三維存儲(chǔ)器陣列架構(gòu)的制作方法
【專利說明】三維存儲(chǔ)器陣列架構(gòu)
[0001]相關(guān)申請案
[0002]本發(fā)明涉及與此一起申請的標(biāo)題為“三維存儲(chǔ)器陣列架構(gòu)(THREE DIMENS1NALMEMORY ARRAY ARCHITECTURE) ”的具有代理人檔案號碼1001.0690001的美國專利申請案13/600, 777，且所述申請案的全文以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明大體上涉及半導(dǎo)體裝置，且更特定來說涉及三維存儲(chǔ)器陣列架構(gòu)及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0004]通常將存儲(chǔ)器裝置提供為計(jì)算機(jī)或其它電子裝置中的內(nèi)部半導(dǎo)體集成電路。存在許多不同類型的存儲(chǔ)器，包含隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)、電阻可變存儲(chǔ)器及快閃存儲(chǔ)器等。電阻可變存儲(chǔ)器的類型包含相變材料(PCM)存儲(chǔ)器、可編程導(dǎo)體存儲(chǔ)器及電阻性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RRAM)等。
[0005]對于需要高存儲(chǔ)器密度、高可靠性及無電力的數(shù)據(jù)保留的廣泛范圍的電子應(yīng)用來說，存儲(chǔ)器裝置用作非易失性存儲(chǔ)器。非易失性存儲(chǔ)器可用于(例如)個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式記憶棒、固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)、數(shù)碼相機(jī)、蜂窩式電話、例如MP3播放器的便攜式音樂播放器、電影播放器及其它電子裝置中。
[0006]關(guān)于存儲(chǔ)器裝置制造的不斷挑戰(zhàn)為減小存儲(chǔ)器裝置的大小、增大存儲(chǔ)器裝置的存儲(chǔ)密度及/或限制存儲(chǔ)器裝置成本。一些存儲(chǔ)器裝置包含布置成二維陣列的存儲(chǔ)器單元，其中存儲(chǔ)器單元皆布置于相同平面中。相比之下，各種存儲(chǔ)器裝置包含布置成具有多個(gè)存儲(chǔ)器單元層級的三維(3D)陣列的存儲(chǔ)器單元。
【附圖說明】
[0007]圖1說明現(xiàn)有技術(shù)二維存儲(chǔ)器陣列。
[0008]圖2說明現(xiàn)有技術(shù)三維存儲(chǔ)器陣列。
[0009]圖3說明根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例的三維存儲(chǔ)器陣列。
[0010]圖4說明根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例的用于偏置三維存儲(chǔ)器陣列的方法。
[0011]圖5說明根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例的定位于多個(gè)導(dǎo)電線內(nèi)的同心存儲(chǔ)器單元。
[0012]圖6A說明根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例的在導(dǎo)電線格柵內(nèi)的同心存儲(chǔ)器單元的位置。
[0013]圖6B說明根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例的部分處于導(dǎo)電線格柵內(nèi)的同心存儲(chǔ)器單元的位置。
[0014]圖6C說明根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例的在導(dǎo)電線格柵內(nèi)具有同心加熱器材料的同心存儲(chǔ)器單元的位置。
[0015]圖6D說明根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例的部分處于導(dǎo)電線格柵內(nèi)的具有同心加熱器材料的同心存儲(chǔ)器單元的位置。
[0016]圖7A到7C說明根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例的用于形成同心存儲(chǔ)器單元的三維存儲(chǔ)器陣列的簡化工藝流程。
[0017]圖8A到SC說明根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例的用于形成同心存儲(chǔ)器單元的三維存儲(chǔ)器陣列的簡化工藝流程。
[0018]圖9A到9D說明根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例的用于形成具有加熱器材料的同心存儲(chǔ)器單元的三維存儲(chǔ)器陣列的簡化工藝流程。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明提供三維(3D)存儲(chǔ)器陣列及其形成方法。實(shí)例三維存儲(chǔ)器陣列可包含:堆疊，其包括通過至少絕緣材料而彼此分離的多個(gè)第一導(dǎo)電線；及至少一個(gè)導(dǎo)電延伸部，其經(jīng)布置以實(shí)質(zhì)上垂直于所述多個(gè)第一導(dǎo)電線延伸，使得所述至少一個(gè)導(dǎo)電延伸部與所述多個(gè)第一導(dǎo)電線中的至少一者的一部分相交。圍繞所述至少一個(gè)導(dǎo)電延伸部形成存儲(chǔ)元件材料。圍繞所述至少一個(gè)導(dǎo)電延伸部形成單元選擇材料。
[0020]本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)施相變材料(PCM)存儲(chǔ)器單元的垂直集成。所揭示的三維存儲(chǔ)器陣列比常規(guī)二維存儲(chǔ)器陣列更密集。此外，例如通過減小與形成3D陣列相關(guān)聯(lián)的掩模計(jì)數(shù)以制造其中掩模計(jì)數(shù)的數(shù)量減小的三維存儲(chǔ)器陣列，制造工藝可沒有其它方法復(fù)雜和昂貴。因此，本發(fā)明的制造工藝可沒有先前方法的制造工藝昂貴。
[0021]在本發(fā)明的以下詳細(xì)描述中，參考形成本發(fā)明的一部分且其中通過圖解說明展示可如何實(shí)踐本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的附圖。足夠詳細(xì)地描述這些實(shí)施例以使所屬領(lǐng)域的一股技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明的實(shí)施例，且應(yīng)理解，可利用其它實(shí)施例且可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下做出工藝改變、電改變及/或結(jié)構(gòu)改變。
[0022]本文中的圖遵循編號慣例，其中第一數(shù)字或(若干)第一數(shù)字對應(yīng)于圖式編號且剩余數(shù)字識(shí)別圖式中的元件或組件?？赏ㄟ^使用類似數(shù)字識(shí)別不同圖之間的類似元件或組件。舉例來說，102可參考圖1中的元件“02”，且類似元件可在圖2中表示為202。并且，如本文中所使用，“若干”特定元件及/或特征可指代此類元件及/或特征中的一或多者。
[0023]如本文中所使用，術(shù)語“實(shí)質(zhì)上”意指經(jīng)修改的特性不需要是絕對的，但足夠接近以實(shí)現(xiàn)特性的優(yōu)勢。舉例來說，“實(shí)質(zhì)上平行”不限于絕對平行，且可包含至少比垂直定向更接近于平行定向的定向。類似地，“實(shí)質(zhì)上正交”不限于絕對正交，且可包含至少比平行定向更接近于垂直定向的定向。
[0024]圖1說明現(xiàn)有技術(shù)二維存儲(chǔ)器陣列100。各種存儲(chǔ)器裝置可包含存儲(chǔ)器陣列100。存儲(chǔ)器陣列100可包含多個(gè)字線102及若干位線104。字線102實(shí)質(zhì)上彼此平行布置在一個(gè)層級處，且位線104實(shí)質(zhì)上彼此平行布置在不同層級處。字線102及位線104進(jìn)一步布置成實(shí)質(zhì)上彼此垂直(例如正交)。針對每一字線102及位線104展示的索引指示在特定層級內(nèi)相應(yīng)線的排序。
[0025]在此類架構(gòu)中，存儲(chǔ)器單元106可布置于行及列的矩陣中。存儲(chǔ)器單元106可定位于字線102與位線104的交叉處。即，存儲(chǔ)器單元106布置成交叉點(diǎn)架構(gòu)。存儲(chǔ)器單元106位于字線102與位線104在彼此附近通過(例如交叉、重疊等)的地方。字線102與位線104彼此不相交，這是因?yàn)樽志€102及位線104形成在不同層級處。
[0026]圖2說明現(xiàn)有技術(shù)三維存儲(chǔ)器陣列208。存儲(chǔ)器陣列208可包含多個(gè)字線210、212及若干位線214。字線210實(shí)質(zhì)上彼此平行布置在一個(gè)層級處，且字線212實(shí)質(zhì)上彼此平行布置在不同層級處。如圖2中所示，位線214實(shí)質(zhì)上彼此平行布置在不同于字線210及212所在的層級的任一者的層級處(例如在字線210與字線212所在的層級之間)。位線214進(jìn)一步布置成實(shí)質(zhì)上垂直(例如正交)于字線210、212。
[0027]在圖2中展示以交叉點(diǎn)架構(gòu)布置在字線210、212與位線214的交叉處的存儲(chǔ)器單元216、218。存儲(chǔ)器單元216布置在字線210與位線214之間，且存儲(chǔ)器單元218布置在字線212與位線214之間。因而，存儲(chǔ)器單元布置在多個(gè)層級中，且每一層級具有組織成交叉點(diǎn)架構(gòu)的存儲(chǔ)器單元。所述層級形成在彼此不同的層級處，進(jìn)而經(jīng)垂直堆疊。存儲(chǔ)器單元形成在形成字線212及位線214的層級之間的層級處。
[0028]在圖2中展示的三維存儲(chǔ)器陣列208包含具有共用位線214但單獨(dú)字線210、212的存儲(chǔ)器單元216、218。S卩，與圖1中展示的存儲(chǔ)器陣列100相比，在存儲(chǔ)器陣列208中的存儲(chǔ)器單元的額外層級需要添加字線的另一層級(例如，存儲(chǔ)器單元218上方的字線212)。位線214為定位成垂直相鄰于位線214 (在位線214正上方及正下方)的存儲(chǔ)器單元216和218所共用。此相鄰將位線214限制成最多為兩個(gè)存儲(chǔ)器單元所共用。更一股來說，三維存儲(chǔ)器陣列可具有多于圖2中所展示(例如，如圖2中所展示股配置)的堆疊層級。然而，存儲(chǔ)器單元的更多層級的添加(例如通過將多個(gè)存儲(chǔ)器陣列208堆疊在彼此之上)需要界定用于存儲(chǔ)器單元的每一額外層級的額外字線及用于額外存儲(chǔ)器單元的每一新層級(或最多層級對)的額外位線。
[0029]針對每一字線210、212展示的索引指示層級及特定層級內(nèi)的字線的排序。舉例來說，字線210 (WL3J被展示為定位于層級O內(nèi)的位置3處，且字線212(11^,0被展示為定位于層級I內(nèi)的位置3處。因而，存儲(chǔ)器單元216在圖2中被展示為定位于位線214(即，BLtl)與位線214下方的字線(S卩，WL2j0)之間且存儲(chǔ)器單元218在圖2中被展示為定位于位線214(即，BLtl)與位線214上方的字線(即，WL2J之間。
[0030]圖3說明根據(jù)本發(fā)明的若干實(shí)施例的三維存儲(chǔ)器陣列320。在若干實(shí)施例中，存取線(其可稱作字線(WL))安置在多個(gè)層級(例如，高度、層面、平面)上。舉例來說，字線可安置在N個(gè)層級上。絕緣材料(例如，電介質(zhì)材料)使字線的層級分離。因而，通過絕緣材料分離的字線的層級形成WL/絕緣材料的堆疊。數(shù)據(jù)線(其可稱作位線(BL))布置成實(shí)質(zhì)上垂直于字線且定位于字線的N個(gè)層級上方的層級處(例如在N+1層級處)。每一位線可具有靠近字線的若干導(dǎo)電延伸部(例如，垂直延伸部)，其中存儲(chǔ)器單元形成在垂直延伸部與字線之間。
[0031]存儲(chǔ)器陣列320可包含在本文中可稱作字線的多個(gè)導(dǎo)電線322(例如，存取線)及在本文中可稱作位線的導(dǎo)電線324(例如，數(shù)據(jù)線)。字線322可布置成若干層級。字線322在圖3中被展示為布置成四個(gè)層級。然而，字線322可布置成的層級的數(shù)量不限于此數(shù)量，且字線322可布置成更多或更少層級。字線322實(shí)質(zhì)上彼此平行布置在特定層級內(nèi)。字線322可在堆疊中垂直對準(zhǔn)。即，在多個(gè)層級中的每一者中的字線322可定位于每一層級內(nèi)的相同相對位置處，以便與正上方及/或正下方的字線322對準(zhǔn)。絕緣材料(圖3中未展示)可定位于形成字線322的層級之間及特定層級處的字線322之間。
[0032]如圖3中所示，位線324可實(shí)質(zhì)上彼此平行布置在不同于字線322所在的層級(例如，在字線322所在的層級上方)的層級處。即，位線可定位于存儲(chǔ)器陣列320的頂部處。位線324可進(jìn)一步布置成實(shí)質(zhì)上垂直(例如，正交)于字線322，以便具有位線324與字線322之間的重疊(例如，在不同層級處的交叉)。然而，實(shí)施例不限于嚴(yán)格平行/正交配置。
[0033]在圖3中針對每一字線322展示的索引指示特定層級內(nèi)的字線的位置(例如排序)及層級。舉例來說，字線WL2,^展示為定位于層級O內(nèi)的位置2處(在定位于位置2處的字線的堆疊的底部的字線)，且字線WL2,3展示為定位于層級3內(nèi)的位置2處(在定位于位置2處的字線的堆疊的頂部的字線)。字線322可布置成的層級的數(shù)量及在每一層級處的字線322的數(shù)量可多于或少于圖3中展示的數(shù)量。
[0034]在位線324與字線322的堆疊的每一重疊處，位線324的導(dǎo)電延伸部