[发明专利]一种相变存储器形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种相变存储器形成方法。

背景技术

相变存储器作为一种新兴的非易失性存储技术，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FLASH都具有较大的优越性，成为目前非易挥发性存储技术研究的焦点。相变存储技术的不断进步使之成为未来非易挥发性存储技术市场主流产品最有力的竞争者之

图1是现有的相变存储器的结构示意图，包括：形成于衬底100表面的晶体管，所述晶体管包括源极102、漏极102以及由栅介质层和栅电极层组成的栅极结构106；还包括形成于晶体管源极102或漏极102表面的底部电极130；形成在所述底部电极130表面的相变材料层140，以及形成在所述相变材料层140表面的顶部电极(未示出)。

具体地，当电流流经相变存储器时，所产生的焦耳热对相变材料层140进行加热，相变材料层140的材料就会从第一状态(例如非晶态)转变为第二状态(例如结晶态)；状态之间的转变可以因受热不同而选择性地可逆。相变材料层140的材料的两个稳定状态中的任一个都能被指定为逻辑1而另一个被指定为逻辑0。在公开号为US2006138393A1的美国专利中就提供了一种采用含锗前驱物进行低温沉积形成相变材料层140的方法。

在高密度相变存储器的设计和制造中，随着设计尺寸不断减小，减小相变材料层复位所需要的操作电压和功耗越来越重要。减小底部电极与相变材料层140之间的接触面积，从而增加底部电极与相变材料层140之间的接触电阻，以在工作电流不变的情况下产生更多的焦耳热，是减小相变材料层140复位所需要的操作电压和功耗的一种有效方法。

但是受现有光刻工艺的限制，底部电极与相变材料层140之间的接触面积依然比较大。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种相变存储器形成方法，以解决现有相变存储器中，底部电极与相变材料层之间的接触面积比较大的问题。

为解决上述问题，本发明的实施例提供一种相变存储器形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有第一底部电极，以及依次形成在所述第一底部电极表面的第一介质层、第二介质层、覆盖介质层；依次刻蚀所述覆盖介质层，第二介质层，形成暴露所述第一介质层的第一开口；

沿所述第一开口刻蚀所述第一介质层，形成暴露第一底部电极的通孔，所述刻蚀工艺同时去除全部或者部分厚度的所述覆盖介质层；

形成填充满所述通孔的导电层，并对所述导电层进行平坦化处理，直至暴露所述第一介质层，形成第二底部电极。

可选地，形成所述覆盖介质层的步骤包括：

在所述第二介质层表面形成第三介质层；

刻蚀所述第三介质层，形成暴露所述第二介质层的第四开口；

在所述第四开口的侧壁形成第四介质层，所述第四介质层具有暴露第二介质层的凹槽，剩余的所述第三介质层与第四介质层构成覆盖介质层。

可选地，所述第一开口的形成工艺包括：沿所述凹槽刻蚀所述第二介质层，直至暴露所述第一介质层，形成所述第一开口。

可选地，所述覆盖介质层和第一介质层的材料是二氧化硅。可选地，所述第二介质层的材料是氮化硅或者是氮氧化硅。可选地，在形成所述通孔的刻蚀工艺中，对所述第一介质层和覆盖介质层的刻蚀选择比相同。

可选地，所述第一介质层和覆盖介质层的材料是二氧化硅。

可选地，所述第二介质层的材料是氮化硅或者氮氧化硅。

可选地，采用选择性刻蚀工艺刻蚀所述第一介质层，所述刻蚀工艺对第一介质层和第二介质层的刻蚀选择比大于4。

可选地，所述第一底部电极和所述第二底部电极的材料是金属钨。

可选地，所述第一介质层的厚度是500-2000埃。

可选地，所述第二介质层的厚度是300-1500埃。

可选地，所述第三介质层的厚度是600-1500埃。

可选地，所述第四介质层的厚度是600-1500埃。

可选地，形成所述第二底部电极的步骤包括：

形成填充满所述通孔且覆盖所述第二介质层的导电层；

对所述导电层进行平坦化处理，直至暴露所述第一介质层，形成第二底部电极。