[發明專利]一種相變存儲器元件及其制作方法

有效

• 申請號: 201010274993.3
• 申請日: 2010-09-03
• 公開（公告）號: CN102386323A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 洪中山
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;徐丁峰

1.一種相變存儲器元件，包括：

底部電極；

納米顆粒，所述納米顆粒位于所述底部電極的上表面；

絕緣層，所述絕緣層形成在所述底部電極的上表面未被所述納米顆粒覆蓋的區域；

相變層，所述相變層形成在所述納米顆粒和所述絕緣層之上，并且位于所述底部電極的正上方；以及

頂部電極，所述頂部電極形成在所述相變層上對準所述底部電極的位置，

其中，所述納米顆粒用于電連接所述底部電極和所述相變層。

2.如權利要求1所述的相變存儲器元件，其特征在于，所述納米顆粒的平均直徑為1-10nm。

3.如權利要求1所述的相變存儲器元件，其特征在于，所述納米顆粒由金屬制成，所述金屬包括鉑、金、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鎵、鋯、鈮、鉬、銀、銦、錫、銻、鉭、鎢中的一種或多種。

4.如權利要求1所述的相變存儲器元件，其特征在于，所述底部電極的材料為Si或摻雜多晶硅。

5.如權利要求1所述的相變存儲器元件，其特征在于，所述絕緣層的厚度大于等于1.5nm，并且與所述納米顆粒的平均直徑之間的差異小于等于10nm。

6.一種制作相變存儲器元件的方法，包括：

提供前端器件結構，所述前端器件結構包括第一介電層和露出表面的底部電極，所述第一介電層包圍所述底部電極的四周；

在所述前端器件結構的上表面形成納米顆粒；

在所述底部電極的上表面未被所述納米顆粒覆蓋的區域形成絕緣層；

在所述前端器件結構上形成第二介電層和相變層，其中，所述相變層位于所述底部電極的正上方，所述第二介電層包圍所述相變層的四周；

在所述第二介電層和相變層上形成第三介電層和頂部電極，其中，所述第三介電層包圍所述頂部電極的四周，且所述頂部電極形成在所述相變層上對準所述底部電極的位置。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述納米顆粒是通過原子層沉積法結合退火工藝形成的。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述原子層沉積法結合退火工藝包括：

在所述前端器件結構上形成厚度為5-30埃的薄膜；

進行快速退火，其中，退火溫度為500-1100℃。

9.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述底部電極的材料為Si或摻雜多晶硅。

10.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述絕緣層是通過氧化工藝或氮化工藝形成的。

11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述氧化工藝為等離子體氧化工藝，所述氮化工藝為等離子體氮化工藝。

12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述等離子體氧化工藝或所述等離子體氮化工藝的反應溫度小于等于200℃，反應腔室內的壓力為3-40毫托。

13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述反應溫度為室溫至70℃，反應腔室內的壓力為10毫托。

14.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述等離子體氧化工藝或所述等離子體氮化工藝中還可以通入惰性氣體。

15.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述等離子體氧化工藝或所述等離子體氮化工藝中，功率為100-3000瓦，反應時間為10-200秒。

16.如權利要求6所述的方法，其特征在于，在形成所述絕緣層的步驟后，還包括在還原氣氛下退火的步驟。

17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述在還原氣氛下退火過程中，通入氫氣或一氧化碳。

18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述氫氣的流速為10-100sccm。

19.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述在還原氣氛下退火過程中，還通入惰性氣體。