相變化記憶體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明是有關(guān)一種相變化記憶體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子產(chǎn)品(例如:手機、平板電腦以及數(shù)字相機)常具有儲存數(shù)據(jù)的記憶體元件。已知記憶體元件可透過記憶體單元上的儲存節(jié)點儲存信息。其中，相變化記憶體利用記憶體元件的電阻狀態(tài)(例如高阻值與低阻值)來儲存信息。記憶體元件可具有一可在不同相態(tài)(例如:晶相與非晶相)之間轉(zhuǎn)換的材料。不同相態(tài)使得記憶體單元具有不同電阻值的電阻狀態(tài)，以用于表示儲存數(shù)據(jù)的不同數(shù)值。
[0003]相變化記憶體單元在操作時，可施加電流使得記憶體元件的溫度提升以改變材料的相態(tài)。已知相變化記憶體元件的加熱器與其耦接的記憶體元件具有較大的接觸面積，此將增加表面孔洞的缺陷，且升溫及降溫的速度也較慢(高阻值與低阻值之間的轉(zhuǎn)換不夠迅速)，相對所需的電流量也較大。然而，傳統(tǒng)的技術(shù)在制造小接觸面積的加熱器的制程需具精確的對準機制，此將使制程繁復(fù)與難以控制，相對提升相變化記憶體的成本。因此，業(yè)界亟需一種新穎且有效率的制程以制備相變化記憶體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一方面是提供一種相變化記憶體的制備方法，包含下列步驟。先形成一第一罩幕層于一介電層上，再形成一第二罩幕層于第一罩幕層上。之后圖案化第一罩幕層與第二罩幕層，以暴露第一罩幕層的一側(cè)面，并自第一罩幕層的側(cè)面處移除部分的第一罩幕層，以形成一柱狀突出物。接著移除第二罩幕層，并形成一加熱材料層共形地覆蓋柱狀突出物的側(cè)壁與上表面。最后移除柱狀突出物的上表面的加熱材料層，以自加熱材料層形成一環(huán)狀加熱器環(huán)繞柱狀突出物。
[0005]根據(jù)本發(fā)明一或多個實施方式，相變化記憶體的制備方法還包含下列步驟。在形成環(huán)狀加熱器后移除柱狀突出物，并形成一絕緣層覆蓋環(huán)狀加熱器。之后平坦化絕緣層以暴露環(huán)狀加熱器，并形成一相變化層于環(huán)狀加熱器上。
[0006]根據(jù)本發(fā)明一或多個實施方式，是以一濕蝕刻制程自第一罩幕層的側(cè)面處移除部分第一罩幕層。
[0007]根據(jù)本發(fā)明一或多個實施方式，濕蝕刻制程更移除部分的第二罩幕層，且第一罩幕層的移除速率大于第二罩幕層的移除速率。
[0008]根據(jù)本發(fā)明一或多個實施方式，在形成加熱材料層共形地覆蓋柱狀突出物的側(cè)壁與上表面前，更形成一阻障層共形地覆蓋柱狀突出物的側(cè)壁與上表面。
[0009]根據(jù)本發(fā)明一或多個實施方式，是以一干蝕刻制程移除柱狀突出物的上表面的加熱材料層與阻障層，且干蝕刻制程停止于柱狀突出物。
[0010]本發(fā)明的另一方面是提供一種相變化記憶體的制備方法，包含下列步驟。先形成一罩幕層于一介電層上，并圖案化罩幕層。接著等向性移除部分的罩幕層以形成一柱狀突出物于介電層上，更形成一加熱材料層共形地覆蓋柱狀突出物的側(cè)壁與上表面。最后移除柱狀突出物的上表面的加熱材料層，以自加熱材料層形成一環(huán)狀加熱器環(huán)繞柱狀突出物。
[0011]根據(jù)本發(fā)明一或多個實施方式，還包含下列步驟。在形成環(huán)狀加熱器后移除柱狀突出物，并形成一絕緣層覆蓋環(huán)狀加熱器。接著平坦化絕緣層以暴露環(huán)狀加熱器，并形成一相變化層于環(huán)狀加熱器上。
[0012]根據(jù)本發(fā)明一或多個實施方式，是以一濕蝕刻制程等向性移除部分的罩幕層。
[0013]根據(jù)本發(fā)明一或多個實施方式，在形成加熱材料層共形地覆蓋柱狀突出物的側(cè)壁與上表面前，更形成一阻障層共形地覆蓋柱狀突出物的側(cè)壁與上表面。
【附圖說明】
[0014]為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點與實施例能更明顯易懂，所附附圖的詳細說明如下:
[0015]圖1A至圖1I繪示本發(fā)明部分實施方式中，一種相變化記憶體在制程各個階段的剖面圖；
[0016]圖2A至圖2H繪示本發(fā)明其他部分實施方式中，一種相變化記憶體在制程各個階段的剖面圖；以及
[0017]圖3繪示本發(fā)明其他部分實施方式中，圖1I的相變化記憶體的立體爆炸示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下將以附圖揭露本發(fā)明的多個實施方式，為明確說明起見，許多實務(wù)上的細節(jié)將在以下敘述中一并說明。然而，應(yīng)了解到，這些實務(wù)上的細節(jié)不應(yīng)用以限制本發(fā)明。也就是說，在本發(fā)明部分實施方式中，這些實務(wù)上的細節(jié)是非必要的。此外，為簡化附圖起見，一些已知慣用的結(jié)構(gòu)與元件在附圖中將以簡單示意的方式繪示。
[0019]請先參閱圖1A至圖1I，圖1A至圖1I繪示本發(fā)明部分實施方式中，一種相變化記憶體在制程各個階段的剖面圖。請先參照圖1A。圖1A繪示形成一第一罩幕層150于介電層130上、以及形成一第二罩幕層155于第一罩幕層150上的步驟。值得注意的是，此處所述的介電層130是位于一基板110上，且基板110中具有一主動元件120。在本實施方式中，主動元件120為晶體管(transistor)，其包含源極122、漏極124與柵極126，源極122與漏極124是位于基板110的摻雜區(qū)中，而柵極126設(shè)置于基板110上并位于源極122與漏極124之間。在本發(fā)明的部分實施方式中，基板110的材質(zhì)包含硅或其他半導(dǎo)體元素，如鍺或II1-V族元素，但不以此為限。
[0020]具體而言，可使用任何合適的方式沉積氧化物或氮化物于基板110上，以形成覆蓋基板110與主動元件120的介電層130。之后可使用微影蝕刻方式圖案化介電層130，以形成一穿孔貫穿介電層130并暴露主動元件120。導(dǎo)電材料(例如:金屬)則填充至此穿孔中以形成連接至主動元件120的導(dǎo)電接觸135。在本實施方式中，主動元件120為晶體管，而導(dǎo)電接觸135是連接至主動元件120的漏極124。在形成導(dǎo)電接觸135后，更形成一下電極140于穿孔中的導(dǎo)電接觸135上。在本發(fā)明的部分實施方式中，下電極140的材質(zhì)可包含鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、氮化鋁鈦(TiAlN)、氮化鋁鉭(TaAlN)。
[0021]在形成前述的介電層130、導(dǎo)電接觸135與下電極140后，可先平坦化介電層130的表面，之后依序形成第一罩幕層150以及第二罩幕層155至介電層130上。在本發(fā)明的部分實施方式中，可使用任何合適的方式形成第一罩幕層150以及第二罩幕層155，例如:化學氣相沉積、物理氣相沉積及/或原子層沉積。
[0022]接著請參閱圖1B。圖1B繪示圖案化第一罩幕層150以及第二罩幕層155的步驟，以暴露第一罩幕層150的一側(cè)面151?？衫缦葘⒐庾鑼?未繪示)旋轉(zhuǎn)涂布至第二罩幕層155上，接著以曝光方式將光罩(未繪示)的圖案轉(zhuǎn)移至光阻層，以暴露第二罩幕層155的上表面。最后使用干蝕刻或濕蝕刻制程移除部分的第一罩幕層150與部分的第二罩幕層155，而完成圖案化第一罩幕層150與第二罩幕層155的步驟。圖案化后的第一罩幕層150與第二罩幕層155大致位于下電極140的上方，且第一罩幕層150更接觸下電極140。此夕卜，圖案化制程更暴露第一硬罩幕層150的側(cè)面151。
[0023]請繼續(xù)參閱圖1C。圖1C繪示自第一罩幕層150的側(cè)面151處移除部分第一罩幕層150，以形成一柱狀突出物152的步驟。在此步驟中，是使用一濕蝕刻制程對第一罩幕層150暴露的側(cè)面151進行側(cè)向蝕刻，且第二罩幕層155更保護第一罩幕層150的上表面在濕蝕刻制程中不受侵蝕。值得注意的是，濕蝕刻制程會同時移除部分的第二罩幕層155，因此需選用合適的蝕刻液以令使