具有投射衬垫的相变存储器单元的制作方法

本发明总体上涉及相变存储器单元，并且更具体地涉及用于形成具有投射衬垫的类型相变存储器单元的方法和结构。

背景技术：

1、相变存储器单元可以用于数据存储。相变存储器单元是非易失性随机存取存储器。相变存储器单元的典型配置可包括布置在至少两个电极之间并耦合到至少两个电极的相变材料。当相变存储器单元在使用中时，相变材料可以在至少两个可逆地可转变的相(无定形相和结晶相)中的一个中操作。无定形相和结晶相彼此不同。在无定形相中，与结晶相相比，相变材料具有明显更高的电阻。为了促进相位转变，将可实现期望的相变的能量(例如，电能、热能、任何其他合适形式的能量或它们的组合)供应至相变材料。

2、为了促进从结晶相到无定形相的变化，可以向电极之一(例如底部电极)施加电能(诸如电压脉冲)，使得电极处或者基本上在电极附近的相变材料加热到其熔化温度以上。然后将相变材料迅速冷却至低于其玻璃温度。以这种方式处理的相变材料从结晶相转变成无定形相。在已经发生这样的相变的相变材料中创建了无定形化区域。

技术实现思路

1、根据本发明的一个实施例，半导体结构包括由第二电介质层包围的加热器、在第二电介质层的顶部上的投射衬垫以及在投射衬垫上方的相变材料层。投射衬垫的顶表面可以与加热器的顶表面基本上齐平。投射衬垫可将相变材料层与第二电介质层分隔开。半导体结构可包括在加热器下方并与加热器电接触的底部电极和在相变材料层上方并与相变材料层电接触的顶部电极。半导体结构还可以包括在顶部电极上方并与顶部电极直接接触的掩模层、在顶部电极上方并与顶部电极电接触的顶部电极触点、以及在底部电极下方并与底部电极电接触的底部电极触点。相变材料层可以包括结晶相和无定形相。无定形相可以在加热器的正上方。投射衬垫可以在相变材料层的结晶相和无定形相中提供平行的传导路径。投射衬垫可以横向延伸超出相变材料层的无定形相。加热器可以包括外层、中间层和内层。中间层可以在外层和内层之间，并且内层可以由中间层包围。

2、根据本发明的另一实施例，提供了一种半导体结构。半导体结构可包括在第二电介质层内的加热器、在第二电介质层的顶部上的投射衬垫以及在投射衬垫上方的相变材料层。加热器的顶部部分可在第二电介质层上方竖直延伸。投射衬垫可以位于加热器的顶部部分的顶部上且与加热器的顶部部分直接接触，加热器的顶部部分在第二电介质层上方竖直延伸。投射衬垫可以将相变材料层与加热器和第二电介质层分隔开。投射衬垫可以在相变材料层的结晶相和无定形相中提供平行的传导路径。半导体结构可包括在加热器下方并与加热器电接触的底部电极和在相变材料层上方并与相变材料层电接触的顶部电极。半导体结构还可以包括在顶部电极上方并与顶部电极直接接触的掩模层、在顶部电极上方并与顶部电极电接触的顶部电极触点、以及在底部电极下方并与底部电极电接触的底部电极触点。相变材料层可以包括结晶相和无定形相。无定形相可以在加热器的正上方。投射衬垫可以横向延伸超出相变材料层的无定形相。加热器可以包括外层、中间层和内层。中间层可以在外层和内层之间，并且内层可以由中间层包围。

3、根据本发明的另实施例，提供了一种半导体结构。该半导体结构可以包括在第二电介质层内的加热器和在第二电介质层上方并与第二电介质层直接接触的相变材料层。加热器的顶部部分可在第二电介质层上方竖直延伸。半导体结构可包括在加热器下方并与加热器电接触的底部电极和在相变材料层上方并与相变材料层电接触的顶部电极。半导体结构还可以包括在顶部电极上方并与顶部电极直接接触的掩模层、在顶部电极上方并与顶部电极电接触的顶部电极触点、以及在底部电极下方并与底部电极电接触的底部电极触点。相变材料层可以包括结晶相和无定形相。无定形相可以在加热器的正上方。加热器可以包括外层、中间层和内层。中间层可以在外层和内层之间，并且内层可以由中间层包围。半导体结构还可包括在底部电极触点下方并与底部电极触点电接触的第一金属层、在顶部电极触点上方并与顶部电极触点电接触的第二金属层、以及在第一金属层与第二金属层之间并与第一金属层与第二金属层电接触的过孔触点。

技术特征：

1.一种结构，包括：

2.根据权利要求1所述的结构，进一步包括：

3.根据权利要求2所述的结构，进一步包括：

4.根据权利要求1所述的结构，其中所述相变材料层包括结晶相和无定形相，其中所述无定形相在所述加热器的正上方。

5.根据权利要求4所述的结构，其中所述投射衬垫在所述相变材料层的所述结晶相和所述无定形相中提供平行的传导路径。

6.根据权利要求4所述的结构，其中所述投射衬垫横向地延伸超过所述相变材料层的所述无定形相。

7.根据权利要求1所述的结构，其中所述加热器包括：

8.一种结构，包括：

9.根据权利要求8所述的结构，进一步包括：

10.根据权利要求9所述的结构，进一步包括：

11.根据权利要求8所述的结构，其中所述相变材料层包括结晶相和无定形相，其中所述无定形相在所述加热器的正上方。

12.根据权利要求11所述的结构，其中所述投射衬垫在所述相变材料层的所述结晶相和所述无定形相中提供平行的传导路径。

13.根据权利要求11所述的结构，其中所述投射衬垫横向延伸超出所述相变材料层的所述无定形相。

14.根据权利要求8所述的结构，其中所述加热器包括：

15.一种结构，包括：

16.根据权利要求15所述的结构，进一步包括：

17.根据权利要求16所述的结构，进一步包括：

18.根据权利要求15所述的结构，其中所述相变材料层包括结晶相和无定形相，其中所述无定形相在所述加热器的正上方。

19.根据权利要求15所述的结构，其中所述加热器包括：

20.根据权利要求16所述的结构，进一步包括：

技术总结
一种半导体结构(100)，包括：被第二电介质层(114)包围的加热器(116)；在第二电介质层(114)的顶部上的投射衬垫(124)；以及在投射衬垫(124)上方的相变材料层(126)。投射衬垫(124)的顶表面与加热器(116)的顶表面基本上齐平。投射衬垫(124)将相变材料层(126)与第二电介质层(114)分隔开。投射衬垫(124)可以在相变材料层(126)的结晶相(126a)和无定形相(126b)中提供平行的传导路径。半导体结构(100)可包括在加热器(116)下方并与加热器(116)电接触的底部电极(110)和在相变材料层(126)上方并与相变材料层(126)电接触的顶部电极(128)。

技术研发人员：玉仁祚,鲍如强,A·H·西蒙,K·布里,N·索尔尼尔,I·R·萨拉夫,P·布萨莱
受保护的技术使用者：国际商业机器公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14