TWI493703B - 包含可轉換結構的電子裝置 - Google Patents
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Description
本發明有關一電子裝置。
再者，本發明有關一製造電子裝置之方法。
在非揮發記憶體領域中，大小超過45nm節點之快閃記憶體已面臨一實際的問題。面臨此挑戰的技術為鐵電、磁性及相變化記憶體，後者已有希望取代快閃記憶體且呈現的特性可允許為其他型式記憶體如DRAM的替代物。相變化記憶體為一可能的解決手段，因為共用記憶體在電子技藝中為一重要步驟。OTP(“一次可程式”)及MTP(“多次可程式”)記憶體打開一新的領域，其亦呈現相變化記憶體的一重大機會。
相變化記憶體為基於使用例如硫屬化物材料之可逆記憶體交換。此些材料經歷快速相變化的能力完成可再寫入光學媒介(CD、DVD)之開發。此硫屬化物相變化材料基於其結晶機制可區分為二類稍微不同的組成物。在相變化非揮發性記憶體(OUM)裝置中通常使用此“成核集結為主”之材料GeTe-Sb2
Te2
聯結線，如Ge2
Sb2
Te5
。在此技術思想中，相變化材料可與一底-電阻電極接觸以可逆交換至一小體積之相變化材料。“快速成長材料”，在光儲存應用中(CD-RW/DVD+RW)中已知，可以一適當的相安定性快速的
交換(例如10ns)。在此一方式中，記憶體裝置的主動部份可為於CMOS系線之前端(FEOL)的線處理後端(BEOL)形成的二電極間之一相變化線。
因此，相變化材料可用於儲存資訊。此些材料的操作原則為相的改變。在一結晶相，此材料結構及因此的性質為不同於在非晶相之性質。
相變化材料的程式化為基於材料與其非晶及結晶相間的電阻間不同。在二相間交換，需要温度的增加。相對高溫與快速冷卻導致一非晶相，同時在溫度較小的增加或較緩的冷卻導致一結晶相。感應不同電阻可藉不會造成實質加熱的小電流完成。
溫度的增加可藉由施用一脈衝至記憶胞而獲得。由脈衝造成的高電流密度可導致一局部溫度增加。依脈衝的持續時間及振幅，結果相將不同。一快速冷卻及大振幅可冷卻在一非晶相的胞，同時一緩慢的冷卻及一較小的振幅脈衝可允許材料結晶。較大的脈衝振幅，稱之為重置脈衝，可是胞非結晶化，同時較小的脈衝振幅可使胞處於其結晶態，此些脈衝亦稱之為SET脈衝。
美國專利第6,800,563號揭露一相改變記憶體，其具有一覆有絕緣物之錐形下部電極。此塗覆錐形電極做為一自動對準溝槽蝕刻的遮罩以電分隔相鄰的字元線。此錐形的下部電極可在一多數個摻雜區域上形成，且可使用等向蝕刻以錐化電極與部份之在下層的摻雜區域。此下部電極之錐形應減少在電極及相改變材料間之接觸。此將增加在接
觸點的電阻，增加電極加熱層的能力。
然而，依美國專利第6,800,563號程式化記憶胞將需要高電力消耗。
本發明之目的為提供一具有可轉換結構的電子組件，其可以合理的電力消耗進行程式化。
為了獲得前述之目的，本發明申請專利範圍之獨立項提供一電子裝置及製造一電子裝置的方法。
依本發明之例示實施例，提供一電子裝置，其包含一第一電極，一第二電極，及一在第一電極及第二電極間連接之可轉換結構，其中該可轉換結構藉由加熱在至少二態間為可轉換的，其中該可轉換結構在至少二態之不同態中具有不同的電性質，且其中該可轉換結構特別以一方式彎曲(例如彎折及/或角度化)，以增加一傳遞通過在第一電極及第二電極間之該可轉換結構之電流的路徑長度。
依本發明之另一例示實施例，提供一製造電子裝置的方法，該方法包含形成一第一電極，形成一第二電極，連接位於第一電極及第二電極間之可轉換結構，其中該可轉換結構可藉由加熱在至少二態間為可轉換的，其中該可轉換結構在至少二態之不同態中具有不同的電性質，並以一方式彎曲該可轉換結構(或提供一彎曲之可轉換結構)，以增加一傳遞通過在第一電極及第二電極間之該可轉換結構之電流的路徑長度。
“電子組件”一詞特別表示任何組件、元件或裝置，其滿足任何電、磁性及/或電子功能。此意指在正常使用時，電、磁性及/或電磁訊號可施用至及/或由電子裝置產生。
“可轉換結構”一詞特別表示任何具有可轉換性質之物理結構。範例為一相變化結構或一具隨熱變化性質之結構。相變化材料可不僅具有二相，且亦可多於二相，例如結晶、非晶、間-非晶、間-結晶、具有不同晶格定向之結晶等。
“相變化結構”一詞特別表示任何物理結構，其具有在熱影響下改變任何之物理參數或材料性質的性質，(熱由電流流經相變化結構或一電/熱耦合加熱元件之歐姆損失產生，及/或藉由電磁輻射之吸收作用產生)。此特別是指一材料如一硫屬化物於一非晶構形及一結晶構形之間的交換，其可能伴隨在電阻性的顯著改變。然而，此詞涵括任何其他的相變化如由一固態相至液態相的改變，該相變化為有關一物理性質的變化。
“記憶胞”一詞特別表示一物理結構(如一層順序，例如單晶整合於一基材中，如一矽基材)，其允許以電子方式儲存資訊。儲存在一記憶胞中的資訊量可為1位元(特別是當相變化材料在表示邏輯值“1”或“0”二相之間交換)或可大於1位元(特別是當相變化材料在至少三相之間交換)。此記憶胞可在基材上及/或內形成，該基材可為任何合宜之材料，如一半導體、玻璃、塑膠等。
“基材”一詞為用於大致界定用於各層元件，該層為覆
蓋在相關的一層或部份之下及/或之上。且，該基材可為任何其他層形成於其上的基質，例如一半導體晶圓如一矽晶圓或矽晶片。
“彎曲”可轉換結構一詞特別表示該可轉換結構在二電極間之區域具有一不是線性或為非直線的幾何延伸。例示為：彎折、角度及波動的幾何形狀。然而，曲度的性質為欲增加在二電極間的電流路徑長度之曲度結果。在另一方式，曲度可預防在電極間之線性電流流經路徑。電流具有在二電極間尋找最短路徑之傾向。此路徑可表示為經可轉換結構電流路徑傳遞。藉由相對介於二電極間之直接連接線的彎曲可轉換結構，有效電流路徑將成為更長，藉此允許一降低改變相變化材料於一結晶態及一非晶態間之相變化的電力需求。
“傳遞”一詞表示一電流，亦即一流經可轉換材料之帶有電流的電荷載體流。
依本發明之例示實施例，提供一彎折之相變化線胞，其中施用於二電極之間至可轉換結構的電流之傳遞路徑與線性幾何相比為有效的增加，藉此釋出程式化此一可轉換材料的電力需求，尤其是相變化材料之例子。一由此一彎曲幾何造成的降低電力需求之理由為增加長度亦增加歐姆阻抗，其可有效的供應相變化材料之相變化所需的熱或熱能。尤其，一較長線增加在程式化期間由熱點(基本上位於線的中心)及在邊緣上之電極的距離。此些電極為主要的熱汲區，可改良熱效率。因此，在某些‘最大’長度後，其可能
在長度的任何再增加不能再改良電力的效率。電阻的增加可能利於耦合至存取電晶體，及接著利於擴展性。
相變化材料傳統上需要高溫以由非晶態交換至結晶態，或反向之。在矽記憶體中，此可由焦耳熱完成，故一電流可引起材料分別加温至加熱。為了減少電力消耗，可增加相變化胞之線長度。雖然如此，增加長度為減少大小以擴展較小節點的觀念之反向方向。依本發明之例示實施例，為了增加線長度以減少電力而未在積體性上妥協，其可在電端點間彎曲一線胞以獲得一較長的線，但未增加在緣間之直線距離。依另一實施例，可能彎曲一溝槽或定義一特定型態，故相變化線胞可在此型態上圖案化，可得相同的結果效果，亦即增加總線長度，同時保持電極間之距離相同。因此，可改良電力消耗及擴展性。
藉由彎折各自折疊一相變化材料條(在二維空間內或使用一3D型態)，其可增加電阻但同時保持胞區域為小。亦使用電極為一熱元件，在線中心的適當之熱侷限性為可能的。電極可做為電流源，但熱雜訊可視為一汲源，因為其可將胞的熱汲出。
依本發明之例示實施例，提供一相變化胞線，其中該相變化線形成於非平坦表面的頂部以增加胞長度。依另一例示之實施例，提供一相變化胞，其中該相變化線形成於平坦表面之頂部且在電極間設計為捲曲/彎折/轉折/折疊以增加胞之有效長度。此些實施例可與任何材料合併，因較長之線大小同時維持在電極間之直線距離為小或最小，其
維持產生愈來愈多高效能之加熱的目的。
本發明之例示實施例特別適於使用在形狀具重要角色的任何裝置場合中，特別是當需要增加的線長度保持於在緣間之距離。因此，可使用此一想法至相變化記憶體，但亦可用至其他裝置如矽熔絲、OTP(“一次可程式”)、MTP(“多次可程式”)、BEOL(後段)熔絲技術等。
接著，將說明電子裝置之另一例示實施例。然而，此些實施例亦使用製造一電子裝置的方法。
此可轉換結構可形成一依賴熱之結構，尤其是一可在至少二相-態間轉換之相變化結構。因此，在程式化電流流經連接至其的相變化結構及/或電極之歐姆損失而產生的熱影響下，可啟動介於二相間之交換。熱能亦可經由電磁輻射供應。然而，熱能亦可藉由一連續結構/加熱器供應。
尤其，相變化結構適宜使在二相-態間之電傳導值不同。在至少二相態之一中，相變化結構可為電傳導(例如基本上金屬傳導)。在其他相態中，電傳導性可大於或低於第一態，例如相變化結構可為超傳導或半傳導或為隔離或亦為具有一修飾之傳導值。在電子組件的一般操作中，電子裝置的功能將受相變化結構之電傳導呈現值影響、受相變化結構之電傳導呈現值限定或依相變化結構之電傳導呈現值而定。此允許在不同相型式使用相變化結構之不同電傳導值製造記憶胞、關關、致動器、感應器等。
一電流脈衝或一電流訊號可產生在可轉換材料中產生的熱，因而改變其相態及因此其電傳導值。此施用的電流
脈衝可具有一特定形狀(例如可具有一快速上升的緣及一緩慢下降的緣，或可具有一向右彎曲的上升緣及向左彎曲的下降緣)且可由不同參數(如電流振幅、脈衝持續時間等)而特性化。藉由調整脈衝參數，可控制相變化材料轉換為結晶相或轉換為非晶相。非常高溫與快速的冷卻可導致一非晶相。一在温度較小的增加或較慢的冷卻導致一結晶相。
相變化結構可適宜使二相態之一有關一結晶相及二相態之另一者有關於相變化結構之非晶相。此材料性質可見於硫屬化物材料。可使用一硫屬化物玻璃，其為一含有硫屬化物元素(硫、硒或碲)為一實質組成份的玻璃。相變化材料之範例為GeSbTe、AgInSbTe、InSe、SbSe、SbTe、InSbSe、InSbTe、GeSbSe、GeSbTeSe或AgInSbSeTe。
電子組件可包括一電感應電路，適於感應在至少二態之不同態中之該可轉換結構的不同電性。例如，可施用一測試電壓至可轉換結構，及一電流依可轉換結構相態而沿可轉換結構流動，因為電傳導性在結晶及在非晶相中不同。此一感應電路亦包括一可選擇性的啟動或中止存取電子組件陣列中之一特定電子組件的選擇電晶體或其他種類開關。因此，可指定一選擇電晶體至各別的電子組件上。
電子裝置可包括一基材。此一基材可為例如，一導體基材如矽晶圓或晶片。此可轉換結構可單晶整合至基材或可提供於基材上。此一基材通常具有一平坦主表面。可轉換結構之曲度可提供於此一表面平面上，其與此一表面平面在同一線上。換言之，可使用在基材頂部之一二維平坦
區域沉積可轉換結構材料。可蝕刻此一沉積層以產生任何所預期的曲度，以致延伸電流路徑長度，電流沿該彎曲行經可轉換結構。此一彎曲幾何可包括一蜿蜒形狀、一螺旋形狀、一Z形狀、一鋸齒狀、一拱形狀或至少二此些或其他形狀的組合。
附加或可選擇地，一可轉換結構亦可彎曲突出基材的表面平面，例如部份之可轉換結構與基材表面包圍一不同於0的角度。此可導致在電流路徑及基材表面間的斜線或垂直排列。尤其，此曲度可提供至垂直基材之主表面。
再次，於突出於/分離於/不同於基材主表面的方向，可轉換結構的曲度可為一蜿蜒形狀、一Z形狀、一鋸齒形狀或至少二此些或其他形狀的組合。
尤其，此可轉換結構可襯墊或覆蓋在基材中形成之溝槽的至少一部份壁。當在基材中蝕刻之溝槽的側壁及底壁以一可轉換材料層覆蓋時，流經可轉換結構(當由電絕緣材料包圍時)的電流必須流經整個溝槽，因此行徑一長路，其用意為增加電阻及歐姆損失並釋放程式化此可轉換結構之電力的條件。此亦可(依溝槽及電極的形狀)增加介於程式化點及電極間之距離。
此一溝槽的剖面可具有一矩形、具有一U-形或即使可具有實質三角形。藉由選擇性的調整此一溝槽的形狀，其可精確的定義程式化電力而未增加電子裝置的大小。
前述之開關可配置在基材上及/或中、可轉換結構之上或之下及介於第一電極及第二電極間。藉由採用此一方
式，可提供開關及可轉換結構的垂直疊層，其可允許一電子裝置的空間效率方式，藉此容許一較大的積體密度。
一可選擇或在溝槽構形之外，亦可能配置可轉換結構於基材上形成(例如使用沉積及/或蝕刻技術)之升起結構(如一突塊)表面的至少一部份。電流傳遞路徑之特別大的延伸可藉由溝槽及升起結構二者結合而獲得。且，一升起結構可具有一實質矩形、一實質三角形、一U-形等。
此電子裝置可適於做為一記憶體裝置。在此一記憶體裝置中，一或一以上位元之資訊可儲存於相變化材料之呈現相中，尤其是依相變化結構之至少二相態之一呈現者而定。
此電子裝置亦可適於做為一記憶體陣列，其為一(大量)多數個前述形式之記憶體裝置的構形。在此一記憶體陣列中，記憶胞可以一似矩陣方式排列且經一個為開關之電晶體經位元線及字元線控制以取得或防止所欲之各別記憶胞及記憶體裝置的存取。此多個記憶胞可單晶整合於一共同(如矽)基材上。
此電子組件亦可做為一致動器，因為相變化結構的電傳導性改變可導致一致動訊號的修飾。
亦可能將此電子組件做為一微機電結構(MEMS)。一由可轉換材料之相變化而修飾之電子訊號可導致一微機電結構(MEMS)之可移動組件的特殊移動。
很清楚地可使用相變化材料之改質及因此其之電傳導性以建構控制器、開關、轉送器等。
對於任何方法步驟，可執行任何半導體技術已知的傳統程序。形成層或組件可包括沉積技術如CVD(化學氣相沈積)、PECVD(電漿輔助化學氣相沈積)、ALD(原子層沉積)或濺射。移除層或組件可包括蝕刻技術如濕蝕刻、蒸氣蝕刻等，以及圖案化技術如光學微影、UV微影、電子束微影等。
本發明之實施例並未限制於特定材料，故可使用許多不同材料。對於傳導結構，其可使用金屬結構、矽化物結構或多晶矽結構。對於半導體區域或組件，可使用結晶矽。對於絕緣部份，可使用氧化矽或氮化矽。
此結構可形成於一純結晶矽晶圓上或在一SOI晶圓(絕緣層上有矽)上。
可實施任何技術如CMOS、BIPOLAR及BICMOS。
本發明前述界定之態樣及其他態樣可由後文所述之例示實施例而顯見且可配合此些例示之實施例說明。
本發明於下文將配合實施例之例示更詳盡描述說明，但本發明並未限制至此描述說明。
第1圖說明本發明之例示實施例的電子記憶胞裝置。
第2圖說明本發明之例示實施例的相變化記憶體陣列。
第3圖顯示一傳統積體相變化線胞的剖面圖。
第4圖顯示說明電力減少相對於記憶體裝置的方塊數之作圖。
第5圖為說明相變化線胞之線寬與重置電流之依存關
係的作圖。
第6圖至第10圖說明本發明之例示實施例的電子裝置。
第11圖至第15圖說明本發明之例示實施例於製造電子裝置期間獲得的層順序。
在圖式中說明為示意圖。在不同的圖式中，相似或相同的組件以相同參考標號表示。
下文中，參考第1圖，為說明本發明之例示實施例的相變化材料記憶胞100。
記憶胞100包括一第一電極101及包括一第二電極102。在介於第一電極101及第二電極102之間提供且電耦合之一正切彎曲相變化材料結構103，其藉由在電極101及102之間施予一適當之高電流焦耳熱而在介於結晶態及非晶態間轉換。在結晶態及在非晶態，相變化材料結構103具有不同的傳導值。
如第1圖之示意圖所示，相變化材料結構103為以一正切方式弧狀化而有效增加由第一電極101經可轉換結構103至第二電極102傳遞的電流路徑長度，或於一相反的方向。此相變化材料結構103之幾何(物理)曲度與第1圖以虛線圖示之例子相比可特別增加電流路徑的強度，該虛線圖示為表示在二電極101、102間的可轉換結構103為直或線性的方式，亦即沿最短路徑連接二電極101、102。反之，彎曲之相變化材料結構103刻意且選擇地增加電子訊號在電極
101、102之間經由可轉換結構103行經的長度。此可允許增加有效的歐姆阻抗且減少相變化材料103由結晶相轉換為非晶相所需要的電力，反之亦然。
再者，提供一選擇電晶體110(亦可選擇地使用一二極體)。可施用一閘極電壓VG
至一存取電晶體110之閘極區域130，故介於二源極/汲極接面132、133之通道區域131為電傳導的。在此開關電晶體110之一電傳導態，一電流或電壓源111(提供一可控制電壓)可施用一電壓訊號經相變化材料結構103流經二電極101、102之間。然而，此可由其他可用的方式完成，例如施用一脈衝至一源極/汲極端132、133及之後，藉由施用至閘極130的電壓打開閘極130。依相變材料結構103(結晶或非晶態)的呈現態，藉由電流檢測器112檢測的流動電流值可為較大或較小。因此，藉由取用此一量測，其可感應在記憶胞100所儲存的資訊，其係編碼於相變化材料結構103之傳導值上。
為了程式化相變化材料結構103，可控制電壓源111可在開關電晶體110為傳導之操作態施用一合適之電流脈衝波形以可選擇引導相變化材料結構103為結晶或非晶態。
第2圖說明本發明之例示實施例的相變化記憶體陣列。
在記憶體陣列200中，各別的記憶胞100以似矩陣配置呈現。經各自的字元線201，可啟動一列記憶胞100的開關電晶體110。然後，可偵測到一電流流經接地線202及對應位元線203間，以讀出對應記憶胞100之資訊。
在一記憶體陣列中，其他節點通常要求較小的CMOS
電晶體110。此些電晶體110可用於做為一記憶胞的存取裝置。在相變化記憶胞為相變化記憶胞100的例子中，電晶體110與相變化胞103串聯設置。
一傳統相變化記憶體300之積體結構的側剖面圖顯示於第3圖。
傳統記憶胞300包括一基材301、形成於基材301的第一及第二源極/汲極區域302、一閘極絕緣層303、一控制閘極304、側壁間隙壁305、連接電晶體與金屬化結構307及包埋於氧化矽層308中的鎢介層窗306。再者，形成TaN結構309(電極)以及第一及第二相變化結構310、311。在第一及第二相變化結構310、311之間，提供一第三相變化結構312，且包埋於低溫介電層313中。再者，提供一氧化矽層314及一氮化矽層315。亦提供一AlCu接點317。
電晶體偏壓電流與裝置大小的相同因子調節。此因子可以一尺度因子“s”表示。需要程式化一相變化胞體至其重置態(RESET)的電力為等於P重置
＝R胞
I重置 2
，其中P重置
為需要重置一胞所需的電力，R胞
為相變化胞的電阻，及I重置
為重置相變化線所需的電流。
因由串聯電晶體提供之最大電流與s調節，最大產生的電力可以s2
調節。此意指，對於其他的節點，可取用之程式化電力可與s2
調節。此為一非常積極的調節。當選用s＝0.7為例示時，s2
＝0.49，其意指程式化電力在每一產生中為一半。電力的降低為此技術的一問題。
為了滿足CMOS擴展性，有關前述等式，二選擇為有效
的：－依因子“s”增加胞之R胞
將調節在前述只“s”之電力。
－減少P重置
，需要的重置電力以程式化胞。為增加電力有效性，新材料或胞設計必須減少程式化胞需要的電力，而達成重置電力之較大擴展性。
為了減少相變化胞之程式化電力，該胞之方塊數扮演一重要角色。方塊數說明一胞的長寬比。一方塊可定義為一具有與線寬相同長度的線之部份。一具有更多方塊的線可引導到在程式化電力上的減少，主要係歸因於較佳的熱侷限性及然後，可改良的有效性。在相同的方式，具有更多方塊之線將具有更大的電阻，以利於在前述等式中維持平衡。
第4圖顯示一繪圖400，其具一標繪方塊數的橫座標401。沿縱座標402，電力以瓦特標繪。因此，第4圖顯示一在不同脈衝寬度，電力減少相對方塊數特性。
一增加胞之方塊數的方法為在長度保持恒定下減少寬度。
第5圖顯示一繪圖500，其具一標繪以nm表示之胞寬度的橫座標501。沿縱座標502，電流以毫安培標繪。
第5圖顯示四個不同胞長度之值的數據。
因此，第5圖顯示為了減少程式化電流，必需減少相變化線的尺寸。此在寬度的減少顯示為非常重要且難以達成，此歸因於相變化材料對於乾蝕刻的化學特別敏感，乾蝕刻化學為在圖案化期間使用。
另一可選擇的解決手段為增加方塊數以增加線的長度。雖然如此，繪示於第3圖在TaN電極間的距離必需滿足設計原則，因此介於其間之距離被限制。
本發明之例示實施例允許增加相變化胞之長度，而未增加電極之間的距離。依本發明之例示實施例，其可能增加線胞方塊數而未增加介於二電極之間的距離。
特別是採用下列二方式之一或二者完成此線長度的增加：－在一基材之非平坦區域上沉積及後續圖案化一線胞。相變化線的有效長度因而增加(參考第6圖至第9圖)。
－藉由在基材之一平坦表面上設計一曲(例如蜿蜒)線取代直線(參考第10圖)。
第6圖顯示本發明之一例示實施例的記憶胞600，其中在電絕緣層601蝕刻溝槽602。
接著，沉積一相變化線層103以覆蓋溝槽602的壁，藉此延伸相變化材料的有效長度。第6圖顯示相變化線胞600之此一多溝槽型態的剖面圖。
在第7圖中，一單一三角形(或V－形)溝槽701在電絕緣層601中形成以製造本發明之另一例示實施例之記憶胞700。
在此例子中，一相變化層103沉積於圖案化結構的頂部，藉此因三角形幾何形狀而延伸電流路徑的有效長度。
第7圖因此顯示相變化線胞700之一凹陷型態的剖面圖。此“三角形”可藉由第7圖之二斜線部份及藉由一水平線而形成。或者另言之，此V－形可藉由在第7圖之二斜線而實現。
顯示於第8圖之本發明之一例示實施例之相變化記憶胞800，其藉由在電絕緣層601上或內產生一凸塊801。因此，可獲得一相變化線胞800之凸起型態。
第9圖顯示本發明之另一例示實施例的記憶胞900。
在此實施例中，在基材601表面產生一第一矩形高起結構901及一第二矩形高起結構902。接著，沉積一相變化材料層103於該表面上。
因此，相變化線胞900的城垛型態的剖面顯示於第9圖。
一可選擇(或額外)之增加線之有效長度的方式為在水平面彎曲，使其捲曲或在一可增加有效長度的方式成形，同時介於電極101、102間的距離保持恒定。此一實施例顯示於第10圖之本發明另一例示實施例的記憶胞1000。顯示一蜿蜒形之相變化材料結構103以不同於最短幾何路徑的方式連接電極101、102，藉此刻意增加第一電極101及第二電極102間之電流路徑長度。第10圖為此蜿蜒線胞1000的頂視圖。
在下文中，配合第11圖至第15圖，提出建構本發明之另一例示實施例的溝槽相變化線之步驟。第11圖至第15圖之每一圖顯示一對應層順序之頂視圖(圖式的左側)及剖面圖。
如可由在第11圖顯示之層順序1100，提供一介電質基材1101，其中金屬電極101、102形成於基材1101上之再一介電層1102中。此些電極101、102可由另一金屬結構1103、1104封蓋。
如可由在第12圖顯示之層順序1200，在介電層1102中蝕刻一溝槽1201，接著後續的光微影及選擇性地朝向金屬101、102、1103、1104乾蝕刻。
然後，如可由在第13圖顯示之層順序1300，相變化材料103濺鍍及沉積於晶圓的整個表面。可調整沉積參數以確保良好的階梯覆蓋。
因為在晶圓上的大量型態，可沉積一平坦層1401於層順序1300上，如可由在第14圖顯示之層順序1400。再者，可施用一BARC(底部抗反射塗層)層1402及一光阻1403於表面頂部。
一平坦化層在曝露晶圓以圖案化相變化材料(PCM)胞前沉積。一旦PCM線於此型態上圖案化，一乾燥步驟製程可除去包括該平坦化層之所有層。此結果可用於在第15圖顯示之層順序1500。此製程的結果，線長度有效的增加，此歸因於在溝槽上的圖案化。
最後，需瞭解前述實施例為用於說明本發明而非用以限制之，且熟於是項技術人士在未偏離後附申請專利範圍所界定之範疇下可設計許多可變化的實施例。在此申請專利範圍中，任何在括號內的標號不解釋為限制申請專利範圍。"包含(comprising)"及"包括(includings)"等詞及其相似者，整體上並未排除任何其他未列示於任何申請專利範圍或說明書中之元件或步驟的存在。一元件的單數形式並未排除此元件的複數形式，反之亦然。在一列示數個裝置的裝置申請項中，此些裝置之數個可藉由一及相同項目之軟
體或硬體實施。在互相不同之依附項間界定之特定方式並不代表此些方式不能組合以達有利的結果。
100、300、600、700、800、900、1000‧‧‧記憶胞
101‧‧‧第一電極
102‧‧‧第二電極
103‧‧‧相變化材料結構
110‧‧‧電晶體
111‧‧‧電流或電壓源
112‧‧‧電流檢測器
130‧‧‧閘極
131‧‧‧通道區域
132、133‧‧‧源極/汲極接面
200‧‧‧記憶體陣列
201‧‧‧字元線
202‧‧‧接地線
203‧‧‧位元線
301‧‧‧基材
302‧‧‧第一及第二源極/汲極區域
303‧‧‧閘極絕緣層
304‧‧‧控制閘極
305‧‧‧側壁間隙壁
306‧‧‧鎢介層窗
307‧‧‧金屬化結構
308、314‧‧‧氧化矽層
309‧‧‧TaN結構
310‧‧‧第一相變化結構
311‧‧‧第二相變化結構
312‧‧‧第三相變化結構
313‧‧‧低溫介電層
315‧‧‧氮化矽層
317‧‧‧AlCu接點
400、500‧‧‧繪圖
401、501‧‧‧橫座標
402、50‧‧‧縱座標
601‧‧‧電絕緣層
602、701、1201‧‧‧溝槽
801‧‧‧凸塊
901‧‧‧第一矩形高起結構
902‧‧‧第二矩形高起結構
1100、1200、1300、1400、1500‧‧‧層順序
1101‧‧‧基材
1102‧‧‧介電層
1103、1104‧‧‧金屬結構
1401‧‧‧平坦層
1402‧‧‧BARC層
1403‧‧‧光阻
第1圖說明本發明之例示實施例的電子記憶胞裝置。
第2圖說明本發明之例示實施例的相變化記憶體陣列。
第3圖顯示一傳統積體相變化線胞的剖面圖。
第4圖顯示說明電力減少相對於記憶體裝置的方塊數之作圖。
第5圖為說明相變化線胞之線寬與重置電流之依存關係的作圖。
第6圖至第10圖說明本發明之例示實施例的電子裝置。
第11圖至第15圖說明本發明之例示實施例於製造電子裝置期間獲得的層順序。
100‧‧‧記憶胞
101‧‧‧第一電極
102‧‧‧第二電極
103‧‧‧相變化材料結構
110‧‧‧電晶體
111‧‧‧電流或電壓源
112‧‧‧電流檢測器
130‧‧‧閘極
131‧‧‧通道區域
132、133‧‧‧源極/汲極接面
Claims (24)
- 一種電子裝置，該電子裝置包含：一第一電極；一第二電極；一可轉換結構，其連接於該第一電極及該第二電極間，該可轉換結構可藉由加熱而在至少二態間為可轉換的，且在該等至少二態之不同態中具有不同的電性質，該可轉換結構具有一從該第一電極延伸至該第二電極之整個距離的長度，並且該長度具有一從該第一電極延伸至該第二電極之整個距離的均勻寬度，以及該可轉換結構之一部分具有含至少二圓形曲度之一震盪幾何形狀(oscillating geometry)。
- 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該可轉換結構為一熱依賴相變化結構，其可在至少二相態之間轉換。
- 如申請專利範圍第2項之電子裝置，其中：該可轉換結構係組配來響應於該等第一和第二電極之間經過的一電流量，而在該等至少二相態之間轉換，該電流量係依賴於該可轉換結構之長度，該可轉換結構之該長度係組配且配置來使相對於具有其他長度的可轉換結構之電流量降低。
- 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該可轉換結構在該等至少二態中之至少之一者中為電傳導。
- 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其包含一電感應電路，其適於感應在該等至少二態之不同態中之該可轉換 結構的不同電性質。
- 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該可轉換結構係適於使得該電傳導之一值在該等至少二態之間為不同。
- 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該可轉換結構適於使得該等至少二相態中之一者有關一結晶相且該等至少二相態中之另一者有關於該可轉換結構之一非晶相。
- 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其包含一電耦合至該可轉換結構的一開關，其尤其是由一電晶體、一場效應電晶體、一雙極電晶體、一鰭式場效電晶體(FinFet)及一個二極體所組成的組群中之一者。
- 如申請專利範圍第8項之電子裝置，其中該開關係配置在該支撐材料上及/或中、可轉換結構之上或之下、與介於第一電極及第二電極間。
- 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其包含一支撐材料，其中可轉換結構形成於其上及/或其內。
- 如申請專利範圍第10項之電子裝置，其中該可轉換結構在一平行於該支撐材料的一表面平面之平面內彎曲。
- 如申請專利範圍第10項之電子裝置，其中該支撐材料和該可轉換結構係直接接觸。
- 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其適於作為一記憶體裝置、一記憶體陣列、一致動器、一微機電結構、一控制器及一開關所組成之組群中之一者。
- 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其進一步包括一散熱器，其中該等第一和第二電極係組配為使來自該可轉換結構之熱散逸而作為該散熱器之一部分。
- 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該可轉換結構係一可程式熔絲元件。
- 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該均勻寬度係足夠均勻，來響應於個別地與該等不同電性質相關聯之不同的電流，而橫越該可轉換結構的全部長度提供該等不同的電性質。
- 一種電子裝置，該電子裝置包含：一第一電極；一第二電極；一可轉換結構，其形成於一支撐材料上並且連接於該第一電極及該第二電極之間，該可轉換結構可藉由加熱而在至少二態間為可轉換的，且在該等至少二態之不同態中具有不同的電性質，該可轉換結構係以一方式自該支撐材料的一表面平面向外彎曲，俾以相對於在該等第一和第二電極之間的一經縮短距離之路徑，來增加一經過該可轉換結構而在該第一電極和該第二電極間傳播之電流的路徑之長度，該可轉換結構具有從該第一電極延伸至該第二電極之一長度和一均勻寬度，該長度具有一第一端直接連接至該第一電極並且具有一第二端直接連接至該第二電極。
- 如申請專利範圍第17項之電子裝置，其中該可轉換結構 具有含至少二圓形曲度之一震盪幾何形狀。
- 如申請專利範圍第17項之電子裝置，其中該可轉換結構襯墊在該支撐材料中所形成之一溝槽的一壁的至少一部份。
- 如申請專利範圍第19項之電子裝置，其中該溝槽的一剖面具有由一矩形、一三角形、一U形及一V形所組成之組群中之一者。
- 如申請專利範圍第17項之電子裝置，其中該可轉換結構係配置於該支撐材料上形成之一升起結構的一表面的至少一部份上。
- 如申請專利範圍第21項之電子裝置，其中該升起結構之一剖面可具有由一矩形、一三角形、一U形及一V形所組成的組群中之一者。
- 如申請專利範圍第17項之電子裝置，其中該均勻寬度係足夠均勻，以響應於個別地與該等不同電性質相關聯之不同的電流值，而橫越該可轉換結構的全部長度提供該等不同的電性質。
- 一種製造電子裝置之方法，該方法包含下列步驟：形成一第一電極；形成一第二電極；於該第一電極及該第二電極之間連接一可轉換結構，其中該可轉換結構具有一均勻寬度，且可藉由加熱而在至少二態間為可轉換的，以及在該等至少二態之不同態中具有不同的電性質； 沿著一正弦曲線路徑來形成該可轉換結構，該正弦曲線路徑係相對於在該等第一和第二電極之間的一最短距離，來增加一經過該可轉換結構而在該第一電極和該第二電極間傳播之電流的路徑之長度。
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