所公開的構(gòu)思涉及一種存儲(chǔ)器件及其制造方法，更具體地，涉及具有堆疊的交叉點(diǎn)陣列結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件及其制造方法。

背景技術(shù)：

由于存在增長(zhǎng)的趨勢(shì)使電子產(chǎn)品重量輕、薄且小尺寸，所以對(duì)高度集成的半導(dǎo)體器件的需求已經(jīng)增長(zhǎng)。此外，已經(jīng)提出具有堆疊的交叉點(diǎn)陣列結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件，其中存儲(chǔ)單元位于彼此相交的兩個(gè)電極之間的交叉點(diǎn)處。然而，由于對(duì)具有堆疊的交叉點(diǎn)陣列結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件的按比例縮小(downscaling)的增大的需求，需要減小存儲(chǔ)器件中包括的所有的層的尺寸。然而，由于減小存儲(chǔ)器件的尺寸，在制造存儲(chǔ)器件的工藝期間會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，從而使存儲(chǔ)器件的可靠性劣化并降低批量生產(chǎn)率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所公開的構(gòu)思提供一種通過最小化可變電阻層的蝕刻損壞并抑制未對(duì)準(zhǔn)而具有改善的可靠性的存儲(chǔ)器件以及制造該存儲(chǔ)器件的方法。

根據(jù)一些方面，本公開指向一種存儲(chǔ)器件，該存儲(chǔ)器件包括：第一電極線層，包括在基板上在第一方向上延伸并彼此間隔開的多個(gè)第一電極線；第二電極線層，包括形成在第一電極線層上并在第二方向上延伸且彼此間隔開的多個(gè)第二電極線，該第二方向不同于第一方向；以及存儲(chǔ)單元層，包括位于所述多個(gè)第一電極線和所述多個(gè)第二電極線的交叉點(diǎn)處的多個(gè)第一存儲(chǔ)單元，每個(gè)第一存儲(chǔ)單元包括順序地堆疊的選擇器件、中間電極和可變電阻層，其中可變電阻層的側(cè)表面垂直于基板的頂表面或傾斜以朝向可變電阻層的上部逐漸更寬，并且其中所述多個(gè)第一存儲(chǔ)單元的每個(gè)具有側(cè)表面斜坡使得所述多個(gè)第一存儲(chǔ)單元的每個(gè)的寬度朝向其上部逐漸減小。

根據(jù)另一些方面，本公開指向一種存儲(chǔ)器件，該存儲(chǔ)器件包括：基板；第一電極線層，包括在基板上在第一方向上延伸并彼此間隔開的多個(gè)第一電極線；第二電極線層，包括在第二方向上在第一電極線層上延伸且彼此間隔開的多個(gè)第二電極線，該第二方向不同于第一方向；集成電路層，形成在基板上并設(shè)置在第一電極線層下面；以及存儲(chǔ)單元層，包括位于多個(gè)第一電極線和多個(gè)第二電極線的交叉點(diǎn)處的多個(gè)第一存儲(chǔ)單元，其中每個(gè)第一存儲(chǔ)單元包括順序地堆疊的選擇器件、中間電極和可變電阻層，其中可變電阻層的側(cè)表面垂直于基板的頂表面或傾斜使得可變電阻層朝向可變電阻層的上部逐漸變寬，并且其中每個(gè)第一存儲(chǔ)單元具有側(cè)表面和朝向第一存儲(chǔ)單元的上部逐漸減小的寬度，該側(cè)表面具有側(cè)表面斜坡。

根據(jù)另一些方面，本公開指向一種存儲(chǔ)器件，該存儲(chǔ)器件包括：基板；第一電極線層，包括在基板上在第一方向上延伸的多個(gè)第一電極線；第二電極線層，包括在第二方向上在第一電極線層上延伸的多個(gè)第二電極線，該第二方向不同于第一方向；集成電路層，形成在基板上并設(shè)置在第一電極線層下面；存儲(chǔ)單元層，包括位于多個(gè)第一電極線和多個(gè)第二電極線的交叉點(diǎn)處的多個(gè)第一存儲(chǔ)單元；以及第一絕緣層，在第一方向上延伸并設(shè)置在多個(gè)第一電極線之間，其中每個(gè)第一存儲(chǔ)單元包括順序地堆疊的選擇器件、中間電極和可變電阻層，其中可變電阻層的側(cè)表面垂直于基板的頂表面或傾斜使得可變電阻層朝向可變電阻層的上部逐漸變寬，并且其中每個(gè)第一存儲(chǔ)單元具有側(cè)表面和朝向第一存儲(chǔ)單元的上部逐漸減小的寬度。

附圖說明

從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，所公開的實(shí)施方式將被更清楚地理解，附圖中：

圖1是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件的電路圖；

圖2是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件的透視圖；

圖3是沿圖2的線x-x'和y-y'截取的截面圖；

圖4是圖3的部分'a'的放大截面圖；

圖5是具有雙向閾值開關(guān)(ots)特性的示范性選擇器件的示意的電壓-電流(v-i)曲線圖；

圖6至圖17b對(duì)應(yīng)于沿圖3的線x-x'和y-y'截取的截面圖，是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件的截面圖；

圖18是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件的透視圖；

圖19是沿圖18的線2x-2x'和2y-2y'截取的截面圖；

圖20至圖22對(duì)應(yīng)于沿圖19的線2x-2x'和2y-2y'截取的截面圖，是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件的截面圖；

圖23是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件的透視圖；

圖24是沿圖23的線3x-3x'和3y-3y'截取的截面圖；

圖25a至圖25p對(duì)應(yīng)于沿圖3的線x-x'和y-y'截取的截面圖或者沿圖19的線2x-2x'和2y-2y'截取的截面圖，是根據(jù)示范性實(shí)施方式的制造圖2或圖18的存儲(chǔ)器件的方法的工藝操作的截面圖；

圖26a至圖26b對(duì)應(yīng)于沿圖3的線x-x'和y-y'截取的截面圖或者沿圖19的線2x-2x'和2y-2y'截取的截面圖，是根據(jù)示范性實(shí)施方式的制造圖2或圖18的存儲(chǔ)器件的方法的工藝操作的截面圖；

圖27a至圖27c對(duì)應(yīng)于沿圖3的線x-x'和y-y'截取的截面圖或者沿圖19的線2x-2x'和2y-2y'截取的截面圖，是根據(jù)示范性實(shí)施方式的制造圖2或圖18的存儲(chǔ)器件的方法的工藝操作的截面圖；

圖28a至圖28c對(duì)應(yīng)于沿圖3的線x-x'和y-y'截取的截面圖或者沿圖19的線2x-2x'和2y-2y'截取的截面圖，是根據(jù)示范性實(shí)施方式的制造圖2或圖18的存儲(chǔ)器件的方法的工藝操作的截面圖；

圖29a至圖29b對(duì)應(yīng)于沿圖3的線x-x'和y-y'截取的截面圖，是根據(jù)示范性實(shí)施方式的制造圖14的存儲(chǔ)器件的方法的工藝操作的截面圖；

圖30是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件的方框圖；以及

圖31是根據(jù)示范性實(shí)施方式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方框圖。

具體實(shí)施方式

在下文，將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖中示出發(fā)明構(gòu)思的示范性實(shí)施方式。

圖1是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100的等效電路圖。

參照?qǐng)D1，存儲(chǔ)器件100可以包括下部字線wl11和wl12以及上部字線wl21和wl22。下部字線wl11和wl12可以在第一方向(即圖1中的x方向)上延伸并在垂直于第一方向的第二方向(即圖1中的y方向)上彼此間隔開。上部字線wl21和wl22可以在第一方向(即x方向)上延伸、在垂直于第一方向的第二方向(即y方向)上彼此間隔開，并且還在垂直于第一方向的第三方向(即圖1中的z方向)上與下部字線wl11和wl12間隔開。此外，存儲(chǔ)器件100可以包括公共位線bl1、bl2、bl3和bl4以及多個(gè)存儲(chǔ)單元(例如，第一存儲(chǔ)單元mc1、第二存儲(chǔ)單元mc2等)。公共位線bl1、bl2、bl3和bl4可以在第二方向(即y方向)上延伸并在第三方向(即z方向)上與上部字線wl21和wl22以及下部字線wl11和wl12的每個(gè)間隔開。

第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2可以分別設(shè)置在公共位線bl1、bl2、bl3和bl4與下部字線wl11和wl12之間以及在公共位線bl1、bl2、bl3和bl4與上部字線wl21和wl22之間。具體地，第一存儲(chǔ)單元mc1可以位于公共位線bl1、bl2、bl3和bl4與下部字線wl11和wl12之間的交叉點(diǎn)處，并包括配置為存儲(chǔ)信息的可變電阻層me和配置為選擇存儲(chǔ)單元的選擇器件sw。此外，第二存儲(chǔ)單元mc2可以位于公共位線bl1、bl2、bl3和bl4與上部字線wl21和wl22之間的交叉點(diǎn)處，并包括配置為存儲(chǔ)信息的可變電阻層me和配置為選擇存儲(chǔ)單元的選擇器件sw。選擇器件sw也可以被稱為開關(guān)器件或訪問器件。

第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2可以沿著第三方向設(shè)置為具有彼此相同的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，在設(shè)置于下部字線wl11和公共位線bl1之間的第一存儲(chǔ)單元mc1中，選擇器件sw可以電連接到下部字線wl11并且可變電阻層me可以電連接到公共位線bl1?？勺冸娮鑼觤e和選擇器件sw可以彼此串聯(lián)連接。此外，在設(shè)置于上部字線wl21和公共位線bl1之間的第二存儲(chǔ)單元mc2中，可變電阻層me可以電連接到上部字線wl21并且選擇器件sw可以電連接到公共位線bl1?？勺冸娮鑼觤e和選擇器件sw可以彼此串聯(lián)連接。然而，所公開的構(gòu)思不限于此。不同于圖1所示的，在一些實(shí)施方式中，在第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2的每個(gè)中，選擇器件sw和可變電阻層me的每個(gè)位置可以彼此相互地轉(zhuǎn)換。此外，第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2可以具有在第三方向(例如，z方向)上關(guān)于公共位線bl1、bl2、bl3和bl4彼此對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。例如，在第一存儲(chǔ)單元mc1中，可變電阻層me可以連接到下部字線wl11并且選擇器件sw可以連接到公共位線bl1。此外，在第二存儲(chǔ)單元mc2中，可變電阻層me可以連接到上部字線wl21并且選擇器件sw可以連接到公共位線bl1。因此，第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2可以關(guān)于公共位線bl1彼此對(duì)稱地設(shè)置。

在下文，將描述操作存儲(chǔ)器件100的方法。

例如，電壓可以通過字線wl11、wl12、wl21和wl22以及公共位線bl1、bl2、bl3和bl4施加到第一存儲(chǔ)單元mc1或第二存儲(chǔ)單元mc2的可變電阻層me，使得電流可以流入可變電阻層me中。例如，可變電阻層me可以包括可在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間可逆地轉(zhuǎn)換的相變材料層。然而，可變電阻層me不限于此，可變電阻層me可以包括其電阻根據(jù)施加的電壓而改變的任何可變電阻器。例如，可變電阻層me的電阻可以響應(yīng)于施加到第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2之一的可變電阻層me的電壓而在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間可逆地轉(zhuǎn)換。在一些實(shí)施方式中，電壓可以施加到第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2中選擇的一個(gè)。

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(例如，“0”或“1”)可以存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2中或可以根據(jù)可變電阻層me的電阻的變化而從第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2擦除。例如，高電阻狀態(tài)“0”和低電阻狀態(tài)“1”可以作為數(shù)據(jù)寫入第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2中。這里，將高電阻狀態(tài)“0”變?yōu)榈碗娮锠顟B(tài)“1”的操作可以被稱為“設(shè)定操作”，將低電阻狀態(tài)“1”變?yōu)楦唠娮锠顟B(tài)“0”的操作可以被稱為“復(fù)位操作”。然而，存儲(chǔ)在根據(jù)實(shí)施方式的第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)不限于高電阻狀態(tài)“0”和低電阻狀態(tài)“1”。各種電阻狀態(tài)可以存儲(chǔ)在第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2中。

第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2中的任意一個(gè)可以通過選擇對(duì)應(yīng)的下部字線wl11、wl12和上部字線wl21和wl22以及公共位線bl1、bl2、bl3和bl4而被訪問。此外，通過在下部字線wl11、wl12和上部字線wl21和wl22與公共位線bl1、bl2、bl3和bl4之間施加預(yù)定信號(hào)，第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2可以被編程。此外，電流可以通過公共位線bl1、bl2、bl3和bl4被測(cè)量，使得與從第一存儲(chǔ)單元mc1和第二存儲(chǔ)單元mc2中選出的一個(gè)的可變電阻層的電阻相對(duì)應(yīng)的信息可以被讀取。

圖2是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100的透視圖。圖3是沿圖2的線x-x'和y-y'截取的截面圖。圖4是圖3的部分“a”的放大截面圖。

參照?qǐng)D2至圖4，存儲(chǔ)器件100可以包括在基板101上的第一電極線層110l、第二電極線層120l和存儲(chǔ)單元層mcl。

如附圖中示出的，層間絕緣層105可以設(shè)置在基板101上。層間絕緣層105可以由氧化物諸如硅氧化物或氮化物諸如硅氮化物形成，并可以用于將第一電極線層110l與基板101電分隔，使第一電極線層110l與基板101彼此絕緣。

盡管在根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100中，層間絕緣層105設(shè)置在基板101上，但是這僅是說明。例如，在一些實(shí)施方式中，集成電路層可以設(shè)置在基板101上，存儲(chǔ)單元可以設(shè)置在集成電路層上。集成電路層可以包括用于存儲(chǔ)單元的操作的外圍電路和/或核心電路。僅供參考，其中存儲(chǔ)單元設(shè)置在集成電路層上的結(jié)構(gòu)可以被稱為cop(外圍上單元)結(jié)構(gòu)。

第一電極線層110l可以包括在第一方向(x方向)上彼此平行地延伸的多個(gè)第一電極線110。第二電極線層120l可以包括在第二方向(y方向)上彼此平行地延伸的多個(gè)第二電極線120。在存儲(chǔ)器件的操作方面，在一些實(shí)施方式中，多個(gè)第一電極線110可以對(duì)應(yīng)于字線并且多個(gè)第二電極線120可以對(duì)應(yīng)于位線。在另一些實(shí)施方式中，多個(gè)第一電極線110可以對(duì)應(yīng)于位線并且多個(gè)第二電極線120可以對(duì)應(yīng)于字線。

多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120的每個(gè)可以包括金屬、導(dǎo)電的金屬氮化物、導(dǎo)電的金屬氧化物、或其組合。例如，多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120的每個(gè)可以包括鎢(w)、鎢氮化物(wn)、金(au)、銀(ag)、銅(cu)、鋁(al)、鈦鋁氮化物(tialn)、銥(ir)、鉑(pt)、鈀(pd)、釕(ru)、鋯(zr)、銠(rh)、鎳(ni)、鈷(co)、鉻(cr)、錫(sn)、鋅(zn)、銦錫氧化物(ito)、其合金、或其組合。此外，多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120的每個(gè)可以包括金屬層和覆蓋該金屬層的至少一部分的導(dǎo)電的阻擋層。導(dǎo)電的阻擋層可以包括例如鈦(ti)、鈦氮化物(tin)、鉭(ta)、鉭氮化物(tan)或其組合。

在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100中，多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120可以通過鑲嵌工藝或浮雕(embossing)和蝕刻工藝形成。此外，多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120可以通過與形成存儲(chǔ)單元130的工藝不同的工藝形成。在一些實(shí)施方式中，多個(gè)第一電極線110可以與存儲(chǔ)單元130一起形成。對(duì)此的更詳細(xì)的說明將在圖7中描述。

當(dāng)多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120通過鑲嵌工藝形成時(shí)，多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120的每個(gè)可以具有朝向其下部逐漸減小的寬度。例如，多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120的寬度可以隨著多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120在第三方向(例如z方向)上遠(yuǎn)離基板101延伸而增大。相反，當(dāng)多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120通過浮雕和蝕刻工藝形成時(shí)，多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120的每個(gè)可以具有朝向其下部逐漸增大的寬度。例如，多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120的寬度可以隨著多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120在第三方向(例如z方向)上遠(yuǎn)離基板101延伸而減小。僅供參考，圖2和圖3所示的多個(gè)第一電極線110和多個(gè)第二電極線120可以通過鑲嵌工藝形成。

通常，在半導(dǎo)體器件中，結(jié)構(gòu)可以通過浮雕和蝕刻工藝或者鑲嵌工藝形成。當(dāng)結(jié)構(gòu)通過浮雕和蝕刻工藝形成時(shí)，結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的底部寬度(例如，更靠近基板101的結(jié)構(gòu)的寬度)可以大于其相應(yīng)的頂部寬度(例如，更遠(yuǎn)離基板101的結(jié)構(gòu)的寬度)。當(dāng)結(jié)構(gòu)通過鑲嵌工藝形成時(shí)，結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的頂部寬度可以大于其相應(yīng)的底部寬度。此外，在結(jié)構(gòu)通過鑲嵌工藝形成的情況下，對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)可以被稱為鑲嵌結(jié)構(gòu)。

更具體地，在浮雕和蝕刻工藝的情況下，構(gòu)成這樣的結(jié)構(gòu)的材料層可以被形成，然后該材料層可以利用掩模圖案作為蝕刻掩模被干蝕刻從而形成所述結(jié)構(gòu)。由于蝕刻工藝的特性，所述結(jié)構(gòu)可以通常漸縮使底部寬度大于頂部寬度。另一方面，在鑲嵌工藝的情況下，層間絕緣層或犧牲層可以被形成，然后層間絕緣層或者犧牲層可以利用掩模圖案作為蝕刻掩模被干蝕刻從而形成溝槽。此后，溝槽可以用構(gòu)成這樣的結(jié)構(gòu)的材料層填充，從而形成所述結(jié)構(gòu)。由于蝕刻工藝的特性，所述溝槽可以通常漸縮使頂部寬度大于底部寬度。因此，通過用材料層填充溝槽形成的所述結(jié)構(gòu)也可以具有大于底部寬度的頂部寬度。

另外，在浮雕和蝕刻工藝或鑲嵌工藝的情況下，結(jié)構(gòu)的側(cè)表面可以通過精確控制蝕刻參數(shù)而形成為基本上垂直于基板101的頂表面。因此，在該結(jié)構(gòu)的下部和上部中可以存在最小的寬度差或幾乎沒有寬度差。此外，在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100中，第一電極線110和第二電極線120的側(cè)表面可以通過精確控制蝕刻參數(shù)而形成為基本上垂直于基板101的頂表面。

多個(gè)第一凹陷r1可以形成在多個(gè)第一電極線110的每個(gè)的上部中并且在第一方向(x方向)上在存儲(chǔ)單元130之間。如附圖所示的，多個(gè)第一凹陷r1可以用設(shè)置在存儲(chǔ)單元130之間的第二絕緣層142的下部填充。當(dāng)存儲(chǔ)單元130通過浮雕和蝕刻工藝形成時(shí)，第一凹陷r1可以通過過度地蝕刻第一電極線110的上部而形成。然而，通過精確控制蝕刻參數(shù)(即，不過度地蝕刻)，第一凹陷r1可以不完全地形成。

存儲(chǔ)單元層mcl可以包括在第一方向和第二方向(x方向和y方向)上彼此間隔開的多個(gè)第一存儲(chǔ)單元130(例如圖1中的mc1)。如附圖所示的，第一電極線110和第二電極線120可以彼此交叉或在彼此之上越過。存儲(chǔ)單元130可以分別位于第一電極線110和第二電極線120之間的交叉點(diǎn)處。

存儲(chǔ)單元130可以由具有矩形形狀的柱結(jié)構(gòu)形成。然而，存儲(chǔ)單元130的結(jié)構(gòu)不限于矩形形狀。例如存儲(chǔ)單元130可以具有各種柱結(jié)構(gòu)，諸如圓形柱形狀、橢圓形柱形狀、多邊形柱形狀等。如附圖所示，在存儲(chǔ)器件100中，存儲(chǔ)單元130可以基本上具有比其上部寬的下部。例如，在更靠近基板101的部分處的存儲(chǔ)單元130的寬度可以比在更遠(yuǎn)離基板101的部分處的存儲(chǔ)單元130的寬度寬。因此，存儲(chǔ)單元130的側(cè)壁可以關(guān)于基板101的頂表面具有超過90°的第一角度θ1。例如，存儲(chǔ)單元130可以通過浮雕和蝕刻工藝整個(gè)地形成。在一些實(shí)施方式中，如以上討論的，在浮雕和蝕刻工藝中，通過精確控制蝕刻參數(shù)，存儲(chǔ)單元130的側(cè)壁可以形成為基本上垂直于基板101的頂表面。

在構(gòu)成存儲(chǔ)單元130的材料層之中的可變電阻層139可以通過利用硬掩?；驙奚鼘拥蔫偳豆に囆纬?。因此，由于鑲嵌工藝，可變電阻層139可以被自對(duì)準(zhǔn)于在其下面的材料層。所述材料層可以包括例如下部電極131、選擇器件133、中間電極135和加熱電極137。形成存儲(chǔ)單元130的方法將在圖25a至圖25p中詳細(xì)描述。

每個(gè)存儲(chǔ)單元130可以包括下部電極131、選擇器件133、中間電極135、加熱電極137和可變電阻層139。

在一些實(shí)施方式中，可變電阻層139(圖1中的me)可以包括根據(jù)加熱時(shí)間在非晶相和結(jié)晶相之間可逆地改變的相變材料。例如，可變電阻層139的相可以由于施加到可變電阻層139的兩端的電壓所產(chǎn)生的焦耳熱而可逆地改變，可變電阻層139可以包括其電阻由于可變電阻層139的相變而改變的材料。具體地，相變材料可以在非晶相進(jìn)入高電阻狀態(tài)并且在結(jié)晶相進(jìn)入低電阻狀態(tài)。數(shù)據(jù)可以通過將高電阻狀態(tài)定義為數(shù)據(jù)“0”以及通過將低電阻狀態(tài)定義為數(shù)據(jù)“1”而存儲(chǔ)在可變電阻層139中。

在一些實(shí)施方式中，可變電阻層139可以包括來自周期表的vi族(即，硫族化物)的一種或多種元素以及(可選地)來自iii族、iv族或v族的一種或多種化學(xué)改性劑。例如，可變電阻層139可以包括ge-sb-te(gst)。如這里所用的，由連字符(-)代表的化學(xué)成分符號(hào)表示包含在特定混合物或化合物中的元素，并用于表示包含所代表的元素的所有化學(xué)結(jié)構(gòu)。例如，ge-sb-te材料可以包括ge2sb2te5、ge2sb2te7、ge1sb2te4或ge1sb4te7。

除了ge-sb-te材料之外，可變電阻層139可以包括各種相變材料。例如，可變電阻層139可以包括以下中的至少一種：ge-te、sb-te、in-se、ga-sb、in-sb、as-te、al-te、bi-sb-te(bst)、in-sb-te(ist)、ge-sb-te、te-ge-as、te-sn-se、ge-se-ga、bi-se-sb、ga-se-te、sn-sb-te、in-sb-ge、in-ge-te、ge-sn-te、ge-bi-te、ge-te-se、as-sb-te、sn-sb-bi、ge-te-o、te-ge-sb-s、te-ge-sn-o、te-ge-sn-au、pd-te-ge-sn、in-se-ti-co、ge-sb-te-pd、ge-sb-te-co、sb-te-bi-se、ag-in-sb-te、ge-sb-se-te、ge-sn-sb-te、ge-te-sn-ni、ge-te-sn-pd、ge-te-sn-pt、in-sn-sb-te、as-ge-sb-te和其組合。

構(gòu)成可變電阻層139的每個(gè)元素可以具有不同的化學(xué)計(jì)量比。可變電阻層139的結(jié)晶溫度、熔化溫度、取決于用于結(jié)晶的活化能的相變速率、以及數(shù)據(jù)保持特性可以基于每個(gè)元素的化學(xué)計(jì)量比來控制。

可變電阻層139還可以包括雜質(zhì)諸如碳(c)、氮(n)、硅(si)、氧(o)、鉍(bi)和錫(sn)中的至少一種。存儲(chǔ)器件100的操作電流可以通過雜質(zhì)的引入而改變。此外，可變電阻層139還可以包括金屬。例如，可變電阻層139可以包括以下中的至少一種：鋁(al)、鎵(ga)、鋅(zn)、鈦(ti)、鉻(cr)、錳(mn)、鐵(fe)、鈷(co)、鎳(ni)、鉬(mo)、釕(ru)、鈀(pa)、鉿(hf)、鉭(ta)、銥(ir)、鉑(pt)、鋯(zr)、鉈(tl)、鉛(pb)和釙(po)。金屬可以增大可變電阻層139的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，因此結(jié)晶速率可以提高，從而增大設(shè)定編程速度。金屬可以改善可變電阻層139的數(shù)據(jù)保持特性。

可變電阻層139可以包括其中具有不同物理性質(zhì)的兩個(gè)或更多層堆疊的多層結(jié)構(gòu)。構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)的多個(gè)層的數(shù)目或厚度可以根據(jù)使用目的而自由地選擇。阻擋層可以進(jìn)一步插置在構(gòu)成該多層結(jié)構(gòu)的多個(gè)層之間。阻擋層可以用于防止該多個(gè)層之間的材料的擴(kuò)散。當(dāng)該多個(gè)層中的后續(xù)層被形成時(shí)，阻擋層可以減小包含在該多個(gè)層中的在先層中的材料的擴(kuò)散。

此外，可變電阻層139可以包括用包含彼此不同的材料的多個(gè)層交替地堆疊的超晶格結(jié)構(gòu)。例如，可變電阻層139可以包括其中包含ge-te的第一層和包含sb-te的第二層交替地堆疊的堆疊結(jié)構(gòu)。然而，第一層和第二層不限于此，可以每個(gè)包括以上描述的各種材料。

作為可變電阻層139的相變材料可以是以上所述的，但是公開的構(gòu)思的方面不限于此。存儲(chǔ)器件100的可變電阻層139可以包括具有電阻變化性能的各種材料。

在一些實(shí)施方式中，在可變電阻層139包括過渡金屬氧化物的情況下，存儲(chǔ)器件100可以是電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(reram)器件。在包括過渡金屬氧化物的可變電阻層139中，至少一個(gè)電路徑可以通過編程操作而建立或消失(例如，去除)。當(dāng)電路徑被建立時(shí)可變電阻層139可以具有低電阻值，當(dāng)電路徑消失時(shí)可變電阻層139可以具有高電阻值。通過利用電阻值的差異，存儲(chǔ)器件100可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

在可變電阻層139包括過渡金屬氧化物的情況下，過渡金屬氧化物可以包括ta、zr、ti、hf、mn、y、ni、co、zn、nb、cu、fe和cr中的至少一種。例如，包括過渡金屬氧化物的可變電阻層139可以包括單層或多個(gè)層，由以下中的至少一種形成：ta2o5-x、zro2-x、tio2-x、hfo2-x、mno2-x、y2o3-x、nio1-y、nb2o5-x、cuo1-y和fe2o3-x。在以上材料中，x值和y值可以分別在0≤x≤1.5和0≤y≤0.5的范圍內(nèi)選擇，但是實(shí)施方式不限于此。

在另一些實(shí)施方式中，例如，在可變電阻層139包括磁隧道結(jié)(mtj)結(jié)構(gòu)(其包括由磁性材料形成的兩個(gè)電極和插置在這兩個(gè)電極之間的電介質(zhì)層)的情況下，存儲(chǔ)器件100可以是磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(mram)器件。

這兩個(gè)電極可以分別是磁化被釘扎層和磁化自由層，并且插置在其間的電介質(zhì)層可以是隧道阻擋層。磁化被釘扎層可以具有被釘扎的磁化方向，磁化自由層可以具有平行或反平行于(例如，除了平行之外的任意方向)磁化被釘扎層的被釘扎的磁化方向的可變磁化方向。磁化被釘扎層的磁化方向和磁化自由層的磁化方向可以平行于隧道阻擋層的表面，但是實(shí)施方式不限于此。例如，磁化被釘扎層的磁化方向和磁化自由層的磁化方向可以垂直于隧道阻擋層的表面。

在磁化自由層的磁化方向平行于磁化被釘扎層的磁化方向的情況下，可變電阻層139可以具有第一電阻值?？蛇x地，在磁化自由層的磁化方向反平行于磁化被釘扎層的磁化方向的情況下，可變電阻層139可以具有第二電阻值。通過利用第一電阻值和第二電阻值之間的差異，存儲(chǔ)器件100可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。磁化自由層的磁化方向可以通過編程電流中的電子的自旋扭矩來改變。

磁化被釘扎層和磁化自由層可以包括磁性材料。磁化被釘扎層還可以包括反鐵磁材料，該反鐵磁材料固定磁化被釘扎層中的鐵磁材料的磁化方向。隧道阻擋層可以包括包含mg、ti、al、mgzn和mgb中的至少一種的氧化物，但是實(shí)施方式不限于此。

選擇器件133(圖1中的sw)可以用作用于控制電流流動(dòng)的電流控制層。選擇器件133可以包括其電阻可根據(jù)施加到選擇器件133的兩端的電壓的大小而改變的材料。在一些實(shí)施方式中，選擇器件133可以包括具有雙向閾值開關(guān)(ots)特性的材料。例如，當(dāng)?shù)陀陂撝惦妷簐t的電壓被施加到選擇器件133時(shí)，選擇器件133可以處于其中電流幾乎不流動(dòng)(例如，流動(dòng)被阻礙)經(jīng)過選擇器件133的高電阻狀態(tài)。當(dāng)高于閾值電壓vt的電壓被施加到選擇器件133時(shí)，選擇器件133可以處于低電阻狀態(tài)并且電流可以流動(dòng)經(jīng)過選擇器件133。此外，當(dāng)流動(dòng)經(jīng)過選擇器件133的電流變得小于保持電流時(shí)，選擇器件133可以變成高電阻狀態(tài)。另外，選擇器件133的ots特性將參照?qǐng)D5在后面詳細(xì)描述。

選擇器件133可以包括硫族化物材料作為ots材料。選擇器件133可以包括從周期表的vi族選擇的一種或多種元素(例如硫族元素)以及從iii族、iv族和/或v族任意地選擇的一種或多種化學(xué)改性劑。包含在選擇器件133中的硫族元素可以包括硫(s)、硒(se)和/或碲(te)。硫族元素可以以二價(jià)鍵和存在孤對(duì)電子為特征。二價(jià)鍵可以導(dǎo)致在結(jié)合硫族元素以形成硫族化物材料時(shí)形成鏈和環(huán)狀結(jié)構(gòu)，孤對(duì)電子可以提供用于形成導(dǎo)電絲(conductingfilament)的電子的來源。三價(jià)和四價(jià)改性劑諸如鋁(al)、鎵(ga)、銦(in)、鍺(ge)、錫(sn)、硅(si)、磷(p)、砷(as)和銻(sb)可以進(jìn)入硫族元素的鏈和環(huán)狀結(jié)構(gòu)并可以影響硫族化物材料的結(jié)構(gòu)剛度。硫族化物材料的結(jié)構(gòu)剛度可以導(dǎo)致根據(jù)進(jìn)行結(jié)晶或其它結(jié)構(gòu)重排的能力而將硫族化物材料分類為閾值開關(guān)材料和相變材料中的一個(gè)。

在一些實(shí)施方式中，選擇器件133可以包括硅(si)、碲(te)、砷(as)、鍺(ge)、銦(in)或其組合。例如，選擇器件133可以包括約14％的硅(si)濃度、約39％的碲(te)濃度、約37％的砷(as)濃度、約9％的鍺(ge)濃度、約1％的銦(in)濃度。這里，百分比是原子百分比，組成元素的原子一起總共為100％。

在一些實(shí)施方式中，選擇器件133可以包括硅(si)、碲(te)、砷(as)、鍺(ge)、硫(s)、硒(se)或其組合。例如，選擇器件133可以包括約5％的硅(si)濃度、約34％的碲(te)濃度、約28％的砷(as)濃度、約11％的鍺(ge)濃度、約21％的硫(s)濃度和約1％的硒(se)濃度。

在一些實(shí)施方式中，選擇器件133可以包括碲(te)、砷(as)、鍺(ge)、硫(s)、硒(se)、銻(sb)或其組合。例如，選擇器件133可以包括約21％的碲(te)濃度、約10％的砷(as)濃度、約15％的鍺(ge)濃度、約2％的硫(s)濃度、約50％的硒(se)濃度以及約2％的銻(sb)濃度。

在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100中，選擇器件133不限于ots材料，而是包括能夠用于選擇器件的各種材料。例如，選擇器件133可以包括二極管、隧道結(jié)、pnp二極管、雙極結(jié)晶體管(bjt)或離子-電子混合導(dǎo)電(miec)開關(guān)。

加熱電極137可以插置在中間電極135和可變電阻層139之間。加熱電極137可以用于在設(shè)定操作或復(fù)位操作中加熱可變電阻層139。加熱電極137可以包括不與可變電阻層139反應(yīng)而是產(chǎn)生足以改變可變電阻層139的相的熱量的導(dǎo)電材料。例如，加熱電極137可以輻射熱而不與可變電阻層139化學(xué)反應(yīng)。

在一些實(shí)施方式中，加熱電極137可以包括高熔點(diǎn)金屬或其氮化物(諸如鈦氮化物(tin)、鈦硅氮化物(tisin)、鈦鋁氮化物(tialn)、鉭硅氮化物(tasin)、鉭鋁氮化物(taaln)、鉭氮化物(tan)、鎢硅化物(wsi)、鎢氮化物(wn)、鈦鎢(tiw)、鉬氮化物(mon)、鈮氮化物(nbn)、鈦硼氮化物(tibn)、鋯硅氮化物(zrsin)、鎢硅氮化物(wsin)、鎢硼氮化物(wbn)、鋯鋁氮化物(zraln)、鉬鋁氮化物(moaln)、鈦鋁(tial)、鈦氮氧化物(tion)、鈦鋁氮氧化物(tialon)、鎢氮氧化物(won)、鉭氮氧化物(taon))、碳(c)、硅碳化物(sic)、硅碳氮化物(sicn)、碳氮化物(cn)、鈦碳氮化物(ticn)、鉭碳氮化物(tacn)或其組合。然而，加熱電極137中包括的材料不限于此。

下部電極131和中間電極135的每個(gè)可以由導(dǎo)電材料形成，該導(dǎo)電材料用作電流通道以允許電流流動(dòng)經(jīng)過下部電極131和中間電極135。例如，下部電極131和中間電極135的每個(gè)可以包括金屬、導(dǎo)電的金屬氮化物、導(dǎo)電的金屬氧化物、或其組合。此外，下部電極131和中間電極135的每個(gè)可以包括鈦氮化物(tin)層，但是公開的構(gòu)思不限于此。

在一些實(shí)施方式中，下部電極131和中間電極135的每個(gè)可以包括包含金屬或?qū)щ姷慕饘俚锏膶?dǎo)電層以及覆蓋導(dǎo)電層的至少一部分的至少一個(gè)導(dǎo)電的阻擋層。導(dǎo)電的阻擋層可以包括金屬氧化物、金屬氮化物或其組合，但是不限于此。

每個(gè)存儲(chǔ)單元130可以包括圍繞可變電阻層139的間隔物138。間隔物138的外側(cè)表面可以構(gòu)成存儲(chǔ)單元130的側(cè)表面的一部分。間隔物138可以保護(hù)可變電阻層139。

此外，可變電阻層139的水平橫截面面積可以通過調(diào)節(jié)間隔物138的厚度來調(diào)節(jié)。因此，可變電阻層139和加熱電極137之間的接觸面積可以根據(jù)間隔物138的厚度來調(diào)節(jié)。例如，間隔物138可以包括氧化物諸如硅氧化物(sio2)或鋁氧化物(al2o3)、氮化物諸如硅氮化物(si3n4)、或氮氧化物諸如硅氮氧化物。

當(dāng)進(jìn)行鑲嵌工藝以形成可變電阻層139時(shí)，用于間隔物的材料層可以以均勻的厚度沉積在溝槽的內(nèi)側(cè)上和在絕緣層上，然后間隔物138可以通過經(jīng)由各向異性蝕刻僅在溝槽的側(cè)壁上留下該材料層而形成。用于間隔物的材料層可以通過利用熱和/或等離子體化學(xué)氣相沉積法(cvd)、原子層沉積(ald)或任何其它類型的沉積方法而被共形地形成。在形成間隔物138之后，溝槽的剩余空間可以用可變電阻層139填充。

如圖4所示，間隔物138可以具有其中上部薄并且下部厚的結(jié)構(gòu)。例如，間隔物138可以在更靠近基板101的下端部分具有第一厚度t1并在更遠(yuǎn)離基板101的上端部分具有比第一厚度t1薄的第二厚度t2。這是由于各向異性蝕刻的特性。也就是，當(dāng)間隔物138通過各向異性蝕刻形成時(shí)，上部分的蝕刻的量可以大于下部分的蝕刻的量。由于間隔物138的結(jié)構(gòu)，可變電阻層139的被間隔物138圍繞的側(cè)壁可以具有關(guān)于加熱電極137或基板101的頂表面的小于90°的第二角度θ2。此外，通過更精確地調(diào)節(jié)各向異性蝕刻以形成間隔物138，可變電阻層139的側(cè)壁可以基本上垂直于加熱電極137的頂表面。

如上所述，在結(jié)構(gòu)通過鑲嵌工藝形成的情況下，該結(jié)構(gòu)的底部寬度會(huì)大于該結(jié)構(gòu)的頂部寬度。然而，在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100中，盡管可變電阻層139通過鑲嵌工藝形成，但是根據(jù)形成在溝槽的內(nèi)側(cè)上的間隔物138的內(nèi)側(cè)壁的角度，可變電阻層139的底部寬度可以小于可變電阻層139的頂部寬度。例如，當(dāng)關(guān)于加熱電極137或基板101的頂表面的角度θ2小于90°時(shí)，可變電阻層139的底部寬度可以小于可變電阻層139的頂部寬度。如果間隔物138沒有形成在溝槽的內(nèi)側(cè)上，可變電阻層139的底部寬度會(huì)大于可變電阻層139的頂部寬度?？勺冸娮鑼?39的結(jié)構(gòu)將參照?qǐng)D25a至圖25p在后面詳細(xì)地描述。

另外，凹陷rh可以形成在加熱電極137的頂表面上，并且通過用可變電阻層139填充凹陷rh，可變電阻層139可以與加熱電極137接觸。當(dāng)間隔物138通過各向異性蝕刻工藝形成在溝槽的內(nèi)側(cè)上時(shí)，凹陷rh可以通過去除加熱電極137的上部的一部分而形成。

第一絕緣層141可以設(shè)置在第一電極線110之間，第二絕緣層142可以設(shè)置在存儲(chǔ)單元層mcl的存儲(chǔ)單元130之間。此外，第三絕緣層143可以設(shè)置在第二電極線120之間。

第一絕緣層141可以在第一方向(x方向)上在第一電極線110之間延伸并可以形成為復(fù)數(shù)個(gè)以對(duì)應(yīng)于第一電極線110。第二凹陷r2可以形成在每個(gè)第一絕緣層141的頂表面上以形成在第二方向(y方向)上設(shè)置的存儲(chǔ)單元130之間。第二凹陷r2可以用設(shè)置在存儲(chǔ)單元130之間的第二絕緣層142的下部填充。當(dāng)存儲(chǔ)單元130在浮雕和蝕刻工藝中形成時(shí)，第二凹陷r2可以通過去除第一絕緣層141的上部的一部分而形成。另外，當(dāng)存儲(chǔ)單元130在浮雕和蝕刻工藝中形成時(shí)，蝕刻區(qū)域可以用第二絕緣層142填充。如附圖所示，形成在第一絕緣層141上的第二凹陷r2可以形成得比在第一電極線110諸如金屬層上形成的第一凹陷r1更深。

在一些實(shí)施方式中，第一絕緣層141和第二絕緣層142可以由相同的材料形成。在這種情況下，第二凹陷r2可以僅在概念上存在，因?yàn)榈谝唤^緣層141和第二絕緣層142沒有區(qū)別。

第二絕緣層142可以用于通過插置在存儲(chǔ)單元130之間而使存儲(chǔ)單元130彼此電分隔，從而使存儲(chǔ)單元130彼此絕緣。存儲(chǔ)單元130可以通過第二絕緣層142而在第一方向和第二方向上彼此間隔開。第二絕緣層142可以具有整體結(jié)構(gòu)，使得它跨過第一方向和第二方向保持被連接。

第三絕緣層143可以在第二方向(y方向)上在第二電極線120之間延伸并可以形成為復(fù)數(shù)個(gè)以對(duì)應(yīng)于第二電極線120。蝕刻停止層143e可以插置在第三絕緣層143和第二絕緣層142之間。當(dāng)在鑲嵌工藝中形成第二電極線120時(shí)，蝕刻停止層143e可以用于防止第二絕緣層142被不必要地蝕刻掉。

更具體地，在第二絕緣層142和第三絕緣層143兩者由氧化物層諸如硅氧化物形成的情況下，當(dāng)溝槽形成在第三絕緣層143中以形成第二電極線120時(shí)，第二絕緣層142會(huì)通過與用于形成第三絕緣層143的蝕刻工藝同時(shí)的蝕刻而去除。然而，當(dāng)蝕刻停止層143e設(shè)置在第二絕緣層142上時(shí)，蝕刻可以被蝕刻停止層143e停止。然后蝕刻停止層143e可以利用用于去除蝕刻停止層143e的任何適當(dāng)?shù)奈g刻技術(shù)來蝕刻。因此，設(shè)置在第三絕緣層143下面的第二絕緣層142的蝕刻可以被最小化。蝕刻停止層143e可以由氮化物層諸如硅氮化物形成。如上所述，在一些實(shí)施方式中，第二絕緣層142和第三絕緣層143可以由氧化物層形成，蝕刻停止層143e可以由氮化物層形成。在另一些實(shí)施方式中，第二絕緣層142和第三絕緣層143可以由氮化物層形成，蝕刻停止層143e可以由氧化物層形成。

第一至第三絕緣層141、142和143可以由相同的材料形成，或者它們中的至少一個(gè)可以由不同的材料形成。例如，第一至第三絕緣層141、142和143可以由電介質(zhì)材料諸如氧化物、氮化物或氮氧化物形成，并可以用于使元件彼此電分隔，使元件彼此絕緣。代替第二絕緣層142，空氣間隙(未示出)可以形成在存儲(chǔ)單元130之間。當(dāng)空氣間隙形成在存儲(chǔ)單元130之間時(shí)，具有預(yù)定厚度的絕緣襯層(未示出)可以形成在空氣間隙和存儲(chǔ)單元130之間。

根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100可以利用浮雕和蝕刻工藝以及鑲嵌工藝兩者形成。例如，構(gòu)成存儲(chǔ)單元130的下部的材料層可以通過浮雕和蝕刻工藝形成，構(gòu)成存儲(chǔ)單元130的上部的可變電阻層139可以通過利用額外的硬掩模或犧牲層的鑲嵌工藝形成。當(dāng)可變電阻層139利用鑲嵌工藝形成時(shí)，與蝕刻有關(guān)的損傷可以被基本上最小化。因此，可以提供存儲(chǔ)單元130同時(shí)最小化可變電阻層139的損傷。此外，由于鑲嵌工藝，可變電阻層139可以自對(duì)準(zhǔn)到構(gòu)成存儲(chǔ)單元130的下部的材料層，從而最小化未對(duì)準(zhǔn)余量。

此外，當(dāng)可變電阻層139通過鑲嵌工藝形成時(shí)，可變電阻層139的水平橫截面面積可以通過形成間隔物138來調(diào)節(jié)。因此，可變電阻層139和加熱電極137之間的接觸面積可以被調(diào)節(jié)。

圖5是具有雙向閾值開關(guān)(ots)特性的選擇器件的示意的電壓-電流(v-i)曲線圖60。

參照?qǐng)D5，第一曲線61示出當(dāng)電流沒有供應(yīng)到選擇器件層(即包括選擇器件133的層)時(shí)關(guān)于電壓的電流。這里，選擇器件133可以用作具有閾值電壓vt的開關(guān)器件，閾值電壓vt具有第一電壓電平63。當(dāng)電壓從電壓為0v并且電流為0a的起始點(diǎn)逐漸增大時(shí)，電流幾乎不供應(yīng)到選擇器件133直到電壓達(dá)到閾值電壓vt(即第一電壓電平63)。當(dāng)電壓超過閾值電壓vt時(shí)，供應(yīng)到選擇器件133的電流急劇地增大，施加到選擇器件133的電壓減小為第二電壓電平64(或飽和電壓vs)。

第二曲線62示出當(dāng)電流供應(yīng)到選擇器件層時(shí)關(guān)于電壓的電流。隨著流動(dòng)經(jīng)過選擇器件133的電流變得高于第一電流水平66，施加到選擇器件133的電壓增大到略微大于第二電壓電平64。例如，盡管流動(dòng)經(jīng)過選擇器件133的電流從第一電流水平66顯著地增大到第二電流水平67，但是施加到選擇器件133的電壓可以從第二電壓電平64僅略微地增大。也就是，一旦電流通過選擇器件層供應(yīng)，施加到選擇器件的電壓可以維持在飽和電壓vs(即第二電壓電平64)的水平或接近飽和電壓vs的水平。如果電流減小為保持電流水平(即第一電流水平66)或更低，選擇器件133可以轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娮锠顟B(tài)，使得電流可以被有效地阻擋直到電壓增大到閾值電壓vt。

圖6至圖17b是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件的截面圖，并對(duì)應(yīng)于圖3的截面圖。圖2和圖3中描述的重復(fù)的描述將被省略。

參照?qǐng)D6，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100a可以與圖3所示的存儲(chǔ)器件100的不同之處在于：每個(gè)第一電極線110a可以具有朝向其下部逐漸變寬的結(jié)構(gòu)。例如，在圖3所示的存儲(chǔ)器件100中，由于鑲嵌工藝，每個(gè)第一電極線110可以具有比其下部寬的上部。然而，在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100a中，由于浮雕和蝕刻工藝，每個(gè)第一電極線110a可以具有比其上部寬的下部。

由于第一電極線110a具有朝向其下部逐漸變寬的結(jié)構(gòu)，所以插置在第一電極線110a之間的第一絕緣層141a具有朝向其下部變窄的結(jié)構(gòu)。例如，在圖6中，在更靠近基板101的部分處的第一絕緣層141a的寬度比在更遠(yuǎn)離基板101的部分處的第一絕緣層141a的寬度窄。

參照?qǐng)D7，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100b可以與圖3所示的存儲(chǔ)器件100的不同之處在于：第一電極線110b的側(cè)表面具有與存儲(chǔ)單元130的側(cè)表面基本上相同的斜度并且它們連續(xù)地連接到彼此而沒有導(dǎo)致臺(tái)階部。

更具體地，在圖3所示的存儲(chǔ)器件100中，第一電極線110可以具有比上部窄的下部，存儲(chǔ)單元130可以具有比下部窄的上部。因此，第一電極線110的側(cè)表面具有與存儲(chǔ)單元130的側(cè)表面的斜度不同的斜度。此外，第一電極線110和存儲(chǔ)單元130可以在兩者之間的接觸區(qū)域處具有臺(tái)階部。例如，由于第一電極線110通過鑲嵌工藝形成并且存儲(chǔ)單元130通過浮雕和蝕刻工藝形成，所以第一電極線110的頂表面和存儲(chǔ)單元130的底表面可以具有彼此不同的水平橫截面面積。因此，在第一電極線110和存儲(chǔ)單元130之間的接觸區(qū)域處會(huì)導(dǎo)致臺(tái)階部。例如，第一電極線110和存儲(chǔ)單元130之間的接觸區(qū)域可以是不平坦的或不連續(xù)的。

在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100b中，當(dāng)存儲(chǔ)單元130通過浮雕和蝕刻工藝形成時(shí)，第一電極線110b可以與存儲(chǔ)單元130一起形成。也就是，第一電極線110b和存儲(chǔ)單元130可以在同一浮雕和蝕刻工藝中被蝕刻。因此，第一電極線110b的側(cè)表面具有與存儲(chǔ)單元130的側(cè)表面基本上相同的斜度，它們連續(xù)地連接到彼此而沒有導(dǎo)致臺(tái)階部并且在第一電極線110b的側(cè)表面和存儲(chǔ)單元130的側(cè)表面之間沒有不平坦或不連續(xù)。

第二絕緣層142a可以插置在存儲(chǔ)單元130之間以及在第一電極線110b之間。例如，第二絕緣層142a可以對(duì)應(yīng)于圖3所示的存儲(chǔ)器件100中的結(jié)合的第一絕緣層141和第二絕緣層142，或可以對(duì)應(yīng)于圖6所示的存儲(chǔ)器件100a中的結(jié)合的第一絕緣層141a和第二絕緣層142。由于第一電極線110b與存儲(chǔ)單元130一起形成，所以存儲(chǔ)單元130之間以及第一電極線110b之間的空間可以在同一工藝中用第二絕緣層142a填充。

參照?qǐng)D8，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100c可以與圖3所示的存儲(chǔ)器件100的不同之處在于：存儲(chǔ)單元130a的中間電極135a可以包括至少一個(gè)熱阻擋薄層135h。更具體地，中間電極135a可以包括用作電極的電極薄層135e和阻擋熱傳遞的熱阻擋薄層135h。

如附圖所示，當(dāng)中間電極135a包括多個(gè)熱阻擋薄層135h時(shí)，中間電極135a可以具有用電極薄層135e和熱阻擋薄層135h交替地堆疊的堆疊結(jié)構(gòu)。當(dāng)中間電極135a僅包括一個(gè)熱阻擋薄層135h時(shí)，熱阻擋薄層135h可以插置在兩個(gè)電極薄層135e之間。

電極薄層135e的材料或功能可以與對(duì)于圖2和圖3中的下部電極131和中間電極135描述的材料和功能相同。熱阻擋薄層135h可以由具有高電導(dǎo)率和低熱導(dǎo)率的材料形成以最小化熱傳遞。熱阻擋薄層135h可以形成為具有非常薄或小的厚度(幾nm或更小)。例如，熱阻擋薄層135h可以由導(dǎo)電材料諸如碳(c)、碳氮化物(cn)、鈦硅氮化物(tisin)和鈦鋁氮化物(tialn)形成。

通常，當(dāng)選擇器件133包括具有ots特性的材料時(shí)，如上所述的選擇器件133可以包括非晶硫族化物材料。然而，隨著存儲(chǔ)器件100c按比例縮小，可變電阻層139、選擇器件133、加熱電極137、下部電極131和/或中間電極135a的厚度和寬度以及在其間的距離可以減小。因此，在操作存儲(chǔ)器件100c的過程期間，當(dāng)可變電阻層139的相由于加熱電極137產(chǎn)生的熱而改變時(shí)，鄰近于加熱電極137設(shè)置的選擇器件133也會(huì)受所產(chǎn)生的熱的影響，選擇器件133會(huì)劣化或損壞。例如，由于由鄰近于選擇器件133的加熱電極137產(chǎn)生的熱，選擇器件133會(huì)部分地結(jié)晶。

在存儲(chǔ)器件100c中，中間電極135a可以形成為具有更大的厚度，使得由加熱電極137產(chǎn)生的熱可以不被傳輸?shù)竭x擇器件133。如圖8所示，中間電極135a可以形成為具有比下部電極131的厚度更厚的厚度以阻擋從加熱電極137的熱傳遞。例如，中間電極135a可以具有10至100nm的厚度。然而，中間電極135a的厚度不限于此。

參照?qǐng)D9，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100d可以與圖3所示的存儲(chǔ)器件100的不同之處在于：加熱電極137a可以插置在可變電阻層139和第二電極線120之間。例如，在圖3所示的存儲(chǔ)器件中，加熱電極137可以插置在可變電阻層139和中間電極135之間并設(shè)置在可變電阻層139的底部處或在可變電阻層139的底部下面。然而，在根據(jù)圖9的實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100d中，加熱電極137a可以插置在可變電阻層139和第二電極線120之間并設(shè)置在可變電阻層139的頂部上。在一些實(shí)施方式中，加熱電極137a可以不僅用于加熱可變電阻層139而且用于在形成第二電極線120的蝕刻工藝期間防止可變電阻層139的損壞。

此外，加熱電極137a的橫截面面積可以不同于圖3所示的存儲(chǔ)器件100的加熱電極137的橫截面面積。更具體地，在圖3所示的存儲(chǔ)器件100中以及如在圖4中提供的放大的截面圖中進(jìn)一步示出的，加熱電極137可以具有比可變電阻層139寬的橫截面面積并且可變電阻層139可以與加熱電極137的一部分接觸。相反，在存儲(chǔ)器件100d中，加熱電極137a可以具有與可變電阻層139基本上相同的橫截面面積并且形成在可變電阻層139上。例如，加熱電極137a的橫截面寬度可以與可變電阻層139的頂部的橫截面寬度基本上相同。加熱電極137a可以由間隔物138圍繞。例如，間隔物138可以圍繞加熱電極137a的側(cè)表面。

當(dāng)加熱電極137a設(shè)置在可變電阻層139的頂部上時(shí)，從加熱電極137a到選擇器件133的熱傳遞可以被最小化，因?yàn)橹虚g電極135和可變電阻層139插置在加熱電極137a和選擇器件133之間。此外，為了有效地阻擋熱傳遞，中間電極135可以形成為厚的厚度，或在其中包括至少一個(gè)熱阻擋薄層。

參照?qǐng)D10，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100e可以與圖9所示的存儲(chǔ)器件100d的類似之處在于：加熱電極137a可以插置在可變電阻層139和第二電極線120之間。然而，在根據(jù)圖10的實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100e中，第一電極線110b的側(cè)表面具有與存儲(chǔ)單元130b的側(cè)表面基本上相同的斜度并且它們連續(xù)地連接到彼此而沒有導(dǎo)致臺(tái)階部或不連續(xù)。例如，在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100e中，當(dāng)存儲(chǔ)單元130b通過浮雕和蝕刻工藝形成時(shí)，第一電極線110b也可以與存儲(chǔ)單元130b一起形成。因此，圖10的第二絕緣層142a可以具有與參照?qǐng)D7描述和示出的第二絕緣層142a相同的結(jié)構(gòu)。也就是，第二絕緣層142a可以插置在存儲(chǔ)單元130b之間以及還插置在第一電極線110b之間。

參照?qǐng)D11，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100f可以與圖3所示的存儲(chǔ)器件100的不同之處在于：在存儲(chǔ)單元130c中，間隔物可以不形成在可變電阻層139a的側(cè)表面上。例如，圖3所示的存儲(chǔ)單元130可以包括圍繞可變電阻層139的間隔物138，因此間隔物138的外側(cè)表面可以構(gòu)成存儲(chǔ)單元130的側(cè)表面的一部分。相反，在根據(jù)圖11的實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100f中，間隔物可以不被單獨(dú)地形成并且可變電阻層139a可以與第二絕緣層142直接接觸。因此，可變電阻層139a的側(cè)表面可以構(gòu)成存儲(chǔ)單元130c的側(cè)表面的一部分。由于沒有間隔物，可變電阻層139a的水平橫截面面積可以大于圖3和圖6至圖10所示的存儲(chǔ)器件100、100a、100b、100c、100d和100e中的每個(gè)的可變電阻層139的水平橫截面面積。例如，圖11的可變電阻層139a的橫截面寬度可以大于圖3和圖6至圖10的可變電阻層139的橫截面寬度。此外，可變電阻層139a可以具有與設(shè)置在可變電阻層139a下面的加熱電極137基本上相同的接觸面積。例如，可變電阻層139a的底表面可以橫跨加熱電極137的基本上整個(gè)頂表面延伸。由于存儲(chǔ)單元130c朝向其下部逐漸變寬，所以可變電阻層139a的側(cè)表面可以具有關(guān)于加熱電極137或基板101的頂表面的大于90°的第一角度θ1。如上所述，當(dāng)存儲(chǔ)單元130c的側(cè)表面通過控制蝕刻參數(shù)而形成為基本上垂直于基板101的頂表面時(shí)，可變電阻層139a的側(cè)表面也可以形成為基本上垂直于基板101的頂表面。

在圖11的存儲(chǔ)器件100f中，不同于圖3和圖6至圖10的實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100、100a、100b、100c、100d和100e，由于各種原因可以做出不形成間隔物的決定，諸如，例如當(dāng)可變電阻層139a不需要被保護(hù)免受損壞時(shí)、當(dāng)可變電阻層139a和加熱電極137之間的接觸面積的擴(kuò)大被需要(例如，更大或增大的接觸面積)時(shí)、當(dāng)存儲(chǔ)單元130c的側(cè)面斜坡形成為幾乎垂直于基板101時(shí)、當(dāng)其中形成存儲(chǔ)單元130c的溝槽具有優(yōu)良的間隙填充特性時(shí)等。

參照?qǐng)D12，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100g可以與圖9所示的存儲(chǔ)器件100d的類似之處在于：在存儲(chǔ)單元130d中，加熱電極137b可以設(shè)置在可變電阻層139a的頂部上。然而，圖12的存儲(chǔ)器件100g可以具有其中間隔物138a可以僅圍繞加熱電極137b的結(jié)構(gòu)。

具體地，在存儲(chǔ)器件100g中，間隔物138a可以不形成在可變電阻層139a的側(cè)表面上。因此，類似于圖11所示的存儲(chǔ)器件100f，可變電阻層139a的側(cè)表面可以構(gòu)成存儲(chǔ)單元130d的側(cè)表面的一部分。此外，加熱電極137b可以設(shè)置在可變電阻層139a的上部上，并可以不橫跨可變電阻層139a的整個(gè)頂部延伸。僅圍繞加熱電極137b的間隔物138a可以設(shè)置在可變電阻層139a上。間隔物138a的外圍側(cè)表面可以構(gòu)成存儲(chǔ)單元130d的側(cè)表面的一部分。

為了形成此結(jié)構(gòu)，在可變電阻層139a形成在溝槽中之后，可變電阻層139a的上部的一部分可以被去除。之后，在間隔物138a形成在被去除的部分中之后，加熱電極137b可以形成在剩余部分中。

由于加熱電極137b被間隔物138a圍繞，所以加熱電極137b的水平橫截面面積可以小于可變電阻層139a的水平橫截面面積。因此，可變電阻層139a的頂表面的一部分可以與加熱電極137b接觸。因此，不同于圖3和圖6至圖8所示的存儲(chǔ)器件100、100a、100b和100c，圖12的可變電阻層139a和加熱電極137b之間的接觸面積可以被調(diào)節(jié)。例如，在圖3和圖6至圖8所示的存儲(chǔ)器件100、100a、100b和100c中，可變電阻層139和加熱電極137之間的接觸面積可以通過由間隔物138限制可變電阻層139的水平橫截面面積而減小。相反，在圖12的存儲(chǔ)器件100g中，可變電阻層139a和加熱電極137b之間的接觸面積可以通過由間隔物138減小加熱電極137b的水平橫截面面積而減小。在圖9和圖10所示的存儲(chǔ)器件100d和100e中，可變電阻層139的水平橫截面面積可以與加熱電極137a的水平橫截面面積一起減小，從而減小兩者之間的接觸面積。

參照?qǐng)D13，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100h可以與圖3所示的存儲(chǔ)器件100的不同之處在于：存儲(chǔ)單元130e還可以包括在可變電阻層139上的頂電極132。例如，根據(jù)圖13的實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100h還可以包括插置在可變電阻層139和第二電極線120之間的頂電極132。類似于分別在圖9和圖10中示出的存儲(chǔ)器件100d和100e的每個(gè)的加熱電極137a，頂電極132可以用于在形成第二電極線120的蝕刻工藝期間防止損壞可變電阻層139。此外，頂電極132可以增強(qiáng)可變電阻層139和第二電極層120之間的連接力，從而解決接觸不良的問題。

僅供參考，中間電極135、加熱電極137a和頂電極132已經(jīng)被描述為彼此分隔或區(qū)分，但是實(shí)施方式不限于此。例如，中間電極135和頂電極132中的至少一個(gè)可以包括與可變電阻層139接觸的加熱層。該加熱層可以配置為構(gòu)造在中間電極135和頂電極132中。當(dāng)該加熱層構(gòu)成中間電極135和/或頂電極132時(shí)，該加熱層可以構(gòu)成中間電極135和/或頂電極132的一部分或整個(gè)。例如，在圖9和圖10的存儲(chǔ)器件100d和100e中，加熱電極137a可以被看作構(gòu)成頂電極132。此外，存儲(chǔ)器件100h的頂電極132可以用作加熱層。

加熱層可以被包括在中間電極135和/或頂電極132中。

參照?qǐng)D14，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100i可以與圖3和圖6至圖13示出的存儲(chǔ)器件100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g和100h的不同之處在于：存儲(chǔ)單元130f的頂電極132a可以在第二方向(y方向)上延伸。例如，在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100i中，存儲(chǔ)單元130f可以設(shè)置在第二電極線120下面并可以包括在第二方向上延伸的頂電極132a。頂電極132a可以與可變電阻層139的頂表面、間隔物138的頂表面和第二絕緣層142的頂表面接觸，并可以在可變電阻層139、間隔物138和第二絕緣層142之上在第二方向上延伸。

當(dāng)?shù)诙姌O線120通過鑲嵌工藝形成時(shí)，頂電極132a可以與第二電極線120一起形成。例如，線型溝槽可以形成在第三絕緣層143中，線型溝槽可以用用于頂電極132a的材料層填充。之后，通過經(jīng)由回蝕刻工藝在溝槽的底部中保留該材料層，可以形成頂電極132a。

如上所述，中間電極135和頂電極132a中的至少一個(gè)可以包括用于加熱可變電阻層139的加熱層。例如，在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100i中，頂電極132a可以用作加熱層。例如，頂電極132a可以對(duì)應(yīng)于圖9和圖10所示的存儲(chǔ)器件100d和100e中的每個(gè)的加熱電極137a。

參照?qǐng)D15，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100j可以與圖14示出的存儲(chǔ)器件100i的不同之處在于：存儲(chǔ)單元130g的頂電極132b可以圍繞每個(gè)第二電極線120的底表面和兩個(gè)側(cè)表面并可以在第二方向(y方向)上延伸。如附圖所示，頂電極132b可以圍繞每個(gè)第二電極線120的底表面和兩個(gè)側(cè)表面并可以與可變電阻層139的頂表面、間隔物138的頂表面和第二絕緣層142的頂表面接觸。

當(dāng)?shù)诙姌O線120通過鑲嵌工藝形成時(shí)，頂電極132b可以與第二電極線120一起形成。例如，線型溝槽可以形成在第三絕緣層143中，用于頂電極132b的材料層可以均勻地形成在溝槽的底部和兩個(gè)側(cè)壁以及第三絕緣層143上。之后，用于第二電極線120的導(dǎo)電材料層可以形成在用于頂電極132b的材料層上以完全地填充溝槽，頂電極132b和第二電極線120可以通過回蝕刻工藝和/或cmp工藝以完全暴露第三絕緣層143的頂表面而形成。例如，回蝕刻工藝和/或cmp工藝可以去除第三絕緣層143至蝕刻停止層143e的部分。

在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100j中，中間電極135和頂電極132b中的至少一個(gè)可以包括用于加熱可變電阻層139的加熱層。例如，在根據(jù)圖15的實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100j中，頂電極132b可以用作加熱層。例如，頂電極132b可以對(duì)應(yīng)于分別在圖9和圖10中示出的存儲(chǔ)器件100d和100e的每個(gè)的加熱電極137a。

參照?qǐng)D16a，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100k可以與圖3所示的存儲(chǔ)器件100的不同之處在于：第二電極線120a可以具有朝向其下部(例如，在更靠近基板101的部分處)逐漸變寬的結(jié)構(gòu)。例如，在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100k中，第二電極線120a可以通過浮雕和蝕刻工藝形成。具體地，用于第二電極線120a的導(dǎo)電材料層可以形成在可變電阻層139、間隔物138和第二絕緣層142上，然后在第二方向(y方向)上延伸的線型掩模圖案可以形成在導(dǎo)電材料層上。之后，通過利用掩模圖案作為蝕刻掩模蝕刻該導(dǎo)電材料層，可以形成第二電極線120a，如圖16a所示。

當(dāng)?shù)诙姌O線120a通過浮雕和蝕刻工藝形成時(shí)，額外的蝕刻停止層可以不形成在第二絕緣層142和第三絕緣層143上。由于用于第二電極線120a的金屬層與可變電阻層139直接接觸，所以蝕刻停止層143e可以形成在第二絕緣層142上。此外，通常，金屬層可以具有相對(duì)于第二絕緣層142(例如氧化物層或氮化物層)的高蝕刻選擇性。因此，在蝕刻金屬層的工藝中，不需要設(shè)置額外的蝕刻停止層來防止第二絕緣層142被蝕刻。

參照?qǐng)D16b，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100l可以與圖14中示出的存儲(chǔ)器件100i的類似之處在于：頂電極132a可以形成為線形狀并在第二方向(y方向)上延伸。然而，在根據(jù)圖16b的實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100l中，第二電極線120a和頂電極132a可以通過浮雕和蝕刻工藝形成，因此第二電極線120a和頂電極132a可以具有朝向其下部(例如更靠近基板101的部分)逐漸變寬的結(jié)構(gòu)。

具體地，用于頂電極132a的材料層和用于第二電極線120a的導(dǎo)電材料層可以順序地堆疊在可變電阻層139、間隔物138和第二絕緣層142上，線型掩模圖案可以形成為在第二方向(y方向)上延伸。之后，如圖16b所示，頂電極132a和第二電極線120a可以通過利用掩模圖案作為蝕刻掩模蝕刻導(dǎo)電材料層和用于頂電極132a的材料層而形成。

參照?qǐng)D17a和圖17b，存儲(chǔ)器件100m可以包括在基板101上位于第一層級(jí)的驅(qū)動(dòng)電路區(qū)dcr和位于第二層級(jí)的存儲(chǔ)單元陣列區(qū)mcr。這里，層級(jí)(level)表示在豎直方向(圖2中的z方向)上從基板101起的高度(或位置)。第一層級(jí)比第二層級(jí)更靠近基板101。

驅(qū)動(dòng)電路區(qū)dcr可以是其中設(shè)置用于驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)單元陣列區(qū)mcr中的存儲(chǔ)單元的外圍電路(或驅(qū)動(dòng)電路)的區(qū)域，并可以對(duì)應(yīng)于參照?qǐng)D2和圖3描述的集成電路層。例如，驅(qū)動(dòng)電路區(qū)dcr中的外圍電路可以包括能夠快速地處理輸入到存儲(chǔ)單元陣列區(qū)mcr中的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)或從該存儲(chǔ)單元輸出的數(shù)據(jù)的電路。外圍電路可以包括例如頁(yè)緩沖器、閂鎖電路、高速緩沖存儲(chǔ)器電路、列解碼器、感測(cè)放大器、數(shù)據(jù)輸入/輸出電路和/或行解碼器。

用于外圍電路(或驅(qū)動(dòng)電路)的有源區(qū)ac可以由形成在基板101中的器件隔離層102限定。構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路區(qū)dcr中的外圍電路的多個(gè)晶體管tr可以形成在有源區(qū)ac上。多個(gè)晶體管tr可以每個(gè)包括柵極g、柵絕緣層gd和源/漏極區(qū)sd。絕緣間隔物103可以形成在柵極g的相反的側(cè)壁上，蝕刻停止層104可以形成在柵極g和絕緣間隔物103上。蝕刻停止層104可以包括絕緣材料，例如硅氮化物或硅氮氧化物。

多個(gè)下部層間絕緣層172a、172b和172c可以順序地堆疊在蝕刻停止層104上。多個(gè)下部層間絕緣層172a、172b和172c可以包括硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物。多個(gè)下部層間絕緣層172a、172b和172c可以由相同的材料或不同的材料形成。

驅(qū)動(dòng)電路區(qū)dcr可以包括電連接到所述多個(gè)晶體管tr的多層互連結(jié)構(gòu)170。多層互連結(jié)構(gòu)170可以通過多個(gè)下部層間絕緣層172a、172b和172c而彼此絕緣。多層互連結(jié)構(gòu)170可以包括順序地設(shè)置在基板101上并彼此電連接的第一接觸176a、第一互連層178a、第二接觸176b和第二互連層178b。第一互連層178a和第二互連層178b可以包括金屬、導(dǎo)電的金屬氮化物、金屬硅化物或其組合。第一互連層178a和第二互連層178b可以包括例如鎢、鉬、鈦、鈷、鉭、鎳、鎢硅化物、鈦硅化物、鈷硅化物、鉭硅化物、鎳硅化物等。

在根據(jù)圖17a和圖17b的實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件100m中，盡管多層互連結(jié)構(gòu)170包括如圖17b所示的包含第一互連層178a和第二互連層178b的雙層級(jí)互連結(jié)構(gòu)，但是公開的構(gòu)思的方面不限于此。例如，根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路區(qū)dcr的布局和柵極g的布置或類型，多層互連結(jié)構(gòu)170可以包括三個(gè)或更多層級(jí)(three-or-more-level)的互連結(jié)構(gòu)。

層間絕緣層105可以形成在多個(gè)下部層間絕緣層172a、172b和172c上。存儲(chǔ)單元陣列區(qū)mcr可以設(shè)置在層間絕緣層105上。層間絕緣層105和存儲(chǔ)單元陣列區(qū)mcr可以與參照?qǐng)D2和圖3所述的層間絕緣層105相同。例如，存儲(chǔ)單元陣列區(qū)mcr可以包括第一電極線層110l、存儲(chǔ)單元層mcl和第二電極線層120l。當(dāng)然，在存儲(chǔ)單元陣列區(qū)mcr中，可以設(shè)置如參照?qǐng)D2、圖3和圖6至圖15所述的存儲(chǔ)器件100和100a至100j。

穿過層間絕緣層105的互連結(jié)構(gòu)(未示出)可以進(jìn)一步設(shè)置為將存儲(chǔ)單元陣列區(qū)mcr中的存儲(chǔ)單元130電連接到驅(qū)動(dòng)電路區(qū)dcr中的外圍電路。在存儲(chǔ)器件100m中，由于存儲(chǔ)單元陣列區(qū)mcr設(shè)置在驅(qū)動(dòng)電路區(qū)dcr上，所以可以增加存儲(chǔ)器件100m的集成度。

到目前為止已經(jīng)描述了具有各種交叉點(diǎn)陣列結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件，但是公開的構(gòu)思不限于此。

圖18是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件的透視圖。圖19是沿圖18的線2x-2x'和2y-2y'截取的截面圖。圖2和圖3中描述的重復(fù)的描述將被省略。

參照?qǐng)D18和圖19，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200可以具有雙層級(jí)結(jié)構(gòu)，該雙層級(jí)結(jié)構(gòu)配置為具有堆疊在其中的兩個(gè)存儲(chǔ)單元層mcl1和mcl2。

具體地，第一電極線層110l可以包括在第一方向(x方向)上彼此平行地延伸的多個(gè)第一電極線110。第二電極線層120l可以包括在第二方向(y方向)上彼此平行地延伸的多個(gè)第二電極線120a。第三電極線層150l可以包括在第一方向(x方向)上彼此平行地延伸的多個(gè)第三電極線150。第二電極線層120l可以設(shè)置在第一電極線層110l之上，第三電極線層150l可以設(shè)置在第二電極線層120l之上。第三電極線150和第一電極線110可以在第三方向(z方向)上位于不同的層級(jí)，但是可以具有基本上相同的布置。

在存儲(chǔ)器件200的操作方面，第一電極線110和第三電極線150可以對(duì)應(yīng)于字線并且第二電極線120a可以對(duì)應(yīng)于位線。在一些實(shí)施方式中，第一電極線110和第三電極線150可以對(duì)應(yīng)于位線并且第二電極線120a可以對(duì)應(yīng)于字線。當(dāng)?shù)谝浑姌O線110和第三電極線150對(duì)應(yīng)于字線時(shí)，第一電極線110可以對(duì)應(yīng)于下部字線，第三電極線150可以對(duì)應(yīng)于上部字線。由于第二電極線120a被下部字線和上部字線共同地共用，所以第二電極線120a可以對(duì)應(yīng)于公共位線。

第一至第三電極線110、120a和150可以具有與參照?qǐng)D2和圖3描述的第一電極線110和第二電極線120相同的材料。此外，第一電極線110可以具有與參照?qǐng)D2和圖3描述的第一電極線110相同的結(jié)構(gòu)。第二電極線120a可以具有與參照?qǐng)D2和圖3描述的第二電極線120相似的結(jié)構(gòu)，但是第三凹陷rs可以通過在第二電極線120a上設(shè)置第二存儲(chǔ)單元130-2而形成在第二電極線120a的上部上。第三凹陷rs可以形成在在第二方向(y方向)上設(shè)置的第二存儲(chǔ)單元130-2之間。第三凹陷rs可以用設(shè)置在第二存儲(chǔ)單元130-2之間的第四絕緣層145的下部填充。

第一存儲(chǔ)單元層mcl1可以包括多個(gè)存儲(chǔ)單元130-1(例如圖1中的mc1)，該多個(gè)存儲(chǔ)單元130-1在第一方向(x方向)和第二方向(y方向)上彼此間隔開以二維地排布。第二存儲(chǔ)單元層mcl2可以包括多個(gè)存儲(chǔ)單元130-2(例如圖1中的mc2)，該多個(gè)存儲(chǔ)單元130-2在第一方向(x方向)和第二方向(y方向)上彼此間隔開以二維地排布。如圖18所示，第一電極線110和第二電極線120a可以彼此交叉，第二電極線120a和第三電極線150可以彼此交叉。第一存儲(chǔ)單元130-1可以設(shè)置在第一電極線層110l和第二電極線層120l之間并在第一電極線110和第二電極線120a的相應(yīng)的交叉點(diǎn)處。第二存儲(chǔ)單元130-2可以設(shè)置在第二電極線層120l和第三電極線層150l之間并在第二電極線120a和第三電極線150的相應(yīng)的交叉點(diǎn)處。

第一存儲(chǔ)單元130-1和第二存儲(chǔ)單元130-2可以每個(gè)具有柱結(jié)構(gòu)(例如正方形柱)，像參照?qǐng)D2和圖3描述的存儲(chǔ)器件100的存儲(chǔ)單元130一樣，但是實(shí)施方式不限于此。例如，第一存儲(chǔ)單元130-1和第二存儲(chǔ)單元130-2可以每個(gè)具有不同的柱形狀，諸如圓柱形柱、橢圓形柱、多邊形柱等。如圖18所示，第一存儲(chǔ)單元130-1和第二存儲(chǔ)單元130-2可以每個(gè)具有大于其上部的下部。例如，第一存儲(chǔ)單元130-1和第二存儲(chǔ)單元130-2可以主要通過浮雕和蝕刻工藝形成。然而，如上所述，可變電阻層139-1和139-2以及間隔物138-1和138-2可以通過利用硬掩模層或犧牲層的鑲嵌工藝形成。因此，可變電阻層139-1和139-2以及間隔物138-1和138-2可以分別自對(duì)準(zhǔn)到第一存儲(chǔ)單元130-1和第二存儲(chǔ)單元130-2的下面的材料層。

第一存儲(chǔ)單元130-1可以包括下部電極131-1、選擇器件133-1、中間電極135-1、加熱電極137-1、可變電阻層139-1和間隔物138-1。第二存儲(chǔ)單元130-2可以包括下部電極131-2、選擇器件133-2、中間電極135-2、加熱電極137-2、可變電阻層139-2和間隔物138-2。下部電極131-1和131-2、選擇器件133-1和133-2、中間電極135-1和135-2、加熱電極137-1和137-2、可變電阻層139-1和139-2、以及間隔物138-1和138-2可以分別與參照?qǐng)D2和圖3描述的下部電極131、選擇器件133、中間電極135、加熱電極137、可變電阻層139和間隔物138相同。

第一絕緣層141可以設(shè)置在第一電極線110之間，第二絕緣層142可以設(shè)置在第一存儲(chǔ)單元層mcl1的第一存儲(chǔ)單元130-1之間。此外，第三絕緣層143a可以設(shè)置在第二電極線120a之間，第四絕緣層145可以設(shè)置在第二存儲(chǔ)單元層mcl2的第二存儲(chǔ)單元130-2之間。第五絕緣層147可以設(shè)置在第三電極線150之間。

第一至第五絕緣層141、142、143a、145和147的材料或功能可以與對(duì)于圖2和圖3中的第一至第三絕緣層141、142和143描述的材料和功能相同。此外，第一絕緣層141和第二絕緣層142的結(jié)構(gòu)可以分別與參照?qǐng)D2和圖3描述的第一絕緣層141和第二絕緣層142的結(jié)構(gòu)相同。第三絕緣層143a的結(jié)構(gòu)可以類似于圖2和圖3中的存儲(chǔ)器件100的第三絕緣層143的結(jié)構(gòu)，但是第四凹陷r4可以通過在第三絕緣層143a上設(shè)置第二存儲(chǔ)單元130-2而形成在第三絕緣層143a的上部上。第四凹陷r4可以形成在在第一方向(x方向)上設(shè)置的第二存儲(chǔ)單元130-2之間。第四凹陷r4可以用設(shè)置在第二存儲(chǔ)單元130-2之間的第四絕緣層145的下部填充。

第四絕緣層145可以具有與第二絕緣層142基本上相同的結(jié)構(gòu)，除了設(shè)置在第二存儲(chǔ)單元130-2之間之外。第五絕緣層147可以形成在第三電極線150之間在第一方向(x方向)上延伸。蝕刻停止層147e可以設(shè)置在第五絕緣層147和第四絕緣層145之間。蝕刻停止層147e的功能或材料可以與參照?qǐng)D2和圖3描述的蝕刻停止層143e的功能或材料相同。當(dāng)?shù)诙姌O線120a和第三電極線150可以通過浮雕和蝕刻工藝形成時(shí)，可以不需要蝕刻停止層147e。

替代第二絕緣層142和/或第四絕緣層145，空氣間隙(未示出)可以形成在第一存儲(chǔ)單元130-1之間和/或在第二存儲(chǔ)單元130-2之間。當(dāng)空氣間隙被形成時(shí)，具有預(yù)定厚度的絕緣襯層(未示出)可以形成在該空氣間隙與存儲(chǔ)單元130-1和130-2之間。

至此，圖2和圖3的存儲(chǔ)器件100的存儲(chǔ)單元130已經(jīng)被描述為用兩個(gè)層堆疊的結(jié)構(gòu)，但是根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200的結(jié)構(gòu)不限于此。例如，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200可以具有用圖6至圖17b的存儲(chǔ)器件100a至100m的存儲(chǔ)單元130、130a至130g堆疊的雙層級(jí)結(jié)構(gòu)。

根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200可以利用浮雕和蝕刻工藝以及鑲嵌工藝兩者形成。構(gòu)成存儲(chǔ)器件200的存儲(chǔ)單元130-1和130-2的下部的材料層可以通過浮雕和蝕刻工藝形成，構(gòu)成存儲(chǔ)單元130-1和130-2的上部的可變電阻層139-1和139-2可以通過利用額外的硬掩模或犧牲層的鑲嵌工藝形成。當(dāng)可變電阻層139利用鑲嵌工藝形成時(shí)，與蝕刻有關(guān)的損傷可以被基本上最小化。此外，可變電阻層139-1和139-2可以自對(duì)準(zhǔn)到構(gòu)成存儲(chǔ)單元130-1和130-2的下部的材料層，從而最小化未對(duì)準(zhǔn)余量。因此，具有包括在豎直方向(z方向)上堆疊的多個(gè)層的三維交叉點(diǎn)陣列結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器件200可以被實(shí)施，并且存儲(chǔ)器件200的集成密度可以提高。

此外，當(dāng)可變電阻層139-1和139-2通過鑲嵌工藝形成時(shí)，通過形成間隔物138-1和138-2以調(diào)節(jié)可變電阻層139-1和139-2的水平橫截面面積，分別在可變電阻層139-1和139-2與加熱電極層137-1和137-2之間的接觸面積可以被調(diào)節(jié)。因此，存儲(chǔ)器件200可以具有提高的可靠性。

圖20至圖22是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件的截面圖，可以對(duì)應(yīng)于圖19的截面圖。圖2、圖3、圖18和圖19中描述的重復(fù)的描述將被省略。

參照?qǐng)D20，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200a可以與圖19的存儲(chǔ)器件200的類似之處在于：存儲(chǔ)器件200a可以具有用兩個(gè)存儲(chǔ)單元層mcl-1和mcl-2堆疊的雙層級(jí)結(jié)構(gòu)。然而，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200a可以與圖19的存儲(chǔ)器件200的不同之處在于：第二電極線120b可以包括下部電極層122和上部電極層124。

具體地，在存儲(chǔ)器件200a中，第二電極線120b可以包括下部電極層122和上部電極層124。此外，插置在第二電極線120b之間的第二絕緣層143b可以包括與下部電極層122相對(duì)應(yīng)的下部第二絕緣層143d和與上部電極層124相對(duì)應(yīng)的上部第二絕緣層143u。

根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200a可以類似于以與圖19的存儲(chǔ)器件200相同的方式用圖6的兩個(gè)存儲(chǔ)器件100a堆疊的雙層級(jí)結(jié)構(gòu)。然而，在圖19的存儲(chǔ)器件200中，第二存儲(chǔ)單元130-2可以直接堆疊在第二電極線120a和第二絕緣層143a上。相反，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200a可以具有在下部電極層122(對(duì)應(yīng)于圖6中的第二電極線120)和下部第二絕緣層143d(對(duì)應(yīng)于圖6中的第三絕緣層143)上堆疊有上部電極層124(對(duì)應(yīng)于圖6中的第一電極線110a)和存儲(chǔ)單元130-2的結(jié)構(gòu)。因此，下部電極層122可以對(duì)應(yīng)于圖6的存儲(chǔ)器件100a的第二電極線120，上部電極層124可以對(duì)應(yīng)于圖6的存儲(chǔ)器件100a的第一電極線110a。此外，下部第二絕緣層143d可以對(duì)應(yīng)于圖6的存儲(chǔ)器件100a的第二絕緣層142，上部第二絕緣層143u可以對(duì)應(yīng)于圖6的存儲(chǔ)器件100a的第一絕緣層141a。

參照?qǐng)D21，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200b可以與圖20的存儲(chǔ)器件200a的不同之處在于：加熱電極137a-1和137a-2可以分別設(shè)置在可變電阻層139-1和139-2的上部上。例如，在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200b中，第二電極線120b還可以包括下部電極層122和上部電極層124。此外，插置在第二電極線120b之間的第二絕緣層143b可以包括下部第二絕緣層143d和上部第二絕緣層143u。存儲(chǔ)單元130b-1和130b-2可以具有其中加熱電極137a-1和137a-2分別設(shè)置在可變電阻層139-1和139-2上并分別被間隔物138-1和138-2圍繞的結(jié)構(gòu)。

參照?qǐng)D22，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200c可以與圖19的存儲(chǔ)器件200的類此之處在于：存儲(chǔ)器件200c可以具有用兩個(gè)存儲(chǔ)單元層mcl-1和mcl-2堆疊的雙層級(jí)結(jié)構(gòu)。然而，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200c可以與圖19的存儲(chǔ)器件200的不同之處在于：存儲(chǔ)器件200c可以具有用圖10的存儲(chǔ)器件100e的第一電極線110b和存儲(chǔ)單元130b堆疊的雙層級(jí)結(jié)構(gòu)。

具體地，在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200c中，第一電極線110b可以通過蝕刻與第一存儲(chǔ)單元130b-1一起形成。因此，第二絕緣層142a可以插置在第一存儲(chǔ)單元130b-1之間以及在第一電極線110b之間。此外，第二電極線120c可以通過蝕刻與第二存儲(chǔ)單元130b-2一起形成。因此，第四絕緣層145a可以插置在第二存儲(chǔ)單元130b-2之間以及在第二電極線120c之間。

在根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件200c中，第二電極線120c可以被第一存儲(chǔ)單元130b-1和第二存儲(chǔ)單元130b-2共用。當(dāng)?shù)谝淮鎯?chǔ)單元130b-1或第二存儲(chǔ)單元130b-2被形成時(shí)，第二電極線120c可以僅一次就形成。因此，工藝可以被極大地簡(jiǎn)化。此外，通過省略對(duì)應(yīng)于電極線的層，可以減小存儲(chǔ)器件的總高度。

不同于圖19和圖22所示的存儲(chǔ)器件200和200c，圖20和圖21所示的存儲(chǔ)器件200a和200b可以具有其中第二電極線120b的下部電極層122和上部電極層124可分別通過單獨(dú)的工藝步驟形成的結(jié)構(gòu)。

圖23是根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件的透視圖。圖24是沿圖23的線3x-3x'和3y-3y'截取的截面圖。圖2、圖3、圖18和圖19中描述的重復(fù)的描述將被省略。

參照?qǐng)D23和圖24，根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件1000可以具有用四個(gè)存儲(chǔ)單元層mcl1、mcl2、mcl3和mcl4堆疊的四層級(jí)結(jié)構(gòu)。具體地，第一存儲(chǔ)單元層mcl1可以設(shè)置在第一電極線層110l和第二電極線層120l之間，第二存儲(chǔ)單元層mcl2可以設(shè)置在第二電極線層120l和第三電極線層150l之間。第二層間絕緣層160可以形成在第三電極線層150l上，第一上部電極線層210l、第二上部電極線層220l和第三上部電極線層250l可以設(shè)置在第二層間絕緣層160上。第一上部電極線層210l可以包括具有與第一電極線110相同的結(jié)構(gòu)的第一上部電極線210。第二上部電極線層220l可以包括具有與第二電極線120相同的結(jié)構(gòu)的第二上部電極線220a。第三上部電極線層250l可以包括具有與第三電極線150或第一電極線110相同的結(jié)構(gòu)的第三上部電極線250。第一上部存儲(chǔ)單元層mcl3可以設(shè)置在第一上部電極線層210l和第二上部電極線層220l之間。第二上部存儲(chǔ)單元層mcl4可以設(shè)置在第二上部電極線層220l和第三上部電極線層250l之間。

第一電極線層110l、第二電極線層120l、第三電極線層150l、第一存儲(chǔ)單元層mcl1和第二存儲(chǔ)單元層mcl2可以與參照?qǐng)D18和圖19描述的那些相同。此外，第一上部電極線層210l、第二上部電極線層220l、第三上部電極線層250l、第一上部存儲(chǔ)單元層mcl3和第二上部存儲(chǔ)單元層mcl4可以具有分別與第一電極線層110l、第二電極線層120l、第三電極線層150l、第一存儲(chǔ)單元層mcl1和第二存儲(chǔ)單元層mcl2基本上相同的結(jié)構(gòu)，除了可以設(shè)置第二層間絕緣層160代替層間絕緣層105之外。因此，每個(gè)元件的詳細(xì)描述將被省略。

根據(jù)圖23和圖24的示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件1000可以具有用圖18和圖19的存儲(chǔ)器件200重復(fù)地堆疊并在其間插置有第二層間絕緣層160的堆疊結(jié)構(gòu)。例如，第二層間絕緣層160可以設(shè)置在順序堆疊的存儲(chǔ)器件200之間。但是根據(jù)實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件1000的結(jié)構(gòu)不限于此。例如，根據(jù)一些示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件1000也可以具有用圖20至圖22中示出的存儲(chǔ)器件200a、200b和200c重復(fù)地堆疊并在其間插置有第二層間絕緣層160的堆疊結(jié)構(gòu)。例如，第二層間絕緣層160可以設(shè)置在存儲(chǔ)器件200a和200b之間和/或堆疊在存儲(chǔ)器件200b和200c之間和/或設(shè)置在存儲(chǔ)器件200a和200c之間。此外，根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件1000還可以具有用包括分別在圖6至圖17b中示出的存儲(chǔ)器件100a至100m的存儲(chǔ)單元130、130a至130g的雙層級(jí)結(jié)構(gòu)重復(fù)地堆疊的堆疊結(jié)構(gòu)，并可以在所述雙層級(jí)結(jié)構(gòu)之間插置有第二層間絕緣層160。

盡管示出的存儲(chǔ)器件1000可以具有用四個(gè)存儲(chǔ)單元層mcl1、mcl2、mcl3和mcl4堆疊的四層級(jí)結(jié)構(gòu)，但是公開的構(gòu)思的方面不限于此。

圖25a至圖25p是根據(jù)一些示范性實(shí)施方式的制造圖2或圖18的存儲(chǔ)器件的方法的工藝操作的截面圖，并對(duì)應(yīng)于圖3或圖19的示范性截面圖。

參照?qǐng)D25a，多個(gè)第一電極線110可以形成在層間絕緣層105上，在第一方向(x方向)上延伸并彼此間隔開。第一電極線110可以通過鑲嵌工藝形成。因此，第一電極線110可以具有朝向其下部(例如更靠近基板101的部分)變窄的結(jié)構(gòu)。第一電極線110的材料可以與參照?qǐng)D2和圖3描述的材料相同。在第一方向上延伸的第一絕緣層141可以插置在第一電極線110之間。

第一電極線110也可以通過浮雕和蝕刻工藝形成。當(dāng)?shù)谝浑姌O線110通過浮雕和蝕刻形成時(shí)，第一電極線110可以具有朝向其下部(例如更靠近基板101的部分)逐漸變寬的結(jié)構(gòu)。

參照?qǐng)D25b，用于下電極的材料層131l-1、用于選擇器件的材料層133l-1、用于中間電極的材料層135l-1和用于加熱電極的材料層137l-1可以順序地堆疊在第一電極線110和第一絕緣層141上以形成第一堆疊結(jié)構(gòu)130l-1。構(gòu)成第一堆疊結(jié)構(gòu)130l-1的每個(gè)材料層的材料和功能可以與參照?qǐng)D2和圖3描述的那些相同。

參照?qǐng)D25c，硬掩模層或犧牲層190可以形成在用于加熱電極的材料層137l-1上。用于蝕刻蝕刻對(duì)象層的硬掩模層可以由諸如硅氧化物的氧化物或諸如硅氮化物的氮化物或者其它電介質(zhì)材料形成。硬掩模層可以利用通過光刻工藝形成的光致抗蝕劑圖案被圖案化。犧牲層190可以是具有與硬掩模層基本上相同的功能的材料，并包括除了硬掩模層的材料之外的其它材料。犧牲層190可以通過隨后的濕蝕刻或干蝕刻工藝被容易地去除。在下文，犧牲層190可以被稱為硬掩模層190，而沒有單獨(dú)地區(qū)分硬掩模層和犧牲層。

參照?qǐng)D25d，硬掩模層190可以利用光致抗蝕劑圖案作為蝕刻掩模蝕刻。因此，具有島形狀的硬掩模圖案190a可以形成在用于加熱電極的材料層137l-1上，所述島形狀在第一方向(x方向)和第二方向(y方向)上彼此間隔開。光致抗蝕劑圖案可以通過光刻工藝形成。硬掩模圖案190a可以具有小于幾十nm的非常精細(xì)的節(jié)距。因此，硬掩模圖案190a可以通過雙圖案化技術(shù)(dpt)或四重圖案化技術(shù)(qpt)形成。

在形成硬掩模圖案190a之后，第一堆疊結(jié)構(gòu)130l-1可以利用硬掩模圖案190a作為蝕刻掩模被蝕刻以形成第一單元結(jié)構(gòu)130c-1。第一單元結(jié)構(gòu)130c-1可以在第一方向(x方向)和第二方向(y方向)上彼此間隔開，每個(gè)第一單元結(jié)構(gòu)130c-1可以包括下電極131-1、選擇器件133-1、中間電極135-1、加熱電極137-1和下部掩模圖案190a-1。由于第一單元結(jié)構(gòu)130c-1通過浮雕和蝕刻工藝形成，所以每個(gè)第一單元結(jié)構(gòu)130c-1可以具有朝向其下部(例如更靠近基板101的部分)逐漸變寬的結(jié)構(gòu)。

如圖25d所示，在第一單元結(jié)構(gòu)130c-1的蝕刻工藝中，第一凹陷r1可以形成在第一電極線110的上部上并且第二凹陷r2可以形成在第一絕緣層141的上部上。

參照?qǐng)D25e，在形成第一單元結(jié)構(gòu)130c-1之后，間隙填充絕緣層142a可以形成為填充第一單元結(jié)構(gòu)130c-1之間的間隙并覆蓋硬掩模圖案190a-1的上表面。間隙填充絕緣層142a可以由具有相對(duì)于硬掩模圖案190a-1的蝕刻選擇性的材料形成。例如，當(dāng)硬掩模圖案190a-1由氧化物材料形成時(shí)，間隙填充絕緣層142a可以由氮化物材料形成。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)硬掩模圖案190a-1由氮化物材料形成時(shí)，間隙填充絕緣層142a可以由氧化物材料形成。但是硬掩模圖案190a-1和間隙填充絕緣層142a的材料不限于此。例如，當(dāng)存在相對(duì)于彼此的蝕刻選擇性時(shí)，硬掩模圖案190a-1和間隙填充絕緣層142a可以由各種不同的電介質(zhì)材料形成。

參照?qǐng)D25f，在形成間隙填充絕緣層142a之后，間隙填充絕緣層142a的上部可以通過平坦化工藝諸如回蝕刻工藝和/或化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)去除。硬掩模圖案190a-1的上表面可以通過平坦化工藝暴露。硬掩模圖案190a-1的上部的一部分也可以通過平坦化工藝去除。在平坦化工藝之后，剩余的間隙填充絕緣層可以是第二絕緣層142。

之后，剩余的硬掩模圖案190a-1可以通過濕和/或干的回蝕刻工藝去除以形成第一溝槽t1。通過去除硬掩模圖案190a-1，第一單元結(jié)構(gòu)130c-1可以是第一下部單元結(jié)構(gòu)130dc-1。僅供參考，第一溝槽t1可以通過去除第一單元結(jié)構(gòu)130c-1的硬掩模圖案190a-1形成。因此，第一溝槽t1可以主要具有朝向其下部逐漸變寬(例如，在更靠近基板101的部分處更寬)的結(jié)構(gòu)。例如，第一溝槽t1的內(nèi)側(cè)壁可以具有相對(duì)于加熱電極137-1或基板101的頂表面的小于90°的第三角度θ3。此外，圖3所示的第一角度θ1和圖25f所示的第三角度θ3可以作為相對(duì)于第一溝槽t1的外角和內(nèi)角而相關(guān)。例如，第一角度θ1和第三角度θ3可以合計(jì)為180°。

參照?qǐng)D25g，用于間隔物的材料層138l可以形成為在第一溝槽t1的底表面和側(cè)壁以及第二絕緣層142上具有均勻的厚度。用于間隔物的材料層138l可以由氧化物、氮化物或氮氧化物形成。此外，用于間隔物的材料層138l可以通過沉積技術(shù)諸如cvd、ald等形成。在形成用于間隔物的材料層138l之后，第一溝槽t1的入口部分可以具有第一寬度win。

參照?qǐng)D25h，設(shè)置在第二絕緣層142的頂表面以及第一溝槽t1的底表面上的用于間隔物的材料層138l可以通過各向異性干蝕刻工藝去除以便在第一溝槽t1的側(cè)壁上形成間隔物138-1。在形成間隔物138-1之后，第一溝槽t1的入口部分可以具有第二寬度win'。第二寬度win'可以大于第一寬度win。

緊接在形成用于間隔物的材料層138l之后，第一溝槽t1的入口部分(例如第一寬度win)可以非常窄。然后，當(dāng)用于可變電阻的材料層隨后形成在第一溝槽t1中時(shí)，會(huì)難以用用于可變電阻的材料層填充第一溝槽t1。因此，為了增強(qiáng)用于可變電阻的材料層的間隙填充性能，第一溝槽t1的入口部分可以通過各向異性干蝕刻工藝而加寬。如圖4所示，間隔物138-1的內(nèi)側(cè)壁可以具有相對(duì)于加熱電極137-1的頂表面的小于90°的第二角度θ2。此外，間隔物138-1可以用于將第一溝槽t1的底表面的臨界尺寸(cd)減小與它的厚度一樣多。因此，隨后形成在第一溝槽t1中的可變電阻層139-1可以減小其大小和臨界尺寸(cd)。結(jié)果，通過在第一溝槽t1的側(cè)壁上形成間隔物138-1，用于可變電阻的材料層的間隙填充性能可以被改善。此外，通過調(diào)節(jié)間隔物138-1的厚度，第一溝槽t1的底表面的臨界尺寸(cd)可以被調(diào)節(jié)。

參照?qǐng)D25i，在形成間隔物138-1之后，第一溝槽t1可以用用于可變電阻的材料層填充以形成可變電阻層139-1。通過形成可變電阻層139-1，第一存儲(chǔ)單元130-1可以被實(shí)現(xiàn)。例如，每個(gè)第一存儲(chǔ)單元130-1可以包括下部電極131-1、選擇器件133-1、中間電極135-1、加熱電極137-1和間隔物138-1。

參照?qǐng)D25j，第三絕緣材料層143l可以形成在第一存儲(chǔ)單元130-1和第二絕緣層142上。在形成第三絕緣材料層143l之前，可以首先形成用于蝕刻停止的材料層143e'。如果第二電極線120通過浮雕和蝕刻工藝形成，用于第二電極線120的導(dǎo)電材料層可以形成在第一存儲(chǔ)單元130-1和第二絕緣層142上而沒有形成用于蝕刻停止的材料層143e'。

參照?qǐng)D25k，第三絕緣材料層143l和用于蝕刻停止的材料層143e'可以被蝕刻以形成在第二方向上延伸的線型第二溝槽t2。具體地，第三絕緣材料層143l可以通過第一蝕刻劑蝕刻直到暴露用于蝕刻停止的材料層143e'。之后，用于蝕刻停止的材料層143e'可以通過第二蝕刻劑蝕刻以形成第二溝槽t2。通過形成第二溝槽t2，可以形成第三絕緣層143和蝕刻停止層143e。

參照?qǐng)D25l，第二溝槽t2可以用導(dǎo)電材料層填充以形成第二電極線120。

參照?qǐng)D25m，在形成第二電極線120之后，類似于圖25b，用于下電極的材料層131l-2、用于選擇器件的材料層133l-2、用于中間電極的材料層135l-2和用于加熱電極的材料層137l-2可以順序地堆疊在第二電極線120和第二絕緣層142上以形成第二堆疊結(jié)構(gòu)130l-2。構(gòu)成第二堆疊結(jié)構(gòu)130l-2的每個(gè)材料層的材料和功能可以與參照?qǐng)D2和圖3描述的相同。

參照?qǐng)D25n，通過進(jìn)行參照?qǐng)D25c和圖25d描述的工藝，可以形成第二單元結(jié)構(gòu)130c-2。第二單元結(jié)構(gòu)130c-2可以在第一方向和第二方向上彼此間隔開，每個(gè)第二單元結(jié)構(gòu)130c-2包括下部電極131-2、選擇器件135-2、加熱電極137-2和下部掩模圖案190a-2。

參照?qǐng)D25o，在形成第二單元結(jié)構(gòu)130c-2之后，可以進(jìn)行參照?qǐng)D25e和圖25f描述的工藝以在第四絕緣層145中形成第三溝槽t3。通過形成第三溝槽t3，可以形成第二下部單元結(jié)構(gòu)130dc-2。

參照?qǐng)D25p，之后，可以進(jìn)行參照?qǐng)D25g和圖25i描述的工藝以形成第二存儲(chǔ)單元130-2。通過形成第二存儲(chǔ)單元130-2，圖18的存儲(chǔ)器件200可以被實(shí)現(xiàn)。

圖26a至圖26b是根據(jù)示范性實(shí)施方式的制造圖2或圖18的存儲(chǔ)器件的方法的工藝操作的截面圖。圖26a至圖26b對(duì)應(yīng)于圖3或圖19的截面圖并示出形成圖25d的第一單元結(jié)構(gòu)130c-1的示范性方法。圖25a至圖25p中的重復(fù)的描述將被省略。

參照?qǐng)D26a，在像圖25b和圖25c一樣在第一電極線110和第一絕緣層141上形成第一堆疊結(jié)構(gòu)130l-1和硬掩模190之后，具有島形狀的硬掩模圖案190a'可以形成在第一堆疊結(jié)構(gòu)130l-1上，所述島形狀在第一方向(x方向)和第二方向(y方向)上彼此間隔開。

參照?qǐng)D26b，第一堆疊結(jié)構(gòu)130l-1可以利用具有島形狀的硬掩模圖案190a'作為蝕刻掩模來蝕刻以便形成第一單元結(jié)構(gòu)130c-1，第一單元結(jié)構(gòu)130c-1在第一方向(x方向)和第二方向(y方向)上彼此間隔開。第一單元結(jié)構(gòu)130c-1可以與圖25d的第一單元結(jié)構(gòu)130c-1基本上相同。因此，第一單元結(jié)構(gòu)130c-1可以每個(gè)包括下部電極131-1、選擇器件133-1、中間電極135-1、加熱電極137-1和下部掩模圖案190a-1。

圖27a至圖27c是根據(jù)示范性實(shí)施方式的制造圖2或圖18的存儲(chǔ)器件的方法的工藝操作的截面圖。圖27a至圖27c對(duì)應(yīng)于圖3或圖19的截面圖并示出形成圖25d的第一單元結(jié)構(gòu)130c-1的另一示范性方法。圖25a至圖25p中的重復(fù)的描述將被省略。

參照?qǐng)D27a，在第一電極線110和第一絕緣層141上形成第一單元結(jié)構(gòu)130l-1和硬掩模190(諸如結(jié)合圖25b和25c所示的)之后，具有線形的第一硬掩模圖案190x可以形成在第一單元結(jié)構(gòu)130l-1上，所述線形在第一方向(x方向)上延伸并在第二方向(y方向)上彼此間隔開。之后，第一單元結(jié)構(gòu)130l-1可以利用第一硬掩模圖案190x作為蝕刻掩模來蝕刻直到暴露第一絕緣層141和一部分的第一電極線110以便形成多個(gè)第一線堆疊結(jié)構(gòu)130x-1。多個(gè)第一線堆疊結(jié)構(gòu)130x-1可以在第一方向(x方向)上延伸并在第二方向(y方向)上彼此間隔開。此外，多個(gè)第一線堆疊結(jié)構(gòu)130x-1可以電連接到第一電極線110。

參照?qǐng)D27b，間隙填充材料層195可以形成為填充在第一線堆疊結(jié)構(gòu)130x-1之間并覆蓋第一硬掩模圖案190x。例如，間隙填充材料層195可以設(shè)置在第一線堆疊結(jié)構(gòu)130x-1之間，并可以填充第一線堆疊結(jié)構(gòu)130x-1之間的空間。

參照?qǐng)D27c，間隙填充材料層195可以通過回蝕刻工藝和/或化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)工藝平坦化直到暴露第一硬掩模圖案190x的上表面。在平坦化間隙填充材料層195之后，具有線形的第二掩模圖案(未示出)可以形成在第一硬掩模圖案190x和間隙填充材料層195上。第二掩模圖案可以在第一方向(x方向)上延伸并在第二方向(y方向)上彼此間隔開。然后，第一硬掩模圖案190x、間隙填充材料層195和第一線堆疊結(jié)構(gòu)130x-1可以利用第二掩模圖案作為蝕刻掩模來蝕刻。之后，通過去除剩余的間隙填充材料層195，第一單元結(jié)構(gòu)130c-1可以被實(shí)現(xiàn)。第一單元結(jié)構(gòu)130c-1可以具有與圖25d的第一單元結(jié)構(gòu)130c-1基本上相同的結(jié)構(gòu)。

圖28a至圖28c是根據(jù)示范性實(shí)施方式的制造圖2或圖18的存儲(chǔ)器件的方法的工藝操作的截面圖。圖28a至圖28c對(duì)應(yīng)于圖3或圖19的截面圖并示出與第一單元結(jié)構(gòu)130c-1一起形成圖25d的第一電極線110的示范性方法。圖25a至圖25p中的重復(fù)的描述將被省略。

參照?qǐng)D28a，用于第一電極的導(dǎo)電材料層110l、第一堆疊結(jié)構(gòu)130l-1和硬掩模190可以順序地堆疊在層間絕緣層105上。

參照?qǐng)D28b，具有線形的第一硬掩模圖案190x可以形成在第一堆疊結(jié)構(gòu)130l-1上，所述線形在第一方向(x方向)上延伸并在第二方向(y方向)上彼此間隔開。

參照?qǐng)D28c，第一堆疊結(jié)構(gòu)130l-1和導(dǎo)電材料層110l可以利用第一硬掩模圖案190x作為蝕刻掩模被第一次蝕刻直到暴露層間絕緣層105。在第一次蝕刻之后，可以形成在第一方向上延伸并在第二方向上彼此間隔開的第一電極線110和第一線堆疊結(jié)構(gòu)130-1。

之后，如參照?qǐng)D27c所述的，間隙填充材料層可以形成為填充在第一電極線110之間和在第一線堆疊結(jié)構(gòu)之間，并通過回蝕刻工藝和/或化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)工藝平坦化直到暴露第一硬掩模圖案190x的上表面。在平坦化間隙填充材料層之后，具有線形的第二掩模圖案(未示出)可以形成在第一硬掩模圖案190x和間隙填充材料層上，所述線形在第二方向上延伸并在第一方向上彼此間隔開。然后，第一硬掩模圖案190x、間隙填充材料層和第一線堆疊結(jié)構(gòu)可以利用第二掩模圖案作為蝕刻掩模被第二次蝕刻。之后，通過去除剩余的間隙填充材料層，第一單元結(jié)構(gòu)130c-1可以被實(shí)現(xiàn)。第一單元結(jié)構(gòu)130c-1可以具有與圖25d的第一單元結(jié)構(gòu)130c-1基本上相同的結(jié)構(gòu)。

圖29a和圖29b是根據(jù)示范性實(shí)施方式的制造圖14的存儲(chǔ)器件的方法的工藝操作的截面圖，并對(duì)應(yīng)于圖3的截面圖。參照?qǐng)D25a至圖25p的重復(fù)的描述將被省略。

參照?qǐng)D29a，可以進(jìn)行參照?qǐng)D25a至圖25k描述的工藝，從而在第三絕緣層143中形成第二溝槽t2?？勺冸娮鑼?39-1和第二絕緣層142的上表面的一部分可以通過第二溝槽t2暴露。之后，如圖29a所示，用于上電極的材料層132l可以形成為完全地填充第二溝槽t2并覆蓋第三絕緣層143。

參照?qǐng)D29b，用于上電極的材料層132l的薄層可以通過回蝕刻工藝保留在第二溝槽t2的底部中，從而形成上電極層132a。之后，通過用導(dǎo)電材料層填充第二溝槽t2，可以形成第二電極線120。存儲(chǔ)器件100i可以通過形成頂電極層132a和第二電極線120而實(shí)現(xiàn)。

圖30是根據(jù)示范性實(shí)施方式的存儲(chǔ)器件的方框圖。

參照?qǐng)D30，存儲(chǔ)器件800可以包括存儲(chǔ)單元陣列810、解碼器820、讀/寫電路830、輸入/輸出緩沖器840和控制器850。存儲(chǔ)單元陣列810可以包括以下中的至少一個(gè)：圖1至圖3中示出的存儲(chǔ)器件100、分別在圖6至圖17b中示出的存儲(chǔ)器件100a至100m、分別在圖18至圖22中示出的存儲(chǔ)器件200和200a至200c以及圖23和圖24中示出的存儲(chǔ)器件1000。

存儲(chǔ)單元陣列810中的多個(gè)存儲(chǔ)單元可以通過多個(gè)字線wl連接到解碼器820并可以通過多個(gè)位線bl連接到讀/寫電路830。解碼器820可以從外部(例如解碼器820的外部)接收地址add并可以通過響應(yīng)于控制信號(hào)ctrl操作的控制器850的控制而解碼行地址和列地址以訪問存儲(chǔ)單元陣列810中的被選擇的存儲(chǔ)單元。

讀/寫電路830可以從輸入/輸出緩沖器和多個(gè)數(shù)據(jù)線dl接收數(shù)據(jù)，并可以通過控制器850的控制在存儲(chǔ)單元陣列810中的所選擇的存儲(chǔ)單元中寫入接收的數(shù)據(jù)。讀/寫電路830可以通過控制器850的控制從存儲(chǔ)單元陣列810的所選擇的存儲(chǔ)單元讀取數(shù)據(jù)并可以將讀取數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷斎?輸出緩沖器。

圖31是根據(jù)實(shí)施方式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方框圖。

參照?qǐng)D31，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1100可以包括存儲(chǔ)系統(tǒng)1110、處理器1120、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)1130、輸入/輸出(i/o)單元1140和電源1150。此外，存儲(chǔ)系統(tǒng)1110可以包括存儲(chǔ)器件1112和存儲(chǔ)器控制器1114。盡管沒有示出，但是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1110還可以包括與器件(諸如，例如視頻卡、聲卡、存儲(chǔ)卡、usb器件或其它電子器件)通信的端口。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1100可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)或移動(dòng)電子裝置諸如筆記本計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理(pda)或照相機(jī)。

處理器1120可以執(zhí)行特定的計(jì)算或任務(wù)。處理器1120可以是微處理器或中央處理器(cpu)。處理器1120可以通過總線2500(諸如，例如地址總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線等)與ram1130、i/o單元1140和存儲(chǔ)系統(tǒng)1110通信。這里，存儲(chǔ)系統(tǒng)1110可以包括以下中的至少一個(gè)：圖1至圖3中示出的存儲(chǔ)器件100、分別在圖6至圖17b中示出的存儲(chǔ)器件100a至100m、分別在圖18至圖22中示出的存儲(chǔ)器件200和200a至200c、以及圖23和圖24中示出的存儲(chǔ)器件1000。

在一些實(shí)施方式中，處理器1120可以連接到擴(kuò)展總線諸如外圍組件互連(pci)總線。

ram1130可以存儲(chǔ)用于運(yùn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1100的數(shù)據(jù)和信息。ram1130可以包括dram、移動(dòng)dram、sram、reram、fram、mram或pram。

i/o單元1140可以包括一個(gè)或多個(gè)輸入單元(諸如，例如鍵區(qū)、鍵盤、鼠標(biāo)等)和一個(gè)或多個(gè)輸出單元(諸如，例如顯示器、打印機(jī)等)。電源1150可以供應(yīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1100的運(yùn)行所需的操作電壓。

盡管已經(jīng)參照其示范性實(shí)施方式具體示出和描述了構(gòu)思，但是將理解，可以在其中進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化，而沒有脫離權(quán)利要求書的精神和范圍。

本申請(qǐng)要求于2016年2月22日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局(kipo)提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2016-0020700號(hào)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過引用整體地結(jié)合于此。