專利名稱：相轉(zhuǎn)移元件及其制造方法與相轉(zhuǎn)移記憶胞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種記憶系統(tǒng)，特別是一種相轉(zhuǎn)移記憶胞的制造方法、系統(tǒng)以及裝置。
背景技術(shù)：
利用電可讀寫(xiě)相轉(zhuǎn)移材料(亦即，可在一般非結(jié)晶態(tài)與一般結(jié)晶態(tài)之間電力切換的材料)用于電記憶體應(yīng)用的觀念是為熟悉此技藝者所熟知。一種典型的相轉(zhuǎn)移材料是一種材料具有兩種一般狀態(tài)一種一般非結(jié)晶態(tài)與一種一般結(jié)晶態(tài)。該相轉(zhuǎn)移材料可以包括一或多種硫?qū)倩衔?，其至少包含一或多種以下的材料碲、硒、銻、鎳、鍺及其中的各種組合。該相轉(zhuǎn)移材料可以從一種狀態(tài)切換至另一種狀態(tài)，藉由一電流通過(guò)該相轉(zhuǎn)移材料以使其改變狀態(tài)。典型地在該第一狀態(tài)(例如，非結(jié)晶態(tài))中，該相轉(zhuǎn)移材料有一相對(duì)高的阻抗，且在該第二狀態(tài)(例如，結(jié)晶態(tài))中，該相轉(zhuǎn)移材料有一相對(duì)低的阻抗。如同該相轉(zhuǎn)移材料的狀態(tài)只能藉由施加能量而改變，所以該相轉(zhuǎn)移材料一般是非依電性，因?yàn)椴恍枰芰恳员３帜壳暗臓顟B(tài)。而且，因?yàn)樵撓噢D(zhuǎn)移材料的電阻隨著該狀態(tài)變化，于是該相轉(zhuǎn)移材料可以可靠地使用以儲(chǔ)存二進(jìn)位資料，例如可能使用于電腦中的記憶體胞或其他二進(jìn)位資料儲(chǔ)存的使用。
傳統(tǒng)的相轉(zhuǎn)移記憶體胞結(jié)構(gòu)包括與該相轉(zhuǎn)移記憶體元件串聯(lián)的一晶體管或二極管作為導(dǎo)引元件。圖1A顯示一習(xí)知技藝的相轉(zhuǎn)移記憶體胞陣列100。四個(gè)記憶體胞100A至100D包含于該記憶體胞陣列100中。每個(gè)記憶體胞100A包括一晶體管102作為導(dǎo)引元件，及一相轉(zhuǎn)移元件104作為一記憶體元件。圖1B顯示另一習(xí)知技藝的相轉(zhuǎn)移記憶體胞陣列150。四個(gè)記憶體胞160A至160D包含于該記憶體胞陣列150中。一二極管152是用以替代該晶體管102作為該導(dǎo)引元件，及一相轉(zhuǎn)移元件104作為一記憶體元件。導(dǎo)引元件的需求增加相轉(zhuǎn)移記憶體胞的整體尺寸、成本、復(fù)雜性及電源消耗。
典型地，更佳的是在該相轉(zhuǎn)移元件104一端的一般地小接觸結(jié)構(gòu)。小接觸結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生較小的整體裝置尺寸，從而容許此類(lèi)相轉(zhuǎn)移記憶體胞的更密集地封裝整合電路。然而，更重要地，較小的接觸區(qū)域也可以產(chǎn)生較低的切換電流以及結(jié)果地，較低的整體切換電源消耗。可是，形成此一小接觸結(jié)構(gòu)所需的該制造過(guò)程是非常復(fù)雜，而且因此有一相當(dāng)高的過(guò)程成本。
鑒于上述，存在一需求以較簡(jiǎn)單、較小、較高電源效率及更容易制造的相轉(zhuǎn)移元件，其可以更有效地使用在例如相轉(zhuǎn)移記憶體胞中。

發(fā)明內(nèi)容
大體而言，本發(fā)明藉由提供一種改良且簡(jiǎn)化的相轉(zhuǎn)移元件以及用于制造該改良且簡(jiǎn)化的相轉(zhuǎn)移元件的該等方法，填滿了這些需求。應(yīng)該認(rèn)知本發(fā)明可以多種方式實(shí)施，包含如一處理器、一種裝置、一種系統(tǒng)、電腦可讀取媒體、或一元件。本發(fā)明的數(shù)個(gè)發(fā)明實(shí)施例描述如下。
一實(shí)施例提供一相轉(zhuǎn)移元件，其包含一第一接觸電極結(jié)構(gòu)，一相轉(zhuǎn)移材料及介于該相轉(zhuǎn)移材料與該第一接觸電極結(jié)構(gòu)之間的一第一絕緣材料，以及與該相轉(zhuǎn)移材料接觸的一第二接觸電極。也包含形成于介于該第一接觸電極結(jié)構(gòu)與該相轉(zhuǎn)移材料之間的該第一絕緣材料中的一接觸結(jié)構(gòu)。該接觸結(jié)構(gòu)是藉由一絕緣材料分解過(guò)程形成。
該第一絕緣材料可以形成于該第一接觸電極結(jié)構(gòu)的上端，而該相轉(zhuǎn)移材料可以形成于該第一絕緣材料的上端，且該第二接觸電極結(jié)構(gòu)可以形成于該相轉(zhuǎn)移材料的上端。另一方面，該相轉(zhuǎn)移材料可以形成于該第一接觸電極結(jié)構(gòu)的上端，而該第一絕緣材料可以形成于該相轉(zhuǎn)移材料的上端，且該第二接觸電極結(jié)構(gòu)可以形成于該第一絕緣材料的上端。
該第一接觸電極結(jié)構(gòu)可以包含一或多個(gè)材料層，例如硅、鋁合金、碳、鎢、銅、鈦、或氮化鈦(TiN)。該第二接觸電極結(jié)構(gòu)可以包含一或多個(gè)材料層，例如硅、鋁合金、碳、鎢、銅、鈦、或氮化鈦(TiN)。該第一接觸電極結(jié)構(gòu)可以包含一插入結(jié)構(gòu)。該第二接觸電極結(jié)構(gòu)可以包含一插入結(jié)構(gòu)。該第一接觸電極結(jié)構(gòu)可以包含一或多層。該第二接觸電極結(jié)構(gòu)可以包含一或多層。
該第一絕緣材料可以包含一氧化物。特別地，該第一絕緣材料可以包含二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、四氮化三硅(Si3N4)、或氮氧化硅(SiON)的至少一種。
該相轉(zhuǎn)移元件也可以包含在該第一接觸電極結(jié)構(gòu)與該第二接觸電極結(jié)構(gòu)的至少之一附近形成的一第二絕緣材料。該第二絕緣材料可以包含一氧化物。另一方面，該第二絕緣材料可以包含二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、四氮化三硅(Si4N4)、或氮氧化硅(SiON)的至少一種。
該相轉(zhuǎn)移材料可以包含一硫?qū)倩衔锊牧?。該相轉(zhuǎn)移材料可以包含碲、硒、銻、鎳、鍺、銀及其中的組合。該相轉(zhuǎn)移材料有介于大約1nm至大約100nm之間的一厚度。
該第一接觸電極結(jié)構(gòu)有大約10nm至大約1000nm的一厚度。該第二接觸電極結(jié)構(gòu)有大約10nm至大約1000nm的一厚度。該第一絕緣層有大約1nm至大約30nm的一厚度。該接觸有大約1nm至大約1000nm的一尺寸。該第一接觸電極結(jié)構(gòu)可以包含一位元線結(jié)構(gòu)或一接觸插入結(jié)構(gòu)。該第二接觸電極結(jié)構(gòu)可以包含一字線結(jié)構(gòu)或一接觸插入結(jié)構(gòu)。
該相轉(zhuǎn)移元件也可以包含多個(gè)位元線結(jié)構(gòu)及多個(gè)字線結(jié)構(gòu)，其配置以形成一陣列。該陣列包含多個(gè)重疊點(diǎn)。該第一絕緣材料的一層及該相轉(zhuǎn)移材料的一層在每個(gè)該等重疊點(diǎn)分開(kāi)每個(gè)該等位元線結(jié)構(gòu)及每個(gè)該等字線結(jié)構(gòu)。每個(gè)該等重疊點(diǎn)包含穿過(guò)該第一絕緣材料的該層的一對(duì)應(yīng)接觸結(jié)構(gòu)。
另一實(shí)施例包含一相轉(zhuǎn)移記憶體胞。該相轉(zhuǎn)移記憶體胞包含一位元線結(jié)構(gòu)及在其上端的一第一絕緣材料。一相轉(zhuǎn)移材料是在該第一絕緣材料的上端及一字線結(jié)構(gòu)是在該相轉(zhuǎn)移材料的上端。一接觸結(jié)構(gòu)是形成于介于該位元線結(jié)構(gòu)與該相轉(zhuǎn)移材料之間的該第一絕緣材料中。該接觸結(jié)構(gòu)是藉由一絕緣材料分解過(guò)程形成。
而另一實(shí)施例提供一種形成一相轉(zhuǎn)移元件的方法。該方法包含形成一三明治結(jié)構(gòu)，其包含一第一接觸電極結(jié)構(gòu)，一相轉(zhuǎn)移材料的一層，介于該第一接觸電極結(jié)構(gòu)與該相轉(zhuǎn)移材料的該層之間一第一絕緣材料，以及與該相轉(zhuǎn)移材料的該層接觸的一第二接觸電極結(jié)構(gòu)。該方法也包含在該第一接觸電極結(jié)構(gòu)與該第二接觸電極結(jié)構(gòu)重疊處的一選擇點(diǎn)經(jīng)由該第一絕緣材料形成一接觸結(jié)構(gòu)，其中該接觸結(jié)構(gòu)是藉由一絕緣材料分解過(guò)程形成。
該第一接觸電極結(jié)構(gòu)可以包含形成一第一導(dǎo)電層在一基板上，該基板移除該第一導(dǎo)電層的一部分以形成第一接觸電極結(jié)構(gòu)，并以一第二絕緣材料填滿該第一導(dǎo)電層的該移除部分。
形成該第二接觸電極結(jié)構(gòu)可以包含在該相轉(zhuǎn)移材料的該層的上端形成一第二導(dǎo)電層，并且移除該第二導(dǎo)電層的一部分以形成該第二接觸電極結(jié)構(gòu)。
移除該第二導(dǎo)電層的該部分以形成該第二接觸電極結(jié)構(gòu)可以包含移除該相轉(zhuǎn)移材料的一部分。該絕緣材料分解過(guò)程可以包含施加一固定電流，一固定電壓，一步進(jìn)電流，或一步進(jìn)電壓的至少之一至該第一接觸電極結(jié)構(gòu)及該第二接觸電極結(jié)構(gòu)。
另一實(shí)施例提供一相轉(zhuǎn)移元件，包含一第一接觸電極結(jié)構(gòu)及在該第一接觸電極結(jié)構(gòu)的上端形成的一相轉(zhuǎn)移材料。一第一絕緣材料是形成于該相轉(zhuǎn)移材料的上端，以及一第二接觸電極結(jié)構(gòu)是形成于該第一絕緣材料的上端。一接觸結(jié)構(gòu)是形成于介于該第二接觸電極結(jié)構(gòu)與該相轉(zhuǎn)移材料之間的該第一絕緣材料中。該接觸結(jié)構(gòu)是藉由一絕緣材料分解過(guò)程形成。
本發(fā)明由于該簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)而減低該相轉(zhuǎn)移記憶體胞的制造成本。而且，由于該小接觸尺寸也可以提供一低電源消耗的相轉(zhuǎn)移記憶體胞或其他相轉(zhuǎn)移元件，而可以減低該操作電流。
從以下的詳細(xì)說(shuō)明，結(jié)合伴隨的圖示，經(jīng)由本發(fā)明的原理范例，本發(fā)明其他方面及優(yōu)點(diǎn)將成為顯而易見(jiàn)的。


圖1A顯示一習(xí)知技藝的相轉(zhuǎn)移記憶體胞陣列。
圖1B顯示另一習(xí)知技藝的相轉(zhuǎn)移記憶體胞陣列。
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一相轉(zhuǎn)移記憶體元件如一三明治結(jié)構(gòu)。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，藉由一氧化物分解過(guò)程形成一相對(duì)地小接觸。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一相轉(zhuǎn)移記憶體胞的該非線性電流及電壓特性的一圖表。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，四個(gè)相轉(zhuǎn)移記憶體胞的一區(qū)塊圖。
圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，四個(gè)相轉(zhuǎn)移記憶體胞的一陣列。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，構(gòu)成一相轉(zhuǎn)移元件的該方法運(yùn)作的一流程圖。
圖8A-8F顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，該等相轉(zhuǎn)移元件的構(gòu)成階段。
100記憶體胞陣列 102晶體管104相轉(zhuǎn)移元件110A-110D記憶體胞150習(xí)知技藝的相轉(zhuǎn)移記憶體胞陣列 152二極管160A-160D記憶體胞200三明治結(jié)構(gòu)202導(dǎo)體 204相轉(zhuǎn)移材料206絕緣體208導(dǎo)體302小接觸502相轉(zhuǎn)移記憶體胞504相轉(zhuǎn)移記憶體胞506相轉(zhuǎn)移記憶體胞508相轉(zhuǎn)移記憶體胞510泄漏電流路徑602相轉(zhuǎn)移記憶體胞604相轉(zhuǎn)移記憶體胞606相轉(zhuǎn)移記憶體胞608相轉(zhuǎn)移記憶體胞622字線 624字線626位元線628位元線800相轉(zhuǎn)移元件802基板804導(dǎo)電材料 804A-804C位元線結(jié)構(gòu)806A-806C第一絕緣材料810第二絕緣材料812相轉(zhuǎn)移材料薄膜814導(dǎo)電材料814A-814C字線結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將描述用于一改善的相轉(zhuǎn)移元件及相轉(zhuǎn)移記憶體胞的數(shù)個(gè)示范的實(shí)施例。對(duì)于熟悉此項(xiàng)技藝者，本發(fā)明缺少于此提出的一些或全部具體細(xì)節(jié)而可以實(shí)施，將是顯而易見(jiàn)的。
相轉(zhuǎn)移記憶體胞是為非常快速且非揮發(fā)性。因此，相轉(zhuǎn)移記憶體胞結(jié)構(gòu)可以是下一代資料存儲(chǔ)器(即記憶體)的一極好的選擇。本發(fā)明描述一改善的相轉(zhuǎn)移記憶體胞及一種用于制造該改善的相轉(zhuǎn)移記憶體胞的方法。該揭示的相轉(zhuǎn)移記憶體胞比習(xí)知技藝中所描述的有更佳電源效率。
在一實(shí)施例中，該相轉(zhuǎn)移接觸尺寸減少至一最小尺寸，俾使當(dāng)維持一足夠電流密度時(shí)，減低該驅(qū)動(dòng)電流。該最小接觸尺寸是藉由該制造技術(shù)而限制，并且制造該小接觸的成本是非常高。
所揭示的新相轉(zhuǎn)移記憶體胞結(jié)構(gòu)包含導(dǎo)體/相轉(zhuǎn)移材料/絕緣體/導(dǎo)體的一三明治結(jié)構(gòu)，其中該記憶體胞是形成于該兩個(gè)導(dǎo)體的交點(diǎn)。該絕緣體可以是一氧化物或其他適合的絕緣體。
一小接觸可以藉由一絕緣體分解過(guò)程而形成。在此方法中，控制該絕緣體分解過(guò)程可以最小化該接觸尺寸。該絕緣體也提供一絕緣體用于該非程式化胞，其可以同時(shí)阻止用于一未經(jīng)處理的陣列的泄漏通路并在一次程式化(0TP)應(yīng)用中增加該感應(yīng)幅度。
圖2顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一相轉(zhuǎn)移記憶體元件如一三明治結(jié)構(gòu)200。該三明治結(jié)構(gòu)200包含一第一導(dǎo)體202，一相轉(zhuǎn)移材料204，一絕緣體206及一第二導(dǎo)體208。該等導(dǎo)體202及208可以是硅，鎢，或其他適合的金屬(例如銅，鈦等)，多種金屬的組合，或其他適合的導(dǎo)電材料(例如鎳化鈦，碳)。該等導(dǎo)體202及208應(yīng)該能夠承受一高溫操作而不會(huì)熔化。該導(dǎo)體208可以經(jīng)由習(xí)知方法形成一接觸插入或通道插入。該相轉(zhuǎn)移記憶體元件可以用于與一習(xí)知導(dǎo)引元件(例如晶體管102，二極管152)的組合中。該等導(dǎo)體202及208的厚度可以在一從大約10奈米(nm)至大約1000nm的范圍之中。
該絕緣體206可以是二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、四氮化三硅(Si3N4)、或氮氧化硅(SiON)、或任何其他適合的絕緣體材料。該絕緣體206應(yīng)該具有已知的包含該電場(chǎng)以分解，絕緣體可靠度，溫度穩(wěn)定性，附著力特性至相鄰層204及208，等等屬性。該等產(chǎn)生的記憶體胞的操作條件(例如需要驅(qū)動(dòng)電流及最小讀取電流等等)是至少部分取決于該選擇的絕緣體材料組成及厚度。該絕緣體206可以具有介于大約1nm至大約30nm之間的一厚度。該相轉(zhuǎn)移204可以具有介于大約1nm至大約100nm之間的一厚度。
應(yīng)該能了解該三明治結(jié)構(gòu)200可以由形成于該第一接觸電極結(jié)構(gòu)的上端的該第一絕緣材料，形成于該第一絕緣材料的上端的該相轉(zhuǎn)移材料以及形成于該相轉(zhuǎn)移材料的上端的該第二接觸電極結(jié)構(gòu)而形成。另一方面，該三明治結(jié)構(gòu)200可以由形成于該第一接觸電極結(jié)構(gòu)的上端的該相轉(zhuǎn)移材料，形成于該相轉(zhuǎn)移材料的上端的該第一絕緣材料以及形成于該第一絕緣材料的上端的該第二接觸電極結(jié)構(gòu)而形成。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，藉由一氧化物分解過(guò)程形成一相對(duì)地小接觸302。該小接觸302可以是大約1nm至大約1000nm。該小接觸302的尺寸是藉由該分解條件而決定。經(jīng)由范例，一產(chǎn)品規(guī)格可以界定一所需最大驅(qū)動(dòng)電流及/或一所需最小讀取電流。該特定的最大驅(qū)動(dòng)電流及/或一最小讀取電流將決定該小接觸302的所需尺寸。
該小接觸302的實(shí)際尺寸是藉由該絕緣體分解過(guò)程參數(shù)(例如電流，電壓，時(shí)間等等)而決定。在一示范的絕緣體分解過(guò)程中，一10伏特偏壓可以施加至一6.5nm厚的二氧化硅(SiO2)絕緣層。該二氧化硅絕緣層將分解且一小接觸302將形成。增加或減少該絕緣層的厚度可以要求更大或更小的偏壓及/或電流使得一相等的絕緣體分解發(fā)生。更進(jìn)一步，除了二氧化硅的一絕緣層材料可以要求不同的偏壓及/或電流使得一相等的絕緣體分解發(fā)生。該分解過(guò)程可以在一固定電流模式，一固定電壓模式，一步進(jìn)電流模式，一步進(jìn)電壓模式或其他適當(dāng)?shù)倪^(guò)程中完成。當(dāng)確保一足夠電流密度在該接觸密度時(shí)，該小接觸尺寸允許使用一小操作電流使得該相轉(zhuǎn)移材料204改變狀態(tài)。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一相轉(zhuǎn)移記憶體胞的該非線性電流(I)及電壓(V)特性的一圖表400。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，四個(gè)相轉(zhuǎn)移記憶體胞的一區(qū)塊圖500。三個(gè)相轉(zhuǎn)移記憶體胞502，504及506沒(méi)被選取。沒(méi)選取該三個(gè)相轉(zhuǎn)移記憶體胞502，504及506是因?yàn)樗鼈兠恳粋€(gè)具有一小于該啟動(dòng)電壓的偏壓。該沒(méi)選取的三個(gè)相轉(zhuǎn)移記憶體胞502，504及506具有一低泄漏電流(例如小于大約0.1mA，如圖4所示)與一泄漏電流路徑510。該泄漏電流路徑串聯(lián)地流經(jīng)胞502，504及506。
一第四相轉(zhuǎn)移記憶體胞508具有一偏壓足夠啟動(dòng)該相轉(zhuǎn)移記憶體胞508而因此被選取。導(dǎo)經(jīng)該選取的相轉(zhuǎn)移記憶體胞508的電流是大約1.6mA(如圖4所示)。
如前圖1A及1B所述，該習(xí)知相轉(zhuǎn)移記憶體胞需要可以是一晶體管或一二極管中任一之一導(dǎo)引元件。然而，由于在此所述的該相轉(zhuǎn)移元件結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)，一單一相轉(zhuǎn)移元件可以不需要一分開(kāi)的導(dǎo)引元件而用做為該記憶體胞。然而，應(yīng)該注意以一小接觸結(jié)構(gòu)形成的一相轉(zhuǎn)移記憶體胞可以與一分開(kāi)的導(dǎo)引元件而使用。
圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，四個(gè)相轉(zhuǎn)移記憶體胞的一陣列600。該四個(gè)相轉(zhuǎn)移記憶體胞602，604，606及608的每一個(gè)包含一單一相轉(zhuǎn)移元件耦合于該分別的字線622及624以及位元線626及628。該陣列600是較該傳統(tǒng)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單。由于該相轉(zhuǎn)移元件的自我校直結(jié)構(gòu)，該過(guò)程流可以是非常簡(jiǎn)單及該胞區(qū)域可以最小化且該制造成本可以實(shí)質(zhì)遞減低。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，構(gòu)成一相轉(zhuǎn)移元件的該方法運(yùn)作700的一流程圖。圖8A-8F顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，該等相轉(zhuǎn)移元件800的構(gòu)成階段?，F(xiàn)在參考圖7及8A，在一運(yùn)作705中，導(dǎo)電材料804的一第一層是形成于一基板802上。如圖8B所示，在一運(yùn)作710中，該導(dǎo)電材料804的一第一層是圖案化(亦即，遮蓋并移除不需要的材料)以形成該所需的位元線結(jié)構(gòu)804A-804C。
現(xiàn)在參考圖7及8C，在一運(yùn)作715中，一第一絕緣材料806A-806D(例如氧化物)填滿至形成介于該位元線結(jié)構(gòu)804A-804C之間的空間。如圖8D所示，在一運(yùn)作720中，一第二絕緣材料810的一薄膜是形成在該位元線結(jié)構(gòu)804A-804C的上端及該第一絕緣材料806A-806D之上。該第二絕緣材料810可以相同或不同于該第一絕緣材料806A-806D。
現(xiàn)在參考圖7及8E，在一運(yùn)作725中，一相轉(zhuǎn)移材料薄膜812是形成于該第二絕緣材料810的上端。在一運(yùn)作730中，導(dǎo)電材料814的一第二層是形成于該相轉(zhuǎn)移材料薄膜812的上端。該導(dǎo)電材料814的第二層及該位元線結(jié)構(gòu)804A-804C可以是相同或不同的導(dǎo)電材料。該導(dǎo)電材料804的第一層及該導(dǎo)電材料814的第二層可以以任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬?例如濺散或其他沉積方法)。
如圖8F所示，在一運(yùn)作735中，該導(dǎo)電材料814的第二層及該相轉(zhuǎn)移材料薄膜812是圖案化(亦即，遮蓋并移除不需要的材料)以形成該所需的字線結(jié)構(gòu)814A-814C。在另一實(shí)施例中，只有該導(dǎo)電材料814的第二層可能是圖案化以形成該所需的字線結(jié)構(gòu)814A-814C。
介于該位元線結(jié)構(gòu)804A-804C之間的該第二絕緣材料810及該相轉(zhuǎn)移材料薄膜812提供兩種功能第一，該第二絕緣材料810防止在一“未處理”的結(jié)晶相轉(zhuǎn)移陣列中一初始的泄漏電流。第二，如前圖3所示，在一運(yùn)作740中，該需求的小接觸302可以藉由分解介于該位元線結(jié)構(gòu)804A-804C及該字線結(jié)構(gòu)814A-814C之間的絕緣體而形成。該絕緣體分解過(guò)程可以用以在每一個(gè)該字線結(jié)構(gòu)及該位元線結(jié)構(gòu)的重疊處形成一相轉(zhuǎn)移元件。
該簡(jiǎn)單的自我校直結(jié)構(gòu)提供相對(duì)容易的縮小過(guò)程。一整體非常小的記憶體胞。該第二絕緣材料810在用于非程式化胞的一次程式產(chǎn)品中提供額外的絕緣。該絕緣體分解過(guò)程提供一極小接觸，如此減低電源消耗(亦即，儲(chǔ)存及重設(shè)的電源需求)及晶片區(qū)域。
如使用于此與本發(fā)明敘述有關(guān)的名詞“大約”表示+/-10％。藉由范例，該說(shuō)法“大約250”表示介于225與275之間的一范圍。將更能認(rèn)知藉由前述任一圖式中的該等運(yùn)作是無(wú)須以圖說(shuō)的順序表現(xiàn)，以及藉由該等運(yùn)作表現(xiàn)的所有過(guò)程并非必需的以實(shí)施本發(fā)明。
雖然前述的發(fā)明為了清楚了解的目的已經(jīng)部分詳細(xì)的描述，在該附屬請(qǐng)求項(xiàng)的范圍中，某些變化及修改以實(shí)施將是顯而易見(jiàn)的。因此，該等實(shí)施例是視為作為說(shuō)明而非限制，又本發(fā)明不限于此處的詳細(xì)說(shuō)明，而在該附屬請(qǐng)求項(xiàng)的范圍中可以修改。
權(quán)利要求
1.一相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其包含一第一接觸電極結(jié)構(gòu)；一相轉(zhuǎn)移材料；介于該相轉(zhuǎn)移材料與該第一接觸電極結(jié)構(gòu)之間的一第一絕緣材料；與該相轉(zhuǎn)移材料接觸的一第二接觸電極；以及形成于介于該第一接觸電極結(jié)構(gòu)與該相轉(zhuǎn)移材料之間的該第一絕緣材料中的一接觸結(jié)構(gòu)，其中該接觸結(jié)構(gòu)是藉由一絕緣材料分解過(guò)程形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第一絕緣材料形成于該第一接觸電極結(jié)構(gòu)的上端，而該相轉(zhuǎn)移材料形成于該第一絕緣材料的上端，且該第二接觸電極結(jié)構(gòu)形成于該相轉(zhuǎn)移材料的上端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的相轉(zhuǎn)移材料形成于該第一接觸電極結(jié)構(gòu)的上端，而該第一絕緣材料形成于該相轉(zhuǎn)移材料的上端，且該第二接觸電極結(jié)構(gòu)形成于該第一絕緣材料的上端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第一接觸電極結(jié)構(gòu)或該第二接觸電極結(jié)構(gòu)的至少之一包含多層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第一接觸電極結(jié)構(gòu)包含硅、碳、鎢、銅、鈦、或氮化鈦的至少之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第二接觸電極結(jié)構(gòu)包含硅、碳、鎢、銅、鈦、或氮化鈦的至少之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第一絕緣材料包含一氧化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第一絕緣材料包含二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、四氮化三硅(Si3N4)、或氮氧化硅(SiON)的至少之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其進(jìn)一步包含在該第一接觸電極結(jié)構(gòu)與該第二接觸電極結(jié)構(gòu)的至少之一附近形成的一第二絕緣材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第二絕緣材料包含一氧化物。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第二絕緣材料包含二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、四氮化三硅(Si3N4)、或氮氧化硅(SiON)的至少之一。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的相轉(zhuǎn)移材料包含一硫?qū)倩衔锊牧稀?br> 13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的相轉(zhuǎn)移材料包含碲、硒、銻、鎳、鍺、銀及其中的組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的相轉(zhuǎn)移材料有介于大約1nm至大約100nm之間之一厚度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第一接觸電極結(jié)構(gòu)有大約10nm至大約1000nm的一厚度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第二接觸電極結(jié)構(gòu)有大約10nm至大約1000nm的一厚度。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第一絕緣層有大約1nm至大約30nm的一厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的接觸有大約1nm至大約1000nm的一尺寸。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第一接觸電極結(jié)構(gòu)包含一插入結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第二接觸電極結(jié)構(gòu)包含一插入結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其中所述的第一接觸電極結(jié)構(gòu)包含一位元線結(jié)構(gòu)以及其中該第二接觸電極結(jié)構(gòu)包含一字線結(jié)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其進(jìn)一步包含多個(gè)位元線結(jié)構(gòu)及多個(gè)字線結(jié)構(gòu)配置以形成包含多個(gè)重疊點(diǎn)的一陣列，其中該第一絕緣材料的一層及該相轉(zhuǎn)移材料的一層在每個(gè)該等重疊點(diǎn)分開(kāi)每個(gè)該等位元線結(jié)構(gòu)及每個(gè)該等字線結(jié)構(gòu)；以及每個(gè)該等重疊點(diǎn)包含多個(gè)接觸結(jié)構(gòu)的一對(duì)應(yīng)接觸結(jié)構(gòu)。
23.一相轉(zhuǎn)移記憶體胞，其特征在于其包含一位元線結(jié)構(gòu)；形成在該位元線結(jié)構(gòu)上端的一第一絕緣材料；形成在該第一絕緣材料上端的一相轉(zhuǎn)移材料；形成在相轉(zhuǎn)移材料上端的一字線結(jié)構(gòu)；以及形成于介于該位元線結(jié)構(gòu)與該相轉(zhuǎn)移材料之間的該第一絕緣材料中的一接觸結(jié)構(gòu)，其中該接觸結(jié)構(gòu)是藉由一絕緣材料分解過(guò)程形成。
24.一種相轉(zhuǎn)移元件的形成方法，其特征在于其包含以下步驟形成一三明治結(jié)構(gòu)，其包含一第一接觸電極結(jié)構(gòu)；一相轉(zhuǎn)移材料的一層；介于該第一接觸電極結(jié)構(gòu)與該相轉(zhuǎn)移材料的該層之間一第一絕緣材料；以及與該相轉(zhuǎn)移材料的該層接觸的一第二接觸電極結(jié)構(gòu)；以及在該第一接觸電極結(jié)構(gòu)與該第二接觸電極結(jié)構(gòu)重疊處的一選擇點(diǎn)經(jīng)由該第一絕緣材料形成一接觸結(jié)構(gòu)，其中該接觸結(jié)構(gòu)是藉由一絕緣材料分解過(guò)程形成。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的相轉(zhuǎn)移元件的形成方法，其特征在于其中所述的形成該第一接觸電極結(jié)構(gòu)包含形成一第一導(dǎo)電層在一基板上；移除該第一導(dǎo)電層的一部分以形成第一接觸電極結(jié)構(gòu)；以及以一第二絕緣材料填滿該第一導(dǎo)電層的該移除部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的相轉(zhuǎn)移元件的形成方法，其特征在于其中所述的形成該第二接觸電極結(jié)構(gòu)包含在該相轉(zhuǎn)移材料的該層上端形成一第二導(dǎo)電層；以及移除該第二導(dǎo)電層的一部分以形成該第二接觸電極結(jié)構(gòu)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的相轉(zhuǎn)移元件的形成方法，其特征在于其中所述的移除該第二導(dǎo)電層的一部分以形成該第二接觸電極結(jié)構(gòu)包含移除該相轉(zhuǎn)移材料的一部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的相轉(zhuǎn)移元件的形成方法，其特征在于其中所述的絕緣材料分解過(guò)程可以包含施加一固定電流，一固定電壓，一步進(jìn)電流，或一步進(jìn)電壓的至少的一至該第一接觸電極結(jié)構(gòu)及該第二接觸電極結(jié)構(gòu)。
29.一相轉(zhuǎn)移元件，其特征在于其包含一第一接觸電極結(jié)構(gòu)；在該第一接觸電極結(jié)構(gòu)的上端形成的一相轉(zhuǎn)移材料；在該相轉(zhuǎn)移材料的上端形成的一第一絕緣材料；在該第一絕緣材料的上端形成的一第二接觸電極結(jié)構(gòu)；以及形成于介于該第二接觸電極結(jié)構(gòu)與該相轉(zhuǎn)移材料之間的該第一絕緣材料中的一接觸結(jié)構(gòu)，其中該接觸結(jié)構(gòu)是藉由一絕緣材料分解過(guò)程形成。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種相轉(zhuǎn)移元件及其制造方法與相轉(zhuǎn)移記憶胞。該相轉(zhuǎn)移元件，包含一第一接觸電極結(jié)構(gòu)，一相轉(zhuǎn)移材料及介于該相轉(zhuǎn)移材料與該第一接觸電極結(jié)構(gòu)之間之一第一絕緣材料，以及與該相轉(zhuǎn)移材料接觸的一第二接觸電極。也包含形成于介于該第一接觸電極結(jié)構(gòu)與該相轉(zhuǎn)移材料之間的該第一絕緣材料中的一接觸結(jié)構(gòu)。該接觸結(jié)構(gòu)是藉由一絕緣材料分解過(guò)程形成。也描述一種形成一相轉(zhuǎn)移元件的方法。
文檔編號(hào)H01L29/02GK1761083SQ20051005683
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者李明修, 陳逸舟 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司