阻变存储器件及其制造方法技术

提供了一种阻变存储器件及其制造方法。所述阻变存储器件包括：底部结构，包括加热电极；数据储存材料，每个数据储存材料以垂直于底部结构的受限结构形成在底部结构上，并且具有小于上直径的下直径；上电极，形成在每个数据储存材料上；以及绝缘单元，形成在相邻的数据储存材料之间。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】提供了一种。所述阻变存储器件包括：底部结构，包括加热电极；数据储存材料，每个数据储存材料以垂直于底部结构的受限结构形成在底部结构上，并且具有小于上直径的下直径；上电极，形成在每个数据储存材料上；以及绝缘单元，形成在相邻的数据储存材料之间。【专利说明】 相关申请的交叉引用 本申请要求2013年4月25日向韩国知识产权局提交的申请号为 10-2013-0046088的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术构思涉及一种半导体存储器件，更具体而言，涉及一种阻变存储器件及其 制造方法。
技术介绍
阻变存储器件是利用可编程阻变材料作为数据储存节点的存储器件，并且储存在 阻变存储器件中的数据的电平根据阻变材料的电阻值来划分。 相变随机存取存储器件（PCRAM)是阻变存储器件的典型实例。PCRAM利用硫族化 物材料作为相变材料，并且利用根据相变材料在非晶状态和结晶状态之间的相位转换而改 变的电阻值的差异来储存数据。 近来，提出了一种将相变材料形成为受限型并且减小相邻的单元之间的干扰和复 位电流的结构，图1A至图1H说明制造现有的阻变存储器件的方法。 参见图1A，在形成有底部结构的半导体衬底101上顺序地形成层间绝缘层103和 缓冲层105。形成暴露出半导体衬底101的预定部分的第一孔107。在第一孔107的下部 形成加热电极109。层间绝缘层103可以包括氧化物，缓冲层105可以包括氮化物。 如图1B中所示，在包括加热电极109的半导体衬底上形成衬垫绝缘层111。这里， 衬垫绝缘层111可以包括刻蚀特性与缓冲层105的刻蚀特性相同或者相似的材料。 如图1C中所示，在包括衬垫绝缘层111的半导体衬底上形成第一绝缘层113,以填 充第一孔107的内部。在第一孔107中将第一绝缘层113平坦化并凹陷至预定的高度。第 一绝缘层113可以包括刻蚀特性与缓冲层105的刻蚀特性和衬垫绝缘层111的刻蚀特性不 同的材料。例如，第一绝缘层113可以包括旋涂电介质（S0D)。 如图ID中所示，在包括第一绝缘层113的半导体衬底上形成间隔件绝缘层，然后 刻蚀所述间隔件绝缘层以在第一孔107的内壁上形成间隔件115。然后，去除第一绝缘层 113以形成第二孔117,如图1E中所示。 在形成第二孔117之后，在包括第二孔117的半导体衬底上形成第二绝缘层119。 此时，由于第二孔117具有上直径窄而下直径宽的结构，所以第二绝缘层119被掩埋成使得 在第二孔117的下部形成空隙。第二绝缘层119可以包括刻蚀特性与缓冲层105和衬垫绝 缘层111的刻蚀特性相同或者不同的材料。 因此，经由刻蚀工艺将第二绝缘层119去除至预定的目标深度，以获得如图1G中 所示的锁眼（keyhole)结构。 在形成锁眼结构之后，在锁眼结构中形成相变材料图案121和上电极123,如图1H 中所示。 提出具有锁眼结构的PCRAM是为了克服用于形成具有纳米临界尺寸的精细接触 的曝光工艺和刻蚀工艺的限制，所述PCRAM有利之处在于通过减小相变材料图案121和加 热电极109之间的接触面积而减小了复位电流。 然而，在超精细的存储器件中，可以如图1A至图1G中所示而减小单位存储器件的 尺寸，但是单元之间的间隔也减小。具体地，当相变材料的结晶状态通过焦耳热而改变时， 从加热电极传送至相变材料图案121的热可以被传送至相邻的单元。因而，相邻单元之间 的热效应随着单元之间的间隔减小而增大。 另外，为了利用现有的PCRAM制造方法来形成锁眼结构，要执行形成间隔件的工 艺、形成第一绝缘层的工艺、去除和凹陷第一绝缘层的工艺、形成第二绝缘层的工艺、以及 去除第二绝缘层的工艺。因此，制造工艺复杂，因而处理时间也增加。
技术实现思路
一种示例性阻变存储器件可以包括：底部结构，所述底部结构包括加热电极；多 个开口，所述多个开口大体垂直于底部结构的表面而延伸，所述多个开口中的每个开口被 一结构限定成具有第一直径和第二直径，所述第一直径相邻于底部结构，所述第二直径远 离底部结构，其中，第一直径小于第二直径；数据储存材料，所述数据储存材料形成在所述 多个开口的每个开口中；上电极，所述上电极形成在数据储存材料上；以及气隙，所述气隙 形成在相邻的数据储存材料之间。 一种制造示例性阻变存储器件的方法可以包括以下步骤：在半导体衬底上形成具 有第一氧化速度的第一材料层，所述半导体衬底上形成有底部结构；在第一材料层之上形 成第二材料层，所述第二材料层具有低于第一氧化速度的第二氧化速度；将第二材料层和 第一材料层图案化以形成图案结构；将图案结构的表面氧化以形成氧化物层；在包括具有 氧化表面的图案结构的半导体衬底上形成绝缘层；将绝缘层平坦化以暴露出第二材料层的 上表面；通过从氧化物层中去除第二材料层和第一材料层来形成储存节点孔；以及在储存 节点孔中形成数据储存材料。 在以下标题为"【具体实施方式】"的部分描述这些和其它的特点、方面以及实施。 【专利附图】【附图说明】 从如下结合附图的详细描述中将更加清楚地理解本公开主题的以上和其它的方 面、特征和其它的优点，其中： 图1A至图1H是说明制造现有的阻变存储器件的方法的截面图； 图2A至图2F是说明制造示例性阻变存储器件的示例性方法的截面图； 图3是说明图2A中所示的图案结构的一个实例的示意图；以及 图4是说明图2A中所示的图案结构的另一个实例的示意图。 【具体实施方式】 在下文中，将参照附图更详细地描述示例性实施方式。 本文参照截面图来描述示例性实施方式，截面图是示例性实施例（以及中间结构） 的示意图。照此，可以预料到图示的形状变化是缘于例如制造技术和/或公差。因而，示例 性实施方式不应被解释为局限于本文所说明的区域的特定形状，而是可以包括例如来自于 制造的形状差异。在附图中，附图标记与本专利技术的各种附图和实施例中相似编号的部分直 接相对应。附图中相似的附图标记表示相似的元件。应当容易理解的是：本公开中的"在… 上"和"在…之上"的含义应当采用最广义的方式来解释，使得"在…上"的意思不仅是"直 接在…上"，而且还包括在具有中间特征或中间层的情况下"在某物上"的意思；"在…之上" 的意思不仅是指直接在某物的顶部，还可以包括在具有中间特征或中间层的情况下在某物 的顶部。 图2A至图2F是说明制造示例性阻变存储器件的示例性方法的截面图。 参见图2A，形成半导体衬底201。在半导体衬底201上形成包括访问器件(未示出） 和加热电极(未示出）的底部结构203。在底部结构203上顺序地形成具有第一氧化速度的 第一材料层205,以及具有比第一氧化速度低的第二氧化速度的第二材料层207。将第一材 料层205和第二材料层207图案化以形成孔209。第一材料层205和第二材料层207的厚 度可以是预定的。第一材料层205的厚度可以比第二材料层207的厚度小。 在一个示例性实施方式中，第一材料层205可以包括锗硅SiGe，第二材料层207可 以包括多晶娃。在一个可替选的不例性实施方式中，第一材料层205可以包括掺杂的多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻变存储器件，包括：底部结构，所述底部结构包括加热电极；多个开口，所述多个开口大体垂直于所述底部结构的表面而延伸，所述多个开口的每个开口被一结构限定成具有第一直径和第二直径，所述第一直径相邻于所述底部结构，所述第二直径远离所述底部结构，其中，所述第一直径小于所述第二直径；数据储存材料，所述数据储存材料形成在所述多个开口的每个开口中；上电极，所述上电极形成在所述数据储存材料上；以及绝缘单元，所述绝缘单元形成在相邻的数据储存材料之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：曺汉宇，尹孝燮，李憃潟，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR