相变存储器的制作方法技术

本发明专利技术提供相变存储器的制作方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有底部电极和与所述底部电极齐平的第一介质层；在所述第一介质层表面形成第二介质层，所述第二介质层内形成有沟槽，所述沟槽露出下方的底部电极；在所述沟槽的侧壁形成侧墙；在所述第二介质层表面和所述沟槽内形成相变层，所述相变层至少填充满所述沟槽且覆盖于所述第二介质层表面；在所述相变层上方形成牺牲层，所述牺牲层用于保护所述沟槽内的相变层；进行平坦化工艺，去除所述牺牲层和位于所述沟槽外部、第二介质层表面的相变层，使得所述沟槽内的相变层与所述第二介质层齐平。本发明专利技术提高了相变存储器的良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及相变存储器的制作方法。
技术介绍
相变存储器(Phase Change Random Access Memory，PCRAM)技术是基于S.R.Ovshinsky在20世纪60年代末提出相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的。作为一种新兴的非易失性存储技术，相变存储器在读写速度、读写次数、数据保持时间、单元面积、多值实现等诸多方面对快闪存储器都具有较大的优越性，已成为目前非易失性存储器技术研究的焦点。在相变存储器中，可以通过对记录了数据的相变层进行热处理，来改变存储器的值。构成相变层的相变材料会由于所施加电流的加热效果而进入结晶状态或非晶状态。当相变层处于结晶状态时，PCRAM的电阻较低，此时存储器赋值为“0”。当相变层处于非晶状态时，PCRAM的电阻较高，此时存储器赋值为“1”。因此，PCRAM是利用当相变层处于结晶状态或非晶状态时的电阻差异来写入/读取数据的非易失性存储器。现有的相变存储器的制作方法请参考图1～图4。首先，请参考图1，提供半导体衬底100，在所述半导体衬底100表面形成有第一介质层101，所述第一介质层101内形成有底部电极102，所述底部电极102与所述第一介质层101齐平，所述底部电极102的材质为单晶硅。然后，仍然参考图1，在所述第一介质层101表面形成第二介质层103，所述第二介质层103内形成有沟槽，所述沟槽的位置与所述底部电极102的位置对应，即所述沟槽102位于所述底部电极102上方。接着，继续参考图1，在所述第二介质层103表面和所述沟槽的底部和侧壁形成侧墙介质层104，所述侧墙介质层104用于在所述沟槽的侧壁制作侧墙。然后，请参考图2，利用等离子体刻蚀工艺刻蚀所述侧墙介质层104，去除位于所述沟槽的底部和第二介质层103表面的侧墙介质层104，在所述沟槽的侧壁形成侧墙105。接着，请参考图3，进行化学气相沉积工艺，在所述第二介质层103的表面和沟槽内沉积相变层106，所述相变层106至少填充满所述沟槽。最后，请参考图4，进行化学机械研磨工艺，去除位于所述第二介质层103和沟槽上方的多余的相变层106，使得研磨后的相变层106与所述第二介质层103齐平。在公开号为CN101728492A的中国专利申请中可以发现更多关于现有的相变存储器的信息。在实际中发现，现有技术制作的相变存储器的良率低。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供了一种相变存储器的制作方法，所述方法提高了相变存储器的良率。为解决上述问题，本专利技术提供了一种相变存储器的制作方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有底部电极和与所述底部电极齐平的第一介质层；在所述第一介质层表面形成第二介质层，所述第二介质层内形成有沟槽，所述沟槽露出下方的底部电极；在所述沟槽的侧壁形成侧墙；在所述第二介质层表面和所述沟槽内形成相变层，所述相变层至少填充满所述沟槽且覆盖于所述第二介质层表面；在所述相变层上方形成牺牲层，所述牺牲层用于保护所述沟槽内的相变层；进行平坦化工艺，去除所述牺牲层和位于所述沟槽外部、第二介质层表面的相变层，使得所述沟槽内的相变层与所述第二介质层齐平。可选地，所述相变层的材质为硫族化合物，所述牺牲层的材质为硫族化合物或含氮的硫族化合物。可选地，所述含氮的硫族化合物中的氮元素的含量不超过20％。可选地，所述相变层的材质为Si-Sb-Te、Ge-Sb-Te、Ag-In-Te或Ge-Bi-Te；所述牺牲层的材质为Si-Sb-Te-N、Ge-Sb-Te-N、Ag-In-Te-N或Ge-Bi-Te-N。可选地，所述牺牲层的厚度范围为20～200埃。可选地，当所述牺牲层的材质为硫族化合物时，所述牺牲层的制作方法为化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、等离子增强化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺。可选地，所述化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、等离子增强化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺的温度低于200摄氏度。可选地，所述化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺、等离子增强化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺的温度低于200摄氏度。可选地，当所述牺牲层的材质为含氮的硫族化合物时，所述牺牲层的制作方法为在含氮的气体环境中进行溅射工艺。可选地，所述含氮的气体为氮气、氨气或氮气与氨气的组合。可选地，所述氩气与含氮的气体的流量比为15/1～200/1，所述溅射工艺的射频功率范围100～1000W。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术首先提供形成有底部电极和与所述底部电极齐平的第一介质层的半导体衬底，然后，在所述第一介质层表面形成沟槽；接着，在所述沟槽侧壁形成侧墙，然后，在所述沟槽内和第二介质层表面形成相变层，接着，在所述相变层上形成牺牲层，所述牺牲层可以防止化学机械研磨工艺中的研磨液损伤所述相变层；进一步优化地，所述相变层的材质为硫族化合物，所述牺牲层为硫族化合物，两者的材质相同，从而可以在进行化学机械研磨工艺时通过同样的研磨液将所述牺牲层去除，无需另外的去除所述牺牲层的步骤；进一步优化地，所述相变层的材质为硫族化合物，所述牺牲层为含氮的硫族化合物，从而所述氮元素能够防止化学机械研磨过程中对所述相变层的氧化作用，防止所述相变层厚度的减小。附图说明图1～图4是现有技术的相变层制作方法剖面结构示意图；图5是本专利技术的相变层制作方法流程图；图6～图10是本专利技术一个实施例的相变层制作方法剖面结构示意图。具体实施方式现有技术制作的相变存储器的良率低。经过专利技术人研究发现，造成所述相变存储器良率低的原因是：相变层结构在化学机械抛光过程中被抛光液腐蚀破坏或化学机械研磨过程中的副产物损伤破坏，所述副产物包括有机物或无机物的颗粒，所述颗粒会划伤所述相变层结构。由于所述相变层结构被破坏，从而使得相变层发生相变所需的相变电流增大，严重的情况还可能使得相变层无法发生相变，这降低了相变存储器的良率。具体地，请结合图3，所述相变层106是利用化学气相沉积工艺制作，由于制作相变层106时，所述第二介质层103上未覆盖掩膜层，因此，所述化学气相沉积工艺不仅会在所述沟槽上形成相变层，还会在所述第二介质层103上形成相变层。在同样的工艺时间内，在所述沟槽上形成的相变层与所述第二介质层103的表面形成的相变层的厚度相同，由于沟槽上的相变层需要将沟槽填满本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相变存储器的制作方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有底部电极和与所述底部电极
齐平的第一介质层；
在所述第一介质层表面形成第二介质层，所述第二介质层内形成有沟槽，
所述沟槽露出下方的底部电极；
在所述沟槽的侧壁形成侧墙；
在所述第二介质层表面和所述沟槽内形成相变层，所述相变层至少填充满
所述沟槽且覆盖于所述第二介质层表面；
在所述相变层上方形成牺牲层，所述牺牲层用于保护所述沟槽内的相变层；
进行平坦化工艺，去除所述牺牲层和位于所述沟槽外部、第二介质层表面
的相变层，使得所述沟槽内的相变层与所述第二介质层齐平。
2.如权利要求1所述的相变存储器的制作方法，其特征在于，所述相变层的
材质为硫族化合物，所述牺牲层的材质为硫族化合物或含氮的硫族化合物。
3.如权利要求2所述的相变存储器的制作方法，其特征在于，所述含氮的硫
族化合物中的氮元素的含量不超过20％。
4.如权利要求2所述的相变存储器的制作方法，其特征在于，所述相变层的
材质为Si-Sb-Te、Ge-Sb-Te、Ag-In-Te或Ge-Bi-Te；所述牺牲层的材质为
Si-Sb-...

【专利技术属性】
技术研发人员：任万春，向阳辉，宋志棠，刘波，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：