專利名稱：相變存儲器及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及一種相變存儲器及其形成方法。
背景技術(shù)：
相變存儲器作為一種新興的非易失性存儲技術(shù)，在讀寫速度、讀寫次數(shù)、數(shù)據(jù)保持時間、單元面積、多值實現(xiàn)等諸多方面對快閃存儲器FLASH都具有較大的優(yōu)越性，成為目前非易揮發(fā)性存儲技術(shù)研究的焦點。相變存儲技術(shù)的不斷進步使之成為未來非易揮發(fā)性存儲技術(shù)市場主流產(chǎn)品最有力的競爭者之一。圖I是現(xiàn)有的相變存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括形成于襯底100表面的晶體管，所 述晶體管包括源極102、漏極102以及由柵介質(zhì)層和柵電極層組成的柵極結(jié)構(gòu)106 ;還包括形成于晶體管源極102或漏極102表面的導(dǎo)電插塞130 ;形成在所述導(dǎo)電插塞130表面的相變材料層140，以及形成在所述相變材料層140表面的頂部電極(未示出)。具體地，當(dāng)電流流經(jīng)相變存儲器時，所產(chǎn)生的焦耳熱對相變材料層140進行加熱，相變材料層140的材料就會從第一狀態(tài)(例如非晶態(tài))轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙顟B(tài)(例如結(jié)晶態(tài))；狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變可以因受熱不同而選擇性地可逆，也就是說，相變材料層140的材料可以被設(shè)定成一種電學(xué)狀態(tài)并可以被復(fù)位。相變材料層140的材料的兩個穩(wěn)定狀態(tài)中的任一個都能被指定為邏輯I而另一個被指定為邏輯O。但是現(xiàn)有相變存儲器具有功耗大的缺點。在專利號為US2008173859的專利中提供了通過增加相變存儲器中的相變材料層的電流路徑來增加電阻，以降低相變存儲器的功耗的方法。但是這種方法不利于器件的小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例解決的問題是提供一種相變存儲器及其形成方法，以降低相變存儲器的功耗。為解決上述問題，本發(fā)明的實施例提供一種相變存儲器形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有晶體管、以及覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和晶體管的第一介質(zhì)層、貫穿所述第一介質(zhì)層，并與所述晶體管的源極或漏極電連接的導(dǎo)電插塞；還包括在所述導(dǎo)電插塞部分表面形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層具有與半導(dǎo)體襯底平行的第一表面，以及與所述導(dǎo)電插塞表面連接的第二表面；形成覆蓋第二表面的側(cè)墻導(dǎo)電層；在所述半導(dǎo)體襯底表面形成與所述第二介質(zhì)層齊平且與側(cè)墻導(dǎo)電層相鄰的第三介質(zhì)層；去除部分厚度的所述側(cè)墻導(dǎo)電層，形成開口 ； 形成填充滿所述開口的相變材料層?？蛇x地，形成覆蓋第二表面的側(cè)墻導(dǎo)電層的步驟包括形成覆蓋所述第二介質(zhì)層和第一介質(zhì)層的導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層表面具有高度差；刻蝕所述導(dǎo)電層，直至暴露所述第二介質(zhì)層，形成覆蓋第二表面的側(cè)墻導(dǎo)電層?？蛇x地，所述側(cè)墻導(dǎo)電層的寬度為100-200埃?？蛇x地，所述側(cè)墻導(dǎo)電層的材料是氮化鈦?？蛇x地，還包括形成覆蓋所述側(cè)墻導(dǎo)電層側(cè)壁的側(cè)墻介質(zhì)層?？蛇x地，所述側(cè)墻介質(zhì)層的材料是二氧化硅，厚度是200-500埃。可選地，在所述導(dǎo)電插塞部分表面形成第二介質(zhì)層的步驟包括在所述第一介質(zhì)層和導(dǎo)電插塞表面形成表面介質(zhì)層；在所述表面介質(zhì)層表面形成光刻膠層，所述光刻膠層與所述導(dǎo)電插塞的部分表面相對應(yīng)；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述表面介質(zhì)層，形成第二介質(zhì)層。 可選地，所述第二介質(zhì)層的材料是二氧化硅?？蛇x地，形成與所述第二介質(zhì)層齊平的第三介質(zhì)層的步驟包括形成覆蓋所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層、側(cè)墻導(dǎo)電層的停止層；形成覆蓋所述停止層的第四介質(zhì)層；對所述第四介質(zhì)層進行平坦化處理，直至暴露所述停止層；對所述停止層進行平坦化處理，直至暴露所述第二介質(zhì)層，形成第三介質(zhì)層?？蛇x地，所述停止層的材料是氮化硅，厚度為200-400埃?？蛇x地，采用化學(xué)機械研磨工藝對所述停止層進行平坦化處理，所述化學(xué)機械研磨工藝采用研磨顆粒為二氧化硅的研磨劑?？蛇x地，所述第四介質(zhì)層的材料是二氧化硅，厚度是2000-4000埃?？蛇x地，采用化學(xué)機械研磨工藝對所述第四介質(zhì)層進行平坦化處理，所述化學(xué)機械研磨工藝采用研磨顆粒為二氧化鈰的研磨劑?？蛇x地，采用回流刻蝕工藝去除部分厚度的所述側(cè)墻導(dǎo)電層，形成開口。相應(yīng)地，本發(fā)明提供通過上述方法所形成的相變存儲器，包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有晶體管，以及覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和晶體管的第一介質(zhì)層，貫穿所述第一介質(zhì)層，并與所述晶體管的源極或漏極電連接的導(dǎo)電插塞；覆蓋所述第一介質(zhì)層和導(dǎo)電插塞的隔離介質(zhì)層；還包括貫穿所述隔離介質(zhì)層的通孔，所述通孔暴露所述導(dǎo)電插塞的部分表面；位于所述通孔底部的側(cè)墻導(dǎo)電層；位于所述側(cè)墻導(dǎo)電層表面，且填充滿所述通孔的相變材料層?？蛇x地，所述側(cè)墻導(dǎo)電層的寬度為100-200埃。可選地，所述隔離介質(zhì)層包括第二介質(zhì)層和停止介質(zhì)層以及位于停止介質(zhì)層表面的第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層和第二介質(zhì)層位于所述側(cè)墻導(dǎo)電層的兩側(cè)。可選地，所述通孔內(nèi)還包括，位于所述側(cè)墻導(dǎo)電層表面，且覆蓋所述相變材料層的側(cè)壁的側(cè)墻介質(zhì)層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實施例具有以下優(yōu)點 本發(fā)明的實施例通過在所述導(dǎo)電插塞部分表面形成第二介質(zhì)層，在半導(dǎo)體襯底表面形成高度差，所以接下來所形成的覆蓋所述第二介質(zhì)層和第一介質(zhì)層的導(dǎo)電層的表面也具有了高度差，并且所述導(dǎo)電層位于所述第二介質(zhì)層第二表面的部分的厚度大于位于第二介質(zhì)層的第一表面和第一介質(zhì)層表面的部分的厚度，所以可以去除導(dǎo)電層位于第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的第一表面的部分，形成側(cè)墻導(dǎo)電層，并且所述側(cè)墻導(dǎo)電層的寬度近似等于原先形成的位于第二介質(zhì)層的第一表面和第一介質(zhì)層表面的導(dǎo)電層的厚度，而所述側(cè)墻導(dǎo)電層的寬度正好是側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層的接觸面的寬度，所以可以通過控制所述的側(cè)墻導(dǎo)電層的厚度而控制側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層的接觸面的寬度，并以此減小側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層的接觸面的面積，增加側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層之間的歐姆電阻；因為電流流經(jīng)導(dǎo)體時產(chǎn)生的焦耳熱與導(dǎo)體的電阻成正比，所以增加側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層之間的歐姆電阻可以減小相變存儲器的工作電流，從而降低相變存儲器的功耗。
進一步，在本發(fā)明的可選實施例中，在形成側(cè)墻導(dǎo)電層之后，形成覆蓋所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層、側(cè)墻介質(zhì)層、側(cè)墻導(dǎo)電層的停止層；形成覆蓋所述停止層的第四介質(zhì)層；對所述第四介質(zhì)層進行平坦化處理，直至暴露所述停止層；對所述停止層進行平坦化處理，直至暴露所述側(cè)墻導(dǎo)電層，形成第三介質(zhì)層。因為所述停止層的厚度很小，所以在對停止層進行平坦化處理的步驟中，容易得到光滑的界面，從而提高整個界面的均一性，并因此而提高相變存儲器的性能。


圖I是現(xiàn)有的相變存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的實施例所提供的相變存儲器的形成方法的流程示意圖；圖3至圖12是本發(fā)明的實施例所提供的相變存儲器的形成方法的剖面示意圖。
具體實施例方式由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有的相變存儲器的功耗比較大。發(fā)明人針對上述問題進行研究，嘗試了多種方法，最后把問題定位在增加相變材料層與底部導(dǎo)電層之間的歐姆電阻上，所述相變材料層與底部導(dǎo)電層電接觸，進一步定位在減小相變材料層與底部導(dǎo)電層之間的接觸面積。在本發(fā)明的實施例中，形成寬度較小的側(cè)墻導(dǎo)電層，所述側(cè)墻導(dǎo)電層構(gòu)成與相變材料層電接觸的底部導(dǎo)電層，從而增加相變材料層與側(cè)墻導(dǎo)電層之間的接觸電阻，因為電流流經(jīng)導(dǎo)體時產(chǎn)生的焦耳熱與導(dǎo)體的電阻成正比，所以增加側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層之間的歐姆電阻可以減小相變存儲器的工作電流，從而降低相變存儲器的功耗。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施方式
的限制。圖2是本發(fā)明第一實施例所提供的相變存儲器的形成方法的流程示意圖，包括步驟S101，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有晶體管，以及覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和晶體管的第一介質(zhì)層，貫穿所述第一介質(zhì)層，并與所述晶體管的源極或漏極電連接的導(dǎo)電插塞；步驟S102，在所述導(dǎo)電插塞部分表面形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層具有與半導(dǎo)體襯底平行的第一表面，以及與所述導(dǎo)電插塞表面連接的第二表面；步驟S103，形成覆蓋所述第二介質(zhì)層和第一介質(zhì)層的導(dǎo)電層；步驟S104，形成覆蓋所述導(dǎo)電層的覆蓋介質(zhì)層；步驟S105，去除部分覆蓋介質(zhì)層和導(dǎo)電層，形成覆蓋第二表面的側(cè)墻介質(zhì)層和側(cè)墻導(dǎo)電層；步驟S106，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成與所述第二介質(zhì)層齊平且與側(cè)墻導(dǎo)電層相鄰的第三介質(zhì)層；步驟S107，去除部分厚度的所述側(cè)墻導(dǎo)電層，形成開口 ；
步驟S108，形成填充滿所述開口的相變材料層。執(zhí)行步驟S101，參考圖3，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200表面形成有晶體管，以及覆蓋所述半導(dǎo)體襯底200和晶體管的第一介質(zhì)層210，貫穿所述第一介質(zhì)層210，并與所述晶體管的源極202或漏極202電連接的導(dǎo)電插塞220。所述半導(dǎo)體襯底200可以為硅襯底。絕緣層上的硅(SOI)等襯底。所述晶體管還包括由柵介質(zhì)層和柵電極層組成的柵極結(jié)構(gòu)。所述柵介質(zhì)層可以是二氧化硅，也可以是高k材料。所述柵電極層的材料可以是多晶硅，也可以是金屬材料。所述柵極結(jié)構(gòu)還可以包括側(cè)墻結(jié)構(gòu)。執(zhí)行步驟S102，參考圖4，在所述導(dǎo)電插塞220部分表面形成第二介質(zhì)層230，所述第二介質(zhì)層230具有與半導(dǎo)體襯底200平行的第一表面10,以及與所述導(dǎo)電插塞220表面連接的第二表面20。在本實施例中，所述第二介質(zhì)層230的材料是二氧化硅，厚度為1000-2000埃。在本實施例中，在所述導(dǎo)電插塞220部分表面形成第二介質(zhì)層230的步驟包括在所述第一介質(zhì)層210和導(dǎo)電插塞220表面形成表面介質(zhì)層；在所述表面介質(zhì)層表面形成圖案化的光刻膠層，所述光刻膠層與導(dǎo)電插塞的部分表面相對應(yīng)；以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述表面介質(zhì)層，形成第二介質(zhì)層230，所述第二介質(zhì)層230覆蓋導(dǎo)電插塞220的部分表面，然后去除光刻膠層。執(zhí)行步驟S103，參考圖5，形成覆蓋所述第二介質(zhì)層230和第一介質(zhì)層210的導(dǎo)電層 240。參考圖5,因為第二介質(zhì)層230和第一介質(zhì)層210之間具有高度差,所以所形成的導(dǎo)電層240的表面也具有高度差，所述高度差等于步驟S102中所形成的第二介質(zhì)層230的厚度。本實施例中，所述導(dǎo)電層240的厚度為100-200埃，所述導(dǎo)電層240的材料是氮化鈦。所述導(dǎo)電層240的厚度近似等于后續(xù)形成的側(cè)墻導(dǎo)電層沿圖5中平行于半導(dǎo)體襯底的方向的寬度，即近似等于后續(xù)形成的側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層的接觸面的寬度。在本實施例中，如果所述導(dǎo)電層240的厚度過大，會造成后續(xù)形成的側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層的接觸面的寬度比較大，不能有效增加后續(xù)形成的側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層之間的歐姆電阻；所述導(dǎo)電層240的厚度過小，可能會造成后續(xù)形成的側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層之間接觸不良，影響器件的性能。發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電層240的厚度在100-200埃的范圍內(nèi)既可以有效增加后續(xù)形成的側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層之間的歐姆電阻，又不會對器件的性能造成不可忽略的影響。在本發(fā)明的其他實施例中，所述導(dǎo)電層240的厚度在100-150埃的范圍內(nèi)，比如導(dǎo)電層240的厚度為120埃。執(zhí)行步驟S104，形成覆蓋所述導(dǎo)電層240的覆蓋介質(zhì)層270。請參考圖6，所述覆蓋介質(zhì)層270的材料是二氧化硅，厚度是200-500埃。所述覆蓋介質(zhì)層270的作用是在后續(xù)步驟中形成側(cè)墻介質(zhì)層，對后續(xù)步驟中所形成的側(cè)墻導(dǎo)電層形成保護。執(zhí)行步驟S105，參考圖7，去除部分覆蓋介質(zhì)層270和導(dǎo)電層240，形成覆蓋第二表面的側(cè)墻介質(zhì)層310和側(cè)墻導(dǎo)電層300。在本實施例中，依次刻蝕所述導(dǎo)電層240和覆蓋介質(zhì)層270，以第二介質(zhì)層230為 刻蝕停止層，形成依次覆蓋第二表面20的側(cè)墻介質(zhì)層310和側(cè)墻導(dǎo)電層300。參考圖6，因為所形成的導(dǎo)電層240和覆蓋介質(zhì)層270表面具有高度差，所述高度差等于第二介質(zhì)層230的厚度，并且刻蝕過程中對所述導(dǎo)電層240和覆蓋介質(zhì)層270的各部分的刻蝕速度相同，所以在所述刻蝕過程中部分導(dǎo)電層240和覆蓋介質(zhì)層270被保留，形成依次覆蓋第二表面20的側(cè)墻介質(zhì)層310和側(cè)墻導(dǎo)電層300。側(cè)墻介質(zhì)層310、側(cè)墻導(dǎo)電層300、第二介質(zhì)層230齊平。所形成的側(cè)墻導(dǎo)電層300的寬度等于前述步驟中所形成的導(dǎo)電層240的厚度，即側(cè)墻導(dǎo)電層300的寬度為100-200埃。所形成的側(cè)墻介質(zhì)層310的寬度等于前述步驟中所形成的覆蓋介質(zhì)層270的厚度，為200-500埃，材料為二氧化硅。在本實施例中，所形成的側(cè)墻介質(zhì)層310對側(cè)墻導(dǎo)電層300形成保護，在本其他實施例中，也可以不形成側(cè)墻介質(zhì)層310。執(zhí)行步驟S106，參考圖10，在所述半導(dǎo)體襯底200表面形成與所述第二介質(zhì)層230齊平且與側(cè)墻導(dǎo)電層300相鄰的第三介質(zhì)層280。在本發(fā)明的一個實施例中，形成第三介質(zhì)層280的步驟包括，形成覆蓋所述第一介質(zhì)層210、第二介質(zhì)層230、以及側(cè)墻介質(zhì)層310和側(cè)墻導(dǎo)電層300的第四介質(zhì)層，然后對所述第四介質(zhì)層進行平坦化處理直至暴露所述第二介質(zhì)層230，形成與所述第二介質(zhì)層230齊平的第三介質(zhì)層280。但是因為第二介質(zhì)層230與第一介質(zhì)層210之間存在高度差，所以為了平坦化后形成的第三介質(zhì)層280與第二介質(zhì)層230齊平，所形成的第四介質(zhì)層的厚度不能過小，在本發(fā)明的實施例中所述第四介質(zhì)層的厚度一般為2000-4000埃，材料為二氧化硅。因為第四介質(zhì)層的厚度比較大，所以在平坦化步驟中需要去除的厚度相應(yīng)地比較大，也因此不能很好地控制經(jīng)過平坦化處理所形成表面的均一性。如果經(jīng)過平坦化處理所形成的表面的均一性不夠好，會影響后續(xù)形成的相變存儲器的性能。針對上述問題，發(fā)明人經(jīng)過進一步的研究，在本發(fā)明的可選實施例中，形成第三介質(zhì)層280的步驟包括，參考圖8，形成覆蓋所述第一介質(zhì)層210、第二介質(zhì)層230、以及側(cè)墻介質(zhì)層310和側(cè)墻導(dǎo)電層300的停止介質(zhì)層320，在所述實施例中，所述停止介質(zhì)層320的材料為氮化硅，厚度為200-400埃；然后參考圖8，在所述停止介質(zhì)層320表面形成第四介質(zhì)層290 ;接著，參考圖9，對所述第四介質(zhì)層290進行平坦化處理，直至暴露所述停止介質(zhì)層320 ;再參考圖10，所述停止介質(zhì)層320進行平坦化處理直至暴露第二介質(zhì)層230，為了確保側(cè)墻導(dǎo)電層表面的所述停止介質(zhì)層320被完全去除，在可選實施例中，在所述平坦化步驟中會有200-300埃的過刻蝕量。在本發(fā)明的可選實施例中，在對所述第四介質(zhì)層290進行平坦化處理，直至暴露所述停止介質(zhì)層320的步驟中，采用化學(xué)機械研磨工藝，其中研磨劑為采用研磨粒子為二氧化鈰的研磨劑，采用研磨粒子為二氧化鈰的研磨劑可以使所述化學(xué)機械研磨工藝停止在停止介質(zhì)層320表面，并且研磨后所形成的表面的均一性很好。在本發(fā)明的可選實施例中，對所述停止介質(zhì)層320進行平坦化處理，采用的也是化學(xué)機械研磨工藝，其中研磨劑采用二氧化硅為研磨顆粒。因 為所述停止介質(zhì)層320厚度為200-400埃，所以研磨工藝中去除的厚度比較小，研磨工藝相對比較容易控制，可以形成均一性比較好的表面，形成如圖10所示的剖面。執(zhí)行步驟S107，參考圖11，去除部分厚度的所述側(cè)墻導(dǎo)電層300，形成開口 400。在本實施例中，采用回流蝕刻的方式，用含N和F的氣體(如NF3)進行部分厚度的側(cè)墻導(dǎo)電層的刻蝕。所述開口 400的深度過大可能會導(dǎo)致后續(xù)形成的相變材料層的填充變得很困難，開口 400的深度過小可能會造成后續(xù)形成的相變材料層與側(cè)墻導(dǎo)電層300的粘合度不夠高。在本發(fā)明的實施例中所述開口 400的深度為400-600埃，比如500埃。執(zhí)行步驟S108，參考圖12，形成填充滿所述開口 400的相變材料層500。在本實施例中，可以選用PVD或者CVD的方法形成填充滿所述開口的相變材料層500。因為在相變存儲器中，形成相變材料層的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，所以在此不再詳述。在后續(xù)工藝中還包括形成互連結(jié)構(gòu)。因為形成互連結(jié)構(gòu)的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，故在此不再詳述。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供通過上述方法所形成的相變存儲器，本發(fā)明的實施例所提供的相變存儲器包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有晶體管、以及覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和晶體管的第一介質(zhì)層、貫穿所述第一介質(zhì)層，并與所述晶體管的源極或漏極電連接的導(dǎo)電插塞；覆蓋所述第一介質(zhì)層和導(dǎo)電插塞的隔離介質(zhì)層；貫穿所述隔離介質(zhì)層的通孔，所述通孔暴露所述導(dǎo)電插塞的部分表面；還包括位于所述通孔底部的側(cè)墻導(dǎo)電層；位于所述側(cè)墻導(dǎo)電層表面，且填充滿所述通孔的相變材料層。在本實施例中，所述側(cè)墻導(dǎo)電層的寬度為100-200埃。參考圖12，在本發(fā)明的可選實施例中，所述隔離介質(zhì)層包括第二介質(zhì)層230，所述第二介質(zhì)層230包括第一表面和連接第一表面與導(dǎo)電插塞的第二表面,所述側(cè)墻導(dǎo)電層300和相變材料層500覆蓋所述第二表面；位于所述第一介質(zhì)層210表面的停止介質(zhì)層320，位于停止介質(zhì)層320表面的第三介質(zhì)層280，所述第三介質(zhì)層280和第二介質(zhì)層230位于所述側(cè)墻導(dǎo)電層300的兩側(cè)。在本發(fā)明的可選實施例中，所述通孔內(nèi)還包括，位于所述側(cè)墻導(dǎo)電層300表面，且覆蓋所述相變材料層500的側(cè)壁的側(cè)墻介質(zhì)層310。因為相變材料層與側(cè)墻導(dǎo)電層之間的歐姆電阻比較大，所以可以降低功耗，并因為相變材料層與側(cè)墻導(dǎo)電層之間界面光滑、均勻而可以進一步提高相變存儲器的性能。綜上，本發(fā)明的實施例通過在所述導(dǎo)電插塞部分表面形成第二介質(zhì)層，在半導(dǎo)體襯底表面形成高度差，所以接下來所形成的覆蓋所述第二介質(zhì)層和第一介質(zhì)層的導(dǎo)電層的表面也具有了高度差，并且所述導(dǎo)電層位于所述第二介質(zhì)層第二表面的部分的厚度大于位于第二介質(zhì)層的第一表面和第一介質(zhì)層表面的部分的厚度，所以可以去除導(dǎo)電層位于第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的第一表面的部分，形成側(cè)墻導(dǎo)電層，并且所述側(cè)墻導(dǎo)電層的寬度近似等于原先形成的位于第二介質(zhì)層的第一表面和第一介質(zhì)層表面的導(dǎo)電層的厚度，而所述側(cè)墻導(dǎo)電層的寬度正好是側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層的接觸面的寬度，所以可以通過控制所述的側(cè)墻導(dǎo)電層的厚度而控制側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層的接觸面的寬度，并以此減小側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層的接觸面的面積，增加側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層之間的歐姆電阻，因為電流流經(jīng)導(dǎo)體時產(chǎn)生的焦耳熱與導(dǎo)體的電阻成正比，所以增加側(cè)墻導(dǎo)電層與相變材料層之間的歐姆電阻可以減小相變存儲器的工作電流，從而降低相變存儲器的功耗。進一步，在本發(fā)明的可選實施例中，在形成側(cè)墻導(dǎo)電層之后，形成覆蓋所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層、側(cè)墻介質(zhì)層、側(cè)墻導(dǎo)電層的停止層；形成覆蓋所述停止層的第四介質(zhì)層；對所述第四介質(zhì)層進行平坦化處理，直至暴露所述停止層；對所述停止層進行平坦化處理，直至暴露所述側(cè)墻導(dǎo)電層，形成第三介質(zhì)層。因為所述停止層的厚度很小，所以在對停止層進行平坦化處理 的步驟中，容易得到光滑的界面，從而提高整個界面的均一性，并因此而提高相變存儲器的性能。本發(fā)明的實施例雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明的實施例，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的實施例的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明的實施例技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明的實施例技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的實施例的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明的實施例技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種相變存儲器的形成方法，包括 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有晶體管、以及覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和晶體管的第一介質(zhì)層、貫穿所述第一介質(zhì)層，并與所述晶體管的源極或漏極電連接的導(dǎo)電插塞； 其特征在于，還包括 在所述導(dǎo)電插塞部分表面形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層具有與半導(dǎo)體襯底平行的第一表面，以及與所述導(dǎo)電插塞表面連接的第二表面； 形成覆蓋第二表面的側(cè)墻導(dǎo)電層； 在所述半導(dǎo)體襯底表面形成與所述第二介質(zhì)層齊平且與側(cè)墻導(dǎo)電層相鄰的第三介質(zhì)層； 去除部分厚度的所述側(cè)墻導(dǎo)電層，形成開口 ； 形成填充滿所述開口的相變材料層。
2.依據(jù)權(quán)利要求I所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，形成覆蓋第二表面的側(cè)墻導(dǎo)電層的步驟包括形成覆蓋所述第二介質(zhì)層和第一介質(zhì)層的導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層表面具有高度差；刻蝕所述導(dǎo)電層，直至暴露所述第二介質(zhì)層，形成覆蓋第二表面的側(cè)墻導(dǎo)電層。
3.依據(jù)權(quán)利要求I所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，所述側(cè)墻導(dǎo)電層的寬度為100-200埃。
4.依據(jù)權(quán)利要求I所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，所述側(cè)墻導(dǎo)電層的材料是氮化鈦。
5.依據(jù)權(quán)利要求I所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，還包括形成覆蓋所述側(cè)墻導(dǎo)電層側(cè)壁的側(cè)墻介質(zhì)層。
6.依據(jù)權(quán)利要求5所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，所述側(cè)墻介質(zhì)層的材料是二氧化硅，厚度是200-500埃。
7.依據(jù)權(quán)利要求I所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，在所述導(dǎo)電插塞部分表面形成第二介質(zhì)層的步驟包括 在所述第一介質(zhì)層和導(dǎo)電插塞表面形成表面介質(zhì)層； 在所述表面介質(zhì)層表面形成光刻膠層，所述光刻膠層與所述導(dǎo)電插塞的部分表面相對應(yīng)； 以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述表面介質(zhì)層，形成第二介質(zhì)層。
8.依據(jù)權(quán)利要求I所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，所述第二介質(zhì)層的材料是二氧化硅。
9.依據(jù)權(quán)利要求I所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，形成與所述第二介質(zhì)層齊平的第三介質(zhì)層的步驟包括 形成覆蓋所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層、側(cè)墻導(dǎo)電層的停止層； 形成覆蓋所述停止層的第四介質(zhì)層； 對所述第四介質(zhì)層進行平坦化處理，直至暴露所述停止層； 對所述停止層進行平坦化處理，直至暴露所述第二介質(zhì)層，形成第三介質(zhì)層。
10.依據(jù)權(quán)利要求9所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，所述停止層的材料是氮化硅，厚度為200-400埃。
11.依據(jù)權(quán)利要求9所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，采用化學(xué)機械研磨工藝對所述停止層進行平坦化處理，所述化學(xué)機械研磨工藝采用研磨顆粒為二氧化硅的研磨劑。
12.依據(jù)權(quán)利要求9所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，所述第四介質(zhì)層的材料是二氧化硅，厚度是2000-4000埃。
13.依據(jù)權(quán)利要求9所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，采用化學(xué)機械研磨工藝對所述第四介質(zhì)層進行平坦化處理，所述化學(xué)機械研磨工藝采用研磨顆粒為二氧化鈰的研磨劑。
14.依據(jù)權(quán)利要求I所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，采用回流刻蝕工藝去除部分厚度的所述側(cè)墻導(dǎo)電層，形成開口。
15.一種相變存儲器，包括半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有晶體管、以及覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和晶體管的第一介質(zhì)層、貫穿所述第一介質(zhì)層，并與所述晶體管的源極或漏極電連接的導(dǎo)電插塞； 覆蓋所述第一介質(zhì)層和導(dǎo)電插塞的隔離介質(zhì)層；其特征在于，還包括 貫穿所述隔離介質(zhì)層的通孔，所述通孔暴露所述導(dǎo)電插塞的部分表面； 位于所述通孔底部的側(cè)墻導(dǎo)電層； 位于所述側(cè)墻導(dǎo)電層表面，且填充滿所述通孔的相變材料層。
16.依據(jù)權(quán)利要求15的相變存儲器，其特征在于，所述側(cè)墻導(dǎo)電層的寬度為100-200埃。
17.依據(jù)權(quán)利要求15的相變存儲器，其特征在于，所述隔離介質(zhì)層包括第二介質(zhì)層和停止介質(zhì)層以及位于停止介質(zhì)層表面的第三介質(zhì)層，所述第三介質(zhì)層和第二介質(zhì)層位于所述側(cè)墻導(dǎo)電層的兩側(cè)。
18.依據(jù)權(quán)利要求15的相變存儲器，其特征在于，所述通孔內(nèi)還包括，位于所述側(cè)墻導(dǎo)電層表面，且覆蓋所述相變材料層的側(cè)壁的側(cè)墻介質(zhì)層。
全文摘要
一種相變存儲器形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有晶體管，以及覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和晶體管的第一介質(zhì)層，貫穿所述第一介質(zhì)層，并與所述晶體管的源極或漏極電連接的導(dǎo)電插塞；其特征在于，還包括在所述導(dǎo)電插塞部分表面形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層具有與半導(dǎo)體襯底平行的第一表面，以及與所述導(dǎo)電插塞表面連接的第二表面；形成覆蓋第二表面的側(cè)墻導(dǎo)電層；形成與所述第二介質(zhì)層齊平的第三介質(zhì)層；去除部分厚度的所述側(cè)墻導(dǎo)電層，形成開口；形成填充滿所述開口的相變材料層。本發(fā)明還提供通過上述方法所形成的相變存儲器，本發(fā)明所提供的相變存儲器及其形成方法可以降低相變存儲器的功耗，提高其性能。
文檔編號H01L27/24GK102760831SQ20111010755
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者蔣莉, 黎銘琦 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司