相变化记忆体元件的制造方法技术

本发明专利技术有关一种相变化记忆体元件的制造方法。相变化记忆体元件包含一介电层、一金属阻隔层、一加热器、一绝缘层以及一相变化层。该介电层具有一表面以及一通道贯穿该介电层。该金属阻隔层内衬该通道。该加热器设置于该通道且包含一针状部以及一柱状部，该针状部凸出于该介电层的表面。该绝缘层设置于介电层表面且遮蔽部分该加热器。该相变化层设置于介电层表面且与该加热器的针状部接触。本发明专利技术的方法改变加热器与记忆体之间的接触面积，达到高电流密度以提高加热器热转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种记忆体元件及其制造方法，尤其是相变化记忆体元件。
技术介绍
电子产品〈例如:手机、平板电脑以及数字相机。〉常具有储存数据的记忆体元件。已知记忆体元件可透过记忆体单元上的储存节点储存信息。其中，相变化记忆体利用记忆体元件的电阻状态〈例如高阻值与低阻值〉来储存信息。记忆体元件可具有一在经程序化时可在不同相〈例如:晶体相与非晶相〉之间改变的材料。材料不同相使得记忆体单元具有不同电阻值的不同电阻状态，即表示储存数据的不同值。相变化记忆体单元在程序化时，可施加电流使得记忆体元件加热至某一温度而改变材料的相。来自记忆体元件的热可传送至耦接至记忆体元件像是电极等。已知相变化记忆体元件的加热器与其耦接的记忆体元件具有较大的接触面积，大接触面积除了常见的表面孔洞的缺陷之外，加温及降温的速度也较慢〈高阻值与低阻值之间的转换不够迅速〉，相对所需的电流量也较大。因此，减少记忆体元件与加热器之间的接触面积，以提升加热器加热效率是本领域欲解决的问题之一。本专利技术改善加热器与记忆体元件的接触方式，以达到高电流密度，加速记忆体元件不同相之间的转换。
技术实现思路
本专利技术的一方面提供一种相变化记忆体元件包含一介电层、一金属阻隔层、一加热器、一绝缘层以及一相变化层。该介电层具有一表面以及一通道贯穿该介电层。该金属阻隔层内衬该通道。该加热器设置于该通道且包含一针状部以及一柱状部，该针状部凸出于该介电层的表面。该绝缘层设置于介电层表面且遮蔽部分该加热器。该相变化层设置于介电层表面且与该加热器的针状部接触。根据本专利技术部分实施例，绝缘层暴露针状部的一顶部，且顶部与相变化层接触。根据本专利技术部分实施例，加热器的材料是指钨或氮化钛。根据本专利技术部分实施例，柱状部低于介电层的表面，且一部分针状部位于通道内。根据本专利技术部分实施例，相变化层延伸至该通道。本专利技术的另一方面提供一种相变化记忆体元件的制造方法包含形成一介电层以及一多晶硅层于该介电层上。再来，图案化该多晶硅层以及介电层以形成一通道。接着，形成一金属阻隔层于该通道，再形成一加热器于该通道。之后，移除多晶硅层以暴露一部分金属阻隔层以及一部分加热器。接下来，蚀刻暴露的金属阻隔层以及暴露的加热器。暴露的加热器形成一针状部凸出于介电层。再接下来，形成一绝缘层于介电层以及加热器之上。最后形成一相变化层与该暴露的加热器接触。根据本专利技术部分实施例，蚀刻暴露的金属阻隔层是透过一第一蚀刻剂，蚀刻暴露的加热器是透过一第二蚀刻剂。根据本专利技术部分实施例，蚀刻暴露的金属阻隔层以及暴露的加热器还包含蚀刻一部分位于通道的金属阻隔层，接着，蚀刻一部分位于通道的加热器以形成一凹陷部。根据本专利技术部分实施例，形成绝缘层于介电层以及加热器之上还包含移除一部分绝缘层以暴露针状部的一顶部根据本专利技术部分实施例，蚀刻暴露的加热器是透过湿蚀刻。根据本专利技术部分实施例，蚀刻暴露的加热器是透过干蚀刻。上述的相变化记忆体元件极其制造方法改变加热器与记忆体之间的接触面积，达到高电流密度以提高加热器热转换效率。【附图说明】本专利技术的上述和其他方面、特征及其他优点参照说明书内容并配合附加附图得到更清楚的了解，其中:图1A-1C是绘示依照本专利技术的部分实施方式的一种相变化记忆体元件不同实施例的剖面图；图2A-2H是绘示依照本专利技术的一实施方式的一种相变化记忆体元件的流程图；图3A-3I是绘示依照本专利技术的一实施方式的一种相变化记忆体元件的流程图；图4A-4F是绘示依照本专利技术的一实施方式的一种相变化记忆体元件的流程图；图5A-5F是绘示依照本专利技术的一实施方式的一种相变化记忆体元件的流程图；图6是绘示依照本专利技术的一实施方式的一种相变化记忆体剖面图。【具体实施方式】为了使本专利技术的叙述更加详尽与完备，下文针对了本专利技术的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本专利技术具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无这些特定细节的情况下实践本专利技术的实施例。请参考图1A。图1A是依照本专利技术的一实施方式的一种相变化记忆体元件100的剖面图。相变化记忆体元件包含基板10、介电层110、形成于介电层110中的通道111、金属阻隔层120、加热器130、绝缘层140以及相变化层150。记忆体元件100亦可包含其他组件，例如上、下电极等。然而，图示中省略其他组件有助于集中于本文所论述的实施例。请续参考图1A。基板10例如为半导体基板，举例而言，可为硅基板。介电层110设置于基板10上，介电层110可由二氧化硅〈Si02〉所组成，但不限于此。介电层110具有一表面110a。通道111形成于介电层110之中并贯穿介电层110，形成两边皆有开口的通道111。通道111的壁面完全由金属阻隔层120覆盖，形成一与介电层110的表面IlOa同高的内衬。金属阻隔层120的材料可为TiN或TaN。加热器130设置于通道111内，完全填满通道111，与金属隔绝层120接触。加热器130可为钨〈W〉、氮化钛〈TiN〉、银〈Ag〉或金〈Au〉，但不限于此。需特别注意，加热器130的材料与金属阻隔层120的材料须具备不同蚀刻特性。也就是说，加热器130与金属阻隔层120对同一种蚀刻剂可具有不同蚀刻性。加热器130包含一柱状部131以及一针状部133。柱状部131位于通道111内，其剖面如图1A所示近似一矩型。针状部133高于介电层110，更详细地说，针状部133为加热器130的一凸出部分，并超过表面IlOa的水平面。加热器130的针状部133自下端的柱状部131的矩型渐缩，形成一类似针头的针状部133。换句话说，针状部133截面积小于柱状部131的截面积，约等于柱状部131截面积的十分之一至二分之一。针状部133具有一顶部133a，为针状部133的最高点。请续参考图1A。绝缘层140设置于介电层110的表面IlOa上，覆盖金属阻隔层120以及部分加热器130。绝缘层140的材料可为氧化硅或氮化硅，例如Si3N4，或其他合适绝缘材料。绝缘层140设置于通道111之上，覆盖紧邻于通道111两侧的表面110a，并顺型依加热器130外型起伏，但是绝缘层140并非一连续表面。更详细地说，绝缘层140于针状部133的顶部133a处具有一缺口以暴露顶部133a使之与相变化层150直接接触。加热器130的柱状部131以及金属阻隔层120完全覆盖于绝缘层140之下，针状部133仅部分受到遮蔽，顶部133a中断绝缘层140的连续性。请续参考图1A。相变化层150设置于介电层110的表面IlOa上。相变化层150与介电层I1接触的介面顺应绝缘层140以及顶部133a的外型成型。相变化层150可包含一相变化材料或多种相变化材料。诸如，锗、锑、碲及其他类似材料像是玻璃硫系化合物的各种组合。这类材料包含了硫族元素与一些较为正电性的元素。当制造相变化层150时，砸与碲则为其中的硫族元素两种最当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变化记忆体元件，其特征在于，包含：一介电层，具有一表面以及一通道贯穿所述介电层；一金属阻隔层，内衬于所述通道；一加热器，设置于所述通道且包含一针状部以及一柱状部，所述针状部凸出于所述介电层的表面；一绝缘层，设置于所述介电层的表面且遮蔽部分所述加热器；以及一相变化层，设置于所述加热器的上方且与所述加热器的针状部接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴孝哲，王博文，
申请(专利权)人：宁波时代全芯科技有限公司，英属维京群岛商时代全芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33