CN101964394B - 一种制作相变存储单元相变单元的方法 - Google Patents

一种制作相变存储单元相变单元的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101964394B
CN101964394B CN200910055386A CN200910055386A CN101964394B CN 101964394 B CN101964394 B CN 101964394B CN 200910055386 A CN200910055386 A CN 200910055386A CN 200910055386 A CN200910055386 A CN 200910055386A CN 101964394 B CN101964394 B CN 101964394B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
passivation layer
change
phase change
change material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200910055386A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101964394A (zh
Inventor
钟旻
向阳辉
王良咏
林静
张复雄
宋志棠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Original Assignee
Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS filed Critical Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority to CN200910055386A priority Critical patent/CN101964394B/zh
Publication of CN101964394A publication Critical patent/CN101964394A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101964394B publication Critical patent/CN101964394B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

本发明提供了一种制作相变存储单元相变单元的方法，包括：提供相变单元基底，所述相变单元基底包括第一钝化层、贯穿所述第一钝化层的金属层、以及位于所述第一钝化层上的第二钝化层；在所述相变单元基底上形成粘附层；刻蚀所述粘附层和所述第二钝化层至露出所述金属层，形成预填充开口，所述预填充开口的位置和所述金属层的位置对应；在所述粘附层及预填充开口上形成相变材料；依次去除所述第二钝化层上的所述相变材料和所述粘附层。可有效解决传统制作方法中存在的相变材料易从预填充开口中剥落的问题和引入新的存储单元结构导致相变材料加热机制改变以及相变材料污染的问题。

Description

一种制作相变存储单元相变单元的方法
技术领域
本发明涉及相变存储器的制作领域，尤其涉及一种制作相变存储单元相变单元的方法。
背景技术
目前，相变存储器(Phase Change Memory：PCM)是一种非常具有发展前景的非挥发性存储器。相变存储器的每个存储单元包括两个金属电极以及位于所述两个金属电极之间的相变材料。锗锑碲(GeSbTe：GST)材料是目前普遍应用到相变存储单元中的相变材料。GST材料包括Ge2Sb2Te5，Ge1Sb2Te4，Ge1Sb4Te7等。相变材料还可采用掺杂GST材料，例如掺氧GST材料，掺氮GST材料或者掺碳GST材料。在形成存储单元的过程中，常需要在钝化层构成的槽内填充相变材料层，并对所述相变材料层进行化学机械抛光，以形成存储单元相变单元。传统的相变存储单元相变单元的制作方法，请参见图1a和图1b，首先对金属层3上的钝化层2进行蚀刻，形成预填充相变材料的预填充开口1；请参见图2，然后沉积GST相变材料4，并进行化学机械抛光，去掉沉积在钝化层2上的相变材料。然而GST相变材料4与相变存储单元的钝化层2之间的粘附性较差，在沉积GST相变材料4时，GST相变材料4与钝化层2的界面不致密，容易产生空洞或层裂，因此在采用化学机械抛光(CMP)去掉沉积在钝化层表面的GST相变材料或者掺杂GST相变材料时，GST相变材料或者掺杂GST相变材料容易大面积的脱落，导致填充在预填充开口1中的、与钝化层接触的相变材料剥离出，产生预填充开口1中相变材料填充缺口，从而造成化学机械抛光后的表面不平坦。
为克服CMP对预填充开口中相变材料产生的问题，传统的解决方法是在钝化层与GST相变材料之间填充金属或金属化合物，例如氧化钽、金属钛等作为粘附层以提高GST相变材料或掺杂GST相变材料与钝化层之间的粘附性。然而增加的粘附层通常需要制作的很薄以便于相变存储单元的金属电极的电子能够基于隧穿效应穿过此粘附层，由于粘附层的引入还会很大程度改变相变存储单元相变材料的加热机制；同时，增加的粘附层例如金属钛在较高的温度下较易与相变材料GST或者掺杂GST反应，污染相变材料影响整个相变存储单元的特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制作相变存储单元相变单元的方法，以解决传统制作相变存储单元的相变材料时，相变材料易受损伤的问题。同时，可解决传统增加粘附层可能导致的相变材料污染以及相变存储单元GST材料加热机制变化的问题。
为达到上述目的，本发明提供一种制作相变存储单元相变单元的方法，包括：
提供相变单元基底，所述相变单元基底包括第一钝化层、贯穿所述第一钝化层的金属层、以及位于所述第一钝化层上的第二钝化层；
在所述相变单元基底上形成粘附层；
刻蚀所述粘附层和所述第二钝化层至露出所述金属层，形成预填充预填充开口，所述预填充开口的位置和所述金属层的位置对应；
在所述粘附层及预填充开口上形成相变材料；
依次去除所述第二钝化层上的所述相变材料和所述粘附层。
优选的，所述第一钝化层和所述第二钝化层的材料相同。
优选的，所述粘附层的通式为MOxNy，其中M为金属、N为氮、O为氧，0≤x≤1、0≤y≤1。
优选的，所述金属是钛或钽。
优选的，所述粘附层的厚度为20nm。
优选的，所述相变材料是锑碲混合物。
优选的，所述第二钝化层为氧化硅。
优选的，去除所述第二钝化层上的相变材料的方法是化学机械抛光方法。
优选的，所述金属层的材料可以是钨或铜。
优选的，所述粘附层的厚度小于所述第二钝化层的厚度。
与传统制作相变存储单元的相变单元相比，本发明制作相变存储单元相变单元的方法，未引入新的结构层，通过在所述第二钝化层蚀刻预填充预填充开口之前，在所述第二钝化层上制作粘附层，改善相变材料薄膜与粘附层以及粘附层与钝化层之间的界面，这样在去除相变材料过程中，不会出现由于界面质量导致相变材料的剥落产生预填充开口填充缺口的问题。采用两次化学机械抛光时去除填充钝化层上粘附层和相变材料时，不易出现相变材料的剥离导致预填充开口中相变材料剥离的问题。
附图说明
以下结合附图和具体实施例对本发明的制作相变存储单元相变材料的方法作进一步详细具体的描述。
图1是传统制作相变单元的方法中形成相变单元槽的示意图。
图2是传统制作相变单元的方法中沉积相变材料以及去除相变材料示意图。
图3是本发明制作相变单元的方法中形成粘附层示意图。
图4是本发明形成预填充开口的示意图。
图5a至5c是本发明去除第二钝化层上粘附层以及相变材料的示意图。
图6是本发明制作相变存储单元相变单元的整个流程图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清楚易懂，下面将根据本发明的具体实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不局限于所列举的实施例。
请参照图3至图5c对本发明相变存储单元的相变单元的制作方法作详细说明。
首先，提供相变单元基底；
如图3所示，相变单元基底包括第一钝化层21，贯穿所述第一钝化层21的金属层3、以及位于第一钝化层21上的金属层3第二钝化层22；所述金属层3的材料可以是钨、铜等金属材料，所述第一钝化层21和第二钝化层22的材料可以是氧化硅、氮化硅等；
其次，在所述相变基底上形成粘附层5；
形成的所述粘附层5和所述第二钝化层22有很好的粘附性，所述粘附层5的材料可以是金属氮氧化物，所述金属氮氧化物的通式为MOxNy，M为金属例如钛(Ti)或钽(Ta)，所述x、y的值取0≤x≤1、0≤y≤1时，所述粘附层5和所述第二钝化层22以及GST相变材料的粘附性最佳，如可以是钛Ti、Ta、氧化钽，氮化钽或者氮氧化钽；所述粘附层的形成工艺可以是物理气象沉积；所述粘附层5的厚度为20nm；
接着，刻蚀所述粘附层5和所述第二钝化层22至露出所述金属层3，形成预填充开口6，如图4所示，所述预填充开口6的位置与金属层3的位置对应。
所述刻蚀可以是干法刻蚀，也可以是湿法刻蚀；
接着，如图5a所示，在所述预填充开口内以及粘附层5上形成相变材料4；
所述相变材料4可以但不限于GST相变材料，形成所述TGS相变材料的工艺和现有技术中的方法可以相同；
最后，如图5b和图5c所示，依次去除所述第二钝化层22上的所述相变材料4和所述粘附层5；
去除所述第二钝化层22上的相变材料4的方法可以是但不限于化学机械抛光方法；去除所述粘附层5的方法可以是通过过化学机械抛光实现的，也可以是化学溶解实现的；去掉所述粘附层5可以避免其影响存储单元的特性。
由于第二钝化层的材料氧化硅和GST材料以及掺杂GST材料的粘附性均较差，通过在第二钝化层22(如氧化硅)上形成粘附层5，该粘附层5材料采用与氧化硅和GST或掺杂GST材料具有良好粘附性的金属或金属化合物。针对第二钝化层22为氧化硅，该粘附层5采用金属钛和钽，因为金属钛和钽与氧化硅和GST相变材料或者掺杂GST相变材料均具有良好粘附性。所述粘附层5的材料为金属化合物氧化钽或者氮化钽或者氮氧化钽均与氧化硅和GST相变材料或者掺杂GST相变材料也具有良好的粘附性。这样，在沉积GST相变材料或者掺杂GST相变材料时，生长在粘附层上的GST相变材料或者掺杂GST相变材料与粘附层结合力好，不易剥落也不易层分裂，形成的相变单元的表面平整度很好。在去除所述第二钝化层22上的粘附层4及相变材料5时可以采用两次化学机械抛光，先去除粘附层上的相变材料5，然后去除粘附层4及部分第二钝化层22和相变材料5，因此在去除所述第二钝化层上的相变材料5时，不易剥离所述预填充开口6中的相变材料5，可解决在传统制作方法中采用机械抛光去除第二钝化层上的相变材料时，由于GST相变材料或者掺杂GST相变材料与第二钝化层粘附性差，界面产生空洞导致GST相变材料或者掺杂GST相变材料大面积剥落并将预填充开口中的相变材料带出，从而导致的相变材料填充缺口的问题。
本发明的制作相变存储单元相变单元的方法的整个流程示意图，请参见图6。整个相变存储单元结构中未引入新的结构部分，因此不存在对相变材料的污染问题和改变相变材料加热机制的问题。通过增加粘附层提高相变材料薄膜与粘附层界面质量，这样在第一次化学机械抛光去除粘附层上相变材料时，不易出现相变材料大面积剥离而导致预填充开口中表面的相变材料的缺口问题。同时，粘附层厚度相对相变材料要薄，在第二次采用化学机械抛光时去除填充钝化层上粘附层和相变材料时不易出现钝化层上相变材料的去除导致的预填充开口中填充的相变材料缺口问题。

Claims (10)

1.一种制作相变存储单元相变单元的方法，包括：
提供相变单元基底，所述相变单元基底包括第一钝化层、贯穿所述第一钝化层的金属层、以及位于所述第一钝化层上的第二钝化层；
在所述相变单元基底上形成粘附层；
刻蚀所述粘附层和所述第二钝化层至露出所述金属层，形成预填充开口，所述预填充开口的位置和所述金属层的位置对应；
在所述粘附层及预填充开口上形成相变材料；
依次去除所述第二钝化层上的所述相变材料和所述粘附层。
2.如权利要求1所述的制作相变存储单元相变单元的方法，其特征在于，所述第一钝化层和所述第二钝化层的材料相同。
3.如权利要求2所述的制作相变存储单元相变单元的方法，其特征在于，所述粘附层的通式为MOxNy，其中M为金属、N为氮、O为氧，0≤x≤1、0≤y≤1。
4.如权利要求3所述的制作相变存储单元相变单元的方法，其特征在于，所述金属是钛或钽。
5.如权利要求1所述的制作相变存储单元相变单元的方法，其特征在于，所述粘附层的厚度为20nm。
6.如权利要求5所述的制作相变存储单元相变单元的方法，其特征在于，所述相变材料是锑碲混合物。
7.如权利要求6所述的制作相变存储单元相变单元的方法，其特征在于，所述第二钝化层为氧化硅。
8.如权利要求7所述的制作相变存储单元相变单元的方法，其特征在于，去除所述第二钝化层上的相变材料的方法是化学机械抛光方法。
9.如权利要求8所述的制作相变存储单元相变单元的方法，其特征在于，所述金属层的材料是钨或铜。
10.如权利要求9所述的制作相变存储单元相变单元的方法，其特征在于，所述粘附层的厚度小于所述第二钝化层的厚度。 
CN200910055386A 2009-07-24 2009-07-24 一种制作相变存储单元相变单元的方法 Active CN101964394B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910055386A CN101964394B (zh) 2009-07-24 2009-07-24 一种制作相变存储单元相变单元的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910055386A CN101964394B (zh) 2009-07-24 2009-07-24 一种制作相变存储单元相变单元的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101964394A CN101964394A (zh) 2011-02-02
CN101964394B true CN101964394B (zh) 2012-10-17

Family

ID=43517206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910055386A Active CN101964394B (zh) 2009-07-24 2009-07-24 一种制作相变存储单元相变单元的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101964394B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102637820B (zh) * 2011-02-09 2014-06-04 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 相变存储器的形成方法
CN102637821B (zh) * 2011-02-12 2014-04-02 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种相变存储单元及其形成方法
CN103378288B (zh) * 2012-04-28 2015-01-21 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 相变存储器的形成方法
JP2019204864A (ja) * 2018-05-23 2019-11-28 東芝メモリ株式会社 半導体記憶装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1554125A (zh) * 2001-09-07 2004-12-08 ض� 相变材料存储器装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1554125A (zh) * 2001-09-07 2004-12-08 ض� 相变材料存储器装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2007-235128A 2007.09.13

Also Published As

Publication number Publication date
CN101964394A (zh) 2011-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101620396B1 (ko) 상변화 메모리 소자들에서 전극들의 제조 방법들
KR101622327B1 (ko) 상변화 메모리 소자들에서 전극들의 기상 제조 방법들
JP5373056B2 (ja) カルコゲナイド薄膜の形成方法
CN101964394B (zh) 一种制作相变存储单元相变单元的方法
KR20120031095A (ko) 유전체-충전된 중공 ｇｓｔ 구조
US20120205804A1 (en) Method to fabricate copper wiring structures and structures formed tehreby
CN103682094B (zh) 一种相变存储器结构及其制备方法
WO2010065874A2 (en) High concentration nitrogen-containing germanium telluride based memory devices and processes of making
CN101740659A (zh) 埋栅太阳能电池的制造方法
US9793476B2 (en) Apparatus and method for treating a substrate
CN103000515A (zh) 半导体器件及其制造方法
Cheng et al. Conformal deposition of GeTe films with tunable Te composition by atomic layer deposition
KR101169395B1 (ko) 상변화층의 표면처리공정을 포함하는 상변화 메모리 소자의제조방법
CN103000807B (zh) 钛-锑-碲相变材料沉积方法及相变存储单元的制备方法
US8623734B2 (en) Method to selectively grow phase change material inside a via hole
CN115036417A (zh) 一种低功耗相变存储器的制备方法
CN110600475A (zh) 通孔填充方法以及三维存储器的制备方法
US20120121864A1 (en) Forming Heaters for Phase Change Memories
CN102054934B (zh) 一种平面相变存储器的制备方法
CN102299106A (zh) 相变存储器存储单元及其制作方法
CN102034927B (zh) 阻抗存储器制作方法以及阻抗存储器
CN103681480A (zh) 远程氢等离子体表面处理制备超薄铜籽晶层的方法及其应用
CN102637823B (zh) 低功耗相变存储器用限制型电极结构及制备方法
CN101969099A (zh) 相变存储单元和其加热层的制作方法
KR102590436B1 (ko) 선택적 및 자기-제한적 텅스텐 에칭 프로세스

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant