[发明专利]相变存储器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及相变存储器的制作方法。

背景技术

相变存储器(Phase Change Random Access Memory，PCRAM)技术是基于S.R.Ovshinsky在20世纪60年代末提出相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的。作为一种新兴的非易失性存储技术，相变存储器在读写速度、读写次数、数据保持时间、单元面积、多值实现等诸多方面对快闪存储器都具有较大的优越性，已成为目前非易失性存储器技术研究的焦点。

在相变存储器中，可以通过对记录了数据的相变层进行热处理，来改变存储器的值。构成相变层的相变材料会由于所施加电流的加热效果而进入结晶状态或非晶状态。当相变层处于结晶状态时，PCRAM的电阻较低，此时存储器赋值为“0”。当相变层处于非晶状态时，PCRAM的电阻较高，此时存储器赋值为“1”。因此，PCRAM是利用当相变层处于结晶状态或非晶状态时的电阻差异来写入/读取数据的非易失性存储器。

现有的相变存储器的制作方法请参考图1～图3。首先，请参考图1，提供半导体衬底100，在所述半导体衬底100表面形成有第一介质层101，所述第一介质层101内形成有底部电极102，所述底部电极102与所述第一介质层101齐平，所述底部电极102的材质为单晶硅。

然后，仍然参考图1，在所述第一介质层101表面形成第二介质层103，所述第二介质层103内形成有沟槽，所述沟槽露出下方的底部电极102。

接着，继续参考图1，在所述第二介质层103表面和所述沟槽的底部和侧壁形成侧墙介质层104，所述侧墙介质层104用于在所述沟槽的侧壁制作侧墙。

然后，请参考图2，利用等离子体刻蚀工艺刻蚀所述侧墙介质层104，去除位于所述沟槽的底部和第二介质层103表面的侧墙介质层104，在所述沟槽的侧壁形成侧墙105。

最后，请参考图3，在所述第二介质层103的表面和沟槽内沉积相变层106，所述相变层106至少填充满所述沟槽。

在公开号为CN101728492A的中国专利申请中可以发现更多关于现有的相变存储器的信息。

在实际中发现，现有技术制作的相变存储器的良率低，相变存储器的工作可靠性无法满足应用的要求。

发明内容

本发明解决的问题是提供了一种相变存储器的制作方法，提高了制作的相变存储器的良率，提高了相变存储器的工作可靠性。

为解决上述问题，本发明提供了一种相变存储器的制作方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有底部电极和与所述底部电极齐平的第一介质层；

在所述第一介质层表面形成第二介质层，所述第二介质层内形成有沟槽，所述沟槽露出下方的底部电极；

在所述沟槽的侧壁形成侧墙；

对所述底部电极进行预清理的步骤；对所述底部电极进行绝缘处理，在所述底部电极的表面形成绝缘层；

在所述第二介质层表面和所述沟槽内形成相变层，所述相变层至少填充满所述沟槽且覆盖于所述绝缘层表面。

可选地，所述预清理的步骤利用等离子体刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺进行。

可选地，所述等离子刻蚀工艺利用惰性气体产生的惰性气体离子作为轰击离子，所述等离子体刻蚀工艺的功率范围为100～1000瓦，时间范围为2～100秒。

可选地，所述湿法刻蚀利用含氟的酸溶液进行。

可选地，所述绝缘层的厚度范围为10～25埃。

可选地，所述绝缘处理为利用等离子体处理工艺、低温氧化工艺或离子注入工艺进行。

可选地，所述底部电极的材质为晶态硅，所述等离子体处理工艺利用绝缘离子与所述底部电极表面的硅结合，在所述底部电极表面形成所述绝缘层。

可选地，所述绝缘离子为氧离子，形成的所述绝缘层为氧化硅；或所述绝缘离子为氮离子，形成的所述绝缘层为氮化硅；或所述绝缘离子为氧离子和氮离子的混合，形成的所述绝缘层为氮氧化硅。

可选地，所述氧化工艺为在低温环境下，将所述底部电极放置于氧气的环境中，所述氧气与所述底部电极表面硅结合，在所述底部电极的表面形成氧化硅，所述氧化硅作为所述绝缘层。

可选地，所述氧化工艺的低温环境的温度范围为300～500摄氏度，所述氧气的流量范围为100～2000sccm。