本說明書總體上涉及電子器件，并且更具體地涉及相變存儲器和這樣的存儲器的單元。

背景技術(shù)：

1、在相變存儲器中，每個單元的相變材料在溫度升高的作用下能夠在非晶電阻相與結(jié)晶導電相之間交替。單元的相變材料的非晶相和結(jié)晶相使得能夠為該單元定義兩種存儲器狀態(tài)，其例如分別對應(yīng)于邏輯值0和1。

2、相變存儲器目前集成在很多類型的電子器件(諸如微控制器)中。在一些應(yīng)用中，相變存儲器會受到高溫的影響，這可能會導致存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)丟失。例如，在汽車領(lǐng)域，高溫存儲器穩(wěn)定性規(guī)范可以涉及保證存儲在其中的信息在150℃左右的溫度下持續(xù)多于十年，而在250℃左右的溫度下持續(xù)約兩個小時的存儲器。當相變存儲器暴露于這樣的溫度時，其材料最初處于非晶相的單元可能會發(fā)生無意的晶化，導致其邏輯值發(fā)生不希望的修改，從而損害存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)的完整性。

3、為了克服這一缺點，已經(jīng)提出了基于鍺、銻和碲合金(gesbte，也稱為縮寫“gst”)的存儲器單元，其鍺含量很高，例如原子百分比超過35％。在這些單元中，高鍺含量允許材料在高溫下(例如，高于250℃)的結(jié)晶延遲。然而，延遲材料的結(jié)晶會阻礙這些單元中從非晶相到結(jié)晶相的轉(zhuǎn)變。在基于具有高鍺含量的gesbte的單元中，從非晶相的轉(zhuǎn)變反而導致形成多晶相，該多晶相包括由穩(wěn)定的化學計量相組成的晶粒，例如由富鍺晶界隔開的ge2sb2te5、gesb2te4、sb2te3等。這會導致存儲器單元電阻隨時間發(fā)生非常顯著的漂移，這種漂移會因暴露于高溫而加劇。在這樣的單元中，所謂的結(jié)晶相的電阻趨向于非晶相的電阻，使得很難區(qū)分這兩種存儲器狀態(tài)。

4、基于具有高鍺含量的gesbte合金的存儲器單元的另一缺點是，當這些單元在這些單元中的每個單元內(nèi)經(jīng)歷旨在形成有源區(qū)(例如，蘑菇形狀)的初始化步驟時，觀察到有源區(qū)中過量存在的鍺和有源區(qū)外圍的富鍺區(qū)域被部分排出。這在存儲器單元之間產(chǎn)生了不希望的異質(zhì)性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有改進現(xiàn)有相變存儲器單元的用途。特別地，期望生產(chǎn)具有改進的耐溫性的相變存儲器單元，而這些單元在結(jié)晶相中不受電阻漂移的影響。

2、為此，一個實施例提供了一種受限型相變存儲器單元，其包括：

3、絕緣區(qū)域；

4、被絕緣區(qū)域橫向圍繞的由鍺、銻和碲的第一合金制成的第一受限區(qū)域，第一合金完全形成第一受限區(qū)域；以及

5、由鍺、銻和碲的第二合金制成的第二區(qū)域，第二合金的比例(proportion)不同于第一合金的比例，第二區(qū)域與絕緣區(qū)域和第一區(qū)域交疊。

6、根據(jù)一個實施例，第二區(qū)域?qū)θ舾纱鎯ζ鲉卧允枪驳模總€存儲器單元的第一區(qū)域不同于其他存儲器單元的第一區(qū)域，每個存儲器單元還包括與其他存儲器單元的下部電極不同的下部電極。

7、根據(jù)一個實施例，每個存儲器單元的第二區(qū)域不同于其他存儲器單元的第二區(qū)域，每個存儲器單元還包括與其他存儲器單元的上部電極不同的上部電極。

8、根據(jù)一個實施例，第一合金具有：

9、在35％至65％之間的鍺原子濃度；以及

10、在1至5之間的銻原子濃度與碲原子濃度之比。

11、根據(jù)一個實施例，第二合金具有：

12、在40％至80％之間的鍺原子濃度；以及

13、在0.2至1之間的銻原子濃度與碲原子濃度之比。

14、根據(jù)一個實施例：

15、第一區(qū)域具有大于5nm、優(yōu)選大于10nm的厚度；以及

16、第二區(qū)域具有大于5nm、優(yōu)選大于10nm的厚度。

17、根據(jù)一個實施例，該單元還包括位于絕緣區(qū)域的與第二區(qū)域相對的面一側(cè)的由第二合金制成的第三區(qū)域，絕緣區(qū)域和第一區(qū)域位于第三區(qū)域上并且與第三區(qū)域接觸。

18、根據(jù)一個實施例，第二區(qū)域位于絕緣區(qū)域和第一區(qū)域上并且與其接觸。

19、根據(jù)一個實施例，該單元還包括介于第一區(qū)域與第二區(qū)域之間的由不同于第一合金和第二合金的鍺、銻和碲的第三合金制成的第四區(qū)域。

20、根據(jù)一個實施例，該單元還包括由不同于第一合金和第二合金的鍺、銻和碲的第三合金制成的第四區(qū)域和第五區(qū)域，并且：

21、第四區(qū)域介于第一區(qū)域與第二區(qū)域之間；以及

22、第五區(qū)域介于第一區(qū)域與第三區(qū)域之間。

23、根據(jù)一個實施例，第一區(qū)域是u形的，由第一區(qū)域形成的u形的內(nèi)部完全填充有介電材料。

24、根據(jù)一個實施例，第一區(qū)域是l形的。

25、根據(jù)一個實施例，由氮化硅制成的間隔物涂覆由每個第一區(qū)域形成的l的水平部分的上表面和豎直部分的側(cè)面(flank)。

26、根據(jù)一個實施例，第一區(qū)域具有嚴格小于第二區(qū)域的尺寸的最大橫向尺寸。

27、根據(jù)一個實施例，第一區(qū)域具有嚴格小于第二區(qū)域的厚度的厚度。

28、一個實施例提供了一種相變存儲器器件，該相變存儲器器件包括上述的多個存儲器單元。

29、一個實施例提供了一種制造相變存儲器單元的方法，該方法包括以下連續(xù)步驟：

30、a)形成絕緣區(qū)域；

31、b)在絕緣區(qū)域中形成開口；

32、c)用由鍺、銻和碲的第一合金制成的第一區(qū)域填充開口，該第一區(qū)域被絕緣區(qū)域橫向圍繞；以及

33、d)在絕緣區(qū)域和第一區(qū)域上沉積由鍺、銻和碲的第二合金制成的第二區(qū)域，第二合金的比例不同于第一合金的比例，第二區(qū)域與絕緣區(qū)域和第二區(qū)域交疊。

34、根據(jù)一個實施例，該單元包括由第一區(qū)域和第二區(qū)域組成的相變材料的單個堆疊。

35、根據(jù)一個實施例，該單元包括由第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域組成的相變材料的單個堆疊。

36、根據(jù)一個實施例，該單元還包括位于第一區(qū)域的兩側(cè)的第一電極和第二電極，其中這些電極中的一者位于第二區(qū)域上并且與第二區(qū)域接觸。

技術(shù)特征：

1.一種相變存儲器單元，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中所述第一合金具有在35％至65％之間的鍺原子濃度、以及在1至5之間的銻原子濃度與碲原子濃度之比。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中所述第二合金具有在40％至80％之間的鍺原子濃度、以及在0.2至1之間的銻原子濃度與碲原子濃度之比。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，還包括由所述第二合金制成的第三區(qū)域，所述第三區(qū)域在所述絕緣區(qū)域的、與所述第二區(qū)域相對的面上，所述絕緣區(qū)域和所述第一區(qū)域位于所述第三區(qū)域上并且與所述第三區(qū)域接觸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中所述第二區(qū)域在所述絕緣區(qū)域和所述第一區(qū)域上并且與所述絕緣區(qū)域和所述第一區(qū)域接觸。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，還包括介于所述第一區(qū)域與所述第二區(qū)域之間的第四區(qū)域，所述第四區(qū)域由鍺、銻和碲的第三合金制成，所述第三合金不同于所述第一合金和所述第二合金。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單元，還包括鍺、銻和碲的第三合金制成的第四區(qū)域和第五區(qū)域，所述第三合金不同于所述第一合金和所述第二合金，并且其中：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中所述第一區(qū)域是u形的，由所述第一區(qū)域形成的所述u形的內(nèi)部被介電材料完全填充。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中所述第一區(qū)域是l形的。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的單元，其中由氮化硅制成的間隔物涂覆所述l形第一區(qū)域的水平部分的上表面和豎直部分的側(cè)面。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中所述第一區(qū)域具有沿著第一方向的第一最大尺寸，所述第一方向從所述絕緣區(qū)域的第一側(cè)壁延伸到所述絕緣區(qū)域的第二側(cè)壁，所述第一最大尺寸小于所述第二區(qū)域的沿著所述第一方向的第二最大尺寸。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中所述第一區(qū)域具有沿著第二方向的第一厚度，所述第二方向橫向于所述第一方向，所述第一厚度小于所述第二區(qū)域的沿著所述第二方向的第二厚度。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其中：

15.一種制造相變存儲器單元的方法，包括：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中用所述第一區(qū)域填充所述開口包括：

17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在所述第二區(qū)域上形成第二導電層。

18.一種器件，包括：

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的器件，其中所述第一相變材料是鍺、銻和碲的第一合金，并且所述第二相變材料是鍺、銻和碲的第二合金，所述第二相變材料的銻和碲的比率不同于所述第一相變材料的銻和碲的比率。

20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的器件，其中所述第一區(qū)域是u形的，所述u形具有沿著所述第一方向延伸的第一部分和第二部分，所述第一介電部分在所述第一區(qū)域的所述第一部分與所述第二部分之間。

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及相變存儲器單元，一種受限型相變存儲器單元包括：絕緣區(qū)域；被絕緣區(qū)域橫向圍繞的由鍺、銻和碲的第一合金制成的第一受限區(qū)域，第一合金完全形成第一受限區(qū)域；以及由鍺、銻和碲的第二合金制成的第二區(qū)域，第二合金的比例不同于第一合金的比例，第二區(qū)域與絕緣區(qū)域和第一區(qū)域交疊。

技術(shù)研發(fā)人員：G·納瓦羅,C·德卡馬雷特
受保護的技術(shù)使用者：法國原子能及替代能源委員會
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19