CN105098070B - 相变化记忆体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种相变化记忆体的制备方法，包含下列步骤。先形成一第一罩幕层于一介电层上，再形成一第二罩幕层于第一罩幕层上。之后图案化第一罩幕层与第二罩幕层，以暴露第一罩幕层的一侧面，并自第一罩幕层的侧面处移除部分的第一罩幕层，以形成一柱状突出物。接着移除第二罩幕层，并形成一加热材料层共形地覆盖柱状突出物的侧壁与上表面。最后移除柱状突出物的上表面的加热材料层，以自加热材料层形成一环状加热器环绕柱状突出物。
Description
技术领域
本发明是有关一种相变化记忆体的制备方法。
背景技术
电子产品(例如：手机、平板电脑以及数字相机)常具有储存数据的记忆体元件。已知记忆体元件可透过记忆体单元上的储存节点储存信息。其中，相变化记忆体利用记忆体元件的电阻状态(例如高阻值与低阻值)来储存信息。记忆体元件可具有一可在不同相态(例如：晶相与非晶相)之间转换的材料。不同相态使得记忆体单元具有不同电阻值的电阻状态，以用于表示储存数据的不同数值。
相变化记忆体单元在操作时，可施加电流使得记忆体元件的温度提升以改变材料的相态。已知相变化记忆体元件的加热器与其耦接的记忆体元件具有较大的接触面积，此将增加表面孔洞的缺陷，且升温及降温的速度也较慢(高阻值与低阻值之间的转换不够迅速)，相对所需的电流量也较大。然而，传统的技术在制造小接触面积的加热器的制程需具精确的对准机制，此将使制程繁复与难以控制，相对提升相变化记忆体的成本。因此，业界亟需一种新颖且有效率的制程以制备相变化记忆体。
发明内容
本发明的一方面是提供一种相变化记忆体的制备方法，包含下列步骤。先形成一第一罩幕层于一介电层上，再形成一第二罩幕层于第一罩幕层上。之后图案化第一罩幕层与第二罩幕层，以暴露第一罩幕层的一侧面，并自第一罩幕层的侧面处移除部分的第一罩幕层，以形成一柱状突出物。接着移除第二罩幕层，并形成一加热材料层共形地覆盖柱状突出物的侧壁与上表面。最后移除柱状突出物的上表面的加热材料层，以自加热材料层形成一环状加热器环绕柱状突出物。
根据本发明一或多个实施方式，相变化记忆体的制备方法还包含下列步骤。在形成环状加热器后移除柱状突出物，并形成一绝缘层覆盖环状加热器。之后平坦化绝缘层以暴露环状加热器，并形成一相变化层于环状加热器上。
根据本发明一或多个实施方式，是以一湿蚀刻制程自第一罩幕层的侧面处移除部分第一罩幕层。
根据本发明一或多个实施方式，湿蚀刻制程更移除部分的第二罩幕层，且第一罩幕层的移除速率大于第二罩幕层的移除速率。
根据本发明一或多个实施方式，在形成加热材料层共形地覆盖柱状突出物的侧壁与上表面前，更形成一阻障层共形地覆盖柱状突出物的侧壁与上表面。
根据本发明一或多个实施方式，是以一干蚀刻制程移除柱状突出物的上表面的加热材料层与阻障层，且干蚀刻制程停止于柱状突出物。
本发明的另一方面是提供一种相变化记忆体的制备方法，包含下列步骤。先形成一罩幕层于一介电层上，并图案化罩幕层。接着等向性移除部分的罩幕层以形成一柱状突出物于介电层上，更形成一加热材料层共形地覆盖柱状突出物的侧壁与上表面。最后移除柱状突出物的上表面的加热材料层，以自加热材料层形成一环状加热器环绕柱状突出物。
根据本发明一或多个实施方式，还包含下列步骤。在形成环状加热器后移除柱状突出物，并形成一绝缘层覆盖环状加热器。接着平坦化绝缘层以暴露环状加热器，并形成一相变化层于环状加热器上。
根据本发明一或多个实施方式，是以一湿蚀刻制程等向性移除部分的罩幕层。
根据本发明一或多个实施方式，在形成加热材料层共形地覆盖柱状突出物的侧壁与上表面前，更形成一阻障层共形地覆盖柱状突出物的侧壁与上表面。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：
图1A至图1I绘示本发明部分实施方式中，一种相变化记忆体在制程各个阶段的剖面图；
图2A至图2H绘示本发明其他部分实施方式中，一种相变化记忆体在制程各个阶段的剖面图；以及
图3绘示本发明部分实施方式中，图1I的相变化记忆体的立体爆炸示意图。
具体实施方式
以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。
请先参阅图1A至图1I，图1A至图1I绘示本发明部分实施方式中，一种相变化记忆体在制程各个阶段的剖面图。请先参照图1A。图1A绘示形成一第一罩幕层150于介电层130上、以及形成一第二罩幕层155于第一罩幕层150上的步骤。值得注意的是，此处所述的介电层130是位于一基板110上，且基板110中具有一主动元件120。在本实施方式中，主动元件120为晶体管(transistor)，其包含源极122、漏极124与栅极126，源极122与漏极124是位于基板110的掺杂区中，而栅极126设置于基板110上并位于源极122与漏极124之间。在本发明的部分实施方式中，基板110的材质包含硅或其他半导体元素，如锗或III-V族元素，但不以此为限。
具体而言，可使用任何合适的方式沉积氧化物或氮化物于基板110上，以形成覆盖基板110与主动元件120的介电层130。之后可使用微影蚀刻方式图案化介电层130，以形成一穿孔贯穿介电层130并暴露主动元件120。导电材料(例如：金属)则填充至此穿孔中以形成连接至主动元件120的导电接触135。在本实施方式中，主动元件120为晶体管，而导电接触135是连接至主动元件120的漏极124。在形成导电接触135后，更形成一下电极140于穿孔中的导电接触135上。在本发明的部分实施方式中，下电极140的材质可包含钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、氮化铝钛(TiAlN)、氮化铝钽(TaAlN)。
在形成前述的介电层130、导电接触135与下电极140后，可先平坦化介电层130的表面，之后依序形成第一罩幕层150以及第二罩幕层155至介电层130上。在本发明的部分实施方式中，可使用任何合适的方式形成第一罩幕层150以及第二罩幕层155，例如：化学气相沉积、物理气相沉积及/或原子层沉积。
接着请参阅图1B。图1B绘示图案化第一罩幕层150以及第二罩幕层155的步骤，以暴露第一罩幕层150的一侧面151。可例如先将光阻层(未绘示)旋转涂布至第二罩幕层155上，接着以曝光方式将光罩(未绘示)的图案转移至光阻层，以暴露第二罩幕层155的上表面。最后使用干蚀刻或湿蚀刻制程移除部分的第一罩幕层150与部分的第二罩幕层155，而完成图案化第一罩幕层150与第二罩幕层155的步骤。图案化后的第一罩幕层150与第二罩幕层155大致位于下电极140的上方，且第一罩幕层150更接触下电极140。此外，图案化制程更暴露第一硬罩幕层150的侧面151。
请继续参阅图1C。图1C绘示自第一罩幕层150的侧面151处移除部分第一罩幕层150，以形成一柱状突出物152的步骤。在此步骤中，是使用一湿蚀刻制程对第一罩幕层150暴露的侧面151进行侧向蚀刻，且第二罩幕层155更保护第一罩幕层150的上表面在湿蚀刻制程中不受侵蚀。值得注意的是，湿蚀刻制程会同时移除部分的第二罩幕层155，因此需选用合适的蚀刻液以令使第一罩幕层150的移除速率大于第二罩幕层155的移除速率。换句话说，选用的蚀刻液对第一罩幕层150具有较高的蚀刻选择性。在本发明的一实施方式中，第一罩幕层150的材质为多晶硅，而第二罩幕层155的材质为氮化硅。此时可选用对多晶硅具有较高蚀刻选择性的四甲基氢氧化铵(tetramethylammonium hydroxide,TMAH)溶液、氨水(NH4OH)、及/或其他合适的蚀刻液移除第一罩幕层150，且不会过度移除第二罩幕层155。
如图1C所示，进行湿蚀刻制程以自第一罩幕层150形成的柱状突出物152具有截面宽度W1，并暴露其下的部分下电极140。由于此截面宽度W1将决定后续形成的加热器与相变化层之间的接触面积，因此可调控各种参数，例如：蚀刻时间、蚀刻液浓度及/或蚀刻液种类以控制截面宽度W1的大小，此将于后续详述。需特别说明的是，第一罩幕层150在蚀刻前大致具有矩形状的轮廓，但其于侧向蚀刻后矩形状轮廓的边角将逐渐被移除，形成圆柱状或椭圆柱状的柱状突出物152，且此截面宽度W1即为圆柱状的柱状突出物152的直径，或为椭圆柱状的柱状突出物152的长轴或短轴。
接着请参阅图1D。图1D绘示移除第二罩幕层155的步骤。在此步骤中，可使用任何合适的溶剂以剥除第二罩幕层155，以只余留具有截面宽度W1的柱状突出物152于下电极140上。在本发明的部分实施方式中，第二罩幕层155的材质为氮化硅，此时可使用磷酸及/或氟酸剥除第二罩幕层155。
继续参阅图1E。图1E绘示形成一加热材料层170共形地覆盖柱状突出物152的侧壁与上表面的步骤。加热材料层170的材料包含氮化钛。值得注意的是，在形成加热材料层170共形地覆盖柱状突出物152的侧壁与上表面前，是先形成一阻障层160共形地覆盖柱状突出物152的侧壁与上表面。阻障层160的材质具有较低的热传导性，其可提升制备的相变化记忆体的电性。在本发明的部分实施方式中，阻障层160的材质可包含氮化钽。但在其他实施方式中亦可省略阻障层160而不影响本发明的精神。
具体而言，阻障层160是顺应覆盖介电层130的上表面，以及柱状突出物152的上表面与侧壁，且阻障层160更接触暴露的部分下电极140。接着再共形地形成加热材料层170于阻障层160上，如图1E所示，阻障层160与加热材料层170共同形成厚度T1于介电层130及柱状突出物152的上表面处，并共同形成厚度T2于柱状突出物152的侧壁处，其中厚度T2大于厚度T1。必须说明的是，此处所述的厚度T1与T2为与介电层130呈垂直方向的厚度。在本发明的部分实施方式中，是以物理气相沉积法、化学气相沉积法、原子层沉积法及/或热氧化方式形成阻障层160与加热材料层170以达成良好的阶梯覆盖性，借此使阻障层160与加热材料层170均匀的覆盖柱状突出物152的侧壁。
接着参阅图1F。图1F绘示移除柱状突出物152的上表面的加热材料层170，以自加热材料层170形成一环状加热器172环绕柱状突出物152的步骤。在此步骤中，是使用一干蚀刻制程以非等向性的削减阻障层160及加热材料层170与介电层130呈垂直方向的厚度，而将位于柱状突出物152的上表面与介电层130上的阻障层160及加热材料层170移除。其中，干蚀刻制程停止于柱状突出物152的上表面以暴露柱状突出物152。然而，位于柱状突出物152的侧壁处的阻障层160及加热材料层170因具有较大的厚度T2而不会被完全移除，其仍留在介电层130上并环绕柱状突出物152。换句话说，干蚀刻制程移除柱状突出物152的上表面处的加热材料层170，而余留环形加热器172于柱状突出物152的侧壁。同理，干蚀刻制程亦移除柱状突出物152的上表面处的阻障层160，而余留环形阻障件162于柱状突出物152的侧壁。如前所述，柱状突出物152为圆柱状或椭圆柱状，而使得余留于柱状突出物152的侧壁的环形加热器172与环形阻障件162均形成环柱状环体。再者，如图1F所示，环形加热器172位于环形阻障件162上并环绕环形阻障件162。具体而言，环形阻障件162的剖面为阶状轮廓，而环形加热器172自此阶状轮廓的一底表面垂直地向上延伸至与阶状轮廓的上表面共平面处。
在本发明的部分实施方式中，干蚀刻制程使用的蚀刻气体可包含六氟化硫、氦气、四氟化碳、三氟甲烷、溴化氢、氯气、氧气、氮气、或其组合，但本发明不以此为限。
接着请参阅图1G，图1G绘示移除柱状突出物152的步骤。在形成环形加热器172与环形阻障件162后，即可使用任何合适的溶剂移除柱状突出物152。在本发明的部分实施方式中，柱状突出物152的材质为多晶硅，此时可使用四甲基氢氧化铵溶液及/或氨水剥除柱状突出物152。值得注意的是，环形加热器172的内径D1约略大于柱状突出物152的截面宽度W1。如前所述，可调控各种参数，例如：蚀刻时间、蚀刻液浓度及/或蚀刻液种类以控制截面宽度W1的大小，且此截面宽度W1是用于定义内径D1的尺寸。具体而言，此截面宽度W1越大会使得柱状突出物152的侧壁处的加热材料层间的距离越远，而形成具有较大内径D1的环形加热器172。反之，截面宽度W1越小则形成的环形加热器172的内径亦较小。此内径D1的尺寸是关联于环形加热器172与相变化层间的接触面积，将于后续详述。在本发明的其他部分实施例中，可省略形成阻障层160的步骤，此时环形加热器172的内径D1大致同于柱状突出物152的截面宽度W1。
接着请参阅图1H。图1H绘示形成一绝缘层180覆盖环形加热器172的步骤。在此步骤中，可以化学气相沉积、物理气相沉积及/或原子层沉积方式形成覆盖环形加热器172、环形阻障件162与介电层130的绝缘层180。如图1H所示，形成的绝缘层180的上表面并非平坦，因此更平坦化绝缘层180。可例如以化学机械研磨法(chemical mechanical polishing,CMP)研磨绝缘层180的上表面，并停止于环形加热器172的上表面以暴露环形加热器172在本发明的部分实施方式中，绝缘层180的材质包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、及/或其组合。
接着请参阅图1I。图1I绘示形成一相变化层190于环形加热器172上，以及形成一上电极195于相变化层190上的步骤，而完成相变化记忆体100的制备。在平坦化绝缘层180以暴露环形加热器172之后，形成相变化层190于环形加热器172上并直接接触加热器152。具体而言，主动元件120产生的电流通过导电接触135、下电极140、环形阻障件162与环形加热器172，并自环形加热器172与相变化层190之间的接触面处进入相变化层190中。由于欧姆加热(ohmic heating)的缘故将相变化层190加热及/或冷却，进而使其于结晶相与非结晶相间转换。值得注意的是，若环形加热器172与相变化层190间的接触面积越小，即可允许更高的每单位面积电流(current density)，使得加热效率显着提升。换句话说，短暂强劲的电脉冲通过环形加热器172并产生高单位面积电流，其可加速相变化层190的加热与冷却，并提升相态间的转换速度。
请同时参阅图3，图3为图1I的相变化记忆体100的爆炸图。为清楚说明，在图3中基板110、主动元件120、介电层130与导电接触135皆已省略。具体而言，当主动元件120提供电流至下电极140时，电流会依序沿着下电极140、环形阻障件162、环形加热器172、相变化层190到达上电极195。若环形加热器172与相变化层190间的接触面积越小，即可允许越高的电流密度，而提升环形加热器172的加热效率。以本实施方式的环柱状环体的环形加热器172为例，若环柱状环体的内径D1越小，则其与相变化层190间的接触面积即相对缩小。借此可得知当环形加热器172的内径D1越小时，其与相变化层190间的接触面积相对减少，而使制备的相变化记忆体具有较高的效率。因此，在前述的湿蚀刻制程中可控制蚀刻时间、蚀刻液浓度及/或蚀刻液种类以使柱状突出物152具有较小的截面宽度W1。如前所述，此截面宽度W1是用于定义内径D1的尺寸，且内径D1的尺寸与截面宽度W1的大小大致呈正相关。当截面宽度W1越小时，所制备得的环形加热器172的内径D1越小以减少其与相变化层190间的接触面积，并提升相变化记忆体100的效率。相较于先前技术，本发明提供更为简单与有效率的制程以得到较小尺寸的环形加热器172，而不需经过繁复且耗时的对准机制。在本发明的其他实施方式中，环形加热器172的形状并不限于环柱状环体，其亦可呈矩形环体、波浪型环体或其他合适的环体形状，而不超出本发明的范畴。
继续参阅图1I，在形成相变化层190后，更形成一上电极195于相变化层190上并接触相变化层190以形成相变化记忆体100，并可利用微影蚀刻方式界定相变化层190与上电极195的图案。在本发明的部分实施方式中，相变化层190可包含一或多种相变化材料，例如：锗锑碲(Ge2Sb2Te5、Ge3Sb6Te5,GST)、氮掺杂锗锑碲(nitrogen-doped Ge2Sb2Te5)、碲化锑(Sb2Te)、锗化锑(GeSb)或铟掺杂碲化锑(In-doped Sb2Te)。在本发明的部分实施方式中，上电极195的材质可包含钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、氮化铝钛(TiAlN)、氮化铝钽(TaAlN)，且上电极195的材质可相同或不同于下电极140。
请先参阅图2A至图2H，图2A至图2H绘示本发明其他部分实施方式中，一种相变化记忆体在制程各个阶段的剖面图。请先参照图2A。图2A绘示形成一罩幕层250于介电层130上的步骤。图2A绘示的基板110、主动元件120的源极122、漏极124与栅极126、介电层130、导电接触135与下电极140大致类似于图1A，于此不再赘述。
在形成前述的介电层130、导电接触135与下电极140后，可先平坦化介电层130的表面，之后形成罩幕层250至介电层130上。在本发明的部分实施方式中，可使用任何合适的方式形成罩幕层250，例如：化学气相沉积、物理气相沉积及/或原子层沉积。
接着请参阅图2B。图2B绘示图案化罩幕层250的步骤。可例如先将光阻层(未绘示)旋转涂布至罩幕层250上，接着以曝光方式将光罩(未绘示)的图案转移至光阻层，以暴露罩幕层250的上表面。最后使用干蚀刻或湿蚀刻制程移除部分的罩幕层250，而完成图案化罩幕层250的步骤。图案化后的罩幕层250大致位于下电极140的上方并接触下电极140。
请继续参阅图2C。图2C绘示等向性移除部分的罩幕层250以形成一柱状突出物252于介电层130上的步骤。在此步骤中，是使用一湿蚀刻制程对罩幕层250暴露的每个表面进行蚀刻。如图2C所示，进行湿蚀刻制程以自罩幕层250形成柱状突出物252，其具有截面宽度W2并暴露其下的部分下电极140。由于此截面宽度W2将决定后续形成的加热器与相变化层之间的接触面积，因此可调控各种参数，例如：蚀刻时间、蚀刻液浓度及/或蚀刻液种类以控制截面宽度W2的大小，此将于后续详述。需特别说明的是，罩幕层250在蚀刻前大致具有矩形状的轮廓，但其于侧向蚀刻后矩形状轮廓的边角将逐渐被移除，形成圆柱状或椭圆柱状的柱状突出物252，且此截面宽度W2即为圆柱状的柱状突出物252的直径，或为椭圆柱状的柱状突出物252的长轴或短轴。值得注意的是，图2A至图2H与图1A至图1I之间的差别在于，在湿蚀刻制程中并不具有额外的罩幕层保护罩幕层250的上表面，其亦会于湿蚀刻制程逐渐被侵蚀。因此，形成的柱状突出物252的上表面252a并非平坦，而具有如图2C所示的弧状轮廓。虽然本实施方式示例的上表面252a为弧状轮廓，但轮廓的形状可视各种制程参数而定，不以本发明揭露的为限。
在本发明的一实施方式中，罩幕层250的材质为多晶硅，此时可选用四甲基氢氧化铵溶液、氨水、及/或其他合适的蚀刻液，其对罩幕层250材质有较高的选择比(相对于下电极140与介电层130的材质)，蚀刻液等向性移除部分的罩幕层250，以形成柱状突出物252。
继续参阅图2D。图2D绘示形成一加热材料层270共形地覆盖柱状突出物252的侧壁与上表面252a的步骤。加热材料层270的材料包含氮化钛。值得注意的是，在形成加热材料层270共形地覆盖柱状突出物252的侧壁与上表面252a前，是先形成一阻障层260共形地覆盖柱状突出物252的侧壁与上表面252a。阻障层260的材质具有较低的热传导性，其可提升制备的相变化记忆体的电性。在本发明的部分实施方式中，阻障层260的材质可包含氮化钽。但在其他实施方式中亦可省略阻障层260而不影响本发明的精神。
具体而言，阻障层260是顺应覆盖介电层130的上表面，以及柱状突出物252的上表面252a与侧壁，且阻障层260更接触暴露的部分下电极140。接着再共形地形成加热材料层270于阻障层260上，如图2D所示，阻障层260与加热材料层270共同形成厚度T3于介电层130及柱状突出物252的上表面252a处，并共同形成厚度T4于柱状突出物252的侧壁处，其中厚度T4大于厚度T3。必须说明的是，此处所述的厚度T3与T4为与介电层130呈垂直方向的厚度。在本发明的部分实施方式中，是以物理气相沉积法、化学气相沉积法、原子层沉积法方式形成阻障层260与加热材料层270以达成良好的阶梯覆盖性，借此使阻障层260与加热材料层270均匀的覆盖柱状突出物252的侧壁。
接着参阅图2E。图2E绘示移除柱状突出物252的上表面252a的加热材料层270，以自加热材料层270形成一环状加热器272环绕柱状突出物252的步骤。在此步骤中，是使用一干蚀刻制程以非等向性的削减阻障层260及加热材料层270与介电层130呈垂直方向的厚度，以移除位于柱状突出物252的上表面252a与介电层130上的阻障层260及加热材料层270。其中，干蚀刻制程停止于柱状突出物252的上表面252a以暴露柱状突出物252。然而，位于柱状突出物252的侧壁处的阻障层260及加热材料层270因具有较大的厚度T4而不会被完全移除，其仍留在介电层130上并环绕柱状突出物252。换句话说，干蚀刻制程移除柱状突出物252的上表面252a处的加热材料层270，而余留环形加热器272于柱状突出物252的侧壁。同理，干蚀刻制程亦移除柱状突出物252的上表面处的阻障层260，而余留环形阻障件262于柱状突出物252的侧壁。如前所述，柱状突出物252为圆柱状或椭圆柱状，而使得余留于柱状突出物252的侧壁的环形加热器272与环形阻障件262均形成环柱状环体。再者，如图2E所示，环形加热器272位于环形阻障件262上并环绕环形阻障件262。具体而言，环形阻障件262的剖面为阶状轮廓，而环形加热器272自此阶状轮廓的一底表面垂直地向上延伸至与阶状轮廓的上表面共平面处。
在本发明的部分实施方式中，干蚀刻制程使用的蚀刻气体可包含六氟化硫、氦气、四氟化碳、三氟甲烷、溴化氢、氯气、氧气、氮气、或其组合，但本发明不以此为限。
接着请参阅图2F，图2F绘示移除柱状突出物252的步骤。在形成环形加热器272与环形阻障件262后，即可使用任何合适的溶剂移除柱状突出物252。在本发明的部分实施方式中，柱状突出物252的材质为多晶硅，此时可使用四甲基氢氧化铵溶液及/或氨水剥除柱状突出物252。值得注意的是，环形加热器272的内径D2约略大于柱状突出物252的截面宽度W2。如前所述，可调控各种参数，例如：蚀刻时间、蚀刻液浓度及/或蚀刻液种类以控制截面宽度W2的大小，且此截面宽度W2是用于定义内径D2的尺寸。具体而言，此截面宽度W2越大会使得柱状突出物252的侧壁处的加热材料层间的距离越远，而形成具有较大内径D2的环形加热器272。反的，截面宽度W2越小则形成的环形加热器272的内径亦较小。此内径D2的尺寸是关联于环形加热器272与相变化层间的接触面积，将于后续详述。在本发明的其他部分实施例中，可省略形成阻障层260的步骤，此时环形加热器272的内径D2大致同于柱状突出物252的截面宽度W2。
接着请参阅图2G。图2G绘示形成一绝缘层280覆盖环形加热器272的步骤。在此步骤中，可以化学气相沉积、物理气相沉积及/或原子层沉积方式形成覆盖环形加热器272、环形阻障件262与介电层130的绝缘层280。如图2G所示，形成的绝缘层280的上表面并非平坦，因此更平坦化绝缘层280。可例如以化学机械研磨法研磨绝缘层280的上表面，并停止于环形加热器272的上表面以暴露环形加热器272。在本发明的部分实施方式中，绝缘层280的材质包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、及/或其组合。
接着请参阅图2H。图2H绘示形成一相变化层290于环形加热器272上，以及形成一上电极295于相变化层290上的步骤，并可利用微影蚀刻方式界定相变化层290与上电极295的图案，而完成相变化记忆体200的制备。在平坦化绝缘层280以暴露环形加热器272之后，形成相变化层290于环形加热器272上并直接接触环形加热器272。如前所述，若环形加热器272与相变化层290间的接触面积越小，即可允许更高的每单位面积电流(currentdensity)，使得加热效率显着提升。借此可得知当环形加热器272的内径D2越小时，其与相变化层290间的接触面积相对减少，而使制备的相变化记忆体具有较高的效率。因此，在前述的湿蚀刻制程中可控制蚀刻时间、蚀刻液浓度及/或蚀刻液种类以使柱状突出物252具有较小的截面宽度W2。当截面宽度W2越小时，所制备得的环形加热器272的内径D2越小以减少其与相变化层290间的接触面积，并提升相变化记忆体200的效率。
在形成相变化层290后，更形成一上电极295于相变化层290上并接触相变化层290以形成相变化记忆体200，并可利用微影蚀刻方式界定相变化层290与上电极295的图案。在本发明的部分实施方式中，相变化层290可包含一或多种相变化材料，例如：锗锑碲(Ge2Sb2Te5、Ge3Sb6Te5,GST)、氮掺杂锗锑碲(nitrogen-doped Ge2Sb2Te5)、碲化锑(Sb2Te)、锗化锑(GeSb)或铟掺杂碲化锑(In-doped Sb2Te)。在本发明的部分实施方式中，上电极295的材质可包含钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、氮化铝钛(TiAlN)、氮化铝钽(TaAlN)，且上电极295的材质可相同或不同于下电极140。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (6)
1.一种相变化记忆体的制备方法，其特征在于，包含：
形成一第一罩幕层于一介电层上；
形成一第二罩幕层于该第一罩幕层上；
图案化该第一罩幕层与该第二罩幕层，以暴露该第一罩幕层的一侧面；
自该第一罩幕层的该侧面处移除部分该第一罩幕层，以形成一柱状突出物；
移除该第二罩幕层；
形成一加热材料层共形地覆盖该柱状突出物的侧壁与上表面；
移除该柱状突出物的上表面的该加热材料层，以自该加热材料层形成一环状加热器环绕该柱状突出物。
2.根据权利要求1所述的相变化记忆体的制备方法，其特征在于，还包含：
移除该柱状突出物；
形成一绝缘层覆盖该环状加热器；
平坦化该绝缘层以暴露该环状加热器；以及
形成一相变化层于该环状加热器上。
3.根据权利要求1所述的相变化记忆体的制备方法，其特征在于，是以一湿蚀刻制程自该第一罩幕层的该侧面处移除部分该第一罩幕层。
4.根据权利要求3所述的相变化记忆体的制备方法，其特征在于，该湿蚀刻制程移除部分的该第二罩幕层，且该第一罩幕层的移除速率大于该第二罩幕层的移除速率。
5.根据权利要求1所述的相变化记忆体的制备方法，其特征在于，在形成该加热材料层共形地覆盖该柱状突出物的侧壁与上表面前，还包含：
形成一阻障层共形地覆盖该柱状突出物的侧壁与上表面。
6.根据权利要求5所述的相变化记忆体的制备方法，其特征在于，是以一干蚀刻制程移除该柱状突出物的上表面的该加热材料层与该阻障层，且该干蚀刻制程停止于该柱状突出物。
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