[发明专利]相变存储器的加热层制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种半导体制备技术领域的方法，具体是一种相变存储器的加热层制备方法。

背景技术

近来，已提出相变随机存取存储(Phase Change RAM，PCRAM)器件(简称相变存储器)作为非易失性半导体存储器件。相变存储器的单位存储单元使用相变材料作为数据储存介质。相变材料根据供应给它的热而具有两种稳定相(例如：非晶相和晶相)。已知的相变材料有Ge-Sb-Te(GST)化合物，其为锗(Ge)、锑(Sb)和碲(Te)的混合物。供应热以实现相变材料中的相变。

如果在接近相变材料的熔融温度的温度下将相变材料加热短时间且接着快速冷却，则相变材料从晶相变至非晶相。与之相反，如果在低于熔融温度的结晶温度下将相变材料加热长时间，接着慢慢冷却，则相变材料从非晶相变至晶相。相变材料在非晶相下比在晶相下具有更高的电阻率。因此，储存于相变存储单元中的数据是逻辑“1(非晶相，高电阻)”还是逻辑“0(晶相，低电阻)”可通过检测流经相变材料的电流来判定。

现有技术通过在相变存储器的下电极与相变层之间插入加热层以改善器件的热效应，如图1所示，相变存储器包括：

P型衬底100；

N+区域101，所述N+区域101位于所述P型衬底100上；

下电极102，所述下电极102位于所述N+区域101上，所述下电极102包括PN二极管结构，所示PN二极管结构包括：N型导电层和P型导电层，所述N型导电层位于所述N+区域101上，所述P型导电层位于所述N型导电层上；

加热层103，所述加热层103位于所述下电极102的P型导电层上；

相变层104，所述相变层104位于所述加热层103上；

上电极105，所述上电极105位于所述相变层104上；

绝缘介质层106，所述绝缘介质层106位于所述下电极102上的两端且所述绝缘介质层106紧挨所述加热层103和所述相变层104。

所述加热层103应该是不发生相变，且具有较高电阻和较低的热传导系数的材料。如：WO₃(三氧化钨)、Ta₂O₅(五氧化二钽)、SrS(硫化锶)、硅化物、Ge(锗)、非晶碳材料等等。

现有技术中相变存储器的结构并不限于图1所示的结构，如有的相变存储器中第一相变层位于下电极上，加热层位于第一相变层上，第二相变层位于加热层上。

但是现有技术制备其中加热层时多是采用离子注入的方法，如：在制备所述下电极102后，将Ge离子注入图1所示的下电极102的P型半导体区域内，从而形成含有Si原子、P型离子(多为硼离子)和Ge离子的加热层103。

采用上述离子注入的方法形成相变存储器的加热层有以下缺点(仍然以图1中注入Ge离子为例)：

1、离子注入的方式将产生大量晶格缺陷，且注入的杂质大部分停留在间隙位置处，因此还需要进行退火处理；

2、即便经过退火处理，加热层中Ge离子的浓度仍然是分布不均匀的，从而使得加热层的性能不均匀；

3、注入Ge离子的深度和浓度不易很好的控制，因此Ge离子可能会进入所述P型导电层，从而影响所述下电极102的性能。

发明内容

本发明解决的问题是：提供一种相变存储器的加热层制备方法，使得制备的加热层对其下面功能层的性能没有影响，且加热层中加热材料分布均匀、加热层的厚度和浓度能更好的得到控制。

为解决上述问题，本发明提供了一种相变存储器的加热层制备方法，包括：在下电极上形成加热层，形成加热层采用选择性外延方法，选择型外延的反应气体包括：Si原子和加热用粒子。

可选地，所述加热层的厚度范围为电阻率范围为10^-5～10²Ω·cm的。

可选地，所述加热用粒子包括：Ge离子、Ta离子、W离子、Sb离子或C原子中的一种。

可选地，形成所述加热层还包括：所述选择性外延的反应气体还包括硼离子。

可选地，所述外延方法包括：分子束外延(MBE)、超高真空化学气相沉积(UHV/CVD)外延、低压化学气相沉积(LPCVD)外延和减压化学气相沉积(RPCVD)外延中的任一种。

可选地，所述加热层位于所述下电极与相变层之间，所述相变层位于所述加热层上。

可选地，所述加热层位于第一相变层和第二相变层之间，所述第一相变层位于所述下电极上，所述第二相变层位于所述加热层上。