DE102006026718A1 - Memory device e.g. programmable ROM, forming method, involves forming contact holes in layers of insulating material and layer of active material, and filling contact holes with conducting material to form electrode contacts - Google Patents

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Abstract

The method involves depositing a layer of insulating material on a substrate (1), and depositing a layer of switching active material on the layer of the insulating material. The active material layer is structured to form volumes of the active material, and another layer of insulating material is deposited. Contact holes are formed in the layers of the insulating material and switching active material layer. The contact holes are formed with a conducting material to form electrode contacts for connection of volumes of the active material. An independent claim is also included for a memory device with a number of memory cells on a substrate.

Description

Verfahren zum Erzeugen einer Speichervorrichtung mit mindestens einer Speicherzelle, insbesondere einer Phasenwechselspeicherzelle und Speichervorrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Speichervorrichtung mit mindestens einer Speicherzelle, insbesondere einer Phasenwechselspeicherzelle, und Speichervorrichtung.method for generating a memory device with at least one memory cell, in particular a phase change memory cell and memory device The invention relates to a method for generating a memory device with at least one memory cell, in particular a phase change memory cell, and storage device.

Herkömmliche Speichervorrichtungen, insbesondere Halbleiterspeichervorrichtungen, können unterteilt werden in eine erste Gruppe von sogenannten funktionalen Speichervorrichtungen, beispielsweise PLAs, PALs, usw. und in eine zweite Gruppe von sogenannten Tabellenspeichervorrichtungen, beispielsweise ROM Vorrichtungen, wie zum Beispiels PROMs, EPROMs, EEPROMs, Flashspeichern usw. Weiterhin gibt es eine dritte Gruppe sogenannter RAM Speicher, wie beispielsweise DRAMs und SRAMs.conventional Memory devices, in particular semiconductor memory devices, can be divided are placed in a first group of so-called functional storage devices, For example, PLAs, PALs, etc. and in a second group of so-called Table storage devices, for example ROM devices, such as PROMs, EPROMs, EEPROMs, flash memories, etc. Further There is a third group of so-called RAM memory, such as DRAMs and SRAMs.

Weiterhin können Speichervorrichtungen unterteilt werden in flüchtige und nicht flüchtige Speicher.Farther can Memory devices are divided into volatile and nonvolatile memory.

Im Falle von SRAMs (SRAM = Static Random Access Memory), besteht eine einzelne Speicherzelle aus wenigen, beispielsweise sechs, Transistoren, und im Falle von sogenannten DRAMs (DRAM = Dynamic Random Access Memory) besteht eine einzelne Speicherzelle aus einem entsprechend gesteuerten kapazitiven Element, beispielsweise aus einem Auswahltransistor, der mit einer Kapazität verbunden ist, in der ein Bit als Ladung gespeichert werden kann.in the In the case of SRAMs (Static Random Access Memory), there is one single memory cell of a few, for example six, transistors, and in the case of so-called DRAMs (DRAM = Dynamic Random Access Memory) consists of a single memory cell of a correspondingly controlled capacitive element, for example a selection transistor, the one with a capacity is connected, in which a bit can be stored as a charge.

Da die Ladung in der Kapazität der DRAM Speicherzelle nur für eine kurze Zeit erhalten bleibt, muss die Ladung regelmäßig aufgefrischt werden, beispielsweise wird ein entsprechender "Refresh" ungefähr alle 64 Millisekunden durchgeführt.There the cargo in capacity the DRAM memory cell only for is maintained for a short time, the charge must be refreshed regularly For example, a corresponding "refresh" is performed approximately every 64 milliseconds.

Im Unterschied dazu bleibt ein Datum in einer SRAM Zelle so lange gespeichert, wie eine entsprechende Versorgungsspannung zugeführt wird, so dass die Transistoren ihren Schallzustand nicht verlieren.in the In contrast, a date remains stored in an SRAM cell for as long as as a corresponding supply voltage is supplied, so that the transistors do not lose their sound condition.

Sowohl DRAMs als auch SRAMs sind jedoch flüchtige Speicher, die ihre Daten spätestens verlieren, sobald die Versorgungsspannung abgeschaltet wird.Either However, DRAMs as well as SRAMs are volatile memories that hold their data no later than lose as soon as the supply voltage is switched off.

Im Falle von nicht flüchtigen Speichervorrichtungen, sogenannten non-volatile-memory-devices (NVMs), beispielsweise EPROMs, EEPROMs, oder Flashspeicher, bleiben die gespeicherten Daten in der Speicherzelle, auch wenn die Versorgungsspannung ausgeschaltet wird.in the Trap of non-volatile Memory devices, so-called non-volatile memory devices (NVMs), for example, EPROMs, EEPROMs, or flash memory, remain the stored data in the memory cell, even if the supply voltage is turned off.

In jüngerer Zeit sind "resistive" oder "resistiv schaltende" Speichervorrichtungen bekannt geworden, beispielsweise sogenannte Phasenwechselspeicher (Phase Change Memorys = PCMs).In younger Time is "resistive" or "resistive switching" memory devices become known, for example, so-called phase change memory (Phase Change Memories = PCMs).

In einer "resistiven" oder "resistiv schaltenden" Speichervorrichtung kann ein "aktives" oder "schaltaktives" Material, welches beispielsweise zwischen zwei geeigneten Elektroden, beispielsweise einer Anode und einer Kathode, angeordnet ist, durch einen geeigneten Schaltprozess in einen leitenden und einen weniger leitenden Zustand versetzt werden. Dem leitenden Zustand kann beispielsweise eine logische Eins und dem weniger leitenden Zustand kann eine logische Null zugeordnet werden, oder umgekehrt, was beispielsweise einer logischen Anordnung eines Bits entspricht.In a "resistive" or "resistively switching" memory device can be an "active" or "active" material for example, between two suitable electrodes, for example one Anode and a cathode, is arranged by a suitable Switching process in a conductive and a less conductive state be offset. The conductive state, for example, a logical one and the less conductive state can be a logical one Zero be assigned, or vice versa, which for example one logical arrangement of one bit.

Bei Phasenwechselspeichern (PCRAMs), kann eine geeignete Chalkogenidverbindung, beispielsweise Ge-Sb-Te (GST) oder eine Ag-In-Sb-Te Verbindung als schaltaktives Material verwendet werden, welches zwischen den beiden entsprechenden Elektroden angeordnet ist. Dieses schaltaktive Material, also die Chalcogenidverbindung, kann zwischen einem amorphen und einem kristallinen Zustand geschaltet werden, wobei der amorphe Zustand der relativ schwach leitende Zustand ist, dem entsprechend eine logische Null zugeordnet werden kann, und dem kristallinen Zustand, welcher der vergleichsweise stark leitende Zustand ist, kann entsprechend eine logische Eins zugeordnet werden. Im folgenden wird dieses Material als schaltaktives Material bezeichnet.at Phase change memories (PCRAMs), a suitable chalcogenide compound, For example, Ge-Sb-Te (GST) or an Ag-In-Sb-Te compound as switching active material can be used, which is between the two corresponding electrodes is arranged. This switching active material, so the chalcogenide compound, can be between an amorphous and a crystalline state, wherein the amorphous Condition of the relatively weak conductive state is, accordingly a logical zero can be assigned, and the crystalline State, which is the comparatively strongly conducting state, can be assigned according to a logical one. The following will be this material referred to as switching active material.

Um einen Wechsel von dem amorphen, also dem relativ schwach leitenden Zustand des schaltaktiven Materials, zu dem kristallinen, also dem relativ stark leitenden Zustand, herbeizuführen, muss das Material erhitzt werden. Hierzu wird ein Heizstromimpuls durch das Material geleitet, welcher das schaltaktive Material über seine Kristallisationstemperatur erhitzt und so den Widerstand verringert. Auf diese Weise kann der Wert einer Speicherzelle auf einen ersten logischen Wert gesetzt werden.Around a change from the amorphous, ie the relatively weakly conductive State of the switching active material, to the crystalline, ie the relatively strong conductive state, cause the material must be heated become. For this purpose, a Heizstromimpuls is passed through the material, which heats the switching active material above its crystallization temperature and so reduces the resistance. That way the value can be a memory cell are set to a first logical value.

Umgekehrt kann eine Zustandsänderung des schaltaktiven Materials von einem kristallinen, d.h., dem relativ stark leitenden Zustand, zu einem amorphen, also dem relativ schwach leitenden Zustand, beispielsweise dadurch erreicht werden, dass wiederum mittels eines geeigneten Heizstrompulses das schaltaktive Material über die Schmelztemperatur hinaus aufgeheizt und nachfolgend in einen amorphen Zustand durch schnelles Abkühlen "abgeschreckt" wird, so dass der erste logische Zustand zurückgesetzt wird.Vice versa can be a change of state of switching material of a crystalline, i.e., the relative strongly conductive state, to an amorphous, so the relatively weak conductive state, for example, be achieved by that in turn by means of a suitable Heizstrompulses the switching active material on the Melting temperature also heated and subsequently in an amorphous Condition "quenched" by rapid cooling, so that the first logical state reset becomes.

Für Phasenwechselspeicherzellen (PCRAM) wurden verschiedene Konzepte vorgeschlagen. Beispielsweise ist eine sogenannte "Mushroom" Zelle bekannt aus S.J.Ahn, "Highly Manufacturable High Density Phase Change Memory of 64 MB and Beyond", IEDM 2004, und H. HORII et al. "A novel cell technology using N-doped GeSbTe films for phase change RAM", VLSI, 2003, und Y. N. HWANG et al. "Full integration and reliability evaluation of phase change RAM based on 0.24 um-CMOS technologies", VLSI, 2003 und S. Lai et al. "OUM-180 nm non-volatile memory cell element technology for stand alone and embedded applications", IEDM 2001. Weiterhin ist eine sogenannte "edge contact" Zelle bekannt aus Y. H. Ha et al. "An edge contact cell type cell for phase change RAM featuring very low power consumption", VLSI, 2003 und die sogenannte "Micro-trench" Zelle von F. Pellizer et al. ist bekannt aus "Novel utrench phase change memory cell for embedded and stand alone non-volatile memory applications", VLSI 2004.For phase change memory cells Various concepts have been proposed (PCRAM). For example is known as a so-called "Mushroom" cell S.J.Ahn, "Highly Manufacturable High Density Phase Change Memory of 64MB and Beyond ", IEDM 2004, and H. HORII et al. "A novel cell technology using N-doped Films for phase change RAM ", VLSI, 2003, and Y. N. HWANG et al." Full integration RAM based on 0.24 μm CMOS technologies ", VLSI, 2003 and S. Lai et al. "OUM-180 nm non-volatile memory cell element technology for stand alone and embedded applications ", IEDM 2001. Furthermore, a so-called "edge contact" cell is known from Y. H. Ha et al. "An edge contact cell type Cell for phase change RAM featuring very low power consumption ", VLSI, 2003 and the so-called "micro-trench" cell of F. Pellizer et al. is known from "Novel utrench phase change memory cell for embedded and stand alone non-volatile memory applications ", VLSI 2004.

Neben diesen Bauformen ist eine sogenannte "bridge" Bauform bekannt, die im Wesentlichen – in einem Querschnitt durch eine entsprechende Halbleiterspeicherzelle – ein vertikal flaches, aber horizontal längliches Volumen des schaltaktiven Materials aufweist. Die Enden dieses länglichen Volumens des schaltaktiven Materials sind jeweils auf einer Elektrode platziert, so dass das Volumen eine Brücke zwischen den Elektroden ausbildet.Next In these designs, a so-called "bridge" design is known, which essentially - in one Cross section through a corresponding semiconductor memory cell - a vertical flat, but horizontally oblong Has volume of the switching active material. The ends of this elongated Volume of the switching active material are each on an electrode placed so that the volume forms a bridge between the electrodes formed.

Ein Nachteil dieser derzeit bekannten "bridge cell" Bauform ist, dass diese nicht auf eine Größe von 6 oder 8 F2 (F2 = minimum feature size) verkleinert werden kann, da Overlay Toleranzen andernfalls die Zellfunktionalität beeinträchtigen könnten. Weiterhin gibt es parasitäre Widerstände in dem Strompfad durch das schaltaktive Material, also durch das Phasenwechselmaterial, die durch den kurvigen Pfad des Stromflusses verursacht werden, der durch die Geometrie der Kontaktflächen zwischen dem Phasenwechselmaterial und den Elektroden hervorgerufen wird. Weiterhin hat die Wolfram (W) Elektrode, die aufgrund ihrer guten Verarbeitbarkeit üblicherweise gewählt wird, einen unerwünschten Effekt auf die thermische Isolierung der Zelle.A disadvantage of this currently known "bridge cell" design is that it can not be downsized to a size of 6 or 8 F 2 (F 2 = minimum feature size) since overlay tolerances could otherwise compromise cell functionality. Furthermore, there are parasitic resistances in the current path through the switching active material, that is, the phase change material caused by the curvy path of the current flow caused by the geometry of the contact surfaces between the phase change material and the electrodes. Furthermore, the tungsten (W) electrode, which is usually chosen for its good processability, has an undesirable effect on the thermal insulation of the cell.

1 zeigt einen Querschnitt durch zwei herkömmliche "bridge"-Typ Speicherzellen in einem Phasewechsel-Speicherelement. Die Zellen werden auf einem Substrat 1 gebildet, welches einen Auswahltransistor 2A, 2B für jede Speicherzelle und Transistorkontakte 3A, 3B, aufweist, die jeweils eine Speicherzelle mit einem Transistor 2A, 2B verbinden. Weiterhin sind die Transistoren 2A, 2B mit einer Masseleitung 4 verbunden. Die Zwischenräume zwischen diesen funktionalen Elementen sind mit einem Isolator 5 gefüllt, beispielsweise SiO2. Die Funktion und die Zusammenwirkung dieser und weiterer Komponenten in dem Substrat sind dem Fachmann bekannt. 1 shows a cross section through two conventional "bridge" type memory cells in a phase change memory element. The cells are on a substrate 1 formed, which has a selection transistor 2A . 2 B for each memory cell and transistor contacts 3A . 3B , each having a memory cell with a transistor 2A . 2 B connect. Furthermore, the transistors 2A . 2 B with a ground line 4 connected. The spaces between these functional elements are with an insulator 5 filled, for example SiO 2 . The function and interaction of these and other components in the substrate are known to those skilled in the art.

Die Speicherzellen werden auf der Oberfläche der Transistorkontakte 3A oder 3B und dem Isoliermaterial 5, welches die Zwischenräume zwischen den Transistorkontakten 3A, 3B ausfüllt, gebildet. Für jede Speicherzelle wird ein erster Elektrodenkontakt 6A, 6B auf einem Transistorkontakt 3A, 3B gebildet. In der gleichen Schicht wird ein zweiter Elektrodenkontakt 7 gebildet, der zwischen dem ersten Elektrodenkontakt 6A, 6B platziert ist und der als zweiter Elektrodenkontakt für das schaltaktive Material 8A, 8B zweier benachbarter Speicherzellen dient, und so einen gemeinsamen Elektrodenkontakt für zwei benachbarte Speicherzellen bildet. Die Zwischenräume zwischen den ersten Elektrodenkontakten 6A, 6B, also den "bottom" Elektroden, und dem gemeinsamen Elektrodenkontakt 7, also dem top-Elektrodenkontakt für beide Zellen, ist mit einem Isolator ausgefüllt. Sowohl die ersten Elektrodenkontakte 6A und 6B als auch der zweite gemeinsame Elektrodenkontakt 7 können beispielsweise aus Wolfram gebildet sein.The memory cells are on the surface of the transistor contacts 3A or 3B and the insulating material 5 showing the spaces between the transistor contacts 3A . 3B fills out, educated. For each memory cell, a first electrode contact 6A . 6B on a transistor contact 3A . 3B educated. In the same layer becomes a second electrode contact 7 formed between the first electrode contact 6A . 6B is placed and the second electrode contact for the switching active material 8A . 8B serves two adjacent memory cells, and so forms a common electrode contact for two adjacent memory cells. The spaces between the first electrode contacts 6A . 6B , ie the "bottom" electrodes, and the common electrode contact 7 , so the top electrode contact for both cells, is filled with an insulator. Both the first electrode contacts 6A and 6B as well as the second common electrode contact 7 may be formed of tungsten, for example.

Das schaltaktive Material, also das Phasenwechselmaterial 8A, 8B, für eine Zelle ist damit auf dieser Oberfläche abgeschieden, so dass es die ersten Elektrodenkontakte 6A, 6B an einem Ende kontaktiert und den zweiten Elektrodenkontakt 7 an dem anderen Ende kontaktiert. Der zweite Elektrodenkontakt 7 ist über einen V0 Kontakt 9 mit einer sogenannten Bitline 10 verbunden, die üblicherweise aus einem Metall gebildet ist.The switching active material, ie the phase change material 8A . 8B , for a cell is thus deposited on this surface, making it the first electrode contacts 6A . 6B contacted at one end and the second electrode contact 7 contacted at the other end. The second electrode contact 7 is via a V0 contact 9 with a so-called bitline 10 connected, which is usually formed of a metal.

Das schaltaktive Material, also das Phasenwechselmaterial 8A, 8B, ist somit an einer Seite kontaktiert, in diesem Beispiel an der unteren, sogenannten "bottom" Seite. Ein Strom, der durch das Material 8A, 8B fließt, wenn auf die Zelle lesend oder schreibend zugegriffen wird, tritt also an einer Seite in das schaltaktive Material ein und verlässt dieses auf der gleichen Seite. Dies bewirkt, dass der Stromflusspfad gebogen ist und somit parasitäre Widerstände entstehen.The switching active material, ie the phase change material 8A . 8B , is thus contacted on one side, in this example at the bottom, so-called "bottom" side. A stream passing through the material 8A . 8B flows when read or write access to the cell, so enters on one side in the switching active material and leaves it on the same page. This causes the current flow path to be bent, resulting in parasitic resistances.

Auch die Toleranzen, die durch das Übereinanderabscheiden und Ätzen des schaltaktiven Materials und später des Materials des V0 Verbinders entstehen, verhindern, dass die Fläche einer Speicherzelle auf 6 F2 oder 8 F2 verringert wird, weil die Toleranzen beispielsweise bewirken könnten, dass der V0 Leiter nicht über dem Mittelpunkt der gemeinsamen Elektrode platziert ist und diesen nicht kontaktiert und damit die Funktionalität einer Speicherzelle beeinträchtigt würde.Also, the tolerances that result from the stacking and etching of the switching active material and later the material of the V0 connector prevent the area of a memory cell from being reduced to 6 F 2 or 8 F 2 because the tolerances could cause the V0, for example Head is not placed over the center of the common electrode and not contacted and thus the functionality of a memory cell would be affected.

Weiterhin verschlechtert das für die Elektrodenkontakte verwendete Wolfram das thermische Verhalten der Speicherzelle. Da die thermische Leitfähigkeit von Wolfram vergleichsweise gut ist, wird die Wärme, die durch den Heizstrompuls hervorgerufen wurde, von dem schaltaktiven Material abgeführt. Dementsprechend muss dies bei der Dimensionierung der Größe des Stroms zum Schreiben, also zum Erhitzen des schaltaktiven Materials, um dessen Leitfähigkeit zu ändern, berücksichtigt werden.Furthermore, the tungsten used for the electrode contacts deteriorates the thermal behavior of the memory cell. Since the thermal Leit Tungsten is comparatively good, the heat, which was caused by the heating current pulse, dissipated by the switching active material. Accordingly, this must be taken into account in dimensioning the magnitude of the current for writing, that is, for heating the switching active material to change its conductivity.

Ein Ziel dieser Erfindung ist es daher, eine neue Speichervorrichtung mit einer Vielzahl an Speicherzellen, insbesondere Phasenwechselspeicherzellen, vorzuschlagen. Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren zum Bilden einer solchen Vorrichtung vorgeschlagen werden, mit der die vorgenannten Nachteile vermieden werden.One The aim of this invention is therefore a new storage device with a plurality of memory cells, in particular phase change memory cells, propose. Furthermore, a corresponding method for forming Such a device are proposed, with the aforementioned Disadvantages are avoided.

Dazu wird ein Verfahren zum Bilden einer Speichervorrichtung mit einer Vielzahl von Speicherzellen auf einem Substrat vorgeschlagen, wobei das Substrat Transistorkontakte zum Anschluss einer Speicherzelle an einen Auswahltransistor aufweist, jede Speicherzelle ein Volumen eines schaltaktiven Materials aufweist, mit folgenden Schritten:
Abscheiden einer ersten Schicht von isolierendem Material auf dem Substrat;
Abscheiden einer Schicht von schaltaktivem Material auf der ersten Schicht des isolierenden Materials;
Strukturieren der Schicht des schaltaktiven Materials, um Volumen des schaltaktiven Materials auszubilden;
Abscheiden einer zweiten Schicht von isolierendem Material;
Bilden von Kontaktlöchern in der ersten Schicht des isolierenden Materials, der schaltaktiven Materialschicht und der zweiten Schicht isolierenden Materials in einem einzigen Verfahrensschritt, und Füllen der Kontaktlöcher mit einem leitenden Material um erste und zweite Elektrodenkontakte zum Anschließen der Volumen des schaltaktiven Materials zu bilden.
For this purpose, a method is proposed for forming a memory device having a plurality of memory cells on a substrate, wherein the substrate has transistor contacts for connecting a memory cell to a selection transistor, each memory cell has a volume of a switching active material, with the following steps:
Depositing a first layer of insulating material on the substrate;
Depositing a layer of switching active material on the first layer of the insulating material;
Patterning the layer of switching active material to form volumes of the switching active material;
Depositing a second layer of insulating material;
Forming contact holes in the first layer of the insulating material, the switching active material layer and the second layer of insulating material in a single process step, and filling the contact holes with a conductive material to form first and second electrode contacts for connecting the volumes of the switching active material.

Weiterhin wird eine nach diesem Verfahren gebildete Speichervorrichtung mit einer Vielzahl an Speicherzellen auf einem Substrat vorgeschlagen, welches eine Referenzebene definiert, und wobei jede Speicherzelle ein Volumen schaltaktiven Materials mit Kontaktflächen aufweist, und mit Elektroden zum Verbinden des Volumens an den Kontaktflächen, wobei die Flächennormale der Kontaktflächen parallel zu der Referenzebene ist, und wobei die Ausdehnung der Elektroden senkrecht zur Referenzebene über die Ausdehnung der Kontaktflächen des Volumens des schaltaktiven Materials reicht.Farther is a memory device formed by this method with proposed a plurality of memory cells on a substrate, which defines a reference plane, and wherein each memory cell is a volume switching active material having contact surfaces, and with electrodes for Connecting the volume at the contact surfaces, wherein the surface normal the contact surfaces in parallel to the reference plane, and wherein the extension of the electrodes perpendicular to the reference plane the extent of the contact surfaces the volume of the switching active material ranges.

Im folgenden werden die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:in the The following are the invention and advantageous embodiments closer by means of drawings explained. Show it:

1 eine schematische Ansicht eines Schnitts durch eine herkömmliche PCRAM Speicherzelle des "bridge" Typs; 1 a schematic view of a section through a conventional PCRAM memory cell of the "bridge"type;

2 einen Querschnitt eines Substrats, auf welchem Speicherzellen gebildet werden; 2 a cross section of a substrate on which memory cells are formed;

3 eine Ansicht wie in 2 nach dem Abscheiden erster Schichten; 3 a view like in 2 after depositing first layers;

4 eine Ansicht wie in 3 nach lithographischer Bearbeitung und Ätzung; 4 a view like in 3 after lithographic processing and etching;

5 eine Ansicht wie in 4 nach dem Ausbilden der Elektrodenkontakte; 5 a view like in 4 after forming the electrode contacts;

6 einen schematischen Querschnitt durch Speicherzellen. 6 a schematic cross section through memory cells.

2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Substrats 1, auf welchem zwei Speicherzellen gebildet werden. Bis zu diesem Zustand wurde das Substrat 1 mittels herkömmlicher Verfahrensschritte erzeugt. In das Substrat 1 sind zwei Auswahltransistoren 2A und 2B eingebettet, die zur Auswahl der damit verbundenen Speicherzellen verwendet werden. Die Transistoren 2A, 2B können herkömmliche Transistoren oder Transistoren sein, die die Bildung von randlosen, sog. „borderless", Kontakten erlauben. Die Transistoren 2A, 2B sind verbunden mit den Transistorkontakten 3A, 3B, die jeweils die Verbindung zu einem Elektrodenkontakt einer Speicherzelle herstellen. Die Transistorkontakte 3A, 3B können aus einem beliebigen leitenden Material, beispielsweise Wolfram oder einem Polysilizium gebildet sein. 2 shows a schematic sectional view of a substrate 1 on which two memory cells are formed. Up to this state became the substrate 1 generated by conventional process steps. In the substrate 1 are two selection transistors 2A and 2 B embedded, which are used to select the associated memory cells. The transistors 2A . 2 B can be conventional transistors or transistors that allow the formation of borderless contacts 2A . 2 B are connected to the transistor contacts 3A . 3B each connecting to an electrode contact of a memory cell. The transistor contacts 3A . 3B may be formed of any conductive material such as tungsten or polysilicon.

Ebenso ist eine Masseverbindung 4 aus einem beliebigen leitenden Material, beispielsweise Wolfram, in das Substrat 1 eingebettet, mit der die Auswahltransistoren 2A, 2B verbunden sind.Likewise, a ground connection 4 made of any conductive material, such as tungsten, in the substrate 1 embedded, with which the selection transistors 2A . 2 B are connected.

Die Zwischenräume zwischen den beschriebenen und anderen funktionalen Elementen, die dem Fachmann bekannt und in dieser Darstellung nicht eingezeichnet sind, sind mit einem isolierenden Material, beispielsweise Siliziumoxid SiO2, ausgefüllt, um die Elemente elektrisch und thermisch gegeneinander zu isolieren.The spaces between the described and other functional elements, which are known in the art and not shown in this illustration, are filled with an insulating material, such as silicon dioxide SiO 2 , to electrically and thermally isolate the elements from each other.

Die Oberfläche des Substrats 1, auf der die nachfolgenden Schichten abgeschieden und weiterverarbeitet werden, wird somit gebildet von der Oberfläche der Transistorkontakte 3A, 3B und der Oberfläche des isolierenden Materials 5.The surface of the substrate 1 , on which the subsequent layers are deposited and further processed, is thus formed by the surface of the transistor contacts 3A . 3B and the surface of the insulating material 5 ,

3 zeigt einen Querschnitt zu einem späteren Verarbeitungszeitpunkt. Eine erste Isolierschicht 11 ist auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden. Diese Schicht kann mit einem herkömmlichen Verfahren abgeschieden werden, wie zum Beispiel mittels einer chemischen Gasphasenabscheidung CVD (CVD = chemical vapour deposition), wobei die Schichtdicke im Bereich von 5 bis 200 nm, bevorzugt zwischen 20 bis 50 nm ist. 3 shows a cross section at a later processing time. A first insulating layer 11 is deposited on the surface of the substrate. This layer may be deposited by a conventional method, such as chemical vapor deposition CVD (CVD = chemical vapor deposition), wherein the layer thickness in the range of 5 to 200 nm, preferably between 20 to 50 nm.

Diese Schicht 11 wird zur Bildung von isolierenden Sockeln für die Volumen von schaltaktivem Material verwendet. Die Isolierschicht kann aus einem beliebigen isolierenden oder halb isolierenden Material bestehen, welches einen signifikant höheren ohmschen Widerstandswert als das schaltaktive Material und vorzugsweise eine geringere thermische Leitfähigkeit aufweist. Ein geeignetes Material kann beispielsweise ein Oxid sein, wie zum Beispiel Siliziumoxid SiO2 oder Aluminiumtrioxid Al2O3 oder Siliziumnitrid SiN2 oder ein beliebiges anderes Material, welches beispielsweise auch abgeleitet sein kann aus einem schaltaktiven Material mit einem höheren ohmschen Widerstandswert und einer höheren Schmelztemperatur als das schaltaktive Material selbst.This layer 11 is used to form insulating sockets for the volumes of switching active material. The insulating layer may be made of any insulating or semi-insulating material having a significantly higher ohmic resistance than the switching active material and preferably a lower thermal conductivity. A suitable material may for example be an oxide, such as silicon oxide SiO 2 or aluminum trioxide Al 2 O 3 or silicon nitride SiN 2, or any other material which may for example also be derived from a switching active material with a higher ohmic resistance and a higher melting temperature as the switching active material itself.

Auf der Isolierschicht 11 wird mittels eines bekannten Verfahrens, beispielsweise CVD, eine Schicht des schaltaktiven Materials 12 abgeschieden.On the insulating layer 11 By means of a known method, for example CVD, a layer of the switching active material 12 deposited.

In Abhängigkeit von der sogenannten "minimum feature size" kann die Dicke der Schicht des schaltaktiven Material 5 bis 100 nm betragen. Das schaltaktive Material kann ein herkömmliches Chalkogenid, wie zum Beispiel eine Verbindung von Ge-Sb-Te (GST) oder eine Verbindung von Ag-In-Sb-Te sein.In dependence from the so-called "minimum feature size " the thickness of the layer of the switching active material is 5 to 100 nm. The switching active material may be a conventional chalcogenide, such as For example, a compound of Ge-Sb-Te (GST) or a compound be from Ag-In-Sb-Te.

Die Volumen des schaltaktiven Materials in den zu produzierenden Speicherzellen werden aus dieser Schicht schaltaktiven Materials mittels herkömmlicher lithographischer Prozesse mit nachfolgender Ätzung gebildet. Um die Ergebnisse der Lithographie- und Ätzschritte zu verbessern, kann eine optionale Schicht eines Hartmaskenmaterials auf der Schicht des schaltaktiven Materials abgeschieden werden.The Volume of the switching active material in the memory cells to be produced become from this layer of switching active material by means of conventional formed lithographic processes with subsequent etching. To the results the lithographic and etching steps may be an optional layer of a hard mask material be deposited on the layer of switching active material.

In der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist diese optionale Schicht des Hartmaskenmaterials nicht dargestellt. Die Schicht kann mittels eines herkömmlichen Verfahrens, wie beispielsweise CVD abgeschieden werden. Ein beliebiges geeignetes Material kann in einer geeigneten Schichtdicke verwendet werden. In der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung könnte Siliziumoxid als geeignetes Hartmaskenmaterial verwendet werden, welches mit einer Dicke von ca. 40 nm abgeschieden wird.In the embodiment of the described here The invention is not this optional layer of hardmask material shown. The layer may be formed by a conventional method such as CVD are deposited. Any suitable material can be used in a suitable layer thickness. In the here described embodiment of the invention could Silica can be used as a suitable hard mask material, which is deposited with a thickness of about 40 nm.

In den nachfolgenden Prozessschritten der lithographischen Verarbeitung und des nachfolgenden Ätzens der Schichten des Hartmaskenmaterials, des schaltaktiven Materials und der Isolierschicht, werden die Volumen des schaltaktiven Materials der Speicherzellen aus der Schicht des schaltaktiven Materials 12 strukturiert. Der Ätzprozess muss spätestens bei Erreichen der Oberfläche der Transistorkontakte 3A, 3B gestoppt werden. Auf diese Weise werden entweder Volumen oder Linien schaltaktiven Materials gebildet, die in einem späteren Prozessschritt in Volumen strukturiert werden. Die Volumen schaltaktiven Materials können in einer Richtung parallel zur Oberfläche des Substrats länglich ausgebildet sein und vorzugsweise eine Länge von einer "minimum feature size" haben, wohingegen – in Richtung in die Papierebene der Zeichnung hinein – die geometrische Ausdehnung eines Volumens schaltaktiven Materials vorzugsweise 1/2 bis eine "minimum feature size" ist.In the subsequent process steps of the lithographic processing and the subsequent etching of the layers of the hard mask material, the switching active material and the insulating layer, the volumes of the switching active material of the memory cells become of the layer of the switching active material 12 structured. The etching process must be at the latest when reaching the surface of the transistor contacts 3A . 3B being stopped. In this way, either volume or lines of switching active material are formed, which are structured in a later process step in volume. The bulk switching active material may be elongate in a direction parallel to the surface of the substrate and preferably have a length of "minimum feature size", whereas in the paper plane of the drawing the geometric extension of a volume of switching active material is preferably 1 / 2 to a "minimum feature size" is.

Nachdem die Schicht des schaltaktiven Materials 12 strukturiert ist, wird eine zweite Schicht isolierenden Materials 13 abgeschieden, um die Zwischenräume zwischen den Volumen oder Linien schaltaktiven Materials auszufüllen.After the layer of switching active material 12 is structured, becomes a second layer of insulating material 13 deposited to fill in the spaces between the volumes or lines of switching active material.

4 zeigt einen Zustand in dem Produktionsprozess, nachdem die Kontaktlöcher geätzt wurden. Mittels des Ätzprozesses, welcher ein herkömmlicher Ätzprozess unter Verwendung einer optionalen Hartmaskenschicht sein kann, werden die Kontaktlöcher in die zweite Schicht Isoliermaterial 13, die Schicht des schaltaktiven Materials 12 und die erste Schicht des Isoliermaterials 11 in einem einzigen Verfahrensschritt geätzt. 4 shows a state in the production process after the via holes have been etched. By means of the etching process, which may be a conventional etching process using an optional hardmask layer, the contact holes in the second layer become insulating material 13 , the layer of switching active material 12 and the first layer of the insulating material 11 etched in a single process step.

In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Volumen 12A, 12B schaltaktiven Materials aus einer Linie oder der Schicht schaltaktiven Materials 12 gebildet worden, die jeweils auf einem Sockel 11A bzw. 11B aus Isoliermaterial platziert und von verbleibenden Stücken von Isoliermaterial 13A, 13B und falls das optionale Hartmaskenmaterial abgeschieden wurde, von den Resten dieses Hartmaskenmaterials bedeckt sind.In this embodiment, two volumes 12A . 12B switching active material from a line or layer of switching active material 12 have been formed, each on a pedestal 11A respectively. 11B placed from insulating material and from remaining pieces of insulating material 13A . 13B and if the optional hard mask material has been deposited, are covered by the remnants of that hard mask material.

Jedes Kontaktloch, welches oberhalb eines Transistorkontaktes 3A, 3B platziert ist, legt den Kontakt frei. Die horizontale Ausdehnung eines Kontaktloches, also parallel zu der Oberfläche des Substrats 1, ist größer als die horizontale Ausdehnung des darunter liegenden Transistorkontakts 3A, 3B. Obwohl dies eine vorteilhafte Ausbildung ist, sind auch Varianten möglich, bei denen die horizontale Erstreckung eines Kontaktloches gleich oder kleiner als die horizontale Ausdehnung eines Transistorkontakts 3A oder 3B ist.Each contact hole, which is above a transistor contact 3A . 3B placed, exposes the contact. The horizontal extension of a contact hole, ie parallel to the surface of the substrate 1 , is greater than the horizontal extent of the underlying transistor contact 3A . 3B , Although this is an advantageous embodiment, variants are also possible in which the horizontal extent of a contact hole is equal to or smaller than the horizontal extent of a transistor contact 3A or 3B is.

Die vertikale Erstreckung des Kontaktloches, also senkrecht zu der Oberfläche des Substrats 1, überragt nicht nur die vertikale Ausdehnung des schaltaktiven Materials, also die Dicke der Schicht des schaltaktiven Materials 12. Vielmehr überragt das obere Ende des Kontaktloches das obere Ende des schaltaktiven Materials 12, so dass das obere Ende des Kontaktes, der in dem Kontaktloch gebildet wird, das obere Ende des schaltaktiven Materials überragt.The vertical extent of the contact hole, that is perpendicular to the surface of the substrate 1 , not only surpasses the vertical extent of the switching active material, ie the thickness of the layer of switching active material 12 , Rather overshadowed the upper end of the contact hole the upper end of the switching active material 12 in that the upper end of the contact formed in the contact hole projects beyond the upper end of the switching active material.

Wie in dieser Ausführungsform dargestellt, ist die Ausdehnung der Volumen des schaltaktiven Materials 12A, 12B in horizontaler Richtung – also parallel zu der Oberfläche des Substrats 1 – signifikant größer als die Dicke der Schicht des schaltaktiven Materials 12. Die Ausdehnung der Volumen 12A, 12B in der verbleibenden horizontalen Richtung, die in der schematischen Darstellung in die Papierebene hineinläuft, kann entsprechend gewählt werden, so dass längliche Volumen des schaltaktiven Materials gebildet werden. Entsprechend der in der Figur dargestellten Sicht ist diese Ausdehnung nicht dargestellt.As shown in this embodiment, the expansion of the volumes of the switching active material 12A . 12B in the horizontal direction - ie parallel to the surface of the substrate 1 - Significantly greater than the thickness of the layer of switching active material 12 , The expansion of the volume 12A . 12B in the remaining horizontal direction, which runs into the paper plane in the schematic representation, can be selected accordingly, so that elongate volumes of the switching active material are formed. According to the view shown in the figure, this expansion is not shown.

5 zeigt die gleiche Ansicht wie in den vorhergehenden Figuren, jedoch nachdem die Schichten abgeschieden wurden, aus denen die Elektrodenkontakte der Speicherzellen gebildet werden. 5 shows the same view as in the previous figures, but after the layers have been deposited, from which the electrode contacts of the memory cells are formed.

Eine optionale, vergleichsweise dünne Schicht wurde abgeschieden, die die Zwischenlage 14 bildet. Die Zwischenlage 14 kontaktiert die Kontaktflächen der Volumen des schaltaktiven Materials 12A, 12B. Zweck dieser Zwischenlage ist es, die thermische Isolierung zu den Volumen des schaltaktiven Materials zu verbessern und diese elektrisch zu kontaktieren. Ein geeignetes Material für diese Zwischenlage 14 ist beispielsweise Titan (Ti) oder Titannitrid (TiN), welches eine vergleichsweise geringe thermische, aber elektrisch akzeptable Leitfähigkeit aufweist.An optional, relatively thin layer was deposited, which is the intermediate layer 14 forms. The liner 14 contacts the contact surfaces of the volumes of the switching active material 12A . 12B , The purpose of this intermediate layer is to improve the thermal insulation to the volume of the switching active material and to contact them electrically. A suitable material for this liner 14 For example, titanium (Ti) or titanium nitride (TiN) has a comparatively low thermal but electrically acceptable conductivity.

Da die Verarbeitung von Titan oder Titannitrid im Vergleich zu dem üblicherweise verwendeten Wolfram signifikant aufwändiger und damit teurer ist, wird die Schichtdicke der Zwischenlage 14 vergleichsweise gering gehalten. Dementsprechend wird die Dicke der Schicht 14 so gewählt, dass die gewünschten Eigenschaften des Materials der Zwischenlage 14 zum Tragen kommen, gleichzeitig jedoch die Aufwände für die aufwändige und teure Verarbeitung gering gehalten werden.Since the processing of titanium or titanium nitride compared to the tungsten commonly used is significantly more expensive and therefore more expensive, the layer thickness of the intermediate layer 14 kept relatively low. Accordingly, the thickness of the layer becomes 14 chosen so that the desired properties of the material of the liner 14 At the same time, however, the expenses for the complex and expensive processing are kept low.

In einer nicht dargestellten Variante kann die Zwischenlage 14 nur auf die Kontaktoberflächen der Volumen des schaltaktiven Materials 12a, 12b aufgetragen werden, also ohne den Boden der Kontaktlöcher zu bedecken. Auf diese Weise werden die Eigenschaften des Materials der Zwischenlage 14 nur an den Kontaktflächen zu den Volumen 12a, 12b des schaltaktiven Materials wirksam.In a variant, not shown, the intermediate layer 14 only on the contact surfaces of the volumes of the switching active material 12a . 12b be applied, so without covering the bottom of the contact holes. In this way, the properties of the material of the liner 14 only at the contact surfaces to the volume 12a . 12b of the switching active material.

Nachdem die optionale Schicht der Zwischenlage 14 abgeschieden ist, wird eine Schicht 15 eines elektrisch leitfähigen Materials abgeschieden, die beispielsweise Wolfram oder ein anderes geeignetes Material zum Ausbilden eines Elektrodenkontakts sein kann. Diese Schicht 15 füllt die Zwischenräume aus, die noch zwischen den Volumen des schaltaktiven Materials 12A, 12B existieren und kann mit einem herkömmlichen CVD oder PVD (PVD = Physical Vapour Deposition) Verfahren abgeschieden werden.After the optional layer of the liner 14 is deposited, becomes a layer 15 of an electrically conductive material, which may be, for example, tungsten or another suitable material for forming an electrode contact. This layer 15 fills in the interstices that still exist between the volumes of the switching active material 12A . 12B exist and can be deposited with a conventional CVD or PVD (Physical Vapor Deposition) method.

Wie oben erwähnt, ist die Zwischenlage 14 optional und kann ausgelassen werden. In diesem Fall wird die Schicht 15 aus Wolfram oder einem anderen geeigneten Material zum Bilden eines Elektrodenkontakts direkt auf der Oberfläche des Wavers abgeschieden, so dass die Kontaktlöcher gefüllt werden. Als Folge des Auslassens der thermisch isolierenden Zwischenlage 14 verschlechtert sich das thermische Verhalten einer Speicherzelle, so dass ein höherer Stromimpuls zum Erhitzen des schaltaktiven Materials notwendig ist.As mentioned above, the liner is 14 optional and can be omitted. In this case, the layer becomes 15 of tungsten or other suitable material for forming an electrode contact directly on the surface of the wafer, so that the contact holes are filled. As a result of the omission of the thermally insulating intermediate layer 14 the thermal behavior of a memory cell deteriorates, so that a higher current pulse is necessary for heating the switching active material.

Wie in der Zeichnung dargestellt und oben mit Bezug auf die Kontaktlöcher erwähnt, überragt das obere Ende eines Kontakts die obere Kante des mit diesem Kontakt verbundenen Volumens schaltaktiven Materials 12A, 12B.As shown in the drawing and mentioned above with respect to the via holes, the top of a contact overhangs the top edge of the volume of switching active material associated with that contact 12A . 12B ,

Nachdem die Schicht 15 abgeschieden wurde, wird die Oberfläche des Chips als Vorbereitung für die nächsten Verfahrensschritte planarisiert, beispielsweise unter Verwendung eines herkömmlichen chemisch mechanischen (CMP = chemical-mechanical-polishing)Polierverfahrens. Der Planarisierungsprozess wird angehalten, sobald der in der Darstellung dargestellte Zustand erreicht ist, wenn also das Elektrodenkontaktmaterial von der Oberfläche des Isoliermaterials, welches die Volumen des schaltaktiven Materials 12A, 12B bedeckt, entfernt ist.After the shift 15 The surface of the chip is planarized in preparation for the next process steps, for example using a conventional chemical mechanical polishing (CMP) polishing process. The planarization process is stopped as soon as the state shown in the illustration is reached, that is, when the electrode contact material from the surface of the insulating material, which is the volume of the switching active material 12A . 12B covered, away.

In den beschriebenen Schritten werden damit die Volumen des schaltaktiven Materials gebildet. Die Kontaktoberflächen zum Anschluss eines Volumens von schaltaktivem Material 12A, 12B an Elektroden sind senkrecht zu der Oberfläche des Substrats 1, so dass die Flächennormale parallel zu der Oberfläche des Substrats ist, und wurden in einem einzigen Verfahrensschritt gebildet, nachdem das schaltaktive Material abgeschieden wurde.In the described steps so that the volume of the switching active material are formed. The contact surfaces for connecting a volume of switching active material 12A . 12B At electrodes are perpendicular to the surface of the substrate 1 such that the surface normal is parallel to the surface of the substrate and were formed in a single process step after the switching active material was deposited.

Anschließend wurden beide Elektrodenkontakte 16 gebildet, wobei die Elektrodenkontakte 16 mit dem Volumen schaltaktiven Materials 12A, 12B der Speicherzellen elektrisch verbunden sind.Subsequently, both electrode contacts 16 formed, wherein the electrode contacts 16 with the volume of switching active material 12A . 12B the memory cells are electrically connected.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verbinden die Elektrodenkontakte 16A, 16C jeweils ein Volumen des schaltaktiven Materials 12A, 12B mit einem Transistorkontakt 3A, 3B. Im Unterschied dazu verbindet der Elektrodenkontakt 16B zwei gegenüberliegende Kontaktflächen der Volumen schaltaktiven Materials mit einem Anschluss 17, der die Verbindung zu einer anderen Leitung herstellt, beispielsweise einer Bitleitung.In the illustrated embodiment, the electrode contacts connect 16A . 16C one volume each of the switching active material 12A . 12B with a transistor contact 3A . 3B , In difference To do this, the electrode contact connects 16B two opposite contact surfaces of the volume switching active material with a connection 17 which establishes the connection to another line, for example a bit line.

In 6 sind die Ergebnisse der letzten Verfahrensschritte dargestellt. D.h., in einem weiteren Schritt wird eine Isolierschicht 18 abgeschieden, die die darunter liegenden Elemente bedeckt und elektrisch gegeneinander isoliert und die zum Erreichen einer planaren Oberfläche verwendet wird. Anschließend wird mittels eines bekannten lithographischen Ätzverfahrens ein Kontaktloch für einen Anschluss 17 gebildet. Der entsprechende Ätzprozess wird so lange durchgeführt, bis die Kontakte 16 freigelegt sind, jedoch spätestens angehalten, bevor das schaltaktive Material 12 erreicht ist. Danach wird eine Schicht geeigneten elektrisch leitenden Materials, beispielsweise Wolfram mittels eines konventionellen Verfahrens, beispielsweise CVD, auf der Isolierschicht 18 abgeschieden und mittels eines geeigneten Planarisierungsverfahrens planarisiert, beispielsweise mittels CMP. Der Anschluss 17 schließt an den Elektrodenkontakt 16B an und bildet eine elektrische Verbindung zwischen dem Elektrodenkontakt 16B und einer weiterführenden Leitung, wie oben erwähnt beispielsweise einer Bitleitung.In 6 the results of the last process steps are shown. That is, in a further step, an insulating layer 18 deposited, which covers the underlying elements and electrically insulated from each other and which is used to achieve a planar surface. Subsequently, by means of a known lithographic etching process, a contact hole for a connection 17 educated. The corresponding etching process is carried out until the contacts 16 are exposed, but stopped at the latest before the switching active material 12 is reached. Thereafter, a layer of suitable electrically conductive material, for example tungsten, is deposited on the insulating layer by means of a conventional method, for example CVD 18 deposited and planarized by means of a suitable planarization process, for example by means of CMP. The connection 17 closes at the electrode contact 16B and forms an electrical connection between the electrode contact 16B and a continuation line as mentioned above, for example, a bit line.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann eine weitere Leitung 19, beispielsweise eine Bitleitung, auf der Isolierschicht 18 bzw. der Oberfläche des Anschlusses 17 gebildet werden. Die Leitung 19 kann dabei aus einem geeigneten Material und unter Verwendung eines bekannten Verfahrens wie beispielsweise CVD oder PVD abgeschieden werden und anschließend mittels eines bekannten lithographischen Ätzverfahrens strukturiert werden.In a subsequent process step, another line 19 , For example, a bit line, on the insulating layer 18 or the surface of the connection 17 be formed. The administration 19 can be deposited from a suitable material and using a known method such as CVD or PVD and then patterned by a known lithographic etching process.

In den beschriebenen Verfahrensschritten wird damit ein Verfahren zum Bilden von Volumen oder Linien schaltaktiven Materials offenbart, die horizontal und vertikal in Isoliermaterial eingebettet sind. Die Oberflächen für beide Elektrodenkontakte einer Speicherzelle werden in einem nachfolgenden Schritt mittels eines einzigen Ätzschrittes gebildet, wobei Kontaktlöcher gebildet werden, die mit Kontaktmaterial gefüllt werden, so dass die Kontakte in vertikaler Richtung die Volumen des schaltaktiven Materials überragen. Damit wird ein Verfahren beschrieben, in dem die Kontaktoberflächen und die Kontakte gebildet werden, nachdem das schaltaktive Material abgeschieden wurde.In The described method steps is thus a method for Forming volumes or lines of switching active material disclosed which are embedded horizontally and vertically in insulating material. The surfaces for both Electrode contacts of a memory cell are in a subsequent step by means of a single etching step formed, with contact holes be formed, which are filled with contact material, so that the contacts project in the vertical direction the volume of the switching active material. Thus, a method is described in which the contact surfaces and the contacts are formed after the switching active material was separated.

Der eine einzige Ätzprozess zum Bilden der Kontaktlöcher für die Kontakte ermöglicht die Minimierung von Overlaytoleranzen, so dass die Speicherzellenfläche auf ein Minimum von 8 F2 bis 6 F2 verringert werden kann.The single etch process for forming the contact holes for the contacts enables the minimization of overlay tolerances so that the memory cell area can be reduced to a minimum of 8 F 2 to 6 F 2 .

Weiterhin sind die Kontaktflächen zu den Elektrodenkontakten an den gegenüberliegenden Stirnflächen der Volumen des schaltaktiven Materials platziert, so dass der Stromflusspfad durch ein Volumen schaltaktiven Materials gradlinig ist und damit parasitäre Widerstände verringert werden.Farther are the contact surfaces to the electrode contacts on the opposite end faces of Volume of switching active material placed so that the current flow path is linear due to a volume of switching active material and thus reduces parasitic resistances become.

Zusätzliche Verfahrensschritte werden im Vergleich zu einem herkömmlichen Herstellungsprozess für bekannte Speicherzellen des "bridge" Typs nicht benötigt. Das Verfahren kann auf der Oberfläche eines Substrats wie beschrieben in 2 aufsetzen, wobei das Substrat bis dahin mit herkömmlichen Verfahren gebildet wurde.Additional process steps are not needed as compared to a conventional manufacturing process for known "bridge" type memory cells. The method can be applied to the surface of a substrate as described in 2 set up, wherein the substrate has been formed by conventional methods.

Schließlich ist noch zu erwähnen, dass der soweit gebildete und die nach dem beschriebenen Verfahren produzierten Speicherzellen enthaltende Chip weiter ver- und bearbeitet wird, beispielsweise um die soweit gebildeten Speicherzellen über die Elektroden nach an sich bekannten Verfahren beispielsweise weiter anzuschließen.Finally is to mention that so far formed and that according to the described method produced chip memory chip further processed and processed is, for example, the memory cells formed so far on the electrodes For example, continue to connect according to known methods.

11
Substratsubstratum
2a, 2b2a, 2 B
Auswahltransistorselection transistor
3a, 3b3a, 3b
Transistorkontakttransistor Contact
44
Masseleitungground line
55
Isolator in Substratinsulator in substrate
6a, 6b6a, 6b
Erster ELektrodenkontaktfirst electrode contact
77
Zweiter Electrodenkontaktsecond Electrodenkontakt
8a, 8b8a, 8b
schaltaktives/Phasenwechsel-Materialswitching active / phase change material
99
V0 KontaktV0 Contact
1010
Bitleitungbit
1111
Schicht isolierenden Materialslayer insulating material
1212
Schicht schaltaktiven Materialslayer switching active material
12a, 12b12a, 12b
Volumen schaltaktiven Materialsvolume switching active material
1313
Schicht isolierenden Materialslayer insulating material
1414
Ti/TiN ZwischenlageTi / TiN liner
1515
Wolframtungsten
1616
Elektrodenelectrodes
16a, 16b, 16c16a, 16b, 16c
Elektrodeelectrode
1717
Anschlussconnection
1818
Isolierschichtinsulating
1919
Bitlinebitline

Claims (14)

Verfahren zum Bilden einer Speichervorrichtung mit einer Vielzahl von Speicherzellen auf einem Substrat (1), wobei das Substrat (1) Transistorkontakte (3A, 3B) zum Anschluss einer Speicherzelle an einen Auswahltransistor (2A, 2B) aufweist und jede Speicherzelle ein Volumen (12A, 12B) eines schaltaktiven Materials (12) aufweist, mit folgenden Schritten: Abscheiden einer ersten Schicht von isolierendem Material (11) auf dem Substrat (1); Abscheiden einer Schicht schaltaktiven Materials (12) auf der ersten Schicht des isolierenden Materials (11); Strukturieren der Schicht des schaltaktiven Materials (12), um Volumen (12A, 12B) des schaltaktiven Materials (12) auszubilden; Abscheiden einer zweiten Schicht isolierenden Materials (13); Bilden von Kontaktlöchern in der ersten Schicht des isolierenden Materials (11), der schaltaktiven Materialschicht (12) und der zweiten Schicht isolierenden Materials (13) in einem einzigen Verfahrensschritt, und Füllen der Kontaktlöcher mit einem leitenden Material, um erste und zweite Elektrodenkontakte (16) zum Anschließen der Volumen (12A, 12B) des schaltaktiven Materials (12) zu bilden.Method for forming a memory device having a multiplicity of memory cells on a substrate ( 1 ), the substrate ( 1 ) Transistor contacts ( 3A . 3B ) for connecting a memory cell to a selection transistor ( 2A . 2 B ) and each memory cell has a volume ( 12A . 12B ) of a switching active material ( 12 ) comprising the steps of: depositing a first layer of insulating material ( 11 ) on the substrate ( 1 ); Depositing a layer of switching active material ( 12 ) on the first layer of the insulating material ( 11 ); Structuring the layer of the switching active material ( 12 ) to volume ( 12A . 12B ) of the switching active material ( 12 ) to train; Depositing a second layer of insulating material ( 13 ); Forming contact holes in the first layer of the insulating material ( 11 ), the switching active material layer ( 12 ) and the second layer of insulating material ( 13 ) in a single process step, and filling the contact holes with a conductive material to first and second electrode contacts ( 16 ) for connecting the volumes ( 12A . 12B ) of the switching active material ( 12 ) to build. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Ausbilden der Kontaktlöcher eine Schicht elektrisch leitenden, thermisch isolierenden Materials (14) abgeschieden wird.The method of claim 1, wherein after forming the contact holes, a layer of electrically conductive, thermally insulating material ( 14 ) is deposited. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein erster Elektrodenkontakt (16A, 16C) auf der Oberfläche eines ersten Kontaktes gebildet wird, um ein Volumen (12A, 12B) des schaltaktiven Materials (12) mit einem Transistorkontakt (3a, 3B) in dem Substrat (1) zu verbinden.Method according to one of the preceding claims, wherein a first electrode contact ( 16A . 16C ) is formed on the surface of a first contact to a volume ( 12A . 12B ) of the switching active material ( 12 ) with a transistor contact ( 3a . 3B ) in the substrate ( 1 ) connect to. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder mit einer Bitline verbundene Elektrodenkontakt (16B) zwischen zwei benachbarten Volumen (12A, 12B) schaltaktiven Materials (12) gebildet wird, um einen gemeinsamen zweiten Elektrodenkontakt der beiden benachbarten Volumen (12A, 12B) des schaltaktiven Materials zu bilden.Method according to one of the preceding claims, wherein each electrode contact ( 16B ) between two adjacent volumes ( 12A . 12B ) switching-active material ( 12 ) to form a common second electrode contact of the two adjacent volumes ( 12A . 12B ) of the switching active material. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche weiterhin umfassend den Schritt, dass ein Elektrodenkontakt (17) auf dem zweiten Elektrodenkontakt (16B) gebildet wird, um den zweiten Elektrodenkontakt (16B) mit einer Bitline (19) zu verbinden.Method according to one of the preceding claims, further comprising the step that an electrode contact ( 17 ) on the second electrode contact ( 16B ) is formed to the second electrode contact ( 16B ) with a bitline ( 19 ) connect to. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Hartmaskenschicht auf der Schicht des schaltaktiven Materials (12) abgeschieden wird, und wobei die Hartmaskenschicht in denselben Verfahrensschritten zum Ausbilden der Volumen (12A, 12B) des schaltaktiven Materials geätzt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein a hard mask layer on the layer of the switching active material ( 12 ), and wherein the hard mask layer in the same process steps for forming the volume ( 12A . 12B ) of the switching active material is etched. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Hartmaskenschicht auf der zweiten Schicht isolierenden Materials (13) abgeschieden wird, und wobei diese Hartmaskenschicht in denselben Verfahrensschritten geätzt wird, wenn die Kontaktlöcher geätzt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein a hard mask layer on the second layer of insulating material ( 13 ), and wherein this hard mask layer is etched in the same process steps when the via holes are etched. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das elektrisch leitende, thermisch isolierende Material (14) Titan oder Titannitrid ist und wobei das elektrisch leitende Material (15) zum Füllen der Zwischenräume Wolfram ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the electrically conductive, thermally insulating material ( 14 ) Titanium or titanium nitride and wherein the electrically conductive material ( 15 ) to fill the gaps is tungsten. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kontaktfläche des schaltaktiven Materials 12 zum Verbinden mit den Elektroden (16A, 16B, 16C) nach dem Abscheiden des schaltaktiven Materials (12) gebildet werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the contact surface of the switching active material 12 for connecting to the electrodes ( 16A . 16B . 16C ) after the deposition of the switching active material ( 12 ) are formed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Substrat (1) eine Referenzebene bildet, und wobei die Flächennormale der Kontaktflächen der Volumen (12A, 12B) des schaltaktiven Materials parallel zu der Referenzebene ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the substrate ( 1 ) forms a reference plane, and wherein the surface normal of the contact surfaces of the volume ( 12A . 12B ) of the switching active material is parallel to the reference plane. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Kontaktflächen zum Verbinden der Volumen schaltaktiven Materials (12A, 12B) mit den Elektroden (16A, 16B, 16C) in einem einzigen Ätzschritt gebildet werden.Method according to claim 10, wherein the contact surfaces for connecting the volumes of switching-active material ( 12A . 12B ) with the electrodes ( 16A . 16B . 16C ) are formed in a single etching step. Speichervorrichtung mit einer Vielzahl an Speicherzellen auf einem Substrat (1), welches eine Referenzebene definiert, und wobei jede Speicherzelle ein Volumen schaltaktiven Materials (12A, 12B) mit Kontaktflächen aufweist, und mit Elektroden zum Verbinden des Volumens (12A, 12B) an den Kontaktflächen, wobei die Flächennormale der Kontaktflächen parallel zu der Referenzebene ist und wobei die Ausdehnung der Elektroden (16A, 16B, 16C) senkrecht zur Referenzebene die Ausdehnung der Kontaktflächen des Volumens des schaltaktiven Materials überragt.Memory device with a plurality of memory cells on a substrate ( 1 ), which defines a reference plane, and wherein each memory cell contains a volume of switching active material ( 12A . 12B ) with contact surfaces, and with electrodes for connecting the volume ( 12A . 12B ) at the contact surfaces, wherein the surface normal of the contact surfaces is parallel to the reference plane and wherein the extension of the electrodes ( 16A . 16B . 16C ) perpendicular to the reference plane, the extent of the contact surfaces of the volume of the switching active material surmounted. Speichervorrichtung nach Anspruch 12, wobei eine Schicht thermisch isolierenden, elektrisch leitenden Materials (14) zwischen den Kontaktflächen einer Elektrode (16A, 16B, 16C) und dem Volumen des schaltaktiven Materials (12A, 12B) platziert ist.A memory device according to claim 12, wherein a layer of thermally insulating, electrically conductive material ( 14 ) between the contact surfaces of an electrode ( 16A . 16B . 16C ) and the volume of the switching active material ( 12A . 12B ) is placed. Speichervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 12 bis 13, wobei die Schicht des thermisch isolierenden, elektrisch leitenden Materials (14) Titan oder Titannitrid ist.Storage device according to one of the preceding claims 12 to 13, wherein the layer of the thermally insulating, electrically conductive material ( 14 ) Is titanium or titanium nitride.
DE102006026718A 2006-06-08 2006-06-08 Memory device e.g. programmable ROM, forming method, involves forming contact holes in layers of insulating material and layer of active material, and filling contact holes with conducting material to form electrode contacts Withdrawn DE102006026718A1 (en)

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