專利名稱：帶有具有倒圓拐角的多個支柱的交叉點非易失性存儲器件及其制造方法
帶有具有倒圓拐角的多個支柱的交叉點非易失性存儲器件及其制造方法
相關(guān)專利申請的交叉引用
本申請要求美國專利申請?zhí)?2/458，091的權(quán)益，該申請于2009年6月30日提交， 其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體器件及其處理的領(lǐng)域，具體地涉及非易失性存儲器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
這里以引用方式并入的Herner等人的于2004年9月四日提交的美國專利申請 No. 10/955，其對應(yīng)于美國公開申請2005/005^15Α1)描述了三維存儲器陣列，其中存儲器單元的數(shù)據(jù)狀態(tài)被存儲在存儲材料的電阻率狀態(tài)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施例提供了一種非易失性存儲器件，其包括多個支柱，其中多個支柱中的每一個支柱包括非易失性存儲單元，該非易失性存儲單元包括轉(zhuǎn)向元件和存儲元件，并且其中多個支柱中的每一個支柱的頂部拐角或底部拐角的至少一個被倒圓。
本發(fā)明的另一個實施例提供了一種制造非易失性存儲器件的方法，該方法包括形成器件層的疊層，以及圖案化疊層從而形成多個支柱，其中多個支柱中的每一個支柱的頂部拐角或底部拐角的至少一個被倒圓，并且多個支柱中的每一個支柱包括非易失性存儲單元，該非易失性存儲單元包括轉(zhuǎn)向元件和存儲元件。


圖Ia是根據(jù)本發(fā)明的實施例的非易失性存儲器件的三維視圖。圖Ib-圖Ie根據(jù)不同的實施例分別示出了支柱的側(cè)視剖視圖(參照圖Ia中的支柱1)。
圖加至圖2c是根據(jù)本發(fā)明的實施例圖解說明非易失性存儲器件的形成階段的側(cè)視剖視圖。
圖3a和圖北是根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例圖解說明非易失性存儲器件的形成階段的側(cè)視剖視圖。圖3c和圖3d是根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例圖解說明結(jié)構(gòu)的側(cè)視剖視圖。
圖如和圖4b是根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例圖解說明非易失性存儲器件的形成階段的側(cè)視剖視圖。
圖fe和圖恥是圖解說明本發(fā)明的第三個實施例的支柱器件的結(jié)構(gòu)的側(cè)視剖視圖。
圖6a和圖6b是根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例圖解說明非易失性存儲器件的形成階段的側(cè)視剖視圖。
圖7a至圖7d是根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例圖解說明非易失性存儲器件的形成階段的側(cè)視剖視圖。
具體實施方式
常規(guī)的非易失性存儲器件可以包括多個支柱，每一個支柱包括支柱形狀的存儲器單元，其側(cè)視剖視圖為近似矩形。換句話說，支柱可以具有尖的頂部和底部拐角(即，拐角具有約90度的角和小于5nm的半徑)。這種尖拐角可能導(dǎo)致一些問題。例如，由于尖拐角而導(dǎo)致的應(yīng)力誘發(fā)缺陷可以具有對包括襯墊增長(liner growth)和/或氧化物致密化的處理步驟的負(fù)面影響。尖拐角還可以誘發(fā)電場擁擠，導(dǎo)致附著層/粘附層的材料擴(kuò)散進(jìn)入 (存儲器單元的)定位于靠近該附著層的器件層。
本發(fā)明的一個實施例提供了一種非易失性存儲器件，其包括多個支柱，其中多個支柱中的每一個支柱包括非易失性存儲器單元，該非易失性存儲器單元包括轉(zhuǎn)向元件和存儲元件。多個支柱中的每一個支柱的頂部拐角或底部拐角的至少一個被倒圓。非易失性存儲器件可以包括一次性可編程(OTP one-time programmable)或可重寫非易失性存儲器件。
在一些實施例中，多個支柱中的每一個支柱的頂部拐角是倒圓的并且具有的半徑為約5至約500nm的半徑，例如約30至約lOOnm。在一些實施例中，多個支柱中的每一個支柱的底部拐角是倒圓的并且具有約5至約500nm的半徑。例如約30至約lOOnm。在一些其它實施例中，多個支柱中的每一個支柱的頂部拐角和底部拐角都是倒圓的并且具有約5至約500nm的半徑。頂部拐角和底部拐角的半徑可以相同或不同。換句話說，對于圓柱形支柱，當(dāng)從側(cè)面(而不是從頂部或底部)觀察時支柱的拐角是倒圓的。
作為非限制性例子，圖Ia示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例形成的存儲單元的透視圖。支柱1包括非易失性存儲單元，其定位在相應(yīng)的底部電極101和相應(yīng)的頂部電極100 之間。底部電極101在第一方向上延伸并且頂部電極100在不同于第一方向的第二方向上延伸。底部電極和頂部電極100可以由任何適合的導(dǎo)電材料形成，這些導(dǎo)電材料例如為鎢、 鋁、銅、氮化鎢、氮化鈦或它們的組合。
在一些實施例中，多個支柱中的每一個支柱的頂部拐角與頂部電極100的底表面形成不同于90度至少10度的凹角或凸角，并且多個支柱中的每一個支柱的底部拐角與底部電極101的上表面形成不同于90度至少10度的凹角或凸角，具有如圖Ib(凹角)或圖 Ic (凸角)中顯示的剖視側(cè)視圖。可替換地，支柱的頂部拐角或底部拐角僅一個形成這種凹角或凸角，而頂部拐角或底部拐角的另一個仍與相應(yīng)電極的表面形成常規(guī)的約90度角，例如但不限定于圖Id和圖Ie中的結(jié)構(gòu)。
支柱1可以包括如圖Id中所示的轉(zhuǎn)向元件110和位于轉(zhuǎn)向元件110之下的存儲元件118?？商鎿Q地，存儲元件118也可以如圖Ie中所示的位于轉(zhuǎn)向元件110之上，而不是在轉(zhuǎn)向元件110之下?？蛇x地，附著層1 可以被沉積在支柱1的存儲元件118和轉(zhuǎn)向元件110之間。為了簡化起見，不是所有的拐角倒圓和材料疊層的組合都顯示在圖Ib-圖Ie 中，但是應(yīng)理解技術(shù)從業(yè)者也可以選擇其它組合作為替代。倒圓的拐角可以位于轉(zhuǎn)向元件 110中或存儲元件118中或在兩者中。
轉(zhuǎn)向元件110可以包括二極管。例如，如圖Id和圖Ie中所示，轉(zhuǎn)向元件可以包括半導(dǎo)體二極管，其具有第一導(dǎo)電類型區(qū)域112(例如，η型)和位于第一導(dǎo)電類型區(qū)域112 之上的第二導(dǎo)電類型區(qū)域116(例如，ρ型)。轉(zhuǎn)向元件110還可以包括可選的本征區(qū)(未示出)，其不是被有意摻雜的并位于第一導(dǎo)電類型區(qū)域112和第二導(dǎo)電類型區(qū)域116之間。 二極管110可以包括任何單晶、多晶或非晶態(tài)半導(dǎo)體材料，例如硅、鍺或硅-鍺合金。
存儲元件118可以包括任何適合的存儲材料，例如，電阻率切換材料例如反熔絲、 熔絲、金屬氧化物存儲器、可切換的復(fù)雜金屬氧化物、碳納米管存儲器、石墨烯電阻率可切換材料、碳電阻率可切換材料、相變材料存儲器、導(dǎo)電橋元件或可切換聚合體存儲器。在一個實施例中，存儲元件118包括碳電阻率可切換材料。例如，存儲元件118可以包括碳納米管(單壁、多壁或單壁和多壁納米管的混合物)、非晶態(tài)碳、多晶碳、石墨烯電阻率切換材料或其組合中的至少一個。例如，在一些實施例中，碳材料包括多晶碳、非晶態(tài)碳或多晶碳和非晶態(tài)碳的組合。碳電阻率切換層的電阻率可以響應(yīng)在電極101和電極100之間提供的正向和/或反向的偏壓而持久地增長或減小。
附著層IM可以由任何適合的材料形成，例如，過渡金屬、金屬硅化物、金屬氮化物，例如鈦、硅化鈦、氮化鈦、硅化鎢、氮化鎢、硅化鎳或氮化鎳。例如，在一個實施例中，附著層包括氮化鈦。
在一些實施例中，襯墊(liner)(未顯示)可以被沉積在多個支柱中的每一個支柱的側(cè)壁之上。襯墊可以包括任何適合的絕緣材料。例如，在一個實施例中，襯墊包括氮化硅。
可選地，非易失性存儲器件還可以包括一個或更多個附著層(未示出)，例如，第一附著層沉積在支柱1和底部電極101之間并且第二附著層位于支柱1和頂部電極100之間?？梢元毩⒌貜娜魏芜m合的材料(相同或不同于構(gòu)成附著層IM的材料)中選擇附著層。
非易失性存儲器件可以由包括下面描述的非限制性實施例的任何適合的方法制造。
參照圖2a，非易失性器件可以在襯底200上形成。襯底200可以是本領(lǐng)域已知的任何半導(dǎo)體襯底例如，單晶硅、IV-IV族化合物(例如硅-鍺或硅-鍺-碳)、III-V族化合物、II-VI族化合物、在這些襯底之上的外延層或任何其它的半導(dǎo)體或非半導(dǎo)體材料例如，玻璃、塑料、金屬或陶瓷襯底。襯底可以包括在其上制造的集成電路，例如用于存儲器件的驅(qū)動電路。絕緣層202優(yōu)選形成在襯底200之上。絕緣層202可以是氧化硅、氮化硅、高介電常數(shù)薄膜，Si-C-O-H薄膜或任何其它適合的絕緣材料。
底部電極101在襯底200和絕緣層202之上形成。底部電極101具有軌道形狀。 可以使用本領(lǐng)域中已知的任何導(dǎo)電材料，例如鎢和/或其它材料，包括鋁、鉭、鈦、銅、鈷或它們的合金。在一些實施例中，底部電極101還可以包括第一附著層，例如TiN層，其位于導(dǎo)電材料的頂部。
最后，絕緣層204被沉積在電極101之間。絕緣層204可以是任何適合的電絕緣材料，例如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。絕緣層204可以被沉積并且之后由CMP方法進(jìn)行希望時間量的平面化處理從而獲得平面表面。
可替換地，電極101可以由大馬士革法/鑲嵌法(Damascene method)替代形成， 其中電極101的導(dǎo)電類材料在絕緣層中的溝槽中形成，跟著進(jìn)行后續(xù)的平面化。
接下來，轉(zhuǎn)向圖2b，器件層的疊層400可以被沉積在電極101和絕緣層204之上。 疊層400包括至少一個半導(dǎo)體層410和在該半導(dǎo)體層410之上的存儲材料層418。可選地，附著層4M可以被沉積在半導(dǎo)體410和存儲材料層418之間。半導(dǎo)體層410包括至少第一個導(dǎo)電類型半導(dǎo)體子層412和位于該第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體子層412之上的第二導(dǎo)電類型子層416，以及可選地沉積在第一導(dǎo)電類型子層和第二導(dǎo)電類型子層之間的本征子層(未示出)。在一些實施例中，第一導(dǎo)電類型可以是η型而相應(yīng)地第二導(dǎo)電類型是P型?？商鎿Q地，第一導(dǎo)電類型可以是P型而相應(yīng)地第二導(dǎo)電類型是η型。
在可替換實施例中，存儲材料層418可以位于半導(dǎo)體層410之下，而不是在半導(dǎo)體層410之上。
最后，硬掩模層可以形成在疊層400之上并被圖案化以形成在圖2b中所示的掩模結(jié)構(gòu)500。掩模結(jié)構(gòu)是支柱形的，并形成具有與之下的電極101大致相同的間距和大致相同的寬度的圖案。
器件層的疊層400可以在之后使用掩模結(jié)構(gòu)500作為掩模被圖案化，從而得到圖 2c中所示的結(jié)構(gòu)，包括形成在對應(yīng)電極101頂部上的支柱1。一些偏差可以被忽略。
支柱1的頂部和/或底部拐角可以由包括下面描述的非限制性實施例的任何適合的方法倒圓。
參照圖3a，在第一個實施例中，圖案化疊層400的步驟包括各向異性地蝕刻至少疊層400的上部。各向同性地蝕刻至少疊層400的下部的步驟可以之后進(jìn)行從而倒圓支柱的底部拐角以便每個支柱的底部拐角具有約5至約500nm的半徑和與底部電極的上表面的不同于90度至少10度的凹角，從而得出圖北中顯示的結(jié)構(gòu)。
具體地，當(dāng)器件層的疊層包括位于半導(dǎo)體層410之上的存儲材料層418(例如，如圖2b中所示)時，各向同性地蝕刻疊層的下部的步驟包括各向同性地蝕刻至少部分第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體子層412，從而得到在圖3c中所示的結(jié)構(gòu)。可替換地，當(dāng)器件層的疊層包括位于半導(dǎo)體層之下的存儲材料層時，各向同性地蝕刻疊層的下部的步驟包括各向同性地蝕刻至少部分存儲材料層，從而得到在圖3d中所示的結(jié)構(gòu)。
在第二個實施例中，蝕刻器件層的疊層的步驟包括底切在掩模之下的疊層的上部的步驟，接著各向異性地蝕刻整個疊層的步驟。在一些實施例中，底切在掩模之下的疊層的上部的步驟包括各向同性地蝕刻疊層的上部，從而得到在圖如中所示的結(jié)構(gòu)。底切的疊層可以之后被各向異性地蝕刻從而形成支柱1，如圖4b中所示。蝕刻參數(shù)可以被調(diào)節(jié)來倒圓形成的支柱的頂部拐角，使它們具有約5至約500nm的半徑及與頂部電極的底表面的不同于90度至少10度的凹角，從而得到在圖4b中所示的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)器件層的疊層包括位于半導(dǎo)體層之上的存儲材料層時，底切支柱的上部的步驟包括底切在掩模結(jié)構(gòu)下面的存儲材料層118的上部從而倒圓多個支柱的頂部拐角。例如， 當(dāng)存儲材料層118是碳存儲層時，在各向異性地蝕刻包括碳層的下部的疊層的下部之前， 可以進(jìn)行碳各向同性蝕刻從而底切碳層的上部。
可替換地，當(dāng)器件層的疊層包括位于半導(dǎo)體層之下的存儲材料層時，底切支柱的上部的步驟包括底切在掩模結(jié)構(gòu)下面的半導(dǎo)體層的上部(位于第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體子層之上的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體子層的至少上部)從而倒圓多個支柱的頂部拐角。例如，當(dāng)半導(dǎo)體層包括多晶硅時，在各向異性蝕刻包括半導(dǎo)體層的下部的疊層的下部之前，可以進(jìn)行多晶硅各向同性蝕刻從而底切半導(dǎo)體層的上部。
在第三個實施例中，可以進(jìn)行氮化支柱的側(cè)壁(其將支柱的側(cè)壁轉(zhuǎn)化成氮化物材9料)的步驟。例如，當(dāng)在高溫下被暴露于含氮的環(huán)境(例如氨氣或氮氣或等離子體)時，硅側(cè)壁可以被轉(zhuǎn)化成氮化硅。由于反應(yīng)的氣體以較低的擴(kuò)散速率擴(kuò)散至靠近掩模結(jié)構(gòu)的區(qū)域，所以側(cè)壁的上部可以具有比側(cè)壁的中部低的氮化速率，形成如圖如中示出的氮化物結(jié)構(gòu)602。因此，支柱1的頂部拐角可以被倒圓從而具有約5至約500nm的半徑和與頂部電極的底表面的不同于90度至少10度的凹角。同樣地，如果反應(yīng)的氣體以較低的速率擴(kuò)散至靠近底部電極的區(qū)域，支柱的底部拐角也被倒圓從而具有約5至約500nm的半徑和與底部電極的上表面的不同于90度至少10度的凹角。在一些實施例中，如圖恥中所示，頂部拐角和底部拐角都可以在氮化支柱1的側(cè)壁從而形成氮化物層602的步驟期間同時被倒圓。 頂部和底部拐角的半徑可以相同或不同。
在第四個實施例中，在蝕刻疊層400的步驟之前，疊層400的上部可以使用掩模結(jié)構(gòu)500作為掩模被部分地氮化(即，形成具有鳥喙形狀的氮化物結(jié)構(gòu)652，如圖6a中所顯示)。該處理與LOCOS (Local Oxidation of Silicon 硅的局部氧化)處理類似，除了下面的情況氮化硅而不是氧化硅絕緣結(jié)構(gòu)652被優(yōu)選地形成并且該絕緣結(jié)構(gòu)652不被用于電絕緣相鄰的器件。在使用結(jié)構(gòu)500作為掩模各向異性蝕刻下層(underlying layer)從而形成支柱1的步驟之后，位于掩模結(jié)構(gòu)500之下的氮化硅鳥喙?fàn)罱Y(jié)構(gòu)652的多個部分保持在支柱1中，從而得到如圖6b中所示的氮化物結(jié)構(gòu)152，并且所述產(chǎn)生的支柱1的頂部拐角被倒圓。在一些實施例中，當(dāng)疊層400包括位于半導(dǎo)體層410下面的存儲材料層418時， 氮化疊層400的上部的步驟包括氮化第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體子層416的上部(即，將在疊層 400中的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體子層416的上部轉(zhuǎn)化成氮化物材料)。這使得在支柱1中的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體子層116的頂部拐角倒圓成具有約5至約500nm的半徑和與頂部電極的底表面的不同于90度至少10度的凸角。
可選地，如圖7a所示，襯墊312可以之后形成在多個支柱1的側(cè)壁之上。襯墊可以包括任何適合的絕緣材料，例如氮化硅。在一些實施例中，襯墊可以由熱化學(xué)氣相沉積 (CVD)沉積。例如，形成襯墊的步驟可以包括在600°C至900°C的溫度下熱化學(xué)氣相沉積氮化硅，其可以進(jìn)一步倒圓支柱1的頂部拐角和底部拐角中的至少一個。如果需要，可選的高溫?zé)嵬嘶鹂梢栽跍囟雀哂?00°C左右進(jìn)行(例如700°C至1000°C )，在形成襯墊312的步驟之前或之后，進(jìn)一步倒圓多個支柱1的頂部拐角和底部拐角中的至少一個。在多個支柱 1的側(cè)壁之上形成襯墊312和高溫?zé)嵬嘶鸬囊陨喜襟E可以在除了本發(fā)明的任何實施例以外被使用從而進(jìn)一步倒圓支柱1的頂部拐角和/或底部拐角。
接下來，絕緣填充材料702可以之后形成在支柱之間和支柱之上，跟著是使用支柱1的上表面作為阻擋從而平面化(例如，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP))絕緣填充材料702的步驟， 從而得到如圖7b所示的結(jié)構(gòu)。
最后，具有軌道形狀的頂部電極100可以之后形成在支柱1和絕緣填充材料之上。 頂部電極100在與底部電極101延伸的第一方向不同的第二方向上延伸，從而得到如圖Ia 所示的具有三維視圖的器件。
在第五個實施例中，在形成頂部電極的步驟之前，并且在平面化絕緣填充材料702 的步驟之后，支柱1的上部可以通過氮化支柱1的上部被轉(zhuǎn)化成氮化物(例如氮化硅)704 從而倒圓支柱的頂部拐角，得到圖7c中示出的結(jié)構(gòu)。氮化物704在支柱1的邊緣周圍比支柱1中部之上更厚，從而得到支柱1的半導(dǎo)體層110的圓頂形狀的頂部。最后，如圖7d所示，使用支柱1的上表面(例如，半導(dǎo)體層110的上表面)作為拋光阻擋可以進(jìn)行另一平面化(即，CMP或回蝕)從而從層110的頂部中間移除氮化物704但留下層110的頂部的邊緣周圍的一部分氮化物704從而形成層110的倒圓頂部(即，倒圓支柱1的頂部)。優(yōu)選地， 支柱1的頂部拐角可以被倒圓從而具有約5至約500nm的半徑和與頂部電極100的底表面的不同于90度至少10度的凸角。
支柱的頂部拐角和/或底部拐角可以用任何適合的方法倒圓，例如，通過以上解釋的實施例的任何一個或其任何組合(如果希望，制造步驟的順序也可以改變)，只要(a) 多個支柱中的每一個支柱的頂部拐角與對應(yīng)的頂部電極的底表面形成不同于90度至少10 度的凹角或凸角，和/或(b)多個支柱中的每一個支柱的底部拐角與對應(yīng)的底部電極的上表面形成不同于90度至少10度的凹角或凸角。
已描述了第一存儲器層的形成。另外的存儲器層可以形成在該第一存儲器層之上從而形成單片三維存儲器陣列。在一些實施例中，電極可以在存儲器層之間共享，例如，一個存儲器層的頂部電極可以用作下一個存儲器層的底部電極。在其它實施例中，層間電介質(zhì)形成在第一存儲器層之上，其表面被平面化，以及第二存儲器層的建造開始于該平面化的層間電介質(zhì)，沒有共享的電極。三個、四個、八個或確實的任何數(shù)量的存儲器層可以以這種多層陣列的形式形成在襯底之上。
基于本公開的教導(dǎo)，期望本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠容易地實現(xiàn)本發(fā)明。相信這里提供的各種實施例的說明提供了本發(fā)明的足夠的內(nèi)容和細(xì)節(jié)從而使得普通的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。雖然沒有具體地描述某些支持的電路和制造步驟，但是這種電路和協(xié)議是公知的，并且在實現(xiàn)本發(fā)明的上下文中這些步驟的具體變化沒有提供特定的優(yōu)勢。此外， 相信本領(lǐng)域的普通的技術(shù)人員了解了本公開的教導(dǎo)之后，將不需要過多的實驗就能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。
上述詳細(xì)說明僅描述了本發(fā)明的很多可能的實施方式中的幾種。由于該原因，試圖通過圖解說明而不是限制的方法進(jìn)行詳細(xì)描述?？梢曰谶@里陳述的說明做出這里公開的實施例的變體和修改，而不偏離本發(fā)明的范圍和主旨。僅由所附的包括所有等價物的權(quán)利要求被用于限定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種非易失性存儲器件，包括多個支柱，其中所述多個支柱中的每一個支柱包括非易失性存儲單元，該非易失性存儲單元包括轉(zhuǎn)向元件和存儲元件；以及所述多個支柱中的每一個支柱的頂部拐角或底部拐角的至少一個被倒圓。
2.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中所述多個支柱中的每一個支柱的所述頂部拐角被倒圓并且具有約5nm至約500nm的半徑。
3.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中所述多個支柱中的每一個支柱的所述底部拐角被倒圓并且具有約5nm至約500nm的半徑。
4.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中所述多個支柱中的每一個支柱的所述頂部拐角和所述底部拐角都被倒圓； 所述頂部拐角具有約5nm至約500nm的半徑；以及所述底部拐角具有約5nm至約500nm的半徑。
5.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，還包括在所述多個支柱中的每一個支柱的側(cè)壁之上沉積的襯墊。
6.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中 所述轉(zhuǎn)向元件包括二極管；以及所述存儲元件包括碳層，該碳層包括非晶態(tài)碳或多晶碳。
7.如權(quán)利要求6所述的非易失性存儲器件，其中所述多個支柱的每一個支柱還包括附著層，所述附著層沉積在所述碳層和所述二極管之間。
8.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中所述多個支柱中的每一個支柱位于相應(yīng)的底部電極和相應(yīng)的頂部電極之間；以及至少第一附著層位于所述多個支柱中的每一個支柱和所述相應(yīng)的底部電極之間；以及至少第二附著層位于所述多個支柱中的每一個支柱和所述相應(yīng)的頂部電極之間。
9.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中所述多個支柱中的每一個支柱位于相應(yīng)的底部電極和相應(yīng)的頂部電極之間；以及下面(a)或(b)中的至少一個(a)所述多個支柱中的每一個支柱的所述頂部拐角與所述相應(yīng)的頂部電極的底表面形成不同于90度至少10度的凹角或凸角；或(b)所述多個支柱中的每一個支柱的所述底部拐角與所述相應(yīng)的底部電極的上表面形成不同于90度至少10度的凹角或凸角。
10.如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲器件，其中所述存儲元件選自反熔絲、熔絲、金屬氧化物存儲器、可切換復(fù)雜金屬氧化物、碳納米管存儲器、石墨烯電阻率可切換材料、碳電阻率可切換材料、相變材料存儲器、導(dǎo)電橋元件或可切換聚合體存儲器。
11.一種制造非易失性存儲器件的方法，包括 形成器件層的疊層；以及圖案化所述疊層從而形成多個支柱； 其中所述多個支柱中的每一個支柱的頂部拐角或底部拐角的至少一個被倒圓；以及所述多個支柱中的每一個支柱包括非易失性存儲器單元，其包括轉(zhuǎn)向元件和存儲元件。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述多個支柱中的每一個支柱的所述頂部拐角或底部拐角的至少一個具有約5nm至約500nm的半徑。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中 形成器件層的疊層的步驟包括 形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；在所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之上形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；以及在所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之上形成存儲材料層；圖案化所述疊層的步驟包括各向異性地蝕刻所述疊層的上部，接著各向同性地蝕刻所述疊層的下部從而倒圓所述多個支柱的所述底部拐角；以及各向同性地蝕刻所述疊層的所述下部的步驟包括各向同性地蝕刻至少部分所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中 形成器件層的疊層的步驟包括形成存儲材料層；在所述存儲材料層之上形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；以及在所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之上形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層； 圖案化所述疊層的步驟包括各向異性地蝕刻所述疊層的上部，接著各向同性地蝕刻所述疊層的下部從而倒圓所述多個支柱的所述底部拐角；以及各向同性地蝕刻所述疊層的所述下部的步驟包括各向同性地蝕刻至少部分所述存儲材料層。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中 形成器件層的疊層的步驟包括形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；在所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之上形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；以及在所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之上形成存儲材料層；以及圖案化所述器件層的疊層的步驟包括在所述存儲材料層之上形成硬掩模層；圖案化所述硬掩模層從而形成掩模結(jié)構(gòu)；底切在所述掩模結(jié)構(gòu)下面的所述存儲材料層的上部；以及使用所述掩模結(jié)構(gòu)作為掩模蝕刻所述器件層的疊層從而形成所述多個支柱。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括在所述多個支柱的側(cè)壁之上上形成襯墊。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中 形成器件層的疊層的步驟包括形成存儲材料層；在所述存儲材料層之上形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；以及在所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之上形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；以及圖案化所述器件層的疊層的步驟包括 在所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之上形成硬掩模層；圖案化所述硬掩模層從而形成掩模結(jié)構(gòu)；底切在所述掩模結(jié)構(gòu)下面的所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的上部；以及使用所述掩模結(jié)構(gòu)作為掩模蝕刻所述器件層的疊層從而形成所述多個支柱。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述多個支柱的側(cè)壁之上形成襯墊。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其中 形成器件層的疊層的步驟包括形成存儲材料層；在所述存儲材料層之上形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；以及在所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之上形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層； 圖案化所述器件層的疊層的步驟包括 在所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之上形成硬掩模層； 圖案化所述硬掩模層從而形成掩模結(jié)構(gòu)；使用所述掩模結(jié)構(gòu)作為掩模氮化所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層從而將一部分所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層轉(zhuǎn)化為靠近所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的頂部拐角具有鳥喙形狀的碳層，并且倒圓所述多個支柱的每一個支柱的頂部拐角；以及使用所述掩模結(jié)構(gòu)作為掩模蝕刻所述器件層的疊層從而形成所述多個支柱。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括在高于700°C左右的溫度下將所述多個支柱熱退火。
21.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括 在所述多個支柱的側(cè)壁之上形成襯墊； 其中所述襯墊包括氮化硅；以及形成所述襯墊的步驟包括在600°C至900°C的溫度下熱化學(xué)氣相沉積氮化硅。
22.如權(quán)利要求11所述的方法，其中 形成器件層的疊層的步驟包括形成存儲材料層；在所述存儲材料層之上形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；以及在所述第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層之上形成第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；以及該方法還包括在所述多個支柱的所述側(cè)壁之上形成襯墊； 在所述多個支柱之間形成絕緣材料；使用所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的上表面作為阻擋來平面化所述絕緣材料；以及通過將所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體的上部和頂部拐角轉(zhuǎn)化成氮化物材料來氮化所述第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的上部和頂部拐角從而倒圓所述多個支柱中的每一個支柱的頂部拐
23.如權(quán)利要求11所述的方法，其中 所述轉(zhuǎn)向元件包括二極管；以及所述存儲元件包括碳層。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述多個支柱中的每一個支柱還包括沉積在所述碳層和所述二極管之間的附著層。
25.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述存儲元件選自反熔絲、熔絲、金屬氧化物存儲器、可切換復(fù)雜金屬氧化物、碳納米管存儲器、石墨烯電阻率可切換材料、碳電阻率可切換材料、相變存儲器、導(dǎo)電橋元件或可切換聚合體存儲器。
26.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述多個支柱中的每一個支柱位于相應(yīng)底部電極和相應(yīng)頂部電極之間；以及下面(a)或(b)中的至少一個(a)所述多個支柱中的每一個支柱的所述頂部拐角與所述相應(yīng)頂部電極的底表面形成不同于90度至少10度的凹角或凸角；或(b)所述多個支柱中的每一個支柱的所述底部拐角與所述相應(yīng)底部電極的上表面形成不同于90度至少10度的凹角或凸角。
全文摘要
非易失性存儲器件包括多個支柱(1)，其中多個支柱中的每一個支柱包括非易失性存儲單元，非易失性存儲單元包括轉(zhuǎn)向元件(110)和存儲元件(118)，并且多個支柱中的每一個支柱的頂部拐角或底部拐角的至少一個被倒圓。制造非易失性存儲器件的方法包括形成器件層的疊層以及圖案化疊層從而形成多個支柱，其中多個支柱中的每一個支柱包括非易失性存儲單元，該非易失性存儲單元包括轉(zhuǎn)向元件和存儲元件，并且其中多個支柱中的每一個支柱的頂部拐角或底部拐角的至少一個被倒圓。
文檔編號H01L27/24GK102484119SQ201080029635
公開日2012年5月30日 申請日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者C·潘, H·徐, X·陳 申請人:桑迪士克3D公司