相变存储器的形成方法技术

一种相变存储器的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底表面具有第一介质层，所述第一介质层内具有第一电极层，所述第一电极层的表面与第一介质层的表面齐平；在所述第一介质层和第一电极层表面形成第二介质层，所述第二介质层内具有暴露出部分第一电极层表面的开口；采用选择性无电沉积工艺在所述开口底部的第一电极层表面形成导电层，所述导电层的表面低于第二介质层表面；在所述导电层表面形成填充满所述开口的第二电极层；在所述第二电极层表面形成相变层。所形成的相变存储器性能得到改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种。
技术介绍
相变存储器(PhaseChange Random Access Memory, PCRAM)是一种新兴的非易失性存储器件，主要通过其中的固态相变材料在晶态和非晶态之间的可逆相变以实现存储的功能，在读写速度、读写次数、数据保持时间、单元面积、多值实现等诸多方面具有较大优势。 图1至图4是现有技术形成相变存储器的过程的剖面结构示意图。 请参考图1，提供衬底100,所述衬底100表面具有第一介质层101,所述第一介质层101内具有第一电极层102，所述第一电极层102的表面与第一介质层101的表面齐平；所述衬底100内具有晶体管(未示出)，所述第一电极层102与所述晶体管电连接，所述晶体管用于驱动后续形成的相变层。 请参考图2,在所述第一介质层101和第一电极层102表面形成第二介质层103,所述第二介质层103内具有暴露出第一电极层102的开口 104。 请参考图3，在所述开口 104 (如图2所示)内形成第二电极层105，所述第二电极层105用于对后续形成的相变层加热，使所述相变层在非晶态转和晶态之间进行转换。 请参考图4，在所述第二介质层103和第二电极层105表面形成相变层106 ;在所述相变层106表面形成第三电极层107。 当所述相变存储器执行“擦除”(RESET)操作时，与第二电极层105相接触的部分相变层106转变为非晶态，所述非晶态的相变层106具有较高电阻，即所述相变存储器被赋值为“O”;当所述相变存储器执行“写入”(SET)操作时，与第二电极层105相接触的部分相变层106转变为晶态，所述晶态的相变层具有较低电阻，即所述相变存储器被赋值为“I”。 然而，随着工艺节点的持续缩小，现有技术所形成的相变存储器的性能变差。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，改善所形成的第二电极层的质量，使所形成的相变存储器的性能改善。 为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括:提供衬底，所述衬底表面具有第一介质层，所述第一介质层内具有第一电极层，所述第一电极层的表面与第一介质层的表面齐平；在所述第一介质层和第一电极层表面形成第二介质层，所述第二介质层内具有暴露出部分第一电极层表面的开口 ；采用选择性无电沉积工艺在所述开口底部的第一电极层表面形成导电层，所述导电层的表面低于第二介质层表面；在所述导电层表面形成填充满所述开口的第二电极层；在所述第二电极层表面形成相变层。 可选的，所述导电层的材料为CoWP或CoMoP。 可选的，所述选择性无电沉积包括:沉积液包括氧化剂、还原剂和碱性溶液，所述碱性溶液的PH值为8.9?9，温度为20摄氏度?90摄氏度， 可选的，所述导电层的材料为CoWP时，所述氧化剂包括H3P (W3Oltl)JP CoSO4.6Η20，所述还原剂包括NaH2PO2，所述NaH2PO2的浓度为0.23摩尔/升?0.25摩尔/升。 可选的，所述碱性溶液为KOH溶液。 可选的，在形成导电层之前，所述开口的深宽比大于4。 可选的，在形成导电层之后，形成第二电极层之前，所述开口的深宽比为2?3.5。 可选的，所述导电层的厚度为100埃?500埃。 可选的，所述开口的形成工艺为:采用沉积工艺在第一电极层和第一介质层表面形成第二介质层；在所述第二介质层表面形成掩膜层，所述掩膜层暴露出与第一电极层位置对应的第二介质层表面；以所述掩膜层为掩膜，采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述第二介质层，直至暴露出第一电极层为止，在所述第二介质层内形成开口 ；在形成开口之后，去除所述掩膜层。 可选的，所述掩膜层的材料为无定形碳，去除所述掩膜层的工艺为灰化工艺。 可选的，所述第二电极层的形成工艺为:在所述第二介质层表面、开口的侧壁表面和导电层表面形成阻挡薄膜；在所述阻挡薄膜表面形成填充满开口的导电薄膜；采用抛光工艺去除高于第二介质层表面的导电薄膜和阻挡薄膜，形成导电层和阻挡层，所述导电层和阻挡层构成第二电极层。 可选的，所述阻挡层的材料为钛、氮化钛、钽、氮化钽中的一种或多种组合，所述阻挡层的形成工艺为化学气相沉积工艺；所述导电层的材料为钨、铜、铝或多晶硅，所述导电层的形成工艺为沉积工艺或电镀工艺。 可选的，所述相变层的材料为GexSbyTez,其中，0〈x〈l, 0〈y〈l, 0〈ζ〈1,且x+y+z=l。 可选的，在相变层表面形成第三电极层，所述第三电极层的材料为钨、铜、铝或多晶娃。 可选的，所述第一电极层的材料为钨、铜、铝或多晶硅。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点: 由于在形成第二电极层之前，在所述开口底部的第一电极层表面形成导电层，能够使所述开口道深宽比降低，从而有利于使所形成的第二电极层内部致密均匀，所形成的第二电极层电性能稳定。而且，所述导电层的形成工艺为选择性无电沉积工艺，所述选择性无电沉积工艺尽在导电材料表面形成导电层，而不会在绝缘材料表面形成导电层，因此所述导电层仅形成于开口底部的第一电极层表面、并且从开口底部逐渐向开口顶部生长，所述导电层的形成工艺简单，且所述导电层仅形成于开口底部，所述导电层的材料不会在靠近开口顶部的侧壁表面堆积，从而能够有效地减小开口的深宽比，使形成于开口内的第二电极层致密均匀，从而使所形成的相变存储器性能稳定。此外，所述导电层的厚度有限，所述导电层表面依旧形成第二电极层，使第一电极层到相变层之间的电阻率等电性能不会发生过大变化。因此，所形成的相变存储器的性能得到改善。 进一步，在形成导电层之后，所述开口的深宽比由大于4降低至2?3.5之间，所述开口的深宽比减小至不会影响第二电极层质量的范围内，则后续形成的第二电极层内部致密均匀，避免了由于开口过早闭合而在第二电极层内形成空洞或缝隙的问题，所形成的第二电极层电性能稳定，相变存储器的性能得到改善。 进一步，所述导电层的厚度为100埃?500埃，所述导电层的厚度有限，所述导电层在降低开口深宽比的同时，不会对第一电极层和相变层之间的电阻率造成过多影响，因此第一电极层和相变层之间的电性能能够满足工艺需求，且所形成的第二电极层致密均勻、性能稳定。 【附图说明】 图1至图4是现有技术形成相变存储器的过程的剖面结构示意图； 图5至图10是本专利技术实施例的相变存储器的形成过程的剖面结构示意图。 【具体实施方式】 如
技术介绍
所述，随着工艺节点的持续缩小，现有技术所形成的相变存储器的性 能变差。 经过研究发现，请继续参考图3，所述第二电极层105包括:位于开口 104 (如图2所示)侧壁和底部表面的阻挡层、以及位于阻挡层表面且填充满开口 104的导电层；所述第二电极层105的形成方法包括:在所述第二介质层103表面、开口 104的侧壁和底部表面沉积阻挡薄膜，所述阻挡薄膜的材料为氮化钛、钛、氮化钽或钽中的一种或多种；在阻挡薄膜表面形成填充满所述开口 104的导电薄膜；采用化学机械抛光工艺去除高于第二介质层103表面的导电薄膜和阻挡薄膜，形成导电层和阻挡层，所述导电层和阻挡层构成第二电极层 105。 然而，随着工艺节点的不断缩小，用于形成所述第二电极层105的开口 104的深本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变存储器的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底表面具有第一介质层，所述第一介质层内具有第一电极层，所述第一电极层的表面与第一介质层的表面齐平；在所述第一介质层和第一电极层表面形成第二介质层，所述第二介质层内具有暴露出部分第一电极层表面的开口；采用选择性无电沉积工艺在所述开口底部的第一电极层表面形成导电层，所述导电层的表面低于第二介质层表面；在所述导电层表面形成填充满所述开口的第二电极层；在所述第二电极层表面形成相变层。

【技术特征摘要】
1.一种相变存储器的形成方法，其特征在于，包括: 提供衬底，所述衬底表面具有第一介质层，所述第一介质层内具有第一电极层，所述第一电极层的表面与第一介质层的表面齐平； 在所述第一介质层和第一电极层表面形成第二介质层，所述第二介质层内具有暴露出部分第一电极层表面的开口； 采用选择性无电沉积工艺在所述开口底部的第一电极层表面形成导电层，所述导电层的表面低于第二介质层表面； 在所述导电层表面形成填充满所述开口的第二电极层； 在所述第二电极层表面形成相变层。2.如权利要求1所述相变存储器的形成方法，其特征在于，所述导电层的材料为CoWP或 CoMoP。3.如权利要求2所述相变存储器的形成方法，其特征在于，所述选择性无电沉积包括:沉积液包括氧化剂、还原剂和碱性溶液，所述碱性溶液的PH值为8.9?9，温度为20摄氏度?90摄氏度。4.如权利要求3所述相变存储器的形成方法，其特征在于，所述导电层的材料为CoWP时，所述氧化剂包括H3P (W3O10) 4和CoSO4.6H20,所述还原剂包括NaH2PO2，所述NaH2PO2的浓度为0.23摩尔/升?0.25摩尔/升。5.如权利要求3所述相变存储器的形成方法，其特征在于，所述碱性溶液为KOH溶液。6.如权利要求1所述相变存储器的形成方法，其特征在于，在形成导电层之前，所述开口的深宽比大于4。7.如权利要求1所述相变存储器的形成方法，其特征在于，在形成导电层之后，形成第二电极层之前，所述开口的深宽比为2?3.5。8.如权利要求1所述相变存储器的形成方法，其特征在于，所述导电层的厚度为100埃?500埃。9.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翼英，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31