专利名称：一种相变存储器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及微电子制造技术领域，特别涉及一种相变存储器的利记博彩app，该方法 避免了溅射、电镀、CVD等传统小孔填充方法的小孔填充质量不好、成本高等缺陷，在突破传 统金属插塞电极制备成本高、过程复杂的限制及提高相变存储器存储密度以及器件性能等 方面具有很大的优越性。
背景技术：
相变存储器 PRAM (phase change random access memory, PRAM)是一种新兴的半 导体存储器，与目前已有的多种半导体存储技术相比，包括常规的易失性技术和非易失性 技术，具有元件尺寸小、功耗低、可多级存储、循环寿命长、高速读取、抗辐照、耐高低温、抗 电子干扰和制造工艺简单(能和现在的集成电路工艺很好的相匹配)等优点。被认为最有 可能取代目前的SRAM、DRAM和FLASH等当今主流产品而成为未来存储器主流产品和最先成 为商用产品的下一代半导体存储器件。PRAM是以硫系化合物为存储介质，利用电能使相变材料在非晶态(高阻)与晶态 (低阻)之间的相互转换实现信息的写入与擦除，进而实现存储功能的。目前PRAM存在操 作电流过大以至CMOS电路无法很好地起到驱动作用的问题，可采用制备小尺寸插塞电极 的方法，减小GST材料与电极的接触面积，以减小操作电流。这就涉及到纳米尺寸小孔的金 属填充问题。目前，小孔填充的方法，主要有磁控溅射、电镀、CVD等，但是它们或多或少存在一 些不足，比如磁控溅射以及其它溅射方法的小孔填充能力不强，CVD方法成本较高；电镀方 法尽管成本低，但需要首先使用溅射方法制备一层金属种子层，而当小孔孔径缩小到一定 尺度后，溅射制备的金属种子层难以达到均勻覆盖，进而会导致电镀结果不佳。为了克服这 些纳米尺寸金属插塞电极制备的不足，本发明中采用无电化学镀方法制备金属插塞电极。 化学镀是一种不同于一般电镀的沉积方法，它主要是利用氧化还原反应使金属离子被还原 而沉积在基板表面.其主要特点有能够在非金属材料、陶瓷材料、高分子材料等非导体表 面沉积，不需要种子层；能够沉积在任何形状的镀件表面，沉积速率均勻，且不受镀件的形 状、尺寸的影响；设备简单低廉，反应条件温和，易于控制，大大降低了产品的成本.因此本 发明用简单而低成本的无电化学镀方法制备纳米尺寸金属插塞电极，并将其运用于PRAM 器件单元的制备中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相变存储器的利记博彩app，该方法采用化学镀方法制备插塞电极并且插塞电极作为上电极。且其制备过程简单、成本低廉，避免了溅射、电镀、CVD 等传统小孔填充方法的小孔填充质量不好、成本高等缺陷，能够突破传统金属插塞电极制 备成本高、过程复杂的限制，以及提高相变存储器存储密度和器件性能。为达到上述目的，本发明提供一种相变存储器的利记博彩app，该方法包括
步骤1 在衬底上淀积一层第一绝缘材料层；步骤2 在第一绝缘材料层上淀积一层金属层，作为相变存储器的下电极；步骤3 在金属层上制备一层相变材料层；步骤4 在相变材料层上用薄膜淀积工艺淀积一层第二绝缘材料层 ；步骤5 在第二绝缘材料层上采用微纳加工技术制备金属插塞电极的小孔；步骤6 采用无电化学镀的方法在小孔内填充金属作为插塞电极；步骤7 在第二绝缘材料层上淀积一层金属材料，作为相变存储器的上电极；步骤8 在金属材料上淀积一层第三绝缘材料层；步骤9 在第三绝缘材料层上钝化开孔；步骤10 在第三绝缘材料层上和钝化开孔内，再淀积一层金属电极层，完成相变 存储器的制作。其中所述衬底是半导体材料衬底，或者是包括相变存储器驱动电路的衬底。其中所述衬底上淀积的第一、第二和第三绝缘材料层是二氧化硅或氮化硅；第一、 第二和第三绝缘材料层的制备是采用溅射法、蒸发法、等离子体辅助淀积法、化学气相淀积 法、金属有机物热分解法、激光辅助淀积法或热氧化方法中的任一种。其中所述作为下电极的金属层和金属材料是钨、镍、铝、钛、氮化钛、铜、银、金或钼 中的一种；其中所述金属层和金属材料是采用溅射法、蒸发法和化学气相淀积法中的任一种 制备的。其中所述相变材料层是Ge2Sb2Te5, Ge1Sb2Te4, Sb2Te3、GeTe、Si2Sb2Te5 或 Sb，该相变 材料层具有存储功能。其中所述金属插塞电极小孔是用光刻和干法刻蚀方法制备的，该小孔的直径小于 200nmo其中所述在金属插塞电极小孔填充的金属是镍、铜或镍钨磷合金。本发明的有益效果是本发明提供的这种相变存储器的利记博彩app，采用薄膜工艺、光刻工艺、无电化学镀 小孔填充等工艺制备了纳米尺寸的金属插塞电极，并将此插塞电极作为相变存储器的上电 极。这种插塞电极阵列制备方法的特点在于小孔填充质量好，成本低，密度高，制备方便， 避免了使用溅射、电镀、CVD等技术小孔填充质量不好和成本高等不足。同时将其用于PRAM 电极加热层的制作中，方法简单，成本低廉，实现器件功能等。
为进一步描述本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其 中图1是本发明提供的相变存储器的制备方法的流程图；图2-图10是相变存储器器件制备方法的流程结构示意图。
具体实施例方式请参阅图1至图10所示，本发明介绍一种相变存储器的制备方法，包括如下步骤步骤1 在衬底101上淀积一层第一绝缘材料层102。所述衬底101是半导体材料 衬底硅片，或者是包括相变存储器驱动电路的衬底；所述的第一绝缘材料层102，可以是氧 化物、氮化物、硫化物或者是由氧化物、氮化物、硫化物中的至少两种构成的混合物中的任 一种；所述在衬底上生长的第一绝缘材料层102，可以是采用溅射法、蒸发法、等离子体辅 助淀积法、化学气相淀积法、金属有机物热分解法、激光辅助淀积法和热氧化方法中的一种 实现的(如图2所示)；步骤2 在第一绝缘材料层102上淀积一层金属层103，作为相变存储器的下电极； 所述作为下电极的金属层103，可以是钨、镍、铝、钛、氮化钛、铜、银、金或钼中的一种；所述 金属层103，可以是采用溅射法、蒸发法和化学气相淀积法中的一种制备的(如图3所示)；步骤3 在金属层103上制备一层相变材料层104 ；所述相变材料层104是具有存 储功能的相变合金材料，如Ge2Sb2Te5,GeiSb2Te4、Sb2Te3、GeTe、Si2Sb2Te5或Sb等(如图4所 示)；步骤4 在相变材料层104上用薄膜淀积工艺淀积一层第二绝缘材料层105 ；所述 的第二绝缘材料层105，可以是氧化物、氮化物、硫化物或者是由氧化物、氮化物、硫化物中 的至少两种构成的混合物中的任一种；所述在衬底上生长的第二绝缘材料层105，可以是 采用溅射法、蒸发法、等离子体辅助淀积法、化学气相淀积法、金属有机物热分解法、激光辅 助淀积法和热氧化方法中的一种实现的；所述金属插塞电极小孔106是用微纳加工技术制 备的且小孔直径在200nm以下(如图5所示)；步骤5 在第二绝缘材料层105上采用微纳加工技术制备金属插塞电极的小孔 106 ；所述金属插塞电极的小孔106是用微纳加工技术制备的且小孔直径在200nm以下(如 图6所示)；步骤6 采用无电化学镀的方法在小孔106内填充金属107作为插塞电极；所述在 金属插塞电极阵列小孔内填充的金属107是镍、铜或其它金属的一元、二元、三元合金等金 属材料(如图7所示)；步骤7 在第二绝缘材料层105上淀积一层金属材料108，作为相变存储器的上 电极；所述作为上电极的金属材料108，可以是钨、镍、铝、钛、氮化钛、铜、银、金或钼中的一 种；所述金属材料108，可以是采用溅射法、蒸发法和化学气相淀积法中的一种制备的(如 图8所示)；步骤8 在金属材料108上淀积一层第三绝缘材料层109 ；所述的第三绝缘材料 层109，可以是氧化物、氮化物、硫化物或者是由氧化物、氮化物、硫化物中的至少两种构成 的混合物中的任一种；所述在衬底上生长的第三绝缘材料层109，可以是采用溅射法、蒸发 法、等离子体辅助淀积法、化学气相淀积法、金属有机物热分解法、激光辅助淀积法和热氧 化方法中的一种实现的(如图9所示)；步骤9 在第三绝缘材料层109上钝化开孔110，在第三绝缘材料层109上和钝化 开孔110内，再淀积一层金属电极层111，完成相变存储器的制作。所述金属电极层111可 以是钨、镍、铝、钛、氮化钛、铜、银、金或钼中的一种(如图10所示)。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种相变存储器的利记博彩app，该方法包括步骤1在衬底上淀积一层第一绝缘材料层；步骤2在第一绝缘材料层上淀积一层金属层，作为相变存储器的下电极；步骤3在金属层上制备一层相变材料层；步骤4在相变材料层上用薄膜淀积工艺淀积一层第二绝缘材料层；步骤5在第二绝缘材料层上采用微纳加工技术制备金属插塞电极的小孔；步骤6采用无电化学镀的方法在小孔内填充金属作为插塞电极；步骤7在第二绝缘材料层上淀积一层金属材料，作为相变存储器的上电极；步骤8在金属材料上淀积一层第三绝缘材料层；步骤9在第三绝缘材料层上钝化开孔；步骤10在第三绝缘材料层上和钝化开孔内，再淀积一层金属电极层，完成相变存储器的制作。
2.根据权利要求1所述的相变存储器的利记博彩app，其中所述衬底是半导体材料衬底， 或者是包括相变存储器驱动电路的衬底。
3.根据权利要求1所述的相变存储器的利记博彩app，其中所述衬底上淀积的第一、第二 和第三绝缘材料层是二氧化硅或氮化硅；第一、第二和第三绝缘材料层的制备是采用溅射 法、蒸发法、等离子体辅助淀积法、化学气相淀积法、金属有机物热分解法、激光辅助淀积法 或热氧化方法中的任一种。
4.根据权利要求1所述的相变存储器的利记博彩app，其中所述作为下电极的金属层和金 属材料是钨、镍、铝、钛、氮化钛、铜、银、金或钼中的一种；
5.根据权利要求1所述的相变存储器的利记博彩app，其中所述金属层和金属材料是采用 溅射法、蒸发法和化学气相淀积法中的任一种制备的。
6.根据权利要求1所述的相变存储器的利记博彩app，其中所述相变材料层是Ge2Sb2Te5, Ge1Sb2Te4, Sb2Te3、GeTe, Si2Sb2Te5或Sb，该相变材料层具有存储功能。
7.根据权利要求1所述的相变存储器的利记博彩app，其中所述金属插塞电极小孔是用光 刻和干法刻蚀方法制备的，该小孔的直径小于200nm。
8.根据权利要求1所述的相变存储器的利记博彩app，其中所述在金属插塞电极小孔填充 的金属是镍、铜或镍钨磷合金。
全文摘要
一种相变存储器的利记博彩app，该方法包括步骤1在衬底上淀积一层第一绝缘材料层；步骤2在第一绝缘材料层上淀积一层金属层，作为相变存储器的下电极；步骤3在金属层上制备一层相变材料层；步骤4在相变材料层上用薄膜淀积工艺淀积一层第二绝缘材料层；步骤5在第二绝缘材料层上采用微纳加工技术制备金属插塞电极的小孔；步骤6采用无电化学镀的方法在小孔内填充金属作为插塞电极；步骤7在第二绝缘材料层上淀积一层金属材料，作为相变存储器的上电极；步骤8在金属材料上淀积一层第三绝缘材料层；步骤9在第三绝缘材料层上钝化开孔；步骤10在第三绝缘材料层上和钝化开孔内，再淀积一层金属电极层，完成相变存储器的制作。
文档编号H01L21/768GK101826596SQ20101013918
公开日2010年9月8日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者杨富华, 王晓东, 王晓峰, 马慧莉 申请人:中国科学院半导体研究所