專利名稱：：縱向相變存儲器單元及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及非易失性存儲器單元，其中通過提供熱能以改變材料的電阻來對存儲器單元進行編程。本發(fā)明尤其涉及相變存儲器(PCM)。本發(fā)明尤其涉及縱向PCM存儲器單元。
背景技術(shù)：
：可將信息存儲在采用各種物理機制的非易失性存儲器中，例如，在所謂的閃存中的導(dǎo)電層或電介質(zhì)層中存儲電荷、在所謂的FeRAM存儲器中的晶體中重新布置電荷。非易失性存儲器中的一種類型是相變存儲器(PCM)，也稱為相變RAM(PRAM)。在此，通過改變相變材料的物理狀態(tài)(非晶態(tài)/晶態(tài))或晶相并因此改變其電阻率來將信息存儲在存儲器單元中。在用于存儲器單元時，通常利用小的電能脈沖對材料進行局部加熱來改變相變材料的相位。通常，PCM單元包括兩個用于與相變材料層接觸的觸點。當(dāng)足夠的電流通過該相變材料層從一個觸點流向另一個觸點時，該層將被局部加熱，從而使得其固態(tài)發(fā)生局部變化。PCM單元要被編程。根據(jù)所獲取的固態(tài)，例如非晶態(tài)/晶態(tài)，一位被寫或被擦除?，F(xiàn)有技術(shù)中，可通過相變層和觸點的相對位置來區(qū)分PCM單元的幾種結(jié)構(gòu)。在橫向PCM單元中，電流在基本水平的方向上(即，基本平行于其上形成PCM單元的襯底)流經(jīng)相變材料。這種橫向PCM單元的足跡(footprint)至少為空間上隔開的觸點的面積以及這些觸點之間的相變材料的面積。為了允許急劇縮放并因此減少獨立的存儲器單元的足跡，可以以縱向方式來構(gòu)建PCM單元。當(dāng)前技術(shù)的縱向PCM單元由夾在頂部觸點(也稱頂部電極)和底部觸點(也稱底部電極)之間的相變材料層組成。底部觸點通常被標(biāo)為加熱器。A.Pirovano等人在IEEETrans.Elect.Dev.Vol.51no.5May2004p.714上的文章"Low-FieldAmorphousStateResistanceandThresholdvoltageDriftinChalcogenideMaterial"以及S丄ai和T丄owrey在proceedingsofIEDM2001,p36.5.1陽36.5.4上的文章"OUM-A180nmNonvolatileMemoryCellElementTechnologyforStandAloneandEmbeddedApplications"公開了這種縱向PCM單元?？v向PCM單元的足跡及相應(yīng)的存儲器陣列的密度至少為底部電極和相變材料之間的接觸面的面積。該接觸面區(qū)域的數(shù)量級為F2，所以F是給定半導(dǎo)體制造工藝中可獲得的最小尺寸。通常，底部電極和相變層之間的接觸面區(qū)域的面積小于頂部電極和相變層之間的接觸面區(qū)域的面積。對于給定的電流，電流密度隨之將在底部電極/相變材料接觸面處為最大。該位置被標(biāo)為熔化點(11)或熱點，這是因為相變材料將首先在該區(qū)域中由于焦耳加熱而熔化并且相變材料的晶體學(xué)結(jié)構(gòu)將首先在該區(qū)域中開始變化。圖1示出了形成于襯底(未示出)上的典型的縱向PCM存儲器單元的示意截面圖和電學(xué)等效圖。縱向PCM存儲器單元(1)包括選擇晶體管(3)以及堆疊在其上的PCM元件(2)。該示例中的選擇晶體管是一個縱向的p-n-p雙極型晶體管。雙極型晶體管(3)的n型基底(9)與存儲器矩陣(其中存儲器單元是該矩陣的元件)的字線(WL)連接，而P+發(fā)射極(10)與底部電極(5)連接。P+集電極(8)接地。底部電極(5)由諸如金屬的導(dǎo)電材料形成，該電極嵌入電介質(zhì)層(4)，該電介質(zhì)層也被稱為層間電介質(zhì)(ILD)。電介質(zhì)層(4)將相變材料(6)與選擇晶體管(3)隔離。底部電極(5)的上面是相變材料(6)。在相變材料的頂部形成了電極(7)，它與相應(yīng)存儲器矩陣的位線(BL)連接。如圖l所示，該頂部電極(7)和相變材料(6)間的接觸面基本上大于底部電極(5)和相變材料(6)間的接觸面。相變材料的量(11:虛線內(nèi))將被焦耳加熱影響，因此可編程的體(11)由底部接觸面的面積確定。該底部接觸面的面積對應(yīng)于與電流路徑(箭頭)相垂直的底部電極(5)的截面積，因此該底部接觸面的面積由底部電極的布局確定?，F(xiàn)有技術(shù)縱向PCM存儲器單元的一個缺點是較高的寫電流，該電流通常為大約1到10mA。除了功耗之外，該較高寫電流阻止了高密度存儲器單元的形成，這是因為需要將雙極型晶體管而不是更易集成和縮放的MOSFET晶體管用作能夠提供該較高寫電流的選擇晶體管。為了降低該寫電流，應(yīng)該限制來自熔化點(11)的熱耗散。本領(lǐng)域中已知若干解決方案?？赏ㄟ^為底部電極選擇熱導(dǎo)率較低的材料來降低熱耗散。以下的表1列出了用于制造縱向PCM單元的材料。可從該表中選擇TiN來形成底部電極(5)，這是因為它的熱導(dǎo)率低于TaN或TiAlN的熱導(dǎo)率。可通過為底部電極選擇材料來使寫電流顯著降低。而且，美國專利US5406509、C.W.Jeong等人在proceedingsoftheNon-VolatileSemiconductorMemoryWorkshop,2004,29-29上的文章"SwitchingCurrentScalingandReliabilityEvaluationinPRAM"、以及S丄.Cho等人在proceedingsofthe2005VLSIsymposiump96-97上的"HighlyScalableOn-axisConfinedCellStructureforHighDensityPRAMbeyond256MB"提出了可選結(jié)構(gòu)來限制底部接觸面的面積及限制電流。圖2示出了這種受限制的縱向PCM存儲器單元的示例。底部電極(5)的頂部沉積了電介質(zhì)層(12)。在該電介質(zhì)層(12)中形成了開口(13)，以便暴露下面的底部電極(5)。該開口(13)上形成了相變材料層(6)。通常，Si02被用作電介質(zhì)材料，這是因為它把對電流和熱能的限制提供到開口(13)內(nèi)所限定的體積。為了用相變材料填充開口(13)，一序列原位沉積和刻蝕步驟被用來在開口(13)中沉積相變材料(6)。在該沉積/刻蝕序列中，每個所沉積的層均被各向異性刻蝕部分地回蝕，以適合于沉積工藝的非保形特征并改善對開口(13)的填充。通常，100nm的Si02的厚電介質(zhì)層(12)被沉積在底部電極(5)上，其中直徑約為50nm的開口(13)被制成圖案。至少在該開口(13)中沉積相變材料(6)。該結(jié)構(gòu)使得寫電流減小兩倍。雖然受限制的縱向PCM存儲器單元思想有助于減小寫電流，但是還是存在一些問題。這種受限制的結(jié)構(gòu)中的第一個問題是，由于縱橫比(即高度/直徑之比)通常大于l，所以開口(13)中的尺寸無法被很好地控制。缺乏尺寸控制乏將導(dǎo)致熔化點尺寸的統(tǒng)計學(xué)延伸。特別的，較寬范圍的接觸電阻分布不可避免地導(dǎo)致寫電流的較寬延伸，這在S丄Ahn等人在proceedingsoflEDM2004p907-910上的文章"Highlymanufacturablehighdensityphasechangememoryof64Mbandbeyond"以及Y.N.Hwang等人在proceedingsofIEDM2003p37.1.1-37丄4上的文章"上的文章"Writingcurrentreductionforhigh-densityphase-changeRAM"中予以示出。第二個問題是，用于開口(13)中的相變材料的保形沉積的沉積/刻蝕/沉積技術(shù)的序列中的回蝕步驟很容易在該相變材料的有源區(qū)(11)即熔化點中引起損害，從而導(dǎo)致較差的特性，這在S丄Ahn等人在proceedingsofIEDM2004p卯7-910上的文章"Highlymanufacturablehighdensityphasechangememoryof64Mbandbeyond"以及S.H.Lee等人在proceedingsofthe2004VLSIsymposiump.20-21上的文章"Fullintegrationandcellcharacteristicsfor64MbnonvolatilePRAM"中予以示出。第三個問題是，在該受限制的結(jié)構(gòu)中，有源區(qū)(11)與底部電極(5)的直接接觸允許了通過該底部電極的熱耗散。因此，只有較少的熱量可用于相變材料的熔化。第四個問題是，有源區(qū)(11)與底部電極(5)的直接接觸可能會導(dǎo)致PCM存儲器單元只有有限的耐用性。在通常小于十億個的非晶化和重結(jié)晶周期之后，相變材料保持在給定相位，要么結(jié)晶要么非結(jié)晶，并且將不再能夠?qū)υ搯卧M行編程。因此，需要一種能夠克服現(xiàn)有技術(shù)縱向PCM存儲器單元的問題的縱向PCM存儲器單元，尤其是能克服在
背景技術(shù)：
中所提到的那些問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明在第一實施例中公開了一種相變存儲器元件(2),其包括底部電極(5)、相變材料體(14，6-16)和頂部電極(7)的疊層，其特征在于，相變材料體(14，6-16)被電絕緣材料層(12)分成兩部分(14，6-16)，該電絕緣材料層包括至少一個用于提供相變材料的兩部分(14，6-16)間的歐姆接觸的開口(13)。本發(fā)明在第一實施例中還公開了一種制造相變存儲器元件(2)的方法，其包括在襯底上形成底部電極(5);在底部電極(5)上形成第一相變材料層(14);在第一相變材料層(14)上形成第一電介質(zhì)材料層(12);在第一電介質(zhì)材料層(12)中形成開口(13)，以便暴露下面的第一相變材料層(14);在第一電介質(zhì)材料層(12)上形成第二相變材料層(6)，并且使第二相變材料層在開口(13)中與下面的第一相變材料層(14)接觸；以及形成頂部電極(7)。本發(fā)明在第二實施例中公開了一種相變存儲器元件(2)，其包括底部電極(5)、相變材料體(14，6-16)和頂部電極(7)的疊層，相變材料體(14，6-16)被電絕緣材料層(12)分成兩部分(14，6-16)，該電絕緣材料層包括至少一個用于提供兩個相變材料部分(14，6-16)間的歐姆接觸的開口(13)，并且在該開口(13)中存在電絕緣材料塞(15)，從而僅僅在開口(13)的周邊存在歐姆接觸區(qū)域。本發(fā)明在第二實施例中還公開了一種制造相變存儲器元件(2)的方法，其包括在襯底上形成底部電極(5);在底部電極(5)上形成第一相變材料層(14);在第一相變材料層(14)上形成第一電介質(zhì)材料層(12);在第一電介質(zhì)材料層(12)中形成開口(13)，以便暴露下面的第一相變材料層(14);在第一電介質(zhì)材料層(12)上形成第二相變材料層(6)，并且該第二相變材料層(6)僅僅部分地填充該開口(13)且在開口(13)中與下面的第一相變材料層(14)接觸；在第二相變材料層(6)上形成第二電介質(zhì)材料層(15);使第二電介質(zhì)層(15)平坦化或形成圖案，使之位于第二相變材料層(6)之下；在第二相變材料層上形成第三相變材料層(16)并使之與第二相變材料層接觸；以及形成頂部電極(7)。本發(fā)明在第三-第二實施例中公開了一種相變存儲器元件(2)，其包括底部電極(5)、相變材料體(14，6-16)和頂部電極(7)的疊層，相變材料體(14，6-16)被電絕緣材料層(12)分成兩部分(14，6-16)，該電絕緣材料層包括至少一個用于提供兩個相變材料部分(14，6-16)間的歐姆接觸的開口(13)，其中，相變材料部分(14)與底部電極(5)接觸，該底部電極包括與開口(13)自對準(zhǔn)的空腔。本發(fā)明還在該第三-第二實施例中公開了一種相變存儲器元件(2)，其在該開口(13)中具有電絕緣材料塞(15)，從而僅僅在開口(13)的周邊存在歐姆接觸區(qū)域。本發(fā)明還在該第三實施例中公開了一種制造相變存儲器元件(2)的方法，其包括在襯底上形成底部電極(5);在底部電極(5)上形成第一相變材料層(14);在第一相變材料層(14)上形成第一電介質(zhì)材料層(12);在第一電介質(zhì)材料層(12)中形成開口(13)，以便暴露下面的第一相變材料層(14);在第一相變材料層(14)刻蝕出空腔，該空腔與開口(13)自對準(zhǔn)；在第一電介質(zhì)材料層(12)上形成第二相變材料層(6)，并且該第二相變材料層在空腔中與下面的第一相變材料層(14)接觸；以及形成頂部電極(7)。本發(fā)明還在該第三實施例中公開了一種制造相變存儲器元件(2)的方法，其包括在襯底上形成底部電極(5)，在底部電極(5)上形成第一相變材料層(14);在第一相變材料層(14)上形成第一電介質(zhì)材料層(12);在第一電介質(zhì)材料層(12)中形成開口(13)，以便暴露下面的第一相變材料層(14);在第一相變材料層(14)刻蝕出空腔，該空腔與開口(13)自對準(zhǔn)；在第一電介質(zhì)材料層(12)上形成第二相變材料層(6)，并且該第二相變材料層僅僅部分地填充該開口且在該空腔中與下面的第一相變材料層(14)接觸；在第二相變材料層(6)上形成第二電介質(zhì)材料層(15);使第二電介質(zhì)層(15)平坦化或形成圖案，使位于第二相變材料層(6)之下；在第二相變材料層上形成第三相變材料層(16)并使之與第二相變材料層接觸；以及形成頂部電極(7)。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)縱向PCM存儲器單元的示意截面圖(a)和電學(xué)等效圖(b)。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)縱向PCM存儲器單元的示意截面圖。圖3a-b示出了根據(jù)第一實施例的縱向PCM存儲器單元的示意截面圖(a)和頂視圖(b)。圖4a-e示出了根據(jù)第二實施例的縱向PCM存儲器單元的示意截面圖(a)、相應(yīng)的示意頂視圖(b)和示意截面圖(c、d、e)。圖5a-b示出了根據(jù)第三實施例的縱向PCM存儲器單元的示意截面圖(a)、(b)。圖6a-b示出了用于形成根據(jù)第四實施例的縱向PCM存儲器元件的替換方法。在不同的附圖中，相同的標(biāo)號指的是相同或相似的元件。具體實施例方式將參考特定實施例并參考特定附圖來描述本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限于此而是僅僅由權(quán)利要求所限定。所描述的附圖為示意性的而非限制性的。在附圖中，為了便于說明，一些元件的大小可能被放大而不是按比例繪制。尺寸以及相對尺寸并不對應(yīng)于實現(xiàn)本發(fā)明的實際縮圖。在本發(fā)明中，諸如沉積、圖案成形、注入、氧化之類的所用工藝步驟對制造半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是公知的。該人員還將認(rèn)識到，使一層圖案成形的步驟可能包括利用光刻工藝來在該層之上的感光材料中形成圖案、(例如通過濕法或干法刻蝕)利用圖案成形后的感光材料作為掩模來去除下面的層的暴露部分、以及去除圖案成形后的感光材料。用來制造根據(jù)任一實施例的縱向PCM存儲器元件的工藝步驟在本領(lǐng)域是公知的。例如，可采用在此通過引用而并入的美國申請US5406509中所公開的工藝步驟，以便形成電介質(zhì)、半導(dǎo)體、導(dǎo)體和相變材料的各個區(qū)域。層也指層的疊層。在圖3a-b所示的第一實施例中，公開了根據(jù)本發(fā)明的縱向PCM存儲器元件(2)。圖3a示出了根據(jù)第一實施例的縱向PCM存儲器單元(1)的示意圖。PCM存儲器單元的PCM元件(2)包括底部電極(5)、與底部電極(5)直接接觸的導(dǎo)電材料(優(yōu)選地為相變材料)的第一層(14)、第一層(14)上的電介質(zhì)材料層(12)、電介質(zhì)層(12)上的導(dǎo)電材料(優(yōu)選地為相變材料)的第二層(6)、和與第二層(6)直接接觸的頂部電極(7)的疊層。電介質(zhì)層(12)隔開了第一層(14)和第二層(6)，第二層(6)通過電介質(zhì)層(12)中形成的開口(13)與第一層(14)直接接觸。圖3a所示的PCM存儲器單元(1)還可包括選擇晶體管(3),例如雙極型晶體管、薄膜晶體管、MOSFET。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，至少開口(13)中必須存在相變材料以便形成有源區(qū)(11),但是材料(14,6)存在于有源區(qū)(11)之間，并且分別選擇底部觸點(5)和頂部觸點(7)以提供合適的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，這將在下文中進行討論。可由相同或不同的導(dǎo)電材料形成第一層(14)和第二層(6)。可由相同或不同的相變材料形成第一層(14)和第二層(6)。優(yōu)選地，第一層(14)和第二層(6)的材料為相變材料。更優(yōu)選地，相同或類似的相變材料被用來形成第一層(14)和第二層(6)。由于兩個層(14，6)的成分和材料特性的更好匹配，提高了PCM存儲器單元(1)的可靠性，這是因為兩個層(14，6)之間將不存在接觸面、可獲取兩個層(14，6)之間更好的粘合、并且降低了一個層至另一個層的分離效應(yīng)。為了說明本發(fā)明，相變材料被用來形成第一層(14)和第二層(6)。在第一示例中選擇電介質(zhì)層(12)的材料，以提供第一層(14)和第二層(6)間的充足的電絕緣。此外，該電介質(zhì)層(12)可有助于防止在使用縱向PCM(1)時開口(13)中或開口(13)附近產(chǎn)生的熱的橫向延伸。根據(jù)本發(fā)明的縱向PCM存儲器單元具有這樣的優(yōu)點，即有源區(qū)(11)不再與底部電極(5)直接接觸，從而改進了單元的耐用性。作為將熔化點(11:虛線區(qū)域內(nèi))與底部電極(5)隔開的第一層(14)的材料，它至少被選擇成熱導(dǎo)率小于底部電極(5)的材料的熱導(dǎo)率，這樣較少的熱量將從熔化點(11)朝向底部電極(5)泄漏。特別的，如果相變材料被用來形成第一層(14)，那么該相變材料的熱導(dǎo)率優(yōu)選地在數(shù)量級上小于底部電極的材料，如下文中的表1所示。根據(jù)第一實施例的PCM存儲器單元(1)的PCM元件(2)包括底部電極(5)、相變材料體(6,14)和頂部電極(7)的疊層，其特征在于，體(6，14)被電絕緣材料(優(yōu)選為電介質(zhì))層(12)分成兩部分(6,14)，該電絕緣材料層包括至少一個用于提供兩部分(6，14)間的歐姆接觸的開口(13)。電介質(zhì)層(12)從而被插入相變材料的兩部分(6，14)之間，這兩部分僅僅在該電介質(zhì)層(12)中形成的一個或多個開口(13)處存在歐姆接觸。根據(jù)第一實施例的PCM存儲器單元(1)的PCM元件(2)包括底部電極(5)、與底部電極進行歐姆接觸的第一層(14)、第一導(dǎo)電層(14)上的電介質(zhì)層(電介質(zhì)層具有開口(13)以暴露第一層(14)，開口(13)至少部分地填充有與第一導(dǎo)電層(14)歐姆接觸的相變材料(11))、電介質(zhì)層(12)上的與相變材料(11)歐姆接觸的第二導(dǎo)電材料層(6)、和與第二導(dǎo)電層(6)歐姆接觸的頂部觸點(7)的疊層。優(yōu)選地，第一導(dǎo)電層(14)和第二導(dǎo)電層(6)在相變材料中形成，在這種情況下，開口(13)中的相變材料由第一導(dǎo)電層(14)或第二導(dǎo)電層(6)的材料提供。更優(yōu)選地，第一導(dǎo)電層(14)和第二導(dǎo)電層(6)在相同的相變材料中形成。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表l:PCM單元中使用的一些材料的熱導(dǎo)率和電阻率這種PCM存儲器元件可按照如下方式形成。首先形成底部電極(5)，該電極被嵌入電介質(zhì)層(4)和/或在電介質(zhì)層頂部制成圖案。該底部電極可通過對一導(dǎo)電材料層進行濺射或物理汽相沉積(PVD)并使該層制成圖案來形成。底部電極(5)可由導(dǎo)電材料(優(yōu)選地為金屬、金屬氧化物、或金屬氮化物)形成。在該底部電極(5)的頂部形成了第一相變材料層(14)。該第一層可通過對相變材料進行濺射或物理汽相沉積(PVD)并使該相變材料制成圖案來形成。在該第一層(14)的頂部，形成具有高度(h)的電介質(zhì)材料層(12)。該電介質(zhì)層可通過化學(xué)汽相沉積(CVD)形成。該電介質(zhì)層(12)被制成圖案以便形成具有直徑(d。的開口(13)，從而暴露該電介質(zhì)層(12)下面的第一層(14)，如圖3b的示意頂視圖所示。在該電介質(zhì)層(12)上面形成第二相變材料層(6)，該層(6)至少部分地填充了開口(13)。該第二層可通過對相變材料進行濺射或物理汽相沉積(PVD)并使該相變材料制成圖案來形成。第二層(6)的頂部上形成了頂部電極(7)。該頂部電極可通過對一導(dǎo)電材料層進行濺射或物理汽相沉積(PVD)并使該層制成圖案來形成。該頂部電極(7)可由導(dǎo)電材料(優(yōu)選地為金屬、金屬氧化物、或金屬氮化物)形成。通過在底部電極(5)和圖3a所示的熔化點(ll)之間插入附加層(6)(該附加層優(yōu)選為相變材料)，有源區(qū)(11)變成處于兩個相變材料層(14，6)之間。熔化點(11)從底部電極(5)偏離。開口(13)中的相變材料被絕緣材料(12)包圍，從而提供了對在頂部電極(7)和底部電極(5)之間交換的電流(由箭頭表示)的限制以及對熱能的限制。第一層(14)的材料和/或厚度被選擇為，在開口(13)中或開口(13)附近局部地熔化相變材料以便在該相變材料中形成非晶區(qū)域以及對該非晶區(qū)域進行重結(jié)晶的各個步驟期間提供合適的熱隔離。用于熔化相變材料的溫度將高于發(fā)生重結(jié)晶的溫度。在對該非晶區(qū)域進行重結(jié)晶時，該非晶區(qū)域的高電流以及更高的電阻率的組合所產(chǎn)生的熱量可能多于該相變材料重結(jié)晶所需的熱量?？赡馨l(fā)生不希望的熔化，而非使該材料重結(jié)晶。過編程問題導(dǎo)致失效并提供冷卻支持。J.H.Yi等人在"NovelcellstructureofPRAMwiththinmetallayerinsertedGeSbTe"theproceedingsofIEDM2003p37.3.1-37.3.4中進行了討論。如前述文章所公開的，第二層(6)的材料被選擇成具有較低熱導(dǎo)率以便降低開口(13)中或開口(13)附近產(chǎn)生的流向底部電極(5)的熱流。對于給定材料，第一層(14)的厚度被選擇成允許該多余熱量向底部觸點(5)排出，底部觸點(5)隨后被用作散熱器。因此，該要求設(shè)置了第一層(14)的熱導(dǎo)的下限以及該第一層(14)的厚度的上限。在開口(13)中或開口(13)附近使晶體相變材料局部地熔化的時候，必須存在足夠的熱量來獲取希望的、更高的溫度。對于給定材料，隨后選擇第一層(14)的厚度以便降低在開口(13)附件產(chǎn)生的熱量朝向底部電極(5)的泄漏。因此，這個要求設(shè)置了第一層(14)的熱導(dǎo)的上限以及該第一層(14)的厚度的下限。插入的相變材料層(14)應(yīng)該足夠厚到使得加熱區(qū)域(11)與底部電極(5)相距足夠遠(yuǎn)并能提供與它之間的足夠的熱隔離。另一方面，該第一相變材料層(14)不能太厚，這是因為應(yīng)該對第一相變材料層(14)的串聯(lián)電阻進行限制以便允許PCM存儲器元件(2)的低電壓操作。同樣，必須仔細(xì)地選擇將電介質(zhì)層(12)與頂部電極(7)隔開的第二層(6)的材料和/或厚度。一方面，該第二層(6)應(yīng)該足夠厚到能夠提供頂部電極(7)和熔化點(11)之間的充分的熱隔離。另一方面，該第二層(6)應(yīng)該薄到能夠提供該頂部電極(7)和熔化點(11)之間的較低電阻路徑，以便允許PCM存儲器元件(2)的低電壓操作。較好的折中是，每個層(6，14)的厚度均處于25至150nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地介于50-100nm的范圍內(nèi)。由于有源區(qū)(11)的更好的熱隔離，相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，夾在第一導(dǎo)電層(14)和第二導(dǎo)電層(6)之間的電介質(zhì)層(12)的厚度(h)減小。電介質(zhì)層(12)的這個厚度(h)優(yōu)選地小于15nm，更優(yōu)選地小于lOnm。在第一實施例中，電介質(zhì)層(12)在第一示例中用來限定熔化點(11)的直徑(d,)并在橫向上提供熱隔離。電介質(zhì)層(12)中形成的開口(13)限定了熔化點(11)的直徑(d,)，如圖3b所示。在底部電極(5)和頂部電極(7)之間流動的電流(由箭頭所示)被開口(13)限制，從而造成電流密度局部增大并因此局部增大了焦耳加熱。由于可盡可能薄地制造電介質(zhì)層(12)，所以此間形成的開口(13)的縱橫比可減小至大約0.2或更小。不再需要復(fù)雜的現(xiàn)有技術(shù)工藝序列沉積/刻蝕/沉積步驟來在開口(13)中和電介質(zhì)層(12)頂部形成第二層(6)。因此，熔化點(11)的相變材料不再發(fā)生由于刻蝕引起的損壞。此外，由于開口(13)的高度(h)減小，所以可以直接將填充該開口(13)的相變材料濺射至該開口中，以形成保形層，而無需刻蝕步驟。此后，完成了在相變材料層(6)上沉積頂部電極(7)。可在同一沉積工具中沉積該頂部電極，而無需破壞真空環(huán)境，或者可在另一沉積工具中沉積該頂部電極。優(yōu)選地，厚度為50至100nm的層(6)被濺射至開口(13)中。由于開口(13)的縱橫比(h/d)實際上減小了，所以可以更好地控制該開口的圖案成形工藝以及開口的尺寸。如圖3a所示，底部電極(5)的直徑不再決定熱點的直徑(d。，從而在該底部電極(5)的布局和尺寸上存在更大的自由度。有源區(qū)(11)中所產(chǎn)生的熱將取決于該有源區(qū)(11)的電阻以及器件操作時流經(jīng)該有源區(qū)(11)的電流。流經(jīng)頂部觸點(7)和底部觸點(5)之間的電流量將取決于施加在PCM存儲器元件(2)上的電壓和該電流路徑的電阻。該電流路徑的電阻將取決于材料的選擇和用來形成該電流路徑中的各種元件的厚度，例如底部觸點(5)、不同導(dǎo)電層(14，6)、頂部觸點(7)。例如，可以通過在該底部觸點的導(dǎo)電材料頂部上形成薄氧化層來增大底部觸點(5)的電阻。D-HKan等人在"ReductionofthethresholdvoltagefluctuationinanelectricalphasechangememorydevicewithaGelSb2Te4/tiNcellstructure"，ExtendedAbstractsofthe2004InternationalConferenceonSolidStateDevicesandMaterials,Tokyo2004，p.644-645中公開了TiN底部電極的表面氧化，在此通過引用將該文章并入本文。在TiN材料頂部形成薄TiON層，以使得底部電極的總電阻和/或熱阻增大。例如，可以通過在相變材料中結(jié)合所選元素來增大電流路徑中所存在的一個或多個相變材料層(14，6)的電阻率。例如，可以在沉積相變材料之后或者在沉積相變材料的同時通過在相變材料中進行離子注入來結(jié)合這些所選元素。H.Horii等人在"ANovelCellTechnologyusingN-dopedGeSbTeFilmsforPhaseChangeRAM"，2003SymposiumonVLSITechnologyDigestofTechnicalPapers中公開了在GST層中結(jié)合氮以增大其電阻，在此通過引用將該文章并入本文。他們記錄了PCM存儲器單元的重置電流系數(shù)減小多達(dá)1.5。N使得重置電流變?yōu)榧s600uA。Matsizaki等人在"Oxygen-dopedGSbTePhase-ChangeMemoryCellsFeaturing1.5-V7100-uAStandard0.13-utnCMOSOperations",IEDM2005TechnicalDigest中公開了在GST層中結(jié)合氧以增大其電阻，在此通過引用將該文章并入本文。他們記錄了PCM存儲器單元的重置電流約為100uA。因此，可以根據(jù)操作中希望的電流量來增大第一相變材料層(14)和/或第二相變材料層(6)的電阻。在圖4a-c所示的第二實施例中，可以進一步改進第一實施例的縱向PCM存儲器元件(2)。圖4a示出了根據(jù)第二實施例的縱向PCM存儲器單元(1)的截面圖。該PCM存儲器單元的PCM元件(2)包括底部電極(5)、與底部電極(5)歐姆接觸的優(yōu)選地為相變材料的第一層(14)、第一層(14)上的其中具有開口(13)以暴露第一層(14)的第一電介質(zhì)材料層(12)、電介質(zhì)層(12)上的部分地填充開口(13)的第二相變材料層(6)、至少部分地填充開口(13)的第二電介質(zhì)材料層(15)、與第二電介質(zhì)材料層(15)直接接觸的第三相變材料層(16)、和與上面的相變材料層(6，16)直接接觸的頂部電極(7)的疊層。圖4a所示的PCM存儲器單元(1)還可包括選擇晶體管(3)，例如雙極型晶體管、薄膜晶體管、MOSFET。該縱向PCM存儲器元件(2)可按照如下步驟制造。首先形成底部電極(5)，該電極被嵌入電介質(zhì)層(4),或在觸點頂部制成圖案以形成選擇晶體管。在該底部電極(5)的頂部形成了與底部電極直接接觸的第一相變材料層(14)。在該第一層(14)的頂部，形成具有高度(h)的第一電介質(zhì)材料層(12)。在該電介質(zhì)層(12)中，開口(13)被制成圖案以具有直徑(d。，從而暴露電介質(zhì)層(12)下面的第一層(14)，如圖4b的示意頂視圖所示。在該電介質(zhì)層(12)18上面保形地形成與第一層(14)直接接觸的第二相變材料層(6)，該層(6)至少部分地填充了開口(13)。因此，該第二相變材料層的厚度(t)被選擇成小于電介質(zhì)層(12)的厚度(h)，以使得溝槽仍舊保留在開口(13)的位置上。將相變材料沉積在開口(13)的側(cè)壁附近以及開口(13)底部上暴露的第一層(14)上。由于開口(13)的中間部分未填充有相變材料，所以存儲器元件(2)的上表面中的開口(13)的位置上仍保留著凹痕或凹槽。在電介質(zhì)層(12)中形成開口(13)以及在電介質(zhì)層(12)上沉積第二相變材料層(6)之后，在第二相變材料層(6)上形成第二電介質(zhì)層(15)。第二電介質(zhì)層(15)的厚度被選擇成至少部分地填充了沉積第二層(6)之后仍保留著的凹槽。第一層(14)創(chuàng)造了第一電介質(zhì)層(12)和凹槽中的第二電介質(zhì)層(15)間的間隔。優(yōu)選地，第二電介質(zhì)層(15)的厚度等于或大于第一電介質(zhì)層(12)的厚度(h)。該第二電介質(zhì)層(15)可以是用來形成第一電介質(zhì)層(12)的同一電介質(zhì)材料，例如二氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅。隨后平坦化該第二電介質(zhì)層(15)以便暴露下面的第二層(6)。例如，可以通過本領(lǐng)域公知的化學(xué)機械拋光(CMP)或回蝕來完成平坦化。隨后，在二第相變材料層(6)上沉積第三相變材料層(16)。第三相變材料層(16)的頂部上形成了頂部電極(7)。而在第一實施例中，有源區(qū)(11)是外徑為c^的圓形，在第二實施例中，有源區(qū)(11)是具有外徑(d。和內(nèi)徑(d2)的環(huán)形，其中該外徑由開口(13)限定，&等于(dr2*t)，如圖4b所示。因此，該環(huán)孔(17)的寬度由第二層(6)的厚度(t)限定。第一電介質(zhì)層的厚度可以是20nm或者更小，優(yōu)選地為15nm。第二層(6)的厚度可以是15nm或者更小。第三層(16)的厚度可以在25至150nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在50至100nm的范圍內(nèi)。開口(13)的直徑A可以在50至150nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在80至100nm的范圍內(nèi)。還可以利用光刻工藝和電介質(zhì)層(12)的干法刻蝕來形成圖案，而非對第二電介質(zhì)層進行平坦化以形成電介質(zhì)塞(15)。圖4c示出了據(jù)此處理的縱向PCM存儲器元件(2)的截面圖。在第二層(14)上沉積電介質(zhì)材料層，該電介質(zhì)材料層至少部分填充了該第二層中的開口(13)處的凹槽。隨后使所沉積的電介質(zhì)材料形成圖案，以形成第二電介質(zhì)層(15)。優(yōu)選地，第二電介質(zhì)層(15)將延伸至凹槽的邊緣，如圖4c所示。隨后，可以如前面的段落所討論的那樣以第三層(16)的沉積繼續(xù)加工。圖4d示出了縱向PCM存儲器元件(2)的截面圖，利用光刻工藝和干法刻蝕對其進行處理以便在開口(13)中形成電介質(zhì)塞(15)，并因此與第一實施例的存儲器元件的有源區(qū)(11)相比較而言減小了有源區(qū)(11)的截面積。還可以在該電介質(zhì)層(12)中直接形成溝槽(17)的圖案，而非形成第一電介質(zhì)層(12)中的開口(13)的圖案。如圖4d所示，第二層(6)被沉積在第一電介質(zhì)層(12)上，并且它填充了溝槽(17)。在第一實施例中，有源區(qū)(11)的面積對應(yīng)于該電介質(zhì)層(12)中形成的開口(13)的面積。因此，第二實施例通過減小開口(13)和有源區(qū)(11)的橫截面積，從而在該有源區(qū)(11)提供了電流密度的進一步增大。在該開口(13)中形成電介質(zhì)材料塞(15)，以便在初始開口(13)的周邊產(chǎn)生閉環(huán)溝槽。第一相變材料層(14)和第二相變材料層(16)現(xiàn)在僅僅在開口(13)的邊緣區(qū)域發(fā)生歐姆接觸。這在圖4b予以示出，其中，圓形塞(15)處于開口(13)的中央，從而產(chǎn)生環(huán)形接觸區(qū)域(17)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下實現(xiàn)開口(13)和塞(15)的其它布局。更一般地，根據(jù)第二實施例的PCM存儲器單元的PCM元件(2)包括底部電極(5)、與底部電極(5)直接接觸的第一相變材料層(14)、第一層(14)上的其中具有開口(13)以暴露第一層(14)的電介質(zhì)材料層(12，15)、電介質(zhì)材料層(12，15)上的填充環(huán)形開口(17)的至少一個相變材料層(6，16)、和與上面的相變材料層(6，16)直接接觸的頂部電極(7)的疊層。根據(jù)第二實施例的PCM存儲器單元(1)的PCM元件(2)包括底部電極(5)、相變材料體(14，6-16)和頂部電極(7)的疊層，其特征在于，體(14，6-16).被電介質(zhì)材料層(12)分成兩部分(14,6-16)，該電介質(zhì)材料層包括至少一個用于提供兩部分(14，6-16)間的歐姆接觸的開口(13),并且在該開口(13)中存在電介質(zhì)材料塞(15)，從而使得歐姆接觸區(qū)域為環(huán)形。電介質(zhì)材料層(12)因而夾在了兩個相變材料部分(14，6-16)之間，這兩部分僅僅在該電介質(zhì)層(12)中形成的一個或多個開口(13)處進行歐姆接觸，并且歐姆接觸區(qū)域的面積通過電介質(zhì)塞(15)而減小。圖4e圖示了根據(jù)第二實施例的縱向PCM存儲器元件(2)的操作?，F(xiàn)在，熔化點(11)是圓環(huán)形，且電流(由箭頭表示)正流經(jīng)頂部電極(7)和底部電極(5)之間。由于圖4a中的帶(11)的面積小于圖3a中的全圓(11)的面積，所以根據(jù)第二實施例的縱向PCM存儲器的寫電流小于第一實施例。此外，可以更好地控制有源區(qū)(ll)的尺寸，這是因為可將開口(13)做得更大以便放寬對圖案形成工藝的要求，而同時通過第二層(6)的沉積工藝(該工藝確定了第二層(6)的厚度(t))來限定熔化區(qū)(11)的寬度(d廣d2)。在圖5a-b所示的第三實施例中，可以進一步地改進第一和第二實施例的縱向PCM存儲器元件(2)。在圖3a所示的第一實施例以及圖4a所示的第二實施例中，朝向下面的相變材料層(14)對第一電介質(zhì)層(12)中的開口(13)進行選擇性地刻蝕。于是，第一相變材料層(14)和第二相變材料層(16)之間的接觸面(18)處于開口(13)的底部或者底部附近。熔化點(11:虛線區(qū)域內(nèi))可能因此包括該接觸面層，在第一電介質(zhì)層(12)中產(chǎn)生開口(13)的步驟期間，該接觸面層可能被破壞。根據(jù)第三實施例，在第一電介質(zhì)層(12)中刻蝕開口(13)之后，第一相變材料層(14)也被刻蝕。要么開口(13)的圖案成形工藝被用來將電介質(zhì)層(12)中的開口(13)延伸至第一層(14)中，要么開口(13)在后續(xù)的刻蝕步驟中被用作掩模層以便對底下的第一層(14)迸行刻蝕。因此，在第一電介質(zhì)層(12)下面的相變材料(14)中形成了一個空腔，該空腔與該電介質(zhì)層(12)中的開口(13)自對準(zhǔn)。如圖5a和5b所示，第一層(14)的表面不再鄰接熔化區(qū)(11:虛線區(qū)域內(nèi))，而是處于第一電介質(zhì)層(12)和第一相變材料層(14)之間的接觸面下面。如果開口在第一相變材料層(14)中被刻蝕得足夠深，那么有源區(qū)(11)不會發(fā)生由于刻蝕而引起的損壞。如圖5b所示，如果以與第一電介質(zhì)層(12)中的開口(13)自對準(zhǔn)的方式來部分去除下面的第一層(14)，則可以進一步減小該電介質(zhì)層(12)的厚度(h),并且它可以薄于第二層(6)。在一示例中，該厚度(h)大約為15rnn，而第二相變材料層(6)的厚度(t)大約為15nm，同時開口(13)的直徑介于80至100nm之間。雖然圖3b和4b的頂視圖示出了第一電介質(zhì)層(12)以及該層中的開口(13)的圓形布局，但是本發(fā)明的教導(dǎo)并不限于這個圓形布局。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，同樣可以采用電介質(zhì)層和/或開口和/或根據(jù)本發(fā)明的縱向PCM存儲器元件的部件的其它布局。作為在本發(fā)明的其它實施例中所公開的方法的替換方法，在本發(fā)明的第四實施例中公開了形成夾在兩個導(dǎo)電材料層(14，6-16)之間的圖案形成的電介質(zhì)層(12)的方法。在一個替換實施例中，首先形成底部電極(5),在該底部電極(5)的頂部形成第一相變材料層(14)。在該第一層(14)上形成電介質(zhì)層(12)。該電介質(zhì)層(12)是通過對第一相變材料層(14)進行氧化而形成的，從而在整個第一相變材料層(14)上形成均勻的氧化層。該電介質(zhì)層(12)隨后被形成圖案以形成至少一個開口(13)，從而暴露電介質(zhì)層(12)下面的第一層(14)。在該圖案形成后的電介質(zhì)層(12)上形成第二相變材料層(6)，使之至少部分地填充了該至少一個開口(13)。在第二層(6)的頂部上形成頂部電極(7)。如果電介質(zhì)層(12)中形成了多于一個的開口(13)，則產(chǎn)生了具有公共底部觸點(5)的縱向PCM存儲器單元(1)陣列。對相變材料(14)進行氧化時形成的至少一個開口(13)中的每一個開口均對應(yīng)于有源區(qū)(11)。每個有源區(qū)(11)均與各自的頂部觸點關(guān)聯(lián)。圖6a中示出了這種陣列，其中示出了3個開口(13)，他們限定了有源區(qū)(11)。三個有源區(qū)(11)具有公共底部觸點(5)和各自的頂部電極(7)。在另一替換方法中，通過在相變材料(14，6-16)中引入元素來形成圖案形成的電介質(zhì)(12)，其中的元素增大了該相變材料的電阻。H.Horii等人在"ANovelCellTechnologyUsingN-dopedGeSbTeFilmsforPhaseChangeRAM",2003SymposiumonVLSITechnologyDigestofTechnicalPapers,4-89114-035-6/03公開了氮的局部離子注入以增大GST膜的電阻。在該文章中，在有源區(qū)的位置上將氮引入相變材料，從而增大其電阻率，并因此在使用中增大焦耳效應(yīng)。在該替換方法中，在有源區(qū)(11)的位置的外部將氮引入相變材料?？梢栽谥圃旃に嚨母鱾€時刻并入這些諸如氮之類的使電阻增大的元素。例如，在形成第一相變材料層(14)之后選擇性地注入氮。圖6b示出了替換方案，其中底部電極(5)上形成了相變材料單塊(6，14)。在形成頂部電極(7)之前，將氮選擇性地注入(虛線箭頭)希望深度的相變材料中，并且將其注入有源區(qū)(11)的外部從而在該有源區(qū)(11)的周圍形成高電阻區(qū)域(12)。掩模層(19)可以是感光層，它被制成圖案以便保護有源區(qū)U1)以使之在注入工藝期間不被摻雜。為了確保，在操作期間，電流的大部分將流經(jīng)有源區(qū)(11)，不管該有源區(qū)(11)的相變材料處于非晶態(tài)還是晶態(tài)，注入層(12)的電阻都必須大于有源區(qū)(11)的電阻。在優(yōu)選實施例中，公開了一種制造根據(jù)第一實施例的縱向PCM存儲器單元的工藝流程。提供半導(dǎo)體襯底，將其處理成前端(FEOL)工藝的水平。該FEOL襯底包括半導(dǎo)體晶圓、有源器件(例如在該半導(dǎo)體襯底中或該半導(dǎo)體襯底上形成的晶體管)、有源器件上的電介質(zhì)材料層、以及該電介質(zhì)層中形成的開口，該開口用于進行與半導(dǎo)體襯底的和/或有源器件的接觸。該電介質(zhì)層上可以存在圖案形成的導(dǎo)電材料層，該導(dǎo)電材料層填充了開口以提供有源器件和/或半導(dǎo)體襯底間的接觸。在該FEOL襯底上，通過等離子體汽相沉積(PVD)50nm厚的金屬(例如TiN、TiAlN或TaN)來形成底部電極(5)。在AppliedMaterialsENDURA^PVD系統(tǒng)中通過室溫下的金屬DC濺射來完成沉積。利用光刻工藝和干法刻蝕來使金屬層形成圖案。利用氯化學(xué)物在LAM研究的TCP9600DFM刻蝕室中執(zhí)行該干法刻蝕。通過等離子體汽相沉積(PVD)在底部電極(5)上沉積第一層(50至100nm厚的Ge2SB2Te5)(14)。在AppliedMaterialsENDURAPVD系統(tǒng)中通過室溫下的相變材DC料濺射來完成沉積。利用光刻工藝和干法刻蝕來使相變材料層形成圖案。利用氯化學(xué)物在LAM研究的TCP960(^DFM刻蝕室中執(zhí)行該干法刻蝕。在形成圖案的第一相變材料層(14)上形成20nm厚的電介質(zhì)材料層(12)。該電介質(zhì)夾層(ILD)可以是Si02、Si3N4或SIC，并且可以利用等離子增強化學(xué)體汽相沉積(PECVD)或化學(xué)體汽相沉積(CVD)在低于400'C的溫度下沉積該夾層。在該電介質(zhì)層(12)中，利用光刻工藝和干法刻蝕來使開口(13)形成圖案。利用氟化學(xué)物在LAM研究的2300EXELA1ST刻蝕室中執(zhí)行該干法刻蝕。第一相變材料層(14)通過該開口(13)暴露。通過等離子體汽相沉積(PVD)在電介質(zhì)層(12)上沉積第二層(大約lOOnm厚的Ge2SB2Te5)(6)，并且該第二層在開口(13)的底部與第一層(14)接觸。在AppliedMaterialsENDURAPVD系統(tǒng)中通過室溫下的相變材料的DC濺射來完成該沉積。利用光刻工藝和干法刻蝕來使相變材料層形成圖案。利用氯化學(xué)物在LAM研究的TCP9600DFM刻蝕室中執(zhí)行該干法刻蝕。通過在第二相變材料層(6)上等離子體汽相沉積(PVD)50nm厚的金屬(例如TiN、TiAlN或TaN)來形成頂部觸點(7)。在AppliedMaterialsENDURA^PVD系統(tǒng)中通過室溫下的金屬DC濺射來完成該沉積。利用光刻工藝和干法刻蝕來使金屬層形成圖案。利用氯化學(xué)物在LAM研究的TCP9600DFM刻蝕室中執(zhí)行該干法刻蝕。最后，在低于40(TC的溫度下，通過氮或氧的等離子增強化學(xué)體汽相沉積(PECVD)或化學(xué)體汽相沉積(CVD)，在頂部觸點(7)上形成鈍化層。形成鍵合焊盤，以便通過該鈍化層中形成的開口與頂部觸點(7)接觸。本發(fā)明適用于所有相變材料。相變材料具有至少兩個穩(wěn)定固態(tài)，并且可以通過適當(dāng)?shù)募訜岷屠鋮s工序使之從一種固態(tài)轉(zhuǎn)變至另一種固態(tài)。相變材料的示例是硫族元素化合物，其包括二元、三元、或四元合金，例如鍺、銻、和碲的混合物或者銀、銦、銻、和碲的混合物。根據(jù)相變材料是如何進行再結(jié)晶的，可以作出區(qū)分諸如GST225之類的一些材料顯示出成核現(xiàn)象驅(qū)動的結(jié)晶，它們被認(rèn)為是慢生長材料，諸如AIST之類的材料呈現(xiàn)出生長驅(qū)動的結(jié)晶，它們被認(rèn)為是快生長材料。GST225代表了合金Ge2Sb2Te5，而代表了合金AglnSbTe。權(quán)利要求1.一種相變存儲器元件，其包括底部電極，該底部電極上的第一導(dǎo)電材料層，該第一導(dǎo)電材料層上的電絕緣材料的圖案成形層，相變材料，其至少部分地填充該圖案成形層的圖案之間的體并且與所述第一導(dǎo)電材料層歐姆接觸，圖案成形層上的第二導(dǎo)電材料層，其與該相變材料歐姆接觸，以及頂部電極。2.如權(quán)利要求1所述的存儲器元件，其中該圖案成形層的圖案之間的體包括電絕緣材料塞，從而在該電絕緣材料塞和所述圖案的周界之間形成閉環(huán)間隔，從而使得該相變材料和該第二導(dǎo)電材料層之間的歐姆接觸靠近該周界。3.如權(quán)利要求1或2所述的存儲器元件，其中所述第一導(dǎo)電材料層包括與所述圖案成形層的圖案自對準(zhǔn)的空腔。4.如上述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的存儲器元件，其中該第一導(dǎo)電材料層和第二導(dǎo)電材料層的導(dǎo)電材料是相變材料。5.如權(quán)利要求4所述的存儲器元件，其中該第一導(dǎo)電材料層的相變材料、該第二導(dǎo)電材料層的相變材料、和該圖案成形層的圖案之間的體中的相變材料為相同的相變材料。6.如權(quán)利要求5所述的存儲器元件，其中該相變材料是從一硫族化物組中選擇出來的，該組包括二元、三元、或四元合金，例如鍺、銻、和碲的混合物或者銀、銦、銻、和碲的混合物。7.如權(quán)利要求4、5或6所述的存儲器元件，其中該第一導(dǎo)電材料層的相變材料、該第二導(dǎo)電材料層的相變材料、和該圖案成形層的圖案之間的體中的相變材料中的至少一個包括摻雜元素。8.如權(quán)利要求7所述的存儲器元件，其中該摻雜元素為氮和/或氧。9.如上述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的存儲器元件，其中電絕緣材料的該圖案成形層是包括至少一個開口的電介質(zhì)材料層。10.如權(quán)利要求2至9中的任一權(quán)利要求所述的存儲器元件，其中該電絕緣材料塞是電介質(zhì)材料塞。11.如權(quán)利要求9或IO所述的存儲器元件，其中該電介質(zhì)材料是從二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅的組中選擇出來的。12.—種制造相變存儲器元件的方法，其包括在襯底上形成底部電極，在該底部電極上形成第一導(dǎo)電材料層，在該第一導(dǎo)電層上形成第一電介質(zhì)材料層，在該第一電介質(zhì)材料層中形成至少一個開口，以便暴露下面的第一導(dǎo)電材料層，用相變材料至少部分地填充該至少一個開口，在該第一電介質(zhì)材料層上形成第二導(dǎo)電材料層，并且該第二導(dǎo)電材料層在該至少一個開口中與該相變材料層接觸，以及在第二導(dǎo)電材料層上形成頂部電極。13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該相變材料層部分地填充了該至少一個開口，并且該方法進一步包括，在部分地填充的至少一個開口內(nèi)形成電介質(zhì)材料塞，以便生成閉環(huán)溝槽。14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，還包括在所述第一導(dǎo)電材料層中刻蝕空腔，該空腔與該至少一個開口自對準(zhǔn)。15.如權(quán)利要求12至14中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中該第一導(dǎo)電材料層和第二導(dǎo)電材料層的導(dǎo)電材料是相變材料。16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該第一導(dǎo)電材料層的相變材料、該第二導(dǎo)電材料層的相變材料、和該圖案成形層的圖案之間的體中的相變材料為同一相變材料。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該相變材料是從一硫族化物組中選擇出來的，該組包括二元、三元、或四元合金，例如鍺、銻、和碲的混合物或者銀、銦、銻、和碲的混合物。18.如權(quán)利要求15至17中的任一權(quán)利要求所述的方法，其中該第一導(dǎo)電材料層的相變材料、該第二導(dǎo)電材料層的相變材料、和該圖案成形層的圖案之間的體中的相變材料中的至少一個包括摻雜元素。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中該摻雜元素為氮和/或氧。20.如上述權(quán)利要求中的任一權(quán)利要求所述的存儲器元件，其中該電介質(zhì)材料是從二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅的組中選擇出來的。全文摘要本發(fā)明公開了一種縱向相變存儲器(PCM)單元，其包括與第一相變材料層(14)相接觸的底部電極(5)、具有開口(13)的電介質(zhì)材料層(12)、通過電介質(zhì)層中的開口與第一相變材料層相接觸的第二相變材料層(6)、和與該第二相變材料層相接觸的頂部電極(7)的疊層。文檔編號H01L45/00GK101461071SQ200680047931公開日2009年6月17日申請日期2006年12月12日優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日發(fā)明者盧多維克·古克斯,德克·J·C·C·M·武泰斯,托馬斯·吉勒,朱迪思·G·里索尼·雷耶斯申請人:Nxp股份有限公司;校際微電子中心