[發明專利]一種具有低k介質絕熱材料的相變存儲器結構及制備方法

無效

• 申請號: 201010295914.7
• 申請日: 2010-09-28
• 公開（公告）號: CN102005466A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 宋志棠;吳良才;封松林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L45/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種具有低k介質絕熱材料的相變存儲器結構，包括襯底以及位于所述襯底之上的由多個相變存儲單元組成的相變存儲單元陣列，其特征在于，每個所述相變存儲單元包括：

一個二極管；

位于所述二極管之上的加熱電極；

位于所述加熱電極之上的可逆相變電阻；

位于所述可逆相變電阻之上的頂電極；

在所述加熱電極和可逆相變電阻周圍包裹有低k介質絕熱層；

在所述可逆相變電阻與其周圍的低k介質絕熱層之間設有防擴散介質層。

2.根據權利要求1所述一種具有低k介質絕熱材料的相變存儲器結構，其特征在于：所述低k介質絕熱層采用低k介質材料，所述低k介質材料包括：低k的摻雜氧化物、低k的有機聚合物和低k的多孔材料。

3.根據權利要求2所述一種具有低k介質絕熱材料的相變存儲器結構，其特征在于：所述低k介質絕熱層采用氟摻雜氧化硅、多孔碳摻雜氧化硅、旋涂有機聚合物介質、旋涂有機硅基聚合物介質、多孔SiLK或多孔氧化硅材料。

4.根據權利要求1所述一種具有低k介質絕熱材料的相變存儲器結構，其征在于：所述防擴散介質層采用SiN、SiON、Ta₂O₅、Al₂O₃或ZrO₂材料。

5.一種具有低k介質絕熱材料的相變存儲器結構的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)利用標準的CMOS工藝制備二極管陣列；

(2)在二極管陣列上制備50nm-1000nm厚的第一低k介質絕熱層；

(3)在第一低k介質絕熱層上分別形成多個直徑為30-300nm的第一孔洞，每個第一孔洞的底部與二極管陣列的每個二極管頂端相連；

(4)在上述孔洞內填充加熱電極材料，接著進行CMP工藝，除去表面多余的加熱電極材料，形成柱狀加熱電極陣列；

(5)在柱狀加熱電極陣列上制備50nm-200nm厚的第二低k介質絕熱層；在第二低k介質絕熱層上分別形成多個直徑為50-500nm的第二孔洞，每個第二孔洞的底部與柱狀加熱電極陣列中的每個柱狀加熱電極頂端相連；

(6)在第二孔洞中制備1-30nm厚的防擴散介質層；

(7)在制備了防擴散介質層的第二孔洞內接著填充相變材料，然后進行CMP工藝，除去表面多余的相變材料，形成柱狀可逆相變電阻陣列；

(8)在柱狀可逆相變電阻陣列上形成一層電極材料；

(9)利用光刻和濕法刻蝕形成相變存儲單元陣列的頂電極。

6.根據權利要求5所述一種具有低k介質絕熱材料的相變存儲器結構的制備方法，其特征在于：制備所述第一低k介質絕熱層和第二低k介質絕熱層采用低k介質材料，所述低k介質材料包括：低k的摻雜氧化物、低k的有機聚合物和低k的多孔材料。

7.根據權利要求6所述一種具有低k介質絕熱材料的相變存儲器結構的制備方法，其特征在于：所述第一低k介質絕熱層和第二低k介質絕熱層采用氟摻雜氧化硅、多孔碳摻雜氧化硅、旋涂有機聚合物介質、旋涂有機硅基聚合物介質、多孔SiLK或多孔氧化硅材料。

8.根據權利要求5所述一種具有低k介質絕熱材料的相變存儲器結構的制備方法，其特征在于：所述第一孔洞和第二孔洞用聚焦離子束或電子束曝光和反應離子刻蝕法方法形成。

9.根據權利要求5所述一種具有低k介質絕熱材料的相變存儲器結構的制備方法，其特征在于：所述防擴散介質層利用ALD或CVD方法制備。

10.根據權利要求5所述一種具有低k介質絕熱材料的相變存儲器結構的制備方法，其特征在于：步驟(7)所用的CMP工藝，拋光壓力在0.5psi以下，使用膠體氧化硅拋光液對第二低k介質絕熱層和相變材料進行拋光。