[发明专利]相变存储器的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种相变存储器的形成方法。

背景技术

相变存储器(Phase Change Random Access Memory，PCRAM)是一种新兴的非易失性存储器件，主要通过其中的固态相变材料在晶态和非晶态之间的可逆相变以实现存储的功能，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具有较大优势。

图1至图4是现有技术形成相变存储器的过程的剖面结构示意图。

请参考图1，提供衬底100，所述衬底100表面具有第一介质层101，所述第一介质层101内具有第一电极层102，所述第一电极层102的表面与第一介质层101的表面齐平；所述衬底100内具有晶体管（未示出），所述第一电极层102与所述晶体管电连接，所述晶体管用于驱动后续形成的相变层。

请参考图2，在所述第一介质层101和第一电极层102表面形成第二介质层103，所述第二介质层103内具有暴露出第一电极层102的开口104。

请参考图3，在所述开口104（如图2所示）内形成第二电极层105，所述第二电极层105用于对后续形成的相变层加热，使所述相变层在非晶态转和晶态之间进行转换。

请参考图4，在所述第二介质层103和第二电极层105表面形成相变层106；在所述相变层106表面形成第三电极层107。

当所述相变存储器执行“擦除”（RESET）操作时，与第二电极层105相接触的部分相变层106转变为非晶态，所述非晶态的相变层106具有较高电阻，即所述相变存储器被赋值为“0”；当所述相变存储器执行“写入”（SET）操作时，与第二电极层105相接触的部分相变层106转变为晶态，所述晶态的相变层具有较低电阻，即所述相变存储器被赋值为“1”。

然而，随着工艺节点的持续缩小，现有技术所形成的相变存储器的性能变差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种相变存储器的形成方法，改善所形成的第二电极层的质量，使所形成的相变存储器的性能改善。

为解决上述问题，本发明提供一种相变存储器的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底表面具有第一介质层，所述第一介质层内具有第一电极层，所述第一电极层的表面与第一介质层的表面齐平；在所述第一介质层和第一电极层表面形成第二介质层，所述第二介质层内具有暴露出部分第一电极层表面的开口；采用选择性无电沉积工艺在所述开口底部的第一电极层表面形成导电层，所述导电层的表面低于第二介质层表面；在所述导电层表面形成填充满所述开口的第二电极层；在所述第二电极层表面形成相变层。

可选的，所述导电层的材料为CoWP或CoMoP。

可选的，所述选择性无电沉积包括：沉积液包括氧化剂、还原剂和碱性溶液，所述碱性溶液的PH值为8.9～9，温度为20摄氏度～90摄氏度，

可选的，所述导电层的材料为CoWP时，所述氧化剂包括H₃P(W₃O₁₀)₄和CoSO₄·6H₂O，所述还原剂包括NaH₂PO₂，所述NaH₂PO₂的浓度为0.23摩尔/升～0.25摩尔/升。

可选的，所述碱性溶液为KOH溶液。

可选的，在形成导电层之前，所述开口的深宽比大于4。

可选的，在形成导电层之后，形成第二电极层之前，所述开口的深宽比为2～3.5。

可选的，所述导电层的厚度为100埃～500埃。

可选的，所述开口的形成工艺为：采用沉积工艺在第一电极层和第一介质层表面形成第二介质层；在所述第二介质层表面形成掩膜层，所述掩膜层暴露出与第一电极层位置对应的第二介质层表面；以所述掩膜层为掩膜，采用各向异性的干法刻蚀工艺刻蚀所述第二介质层，直至暴露出第一电极层为止，在所述第二介质层内形成开口；在形成开口之后，去除所述掩膜层。

可选的，所述掩膜层的材料为无定形碳，去除所述掩膜层的工艺为灰化工艺。

可选的，所述第二电极层的形成工艺为：在所述第二介质层表面、开口的侧壁表面和导电层表面形成阻挡薄膜；在所述阻挡薄膜表面形成填充满开口的导电薄膜；采用抛光工艺去除高于第二介质层表面的导电薄膜和阻挡薄膜，形成导电层和阻挡层，所述导电层和阻挡层构成第二电极层。