[实用新型]加热电极以及相变存储结构

说明书

技术领域

本申请属于半导体制造技术领域，特别是涉及一种低功耗的相变存储结构。

背景技术

随着技术的发展，半导体存储器，如闪存（FLASH）、静态随机存储器（SRAM）及动态随机存储器（DRAM）等，正逐步面临其在更先进工艺技术节点下“技术瓶颈”问题。例如FLASH 在45 nm 工艺节点后，为维持一定的数据保持能力，浮栅厚度不能随器件尺寸的减小而无限制减薄，所需的工艺难度甚至达到FLASH 的物理极限。在这种情况下，发展新型存储技术，以克服当前半导体存储技术面临的限制，适应高容量、低功耗以及快速存取等应用需求具有重要的研发价值。

相变存储器(Phase Change Random Access Memory, PCRAM)技术是基于S. R. Ovshinsky在20世纪60年代末提出相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的。作为一种新兴的非易失性存储技术，相变存储器在读写速度、读写次数、数据保持时间、单元面积、多值实现等诸多方面对快闪存储器都具有较大的优越性，已成为目前非挥发存储技术研究的焦点。其基本原理是利用电脉冲信号作用于器件单元上，是相变材料在非晶态与多静态之间发生可逆相变，通过分辨非晶态的高阻与多静态时的低阻，可以实现信息的写入、擦除和读出操作。

随着半导体制造工艺的发展,器件的尺寸等比例缩小,相变存储器的优势越来越明显,然而随着器件尺寸的等比例缩小,其驱动电流也将等比例缩小,这难以满足相变存储器的存储功能的需求。为满足相变存储器的存储功能的需求，通常需要具有更高驱动电流能力的二极管，或者减小实现相变存储器存储功能所需的驱动电流。减小驱动电流的办法之一就是减小底部电极和相变层之间的接触面积。近年来，随着研发的不断深化，多种PCM单元结构，如经典的“蘑菇型”结构、侧墙结构、边缘接触结构、μ-Trench结构等，旨在减小电极与材料接触面积、降低读写操作电流以提高存储器工作性能。

目前提高PCM降低操作功耗,提升器件良率是PCM面向应用的进程中亟需解决的关键问题之一。当前主流的T-shape结构只能通过采用更先进的光刻工艺来获得更小的接触尺寸，因而,如何在给定的工艺水平下进一步降低所需底电极与相变材料的接触区域,已成为本领域从业者亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的提供一种相变存储结构，以减小相变存储器的底部电极和相变层的接触面积，降低器件的功耗，提升良率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种相变存储结构的加热电极，所述加热电极包括上加热电极以及与所述上加热电极连接的下加热电极，所述上加热电极的截面积小于所述下加热电极的截面积。

优选的，在上述的相变存储结构的加热电极中，所述上加热电极的材质选自钨或钛化钨中的一种。

优选的，在上述的相变存储结构的加热电极中，所述下加热电极为导电薄膜，所述导电薄膜的材质选自TiN、TiSiN或TiON。

本申请实施例还公开了一种相变存储结构，包括相变材料层、上电极、下电极和加热电极，所述加热电极包括下加热电极以及连接在所述相变材料层和下加热电极之间的上加热电极，所述上加热电极的截面积小于所述下加热电极的截面积。

优选的，在上述的相变存储结构中，所述上加热电极的材质选自钨或钛化钨中的一种。

优选的，在上述的相变存储结构中，所述下加热电极为导电薄膜，所述导电薄膜的材质选自TiN、TiSiN或TiON。

优选的，在上述的相变存储结构中，所述上加热电极为圆柱体形状，其高度为50~200nm，直径为5~100nm。

优选的，在上述的相变存储结构中，所述导电薄膜层的厚度为10~50nm。

优选的，在上述的相变存储结构中，所述相变材料层的材质选自Ge₂Sb₂Te₅、N掺杂Ge₂Sb₂Te₅、GeSb₂Te₅中的一种。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的相变存储结构中，引入了双加热电极，其中下加热电极的截面积小于上加热电极的截面积，因此减小了上加热电极与相变材料层的接触面积，与传统具有单一的下加热电极相比，本实用新型能够有效减小器件的功耗，满足相变存储器的应用需求。

附图说明