相變存儲陣列的位線結構的製作方法
2023-11-04 06:30:12 1
專利名稱：相變存儲陣列的位線結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種相變存儲陣列，特別涉及一種相變存儲陣列的位線結構。
背景技術：
相變存儲器單元是基於20世紀60年代末70年代初提出的相變薄膜可以應用於相變存儲介質的構想建立起來的，是一種價格便宜、性能穩定的存儲器件。相變存儲器單元可以做在矽晶片襯底上，其關鍵材料是可記錄的相變薄膜、加熱電極材料、絕熱材料和引出電極材，其研究熱點也就圍繞器件工藝展開。器件的物理機制研究包括如何減小器件料等。 相變存儲器單元的基本原理是用電脈衝信號作用於器件單元上，使相變材料在非晶態與多晶態之間發生可逆相變，通過分辨非晶態時的高阻與多晶態時的低阻實現信息的寫入、擦除和讀出操作。相變存儲器由於具有高速讀取、高可擦寫次數、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗強震動和抗輻射等優點，被國際半導體工業協會認為最有可能取代目前的快閃記憶體存儲器而成為未來存儲器主流產品和最先成為商用產品的器件。相變存儲器的讀、寫、擦操作就是在器件單元上施加不同寬度和高度的電壓或電流脈衝信號擦操作(RESET)，當加一個短且強的脈衝信號使器件單元中的相變材料溫度升高到熔化溫度以上後，再經過快速冷卻從而實現相變材料多晶態到非晶態的轉換，即「1」 態到「0」態的轉換；寫操作(SET)，當施加一個長且中等強度的脈衝信號使相變材料溫度升到熔化溫度之下、結晶溫度之上後，並保持一段時間促使晶核生長，從而實現非晶態到多晶態的轉換，即「0」態到「1」態的轉換；讀操作，當加一個對相變材料的狀態不會產生影響的很弱的脈衝信號後，通過測量器件單元的電阻值來讀取它的狀態。現有相變存儲陣列中的所有位線都是處於同一布線層，如圖1所示，如此一來，隨著相變存儲器密度的提高，位線之間的間距會越來越小，進而位線間的電容效應會越來越明顯，而位線間的這種電容效應，會導致被選中的位線上的信號幹擾相鄰的位線，從而使相鄰未被選中的位線上的信號發生翻轉，進而發生讀寫錯誤，故，有必要在不影響存儲密度的前提下減小這種電容效應，提高存儲器的性能。
發明內容
本發明的目的在於提供一種相鄰位線間距大的相變存儲陣列的位線結構。為了達到上述目的及其他目的，本發明提供的相變存儲陣列的位線結構，其特徵在於相變存儲陣列的所有位線分處於不同的布線層。作為一種優選方式，每一位線都處於同一布線層，其中，部分位線處於第一布線層，部分位線處於第二布線層。較佳的，處於第一布線層的位線與處於第二布線層的位線相鄰排列；較佳的，所有位線中，至少一位線包含第一子部和第二子部，其中，所述第一子部和第二子部不在同一直線上，例如，所述第一子部或第二子部在平行於該位線所在的平面上的投影與相鄰位線在該平面上的投影在同一直線上等。
作為另一種優選方式，所有位線中至少部分位線，各自包含至少兩個子部，且至少兩個子部中至少有兩者不處於同一布線層。較佳的，不處於同一布線層的各子部各自在平行於該位線所在平面上的投影在同一直線上。作為再一種優選方式，所有位線中至少部分位線，各自包含至少三個子部，其中， 至少三個子部中至少兩者不處於同一布線層，但該至少兩者各自在平行於該位線所在平面上的投影在同一直線上，而所述至少三個子部各自在平行於該位線所在平面上的投影中有部分投影重疊綜上所述，本發明的相變存儲陣列的位線結構中，所有位線分處於不同布線層，故可增大位線間的間距，有效降低位線之間的幹擾。
圖1為現有相變存儲陣列的位線結構示意圖。圖2為本發明的相變存儲陣列的位線結構的實施例一示意圖。圖3為本發明的相變存儲陣列的位線結構的實施例二示意圖。圖4為本發明的相變存儲陣列的位線結構的實施例三示意圖。圖5為本發明的相變存儲陣列的位線結構的實施例四示意圖。
具體實施例方式以下將結合附圖對本發明的相變存儲陣列的位線結構進行詳細描述。實施例一請參閱圖2，為簡化圖示，在本實施例中的相變存儲陣列僅示出6條位線，即位線 Ll至L6，且位線Ll至L6分處於不同的布線層，即分處於第一布線層Mp和第二布線層Mp+1， 而同一位線處於同一布線層。更為具體的說，位線Li、L3、L5處於第一布線層Mp，位線L2、 L4、L6處於第二布線層Mp+1。如圖所示，如果處於第一布線層Mp的位線Ll和處於布線層第二 Mp+1的位線L2 之間的水平間距為λ，第一布線層Mp和第二布線層Mp+1之間的層距為d，則位線Ll和位線L2之間的實際間距為;T = V^TZ，顯然，該間距λ 『 > λ，由此可見，由於相變存儲器的相鄰位線分處於不同的布線層，可增加相鄰位線之間的間距，降低相鄰位線之間的信號幹擾。不過，本領域技術人員應該理解，上述例示僅僅只是為了更好的說明本發明的技術方案，而非用於限制本發明，事實上，布線層的數量並非以兩層為限，還可以為兩層以上； 再有，位線的分布也並非以上述實例為限，例如，可以位線Ll和L2處於第一布線層Μρ，位線 L3和L4處於第二布線層Mp+1，位線L5和L6處於第一布線層Mp等。實施例二 請參見圖3，在本實施例中，仍以示出6條位線的相變存儲陣列為例來進行說明。如圖所示，每一位線都處於同一布線層，即位線Li、L3、L5處於第一布線層MpJi 線L2、L4、L6處於第二布線層Mp+1。其中，每一位線都各自都包含第一子部和第二子部，且各第一子部和第二子部不在同一直線上。更為詳細言之，位線Ll包含第一子部Lll和第二子部L12，其第一子部Lll和第二子部L12不在同一直線上；位線L2包含第一子部L21和第二子部L22，其第一子部L21與位線Ll的第二子部L12各自在平行於各位線所在的平面上的投影在同一直線上，其第二子部L22與位線Ll的第一子部Lll各自在平行於各位線所在的平面上的投影在同一直線上； 位線L3包含第一子部L31和第二子部L32，其第一子部L31和第二子部L32不在同一直線上；位線L4包含第一子部L41和第二子部L42，位線L4的第一子部L41與位線L3的第二子部L32各自在平行於各位線所在的平面上的投影在同一直線上，位線L4的第二子部L42 與位線L3的第一子部L31在平行於各位線所在的平面上的投影在同一直線上；位線L5包含第一子部L51和第二子部L52，其第一子部L51和第二子部L52不在同一直線上；位線L6 包含第一子部L61和第二子部L62，位線L6的第一子部L61與位線L5的第二子部L52在平行於各位線所在的平面上的投影在同一直線上，位線L6的第二子部L62與位線L5的第一子部L51在平行於各位線所在的平面上的投影在同一直線上。由圖可見，位線Ll和位線L2呈交叉狀；位線L3和位線L4呈交叉狀；位線L5和位線L6呈交叉狀。然而，相鄰位線間的間距還是為；L1 = VIr^7,顯然，該間距λ' > λ也大於水平間距。同樣，本領域技術應該理解，在此種方式中，布線層的數量也並非以兩層為限，還可以為兩層以上；再有，位線的交叉方式也並非以上述實例為限，例如，還可以為如下各種情形a) 一位線與非相鄰的位線呈交叉狀，例如位線Ll與位線L3呈交叉狀、位線L2和位線L5呈交叉狀，位線L4和位線L6呈交叉狀等等。b) 一位線分別與其它兩條或兩條以上位線呈交叉狀，例如Ll的一部分與位線L2 呈交叉狀，另一部分與位線L3呈交叉狀等。實施例三請參見圖4，在本實施例中，仍以示出6條位線的相變存儲陣列為例來進行說明。 如圖所示，各位線各自包含至少兩個子部，且至少兩個子部中至少有兩者不處於同一布線層，而不處於同一布線層的各子部各自在平行於該位線所在平面上的投影在同一直線上。更詳細言之，位線Ll包括處於第一布線層Mp的第一子部Lll和處於第二布線層 Mp+1的第二子部L12，其中，第一子部Lll和第二子部L12在平行於各位線所在的平面上的投影在同一直線上；位線L2包括處於第二布線層Mp+1的第一子部L21和處於第一布線層 Mp的第二子部L22，其中，第一子部L21和第二子部L22在平行於各位線所在的平面上的投影在同一直線上；位線L3包括處於第一布線層Mp的第一子部L31和處於第二布線層Mp+1 的第二子部L32，其中，第一子部L31和第二子部L32在平行於各位線所在的平面上的投影在同一直線上；位線L4包括處於第二布線層Mp+1的第一子部L41和處於第一布線層Mp的第二子部L42，其中，第一子部L41和第二子部L42在平行於各位線所在的平面上的投影在同一直線上；位線L5包括處於第一布線層Mp的第一子部L51和處於第二布線層Mp+1的第二子部L52，其中，第一子部L51和第二子部L52在平行於各位線所在的平面上的投影在同一直線上；位線L6包括處於第二布線層Mp+1的第一子部L61和處於第一布線層Mp的第二子部L62，其中，第一子部L61和第二子部L62在平行於各位線所在的平面上的投影在同一直線上。由此可見，相鄰位線間的間距也為;L1 = VI7^,顯然，該間距λ 『 > λ也大於水平間距。同樣，本領域技術應該理解，在此種方式中，布線層的數量也並非以兩層為限，還可以為兩層以上；再有，各位線所包含的子部並非以上述所示為限，例如，各位線可以包含 3個或3個以上子部，其中一部分子部處於第一布線層，另一部分子部處於第二布線層等等。更為直觀言之，例如，位線Ll的中間部分處於第一布線層，而兩端的部分處於第二布線層等。實施例四請參見圖5，在本實施例中，仍以示出6條位線的相變存儲陣列為例來進行說明。 如圖所示，各位線各自包含至少三個子部，其中，至少三個子部中至少兩者不處於同一布線層，但該至少兩者各自在平行於該位線所在平面上的投影在同一直線上，而所述至少三個子部各自在平行於該位線所在平面上的投影中有部分投影重疊。更為詳細言之，位線Ll包括處於第一布線層Mp的第一子部Lll和第二子部L12、 以及處於第二布線層Μρ+l的第三子部(其與第二子部L12層疊，故圖未示出)，其中，第一子部Lll和第二子部L12在平行於各位線所在平面上的投影不在同一直線上，而第二子部 L12和第三子部在平行於各位線所在平面上的投影重疊。位線L2包括處於第二布線層Mp+1 的第一子部L21和第二子部L22、以及處於第一布線層Mp的第三子部(其與第二子部L22 層疊，故圖未示出)，其中，第一子部L21和第二子部L22在平行於各位線所在平面上的投影不在同一直線上，而第二子部L22和第三子部在平行於各位線所在平面上的投影重疊。位線L3包括處於第一布線層Mp的第一子部L31和第二子部L32、以及處於第二布線層Mp+1 的第三子部(其與第二子部L32層疊，故圖未示出)，其中，第一子部L31和第二子部L32 在平行於各位線所在平面上的投影不在同一直線上，而第二子部L32和第三子部在平行於各位線所在平面上的投影重疊。位線L4包括處於第二布線層Μρ+l的第一子部L41和第二子部L42、，以及處於第一布線層Mp的第三子部(其與第二子部L42層疊，故圖未示出)，其中，第一子部L41和第二子部L42在平行於各位線所在平面上的投影不在同一直線上，而第二子部L42和第三子部在平行於各位線所在平面上的投影重疊。位線L5包括處於第一布線層Mp的第一子部L51和第二子部L52、以及處於第二布線層Μρ+l的第三子部(其與第二子部L52層疊，故圖未示出)，其中，第一子部L51和第二子部L52在平行於各位線所在平面上的投影不在同一直線上，而第二子部L52和第三子部在平行於各位線所在平面上的投影重疊。位線L6包括處於第二布線層Μρ+l的第一子部L61和第二子部L62、以及處於第一布線層Mp的第三子部(其與第二子部L62層疊，故圖未示出)，其中，第一子部L61和第二子部L62在平行於各位線所在平面上的投影不在同一直線上，而第二子部L62和第三子部在平行於各位線所在平面上的投影重疊。由圖可見，位線Ll和位線L2呈交叉狀；位線L3和位線L4呈交叉狀；位線L5和位線L6呈交叉狀。然而，相鄰位線間的間距還是為I = VF^1,顯然，該間距λ' > λ也大於水平間距。同樣，本領域技術應該理解，在此種方式中，布線層的數量也並非以兩層為限，還可以為兩層以上；再有，位線的交叉方式也並非以上述實例為限，例如，還可以為如下各種情形a) 一位線與非相鄰的位線呈交叉狀，例如位線Ll與位線L3呈交叉狀、位線L2和位線L5呈交叉狀，位線L4和位線L6呈交叉狀等等。b) 一位線分別與其它兩條或兩條以上位線呈交叉狀，例如Ll的一部分與位線L2 呈交叉狀，另一部分與位線L3呈交叉狀等。此外，本領域技術人員應該理解，上述各實施例所示的位線結構可以進行組合形成組合結構，例如，將實施例一、實施例二、實施例三和實施例四中任意兩者或兩者以上組合，在此不再一一詳述。綜上所述，本發明的相變存儲陣列的位線結構採用多層布線層，相對於現有採用單一布線層的位線結構，在相變存儲單元分布密度相同的情形下，本發明各位線間的間距大於現有位線間的間距，因此，可有效減小位線間的串擾。上述實施例僅列示性說明本發明的原理及功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此項技術的人員均可在不違背本發明的精神及範圍下，對上述實施例進行修改。因此，本發明的權利保護範圍，應如權利要求書所列。
權利要求
1.一種相變存儲陣列的位線結構，其特徵在於相變存儲陣列的所有位線分處於不同的布線層。
2.如權利要求1所述的相變存儲陣列的位線結構，其特徵在於每一位線都處於同一布線層，其中，部分位線處於第一布線層，部分位線處於第二布線層。
3.如權利要求2所述的相變存儲陣列的位線結構，其特徵在於處於第一布線層的位線與處於第二布線層的位線相鄰排列。
4.如權利要求2所述的相變存儲陣列的位線結構，其特徵在於所有位線中，至少一位線包含第一子部和第二子部，其中，所述第一子部和第二子部不在同一直線上。
5.如權利要求4所述的相變存儲陣列的位線結構，其特徵在於所述第一子部或第二子部在平行於該位線所在的平面上的投影與相鄰位線在該平面上的投影在同一直線上。
6.如權利要求1所述的相變存儲陣列的位線結構，其特徵在於所有位線中至少部分位線，各自包含至少兩個子部，且至少兩個子部中至少有兩者不處於同一布線層。
7.如權利要求6所述的相變存儲陣列的位線結構，其特徵在於不處於同一布線層的各子部各自在平行於該位線所在平面上的投影在同一直線上。
8.如權利要求1所述的相變存儲陣列的位線結構，其特徵在於所有位線中至少部分位線，各自包含至少三個子部，其中，至少三個子部中至少兩者不處於同一布線層，但該至少兩者各自在平行於該位線所在平面上的投影在同一直線上，而所述至少三個子部各自在平行於該位線所在平面上的投影中有部分投影重疊。
全文摘要
本發明提供一種相變存儲陣列的位線結構，該結構中所有位線分處於不同的布線層，例如，相鄰兩位線中的一者處於第一布線層、而另一者處於第二布線層，或者相鄰兩位線中的一者的一部分處於第一布線層、另一部分處於第二布線層，而相鄰兩位線中的另一者的一部分處於第二布線層，另一部分處於第一布線層等等，如此可增大相鄰位線間的間距，進而降低位線間的幹擾。
文檔編號H01L27/24GK102456396SQ20101052232
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者宋志棠, 王倩, 蔡道林, 陳後鵬 申請人:中國科學院上海微系統與信息技術研究所