[发明专利]一种相变存储器单元的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，更确切地说，涉及TiON加热过渡层材料的制备方法。 

背景技术

相变存储器技术是基于Ovshinsky在20世纪60年代末(Phys.Rev.Lett.,21,1450～1453,1968)70年代初(Appl.Phys.Lett.,18,254～257,1971)提出的相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的，是一种价格便宜、性能稳定的存储器件。相变存储器可以做在硅晶片衬底上，其关键材料是可记录的相变薄膜、加热电极材料、绝热材料和引出电极材料等。相变存储器的基本原理是利用电脉冲信号作用于器件单元上，使相变材料在非晶态与多晶态之间发生可逆相变，通过分辨非晶态时的高阻与多晶态时的低阻，可以实现信息的写入、擦除和读出操作。 

相变存储器由于具有高速、高密度、高擦写循环次数、非易失性、功耗低、工艺兼容性好等优点，被国际半导体工业协会认为最有可能取代目前的闪存存储器而成为未来存储器主流产品和最先成为商用产品的器件。 

存储器的研究一直朝着高速、高密度、低功耗的方向发展。目前世界上从事相变存储器研发工作的机构大多数是半导体行业的大公司，他们关注的焦点都集中在如何尽快实现相变存储器的商业化上，因此相应的研究热点也就围绕其器件工艺展开：器件的物理机制研究，包括如何减小器件的操作电流，即降低功耗；器件结构设计和存储机理研究等；高密度器件阵列的制造工艺研究，包括如何实现器件单元的纳米尺度化问题、高密度器件芯片的工艺问题、器件单元的失效问题等。其中器件的功耗降低是非常关键和重要的，因为相变存储器器件单元的相变过程最终要靠金属互补氧化物半导体管的驱动来实现，为了实现与高密度存储芯片中的CMOS管功率相匹配，必需降低器件的功耗。降低器件功耗的方法有：减小电极与相变材料的接触面积；提高相变材料的电阻；在电极与相变材料之间或相变材料内部添加热阻层等等。而在电极与相变材料之间添加加热电极被认为是较简单易行的方法，目前通常采用的加热电极材料有W(IEDM,897,2003)、TiN(IEDM,901,2003)、TiON(Jpn.J.Appl.Phys.,43(8A):5243,2004；J.Appl.Phys.,100:054506,2006)、TiSiN(Semicond.Sci.Technol.,2006,21(8):1196-1201)、SiTaN(J.Electrochemical Society,2006,153(7):G685-G691)、 GeSi(Appl.Phys.Lett.,2006,89:053517)、GeSiN(Appl.Phys.Lett.,2007,91:073505)、多晶硅(Appl.Phys.Lett.,2008,92:113503)、SiSb(Electrochemical and Solid-State Letters,2008,11(6):H147-H149)、WO₃(Appl.Phys.Lett.,2008,92:223507)、C₆₀(Appl.Phys.Lett.,2008,92:013109)和CeO₂(Appl.Phys.Lett.,2010,96:203504)等，其中TiON不仅与半导体工艺完全兼容，且效果很好。寻求一种简单易行且与半导体工艺完全兼容的TiON制备方法就显得非常重要，这正是本发明的出发点。 

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种相变存储器单元的制备方法，用于达到与半导体工艺完全兼容的过渡层制备方法的效果。 

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种相变存储器单元的制备方法，该方法包括以下步骤： 

1)提供一衬底； 

2)在所述衬底上形成下电极层； 

3)在所述下电极层上形成加热电极TiN材料层； 

4)在所述加热电极材料层上采用氧等离子体处理形成过渡层； 

5)在所述过渡层上形成相变材料层； 

6)在所述相变材料层上形成黏附层； 

7)在所述黏附层上形成上电极层； 

8)在所述下电极层上形成引出电极层； 

9)继续后继常规工艺以形成相变存储器单元。 

优选地，所述步骤3)中的加热电极材料层的材料为TiN。