相变存储器的形成方法技术

本发明专利技术公开了一种相变存储器的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括基底和形成在基底上的隔离层，且所述隔离层内形成有第一电极层、在隔离层表面形成绝缘层，形成覆盖所述绝缘层的牺牲层，且所述牺牲层为硫族合金和绝缘材料的混合物、在所述牺牲层和所述绝缘层内形成沟槽，所述沟槽暴露出所述隔离层内的第一电极层表面、在所述沟槽内填充相变层、形成覆盖所述绝缘层和相变层的第二电极层。本发明专利技术中相变层材料在所述牺牲层上的附着力较强，从而解决了现有技术中相变材料的附着力不强所带来的容易剥落的问题，相变存储器的质量好，并且降低了成本，工艺简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件的制造方法，特别涉及。
技术介绍
相变存储器(phasechange random access memory, PCRAM)是基于 20 世 纪 60 年代末70年代初提出的相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的。PCRAM存储器主要通过其中的固态相变材料在晶态和非晶态间的可逆相变来实现存储的功能。具体地，固态相变材料在处于非晶态时呈现高阻，晶态时呈现低阻，在加热条件下，所述固态相变材料会在晶态和非晶态之间发生可逆相变。固态相变材料可以被设定成一种电学状态并可以被复位。正如其他具有两种或更多种可辨别和可选择状态的材料一样，固态相变材料的两个稳定状态中的任一个都能被指定为逻辑I而另一个被指定为逻辑O。于是，固态相变材料就可以被用于存储器件，准确地说是非易失存储器。此外，利用晶态和非晶态之间的中间状态所固有的电阻率变化，还可以制造多位存储元件。故相变存储器被广泛认为是最具潜力的22nm的节点以下的存储器。现有技术形成相变存储器的方法为如图I所示，提供半导体衬底101，所述半导体衬底101内形成有第一电极层103 ；形成覆盖所述第一电极层103和半导体衬底101的绝缘层105，刻蚀所述绝缘层105形成沟槽(未图示)，所述沟槽底部暴露出半导体衬底101内的所述第一电极层103 ；如图2所示，在所述沟槽内填充相变层107 ；如图3所示,平坦化所述相变层107,使所述相变层107与所述绝缘层105齐平；如图4所示，形成覆盖所述相变层107和绝缘层105的隔离层109，并刻蚀所述隔离层109形成开口(未图示)，所述开口暴露出所述相变层107的表面；向所述开口中填充第二电极层111。其中，所述绝缘层105的材料为氧化物，所述相变层107的材料为GeiSbjTek,且O< i，j，k < 1，i+j+k = 1，以下简称GST。由于相变存储器中的固态相变材料GST在氧化物表面具有附着力较小，因此，在采用相变层107填充所述沟槽的过程中，GST薄膜容易从绝缘层105上剥落，而且在化学机械抛光的过程中，由于GST薄膜会受到研磨垫施加的切应力，也容易出现剥落的现象。固态相变材料GST的剥落，会降低相变存储器制造的成品率和可靠性。公开号为CN101271961A的专利文献公开了一种形成包括碲的相变材料层的方法和使用该相变材料层来制造相变存储器的方法，该方法需要在一定温度下将相变材料层中的碲挥发一部分，用以解决相变材料层容易剥落的问题，工艺过程复杂，挥发过程中对碲的含量难以控制。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，避免固态相变材料在制造相变存储器的过程中剥落。为解决上述问题，本专利技术提供了一种，包括提供半导体衬底，所述半导体衬底包括基底和形成在基底上的隔离层，且所述隔离层内形成有第一电极层；在隔离层表面形成绝缘层；形成覆盖所述绝缘层的牺牲层，且所述牺牲层为硫族合金和绝缘材料的混合物；在所述牺牲层和所述绝缘层内形成沟槽，所述沟槽暴露出所述隔离层内的第一电极层； 在所述沟槽内填充相变层；形成覆盖所述绝缘层和相变层的第二电极层。可选地，所述硫族合金为GeSbTe, GeTe, SbTe, AsSbTe, SbTe, GeBiTe, SnSbTe,InSbTe, GaSbTe 中的任一种。可选地，所述绝缘材料为SiN，HfO2, ZrO2, Al2O3, Ta2O5中的任一种。可选地，所述牺牲层中的绝缘材料占的比例为20% 80%。可选地，所述牺牲层的厚度为20 500 A。可选地，所述牺牲层的形成工艺为单靶磁控溅镀法或多靶磁控共溅镀法。可选地，所述绝缘层包括覆盖所述半导体衬底和第一电极层的刻蚀阻挡层以及覆盖所述刻蚀阻挡层的介电层。可选地，所述介电层的材料为氧化物。可选地，所述相变层的材料为为锗、锑、碲基化合物。可选地，所述相变层的材料为GeiSbjTek,且O < i, j, k < I, i+j+k = I。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术在相变存储器的形成过程中，不直接在绝缘层表面形成相变层，而是先在绝缘层表面形成牺牲层，然后以所述牺牲层为掩膜，刻蚀形成沟槽，之后再填充相变层。由于所述牺牲层的材料与相变层的材料GST之间具有较强的附着力，因此在填充相变层和平坦化所述相变层的时候，解决了 GST薄膜在氧化物表面附着力不强，容易从绝缘层上剥落，并导致相变层剥落的问题。从而提高相变存储器制造的成品率和可靠性。进一步的，由于所述牺牲层覆盖整个绝缘层表面，因此不需额外增加掩膜或光刻工艺，制造过程简单。再者，由于相变层的GST材料在所述牺牲层的材料表面附着力强，因此，在化学机械抛光的过程中，可以适当地加大研磨垫向下的加载力，使得相变层抛光到预定的平坦化效果所需的时间更短，并且抛光的质量更好，这有效地增加了相变存储器制造的工艺窗口，而且有助于提高第二电极层与相变层间的导电稳定性。附图说明图I 图4是现有技术的剖面结构示意图；图5是本专利技术的一实施例的流程示意图；图6 图12是本专利技术的一实施例的剖面结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。正如背景所述，现有的相变存储器的形成过程，在填充所述沟槽形成相变层107的过程中，GST材料不容易在氧化物表面沉积，容易从绝缘层上剥落，而且在化学机械抛光的过程中，由于受到研磨垫施加的切应力，也容易出现剥落的现象。固态相变材料GST的剥落，会影响相变存储器的成品率和可靠性。针对以上问题，本专利技术的专利技术人经研究后提供了一种。请参考图5，图5是本专利技术的流程示意图 执行步骤S201，提供半导体衬底，所述半导体衬底包括基底和形成在基底上的隔离层，且所述隔离层内具有第一电极层；执行步骤S203，在所述隔离层表面形成绝缘层；执行步骤S205，形成覆盖所述绝缘层的牺牲层，且所述牺牲层为硫族合金和绝缘材料的混合物；执行步骤S207，在所述牺牲层和所述绝缘层内形成沟槽，所述沟槽暴露出所述隔离层内的第一电极层表面；执行步骤S209，在所述沟槽内填充相变层；执行步骤S211，形成覆盖所述绝缘层和相变层的第二电极层。本专利技术先在绝缘层表面形成牺牲层，然后以所述牺牲层为掩膜，刻蚀形成沟槽，之后再在所述沟槽内填充与所述绝缘层齐平的相变层，可以解决上述问题。下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细的说明。为了更好的说明本专利技术的技术方案，请结合图6 图12示出的本专利技术的一实施例的示意图。请参考图6，执行步骤S201，提供半导体衬底，所述半导体衬底包括基底(未图示)和形成在基底上的隔离层301，且所述隔离层301内具有第一电极层303。在本实施例中，所述基底为玻璃基底。所述隔离层301可以为氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅，用于保护所述第一电极层303，及隔离所述第一电极层303防止漏电。在所述隔离层301内刻蚀形成开口，并向所述开口中填充形成所述第一电极层303。由于在所述隔离层301内形成第一电极层303的工艺为本领域技术人员所熟知，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任万春，宋志棠，
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：