[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4。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，所述沟槽的位置与所述底部电极102的位置对应，即所述沟槽102位于所述底部电极102上方。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。

接着，请参考图3，进行化学气相沉积工艺，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。

最后，请参考图4，进行化学机械研磨工艺，去除位于所述第二介质层103和沟槽上方的多余的相变层106，使得研磨后的相变层106与所述第二介质层103齐平。

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。

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，所述方法提高了相变存储器的良率。

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；

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第二介质层表面；

在所述相变层上方形成牺牲层，所述牺牲层用于保护所述沟槽内的相变层；

进行平坦化工艺，去除所述牺牲层和位于所述沟槽外部、第二介质层表面的相变层，使得所述沟槽内的相变层与所述第二介质层齐平。

可选地，所述相变层的材质为硫族化合物，所述牺牲层的材质为硫族化合物或含氮的硫族化合物。

可选地，所述含氮的硫族化合物中的氮元素的含量不超过20％。

可选地，所述相变层的材质为Si-Sb-Te、Ge-Sb-Te、Ag-In-Te或Ge-Bi-Te；所述牺牲层的材质为Si-Sb-Te-N、Ge-Sb-Te-N、Ag-In-Te-N或Ge-Bi-Te-N。

可选地，所述牺牲层的厚度范围为20～200埃。

可选地，当所述牺牲层的材质为硫族化合物时，所述牺牲层的制作方法为化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、等离子增强化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺。

可选地，所述化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、等离子增强化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺的温度低于200摄氏度。

可选地，所述化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、等离子增强化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺的温度低于200摄氏度。

可选地，当所述牺牲层的材质为含氮的硫族化合物时，所述牺牲层的制作方法为在含氮的气体环境中进行溅射工艺。