專利名稱：：管型相變化存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及可編程電阻材料為主的高密度存儲器設(shè)備，例如相變化存儲器材料，及制造該等設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
：硫?qū)倩锊牧蠌V泛用于讀寫光盤片。這些材料具有至少二種固態(tài)相，通常為非晶相及結(jié)晶相。激光脈沖用于讀寫光盤片以在這些狀態(tài)之間切換及在相變化后讀取材料的光學(xué)性質(zhì)。硫?qū)倩锊牧弦部梢酝ㄟ^施加電流而改變狀態(tài)。該性質(zhì)有利于利用可編程電阻材料形成非易失性存儲器電路。目前發(fā)展的方向之一已經(jīng)朝向利用少量的可編程電阻材料，尤其是細孔隙的絕緣材料。公開朝向細孔隙發(fā)展的專利有Ovshinsky于1997年11月11日獲得授權(quán)的美國專利5,687,112號、發(fā)明名稱為“具尖形接觸的多位單一單元存儲器設(shè)備”(MultibitSignleCellMemoryElementHavingTaperedContact)的專利，Zahorik等人于1998年8月4日獲得授權(quán)的美國專利5,789,277號、發(fā)明名稱為”制造硫?qū)倩颷sic]存儲器設(shè)備的方法”(MethodofMakingChalogenide[sic]MemoryDevice)的專利，Doan等人于2000年11月21日獲得授權(quán)的美國專利6,150,253號，發(fā)明名稱為”可控制雙向相變化半導(dǎo)體存儲器設(shè)備及其制造方法”(ControllableOvonicPhase-ChangeSemiconductorMemoryDeviceandMethodsofFabricatingtheSame)。發(fā)明人的美國專利申請公開號US-2004-0026686-A1描述一種相變化存儲器設(shè)備，其中相變化設(shè)備包括位于電極/介電層/電極堆棧結(jié)構(gòu)上的側(cè)壁。通過電流相變化材料在非晶與結(jié)晶狀態(tài)之間做變化的方式儲存數(shù)據(jù)。電流使材料提高溫度，并且使?fàn)顟B(tài)改變。非晶變成結(jié)晶狀態(tài)的變化通常是一種較低電流的操作。結(jié)晶到非晶狀態(tài)的變化，在此稱為重設(shè)，通常是一種較高的電流操作。使用于使相變化材料從結(jié)晶改變成非晶狀態(tài)的重設(shè)電流最好是越小越好?？梢酝ㄟ^縮小單元內(nèi)有源相變化材料尺寸的方式，來減小重設(shè)所需的重設(shè)電流值。相變化存儲器設(shè)備有關(guān)的問題之一為重設(shè)操作所需的電流大小視需要改變相狀態(tài)的相變化材料體積而定。因此，利用標準集成電路工藝所得的單元一直被制造設(shè)備的特征尺寸所限。因此，必須發(fā)展出提供存儲器單元的次平板印刷(sublithography)尺寸的技術(shù)，而此等技術(shù)可能缺乏大型高密度存儲器設(shè)備所需的均勻性與可靠性。因此，需要設(shè)計出一種利用可靠且可重復(fù)制造技術(shù)、以少量可編程電阻材料制得的存儲器單元。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明包括存儲器設(shè)備及形成存儲器單元的方法，其中存儲器設(shè)備包括下電極，位于下電極上的填充層，從填充層上表面延伸至下電極上表面的通孔，及在通孔里面由例如相變化材料等可編程絕緣材料做成的共形層。共形層與下電極接觸，并沿著通孔側(cè)邊延伸至上表面，在通孔內(nèi)形成管狀構(gòu)件。與共形層接觸的上電極重迭于填充層。電絕緣及熱絕緣材料填滿通孔的其余部分。代表性的絕緣材料包括基本上透空的材料，或低導(dǎo)熱性固態(tài)材料，例如二氧化硅，或遠小于二氧化硅導(dǎo)熱性的材料。本發(fā)明還包括一種制造管狀相變化存儲器單元的方法，包括形成具有上表面的下電極，及在電極上形成填充層，其中通孔從填充層上表面延伸至下電極上表面。在通孔內(nèi)沉積可編程絕緣材料的共形層，從下電極上表面沿著通孔側(cè)邊延伸至填充層上表面。最后，在填充層上形成上電極與共形層接觸。在具體實施例里，形成下電極的步驟及形成填充層的步驟包括首先在讀取設(shè)備終端上形成填充層。然后，形成穿透填充層至終端的通孔。然后在通孔內(nèi)填滿導(dǎo)體，以形成導(dǎo)電插頭。然后將導(dǎo)體部份從通孔移除，使通孔里面導(dǎo)電插頭的其余部分做為下電極，因移除導(dǎo)電材料而曝露出的通孔部份作為其內(nèi)沉積共形層的通孔。本發(fā)明另公開一種包括存儲器陣列的集成電路，包括多個以行列高密度陣列方式排列的存儲器設(shè)備及存取晶體管。存取晶體管包括位于半底體襯底內(nèi)的源極及漏極區(qū)域，及沿著存儲器單元列向連接字線的柵極。存儲器單元形成在集成電路的存取晶體管上的一層內(nèi)，其中下電極與對應(yīng)存取晶體管的漏極接觸。利用金屬化層在存儲器單元上形成位線，與沿著陣列存儲器單元行向存儲器設(shè)備上的上電極接觸。在具體實施例里，二列存儲器單元共享源極通孔，共享源極線連接源極通孔并且通常經(jīng)陣列平行延伸至字線。本發(fā)明另提供一種低重設(shè)電流的可靠存儲器單元結(jié)構(gòu)，利用標準平板印刷蝕刻沉積工藝制成，不需要形成次平板印刷蝕刻工藝的特別技術(shù)。單元結(jié)構(gòu)尤其適合于集成大規(guī)模集成電路設(shè)備上的CMOS電路。以下詳細說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與方法。本
發(fā)明內(nèi)容說明部分的目的并非在于限定本發(fā)明。本發(fā)明由權(quán)利要求所定義。凡本發(fā)明的實施例、特征、觀點及優(yōu)點等將可通過下列說明權(quán)利要求及附圖獲得充分了解。圖1示出根據(jù)一具體實施例的一種具可編程電阻材料管型構(gòu)件的存儲器單元的剖面圖；圖2示出根據(jù)一具體實施例的一種具可編程電阻材料管型構(gòu)件的存儲器單元的透視圖；圖3示出包括如圖1所示的存儲器單元的存儲器陣列電路示意圖；圖4示出包括管型的根據(jù)一具體實施例的一種具可編程電阻材料管型構(gòu)件的存儲器單元的剖面圖；圖5示出根據(jù)一具體實施例的一種最終陣列結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖6至圖13示出管型相變化存儲器單元的制造方法的各個階段；圖14示出用于描述存儲器單元中電流及有源區(qū)域的管型相變化存儲器單元；及圖15示出管型相變化存儲器單元陣列的布局。主要設(shè)備符號說明10管型相變化存儲器單元11下電極12管型部件13絕緣材料14管型部件的頂部15封閉終端36橋段12a內(nèi)表面28共享源極線23，24字線41，42位線50，51，52，53存取晶體管35，36管型存儲器單元32，33下電極設(shè)備34，37上電極設(shè)備75集成電路74其它電路60存儲器陣列61列解碼器62字線63行解碼器64位線65總線66感測放大器及數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)67數(shù)據(jù)總線68供應(yīng)電壓69偏壓設(shè)置狀態(tài)機71數(shù)據(jù)輸入線72數(shù)據(jù)輸出線100，101，102，103管型相變化隨機存儲器單元110半導(dǎo)體襯底111，112介質(zhì)溝渠116共用源極區(qū)域(摻雜區(qū)域)115，117漏極區(qū)域(摻雜區(qū)域)113，114多晶硅字線118介質(zhì)填充層121，120插頭結(jié)構(gòu)(下電極)119共用源極線122，123金屬層(接觸層)124絕緣層101單元99結(jié)構(gòu)131，132，134，135插頭130填充層上表面133金屬線(多晶硅字線)140絕緣填充層141，142，144，145通孔148編程電阻材料共形層149絕緣填充層150管型部件的頂部151絕緣填充層200下電極210上表面201管型部件202接觸層203位線層204界面材料205，206，207重設(shè)期間的電流208，209有源區(qū)域300接地線300301，302位線303，304位線311，312，313，314管型相變化單元具體實施方式圖1示出管型相變化存儲器設(shè)備10的剖面示意圖。設(shè)備包括下電極11，及管型部件12，其中管型部件12包括可編程電阻材料。管型部件12填充絕緣材料13，該絕緣材料13優(yōu)選的具有低導(dǎo)熱性。上電極(未示出)與管型部件的頂部14電連接。在具體實施例里，管型部件具有封閉終端15，該終端與下電極11的上表面電連接。管型部件內(nèi)的填充部份13可包括氧化硅，氧氮化硅，氮化硅，Al2O3，其它低k值(低介電常數(shù))介質(zhì)材料，或ONO或SONO多層結(jié)構(gòu)。或者是填充部份可包括電絕緣體，包括一個或多個選自一組由硅(Si)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鉭(Ta)、氮N及碳(C)所組成的族群構(gòu)成的設(shè)備。在優(yōu)選設(shè)備示例中，填充部份具低導(dǎo)熱性，小于0.014J/cm*degK*sec。代表性熱絕緣材料包括具硅(Si)、碳(C)、氧(O)、氟(F)及氫(H)等組合。做為熱絕緣覆蓋層的熱絕緣材料例如包括氧化硅(SiO2)、SiCOH、聚酰亞胺及氟碳聚合物。作為熱絕緣覆蓋層的材料的其它實例包括氟氧化硅、倍半氧硅烷(silsesquioxane)、聚環(huán)烯醚(polyaryleneether)、對二甲苯聚體(parylene)、氟聚合物、氟化無定型碳、類鉆石碳、多孔性氧化硅、介多孔(mesoporous)氧化硅、多孔性倍半氧硅烷、多孔性聚亞酰胺及多孔性環(huán)烯醚。在其它具體實施例里，熱絕緣結(jié)構(gòu)包括位于介質(zhì)填充部分內(nèi)橫跨橋段36以提供熱絕緣作用的填充柵極空隙。管里面的單層或多層可以提供熱絕緣及電絕緣作用。在具體實施例里，管型部件沒有填充固態(tài)材料，而是以上電極(未于圖中顯示)封閉，但留有大致抽真空的孔洞，因而管型部件具有低導(dǎo)熱性的空隙。管型部件包括內(nèi)表面12a及外表面12b，該內(nèi)表面12a及外表面12b為圓筒狀。因此，內(nèi)側(cè)及外表面12a及12b可以是基本上為柱狀表面，通常定義為由平行于固定線移動及與固定曲線相交所描繪出的表面，其中對于圓柱體而言，固定線位于管型設(shè)備中心處而固定曲線為固定線位于中心處的圓形。該圓柱體的內(nèi)側(cè)及外表面12a及12b將由因管型設(shè)備壁厚度而異的半徑的個別圓圈所定義，因此內(nèi)側(cè)及外表面12a及12b定義出管型設(shè)備的內(nèi)側(cè)及外側(cè)直徑。在管型設(shè)備的具體實施例里，柱體形狀具有圓形、橢圓形、矩形或不規(guī)則形的外周緣，根據(jù)用以形成管型部件的制造技術(shù)而定。在此所述的具體實施例里，管型部件通過形成于開口在填充層內(nèi)的通孔側(cè)邊上的薄膜，類似沉積通孔襯層材料，例如氮化鈦(TiN)薄膜，用于形成鎢插頭以達到改善鎢的粘附性的目的。因此，管型部件壁可以非常薄，如以在通孔內(nèi)沉積薄膜的方法。同樣地，下電極11可以包括導(dǎo)體，如通孔內(nèi)所沉積的鎢。圖2示出圖1的單元的立體圖，其中以固體填充部份示出割除部份。圖2中管型部件為具圓形外緣形狀的圓柱體。另一具體實施例里，外緣形狀基本上是方形或矩形。通常，管型部件12的外緣形狀為由管型部件12形成于其內(nèi)的通孔以及形成通孔的方法決定。在此所述的管型單元10可利用標準平板印刷蝕刻及薄膜沉積工藝制造，不需要特殊步驟形成次平板印刷蝕刻圖案，而可達到非常小尺寸的單元區(qū)域，其中該單元區(qū)域?qū)嶋H上在編程期間改變絕緣性?？删幊屉娮璨牧习ㄏ嘧兓牧希鏕e2Sb2Te5或其它于以下所描述的材料。單元10內(nèi)的相變化區(qū)域很小，因此，相變化所需的重設(shè)電流很小。存儲器單元的具體實施例包括相變化材料為主的存儲器，包括硫化物為主的材料及其它管型部件12所用的材料。硫族元素(Chalcogen)包括氧(O)、硫(S)、硒(Se)及碲(Te)四個化學(xué)周期表上VI族的一部份元素中任何一個。硫化物包括硫族元素與多個帶正電元素或取代基的化合物。硫化物合金包括硫化物與其它如過渡金屬材料的組合。硫化物通常包含一種或一種以上選自元素周期表第六欄的其它元素，例如鍺(Ge)及錫(Sn)。通常，硫化物合金包括含有銻(Sb)，鎵(Ga)，銦(In)及銀(Ag)其中一種或多種的組合。許多以相變化為主的存儲器材料已經(jīng)被在技術(shù)文獻中公開，包括Ga/Sb，In/Sb，In/Se，Sb/Te，Ge/Te，Ge/Sb/Te，In/Sb/Te，Ga/Se/Te，Sn/Sb/Te，In/Sb/Ge，Ag/In/Sb/Te，Ge/Sn/Sb/Te，Ge/Sb/Se/Te及Te/Ge/Sb/S的合金。在Ge/Sb/Te合金族里，有許多的合金組成可以使用。組成的特征在于TeaGebSb100-(a+b)，其中a及b代表占構(gòu)成元素總原子數(shù)的原子百分比。有一位研究人員指出最有用的合金為Te在已經(jīng)沉積的材料內(nèi)的平均濃度遠低于70％，通常低于約60％且一般低到約23％而高到約58％Te，最佳為約48％到58％Te。Ge的濃度超過約5％，平均材料內(nèi)的Ge濃度從約8％到約30％，一般保持低于50％。最佳地，Ge的濃度從約8％到約40％。組成內(nèi)其余的主要構(gòu)成元素為Sb。(Ovshinsky‘112專利第10-11欄)。特別被其它研究人員肯定的合金包括Ge2Sb2Te5，GeSb2Te4及GeSb4Te7(NoboruYamada，“Ge-Sb-Te相變化光盤在高數(shù)據(jù)速度記錄上的可能性”(PotentialofGe-Sb-TePhase-產(chǎn)個OpticalDisksforHigh-Data-RateRecording)SPIEv.3109，pp.28-37(1997)。更一般而言，過渡金屬，例如鉻(Cr)，鐵(Fe)，鎳(Ni)，鈮(Ni)，鈀(Pd)，鉑(Pt)及混合物或合金可與Ge/Sb/Te形成可編程絕緣性質(zhì)的相變化合金。有用的存儲器材料的特定實例請參考Ovshinky’112第11-13欄所述，該公開內(nèi)容在此以參考方式并入本案。相變化材料能在單元的有源通孔區(qū)域內(nèi)依其位置順序在材料為一般非晶狀態(tài)的第一結(jié)構(gòu)狀態(tài)與為一般結(jié)晶固體狀態(tài)的第二結(jié)構(gòu)狀態(tài)之間切換。這些相變化材料至少是雙穩(wěn)態(tài)的(bistable)。在此所稱非晶指相當(dāng)沒有秩序的結(jié)構(gòu)，比單晶更無秩序，具有可被檢測的特征，例如比結(jié)晶狀態(tài)更高的電絕緣性。在此所稱的結(jié)晶性指相當(dāng)有秩序的結(jié)構(gòu)，比非晶結(jié)構(gòu)更有秩序，具有可被檢測的特征，例如比非晶狀態(tài)更低的電絕緣性。典型而言，相變化材料可以在不同可被檢測狀態(tài)間電切換以跨越完全非晶及完全結(jié)晶狀態(tài)之間的光譜。受到非晶及結(jié)晶相之間變化影響的其它材料特征包括原子順序，自由電子密度及活化能。材料可以轉(zhuǎn)換至不同固態(tài)相或轉(zhuǎn)換至二個或更多的固態(tài)相，以提供介于完全非晶及完全結(jié)晶狀態(tài)之間的灰色地帶。此材料的電性質(zhì)也可以據(jù)此對應(yīng)地改變。相變化材料可以通過施加電脈沖從一相狀態(tài)變化成另一相狀態(tài)。已經(jīng)觀察出一較短較高振幅脈沖容易使相變化材料變成一般非晶狀態(tài)，一般稱作為重設(shè)脈沖。較長較低振幅脈沖容易使相變化材料變成通常結(jié)晶狀態(tài)，一般稱作為編程脈沖。較短較長振幅脈沖內(nèi)的能量高到使結(jié)晶結(jié)構(gòu)的鍵結(jié)斷裂，并且短到足以避免原子重新排成結(jié)晶狀態(tài)。適合脈沖的狀況可以依照經(jīng)驗法則判斷，不需要過多的實驗，而能找出適用于特定的相變化材料及設(shè)備結(jié)構(gòu)的條件。下列說明里，相變化材料稱為GST，應(yīng)了解其它類型相變化材料也可以使用。用以實施在此所述的存儲器單元的材料為Ge2Sb2Te5。例如相變化材料的可編程電阻材料的有用特征，包括可編程電阻材料，通過可調(diào)變電阻，且最好是可逆方式，如有著二個固態(tài)晶相的方式被以可逆方式用電流編程。這些至少二個相包括非晶及結(jié)晶相。然而，操作時可編程電阻材料可以不完全轉(zhuǎn)化成非晶或結(jié)晶相。中間相或這些相的混合可以具有可被偵測的材料特征差異。這二個固態(tài)相一般應(yīng)為雙穩(wěn)態(tài)(bistable)且具有不同電學(xué)性質(zhì)。可編程電阻材料可以是硫?qū)倩?。硫?qū)倩锟梢园℅ST?；蛘?，可編程電阻材料可以是上述其它相變化材料中的一種。圖3為在此實施的存儲器陣列的示意圖。圖3的示意圖里，共用源極線28，字線23及字線24通常設(shè)置于Y方向。位線41及42通常設(shè)置于X方向。因此，方塊45內(nèi)Y解碼器與字線驅(qū)動器連接至字線23及24，而方塊46內(nèi)X解碼器與一組感測放大器連接至位線41及42。共用源極線28連接存取晶體管50，51，52及53的源極端點。存取晶體管50的柵極連接至線23。存取晶體管51的柵極連接至字線24。存取晶體管52的柵極連接至字線23。存取晶體管53的柵極耦接至字線24。存取晶體管50的漏極連接管型存儲器單元35(也具有上電極設(shè)備34)的下電極設(shè)備32。上電極設(shè)備34連接至位線41。同樣地，存取晶體管51的漏極連接至管型存儲器單元36(也具有上電極設(shè)備37)的下電極部件33。上電極部件37連接至位線41。存取晶體管52及53連接至對應(yīng)管型存儲器單元及連接至位線42上?？梢钥闯龉灿迷礃O線28與二列存儲器單元共享，其中一列位于示意圖中的Y方向。在其它具體實施例里，存取晶體管可以由二極管替代，或被其它控制電流至讀取及寫入數(shù)據(jù)陣列里所選設(shè)備的結(jié)構(gòu)取代。圖4為根據(jù)本發(fā)明的具體實施例的一種集成電路的簡化電路方塊圖。集成電路74包括利用半導(dǎo)體襯底上管型相變化存儲器單元實施的存儲器陣列60。列解碼器61連接至多個字線62，并且沿著存儲器陣列60的列向排列。行解碼器63從陣列60內(nèi)側(cè)邊管腳存儲器單元連接多個沿著讀取及編程數(shù)據(jù)的存儲器陣列60排列的位線64。方塊66內(nèi)的感測放大器及數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)連接行解碼器63。地址會提供在總線65上給行解碼器63及列解碼器61。方塊66內(nèi)的感測放大器及數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)經(jīng)數(shù)據(jù)總線67連接至行解碼器63。數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)輸入線71從集成電路75上的輸入/輸出端口提供或從其它集成電路內(nèi)部電路74或外部數(shù)據(jù)來源提供至方塊66內(nèi)的數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)。在所示的具體實施例里，其它電路包括在集成電路上，例如通用處理器或?qū)Ｓ脩?yīng)用電路，或由薄膜熔線脈沖相變化存儲器單元陣列所支持提供系統(tǒng)上有芯片功能的模塊組合。數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)輸出線72從方塊66內(nèi)的感測放大器輸出至集成電路75上的輸入/輸出端口，或輸出至集成電路75內(nèi)部或外部的數(shù)據(jù)終端。本實施例里利用偏壓設(shè)置狀態(tài)機69實施的控制器控制偏壓設(shè)置供應(yīng)電壓68，例如讀取，編程，擦除，擦除驗證及編程驗證電壓等的施加。控制器可以如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，利用專用邏輯電路實施。在另一具體實施例里，控制器包括可以在相同集成電路上實施的通用處理器，執(zhí)行電路編程以控制設(shè)備的操作。在又一具體實施例里，專用邏輯電路及通用處理器的組合可以用于實施控制器。圖5為多個管型相變化隨機存儲器單元100-103的剖面圖。單元100-103形成于半導(dǎo)體襯底110上。隔離結(jié)構(gòu)，例如淺溝渠隔離STI介質(zhì)溝渠111及112將襯底110內(nèi)共用源極區(qū)域116與襯底110內(nèi)漏極區(qū)域115及117隔離。多晶硅字線113及114形成存取晶體管的柵極。介質(zhì)填充層118形成于多晶硅字線113，114上。接觸插頭結(jié)構(gòu)121及120與各自讀取晶體管漏極接觸，共用源極線119沿著陣列內(nèi)的列與源極區(qū)域接觸。共用源極線119接觸共用源極區(qū)域116，及包括將其與金屬層122，123隔離的絕緣層124。插頭結(jié)構(gòu)120做為單元101的下電極。插頭結(jié)構(gòu)121做為單元120的下電極。單元101，如單元100，102及103一樣，包括含有上GST或其它圖1所示相變化材料的管型部件。經(jīng)圖案化的金屬層提供單元100-103的上電極，包括含有接觸GST的材料(例如TiN)的第一接觸層122，及利用標準金屬化技術(shù)(包括例如Cu或Al為主的金屬)所形成的第二層123。在代表性具體實施例里，插頭結(jié)構(gòu)包括鎢插頭。其它類型的導(dǎo)電性金屬也可以使用，例如包括鋁及鋁合金，氮化鈦(TiN)，氮化鉭(TaN)，氮化鈦鋁(TiAlN)或氮化鉭鋁(TaAlN)?？梢允褂玫钠渌鼘?dǎo)體包括一種或一種以上選自鈦(Ti)，鎢(W)，鉬(Mo)，鋁(Al)，鉭(Ta)，銅(Cu)，鉑(Pt)，銥(Ir)，鑭(La)，鎳(Ni)，釕(Ru)及氧(O)組成的組。圖6-13為圖5所示的管型存儲器單元的制造過程圖。圖6為在前端制程后的結(jié)構(gòu)99，在所述具體實施里對應(yīng)字線形成標準CMOS設(shè)備，及形成圖5陣列內(nèi)的存取晶體管。此外，插頭131，132，134及135也被包括，形成于對應(yīng)的通孔內(nèi)，經(jīng)由填充層118從填充層上表面130延伸至對應(yīng)存取晶體管的漏極終端(115，117)。金屬線133形成于填充層118內(nèi)的溝渠里，并沿著字線113及114之間的存取晶體管的列延伸。在制造過程的具體實施例里，金屬線133及插頭131，132，134及135使用標準的鎢插頭技術(shù)形成，并且具有以用于圖案化插頭的通孔的平板印刷蝕刻工藝定義的尺寸。在圖6里，金屬線133位于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的摻雜區(qū)域116上，其中摻雜區(qū)域116對應(yīng)圖標左側(cè)第一存取晶體管的源極端點，及圖示右側(cè)第二存取晶體管的源極端點。該階段時，金屬線133延伸至填充層118的上表面。摻雜區(qū)域115對應(yīng)第一存取晶體管的漏極端點。包括多晶硅的字的線113，及硅化物頂層(未示出)，作為第一存取晶體管的柵極。填充層118包括一介質(zhì)電材料，例如二氧化硅并且位于多晶硅字線133上。插頭132接觸摻雜區(qū)域115，并且延伸至結(jié)構(gòu)99的表面130。第二存取晶體管的漏極端點由摻雜區(qū)域117提供。包括多晶硅線114的字線，及硅化物頂層(未示出)作為第二存取晶體管的柵極。插頭134接觸摻雜區(qū)域117并且延伸至結(jié)構(gòu)99的上表面130。隔離溝渠111及112使包括漏極端點115及117的二晶體管結(jié)構(gòu)從二晶體管結(jié)構(gòu)分離。圖7為制造過程的下一階段。在圖7所示的階段里，利用標準平板印刷蝕刻工藝形成包括掩模136及137的光阻圖案。掩模136及137保護插頭132，133，134，135并且使金屬線133的頂部曝露出來。將金屬線133的頂部回蝕，使得其在結(jié)構(gòu)的表面138低于填充層118的上表面130。剩余的結(jié)構(gòu)變成圖5所示的源極線119。回蝕工藝可以利用鎢金屬所用以氟為主的反應(yīng)性離子蝕刻工藝進行。在回蝕后，移除光阻掩模136及137，且如圖8所示，絕緣填充層140沉積于剩余的結(jié)構(gòu)上，填充溝渠至超過源極線119。絕緣薄膜可以包括二氧化硅或利用其它一般本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的化學(xué)汽相沉積，等離子增強化學(xué)汽相沉積，高密度等離子化學(xué)汽相沉積等所沉積的介質(zhì)材料。下一制造過程階段示于圖9，在利用化學(xué)機械拋光等移除絕緣層140至填充層118的表面130下，然而留下絕緣材料140的插頭在源極線119上。如圖10所示，接著，進行回蝕，以從插頭131，132，134，135移除圖9拋光階段后露出的金屬?？梢岳蒙鲜鲆瞥u金屬插頭所用以氟為主的離子蝕刻的方式進行回蝕?；匚g留下通孔141，142，144，145在由回蝕工藝后所剩鎢插頭形成的下電極120，121上。各具體實施例里插頭120，121的高度約為100nm，插頭寬度約為80nm。該實施例里，回蝕后留下的通孔141-145的深度少于200nm。圖11為例如通過濺鍍一GST或其它可編程電阻材料共形層148在填充層內(nèi)的通孔141-145上進行沉積后形成的結(jié)構(gòu)。GST可以利用在約250℃以準直濺鍍方式沉積。或者，GST可以利用金屬有機化學(xué)汽相沉積(MO-CVD)工藝沉積。在代表性具體實施例里，共形層148包括薄膜，該薄膜的厚度從上表面算起約60-80nm，通孔的側(cè)邊上的厚度小于30nm，典型約為10-30nm，包括在通孔的底部內(nèi)有一層。材料共形于通孔的壁上，且如圖11所示，通孔里面掩模區(qū)域表示材料沒有填滿通孔，而是留下管型設(shè)備在上述通孔壁上。在另一技術(shù)里，原子層沉積或化學(xué)汽相沉積可以用于形成層148，根據(jù)所選可編程電阻材料及所要單元尺寸而定。圖12為下一個階段，將絕緣填充層149沉積于圖11所示的結(jié)構(gòu)上。在具體實施例里，填充層149包括利用低于約200℃的工藝溫度在可編程電阻材料上形成的低溫襯層絕緣體，例如氮化硅層或氧化硅層(未示出)。適當(dāng)?shù)牡蜏毓に嚴玫入x子增強化學(xué)汽相沉積PECVD涂布二氧化硅。在形成襯層后，利用較高溫度工藝，例如二氧化硅或其它類似材料的高密度等離子HDPCVD完成介質(zhì)填充層149。如圖13所示，應(yīng)用氧化物化學(xué)機械拋光CMP工藝進行平坦化結(jié)構(gòu)的表面130或該表面附近，并使暴露管型部件的頂部(例如150)，留下絕緣填充層151在管型部件里面，并且使源極線119上的絕緣體140。在CMP后，利用位線進行金屬化制程以定義上電極，如圖5所示。圖14為管型相變化存儲器單元的剖面圖，其中管型相變化存儲器單元包括下電極200，包括接觸下電極200的上表面210的管型部件201，包括接觸層202及位線層203的上電極。該具體實施例里，管型部件201被填滿介質(zhì)材料204，例如二氧化硅，或更佳地為導(dǎo)熱性比二氧化硅低的介質(zhì)材料。箭頭205，206及207說明所示具體實施例里重設(shè)期間的電流。電流從與下電極200接觸的讀取設(shè)備的一端點，往上流向管型部件201的側(cè)邊，最后經(jīng)由包括層202及203的金屬線流出。有源區(qū)域通常以方塊208，209表示，由于電流通過而發(fā)熱進而發(fā)生相變化的相變化材料內(nèi)位于管型部件遠離下電極200側(cè)邊的上方。該單元的特征為通過避免下電極200與管型部件201之間界面處發(fā)生相變化的方式來改善設(shè)備的可靠性。同樣地，該特征建立一小區(qū)域，其中相變化材料為有源的，由此降低重設(shè)所需的電流大小。所述的具體實施例里，在單元周邊的管型部件的側(cè)邊為連續(xù)的?；蛘撸练e技術(shù)應(yīng)可以用于使管型部件的側(cè)邊不連續(xù)，進一步減小有源區(qū)域208，209內(nèi)相變化材料的體積。圖15為包括管型相變化存儲器單元的存儲器陣列的布局，如圖15所示。陣列包括接地線300，及位線301，302，這些線平行配置。位線303及304正交于字線301，302。管型相變化單元311，312，313，314位于位線303，304底下，相鄰于字線。如圖所示，該具體實施例里的管型部件為方柱體或長柱體。如上所述，管型部件可以是圓柱體或其它形狀，根據(jù)形成通孔期間所用的制造技術(shù)而定。在較佳具體實施例里，利用標準平板印刷蝕刻技術(shù)制造其尺寸對應(yīng)用以形成通孔的工藝最小特征尺寸的單元，而不需要形成次平板印刷蝕刻掩模。雖然本發(fā)明已參照較佳實施例加以描述，可以了解的是，本發(fā)明創(chuàng)作并不受限于其詳細描述內(nèi)容。替換方式及修改方式已于先前描述中進行建議，并且其它替換方式及修改模式將為本領(lǐng)域的技術(shù)人員可想到的。特別是，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與方法，所有具有實質(zhì)上相同于本發(fā)明的構(gòu)件結(jié)合而達成與本發(fā)明實質(zhì)上相同結(jié)果的皆不脫離本發(fā)明的精神范疇。因此，所有這些替換方式及修改方式意在落入本發(fā)明所附權(quán)利要求及其等價物所界定的范疇之中。權(quán)利要求1.一種形成存儲單元的方法，其包含形成具有上表面的下電極；形成包含可編程電阻材料層的管型構(gòu)件；以及形成與該管型構(gòu)件相接的上電極。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該形成管型構(gòu)件包含在該下電極上形成填充層，其包括具有側(cè)邊的通孔，從該填充層的上表面延伸至該下電極的上表面；在該通孔內(nèi)形成可編程電阻材料的共形層，該共形層包含該管型構(gòu)件。3.如權(quán)利要求2所述的方法，包含密封該共形層上方的該通孔以使熱絕緣空隙形成于該上電極之下的該通孔中。4.如權(quán)利要求2所述的方法，包含以絕緣材料填充于該共形層上的該通孔。5.如權(quán)利要求2所述的方法，包含以導(dǎo)熱性小于0.014J/cm*degK*sec的電絕緣材料填充于該共形層上的該通孔。6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該形成下電極該以及形成填充層的步驟包含在端點上先形成該填充層；形成穿透該填充層至該端點的通孔；在該通孔內(nèi)填滿導(dǎo)體，以形成導(dǎo)電插頭；以及將部分該導(dǎo)體從該通孔內(nèi)移除，其中該通孔內(nèi)的該導(dǎo)電插頭的其余部分做為該下電極。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中該部分移除包含以氟為主的反應(yīng)性離子蝕刻工藝對該導(dǎo)體進行蝕刻。8.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該通孔由該填充層的上表面至該下電極的上表面的的深度少于200nm。9.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該可編程電阻材料在該管型構(gòu)件中的厚度小于30nm。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該可編程電阻材料包含硫?qū)倩铩?1.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該可編程電阻材料具有至少二個可由一電流引發(fā)的可逆的固態(tài)相。12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該可編程電阻材料具有至少二個固態(tài)相，一個通常為非晶相，另一個通常為結(jié)晶相。13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該可編程電阻材料包括Ge2Sb2Te5。14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該可編程電阻材料包括二種或二種以上從由鍺、銻、鍗、硒、銦、鈦、鎵、鉍、錫、銅、鈀、鉛、銀、硫及金所組成的族群的材料組合中選擇。15.一種形成存儲單元的方法，該方法包含在一端點上先形成填充層，該填充層具有上表面；形成寬度少于100nm的通孔，該通孔自該填充層延伸至該終端，且該通孔在該填充層中定義一開口，并具有接近用在使用平版印刷以圖形化該通孔的最小特征尺寸的寬度；在該通孔內(nèi)填滿一導(dǎo)體，以形成導(dǎo)電插頭；將部分該導(dǎo)體從該通孔內(nèi)移除，其中該通孔內(nèi)的該導(dǎo)電插頭的其余部分做為具有上表面的下電極；在該通孔內(nèi)形成可編程電阻材料的共形層，該共形層與該下電極的上表面接觸，并沿著該通孔側(cè)邊延伸至該填充層的上表面，其中該共形層在該通孔一側(cè)的厚度小于30nm，并且該可編程電阻材料硅以具有至少二個可由一電流引發(fā)的可逆的固態(tài)相為特征；以及在該填充層上形成與該共形層接觸的上電極。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該可編程電阻材料包括Ge2Sb2Te5。17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該可編程電阻材料包括二種或二種以上從由鍺、銻、鍗、硒、銦、鈦、鎵、鉍、錫、銅、鈀、鉛、銀、硫及金所組成的族群的材料組合中選擇。18.如權(quán)利要求15所述的方法，包含以絕緣材料填充于該共形層上的該通孔。19.如權(quán)利要求15所述的方法，包含以導(dǎo)熱性小于0.014J/cm*degK*sec的電絕緣材料填充于該共形層上的該通孔。20.如權(quán)利要求15所述的方法，包含密封該共形層上的該通孔以使熱絕緣空隙處于該上電極之下的該通孔中。全文摘要一種存儲器單元設(shè)備，包括下電極，包括相變化材料的管型部件及與管型部件接觸的上電極。管型部件內(nèi)側(cè)有電絕緣及熱絕緣材料。本發(fā)明還公開包括管型相變化存儲器的集成電路。文檔編號H01L27/24GK1967897SQ200610148450公開日2007年5月23日申請日期2006年11月10日優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日發(fā)明者龍翔瀾申請人:旺宏電子股份有限公司