CN111969105B - 一种相变存储器件及其制造方法、操作方法 - Google Patents
一种相变存储器件及其制造方法、操作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111969105B CN111969105B CN202010797732.3A CN202010797732A CN111969105B CN 111969105 B CN111969105 B CN 111969105B CN 202010797732 A CN202010797732 A CN 202010797732A CN 111969105 B CN111969105 B CN 111969105B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- phase
- substrate
- memory device
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims abstract description 90
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 100
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 81
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 17
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000618 GeSbTe Inorganic materials 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006386 memory function Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- -1 such as W Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
- H10N70/231—Multistable switching devices, e.g. memristors based on solid-state phase change, e.g. between amorphous and crystalline phases, Ovshinsky effect
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0004—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising amorphous/crystalline phase transition cells
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/011—Manufacture or treatment of multistable switching devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/841—Electrodes
- H10N70/8413—Electrodes adapted for resistive heating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
本发明公开了一种相变存储器件及其制造方法、操作方法，包括位于衬底上的第一电极、围绕第一电极的加热电极、围绕加热电极的相变层、和围绕相变层的第二电极，由于相变层包裹加热电极，相变时散热小，具有更高的能量转换率，可以减小能耗。而且加热电极接地，在相变层与加热电极发生体积分离时可以导通辅加热路线，进而可以增加操作的可靠性、以及器件性能的稳定性。
Description
技术领域
本发明总体上涉及半导体领域，具体的，涉及一种相变存储器件及其制造方法、操作方法。
背景技术
目前已有的多种半导体存储技术包括常规的易失性技术和非易失性技术，其中，采用常规的易失性技术的存储器如静态随机存储器(SRAM)、动态随机存储器(DRAM)等，采用非易失性技术的存储器如铁电随机存储器(FERAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪速存储器(FLASH)等，而相变存储器(PCRAM)作为一种新兴的半导体存储器，与前述的各种半导体存储技术相比，具有非易失性、循环寿命长(＞1013次)、组件尺寸小、功耗低、可多级存储、高速读取、抗辐照、耐高低温(-55-125℃)、抗振动、抗电子干扰和制造工艺简单(能和现有的集成电路工艺相匹配)等诸多优点。
根据文献报道，在相变存储器中85％的热量被耗散，只有约15％的热量被用于相变，这是现在相变存储器低功耗、高速的一个制约因素。文献报道不同结构的PCRAM有不同的RESET电流，RESET电流与结构中热量的利用率有关系，热量的利用率高的结构，RESET电流小。从能量平衡的角度，设计与优化新型器件结构是可行的方案之一，能否进一步提高热量用于相变的效率，降低器件功耗，已成为关心的焦点之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相变存储器件及其制造方法，旨在减小加热电极对相变层加热时的热量散失，提高能量转换效率，从而减小能耗。
一方面，本发明提供一种相变存储器件，包括：
衬底；
位于所述衬底上的第一电极；
位于所述衬底上且围绕所述第一电极的加热电极；
位于所述衬底上且围绕所述加热电极的相变层；
位于所述衬底上且围绕所述相变层的第二电极。
进一步优选的，所述第一电极包括圆柱形。
进一步优选的，所述加热电极包括围绕所述第一电极侧壁的环形结构，所述相变层包括围绕所述加热电极侧壁的环形结构，所述第二电极围绕所述相变层的侧壁。
进一步优选的，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，并具有与存储芯片的位线电连接的顶部。
进一步优选的，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，所述加热电极具有与地线电连接的底部。
进一步优选的，还包括位于所述衬底上的开关组件，所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通或断开。
进一步优选的，所述第二电极被配置成字线。
进一步优选的，还包括位于所述衬底上且围绕所述第二电极，并具有长方形横截面的字线。
另一方面，本发明提供一种相变存储器件的操作方法，所述相变存储器件包括：衬底，位于所述衬底上的第一电极，位于所述衬底上且围绕所述第一电极的加热电极，位于所述衬底上且围绕所述加热电极的相变层，位于所述衬底上且围绕所述相变层的第二电极，位于所述衬底上的开关组件，所述加热电极具有与地线电连接的底部，所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通或断开；所述操作方法包括：
向所述第一电极输入操作电流，以形成从所述第一电极、经由所述加热电极、所述相变层、至所述第二电极的主加热路线；
当所述主加热路线断开时，通过所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通，以形成从所述第一电极、经由所述加热电极、至所述地线的辅加热路线。
再一方面，本发明提供一种相变存储器件的制造方法，包括：
提供衬底；
在所述衬底上形成第二电极；
在所述衬底上形成被所述第二电极围绕的相变层；
在所述衬底上形成被所述相变层围绕的加热电极；
在所述衬底上形成被加热电极围绕的第一电极。
进一步优选的，所述第一电极包括圆柱形。
进一步优选的，所述加热电极包括围绕所述第一电极侧壁的环形结构，所述相变层包括围绕所述加热电极侧壁的环形结构，所述第二电极围绕所述相变层的侧壁。
进一步优选的，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，并具有与存储芯片的位线电连接的顶部。
进一步优选的，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，所述加热电极具有与地线电连接的底部。
进一步优选的，还包括形成位于所述衬底上的开关组件，所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通或断开。
进一步优选的，所述第二电极被配置成字线。
进一步优选的，还包括形成位于所述衬底上且围绕所述第二电极，并具有长方形横截面的字线。
本发明的有益效果是：提供一种相变存储器件及其制造方法、操作方法，所述相变存储器件包括：衬底，位于所述衬底上的第一电极，位于所述衬底上且围绕所述第一电极的加热电极，位于所述衬底上且围绕所述加热电极的相变层，位于所述衬底上且围绕所述相变层的第二电极。由于相变层包覆加热电极，可以减少加热电极的热量散失，从而提高能量转化率，并减小能耗。另外，加热电极的底部接地，在主加热路线断开时打开辅加热路线，可以增强操作的可靠性。
附图说明
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1是本发明实施例提供的相变存储器件的纵向截面示意图；
图2是本发明实施例提供的相变存储器件的横向截面示意图；
图3是本发明实施例的变形例提供的相变存储器件的纵向截面示意图；
图4是本发明另一实施例提供的相变存储器件的横向截面示意图；
图5是本发明实施例提供的相变存储器件的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，虽然这里可使用术语第一、第二等描述各种组件，但这些组件不应受限于这些术语。这些术语用于使一个组件区别于另一个组件。例如，第一组件可以称为第二组件，类似地，第二组件可以称为第一组件，而不背离本发明的范围。
应当理解，当称一个组件在另一个组件“上”、“连接”另一个组件时，它可以直接在另一个组件上或者连接另一个组件，或者还可以存在插入的组件。其他的用于描述组件之间关系的词语应当以类似的方式解释。
如本文所使用的，术语“层”是指具有厚度的区域的材料部分。层可以在下方或上方结构的整体之上延伸，或者可以具有小于下方或上方结构范围的范围。此外，层可以是厚度小于连续结构的厚度的均质或非均质连续结构的区域。例如，层可以位于在连续结构的顶表面和底表面之间或在顶表面和底表面处的任何水平面对之间。层可以水平、垂直和/或沿倾斜表面延伸。衬底可以是层，其中可以包括一个或多个层，和/或可以在其上方和/或其下方具有一个或多个层。层可以包括多个层，例如，互连层可以包括一个或多个导体和接触层和一个或多个电介质层。
如本文所使用的，术语“存储器件”是指一种在横向定向的衬底上具有垂直定向的阵列结构的半导体器件，使得阵列结构相对于衬底在垂直方向上延伸。如本文所使用的，术语“垂直/垂直地”标称地指垂直于衬底的横向表面。
需要说明的是，本发明实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更复杂。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的相变存储器件的纵向截面示意图，相变存储器件100包括衬底101，位于衬底101上的第一电极102，位于衬底101上且围绕第一电极102的加热电极103，位于衬底101上且围绕加热电极103的相变层104，位于衬底101上且围绕相变层104的第二电极105。其中衬底101可以为半导体材料，第一电极102和第二电极103的材质可以为钨或其他金属材料，加热电极103可以是良好导电材料，如W、TiN，它主要起导通和加热相变材料的作用。
当存储器件100与外围电路形成通路时，电流经过加热电极103时，加热电极103会将电能转化为热能，进而对相变层105进行加热。由于相变层104的材料具有可逆相变特性，利用其非晶态时的高阻特性与晶态时的低阻特性可以实现存储。
相变层104的材料包括诸如基于硫族化物的材料，硫族化物包含形成周期表的第VIA族的部分的四个元素氧(O)、硫(S)、硒(Se)及碲(Te)中的任一者。相变层104的材料，例如，硫族元素与更具电正性的元素或自由基的化合物、硫族化物与其它材料(诸如过渡金属)的组合、及硫族化物合金。硫族化物合金通常含有来自元素周期表的第IVA族之一或多个元素，诸如锗(Ge)及锡(Sn)。通常，硫族化物合金包括锑(Sb)、镓(Ga)、铟(In)及银(Ag)中之一或多者的组合。技术文献中已描述了许多基于相变的存储器材料，包含以下各项的合金：Ga/Sb、In/Sb、In/Se、Sb/Te、Ge/Te、Ge/Sb/Te、In/Sb/Te、Ga/Se/Te、Sn/Sb/Te、In/Sb/Ge、Ag/In/Sb/Te、Ge/Sn/Sb/Te、Ge/Sb/Se/Te及Te/Ge/Sb/S。
请参阅图2，图2是本发明实施例提供的相变存储器件的横向截面示意图，在本实施例中，第一电极102为垂直于衬底的圆柱形，加热电极103为围绕第一电极102侧壁的环形结构，相变层104为围绕加热电极103侧壁的环形结构。第二电极105围绕相变层104的侧壁。第二电极105可以为方柱，即具有长方形横截面，因此第二电极105可以被配置成字线，字线可以围绕相变层104的全部侧壁(如图1所示)；也可以围绕相变层104的部分侧壁，即在图1中第二电极105的高度可以小于相变层104的高度，在字线与衬底101之间还可以包括其他层，比如绝缘层。
在其他实施例中，第一电极102可以为其他柱状结构，其横向截面则为其他形状，比如正方形、长方形。
在本实施例中，第一电极102为垂直衬底101的圆柱形，其具有与存储芯片的位线110电连接的顶部。具体的，在第一电极102的顶部具有金属插塞111，通过金属插塞111与位线110电连接。当第二电极105同时被配置成具有长方形横截面的字线时，位线110与字线的方向平行。在其他实施例中，位线110与字线的方向可以异面垂直，或者在异面交叉呈一定角度。
其中，第一电极102、加热电极103、相变层104和第二电极105组成一个相变存储单元。本发明实施例提供的相变存储器件100可以包括多个相变存储单元，比如位于衬底101上的多个相变存储单元，每个相变存储单元的第一电极102连接至位线110，第二电极105连接至字线或者被配置成字线。在一些实施例中，字线与位线110之间排布有相变存储单元和二极管的串联结构，当字线为高电平时，二极管处于反向截止状态，外围电路无法对相变存储单元操作；当字线为低电平时，位线110电平如果高于二极管阀值电压，那么二极管处于正向导通状态，外围电路发出的电流流至位线110，又经过相变存储单元和二极管流入处于低电平的字线，最后回到外围电路中，从而形成一条电流回路，实现了对相变存储单元的操作。如图1所示，带箭头的实线表示主加热路线的电流方向。电流的方向是从位线110，经由金属插塞111流至第一电极102，然后流向加热电极103、相变层104，最后到字线(第二电极105)，在图2中，电流方向指向页面向内。通过控制操作电流实现相变存储单元的存储功能，相变材料从非晶态转变至结晶态(SET)一般为低电流步骤，结晶态时具有低电阻，可以存储逻辑1；从结晶态转变至非晶态(RESET)一般为较高电流步骤，非结晶态时具有高电阻，可以存储逻辑0。
请参阅图3，图3是本发明实施例的变形例提供的相变存储器件的纵向截面示意图，在图3的实施例中，第一电极102为垂直于衬底的圆柱形，也可以为其他形状(比如方柱形)，加热电极103围绕第一电极102的侧壁和下底面。相变层104围绕加热电极103的侧壁和下底面，第二电极105围绕相变层104的侧壁和下底面。
请参阅图4，图4是本发明另一实施例提供的相变存储器件的横向截面示意图，第二电极105是围绕相变层104的环形结构，该相变存储器件100’还包括位于衬底上且围绕第二电极105的字线106，字线106通常具有长方形横截面。
研究发现，目前在相变存储器中用较多的相变材料是锗锑碲合金(Ge-Sb-Te)，其中Te是一种非常容易挥发的元素，有报道称经过多次读写操作以后，材料中的Te含量减少，从而导致相变层体积的收缩。另一方面，由非晶态变成晶态时，体积会变小，可能会导致相变层与加热电极发生分离，进而影响操作的可靠性和器件性能的稳定。
本发明实施例提供的相变存储器件还可以包括位于衬底上的开关组件，包括晶体管，该晶体管的栅极由外围电路控制，源漏极分别与外围电路的零伏(地线)和加热电极103的底部连接。这样开关组件就可以通过控制栅极的电压来控制加热电极103与地线的导通和断开。如图1所示，当导通时，电流方向还包括带箭头的虚线方向，即沿着加热电极103的纵向向下流至地线，形成一条由位线110、经金属插塞111、至第一电极102和加热电极103、最后流向地线的辅加热路线。
本发明实施例提供的相变存储器件包括衬底101，及位于衬底101上的第一电极102，围绕第一电极102的加热电极103，围绕加热电极103的相变层104，和围绕相变层104的第二电极105。由于相变层104包裹加热电极103，相变时散热小，使电能转化成热能的效率更高，不仅可以减小能耗，还可以减小加热电流。另外，本发明实施例将加热电极103接地，在相变层104与加热电极103发生体积分离时可以增加辅加热路线，进而可以增加操作的稳定性、以及器件性能的稳定性。
本发明实施例提供一种上述相变存储器件的操作方法，包括：
向第一电极102输入操作电流，以形成从第一电极102、经由加热电极103、相变层104、至第二电极105的主加热路线；
当主加热路线断开时，通过开关组件控制加热电极103与地线导通，以形成从第一电极102、经由加热电极103、至地线的辅加热路线。
本发明实施例提供的相变存储器件的操作方法，可以在加热电极103与相变层104的由于体积变化发生分离时，导通辅加热路线，同样可以对相变层104进行SET和RESET，增强操作的可靠性，使器件可以正常运行，维持器件性能的稳定。
本发明实施例还提供了一种制造上述相变存储器件的方法，因此引用上述相变存储器件的结构标号。
请参阅图5，图5是本发明实施例提供的相变存储器件的制造方法的流程示意图。上述相变存储器件的制造方法包括：
步骤S1：提供衬底101；
步骤S2：在衬底上形成第二电极105；
步骤S3：在衬底上形成被第二电极105围绕的相变层104；
步骤S4：在衬底上形成被相变层104围绕的加热电极103；
步骤S5：在衬底上形成被加热电极103围绕的第一电极102。
优选的，可以在衬底101上形成第二电极105，然后在垂直于衬底101的第一纵向形成贯穿第二电极105的通孔，在通孔侧壁依次沉积形成相变层104、加热电极103、及第一电极102，这样可以形成相变存储器件100的结构，如图1和图2所示。其中的工艺方法包括化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)、原子层沉积(Atom Layer Deposition,ALD)，物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)如热氧化、蒸发、溅射等各种方法，还包括光刻工艺和蚀刻工艺。
该制造方法还包括：形成位于衬底101上的开关组件，该开关组件控制加热电极103与地线导通或断开。可以采用光刻工艺形成图案化电路。
在一个实施例中，该制造方法还包括：形成位于衬底101上且围绕第二电极105、并具有长方形横截面的字线106，可以形成如图4所示的相变存储器件100’。
在本实施例中，该制造方法还包括形成与第一电极102顶部连接的金属插塞111，以及形成与金属插塞111连接的位线110。
本发明实施例提供的相变存储器件的制造方法，先形成第二电极105，然后依次形成被第二电极105围绕的相变层104、被相变层104围绕的加热电极103、被加热电极103围绕的第一电极102，形成方法简单，可以降低成本，形成辅加热路线还可以增强器件的可靠性。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。
Claims (17)
1.一种相变存储器件，其特征在于，包括：
衬底；
位于所述衬底上的第一电极；
位于所述衬底上且围绕所述第一电极的加热电极；
位于所述衬底上且围绕所述加热电极的相变层；
位于所述衬底上且围绕所述相变层的第二电极。
2.根据权利要求1所述的相变存储器件，其特征在于，所述第一电极包括圆柱形。
3.根据权利要求2所述的相变存储器件，其特征在于，所述加热电极包括围绕所述第一电极侧壁的环形结构，所述相变层包括围绕所述加热电极侧壁的环形结构，所述第二电极围绕所述相变层的侧壁。
4.根据权利要求1所述的相变存储器件，其特征在于，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，并具有与存储芯片的位线电连接的顶部。
5.根据权利要求1所述的相变存储器件，其特征在于，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，所述加热电极具有与地线电连接的底部。
6.根据权利要求5所述的相变存储器件，其特征在于，还包括位于所述衬底上的开关组件，所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通或断开。
7.根据权利要求1所述的相变存储器件，其特征在于，所述第二电极被配置成字线。
8.根据权利要求1所述的相变存储器件，其特征在于，还包括位于所述衬底上且围绕所述第二电极，并具有长方形横截面的字线。
9.一种相变存储器件的操作方法，其特征在于，所述相变存储器件包括：衬底，位于所述衬底上的第一电极，位于所述衬底上且围绕所述第一电极的加热电极，位于所述衬底上且围绕所述加热电极的相变层，位于所述衬底上且围绕所述相变层的第二电极，位于所述衬底上的开关组件，所述加热电极具有与地线电连接的底部，所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通或断开；所述操作方法包括：
向所述第一电极输入操作电流，以形成从所述第一电极、经由所述加热电极、所述相变层、至所述第二电极的主加热路线；
当所述主加热路线断开时，通过所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通，以形成从所述第一电极、经由所述加热电极、至所述地线的辅加热路线。
10.一种相变存储器件的制造方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
在所述衬底上形成第二电极；
在所述衬底上形成被所述第二电极围绕的相变层；
在所述衬底上形成被所述相变层围绕的加热电极；
在所述衬底上形成被加热电极围绕的第一电极。
11.根据权利要求10所述的相变存储器件的制造方法，其特征在于，所述第一电极包括圆柱形。
12.根据权利要求11所述的相变存储器件的制造方法，其特征在于，所述加热电极包括围绕所述第一电极侧壁的环形结构，所述相变层包括围绕所述加热电极侧壁的环形结构，所述第二电极围绕所述相变层的侧壁。
13.根据权利要求10所述的相变存储器件的制造方法，其特征在于，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，并具有与存储芯片的位线电连接的顶部。
14.根据权利要求10所述的相变存储器件的制造方法，其特征在于，所述第一电极为垂直于所述衬底的圆柱形，所述加热电极具有与地线电连接的底部。
15.根据权利要求14所述的相变存储器件的制造方法，其特征在于，还包括形成位于所述衬底上的开关组件，所述开关组件控制所述加热电极与所述地线导通或断开。
16.根据权利要求10所述的相变存储器件的制造方法，其特征在于，所述第二电极被配置成字线。
17.根据权利要求10所述的相变存储器件的制造方法，其特征在于，还包括形成位于所述衬底上且围绕所述第二电极，并具有长方形横截面的字线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010797732.3A CN111969105B (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种相变存储器件及其制造方法、操作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010797732.3A CN111969105B (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种相变存储器件及其制造方法、操作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111969105A CN111969105A (zh) | 2020-11-20 |
| CN111969105B true CN111969105B (zh) | 2023-08-08 |
Family
ID=73366162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010797732.3A Active CN111969105B (zh) | 2020-08-10 | 2020-08-10 | 一种相变存储器件及其制造方法、操作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111969105B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101512788A (zh) * | 2006-08-15 | 2009-08-19 | 美光科技公司 | 使用能量转换层的相变存储器元件、包含相变存储器元件的存储器阵列及系统以及其制作及使用方法 |
| KR20110035768A (ko) * | 2009-09-30 | 2011-04-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 리셋 커런트를 줄일 수 있는 상변화 메모리 장치, 그 제조방법 및 그것의 회로 |
| JP2012059827A (ja) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Elpida Memory Inc | 半導体装置およびその製造方法 |
| CN103022349A (zh) * | 2011-09-26 | 2013-04-03 | 爱思开海力士有限公司 | 相变随机存取存储器及其制造方法 |
| CN105742488A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-07-06 | 宁波时代全芯科技有限公司 | 相变化记忆体以及制造相变化记忆体的方法 |
| CN105789437A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-07-20 | 宁波时代全芯科技有限公司 | 相变化记忆体以及制造相变化记忆体的方法 |
| CN107731816A (zh) * | 2012-08-31 | 2018-02-23 | 美光科技公司 | 三维存储器阵列架构 |
| CN109698269A (zh) * | 2017-10-24 | 2019-04-30 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 相变存储器结构及其制造方法 |
| US10454025B1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-10-22 | International Business Machines Corporation | Phase change memory with gradual resistance change |
| KR20210099537A (ko) * | 2021-07-22 | 2021-08-12 | 삼성전자주식회사 | 반도체 메모리 장치 및 그의 제조 방법 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100827661B1 (ko) * | 2006-10-31 | 2008-05-07 | 삼성전자주식회사 | 이중의 하부 전극을 갖는 상변화 기억소자 및 그 제조방법 |
| US8173987B2 (en) * | 2009-04-27 | 2012-05-08 | Macronix International Co., Ltd. | Integrated circuit 3D phase change memory array and manufacturing method |
| KR101069724B1 (ko) * | 2009-12-22 | 2011-10-04 | 주식회사 하이닉스반도체 | 3차원 스택 구조를 갖는 상변화 메모리 장치 및 그 제조방법 |
| US20130240820A1 (en) * | 2010-07-30 | 2013-09-19 | SK Hynix Inc. | Phase change random access memory and fabrication method of heating electrode for the same |
| KR20130004784A (ko) * | 2011-07-04 | 2013-01-14 | 삼성전자주식회사 | 저항 변화 체를 갖는 비-휘발성 메모리 소자 및 그 제조방법 |
-
2020
- 2020-08-10 CN CN202010797732.3A patent/CN111969105B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101512788A (zh) * | 2006-08-15 | 2009-08-19 | 美光科技公司 | 使用能量转换层的相变存储器元件、包含相变存储器元件的存储器阵列及系统以及其制作及使用方法 |
| KR20110035768A (ko) * | 2009-09-30 | 2011-04-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 리셋 커런트를 줄일 수 있는 상변화 메모리 장치, 그 제조방법 및 그것의 회로 |
| JP2012059827A (ja) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Elpida Memory Inc | 半導体装置およびその製造方法 |
| CN103022349A (zh) * | 2011-09-26 | 2013-04-03 | 爱思开海力士有限公司 | 相变随机存取存储器及其制造方法 |
| CN107731816A (zh) * | 2012-08-31 | 2018-02-23 | 美光科技公司 | 三维存储器阵列架构 |
| CN105742488A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-07-06 | 宁波时代全芯科技有限公司 | 相变化记忆体以及制造相变化记忆体的方法 |
| CN105789437A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-07-20 | 宁波时代全芯科技有限公司 | 相变化记忆体以及制造相变化记忆体的方法 |
| CN109698269A (zh) * | 2017-10-24 | 2019-04-30 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 相变存储器结构及其制造方法 |
| US10454025B1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-10-22 | International Business Machines Corporation | Phase change memory with gradual resistance change |
| KR20210099537A (ko) * | 2021-07-22 | 2021-08-12 | 삼성전자주식회사 | 반도체 메모리 장치 및 그의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111969105A (zh) | 2020-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107104123B (zh) | 存储器件 | |
| CN109860387B (zh) | 具有选择器件的pcram结构 | |
| US7956358B2 (en) | I-shaped phase change memory cell with thermal isolation | |
| US8129706B2 (en) | Structures and methods of a bistable resistive random access memory | |
| US20170243923A1 (en) | Memory device and method of manufacturing the same | |
| US7993962B2 (en) | I-shaped phase change memory cell | |
| US7777212B2 (en) | Phase change memory devices including carbon-containing adhesive pattern | |
| CN101170120B (zh) | 具双存取元件的相变化存储单元 | |
| CN101840928B (zh) | 带有自对准存储元件的多晶硅柱双极晶体管 | |
| TWI409942B (zh) | 熱穩定電極結構 | |
| KR101375434B1 (ko) | 칼코게나이드 메모리 액세스 장치의 자기-정렬 성장 방법 | |
| US9608041B2 (en) | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same | |
| JP2008053494A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| CN103907192A (zh) | 具有合金化电极的电阻切换器件及其形成方法 | |
| CN101090147A (zh) | 具有l型电极的电阻式随机存取存储器单元 | |
| CN1983617A (zh) | 电可改写非易失存储元件及其制造方法 | |
| CN103069603A (zh) | 单掩模相变存储器工艺集成 | |
| US8298938B2 (en) | Phase change memory cell structures and methods | |
| CN101419940A (zh) | 制造存储单元组合的方法与存储单元组合 | |
| US8853044B2 (en) | Phase-change random access memory device and method of manufacturing the same | |
| US8178379B2 (en) | Integrated circuit, resistivity changing memory device, memory module, and method of fabricating an integrated circuit | |
| CN111969106A (zh) | 一种相变存储器件及其制造方法 | |
| KR20220027595A (ko) | 반도체 장치 | |
| US11616197B2 (en) | Variable resistance memory device | |
| CN111969105B (zh) | 一种相变存储器件及其制造方法、操作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |