相變化記憶體的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是有關于一種相變化記憶體。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)今的計算機記憶體主要可分為非揮發(fā)性記憶體與揮發(fā)性記憶體兩種。隨著科技的發(fā)展，對于記憶體的要求也越來越高，例如高可靠度、高擦寫次數(shù)、快速的儲存速度以及大容量等特征皆已成為基本需求。其中，非揮發(fā)性記憶體例如包含磁性隨機存取記憶體(Magnetic Random Access Memory)、鐵電隨機記憶體(Ferroelectric Random AccessMemory)與相變化記憶體(Phase Change Memory)。
[0003]相變化記憶體可于“晶體相”與“非晶相”之間快速且可逆地產(chǎn)生相變，其晶體相的高電阻與非晶相的低電阻之間提供高度的辨識率，可表示儲存于記憶體中的信息的不同值。然而隨著電子元件的微小化，如何增加相變化記憶體的元件密度為業(yè)界主要欲解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一方面揭露一種相變化記憶體，包含第一區(qū)域與第二區(qū)域。第一區(qū)域以第一方向排列，一第一記憶體單元置于第一區(qū)域內(nèi)。第二區(qū)域以第二方向排列，一第二記憶體單元置于第二區(qū)域內(nèi)。第一區(qū)域與第二區(qū)域有部分區(qū)域交錯重疊。第一記憶體單元與第二記憶體單元分別包含兩個互相并聯(lián)的晶體管。第一方向與第二方向互相交錯以形成一夾角，且夾角為約90度。
[0005]本發(fā)明的另一方面揭露一種相變化記憶體，包含第一記憶體單元與第二記憶體單元。第一記憶體單元包含第一源極區(qū)域、第二源極區(qū)域與第一漏極區(qū)域。第一漏極區(qū)域置于第一源極區(qū)域與第二源極區(qū)域之間。第一源極區(qū)域、第一漏極區(qū)域與第二源極區(qū)域沿第一方向排列。第二記憶體單元包含第一源極區(qū)域、第三源極區(qū)域與第二漏極區(qū)域。第二漏極區(qū)域置于第一源極區(qū)域與第三源極區(qū)域之間。第一源極區(qū)域、第二漏極區(qū)域與第三源極區(qū)域沿第二方向排列。第一方向與第二方向互相交錯。
[0006]在一或多個實施方式中，第一方向與第二方向相夾一夾角，且夾角為約90度。
[0007]在一或多個實施方式中，相變化記憶體還包含基板與井區(qū)。井區(qū)置于基板中。第一源極區(qū)域、第二源極區(qū)域、第三源極區(qū)域、第一漏極區(qū)域與第二漏極區(qū)域皆位于井區(qū)中，且井區(qū)于基板的垂直投影呈鋸齒狀。
[0008]在一或多個實施方式中，第一源極區(qū)域、第二源極區(qū)域與第三源極區(qū)域皆置于井區(qū)于基板的垂直投影的轉(zhuǎn)折處。
[0009]在一或多個實施方式中，相變化記憶體還包含絕緣區(qū)，紙鄰井區(qū)設置。絕緣區(qū)于基板的垂直投影呈鋸齒狀。
[0010]在一或多個實施方式中，第一記憶體單元還包含加熱器與相變層。加熱器置于第一漏極區(qū)域上方且與第一漏極區(qū)域電性連接。相變層置于加熱器上方且與加熱器電性連接。
[0011]在一或多個實施方式中，第一記憶體單元的數(shù)量為多個，每一第一漏極區(qū)域與相變層被相鄰二的第一源極區(qū)域與相鄰二的第二源極區(qū)域所圍繞。
[0012]在一或多個實施方式中，加熱器的材料為氮化鈦(TiN)，相變層的材料為氮摻雜鍺鋪蹄(nitrogen-doped Ge2Sb2Te5)。
[0013]在一或多個實施方式中，第一記憶體單元還包含多個柵極線，分別置于第一源極區(qū)域與第一漏極區(qū)域之間以及第二源極區(qū)域與第一漏極區(qū)域之間，據(jù)此第一記憶體單元是包含兩個并聯(lián)的晶體管。
[0014]上述實施方式的相變化記憶體較傳統(tǒng)相變化記憶體具有較密的布局，也就是每一記憶體單元所具有的布局面積較傳統(tǒng)相變化記憶體小，因此在單位面積中，相變化記憶體能夠容納較多的記憶體單元。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一實施方式的相變化記憶體的上視圖；
[0016]圖2為傳統(tǒng)相變化記憶體的上視圖；
[0017]圖3為沿圖1的線段3-3的剖面圖。
【具體實施方式】
[0018]以下將以附圖揭露本發(fā)明的多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節(jié)將在以下敘述中一并說明。然而，應了解到，這些實務上的細節(jié)不應用以限制本發(fā)明。也就是說，在本發(fā)明部分實施方式中，這些實務上的細節(jié)是非必要的。此外，為簡化附圖起見，一些已知慣用的結(jié)構(gòu)與元件在附圖中將以簡單示意的方式繪示。
[0019]圖1為本發(fā)明一實施方式的相變化記憶體的上視圖。如圖所示，相變化記憶體包含第一區(qū)域Rl與第二區(qū)域R2。第一區(qū)域Rl以第一方向Dl排列，第一記憶體單元Ml置于第一區(qū)域Rl內(nèi)。第二區(qū)域R2以第二方向D2排列，第二記憶體單元M2置于第二區(qū)域R2內(nèi)，第一區(qū)域Rl與第二區(qū)域R2有部分區(qū)域交錯重疊。每一記憶體單元(即第一記憶體單元M1、第二記憶體單元M2包含兩個互為并聯(lián)的晶體管，如圖所示，一個柵極線(poly gate) 152,154、156、158定義一個晶體管，每一記憶體單元包含了兩個柵極線，例如第一記憶體單元Ml包含柵極線152、154，第二記憶體單元M2包含柵極線156、158)。第一記憶體單元Ml包含第一源極區(qū)域112、第二源極區(qū)域114與第一漏極區(qū)域122。第一漏極區(qū)域122置于第一源極區(qū)域112與第二源極區(qū)域114之間。第一源極區(qū)域112、第一漏極區(qū)域122與第二源極區(qū)域114沿第一方向Dl排列，第一漏極區(qū)域122為第一記憶體單元Ml的兩個晶體管所共享。第二記憶體單元M2包含第一源極區(qū)域112、第三源極區(qū)域116與第二漏極區(qū)域124。第二漏極區(qū)域124置于第一源極區(qū)域112與第三源極區(qū)域116之間，第二漏極區(qū)域124為第一記憶體單元M2的兩個晶體管所共享。第一源極區(qū)域112、第二漏極區(qū)域124與第三源極區(qū)域116沿第二方向D2排列。第一方向Dl與第二方向D2互相交錯。在本實施方式中，第一區(qū)域Rl為第一記憶體單元Ml所在的區(qū)域，而第二區(qū)域R2為第二記憶體單元M2所在的區(qū)域，然而在其他的實施方式中，第一區(qū)域Rl可大于第一記憶體單元Ml所在的區(qū)域，且/或第二區(qū)域R2可大于第二記憶體單元M2所在的區(qū)域，只要第一記憶體單元Ml與第二記憶體單元M2分別置于第一區(qū)域Rl與第二區(qū)域R2內(nèi)即于本發(fā)明的范疇中。
[0020]在本實施方式中，相鄰的記憶體單元共享一源極區(qū)域，以圖1為例，第一記憶體單元肌與第二記憶體單元M2共享第一源極區(qū)域112，與另一記憶體單元(未標示)共享第二源極區(qū)域114。簡言之，本實施方式的相變化記憶體較傳統(tǒng)相變化記憶體具有較密的布局，也就是每一記憶體單元(在本實施方式中為第一記憶體單元Ml與第二記憶體單元M2)所具有的布局面積較傳統(tǒng)相變化記憶體小，因此在單位面積中，相變化記憶體能夠容納較多的記憶體單元。具體而言，請一并參照圖2，其為傳統(tǒng)相變化記憶體的上視圖。在圖2中，記憶體單元Ml’與M2’沿相同方向延伸，在一實際的集成電路布局，依據(jù)一相同的布局設計規(guī)范(Layout design rule)的最緊密的布局之下，相鄰二記憶體單元(以記憶體單元Ml’與M2’為例)的總長度L’為約76單位，寬度Ψ為約17單位，因此每一記憶體單元Ml’(M2’)的布局面積為:
[0021]L’轉(zhuǎn)’ /2 = 646單元。其中傳統(tǒng)相變化記憶體包含交替排列的井區(qū)140’與絕緣區(qū)145’，井區(qū)140’與絕緣區(qū)145’皆為長條狀。記憶體單元Ml’與M2’皆位于井區(qū)140’上。井區(qū)140’可為摻雜區(qū)，而絕緣區(qū)145’可為淺溝渠隔離(shallow trench isolat1n, STI)。另外，傳統(tǒng)相變化記憶體的柵極線150則橫跨井區(qū)140’與絕緣區(qū)145’。請回到圖1，在本實施方式中，第一記憶體單元Ml與第二記憶體單元M2沿不同方向延伸，即第一方向Dl與第二方向D2互相交錯。在一實際的集成電路布局，與上述傳統(tǒng)布局的相同布局設計規(guī)范(Layout design rule)的最緊密的布局的下，每一記憶體單元(以第一記憶體單元Ml為例)的長度L為約50單位，寬度W為約18單位。另外因每一記憶體單元皆與(左右)相鄰的記憶體單元共享源極區(qū)域，因此每一記憶體單元在扣掉共享源極區(qū)域面積后的布局面積為:
[0022]L*W_L*L = 576單元，其布局面積較傳統(tǒng)相變化記憶體的布局面積減少約89%，因此可證明本實施方式的相變化記憶體具有較密集的布局。
[0023]在圖1中，第一方向Dl與第二方向D2互相交錯以相夾一夾角Θ 1，且夾角Θ I為約90度。換言之，第一方向Dl與第二方向D2實質(zhì)垂直。然而在其他的實施方式中，夾角Θ I可不為90度，例如為120度?；旧希灰獖A角Θ I不為O度或180度，亦即第一方向Dl與第二方向D2互相交錯即可較傳統(tǒng)相變化記憶體具有較密集的布局，因此皆在本發(fā)明的范疇中。
[0024]接著請一并參照圖1與圖3，其中圖3為沿圖1的線段3-3的剖面圖。在本實施方式中，相變化記憶體還包含基板130與井區(qū)140，井區(qū)140置于基板130中。第一源極區(qū)域112、第二源極區(qū)域114、第三源極區(qū)域116、第一漏極區(qū)域122與第二漏極區(qū)域124皆位于井區(qū)140中，且井區(qū)140于基板130的垂直投影呈鋸齒狀，如圖1所示。在本文的“垂直”是指自剖面視角(圖3的視角)觀看時的垂直方向。而從圖1來看，第一源極區(qū)域112、第二源極區(qū)域114與第三源極區(qū)域116皆置于井區(qū)140于基板130的垂直投影的轉(zhuǎn)折處。亦SP，共享同一源極區(qū)域的相鄰二記憶體單元的延伸方向(例如第一方向Dl與第二方向D2)不同。在本實施方式中，井區(qū)140、第一源極區(qū)域112、第二源極區(qū)域114、第三源極區(qū)域116、第一漏極區(qū)域122與第二漏極區(qū)域124可為制作于基板130中的摻雜區(qū)，通過在基板130中摻雜摻雜物(dopants)而形成，其中摻雜物可為N型或P型摻雜物，視實際需求而定。
[0025]在本實施方式中，第一記憶體單元Ml的柵極線152、154分別置于第一源極區(qū)域112與第一漏極區(qū)域122之間以及第二源極區(qū)域114與第一漏極區(qū)域122之間。柵極線152、第一源極區(qū)域112與第一漏極區(qū)域122可形成一晶體管結(jié)構(gòu)，而柵極線154、第二源極區(qū)域114與第一漏極區(qū)域122可形成另一晶體管結(jié)構(gòu)，因此第一記憶體單元Ml具有二晶體管，且成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，亦即第一源極區(qū)域112與第二源極區(qū)域114共享第一漏極區(qū)域