[发明专利]一种包含凹陷部位电极的集成电路

说明书

技术领域

本发明是有关于相变化存储器，特别是针对包含一刻蚀凹陷部位的一第一电极的集成电路。

背景技术

电阻存储器是存储器的一种类型。电阻存储器是使用一存储元件的电阻值来储存单一位或更多位的数据。举例来说，编程一存储元件至具有一高电阻值会以一逻辑“1”数据位值来表示，以及编程一存储元件至具有一低电阻值会以一逻辑“0”数据位值来表示。一般来说，借着施加一电压脉冲或一电流脉冲至该存储元件来切换该存储元件的该电阻值。

相变化存储器是电阻存储器的一种。相变化存储器是在该电阻存储元件使用一种相变化材料。该相变化材料呈现两种不同的状态。该相变化材料的状态可以分为非晶状态及晶体状态，而非晶状态是一较为混乱的原子结构，以及晶体状态是一较为有秩序的晶格。同时某些相变化材料呈现多种结晶状态，例如面心晶格(FCC)状态，以及六方最密堆积(HCP)状态，而这都是具有不同电阻并可以用来储存数据位。在接下来的说明中，该非晶状态一般是指具有较高电阻的状态，而晶体状态一般是指具有较低电阻的状态。

在相变化材料的相变化可能会包含电阻的变化。如此的话，该存储器会依据温度的变化，而由该非晶状态变成晶体状态，以及由晶体状态变成非晶状态。该相变化材料的温度变化可以借着驱动通过该相变化材料本身的电流，或驱动通过邻近于该相变化材料的一电阻加热器来达成。使用以上两种方法，该相变化材料的可控制加热造成在该相变化材料的可受控制的相变化。

一相变化存储器包含具有多个存储单元的一相变化阵列，而该多个存储单元是由相变化材料所制成，并使用该相变化材料的存储状态来编程以储存数据。对于此一相变化存储装置读取及写入数据的一种方法是控制施加在该相变化材料上的一电流脉冲及/或一电压脉冲。每一存储单元该相变化材料的温度通常与用来达到该加热效果所施加的电流及/或电压一致。用来编程一存储单元的功率是取决于该相变化材料以及与该相变化材料接触的至少一电极间的电性和热接口。

对于高密度相变化存储器，一相变化存储单元可以储存多位数据，借着编程该相变化材料使其具有中间电阻值或状态可以用来达成一相变化存储单元的多位储存，而该多位或多级相变化存储单元可以被写入至多于两种的状态。若编程该相变化存储单元至三种不同电阻阶级之一，可以储存每一存储单元的1.5位。若编程该相变化存储单元至四种不同电阻阶级之一，可以储存每一存储单元的双位，以此类推。编程一相变化存储单元至一中间电阻值，该晶态材料值共存于非晶材料，以及因此通过一合适的写入策略来控制该存储单元电阻。对于单位元及多位的应用来说，各个存储单元之间工艺上的变动应该要降到最低。基于这些及其它理由，因而有本发明的需求。

发明内容

在一实施例中提供一集成电路。该集成电路包含一刻蚀凹陷部位的一第一电极。该集成电路包含一第二电极以及一电阻变化材料填充至该凹陷部位以及耦接至该第二电极。

上述方案中，该第一电极包含一第一层及一第二层，该凹陷部位形成于该第一层内，并具有一深度等于该第一层的一厚度。

上述方案中，该第一层的热传导率小于该第二层的热传导率，以及其中该第一层的电阻率大于该第二层的电阻率。

上述方案中，该集成电路更包含：一介电材料层定义一孔洞，其中该电阻变化材料填充于该孔洞中，以及其中该凹陷部位具有一深度，该深度大于该孔洞的一临界尺寸的10％。

上述方案中，该集成电路更包含：一介电材料层定义一孔洞，其中该电阻变化材料填充该孔洞，以及其中该凹陷部位具有一深度，该深度在该孔洞的一临界尺寸的30％至70％的范围内。

一种系统，包含：

一主机；以及

一存储装置耦接于该主机，该存储装置包含一凹陷部位孔洞相变化存储单元，包含：

一电极包含一刻蚀的凹陷部位；以及

一相变化材料沉积在该凹陷部位内。

上述方案中，该第一电极包含一第一层及一第二层，该凹陷部位形成于该第一层内，并具有一深度等于该第一层的一厚度。

上述方案中，该第一层的热传导率小于该第二层的热传导率，以及其中该第一层的电阻率大于该第二层的电阻率。

上述方案中，该存储装置更包含：一写入电路，组态为以写入一电阻状态至该凹陷部位孔洞相变化存储单元中；一感测电路，组态为以读取该凹陷部位孔洞相变化存储单元中的一电阻状态；以及一控制器，组态为以控制该写入电路及该感测电路。

一种存储器，包含：一电极包含一刻蚀的凹陷部位；一介电材料层包含一刻蚀的孔洞；以及相变化材料在该凹陷及该孔洞内。