相变存储器制造技术

本发明专利技术的实施例可以包括一种半导体结构

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相变存储器

技术介绍

[0001]本专利技术涉及半导体器件，尤其涉及形成用于相变材料的加热元件。
[0002]相变存储器(PCM)器件使用相变材料存储数据，例如，诸如硫族化物合金，其转换为晶态或非晶态。电极可提供通过PCM器件的电流以产生热量，所述热量实现PCM中的结晶相与非晶相之间的相变。相变材料的每一状态具有不同的电阻特性。具体地，处于结晶状态的相变材料具有低电阻，而处于非晶状态的相变材料具有高电阻。在离散的情况下，晶态通常被称为具有逻辑电平“0”的“置位(set)状态”，而非晶态通常被称为具有逻辑电平“1”的“复位(reset)状态”。然而，在模拟计算中，PCM的状态可为从0到1之间的任何值，且可存储权重。

技术实现思路

[0003]本专利技术的实施例可以包括半导体结构。半导体结构可以包括位于加热器上方的相变元件。加热器可以包括围绕电介质元件的导电元件。
[0004]本专利技术的实施例可以包括半导体结构。半导体结构可以包括位于加热器上方的相变元件。加热器可以包括围绕电介质元件的导电元件。电介质元件可以包括气隙。
[0005]本专利技术的实施例可以包括一种形成半导体结构的方法。该方法可包括在Mx+1电介质和Mx触点上共形沉积加热器衬里。该方法可包括在加热器衬里内形成加热器电介质。加热器电介质可以包括气隙。该方法可包括在加热器衬里上方形成凸起衬里(projection liner)。该方法可以包括在凸起衬里上方形成相变材料。
附图说明
[0006]图1示出了根据示例性实施例的起始衬底的截面图，其中起始衬底具有在绝缘体层级中的第一导电层；
[0007]图2示出了根据示例性实施例的在沉积第二绝缘体层级之后的截面图；
[0008]图3示出了根据示例性实施例的在去除第一导电层之上的第二绝缘体层级的一部分之后的截面图；
[0009]图4示出了根据示例性实施例的通过沉积第一导电衬里、第二导电衬里和在第一导电层上方具有气隙的绝缘体来形成加热器之后的横截面图；
[0010]图5示出了根据示例性实施例的CMP之后的横截面图；
[0011]图6示出了根据示例性实施例的在加热器上方形成底部衬里之后的横截面视图；
[0012]图7示出了根据示例性实施例的在底部衬里之上沉积相变存储器的层之后的截面图；
[0013]图8示出了根据示例性实施例的相变存储单元形成之后的截面图；
[0014]图9示出了根据示例性实施例的在形成到相变存储器的连接之后的截面图。
[0015]附图的元件不一定按比例绘制，并且不旨在描绘本专利技术的具体参数。为了清楚和容易说明，元件的尺寸可能被夸大。应当参考详细描述以获得精确的尺寸。附图仅旨在描述
本专利技术的典型实施例，因此不应被认为是对本专利技术范围的限制。在附图中，相同的标号表示相同的元件。
具体实施方式
[0016]现在将参考附图在此更全面地描述示例性实施例，在附图中示出了示例性实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文阐述的示例性实施例。相反，提供这些示例性实施例是为了使本公开透彻和完整，并且将本公开的范围传达给本领域技术人员。在描述中，可以省略公知的特征和技术的细节，以避免不必要地模糊所呈现的实施例。
[0017]为了下文描述的目的，诸如“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”及其派生词的术语应参照如附图中所定向的所公开的结构和方法。诸如“上方”、“上覆”、“顶上”、“在顶部上”、“位于
”…
上或“位于顶上”的术语意指第一元件(诸如第一结构)存在于第二元件(诸如第二结构)上，其中诸如界面结构的中间元件可存在于第一元件和第二元件之间。术语“直接接触”是指第一元件(例如第一结构)和第二元件(例如第二结构)在两个元件的界面处没有任何中间导电、绝缘或半导体层的情况下连接。术语基本上或基本上类似是指其中长度、高度或取向的差异在明确引述(例如，语句没有基本上类似的术语)和基本上类似的变形之间不呈现实际差异的情况。在一个实施例中，基本上类似(及其派生物，例如，大约和近似)表示一般接受的工程或制造公差所引起的差异，高达例如10％的值偏差或10
°
的角度偏差。
[0018]为了不模糊本专利技术的实施例的呈现，在以下详细描述中，本领域已知的一些处理步骤或操作可以被组合在一起以用于呈现和用于说明目的，并且在一些实例中可能没有被详细描述。在其它情况下，可能根本不描述本领域已知的一些处理步骤或操作。应当理解，下面的描述更集中于本专利技术的各种实施例的区别特征或区别元素。
[0019]相变材料可用于产生用于半导体装置中的相变存储器。这种材料具有这样的特性，即当它们经历物理变化时，材料的电阻变化，这允许该材料充当逻辑1或0。这种变化可以通过加热该材料以改变材料的结晶特性来实现，以实现电阻的变化。在本专利技术的某些实施例中，该加热由位于相变材料下方的电阻加热元件进行。电阻加热元件可以使用具有比执行电阻加热的周围导电元件低的热容量的电介质芯。这可以使得能够实现包含相变存储器和加热器的存储器单元，其可以在较低电压下经历热加热。
[0020]参考图1，M
x
层级10包含M
x
电介质100和M
x
导电材料110。M
x
电介质100可包括任何合适的电介质材料，例如氧化硅、氮化硅、氢化硅碳氧化物、硅基低k电介质或多孔电介质。可以使用已知的合适的沉积技术来形成M
x
电介质100，例如原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积、旋涂沉积或物理气相沉积(PVD)。M
x
电介质100可具有从约100nm到约500nm范围的厚度，并在其间变化，但小于100nm和大于500nm的厚度也是可接受的。
[0021]继续参考图1，M
x
导电材料110可以是例如在典型互连结构中发现的典型的线、通孔或导线。M
x
导电材料110可由导电互连材料制成，包括例如铜、铝或钨。导电互连材料可以使用填充技术形成，例如电镀、无电镀、化学气相沉积、物理气相沉积或方法的组合。导电互连材料还可以包括掺杂剂，诸如例如锰、镁、铜、铝或其它已知的掺杂剂。在一些实施例中，
在M
x
层级10中，可以在M
x
导电材料110和M
x
电介质100之间形成各种阻挡层(barrier)或衬里(未示出)。在一个实施例中，衬里可以包括例如氮化钽层，随后是钽层。其它阻挡衬里可包括单独的或与任何其它合适的衬里组合的钴或钌。在一些实施例中，M
x
导电材料110可以是线或通孔。
[0022]参考图2，M
x+1
级20可以形成为包含M
x
电介质120。M
x+1
电介质120可包括任何合适的电介质材料，例如氧化硅、氮化硅、氢化硅碳氧化物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种存储器结构，包括：位于加热器上方的相变元件：以及其中，所述加热器包括围绕电介质元件的导电元件。2.根据权利要求1所述的结构，其中所述电介质元件包括气隙。3.根据权利要求1或2所述的结构，其中所述导电元件包括第一导电衬里和第二导电衬里。4.根据权利要求3所述的结构，其中所述第二导电衬里为所述第一导电衬里的电阻的约0.05至约0.5倍。5.根据前述权利要求中任一项所述的结构，还包括在所述加热器和所述相变元件之间的凸起衬里。6.根据前述权利要求中任一项所述的结构，其中，所述电介质元件的材料选自由以下组成的组：SiN、SiO2和SiCxOy。7.根据权利要求2至6中任一项所述的结构，其中所述气隙包括包含所述电介质元件的区域的体积的至少0.1％。8.根据权利要求3至7中任一项所述的结构，其中所述第一导电衬里的材料选自由以下组成的组：TaN和SiN。9.根据权利要求3至8中任一项所述的结构，其中所述第二导电衬里的材料选自由以下组成的组：TiN、石墨烯、TaN、W、Cu、Ru、Au、和Pt。10.根据权利要求5至9中任一项所述的结构，其中所述凸起衬里的材料是TaN。11.一种存储器结构，包括：相变元件，位于加热器上方的凸起衬里上，以及其中，所述加热器包括围绕电介质元件的导电元件，其中，所述电介质元...

【专利技术属性】
技术研发人员：玉仁祚，A，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：