專利名稱：相變存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及相變存儲(chǔ)器的制作方法。
相變存儲(chǔ)器(Phase Change Random Access Memory, PCRAM)技術(shù)是基于 S. R. Ovshinsky在20世紀(jì)60年代末提出相變薄膜可以應(yīng)用于相變存儲(chǔ)介質(zhì)的構(gòu)想建立起來(lái)的。作為一種新興的非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，相變存儲(chǔ)器在讀寫(xiě)速度、讀寫(xiě)次數(shù)、數(shù)據(jù)保持時(shí)間、單元面積、多值實(shí)現(xiàn)等諸多方面對(duì)快閃存儲(chǔ)器都具有較大的優(yōu)越性，已成為目前非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)研究的焦點(diǎn)。
在相變存儲(chǔ)器中，可以通過(guò)對(duì)記錄了數(shù)據(jù)的相變層進(jìn)行熱處理，來(lái)改變存儲(chǔ)器的值。構(gòu)成相變層的相變材料會(huì)由于所施加電流的加熱效果而進(jìn)入結(jié)晶狀態(tài)或非晶狀態(tài)。當(dāng)相變層處于結(jié)晶狀態(tài)時(shí)，PCRAM的電阻較低，此時(shí)存儲(chǔ)器賦值為“0”。當(dāng)相變層處于非晶狀態(tài)時(shí)，PCRAM的電阻較高，此時(shí)存儲(chǔ)器賦值為“1”。因此，PCRAM是利用當(dāng)相變層處于結(jié)晶狀態(tài)或非晶狀態(tài)時(shí)的電阻差異來(lái)寫(xiě)入/讀取數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器。
現(xiàn)有的相變存儲(chǔ)器的制作方法請(qǐng)參考

圖1 圖3。首先，請(qǐng)參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100，在所述半導(dǎo)體襯底100表面形成有第一介質(zhì)層101，所述第一介質(zhì)層101內(nèi)形成有底部電極102，所述底部電極102與所述第一介質(zhì)層101齊平，所述底部電極102的材質(zhì)為單晶硅。
然后，仍然參考圖1，在所述第一介質(zhì)層101表面形成第二介質(zhì)層103，所述第二介質(zhì)層103內(nèi)形成有溝槽，所述溝槽露出下方的底部電極102。
接著，繼續(xù)參考圖1，在所述第二介質(zhì)層103表面和所述溝槽的底部和側(cè)壁形成側(cè)墻介質(zhì)層104，所述側(cè)墻介質(zhì)層104用于在所述溝槽的側(cè)壁制作側(cè)墻。
然后，請(qǐng)參考圖2，利用等離子體刻蝕工藝刻蝕所述側(cè)墻介質(zhì)層104，去除位于所述溝槽的底部和第二介質(zhì)層103表面的側(cè)墻介質(zhì)層104，在所述溝槽的側(cè)壁形成側(cè)墻105。 最后，請(qǐng)參考圖3，在所述第二介質(zhì)層103的表面和溝槽內(nèi)沉積相變層106，所述相變層106至少填充滿所述溝槽。
在公開(kāi)號(hào)為CN1017^492A的中國(guó)專利申請(qǐng)中可以發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于現(xiàn)有的相變存儲(chǔ)器的信息。
在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)制作的相變存儲(chǔ)器的良率低，相變存儲(chǔ)器的工作可靠性無(wú)法滿足應(yīng)用的要求。
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供了一種相變存儲(chǔ)器的制作方法，提高了制作的相變存儲(chǔ)器的良率，提高了相變存儲(chǔ)器的工作可靠性。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種相變存儲(chǔ)器的制作方法，包括
提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有底部電極和與所述底部電極齊平的第一介質(zhì)層；
在所述第一介質(zhì)層表面形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層內(nèi)形成有溝槽，所述溝槽露出下方的底部電極；
在所述溝槽的側(cè)壁形成側(cè)墻；
對(duì)所述底部電極進(jìn)行預(yù)清理的步驟；對(duì)所述底部電極進(jìn)行絕緣處理，在所述底部電極的表面形成絕緣層；
在所述第二介質(zhì)層表面和所述溝槽內(nèi)形成相變層，所述相變層至少填充滿所述溝槽且覆蓋于所述絕緣層表面。
可選地，所述預(yù)清理的步驟利用等離子體刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝進(jìn)行。 可選地，所述等離子刻蝕工藝?yán)枚栊詺怏w產(chǎn)生的惰性氣體離子作為轟擊離子， 所述等離子體刻蝕工藝的功率范圍為100 1000瓦，時(shí)間范圍為2 100秒。 可選地，所述濕法刻蝕利用含氟的酸溶液進(jìn)行。 可選地，所述絕緣層的厚度范圍為10 25埃。
可選地，所述絕緣處理為利用等離子體處理工藝、低溫氧化工藝或離子注入工藝進(jìn)行。
可選地，所述底部電極的材質(zhì)為晶態(tài)硅，所述等離子體處理工藝?yán)媒^緣離子與所述底部電極表面的硅結(jié)合，在所述底部電極表面形成所述絕緣層。
可選地，所述絕緣離子為氧離子，形成的所述絕緣層為氧化硅；或所述絕緣離子為氮離子，形成的所述絕緣層為氮化硅；或所述絕緣離子為氧離子和氮離子的混合，形成的所述絕緣層為氮氧化硅。
可選地，所述氧化工藝為在低溫環(huán)境下，將所述底部電極放置于氧氣的環(huán)境中，所述氧氣與所述底部電極表面硅結(jié)合，在所述底部電極的表面形成氧化硅，所述氧化硅作為所述絕緣層。
可選地，所述氧化工藝的低溫環(huán)境的溫度范圍為300 500攝氏度，所述氧氣的流量范圍為100 2000sccm。
可選地，所述離子注入的摻雜離子為氧離子，所述氧離子與所述底部電極表面的硅結(jié)合，形成氧化硅，所述氧化硅作為所述絕緣層；或所述離子注入的摻雜離子為氮離子， 所述氮離子與所述底部電極表面的硅結(jié)合，形成氮化硅，所述氮化硅作為所述絕緣層。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
首先提供形成有底部電極和第一介質(zhì)層的半導(dǎo)體襯底，然后在所述半導(dǎo)體襯底表面形成具有溝槽的第二介質(zhì)層，所述溝槽露出下方的底部電極，接著，對(duì)所述底部電極進(jìn)行預(yù)處理的步驟，從而去除所述底部電極表面的來(lái)自于潔凈室的污染物和自然氧化層 (native oxide)，防止所述污染物和自然氧化層影響所述底部電極與相變層之間的電連接的可靠性，然后，對(duì)所述底部電極進(jìn)行絕緣處理，在所述底部電極的表面形成絕緣層，在使用時(shí)，來(lái)自于所述底部電極的相變電流能夠擊穿所述絕緣層，在所述絕緣層內(nèi)形成多個(gè)小孔，所述多個(gè)小孔作為底部電極與相變層之間的相變電流的導(dǎo)電通道；并且形成有小孔的絕緣層可以防止相變層的熱量向底部電極傳遞，從而使得相變層在較小的相變電流作用下發(fā)生相變，提高相變存儲(chǔ)器的功耗，并且提高相變存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)速度。圖1 圖3是現(xiàn)有技術(shù)的相變存儲(chǔ)器的制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明的相變存儲(chǔ)器制作方法流程示意圖5 圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器的制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
現(xiàn)有技術(shù)制作的相變存儲(chǔ)器的良率低，相變存儲(chǔ)器的可靠性無(wú)法滿足應(yīng)用的要求。請(qǐng)結(jié)合圖2，經(jīng)過(guò)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)有技術(shù)的相變層106與底部電極102的電連接的可靠性不高，導(dǎo)致所述相變層106與底部電極102容易斷開(kāi)(open)，從而所述相變層 106無(wú)法接受來(lái)自底部電極102的相變電流，使得相變層106無(wú)法進(jìn)行相變操作。造成上述的相變層106與底部電極102的電連接可靠性不高的原因是由于所述底部電極102表面有污染物和自然氧化層，其中所述污染物由來(lái)自于潔凈室的水蒸汽、顆粒、有機(jī)物和無(wú)機(jī)物等。所述污染物和自然氧化層使得所述相變層沉積工藝時(shí)形成的相變層與底部電極102的電連接的可靠性不高，從而影響相變存儲(chǔ)器的良率和器件的工作可靠性。
因此，需要提高所述相變層106與底部電極102之間的電連接的可靠性，以提高相變存儲(chǔ)器的良率和提高器件的工作的可靠性。發(fā)明人考慮在進(jìn)行相變層沉積工藝前，進(jìn)行對(duì)所述底部電極102進(jìn)行預(yù)清理的步驟，以去除所述污染物和自然氧化層。所述預(yù)清理的步驟可以為干法刻蝕或濕法刻蝕，所述預(yù)處理步驟可以將所述底部電極102的表面的污染物薄膜去除，從而提高相變層與底部電極102之間的電連接的可靠性，提高相變存儲(chǔ)器的良率和器件的工作可靠性。
但是，發(fā)明人考慮到，由于所述底部電極102的材質(zhì)為晶態(tài)硅，所述晶態(tài)硅可以為具有整齊晶格排布的單晶硅或多晶硅。在對(duì)所述底部電極102進(jìn)行預(yù)清理的步驟時(shí)，所述底部電極102表面的部分晶態(tài)硅容易受到預(yù)清理步驟的損傷，破壞了所述底部電極表面的晶態(tài)硅的晶格結(jié)構(gòu)，在所述底部電極102的表面形成一層非晶態(tài)的硅層。所述非晶態(tài)的硅層的厚度范圍為5 20埃。
由于非晶態(tài)的硅層的導(dǎo)電性不如晶態(tài)硅層的導(dǎo)電性好，并且所述底部電極102的表面形成的非晶態(tài)的硅層的厚度不受工藝的控制，這將破壞后續(xù)形成相變層與所述底部電極102之間的電連接的可靠性，從而影響相變存儲(chǔ)器的良率和器件的工作可靠性。
為了解決上述問(wèn)題，發(fā)明人提出在對(duì)所述底部電極102進(jìn)行預(yù)處理步驟后，對(duì)將所述底部電極102表面的非晶態(tài)的硅層轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣層，所述絕緣層的厚度范圍為10 25 埃，由于絕緣層的厚度較薄，從而來(lái)自于所述底部電極的相變電流可以將絕緣層擊穿，在所述絕緣層內(nèi)形成多個(gè)小孔，所述多個(gè)小孔作為底部電極與相變層之間電連接的導(dǎo)電通道； 并且形成有多個(gè)小孔的絕緣層可以防止所述相變層產(chǎn)生的熱量向所述底部電極擴(kuò)散，更有利于所述相變層的相變，即使得相變層在較小的相變電流下發(fā)生相變，從而可以降低相變存儲(chǔ)器的功耗，并且提高相變存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)速度。
具體地，請(qǐng)參考圖4所示的本發(fā)明所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法流程示意圖，所述方法包括
步驟Si，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有底部電極和與所述底部電極齊平的第一介質(zhì)層；
5步驟S2，在所述第一介質(zhì)層表面形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層內(nèi)形成有溝槽， 所述溝槽露出下方的底部電極；
步驟S3，在所述溝槽的側(cè)壁形成側(cè)墻； 步驟S4，對(duì)所述底部電極進(jìn)行預(yù)清理的步驟；
步驟S5，對(duì)所述底部電極進(jìn)行絕緣處理，在所述底部電極的表面形成絕緣層； 步驟S6，在所述第二介質(zhì)層表面和所述溝槽內(nèi)形成相變層，所述相變層至少填充滿所述溝槽且覆蓋于所述絕緣層表面。
下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。 為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，請(qǐng)結(jié)合圖5 圖7所示的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器制作方法剖面結(jié)構(gòu)視圖。
首先，請(qǐng)參考圖5，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200的表面形成有底部電極202和與所述底部電極202齊平的第一介質(zhì)層201。
作為一個(gè)實(shí)施例，所述半導(dǎo)體襯底200的材質(zhì)為硅。在其他的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底200的材質(zhì)還可以為鍺硅或絕緣體上硅(SOI)。所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)還形成有晶體管，用于驅(qū)動(dòng)后續(xù)形成的相變層。
所述底部電極202的材質(zhì)為晶態(tài)硅。所述晶態(tài)硅可以為單晶硅或多晶硅。所述單晶硅或多晶硅具有整齊的晶格排布。所述單晶硅或多晶硅可以利用外延沉積工藝制作。所述底部電極202的厚度范圍為500 8000埃。所述外延沉積工藝與現(xiàn)有技術(shù)的外延沉積工藝相同，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不做詳細(xì)說(shuō)明。
所述第一介質(zhì)層201的材質(zhì)可以為氧化硅、氮化硅、碳化硅或氮氧化硅。作為優(yōu)選的實(shí)施例，所述第一介質(zhì)層201的材質(zhì)為氧化硅，其可以利用氧化工藝或化學(xué)氣相沉積工藝制作。所述氧化工藝或化學(xué)氣相沉積工藝與現(xiàn)有技術(shù)相同，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不做贅述。
然后，仍然參考圖5，在所述第一介質(zhì)層201的表面形成第二介質(zhì)層203，所述第二介質(zhì)層203內(nèi)形成有溝槽，所述溝槽露出下方的底部電極202。
作為一個(gè)實(shí)施例，所述第二介質(zhì)層203的材質(zhì)可以為氧化硅、氮化硅、碳化硅或氮氧化硅。所述第二介質(zhì)層203的材質(zhì)可以與所述第一介質(zhì)層201的材質(zhì)相同或不同。在實(shí)施例中，所述第二介質(zhì)層203的材質(zhì)與所述第一介質(zhì)層201的材質(zhì)相同，所述第二介質(zhì)層 203的材質(zhì)為氧化硅。所述第二介質(zhì)層203可以利用現(xiàn)有的氧化工藝或化學(xué)氣相沉積工藝制作。作為一個(gè)實(shí)施例，所述第二介質(zhì)層203的厚度范圍為500 8000埃。
所述溝槽的寬度優(yōu)選地等于所述底部電極202的寬度。所述溝槽的側(cè)壁用于后續(xù)形成側(cè)墻，所述溝槽的底部用于露出下方的底部電極202，從而在后續(xù)的工藝步驟中在所述溝槽內(nèi)沉積相變層。
然后，請(qǐng)繼續(xù)參考圖5，在所述溝槽的側(cè)壁和底部以及所述第二介質(zhì)層203表面形成側(cè)墻介質(zhì)層204。位于所述溝槽的側(cè)壁的側(cè)墻介質(zhì)層204將用于制作側(cè)墻，因此需要將位于所述溝槽的底部和第二介質(zhì)層203表面的側(cè)墻介質(zhì)層204去除。
所述側(cè)墻介質(zhì)層204的材質(zhì)應(yīng)選擇與所述第二介質(zhì)層203和底部電極202具有刻蝕選擇比的材質(zhì)，以減少刻蝕工藝對(duì)所述第二介質(zhì)層203和底部電極202造成的損傷。作為一個(gè)實(shí)施例，所述側(cè)墻介質(zhì)層204的材質(zhì)為氮化硅。在其他的實(shí)施例中，所述側(cè)墻介質(zhì)層204還可以為碳化硅或氮氧化硅。
所述側(cè)墻介質(zhì)層204的厚度范圍為10 300埃。所述側(cè)墻介質(zhì)層204可以利用化學(xué)氣相沉積工藝或氧化工藝制作。所述工藝與現(xiàn)有技術(shù)相同，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不做贅述。
然后，請(qǐng)參考圖6，進(jìn)行刻蝕工藝，去除位于所述溝槽的底部和第二介質(zhì)層203表面的側(cè)墻介質(zhì)層204，位于所述溝槽側(cè)壁的側(cè)墻介質(zhì)層形成側(cè)墻205。
所述刻蝕工藝為等離子體刻蝕工藝、所述等離子體刻蝕工藝的參數(shù)設(shè)置與現(xiàn)有技術(shù)相同，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不做詳細(xì)說(shuō)明。
所述等離子體刻蝕工藝可能會(huì)損傷所述底部電極202，使得所述底部電極202表面的部分晶態(tài)硅轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)的硅。
然后，繼續(xù)參考圖6，對(duì)所述底部電極202和側(cè)墻205進(jìn)行預(yù)處理的步驟。作為一個(gè)實(shí)施例，所述預(yù)處理的步驟可以利用等離子體刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝進(jìn)行。
作為一個(gè)實(shí)施例，所述預(yù)處理的步驟利用等離子體刻蝕工藝進(jìn)行。所述等離子體刻蝕工藝?yán)枚栊詺怏w產(chǎn)生的惰性氣體離子作為刻蝕離子。所述惰性氣體可以為氬氣、氙氣等。作為一個(gè)實(shí)施例，所述惰性氣體為氬氣，其在等離子刻蝕的腔室中被離子化為氬離子，所述氬離子轟擊所述底部電極202和側(cè)墻205的表面，從而可以去除所述底部電極202 和側(cè)墻205表面的自然氧化物和污染物(所述污染物來(lái)自于潔凈室)。以利用氬離子進(jìn)行等離子刻蝕工藝，所述等離子體刻蝕工藝的功率范圍為100 1000瓦，時(shí)間范圍為2 100 秒。
作為本發(fā)明的又一實(shí)施例，所述預(yù)處理的步驟利用濕法刻蝕工藝進(jìn)行，所述濕法刻蝕工藝?yán)煤娜芤哼M(jìn)行。例如，所述濕法刻蝕工藝可以利用氫氟酸與水的混合溶液進(jìn)行。其中氫氟酸的質(zhì)量百分比為 10%。
由于所述預(yù)處理步驟的等離子體刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝會(huì)打亂所述底部電極 202表面的晶態(tài)硅的晶格結(jié)構(gòu)，使所述晶態(tài)硅轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)的硅，從而在所述底部電極202 的表面形成非晶態(tài)的硅層。
經(jīng)過(guò)形成所述側(cè)墻205的刻蝕工藝和對(duì)所述側(cè)墻205和底部電極202的表面進(jìn)行的預(yù)處理步驟之后，所述底部電極202的表面形成非晶態(tài)的硅層，其厚度范圍為10 20 埃。所述非晶態(tài)的硅層的導(dǎo)電性不好，這影響了所述底部電極202與后續(xù)工藝形成的相變層的電連接的可靠性。所述非晶態(tài)的硅層的厚度不受工藝控制，從而所述非晶態(tài)的硅層對(duì)相變存儲(chǔ)器的影響不受控制。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明對(duì)所述底部電極202進(jìn)行絕緣處理，在所述底部電極 202的表面形成絕緣層206，所述溝槽暴露出所述絕緣層206。本發(fā)明所述的絕緣處理，是將所述底部電極202表面的非晶態(tài)的硅層轉(zhuǎn)換為所述絕緣層206。
作為一個(gè)實(shí)施例，所述絕緣層206的厚度范圍為10 25埃。在上述的厚度范圍內(nèi)，來(lái)自于底部電極202的相變電流可以將所述絕緣層206擊穿，從而在所述絕緣層206內(nèi)形成多個(gè)小孔，所述小孔作為底部電極202與后續(xù)形成的相變層之間的導(dǎo)電通道，從而提高所述底部電極202與所述相變層之間電連接的可靠性，提高了相變存儲(chǔ)器的良率。并且， 形成有小孔的絕緣層206可以防止相變層產(chǎn)生的熱量向所述底部電極202傳遞，有利于相變層在較小的相變電流下發(fā)生相變，有利于減小相變存儲(chǔ)器的功耗，提高了相變存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)速度。若所述底部電極202與相變層之間為非晶硅層，但是利用來(lái)自底部電極的相變電流將所述絕緣層激活的難度較大，從而難以形成本發(fā)明所述的多個(gè)小孔，無(wú)法利用所述非晶硅層作為導(dǎo)電層。
其中，所述絕緣處理可以利用等離子體處理工藝、氧化工藝或離子注入工藝進(jìn)行。 作為優(yōu)選的實(shí)施例，所述絕緣處理利用等離子處理工藝進(jìn)行，所述等離子體處理工藝?yán)媒^緣離子轟擊所述底部電極202表面的非晶態(tài)的硅層，從而使得所述絕緣離子與所述底部電極202表面的非晶態(tài)的硅層結(jié)合，在所述底部電極202表面形成所述絕緣層 206，所述絕緣層206暴露于所述溝槽的底部。
所述絕緣離子可以為氧離子或氮離子。當(dāng)所述絕緣離子為氧離子時(shí)，氧離子與所述底部電極202表面的非晶態(tài)的硅層結(jié)合，在所述底部電極202的表面形成氧化硅，所述氧化硅作為所述絕緣層206 ；當(dāng)所述絕緣離子為氮離子時(shí)，氮離子與所述底部電極202表面的非晶態(tài)的硅層結(jié)構(gòu)，在所述底部電極202表面形成氮化硅，所述氮化硅作為所述絕緣層 206。為了保證所述絕緣離子能夠與所述非晶態(tài)的硅結(jié)合，所述等離子處理工藝應(yīng)對(duì)所述底部電極202進(jìn)行加熱，使得所述底部電極202的溫度在100 300攝氏度。
作為本發(fā)明的又一實(shí)施例，所述絕緣處理還可以利用氧化工藝進(jìn)行。所述氧化工藝為在低溫環(huán)境下，將所述底部電極202放置于氧氣的環(huán)境中，所述氧氣與所述底部電極 202表面的非晶態(tài)的硅層結(jié)合，在所述底部電極202的表面形成氧化硅，所述氧化硅作為所述絕緣層206。
本發(fā)明所述的低溫環(huán)境的溫度范圍為300 500攝氏度，例如為300攝氏度、400 攝氏度或500攝氏度。在所述溫度范圍內(nèi)，可以保證不會(huì)影響半導(dǎo)體襯底的熱預(yù)算。作為一個(gè)實(shí)施例，所述氧氣的流量范圍為100 2000sCCm，例如所述氧氣的流量范圍可以為 100sccm、500sccm、IOOOsccm 或 2000sccmo
作為本發(fā)明的再一實(shí)施例，所述絕緣處理還可以為利用離子注入工藝進(jìn)行。所述離子注入的摻雜離子可以為氧離子或氮離子。當(dāng)所述離子注入的摻雜離子為氧離子時(shí)，所述氧離子與所述底部電極202表面的非晶態(tài)的硅層結(jié)合，在所述底部電極202的表面形成氧化硅，所述氧化硅作為所述絕緣層206 ；當(dāng)所述離子注入的摻雜離子為氮離子時(shí)，所述氮離子與所述底部電極202表面的非晶態(tài)的硅層結(jié)合，在所述底部電極202的表面形成氮化硅，所述氮化硅作為所述絕緣層206。
由于在離子注入后，需要進(jìn)行退火，以激活所述摻雜離子，所述退火的溫度范圍通常大于900攝氏度，因此，可能會(huì)增大所述半導(dǎo)體襯底200的熱預(yù)算，由于所述氧化工藝和等離子體刻蝕工藝的溫度在300 500攝氏度，所述的溫度范圍不會(huì)增大半導(dǎo)體襯底200 的熱預(yù)算，因此，優(yōu)選地，利用所述氧化工藝和等離子體處理工藝形成所述絕緣層206。
然后，請(qǐng)參考圖7，在所述第二介質(zhì)層203的表面和所述溝槽內(nèi)形成相變層207，所述相變層207至少填充滿所述溝槽。所述相變層207的材質(zhì)為硫族化合物合金。所述硫族化合物合金為Si-Sb-Te、Ge4b-Te、Ag-In-Te或Ge-Bi-Te。所述相變層207利用化學(xué)氣相沉積工藝制作。
綜上，本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的制作方法，在進(jìn)行化學(xué)氣相沉積工藝制作所述相變層前，對(duì)底部電極進(jìn)行預(yù)處理的步驟，去除了位于底部電極表面的污染物和自然氧化物，提高了底部電極與相變層之間電連接的可靠性；并且在所述預(yù)處理步驟之后，對(duì)所述底部電極進(jìn)行絕緣處理，以在所述底部電極表面形成絕緣層，來(lái)自于底部電極的相變電流可以將所述絕緣層擊穿，并在所述底部電極內(nèi)形成多個(gè)小孔，所述小孔作為相變層與底部電極之間的導(dǎo)電通道，從而保證了所述底部電極與相變層之間的電連接，并且形成有小孔的絕緣層可以防止相變層內(nèi)產(chǎn)生的熱量向所述底部電極傳遞，有利于相變層在較小的相變電流下發(fā)生相變，降低了相變存儲(chǔ)器的功耗，提高了相變存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)速度。
本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有底部電極和與所述底部電極齊平的第一介質(zhì)層；在所述第一介質(zhì)層表面形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層內(nèi)形成有溝槽，所述溝槽露出下方的底部電極；在所述溝槽的側(cè)壁形成側(cè)墻；對(duì)所述底部電極進(jìn)行預(yù)清理的步驟；對(duì)所述底部電極進(jìn)行絕緣處理，在所述底部電極的表面形成絕緣層；在所述第二介質(zhì)層表面和所述溝槽內(nèi)形成相變層，所述相變層至少填充滿所述溝槽且覆蓋于所述絕緣層表面。
2.如權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述預(yù)清理的步驟利用等離子體刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求2所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述等離子刻蝕工藝?yán)枚栊詺怏w產(chǎn)生的惰性氣體離子作為轟擊離子，所述等離子體刻蝕工藝的功率范圍為 100 1000瓦，時(shí)間范圍為2 100秒。
4.如權(quán)利要求2所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述濕法刻蝕利用含氟的酸溶液進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述絕緣層的厚度范圍為10 25埃。
6.如權(quán)利要求5所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述絕緣處理為利用等離子體處理工藝、低溫氧化工藝或離子注入工藝進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求6所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述底部電極的材質(zhì)為晶態(tài)硅，所述等離子體處理工藝?yán)媒^緣離子與所述底部電極表面的硅結(jié)合，在所述底部電極表面形成所述絕緣層。
8.如權(quán)利要求7所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述絕緣離子為氧離子， 形成的所述絕緣層為氧化硅；或所述絕緣離子為氮離子，形成的所述絕緣層為氮化硅；或所述絕緣離子為氧離子和氮離子的混合，形成的所述絕緣層為氮氧化硅。
9.如權(quán)利要求6所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述氧化工藝為在低溫環(huán)境下，將所述底部電極放置于氧氣的環(huán)境中，所述氧氣與所述底部電極表面硅結(jié)合，在所述底部電極的表面形成氧化硅，所述氧化硅作為所述絕緣層。
10.如權(quán)利要求9所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述氧化工藝的低溫環(huán)境的溫度范圍為300 500攝氏度，所述氧氣的流量范圍為100 2000sCCm。
11.如權(quán)利要求6所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述離子注入的摻雜離子為氧離子，所述氧離子與所述底部電極表面的硅結(jié)合，形成氧化硅，所述氧化硅作為所述絕緣層；或所述離子注入的摻雜離子為氮離子，所述氮離子與所述底部電極表面的硅結(jié)合， 形成氮化硅，所述氮化硅作為所述絕緣層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種相變存儲(chǔ)器的制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有底部電極和與所述底部電極齊平的第一介質(zhì)層；在所述第一介質(zhì)層表面形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層內(nèi)形成有溝槽，所述溝槽露出下方的底部電極；在所述溝槽的側(cè)壁形成側(cè)墻；對(duì)所述底部電極進(jìn)行預(yù)清理的步驟；對(duì)所述底部電極表面進(jìn)行絕緣處理，在所述底部電極表面形成絕緣層，所述溝槽暴露出所述絕緣層；在所述第二介質(zhì)層表面和所述溝槽內(nèi)形成相變層，所述相變層至少填充滿所述溝槽。本發(fā)明提高了相變存儲(chǔ)器的良率，提高了相變存儲(chǔ)器工作的可靠性。
文檔編號(hào)H01L45/00GK102479923SQ201010568380
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者任萬(wàn)春, 劉波, 向陽(yáng)輝, 宋志棠 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司