包括含相变材料的板载非易失性存储器的芯片制造技术

本公开涉及包括含相变材料的板载非易失性存储器的芯片。电子芯片包括由相变材料和晶体管制成的存储单元。第一和第二通孔从晶体管穿过中间绝缘层延伸到相同高度。包括与第一通孔接触的第一互连迹线的第一金属层级位于中间绝缘层之上。用于加热相变材料的加热元件位于第二通孔上，并且相变材料位于加热元件上。包括第二互连迹线的第二金属层级位于相变材料上方。第三通孔从相变材料延伸到第二互连迹线。

【技术实现步骤摘要】
包括含相变材料的板载非易失性存储器的芯片优先权声明本申请要求于2017年11月9日提交的法国专利申请第1760543号的优先权，在法律允许的最大限度内其内容通过引证全部引入本文。
本公开涉及电子芯片，并且具体地，涉及包括含相变材料的非易失性存储器的芯片以及制造这种芯片的方法。
技术介绍
包括含相变材料的板载(onboard)非易失性存储器的芯片同时包括逻辑电路和相变材料存储单元。存储单元和电路的各种晶体管通过通孔电连接至位于电绝缘层中的互连迹线。每个存储单元均包括相变材料和用于加热相变材料的电阻元件。电阻加热元件能够使相变材料从结晶状态转变为非晶状态来用于存储单元的编程，并且能够从非晶状态转变为结晶状态以擦除存储单元。加热元件通常位于相变材料下方，并且位于连接至存储晶体管之一的一个端子的通孔上。通过已知方法获得的包括含相变材料的板载非易失性存储器的芯片具有各种缺点。具体地，希望降低尤其是由于通孔的电阻而引起的访问晶体管的电阻。
技术实现思路
一个实施例克服了上述缺点中的全部或部分。因此，一个实施例提供了一种制造电子芯片的方法，该电子芯片包含存储单元和晶体管，该存储单元包括相变材料，该方法包括：a)形成晶体管以及从所述晶体管的端子延伸并到达相同高度的第一和第二通孔；b)形成第一金属层级，第一金属层级包括与第一通孔接触的第一互连迹线；c)针对每个存储单元，形成用于在一个第二通孔上加热相变材料的元件；d)在加热元件上形成每个存储单元的相变材料；以及e)形成第二金属层级，第二金属层级包括第二互连迹线并位于相变材料上方，并且形成从相变材料延伸到第二互连迹线的第三通孔。根据一个实施例，该方法包括：在步骤b)和步骤c)之间，在第一互连迹线上沉积保护层。根据一个实施例，保护层由氮化硅制成。根据一个实施例，该方法包括在步骤c)中：c1)沉积由覆盖第二通孔的热绝缘体制成的第一层；c2)蚀刻第一层中通向第二通孔的顶部层级的部分，然后抵靠第一层的剩余部分的侧面形成第一间隔件，同时确定每个第二通孔的顶部被一个第一间隔件部分覆盖且部分暴露；c3)形成由未来加热元件的材料制成的第二共形层；c4)形成覆盖第二层的抵靠每个第一间隔件定位的部分的第二间隔件，然后去除第二层的暴露部分；c5)抵靠每个第二间隔件形成第三间隔件；c6)部分地将结构向下蚀刻到第二通孔的顶部的层级，以个别处理均由第二层的一部分形成的加热元件；以及c7)用第三保护层覆盖该结构。根据一个实施例，该方法包括在步骤c)中：c8)在步骤c2)中蚀刻且在步骤c5)中曝光的部分中沉积热绝缘体，直到第一层的上部层级；c9)在步骤c5)中蚀刻且在步骤c6)之后空白的部分中沉积热绝缘体，直至第一层的上部层级；以及c10)去除该结构位于加热元件顶部层级上方的部分。根据一个实施例，在步骤c6)中，在间隔件宽度方向上延伸的带留在适当位置，所述带包括间隔件的部分之间的加热元件，所述带的宽度小于30nm。根据一个实施例，该方法包括：在步骤c1)之前，沉积蚀刻阶梯层。根据一个实施例，每个热绝缘体均由氧化硅或碳氧化硅制成，并且所述间隔件和第三层由氮化硅或碳氮化硅制成。一个实施例提供了一种电子芯片，包括：包含相变材料的存储单元和晶体管；第一金属层级，包括通过第一通孔连接至晶体管的端子的第一互连迹线；以及第二金属层级，包括第二互连轨迹并且位于第一金属层级上方，其中存储单元的相变材料位于通过第二通孔连接至晶体管的加热元件上的第一和第二金属层级之间，并且通过第三通孔连接至第二金属层级的第二迹线。根据一个实施例，每个加热元件均穿过热绝缘区域。根据一个实施例，每个加热元件均被保护区域包围，保护区域将加热元件与热绝缘区域隔开。根据一个实施例，热绝缘区域包括氧化硅或碳氧化硅，并且保护区域由氮化硅或碳氮化硅制成。附图说明将在以下结合附图对具体实施例的非限制性描述中详细讨论上述和其他特征和优点，其中：图1是包括含相变材料的板载存储器的芯片的部分简化截面图；图2A至图2C是示出制造包括含相变材料的板载存储器的芯片的方法的实施例的步骤的部分简化截面图；以及图3A至图3M示意性示出了图2A至图2C的方法的实施步骤的更详细示例。具体实施方式在各附图中用相同的附图标记指定了相同的元件，并且各附图没有按比例绘制。为了清楚，仅示出并详细描述有助于理解所描述实施例的那些步骤和元件。具体地，本领域技术人员公知的晶体管及其制造方法没有详细描述。在下面的描述中，当提及限定位置的术语时，诸如术语“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”等，参考相关截面图中相关元素的定向，可以理解，在实践中，所描述的设备可具有的定向。图1是包括含相变材料的板载存储器的芯片的部分简化截面图。该芯片包括：区域102，其中定位包括晶体管110的电路；以及区域104，其中定位与晶体管112相关联的相变材料存储单元。晶体管110和晶体管112均由在其侧面上具有间隔件的绝缘栅极来表示。如下所述获得该芯片。晶体管110和112首先形成在衬底114的内部和顶部。实施在结构上沉积电绝缘层(未示出)以及在绝缘层中形成导电元件的步骤。所形成的导电元件依次为：-通孔120A和通孔120B，通孔120A从晶体管112的漏极的接触区域122A延伸，以及通孔120B从晶体管100的漏极、源极和栅极以及晶体管112的源极的接触区域122B延伸；通孔120A和120B到达衬底114上方相同的层级L1；-存储单元130，每个均在一个通孔120A上包括加热元件132，加热元件132顶部具有相变材料的区域134；-位于通孔120B上的通孔140以及每个均位于一个区域134上的通孔142，通孔140和142一直延伸到衬底114上方的同一层级L2；-第一金属层级M1，包括与通孔140和142接触的第一互连迹线150；-第二金属层级M2，包括通过通孔162连接至迹线150的第二互连迹线160。在如此获得的芯片中，晶体管的接触区域或端子122B通过通孔120B和通孔140的堆叠170连接至第一金属化层级M1的迹线150。问题在于，每个堆叠170的电阻很高，特别是由于堆叠170的较大高度以及由于在通孔120B和通孔140之间形成电接触的各种问题(特别是对准问题)。这种电阻导致各种性能和电功耗问题，特别是对于区域102的电路。图2A至图2C是示出制造包括含相变材料的板载存储器的芯片的方法的实施例步骤的部分简化截面图。图2A和图2B仅部分示出了相变材料存储器的区域104。如图2A所示，覆盖晶体管和衬底的绝缘层没有显示在图2A和图2B中。在图2A的步骤中，形成相同或相似布置的与位于与图1相同层级L1下方的图1的芯片相同或类似的元件。在区域104中，这些元件尤其是晶体管112，并且从晶体管112的漏极接触区域122A和源极接触区域122B开始，相应的通孔120A和120B一直延伸到层级L1。形成包括位于通孔120B上的第一互连迹线202的第一金属层级M1’。应该注意，通孔120A上没有形成迹线。与图1的迹线150相反，迹线202直接与通孔120B接触。在图2B的步骤中，形成存储单元130，每个存储单元均在一个通孔120A上包括加热元件132，加热元件132的顶部具有相变材料区域134。在图2C的步骤中，形成第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造电子芯片的方法，所述电子芯片包含存储单元和晶体管，所述存储单元包括相变材料，所述方法包括：a)形成第一金属层级，所述第一金属层级包括延伸穿过第一绝缘层的第一互连迹线；以及b)针对每个存储单元，形成加热元件，所述加热元件被配置为加热所述第一金属层级中的所述相变材料、并且延伸为与所述第一绝缘层的一部分的侧面相邻。

【技术特征摘要】
2017.11.09 FR 17605431.一种制造电子芯片的方法，所述电子芯片包含存储单元和晶体管，所述存储单元包括相变材料，所述方法包括：a)形成第一金属层级，所述第一金属层级包括延伸穿过第一绝缘层的第一互连迹线；以及b)针对每个存储单元，形成加热元件，所述加热元件被配置为加热所述第一金属层级中的所述相变材料、并且延伸为与所述第一绝缘层的一部分的侧面相邻。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在步骤a)之前，形成所述晶体管、以及从所述晶体管的端子延伸并到达第一高度的第一通孔和第二通孔，其中所述第一金属层级的所述第一互连迹线在所述第一高度处与所述第一通孔接触，并且其中所述加热元件在所述第一高度处与所述第二通孔接触。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在步骤b)之后，在所述加热元件上形成每个存储单元的所述相变材料。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：在步骤b)之后：形成第二金属层级，所述第二金属层级包括第二互连迹线、并且位于所述相变材料上方；以及形成第三通孔，所述第三通孔从所述相变材料延伸到所述第二互连迹线。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：在步骤a)和步骤b)之间，在所述第一互连迹线上沉积保护层。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述保护层由氮化硅制成。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述第一绝缘层之上沉积第二绝缘层，所述第二绝缘层环绕所述相变材料；蚀刻延伸穿过所述第二绝缘层的沟槽；以及用导电材料填充所述沟槽，以与所述第一互连迹线和所述相变材料电接触。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述第一绝缘层中蚀刻开口，以提供所述第一绝缘层的所述部分的所述侧面；以及在所述侧面上形成第一间隔件；以及其中形成所述加热元件包括：在所述第一间隔件的侧面上沉积加热元件材料。9.根据权利要求8所述的方法，还包括：形成覆盖所述加热元件材料的第二间隔件；蚀刻所述第一间隔件、所述第二间隔件和所述加热元件材料，以制造包括个性化的加热元件的结构；以及用保护层覆盖所述结构。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述结构包括在所述第一间隔件和所述第二间隔件的厚度的方向上延伸的带，所述带包括位于所述第一间隔件和所述第二间隔件的部分之间的所述加热元件，其中所述带的宽度小于30nm。11.根据权利要求9所述的方法，还包括：环绕所述结构沉积热绝缘体。12.根据权利要求11所述的方法，其中每个热绝缘体都由从由氧化硅和碳氧化硅组成的组中选...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·亚瑙德，D·加尔平，S·佐尔，O·欣西格，L·法韦内克，JP·奥杜，L·布劳苏斯，P·波伊文，O·韦伯，P·布龙，P·莫林，
申请(专利权)人：意法半导体格勒诺布尔二公司，意法半导体克洛尔二公司，意法半导体鲁塞公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR