專利名稱：相變層、存儲節(jié)點、以及相變存儲器的制造方法
相變層、存儲節(jié)點、以及相變存儲器的制造方法技術(shù)領(lǐng)域?qū)嵤├婕耙环N制造半導(dǎo)體存儲器的方法。其它實施例涉及一種形成相 變層的方法，使用形成相變層的方法制造存儲節(jié)點的方法，以及應(yīng)用制造存 儲節(jié)點的方法制造相變存儲器件的方法。
背景技術(shù)：
相變材料的分子結(jié)構(gòu)根據(jù)它的溫度可能為結(jié)晶狀態(tài)或非晶狀態(tài)。當(dāng)相變 材料為結(jié)晶時，相變材料的電阻可能相對地低。當(dāng)相變材料為非晶時，相變 材料的電阻可能相對高。相變存儲器件使用相變材料的上述特性來記錄數(shù)據(jù)。相變存儲器件可能 包括晶體管、以及通過接觸插塞電連接到晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)的存儲節(jié)點。相變層可能包括在存儲節(jié)點中。Ge2Sb2Te5 ( GST )可能為用來形成相變層的公知的材料。GST層可能通 過物理氣相沉積(PVD)法、金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)法和/或原 子層沉積(ALD )方法來形成。然而，當(dāng)用PVD法形成GST層時，GST層 的生長可能難于控制，以及GST層可能不密集。例如，為了實現(xiàn)高集成存 儲器件，相變層可能形成在受限結(jié)構(gòu)中。然而，應(yīng)用PVD法在受限結(jié)構(gòu)中 形成GST層可能是困難的。因而，為了解決上述問題，可以可選地應(yīng)用ALD法和/或MOCVD法來 形成GST層。然而，ALD法和/或MOCVD法可能在技術(shù)構(gòu)造中具有制造工 藝問題和限制。在應(yīng)用ALD法和MOCVD法制造相變材料中可能有困難。 例如，可能難于發(fā)展在相對低的溫度例如大約300。C或更低時可以使用的金 屬有機前驅(qū)體。發(fā)明內(nèi)容示范實施例提供了 一種相變層的形成方法，該相變層可以在受限結(jié)構(gòu)中 和在室溫下形成，以及可以在結(jié)晶狀態(tài)和非晶狀態(tài)之間相對快速地轉(zhuǎn)變。示范實施例也提供了 一種使用形成相變層的方法制造存儲節(jié)點的方法。示范實 施例也提供了 一種使用制造存儲節(jié)點的方法制造相變存儲器件的方法。根據(jù)示范實施例，提供了一種形成相變層的方法，其中相變層可以采用電化學(xué)沉積(ECD)方法形成。該方法可以包括通過混合溶劑和前驅(qū)體形 成電解液，每一個前驅(qū)體包括相變層的元素；陽極板和陰極板浸在電解液中 以相互隔離，其中陰極板為相變層將在其上沉積的襯底，設(shè)定相變層的沉積 條件，以及在陽極板和陰極板之間供應(yīng)電壓。相變層可能為選自由以下層組成的組中的一個包括選自由Ge、 Sb和 Te組成的組中至少兩個不同元素的層；In-Sb-Te層；以及Ge-Bi-Te層。前驅(qū) 體可能包括選自由Ge前驅(qū)體、Sb前驅(qū)體、以及Te前驅(qū)體組成的組中的至 少兩個，以及Ge前驅(qū)體可能為選自由氧化鍺、氯化鍺、澳化鍺、碘化鍺、 硫酸鍺以及硫化鍺組成的組中之一 。Sb前驅(qū)體可能為選自由氧化銻、氯化銻、溴化銻、碘化銻、硫酸銻以 及硫化銻組成的組中之一。Te前驅(qū)體可以選自由氧化碲、氯化碲、溴化碲、 碘化碲、硫酸碲以及硫化碲組成的組中之一。前驅(qū)體可以為由化物的前驅(qū)體。 卣化物的前驅(qū)體可能為選自由GeCl4、 SbCl3、 TeCl4、 GeBr4、 SbBr3、 TeBr4、 Gel4、 Sbl3、以及Tel4組成的組中之一?？蛇x4奪地，前驅(qū)體可以為氧化物前驅(qū)體。氧化物前驅(qū)體可以為Ge02、 Sb203以及Te02。形成電解液可以包括向電解液中添加螯合劑。在其上將沉 積相變層的襯底的表面可以由Au層、Pt層、Ti層、Ta層、TiN層、TaN層、 W層、WN層、WT層以及TiAlN層中之一覆蓋。根據(jù)示范實施例，制造存儲節(jié)點的方法可以包括根據(jù)示范實施例在底部 電極上形成相變層，以及在相變層上形成上部電極。制造存儲節(jié)點的方法可 以進(jìn)一步包括在形成相變層之后為了結(jié)晶相變層對相變層進(jìn)行退火。根據(jù)示范實施例，制造相變存儲器件的方法可以包括在襯底上形成開關(guān) 器件，以及根據(jù)示范實施例制造連接到開關(guān)器件的存儲節(jié)點。


通過結(jié)合所附附圖的下述更詳細(xì)地描述將更清楚地理解示范實施例。圖 1-11表現(xiàn)了在此描述的無限制、示范實施例。圖1為說明在根據(jù)示范實施例形成相變層的方法中所用電化學(xué)沉積裝置的結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖2為圖1的電化學(xué)沉積裝置的橫截面圖，說明了采用根據(jù)示范實施例 的電化學(xué)沉積方法形成相變層的方法；圖3為顯示在本發(fā)明人進(jìn)行的第一個實驗中形成的Sb-Te相變層的X線 衍射分析圖表；圖4至6為顯示在采用堿性水溶液作為溶劑的第二個實驗中形成的 Sb-Te相變層的表面(附圖的較上部分)和橫截面(附圖的較低部分)的掃 描電子顯微鏡(SEM)圖。圖7為顯示在第二個實驗中具有共晶成分的Sb-Te相變層(SbQ.76TeQ.24) 的特性的圖表。圖8至10為說明根據(jù)示范實施例在其中應(yīng)用形成圖2相變層的方法制 造相變存儲器件的方法的橫截面圖；以及圖11是根據(jù)示范實施例的相變存儲器件的存儲節(jié)點的橫截面圖。 需要說明的是這些附圖旨在說明在特定示范實施例中利用的方法、結(jié)構(gòu) 和/或材料的一般特性，以及對下述提供的書面描述作補充。然而，這些附圖 不是按比例的并可能不能精確地反映任一給出的實施例的精確結(jié)構(gòu)特性或 性能特性，并且不能解釋為定義或限定由示范實施例獲得的數(shù)值或特性的范 圍。尤其是，為了清楚分子、層、區(qū)域和/或結(jié)構(gòu)元件的相對厚度和定位可以 縮少或放大。在不同的附圖中使用相似或相同的附圖標(biāo)記旨在指示存在相似 地或相同的元件或特征。
具體實施方式
通過參考其中顯示示范實施例的相應(yīng)附圖現(xiàn)將對示范實施例作更全面 地表述。為了本申請的清楚在附圖中說明的層或區(qū)域的厚度可以放大。相同 的附圖標(biāo)記代表相同的元件。可以理解當(dāng)元件或?qū)颖幻枋鰹榱硪粋€元件或?qū)?上"、或"連接到"或 "耦合到，，另一個元件或?qū)訒r，它可以直接在其它元件或?qū)由希蛑苯舆B接 到或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在中間元件或?qū)?。相反地，?dāng)一個元 件被描述為"直接"在另一個元件或?qū)?上"、"直接連接到"或"直接耦 合到"另一個元件或?qū)訒r，沒有中間元件或?qū)哟嬖?。貫穿全文相同的附圖標(biāo) 記表述相同的元件。如在此使用的，術(shù)語"和/或"包括一個或多個相關(guān)列出的項目的任一個或全部組合?？梢岳斫?，雖然術(shù)語第一、第二、第三等可以在此用來表述多個元件、 組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不能 受這些術(shù)語的限制。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)分一個元件、組件、區(qū)域、層和/ 或部分與另一個元件、組件、區(qū)域、層和/或部分。因而，在不超出實施例的 教導(dǎo)的情況下，以下討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分能稱為第二元 件、組件、區(qū)域、層或部分。為了容易地描述，空間上的相對術(shù)語，例如"下面"、"下方"、"下"、"上 方"、"上"等等，在此可以用來描述圖中所示的一個元件或特征與另一個元 件或特征的關(guān)系?？梢岳斫獬嗽趫D中描述的方向之外，空間上的相對術(shù)語 旨在包含使用或操作中的器件的不同方向。例如，如果在圖中器件被翻轉(zhuǎn)， 描述為在其它元件或特征"下方"或"下"的元件將在此被取向為在其它元件或特征"上方'，。因而，典型的術(shù)語"下方(below)"可以包括上方和下 方兩個方向。器件可以有其它的取向(旋轉(zhuǎn)90度或其它方向)以及相應(yīng)地 解釋在此使用的空間上的相對描述符。在此使用的術(shù)語僅僅是為了描述特殊的實施例的目的并且不能意為對 實施例的限制。如在此使用的，單數(shù)形式"一"、"一個"和"該"也意在包 括復(fù)數(shù)的形式，除非上下文清楚地指示另外的意思。進(jìn)一步可以理解術(shù)語"包 括"和/或"包含"當(dāng)在說明書中使用時指定規(guī)定的特征、整體、步驟、操 作、元件和/或組件的存在，但是不排除額外的一個或多個其它特征、整體、 步驟、操作、元件、組件和/或其組的存在。參考對理想實施例(和中間結(jié)構(gòu))示意說明的橫截面圖在此描述示范實 施例。同樣地，由于例如制造技術(shù)和/或公差引起圖示形狀的變形是可以預(yù)見 的。因而，示范實施例不能被解釋為限制在此說明的區(qū)域的特殊形狀而是將 包括由例如制造引起的形狀偏差。例如，示出為矩形的注入?yún)^(qū)域?qū)⒌湫偷鼐?有倒圓的或彎曲的特征和/或在其邊緣處的注入濃度梯度而不是從注入到非 注入?yún)^(qū)域的二元改變。類似地，通過注入形成的掩埋區(qū)可能導(dǎo)致在位于掩埋 區(qū)和通過其發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域中的一些注入。因此，在圖中描述的 區(qū)域本質(zhì)上是示意性地并且它們的形狀不旨在說明器件區(qū)域的實際形狀以 及不旨在限制實施例的范圍。除非另有限定，在此使用的全部的術(shù)語(包括技術(shù)上的和科學(xué)的術(shù)語)具有該實施例所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員共同理解的相同的含義。進(jìn)一步可以景中它們的含義相同的含義并且不能解釋為理想的或過度正式的含義除非 在此清楚地如此限定。將描述根據(jù)示范實施例形成相變層的方法。相變層可以通過電化學(xué)沉積學(xué)沉積裝置。參考圖1,電解液12可以注入容器10,電解液12可以通過混 合溶劑和溶質(zhì)來形成。陽極板14和陰極板16可以安裝在容器10中。陽極 板14和陰極板16可以彼此分離開距離D，并且陽極板14和陰極板16的預(yù) 定或給出部分可以浸在電解液12中。相變層可以沉積在浸入電解液12中的部分陰極板16上。因而，其上沉 積有相變層的襯底可以為陰極板16。其上沉積有相變層的襯底的表面可以由 選自由Au、 Pt、 Ti、 Ta、 TiN、 TaN、 W、 WN、 WT以及TiAlN組成的組中 之一覆蓋。當(dāng)由連接到陽極板14和陰極板16的電源18供電時可以開始相 變層的沉積。在相變層沉積之前，陽極板14和陰極板16可以不連接到電源 18。溶劑可以為酸性或堿性水溶液和/或有機溶劑。溶質(zhì)可以為包括用來形成 相變層的元素的前驅(qū)體。因而，根據(jù)將形成的相變層溶質(zhì)可以是不同前驅(qū)體。 溶劑可以根據(jù)溶質(zhì)選擇。當(dāng)將沉積的相變層包括選自Ge、 Sb以及Te組成的組中至少兩種元素時， 例如，當(dāng)相變層為Sb-Te層或Ge-Sb-Te層時，溶質(zhì)可以包括選自由Ge前驅(qū) 體、Sb前驅(qū)體和Te前驅(qū)體組成的組中至少兩個前驅(qū)體。Ge前驅(qū)體可以為選 自由氧化鍺、氯化鍺、溴化鍺、碘化鍺、硫酸鍺、以及硫化鍺組成的組中之 一 。例如，Ge前驅(qū)體可以為Ge02 、 GeCl4 、 GeBr4和Gel4其中之一 。Sb前驅(qū)體可能為選自由氧化銻、氯化銻、溴化銻、碘化銻、硫酸銻、 以及硫化銻組成的組中之一。例如，Sb前驅(qū)體可以為選自Sb203、 SbCl3、 SbBr3和Sbl3組成的組中的一個。Te前驅(qū)體可能是選自氧化碲、氯化碲、溴 化碲、碘化碲、石克酸碲、以及石克化碲組成的組中之一。例如Te前驅(qū)體可以 為選自由Te02、 TeCl4、 TeBr4以及Tel4組成的組中之一。當(dāng)溶質(zhì)包括氧化物前驅(qū)體，例如，在上述列出的前驅(qū)體中的Ge02、 Sb203 以及Te02時，溶劑可以為水溶劑或極性溶劑。水溶劑可以為酸性和^M"生水 溶液之一。酸性水溶液可以為HC1、 H2S04、 HN03、 HC104或H202。堿性水溶液可以為KOH。當(dāng)溶質(zhì)包括上述列出的前驅(qū)體中的卣化物前驅(qū)體時，溶劑可以為有機溶 劑。有機溶劑可以為乙二醇、丙二醇、碳酸丙烯、氰化曱烷、甲苯和乙苯中的一個。卣化物前驅(qū)體可以為選自由包括(GeCU、 SbCl3、 TeCU)、 (GeBr4、 SbBr3、 TeBr4)以及(Gel4、 Sbl3、 Tel4)組成的組中的一個。圖2為圖1的電化學(xué)沉積裝置的橫截面圖，說明了采用根據(jù)示范實施例 的電化學(xué)沉積方法形成相變層的方法。參考圖2,將形成的相變層的源前驅(qū) 體和適合這些前驅(qū)體的溶劑可以被混合來形成電解液12?？梢钥刂魄膀?qū)體的 濃度和溶劑的pH值。電解液12可以注入容器10中至給定深度并且陽極板14和陰極板16可 以浸在電解液12中?？梢钥刂脐枠O板14和陰極板16之間的距離D。電解 液12可以直接通過在容器10中混合前驅(qū)體和溶劑而形成在容器10中。沉積條件將被設(shè)置。沉積條件是影響相變層沉積的因素，例如，電解液 12的溫度、電解液12的攪動速度，例如，在沉積期間攪拌電解液12的速度、 沉積時間、陽極板14和陰極板16之間的距離、施加在陽極板14和陰極板 16之間的電壓、以及電解液12的pH值。當(dāng)溶劑為酸性或i威性水溶液時電 解液12的溫度可以為從室溫至大約IO(TC，并且當(dāng)溶劑可以為有機溶劑時電 解液12的溫度可以為乂人室溫至大約200°C。當(dāng)溶劑為酸性或石威性水溶液時施加在陽極板14和陰極板16之間的電壓 可以為大約0.1V-大約2.5V,以及當(dāng)溶劑為有機溶劑時可以為大約1.0V-大約4.0V。電源18可以連接到陽極板14和陰極板16并且根據(jù)指定沉積條 件的電壓可以施加在陽極板14和陰極板16之間持續(xù)根據(jù)沉積條件的指定時 間。將描述本發(fā)明人根據(jù)上述順序進(jìn)行的沉積試驗以形成相變層。本發(fā)明人 進(jìn)行了第一至第四試驗。陰極板16是第一至第三襯底中的一個。第一襯底 為在其上依次層疊Si層、Si02層、Ti層和Au層的襯底。第二襯底為依次在 其上層疊Si層、SiCb層、Ti層、和TiN層的襯底。第三襯底包括在其上可 以沉積相變層的由Pt構(gòu)成的表面。酸性水溶液，也就是H2S04+HN03+HC104用作溶劑。使用包括0.05mo1 Ge02、大約O.Olmol Sb203、以及大約O.Olmol Te02的前驅(qū)體。包括溶劑和 前驅(qū)體的電解液的溫度可以保持在室溫，以及電解液的pH值保持在小于大約7。酒石酸作為螯合劑添加到電解液中來幫助Sb203前驅(qū)體的分解。根據(jù)施加到陰極板16的電壓使用第一或第二村底。在陽極板14和陰極板16之間施加大約1.8V的電壓持續(xù)第一時間以形 成相變層。第一襯底用作陰極板16。用作陰極板16的第一襯底被另一個新 的襯底取代并且保持電解液的濃度和pH值。然后，到在陽極板14和陰極板 16之間施加大約2.2V的電壓持續(xù)第二時間以形成相變層。作為陰極板16 的第一襯底被第二襯底取代，并且在陽極板14和陰極板16之間施加大約 2.2V的電壓持續(xù)第三時間以形成相變層。堿性水溶液，例如，大約2mo1的KOH ，用作溶劑。使用與第 一 實驗的 相同的前驅(qū)體。包括溶劑和前驅(qū)體的電解液的溫度保持在室溫，以及電解液 的pH值保持為大于大約7的恰當(dāng)?shù)闹?。由于與第一實驗相同的原因?qū)⒕剖?酸添加到電解液中。第三襯底用作陰極板16。在以上條件下，在大約0.3V至大約0.7V之間的電壓施加到陽極板14 和陰極板16之間以形成相變層。當(dāng)施加在陽極板14和陰極板16之間的電 壓改變時，用作陰極板16的第三襯底被另一個新的第三襯底取代，并且保 持電解液的濃度和pH值。石成性;容液，即，2mo1的KOH用為溶劑。0.05molGeO2、 O.Olmol Sb203 和0.02mol Te02用作前驅(qū)體，其中Te02的濃度與第二試驗相比增加大約 O.Olmol。包括溶劑和前驅(qū)體的電解液的溫度保持在室溫，并且電解液的pH 值保持為大于大約7的恰當(dāng)?shù)闹怠Ｓ捎谂c第一實驗相同的原因?qū)⒕剖崽砑?到電解液中。第三襯底用作陰極板16。在以上條件下，在大約0.3V至大約0.7V之間的電壓施加到陽極板14 和陰極板16之間以形成相變層。當(dāng)施加在陽極板14和陰極板16之間的電 壓改變時，用作陰極板16的第三襯底被另一個新的第三襯底取代，并且保 持電解液的濃度和pH值。有機溶劑，例如，丙二醇，用作溶劑。大約0.05mol GeCl4、大約O.Olmol SbCl3以及大約O.Olmol TeCU用作前驅(qū)體。包括溶劑和 前驅(qū)體的電解液的溫度保持在室溫。第一襯底用作陰極板16。在以上條件下，在大約1.0V至大約3.5V之間的電壓施加到陽極板14 和陰極板16之間以形成相變層。當(dāng)施加在陽極板14和陰極板16之間的電 壓改變時，用為陰極板16的第一襯底被另一個新的第一襯底取代，并且保 持電解液的濃度。下面的表格l示出了在第一至第四試驗中形成的相變層的成分分析。采用電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜(ICP-AES)來獲得分析。表格1溶劑電位 (V)襯底 (陰極)Ge/ (Ge+Sb+Te)Sb/ (Ge+Sb+Te)Te/ C Ge+Sb+Te)酸性1.8Au-0.4310.5682.2Au一0.4620.5362.2TiN一0.6190.380堿性 (I)0.3Pt-0.7590.2390.5Pt一0.7550.2430.7Pt一0.7580.241堿性 (II)0.3Pt一0.3940.6060.5Pt一0.3990.6010.7Pt一0.1510.849有機1.0Au一0.1110.8892.0Au-0.2820.7183.0Au0.1210.3320.5473.5Au0.1240.3600.516在表格l中，酸性表示第一實驗，堿性(I)表示第二試驗，堿性(II) 表示第三實驗，以及有機表示第四試驗。參考表格l, Sb-Te基相變層在第一至第三試驗中形成。在第一實驗中， 電壓越大，Sb的濃度越大并且Te的濃度越小。在第二試驗中，形成具有共 晶成分的Sb-Te基相變層(SbQ.76Teo.24)。在第三實驗中，分別在大約0.3V和 大約0.5V的電壓，形成具有金屬互化物成分的Sb-Te基相變層(Sb。.4Tea6 )。 除了 Te02前驅(qū)體的濃度有大約O.Olmol的不同之外第二和第三實驗的條件相 同。如上面以及第二和第三實驗的結(jié)果所示，沉積的相變層的成份比(Sb/Te) 可以通過控制前驅(qū)體的濃度而更容易地控制。在使用有機溶劑的第四試驗中，在大約1.0V和大約2.0V的電壓下在襯 底上形成Sb-Te基相變層。然而，當(dāng)電壓分別為大約3.0V和大約3.5V時， 包括大約12%Ge的Ge-Sb-Te基相變層形成在襯底上。圖3是顯示在第一個實驗中形成的Sb-Te相變層的X射線衍射分析圖 表。在圖3中，第一曲線G1示出了在大約1.8V電壓下層疊在Au層上的Sb-Te 相變層的分析。第二曲線G2示出了在大約2.2V電壓下層疊在Au層上的 Sb-Te相變層的分析。第三曲線G3示出了在大約2.2V電壓下層疊在TiN層 上的Sb-Te相變層的分析。參考圖3，在第一實驗中形成的所有Sb-Te相變 層具有非晶結(jié)構(gòu)。因而，在第一實驗中形成的Sb-Te相變層可以加熱結(jié)晶。 在圖3中的尖銳衍射峰P1可能是由于Au層用作襯底。圖4至6為顯示在采用堿性水溶液作為溶劑的第二個實驗中形成的 Sb-Te相變層20的表面(圖的上部分)和襯底的橫截面(圖的下部分)的掃 描電子顯微鏡(SEM)圖。圖4是在大約0.3V的電壓下形成的Sb-Te相變 層20的SEM圖像。圖5是在大約0.5V的電壓下形成的Sb-Te相變層20的 SEM圖像，以及圖6是在大約0.7V的電壓下形成的Sb-Te相變層20的SEM 圖像。參考圖4至6， Sb-Te相變層20的平坦度可以改善，并且它的厚度可能 相對均勻。在大約0.3V、大約0.5V以及大約0.7V的電壓下沉積速度分別為 大約19nm/min、大約25nm/min以及大約47nm/min。例4口，在大約0.3V電 壓下形成的Sb-Te相變層20的晶粒尺寸可能如50nm —樣小。圖7為顯示在第二個實驗中通過橢圓偏光法測得的具有共晶成分的 Sb-Te相變層(Sb0.76Te0.24)的特性圖表。在圖7中，第一線條Gll顯示具有 共晶成分的Sb-Te相變層的折射率-溫度關(guān)系，并且第二線條G22顯示吸收 系數(shù)-溫度關(guān)系。參考圖7,在大約14(TC下，具有共晶成分的Sb-Te相變層的折射率和 吸收系數(shù)可能更突然地改變。具有共晶成分的Sb-Te相變層的結(jié)晶狀態(tài)可能 更突然地從結(jié)晶狀態(tài)改變到非晶狀態(tài)，因此相變速度相對高。以下，將描述其中采用形成相變層的方法的制造相變存儲器件的方法。 圖8-10為橫截面圖，說明根據(jù)示范實施例在其中采用圖2形成相變層的方 法的制造相變存儲器件的方法，以及圖11為根據(jù)示范實施例的相變存儲器 件的存儲節(jié)點的橫截面圖。參考圖8,柵層疊(gate stack, GS )可以形成在襯底40的一部分有源 區(qū)上。GS可以通過依次層疊柵絕緣層48和柵電極50來形成。隔離物(未 標(biāo)出)可以進(jìn)一步形成在柵絕緣層48和柵電極50的一側(cè)上。GS可以用作掩膜從而將與襯底40的導(dǎo)電雜質(zhì)相反的導(dǎo)電雜質(zhì)，例如，n型注入物注入到 襯底40的有源區(qū)。第一和第二雜質(zhì)區(qū)域42和44可以形成在襯底40中，其 間具有GS。第一和第二雜質(zhì)區(qū)域42和44以及GS可以形成作為一種開關(guān) 元件的晶體管。在襯底40的柵絕緣層48下方的區(qū)域可以為溝道區(qū)46。覆蓋晶體管的第一絕緣夾層52可以形成在襯底40上。第一絕緣夾層52 可以由電介質(zhì)材料，例如，SiOx或SiOxNy構(gòu)成。暴露第二雜質(zhì)區(qū)域44的第 一接觸孔hl可以形成在第一絕緣夾層52中。導(dǎo)電材料可以填滿第一接觸孔 hl以形成導(dǎo)電插塞54。參考圖9，覆蓋導(dǎo)電插塞54暴露的上表面的底部電極56可以形成在第 一絕緣夾層52上，以及底部電極接觸層58可以形成在底部電極56上。底 部電極56可以由TiN或TiAlN構(gòu)成。作為選4奪地，底部電極56可以由包括 選自由Ag、 Au、 Al、 Cu、 Cr、 Co、 Ni、 Ti、 Sb、 V、 Mo、 Ta、 Nb、 Ilu、 W、 Pt、 Pd、 Zn以及Mg組成的組中至少一個的硅化物構(gòu)成。底部電極接觸層58可以由選自由Au、 Pt、 Ti、 Ta、 TiN、 TaN、 W、 WN、 WT以及TiAlN組成的組中的一個構(gòu)成。覆蓋底部電極56的第二絕緣 夾層60和底部電極接觸層58可以形成在第一絕緣夾層52上。第二絕緣夾 層60可以由與第 一絕緣夾層52相同的材料或不同的材料構(gòu)成。暴露底部電 極接觸層58的上部表面的第二接觸孔h2可以形成在第二絕緣夾層60中。在圖lO和ll中，為了便于描述省略了在第二絕緣夾層60和底部電極 56之下的層。參考圖10，相變層62可以形成在第二絕緣夾層60上來填滿 第二接觸孔h2。相變層62可以由Ge-Sb-Te層、In-Sb-Te層或Ge-Bi-Te層構(gòu) 成。相變層62可以由其它相變材4+構(gòu)成。例如，相變層62可以由二元素、 三元素、或四元素硫?qū)倩锊牧蠘?gòu)成。相變層62可以采用上述形成相變層 的方法形成。因而，當(dāng)形成相變層62時，圖9的所得的結(jié)構(gòu)可以安置在圖2 的電化學(xué)沉積裝置中陰極板16的一個位置上，以及電壓可以施加在圖2的 電化學(xué)沉積裝置中的底部電極接觸層58和陽極板14之間。在形成相變層62 之后，相變層62可以退火來結(jié)晶相變層62。退火也可以在形成上部電極66 之后形成。在形成相變層62之后，上部電極接觸層64可以形成在相變層62和形成在相變層62上方及下方的電極的存儲節(jié)點，因而完成相變存儲器件。 當(dāng)使用電化學(xué)沉積裝置形成相變層62時，相變層62也可以僅僅形成在如圖11中所示的第二接觸孔h2中。雖然在圖中沒有顯示，第二接觸孔h2 可以不由圖10中的相變層62充滿，而由底部電招j妻觸層58充滿。如上文 所述，示范實施例提供了一種應(yīng)用電化學(xué)沉積方法形成相變層的方法。因而， 相變層可以在室溫下、以增加的沉積速率形成至均勻厚度。電化學(xué)沉積方法可以是濕沉積的類型，采用根據(jù)示范實施例的方法形成 的相變材料可以填充在要求改善梯度覆蓋并具有增加的高寬比的微細(xì)結(jié)構(gòu) 中。因而，當(dāng)形成相變存儲器件的相變層時，受限區(qū)域例如納米級接觸孔可 以由相變材料填充。因而，當(dāng)相變層填充在微細(xì)結(jié)構(gòu)中時，可以減小復(fù)位電 流，并且因此可以減小晶體管的尺寸以及可以增加相變存儲器件的集成度。 采用上述方法形成的相變層的結(jié)晶狀態(tài)可以在大約140。C時從結(jié)晶狀態(tài)突變 到非晶狀態(tài)。這顯示出相變層的相變速度可以增加。因為根據(jù)示范實施例的相變層的表面粗糙度小于采用其它沉積工藝的 相變層的表面粗糙度，可以更容易地應(yīng)用作為后續(xù)工藝的化學(xué)機械拋光 (CMP)工藝。當(dāng)采用電化學(xué)沉積方法時，相變層的成分可以通過簡單地控制包括在電 解液中的前驅(qū)體的濃度來控制，以及因而可以更容易地控制相變層的成分。 通過簡單地增加摻雜材料到電解液中可以更容易地對相變層摻雜。電化學(xué)沉積裝置可以不需要用于物理氣相沉積(PVD)方法、金屬有機 化學(xué)氣相沉積(MOCVD)方法或原子層沉積(ALD)方法的昂貴的真空設(shè) 備，并且可以允許以相對大的規(guī)模制造相變存儲器件。形成相變存儲器件的 相變層的制造成本可以減小。雖然已參考其示范實施例具體顯示并描述了本發(fā)明時，但是該示范實施 例僅僅理解為描述意義并不是限定的目的。例如，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可 以理解可以對本示范實施例的存儲節(jié)點的結(jié)構(gòu)做出各種改變。可以包括PN 二極管代替晶體管。在保持示范實施例的上述技術(shù)范圍的情況下可以采用上 文沒有描述的制造包括相變層的相變存儲器件的方法。因而，示范實施例的 范圍不是通過示范實施例的詳細(xì)描述而是通過所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種形成相變層的方法，其中所述相變層采用電化學(xué)沉積方法形成。
2. 權(quán)利要求1所述的形成相變層的方法，包括通過混合溶劑和前驅(qū)體形成電解液，每一個前驅(qū)體包含所述相變層的元素；將陽極板和陰極板浸在所述電解液中以相互間隔，其中所述陰極板為將 在其上沉積所述相變層的襯底；設(shè)定所述相變層的沉積條件；以及在所述陽極板和所述陰極板之間供應(yīng)電壓。
3. 權(quán)利要求1所述的形成相變層的方法，其中所述相變層是選自由以下 層組成的組中的一個包括選自由Ge、 Sb以及Te組成的組中的至少兩個不 同元素的層；In-Sb-Te層；以及Ge-Bi-Te層。
4. 權(quán)利要求2所述的形成相變層的方法，其中所述前驅(qū)體包括選自由 Ge前驅(qū)體、Sb前驅(qū)體以及Te前驅(qū)體組成的組中的至少兩個，并且所述Ge 前驅(qū)體為選自由氧化鍺、氯化鍺、溴化鍺、碘化鍺、硫酸鍺以及硫化鍺組成 的組中的一個。
5. 權(quán)利要求4所述的形成相變層的方法，其中所述Sb前驅(qū)體為選自由 氧化銻、氯化銻、溴化銻、碘化銻、硫酸銻以及硫化銻組成的組中的一個。
6. 權(quán)利要求4所述的形成相變層的方法，其中所述Te前驅(qū)體為選自由 氧化碲、氯化碲、溴化碲、碘化碲、硫酸碲以及硫化碲組成的組中的一個。
7. 權(quán)利要求2所述的形成相變層的方法，其中所述溶劑為水溶劑或極性 溶劑，并且其中所述水溶劑為酸性水溶液和 減性水溶液中的一個。
8. 權(quán)利要求7所述的形成相變層的方法，其中所述酸性水溶液包括選自 由HC1、 H2S04、 HN03、 HC104和&02組成的組中的一個。
9. 權(quán)利要求7所述的形成相變層的方法，其中所述堿性水溶液包括 KOH。
10. 權(quán)利要求2所述的形成相變層的方法，其中所述溶劑為有機溶劑。
11. 權(quán)利要求IO所述的形成相變層的方法，其中所述有機溶劑為選自乙 二醇、丙二醇、石友酸丙烯、氰化曱烷、曱苯和乙苯中的一個。
12. 權(quán)利要求IO所述的形成相變層的方法，其中所述前驅(qū)體為卣化物前驅(qū)體。
13. 權(quán)利要求12所述的形成相變層的方法，其中所述囟化物前驅(qū)體為選自由GeCl4、 SbCl3、 TeCl4， GeBr4、 SbBr3、 TeBr4,以及GeLt、 Sbl3、 TeLt組 成的組中的一個。
14. 權(quán)利要求2所述的形成相變層的方法，其中所述前驅(qū)體為氧化物前 驅(qū)體。
15. 權(quán)利要求14所述的形成相變層的方法，其中所述氧化物前驅(qū)體為 Ge〇2、 Sb203以及Te02。
16. 權(quán)利要求2所述的形成相變層的方法，其中形成所述電解液包括將 螯合劑添加到所述電解液中。
17. 權(quán)利要求16所述的形成相變層的方法，其中所述螯合劑為酒石酸。
18. 權(quán)利要求2所述的形成相變層的方法，其中在其上將沉積所述相變 層的所述村底的表面用Au層、Pt層、Ti層、Ta層、TiN層、TaN層、W層、 WN層、WT層以及TiAlN層中之一覆蓋。
19. 權(quán)利要求2所述的形成相變層的方法，其中所述相變層為選自由以 下層組成的組中一個包括選自由Ge、 Sb以及Te組成的組中至少兩個不同 元素的層；In-Sb-Te層；以及Ge-Bi-Te層。
20. 權(quán)利要求5所述的形成相變層的方法，其中所述Te前驅(qū)體為選自由 氧化碲、氯化碲、溴化碲、碘化碲、硫酸碲以及硫化碲組成的組中的一個。
21. —種制造存儲節(jié)點的方法包括 在底部電極上形成權(quán)利要求1所述的相變層；以及 在所述相變層上形成上部電極。
22. —種制造相變存儲器件的方法，包括 在襯底上形成開關(guān)器件；以及制造連接到所述開關(guān)器件的根據(jù)權(quán)利要求21的所述存儲節(jié)點。
23. 權(quán)利要求21所述的制造存儲節(jié)點的方法，進(jìn)一步包括 在形成所述相變層之后為了結(jié)晶所述相變層而對所述相變層進(jìn)行退火。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種形成相變層的方法，一種采用形成相變層的方法制造存儲節(jié)點的方法，以及一種采用制造存儲節(jié)點的方法來制造相變存儲器件的方法。形成相變層的方法可以采用電化學(xué)沉積(ECD)方法。形成相變層的方法可以包括通過混合溶劑和前驅(qū)體形成電解液，每個前驅(qū)體包括相變層的元素；將陽極板和陰極板浸在電解液中以相互隔離，其中陰極板可以為將在其上沉積相變層的襯底；設(shè)定相變層的沉積條件；以及在陽極板和陰極板之間供應(yīng)電壓。
文檔編號H01L45/00GK101222020SQ20081000951
公開日2008年7月16日 申請日期2008年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月2日
發(fā)明者吳承真, 姜允善, 申雄澈, 白桂東 申請人:三星電子株式會社