阻变存储装置的制造方法制造方法及图纸

一种阻变存储装置的制造方法包括：在形成有底部结构的半导体衬底上形成非晶相变材料层，以及通过低温等离子体处理过程对非晶相变材料层执行结晶。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种包括：在形成有底部结构的半导体衬底上形成非晶相变材料层，以及通过低温等离子体处理过程对非晶相变材料层执行结晶。【专利说明】 相关申请的交叉引用 本申请要求2015年1月28日提交的申请号为10-2015-0013407的韩国专利申请 的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
各种实施例设及一种半导体存储装置，W及更具体而言设及一种阻变存储装置的 制造方法。
技术介绍
非易失性存储装置根据单位存储器单元的结构或数据储存材料的类型可W包括 铁电随机存取存储器（FeRAM)、磁性RAM(MRAM)、相变RAM(PRAM)、电阻式RAM(ReRAM)、聚合 物RAM任oRAM)等。 阳〇化]在非易失性存储装置之中，阻变存储装置诸如PRAM或ReRAM是运样一种储存装 置，即数据储存材料层插入到一对电极之间，通过施加电流或电压来改变数据储存材料层 的电阻状态W储存数据。 阻变存储装置融合诸如低成本、随机存取、高速操作、低功耗和非易失性的优势， 作为下一代存储装置而受到关注。 PRAM使用相变材料作为数据储存材料。当数据写入PRAM时，接入器件通过字线被 驱动。当电流通路经由位线沿数据储存材料形成时，相变材料的状态从结晶状态（低电阻 状态）改变为非晶状态（高电阻状态），或反之亦然。 半导体存储装置的高集成度和小型化的需求在持续。阻变存储装置诸如PRAM也 需要满足运些需求。因此，需要一种形成超薄、超小型化、高产量、高可靠性的阻变存储装置 的技术。
技术实现思路
根据一个实施例，提供一种制造阻变存储装置的方法。所述方法可W包括在形成 有底部结构的半导体衬底上形成非晶相变材料层，W及通过低溫等离子体处理过程对非晶 相变材料层执行结晶。 根据一个实施例，提供一种制造阻变存储装置的方法。所述方法包括在形成有底 部结构的半导体衬底上形成非晶相变材料层，在非晶相变材料层的表面上形成覆盖层，W 及通过低溫等离子体处理过程对非晶相变材料层执行结晶。 运些和其他特征、方面和实施例W下将在题为"【具体实施方式】"的部分描述。【附图说明】 本公开的上述和其他方面、特征和优点将结合附图从W下详细描述中更好的理 解，其中： 图I是说明根据一个实施例的制造阻变存储装置的方法的流程图； 图2至图4是说明根据一个实施例的制造阻变存储装置的方法的剖视图； 图5是说明根据另一实施例的制造阻变存储装置的方法的流程图； 图6和图7是说明根据实施例的制造阻变存储装置的方法的剖视图； 图8是说明根据一个实施例的低溫等离子体处理过程的图； 图9A至图9C是说明根据一个实施例的经由低溫等离子体处理过程的结晶原理的 图；化及 图10是说明根据的结晶特性的图。【具体实施方式】 将参考附图对示例性实施例进行详细描述。在本文中结合剖视图来描述示例性实 施例，所述剖视图是示例性实施例W及中间结构的示意性图示。照此，可W想象到由于例如 制造技术和/或公差而带来的在图示形状上的变化。因此，不应将实施例解释为局限于本 文所示的各区域的特定形状，而是可W包括例如由制造产生的形状上的偏差。在附图中，可 能对各层和区域的长度和尺寸进行放大，W便于说明。附图中的相似附图标记指代相似的 元件。还要理解的是，当一层被称为在另一层或衬底"上"时，其可W是直接位于所述另一 层或衬底上，或者也可W存在中间层。还要注意的是，在本说明书中，"连接/禪接"不仅表 示一个组件直接禪接到另一个组件，而且还表示通过中间组件禪接到另一个组件。此外，只 要未明确提及，单数形式可W包括复数形式。 在本文中结合剖视图和/或平面图来描述本专利技术构思，所述剖视图和/或平面图 是示例性实施例的示意性图示。然而，实施例不应局限于或解释为对本专利技术构思进行限制。 虽然将示出和描述一些实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本专利技术构思的 原理和精神的情况下，可W在运些示例性实施例中进行修改。 图1是说明根据一个实施例的的流程图，通过举例PRAM 来描述所述制造方法。 阻变存储装置例如PRAM使用相变材料作为数据储存材料。相变材料可W是例如 错-(Ge)-錬（Sb)-蹄灯e) (GST)。 在一个实施例中，当提供形成有底部结构诸如接入器件或下电极的半导体衬底 时，可W在所述半导体衬底上形成相变材料层（SlOl)。相变材料层可WW非晶态形成。在 一个实施例中，相变材料层可W使用沉积法诸如物理气相沉积（PVD)法、原子层沉积（ALD) 法、化学气相沉积（CVD)法、或它们的组合而形成。用于相变材料层的相变材料可W是无渗 杂相变材料、渗氮（脚相变材料、渗碳（C)相变材料、渗氧（0)相变材料、或它们的组合。然 而，相变材料不局限于此。 因为相变材料层形成为非晶态，因此在形成相变材料层之后非晶相变材料层的结 晶是必需的。在一个实施例中，为了结晶，可W执行低溫等离子体处理过程（S103)。 低溫等离子体处理过程可W在300°C或更低的低溫、特别是130°C至300°C的范围 执行。更特别地，低溫等离子体处理过程在130°C至260°C的溫度执行。在等离子体处理中 使用惰性气体，所述惰性气体可W包括氮化e)、氣（Ar)、或化和Ar的混合气体。 特别地，与其他元素相比化具有相对较小的原子尺寸和低反应性。当使用化执 行低溫等离子体处理过程时，等离子化的化离子深深渗透到祀膜中，即，相变材料层中，但 是等离子化的化离子不与组成相变材料层的元素发生反应。因此，相变材料层的结晶特性 可W得到改善。等离子化的化离子由于小原子尺寸而具有高渗透性，因此在大尺寸的相变 材料的结晶上具有优势。 在一个实施例中，低溫等离子体处理过程可W是微波等离子体过程或射频（RF) 等离子体过程。当执行微波等离子体过程时，可W施加具有范围在IkW至4kW的功率的微 波。当执行用于具有大高宽比的相变材料层的结晶的RF等离子体过程时，RF等离子体的 偏置功率可W是0.1 kW至1. OkW。 W29] 在一个实施例中，在低溫等离子体处理过程期间，惰性气体的流量可W在 1000 sccm至3000sccm的范围，W及腔室内的压力可W在1托至5托的范围。 当等离子体被不断地施加到相变材料层时，相变材料层中的电子的溫度可增加， 引起对相变材料层的热损害。为了避免运种热损害，间歇地施加等离子体。例如，将等离子 体施加时间分为多个短的周期，且可W执行循环处理。所述循环处理的详细描述将在后面 作出。 目P，低溫等离子体处理过程可W W连续方式或循环方式执行，且总处理时间可W 控制在120秒至720秒的范围。 当执行用于相变材料层的结晶的高溫热处理时，可引起组成相变材料层的元素的 损失，且相变材料层的成分可改变。进一步，相变材料的粗糖度恶化，W及可引起相变材料 层与上层之间的不良附着。[003引与此相反，在本实施例中，当引入300°C或更低的低溫等离子体处理过程W使相变 材料层结晶时，可W获得具有良好粗糖度的相变材料层，而没有组成相变材料层的元素的 损失或改变。进一步，在执行结晶时相变材料层被顺利地致密化，且相变材料层的电学性能 也可W得到保证。 相变材料层可W W各种形状形成，根据实施例的将参照 图2至图4来描述。 图2说明W板形在半导体衬底101上形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造阻变存储装置的方法，所述方法包括：在半导体衬底之上形成非晶相变材料层；以及通过低温等离子体处理过程来执行所述非晶相变材料层的结晶，其中所述低温等离子体处理过程在130℃至300℃的温度执行。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金俊官，李泳昊，蔡洙振，
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