[發明專利]半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201010250744.0
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN102237390A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 沈明輝;劉世昌;蔡嘉雄
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L45/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;陳晨

技術領域

本發明涉及一種半導體裝置，且特別涉及一種具有相變化存儲器的半導體裝置。

背景技術

集成電路借由工藝方法在半導體基底上形成一個或是多個元件。隨著工藝和材料的改進，半導體元件的尺寸持續的縮小。然而，半導體元件尺寸的縮小會遇到許多需克服的問題。

一般來說，使用在存儲裝置的相變化材料包括兩種相(或是狀態)：非晶質相及結晶相。非晶質相材料的阻值一般比結晶相材料較高。該相變化材料所呈現出的相可借由一刺激(例如電性刺激)加以選擇性改變。其中上述的電性刺激方法可例如為經由一與相變化材料接觸的電極或加熱元件，施加定量的電流于該相變化材料。

由于相變化存儲器裝置具有高的效能、持續性、以及可擴展性，因此其是一非常具有前途的次世代非揮發性存儲器技術。然而，相變化存儲器裝置發展的阻礙之一即其加熱元件的能量流失-使得相變化存儲器裝置的效能降低。因此，目前業界需要一種新穎的相變化存儲器裝置及其制造方法，來改善熱隔絕能力及避免能量流失。

發明內容

為克服上述現有技術的缺陷，本發明的一實施例提供一種半導體裝置。該半導體裝置包含：一底電極接觸形成于一基底之上；一介電層形成于該底電極接觸之上；一加熱元件形成于該介電層中，其中該加熱元件配置于二個氣隙之間，且該氣隙將該加熱元件與該介電層分隔；以及，一相變化元件形成于該加熱元件之上，其中該相變化元件包含一實質上非晶質背材及一有源區，該有源區能在非晶質及結晶相間進行相變化。

本發明的另一實施例也提供一種半導體裝置。該半導體裝置包含一基底；一底電極接觸形成于該基底之上；一氧化硅層形成于該底電極接觸之上；一氮化硅層形成于該氧化硅層之上；一加熱元件形成于該氧化硅層及該氮化硅層之中；二個氣隙配置于該氧化硅中，其中該氣隙將該加熱元件與該氧化硅層及氮化硅層分隔，且所述二個氣隙的每一個的高度大體上等于該加熱元件的高度；一相變化元件形成于該加熱元件之上，其中該相變化元件包含一實質上非晶質背材及一有源區，該有源區能在非晶質及結晶相間進行相變化；以及，一傳導元件形成于該相變化元件之上。

本發明的又一實施例提供一種半導體裝置的制造方法，該方法包括：提供一具有一介電層形成于其上的基底；形成一加熱元件于該介電層之中；形成一氣隙用以將該加熱元件的一側與該介電層相隔；以及，形成一相變化元件于該加熱元件之上，其中該相變化元件包含一實質上非晶質背材及一有源區，該有源區能在非晶質及結晶相間進行相變化。

本發明所揭示的實施例及其他的實施例，具有一些不同的優點。本發明所揭示的相變化存儲器裝置及其制造方法提供一種具有非晶質背材的相變化元件，用來改善該相變化元件的隔熱性質。此外，可有效降低用以使該有源區進行相變化形成非晶質態的重置電流。自從相變化存儲器的單元尺寸受到重置電流的限制，因此本發明所述的該相變化存儲器裝置非常適合作為次世代非揮發存儲裝置。

為讓本發明的上述和其他目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉出優選實施例，并配合附圖，作詳細說明如下：

附圖說明

圖1顯示本發明一實施例所述的半導體裝置的結構方框圖。

圖2顯示本發明一實施例所述的存儲器單元的電路圖。

圖3顯示本發明圖2所述的存儲器單元的工藝流程圖。

圖4A-圖4L為一系列剖面圖，用以說明圖3所述制造該方法的各個步驟。

圖5為本發明另一實施例所述存儲器單元的剖面圖，該存儲器單元的電路圖如圖2所示。

其中，附圖標記說明如下：

100～集成電路；

102～存儲單元陣列；

104～陣列邏輯電路；

106～界面電路；

108～控制電路；

200～存儲器單元；

202～位線；

204～存儲器裝置；

206～字線；

300～半導體裝置的制造方法；

302～提供一具有一介電層的基底；

304～形成一加熱元件于該介電層；

306～形成一氣隙用以將該加熱元件的一側與該介電層相隔；

308～形成一相變化元件于該加熱元件之上；

310～形成一傳導元件于該相變化元件之上；

400～存儲器裝置；

402～基底；

404～底電極接觸；

406～第一氧化層；

408～氮化層；

410～第二氧化層；