TWI233204B - Nonvolatile memory element and associated production methods and memory element arrangements - Google Patents
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1233204 修正 曰 M3t 92119191 五、發明說明（1) 發明之領域 記，i::!'關於一種非揮發記憶體元件、其產製方法及 2發性記憶體元件…在生成步驟之後，可知至才：有 用預：：ί傳導性狀態，且傳導狀態間的轉換，可藉由使 的計劃電壓進行-次或多次的影響。 件上:’至第一 ’係說明-般形式的非揮發記憶體元 件=間化的區段圖與簡化的u—丨特性曲線，如美國專利 5’360，981中所述者。 根據第一圖A，此非揮發記憶體元件具有一第一電極 成於其上的一轉換材質2以及一第二電極3，該電極工 與-極3對應連接用於電壓的應用與電場E的產生。該轉換 材質2包含如飽和的氫非晶矽半導體材質（氫化非晶型 矽），其具有P-型掺質。例如，一電傳導材質，較佳為鉻 係用作為該第一電極1。該第二電極3之合適的選擇，係造 成該轉換材質2之類比轉換作用或是數位轉換作用。根據 第一圖A，例如使用釩（V)、鈷（Co)、鎳（Ni )盥（Tb)作 (w)或銀（Ag)則是會具有數位轉換作用。 此非揮發記憶體元件的特性是特別需要一生成步驟， 其係在開始進行，且可在第一位置形成該記憶體元件之實 際非揮發記憶體性質。 根據第一圖B，例如初始存在的線性U - I特性曲線，僅
第4頁 2004.10.li.Q04 1233204 五 發明說明（2) __ 藉由應用-生成電壓Fa ’係 性曲線範圍。此生成電壓Fa係相對的二圖c之二體特 係於5至3。伏特之間，根據 U :圍 特進行生成步驟。 风也座h二-20伏 因此，僅在此生成步驟已進 電壓FA於該轉換材質2之後， 疋在使用此生成 有非揮發記憶體性質，：例二一 狀態或是特性曲線分支開（Οί〇與關（qff) $ ===生_ :該㈣之特性曲線’鉻(Cr)係被用作為電極：圖 有P-型摻質之飽和的氫非晶矽係作為轉換材質2。、且/、 根據第一圖C在生成步驟之徭所γ ―、 向來回移動。 你/口則頭方 更 可藉由 該傳導 態或特 另一設 傳導性 兩傳導 或者是 根據第 性狀態 精確地，例如一轉換材質2且古 φ 柿闲机舛+ ^有該傳導狀態開（ON) 使用5又计電壓Verase約2 · 5伏特而妯£ 饤_被再次设計，因 性狀悲或特性曲線分支開（〇 N) ㈣ b 、^ )轉變至其他傳導 性曲線分支關（OFF )。同樣的方斗、士 7手—Γ生狀 万式中，例如可藉由 計電壓Vwr i t e - 3伏特，於該轆抱 Λ轉換材質2再次產生該 狀態開（0Ν)。在此方式中，哕#F αα & 。亥知KA的特性曲線中該 性狀態開（0N)與關（OFF)之間可 J」向别或向後轉變， 影響低於該設計電壓設計的個別的讀取電壓V ， -圖C可為i伏特。由於該族“特性曲線或是；導 開（OfO與關（OFF)—旦設計好了，在此轉換材質2中
第5頁 五、發明說明（3) ί::改變’所以係以相關的讀取電流獲得-非揮發記憶 段圖第Γ Γ說0m用的非揮發記億體元件之簡化ε 上形成P -掺雜的飽和的氫非 卜摻雜餘和的氫非晶石夕声2B :飞拉非人日日石二'，該石夕表面係與 轉換材質2更且右去妓/ 接合。向著第二電極3，該 P — n-i纟士谨。跄姑未摻雜的雜飽和的氫非晶矽，因而得到 f+ > Ί 。 a此種形式的非揮發記憶體元件之優點為 用於所需的味出牛ΐ 言，電極材質較不是關鍵， 材質，g 1日i ν 1 Α之甩壓係高於根據第一圖Α之該轉換 Γ因。 不能作為往後大部分非揮發記憶以的生產 第二圖B係說明在生成| 卜 曲線，造成—改善的設計，^因：後，、簡化的族κΑ特性 與關（_)間較高的距離。口為不问的傳導性狀態開⑽） 發明之概述 所以本發明之目的係 產製方法及記憶體元件排 '、：揮發記憶體元件、其 體電路中。特別地，本發明之目用整合於習用之半導 形成該非揮發記憶體作用。 糸優化該生成步驟，以 根據本發明，本發明 第1項中該非揮發記憶體元件之特徵、係藉由申請專利範圍 由申請專利範圍第8項之方以二二此目的之達成係藉 24項之記憶體元件排列之特徵。申請專利範圍第22至
第6頁 2004.10.1L 〇〇6 1233204 _案號 92119191 月 五、發明說明（4) 特別係透過使用至少一電場放大器結構於至少一 極，用於放大該轉換材質中電場的場強度，該生
需的該電壓係很高，係可被大卜& A 件可被首次連結或組合於Κ = =些記憶體元 路。 白用的丰導體電路，例如CMOS電 該電場放大器結構較佳係包含該電極之 出至該轉換材質中，例如係一小尖物（ti 出物/、係犬 或是邊緣（edge)，角度較佳係s9H) 合的非揮發記憶體元件中以特別簡單的= 的電場高峰或電場增加。 飞 了形成所需 該轉換材質較佳係包含飽和的氫非 其亦可使用多層結構，1該電 ：：導體材質’ 關於生產一非揮發記憶體元件的=係》：=材質。 中形成-凹處’以及形成該第一電極，哕」在-輔助層 電傳導材質充填，因此可在後續的步驟=係第一 式形成該電場放大器結構。 特別簡單的方 在此範例中，該電傳導材質較佳 在該凹處區域中生成—銜接凹處，出^方式沉積，其 式’該電傳導材質被回蝕至少至該=由非等向性的蝕刻方 由非等向性的钱刻方式，將該輔η層的表…及藉 部。在此方式中，在第一電極形成I餘至该凹處的底 導致所欲的電場增加’且因而 ^的小尖物（tip)，其 然而，在另一方面，亦可能=生成電壓。 傳導材質後退至少至該輔助層的2磨光的方法造成該電 ’且藉由後續選擇性
’4· 10· 12· 007 1233204 五 '發明說明（5) 的钱刻方式將該輔助層回钱一預弁 第-電極獲得非常尖的邊緣或角先其^=所，此可，該 大或是電場增加。 〃 ^ 奴的電場放 =另-方面’在該凹處中可藉由蝕刻 少一預先決定量的電傳導材質， Y移除至 構造的電傳導層，其中在該凹處區薄 且最後藉由非等向性蝕刻方法或—間付:妾凹處’ 導層回蝕至少至該輔助戶之Is ]隔物方法，將該電傳 一 乂 表面。在藉由非等向性蝕刿方 / 回蝕^驟之後，該輔助層被回蝕至少至該彳r接二声 的底部區域，可在該轉換材質之 二二 ^ 物結構所造成的電場放大器結二tf::再;;由該間隔 的生成電壓可被大幅降低。構次電场增加’因此該所需 關於記憶體元件排列方面， 列於矩陣形式中，且其連接係藉：排列意=件係排 與排列在列形式的字元線=攔：式的位元線 -電極係經由一歐姆接合或二極；接巧體的第 一半導體基質中所形成的個別 口 接電！·生連接至 貝的表面上的帶狀形式中，將 + V體基 電極進行圖案化。 將形成個別位元線的個別第二 每-個非揮$ u面φ在厂己憶體元件的排列中’對於 擇電晶體，該半導體基質中可形成-選 汲極區域的制層的字元線與作為第一源極/ 區域係電性連接至該記憶體元件的個別第
1233204 -___年月 日 修正 五、發明說明（6) ' --- 亦可獲得新的高整合性的非揮發記憶體元件排列。 本發明之其他優點係如申請專利範圍依附項中 發明之詳細說明 本發明係藉由根據第一圖A之記憶體元件為基礎，說 明簡化的非揮發記憶體元件，相同的元件符號係指相同或 對應的層或元件。然而，特別地，該轉換材質2亦具有多 層的結構，特別係具有不同摻雜之無定型半導體材質。 第一實施例 根據第三圖A，根據第一實施例該非揮發記憶體元件 SE包含一轉換材質2與兩個電傳導電極1與3於該轉換材質 2，可使用一電壓於該電極，且可在該轉換材質2中產生'一 電場E。在此範例中，該轉換材質2具有特殊的性質，其中 在生成步驟後，至少有兩個不同的傳導性狀態，其中可藉 由使用預先決定的設計電壓重複影響轉換。 曰 飽和的氫非晶矽或對應的多層結構較佳係作為該轉換 材質2，非晶矽的製備係藉由所謂的發光釋放技術（^丨 discharge technique)。再者，該第一電極丨與該第二電 極2係包含合適的電傳導材質，其較佳係具有金屬。 適合作為該第一電極與第二電極丨與3以及該轉換材質 2之可能材料表列如下，仍有其他材質是可接受的：
2004.10.12.009 1233204 _案號92119191_年月日_ 五、發明說明（7) 第一電極 轉換材質 第二電極 不鏽鋼 p-n-i-接雜的 a-Si : Η 金(Au)或銘(A1) 不鏽鋼 ρ-η-ι-接雜的 a-Si : Η 金(Au)或鋁(A1)或鉻化鎳(NiCr) §S(Cr) p-n-卜摻雜的a-Si : Η 或 n-p-丨-摻雜的a-Si : Η 或 p-i-n-摻雜的 a-Si : Η 錯(ΑΓ)或絡(Cr) 鉻(Cr) Ρ-摻雜的a-Si : Η 釩(V) 鉻(Cr) ρ-摻雜的a-Si : Η 銀(Ag)、鋁(A1)、鉻(Cr)、錳 (Μη)、鐵(Fe)、鎢(W)、釩(V)、 鎳ΓΝΠ ' 姑(Co)、鋁(Mo)、鉛(Pd) 絡(Cr) a-SiC ： Η 鎳(ΜΓ) 絡(Cr) a-SiN : Η 或 a-SiC ： Η 鎳(ΝΓ)或鉬(Mo) ia(Al) 四面體的無定型碳 鋁(AJ) 電化學的鈍陰極 硫硒碲玻璃 (chalcogenide glass)具有 超過30%的銀(Ag) 可氧化的銀(Ag) (陽極） Indium-TiN 氧化物 硫硒硫合金 (Chaicogenide alloy) 金屬 目前為止在該轉換材質2中的製程尚未被完全闡明， 雖然其假設特別是當使用非晶矽時，使用預先決定的電壓 在非晶型材質中形成該轉換材質電傳導或金屬細絲，自使 用相反電壓或相反電流之後，該預先決定的電壓係被破 壞。 本發明的重點在於至少一電極1或3具有至少一電場放 大器結構4，用以放大該轉換材質2中該電場E之電場強 度。因此，根據第三圖A在第一電極1形成一小尖物4作為 電場放大器結構，其造成該轉換材質2中電場E的顯著放 大。此電場的放大造成電場的高峰於該轉換材質2中，其 具有較佳的效應特別係對於上述之生成步驟。 根據第三圖B，如第三圖A中所述的非揮發記憶體元件 SE與電場放大器結構4，一般所需要的生成電壓FA約20伏
第10頁 2004.10.12.010 1233204 五 、發明說明（8) 特，係轉變至例如降低的生成 可如習用CMOS可用之電㈣圍。’電屢範圍 體元件中該電場放大器結構4 〜非揮發記憶 至習用的半導體元件中，=得此兀件可被首次整合 操作，較佳係低於5伏特。11圍低於10伏特進行 路可被簡r因而可大幅降:二= 根據第二圖C，該揮於守愔鹏一 、 在生成步驟之後具有修飾族κ ::或質2， J低的生成電壓FB。在此範例知 線一族係以κΑ表示。因此，在兮笛 ^ α 1议Α 特性曲 放大結構4，不僅係降低的生在：電弟壓電= 二形成的電場 :2或該非揮發記憶體元職之特 二材 範圍‘。 相反的記號其係延伸至正的電壓 :此，不僅可以降低生成電壓，亦可將該計劃電壓 Verase /、Vwrite用於個另ij的分界條件。 弟一貫施例 J四圖A與第四圖“系根據本發明之第二實施 ::揮务記憶體元件之簡化的區段圖與簡化的u 曲 線，在下列重複的說明中相 萌 的層或元件。 门的凡件付说係指相同或對應 根據第四圖A 僅有-小尖物4Α生成在該第 1 ’該小尖物4Α對面亦有生成對應的小尖物4β，★為= 1233204 五、發明說明（9) 二電極3之電場放大器結構，因此可生成兩方向的電場放 大’亦即正電壓與負電壓。由於該非揮發記憶體元件sE中 ，電場放大器結構4A與4B，可再次降低該生成電壓，根據 四圖B可在正電壓範圍將特性曲線自&壓縮至h。因此， 亦可能不但降低用於存寫或是將傳導性狀態自關⑺改 變到開⑽）的設計電壓Vwme，亦可降低用於消去該非揮發 圮憶體元件SE或用於改變開（0N)傳導性狀態至該關（〇FF) 傳導性狀態的設計電壓。除了大幅降低生成電壓F ， 用於在該轉換材質2中或是非記憶體元件SE中產生該非揮 發記憶體行為，由於該電場放大器，可獲得特性曲線的使 用，特別係降低所需的存寫與消除電壓。在此方式中，可 了解新的非揮發記憶體與大副降低的操作電壓，以及大幅 改善的電流或電力的節省。 田 根據该第一與該第二實施例，一小尖物係生成在該 一電極1與/或該第二電極3，作為電場放大器結構。g 而，在相同的方式中，該電極丨與3的其他突出物，例:妒 成角或是邊緣，亦可作為電場放大器結構，其係突^ 轉換材質2中，且至少局部放大其中該電場£的電場強产二 該電極1與3中該小尖物、角或邊緣的角度，較佳係為ς 角，亦即角度S 90度，因此可利用非常簡單的方式形= 部的電場高峰。然而，如下所示之方法，特 ^ ° 又有效節省成本^法。 ^係其為間單 第三實施例 第五圖Α至第五圖Ε係根據本發明之第三實施例，_ J，間化
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二月生產一非揮發記憶體元件之主要方法步驟， ::說明中相同的元件符號係指相同或對件 =五圖A’首先在一載體材質τ上形成一輔；件且 •口只層中生產一凹處V。、該載體材質τ較佳係一半 (s〇，其中已藉由sti(淺溝渠隔離，Shallow Tren= 土貝 Isolation)方法形成活性區域，且摻雜槽與/或完全 分完成的半導體元件已存在。當然，除了該較佳的/導 體基質之外，亦可使用其他載體材質，例如s〇I或氧化 石夕、藍寶石石夕晶（silicon on sapphire)等。 如同該輔助層ϊ，較佳係一介電質層或絕緣層沉積於 該載體材質Τ的整個區域上且具有凹處V，但是其亦可能係 使用另一材質與電性傳導材質。 此 在形成該凹處ν的過程中，其組成一溝渠或一孔洞於 該輔助層I中，形成一電阻層，而後藉由習用光平板印刷 方法進行圖案化。之後，藉由該圖案化的電阻層（未出示 於圖中）將至少一部分的輔助層I移除，其中根據第五圖 A，該輔助層I係被完全移除至該載體材質τ，且因此生成 一深溝渠或深孔洞做為該凹處V。最後，該電阻層被移 除，且可能進行〆清洗步驟，以移除可能產生的污染物。 較佳係藉由非等向性姓刻，例如反應性的離子蝕刻 (RIE)形成該凹處，因此可獲得該凹處V之垂直壁。 根據第五圖B，在/後續步驟中，以第一電性傳導材質填 充該凹處V，用於形成一第一電極1，其中在該輔助層I的 表面上進行一金屬（如鎢）的化學沉積方法（CVD，化學蒸氣
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沉積，Chemical Vap0r Depositi〇n)，在該凹處v的區域 中，而後在該沉積材質1中生成一銜接的凹處n。 如上所述，如第一電極丨之電性傳導材質，亦可自上 述的表中選擇材質或是藉由其他方式生成。 根據第五圖C ,在後續的步驟中，該電性傳導材質丨係 退縮至少至該輔助層I之表面，亦即至該初始表面的相同 程度’利用非等向钱刻方法特別係作為回钱步驟且該結構 中所示係為該第一電極1。因此，該銜接凹處” 被接官或轉型至該凹處v中。 根據第五圖D，而後造成該轉助層J退縮，誃 係作為電場放大器結構餘該第一電極1中，且大幅：、大 ,輔助層1之上。該輔助層較佳係回蝕至 在 底部區域’其造成（-溝渠之）該小尖物或角或邊緣處^之 2二ί成該輔助層1退縮之過程’較佳係藉由非等向性口 蝕步驟於該第一電極丨之材質。 门丨生回 最後，根據第五圖Ε，在該第一電極丨上形成— ^且在其中形成其電場放大器結構4Α，#中开用成轉換材 進：：Γ戈”ϊ構可被用作為材質。在此範例中較佳表係 、和的氫非晶石夕或對應多層之沉積。 ’、 2之矣為了完成該非揮發記憶體元件SE，最後在該轉換姑哲 中的从面*上形成第二電傳導電極3，原則上亦可使用上诚矣 柽才質。取決於個別的應用，隨可進行該第二傳 電極3之平面化與/或圖案化。 r生傳導 例如’藉由沉積含金屬層而形成該第二電極3。
第14頁 2〇04· 10· 12.014 1233204 五、發明說明（12) 第四實施例 第六圖A至第六圖C係根據本發 說明生產一非揮發記憶體元件 貫施例，簡化 複的說明中與第一圖至第四圖相ϋ驟’在下列重 對應的層或元件。 ° 、凡件符號係指相同或 根據第五圖Α與第五圖Β中繁二给> 施行於第四實施例中，因此可夂f例的製備方法，亦 根據第六圖A，在第四實施例中’考以十二的:明。 該凹處V，用於形成一第一電 =傳導材質充填 進行一平面化方法，以造成傳^^ ” B)’首先 輔助層I之表面。較佳係於該鎢層丨 貝 夕退縮至該 (CMP) ’因此可得第六眼中所示曰的區段2化學機械破壞 根據第六圖B，後續造成誃鍤 二、 sdl，例如藉由回餘步驟，以^ s j退縮預先決定的 於其中的邊緣4A作為電場放大器=。一電極1 ’且形成 根據第六圖C，如第二杂# y t上 極1的表面上，生成—轉：；；2列在:輔助層1與該第-電 3係生成於其上，因此可 古取後5亥弟二電傳導電極 記憶體元件。在此範例中/、=的生成電壓的非揮發 -電極1之右角邊緣4A中。關於電 '放大構係位於該第 】極3之製程’可參考第三實施例成〜轉換材質2與該第二 第五實施例 第七圖A至第七圖D传奸械士 & 〇 說明生產-非揮發纪ί本發明之第五實施例，簡化 非俾’"己^體几件之主要方法步驟，在下列重 1233204 五、發明說明（13) 複的說明中與第一圖至第六圖相同的元 對應的層或元件。 付就係指相同或 根據第七圖A，如第五圖A與第五圖丄 一 實施例，首先在該凹處V中移除該第一弟，、圖A所不之 質1之預先決定的量（d2)。在此範例中1 =性傳^才 蝕刻方法，以回蝕該電性傳導層丨。 又土，丁、使用習用 :據第七圖B，而後形成一薄結構 一銜接凹處VV係保持於該凹處v的區域中。:二，、
貝 且夕層結構形成該第一電極。 傳導，ί ΐ七圖C ’而後藉由非等向姓刻方法，將該電性 下電性傳導層退縮或至少回敍至該輔助層I之 二用二可付該小尖物4Α。纟第七圖β與與第七圖C較佳 ί :4Α ί用的間隔物方法，以形成該第-電極1中的該小 =第七圖D ’係使用第六圖Μ第六圖c中所述的方 :ί二：Ϊ辅助層1係藉由一非等向蝕刻方法，被回蝕至 ^何φ f ^VV的底部區域，且而後形成該轉換材質2與該 =一電極3。為了避免重複贅述，請參考上述實施利之說 ϋ月〇 雷立曰11 = f中’可使用非常簡單的製程步驟’生產具有 冓的非揮發記憶體元件別，因此可大幅降低 所谓的「生成電壓 。
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上述非揮發記憶體元件 成’非揮發記憶體 用典型的記憶體元件排列形 弟/、貫施例 < A施例。 一第八圖A係根據本發明之〜 元件排列之簡化的相等電路。六實施例，說明一記憶體 記憶體元件之簡化的區段图圖’且第八圖B係說明相關的 根據第八圖B，具有半導 由摻雜區域可形成字元線：體。材質之該載體材質T中，藉 (STI)彼此隔離。另—'域係藉由淺S渠隔離 ^ 乃尤fe體兀件結構係對應於根據第三 =施例之記憶體元件，該第一電極1之材質選擇，係與該 子疋線WL或該摻雜區域形成二極體接合或Sch〇ttky二極 體0 第八圖A係說明具有多重性的非揮發記憶體元件SE與 配置於矩陣形式中的二極體DI，其連接係經由位於攔邢、 中的位元線BL1、BL2等，以及位於列形式中的字元線 WL1、WL2等，該第一電極j係經由個別二極體接合或是一 極體DI，連接至形成於該半導體基質τ中的個別字元=〜 以及將個別的第二電極3圖案化，以在該輔助層丨的夺、 形成條狀形式的個別位元線。經由此一方式可獲彳卩面上 特別高度整合密度與低生成電壓的記憶體元件排T具有 第七實施例 ° 第九圖Α係根據本發明之第七實施例，說明一圮 元件排列之簡化的相等電路圖，第九圖B係說明其思體 記憶體元件之簡化的區段圖，以下重複的說明中相關的 叫的參
第17頁 1233204 五、發明說明（15) 考付^虎係指相同的元件或耳 ^ J凡1干A疋對應於第八圖中的元件。 一雷第#九圖B、，一個別的非揮發記憶體元件包含一第 雷m °， ’ '電性連接係經由一歐姆接合或一非反應性的 的第-番接連接至個別的電性傳導字元線WL，U及一個別 3，其被再次的圖案化，以於該輔助層1的表面 ^形成條狀形式的位元線BL。 弟八貫施例 弟十圖A係根據本發明 > 哲 + 亓妓扯以 μ 知a之弟八貫施例，說明一記憶體 ^ ^ ^ ^ ^的才寺電路圖，第十圖B係說明其相關的 σ已1¾體7L件之簡化的區热 考爲$ # 的匚奴圖，以下重複的說明中相同的參 可将5虎係指相同的元株$ Η > 件。 的件或疋對應於第八圖與第九圖中的元 列，ftr的區段圖，此種形式的記憶體元件排 =憶體元細，有-相連的選擇電晶體 極巴二ί) ρΛ气:]㉟，與位元線虬作為第-源極/汲 源極/汲極區域S/D係連接^選擇電晶體ΑΤ之一第二 第-電極！，以及個別的V-/，記憶體元件冗之個別 如共同的源極）。 弟—電極3於共同的參考電位（例 的1 I用3 f I T :式了解記憶體元件排列，應、用於特定 知，若加入串聯選擇的；ί;大幅降低的生成電壓。已 與雜訊的比值叫吏其可建％可獲得大幅改善的信號 上述之本發明係基於所=胞元：列與區段。 、擇的材質，且特別係基於飽和的
1233204 案號 92Π9191 臼 修正 五、發明說明（16) 氫非晶矽作為轉換材質。然而，其並不受限，仍可使用其 他的材質，形成具有至少兩個不同傳導狀態的非揮發記憶 體元件。
第19頁 2004. 10.12.019 1233204 圖式簡單說明 第一圖A至第一圖C係說明習知技藝之非揮發記憶體元件之 簡化的區段圖與簡化的U- I特性曲線。 第二圖A與第二圖B係說明習知技藝之另一非揮發記憶體元 件之簡化的區段圖與簡化的U- I特性曲線。 第三圖A至第三圖C係根據本發明之第一實施例說明非揮發 記憶體元件之簡化的區段圖與簡化的U- I特性曲線。 第四圖A與第四圖B係根據_本發明之第二實施例說明非揮發 記憶體元件之簡化的區段圖與簡化的U- I特性曲線。
第五圖A至第五圖E係根據本發明之第三實施例簡化說明生 產一非揮發記憶體元件之主要方法步驟。 第六圖A至第六圖C係根據本發明之第四實施例簡化說明生 產一非揮發記憶體元件之主要方法步驟。 第七圖A至第七圖D係根據本發明之第五實施例簡化說明生 產一非揮發記憶體元件之主要方法步驟。 第八圖A與第八圖B係根據本發明之第六實施例說明一記憶 體元件排列之簡化的相等電路圖與相關的記憶體元件之簡 化的區段圖。
第九圖A與第九圖B係根據本發明之第七實施例說明一記憶 體元件排列之簡化的相等電路圖與相關的記憶體元件之簡 化的區段圖。 第十圖A與第十圖B係根據本發明之第八實施例說明一記憶 體元件排列之簡化的相等電路圖與相關的記憶體元件之簡 化的區段圖。
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Claims (1)
1233204 年 月 修正 曰 ^S_92119191 /、、申清專利範圍 1 · 一種非揮發記憶體元件，其具有一轉換材質（2)與兩個 電傳導電極（1，3 )存在於該轉換材質（2 )，且作為該轉換 材質（2)中一電壓的應用與一電場（E)的產生，在一生成步 ，驟之後’該轉換材質（2)中至少有兩個不同的傳導性狀態 (開0N ’關〇FF)，其中可藉由應用預先決定的計劃電壓 (Vwri te，Verase)重複影響轉換，其中至少一電極（1，3) 具有至少一電場放大器結構（4)，用於放大該轉換材質（2) 中該電場（E )的電場強度。 2 ·如申請專利範圍第1項之非揮發記憶體元件，其中該電 %放大器結構構成該電極（1，3 )之一突出物，其係突出至 該轉換材質（2 )。 3 ·如申請專利範圍第2項之非揮發記憶體元件，其中該突 出物係構成碎電極（1，3)之一小尖物、角或邊緣。 4 ·如申請專利範圍第3項之非揮發記憶體元件，其中該小 尖物、角或邊緣的角度係小於等於9 〇度。 其中該轉 其中該轉換 5 ·如申請專利範圍第1項之非揮發記憶體元件 換材質（2 )具有氫飽和的非晶型半導體材質。 6 ·如申請專利範圍第2項之非揮發記憶體元件 材質（2)具有氫飽和的非晶型半導體材質。 7 ·如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之非揮發記憶體 元件，其中該轉換材質（2)具有多層結構（2A，2B，2C)。 8 ·如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之非揮發記憶體 元件，其中該電極（1，3)具有金屬。 9 · 一種用於製造非揮發記憶體元件之方法，其包含之步驟
第22頁 2004.12. 22. 022 1233204 Λ_Μ 修正 曰 案號 921191Q1 六、申請專利範圍 如下： a)製備一載體材質（Τ); b )形成一輔助層u ); c)形成一凹處（v)於該輔助層（1)中； ύ)以第一電性傳導材質充填該凹處（v)，用以形成一第一 電極（1 ); e) 於該第一電極（1 )形成至少一電場放大器結構（4A); f) 形成一轉換材質（2)電場放大器結構（4A)之該第一電極 (1)上，在一生成步驟後，該轉換材質（2)中至少有兩個不 ，的傳導性狀態（開0N，關〇FF)，其中可藉由應用預先決 疋的计劃電壓（Vwrite，Verase)重複影響轉換；以及 g) 在該轉換材質（2)上，形成一第二電性傳導電極（3)。 ι、ο·如申請專利範圍第9項之方法，其中在步驟a)中，一 導體基質被製備作為載體材質（τ)。 11 ·如申請專利範圍第丨0項之方法，其中在步驟a)中，在該 f處（v)區域中’形成字元線（WL)於該載體材質（T)中，該" 子兀線（WL)具有一材質，其與該第一電極（1)之該材質形 成歐姆或二極體接合（di)。 12·如申請專利範圍第9項之方法，其中在步驟a)中，在該 =處（V)區域中’形成字元線（WL)於該載體材質（T)中，該 字兀線（WL)具有一材質，其與該第一電極（1)之該材質形 成歐姆或二極體接合（DI)。 13·如申青專利範圍第9項之方法，其中在步驟a)中，在該 載體材質（τ)中形成具有源極/汲極區域（S/D)之一選擇電
第23頁 2004.12. 22. 023 1233204 --案號92119191 年月日 修正 六'申請專利範圍 曰曰體（A T )，忒源極/汲極區域（$ / )於該第一電極（1 )形成 一位元線（BL)與一終端區域D 14·如申請專利範圍第1〇項之方法，其中在步驟a)中，在該 載體材質（T)中形成具有源極/汲極區域（S/D)之一選擇電 晶體（AT)，該源極/汲極區域（S/D)於該第一電極（1)形成 一位元線（BL)與一終端區域。 1 5·如申請專利範圍第9項至第1 4項中任一項之方法，其中 在步驟b)中’在該載體材質（τ)的整個面積上，沉積一絕 緣層（I)。 ' 1 6 ·如申請專利範圍第9項至第1 4項中任一項之方法，其中 在步驟c )中， 形成一光阻層，且將其圖案化； 藉由該圖案化的電阻層，將該輔助層（I )之至少一部分移 除； 移除該光阻層；以及 進行一清除步驟。 1 7 ·如申晴專利範圍第1 6項之方法，其中在步驟c )中，進行 一非等向性钱刻，以移除至少一部分的該輔助層（I )。 1 8 ·、如申請專利範圍第9項之方法，其中在步驟c )中，形成 溝渠或疋一孔洞作為凹處（V)。 ,如申。月專利範圍第9項之方法’其中在步驟d )中，沉積 忒電性傳導材質，因此在該凹處（V)的區域中，產生一銜 接凹處（VV)。 2 〇 ·如申凊專利範圍第1 9項之方法，其中在步棘e )中，
第24頁 20〇4.12. 22.024 1233204 修正 ，將該電性傳導材質（1)至少 以及 ’將該輔助層（I)回蝕至該銜 i 號 92] 1 men 六、申請專利範圍 e 11 )藉甴非等向性蝕刻方法 回钮至該輔助層（I)之表面； e 1 2 )藉由非等向性蝕刻方法 接凹處（VV)之底部區域。 2 1 ·如申請專利範圍第9項之方法，其中 e21)精由平面化方法，造成該電性傳 至該辅助層（I)之表面； i貝（1)至少退細 由一選擇性的蝕刻方該輔助層⑴係被回蝕-預先決定量（dl)。 了饭U蚀 2 2.如申請專利範圍第9項之方法，其中在步驟y中， e31)藉由一蝕刻方法，移除該凹處（v)中該電性傳導 (1)之至少一預先決定量（d2); e32)形成一薄結構電性傳導層，因此一銜接凹處（vv)仍保 留於該凹處（V)之該區域中； e 3 3 )藉由一非等向性蝕刻方法，將該電性傳導層（丨）至少 回蝕至該輔助層（I)之表面；以及 e 3 4 )藉由非等向性蝕刻方法，將該輔助層（〗）回蝕至該銜 接凹處（VV)之底部區域。 2 3·如申請專利範圍第9項之方法，其中在步驟f)中，以該 電％放大結構（4 ;4A ;4B)沉積一單一或多重氫飽和的非 晶型半導體層於該第一電極（1)上。 2 4 ·如申請專利範圍第9項之方法，其中在步驟g)中，係沉 積鉻（Cr)、金（Au)、鋁（A1)、銅（Cu)、鉻化鎳（NiCr)、銀 (Ag)、鎳（Ni)、鉬（Mo)、釩（V)、鈷（Co)、鐵（Fe)、鎢（W)
第25頁 2004.12. 22.025 1233204 曰 ---^^92Π9191 车 六、申請專利範圍 -^ 或二Μ乂層，作為第二電極⑻。 .種夕重性非揮發記憶體 圍弟1項至第6項中任一項之夕牛排列，具有如申請專利範 係排列於矩陣形式中，且可二^性非揮發記憶體元件，其 排列於列之h線（WL)進行列於攔之位元線（BL)與 其中一個別的第—電極（1)係姑 接至形成於半導體基質⑴中：:口體，合⑽電性連 用於形成個^立元線（BL) 固別一子凡線（WL)，以及 層（I」之表面被圖案化成為長條别狀第―電極⑺係在該輔助 2 6.種多重性非揮發記憶體元# μ ^ 圍第1項至第6項中任—項件排列’具有如中請專利範 係排列於矩陣形式中， 性非揮發記憶體元件，其 排列於列之字二排列於搁之位元峨)與 極⑴係經由歐姆接合電性連接至形 ^¥體基I (Τ)中之個別字元線（WL)，以及 用於形成個別位元線（BL)之個別第二 層⑴之表面被圖案化成為長條狀。⑺係在該辅助
第26頁 2004.12. 22. 026 1233204 _案號92119191_年月日__ 六、申請專利範圍 (AT)之第二源極/汲極區域（S/D)係電性連接至該記憶體元 件（SE )之第一電極（1 )及位於共同電位之個別第二電極 (3)。
第27頁 2004.12. 22. 027
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