TWI322499B - Electrically rewritable non-volatile memory element and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 法。t發明涉士電可重寫非揮發性記憶元件及製造該元件的方 香心言’本發明涉及具有包含相騎制記錄層的電可 置鸟非揮發性記憶元件及製造該元件的方法。 【先前技術】 人電腦及伺服荔等都使用分級的記憶體系統。市面上存在 =宜且提供雜存容制低級（lQweMie〇記憶體，而比鑛 麻己憶體能提供高速操作。最低級別財㈣性記憶體例如 計Γ兹帶構成。除了非揮發性記憶體外，磁性儲存裝置是能夠 ，存^固態裝置如半導體記憶體的資訊儲存量大更多的便宜方 = ；·、，;'而，與磁性記憶體的依序存取操作相比，半導體記憶體更 .夠隨機存取已儲存的資料°由於這些原因，通常使用磁 體來存儲程式和檔案資鱗，並且t需要時，將該資訊傳 輸到級別更向的主系統記憶體。 主記憶體通常使用動態隨機存取記憶體（DRAM)，其以更高 ϊ:=ϊ置的速度來工作’且以每位元(Per_bit)爲基礎，比 、、+導體誠體裝置如靜態賴存取記顏（SRAM)裳置 更便宜。 巧據最頂級的記髓級別的是系賴處理器單元 (MPU)的 相速緩衝記憶體。内部高速緩衝記憶體是通過内部匯流排與 *連接雜高速記憶體。内部高速麟記憶體具有非’常 η接31^情^1^1在_高速緩衝記髓和主記憶體之 間使用第一甚至弟二南速緩衝記憶體。 DR^VI帛於主記憶體’這是因爲它提供了速度與位元成本⑽ =)之間的良好平衡。此外，現在市面上有—些具有大容量的半 S =體^置。近ΐΐ，已經開發了容量超過十億位元組的記 心、片《DRAM為若〜電购電卿失已儲存之:雜的揮發性 1322499 記憶體。這使得DRAM不適人於枝产. 至當電源接通時，記憶體也^資訊°而且，甚 已儲存的資料，因此限制了 進仃更新操作，以便保持 來寫入及擦除數據:且ί⑶缓?是需電流 擇。市面上還有其他的非揮己己3應用，職Μ的選 體㈤麵)和鐵電隨機存取記憶磁存取記憶 達成DRAM所能夠達成的儲存容"量。 一/、，、、、法輕易地 存取Ϊίί 的另一種半導體記憶體為相變隨機 ，ί、Γ^„電阻率與非晶態的電阻率之間存在極 大差一 ^亥差異可被用來儲存資料。 該相變藉由纽加寫電料加熱相變材料來 2加讀j流予材料並測量電阻而受到讀取。篇 起相變的水平。因此，除非加熱至高溫否則相狀態 不會改變，因此即使切斷電源也能夠保持資料。 、爲了通過寫電流有效地加熱相變材料，較佳地形成其中寫電 流所生成的熱不容易擴散的結構。因此，已知在此結構中，記錄 層的上表面由具有低導熱率的上電極覆蓋，從而減少了向具有大 熱容量與高導熱率的位線的熱輻射。見“WritingCurrent Reduction for High-density Phase-change RAM"，Y. N. Hwang，S. H. Lee，S. J. Alin，S. Y· Lee ’ K. C. Ry〇〇，H. S. Hong，H. C_ Koo， F. Yeung ’ J. H. Oh，H_ J. Kim ’ W. C. Jeong，J_ H. Park，H. Horii， Y. H. Ha ’ J. H. Yi，G. H_ Hoh，G. T. Jeong，H. S. Jeong，and Kinam Kim ’ 2〇〇3 IEEE ’ 以及 An Edge Contact Type Cell for Phase Change RAM Featuring Very Low Power Consumption”，Y. H. 6 1322499

Hd ί' ? Μ 5 Η' ΗΓ1 ^" Η· Μ 5 S· Η· J〇°5 S· °· Park ^ U-In ^ung，

Tec^L ^ ?〇03 SymP〇S1Um 〇n VLSI TeChn^ ^ ^ 極上Ϊ論文ΐ述的結構中，層間絕緣膜係設置在上電 緣膜中形成i孔並ib通;必要在層間絕 非揮發性記航件進t步接觸插塞)。當 =入導電材料的條件曰益變得嚴峻，此;^ =步，時，變得難以形成通孔或者嵌入== 為了====孔的遮罩圖案為必要的，所以此成 及：員夠通過以下方式加以解決：疊置記錄層、上電極 而不插人層間絕緣膜，且共同地_化 在此情況下’記錄層的整個上表面皆 二而 ===;到位嶋，果，向位:‘ 【發明内容】 又’上電 能夠抑制向位線的_， 根據本發明之-態樣轉揮發性記憶元件 下電極； 上電極； 變材料 及 記錄層，包含設置在該下電極與該上電極之間的相 位線’實負上直接設置在該上電極上，其中 該位線偏移該記錄層。 八 7 根據本發明的此態樣，由於位線偏移記錄層，所以即使者 =邑緣膜未設置在上電極與位線之間時，亦能夠減少記錄層G =之間的接觸面積或上電極與位線之間的接觸面積。因此Ϊ可 以P制向位線的熱輻射，同時毋需使用通孔連接上電極與位線。 重A在=況下，位線較佳地偏移記錄層，以使Tt極與位線不 抑“向二.I的相變區與位線之間的距離增加，從而更 ，據本發_另—態樣的非揮發性記憶元件包含： 層間絕緣膜，具有通孔； έ己錄層，包含形成在該通孔中的相變材料； 下電極，連接至該記錄層的下表面； 上電極，連接至該記錄層的上表面；及 1立5又置在5亥層間絕緣膜上且連接至該上電極，1中 日ί極及該位線中之至少—者俾使邊緣橫跨該通孔。 Ϊίΐί广態樣的非揮發性記憶元件的製造方法包含. 形成下電極的第一步驟； 7. 目材料並與該下電極接觸之記錄層的第二步驟. 形成與该記錄層接觸之上電極的第三步驟； 〆驟， 驟广成覆錢記錄層及該上電極之側面的層間絕緣膜的第四步 驟；Γ上電極的上表面及該層間絕緣膜的上表面平坦的第五步 下表面5剩表面接觸且該 含包 形成下電極的第一步驟； 形成包含相變材料並盘兮 形成覆蓋觀騎之^之相===步驟； 驟’· Γ記錄層的上表面及該層間絕緣膜的上表面平坦的第四步 錄層層俾使下表面的—部分與該記 面接觸的第五^ 剩餘部分與該層間絕緣膜的上表 含：根據本發明的非揮發,_元件的製造方法包 形成下電極的第一步驟； 以錄層的第二步驟; 驟；1成覆蓋該記錄層及該上電極之側面的側壁絕緣層的第四步 剩餘======__下表面的 ,ίΐίϊίΐ面積。因此’可以抑制向位線的熱輻射，同時毋 而使用通孔連接上電極與位線。 于旬" 【實施方式】 現在參考附圖來詳細地解釋本發明的較佳實施例。 的J 發明的第一較佳實施例的非揮發性記憶元件川 3 Γ-ίΐΓ Γ。圖2為沿著圖1之α·α的示意橫剖面圖。圖 者圖1之線Β-Β的不意橫剖面圖。圖3顯示了使職 %例之非揮發性記憶元件1〇的記憶體單元結構。 2圖1及圖2所示，根據此實施例之非揮發性記憶元件ι〇包 f ^間絕緣膜1卜具有通孔lla ;下電極12，設置在通孔出 ，^間絕緣膜13 ’具有通孔13a ;記錄層14及上電極15，設置 在通孔13a内，及位線16 ’係設置偏移記錄層14。 料。可使用氧化石夕層、I化石夕層等作爲層間絕緣膜11及13之材 係作:用ΐ加、熱器插塞。即’下電極12在資料寫入時 ''乍為加熱兀件的一口ρ分。由於此原因，較 材料實例包括具有相對高電阻的材料， 化全、 H點金屬，如W、TlN' TaN、職及ΤιΑ ϋ

魏物構成的J 14的下表面與極12接觸，並且記錄層14 的上表面與上電極15接觸。 ηϊί層14係由相變材料所構成。構成記錄層14的相變材料 ，殊限制，只要該材料呈現兩個或多個相狀能， ::J 的電阻。較佳地選擇所謂的硫 :、:“ =被定義爲:一種合金，其包含自鍺⑽、錄(上 ，㈤、石西（Se)所組成之族群中所選出 ： OaSb ^ InSb ^ InSe ^ Sb2Te3 ^ OeTe ： l Τα ； sTr； GaSCTe ' SnSb2Te4'InSbGe 及其=r=GeSn) SbTe、㈣（SeTe)、恥伽純 曰士族化物材料的相變材料可呈現任何相狀態，1包括非 晶相（非結晶相）及結晶相，在非晶相中產生相阻=非 而在結晶相中則產生相對低電阻狀態。 心 I包括硫族化物材料之相變材料相狀態的控制方法。 j了使包括硫族化物材料的相變材料進入非晶態，如= 的曲、表a所不，將材料加熱至等於或高於溶點丁 部。爲了使包括硫族化物材料的相變材料進人結晶態皿 1322499 熱至.錢於結晶溫度Tx且低於— S以 鳴懈位時間的電流量，可控制加熱期 觸丄寫c:S=4:言t錄二 =層Μ係設置在通孔13a的底部中，如圖2所示 Ϊ上通孔仏的頂部中。較佳她己錄層14 形成—對。較佳地使_^對低 =====生成的熱不

TiAIN、TiSiN及TiCN等之材料。、彳12，月匕夠較佳地使用如 如圖2所示，上電極15的I* I工1 η 表㈣實質上形成相同平面。亦^面層的上 層間絕緣膜13的上表面说實質上形成平 15面的上表面⑼及 果’位線16的下表面16c的；八橫跨通孔13a。結 一部分接觸，且其剩餘部分門刀^上趙電f 5的上表面15b的 上雷搞Η的l·本^ t ^層間"邑緣膜13的上表面13b接觸。 二==== 位線 _。 地使用的材料包括銘（Α1)、鈦（ϋ電，的金屬材料。較佳 物、以及石夕化物。更i體^ ^ 2 (W)、其合金、其氮化 低電阻的金屬材料一般呈有^包括W、及™。具有 容量，所以當位線16在相t區導 =斤。=由於位線16具有大熱 於擴散至位線16側，所以發執效^，觸:己錄層14時，熱傾向 …、政羊惡化。然而，在根據此實施例 1322499 的非揮發性記憶元件10中，位線16係設置偏移記錄層14，如圖 1 士= 2所示’所以上電極15與位線16之間的接觸面積減少，同 %相、支區P與位線16之間的距離增加。 ^圖2和® 3所*，能夠在半導體基板上形成具有此類構造 的非揮發性記憶元件10。通過以矩陣形狀設置非揮發性記憶元件 10，能夠構造電可重寫非揮發性半導體記憶體儲存裝置。 5為财n順之矩陣結制非揮發性半導體記憶裝 置的電路圖。 圖5中顯示的非揮發性半導體記憶裝置設置有n條字線W1 B1至此、及設置在字線與位線交叉點處的記 L’/)至mc (n ’m)。字線wi至亀係連接至 罝- ^ i位線B1至Bm則連接至行解碼器102。記憶體 G曰應位線之間串聯連接的非揮發性記憶元件10 線。aa —斤構成。電晶體103的控制終端係連接至相應的字 怜元元件10具有參考圖1所述之結構。非揮發性記 隐凡件10的下電極12藉此連接至相應的電晶體1〇3。 却示I兩個記憶體單元mc 〇，j)、mc (i+1，」_)，其 /、用相同的相應位線Bj。 、 / - i圖^所示電晶體103的閘極係連接至字線Wi、Wi+1。 目It 1G5中形成3個擴散區 1W早m個動11 105中形成兩個電晶體103。此兩個電晶 觸插塞也絕緣膜107的接 声揮么!生5己，丨思兀件1〇共用相同的位線均。 資料ίί此的非揮發性半導體記憶裝置能夠通過以下執行 ，者’且允5午電流在此狀態下流向位線B1至Bm中的至少 12 1322499 7者:換言之’在對應字線被啟動的記憶體單元中 文到導通，然後相應位線經由非揮發，丨 日曰一 ^ 102 ^ 實現相變。 叫知往°己^件10的記錄層14 t 變材ί量的電流流過’構成記錄層14的相 ^才枓通過以下置於非晶相中：將相變材料加 中顯示的炫點Tm的溫度，然後迅速中斷;於圖4 過允許較上述指定量更少量的斷=〜成迅速冷部。通 料通過以爾而⑽糾：將 以造成逐漸冷卻，叫於純^1；111^额減少電流 L中的ί ’ f時纽錢、下，树物綠錄線m至 吏結晶相之以 層14的相;4，。 ◎(未顯不）檢測此些值，能夠確定記錄 能定ϊ^〇4,的相與已儲存的邏輯值相關。若將非晶相狀 ΐ儲存-位元資訊1 目:，賴_體單元中 ..a 1, ^ 人田自非晶相移動至結晶相時，可藉由嘲 i v的^間^以维m不低於結晶溫度Τχ與低於溶融點Tm之溫 二用方、日級來控制結晶比例或線性控制結晶比例。 糾，可以乂二彻，行非晶相與結晶相之間之混合比率的多級控 用非i曰相盘ί曰f憶體單元中儲存兩位元或多位元之數據，而利 類比ΐ料？…日目之間之混合tb率的線性控制可轉f訊儲存爲 法。下v將拖述根據此實施例之非揮發性記憶元件ίο的製造方 13 j6至圖8依序顯示非揮發性記憶 平面^並且每一者係對應至沿著圖！之線A-A 的不思 首先，如圖6所不，通孔lla係設置在^ ^ ^ =在通孔11心其後， 木5。月匕夠通過以下方式來形成下電極12 $通孔na ’通過使用具有良好階梯覆蓋性的膜形^^= =極12來填充通孔lla的内部，並且通過⑽絲下電極u 、面皆梯細生的膜形成方法包括CVD。 作爲遮罩，能夠共同地使圖案化記及ί ’所以在圖案化或灰化光阻（未圖顯）時’可避免對ί :曰14的破壞。記錄層14及上電極15的膜形成方法 沒 鍍方法及㈣。其後，將層間絕緣膜13χ形成在ί 佳^使用盍記錄層14及上電極15的上表面與側面。較 也使用CVD作爲形成層間絕緣膜13χ的方法。 卜雷^來如圖7所示’通過⑽研磨層間絕緣膜13χ，以暴露 雷/絲⑸。結果，層間絕緣膜13的上表面⑽及上 ^上ί面说變得平坦’從而實質上形成相同平面。層間 、、巴、，象膜13x被拋光至平坦以形成層間絕緣膜13。 ，下來如圖8所示，直接在層間絕緣膜13及上電極15上 去力^線的材料的導電層16x。亦即，直接形成導電層16x，而 電極15上插入其他層間絕緣膜或類似物。因此，上電極μ ^導電層16x成爲直接接觸狀態。儘管並未特別地限制，較佳地 使用濺鍍方法來作為導電層16χ的膜形成方法。 '後如圖8所示，在偏移記錄層14的位置處形成光阻17。在 j偏移於記錄層14的位置”係指未受到光阻17覆蓋之記錄 二&的整個上表面的位置。在此實施例中，光阻17的邊緣17巳 5記錄層14。因此，便只有一部分的記錄層14與光阻17重疊。 构下電極12重叠的位置處形成光阻17。 Z❼触Π覆蓋的部分去除。在I 電極13的上表㈣及上 案化。其後，通過灰化處理^^戶：^3以南精確度執行圖 置。因此，上線娜成在偏移記錄層Μ的位 加相變區P盥位嗖16之間的接觸面積減少，且能夠增 -15 ^ :製：r使當非揮發性記憶元件小‘ 16覆蓋的任何部分。告埶杆 °又蝕J，可去除未被位線 14 16 15 變得不僅關減少上電極15*位線〗 =使用此構造’ H己錄層Μ與上電極15之間的轉積牛 向位線16側的熱輻射。 償彳疋而進一步減少了 以過度飯刻去除上電極15不需進行至直士入册 爲^ ’而是可僅執行至未被位線16覆蓋的部分 私度，且相關部分中的膜厚度從而減少得如圖一刀的 電㈣的熱容量減少，所以能夠減少^是上 錄層14並未暴露於_環境，因此，還㈣可小^射。把 Η上施加的破壞而|致相變材料品質改變的可能性=由於记錄層 « 形成位線丨6俾哺蓋上電極15觸__ 之^== 15 一部分，從而減少上電極15詉 在上電極15與位線16之〃位線16之間的接觸面積，而不用 制向位線16的熱輻射 間絕緣膜。這樣-來，更可抑 線16。 毋1^使用通孔來連接上電極15與位 在上述實施例中，在 成層間絕緣膜13，如圖6 # ^ 5己錄層14及上電極15之後，形 極15能夠在通孔13a ,。相反地，記錄層Μ與上電 孔13a内。 θ間絕緣膜13中之後，被形成在通 亦即，如圖所示， a 成層間絕緣膜13，且在記錄層14及上電極15之前，形 孔13a需被形成在下^中進-步形成通孔13a。通 擇飯刻速率彼此不同的材·^暴路的位置。在此情況下，當選 緣膜π之材料時爲/間絕緣膜11之材料及層間絕 钮刻。例如，當使用筒彳、 开>成通孔13a時不容易被過度 地使用氧化石夕層來作層間絕緣膜11的材料時，較佳 接#如圖12所^^=的材料° 料的相變材料層l4x。膜形成‘上形成作為記錄層14材 充分厚俾以完全埋置的相變材料層14x的膜厚被設置得 緣膜面1LG止^變材料層14X，直到暴露層間絕 孔Ha的底部。剩餘部分材料層⑷便僅殘留在通 隨後如圖14所示，扃爲 俾以幾乎完全埋置通孔13a。脑;^H厚度被s又置付充分厚 15X，直到暴露層間絕緣膜13^者= 過回軸CMP研磨導電層 得圖7中所示之結構 的上表面13b爲止。結果，能夠獲 成記ίί 電=針/梅—非揮發性記憶元件10獨立地形 =====所示’能夠以無縫狀態 的妓數§己錄層14及上電極15。 圖15為其中以無縫狀態形成記錄層14及上電極15之 ^發性元件ίο的結構示意平面圖。圖16為沿著圖15之線 二的示意橫剖面圖。沿著圖15之線c_c的橫截面係如圖2示。 =以無縫狀態形成其中共同使用位線16的複數記錄層14及 ° 15時，如圖15和圖16所示，通過形成偏移記 W，能夠獲得上述效果。 線 元 件2〇接下來將描雜據本發明第二較佳實施例的非揮發性記憶 H7為根據本發明第二實施例之非揮發性記憶元件 沿著圖17之線Ε·Ε的示意橫剖面圖。Ϊ 為1圖17之線F-F的示意橫剖面圖。圖19顯示了使 苑例之非揮^生記憶元件20的記憶體單先結構。 此貝 胤ί據此實施例之非揮發性記憶元件2Q與根據第—實施例之非 錄’且上電極15係形成在層間絕緣膜13上。非揮發記憶 =0的剩餘祕係與根據第—實施例之非揮發性記憶元^ ^解Γ ’ _的參考標伽以指示相同的元件，且將省略其 卜矣ft ί例中’ 5己錄層14的上表面14b及層間絕緣膜13的 形成相同平面，如圖18所示。亦即，記錄層14 g表面呢與層間絕緣膜13的上表面既實質上構造了平坦的 丹ί5與位線16疊置’且形成該4層俾以覆蓋記錄層W 及間的邊界線的—部分。亦即，形成上電極15 t緣橫跨通孔i3a。因此，上電極15的下表面 :为便與S己錄層u的上表面Mb的一部分接觸，且剩餘 面。與層間絕緣膜13的上表面13b接觸。記錄層14的上表 餘部分並未與上電極15接觸。因此，在此實施例中， ^ 及位線16便5又置偏移記錄層14,所以記錄層14與上電 1322499 ^離之間_面積減少，_增加與位㈣之間 法。接下來將描述根據此實施例之非揮發性記憶元件如的製造方 圖20至圖22依序地顯示非揮發性 «12^: n；r r"ua 12接觸的位置處。然後，在整個表均、】=與J,極 完全覆蓋記錄層14的上表面及側面。域賴絕顧13x俾以 接下來如圖21所示，通過cmp研磨@腺 14"ΒΛ' 13；!« 研磨，V Si ’從而實f上形成相同平面。通過 Z 13x變得平整而成爲層間絕緣膜13。在此實二 Γίν/Λ’將光阻17形絲偏移記錄層14驗置處。使ΐ光 2 置Ϊ。。制難的是，絲阻17形絲未與下電°極 #因=導電層15x及16x未被光阻17覆蓋 ΐί ^後’通過灰化處理去除光阻17'结果，獲得了圖18以 即在^^施例中，導電層⑸及16x的形成表面(亦 _ 成平 根據此類方法，圖案化的上電極15及位線16係形成在偏移 18 1J22499 圮錄層14的位置處❶結果，記錄層14及上電極15之間的接觸面 積減少，且能夠增加相變區p及位線16之間的距離。 —f通過使用光阻17圖案化位線16及上電極15之後，能夠 行繼續使用光阻17的過度蝕刻。在此情況下，記錄層14未被上 電極15及位線16覆蓋的任何部分皆會被去除，如圖23所示，且 因此，相關部分的膜厚度會減少。結果，能夠進一步減少相變區p 的尺寸，並且能夠窄化向位線16侧的熱輻射路線。 如上所述’在根據此實施例的非揮發性記憶元件2〇中， 絕緣膜13的上表面13b及記錄層14的上表面⑽形成平坦平曰面a。 =上電極15及位線16俾覆蓋記騎14及層間絕緣膜^ ΐίΐί的—部分。因此’便可抑制向位線16的練射，卻毋^ 減少上電極=與位線16之間的接觸面積。 |部而 4 實施例中’在將通孔13a形成在層間絕緣膜U中之

L上H1 fIL Ua中形成記錄層14。其中共同使用位線16的複 數上電極15的形狀能夠為無縫的。 W 件％接下來將描述根據本發明第三較佳實施例的非揮發性記憶元 30 26為沿著圖24 ^線口/圖立24之線G_G的示意橫剖面圖。圖 此實施例之非面圖。圖26顯示了使用根據 扣祕早土生°己隐件30的記憶體單元結構。 性帥^ 而是被侧壁絕緣層31所覆蓋。非揮發 冗餘的解釋_的參考標_指神_元件，且省略其 刀如圖25所不。亦即，形成位線16 19 俾使其邊緣橫跨卜f 便與上電極15的上 =5°b因的^^的:表面⑹的-部分 絕緣層31及層間絕 1 /刀=。其剩餘部分則與侧壁 部分未與位線16接 阳 電本15的上表面15b的剩餘 的接觸面積減少，日处私J 、、σ果位、，泉丨6與上電極15之間 接下來將描述相變f與位線16之間的距離。 法。 ^31根據此貫施例之非揮發性記憶元件3〇的製造方 以在記錄層M及Γ電^層。其後哪層間絕緣膜13x， ===_ 二===不 litlTm x π 過使用光阻π作爲遮錄層14的位置處，且通 光阻劑17的邊緣17a橫跨^層14電‘二°口同j装一在此實施辦， μ與光阻17重叠。特別較佳‘，將記錄層 12重疊的位置處。因此導 7成在未與下電極 f 通過 下方;加:去ί電 留在卿4及位線16重疊的叫如㈣所 20 U22499 m ^ t 16側的熱輻射。 口此此夠進一步減少向位線 止，電極15不需執行至直到暴露記錄層Μ爲 士月匕夠僅執仃至未被位線16覆蓋的部分的 么 又，且相關部分中的膜厚度從而被減少，如參考圖 ^^ 及卜^斤述’在此實施例的非揮發性記憶元件30中’記錄芦14 f上_ 15所形成的側面為側壁絕緣層3!所覆蓋且έ 4 16俾使其邊緣橫跨上電極15的上表面说。因此，可以 極15與位線16之間的接觸面積，卻毋需在上 上電 =設置層間絕緣膜。因此，便可抑制向位線16 ° ^^線^ 毋需利用通孔來連接上電極15及位線16。 射问時 同樣在上述實施例中，其中共同使用 及上電極15的形狀能夠為無縫的。 mi己錄層14 〃本發明絕不限於前述實施例，在申請專利範 S3⑽月進行修改，且自然地，此些修改包括在本“

在每-實施例f，例如上電極15及位線16具芦 然而，上電極及位線的結構並不限於此。上電極15及位 具有由多層導電潛組成的多層結構。因此，即使當某種 如黏合層）存在於上電極15的主體部分及位線^ J 間日^ ’邊導電層亦能夠被認爲是上電極ι5的一部分或位線μ 一部分。同樣在此情況下，可認爲上電極15與位線16 1 接觸。 、、 直播 如上所述，根據本發明’可減少記錄層與上電極之間 面積或上電極與位線之_接觸面積，卻毋需在上電極盘位= 間設置層間絕緣膜。因此，便可抑制向位線的熱韓射/同^ 利用通孔便能連接上電極及位線。 而 21 【圖式簡單說明】 結合附圖，參考本發明的以下 其他的目標、特徵和優點將會變得^ =，本發明的上述以及 圖1為根據本發明的第一較佳實口 j ’其中： 結構示意平面圖； 、⑪例的非揮發性記憶元件的 圖2為沿著圖1中之線a_a 立 =沿著圖!中之⑽的示圖； 圖4顯不了包括硫族化物材料 回 I., n ^ 圖顯Ϊ 了形成導電層及光阻的處理； 構示;^平上圖； 第-實施例的變化實例的非揮發性記憶元件的結 的實施例之另—變化實例的非揮發性記憶元件 f 11之處理_示了形成通孔的整理； ”圖顯示了形成相變材料層的處理; 二4ίί理圖顯示了回蝕刻相變材料層的處理； 的處理圖顯示了形成導電層的處理； 揮發彡W魏之實例的非 ffl 圖15之線D-D的示意橫剖面圖； 示意^圖 發明之第二實施例的非揮發性記，航件的結構 =1=^/σ著圖17之線E_E的示意横剖面圖； 著圖17之線F_F的示意橫剖面圖； 圖之處理圖顯示了形成層間絕緣膜的處理； 22 U22499 圖21之處理圖顯示了研磨層間絕緣膜的處理； 圖22之處理圖顯示了形成導電層及光阻的處理； 圖23為根據第二實施例之變化實例的非揮發性記憶元件的結 構示意平面圖； 圖24為根據本發明第三實施例的非揮發性記憶元件的結構示 意平面圖； 圖25為沿著圖24之線G-G的示意橫剖面圖； 圖26為沿著圖24之線H-H的示意橫剖面圖； 圃27之處理圖顯示了形成導電層及光阻的處理；及

圖28知艮據第三實施例之修改實例的非揮發十生記憶元件的 、、、。攝示意平面圖。 元件符號說明： 10 :非揮發性記憶元件 11 :層間絕緣膜 Ua I通孔 12 :下電極 U:層間絕緣膜 13a I通孔 13b .上表面 13x :層間絕緣膜 14 :記錄層 14x :相變材料層 15 :上電極 15b .上表面 15x :導電層 16 :位線 16c :下表面 16x :導電層 23 1322499 17 :光阻 . 17a :邊緣 20 :非揮發性記憶元件 30 :非揮發性記憶元件 101 :列解碼器 102 :行解碼器 103 :電晶體 104 :元件隔離區 105 ·主動區 106 :擴散區 • 107:層間絕緣膜 108 :接觸插塞 109 :接地電路 110 :接觸插塞 W1〜Wn :字線 B1〜Bm :位線 MC (1，1)〜MC (n，m):記憶體單元 24

Claims (1)

1. 、申請專利範圍： 一種非揮發性記憶元件，包含： 下電極； 上電極； 變#料； 及 :記錄層，包含設置在該下電極與該上電極之間的相 位線’貫質上直接設置在該上電極上，盆中 該位線偏移該記錄層。 〃 2. 狀輸蝴餅，更包含： 平面該i間絕緣膜的上表面與該上電極的上表面實質上形成相同 的該位線俾以覆蓋該上電極與該層間絕緣膜之間的邊界線 ΊΐΓί圍ί1項之非揮發性記憶元件，更包含. 形成該ii俾與該上電極的側面，其中 的-部分。 復盍虹電極與該側壁絕緣層之間的邊界線 4.如申請專利範圍第2項之 形成在該記錄層_位線重4=财憶轉’其中該上電極僅 5. 項之非揮發性記憶元件，更包含： 間絕_的上表面與該記錄層的上表面實質上形成相同 形成該上麵細覆蓋觀錄層與該層咖緣岐間的邊界 25 丄 線的一部分。 7中項中任-項之非揮發性記憶元件，其 μ。己錄層俾使該下電極與該位線不重疊。 & 一種非揮發性記憶元件，包含： 層間絕緣膜，具有通孔； °己錄層’包含形成在該通孔中的相變材料； 下電極，連接至該記錄層的下表面； 上電極，連接至該記錄層的上表面；及 在該層間絕緣膜上且連接該上電極，其中 上電極與該位線中的至少—者俾使邊緣橫跨該通孔。 ^如申《月專利範圍第8項之非揮發性記憶元件，i 係形成在該通孔中，並且形成該位線的邊緣以橫跨該通孔/。電槐 10.如申請專利範圍第8項之非揮發性記憶元件， 絕緣膜上，並且形成該上電“的： 11- 一種非揮發性記憶元件的製造方法，包含： 第一步驟，形成下電極； ，了=驟，形成包含相紐料並與該下雜接觸的 第二步驟，形成與該記錄層接觸的上電極； 亲層， 第四步驟’形成覆蓋該記錄層及該上電極之側蝴層間絕緣 26 膜； 垣；ί五步驟’使該上電極的上表面及該層間絕緣膜的上表面平 面接成位線俾使下表面的—部分與該上電極的上表 接觸並且該下表面的剩餘部分與該層間絕緣膜的上表面接觸表 更 包含如申明專利範圍帛11項之非揮發性記憶元件的製造方法， 線覆蓋之部分的步驟之後’去除該上電極未被該位 中使12項之轉發性記憶元件的製造方法，其 的該上電極去除' 。執行該第六步驟的該位線圖案化及該第七步驟 κ :種，發性記憶元件的製造方法 ==步驟，形成下電極； ί三ί:，變材料並與該下電極接觸的記錄層； /成復盍邊圮錄層之側面的層間絕緣膜； 坦；2 v驟’使該記錄層的上表面及該層間絕緣膜的上表面平 的—部分=由該上電極及該位齡成的4層俾使下表面 間絕緣膜::表表面接觸且該下表面的剩餘部分與該層 ^含如申睛專利範圍第14項之非揮發性記憶元件的製造方法，更 電極Si覆:去除該記錄層未被該上 27 中使二圍第15項之非揮發性記憶元件的製造方法，其 該第六步驟的該記^=步·該上電極及該位線_案化及 17. ^種Ϊ揮發性記憶元件的製造方法，包含： 弟=步驟，形成下電極； ’形成包含相變材料並與該下電極接觸的記錄層； 形成與該記錄層接觸的上電極； 層；及，形成覆蓋該記錄層及該上電極之側面的侧壁絕緣 該下餘觸部分與該一 ^申請專鄕圍第17項之非揮發性記憶元件的製造方法，更 線覆蓋的部分的五步驟之後’去除該上電極未被該位 中^用第18項之非揮發性記憶元件的製造方法，其 行該第五步驟的該位線圖案化及 仏、步驟的該上電極去除。 28