[發明專利]相變化記憶體及其制造方法

有效

• 申請號: 201711476762.9
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN108172684B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 蘇水金
• 申請（專利權）人: 江蘇時代全芯存儲科技股份有限公司;江蘇時代芯存半導體有限公司;英屬維京群島商時代全芯科技有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

本發明揭露一種相變化記憶體及其制造方法。相變化記憶體包含主動元件、下電極、第一絕緣層、上電極、弓形加熱器以及環狀相變化層。下電極耦接主動元件，第一絕緣層位于下電極上方，而上電極位于第一絕緣層上方。弓形加熱器嵌于第一絕緣層中，而環狀相變化層則圍繞第一絕緣層與上電極，且環狀相變化層接觸弓形加熱器的一側面。由于弓形加熱層與環狀相變化層之間的接觸面積很小，因此相變化記憶體的重置電流很低。

本申請是申請日為2015年12月16日、申請號為201510944666.7、發明名稱為“相變化記憶體及其制造方法”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明是有關于一種相變化記憶體及其制造方法。

背景技術

電子產品(例如：手機、平板電腦以及數字相機)常具有儲存數據的記憶體元件。已知記憶體元件可透過記憶體單元上的儲存節點儲存信息。其中，相變化記憶體利用記憶體元件的電阻狀態(例如高阻值與低阻值)來儲存信息。記憶體元件可具有一可在不同相態(例如：晶相與非晶相)之間轉換的材料。不同相態使得記憶體單元具有不同電阻值的電阻狀態，以用于表示儲存數據的不同數值。

相變化記憶體單元在操作時，可施加電流使得記憶體元件的溫度提升以改變材料的相態。但目前現有的相變化記憶體中的加熱器與相變化材料之間的接觸面積較大，使得相變化記憶體的重置電流較高。雖然可利用微影與蝕刻制程，形成頂面積較小的柱狀加熱器，以柱狀加熱器的頂面與相變化材料相互接觸，但微影制程仍有其極限，且蝕刻制程的難度也高，故不易精準控制柱狀加熱器的特征尺寸。因此，如何能夠使加熱器與相變化材料之間的接觸面積更小成為本技術領域的重要課題之一。

發明內容

本發明的一方面在于提供一種制造相變化記憶體的方法，包含下列步驟。形成一下電極；形成一弓形加熱器于下電極上方；形成一第一絕緣層覆蓋弓形加熱器；形成一上電極于第一絕緣層上；以及形成一環狀相變化層圍繞第一絕緣層與上電極，其中環狀相變化層接觸弓形加熱器的一弧面。

在本發明的一或多個實施方式中，在形成下電極之前，還包含下列步驟。提供一基板，并形成一主動元件于基板上，其中下電極耦接主動元件。

在本發明的一或多個實施方式中，形成弓形加熱層于下電極上方的步驟包含：沉積一加熱材料層于下電極上，并圖案化加熱材料層以形成一圖案化加熱材料層，且圖案化加熱材料層暴露部分下電極。之后移除部分圖案化加熱材料層以形成弓形加熱器于下電極上方。

在本發明的一或多個實施方式中，移除部分圖案化加熱材料層的步驟包含：沉積一絕緣材料覆蓋圖案化加熱材料層，并移除部分絕緣材料與部分圖案化加熱材料層以同時形成第一絕緣層與弓形加熱器，且第一絕緣層暴露弓形加熱器的該弧面。

在本發明的一或多個實施方式中，在沉積加熱材料層于下電極上前，更沉積一阻障層于下電極上方。

在本發明的一或多個實施方式中，還包含下列步驟。圖案化此阻障層以形成一圖案化阻障層，且圖案化阻障層暴露部分的下電極。更移除部分圖案化阻障層以形成一弓形阻障件于下電極與弓形加熱器之間。

在本發明的一或多個實施方式中，阻障層包含氮化鉭，而加熱材料層包含氮化鈦。

在本發明的一或多個實施方式中，形成環狀相變化層圍繞第一絕緣層與上電極的步驟包含：沉積一相變化層共形地覆蓋第一絕緣層與上電極；以及非等向性移除上電極上方的相變化層，以形成環狀相變化層圍繞第一絕緣層與上電極。

在本發明的一或多個實施方式中，還包含下列步驟。沉積一第二絕緣層覆蓋上電極與環狀相變化層，并對第二絕緣層、上電極及環狀相變化層進行一平坦化制程。