[发明专利]制造相变化记忆体的方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种相变化记忆体装置的制造方法。

背景技术

计算机或其他电子装置通常配置有各种类型的记忆体，例如随机存取记忆体(RAM)、只读记忆体(ROM)、动态随机存取记忆体(DRAM)、同步动态随机存取记忆体(SDRAM)、相变化随机存取记忆体(PCRAM)或快闪记忆体。相变化记忆体是非挥发性的记忆体，可通过量测记忆体单元的电阻值而获取储存于其中的数据。一般而言，相变化记忆体单元包含加热元件以及相变化单元，相变化单元会因为受热而发生相变化。当通入电流至加热元件时，加热元件将电能转变成热量，所产生的热量促使相变化单元发生相的改变，例如从非晶相(amorphous)转变成多晶相(polycrystalline)。相变化单元在不同的相具有不同的电阻值，经由侦测或读取相变化单元的电阻值，便得以判断记忆体单元的数据型态。目前，相变化记忆体的制造过程仍面临一些问题，因此有必要提出一种更好的制造方法。

发明内容

本发明的一方面是提供一种制造相变化记忆体的方法，此方法的其中一项技术效果是解决曝光制程中的对准问题。此方法的另一项技术效果是所制造的相变化记忆体能够有效防止相变化元件的材料扩散到邻近的介电层中。

根据本发明的各种实施方式，此方法包含以下的操作：(i)形成加热元件于半导体基材上；(ii)形成第一介电层于半导体基材及加热元件上方，其中第一介电层具有第一开口露出加热元件；(iii)形成阻障层于第一介电层上，并衬裹第一开口；(iv)形成相变化材料层于阻障层上，且填充第一开口；(v)移除一部分的相变化材料层以及一部分的阻障层，以露出第一介电层，并形成位于第一开口中的相变化元件；(vi)形成第二介电层于第一介电层上，其中第二介电层具有第二开口露出相变化元件(vii)形成电极材料层于第二介电层上，并填充第二开口；以及(viii)移除位于第二介电层上方的电极材料层的部分，而形成嵌设于第二开口的电极结构。

在某些实施方式中，上述半导体基材包含至少一个下电极以及至少一层介电层位于下电极的上方，介电层具有至少一个通孔暴露出下电极，而且加热元件形成在通孔中。

在某些实施方式中，加热元件的电阻值大于下电极的电阻值，且加热元件的宽度小于下电极的宽度。

在某些实施方式中，第一开口的宽度为下电极的宽度的约0.8倍至约1.5倍。

在某些实施方式中，第一开口的宽度大于加热元件的宽度。

在某些实施方式中，阻障层包含氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钛(Ti)或上述的组合或类似的材料，且电极结构包含氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、钛(Ti)或上述的组合或类似的材料。

在某些实施方式中，阻障层、加热元件以及电极结构包含至少一种相同的材料。

在某些实施方式中，第一开口具有底面及侧面，且阻障层包含底部及侧壁分别覆盖第一开口的底面及侧面。

在某些实施方式中，移除部分的相变化材料层以及部分的阻障层的操作包含：使用化学机械研磨移除位于第一介电层上方的阻障层和相变化材料层的部分。

在某些实施方式中，第一开口及第二开口分别具有第一宽度及第二宽度，且第二宽度为第一宽度的1.1倍至1.6倍。

附图说明

图1绘示根据本发明各种实施方式的制造相变化记忆体的方法的流程图；

图2-图10绘示本发明各种实施方式在不同制程阶段的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。

在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为简化附图，熟知的结构与装置仅示意性地绘示于图中。

在本文中使用空间相对用语，例如“下方”、“之下”、“上方”、“之上”等，这是为了便于叙述一元件或特征与另一元件或特征之间的相对关系，如图中所绘示。这些空间上的相对用语的真实意义包含其他的方位。例如，当图示上下翻转180度时，一元件与另一元件之间的关系，可能从“下方”、“之下”变成“上方”、“之上”。此外，本文中所使用的空间上的相对叙述也应作同样的解释。