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Dokumentenidentifikation DE69724478T2 17.06.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001065736
Titel Verfahren zur Herstellung eines kleinflächigen Kontakts zwischen Elektroden
Anmelder Micron Technology, Inc., Boise, Id., US
Erfinder Gilgen, Brent, Boise, Idaho 83709, US
Vertreter Gleiss & Große, Patentanwälte Rechtsanwälte, 70469 Stuttgart
DE-Aktenzeichen 69724478
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.10.1997
EP-Aktenzeichen 002028389
EP-Offenlegungsdatum 03.01.2001
EP date of grant 27.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.06.2004
IPC-Hauptklasse H01L 45/00
IPC-Nebenklasse H01L 27/24   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung A. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verfahren der Halbleiterherstellung und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer kleinen Kontaktfläche zwischen einer oberen und einer unteren Elektrode zur Verwendung in phasenveränderbaren Speichervorrichtungen, wie beispielsweise Chalkogenid-Speicherzellen.

B. Beschreibung des Standes der Technik

Die Verwendung von elektrisch beschreibbaren und löschbaren Phasenwechselmaterialien, beispielsweise Materialien, die elektrisch zwischen allgemein amorphen und allgemein kristallinen Zuständen oder zwischen verschiedenen Widerstandszuständen, während in kristalliner Form umgeschaltet werden können, ist nach dem Stand der Technik für elektronische Speicheranwendungen wohl bekannt. Es ist davon auszugehen, dass das US-Patent Nr. 5 296 716 allgemein den Stand der Technik angibt und eine Diskussion über die derzeitige Theorie bezüglich der Wirkungsweise von Chalkogenid-Materialien enthält.

Wie im Ovshinsky-Patent offenbart, können im Allgemeinen solche Phasenwechselmaterialien elektrisch zwischen einem ersten strukturellen Zustand, in dem das Material allgemein amorph ist, und einem zweiten strukturellen Zustand, in dem das Material eine im Allgemeinen kristalline lokale Ordnung aufweist, elektrisch umgeschaltet werden. Das Material kann auch zwischen verschiedenen nachweisbaren Zuständen der lokalen Ordnung über das ganze Spektrum zwischen den vollständig amorphen und den vollständig kristallinen Zuständen hinweg elektrisch geschaltet werden. Das heißt, die Umschaltung solcher Materialien muss nicht zwischen vollständig amorphen und vollständig kristallinen Zuständen erfolgen, sondern das Material kann vielmehr eher in inkrementellen Schritten geschaltet werden, die Veränderungen der lokalen Ordnung wiederspiegeln, um eine „Grauskala" zu ergeben, die durch eine Vielzahl von Zuständen der lokalen Ordnung wiedergegeben wird, die das Spektrum vom vollständig amorphen Zustand bis zum vollständig kristallinen Zustand umspannen.

Chalkogenid-Material zeigt unterschiedliche elektrische Merkmale, je nach seinem Zustand. Zum Beispiel weist das Material in seinem amorphen Zustand eine geringere elektrische Leitfähigkeit auf, als in seinem kristallinen Zustand. Der Betrieb von Chalkogenid-Speicherzellen erfordert, dass ein Bereich des Chalkogenid-Speichermaterials, genannt der chalkogenidaktive Bereich, einem Stromstoß typischerweise mit einer Stromdichte zwischen 105 und 107 Ampere/cm2 unterworfen wird, um den kristallinen Zustand des Chalkogenid-Materials innerhalb des in einer kleinen Pore enthaltenen aktiven Bereiches zu verändern. Diese Stromdichte kann erreicht werden, indem zuerst eine kleine Öffnung in einem dielektrischen Material geschaffen wird, das selbst auf einem darunter liegenden Elektrodenmaterial abgeschieden wurde. Dann wird eine zweite dielektrische Schicht, typischerweise aus Siliciumnitrid, auf die dielektrische Schicht in die Öffnung abgeschieden. Die zweite dielektrische Schicht ist typischerweise etwa 4 × 10–3 &mgr;m (40 Angström) dick. Das Chalkogenid-Material wird dann über das zweite Dielektrikum und in die Öffnung hinein abgeschieden. Dann wird ein oberes Elektrodenmaterial über dem Chalkogenid-Material abgeschieden. Üblicherweise wird Kohlenstoff als das Elektrodenmaterial verwendet, obwohl auch andere Materialien verwendet wurden, zum Beispiel Molybdän und Titannitrid. Ein leitfähiger Weg von dem Chalkogenid-Material zu dem darunter liegenden Elektrodenmaterial wird dann durch die Formgebung einer Pore in der zweiten dielektrischen Schicht mittels eines wohlbekannten Brennverfahrens (firing process) bereitgestellt.

Das Brennen umfasst einen anfänglichen Starkstromstoß durch die Struktur, der durch das Chalkogenid-Material fließt und dann für einen dielektrischen Durchschlag der zweiten dielektrischen Schicht sorgt, wodurch eine leitfähige Bahn durch die, durch die Speicherzelle verlaufende Pore bereitgestellt wird. Elektrisches Brennen der dünnen Nitridschicht ist für ein Speicherprodukt mit hoher Dichte nicht wünschenswert, wegen des benötigten hohen Stromes und der für das Brennen erforderlichen langen Prüfungszeit.

Es wird angenommen, dass die aktiven Bereiche der Chalkogenid-Speicherzellen innerhalb der Poren die Kristallstruktur als Reaktion auf aufgebrachte Spannungsstöße eines weiten Bereiches von Größen und Pulsdauern verändern. Diese Veränderungen der Kristallstruktur verändern den Bahnwiderstand des chalkogenidaktiven Bereiches. Der breite dynamische Bereich dieser Vorrichtungen, die Linearität ihrer Reaktion und das Fehlen von Hysterese verleihen diesen Speicherzellen die Fähigkeit zum Speichern multipler Bits.

Faktoren wie die Abmessungen der Poren, (d. h. Durchmesser, Dicke und Volumen), die Chalkogenid-Zusammensetzung, die Dauer des Signalpulses und die Art der Wellenform des Signalpulses haben eine Auswirkung auf die Größe des dynamischen Bereichs der Widerstände, die absoluten Widerstände am Endpunkt des dynamischen Bereiches und der Ströme, die benötigt werden, um die Speicherzellen auf diese Widerstände einzustellen. Beispielsweise ergeben relativ große Porendurchmesser, zum Beispiel etwa ein Mikrometer, höhere Erfordernisse an Programmierstrom, während relativ kleine Porendurchmesser, beispielsweise etwa 5 × 10–2 &mgr;m (500 Angström), niedrigere erforderliche Programmierströme zur Folge haben. Der wichtigste Faktor beim Verringern des benötigten Programmierstromes ist die Querschnittsfläche der Pore.

Der Energieaufwand der benötigt wird, um den Kristallzustand des chalkogenidaktiven Bereichs der Speicherzelle einzustellen, ist direkt proportional zu den Ausmaßen der kleinsten seitlichen Abmessung der Pore, beispielsweise kleinere Porengrößen haben kleinere benötigte Energieaufwände zur Folge. Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von Chalkogenid-Speicherzellen sorgen für minimale seitliche Porengröße, Durchmesser oder Breite der Pore, der von der photolithographischen Größengrenze begrenzt wird. Dies hat Porengrößen mit minimalen seitlichen Abmessungen bis zu ungefähr 0,35 Mikrometer zur Folge. Jedoch ist eine weitere Verringerung der Porengröße wünschenswert, um eine verbesserte Stromdichte zum Beschreiben der Speicherzelle zu erreichen.

Die internationale Patentanmeldung Nr. 94/24707 offenbart ein elektrisch löschbares, direkt überschreibbares, einzelliges multibit-Speicherelement und ein daraus hergestelltes Feld. Das Speicherelement umfasst ein Volumen an Speichermaterial, welches das einzellige Speicherelement definiert, ein Paar beabstandet angeordneter Kontakte zum Einspeisen elektrischer Eingabesignale, um das Speichermaterial gezielt auf einen Widerstandswert in einem dynamischen Bereich einzustellen, ein Kontrollmittel von fadenartigen Teilen, das zwischen dem Volumen aus Speichermaterial und mindestens einem der beabstandet angeordneten Kontakte angeordnet ist. Das Kontrollmittel definiert die Größe und die Stellung des fadenartigen Teiles während der elektrischen Bildung des Speicherelementes und beschränkt die Größe und begrenzt die Örtlichkeit des fadenartigen Teiles während der Verwendung des Speicherelementes, wodurch es für eine hohe Stromdichte innerhalb des fadenartigen Teiles des einzelligen Speicherelementes bei Eingabe eines elektrischen Signals mit sehr niedrigem Gesamtstrom an die beabstandet angeordneten Kontakte sorgt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Auswirkungen eines oder mehrerer der vorstehend dargelegten Probleme zu überwinden oder mindestens zu verringern.

Gemäß dem Zweck der Erfindung, wie hierin konkretisiert und ausführlich beschrieben, umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes, wie in Anspruch 1 beansprucht.

In einem anderen Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung einen integrierten Stromkreis, wie in Anspruch 9 beansprucht.

Vorzugsweise stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer kleinen Kontaktfläche zwischen Elektroden von Chalkogenid-Speicherzellen bereit, sodass die Kontaktfläche minimale Ausmaße unterhalb der photolithographischen Grenze bietet, wodurch die benötigte Energieeinspeisung in den chalkogenidaktiven Bereich in Betrieb verringert wird.

Die Elektroden werden weiter so ausgewählt, dass sie Materialeigenschaften bieten, die eine verbesserte Steuerung des durch die Chalkogenid-Speicherzelle fließenden Stromes zulassen. Folglich können die Speicherzellen kleiner gemacht werden, um dichtere Speicheranwendungen bereitzustellen, und der gesamte Energiebedarf für die Speicherzellen wird minimiert.

Zusätzliche Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der nun folgenden Beschreibung dargelegt, und zum Teil sind sie aus der Beschreibung ersichtlich oder sie können durch Ausführung der Erfindung erkannt werden.

Es versteht sich, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung wie auch die nachfolgende ausführliche Beschreibung lediglich beispielhaft und erklärend und nicht einschränkend bezüglich der Erfindung, wie beansprucht, sind.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die begleitenden Figuren, die hierin eingebracht sind und einen Teil dieser Patentbeschreibung bilden, veranschaulichen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären. In den Figuren:

ist 1 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht der Abscheidung einer Schicht von Polysilicium auf einem Substrat von Titannitrid in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

ist 2 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht der Abscheidung einer Schicht von Siliciumoxid und einer Schicht aus Widerstandsmaterial auf der Schicht von Polysilicium;

ist 3 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht eines Kontaktmusters, das in der Schicht aus Widerstandsmaterial und der Siliciumoxid-Schicht unter Verwendung von Ätz-, Maskierungs- und Photoresistablösungsverfahren geätzt wurde;

ist 4(a) eine Draufsicht eines im Großen und Ganzen rechtwinkligen Kontaktmusters, gebildet aus den Widerstandsmaterial- und Siliciumoxid-Schichten;

ist 4(b) eine Draufsicht eines im Großen und Ganzen kreisförmigen Kontaktmusters, gebildet aus den Widerstandsmaterial- und Siliciumoxid-Schichten;

ist 5 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht der Vorrichtung, nachdem die Widerstandsmaterialschicht unter Verwendung von Ablösungs-Ätzverfahren abgelöst wurde;

ist 6 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht eines Teils der nicht von dem Muster der Siliciumoxid-Schicht abgedeckten Schicht aus Polysilicium-Material, die unter Verwendung herkömmlicher Techniken zum isotropen Unterätzen geätzt wird, um eine kegelstumpfförmige Spitze in der Schicht aus Polysilicium-Material zu bilden;

ist 7 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht der Vorrichtung, nachdem das Kontaktmuster unter Verwendung herkömmlicher Nassätzverfahren entfernt wurde;

ist 8 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht der Abscheidung einer Schicht aus isolierendem Material auf die Schicht aus Polysilicium-Material, einschließlich der Spitze, unter Verwendung herkömmlicher Dünnschicht-Abscheidungsverfahren um die Schicht aus Polysilicium-Material, einschließlich der Spitze, zu isolieren;

ist 9 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht der Planarisierung der Schicht aus isolierendem Material, unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens zur chemisch-mechanischen Planarisierung;

ist 10 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht einer Schicht aus Chalkogenid-Material, die unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten abgeschieden wird;

ist 11 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht einer Schicht aus leitfähigem Material, abgeschieden über der Chalkogenid-Schicht unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten;

ist 12 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht der Schicht aus Chalkogenid-Material und der zweiten Schicht aus leitfähigem Material, nachdem diese unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zur Maskierung und zum Ätzen zurückgeätzt sind;

ist 13 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht einer zweiten Schicht aus isolierendem Material, die unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten aufgebracht wird;

ist 14 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht der zweiten Schicht aus isolierendem Material, nachdem diese zurückgeätzt ist;

ist 15 ein Ausschnitt einer Querschnittsansicht der vollständigen Chalkogenid-Speicherzelle, einschließlich einer oberen leitfähigen Rasterschicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer kleinen Kontaktfläche zwischen Elektroden von Chalkogenidspeichern vorgestellt, das eine Kontaktfläche mit der unteren Elektrode mittels der oberen Elektrode durch das Chalkogenid-Material hindurch bereitstellt, die kleiner ist als diejenige, die gegenwärtig unter Verwendung herkömmlicher photolithographischer Verfahren bereitgestellt wird. Insbesondere stellt die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden für Chalkogenidspeicher bereit, bei denen eine minimale Kontaktfläche der unteren Elektrode mit der oberen Elektrode durch Erzeugen einer Spitze auf der unteren Elektrode erzeugt wird. Auf diese Weise wird die untere Elektrode mit einer minimalen Kontaktfläche von nur 0,00785 &mgr;m2 erhalten. Die vorliegende bevorzugte Ausführungsform sorgt auf diese Weise für eine verbesserte Steuerung des durch den entstandenen Chalkogenidspeicher fließenden Stromes, und verringert folglich den Gesamtstrom und den -energiebedarf zum Betrieb des chalkogenidaktiven Bereiches. Der durch den chalkogenidaktiven Bereich fließende Gesamtstrom beträgt zwei Milliampere (mA). Folglich beträgt die von der bevorzugten Ausführungsform benötigte Stromdichte 1 × 106 A/cm2 bis 1 × 107 A/cm2. Darüber hinaus ermöglicht die bevorzugte Ausführungsform, die Herstellung kleinerer Speicherzellen und folglich die Herstellung von dichterer Speicheranordnungen , außerdem die Minimierung des Gesamtenergiebedarfs für die Speicherzelle.

Es wird nun ausführlich auf die vorliegende bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Bezug genommen, von der ein Beispiel in den begleitenden Figuren veranschaulicht wird. Wo immer möglich, werden in allen Figuren die gleichen Bezugsziffern verwendet, um auf die gleichen oder auf ähnliche Teile Bezug zu nehmen.

In Bezug auf die 1 bis 15, wird jetzt eine bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer kleinen Kontaktfläche zwischen einer oberen und einer unteren Elektrode für Chalkogenidspeicher beschrieben. Eine Schicht 22 aus leitfähigem Material, vorzugsweise Polysilicium, wird auf ein Substrat 20 unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zum Abscheiden dünner Schichten, wie zum Beispiel chemische Abscheidung aus der Dampfphase (CVD), abgeschieden, wie in 1 veranschaulicht. Die Schicht 22 aus leitfähigem Material kann eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke von 0,5 bis 0,7 &mgr;m (5000 bis 7000 Angström) haben, und hat vorzugsweise eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke von annähernd 0,65 &mgr;m (6500 Angström). Das Substrat 20 kann auch leitfähiges Material umfassen, wie zum Beispiel Silicium, TiN, Kohlenstoff, WiSi, oder Wolfram, und umfasst vorzugsweise Silicium. Das Substrat 20 umfasst ferner vorzugsweise ein unteres Elektrodenraster (nicht dargestellt), das dazu verwendet wird, auf eine Anwendung von Chalkogenidspeichern zuzugreifen.

Eine Schicht aus Siliciumoxid wird auf das Substrat 22 abgeschieden, vorzugsweise mittels CVD und hat vorzugsweise eine Dicke von 5 × 10–2 &mgr;m (500 Angström). Eine Schicht 24 aus Widerstandsmaterial wird auf die Siliciumoxid-Schicht 23 schleuderbeschichtet, wie in 2 veranschaulicht. Die Schicht 24 aus Widerstandsmaterial hat vorzugsweise eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke von annähernd 1,5 &mgr;m (15 000 Angström).

Ein Kontaktmuster 26 wird dann unter Verwendung herkömmlicher Verfahren der Maskierung, Belichtung, Ätzung und Ablösung des Photowiderstands in der Widerstandsschicht 24 und der Siliciumoxid-Schicht 23 geätzt, wie in 3 gezeigt. Das Kontaktmuster 26 kann aus der Widerstandsschicht 24 und der Siliciumoxid-Schicht 23 zum Beispiel als ein im Allgemeinen rechtwinkliger Block gebildet werden, wie in 4(a) gezeigt, oder als ein im wesentlichen kreisförmiger Block, wie in 4(b) gezeigt. Das Kontaktmuster 26 wird vorzugsweise unter Verwendung einer herkömmlichen Kontaktlochmaske gebildet, wodurch sich der im Wesentlichen kreisförmige Block, wie in 4(b) gezeigt, ergibt. Das minimale seitliche Maß des Kontaktmusters 26 beträgt vorzugsweise annähernd 0,4 &mgr;m. Das Kontaktmuster 26 schließt eine im Allgemeinen horizontale untere Oberfläche 28 ein, die mit der Polysilicium-Schicht 22 zusammen fällt, und im Allgemeinen senkrechte Seitenwände 27 an seinem äußeren Rand.

Die Widerstandsschicht 24 wird dann unter Verwendung herkömmlicher Ablöseverfahren entfernt, nachdem der Kontakt 26 in der Siliciumoxid-Schicht 23 als Muster aufgebracht wurde, wie in 5 gezeigt. Folglich verbleibt die Siliciumoxid-Schicht 23 als das Kontaktmuster 26. Das Kontaktmuster der Siliciumoxid-Schicht 23 wird als eine Maskierungsschicht verwendet, wenn die Polysilicium-Schicht 22 nachfolgend geätzt wird.

Der von dem Muster der Siliciumoxid-Schicht 23 nicht abgedeckte Teil der Polysilicium-Schicht 22 wird geätzt, und die Teile unter dem Siliciumoxidmuster 23 werden unter Verwendung von Naßätz- oder Plasma-Trockenätzverfahren unterätzt, um eine stumpfkegelförmige Spitze 30 in der Polysilicium-Schicht 22 zu bilden, wie in 6 gezeigt. Die erhaltene Spitze 30 ist von stumpfkegeliger Form, vorzugsweise mit einem minimalen seitlichem Maß des Kegelstumpfes von annähernd 0,1 &mgr;m. Die Basis der Spitze 30 hat vorzugsweise ein minimales Basisseitenmaß von annähernd 0,4 &mgr;m, das heißt, das gleiche Maß wie das seitliche Maß des Kontaktmusters 26. Die Spitze 30 hat vorzugsweise eine Höhe von annähernd 0,2 &mgr;m (2000 Angström). Die Entfernung des Musters der Siliciumoxid-Schicht 23 wird unter Verwendung herkömmlicher Nassätzverfahren bewerkstelligt, wie in 7 gezeigt. Auf diese Weise stellt das Kontaktmuster 26 ein Mittel zum Festlegen der Kontaktfläche der Basis der stumpfkegelförmigen Spitze 30 der Schicht 22 von 0,00785 &mgr;m2 [&pgr; × (0,1/2)2] bereit.

Eine Schicht 32 aus isolierendem Material wird auf die Polysilicium-Schicht 22 einschließlich der Spitze 30 unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten, wie beispielsweise CVD, abgeschieden, um die Polysilicium-Schicht 22 einschließlich der Spitze 30 zu isolieren, wie in 8 veranschaulicht. Die Schicht 32 aus isolierendem Material kann eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke von annähernd 0,2 bis 0,5 &mgr;m (2000 bis 5000 Angström) haben, und hat vorzugsweise eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke von annähernd 0,2 &mgr;m (2000 Angström), das heißt die gleiche Dicke wie die Höhe der Spitze 30. Die Schicht 32 aus isolierendem Material kann Siliciumoxid oder Siliciumnitrid umfassen und umfasst vorzugsweise aus Siliciumoxid.

Die Schicht 32 aus isolierendem Material wird dann vorzugsweise unter Verwendung eines herkömmlichen chemisch-mechanischen Planarisierungsvorgangs (CMP), wie in 9 veranschaulicht, planarisiert. Der CMP-Vorgang wird durchgeführt, um die obere Fläche 24 der auf der Polysilicium-Schicht 22 gebildeten Spitze 30 freizulegen, die auch als untere Elektrode bezeichnet werden kann.

Die Chalkogenid-Speicherzelle wird dann gebildet, indem die Spitze 30 der Polysilicium-Schicht 22 inkorporiert wird, unter Verwendung herkömmlicher Verfahren der Halbleiterverarbeitung, wie beispielsweise den Verfahren der Dünnschichtabscheidung, der Maskierung, und des Ätzens. Wie in 15 gezeigt, schließt die Chalkogenid-Speicherzelle vorzugsweise eine Schicht 34 aus Chalkogenid-Material, eine als eine obere Elektrode dienende Schicht 36 aus leitfähigem Material, eine dielektrische Schicht 38 als Zwischenschicht (ILD) und eine obere leitfähige Schicht 40 ein.

Die Schicht aus Chalkogenid-Material 34 kann unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten abgeschieden werden, wie in 10 gezeigt. Die Schicht aus Chalkogenid-Material 34 ist vorzugsweise annähernd 5 × 10–2 &mgr;m (500 Angström) dick. Typische Chalkogenidzusammensetzungen für diese Speicherzellen schließen durchschnittliche Konzentrationen von Te im amorphen Zustand deutlich unter 70%, typischerweise unter 60%, und im Allgemeinen im Bereich von nur etwa 23% bis etwa 56% Te, und am Bevorzugtesten von etwa 48% bis 56% Te ein. Die Konzentrationen an Ge liegen typischerweise über etwa 15% und reichen im Bereich von nur etwa 17% bis etwa 44% im Durchschnitt, und bleiben im Allgemeinen unter 50% Ge, wobei der Rest der hauptsächlichen Bestandteil-Elemente in dieser Klasse Sb ist. Die Prozentsätze sind Prozentsätze der Atome, die insgesamt 100% der Atome der Bestandteil-Elemente ausmachen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die Chalkogenidzusammensetzungen für diese Speicherzellen eine Te-Konzentration von etwa 56%, eine Ge-Konzentration von etwa 22% und eine Sb-Konzentration von etwa 22%. Die Materialien werden typischerweise als TeaGebSb100–(a+b) charakterisiert, wobei a gleich oder weniger als etwa 70% und vorzugsweise zwischen etwa 40% und etwa 60% ist, b über etwa 15% und weniger als 50% und vorzugsweise zwischen etwa 17% und 44% ist, und der Rest Sb ist.

Die Kohlenstoffschicht 35 ist vorzugsweise 6 × 10–2 &mgr;m (600 Angström) dick und wird über der Chalkogenid-Schicht 34 unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten bereitgestellt, wie in 11 gezeigt. Die Schicht 36 aus leitfähigem Material wird über der Kohlenstoffschicht 35 unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zur Abscheidung abgeschieden, wie ferner in 11 gezeigt wird. Die Schicht 36 aus leitfähigem Material stellt dadurch eine obere Elektrode für die Chalkogenid-Speicherzelle bereit. Die Schicht 36 aus leitfähigem Material ist vorzugsweise Titannitrid (TiN), kann jedoch TiN oder Kohlenstoff umfassen, und hat eine Dicke von annähernd 5 × 10–2 &mgr;m (500 Angström). Die Schichten 34-36 werden darauffolgend unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zum Maskieren und Ätzen rückgeätzt, wie in 12 gezeigt.

Wie in 13 gezeigt, wird dann die ILD-Schicht 38 unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zum Abscheiden dünner Schichten aufgebracht. Die ILD-Schicht 38 ist vorzugsweise annähernd 3500 Angström dick und umfasst Siliciumoxid. Die ILD-Schicht 38 wird dann unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zum Maskieren und Ätzen rückgeätzt, wie in 14 gezeigt, um für Zugriff zu der Schicht 36 aus leitfähigem Material oder oberen Elektrode durch den oberen leitenden Raster 40 zu sorgen. Die Zwischenverbindung des oberen leitenden Rasters 40 kann gebildet werden, indem zuerst eine Abdeck-Abscheidung aus leitfähigem Material unter Verwendung herkömmlicher Verfahren zum Abscheiden dünner Schichten aufgebracht wird und indem dann das leitfähige Material geätzt wird, um die Zwischenverbindung des oberen leitenden Rasters zu bilden, die sich über der Oberfläche der ILD-Schicht 38 erstreckt, wie in 15 gezeigt. Das Material des oberen leitenden Rasters 40 kann Materialien umfassen wie beispielsweise Ti, TiN oder Aluminium, und umfasst vorzugsweise Aluminium.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die vorstehend beschriebenen Verfahren verwendet, um eine Anwendung aus Chalkogenid-Speicherzellen zu bilden, die durch ein X-Y – Raster aus oberen und unteren Leitern, das heißt Elektroden, adressierbar sind. In der besonders bevorzugten Ausführungsform werden ferner in Reihe mit den Chalkogenid-Speicherzellen Dioden bereitgestellt, um Schreib/Lesevorgänge von/zu individuellen Chalkogenid-Speicherzellen zuzulassen, wie von durchschnittlichen Fachleuten erkannt werden wird. Die vorliegende Erfindung schließt die Herstellung einer Vielzahl von Spitzen 30 auf der unteren Elektrode, d. h. der Polysilicium-Schicht 22 ein, so dass eine Vielzahl an Chalkogenid-Speicherzellen erzeugt werden können. Die Figuren zeigen nur eine einzelne Spitze 30, zu Gunsten einer leichten Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung. Während ferner eine Reihe von Materialien für jede Schicht verwendet werden können, müssen die besonderen, für jede Schicht ausgewählten Materialien so ausgewählt werden, dass die richtige Selektivität während der verschiedenen Ätzvorgänge gewährleistet ist, wie von durchschnittlichen Fachleuten erkannt werden wird.


Anspruch[de]
  1. Ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes, umfassend die Schritte von:

    Bereitstellen einer ersten leitfähigen Schicht (22) auf einem Substrat (20); Versehen der ersten leitfähigen Schicht mit einem Muster, um ein erhöhtes Segment (30) der leitfähigen Schicht zu bilden;

    Bereitstellen einer Isolierschicht (32) auf der ersten leitfähigen Schicht, einschließlich des erhöhten Segmentes, wobei das erhöhte Segment die Form eines Kegelstumpfes hat;

    Gezieltes teilweises Entfernen der Isolierschicht, zur Freilegung eines Teils des erhöhten Segmentes der ersten leitfähigen Schicht;

    Abscheiden eines programmierbaren Widerstandsmaterials (24) auf dem freigelegten Teil des erhöhten Segmentes der ersten leitfähigen Schicht; und Abscheiden einer zweiten leitfähigen Schicht (36) im Kontakt mit dem programmierbaren Widerstandsmaterial.
  2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei das programmierbare Widerstandsmaterial (34) ein Chalcogenid-Material umfasst.
  3. Ein Verfahren nach Anspruch 2, das bevor die leitfähige Schicht mit einem Muster versehen wird, weiterhin die Schritte umfasst: Bilden einer Schicht aus Oxid (23) auf der ersten leitfähigen Schicht; und Versehen der Oxid-Schicht mit einem Muster, um beabstandete Oxid-Muster zu bilden.
  4. Ein Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Versehens der leitfähigen Schicht mit einem Muster das Ätzen der ersten leitfähigen Schicht (22) umfasst, so dass unter jedem Oxid-Muster ein erhöhtes Segment (30) in der ersten leitfähige Schicht gebildet wird.
  5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Bereitstellens der Isolierschicht das Abscheiden der Isolierschicht (32) zur gleichen Dicke wie die Höhe des erhöhten Segmentes umfasst, wobei das Verfahren ferner den Schritt umfasst des: gezielten teilweisen Entfernens der Isolierschicht, zur Freilegung des oberen Teils des erhöhten Segmentes (30).
  6. Ein Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend die Schritte des: Bildens eines Musters aus Chalcogenid-Material (34) auf jedem erhöhten Segment; und des Bildens einer zweiten leitfähigen Schicht (36) auf jedem Muster aus Chalcogenid-Material.
  7. Ein Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Chalcogenid-Material (34) ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Se, Te, Ge, Sb und Zusammensetzungen, die mindestens zwei der Elemente von Se, Te, Ge und Sb umfassen.
  8. Ein Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Chalcogenid-Material (34) Te, Ge und Sb im Verhältnis TeaGebSb100–(a+b) umfasst, wobei a, b, und c die Prozentsätze der Atome darstellen, die insgesamt 100% der Bestandteil-Elemente ausmachen und wobei a ≤ 70 ist und 15 ≤ b ≤ 50.
  9. Eine integrierte Schaltung umfassend:

    eine erste Elektrode (22) mit einem erhöhten Segment (30) an dem die Dicke der Elektrode erhöht ist, wobei das erhöhte Segment die Form eines Kegelstumpfes hat;

    wobei eine Isolierschicht (32) die erste Elektrode überdeckt und einen Teil des erhöhten Segmentes freilegt; wobei die Isolierschicht mit dem freigelegten Teil des erhöhten Segmentes in einer Ebene liegt, und

    eine zweite Elektrode (36); und

    eine Schicht aus programmierbarem Widerstandsmaterial (24), die im Kontakt mit dem erhöhten Segment der ersten Elektrode angeordnet ist, wobei die zweite Elektrode mit der Schicht aus programmierbarem Widerstandsmaterial verbunden ist.
  10. Eine integrierte Schaltung nach Anspruch 9, wobei das programmierbare Widerstandsmaterial ein Chalcogenid umfasst.
  11. Eine integrierte Schaltung nach Anspruch 9, ferner umfassend: eine Schicht aus isolierendem Material, die das programmierbare Widerstandsmaterial und die zweite Elektrode umgibt.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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