CN101523629B - 存储器密度提高的电阻可变存储器单元、包括其的阵列、装置和系统，及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种电阻可变存储器单元及其形成方法。所述存储器单元包括第一电极和与所述第一电极接触的至少一个电阻可变材料层。第一个第二电极与所述至少一个电阻可变材料层的第一部分接触，且第二个第二电极与所述至少一个电阻可变材料层的第二部分接触。

Description

存储器密度提高的电阻可变存储器单元、包括其的阵列、装置和系统,及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体装置，且具体来说，涉及相变存储器元件及其形成和使用方法。 
背景技术
由于非易失性存储器具有在没有电源的情况下保存数据的能力，所以非易失性存储器是集成电路的有用元件。已研究了多种材料供非易失性存储器单元中使用。一类可编程电阻材料是相变材料，例如硫族化物合金，其能够在非晶相与结晶相之间稳定地转变。每一相表现出一特定电阻状态，且所述电阻状态区分存储器元件的逻辑值。具体来说，非晶状态表现出相对较高的电阻，且结晶状态表现出相对较低的电阻。 
图1A和图1B中所说明的常规相变存储器元件1具有位于第一电极2与第二电极4之间的相变材料8的层，其三者由介电材料6支撑。根据施加在第一电极2与第二电极4之间的电流的量，将相变材料8设置为特定电阻状态。为了获得非晶状态(图1B)，穿过常规相变存储器元件1施加相对较高的写入电流脉冲(复位脉冲)并持续第一时间周期，以熔化相变材料8的覆盖第一电极2的至少一部分9。将电流移除，且相变材料8快速冷却到低于结晶温度的温度，其导致相变材料8的覆盖第一电极2的所述部分9具有非晶状态。为了获得结晶状态(图1A)，将较低的电流写入脉冲(设置脉冲)施加到常规相变存储器元件1并持续第二时间周期(在持续时间上通常比非晶相变材料的结晶时间长)，以将相变材料8的非晶部分9加热到低于其熔点但高于其结晶温度的温度。这导致相变材料8的非晶部分9再结晶为结晶状态，一旦所述电流被移除且常规相变存储器元件1被冷却，所述结晶状态便维持。通过施加读取电压来读取相变存储器元件1，所述读取电压不改变相变材料8的相态。 
相变存储器的一个缺点是需要较大的编程电流来实现相变。此要求导致较大的存取晶体管设计以及较大的电路布局，其中典型存储器单元的大小在约16F2到40F2的范围内。因此，希望具有编程电流要求降低且位密度增加的相变存储器装置。 
发明内容
本发明的实施例提供电阻可变存储器装置，其与常规装置及其形成方法相比，实现增加的位密度。一种存储器单元包括第一电极和与所述第一电极接触的至少一个电阻可变材料层。第一个第二电极与所述至少一个电阻可变材料层的第一部分接触，且第二个第二电极与所述至少一个电阻可变材料层的第二部分接触。 
附图说明
从下文参看附图而提供的对实施例的详细描述，本发明的优点和特征将变得更明 显，在附图中： 
图1A和图1B说明常规相变存储器元件； 
图2A到图2B分别说明根据本发明实施例的相变存储器装置的局部横截面图和局部自顶向下图； 
图3A到图3D说明制造图2A和图2B的相变存储器装置的方法的局部横截面图； 
图4A到图4B说明根据本发明另一实施例的相变存储器装置的局部横截面图； 
图5A到图5B说明根据本发明另一实施例的相变存储器装置的局部横截面图； 
图6到图9说明根据本发明额外实施例的相变存储器装置的局部横截面图； 
图10说明根据本发明另一实施例的相变存储器装置的自顶向下图； 
图11A到图11C说明根据本发明另一实施例的相变存储器装置的局部横截面图和局部自顶向下图； 
图12A到图12E说明制造图11A到图11C的相变存储器装置的方法的局部横截面图；以及 
图13是具有并入有根据本发明实施例而构造的相变存储器元件的存储器装置的处理器系统的框图。 
具体实施方式
在以下详细描述中，参考本发明的各种具体实施例。以充分的细节描述这些实施例以使所属领域的技术人员能够实践本发明。将理解，可使用其它实施例，且可在不脱离本发明的精神或范围的情况下，作出各种结构、逻辑和电改变。 
以下描述中所使用的术语“衬底”可包括任何支撑结构，包括(但不限于)具有暴露的衬底表面的半导体衬底。半导体衬底应被理解为包括硅、绝缘体上硅(SOI)、蓝宝石上硅(SOS)、经掺杂和未经掺杂的半导体、由基础半导体底座支撑的外延硅层，以及其它半导体结构，包括由除硅之外的半导体制成的半导体结构。当以下描述中提到半导体衬底或晶片时，可能已利用先前的工艺步骤在基础半导体或底座中或上形成区或结。所述衬底也无需是基于半导体的，而是可为适合支撑集成电路的任何支撑结构，包括(但不限于)金属、合金、玻璃、聚合物、陶瓷以及此项技术中已知的任何其它支撑性材料。 
本发明的实施例提供与常规装置相比实现增加的位密度的相变存储器装置。 
现在参看各图而阐释本发明，所述各图说明实施例，且在各图中，相同的参考数字始终指示相同的特征。 
图2A和图2B说明根据本发明而构造的电阻可变存储器装置201的一部分的实施 例。图2A是存储器装置201的一部分的自顶向下图，且图2B是图2A的装置的沿着线2B-2B′的横截面图。 
将存储器装置201说明为相变存储器装置，且包括多个相变存储器元件200a、200b、200c，其每一者用于存储至少一个位，即，逻辑1或0。存储器元件200a、200b、200c由衬底10支撑。第一介电层12形成于所述衬底上，且第一电极14形成于第一介电层12内。相变存储器装置201还包括形成于第一电极14上并与之电连通的相变材料层16。在图2B所示的实施例中，相变材料层16沿着介电材料19的表面且在第二介电层20内形成。如图2A中所示，从自顶向下角度来看，介电材料19具有圆形形状，且从自顶向下角度来看，相变材料16具有环形形状。应理解，可将介电材料19形成为具有不同形状，例如，椭圆形、正方形以及其它形状，且因此，也可将相变材料16形成为具有不同形状。相变材料层16接触底部电极14。 
第三介电层21形成于相变材料层16、第二介电层20和介电材料19上。第二电极22形成于第三介电层21内。 
存储器元件200a、200b、200c对应于第一和第二电极与相变材料层16的一部分电相交之处。每一第一电极14对应于包括两个存储器元件200a、200b的单个存储器单元202。因此，每一第一电极14与两个存储器元件200a、200b相关联。存储器元件200a与第一个第二电极22a相关联，且存储器元件200b与第二个第二电极22b相关联。因此，每一存储器单元202与两个不同的第二电极22a、22b相关联。 
在所说明的实施例中，每一第二电极22还与两个存储器元件相关联。举例来说，第二电极22b与存储器元件200b和200c相关联。优选的是，每一第二电极与不同存储器单元202的存储器元件200b、200c相关联。除非另有陈述，否则特定的第一电极14和特定的第二电极22优选不与相同的两个存储器元件200a、200b、200c相关联。这允许通过选择对应于特定元件200a、200b、200c的第一电极14和第二电极22来选择每一个别存储器元件200a、200b、200c。 
如图2A和图2B中所示，第二电极22偏离底部电极14和每一相变材料层16。因此，对于每一存储器元件200a、200b、200c，使相变材料层16与电极14、22的接触面积减到最小。也使存储器元件200a、200b、200c的编程体积以及实现存储器元件200a、200b、200c的相变所需的电压减到最小。另外，因为例如电极14、22以及相变材料层16的结构在存储器元件200a、200b、200c之间共享，所以与现有技术装置(例如，包括存储器元件1(图1)的装置)相比，装置201的位密度可增加。具体来说，由于每一第一电极14与两个存储器元件200a、200b相关联，所以与包括存储器元件1(图1) 的常规存储器装置相比，装置201的位密度可加倍。 
装置201中还可包括额外的介电层以及触点和金属线。举例来说，如图2A中所示，装置201中包括字线250、数位线触点(digit line contact)251，以及用于连接第二电极22的金属线252。 
图3A到图3D说明制造图2A和图2B中所说明的相变存储器装置201的方法的实施例。除逻辑上需要前面动作的结果的那些动作以外，本文所描述的动作中的任一动作均不需要特定次序。因此，虽然将以下动作描述为以特定次序执行，但如果需要的话，可更改所述次序。 
如图3A中所示，第一介电层12形成于衬底10上。蚀刻第一介电层12以产生在其内形成第一电极14的通孔24。第一电极14由任何合适的导电材料形成，例如氮化钛(TiN)、氮化铝钛(TiAlN)、钛钨(TiW)、铂(Pt)或钨(W)，以及其它导电材料。在所说明的实施例中，将第一电极14形成为具有大体上圆形的自顶向下形状(图2A)，然而，第一电极可具有任何形状，例如矩形、圆形、正方形或其它形状。 
如图3B中所描绘，第二绝缘层20形成于第一电极14和第一绝缘层12上。通过任何合适技术在每一第一电极14上形成开口305，并使开口305与每一第一电极14对准。优选将开口305形成为具有倾斜侧壁316，以改进下文所论述的相变材料沉积的步进覆盖率。还应注意，倾斜侧壁316仅为任选的，且侧壁316可替代地为相对于第一电极14的顶表面垂直、线性、非线性、弓形，或任何其它所需形状。 
在图2A到图2B的实施例中，可将开口305形成为具有大体上圆形的自顶向下形状，然而，开口305可具有任何形状。 
图3C说明将共形或部分共形的相变材料层16沉积在开口305的侧壁316上。可使用任何合适技术来形成相变材料层16。在所说明的实施例中，所沉积的相变材料是硫族化物材料(例如碲化锗锑)，且具有(例如)约100 
Figure G2007800379567D00041
的厚度。所述相变材料还可为或包括一种或一种以上相变材料，例如In-Se、Sb2Te3、GaSb、InSb、As-Te、Al-Te、GeTe、Te-Ge-As、In-Sb-Te、Te-Sn-Se、Ge-Se-Ga、Bi-Se-Sb、Ga-Se-Te、Sn-Sb-Te、In-Sb-Ge、Te-Ge-Sb-S、Te-Ge-Sn-O、Te-Ge-Sn-Au、Pd-Te-Ge-Sn、In-Se-Ti-Co、Ge-Sb-Te-Pd、Ge-Sb-Te-Co、Sb-Te-Bi-Se、Ag-In-Sb-Te、Ge-Sb-Se-Te、Ge-Sn-Sb-Te、Ge-Te-Sn-Ni、Ge-Te-Sn-Pd和Ge-Te-Sn-Pt。 
虽然将开口305的侧壁上的相变材料层16的厚度说明为是均匀的，但此配置仅是本发明的实施方案的一个实例，且并非其限制。还应注意，相变材料层16无需完全覆盖每一开口305的侧壁316。举例来说，相变材料层16可仅部分覆盖侧壁316，以进一 步减小用于特定元件200a、200b、200c的相变材料层16的体积，其可进一步减小切换相变材料层16的状态所必需的电流。 
图3D说明在相变材料层上形成介电材料19并填充开口305。在所说明的实施例中，介电材料是氧化物。介电材料19还可以是(例如)氮化硅；氧化铝；高温聚合物；低介电材料；绝缘玻璃；或绝缘聚合物。 
随后使介电材料19、相变材料层16和第二绝缘层20平坦化。接着在相变材料层16和第二绝缘层20上形成第二电极22。第二电极22可由任何合适的导电材料形成，例如氮化钛(TiN)、氮化铝钛铝(TiAlN)、钛钨(TiW)、铂(Pt)或钨(W)，以及其它导电材料。在所说明的实施例中，每一第二电极22形成于至少两个第一电极14的部分上，并与形成于至少两个开口305的侧壁的一部分上的相变材料层16接触。在所说明的实施例中，将第二电极22形成为具有大体上椭圆形的自顶向下形状(图2A)，然而，第二电极22可具有任何形状，例如矩形、圆形、正方形或其它形状。 
图4A和图4B说明根据本发明其它实施例的相变存储器装置401。装置401包括存储器单元404，存储器单元404包括两个存储器元件400a、400b。相变存储器装置401类似于相变存储器装置201(图2A到图2B)，只是第二电极22与相变材料层16和介电层19对准，且底部电极14位于两个相变材料层16和介电层19的部分下方。另外，相变材料层16形成于介电台面19′的侧壁上。因此，与存储器装置201的相变材料层(图2A到图2B)相比，所述相变材料层16在相反方向上倾斜。 
图4B展示根据本发明实施例的存储器装置401的形成。除逻辑上需要前面动作的结果的那些动作以外，本文所描述的动作中的任一动作均不需要特定次序。因此，虽然将以下动作描述为以特定次序执行，但如果需要的话，可更改所述动作。 
可如上文结合图3A而描述的那样来形成第一电极14。如图4B中所示，介电材料台面19′形成于第一介电层12上。将介电台面19′形成为伏在两个第一电极14的若干部分上面。相变材料层16形成于介电台面19′的侧壁上。为了实现图4B中所示的结构，通过(例如)使用已知的光刻和蚀刻技术图案化和蚀刻介电层以形成台面来形成介电台面19′。 
如在装置201(图2A到图2B)中，从自顶向下角度来看，介电台面19′大体上为圆形。因此，从自顶向下角度来看，相变材料层16为环形。然而，台面19′和相变材料层16可具有其它形状。 
图5A和图5B说明根据本发明其它实施例的相变存储器装置501。装置501包括存储器单元505，所述存储器单元505包括两个存储器元件500a、500b。相变存储器装置 501类似于相变存储器装置401(图4A)，只是第二电极22与介电台面19′一起形成为台面结构555的一部分。相变材料层16形成于台面结构555的侧壁上。 
图5B展示根据本发明实施例的存储器装置501的形成。除逻辑上需要前面动作的结果的那些动作以外，本文所描述的动作中的任一动作均不需要特定次序。因此，虽然将以下动作描述为以特定次序执行，但如果需要的话，可更改所述次序。 
如上文结合图3A所描述的那样来形成第一电极14。如图5B中所示，形成台面结构555，其每一者包括介电层19′和第二电极22。将第二电极22形成为台面结构555的一层。将台面结构555形成为伏在两个第一电极14的若干部分上面。相变材料层16形成于台面结构555的侧壁上。可(例如)使用已知的光刻和蚀刻技术图案化和蚀刻介电层和导电层来形成台面结构555。相变材料层16形成于台面结构555的侧壁上以实现图5A中所示的结构。 
类似于装置201(图2A到图2B)，从自顶向下角度来看，所说明实施例的台面结构555大体上为圆形。因此，从自顶向下角度来看，相变材料层16为环形。然而，台面结构555和相变材料层16可具有其它形状，如上文所论述。 
图6到图9说明本发明的额外实施例。图6到图9中所示的实施例类似于图2A到5B的实施例。然而，在图6到图9的实施例中，每一第一和第二电极均与两个存储器元件相关联。优选的是，特定第一电极和特定第二电极不与相同的两个存储器元件相关联，以允许在操作期间个别地选择每一存储器元件。在图6到图9的实施例中，代替在开口(如在图2A到3D中)或台面结构(如在图4A到5B中)的侧壁上形成相变材料层，而是如下文所述在开口或台面结构的侧壁上形成第一电极。 
图6描绘具有包括根据本发明的存储器元件600a、600b的存储器单元606的相变存储器装置601。相变存储器装置601包括用于接触第一电极45的导电插塞44。以与如上文结合图3A而描述的第一电极14相同的方式形成导电插塞44。 
第一电极45位于介电材料层19的侧壁上。以与如上文在图3B到图3D中所描述的相变材料层16和介电材料层19类似的方式形成第一电极45和介电材料层19。因此，用于电极45的导电材料形成于绝缘层20中的开口的侧壁上。接着在所述开口内在第一电极45之间形成介电材料层19。从自顶向下角度来看，介电材料层19大体上为圆形。因此，从自顶向下角度来看，第一电极45为环形。然而，介电材料层19和第一电极45可具有其它形状。 
任选地，第一电极无需完全覆盖介电材料层19的侧壁，且仅需经形成以便提供用于单个存储器元件600a、600b的相应导电插塞44与相变材料层116之间的电连通。此 外，虽然将第一电极45的厚度展示为是均匀的，但本发明并非如此有限。 
相变材料层116和第二电极22位于绝缘层21内且在第一电极45上。如图6中所示，相变材料层16和第二电极22偏离第一电极45和导电插塞44。因此，相变材料层116与两个邻近的第一电极45接触。而且，每一顶部电极22服务两个存储器元件600a、600c。 
图7中所示的存储器装置701类似于存储器装置601，只是针对每一第一电极45存在一相变材料层116。存储器装置701包括存储器单元707，存储器单元707包括存储器元件700a、700b。每一第二电极22服务两个存储器元件700a、700c。在图7的实施例中，服务两个存储器元件700a、700c的第二电极22在用于那两个存储器元件700a、700c的相变材料层116之间延伸。因此，第二电极22与相变材料层113的顶表面716和侧表面717接触。为了实现图7中所示的顶部电极22的结构，在形成顶部电极22之前，图案化并蚀刻相变材料层116。 
图8说明具有包括根据本发明的存储器元件800a、800b的存储器单元808的存储器装置801。存储器装置801类似于存储器装置601(图6)，只是第一电极45形成于介电台面19′的侧壁上。以与如上文在图3B到图3D中所描述的相变材料层16和介电材料层19类似的方式形成介电台面19′和第一电极45。 
图9说明具有包括根据本发明的存储器元件900a、900b的存储器单元909的存储器装置901。存储器装置901类似于存储器装置701(图7)，只是第一电极45形成于介电台面19′的侧壁上。以与如上文在图3B到图3D中所描述的相变材料层16和介电材料层19类似的方式形成介电台面19′和第一电极45。 
尽管图2A到图9中所示的实施例展示包括两个存储器元件的存储器单元，然而，本发明并非如此有限。根据本发明的存储器单元可包括两个以上存储器元件。举例来说，如图10中所示，存储器装置1001包括存储器元件1010，存储器元件1010包括存储器元件1000a、1000b、1000c、1000d。存储器单元1000的存储器元件1000a、1000b、1000c、1000d中的每一者与同一第一电极14相关联。存储器元件1000a与第一个第二电极22a相关联；存储器元件1000b与第二个第二电极22b相关联；存储器元件1000c与第三个第二电极22c相关联；且存储器元件1000d与第四个第二电极22d相关联。因此，每一存储器单元1010与四个不同的第二电极22相关联。 
在所说明的实施例中，第二电极22由四个存储器元件1000a、1000e、1000f、1000g共享。为了允许个别地寻址每一存储器元件1000a、1000b、1000c、1000d、1000e、1000f、1000g，特定的第一电极14与第二电极22组仅可寻址一个存储器元件，例如元件1000a。 
存储器装置1001的存储器元件1000a、1000b、1000c、1000d、1000e、1000f、1000g具有与上文结合图2B到图9而描述的存储器元件中的任一者类似的结构，且以类似方式形成，只是每一存储器单元经配置以包括四个存储器元件1000a、1000b、1000c、1000d。为此，存储器单元1010的第一电极14经配置以与存储器元件1000a、1000b、1000c、1000d相关联。在图10的实施例中，第一和第二电极14、22大致具有加号(“+”)形状，但其它形状也是可能的，例如十字形、x形、菱形、正方形，以及其它形状。 
图11A到图11C说明根据本发明而构造的电阻可变存储器装置1101的一部分的实施例。图11A是存储器装置1101的一部分的自顶向下图，且图11B是图11A的装置1101的沿着线11B-11B′的横截面图。图11C是装置1101的沿着图11B中所示的线11C-11C′的横截面图。 
将存储器装置1101说明为相变存储器装置，且包括存储器单元1111，存储器单元1111每一者包括多个相变存储器元件1100a、1100b，其每一者用于存储至少一个位，即逻辑1或0。存储器元件1100a、1100b由衬底10支撑。第一介电层12形成于衬底10上，且导电插塞44形成于第一介电层12内。第一电极1114形成于第二介电层20内。每一第一电极1114形成于导电插塞44上并与之接触。 
第三介电层1121(图11C)位于第一电极1114和第二介电层20上。第二电极1122位于第三介电层1121上。将第三介电层1121和第二电极1122形成为在x方向上定向成行的台面1133(图11A)。第四介电层1131形成于台面1133上。在图11A的实施例中，从自顶向下角度来看，台面1133具有矩形形状，但其它形状(例如正方形或圆形)也是可能的。第二电极1122形成于邻近的第一电极1114之间，使得第二电极1122的侧边缘1123在第一电极1114的侧边缘1115的正上方。 
每一相变材料层1116位于相应的第二电极1122和第三介电层1121的侧壁上，并与相应的第一电极1114接触。在图11A和图11B中所示的实施例中，相变材料层1116仅在第二电极1122和第三介电层线1121的侧壁的位于第一电极1114正上方的部分上。 
存储器元件1100a、1100b对应于第一和第二电极与相变材料层1116的一部分电相交之处。每一第一电极1114与两个存储器元件1100a、1100b相关联。在所说明的实施例中，每一第二电极1122也与两个存储器元件1100a、1100b相关联。为了允许可个别地寻址每一存储器元件1100a、1100b，特定第一电极1114和特定第二电极1122优选不与一个以上相同的存储器元件1100a、1100b相关联。在所示的实施例中，存储器元件1100a与第一个第二电极1122a相关联，且存储器元件1100b与第二个第二电极1122b相关联。 
由于用于每一存储器元件1100a、1100b的相变材料层1116仅形成于第二电极1122的侧壁上，所以对于每一存储器元件1100a、1100b，相变材料层1116与电极1114、1122的接触面积被减到最小。存储器元件1100a、1100b的编程体积以及实现存储器元件1100a、1100b的相变所需的电压也被减到最小。另外，由于电极1114、1122在存储器元件1100a、1100b之间共享，所以与现有技术装置(例如，包括存储器元件1(图1)的装置)相比，装置1101的位密度可增加。另外，对于每一存储器元件来说，编程体积是固定的且不取决于编程脉冲，且装置切换均匀性也得到改进。 
装置1101中还可包括额外的介电层、触点和金属线。举例来说，可包括到第一电极1114的触点1151以及金属线。 
图12A到图12E说明制造图11A和图11B中所说明的相变存储器装置1101的方法的一个实施例。除逻辑上需要前面动作的结果的那些动作以外，本文所描述的动作中的任一动作均不需要特定次序。因此，虽然将以下动作描述为以特定次序执行，但如果需要的话，可更改所述次序。 
如图12A中所示，在衬底10上形成第一介电层12。通常蚀刻第一介电层12以产生在其内形成导电插塞44的通孔24。导电插塞44由任何合适的导电材料形成，例如氮化钛(TiN)、氮化铝钛(TiAlN)、钛钨(TiW)、铂(Pt)或钨(W)，以及其它导电材料。 
如图12B中所描绘，在导电插塞44和第一绝缘层12上形成第二绝缘层20。通过任何合适技术在每一导电插塞44上形成开口1205，并使开口1205与每一导电插塞44对准。在所说明的实施例中，将开口1205形成为具有大体上正方形的自顶向下形状，然而，开口1205可具有任何形状，例如矩形、正方形或其它形状。第一电极由任何合适的导电材料形成，例如氮化钛(TiN)、氮化铝钛(TiAlN)、钛钨(TiW)、铂(Pt)或钨(W)，以及其它导电材料。 
图12C说明沉积第三介电层1121和导电材料层以用于形成第二电极1122。将第三介电层1121和导电材料层图案化为线，以形成第三介电层1121和第二电极1122。将第三介电层1121的侧边缘1132(图11C)形成为与第一电极1114接触。这允许第二电极1122的侧边缘1123(图11A和图11C)位于第一电极1114的侧边缘1115的正上方。第二电极由任何合适的导电材料形成，且可与导电插塞44和/或第一电极1114具有相同材料。 
如图12D中所描绘，相变材料层1116(例如，具有约100 
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的厚度的薄层)形成于第二电极1122上和第一电极1114上。任选地，第三介电层1121和第二电极1122的侧 壁是倾斜的，以促进相变材料层1116对所述侧壁的覆盖，如图11C中所示。相变材料是任何合适的相变材料，例如上文结合图3C而描述的相变材料。 
使用间隔物蚀刻来移除第二电极线1122之间和第二电极1122的上表面上的相变材料，从而在第二电极1122的侧壁上留下相变材料薄层1116。通过调整相变材料层1116的厚度，可调整存储器元件1100a、1100b的可编程体积。如果需要的话，可沿着每一第二电极1122的侧壁的长度留下相变材料层1116。图12E是具有相变材料层1116的存储器装置1101的沿着每一第二电极1122的侧壁的长度的自顶向下透视图。 
接着蚀刻第二电极线1122和相变材料1116以形成个别台面1133(图11B和图11C)。为此，形成光致抗蚀剂层(未图示)以保护相变材料层1116的与第一电极1114接触的部分。执行干式蚀刻以移除相变材料层1116的未受保护部分、第三介电层1121和第二电极线1122。为了隔离个别台面1133，在台面1133上形成第四介电层1131以实现图11B中所示的结构。通过隔离与每一第一电极1114相关联的相变材料层1116，可减少存储器元件1100a、1100b之间的串扰。 
已将实施例描述为将相变材料用作可编程电阻材料。实施例还可使用一个或一个以上其它可编程电阻材料层来代替相变材料层。其它可编程电阻材料的实例包括(例如)金属掺杂的硫族化物玻璃，以及转让给美光科技有限公司(Micron Technology，Inc.，)的各种专利和专利申请案中所论述的那些可编程电阻材料，所述专利和专利申请案包括(但不限于)以下各项：第10/765,393号美国专利申请案；第09/853,233号美国专利申请案；第10/022,722号美国专利申请案；第10/663,741号美国专利申请案；第09/988,984号美国专利申请案；第10/121,790号美国专利申请案；第09/941,544号美国专利申请案；第10/193,529号美国专利申请案；第10/100,450号美国专利申请案；第10/231,779号美国专利申请案；第10/893,299号美国专利申请案；第10/077,872号美国专利；第10/865,903号美国专利申请案；第10/230,327号美国专利申请案；第09/943,190号美国专利申请案；第10/622,482号美国专利申请案；第10/081,594号美国专利申请案；第10/819,315号美国专利申请案；第11/062,436号美国专利申请案；第10/899,010号美国专利申请案以及第10/796,000号美国专利申请案，所述专利和专利申请案中每一者的揭示内容以引用的方式并入本文中。 
图13说明包括具有根据本发明而构造的电阻可变存储器装置201的至少一个存储器电路1326的经简化的处理器系统1300。所述存储器电路可替代地包括任何其它电阻可变存储器装置，例如根据本发明而构造的装置401、501、601、701、801、901、1001、1101。 
图13的处理器系统1300(其可为包括一个或一个以上处理器的任何系统，例如计算机、电话、PDA或其它控制系统)一般包含中央处理单元(CPU)1322，例如微处理器、数字信号处理器，或经由总线1321与输入/输出(I/O)装置1325通信的其它可编程数字逻辑装置。存储器电路1326通常通过存储器控制器经由总线1321与CPU 1322通信。 
在计算机系统的情况下，处理器系统1300可包括外围装置，例如压缩光盘(CD)ROM驱动器1323，其也经由总线1321与CPU 1322和硬盘驱动器1324通信。如果需要的话，存储器电路1326可与处理器(例如，CPU 1322)组合成单个集成电路。 
以上描述内容和图式将仅被视为对实现本发明的特征和优点的具体实施例的说明。可在不脱离本发明的精神和范围的情况下，对具体工艺条件和结构作出修改和替代。因此，将本发明视为不受前面的描述内容和图式限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。 

Claims (56)

1.一种存储器单元，其包含：
第一电极；
电阻可变材料的第一部分和第二部分，其与所述第一电极接触，其中所述电阻可变材料的第一部分和第二部分是邻接的；
第一个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第一部分接触；以及
第二个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第二部分接触。
2.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料的第一部分与所述第一电极的第一部分接触，且其中所述电阻可变材料的第二部分与所述第一电极的第二部分接触。
3.根据权利要求1-2任一权利要求所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来看，所述第一电极具有环形形状。
4.根据权利要求1-2任一权利要求所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料包含相变材料。
5.根据权利要求1-2任一权利要求所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来看，所述第一电极具有圆形形状。
6.一种存储器单元，其包含：
第一电极；
电阻可变材料的第一部分和第二部分，其与所述第一电极接触；
第一个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第一部分接触；以及
第二个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第二部分接触；
电阻可变材料的第三部分，其与所述第一电极接触，且第三个第二电极与电阻可变材料的所述第三部分接触；以及
电阻可变材料的第四部分，其与所述第一电极接触，且第四个第二电极与电阻可变材料的所述第四部分接触。
7.根据权利要求6所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来看，所述第一电极和所述第二电极大致具有“+”形状。
8.根据权利要求6所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料的第一部分与所述第一电极的第一部分接触，且其中所述电阻可变材料的第二部分与所述第一电极的第二 部分接触。
9.根据权利要求6或8任一权利要求所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来看，所述第一电极具有环形形状。
10.根据权利要求6或8任一权利要求所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料包含相变材料。
11.根据权利要求6或8任一权利要求所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来看，所述第一电极具有圆形形状。
12.一种存储器单元，其包含：
第一介电层，
第一电极，其在所述第一介电层内；
第二介电层，其在所述第一电极和第一介电层上；
开口，其在所述第二介电层内，所述开口具有倾斜的侧壁；
电阻可变材料的第一部分与第二部分，其与所述第一电极接触，其中所述电阻可变材料位于所述侧壁的至少一部分上；
第一个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第一部分接触；
第二个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第二部分接触；以及
第三介电层，其填充所述开口。
13.根据权利要求12所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料覆盖所述开口的所述侧壁的全部。
14.根据权利要求12-13中任一项权利要求所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料的第一部分与所述第一电极的第一部分接触，且其中所述电阻可变材料的第二部分与所述第一电极的第二部分接触。
15.根据权利要求12-13中任一项权利要求所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来看，所述第一电极具有环形形状。
16.根据权利要求12-13中任一项权利要求所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料包含相变材料。
17.根据权利要求12-13中任一项权利要求所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来看，所述第一电极具有圆形形状。
18.一种存储器单元，其包含：
第一介电层；
第一电极，其在所述第一介电层内； 
介电台面，其在所述第一电极上，所述介电台面具有倾斜的侧壁；
电阻可变材料的第一部分和第二部分，其与所述第一电极接触，其中所述电阻可变材料位于所述侧壁的至少一部分上；
第一个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第一部分接触；以及
第二个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第二部分接触。
19.根据权利要求18所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料覆盖所述台面的所述侧壁的全部。
20.根据权利要求18-19中任一项权利要求所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料的第一部分与所述第一电极的第一部分接触，且其中所述电阻可变材料的第二部分与所述第一电极的第二部分接触。
21.根据权利要求18-19中任一项权利要求所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来看，所述第一电极具有环形形状。
22.根据权利要求18-19中任一项权利要求所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料包含相变材料。
23.根据权利要求18-19中任一项权利要求所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来看，所述第一电极具有圆形形状。
24.一种存储器单元，其包含：
导电插塞，其在第一介电层内；
第二介电层，其在所述导电插塞和第一介电层上；
开口，其在所述第二介电层内，所述开口具有倾斜的侧壁；
第一电极，其中所述第一电极包含位于所述侧壁的至少一部分上的导电材料；
第三介电层，其填充所述开口；
电阻可变材料的第一部分和第二部分，其与所述第一电极接触；
第一个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第一部分接触；以及
第二个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第二部分接触。
25.根据权利要求24所述的存储器单元，其中所述导电材料覆盖所述开口的所述侧壁的全部。
26.根据权利要求24-25中任一项权利要求所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料的第一部分与所述第一电极的第一部分接触，且其中所述电阻可变材料的第二部分与所述第一电极的第二部分接触。
27.根据权利要求24-25中任一项权利要求所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来 看，所述第一电极具有环形形状。
28.根据权利要求24-25中任一项权利要求所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料包含相变材料。
29.根据权利要求24-25中任一项权利要求所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来看，所述第一电极具有圆形形状。
30.一种存储器单元，其包含：
第一介电层；
第一电极，其在所述第一介电层内；
第二介电层，其在所述第一电极的第一部分之上；
第一个第二电极，其在所述第二介电层之上；
第三介电层，其在所述第一电极的第二部分之上；
第二个第二电极，其在所述第三介电层之上；
电阻可变材料的第一部分位于所述第一个第二电极和所述第二介电层的侧壁的至少一部分上，电阻可变材料的所述第一部分与所述第一电极接触；
电阻可变材料的第二部分位于所述第二个第二电极和所述第三介电层的侧壁的至少一部分上，电阻可变材料的所述第二部分与所述第一电极接触。
31.根据权利要求30所述的存储器单元，其中所述第一个第二电极和所述第二个第二电极中的至少一者的所述侧壁是倾斜的。
32.根据权利要求30所述的存储器单元，其中所述第一个第二电极和所述第二介电层被配置为第一台面，且所述第二个第二电极和第三介电层被配置为第二台面。
33.根据权利要求30-32中任一项权利要求中所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料的第一部分与所述第一电极的第一部分接触，且其中所述电阻可变材料的第二部分与所述第一电极的第二部分接触。
34.根据权利要求30-32中任一项权利要求中所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来看，所述第一电极具有环形形状。
35.根据权利要求30-32中任一项权利要求中所述的存储器单元，其中所述电阻可变材料包含相变材料。
36.根据权利要求30-32中任一项权利要求中所述的存储器单元，其中从自顶向下角度来看，所述第一电极具有圆形形状。
37.一种存储器装置，其包含：
多个根据权利要求2-36中任一权利要求所述的存储器单元， 
其中所述第一个第二电极与所述第一电极相关联，以界定第一存储器元件；且其中所述第二个第二电极与所述第一电极相关联，以界定第二存储器元件。
38.根据权利要求37所述的存储器装置，其进一步包含多个存储器单元，其中所述第二个第二电极与至少两个存储器单元相关联。
39.一种处理器系统，所述系统包含：
处理器；以及
存储器装置，其耦合到所述处理器，所述存储器装置包含存储器阵列，所述存储器阵列包含：
多个根据权利要求2-36中任一权利要求所述的存储器单元。
40.一种形成存储器单元的方法，所述方法包含以下动作：
在第一电极上形成介电台面；
形成电阻可变材料的第一部分和第二部分，其与所述第一电极接触，其中所述电阻可变材料的所述第一部分和第二部分形成于所述介电台面的侧壁上；
形成第一个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第一部分接触；以及
形成第二个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第二部分接触。
41.根据权利要求40所述的方法，其中电阻可变材料的所述第一部分和第二部分包含相变材料。
42.一种形成存储器单元的方法，所述方法包含以下动作：
形成第一电极，其在第一介电层内；
形成第二介电层，其在所述第一电极和所述第一介电层之上；
形成开口，其在所述第二介电层内，所述开口具有倾斜的侧壁；
形成电阻可变材料的第一部分与第二部分，其与所述第一电极接触，其中所述电阻可变材料位于所述开口的侧壁上；
形成第一个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第一部分接触；以及
形成第二个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第二部分接触。
43.根据权利要求42所述的方法，其中电阻可变材料的所述第一部分和第二部分包含相变材料。
44.一种形成存储器单元的方法，所述方法包含以下动作：
在衬底上形成第一介电材料；
在所述第一介电材料内形成第一导电插塞；以及
在所述第一导电插塞上形成介电台面； 
在所述介电台面的侧壁上形成第一电极；
形成电阻可变材料的第一部分与第二部分，其与所述第一电极接触；
形成第一个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第一部分接触；以及
形成第二个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第二部分接触。
45.根据权利要求44所述的方法，其中将所述电阻可变材料的第一部分形成为与所述第一电极的第一部分接触，且其中将所述电阻可变材料的第二部分形成为与所述第一电极的第二部分接触。
46.根据权利要求45所述的方法，其中将所述第一个第二电极形成为沿着所述电阻可变材料的第一部分的顶表面和侧表面与所述电阻可变材料的第一部分接触。
47.根据权利要求44-46中任一权利要求所述的方法，其中电阻可变材料的所述第一部分和第二部分包含相变材料。
48.一种形成存储器单元的方法，所述方法包含以下动作：
在衬底上形成第一介电材料；
在所述第一介电材料内形成第一导电插塞；
在所述第一导电插塞和所述第一介电材料上形成第二介电材料；
在所述第二介电材料内形成开口，将所述开口形成为具有倾斜侧壁；
在所述开口的侧壁上形成第一电极；
形成电阻可变材料的第一部分与第二部分，其与所述第一电极接触；
形成第一个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第一部分接触；以及
形成第二个第二电极，其与所述电阻可变材料的所述第二部分接触。
49.根据权利要48所述的方法，其中将所述电阻可变材料的第一部分形成为与所述第一电极的第一部分接触，且其中将所述电阻可变材料的第二部分形成为与所述第一电极的第二部分接触。
50.根据权利要求49所述的方法，其中将所述第一个第二电极形成为沿着所述电阻可变材料的第一部分的顶表面和侧表面与所述电阻可变材料的第一部分接触。
51.根据权利要求48-50中任一权利要求所述的方法，其中电阻可变材料的所述第一部分和第二部分包含相变材料。
52.一种形成存储器单元的方法，所述方法包含以下动作：
形成第一电极；
形成第一个第二电极和第二个第二电极；以及
形成电阻可变材料的第一部分与第二部分，其与所述第一电极接触； 
其中形成所述第一个和第二个第二电极包含形成第一和第二电极线，且其中在所述第一个第二电极的侧壁上形成所述电阻可变材料的第一部分，且在所述第二个第二电极的侧壁上形成所述电阻可变材料的第二部分。
53.根据权利要求52所述的方法，其中电阻可变材料的所述第一部分和第二部分包含相变材料。
54.一种形成存储器单元的方法，所述方法包含以下动作：
形成第一电极，
形成电阻可变材料的第一部分与第二部分，其与所述第一电极接触；
形成第一个第二电极，其与所述电阻可变材料的第一部分相接触；
形成第二个第二电极，其与所述电阻可变材料的第二部分相接触；
在电阻可变材料的第三部分上并与所述第一电极相关联地形成第三个第二电极，以界定第三存储器元件；以及
在电阻可变材料的第四部分上并与所述第一电极相关联地形成第四个第二电极，以界定第四存储器元件。
55.根据权利要求54所述的方法，其中将所述第一电极形成为从自顶向下角度来看大致具有“+”形状。
56.根据权利要求54-55中任一权利要求所述的方法，其中电阻可变材料的所述第一部分和第二部分包含相变材料。 
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