使硫族化物界面電阻最小化的電極材料和界面層的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文描述的系統(tǒng)和技術(shù)的實(shí)施例涉及存儲(chǔ)器設(shè)備。更具體地，其中描述的系統(tǒng)和技術(shù)的實(shí)施例涉及相變交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其包括提供降低的電極-硫族化物界面電阻的材料。
【背景技術(shù)】
[0002]基于硫族化物的相變存儲(chǔ)器中的電極-硫族化物界面處的高電阻需要使用較高的操作電壓或可獲得降低的驅(qū)動(dòng)電壓以用于硫族化物相變。另外，與相變存儲(chǔ)器的操作關(guān)聯(lián)的高局部溫度(超過600C)使得電極-硫族化物反應(yīng)成為可能，其不利地影響設(shè)備性能。
【附圖說明】
[0003]本文描述的實(shí)施例通過示例而非限制的方式在附圖的圖中圖示，其中類似的標(biāo)號(hào)指代相似的元件并且其中:
圖1描繪根據(jù)本文公開的主旨的基于硫族化物的相變交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器(其包括鎢和鉬的碳化物及硼化物界面層)的一部分的一個(gè)示范性實(shí)施例的透視圖；
圖2是根據(jù)本文公開的主旨用于形成基于硫族化物相變交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器(其包括界面層)的示范性實(shí)施例的流程圖；
圖3A-3B分別描繪根據(jù)本文公開的實(shí)施例在形成交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器列(柱)陣列以及繼形成交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器列(柱)陣列之后的基于硫族化物的相變交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的示范性實(shí)施例；圖4描繪根據(jù)本文公開的主旨的交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列(其包括多個(gè)基于硫族化物的相變存儲(chǔ)器單元)的示范性實(shí)施例的示意圖；
圖5描繪根據(jù)本文公開的主旨的電子系統(tǒng)(其包括基于硫族化物的相變交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列)的示范性實(shí)施例的功能框圖。
[0004]為了圖示的簡(jiǎn)單和清楚起見，將意識(shí)到在圖中描繪的元件不一定按比例繪制。例如，為了清楚起見，元件中的一些的尺寸可相對(duì)于其他元件擴(kuò)大。圖的標(biāo)度不代表本文描繪的各種元件的精確尺寸和/或尺寸比。此外，在適當(dāng)情況下，標(biāo)號(hào)在圖之中重復(fù)來指示對(duì)應(yīng)或類似元件。
【具體實(shí)施方式】
[0005]本文描述的技術(shù)的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，并且更具體地，涉及這樣描述的系統(tǒng)和技術(shù)，其中涉及相變交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其包括提供降低的電極-硫族化物界面電阻的材料。在下列說明中，闡述許多特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)本文公開的實(shí)施例的全面理解。然而，相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本文公開的實(shí)施例可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)的情況下或利用其他方法、部件、材料等來實(shí)踐。在其他實(shí)例中，未詳細(xì)示出或描述眾所周知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以避免混淆說明書的各個(gè)方面。
[0006]在該整個(gè)說明書中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”的引用指示連同該實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在至少一個(gè)實(shí)施例中。從而，短語“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”在該整個(gè)說明書中各種地方的出現(xiàn)不一定都指相同實(shí)施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可采用任何適合的方式在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中組合。另外，詞“示范性”在本文用于意指“充當(dāng)示例、實(shí)例或說明”。在本文描述為“示范性”的任何實(shí)施例不視為一定優(yōu)于其他實(shí)施例或比其他實(shí)施例有利。
[0007]各種操作可進(jìn)而并且采用對(duì)于理解要求保護(hù)的主旨最有幫助的方式描述為多個(gè)分立操作。然而，描述的順序不應(yīng)該解釋為暗示這些操作必定依賴于順序。特別地，這些操作不必按呈現(xiàn)的順序執(zhí)行。描述的操作可按與描述的實(shí)施例不同的順序執(zhí)行。在額外的實(shí)施例中可執(zhí)行各種額外操作和/或可省略描述的操作。
[0008]本文公開的主旨涉及這樣的方法、材料和結(jié)構(gòu)，其提供降低的電極-硫族化物界面電阻，其對(duì)于硫族化物存儲(chǔ)器的相變操作是穩(wěn)定的。更特定地，本文公開的主旨涉及這樣的方法、材料和結(jié)構(gòu)，其包括電極層與硫族化物層之間的界面層，與沒有本文公開的主旨的界面層的電極-硫族化物界面相比，提供了降低的電阻。本文公開的主旨的實(shí)施例利用在復(fù)合電極與硫族化物存儲(chǔ)器單元層之間形成的界面層，其包括鎢(W)和/或鉬(Mo)(W/Mo)的碳化物和/或硼化物。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，W/Mo的碳化物和/或硼化物界面層使用鎢和/或鉬和不飽和有機(jī)碳化合物(例如苯和乙炔)通過反應(yīng)物理氣相沉積(PVD)技術(shù)(例如，反應(yīng)濺射)形成。在另一個(gè)示范性實(shí)施例中，W/Mo的碳化物和/或硼化物界面層通過從W/Mo的碳化物和/或硼化物靶非反應(yīng)濺射而形成。
[0009]例如碲(Te)和砸(Se)等硫族化物在升高的溫度容易與鎢(W)和鉬(Mo)反應(yīng)。已知鎢(W)使C與各種基于GST(鍺-銻-碲)的相變存儲(chǔ)器材料之間的界面電阻降低。鉬也顯示相似的性質(zhì)。然而，因?yàn)榕c相變存儲(chǔ)器操作關(guān)聯(lián)的高局部溫度(超過600C)使得可能有電極-硫族化物反應(yīng)，與Se和Te的反應(yīng)性使得元素鎢和鉬不適合作為電極-硫族化物界面層。因此，具有高熔融溫度、在超過1200C熔融的耐火材料(例如導(dǎo)電碳化物和硼化物)適合于這樣的高溫應(yīng)用。
[0010]用于沉積鎢和鉬的碳化物技術(shù)包括使用鎢(W)和/或鉬(Mo)(W/Mo)靶與有機(jī)化合物(例如苯(C6H6)、乙炔(C2H2))或其他不飽和碳鍵有機(jī)化合物(例如乙烷、丙烯、乙炔二氰(dicyanoacetylene)和氰)和Ar來反應(yīng)派射，或從碳化物勒直接派射。相似地，媽和鉬的硼化物可以使用乙硼烷/Ar從相似靶反應(yīng)濺射或從硼化物靶沉積。根據(jù)其中公開的主旨，W/Mo的碳化物和硼化物界面層不是W、Mo與碳或硼的簡(jiǎn)單混合物。相反，W/Mo的碳化物和硼化物層是鍵連材料并且因?yàn)樵诰A上使用簡(jiǎn)單退火形成界面層所需要的溫度不切實(shí)際(即，硅熔融)而如此沉積。另外，相對(duì)厚的鎢和鉬的碳化物和硼化物的界面層可能是粗糙的；因此，本文公開的主旨的實(shí)施例利用電極與硫族化物存儲(chǔ)器單元之間的厚度在約Inm至約1nm范圍的薄層。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，從W/乙炔的反應(yīng)性濺射膜是平滑的(且非晶的)，并且具有超過元素鎢的硬度和與碳化鎢(WC)—致的化學(xué)計(jì)量。
[0011]圖1描繪根據(jù)本文公開的主旨的基于硫族化物的相變交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列100(其包括鎢和/或鉬的碳化物和/或硼化物界面層)的一部分的一個(gè)示范性實(shí)施例的透視圖。根據(jù)本文公開的主旨，界面層在電極層與硫族化物層之間形成并且與沒有基于碳化物和/或硼化物的界面層的電極-硫族化物界面相比提供降低的電阻。交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器100可以是但不限于是固態(tài)存儲(chǔ)器陣列或固態(tài)驅(qū)動(dòng)器的一部分。交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器100包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元101，其每個(gè)設(shè)置在列(或柱)中，僅指示其中的幾個(gè)。另外，應(yīng)理解通常為了清楚起見未在圖1中示出存儲(chǔ)器單元101之間的介電材料。
[0012]每個(gè)存儲(chǔ)器單元101包括在字線金屬化102上形成的電極104。電極-硫族化物界面層105在電極104上形成。開關(guān)設(shè)備(SD)106在界面層104上形成。電極-硫族化物界面層107在SD 106上。電極108在界面層107上形成。電極-硫族化物界面層109在電極108上形成。硫族化物存儲(chǔ)器單元(MC) 110在界面層109上形成。電極-硫族化物界面層111在MC 110上形成。電極112在界面層111上形成。位線金屬化層113在電極112上形成。
[0013]在本文公開的主旨的實(shí)施例中，字線金屬化層102和位線金屬化層113由例如鎢、銅和/或鋁形成。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，電極層104、108和112是復(fù)合電極，其由例如碳(C)和/或鈦的氮化物(TiN)形成。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，開關(guān)設(shè)備(SD)106由例如0TS(雙向閾值開關(guān))形成，其包括硫族化物(例如但不限于Te和Se)的玻璃混合物，和玻璃形成添加劑，例如但不限于砷(As)、鍺(Ge)和硅(Si)。注意這不是硫族化物或玻璃形成添加劑的詳盡列表。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，硫族化物存儲(chǔ)器單元110由例如但不限于Ge2Sb2Te5(GST)和In3SbTe2(IST)形成。
[0014]在一個(gè)示范性實(shí)施例中，電極-硫族化物界面層105、107、109和111由鎢(W)和/或鉬(Mo)的碳化物和/或硼化物形成。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，界面層105、107、109和111通過使用例如從W/Mo靶的反應(yīng)物理氣相沉積(PVD )(例如，反映濺射)使用不飽和有機(jī)碳化合物(例如苯和乙炔)而形成。在另一個(gè)示范性實(shí)施例中，界面層105、107、107和111通過從W/Mo的碳化物和硼化物靶濺射而非反應(yīng)地形成。盡管在圖1中描繪界面層105、107、109和111，應(yīng)理解備選示范性實(shí)施例可具有更少的界面層。即，備選示范性實(shí)施例在每個(gè)電極層與硫族化物層之間可不具有根據(jù)本文公開的主旨的界面層。
[0015]沉積的鎢和/或鉬的碳化物和/或硼化物層是高導(dǎo)電耐火材料并且可以是粗糙的(在從碳化物/硼化物靶濺射以及從W/C6H6反應(yīng)濺射時(shí))；因此，本文公開的