[发明专利]相变存储器件及其形成方法

说明书

方法包括在衬底上方形成介电层，该介电层具有顶面；在介电层中蚀刻开口；在开口内形成底电极，该底电极包括阻挡层；在开口内及在底电极上形成相变材料(PCM)层，其中，PCM层的顶面与介电层的顶面齐平或位于介电层的顶面的下方；以及在PCM层上形成顶电极。本申请的实施例涉及相变存储器件及其形成方法。

技术领域

本申请的实施例涉及相变存储器件及其形成方法。

背景技术

半导体存储器用于电子应用(包括例如收音机、电视、手机及个人计算器件)用集成电路中。一种半导体存储器是相变随机存取存储器(PCRAM)，其涉及在相变材料，如硫族化物材料中存储值。相变材料可以在非晶相(其中相变材料具有低电阻率)和晶相(其中相变材料具有高电阻率)之间转换以指示位码。PCRAM单元通常包括位于两个电极之间的相变材料(PCM)元件。

发明内容

本申请的一些实施例提供了一种形成相变存储器件的方法，包括：在衬底上方形成介电层，所述介电层具有顶面；在所述介电层中蚀刻开口；在所述开口内形成底电极，所述底电极包括阻挡层；在所述开口内及在所述底电极上形成相变材料(PCM)层，其中，所述相变材料层的顶面与所述介电层的所述顶面齐平或位于所述介电层的所述顶面的下方；以及在所述相变材料层上形成顶电极。

本申请的另一些实施例提供了一种形成相变存储器件的方法，包括：在第一导电部件上方沉积金属间介电(IMD)层；形成暴露所述第一导电部件的所述金属间介电层；在所述开口中形成第二导电部件；执行第一回蚀刻工艺以将所述第二导电部件凹进至所述开口中；在所述开口中和所述第二导电部件上方沉积相变材料(PCM)；执行第二回蚀刻工艺以去除所述相变材料的上部；以及在所述相变材料上沉积导电材料。

本申请的又一些实施例提供了一种相变存储器件，包括：金属化层，位于半导体衬底上方；金属间介电(IMD)层，位于所述金属化层上方；以及相变随机存取存储器(PCRAM)单元，所述相变随机存取存储器单元包括：底电极，位于金属间介电层中并与所述金属化层电连接；相变材料(PCM)层，位于所述底电极上并位于所述金属间介电层内，其中，所述金属间介电层围绕所述相变材料层，并且其中所述金属间介电层的顶面没有所述相变材料层；以及顶电极，位于所述相变材料层上和所述金属间介电层的所述顶面上。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1至图5示出了根据一些实施例的相变随机存取存储器(PCRAM)单元形成中的中间阶段的截面图。

图6至图8示出了根据一些实施例的PCRAM单元形成中的中间阶段的截面图。

图9根据一些实施例示出了电极回蚀刻工艺的工艺流程。

图10A至图10D示出了根据一些实施例的PCRAM单元的底电极的截面图。

图11至图14示出了根据一些实施例的PCRAM单元形成中的中间阶段的截面图。

图15和图16示出了根据一些实施例的PCRAM单元形成中的中间阶段的截面图。

图17示意性地示出了根据一些实施例的PCRAM阵列的立体图。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多用于实现本发明的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。