[发明专利]相变存储器设备及其形成方法

说明书

在特定方面中，一种三维(3D)相变存储器(PCM)设备包括第一PCM单元、第一PCM单元上的第一收缩PCM单元、第一收缩PCM单元上的第二收缩PCM单元、以及第二收缩PCM单元上的第二PCM单元。第一PCM单元包括第一PCM元件，第一收缩PCM单元包括第一收缩PCM元件，第二收缩PCM单元包括第二收缩PCM元件，并且第二PCM单元包括第二PCM元件。第一PCM元件的宽度大于第一收缩PCM元件的宽度，并且第二PCM元件的宽度大于第二收缩PCM元件的宽度。

技术领域

本公开内容涉及相变存储器(phase-change memory，PCM)设备及其制造方法。

背景技术

通过改进工艺技术、电路设计、编程算法和制造工艺，将平面存储单元缩小到更小的尺寸。然而，随着存储单元的特征尺寸接近下限，平面工艺和制造技术变得具有挑战性且成本高。结果，平面存储单元的存储密度接近上限。

三维(3D)存储器架构可以解决平面存储单元中的密度限制问题。3D存储器架构包括存储器阵列和用于控制进出存储器阵列的信号的外围设备。例如，基于对相变材料的电热加热和淬火，PCM可以利用相变材料中非晶相和结晶相的电阻率之间的差异。PCM阵列单元可以3D垂直堆叠以形成3D PCM设备。

发明内容

在一方面，一种三维(3D)相变存储器(PCM)设备包括第一PCM单元、第一PCM单元上的第一收缩PCM单元(shrunken PCM cell)、第一收缩PCM单元上的第二收缩PCM单元、以及第二收缩PCM单元上的第二PCM单元。第一PCM单元包括第一PCM元件，第一收缩PCM单元包括第一收缩PCM元件，第二收缩PCM单元包括第二收缩PCM元件，并且第二PCM单元包括第二PCM元件。第一PCM元件的宽度大于第一收缩PCM元件的宽度，并且第二PCM元件的宽度大于第二收缩PCM元件的宽度。

在另一方面，一种三维(3D)相变存储器(PCM)设备包括：一个或多个第一PCM单元，每个第一PCM单元包括第一PCM元件；在相应的一个或多个第一PCM单元上的一个或多个第一收缩PCM单元，每个第一收缩PCM单元包括第一收缩PCM元件；在相应的一个或多个第一收缩PCM单元上的一个或多个第二收缩PCM单元，每个第二收缩PCM单元包括第二收缩PCM元件；以及在相应的一个或多个第二收缩PCM单元上的一个或多个第二PCM单元，每个第二PCM单元包括第二PCM元件。第一PCM元件的宽度大于第一收缩PCM元件的宽度，并且第二PCM元件的宽度大于第二收缩PCM元件的宽度。

在又一方面，一种用于形成三维(3D)相变存储器(PCM)设备的方法包括：在一条或多条第一位线上沉积一个或多个第一PCM单元，每个第一PCM单元包括第一PCM元件；在相应的一个或多个第一PCM单元上依次沉积一条或多条第一字线和一个或多个第一收缩PCM单元，每个第一收缩PCM单元包括第一收缩PCM元件；在相应的一个或多个第一收缩PCM单元上依次沉积一条或多条第二位线和一个或多个第二收缩PCM单元，每个第二收缩PCM单元包括第二收缩PCM元件；在相应的一个或多个第二收缩PCM单元上依次沉积一条或多条第二字线和一个或多个第二PCM单元，每个第二PCM单元包括第二PCM元件；以及在相应的一个或多个第二PCM单元上沉积一条或多条第三位线。

附图说明

并入本文并形成说明书一部分的附图示出了本公开内容的各方面，并且附图与说明书一起进一步用于解释本公开内容的原理并且使得相关领域技术人员能够做出和使用本公开内容。

图1示出了根据本公开内容的一些方面的示例性3D相变存储器(PCM)存储器设备的透视图。

图2示出了根据本公开内容的一些方面的3D PCM存储器设备的截面的侧视图。

图3示出了根据本公开内容的一些方面的具有堆叠PCM单元的示例性3D PCM设备的透视图。

图4示出了根据本公开内容的一些方面的具有收缩PCM单元的示例性3D PCM设备的截面的侧视图。