[发明专利]相变存储器及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种相变存储器及其形成方法。

背景技术

随着信息技术的发展，市场对存储器件的需求越来越大，这种需要促进 了存储器件朝着高性能、低压、低功耗、高速及高密度方向发展。

相变存储器(phasechangeRandomAccessMemory,PCRAM)是在CMOS 集成电路基础上发展起来的一种非易失性存储器，其使用周期表中V族或VI 族的一种或一种以上元素的合金作为相变电阻，用相变电阻作为存储单元， 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，进而相变材料能够从有序的晶态(电阻较低)快速转变为无序的非晶 态(电阻较高)；当相变层处于结晶状态时，相变存储器的电阻较低，此时 存储器赋值为“0”。当相变层处于非晶状态时，相变存储器电阻较高，此时 存储器赋值为“1”。因此，相变存储器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。

然而现有技术中的相变存储器的性能仍然不够理想，如何进一步提升相 变存储器的性能成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

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，以提升相变存储 器的性能。

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；

在所述衬底上形成包含碳化钛的底部电极；

在所述底部电极上形成与所述底部电极相接触的相变层；

在所述相变层上形成顶部电极。

可选的，形成底部电极的步骤包括：

采用原子层沉积、化学气相沉积或者物理气相沉积的方式形成所述包含 碳化钛的底部电极。

可选的，底部电极的材料为掺杂有氮的碳化钛。

可选的，采用化学气相沉积的方式形成所述底部电极，并采用四氯化钛 气体、甲烷气体以及氨气作为化学气相沉积的反应物。

可选的，化学气相沉积形成所述掺杂有氮的碳化钛的底部电极的步骤包 括：使沉积环境压强在0～40托的范围内，温度在300～700摄氏度的范围内， 反应气体流量在0～500标况毫升每分的范围内。

可选的，底部电极的材料为TiCxN1-x，其中x的取值在0～0.5的范围内。

可选的，形成底部电极的步骤包括：

在所述衬底上形成层间介质层；

在所述层间介质层中形成开口；

在所述开口以及层间介质层的表面形成包含碳化钛的材料层；

去除部分所述包含碳化钛的材料层，仅保留位于开口中的包含碳化钛的 材料层，以在所述开口中形成所述底部电极。

可选的，相变层的材料由GeSbTe、H₂Se、GeH₄或者SbH₃的一种或其组合 形成。

可选的，在形成相变层的步骤之后，在形成顶部电极的步骤之前，所述 形成方法还包括：

对所述相变层进行热处理。

可选的，对相变层进行热处理的步骤包括：

采用氮气和氢气作为热处理的保护气，并使热处理的温度在310～390摄 氏度的范围内，热处理时间在0～10分钟的范围内。

可选的，在形成相变层的步骤之后，在形成顶部电极的步骤之前，所述 形成方法还包括：

在所述相变层上形成接触层；

在所述接触层上形成盖帽层；

形成顶部电极的步骤包括：形成贯穿所述盖帽层，并接触所述接触层的 顶部电极。

可选的，盖帽层的材料为氮化物。

此外，本发明还一种相变存储器，包括：

衬底；

位于所述衬底上的底部电极，所述底部电极采用包含碳化钛的材料形成；

位于所述底部电极上，并与所述底部电极相接触的相变层；

位于所述相变层上的顶部电极。

可选的，所述底部电极的材料为掺杂有氮的碳化钛。

可选的，底部电极的材料为TiCxN1-x，其中x的取值在0～0.5的范围内。