TWI419320B - 相變材料層、其形成方法、具有該相變材料層之相變記憶體裝置及形成相變記憶體裝置之方法 - Google Patents

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Description

相變材料層、其形成方法、具有該相變材料層之相變記憶體裝置及形成相變記憶體裝置之方法
示範性具體實施例可關於相變材料層、形成相變材料層之方法及/或製造包含相變材料層之記憶體裝置之方法。舉例而言，示範性具體實施例可關於一種可藉由以相對較低溫度使用電漿所形成之相變材料層、一種以相對較低溫度使用電漿之方法及/或一種使用電漿製造包含相變材料層之相變記憶體裝置之方法。
半導體記憶體裝置可大致分成揮發性半導體記憶體裝置(諸如動態隨機存取記憶體(DRAM)裝置或靜態隨機存取記憶體(SRAM)裝置)與非揮發性半導體記憶體裝置(諸如快閃記憶體裝置或電可擦除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)裝置)。揮發性半導體記憶體裝置在切斷電源時會喪失所儲存之資料。非揮發性半導體記憶體裝置即使切斷電源仍可保存所儲存之資料。
在相關技術之非揮發性半導體記憶體裝置之中，快閃記憶體裝置已被運用在各種電子設備中，例如，數位相機、行動電話、MP3播放器及/或類似裝置。對於快閃記憶體裝置，程式化及/或讀取可能需要相對較長時間量。諸如磁性隨機存取記憶體(MRAM)裝置、鐵電隨機存取記憶體(FRAM)裝置及/或相變隨機存取記憶體(PRAM)裝置的半導體記憶體裝置可能需要相對短時間量以進行程式化及/或讀取。
相變記憶體裝置可藉由利用在相變材料層之非晶系相與結晶相之間的電阻差來儲存資訊，該相變材料層包含硫屬化合物，諸如鍺-銻-碲(GST)或類似物。PRAM裝置可使用相變材料層之可逆相轉變來將資料儲存為"0"與"1"。非晶系相之相變材料層的電阻可大於結晶相之相變材料層的電阻。在PRAM裝置中，形成於一基板上的一電晶體可提供一重設電流(Ireset )至相變材料層，用於使相變材料層之相自結晶狀態變更為非晶系狀態。電晶體亦可供應一設定電流(Iset )至相變材料層，用於使相變材料層之相自非晶系狀態變更為結晶狀態。相關技術之PRAM裝置及相關技術之製造PRAM裝置之方法可包括透過濺鍍製程及/或蒸鍍製程來形成一GST相變材料層。
在相關技術之製造PRAM裝置之方法中，可藉由物理氣相沉積(PVD)製程(諸如濺鍍製程及/或蒸鍍製程)來形成包含GST之相變材料層，但是不可能適當控制此等製程中的相變材料形成速率。相變材料層可能不具有稠密結晶結構及/或不具有面心立方(FCC)結晶結構，此一FCC結構提供更佳電特性。另外，如果相變材料層係藉由PVD製程形成，則不可能適切地控制鍺、銻及/或碲之間的濃度比。如果施加一設定電流至藉由PVD製程形成之相變材料層，該相變材料層可能不具有適切之相轉變。相變材料形成速率可能相對較慢，使得製造成本與時間可能較高。
示範性具體實施例可提供一種相變材料層，其具有在低 溫下使用一電漿獲得之組合物，以確保改良之特性。
示範性具體實施例可提供一種在低溫下使用一電漿形成一相變材料層之方法。
示範性具體實施例可提供一種在低溫下使用一電漿製造一具有經改良之電特性之相變記憶體裝置之方法。
示範性具體實施例可提供一種形成一相變材料層之方法，包括：裝載一物件至一反應室中；在該反應室中產生一電漿，該電漿包含(例如)氦；藉由在該反應室中提供含一第一材料之一第一來源氣體，在該物件上形成一第一材料層；及/或藉由在該反應室中提供含一第二材料之一第二來源氣體，在該物件上形成一第一複合材料層。該第一複合材料層可包含該第一材料及/或該第二材料。接著，可藉由在該反應室中提供含一第三材料之一第三來源氣體，在該第一複合材料層上形成一第三材料層。可藉由在該反應室中提供含一第四材料之一第四來源氣體，在該第一複合材料層上形成一第二複合材料層。該第二複合材料層可包含該第三材料及/或該第四材料。
在示範性具體實施例中，產生一電漿可包括：可引入(例如)一氦氣至該反應室中。可預加熱該氦氣，並且使該經預加熱之氦氣穩定化。可自該經穩定化之氦氣產生一氦電漿。舉例而言，可預加熱該氦氣達約30秒至約90秒，並且可使該經預加熱之氦氣穩定化達約1秒至約4秒。可藉由施加約20瓦至約200瓦之功率至該穩定化之氦氣達約5秒至約15秒，來產生該氦電漿。
在示範性具體實施例中，該電漿可進一步包括(例如)一氬電漿。可藉由同時引入(例如)一氬氣及一氦氣至該反應室中，來產生該氬電漿。該氦氣與該氬氣之間的流速比可係在約1.0：0.06至約1.0：1.5範圍內。
在示範性具體實施例中，該第一材料可包含鍺(Ge)，及/或該第三材料可包含銻(Sb)。舉例而言，該第一材料可包含Ge(異丙烷)3 H、GeCl4 、Ge(甲烷)4 、Ge(甲烷)4 N3 、Ge(乙烷)4 、Ge(甲烷)3 N(乙烷)2 、Ge(異丁烷)3 H、Ge(正丁烷)4 、Sb(Ge乙烷3 )3 及/或Ge(環丙烷)2 。可單獨或組合使用彼等材料。此外，該第三材料可包含：Sb(異丁烷)3 、SbCl3 、SbCl5 、Sb(甲烷)3 、Sb(乙烷)3 、Sb(異丙烷)3 、Sb(第三丁烷)3 、Sb[N(甲烷)2 ]3 及/或Sb(環丙烷)3 。可單獨或組合使用彼等材料。
在示範性具體實施例中，可將該第一來源氣體加熱至約100℃至約300℃達約0.1秒至約2.0秒。可藉由在約1托爾(Torr)至約5托爾之壓力下，施加約20瓦至約200瓦之功率，來形成該第一材料層。
在示範性具體實施例中，第一至第四來源氣體各可連同包含(例如)氬之載流氣體一起提供。
在示範性具體實施例中，在提供該第二來源氣體之前，可引入一第一清洗氣體至該反應室中，該第一清洗氣體包含氦氣、氬氣及/或另一惰性氣體。
在示範性具體實施例中，該第二材料及/或該第四材料可包含碲(Te)。舉例而言，該第二材料及/或該第四材料各 可包含Te(異丁烷)2 、TeCl4 、Te(甲烷)2 、Te(乙烷)2 、Te(正丙烷)2 、Te(異丙烷)2 及/或Te(第三丁烷)2 。可單獨或以任何組合來使用彼等材料。
在示範性具體實施例中，可將該第二來源氣體及該第四來源氣體加熱至約100℃至約300℃達約0.1秒至約1秒。此外，可藉由在約1托爾至約5托爾之壓力下，施加約20瓦至約200瓦之功率，來形成該第一複合材料層及該第二複合材料層。
在示範性具體實施例中，可將該第三來源氣體加熱至約100℃至約300℃達約0.1秒至約1秒。可藉由在約1托爾至約5托爾之壓力下，施加約20瓦至約200瓦之功率，來形成該第三材料層。
在示範性具體實施例中，在提供該第三來源氣體及該第四來源氣體之前，可引入一第二清洗氣體至該反應室中，該第二清洗氣體包含氦氣、氬氣及/或另一惰性氣體。
在示範性具體實施例中，在形成該第二複合材料層之後，可引入一第四清洗氣體至該反應室中，該第四清洗氣體包含氦氣、氬氣及/或另一惰性氣體。
在示範性具體實施例中，該第一材料可包含銻，並且該第三材料可包含鍺。
在示範性具體實施例中，該第一複合材料層及該第二複合材料層可重複至少一次。可交替形成該第一複合材料層及該第二複合材料層。
示範性具體實施例可提供一種形成一含鍺-銻-碲之相變 材料層之方法。在形成相變材料層之示範性方法中，藉由在包含氦氣、氬氣及/或其他惰性氣體電漿的氣氛下，使裝載於一反應室中的一基板置於含鍺之一第一來源氣體中，而在該基板上形成一鍺層。可藉由提供含碲之一第二來源氣體來形成一鍺-碲層。可藉由使含銻之一第三來源氣體與該鍺-碲層相互作用，而在該鍺-碲層上形成一銻層。可藉由使含碲之一第四來源氣體與該銻層相互作用，而在該鍺-碲層上形成一銻-碲層。
在示範性具體實施例中，可藉由引入氦氣、氬氣及/或其他惰性氣體至一反應室中、預加熱該等氣體、穩定化該等經預熱之氣體及/或自該等經穩定化之氣體產生電漿，來產生氦氣、氬氣及/或其他惰性氣體電漿。
在示範性具體實施例中，在提供該第二來源氣體之前，可引入一第一清洗氣體至該反應室中達約0.1秒至約2秒，該第一清洗氣體包含氦氣、氬氣及/或其他惰性氣體。在提供該第三來源氣體之前，可引入一第二清洗氣體至該反應室中達約0.1秒至約2秒，該第二清洗氣體包含氦氣、氬氣及/或其他惰性氣體。在提供該第四來源氣體之前，可引入一第三清洗氣體至該反應室中達約0.1秒至約2秒，該第三清洗氣體包含氦氣、氬氣及/或其他惰性氣體。在形成該銻-碲層之後，可引入一第四清洗氣體至該反應室中達約0.1秒至約2秒，該第四清洗氣體包含氦氣、氬氣及/或其他惰性氣體。
在示範性具體實施例中，該第二來源氣體可實質上類似 於該第四來源氣體。
在示範性具體實施例中，該相變材料層可包含約1重量百分比至約6重量百分比之碳、約15重量百分比至約30重量百分比之鍺、約15重量百分比至約25重量百分比之銻、及/或剩餘重量百分比之碲。
示範性具體實施例可提供一種含碳-鍺-銻-碲之相變材料層。該相變材料層可包含約1重量百分比至約6重量百分比之碳、約15重量百分比至約30重量百分比之鍺、約15重量百分比至約25重量百分比之銻、及/或剩餘重量百分比之碲。
在示範性具體實施例中，該相變材料層可具有沿(200)平面生長之面心立方(FCC)結晶結構。
在示範性具體實施例中，該相變材料層可包含大小約2毫米至約15毫米之均勻晶粒。
示範性具體實施例可提供一種製造相變記憶體裝置之方法。在製造相變記憶體裝置之示範性方法中，可在一基板上形成一下部電極。可在該下部電極上形成一包含一鍺-銻-碲(GST)化合物之相變材料層。可在該相變材料層上形成一上部電極。該相變材料層可包括一第一層，該第一層係藉由在包含(例如)氦氣、氬氣及/或其他惰性氣體電漿的氣氛下在該下部電極上的含一第一材料之一第一來源氣體而形成於該下部電極上。可藉由在該第一層上的含一第二材料之一第二來源氣體，在該下部電極上形成一第一複合材料層。該第一複合材料層可包含該第一材料及該第二材 料。可藉由該第一複合材料層上的含一第三材料之一第三來源氣體，在該第一複合材料層上形成一第三材料層。可藉由在該第三層上的含一第四材料之一第四來源氣體，在該第一複合材料層上形成一第二複合材料層。該第二複合材料層可包含該第三材料及該第四材料。
在示範性具體實施例中，可於該基板之一部分上形成一接觸區。該下部電極可電連接至該接觸區。
示範性具體實施例可包括一種含碳相變材料層，其可藉由提供用於層形成之來源氣體在氦氣、氬氣及/或其他惰性氣體電漿環境下用較低溫度形成。一種含碳相變材料層可具有諸如FCC結構之結晶結構。該含碳相變材料層可具有改良之電特性，例如，較低之重設電流及/或改良之設定電阻。因為可藉由較簡單的製程來製造該含碳相變材料層，所以可減少製造成本及/或時間。
本文中揭示詳細的示範性具體實施例。但是，本文中揭示的特定結構及功能細節僅僅是用於說明示範性具體實施例之代表。然而，示範性具體實施例可用許多替代形式具體化，並且不應視為僅限於本文中提出的具體實施例。
因此，雖然示範性具體實施例可有各種修改及替代形式，但藉由圖式中的實例來呈現其具體實施例，並且將於本文中作詳細說明。然而，應明瞭並非意圖將示範性具體實施例限制於所揭示的特定形成，而是正相反，示範性具體實施例係要涵蓋所有屬於示範性具體實施例範疇內的修 改、均等方案及替代方案。整份圖式說明中，相似的數字代表相似的元件。
應明白，雖然本文中使用用詞"第一"、"第二"等等來描述各種元件，但是彼等元件不應受限於彼等用詞。彼等用詞僅用來區別一元件與另一元件。舉例而言，一第一元件可被稱為一第二元件，同樣地，一第二元件可被稱為一第一元件，而不會脫離示範性具體實施例之範疇。在本文中，用詞"及/或"包括一或多項相關聯之列出項目的任何及所有組合。
應明白，當將一元件稱為係"連接"或"耦接"至另一元件時，其可能為直接連接或耦接至另一元件，或可能有介於其間的元件。反之，當將一元件稱為係"直接連接"或"直接耦接"至另一元件時，就表示沒有介於其間的元件。用於描述元件之間關係的其他用詞應以相似方式作解釋(例如，"在其之間"相對於"直接在其之間"，"相鄰"相對於"直接相鄰"等等)。
本文中使用的術語僅係用於描述特定具體實施例之用途，而非意圖限制示範性具體實施例。在本文中，除非內容以其他方式明確表明，否則單數形式"一"及"該"亦應包括複數形式。應進一步明白，當本文中使用用詞"包括"、"包含"、"含有"及/或"具有"時，係用來明確說明所述特徵、實體、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但不排除一或一個以上其他特徵、實體、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或附加。
亦應注意，在一些替代實施中，所提出之功能/動作可不按圖式中提出之順序發生。舉例而言，取決於涉及的功能及/或動作，連續呈現的兩個圖式事實上可能係實質上同時執行，或有時候可按相反順序來執行。
下文將參考用以呈現本發明具體實施例的附圖來更詳細說明本發明。然而，本發明可以許多不同形式具體化，並且不應視為限於本文中提出的示範性具體實施例。反之，提供這些示範性具體實施例係要徹底且完整發表本發明，並且將本發明的範疇完整傳達給熟悉此項技術者。在圖式中，可能為了清楚明晰而誇大層及區域的大小及相對大小。
應明白，當將一元件或層稱為係"在另一元件或層上"、"連接至"或"耦合至"另一元件或層時，其可能為直接在另一元件或層上，或連接至或耦合至另一元件或層，或可能存在中間元件或層。反之，當將一元件稱為係"直接位於另一元件或層上"、"直接連接至"或"直接耦合至"另一元件或層時，則沒有中間元件或層。整份說明書中相似的參考數字代表相似的元件。在本文中，用詞"及/或"包括一或多項相關聯之列出項目的任何及所有組合。
應明白，雖然本文中使用用詞"第一"、"第二"等等來描述各種元件、組件、區域、層及/或區段，但是彼等元件、組件、區域、層及/或區段不應受限於彼等用詞。彼等用詞僅用來區別一元件、組件、區域、層或區段與另一元件、組件、區域、層或區段。因此，下文所論述的一第 一元件、組件、區域、層或區段可被稱為一第二元件、組件、區域、層或區段，而不會脫離本發明之講授。
為了容易說明，來描述如圖所示之一元件或特徵相對於另一元件或特徵的關係，本文中會使用空間相對用詞，諸如"下面"、"下方"、"下部"、"上方"、"上部"等等。應明白，除了圖中所描繪之定向以外，彼等空間相對用詞還預定涵蓋使用中或運作中之裝置的不同定向。例如，如果將圖式中的裝置翻轉，則經描述為在其他元件或特徵"下面"或"下方"的元件或特徵，於是被定向成在其他元件或特徵"上方"。因此，示例性用詞"下方"可涵蓋"上方"及"下方"兩種定向。可用其他方式來定向該裝置(旋轉90度或以其他定向)，並且據此解釋本文中使用的空間相對描述詞。
本文中使用的術語僅係用於描述特定具體實施例之用途，而非要限制本發明。在本文中，除非內容以其他方式明確表明，否則單數形式"一"及"該"亦應包括複數形式。應進一步明白，當本文中使用用詞"包括"及/或"包含"時，係用來明確說明所述特徵、實體、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但不排除一或一個以上其他特徵、實體、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或附加。
本文中參閱繪示理想化具體實施例(及中間結構)的概要圖解之剖面圖來描述示範性具體實施例。因此，可預期由於(例如)製造技術及/或容限所致之與圖解形狀的變化。因此，示範性具體實施例不應被視為受限於本文中示例之特定區域形狀，而是包括(舉例而言)製造所致的形狀偏差。 舉例而言，經繪示為矩形的一植入區域典型上將具有圓形或曲線特徵及/或位於其邊緣之植入濃度梯度，而非從植入區域至非植入區域的二元變化。同樣地，藉由植入所形成的一埋入區域可導致在介於該埋入區域與發生該植入之表面之間的區域中之一些植入。因此，圖式中所繪示之區域本質上係概要形式，並且其形狀並非要繪示出一裝置之一區域的實際形狀，且非要用以限制本發明之範疇。
除非另以其他方式定義，否則本文中使用的所有用詞(包括技術及科學用詞)具有相同於熟悉本發明所屬之技術的一般技術者所通常理解之意義。應進一步明白，用詞(諸如常用字典中所定義之用詞)應被解釋為具有與相關技術背景中之意義一致的意義，並且不應以理想化或過度形式意義予以解釋，惟本文中明確定義者除外。
圖1係說明形成相變材料層之示範性方法的流程圖；以及圖2係說明圖1中之形成相變材料層之示範性方法的時序圖。
如圖1及圖2所示，在載入一物件至一反應室中之後，於步驟S10，可在該反應室中產生一電漿。可在該物件上形成一相變材料層，該物件可能係一半導體基板，諸如一矽基板、一絕緣體上覆矽(SOI)基板、一單晶金屬氧化物基板及/或任何適合之物件。舉例而言，該物件可能係一單晶氧化鋁(Al2 O3 )基板及/或一單晶氧化鍶鈦(SrTiO3 )基板。該物件可包括一電極、一傳導層、一傳導圖案、一絕緣層、一絕緣圖案及/或任何其他適合電子組件。該相變材 料層可經形成為接觸該物件，或該相變材料層可經形成為不接觸該物件，其方式係在該物件與該相變材料層之間插入該電極、該傳導層、該傳導圖案、該絕緣層、該絕緣圖案及/或任何其他組件。
在示範性具體實施例中，形成在該物件上方的該電漿可包含一氦(He)電漿。為了在該反應室中產生該氦電漿，可用約200標準立方公分/分鐘(sccm)至約800sccm之流速將一氦氣引入至該反應室中。舉例而言，可用約300sccm至約500sccm之流速提供該氦氣至該物件上。
在本發明示範性具體實施例中，在該反應室中形成的該電漿可包含一氬(Ar)與氦電漿。可用約50sccm至約300sccm之流速將一氬氣引入至該反應室中，藉此在該反應室中在該物件上方產生該氬電漿。該氦氣與該氬氣之間的流速比可係在1：0.06至約1：1.5之範圍內。舉例而言，該氦氣與該氬氣之間的流速比可係約1：0.1至約1：1。
引入至該反應室的氦/氬氣可經預加熱達約30秒至約90秒，並且接著經穩定化達約1秒至約3秒。舉例而言，可預加熱該氦/氬氣達約60秒，並且接著可使該經預加熱之氦/氬氣穩定化達約2秒。可施加約20瓦至約200瓦之功率至該經穩定化之氦/氬氣達約5至約15秒，藉此在該反應室中在該物件上方產生該氦/氬電漿。舉例而言，可施加約30瓦至約50瓦之功率至該經穩定化之氦/氬氣達約10秒，以在該反應室中產生該氦/氬電漿。圖1及圖2所示之方法可被稱為電漿輔助型化學氣相沉積(CVD)方法，在該方法中， 在於一物件上形成各種層期間持續施加一電漿至該反應室中。在於該物件上形成該相變材料層期間，可在該反應室中持續形成該氦/氬電漿。
在該反應室中形成該氦/氬電漿之後，可引入一清洗氣體至該反應室中。該清洗氣體可包含一氦氣及/或一氬氣。該清洗氣體可自該反應室移除殘餘之氦/氬電漿。可提供該清洗氣體至該反應室中達約1秒至約3秒。舉例而言，可引入該清洗氣體至該反應室中達約2秒。
如圖1及圖2所示，在該反應室中形成該氦/氬電漿之後，在步驟S20，可使該物件曝露於經引入至該反應室中的一第一來源氣體(其包含一第一材料)達一第一時間T1。可自一第一來源氣體罐連同一第一載流氣體提供該第一來源氣體。該第一來源氣體罐可存放在室溫中。
該第一載流氣體可包含一惰性氣體，諸如氬氣、氮氣及/或任何惰性氣體。可用約50sccm至約200sccm之流速引入該第一載流氣體至該反應室。舉例而言，該第一載流氣體之流速可係在約100sccm範圍內。
包含該第一材料之該第一來源氣體可引入至該反應室中達該第一時間T1(其可在約0.1秒至約2秒之範圍內)。舉例而言，可使該物件曝露於該第一來源氣體達約1秒。可藉由施加約20瓦至約200瓦之功率，在約1托爾至約5托爾之相對較低壓力下，使該第一來源氣體中之該第一材料化學吸收、沉積及/或化學吸附至該物件上。舉例而言，可藉由施加約30瓦至約50瓦之功率，在約3托爾之相對較低壓 力下，使該第一材料化學吸附至該物件上。因為可使用該氦/氬電漿使該第一來源氣體中之該第一材料化學吸附至該物件上，所以可用約100℃至約300℃之低溫使該第一材料化學吸附至該物件上。舉例而言，可用約200℃之較低溫使該第一來源氣體中之該第一材料化學吸附至該物件上。在使該第一材料化學吸附至該物件上之過程中，該反應室可具有約100℃至約200℃之溫度。舉例而言，在使該第一材料化學吸附至該物件上時，該反應室可具有約150℃之溫度。
舉例而言，該第一來源氣體中之該第一材料可包含鍺(Ge)及/或銻(Sb)。舉例而言，該第一材料可包含Ge(異丙烷)3 H、GeCl4 、Ge(甲烷)4 、Ge(甲烷)4 N3 、Ge(乙烷)4 、Ge(甲烷)3 N(乙烷)2 、Ge(異丁烷3 )H、Ge(正丁烷)4 、Sb(Ge乙烷3 )3 、Ge(環丙烷)2 及/或另一適合材料。可單獨或以任何組合來使用彼等材料。表1列出若使用作為示範性具體實施例中採用的該第一材料之包含鍺之不同材料的類型與特性。
若該第一來源氣體中之該第一材料包含鍺，則可使該第一材料化學吸附至該物件上，使得可在該物件上形成一鍺層作為一第一材料層。同樣地，若該第一來源氣體中之該第一材料包含銻，則可使該第一材料化學吸附至該物件上，使得可在該物件上形成一銻層作為該第一材料層。
如圖1及圖2所示，在該物件上形成該第一材料層之後，在步驟S30，可引入一第一清洗氣體至該反應室中達一第二時間T2。可引入該第一清洗氣體至該反應室中達該第二時間T2(其可在約0.1秒至約2秒之範圍內)。該第一清洗氣體可包含一惰性氣體，諸如氬氣、氮氣及/或另一惰性氣體。舉例而言，可引入該第一清洗氣體至該反應室中達約1.0秒。可用約50sccm至約200sccm之流速引入該第一清洗氣體至該反應室中。舉例而言，可用約100sccm之流速引入該第一清洗氣體至該反應室中。
該第一清洗氣體可自該反應室移除任何殘餘之未經化學吸附之第一材料及該第一來源氣體。舉例而言，該第一清洗氣體可自該反應室移除該第一材料中僅物理吸收或物理 吸附且未化學吸附之一部分，並且可進一步移除該第一材料之任何雜散部分。
在提供該第一清洗氣體之後，在步驟S40，可使形成於該物件上的該第一材料層曝露於經引入至該反應室中的一第二來源氣體(其包含一第二材料)達約一第三時間T3。可自一第二來源氣體罐提供該第二來源氣體。該第二來源氣體罐可具有約30℃至約40℃之溫度。該第二來源氣體可連同一第二載流氣體一起引入。可用約50sccm至約200sccm之流速引入該第二載流氣體至該反應室中。舉例而言，可用約100sccm之流速引入該第二載流氣體至該反應室中。舉例而言，該第二載流氣體可包含一氬氣及/或另一惰性氣體。
該第二來源氣體中之該第二材料可包含碲(Te)。可引入該第二來源氣體且使其流動達該第三時間T3(其可在約0.1秒至約1秒之範圍內)。舉例而言，該第三時間T3可係約0.4秒至約0.8秒。該第二材料之實例可包含Te(異丁烷)2 、TeCl4 、Te(甲烷)2 、Te(乙烷)2 、Te(正丙烷)2 、Te(異丙烷)2 、Te(第三丁烷)2 及/或另一適合材料。可單獨或以任何組合來使用彼等材料。表2列出包含若於示範性具體實施例中使用作為第一材料之碲之不同材料的類型與特性。
可在約100℃至約300℃之相對較低溫度及約1托爾至約5托爾之相對較低壓力下，使該第二來源氣體中之該第二材料與該第一材料層發生化學反應。歸因於該第二材料與該第一材料層之間的反應，可在該物件上形成包含該第一材料與該第二材料的一第一複合材料層。
該第一複合材料層可藉由連同該第二來源氣體一起提供一額外含碳來源氣體而進一步包含碳。或者，該第一材料及/或該第二材料中包含的一有機配位基可對應於該第一複合材料層中包含的碳。
當該第二材料與該第一材料層發生化學反應時，可施加約20瓦至約200瓦之功率至該反應室。舉例而言，藉由施加約20瓦至約50瓦之功率，可形成該第一複合材料層。
若該第一材料包含鍺且該第二材料包含碲，則藉由該第二材料中之銻與該第一材料中之鍺之間的化學反應，該第一複合材料層可包含鍺-碲(Ge-Te)。因此，包含該第一材料及該第二材料之該第一複合材料層可對應於一鍺-碲層。或者，該第一複合材料可對應於一含碳鍺-碲層。
可調整該第一來源氣體之該第一時間T1及該第二來源氣 體之該第三時間T3，以控制該第一複合材料層中的鍺與碲之濃度比。可藉由在該反應室中形成該氦電漿的氦氣流速，來控制該第一複合材料層中包含的鍺與碲之濃度比。
如圖1及圖2所示，在該物件上形成該第一複合材料層之後，在步驟S50，可引入一第二清洗氣體至該反應室中達一第四時間T4。可提供該第二清洗氣體至該反應室中達該第四時間T4(其可在約0.1秒至約2秒之範圍內)。舉例而言，可引入包含一氬氣及/或一氦氣之該第二清洗氣體至該反應室中達約1秒。可用約50sccm至約200sccm之流速引入該第二清洗氣體至該反應室中。舉例而言，可用約100sccm之流速提供該第二清洗氣體至該反應室中。
該第二清洗氣體可自該反應室移除未經反應之第二材料。即，該第二清洗氣體可移除未與該第一材料層發生化學反應之任何第二材料。
在引入該第二清洗氣體至該反應室中之後，在步驟S60，可引入一第三來源氣體(其包含一第三材料)至該反應室達一第五時間T5。該第一複合材料層可曝露於該第三來源氣體，該第三來源氣體可連同一第三載流氣體自一第三來源氣體罐提供。該第三來源氣體罐可具有約30℃至約50℃溫度。該第三載流氣體可包含一惰性氣體，諸如氬氣、氮氣及/或另一惰性氣體。該第三載流氣體可以約50sccm至約200sccm之流速流入至該反應室中。舉例而言，該第三載流氣體可以約100sccm之流速流入至該反應室中。
該第一複合材料層可曝露於該第三來源氣體達該第五時間T5(其可在約0.1秒至約2秒之範圍內)，藉此在該第一複合材料層上形成一第三材料層。舉例而言，可引入該第三來源氣體至該反應室中達約0.4秒至約0.8秒。此外，可藉由施加約20瓦至約200瓦之功率，在約1托爾至約5托爾之相對較低壓力下，在該第一複合材料層上形成該第三材料層。舉例而言，可藉由施加約30瓦至約50瓦之功率，在約3托爾之相對較低壓力下，在該第一複合材料層上形成該第三材料層。
如上文所述，因為使用該氦/氬電漿，可使該第三材料與該第一複合材料層發生化學反應，所以可用約100℃至約300℃之相對較低溫度，在該第一複合材料層上形成該第三材料層。舉例而言，可用約200℃之相對較低溫度，在該第一複合材料層上形成該第三材料層。在形成該第三材料層期間，該反應室可具有約100℃至約200℃之溫度。舉例而言，該反應室之內部可具有約150℃之溫度。
該第三來源氣體中之該第三材料可包含銻(Sb)。舉例而言，該第三材料可包含Sb(異丁烷)3 、SbCl3 、SbCl5 、Sb(甲烷)3 、Sb(乙烷)3 、Sb(正丙烷)3 、Sb(第三丁烷)3 、Sb[N(甲烷)2 ]3 、Sb(環丙烷)3 及/或另一適合銻材料。可單獨或以任何組合來使用彼等材料。下表3列出可包含銻並且可用作為本具體實施例中之該第三材料的不同材料的近似類型與特性。
表3 (值係近似值)
若該第三來源氣體中之該第三材料包含銻，則形成在該第一複合材料層上的該第三材料層可係一銻層。或者，若該第一材料及該第三材料分別包含銻及鍺，則該第三來源氣體中之該第三材料可包含鍺，並且該第三材料層可係一鍺層。
如圖1及圖2所示，在該第一複合材料層上形成該第三材料層之後，在步驟S70，可引入一第三清洗氣體至該反應室中達一第六時間T6。該第三清洗氣體可流入至該反應室中達該第六時間T6(其可在約0.1秒至約2秒之範圍內)。舉例而言，包含一氬氣及/或一氦氣之該第三清洗氣體可流入至該反應室中達約1秒。該第三清洗氣體可以約50sccm至約200sccm之流速流入至該反應室中。舉例而言，該第三清洗氣體可以約100sccm之流速流入至該反應室中。該第三清洗氣體可自該反應室移除任何未經化學吸附之第三材料。即，該第三清洗氣體可移除該第三材料中未與該第一複合材料層發生化學反應之任何過量部分。
在使用該第三清洗氣體來清洗該反應室之後，在步驟S80，可使該第三材料層曝露於經引入至該反應室中的一第四來源氣體(其包含一第四材料)達一第七時間T7。該第四來源氣體中之該第四材料可包含碲。該第四材料之實例可包含Te(異丁烷)2 、TeCl4 、Te(甲烷)2 、Te(乙烷)2 、Te(正丙烷)2 、Te(異丙烷)2 、Te(第三丁烷)2 及/或另一碲材料。可單獨或以任何組合來使用彼等材料。可自具有約30℃至約40℃溫度之一第四來源氣體罐提供該第四來源氣體。可自相同的來源氣體罐提供該第二來源氣體與該第四來源氣體。該第四來源氣體可連同一第四載流氣體一起饋入至該反應室中。可用約50sccm至約200sccm之流速引入該第四載流氣體至該反應室中。舉例而言，可用約100sccm之流速引入該第四載流氣體(其包含(例如)一氬氣)至該反應室中。
可使該第三材料層曝露於該第四來源氣體達該第七時間T7(其可在約0.1秒至約1秒之範圍內)。舉例而言，可引入包含該第四材料之該第四來源氣體至該反應室中達約0.4秒至約0.8秒。可在約100℃至約300℃之相對較低溫度及約1托爾至約5托爾之相對較低壓力下，使該第四材料與該第三材料層發生化學反應，並且可在該第一複合材料層上形成一第二複合材料層(其包含該第三材料及/或該第四材料)。在形成該第二複合材料層期間，可施加約20瓦至約200瓦之功率至該反應室。舉例而言，藉由施加約30瓦至約50瓦之功率，可在該第一複合材料層上形成該第二複合 材料層。
當該第三材料包含銻且該第四材料包含碲時，歸因於該第三材料層中之銻與該第四來源氣體中之碲之間的化學反應，該第二複合材料層可包含銻-碲。或者，該第二複合材料層可包含碳，這實質上類似於該第一複合材料層。該第二複合材料層可為一含碳銻-碲層。因此，可在一物件上形成包含鍺-銻-碲及/或含碳之鍺-銻-碲的相變材料層。
在示範性方法中，藉由控制該第三來源氣體之該第五時間T5及/或該第四來源氣體之該第七時間T7，可輕易地調整該第二複合材料層中的銻及/或碲之濃度。此外，可藉由控制用於形成該氦電漿的氦氣流速，來調整該第二複合材料層中的碳濃度。
舉例而言，該相變材料層可包含約1重量百分比至約6重量百分比之碳、約15重量百分比至約30重量百分比之鍺、約15重量百分比至約25重量百分比之銻、及約39重量百分比至約69重量百分比之碲。
如圖1及圖2所示，在該物件上形成該相變材料層之後，在步驟S90，可引入一第四清洗氣體至該反應室中達一第八時間T8。可引入該第四清洗氣體至該反應室中達該第八時間T8(其可在約0.1秒至約2秒之範圍內)。舉例而言，包含(例如)一氬氣之該第四清洗氣體可流入至該反應室中達約1秒。該第四清洗氣體可以約50sccm至約200sccm之流速流入至該反應室中。舉例而言，該第四清洗氣體可以約100sccm之流速流入至該反應室中。該第四清洗氣體可自 該反應室移除任何殘餘未經反應之第四材料。舉例而言，該第四清洗氣體可移除該第四材料中未與該第三材料層發生化學反應之一部分。
應明白，此份說明書僅用於闡釋之用途，而非意欲限制本發明廣泛概念之範疇。可按其他順序及/或序列來施加包含鍺、銻及碲之材料。舉例而言，可先施加一含銻材料；其次施加一含碲材料；第三，施加一含鍺材料；及第四，施加一含碲材料。亦可使用其他順序。
藉由控制該第一來源氣體之饋送時間T1、該第二來源氣體之饋送時間T3、該第三來源氣體之饋送時間T5及/或該第四來源氣體之饋送時間T7，可調整該含碳相變材料層中之鍺、銻及碲之濃度比。另外，可藉由調整用於該氦電漿的氦氣流速及/或用於產生該氦電漿的壓力，來控制該相變材料層之碳含量。舉例而言，若用於該氦電漿的氦氣流速增加，則該相變材料層之碳含量增加。若用於形成該氦電漿的壓力增加，則該相變材料層之碳含量減少。
若含銻來源氣體之饋送時間係約0.6秒至約0.8秒及含碲來源氣體之饋送時間係約0.6秒至約0.8秒，則該含碳相變材料層可包含約2：2：5濃度比之鍺、銻及碲。若該含碳相變材料層具有約2：2：5濃度比之鍺、銻及碲，則該相變材料層可具有一FCC結晶結構及/或改良電特性。若該含碳相變材料層包含約2：2：5濃度比之鍺、銻及碲，則該含碳相變材料層亦可能經歷相轉變。
圖3係說明藉由用於形成氦電漿之不同氦氣流速與壓力 所形成之三種不同相變材料層的含量峰值之圖。在圖3中，"AX"標示：在包括約2托爾之壓力、約600sccm之氦氣流速及約30瓦之功率的處理條件下所形成的一第一相變材料層中的碳、鍺、銻及碲之含量峰值。"BX"標示：在包括約3托爾之壓力、約500sccm之氦氣流速及約30瓦之功率的處理條件下所形成的一第二相變材料層中的碳、鍺、銻及碲之含量峰值。"CX"標示：在包括約2托爾之壓力、約500sccm之氫氣流速及約30瓦之功率的處理條件下所形成的一第三相變材料層中的碳、鍺、銻及碲之含量峰值。
如圖3所示，若使用氦電漿來形成該第一相變材料層AX及該第二相變材料層BX，則該第一相變材料層及該第二相變材料層可包含高於2重量百分比之碳。但是，因為使用氫電漿來形成該第三相變材料層CX，所以該第三相變材料層可不包含碳。該第一相變材料層可包含約2.91重量百分比之碳，及該第二相變材料層可包含約2.69重量百分比之碳。因此，該相變材料層中之碳含量可隨該氦氣流速增加而增加，而隨用於形成該氦電漿的壓力減小而增加。若該相變材料層之碳含量增加，則該相變材料層可具有改良之設定電阻。
如上文所述，可使用參考圖1及圖2所描述之示範性方法，在該物件上形成包含該第一複合材料層及該第二複合材料層之示範性具體實施例的相變材料層。如圖2所示，藉由重複一第一單元製程I以形成該第一複合材料層及重複一第二單元製程II以形成該第二複合材料層，該相變材 料層可達成一厚度及經調整之濃度比。舉例而言，如果交替重複該第一單元製程I及該第二單元製程II約50次，則示範性具體實施例的相變材料層可具有約1,000埃之厚度
可交替重複該第一單元製程I及該第二單元製程II。或者，可交替重複一次以上之第一單元製程I及/或一次以上之第二單元製程II。舉例而言，可循序執行該第一單元製程I、該第二單元製程II、該第一單元製程I及/或該第二單元製程II。在其他示範性方法中，可循序執行該第一單元製程I、該第一單元製程I、該第二單元製程II、該第一單元製程I、該第一單元製程I及該第二單元製程II。在進一步示範性方法中，可循序執行該第二單元製程II、該第一單元製程I、該第二單元製程II及該第一單元製程I。或者，舉例而言，可循序執行該第二單元製程II、該第二單元製程II、該第一單元製程I、該第二單元製程II、該第二單元製程II及該第一單元製程I。亦可實行其他該第一單元製程I及該第二單元製程II之序列。
該相變材料層之結晶結構可不同於習知相變材料層之結晶結構。
透過上文所述之示範性方法所形成之示範性具體實施例相變材料層可包含約1重量百分比至約6重量百分比之碳、約15重量百分比至約30重量百分比之鍺、約15重量百分比至約25重量百分比之銻、及約39重量百分比至約69重量百分比之碲。具有此組合物之示範性具體實施例相變材料層之結晶結構可不同於相關技術之相變材料層之結晶結構。 示範性具體實施例相變材料層可具有一經減小之重設電流及/或一經減小之設定電流。
圖4係比較相關技術之相變材料層的結晶結構與示範性具體實施例相變材料層的結晶結構的圖。在圖4中，可使用一X射線繞射儀來偵測相變材料層之結晶結構。在圖4中，"XXV"表示相關技術之相變材料層的結晶結構，以及"XXVI"標示示範性具體實施例相變材料層的結晶結構。
如圖4所示，示範性具體實施例相變材料層XXVI之結晶結構可包含首要FCC結構，其可沿(200)平面生長。在相關技術之相變材料層XXV中，沿(200)平面生長之FCC結構可能不是首要結構。示範性具體實施例相變材料層XXVI可包含均勻生長的微小晶粒，以提供改良之電特性。示範性具體實施例相變材料層XXVI中之均勻晶粒可具有較稠密結構，致使不會造成電極中之接觸失效。舉例而言，示範性具體實施例相變材料層XXVI中之微小晶粒可具有約2奈米至約15奈米範圍內之大小。
相變材料層之結晶結構之分析
下述示範性具體實施例相變材料層經歷各種實驗而得出下文詳細描述之結果。
實例1至4
使用下表4中列出之示範性製程條件所產生的四種不同電漿來建立實例1至4中之每一者，其中使一基板曝露於一含鍺之第一來源氣體達約1.0秒。接著，使該基板曝露於一含碲之第二來源氣體達約0.2秒，以根據示範性方法於 該基板上形成一第一複合材料層。
接著，將該第一複合材料層曝露於一含銻之第三來源氣體達約0.4秒，並且接著將該第一複合材料層曝露於一含碲之第四來源氣體達約0.2秒，以形成一第二複合材料層。根據示範性方法，在該基板上形成包含鍺、銻與碲之含碳相變材料層。
圖5繪示實例1至4中之含碳相變材料層的結晶結構之電子顯微鏡影像。圖6繪示實例1至4中之含碳相變材料層的剖面結晶結構之電子顯微鏡影像。在圖5中，"XXA"、"XXB"、"XXC"及"XXD"分別指示實例1、2、3及4中之含碳相變材料層的平面結晶結構。在圖6中，"XXa"、"XXb"、"XXc"及"XXd"分別表示實例1、2、3及4中之含碳相變材料層的剖面結晶結構。
如圖5及圖6所示，實例3及4中之含碳相變材料可包含均勻生長的微小晶粒及/或具有均勻表面，原因係氦氣流速可大於氬氣流速，以允許改良之電特性。若氬氣流速大於氦氣流速，則實例1及2中所示之含碳相變材料層可能不具有均勻微小晶粒及/或均勻表面，並且可能未改良其電特 性。隨著用於形成該電漿的氦氣流速之增加，示範性具體實施例含碳相變材料層可具有愈來愈均勻的表面及/或均勻生長之微小晶粒。
圖7係說明實例1至4中含碳相變材料層之電阻的圖。
如圖7所示，實例1及2中之含碳相變材料層的電阻低於約60mΩ-cm，而根據實例3及4之含碳相變材料層的電阻率則高於約100mΩ-cm。即，含碳相變材料層的電阻率可隨氦氣流速增加而增加，原因係該含碳相變材料層中之碳含量增加。
實例5至8
根據示範性方法，下文論述之實例5至8係藉由下表5中詳細列出之條件形成，其方式係使用下表5中列出之製程條件在一基板上產生一電漿，該基板被曝露於一含鍺之第一來源氣體達約1秒。接著，該基板被曝露於一含碲之第二來源氣體達約0.2秒，以於該基板上形成一第一複合材料層。
將該第一複合材料層曝露於一含銻之第三來源氣體達約0.4秒，接著藉由使該基板曝露於一含碲之第四來源氣體達約0.2秒，而在該基板上形成一第二複合材料層。因此，在該基板上形成一示範性具體實施例的包含鍺、銻與碲之含碳相變材料層。
圖8繪示實例5至8之含碳相變材料層的平面結晶結構之電子顯微鏡圖片。圖9繪示實例5至8中之含碳相變材料層的剖面結晶結構之電子顯微鏡圖片。
在圖8中，"XXE"、"XXF"、"XXG"及"XXH"分別顯示實例5至8中之含碳相變材料層的平面結晶結構。在圖9中，"XXe"、"XXf"、"XXg"及"XXh"分別顯示實例5至8中之含碳相變材料層的剖面結晶結構。
如圖8及圖9所示，實例5及6中之含碳相變材料層可具有均勻表面及/或包含均勻生長的微小晶粒，原因係壓力相對較低。若用於形成電漿之壓力相對較高，則實例7及8中所示之含碳相變材料層可不具有均勻微小晶粒及/或均勻表面，並且可具有較不佳之電特性。若以相對較低之壓力來形成含碳相變材料層，則含碳相變材料層可具有均勻表面及/或均勻生長之微小晶粒。
圖10係說明實例5至8中含碳相變材料層之電阻率的圖。
如圖10所示，實例7及8中之含碳相變材料層的電阻率低於約60mΩ-cm，而實例5及6中之含碳相變材料層的電阻 率則高於約100mΩ-cm。因此，若以低壓力來形成含碳相變材料層，則含碳相變材料層可具有增大之電阻。即，當以相對較低壓力來形成含碳相變材料層時，可使含碳相變材料層中之碳含量增加。
圖11至圖18係用於解說製造含上文所述之示範性相變材料層的相變記憶體裝置之示範性方法的剖面圖。
如圖11所示，可在一半導體基板300上形成一隔離層303，以界定一作用區與一場區。可藉由隔離製程來形成該隔離層303，諸如淺渠溝隔離(STI)製程、熱氧化製程及/或另一適合製程。舉例而言，可使用氧化物(諸如氧化矽)來形成該隔離層303。
可在該半導體基板300之該作用區上相繼形成一閘極絕緣層(圖中未繪示)、一閘極傳導層(圖中未繪示)及/或一閘極遮罩層(圖中未繪示)。可使用具有較高介電常數之氧化物及/或金屬氧化物來形成該閘極絕緣層。舉例而言，可使用氧化矽、氧化鉿、氧化鋯、氧化鈦、氧化鉭、氧化鋁及/或另一適合材料來形成該閘極絕緣層。可藉由熱氧化製程、CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製程及/或任何其他適合製程來形成該閘極絕緣層。
可使用經摻雜多晶矽、金屬及/或金屬矽化物來形成該閘極傳導層。舉例而言，可使用鎢、鋁、鈦、鉭、矽化鎢、矽化鈦、矽化鈷及/或另一適合材料來形成該閘極傳導層。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、濺鍍製程及/或另一適合製程來形成該閘極傳導層。
可使用具有相對於該閘極傳導層及/或該閘極絕緣層之蝕刻選擇性的材料來形成該閘極遮罩層。舉例而言，可使用氮化矽、氮氧化矽及/或氮氧化鈦來形成該閘極遮罩層。可藉由CVD製程、PECVD製程、濺鍍製程、ALD製程及/或另一適合方法來形成該閘極遮罩層。
該閘極遮罩層、該閘極傳導層及/或該閘極絕緣層可經圖案化，以在該半導體基板300上形成一閘極絕緣層圖案306、一閘電極309及一閘極遮罩312。
可在該半導體基板300上形成一第一絕緣層(圖中未繪示)，以覆蓋該閘極遮罩312。可用各向異性方式來蝕刻該第一絕緣層，以在該閘極絕緣層圖案306、該閘電極309及/或該閘極遮罩312之側壁上形成一閘極間隔件315。閘極結構318可包括該閘極絕緣層圖案306、該閘電極309、該閘極遮罩312及/或該閘極間隔件315。
藉由使用該閘極結構318作為一離子植入遮罩的離子植入製程，可在相鄰於該閘極結構318的該半導體基板300之部分中形成一第一接觸區321及/或一第二接觸區324。因此，可在該半導體基板300上形成一電晶體，該電晶體包括該第一接觸區321、該第二接觸區324及該閘極結構318。舉例而言，該第一接觸區321及該第二接觸區324可分別對應於電晶體之源極/汲極區。
如圖12所示，可在該半導體基板300上形成一第一層間絕緣層327，以覆蓋該電晶體。可使用氧化物來形成該第一層間絕緣層327，該氧化物諸如PSG、BPSG、USG、 SOG、TEOS、PE-TEOS、FOX、HDP-CVD氧化物及/或任何適合氧化物。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製程及/或任何適合製程來形成該第一層間絕緣層327。
可藉由微影製程或類似製程來部分蝕刻該第一層間絕緣層327，使得可形成穿過該第一層間絕緣層327的第一與第二下部接觸孔330。該等第一與第二下部接觸孔330可分別曝露該第一接觸區321與該第二接觸區324。
可在該第一層間絕緣層327上形成一第一傳導層336，以填滿該等第一與第二下部接觸孔330。可使用經摻雜多晶矽、金屬、傳導性金屬氮化物及/或另一傳導性材料來形成該第一傳導層336。可藉由濺鍍製程、CVD製程、ALD製程、電子束蒸鍍製程、脈衝雷射沉積(PLD)製程及/或另一適合製程來形成該第一傳導層336。舉例而言，可使用鎢、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鋁、氮化鋁、氮化鈦鋁、氮化鎢及/或另一適合材料來形成該第一傳導層336。可單獨或以任何組合來使用彼等材料。
如圖13所示，可藉由化學機械拋光(CMP)製程及/或回蝕製程來部分移除該第一傳導層336，直到均勻曝露出該第一層間絕緣層327為止。因此，可在該等第一與第二下部接觸孔330中分別形成一第一下部接觸件339與一第二下部接觸件342。該第一下部接觸件339可位在該第一接觸區321上，及/或該第二下部接觸件342可形成於該第二接觸區324上。
可在該第一層間絕緣層327及該第一下部接觸件339及/或該第二下部接觸件342上形成一第二傳導層345。可藉由濺鍍製程、CVD製程、ALD製程、電子束蒸鍍製程、PLD製程及/或另一適合製程，使用經摻雜多晶矽、金屬及/或傳導性金屬氮化物，來形成該第二傳導層345。
在於該第二傳導層345上形成一第二絕緣層(圖中未繪示)之後，可藉由微影製程或類似製程來部分蝕刻該第二絕緣層。因此，可在該第二傳導層345上形成一第一絕緣層圖案348及一第二絕緣層圖案349。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製程及/或另一適合製程，使用氮化物及/或氮氧化物來形成該第二絕緣層。該第一絕緣層圖案348可係形成在該第二傳導層345之該第一下部接觸件339可位於其下方的一部分上。該第二絕緣層圖案349可係形成在該第二傳導層345之該第二下部接觸件342可位於其處的一部分上。
如圖14所示，可使用該第一絕緣層圖案348與該第二絕緣層圖案349作為蝕刻遮罩來部分蝕刻該第二傳導層345，藉此形成經組合之襯墊與下部佈線351與352。該襯墊與下部佈線351可位於該第一下部接觸件339及/或該第一層間絕緣層327上。該襯墊與下部佈線352可位於該第二下部接觸件342及/或該第一層間絕緣層327上。該襯墊與下部佈線351可透過該第一下部接觸件339電連接至該第一接觸區321，及/或該襯墊與下部佈線352可透過該第二下部接觸件342電連接至該第二接觸區352。
可將一第二層間絕緣層354形成在該第一層間絕緣層327上並且可覆蓋該第一及/或該第二絕緣層圖案348及349。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製程及/或另一適合製程，使用(例如)氧化物來形成該第二層間絕緣層354。舉例而言，可使用PSG、BPSG、USG、SOG、TEOS、PE-TEOS、FOX、HDP-CVD氧化物及/或另一適合製程來形成該第二層間絕緣層354。
可藉由回蝕製程及/或CMP製程來部分移除該第二層間絕緣層354，直到曝露出該第一絕緣層圖案348與該第二絕緣層圖案349為止。舉例而言，可使用含於氧化物與氮化物之間之蝕刻選擇性較高的研磨料(諸如氧化鈰)之研磨漿來蝕刻該第二層間絕緣層354。該第一絕緣層圖案348及/或該第二絕緣層圖案349可用作拋光停止層。若該第二層間絕緣層354經部分移除，則該第一絕緣層圖案348及/或該襯墊351可埋置於該第二層間絕緣層354中。同時可將該第二絕緣層圖案349及該下部佈線352埋置於該第二層間絕緣層354中。
可在該第二層間絕緣層354、該第一絕緣層圖案348及/或該第二絕緣層圖案349上形成一第三絕緣層357。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製程及/或另一適合製程，使用氮化物及/或氮氧化物來形成該第三絕緣層357。
可在該第三絕緣層357上形成一含氧化物之犧牲層360。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製 程及/或另一適合製程，使用氧化物來形成該犧牲層360。
如圖15所示，可藉由微影製程或類似製程來部分蝕刻該犧牲層360、該第三絕緣層357及/或該第一絕緣層圖案348，使得可形成一曝露該襯墊351之開口361。
可在該開口361之一側壁、該襯墊351及/或該犧牲層360上形成一第四絕緣層(圖中未繪示)，以填滿該開口361。可用各向異性方式來蝕刻該第四絕緣層，以在該開口361之該側壁上形成一初步間隔件363。舉例而言，可使用氮化矽及/或另一適合材料來形成該第四絕緣層。
可在該襯墊351及該犧牲層360上形成一第三傳導層366，以填滿該開口361。可使用經摻雜多晶矽、金屬及/或傳導性金屬氮化物來形成該第三傳導層366。舉例而言，可使用鎢、氮化鎢、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、氮化鉬、氮化鈮、氮化鈦矽、鋁、氮化鈦鋁、氮化鈦硼、氮化鋯矽、氮化鎢矽、氮化鎢硼、氮化鋯鋁、氮化鉬矽、氮化鉬鋁、氮化鉭矽、氮化鉭鋁及/或任何其他適合材料來形成該第三傳導層366。可藉由濺鍍製程、CVD製程、ALD製程、電子束蒸鍍製程、PLD製程及/或另一適合製程來形成該第三傳導層366。
如圖16所示，可藉由CMP製程或類似製程來部分移除該第三傳導層366，直到曝露出該犧牲層360，藉此形成一填滿該開口361之初步下部電極372。初步間隔件369可係在該開口361之該側壁與該初步下部電極372之一側壁之間。
可藉由回蝕製程及/或CMP製程來移除該犧牲層360，以 曝露出該第三絕緣層357。若移除該犧牲層360，則該初步間隔件369及/或該初步下部電極372各可自該第三絕緣層357突出而成為似柱形狀。
如圖17所示，可藉由CMP製程移除該初步間隔件369與該初步下部電極372之上部部分，而在該襯墊351上形成一下部電極375及/或一間隔件378。舉例而言，可使用研磨漿(其包括含氧化鈰之研磨料)來形成該下部電極375及該間隔件378。CMP製程可移除該第三絕緣層357，並且形成該下部電極375及該間隔件378。
可在該第三絕緣層357、該下部電極375及/或該間隔件378上形成一含碳相變材料層384。該含碳相變材料層384可包括複數個第一複合材料層381a與381b及複數個第二複合材料層382a與382b。該等第一複合材料層381a與381b中之每一者可包括鍺、碲及/或碳，並且該等第二複合材料層382a與382b中之每一者可包括銻、碲及/或碳，或反之亦然。因此，該含碳相變材料層384可包含鍺-銻-碲。該相變材料層384可包含約1重量百分比至約6重量百分比之碳、約15重量百分比至約30重量百分比之鍺、約15重量百分比至約25重量百分比之銻、及/或約39重量百分比至約69重量百分比之碲。可藉由實質上類似於前文參考圖1及圖2描述之製程來形成該相變材料層384。雖然圖17及圖18可繪示第一複合材料層與第二複合材料層為實體上可識別，但是第一複合材料層與第二複合材料層可係實體上無法識別。換言之，該相變材料層384可呈現為一具有實質 上均勻GST濃度之實質上同質層。
如圖18所示，可在該相變材料層384上形成一第四傳導層(圖中未繪示)。可藉由濺鍍製程、CVD製程、ALD製程、電子束蒸鍍製程、PLD製程及/或另一適合製程，使用經摻雜多晶矽、金屬及/或傳導性金屬氮化物，來形成該第四傳導層。可藉由微影製程或類似製程來部分蝕刻該第四傳導層及/或該相變材料層384，使得可在該下部電極378及該第三絕緣層357上堆疊一相變材料層圖案387及/或一上部電極390。可在該下部電極375、該間隔件378及/或該第三絕緣層357上形成該相變材料層圖案387。該上部電極390可係位在該相變材料層圖案387上。
可在該第三絕緣層357上形成一第三層間絕緣層393，以覆蓋該上部電極390。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製程及/或另一適合製程，使用氧化物來形成該第三層間絕緣層393。
藉由微影製程或類似製程來部分蝕刻該第三層間絕緣層393，可形成穿過該第三層間絕緣層393的一上部接觸孔394，該上部接觸孔394可曝露該上部電極390。
可在該上部接觸孔394中之該上部電極390上形成一上部接觸件396，並且可在該上部接觸件396及/或該第三層間絕緣層393上形成一上部佈線399。可整體形成該上部接觸件396與該上部佈線399。可藉由濺鍍製程、CVD製程、ALD製程、電子束蒸鍍製程、PLD製程及/或任何其他適合製程，使用金屬及/或傳導性金屬氮化物，來形成該上部 接觸件396及該上部佈線399。
圖19至圖23係用於解說製造具有如上文所述之示範性具體實施例相變材料層的相變記憶體裝置之示範性方法的剖面圖。
如圖19所示，可在一半導體基板400上形成一隔離層403，以界定該半導體基板400的一作用區。
可在該半導體基板400之該作用區上相繼形成一閘極絕緣層(圖中未繪示)、一閘極傳導層(圖中未繪示)及一閘極遮罩層(圖中未繪示)。可部分蝕刻該閘極絕緣層、該閘極傳導層及/或該閘極遮罩層，以在該半導體基板400上形成一閘極絕緣層圖案406、一閘電極409及一閘極遮罩412。該閘電極409可包括一單層結構，其具有一經摻雜多晶矽層、一金屬層及/或一傳導性金屬氮化物層。或者，該閘電極409可具有一多層結構，其包括經摻雜多晶矽層、一金屬層、一傳導性金屬氮化物層及/或一金屬矽化物層。可使用具有相對於該閘電極409及/或該閘極絕緣層圖案406之蝕刻選擇性的材料來形成該閘極遮罩412。
於在該半導體基板400上形成一第一絕緣層(圖中未繪示)以覆蓋該閘極遮罩412之後，可用各向異性方式蝕刻該第一絕緣層，以在該閘極絕緣層圖案406、該閘電極409及/或該閘極遮罩412之側壁上形成一閘極間隔件415。因此，可在該半導體基板400上形成閘極結構418。該閘極結構418可包括該閘極絕緣層圖案406、該閘電極409及/或該閘極遮罩412。
可在相鄰於該閘極結構418的該半導體基板400之部分處形成一第一接觸區421及/或一第二接觸區424。藉由使用該閘極結構418作為植入遮罩的離子植入製程，可形成該第一接觸區421及該第二接觸區424。因此，可在該半導體基板400上形成一電晶體，該電晶體包括該第一接觸區421、該第二接觸區424及該閘極結構418。
一第一層間絕緣層427可形成在該半導體基板400上並且可覆蓋該閘極結構418。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製程及/或另一適合製程，使用氧化物來形成該第一層間絕緣層427。
可藉由微影製程來部分蝕刻該第一層間絕緣層427，以形成可分別局部曝露該第一接觸區421及/或該第二接觸區424的一第一下部接觸孔(圖中未繪示)及/或一第二下部接觸孔(圖中未繪示)。
可在該第一層間絕緣層427上形成一第一傳導層(圖中未繪示)，以填滿該等第一及/或第二下部接觸孔。可藉由濺鍍製程、CVD製程、ALD製程、電子束蒸鍍製程、PLD製程及/或另一適合製程，使用經摻雜多晶矽、金屬及/或傳導性金屬氮化物，來形成該第一傳導層。
可藉由CMP製程及/或回蝕製程來部分移除該第一傳導層，直到可曝露出該第一層間絕緣層427，使得可在該第一下部接觸孔及該第二下部接觸孔中形成一第一下部接觸件439及一第二下部接觸件442。該第一下部接觸件439可位在該第一接觸區421上，並且該第二下部接觸件442可位 在該第二接觸區424上。
如圖20所示，可在該第一下部接觸件439、該第二下部接觸件442及該第一層間絕緣層427上堆疊一第二傳導層(圖中未繪示)及一第二絕緣層(圖中未繪示)。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製程及/或另一適合製程，使用氮化物及/或氮氧化物來形成該第二絕緣層。可藉由濺鍍製程、CVD製程、ALD製程、電子束蒸鍍製程、PLD製程及/或另一適合製程，使用經摻雜多晶矽、金屬及/或傳導性金屬氮化物，來形成該第二傳導層。
可藉由微影製程或類似製程來部分蝕刻該第二絕緣層，以同時形成一第一絕緣層圖案445及/或一第二絕緣層圖案446。該第一絕緣層圖案445可係形成在該第二傳導層之該第一下部接觸件439可位於其下方的一部分上。該第二絕緣層圖案446可係形成在該第二傳導層之該第二下部接觸件442可位於其下方的一部分上。
可使用該第一絕緣層圖案445及/或該第二絕緣層圖案446作為蝕刻遮罩來蝕刻該第二傳導層，藉此形成一下部電極448及/或一下部佈線449。該下部電極448可位在該第一下部接觸件439上並且可透過該第一下部接觸件439電連接至該第一接觸區421。該下部佈線449可位在該第二下部接觸件442上及/或可透過該第二下部接觸件442電連接至該第二接觸區424。
一第二層間絕緣層451可形成在該第一層間絕緣層427上並且可覆蓋該第一絕緣層圖案445及/或該第二絕緣層圖案 446。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製程及/或另一適合製程，使用氧化物來形成該第二層間絕緣層451。
可藉由回蝕製程及/或CMP製程來部分移除該第二層間絕緣層451，直到可曝露出該第一絕緣層圖案445與該第二絕緣層圖案446。舉例而言，可使用研磨漿(其包括含氧化鈰之研磨料)來移除該第二層間絕緣層451。該第一絕緣層圖案445及/或該第二絕緣層圖案446可用作拋光停止層。
如圖21所示，可在該第二層間絕緣層451、該第一絕緣層圖案445及/或該第二絕緣層圖案446上形成一第三絕緣層454。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製程及/或類似製程，使用氮化物及/或氮氧化物來形成該第三絕緣層454。
可在該第三絕緣層454上形成一犧牲層457。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製程及/或另一適合製程，使用氧化物來形成該犧牲層457。
可藉由微影製程或類似製程來部分蝕刻該犧牲層457、該第三絕緣層451及/或該第一絕緣層圖案445，藉此形成一可曝露該下部電極448之開口458。
可在該下部電極448、該開口458之一側壁及/或該犧牲層457上形成一第四絕緣層(圖中未繪示)之後，填滿該開口458。可用各向異性方式蝕刻該第四絕緣層，以在該開口458之該側壁上形成一初步間隔件466。
可在該下部電極448及/或該犧牲層457上形成一含碳相 變材料層463，以填滿該開口458。可藉由實質上相同於參考圖1及圖2描述之製程來形成該含碳相變材料層463。該含碳相變材料層463可包括複數個第一複合材料層460a與460b及/或複數個第二複合材料層461a與461b。該等第一複合材料層460a與460b中之每一者可包括鍺、碲及/或碳，並且該等第二複合材料層461a與461b中之每一者可包括銻、碲及/或碳，或反之亦然。因此，該含碳相變材料層463可包含鍺-銻-碲。雖然圖21至圖23可繪示第一複合材料層與第二複合材料層為可清晰識別，但是第一複合材料層與第二複合材料層可係不可清晰識別。換言之，該含碳相變材料層463可係一具有實質上均勻GST濃度之實質上同質層。
如圖22所示，可藉由CMP製程來部分移除該含碳相變材料層463，直到曝露出該犧牲層457，使得可在該開口458中之該下部電極448上形成一初步相變材料層圖案469。該初步間隔件466可係在該開口458之該側壁與該初步相變材料層圖案469之一側壁之間。
可藉由回蝕製程及/或CMP製程來移除該犧牲層457，以曝露出該第三絕緣層454。當移除該犧牲層457時，該初步間隔件466及該初步相變材料層圖案469可自該第三絕緣層454突出而成為似柱形狀。
如圖23所示，可藉由CMP製程及/或回蝕製程移除該初步間隔件466及/或該初步相變材料層圖案469之上部部分，藉此在該下部電極448上形成一間隔件472及一含碳相 變材料層圖案475。舉例而言，可使用研磨漿(其包括含氧化鈰之研磨料)來形成該間隔件472及/或該含碳相變材料層圖案475。當形成該間隔件472及該含碳相變材料層圖案475時，該第三絕緣層454可用作一拋光停止層及/或一蝕刻停止層。當形成該間隔件472及該含碳相變材料層圖案475時，CMP製程可移除該第三絕緣層454。
一上部電極478可位在該第三絕緣層454、該間隔件472及/或該含碳相變材料層圖案475上。可藉由濺鍍製程、CVD製程、ALD製程、電子束蒸鍍製程、PLD製程及/或另一適合方法，使用經摻雜多晶矽、金屬及/或傳導性金屬氮化物，來形成該上部電極478。
一第三層間絕緣層481可形成在該第三絕緣層454上並且可覆蓋該上部電極478。可藉由CVD製程、PECVD製程、ALD製程、HDP-CVD製程及/或另一適合方法，使用氧化物來形成該第三層間絕緣層481。
藉由部分蝕刻該第三層間絕緣層481以使一上部接觸孔可穿過該第三層間絕緣層481而曝露該上部電極478之後，可在該上部接觸孔中之該上部電極478上形成一上部接觸件484。可在該上部接觸件484及/或第三層間絕緣層481上形成一上部佈線487。可使用經摻雜多晶矽、金屬及/或傳導性金屬氮化物來整體且同時地形成該上部接觸件484及該上部佈線487。
示範性具體實施例可提供含碳相變材料層，其可藉由在不同饋送時間期間提供來源氣體，在氦/氬電漿環境下用 較低溫度更容易及/或更迅速地形成。此外，示範性具體實施例之含碳相變材料層可具有所要結晶結構，諸如FCC結晶結構。示範性具體實施例之含碳相變材料層可具有改良之電特性，諸如較低之重設電流及/或改良之設定電阻。另外，因為可藉由簡化的一連串製程來製造含碳相變材料層，所以可減少製造成本與時間。
因此已描述示範性具體實施例，顯而易見，可用許多方法改變彼等示範性具體實施例。此類變化被視為未脫離示範性具體實施例的要旨精神及範圍，並且熟悉此項技術者應知道，所有此類的修改都已納入下列申請專利範圍的範疇中。
300‧‧‧半導體基板
303‧‧‧隔離層
306‧‧‧閘極絕緣層圖案
309‧‧‧閘電極
312‧‧‧閘極遮罩
315‧‧‧閘極間隔件
318‧‧‧閘極結構
321‧‧‧第一接觸區
324‧‧‧第二接觸區
327‧‧‧第一層間絕緣層
330‧‧‧第一與第二下部接觸孔
336‧‧‧第一傳導層
339‧‧‧第一下部接觸件
342‧‧‧第二下部接觸件
345‧‧‧第二傳導層
348‧‧‧第一絕緣層圖案
349‧‧‧第二絕緣層圖案
351,352‧‧‧經組合之襯墊與下部佈線
354‧‧‧第二層間絕緣層
357‧‧‧第三絕緣層
360‧‧‧犧牲層
361‧‧‧開口
363‧‧‧初步間隔件
366‧‧‧第三傳導層
369‧‧‧初步間隔件
372‧‧‧初步下部電極
375‧‧‧下部電極
378‧‧‧間隔件
384‧‧‧含碳相變材料層
381a,381b‧‧‧第一複合材料層
382a,382b‧‧‧第二複合材料層
387‧‧‧相變材料層圖案
390‧‧‧上部電極
393‧‧‧第三層間絕緣層
394‧‧‧上部接觸孔
396‧‧‧上部接觸件
399‧‧‧上部佈線
400‧‧‧半導體基板
403‧‧‧隔離層
406‧‧‧閘極絕緣層圖案
409‧‧‧閘電極
412‧‧‧閘極遮罩
415‧‧‧閘極間隔件
418‧‧‧閘極結構
421‧‧‧第一接觸區
424‧‧‧第二接觸區
427‧‧‧第一層間絕緣層
439‧‧‧第一下部接觸件
442‧‧‧第二下部接觸件
445‧‧‧第一絕緣層圖案
446‧‧‧第二絕緣層圖案
448‧‧‧下部電極
449‧‧‧下部佈線
451‧‧‧第二層間絕緣層
454‧‧‧第三絕緣層
457‧‧‧犧牲層
458‧‧‧開口
460a,460b‧‧‧第一複合材料層
461a,461b‧‧‧第二複合材料層
463‧‧‧含碳相變材料層
466‧‧‧初步間隔件
469‧‧‧初步相變材料層圖案
472‧‧‧間隔件
475‧‧‧含碳相變材料層圖案
478‧‧‧上部電極
481‧‧‧第三層間絕緣層
484‧‧‧上部接觸件
487‧‧‧上部佈線
藉由參照附圖詳細說明，當可更加明白示範性具體實施例的以上及/或其他特徵及優點。附圖係用來描述示範性具體實施例，而不應將其詮釋為限制申請專利範圍的要旨範疇。除非有明確指示，否則不應將附圖視為係依比例繪製。
圖1係說明形成相變材料層之示範性方法的流程圖。
圖2係說明形成相變材料層之示範性方法的時序圖。
圖3係說明藉由用於形成氦電漿之不同氦氣流速與壓力所形成之三種不同示範性具體實施例相變材料層的含量峰值之圖。
圖4係比較相關技術之相變材料層的結晶結構與示範性具體實施例中之相變材料層的結晶結構的圖。
圖5繪示根據示範性具體實施例之含碳相變材料層的平面結晶結構之電子顯微鏡圖片。
圖6繪示示範性具體實施例中之含碳相變材料層的剖面結晶結構之電子顯微鏡圖片。
圖7係說明示範性具體實施例中含碳相變材料層之電阻相對於氦流速的圖。
圖8繪示另一示範性具體實施例之含碳相變材料層的平面結晶結構之電子顯微鏡圖片。
圖9繪示另一示範性具體實施例之含碳相變材料層的剖面結晶結構之電子顯微鏡圖片。
圖10係說明另一示範性具體實施例中含碳相變材料層之電阻相對於壓力的圖。
圖11至圖18係用於解說製造相變記憶體裝置之示範性方法的剖面圖。
圖19至圖23係用於解說製造相變記憶體裝置之另一示範性方法的剖面圖。

Claims (32)

  1. 一種形成相變材料層之方法，其包括：在一反應室中產生一包含惰性氣體之電漿；引入含第一材料之第一來源氣體至該反應室中，以在一物件上形成第一材料層；引入含第二材料之第二來源氣體至該反應室中，以在該物件上形成第一複合材料層，該第一複合材料層包含該第一材料及該第二材料；引入含第三材料之第三來源氣體至該反應室中，以在該第一複合材料層上形成第三材料層；及引入含第四材料之第四來源氣體至該反應室中，以在該第一複合材料層上形成第二複合材料層，該第二複合材料層包含該第三材料及該第四材料。
  2. 如請求項1之方法，其中產生該電漿包括：引入該惰性氣體至該反應室中，預加熱該惰性氣體，穩定化該惰性氣體，及加熱該惰性氣體至一電漿狀態。
  3. 如請求項1之方法，其中該惰性氣體包含一氬氣及一氦氣。
  4. 如請求項3之方法，其中預加熱包括加熱該氬氣及該氦氣達約30秒至約90秒，穩定化包括維持該氬氣及該氦氣之一恆溫達約1秒至 約4秒，及加熱包括施加約20瓦至約200瓦之一功率至該氬氣及該氦氣達約5秒至約15秒。
  5. 如請求項3之方法，其中該氦氣與該氬氣之間的流速比係在約1：0.06至約1：1.5之範圍內。
  6. 如請求項1之方法，其中該第一材料包含鍺(Ge)，並且其中該第三材料包含銻(Sb)。
  7. 如請求項6之方法，其中該第一材料包含下列至少一項：Ge(異丙烷)3 H、GeCl4 、Ge(甲烷)4 、Ge(甲烷)4 N3 、Ge(乙烷)4 、Ge(甲烷)3 N(乙烷)2 、Ge(異丁烷)3 H、Ge(正丁烷)4 、Sb(Ge乙烷3 )3 及Ge(環丙烷)2 。
  8. 如請求項6之方法，其中該第三材料包含下列至少一項：Sb(異丁烷)3 、SbCl3 、SbCl5 、Sb(甲烷)3 、Sb(乙烷)3 、Sb(異丙烷)3 、Sb(第三丁烷)3 、Sb[N(甲烷)2 ]3 及Sb(環丙烷)3 。
  9. 如請求項1之方法，其中在約100℃至約300℃之一溫度下引入該第一來源氣體達約0.1秒至約2秒，並且其中引入該第一來源氣體包括在約1托爾(Torr)至約5托爾之壓力下施加約20瓦至約200瓦之功率以形成該第一材料層。
  10. 如請求項1之方法，其中該第一、第二、第三及第四來源氣體係分別連同一第一、第二、第三及第四包含氬的載流氣體引入。
  11. 如請求項1之方法，其進一步包括：在引入該第二來源氣體之前，引入第一清洗氣體至該 反應室中，該第一清洗氣體包含氦與氬中之至少一者。
  12. 如請求項1之方法，其中該第二材料與該第四材料包含碲(Te)。
  13. 如請求項12之方法，其中該第二材料與該第四材料包含下列至少一項：Te(異丁烷)2 、TeCl4 、Te(甲烷)2 、Te(乙烷)2 、Te(正丙烷)2 、Te(異丙烷)2 及Te(第三丁烷)2 。
  14. 如請求項1之方法，其中在約100℃至約300℃之溫度下引入該第二來源氣體與該第四來源氣體達約0.1秒至約1秒，並且其中引入該第二來源氣體與該第四來源氣體包括在約1托爾至約5托爾之壓力下施加約20瓦至約200瓦之功率。
  15. 如請求項1之方法，其中在約100℃至約300℃之溫度下引入該第三來源氣體達約0.1秒至約1秒，並且其中引入該第三來源氣體包括在約1托爾至約5托爾之壓力下施加約20瓦至約200瓦之功率以形成該第三材料層。
  16. 如請求項1之方法，其進一步包括：在引入該第三來源氣體之前，引入第二清洗氣體至該反應室中，該第二清洗氣體包含氦與氬中之至少一者。
  17. 如請求項1之方法，其進一步包括：在引入該第四來源氣體之前，引入第三清洗氣體至該反應室中，該第三清洗氣體包含氦與氬中之至少一者。
  18. 如請求項1之方法，其進一步包括：在形成該第二複合材料層之後，引入一第四清洗氣體至該反應室中，該第四清洗氣體包含氦與氬中之至少一 者。
  19. 如請求項1之方法，其中該第一材料包含銻，並且其中該第三材料包含鍺。
  20. 如請求項1之方法，其進一步包括：重複至少一次引入該第一、第二、第三及第四來源氣體之每一者，以形成複數個第一複合材料層及複數個第二複合材料層。
  21. 如請求項20之方法，其中該等第一複合材料層係與該等第二複合材料層交替。
  22. 一種形成一相變材料層之方法，該方法包括：藉由在包含一氦電漿與一氬電漿中之至少一者的氣氛下，使裝載於一反應室中的一基板曝露於含第一材料之第一來源氣體，在該基板上形成第一材料層；藉由在該氣氛下使該第一材料層曝露於含第二材料之第二來源氣體，在該基板上形成第二材料層；藉由在該氣氛下使該第二材料層曝露於含第三材料之第三來源氣體，在該第二材料層上形成第三材料層；及藉由在該氣氛下使該第三材料層曝露於含第四材料之第四來源氣體，在該第三材料層上形成第四材料層。
  23. 如請求項22之方法，其中產生該氦電漿與該氬電漿中之至少一者之方式為：引入一氦氣及一氬氣中之至少一者至反應室中；預加熱該氦氣與該氬氣中之該至少一者；穩定化該氦氣與該氬氣中之至少一者；及加熱該氦氣與該氬氣中之該至少一者成為一電漿相。
  24. 如請求項22之方法，其中在約100℃至約300℃之一溫度下，使該基板曝露於該第一來源氣體達約0.1秒至約2.0秒。
  25. 如請求項22之方法，其進一步包括：在形成鍺-碲層之前，引入第一清洗氣體至該反應室中達約0.1秒至約2秒，該第一清洗氣體包含氦與氬中之至少一者；在形成銻層之前，引入第二清洗氣體至該反應室中達約0.1秒至約2秒，該第二清洗氣體包含氦與氬中之至少一者；在形成銻-碲層之前，引入第三清洗氣體至該反應室中達約0.1秒至約2秒，該第三清洗氣體包含氦與氬中之至少一者；及在形成銻-碲層之後，引入第四清洗氣體至該反應室中達約0.1秒至約2.0秒，該第四清洗氣體包含氦與氬中之至少一者。
  26. 如請求項23之方法，其中該第二來源氣體實質上類似於該第四來源氣體。
  27. 如請求項22之方法，其中該第一材料係鍺，該第二材料係碲，該第三材料係銻及該第四材料係碲，並且其中該第一材料層與該第二材料層形成一鍺-碲層，並且其中該第三材料層與該第四材料層形成一銻-碲層。
  28. 一種形成一相變記憶體裝置之方法，該方法包括：在一基板上形成一下部電極； 在該下部電極上形成一相變材料層，該相變材料層包含鍺-銻-碲及碳，該形成包括藉由在包含一氦電漿與一氬電漿中之至少一者的氣氛下，使裝載於反應室中的一基板曝露於含第一材料之第一來源氣體，在該基板上形成第一材料層；藉由在該氣氛下使該第一材料層曝露於含第二材料之第二來源氣體，在該基板上形成第二材料層；藉由在該氣氛下使該第二材料層曝露於含第三材料之第三來源氣體，在該第二材料層上形成第三材料層；及藉由在該氣氛下使該第三材料層曝露於含第四材料之第四來源氣體，在該第三材料層上形成第四材料層；及在該相變材料層上形成一上部電極。
  29. 如請求項28之方法，其中該第一材料係鍺，該第二材料係碲，該第三材料係銻及該第四材料係碲，並且其中該第一材料層與該第二材料層形成一鍺-碲層，並且其中該第三材料層與該第四材料層形成一銻-碲層。
  30. 如請求項29之方法，其中在約100℃至約300℃之一溫度下，使該下部電極曝露於該第一來源氣體達約0.1秒至約2秒，該第二來源氣體實質上類似於該第四來源氣體，在約100℃至約300℃之一溫度下，提供該第二來源氣體與該第四來源氣體達約0.1秒至約1秒，及在約100℃至約300℃之一溫度下，使該鍺-碲層曝露於第三來源氣體達約0.1秒至約2秒。
  31. 如請求項29之方法，其進一步包括：在形成該鍺-碲層之前，引入第一清洗氣體至該反應室中達約0.1秒至約2秒，該第一清洗氣體包含氦與氬中之至少一者；在形成該銻層之前，引入第二清洗氣體至該反應室中達約0.1秒至約2秒，該第二清洗氣體包含氦與氬中之至少一者；在形成該銻-碲層之前，引入第三清洗氣體至該反應室中達約0.1秒至約2秒，該第三清洗氣體包含氦與氬中之至少一者；及在形成該銻-碲層之後，引入第四清洗氣體至該反應室中達約0.1秒至約2.0秒，該第四清洗氣體包含氦與氬中之至少一者。
  32. 如請求項28之方法，其進一步包括：於該基板之一部分形成一接觸區，其中該下部電極電連接至該接觸區。
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