[发明专利]相变化记忆体及其制造方法

说明书

一种相变化记忆体及其制造方法。制造相变化记忆体的方法包括以下操作：形成前驱结构；形成图案化硬遮罩层于第一导电材料层之上，其中图案化硬遮罩层与导电接触在第一导电材料层的法线方向上重叠；以图案化硬遮罩层为遮罩，蚀刻第一导电材料层，以形成锥形加热器于导电接触上；形成相变化层于锥形加热器上，其中相变化层具有接触区与锥形加热器的上表面接触；以及形成上电极于相变化层上。本揭露的制造相变化记忆体的方法具有制程简单的优点，且能够缩小锥形加热器与相变化层之间的接触面积，可以有效地提高加热效率。

技术领域

本揭示内容是关于一种相变化记忆体及制造相变化记忆体的方法。

背景技术

电子产品(例如手机、平板电脑以及数字相机)常具有储存数据的记忆体元件。已知记忆体元件可透过记忆体单元上的储存节点储存信息。其中，相变化记忆体利用记忆体元件的电阻状态(例如高阻值与低阻值)来储存信息。记忆体元件可具有一可在不同相态(例如晶相与非晶相)之间转换的材料。不同相态使得记忆体单元具有不同电阻值的电阻状态，以用于表示储存数据的不同数值。

相变化记忆体在操作时，可施加电流使得记忆体元件的温度提升以改变材料的相态。已知相变化记忆体元件的加热器与其耦接的记忆体元件具有较大的接触面积，此将增加表面孔洞的缺陷，且升温及降温的速度也较慢(高阻值与低阻值之间的转换不够迅速)，相对所需的电流量也较大。此外，传统的技术在制造小接触面积的加热器的制程需精确的对准机制，此导致制程繁复与难以控制，相对提升相变化记忆体的制造成本。因此，业界亟需一种新颖且有效率的制程以制备相变化记忆体。

发明内容

根据本发明的各种实施方式，提供一种制造相变化记忆体的方法，包括以下操作：(i)形成前驱结构，前驱结构包含第一介电层、导电接触、及第一导电材料层。第一介电层具有穿孔，且导电接触位于穿孔中。第一导电材料层位于第一介电层上；(ii)形成图案化硬遮罩层于第一导电材料层之上，其中图案化硬遮罩层与导电接触在第一导电材料层的法线方向上重叠；(iii)以图案化硬遮罩层为遮罩，蚀刻第一导电材料层，以形成锥形加热器于导电接触上；(iv)形成相变化层于锥形加热器上，其中相变化层具有接触区与锥形加热器的上表面接触；以及(v)形成上电极于相变化层上。

根据本发明的某些实施方式，在以图案化硬遮罩层为遮罩，蚀刻第一导电材料层的操作之前，进一步包含回蚀图案化硬遮罩层，以缩小图案化硬遮罩层的顶表面面积。

根据本发明的某些实施方式，形成锥形加热器的操作包含：蚀刻第一导电材料层，以形成图案化第一导电材料层，其中图案化第一导电材料层具有高地部分；移除图案化硬遮罩层；以及蚀刻图案化第一导电材料层，以形成锥形加热器于导电接触上。

根据本发明的某些实施方式，高地部分具有顶部宽度及底部宽度，且底部宽度大于顶部宽度，且锥形加热器具有斜面角度为3至30度。

根据本发明的某些实施方式，锥形加热器的斜面角度为3至10度。

根据本发明的某些实施方式，在形成相变化层于锥形加热器上的操作之前，还包含以下操作：共形地形成蚀刻停止层覆盖于第一介电层、锥形加热器、以及导电接触上；形成第二介电层覆盖蚀刻停止层；以及以化学机械研磨移除部分第二介电层与部分蚀刻停止层，以暴露出锥形加热器的顶表面。

根据本发明的某些实施方式，形成相变化层的操作包含形成第三介电层于第二介电层上，并覆盖锥形加热器，其中第三介电层具有第一开口暴露出锥形加热器的上表面；形成相变化材料层于第一开口中，并覆盖第三介电层的上表面；平坦化相变化材料层，以形成相变化层于第一开口中，并暴露第三介电层的上表面。

根据本发明的某些实施方式，形成上电极的操作包含移除相变化层的顶部部分，以形成第二开口；共形地形成第二导电材料层于第二开口中；以及平坦化第二导电材料层，以形成上电极。