专利名称：存储器结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种存储器结构。
背景技术：
随着计算机和其它电气装置的价格不断下降，存储装置如存储器装置及硬盘驱动器的制造商被迫使降低其元件的成本。与此同时，计算机、视频游戏、电视机及其它电气装置的市场正需要不断增加的较大存储量来存储图像、照片、视频、电影、音乐和其它存储密集型数据。因此，除了降低成本以外，存储装置的制造商还必须增加其装置的存储密度。建立存储所需要的增加存储器存储密度而同时降低成本这一趋势已经持续了多年，并且甚至光学存储器如CD-ROM、CD-R、CD-R/W、DVD及DVD-R变量正在被装置尺寸的限制及成本所挑战。因而需要经济型、高容量的存储器结构。
附图的简要说明当结合附图来阅读时，根据下述详细说明，本公开内容的特点及优点将很容易地被本领域的普通技术人员所理解，其中
图1是一个交叉点存储器阵列实施例的示意图，其中所公开的存储器单元结构可以被采用。
图2是一个存储器单元的示意性方框图，所述存储器单元包括一个存储器存储元件及一个所述存储器存储元件的控制元件。
图3和4是示意性描述一个存储器结构实施例的断面图，其中所述存储器结构包括一个被放置在导电槽边缘(rimedge)与导电线之间的存储器存储元件。
图5是示意性描述一个存储器结构实施例的断面图且图6是其平面图，所述存储器结构包括一个被放置在导电板边与导电柱之间的存储器存储元件。
图7是示意性描述一个存储器结构实施例的断面图且图8是其平面图，所述存储器结构包括一个被放置在导体板边与导电阱之间的存储器存储元件。
图9是示意性描述一个存储器结构实施例的断面图且图10是其平面图，所述存储器结构包括一个被放置在导体板边与导电阱之间的存储器存储元件。
图11是示意性描述一个存储器结构实施例的断面图且图12是其平面图，所述存储器结构包括一个被放置在导体板边与导电柱之间的存储器存储元件。
图13是示意性描述一个存储器结构实施例的断面图且图14是其平面图，所述存储器结构包括一个被放置在导体板边与导电阱之间的存储器存储元件。
图15是示意性描述一个存储器结构实施例的断面图且图16是其平面图，所述存储器结构包括一个被放置在被截断的导电锥边缘与导电帽之间的存储器存储元件。
图17是一个存储器载体实施例的示意性方框图，所述存储器载体结合有至少一个所公开的存储器单元。
图18是一个电子装置如计算机系统的实施例示意性方框图，所述电子装置结合有至少一个所公开的存储器单元。
图19是可以用来实现所公开存储器结构的基本步骤实施例的流程图。
优选实施例的详细说明图1是一个交叉点存储器阵列10实施例的简化示意图，其中可以采用所公开的存储器单元结构。所述存储器设置10包括行选择导体线R0、R1、R2及列选择导体线C0、C1、C2。存储器单元20被连接在每个行选择导体线R0、R1、R2和每个列选择导体线C0、C1、C2之间。应该理解到为方便起见行选择导体线和列选择导体线被称为“行”及“列”术语，并且在实际实施中存储器单元20并没有必要一定被实际设置在行和列。每个存储器单元基本上由可以以不同方法被定向的第一选择线及第二选择线进行唯一性地存取或选择。同样，列线并没有必要与行线为正交，但是为了便于理解被示例为正交方式。
图2是存储器单元20实施例的一个简化电气方框图，所述存储器单元20包括一个通过电极E2被电连接到控制元件25的存储器存储元件23。所述存储器存储元件23和控制元件25被串联在电极E1和电极E3之间。所述电极E1-E3是如导体、导电区或其它导电特点的导电元件，且它应该被理解为电极E2可以包括一个或多个电导元件。
更具体地，所述存储器存储元件被配置成与控制元件相比在较低的能量级下被可预测地且可靠地破坏，而控制隧道结区作为存储器的控制元件更具体地被配置成用于持久的操作。因此，存储器存储元件23较控制元件25在较低的能量级下改变状态，这允许存储器存储元件被编程。按照这一方法，通过选择性地为所述单元提供足够的能量将存储器单元编程，以使存储器存储元件破坏(break down)。通过向存储器单元提供较小量的能量并且感测是否电流通过存储器单元，则存储器单元被读取。
所述存储器存储元件23可以是一个抗熔丝，如一个可编程的隧道结装置。所述抗熔丝既可以是一个电介质绝缘击穿类型的装置也可以是隧道结装置。所述隧道结可以由被氧化的金属、热生长的氧化物或被淀积的氧化物或氮化物而形成。存储器存储元件还可能用半导体材料如多硅、多晶硅、非晶硅、微晶硅、金属灯丝电迁移、俘获感应的迟滞(trap induced hysterisis)、铁电的电容器、霍尔效应以及多硅电阻器来体现。存储器存储元件的其它实施例包括隧道磁阻(magnito-resistive)或电容式元件如浮动栅。另外，存储器存储元件可以是一个只读LeComber或硅化物开关或一个可重写的相位变化材料。存储器存储元件还可以包括PIN二极管或肖特基二极管。
所述控制元件25可以包括一个隧道结装置或PN、PIN或肖特基二极管。可以使用的其它二极管包括齐纳二极管、雪崩二极管、隧道二极管及四层二极管如可控硅整流器。同样，控制元件25可以是一个结场效应或双极晶体管。控制元件25的大小足够承载一个适当的电流，以便于存储元件23的状态可以被改变。当控制元件是一个二极管时，它可以利用掺杂的多硅、非晶硅、或微晶硅来形成。
为了便于讨论，所公开的存储器结构通过示例的实例形式、以隧道结装置作为存储器存储元件和控制元件被说明，并且应该理解到存储器存储元件和控制元件可以如上所述被实施。
同样通过示例的实例方式，所公开的存储器结构被描述为集成电路，所述集成电路包括提供集成电路各种结构之间支撑及绝缘的层间电介质如二氧化硅、氮化硅或TEOS(tetraethylorthosilicate)。所述ILD可以利用几个不同的技术如化学蒸发淀积(CVD)、大气压力CVD、低压CVD、等离子加强的CVD、物理蒸发淀积(PVD)及真空镀膜进行淀积。为了方便起见，这种电介质的区域及层通过参考标志ILD在图中被标识。
在所公开的存储器结构中，存储器存储元件23相邻于一导体的边被放置。
图3和4示意性地描述了一个存储器结构的实施例，所述存储器结构包括多个存储器单元，每个存储器单元包括一个存储器存储元件23，所述存储器存储元件23被放置在导电阱或槽27边缘及与所述边缘垂直相邻的导体833或837之间。所述每个存储器单元进一步包括一个控制元件25，所述控制元件25被放置在导电槽27的基座及与所述基座垂直相邻的导体833或835之间。存储器存储元件23和/或控制元件25可以具有水平的平面范围，并且垂直地相分隔。
图3和4中的存储器单元可以按照堆栈的层来实施，例如其中与所给定导电槽27边缘垂直相邻的导体833与处于相邻层的导电槽27的基座垂直相邻。
通过示例的实例，导体833可以是在一个交叉点存储器结构中的行选择线，而导体835、837可以是列选择线。同样通过示例的实例，导电槽27可以相对于与这种导电槽27的边缘垂直相邻的导体833被横向偏移，例如来控制存储器隧道结氧化物区23的面积。结果是，导电槽27相对于在一个相邻层中的另一垂直相邻的导电槽27被横向偏移。
存储器元件23可以由导电槽27的氧化物来形成，并且控制元件25可以由与导电槽27的基座垂直相邻的导体833或835的氧化物来形成。另外，存储器隧道结氧化物区23可以由不同于导电槽27边缘的氧化物来形成，并且控制隧道结氧化物区25可以由不同于导体833或835的氧化物来形成。存储器存储元件23还可以是未图案化氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层例如可以是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。同样，控制元件25可以是未图案化的氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层可以例如是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。
图5和6示意性地描述了一个存储器结构的实施例，所述存储器结构包括存储器单元，每个存储器单元包括一个被放置在导电通路或柱233和水平导电板239a边之间的存储器存储元件23。非水平导电面板239b被连接到相邻的水平导电板239a上，并且与其横向相邻，以及控制元件25被放置在所述非水平导电面板239b的正面和与所述非水平导电面板239b横向相邻的导体235之间。包括例如氮化钛或金的通路帽47被放置在导电柱233的顶端。
如图5和6所示，存储器单元可以形成在导电柱233的相对面上。同样，存储器单元可以被形成在层中，其中一层包括水平设置的导电柱233和存储器单元，并且其中所述层被堆栈，以便于不同层相应的导电柱233被堆栈以形成导电柱233的列。导电柱233的列可以是立方存储器结构的垂直存储器选择线，而导体235可以是行存储器选择线。在一个立方存储器结构中，所述行和列存储器选择线被设置在一个3维结构中，例如如在被共同转让的、共同未决的于＿＿＿同时提交的美国申请序号＿＿＿及代理卷号10018288所公开的那样。
存储器存储元件23可以由横向邻接的水平板239a的氧化物所形成，而控制元件25可以由横向邻接的导体235的氧化物所形成。另外，存储器存储元件23可以由不同于水平板239a氧化物的氧化物所形成，并且控制元件25可以由不同于导体235氧化物的氧化物所形成。存储器存储元件23还可以是未图案化氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层例如可以是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。同样，控制元件25可以是未图案化的氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层可以例如是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。
图7和8示意性地描述了一个存储器结构的实施例，所述存储器结构包括存储器单元，每个存储器单元包括一个放置在导电槽333与水平导电板339a边之间的存储器存储元件23。非水平导电面板339b被连接到所述水平导电板339a且与其横向相邻，并且控制元件25被放置在所述非水平导电面板339b的正面及与非水平导电面板339b横向相邻的导体335之间。一个垂直导电通路或柱341被嵌套到导电槽333的内部，并且通过导电槽333基座中的一个孔隙。所述导电柱341及所述导电槽333形成了具有垂直范围的导电结构。
如图7和8所示，存储器单元可以被形成在导电槽333的相对面上。同样，存储器单元可以形成于层内，其中一层包括水平方向设置的导电柱341和存储器单元，并且其中所述层被堆栈以便于不同层的相应导电柱341被堆栈，以形成导电柱341的列。导电柱341的列可以是立方存储器结构的垂直存储器选择线，而导体335可以是行存储器选择线。
存储器存储元件23可以由横向邻近的水平板339a的氧化物所形成，而控制元件25可以由横向邻近导体335的氧化物所形成。另外，存储器存储元件23可以由不同于所述水平板339a氧化物的氧化物所形成，并且控制元件25可以由不同于所述导体335氧化物的氧化物所形成。存储器存储元件23还可以是未图案化氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层例如可以是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。同样，控制元件25可以是未图案化的氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层可以例如是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。
图9和10示意性地描述了一个存储器结构的实施例，所述存储器结构包括存储器单元，每个存储器单元包括一个放置在导电槽433与水平导电板439a边之间的存储器存储元件23。非水平导电面板439b被连接到所述水平导电板439a且与其横向相邻，并且控制元件25被放置在所述非水平导电面板439b的正面及与所述非水平导电面板439b横向相邻的导体435之间。一个导电通路或柱441被嵌套到导电槽433的内部，并且通过导电槽433基座中的一个孔隙。所述导电柱441及所述导电槽433形成了具有垂直范围的导电结构。
如图9和10所示，存储器单元可以形成在导电槽433的相对面上。同样，存储器单元可以被形成在层中，其中一个层包括水平设置的导电柱441和存储器单元，并且其中所述层被堆栈，以便于不同层相应的导电柱441被堆栈以形成导电柱441的列。导电柱441的列可以是立方存储器结构的垂直存储器选择线，而导体435可以是行存储器选择线。
存储器存储元件23可以由横向邻近的水平板439a的氧化物所形成，而控制元件25可以由横向邻近导体435的氧化物所形成。存储器存储元件23可以由不同于所述水平板439a氧化物的氧化物所形成，并且控制元件25可以由不同于所述导体435氧化物的氧化物所形成。存储器存储元件23还可以是未图案化氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层例如可以是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。同样，控制元件25可以是未图案化的氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层可以例如是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。
图11和12示意性地描述了一个存储器结构的实施例，所述存储器结构包括存储器单元，每个存储器单元包括一个放置在垂直导电通路或柱533与水平导电板539a边之间的存储器存储元件23。非水平导电面板539b被连接到所述水平导电板539a且与其横向相邻，并且控制元件25被放置在所述面板539b的正面及水平方向伸长导电壁535的正面之间，所述导电壁535具有一个垂直范围并且与所述面板539b横向且成层状相邻。包括例如氮化钛或金的通路帽47被放置在导电柱533的顶端。
如图11和12所示，存储器单元可以形成在导电柱533的相对面上。同样，存储器单元可以形成在由相邻伸长壁535所确定区域的横向相对面上，所述伸长壁535在同一方向上水平地延伸。此外，所述存储器单元可以形成在层中，其中一个层包括水平设置的导电柱533和存储器单元，并且其中所述层被堆栈，以便于不同层相应的导电柱533被堆栈以形成导电柱533的列。导电柱533的列可以是立方存储器结构的垂直存储器选择线，而伸长的导电壁535可以是行存储器选择线。
存储器存储元件23可以由横向邻近的水平板539a的氧化物所形成，而控制元件25可以由横向邻近导体535的氧化物所形成。另外，存储器存储元件23可以由不同于所述水平板539a氧化物的氧化物所形成，并且控制元件25可以由不同于所述伸长导电壁535氧化物的氧化物所形成。存储器存储元件23还可以是未图案化氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层例如可以是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。同样，控制元件25可以是未图案化的氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层可以例如是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。
图13和14示意性地描述了一个存储器结构的实施例，所述存储器结构包括存储器单元，每个存储器单元包括一个被放置在导电阱或槽633与水平导电板639a边之间的存储器存储元件23。非水平导电面板639b被连接到所述水平导电板639a且与其横向相邻，并且控制元件25被放置在所述非水平导电面板639b的正面及一个伸长导电壁635的正面之间，所述伸长导电壁635具有垂直范围且与所述水平导电板639b横向地且成层状地相邻。一个垂直导电通路或柱641被放置到导电槽633内，并且例如在导电槽基座内一个孔隙处与所述槽相接触。所述导电柱641及所述导电槽633形成了具有垂直范围的导电结构。
如图13和14所示，存储器单元可以形成在导电槽633的相对面上。同样，存储器单元可以被形成在层中，其中一个层包括水平设置的导电槽633和存储器单元，并且其中所述层被堆栈，以便于不同层相应的导电柱641被堆栈以形成导电柱641的列。导电柱641的列可以是立方存储器结构的垂直存储器选择线，而所述伸长导电壁635可以是行存储器选择线。
存储器存储元件23可以由横向邻近的水平板639a的氧化物所形成，而控制元件25可以由横向邻近导体635的氧化物所形成。另外，存储器存储元件23可以由不同于所述水平板639a氧化物的氧化物所形成，并且控制元件25可以由不同于所述伸长导电壁635氧化物的氧化物所形成。存储器存储元件23还可以是未图案化氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层例如可以是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。同样，控制元件25可以是未图案化的氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层可以例如是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。
图15和16示意性地描述了一个存储器结构的实施例，所述存储器结构包括存储器单元，每个存储器单元包括一个放置在导电性被截断的锥体739的边缘或边与导电帽735之间的存储器存储元件23。所述被截断的锥体739被连接到可以是存储器选择线的伸长导体741上。控制元件25被放置在所述导电帽735与放置在所述导电帽735之上的伸长导体743之间。所述伸长导体743可以是另一个存储器选择线。
存储器存储元件23可以由导电性的被截断的圆锥739的氧化物所形成，而控制元件25可以由导电帽735的氧化物所形成。另外，存储器存储元件23可以由不同于所述被截断的圆锥739氧化物的氧化物所形成，并且控制元件25可以由不同于所述导电帽735氧化物的氧化物所形成。存储器存储元件23还可以是未图案化氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层例如可以是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。同样，控制元件25可以是未图案化的氧化物层的一部分，所述未图案化的氧化物层可以例如是淀积的氧化物层或完全氧化的淀积金属层。
图17是结合有至少一个本发明实施例的存储器载体70的实施例方框图。所述存储器载体代表任何标准或专利存储器卡形式如仅列出的一些PCMCIA、PC卡、智能存储器、Memory Stick、数字胶片、ATA及紧凑式闪存等。所述存储器载体70包括一个机械接口71，所述机械接口71提供与用于所采用存储器载体类型的特定连接器的机械和电气连接。一个任选的电气接口73实现与所述机械连接器71上电气触点的电气耦合，并且利用结合有至少一个本发明实施例的一组存储器IC80，提供例如安全性、地址解码、电压转换、写保护、或其它典型的接口功能。一个载体75，例如一个印刷电路板或陶瓷基片被典型地用来物理性地支撑存储器IC80、电气接口73以及机械接口71。本领域的那些普通技术人员要理解到一些电气装置可能结合有电气接口73的功能性，因而免去了在存储器载体70中其的需要。
图18是电气装置一个实施例的方框图，在这个实例中所述装置是一个结合有至少本发明一个实施例的计算机系统90。更具体地对于一个计算机系统，如所示的几个不同的电气装置可以被结合进所述包内。例如，微处理器91被耦合到用于存储计算机可执行指令和/或用户数据的存储器电路93中。示范性存储器电路93包括BIOS存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)及各种水平的内部和外部高速缓冲存储器。所述微处理器91还被连接到存储装置95如硬盘驱动器、软盘驱动器、CD/DVD驱动器、磁带驱动器或其它如结合有利用本发明的半导体存储器IC的海量存储装置上。所述微处理器91可以包括使用本发明的高速缓冲存储器。所述存储器93还可以包括使用本发明的存储器IC。所述微处理器被进一步连接到显示装置97，所述显示装置97还可以结合有利用本发明的存储器IC。所述电气装置还可以被配置成接受图17中的存储器载体70。
所公开的存储器结构可以利用半导体装置被实施。例如，所述导体可以通过金属层淀积及随后通过照相平版印刷掩蔽法和蚀刻法来形成图案而形成。电介质区可以通过电介质材料淀积而形成，而氧化物层可以通过氧化物淀积、金属淀积及随后所淀积金属的氧化或金属特征的氧化而形成。化学机械抛光(CMP)可以被用来将所需的区域平面化或将其暴露。同样，可以采用金属镶嵌工艺如双金属镶嵌。在所述双金属镶嵌工艺中，ILD被蚀刻，金属被淀积在所蚀刻的ILD上，并且CMP被执行。
现在参考图19，所公开的结构可以总体上按如下被制作。在101，例如通过将一金属层进行淀积及形成图案则建立第一电极。在103，例如通过按如上所述将所述电极氧化或形成一个未图案化的氧化物层，则一个控制元件被形成在所述第一电极上。在105，例如通过将一金属层进行淀积并图案化，则具有边的第二电极被建立。在107，例如通过将所述电极氧化或按如上所述形成一个未图案化的氧化物层，则在所述第二电极的边上形成一个存储器存储元件。在109，第三电极被建立。具有边的第二电极的建立和存储器存储元件的形成可以在形成第一电极和形成控制元件之前被执行。
虽然上述已经是对本发明具体实施例的说明及示例，但是可以由本领域的普通技术人员对其进行各种修改和变动，而不偏离通过下述权利要求所定义的本发明范围及本质。
权利要求
1.一种存储器结构包括第一电极(835、235、335、435、535、635、743)；具有一边的第二电极(27、239a、239b、339a、339b、439a、439b、539a、539b、639a、639b、735)；第三电极(833、233、333、341、433、441、533、633、641、739)；被放置在所述第三电极和所述第二电极所述边之间的存储器存储元件；被放置在所述第二电极和所述第一电极之间的控制元件。
2.根据权利要求1所述的存储器结构，其中所述第三电极包括一个具有垂直范围的导电结构。
3.根据权利要求1所述的存储器结构，其中所述第三电极包括导电槽。
4.根据权利要求1所述的存储器结构，其中所述第三电极包括导电柱。
5.根据权利要求1所述的存储器结构，其中所述第三电极包括具有边缘的被截断的导电锥。
6.根据权利要求1所述的存储器结构，其中所述第二电极包括具有边的导电板。
7.根据权利要求1所述的存储器结构，其中所述第二电极包括具有边缘的导电槽。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的存储器结构，其中所述存储器存储元件包括一个隧道结装置。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的存储器结构，其中所述存储器存储元件包括一个所述第二电极的氧化物。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的存储器结构，其中所述存储器存储元件包括一个不同于所述第二电极氧化物的氧化物。
11.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的存储器结构，其中所述存储器存储元件从由抗熔丝、熔丝、电荷存储装置、阻性材料、俘获感应的迟滞材料、铁电电容器材料、霍尔效应材料以及隧道磁阻性材料所组成的组中被选择。
12.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的存储器结构，其中所述存储器存储元件包括一个可重写的相位变化材料。
13.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的存储器结构，其中所述控制元件包括一个隧道结装置。
14.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的存储器结构，其中所述控制元件包括一种所述第一电极的氧化物。
15.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的存储器结构，其中所述控制元件包括一种不同于所述第一电极氧化物的氧化物。
16.一种包括根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的存储器结构的存储器载体。
17.一种被配置成接收根据权利要求16所述存储器载体的电子装置。
18.一种包括根据权利要求1、2、3、4、5、6、或7所述存储器结构的电子装置。
19.一种制作存储器结构的方法包括建立第一电极；在所述第一电极上形成一个控制元件；建立具有一边的第二电极；在所述第二电极上形成存储器存储元件；以及建立与所述存储器存储元件相接触的第三电极。
20.一种制作存储器结构的方法包括建立具有一边的第一电极；在所述第一电极的所述边上形成一个存储器存储元件；建立一个与所述存储器存储元件相接触的第二电极；在所述第二电极上形成一个控制元件；形成与所述控制元件相接触的第三电极。
全文摘要
一种存储器结构包括第一电极(835、235、335、435、535、635、743)、具有边的第二电极(27、239a、239b、339a、339b、439a、439b、539a、539b、639a、639b、735)、第三电极(43、133、233、333、341、433、441、533、633、641、739)、一个被放置在所述第一电极和所述第二电极之间的控制元件(25)、以及一个被放置在所述第二电极的边和所述第三电极之间的存储器存储元件(23)。
文档编号H01L27/22GK1449046SQ0310863
公开日2003年10月15日 申请日期2003年4月2日 优先权日2002年4月2日
发明者P·弗里克, A·科尔, D·M·拉扎洛夫, A·L·范布洛克林 申请人:惠普公司