種實(shí)施例，電路103可以包括一個(gè)或多個(gè)pcm元件(例如，單元)，其可以被配置在陣列中。pcm元件例如可以包括相變材料(例如硫?qū)倩衔锊Ａ?，其可以通過應(yīng)用由電流產(chǎn)生的熱而在晶態(tài)和非晶態(tài)之間切換。相變材料的狀態(tài)(例如，晶態(tài)/非晶態(tài))可以對應(yīng)于pcm元件的邏輯值(例如，1或0)。在一些實(shí)施例中，電路103可以是pcm和開關(guān)(pcms)設(shè)備的一部分。亦即，pcm元件可以包括開關(guān)，例如，雙向閾值開關(guān)(ots)，其被配置為在pcm元件的選擇/編程操作中使用。

電路103還可以包括被耦合到pcm元件的一個(gè)或多個(gè)位線以及一個(gè)或多個(gè)字線。在一些實(shí)施例中，位線和字線可以配置為，使得pcm元件中的每個(gè)被設(shè)置在每個(gè)個(gè)體位線和字線的交叉處。可以使用字線和位線將電壓和偏置應(yīng)用于pcm元件的目標(biāo)pcm元件，以選擇目標(biāo)單元來用于讀取或?qū)懭氩僮?。位線驅(qū)動器可以耦合到位線，并且字線驅(qū)動器可以耦合到字線，以便于解碼/選擇pcm元件。電容器和電阻器可以耦合到位線和字線。在一些實(shí)施例中，電路103可以包括其它適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和配置。例如，電路103可以包括一個(gè)或多個(gè)模塊，其被配置為執(zhí)行讀取、編程、驗(yàn)證和/或分析操作。

在一些實(shí)施例中，可以利用pcm制造技術(shù)和/或其它適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體制造技術(shù)來形成電路103。注意，電路13僅在圖1中被示意性描繪，并且可以表示電路形式的各種各樣的適當(dāng)?shù)倪壿嫽虼鎯ζ鳎ɡ缫粋€(gè)或多個(gè)狀態(tài)機(jī)，其包括電路和/或在存儲設(shè)備(例如，固件或軟件)中的指令，其被配置為執(zhí)行例如讀取、編程、驗(yàn)證和/或分析操作的動作。

在完成半導(dǎo)體產(chǎn)品的制造過程之后，晶片11可以經(jīng)歷單一化過程，其中，管芯(例如，管芯102、102a、102b)中的每個(gè)彼此分離以提供半導(dǎo)體產(chǎn)品的分立“芯片”。晶片11可以是多種尺寸中的任何的。在一些實(shí)施例中，晶片11具有從大約25.4mm到大約450mm的直徑范圍。在其它實(shí)施例中，晶片11可以包括其它尺寸和/或其它形狀。根據(jù)各種實(shí)施例，電路103可以被設(shè)置在晶片形式10或單一化形式100的半導(dǎo)體襯底上。在一些實(shí)施例中，管芯102可以包括邏輯或存儲器或其組合。

圖2示意性圖示了根據(jù)一些實(shí)施例的集成電路(ic)組件200的橫截面?zhèn)纫晥D。在一些實(shí)施例中，ic組件200可以包括一個(gè)或多個(gè)管芯(后文稱作“管芯102”)，其與封裝襯底121電耦合和/或物理耦合。管芯102可以包括電路(例如，圖1的電路103)，例如本文所描述的pcm設(shè)備。在一些實(shí)施例中，封裝襯底121可以與電路板122耦合，如能夠看到的。

管芯102可以表示使用半導(dǎo)體制造技術(shù)由半導(dǎo)體材料(例如，硅)制成的分立產(chǎn)品，所述半導(dǎo)體制造技術(shù)例如是結(jié)合形成pcm設(shè)備使用的薄膜沉積、平版印刷、蝕刻等。在一些實(shí)施例中，管芯102可以是以下項(xiàng)、包括以下項(xiàng)或是以下項(xiàng)的一部分：處理器、存儲器、片上系統(tǒng)(soc)或asic。在一些實(shí)施例中，電絕緣材料(例如，模塑料或未充滿材料(未示出))可以封裝至少部分管芯102和/或管芯水平互連結(jié)構(gòu)106。

管芯102可以根據(jù)各種各樣的適當(dāng)配置附接到封裝襯底121上，所述適當(dāng)配置例如包括在倒裝配置中與封裝襯底121直接耦合，如描繪的。在倒裝配置中，利用管芯水平互連結(jié)構(gòu)106(例如，隆起、柱子或還可以電耦合管芯102與封裝襯底121的其它適當(dāng)結(jié)構(gòu))，將包括有源電路的管芯102的有源側(cè)s1附接到封裝襯底121的表面。管芯102的有源側(cè)s1可以包括例如pcm元件的電路。無源側(cè)s2可以與有源側(cè)s1相對布置，如能夠看到的。在其它實(shí)施例中，管芯102可以被設(shè)置在與各種適當(dāng)堆棧管芯配置中的任一種的封裝襯底121耦合的另一管芯上。例如，處理器管芯可以以倒裝配置與封裝襯底121耦合，并且管芯102可以以倒裝配置安裝在處理器管芯上，并且利用通過處理器管芯形成的硅通孔(tsv)與封裝襯底電耦合。在另外的實(shí)施例中，管芯102可以嵌入在封裝襯底121中或與嵌入在封裝襯底121中的管芯耦合。在其它實(shí)施例中，其它管芯可以在與管芯102的并排配置中與封裝襯底121耦合。

在一些實(shí)施例中，管芯水平互連結(jié)構(gòu)106可以配置為在管芯102和封裝襯底121之間路由電信號。電信號例如可以包括結(jié)合管芯的操作使用的輸入/輸出(i/o)信號和/或功率/地信號。管芯水平互連結(jié)構(gòu)106可以與被設(shè)置在管芯102的有源側(cè)s1上的對應(yīng)的管芯觸點(diǎn)以及被設(shè)置在封裝襯底121上的對應(yīng)的封裝觸點(diǎn)耦合。管芯觸點(diǎn)和/或封裝觸點(diǎn)例如可以包括：襯墊、通孔、溝槽、跡線和/或其它適當(dāng)?shù)慕佑|結(jié)構(gòu)。

在一些實(shí)施例中，封裝襯底121是基于環(huán)氧樹脂的層壓襯底，其具有核心和堆積(build-up)層，例如ajinomoto堆積膜(abf)襯底。在其它實(shí)施例中，分裝襯底121可以包括其它適當(dāng)類型的襯底，例如由玻璃、陶瓷或半導(dǎo)體材料形成的襯底。

封裝襯底121可以包括電路由特征，其被配置為將電信號路由到管芯102或從管芯102路由。電路由特征例如可以包括被設(shè)置在封裝襯底121的一個(gè)或多個(gè)表面上的封裝觸點(diǎn)(例如，襯墊110)，和/或內(nèi)部路由特征(未示出)，例如溝槽、通孔或其它互連結(jié)構(gòu)來通過封裝襯底121路由電信號。

電路板122可以是印刷電路板(pcb)，其包括電絕緣材料，例如環(huán)氧樹脂層壓。例如，電路板122可以包括電絕緣層，其包括例如聚四氟乙烯、環(huán)氧酚醛棉紙材料(例如，阻燃劑4(fr-4)、fr-1、綿紙)以及環(huán)氧樹脂材料(例如，cem-1或cem-3)或者使用環(huán)氧樹脂半固化材料層壓到一起的玻璃織物材料的材料。可以通過電絕緣層形成互連結(jié)構(gòu)(未示出)(例如，跡線、溝槽、通孔)，以將管芯102的電信號路由通過電路板122。在其它實(shí)施例中，電路板122可以包括其它適當(dāng)?shù)牟牧?。在一些?shí)施例中，電路板122是母板(例如，圖12的母板1202)。

封裝水平互連(例如，焊球112)可以耦合到在封裝襯底121和/或電路板122上的襯墊110，以形成被配置為進(jìn)一步在封裝襯底121與電路板122之間路由電信號的對應(yīng)焊點(diǎn)。襯墊110可以包括任意適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電材料，例如金屬，包括例如鎳(ni)、鈀(pd)、金(au)、銀(ag)、銅(cu)及其組合。封裝水平互連可以包括其它結(jié)構(gòu)和/或配置，例如包括連接格陣(lga)結(jié)構(gòu)等。

在其它實(shí)施例中，ic組件200可以包括各種其它適當(dāng)?shù)呐渲茫ɡ纾旱寡b和/或引線鍵合配置的適當(dāng)組合、插入器、包括系統(tǒng)級封裝(sip)和/或封裝體疊層(pop)配置的多芯片封裝配置?？梢栽谝恍?shí)施例中使用在管芯102和ic組件200的其它部件之間路由電信號的其它適當(dāng)?shù)募夹g(shù)。圖3a-b、4a-b、5a-b、6a-b、7a-b、8a-b、9a-b和10a-b示意性圖示了根據(jù)一些實(shí)施例的在制造的各種階段期間的相變存儲器(pcm)設(shè)備的橫截面?zhèn)纫晥D。圖3a、4a、5a、6a、7a、8a、9a和10a描繪了來自相同的第一視角的pcm設(shè)備300的橫截面，并且圖3b、4b、5b、6b、7b、8b、9b和10b描繪了來自與第一視角垂直的相同第二視角的pcm設(shè)備300的橫截面。圖3c、4c、5c、6c、7c、8c和9c示意性圖示了根據(jù)一些實(shí)施例的在制造的各種階段期間的相變存儲器(pcm)設(shè)備300的頂視圖。圖3a-c表示在制造的相同階段期間的pcm設(shè)備300，圖4a-c表示在制造的相同階段期間的pcm設(shè)備300，圖5a-c表示在制造的相同階段期間的pcm設(shè)備300，等等。提供指示符p'-p”、bl'-bl”和wl'-wl”來便于理解在不同視角(例如，圖3a-c)之間的相對取向。例如，圖3a-9a可以表示沿著wl'-wl”的橫截面，圖3b-9b可以表示沿著bl'-bl”的橫截面，并且圖3c-9c可以表示沿著p'-p”的橫截面。

參考圖3a-3c，描繪了在襯底301上沉積導(dǎo)電材料(例如，字線金屬304)以形成字線層并且在字線金屬304上沉積材料以形成層的堆棧之后的pcm設(shè)備300。一個(gè)或多個(gè)中間層和/或結(jié)構(gòu)(下文稱作“電路302”)可以被設(shè)置在襯底301和字線金屬304之間。例如，電路302可以包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)設(shè)備，和/或在字線金屬304與襯底301之間的形成在襯底301上的金屬化。襯底301可以是半導(dǎo)體襯底，例如，在一些實(shí)施例中可以是硅。為避免模糊其它方面，在剩余附圖中未示出襯底301。字線金屬304例如可以包括鎢。在其它實(shí)施例中可以為襯底301和字線金屬304使用其它適當(dāng)?shù)牟牧稀?/p>

層的堆?？梢园ū辉O(shè)置在字線金屬304上的底電極層306、被設(shè)置在底電極層306上的選擇設(shè)備(sd)層308、被設(shè)置在sd層308上的中間電極層310、被設(shè)置在中間電極層310上的相變材料(pm)層312，以及被設(shè)置在pm層312上的第一頂電極層(te1)314，如能夠看到的?？梢愿鶕?jù)任意適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來沉積層的堆棧的每層。

根據(jù)各種實(shí)施例，底電極層306可以包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電和/或半導(dǎo)電材料，例如，碳(c)、氮化碳(cxny)；n型摻雜多晶硅和p型摻雜多晶硅；金屬，包括al、cu、ni、cr、co、ru、rh、pd、ag、pt、au、ir、ta和w；導(dǎo)電金屬氮化物，包括tin、tan、wn和tacn；導(dǎo)電金屬硅化物，包括硅化鉭、硅化鎢、鎳硅化物、硅化鈷和硅化鈦；導(dǎo)電金屬硅氮化物，包括tisin和wsin；導(dǎo)電金屬碳氮化物，包括ticn和wcn；以及導(dǎo)電金屬氧化物，包括ruo2。sd層308可以包括p-n二極管，miec(混合離子電子傳導(dǎo))設(shè)備或基于具有包括針對存儲元件(例如，pm層312)描述的硫?qū)倩衔锖辖鹣到y(tǒng)中的任一種的組分的硫?qū)倩衔锖辖鸬膐ts(雙向閾值開關(guān))，此外還可以包括能夠抑制結(jié)晶的元件。中間電極層310可以包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電和/或半導(dǎo)電材料，例如，碳(c)、氮化碳(cxny)；n型摻雜多晶硅和p型摻雜多晶硅；金屬，包括al、cu、ni、cr、co、ru、rh、pd、ag、pt、au、ir、ta和w；導(dǎo)電金屬氮化物，包括tin、tan、wn和tacn；導(dǎo)電金屬硅化物，包括硅化鉭、硅化鎢、鎳硅化物、硅化鈷和硅化鈦；導(dǎo)電金屬硅氮化物，包括tisin和wsin；導(dǎo)電金屬碳氮化物，包括ticn和wcn；以及導(dǎo)電金屬氧化物，包括ruo2。pm層312可以包括相變材料，例如，能夠通過應(yīng)用由電流產(chǎn)生的熱而在晶態(tài)和非晶態(tài)之間切換的硫?qū)倩衔锊Ａ?，例如包括以下之中的元素中的至少兩個(gè)的合金：鍺、銻、硅、銦、硒、硫磺、氮和碳。第一頂電極層314可以包括導(dǎo)電材料，例如金屬或半金屬(例如，半導(dǎo)電材料)，其具有從1毫歐厘米(mohm·cm)到100mohm·cm范圍的電阻率，例如，碳(c)、氮化碳(cxny)；n型摻雜多晶硅和p型摻雜多晶硅；金屬，包括al、cu、ni、cr、co、ru、rh、pd、ag、pt、au、ir、ta和w；導(dǎo)電金屬氮化物，包括tin、tan、wn和tacn；導(dǎo)電金屬硅化物，包括硅化鉭、硅化鎢、鎳硅化物、硅化鈷和硅化鈦；導(dǎo)電金屬硅氮化物，包括tisin和wsin；導(dǎo)電金屬碳氮化物，包括ticn和wcn；以及導(dǎo)電金屬氧化物，包括ruo2。層306、308、310、312和314可以在其它實(shí)施例中包括具有其它適當(dāng)屬性的其它適當(dāng)?shù)牟牧稀?/p>

在一些實(shí)施例中，第一頂電極層314可以具有從5納米(nm)到15nm的范圍的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，第一頂電極層314可以具有大約15nm或更小的厚度。在僅形成第一頂電極層314的流中，由于要在字線定義處蝕刻的部分堆棧的高度，與相變材料的機(jī)械弱點(diǎn)耦合，以及期望可靠地分離鄰近的字線，可能難以將第一頂電極層314增加大于15nm。在其它實(shí)施例中，第一頂電極層314可以具有其它適當(dāng)?shù)暮穸取?/p>

參考圖4a-c，描繪出在字線定義之后的pcm設(shè)備300。例如，可以通過使用圖案化過程來完成字線定義，所述圖案化過程例如是平版印刷和/或蝕刻過程，以選擇性地移除層的堆棧的部分從而向下城電路302上的層的堆棧的線316提供在線316之間的溝槽315，如能夠看到的。溝槽315可以將pcm元件彼此分離。在圖4b中，字線金屬304被圖案化，使得字線在進(jìn)出頁面的方向上延伸。在圖4c中，字線304被設(shè)置在第一頂電極層314之下并在從左到右跨頁面的方向上延伸。

參考圖5a-c，描繪了出沉積介電材料以填充在線316之間的區(qū)域之后的pcm設(shè)備300。例如，在所描繪的實(shí)施例中，介電襯層(liner)318可以共形地被設(shè)置在層的堆棧的表面上(例如，在線316上)，在字線金屬304上以及在電路302上，如能夠看到的?？梢允褂萌我膺m當(dāng)技術(shù)沉積介電填充材料320以填充在線316之間的區(qū)域。在一些實(shí)施例中，介電襯層318可以包括氮化硅(si3n4或統(tǒng)稱sixny，其中，x和y表示任意適當(dāng)?shù)南鄬?shù)量)，并且介電填充材料320可以包括氧化硅(sio2)。在其它實(shí)施例中，介電襯層318和介電填充材料320可以包括其它適當(dāng)?shù)牟牧稀?/p>

參考圖6a-c，描繪出在對介電材料(例如，介電填充材料320和介電襯層318)開凹槽以暴露第一頂電極層314之后的pcm設(shè)備300。在一些實(shí)施例中，可以使用平面化過程(例如，化學(xué)-機(jī)械拋光(cmp))來對介電材料開凹槽。在其它實(shí)施例中，可以使用其它適當(dāng)技術(shù)來對介電材料開凹槽。

參考圖7a-c，描繪出在第一頂電極層314上沉積第二頂電極(te2)層322以及在第二頂電極層322上沉積位線金屬314以形成位線層之后的pcm設(shè)備300。在一些實(shí)施例中，第二頂電極層322可以沉積在介電襯層318和介電填充材料320的一部分上，如圖7b中能夠看到的。根據(jù)各種實(shí)施例，可以例如利用物理氣相沉淀(pvd)或化學(xué)氣相沉淀等其它適當(dāng)技術(shù)來沉積第二頂電極層322。第二頂電極層322可以包括導(dǎo)電材料，例如金屬或半金屬，其具有從1毫歐厘米(mohm·cm)到100mohm·cm的范圍中的電阻率。在一些實(shí)施例中，第二頂電極層322可以包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電和半導(dǎo)電材料，例如，碳(c)、氮化碳(cxny)；n型摻雜多晶硅和p型摻雜多晶硅；金屬，包括al、cu、ni、cr、co、ru、rh、pd、ag、pt、au、ir、ta和w；導(dǎo)電金屬氮化物，包括tin、tan、wn和tacn；導(dǎo)電金屬硅化物，包括硅化鉭、硅化鎢、鎳硅化物、硅化鈷和硅化鈦；導(dǎo)電金屬硅氮化物，包括tisin和wsin；導(dǎo)電金屬碳氮化物，包括ticn和wcn；以及導(dǎo)電金屬氧化物，包括ruo2。第二頂電極層322可以適當(dāng)?shù)丶?例如，蝕刻、清理和密封)到制造過程流中，并且可以呈現(xiàn)與第一頂電極層314和/或位線金屬324的良好粘附。在一些實(shí)施例中，第二頂電極層322可以具有與第一頂電極層314相同的化學(xué)成分。在其它實(shí)施例中，第二頂電極層322可以具有與第一頂電極層314不同的化學(xué)成分。在其它實(shí)施例中，第二頂電極層322可以包括其它適當(dāng)?shù)牟牧虾?或可以具有其它適當(dāng)?shù)男再|(zhì)。

在一些實(shí)施例中，第二頂電極層322的厚度范圍從5納米(nm)到40nm。在一個(gè)實(shí)施例中，第二頂電極層322可以具有大約15nm的厚度。第二頂電極層322可以包括其它適當(dāng)材料，并且在其它實(shí)施例中可以通過其它適當(dāng)技術(shù)進(jìn)行沉積和/或具有其它適當(dāng)厚度。位線金屬324可以包括任意適當(dāng)?shù)慕饘?，例如包括鎢；并且可以使用任意適當(dāng)技術(shù)進(jìn)行沉積。

參考圖8a-c，描繪了在位線定義之后的pcm設(shè)備300?？梢允褂脠D案化過程(例如平版印刷和/或蝕刻過程)來完成位線定義，以選擇性地移除位線金屬324、第二頂電極322以及層306、308、310、312、314的堆棧的部分，從而提供下層電路302上的pcm元件的陣列的個(gè)體pcm元件416，如能夠看到的。在圖8a中，位線金屬324在進(jìn)出頁面的方向上延伸。在圖8b中，位線金屬324被圖案化，使得位線在垂直于字線的從左到右跨頁面的方向上延伸。

在一些實(shí)施例中，第二頂電極322可以被設(shè)置在第一頂電極層314上并與其直接接觸，如能夠看到的。位線金屬324可以布置在第二頂電極層322上并與其直接接觸。在一些實(shí)施例中，包括層的堆棧(例如，pm層312)的個(gè)體pcm元件416可以被電絕緣柱420分離開。在描繪的實(shí)施例中，電絕緣柱420包括介電材料318、320。如能夠從圖8b看到的，第二頂電極層322的材料被設(shè)置在位線金屬324和電絕緣柱420之間。例如，在垂直方向(例如，與個(gè)體pcm元件416的高度平行的方向)上，第二頂電極層322的材料直接被設(shè)置在電絕緣柱420和位線金屬324之間。第一頂電極層314的材料可以直接被設(shè)置在電絕緣柱420的鄰近柱之間(例如，在與垂直方向垂直的水平方向上)，如能夠看到的。在一些實(shí)施例中，第一頂電極層314的材料可以不直接被設(shè)置在電絕緣柱420和位線金屬324之間。

在第一頂電極層314上形成第二頂電極層322可以增加個(gè)體pcm元件416的頂電極的綜合厚度(例如，超過～15nm)。本文描述的技術(shù)和配置可以克服與由于要在字線定義處蝕刻的局部堆棧的高度以及相變材料本身的機(jī)械弱點(diǎn)和可靠地分離鄰近字線的能力而增加頂電極厚度超過15nm相關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)。先前，這些挑戰(zhàn)可能在編程電流和/或vt-i特性的形狀方面約束優(yōu)化相位材料操作。當(dāng)前描述的制造技術(shù)和pcm配置可以提供更厚的頂電極來克服這種約束以允許另外的優(yōu)化操作。例如，要在字線定義處蝕刻的局部堆棧的高度可能不增加。以這種方式，可能不會損害堆棧的機(jī)械穩(wěn)定性，這可以避免在字線定義期間的短路。在一些實(shí)施例中，頂電極的總體厚度(例如，te1+te2的厚度)可能與僅形成te1的流相比多于兩倍。例如，在一些實(shí)施例中，te1+te2的總體厚度可以是大約25-40nm。在一些實(shí)施例中，第二頂電極層322可以在位線定義期間(例如，位線金屬324的蝕刻)提供可靠的、連續(xù)的蝕刻停止，這可以允許使用更厚的位線金屬324，這可以減少位線電阻用于在整體陣列中更好地輸送電流。

參考圖9a-c，描繪了在位線密封和填充之后的pcm設(shè)備300。如在圖9a-b中可見的，介電襯層918可以共形地被設(shè)置在個(gè)體pcm元件416上以及在字線金屬304上。介電填充材料920可以沉積在介電襯層918上以填充在個(gè)體pcm元件416之間的區(qū)域。在一些實(shí)施例中，介電襯層918和介電填充材料920可以符合分別結(jié)合介電襯層318和介電填充材料320描述的實(shí)施例。在其它實(shí)施例中，介電襯層918和介電填充材料920可以包括除了用于介電襯層318和介電填充材料320的材料的適當(dāng)?shù)慕殡姴牧稀?/p>

圖10a-b示意性圖示了根據(jù)一些實(shí)施例的在制造期間的相變存儲器(pcm)設(shè)備1000的橫截面?zhèn)纫晥D。例如，圖10a-b可以表示與圖9a-c相同的制造階段，亦即，在位線密封和填充之后，但是針對pcm設(shè)備1000的不同區(qū)域。圖9a-b和10a-b可以示意性表示根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的最終產(chǎn)品的橫截面，例如，準(zhǔn)備賣給顧客的存儲器設(shè)備。

pcm設(shè)備1000可以表示解碼區(qū)域。解碼區(qū)域可以與圖9a的個(gè)體pcm元件416共享相同的平面。例如，pcm設(shè)備1000包括位線金屬324，其被設(shè)置在第二頂電極層322上。圖10a-b的位線金屬324和第二頂電極層322可以與圖9a-b的位線金屬324和第二頂電極層322位于相同平面上。圖9a的個(gè)體pcm元件416可以相對在圖10a中描繪的pcm設(shè)備1000進(jìn)出頁面。

pcm設(shè)備1000可以包括耦合的位線通孔340和字線通孔342，如能夠看到的。位線通孔340和字線通孔342中的每個(gè)均可以表示在與圖9a的個(gè)體pcm元件416相同的平面中的解碼區(qū)域內(nèi)形成的多個(gè)通孔之一。在一些實(shí)施例中，第二頂電極層322可以直接被設(shè)置在位線金屬324和位線通孔340之間，如能夠看到的。在一些實(shí)施例中，第二頂電極層322可以被設(shè)置在介電填充材料320上，如能夠看到的。在一些實(shí)施例中，介電填充材料320可以表示多層介電材料。

可以形成屏障襯層337和338以封裝各種的位線通孔340和字線通孔342的導(dǎo)電材料。在一些實(shí)施例中，字線通孔342和位線通孔340中的每個(gè)可以包括鎢(w)，并且屏障襯層337、338可以包括氮化鈦(tin)或氮化鉭(tan)。在其它實(shí)施例中，字線通孔342、位線通孔340和屏障襯層337、338可以包括其它適當(dāng)材料。

如本文所述形成第二頂電極層322可以導(dǎo)致第二頂電極層322存在于位線金屬324和下層通孔(例如，位線通孔340和字線通孔342)之間。第二頂電極層322的厚度可以被調(diào)諧以創(chuàng)建在解碼器和位線側(cè)上的單元之間的可調(diào)整鎮(zhèn)流器。在第二頂電極層322的厚度和/或電阻率創(chuàng)建一系列太高的電阻的情況下，可以引入松散的面罩，以便可以通過在位線金屬蝕刻結(jié)束時(shí)過蝕刻通孔，來從解碼區(qū)域移除第二頂電極層322。如果針對對稱單元操作期望碳形態(tài)的完全對稱，則可以調(diào)節(jié)底電極的厚度(例如，通過在位線定義期間的過蝕刻)。在一些實(shí)施例中，第二頂電極層322的電阻率可能小于20mohm·cm，并且具有小于或等于大約15nm的厚度來減少位線路徑中增加電阻的影響。例如，對于等于～30x50nm²的通孔區(qū)域，具有所述電阻率和厚度的第二頂電極層322可能在位線路徑上添加低于2千歐(kohm)的電阻。

圖11是根據(jù)一些實(shí)施例的制造pcm設(shè)備(例如，圖3a-9c的pcm設(shè)備300)的方法1100的流程圖。方法1100可以符合結(jié)合圖1-10b描述的實(shí)施例，反之亦然。

在1102處，方法1100可以包括提供襯底(例如，圖3a-b的襯底301)。襯底可以包括例如半導(dǎo)體襯底，例如硅晶片或管芯。

在1104處，方法1100可以包括在襯底上形成多個(gè)相變存儲器(pcm)元件，其中，多個(gè)pcm元件的個(gè)體pcm元件(例如，圖8a-b的個(gè)體pcm元件416)包括相變材料層(例如，圖3a-9c的pm層312)、被設(shè)置在相變層上且與相變層直接接觸的第一頂電極層(例如，圖3a-9c的第一頂電極層314)、以及被設(shè)置在第一頂電極層上且與第一頂電極層直接接觸的第二頂電極層(例如，圖7a-9c的第二頂電極層322)。

根據(jù)各種實(shí)施例，在襯底上形成多個(gè)pcm元件可以包括形成層的堆棧。例如，層的堆?？梢酝ㄟ^在襯底上沉積字線層(例如，圖3a-b的字線金屬304)，在字線層上沉積底電極層(例如，圖3a-b的底電極層306)，在底電極層上沉積選擇設(shè)備層(例如，圖3a-b的選擇設(shè)備層308)，在選擇設(shè)備層上沉積中間電極層(例如，圖3a-b的中間電極層310)，在中間電極層上沉積相變材料層(例如，圖3a-b的相變材料層312)，以及在相變材料層上沉積第一頂電極層(例如，圖3a-b的第一頂電極層314)來形成。

層的堆?？梢员粓D案化以提供個(gè)體pcm元件。圖案化例如可以包括平版印刷和/或蝕刻過程。例如，可以執(zhí)行結(jié)合圖4a-c描述的字線定義以及結(jié)合圖8a-c描述的位線定義，來提供個(gè)體pcm元件。

在一些實(shí)施例中，可以沉積介電材料來填充在個(gè)體pcm元件之間的區(qū)域。例如，介電襯層(例如，介電襯層318)可以共形地被設(shè)置在個(gè)體pcm元件的層的堆棧上，并且可以沉積介電填充材料(介電填充材料320)以填充在個(gè)體pcm元件之間的剩余區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，可以執(zhí)行結(jié)合圖5a-c描述的技術(shù)來沉積介電材料。可以利用例如結(jié)合圖6a-c描述的技術(shù)對介電材料進(jìn)行開凹槽以暴露第一頂電極層。在一些實(shí)施例中，可以利用例如結(jié)合圖7a-c描述的技術(shù)在第一頂電極層上沉積第二頂電極層?？梢岳美缃Y(jié)合圖7a-c描述的技術(shù)在第二頂電極層上沉積位線層。

將各種操作以最有助于理解所要求保護(hù)的主題的方式描述為交替的多個(gè)分立操作。然而，描述的次序不應(yīng)解釋為暗示這些操作必須是次序依賴的。特別地，這些操作可以不以呈現(xiàn)的次序執(zhí)行。所描述的操作可以以不同于所描述實(shí)施例的次序執(zhí)行。在另外的實(shí)施例中，可以執(zhí)行各種額外的操作和/或描述的操作。

可以利用任意適當(dāng)?shù)挠布?或軟件按照期望進(jìn)行配置，來將本公開的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)為系統(tǒng)。圖12示意性示出了根據(jù)本文描述的各種實(shí)施例的包括pcm設(shè)備(例如，圖3a-9c的pcm設(shè)備300)的示范性系統(tǒng)(例如，計(jì)算設(shè)備1200)。計(jì)算設(shè)備1200可以容納例如母板1202的板。母板1202可以包括多個(gè)部件，包括但不限于：處理器1204和至少一個(gè)通信芯片1206。處理器1204可以物理和電學(xué)地耦合到母板1202上。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，至少一個(gè)通信芯片1206也可以物理地和電學(xué)地耦合到母板1202上。在其它實(shí)現(xiàn)方式中，通信芯片1206可以是處理器1204的一部分。

取決于其應(yīng)用，計(jì)算設(shè)備1200可以包括其它部件，這些部件可以物理和電地耦合到或不耦合到母板1202上。這些其它部件可以包括但不限于：易失性存儲器(例如，dram)、非易失性存儲器(例如，pcm1208或rom)、閃存、圖形處理器、數(shù)字信號處理器、加密處理器、芯片組、天線、顯示器、觸摸屏顯示器、觸摸屏控制器、電池、音頻編解碼器、視頻編解碼器、功率放大器、全球定位系統(tǒng)(gps)設(shè)備、指南針、geiger計(jì)數(shù)器、加速度計(jì)、陀螺儀、揚(yáng)聲器、攝像機(jī)以及大容量存儲設(shè)備(例如，硬盤驅(qū)動、壓縮盤(cd)、數(shù)字通用盤(dvd)等)。

根據(jù)各種實(shí)施例，pcm1208可以符合本文描述的實(shí)施例。例如，pcm128可以包括如本文所述的pcm設(shè)備(例如，圖3a-9c的pcm設(shè)備300)。

通信芯片1206可以支持無線通信以用于轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)到計(jì)算設(shè)備1200或來自計(jì)算設(shè)備1200的數(shù)據(jù)。術(shù)語“無線”及其衍生詞可以用于描述電路、設(shè)備、系統(tǒng)、方法、技術(shù)、通信信道等，其可以通過經(jīng)由非固態(tài)介質(zhì)使用經(jīng)調(diào)制的電磁輻射來傳遞數(shù)據(jù)。所述術(shù)語并不暗示相關(guān)聯(lián)的設(shè)備不包含任意電線，但是在一些實(shí)施例中它們可能不包含。通信芯片1206可以實(shí)現(xiàn)任意多個(gè)無線標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，包括但不限于：電子和電氣工程師(ieee)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，包括wi-fi(ieee802.11族)、ieee802.16標(biāo)準(zhǔn)(例如，ieee802.16-2005修改)、長期演進(jìn)(lte)計(jì)劃以及任意修改、更新和/或修訂(例如，高級lte計(jì)劃、超級移動寬帶(umb)計(jì)劃(也稱作“3gpp2”)等)。ieee802.16兼容帶寬無線訪問(bwa)網(wǎng)絡(luò)一般被稱作wimax網(wǎng)絡(luò)，該首字母縮略詞表示微波存取全球互通，其是經(jīng)過ieee802.16標(biāo)準(zhǔn)的一致性和互操作性測試的產(chǎn)品的認(rèn)證標(biāo)志。通信芯片1206可以根據(jù)全球移動通信系統(tǒng)(gsm)、通用分組無線業(yè)務(wù)(gprs)、通用移動通信系統(tǒng)(umts)、高速分組存取(hspa)、演進(jìn)型hspa(e-hspa)或let網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作。通信芯片1206可以根據(jù)增強(qiáng)型數(shù)據(jù)gsm演進(jìn)(edge)、gsmedge無線接入網(wǎng)絡(luò)(geran)、通用陸地?zé)o線接入(utran)或演進(jìn)型utran(e-utran)進(jìn)行操作。通信芯片1206可以根據(jù)碼分多址(cdma)、時(shí)分多址(tdma)、增強(qiáng)型數(shù)字無線電信(dect)、演進(jìn)數(shù)據(jù)優(yōu)化(ev-do)及其衍生物以及命名為的3g、4g、5g等的任意其它無線協(xié)議進(jìn)行操作。在其它實(shí)施例中，通信芯片1206可以根據(jù)其它無線協(xié)議進(jìn)行操作。

計(jì)算設(shè)備1200可以包括多個(gè)通信芯片1206。例如，第一通信芯片1206可以專用于較短程無線通信，例如，wi-fi和藍(lán)牙；第二通信芯片1206可以專用于較長程無線通信，例如，gps、edge、gprs、cdma、wimax、lte、ev-do等。

在各種實(shí)現(xiàn)方式中，計(jì)算設(shè)備1200可以是移動計(jì)算設(shè)備、膝上型計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本、筆記本、超級本、智能電話、平板計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(pda)、超級移動pc、移動電話、臺式計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、打印機(jī)、掃描儀、監(jiān)視器、機(jī)頂盒、娛樂控制單元、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、便攜式音樂播放器或者數(shù)字視頻記錄儀。在其它實(shí)施例中，計(jì)算設(shè)備1200可以是處理數(shù)據(jù)的任意其它電子設(shè)備。

范例

根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，本公開描述了一種裝置。裝置的范例1可以包括：多個(gè)相變存儲器(pcm)元件，其中，多個(gè)pcm元件的個(gè)體pcm元件包括：相變材料層；第一電極層，其被設(shè)置在所述相變材料層上并與所述相變材料層直接接觸；以及第二電極層，其被設(shè)置在所述第一電極層上并與所述第一電極層直接接觸。范例2可以包括范例1的裝置，其中，所述多個(gè)pcm元件的個(gè)體pcm元件還包括：位線，其被設(shè)置在所述第二電極層上并與所述第二電極層直接接觸。范例3可以包括范例2的裝置，其中，所述多個(gè)pcm元件的個(gè)體pcm元件通過電絕緣柱分離；并且所述第二電極層的材料被設(shè)置在所述位線和所述電絕緣柱之間。范例4可以包括范例3的裝置，其中，所述第一電極層的材料被設(shè)置在電絕緣柱的鄰近柱之間。范例5可以包括范例2-4中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述多個(gè)pcm元件的個(gè)體pcm元件還包括：字線；選擇設(shè)備層；第三電極層，其被設(shè)置在選擇設(shè)備層和相變材料層之間；以及第四電極層，其被設(shè)置在字線和選擇設(shè)備層之間。范例6可以包括范例2-4中的任一項(xiàng)所述的裝置，還包括：多個(gè)通孔，其被設(shè)置在與個(gè)體pcm元件在同一平面中的解碼區(qū)域內(nèi)，其中，所述第二電極層被設(shè)置在位線和多個(gè)通孔中的通孔之間。范例7可以包括范例1-4中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第一電極層和第二電極層具有不同的化學(xué)成分；并且所述第一電極層和第二電極層的電阻率從1毫歐·厘米(mohm·cm)到100mohm·cm。范例8可以包括范例1-4中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述第二電極層被配置為用作用于位線定義的蝕刻停止層。

根據(jù)各種實(shí)施例，本公開描述了一種方法。方法的范例9可以包括：提供襯底；并且在所述襯底上形成多個(gè)相變存儲器(pcm)元件，其中，所述多個(gè)pcm元件的個(gè)體pcm元件包括：相變材料層；第一電極層，其被設(shè)置在所述相變材料層上并與所述相變材料層直接接觸；以及第二電極層，其被設(shè)置在所述第一電極層上并與所述第一電極層直接接觸。范例10可以包括范例9的方法，其中，形成所述多個(gè)pcm元件包括：通過以下操作形成層的堆棧：在所述襯底上沉積字線層；在所述字線層上沉積底電極層；在所述底電極層上沉積選擇設(shè)備層；在所述選擇設(shè)備層上沉積中間電極層；在所述中間電極層上沉積相變材料層；并且在所述相變材料層上沉積第一頂電極層；并且對所述層的堆棧進(jìn)行圖案化以提供個(gè)體pcm元件。范例11可以包括范例10的方法，還包括：沉積介電材料來填充在所述個(gè)體pcm元件之間的區(qū)域。范例12可以包括范例11的方法，其中，沉積所述介電材料包括：在所述個(gè)體pcm元件上共形地沉積介電襯層；并且在所述介電襯層上沉積介電材料來填充在所述個(gè)體pcm元件之間的區(qū)域。范例13可以包括范例11的方法，還包括：對所述介電材料開凹槽以暴露所述第一頂電極層。范例14可以包括范例13的方法，還包括：在所述第一頂電極層上沉積第二頂電極層。范例15可以包括范例14的方法，還包括：在所述第二電極層上沉積位線層。范例16可以包括15的方法，其中，所述第二頂電極層的材料被設(shè)置在所述位線層和介電材料之間。

根據(jù)各種實(shí)施例，本公開描述了一種系統(tǒng)。系統(tǒng)的范例17可以包括：電路板；以及與所述電路板耦合的管芯，所述管芯包括：多個(gè)相變存儲器(pcm)元件，其中，多個(gè)pcm元件的個(gè)體pcm元件包括：相變材料層；第一電極層，其被設(shè)置在所述相變材料層上并與所述相變材料層直接接觸；以及第二電極層，其被設(shè)置在所述第一電極層上并與所述第一電極層直接接觸。范例18可以包括范例17的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)pcm元件的個(gè)體pcm元件還包括：位線，其被設(shè)置在所述第二電極層上并與所述第二電極層直接接觸。范例19可以包括范例18的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)pcm元件的個(gè)體pcm元件通過電絕緣柱分離；并且所述第二電極層的材料被設(shè)置在所述位線和所述電絕緣柱之間。范例20可以包括范例17-19中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)是移動計(jì)算設(shè)備，包括以下中的一個(gè)或多個(gè)：天線、顯示器、觸摸屏顯示器、觸摸屏控制器、電池、音頻編解碼器、視頻編解碼器、功率放大器、全球定位系統(tǒng)(gps)設(shè)備、指南針、geiger計(jì)數(shù)器、加速度計(jì)、陀螺儀、揚(yáng)聲器或與電路板耦合的攝像機(jī)。

各種實(shí)施例可以包括上述實(shí)施例的任意適當(dāng)組合，包括以以上合取式(和)描述的備選(或)實(shí)施例(例如，“和”可以是“和/或”)。此外，一些實(shí)施例可以包括在其上存儲有指令的一個(gè)或多個(gè)制品(例如，非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì))，所述指令當(dāng)被執(zhí)行時(shí)導(dǎo)致上述實(shí)施例中的任意的動作。此外，一些實(shí)施例可以包括具有用于執(zhí)行上述實(shí)施例的各種操作的任意適當(dāng)單元的裝置或系統(tǒng)。

圖示的實(shí)施方式的以上描述(包括摘要中所描述的)并不旨在是排他性的或限制本公開的實(shí)施例為所公開的精確形式。盡管在本文中出于說明的目的描述了具體實(shí)現(xiàn)方式和范例，但是各種等價(jià)修改可能落入本公開的范圍內(nèi)，如本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將理解的。

可以根據(jù)上述詳細(xì)描述對本公開的實(shí)施例做出這些修改。在權(quán)利要求中使用的術(shù)語不應(yīng)該被解釋為將本公開的各種實(shí)施例限制到在說明書和權(quán)利要求中公開的具體實(shí)現(xiàn)方式。而是，通過根據(jù)權(quán)利要求解釋的已建立主義來解釋的權(quán)利要求整體地確定保護(hù)范圍。