存储器单元结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及半导体存储器装置及方法，且更特定地说，涉及存储器单元结构及其形成方法。
【背景技术】
[0002]存储器装置通常被提供为计算机或其它电子装置中的内部半导体集成电路。存在许多不同类型的存储器，包含随机存取存储器(RAM)、只读存储器(R0M)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、闪速存储器、相变随机存取存储器(PCRAM)、自旋转矩转移随机存取存储器(STTRAM)、电阻式随机存取存储器(RRAM)、磁阻式随机存取存储器(MRAM;也被称为磁随机存取存储器)、导电桥接随机存取存储器(CBRAM)等等。
[0003]—些类型的存储器装置可为非易失性存储器，且可用于需要高存储器密度、高可靠性及低功耗的广泛范围的电子应用。非易失性存储器可用于个人计算机、便携式存储器棒、固态硬盘(SSD)、个人数字助理(PDA)、数码相机、蜂窝电话、智能手机、平板计算机、便携式音乐播放器(例如，MP3播放器)、电影播放器及其它电子装置等等中。程序代码及系统数据(例如基本输入/输出系统(B1S))通常存储于非易失性存储器装置中。
[0004]举例来说，许多存储器装置(例如RRAM、PCRAM、MRAM、STTRAM及CBRAM)可包含以(例如)两端交叉点架构而组织的存储器单元阵列。呈两端交叉点架构的存储器单元阵列可包含在存储器单元材料之间具有平面表面的电极。对于丝状型存储器装置(例如RRAM及/或CBRAM)，在电极的平面表面之间的存储器单元的有源区域的位置可为可变的，这是因为电极的平面表面横跨存储器单元材料提供实质上均匀电场。
【附图说明】
[0005]图1是说明存储器单元阵列的部分的框图。
[0006]图2A到2D说明根据本发明的一或多个实施例的存储器单元阵列的部分。
[0007]图3A到3B说明根据本发明的一或多个实施例的存储器单元阵列的部分的横截面。
【具体实施方式】
[0008]本发明包含存储器单元结构及其形成方法。在一或多个实施例中，形成存储器单元包含:在第一方向上形成包含形成于第一电极与第二电极之间的选择装置的选择装置堆叠；在第二方向上在选择装置堆叠上方形成多个牺牲材料线以形成通孔；在通孔内形成可编程材料堆叠；及移除多个牺牲材料线且蚀刻穿过选择装置堆叠的部分以隔离选择装置。
[0009]在一或多个实施例中，存储器单元包含:第一堆叠结构，其包括第一电极、在第一电极上方的选择装置，及第二电极；及第二堆叠结构，其包括在第二电极上方的可编程材料，及在可编程材料上方的第三电极，其中第二堆叠结构是镶嵌结构。
[0010]在本发明的下列详细描述中，参考形成本发明的部分且其中作为说明而展示可如何实践本发明的数个实施例的附图。足够详细地描述这些实施例以使所属领域的一般技术人员能够实践本发明的实施例，且应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可利用其它实施例且可作出过程、电及/或结构改变。
[0011]如本文中所使用，“数个”某事物可指一或多个此类事物。举例来说，数个存储器装置可指一或多个存储器装置。另外，如本文中所使用的指定符“N”及“M”(尤其是关于图式中的参考数字)指示如此指定的数个特定特征可包含于本发明的数个实施例内。
[0012]本文中的图遵循编号惯例，其中第一数字或若干数字对应于图式图号，且剩余数字识别图式中的元件或组件。不同图之间的相似元件或组件可通过使用相似数字而识别。举例来说，208可指图2中的元件“08”，且相似元件可在图3中被称为308。将了解，可添加、交换及/或消除本文中的各种实施例中展示的元件以便提供本发明的数个额外实施例。另夕卜，将了解，图中提供的元件的比例及相对尺度意欲说明本发明的实施例，且不应被视为限制性意义。
[0013]图1是说明存储器单元阵列100的部分的框图。在图1所说明的实例中，阵列100是包含第一数目个导电线130-0、130-1、…、130-N(例如，存取线，其可在本文中被称为字线)及第二数目个导电线120-0、120-1、…、120-M(例如，数字线，其可在本文中被称为位线)的交叉点阵列。如所说明，字线130-0、130-1、…、130-N彼此实质上平行且实质上正交于位线120-0、120-1、…、120-M，所述位线彼此实质上平行；然而，实施例并不受到如此限制。
[0014]阵列100的存储器单元可为例如结合图2A到2D及图3A到3B所描述的存储器单元的存储器单元。在此实例中，存储器单元定位于字线130-0、130-1、…、130-N与位线120-0、120-1、…、120-M的每一交点处，且存储器单元可以两端架构(例如，其中特定字线130-0,130-1,…、130-N及位线120-0、120-1、…、120-M作为用于存储器单元的电极)而起作用。
[0015]存储器单元可为(例如)电阻可变存储器单元，例如RRAM单元、CBRAM单元、PCRAM单元，及/或STT-RAM单元，以及其它类型的存储器单元。存储元件125可包含存储元件材料及/或选择装置，例如存取装置。存储元件125的存储元件材料部分可包含存储器单元的可编程部分，例如，可编程到不同数据状态的部分。选择装置可为二极管或非欧姆装置(NOD)等等。举例来说，在电阻可变存储器单元中，存储元件可包含具有电阻的存储器单元的部分，所述电阻(例如)可响应于所施加的编程电压及/或电流脉冲而编程到对应于特定数据状态的特定电平。存储元件可包含一或多种材料，其共同地包括存储元件的可变电阻存储元件材料部分。举例来说，所述材料可包含金属离子源层、吸氧(例如，氧源)层及有源切换层(例如固态电解质、硫属化物、过渡金属氧化物材料，或具有两种或两种以上金属(例如，过渡金属、碱土金属及/或稀土金属)的混价氧化物)中的至少一者。实施例并不限于与存储器单元的存储元件125有关的一或若干特定电阻可变材料。举例来说，电阻可变材料可为由各种掺杂或未掺杂材料形成的硫属化物。可用于形成存储元件的电阻可变材料的其它实例包含二元金属氧化物材料、巨磁阻材料，及/或各种基于聚合物的电阻可变材料等等。
[0016]在操作中，阵列100的存储器单元可通过经由选定字线130-0、130-1、…、130-N及位线120-0、120-1、…、120-M横跨所述存储器单元施加电压(例如，写入电压)而被编程。横跨存储器单元的电压脉冲的宽度及/或量值可(例如)通过调整存储元件的电阻电平而被调整(例如，变化)，以便将存储器单元编程到特定数据状态。
[0017]感测(例如，读取)操作可用于通过感测(例如)在对应于相应存储器单元的位线120-0、120-1、…、120-M上响应于施加到与相应单元耦合的选定字线130-0、130-1、…、130-N的特定电压的电流而确定存储器单元的数据状态。感测操作还可包含使未选定字线及位线以特定电压偏置，以便感测选定单元的数据状态。
[0018]根据本发明的存储器单元及阵列可以交叉点存储器阵列架构(例如，三维(3D)交叉点存储器阵列架构)而配置。根据本发明的存储器单元及阵列可包含不与某些蚀刻过程(例如，等离子干式蚀刻过程)兼容的材料。举例来说，通过利用镶嵌过程，在不必蚀刻存储器单元的情况下(蚀刻可对存储器单元造成损害)，可将存储器单元形成于交叉点存储器阵列架构内。
[0019]图2A到2D说明根据本发明的一或多个实施例的存储器单元阵列的部分。图2A到2D中的存储器单元阵列的部分可为例如图1所说明的阵列100的阵列的部分。
[0020]图2A说明根据本发明的一或多个实施例的存储器单元阵列的部分。如图2A所说明，可形成衬底材料201。衬底材料201可为半导体材料，例如硅，以及其它衬底材料。举例来说，字线材料230可形成于衬底材料202上方，且电极材料204可形成于字线材料230上方。字线材料可为导电材料，例如钨，以及其它导电材料。电极材料204可为导电材料，例如碳及/或钨，以及其它导电材料。电极材料204可为底电极，例如，导电线，例如，例如图1所展示的字线130-0到130-N的存取线，或例如图1所展示的位线120-0到120-M的数据线。电极材料204可在第一方向上形成。
[0021]在一或多个实施例中，选择装置207形成于电极材料204上方。选择装置207可为(例如)非欧姆的非线性选择装置，且选择装置207可为对称的或非对称的。选择装置207可在与电极材料204相同的方向(例如，存取线方向)上形成。
[0022]在一或多个实施例中，电极材料208可形成于选