[發(fā)明專利]相變隨機存取存儲器件及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210172656.2
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102810633A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈揆贊
• 申請（專利權(quán)）人: 愛思開海力士有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11363
• 代理人: 俞波;郭放

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2011年5月31日向韓國專利局提交的申請?zhí)枮?0-2011-0052436的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種相變隨機存取存儲器(PCRAM)器件及其制造方法，更具體而言，涉及一種包括相變層的PCRAM器件及其制造方法。

背景技術(shù)

相變隨機存取存儲(PCRAM)器件經(jīng)由用作加熱器的加熱電極將焦耳熱施加到相變材料，由此引起相變材料發(fā)生相變。利用相變材料的晶態(tài)與非晶態(tài)之間的電阻差來記錄/擦除數(shù)據(jù)。

施加用以將相變材料從晶態(tài)改變到非晶態(tài)的電流稱作為復(fù)位電流。當(dāng)復(fù)位電流大時，操作電壓也大。當(dāng)相變材料變?yōu)榫B(tài)時，由于在開關(guān)器件與下電極之間的接口處的電阻即設(shè)置電阻較低，因此使用小量電流來改變相變材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的示例性實施例涉及一種能增強相變復(fù)位特性的相變隨機存取存儲(PCRAM)器件及其制造方法。

根據(jù)示例性實施例的一個方面，一種相變隨機存取存儲(PCRAM)器件包括：半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有開關(guān)器件；層間絕緣層，所述層間絕緣層具有用于下電極的接觸孔；下電極，所述下電極被形成在所述接觸孔中以與所述開關(guān)器件耦接，其中所述下電極的側(cè)壁的高度比所述層間絕緣層的高度低；絕緣層，所述絕緣層被形成接觸孔中的下電極上并與層間絕緣層絕緣；相變層，所述相變層被形成在絕緣層與層間絕緣層之間的下電極上；以及上電極，所述上電極被形成在相變層上。

根據(jù)示例性實施例的另一個方面，一種制造PCRAM器件的方法包括以下步驟：在半導(dǎo)體襯底上的第一層間絕緣層的接觸孔中形成開關(guān)器件；形成具有暴露出開關(guān)器件的開口的第二層間絕緣層；沿第二層間絕緣層的側(cè)壁形成與開關(guān)器件耦接的下電極圖案；形成掩埋在下電極圖案中的絕緣層；通過將下電極圖案的暴露的表面去除設(shè)定的高度來形成下電極，其中，下電極的側(cè)壁的高度低于第二層間絕緣層的高度；形成將去除了下電極圖案的暴露的表面的第二層間絕緣層的孔填充的相變層；以及在第二層間絕緣層的一部分和相變層上形成上電極。

附圖說明

從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中將更加清楚地理解本發(fā)明的主題的以上和其它的方面、特征以及其它的優(yōu)點，其中：

圖1至圖4是順序說明根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的制造相變隨機存取存儲(PCRAM)器件的方法的截面圖。

具體實施方式

在下文中，將參照附圖來更詳細(xì)地描述示例性實施例。

本發(fā)明參照截面圖來描述示例性實施例，截面圖是示例性實施例(以及中間結(jié)構(gòu))的示意性說明。如此，可以預(yù)料形狀變化是例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果。因而，示例性實施例不應(yīng)解釋為限于本發(fā)明所說明的區(qū)域的具體形狀，而是可以包括例如源自制造的形狀差異。在附圖中，為了清楚起見，可以夸大層和區(qū)域的長度和尺寸。相同的附圖標(biāo)記在附圖中表示相同的元件。也可以理解當(dāng)提及一層在另一層或襯底“上”時，其可以直接在另一層或襯底上，或還可以存在中間層。

圖1至圖4是順序說明根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的制造相變隨機存取存儲(PCRAM)器件的方法的截面圖。

參見圖1，在半導(dǎo)體襯底100上形成開關(guān)器件135和下電極圖案160a，在半導(dǎo)體襯底100中用n型高濃度雜質(zhì)來形成有源區(qū)110。

更具體地說，在半導(dǎo)體襯底100的單元區(qū)中形成有源區(qū)110。可以通過離子注入n型高濃度雜質(zhì)然后執(zhí)行熱處理工藝來形成有源區(qū)110。

可以與形成在外圍區(qū)中的結(jié)區(qū)(未示出)一起來同時形成單元區(qū)的有源區(qū)110。在形成了有源區(qū)110的半導(dǎo)體襯底100上形成第一層間絕緣層120。

第一層間絕緣層120可以是具有致密的薄膜屬性和層間平鉭化屬性的高密度等離子體(HDP)層。刻蝕第一層間絕緣層120以將有源區(qū)110的一部分暴露出來，由此形成溝槽。

隨后，在溝槽中形成開關(guān)器件135。開關(guān)器件具有包括n型選擇性外延生長(SEG)層132和p型SEG層134的PN二極管圖案。

這里，可以如下形成n型SEG層132和p型SEG層134。例如，生長n型SEG層132以填充在溝槽的一部分中。接著，可以通過將p型雜質(zhì)離子注入到n型SEG層132的上部來形成p型SEG層134。可以使用氯化氫(HCl)氣體和二氯硅烷(DCS)氣體經(jīng)由化學(xué)氣相沉積(CVD)法來形成SEG層132和134。此時，形成開關(guān)器件135使得開關(guān)器件135的高度低于第一層間絕緣層120的高度，然后執(zhí)行化學(xué)機械拋光(CMP)工藝和毯式刻蝕工藝。