[發明專利]一種制作相變存儲單元相變單元的方法

有效

• 申請號: 200910055386.5
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN101964394A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 鐘旻;向陽輝;王良詠;林靜;張復雄;宋志棠
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;G11C11/56
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及相變存儲器的制作領域，尤其涉及一種制作相變存儲單元相變單元的方法。

背景技術

目前，相變存儲器(Phase?Change?Memory：PCM)是一種非常具有發展前景的非揮發性存儲器。相變存儲器的每個存儲單元包括兩個金屬電極以及位于所述兩個金屬電極之間的相變材料。鍺銻碲(GeSbTe：GST)材料是目前普遍應用到相變存儲單元中的相變材料。GST材料包括Ge₂Sb₂Te₅，Ge₁Sb₂Te₄，Ge₁Sb₄Te₇等。相變材料還可采用摻雜GST材料，例如摻氧GST材料，摻氮GST材料或者摻碳GST材料。在形成存儲單元的過程中，常需要在鈍化層構成的槽內填充相變材料層，并對所述相變材料層進行化學機械拋光，以形成存儲單元相變單元。傳統的相變存儲單元相變單元的制作方法，請參見圖1a和圖1b，首先對金屬層3上的鈍化層2進行蝕刻，形成預填充相變材料的預填充開口1；請參見圖2，然后沉積GST相變材料4，并進行化學機械拋光，去掉沉積在鈍化層2上的相變材料。然而GST相變材料4與相變存儲單元的鈍化層2之間的粘附性較差，在沉積GST相變材料4時，GST相變材料4與鈍化層2的界面不致密，容易產生空洞或層裂，因此在采用化學機械拋光(CMP)去掉沉積在鈍化層表面的GST相變材料或者摻雜GST相變材料時，GST相變材料或者摻雜GST相變材料容易大面積的脫落，導致填充在預填充開口1中的、與鈍化層接觸的相變材料剝離出，產生預填充開口1中相變材料填充缺口，從而造成化學機械拋光后的表面不平坦。

為克服CMP對預填充開口中相變材料產生的問題，傳統的解決方法是在鈍化層與GST相變材料之間填充金屬或金屬化合物，例如氧化鉭、金屬鈦等作為粘附層以提高GST相變材料或摻雜GST相變材料與鈍化層之間的粘附性。然而增加的粘附層通常需要制作的很薄以便于相變存儲單元的金屬電極的電子能夠基于隧穿效應穿過此粘附層，由于粘附層的引入還會很大程度改變相變存儲單元相變材料的加熱機制；同時，增加的粘附層例如金屬鈦在較高的溫度下較易與相變材料GST或者摻雜GST反應，污染相變材料影響整個相變存儲單元的特性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制作相變存儲單元相變單元的方法，以解決傳統制作相變存儲單元的相變材料時，相變材料易受損傷的問題。同時，可解決傳統增加粘附層可能導致的相變材料污染以及相變存儲單元GST材料加熱機制變化的問題。

為達到上述目的，本發明提供一種制作相變存儲單元相變單元的方法，包括：

提供相變單元基底，所述相變單元基底包括第一鈍化層、貫穿所述第一鈍化層的金屬層、以及位于所述第一鈍化層上的第二鈍化層；

在所述相變單元基底上形成粘附層；

刻蝕所述粘附層和所述第二鈍化層至露出所述金屬層，形成預填充預填充開口，所述預填充開口的位置和所述金屬層的位置對應；

在所述粘附層及預填充開口上形成相變材料；

依次去除所述第二鈍化層上的所述相變材料和所述粘附層。

優選的，所述第一鈍化層和所述第二鈍化層的材料相同。

優選的，所述粘附層的通式為MOxNy，其中M為金屬、N為氮、O為氧，0≤x≤1、0≤y≤1。

優選的，所述金屬是鈦或鉭。

優選的，所述粘附層的厚度為20nm。

優選的，所述相變材料是銻碲混合物。

優選的，所述第二鈍化層為氧化硅。

優選的，去除所述第二鈍化層上的相變材料的方法是化學機械拋光方法。

優選的，所述金屬層的材料可以是鎢或銅。

優選的，所述粘附層的厚度小于所述第二鈍化層的厚度。

與傳統制作相變存儲單元的相變單元相比，本發明制作相變存儲單元相變單元的方法，未引入新的結構層，通過在所述第二鈍化層蝕刻預填充預填充開口之前，在所述第二鈍化層上制作粘附層，改善相變材料薄膜與粘附層以及粘附層與鈍化層之間的界面，這樣在去除相變材料過程中，不會出現由于界面質量導致相變材料的剝落產生預填充開口填充缺口的問題。采用兩次化學機械拋光時去除填充鈍化層上粘附層和相變材料時，不易出現相變材料的剝離導致預填充開口中相變材料剝離的問題。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施例對本發明的制作相變存儲單元相變材料的方法作進一步詳細具體的描述。