相变存储器及其形成方法
【专利摘要】一种相变存储器及其形成方法，所述相变存储器的形成方法包括：提供衬底，所述衬底内具有底部电极，所述底部电极的表面与衬底表面齐平；在所述衬底和底部电极表面形成掩膜层；在所述掩膜层内形成第一开口，所述第一开口暴露出所述底部电极的表面；在所述第一开口侧壁表面形成侧墙，侧墙底部之间暴露出部分底部电极的表面，所述侧墙底部之间的距离小于侧墙顶部之间的距离；在所述侧墙之间的底部电极表面形成加热层以及位于所述加热层表面并填充满所述第一开口的相变层，所述加热层的表面低于掩膜层的表面；在所述相变层和掩膜层表面形成顶部电极。上述方法能够节约相变存储器的工艺成本。
【专利说明】相变存储器及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体【技术领域】，特别涉及一种相变存储器及其形成方法。
【背景技术】
[0002]相变存储器(PhaseChange Random Access Memory, PCRAM)技术是基于S.R.0vshinsky在20世纪60年代末提出相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的。作为一种新兴的非易失性存储技术，相变存储器在读写速度、读写次数、数据保持时间、单元面积、多值实现等诸多方面对快闪存储器都具有较大的优越性，已成为目前不挥发存储技术研究的焦点。
[0003]在相变存储器中，可以通过对记录了数据的相变层进行热处理，来改变存储器的值。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。当相变层处于结晶状态时，PCRAM的电阻较低，此时存储器赋值为“O”。当相变层处于非晶状态时，PCRAM的电阻较高，此时存储器赋值为“I”。因此，PCRAM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。
[0004]现有技术一般会在相变存储器的下电极与相变层之间加入一个尺寸更小的底部接触电极以提高相变存储器的效率，但是现有形成相变存储器的工艺步骤较为复杂，工艺成本较高。
【发明内容】
[0005]本发明解决的问题是提供一种相变存储器及其形成方法，降低相变存储器的工艺成本并提高相变存储器的性能。
[0006]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，所述衬底内具有底部电极，所述底部电极的表面与衬底表面齐平；在所述衬底和底部电极表面形成掩膜层；在所述掩膜层内形成第一开口，所述第一开口暴露出所述底部电极的表面；在所述第一开口侧壁表面形成侧墙，侧墙底部之间暴露出部分底部电极的表面，所述侧墙底部之间的距离小于侧墙顶部之间的距离；在所述侧墙之间的底部电极表面形成加热层以及位于所述加热层表面并填充满所述第一开口的相变层，所述加热层的表面低于掩膜层的表面；在所述相变层和掩膜层表面形成顶部电极。
[0007]可选的，所述衬底内还具有外围金属互连结构，所述外围金属互连结构的表面与衬底表面齐平。
[0008]可选的，还包括:在形成所述第一开口之前，在所述掩膜层内形成第二开口，所述第二开口暴露出外围金属互连结构的表面；在所述外围金属互连结构表面形成填充满所述第二开口的金属层，所述金属层的表面与掩膜层的表面齐平。
[0009]可选的，所述相变层的材料为硫族化合物。
[0010]可选的，所述相变层的材料为S1-Sb-Te、Ge-Sb-Te、Ag-1n_Te或Ge-B1-Te化合物。
[0011]可选的，所述侧墙底部之间暴露出的部分底部电极的表面宽度为1nm?80nm。
[0012]可选的，形成所述侧墙的方法包括:在所述第一开口内壁表面和掩膜层表面形成侧墙材料层；采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀所述侧墙材料层，去除所述掩膜层表面以及第一开口底部表面的部分侧墙材料层，形成覆盖第一开口侧壁表面的侧墙。
[0013]可选的，所述侧墙的材料为SiN。
[0014]可选的，形成所述加热层的方法包括:在所述掩膜层表面、侧墙表面以及侧墙之间的底部电极表面形成加热材料层；回刻蚀所述加热材料层，去除所述掩膜层表面的加热材料层以及侧墙表面的部分加热材料层，形成所述加热层。
[0015]可选的，形成所述加热材料层的方法为物理气相沉积。
[0016]可选的，采用干法刻蚀工艺回刻蚀所述加热材料层。
[0017]可选的，所述加热材料层的厚度小于20nm。
[0018]可选的，所述加热材料层的材料为TiN、T1、TaN或Ta。
[0019]为解决上述问题，本发明还提供一种相变存储器，包括:衬底；位于所述衬底内的底部电极，所述底部电极的表面与衬底表面齐平；位于所述衬底和底部电极表面的掩膜层；位于所述掩膜层内的第一开口，所述第一开口底部位于底部电极的表面；位于所述第一开口侧壁表面的侧墙，侧墙底部之间暴露出部分底部电极的表面，所述侧墙底部之间的距离小于侧墙顶部之间的距离；位于侧墙底部之间的底部电极表面的加热层；位于所述加热层表面并填充满所述第一开口的相变层；位于所述相变层和掩膜层表面的顶部电极。
[0020]可选的,还包括:位于所述衬底内的外围金属互连结构，所述外围金属互连结构的表面与衬底表面齐平。
[0021 ] 可选的，还包括:位于所述掩膜层内的第二开口，所述第二开口的底部位于外围金属互连结构的表面；位于所述外围金属互连结构表面并填充满所述第二开口的金属层，所述金属层的表面与掩膜层的表面齐平。
[0022]可选的，所述侧墙底部之间暴露出的部分底部电极的表面宽度为1nm?80nm。
[0023]可选的，所述加热层还覆盖部分侧墙的表面。
[0024]可选的，所述加热层的厚度小于20nm。
[0025]可选的，所述加热层的材料为TiN、T1、TaN或Ta。
[0026]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0027]本发明的技术方案只需要对所述掩膜层进行一次刻蚀形成第一开口之后，在所述开口内形成加热层和位于所述加热层表面的相变层。不需要在形成所述加热层的过程中另外形成掩膜层，可以节约工艺步骤，从而降低相变存储器的工艺成本。并且，本发明的技术方案，在形成所述加热层之前，在所述开口两侧侧壁表面形成侧墙，所述侧墙覆盖部分底部电极的表面，然后在未被侧墙覆盖的底部电极表面形成加热层，所述加热层的热导率较低，具有保温作用，可以减缓电流在相变层内产生的热量向底部电极内扩散，从而可以提高相变存储器的热效率。并且，由于侧墙覆盖了部分底部电极的表面，使得所述加热层与底部电极的接触面积减小，进一步较小相变存储器的热扩散引起的功耗，提高相变层的加热效率，降低相变存储器的复位能量，从而提高相变存储器的性能。
[0028]进一步，所述衬底内还具有外围金属互连结构，本发明的技术方案在掩膜层内形成第一开口，在所述第一开口内形成位于所述外围金属互连结构的金属层。所述金属层用于连接所述外围金属互连结构与顶部电极。由于本技术方案中，只形成一层掩膜层，所以，形成所述第一开口需要刻蚀的深度较小，并且刻蚀的材料较为简单，能够较好的控制形成的第二开口的形貌。并且，形成的第二开口的深度较低，在所述第二开口内填充金属材料形成金属层的过程中，可以降低金属材料的填充难度，提高形成的所述金属层的质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1是本发明的现有技术的相变存储器的结构示意图；
[0030]图2至图15是本发明的实施例的相变存储器的形成过程的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]如【背景技术】中所述，现有形成相变存储器的工艺步骤较为复杂，成本较高。
[0032]请参考图1，为一种相变存储器的结构示意图。
[0033]形成所述相变存储器的方法包括:提供衬底10 ;在所述衬底10内形成外围金属互连结构20和底部电极30，所述外围金属互连结构20包括互连金属层22和互连粘合层21，所述底部电极30包括底部电极金属层32和底部电极粘合层31 ;在所述衬底10表面形成第一掩膜层40，所述第一掩膜层40包括第一氮化硅层41和第一氧化硅层42 ;在所述第一掩膜层40内形成第一开口，所述第一开口暴露出部分底部电极金属层32的表面；在所述第一开口内形成底部接触电极43 ;在所述第一掩膜层40表面形成第二掩膜层50，所述位于所述第二掩膜层包括第二氮化硅层51和第二氧化硅层52 ;在所述第二掩膜层50内形成第二开口，所述第二开口暴露出底部接触电极43的表面；在所述第二开口内形成相变层53 ;刻蚀第二掩膜层50和第一掩膜层40，形成第三开口，所述第三开口暴露出外围金属互连结构20的表面；在所述第三开口内形成金属层62,所述金属层62包括金属材料层61和金属粘合层62 ;在所述第二掩膜层50、相变层53和金属层62表面形成顶部电极60。
[0034]上述相变存储器的形成方法，需要进行三次曝光刻蚀，分别形成第一开口、第二开口和第三开口，工艺步骤复杂成本较高；并且，在刻蚀形成所述第三开口过程中，需要刻蚀的材料层较多，刻蚀形成的第三开口的深度较大，很容易引起刻蚀图形发生误差，并且第三开口深度较大，也会增加后续在第三开口内形成金属层的难度，从而影响形成的相变存储器的性能。
[0035]本发明的实施例，提供一种形变存储器的形成方法，减少掩膜刻蚀的次数，从而可以降低形成存储器的工艺成本。
[0036]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0037]请参考图2，提供衬底100，所述衬底100内具有底部电极101，所述底部电极101的表面与衬底100表面齐平。
[0038]所述衬底100的材料为介质材料，本实施例中，所述衬底100的材料为氧化硅，在本发明的其他实施例中，所述衬底100的材料还可以是Si0C、Si0N或SiC等绝缘介质材料。
[0039]所述衬底100可以是形成在半导体衬底上的介质层，所述半导体衬底内形成有晶体管，对后续形成的相变存储器进行控制。
[0040]所述衬底100内的底部电极101包括:底部电极金属层112和位于底部电极金属层112与衬底100之间的底部电极粘合层111。所述底部电极金属层112的材料为W，所述底部电极粘合层111的材料为TiN、T1、Ta或TaN等金属材料，所述底部电极粘合层111可以使底部电极金属层112与衬底100直接结合更为紧密，避免出现空隙而造成漏电等现象。
[0041]本实施例中，所述衬底100内还形成有外围金属互连结构102,所述外围金属互连结构102的表面与衬底100表面齐平。所述外围互连结构与其他区域内的晶体管等其他器件连接。所述外围金属互连结构102包括:外围金属层122和位于外围金属层122与衬底100之间的外围金属粘合层121。所述外围金属层122的材料为W,所述外围金属粘合层121的材料为TiN、T1、Ta或TaN等金属材料，所述外围金属粘合层121可以使外围金属层122与衬底100直接结合更为紧密，避免出现空隙而造成漏电等现象。
[0042]请参考图3，在所述衬底100、底部电极101、外围金属互连结构102表面形成掩膜层 200。
[0043]所述掩膜层200包括氮化硅层201和位于所述氮化硅层201表面的氧化硅层202。所述氮化硅层201作为后续刻蚀掩膜层200的刻蚀阻挡层。所述掩膜层200采用化学气相沉积工艺形成。后续在所述掩膜层200内形成加热层和相变层。
[0044]请参考图4，在所述掩膜层200内形成第二开口 203，所述第二开口 203暴露出外围金属互连结构102的表面。
[0045]所述第二开口 203位于所述外围金属互连结构102表面。形成所述第二开口 203的方法包括:在所述掩膜层200表面形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行曝光显影，形成图形化光刻胶层；以所述图形化光刻胶层为掩膜，刻蚀所述掩膜层200形成所述第二开口203。后续在所述第二开口 203内形成连接所述外围金属互连结构102的金属层。
[0046]请参考图5，形成位于所述第二开口 203 (请参考图4)内壁表面以及掩膜层200表面的金属粘合层301，以及位于所述金属粘合层301表面的并且填充满所述第二开口 203(请参考图4)的金属材料层302。
[0047]所述金属粘合材料层301的材料为TiN、T1、Ta或TaN等金属材料,所述金属粘合材料层301可以采用原子层沉积工艺、化学气相沉积或物理气相沉积工艺形成。
[0048]本实施例中，所述金属粘合材料层301的材料为TiN，形成工艺为原子层沉积工艺，具体的，所述原子层沉积工艺的温度为200°C?400°C，采用反应气体包括:含钛的第一前驱气体，所述含钛的前驱气体包括Ti [N (C2H5CH3) ] 4、Ti [N (CH3) 2] 4或Ti [N (C2H5) 2] 4中的一种或几种；第二前驱气体，所述第二前驱气体包括NH3、CO或H2O中的一种或几种。
[0049]所述金属材料层302的材料为W，所述金属材料层可以采用电镀或沉积工艺形成。
[0050]请参考图6，以所述掩膜层200的表面为停止层，对所述金属材料层302和粘合材料层301 (请参考图5)进行平坦化，在所述外围金属互连结构102表面形成位于第二开口203内壁表面的金属粘合层311和位于所述金属粘合层311表面且填充满所述第二开口203 (请参考图4)的金属层312，所述金属层312的表面与掩膜层200的表面齐平。
[0051]具体的，采用化学机械研磨工艺对所述金属材料层302和粘合材料层301进行平坦化处理。
[0052]与现有技术中相比，本实施例中，形成所述外围金属互连结构102上方的金属层312过程中，需要刻蚀的掩膜层200的厚度较薄，且刻蚀的材料层较结构为简单，能够较好的控制形成的第二开口 203的形貌。并且，形成的第二开口 203 (请参考图4)的深度较低，在所述第二开口 203内填充金属材料的过程中，可以降低金属材料的填充难度，提高形成的所述金属层的质量。
[0053]请参考图7，在所述掩膜层200内形成第一开口 204，所述第一开口 204暴露出底部电极101的表面。
[0054]所述第一开口 204位于所述底部电极101的表面。形成所述第一开口 204的方法包括:在所述掩膜层200表面形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行曝光显影，形成图形化光刻胶层，所述图形化光刻胶层定义出第一开口的位置和尺寸；以所述图形化光刻胶层为掩膜，刻蚀所述掩膜层200形成所述第一开口 204。所述第一开口 204的宽度与底部电极101的宽度相同，在本发明的其他实施例中，所述第一开口 204的宽度也可以略小于底部电极101的宽度。所述第一开口 204的宽度与底部电极101的宽度相同可以降低第一开口 204的刻蚀难度，如果所述第一开口 204的开口宽度过小会提高刻蚀难度。
[0055]请参考图8，形成覆盖所述掩膜层200和金属层312、金属粘合层311表面以及第一开口 204内壁表面的侧墙材料层401。
[0056]所述侧墙材料层401采用化学气相沉积工艺形成，所述侧墙材料层401的材料为绝缘介质材料，本实施例中，所述侧墙材料层401的材料为氮化硅。
[0057]所述第一开口 204的宽度大于侧墙材料层401厚度的两倍，使得后续能够通过无掩膜刻蚀工艺形成覆盖第一开口 204侧壁的侧墙。
[0058]请参考图9，形成覆盖所述第一开口 204侧壁表面的侧墙402。
[0059]采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀所述侧墙材料层401 (请参考图8)，去除位于掩膜层200、金属层312和金属粘合层311表面以及第一开口 204底部表面的部分侧墙材料层，形成覆盖第一开口 204侧壁表面的侧墙402。
[0060]由于所述第一开口 204上方的刻蚀速率较快，导致形成的侧墙顶部宽度小于底部宽度，从而使得所述侧墙402顶部之间的距离大于侧墙402底部之间的距离。
[0061]所述侧墙402底部之间暴露出部分底部电极101的表面，减小了所述底部电极的暴露表面，从而减小了后续在所述第一开口 204内形成的加热层与底部电极101之间的接触面积，从而可以减小相变存储器的功耗。侧墙402底部之间的距离为1nm?80nm，小于底部电极101的宽度，可以降低后续形成的加热层与底部电极101之间的接触面积。
[0062]请参考图10，在所述第一开口 204内的侧墙402表面、部分底部电极101表面以及金属层312和金属粘合层311表面形成加热材料层403。
[0063]所述加热材料层402的材料为电导率高而热导率较低的金属材料，例如可以是TiN、T1、TaN或Ta等金属材料。所述加热材料层402的厚度小于20nm。
[0064]本实施例中，所述加热材料层402的材料为TiN，所述加热材料层402采用射频物理气相沉积工艺形成。具体的所述射频物理气相沉积(RFPVD)采用Ti靶，在反应腔内通入Ai^P N2,其中Ar的流速为10sccm?100sccm,所述N2的流速为50sccm?500sccm,射频功率为30W?500W，工作压强为3E-4Pa?4E_4Pa，温度为20°C?300°C。在本发明的其他实施例中，还可以采用其他沉积工艺形成所述加热材料层403。
[0065]所述加热材料层403的电导率较高，不会影响底部电极101和后续在加热材料层403表面形成的相变层之间的电学连接，同时，所述加热层403的热导率较低，具有保温作用，可以减缓电流在相变层内产生的热量向底部电极101内扩散，从而可以提高相变存储器的热效率。并且，由于所述侧墙402覆盖了部分底部电极101的表面，从而使得所述加热材料层403与底部电极101之间的接触面积更小，进一步较小相变存储器的热扩散引起的功耗，提高相变存储器的性能。
[0066]请参考图11，回刻蚀所述加热材料层403 (请参考图10)，形成加热层413，所述加热层413覆盖侧墙401之间的部分底部电极101的表面以及部分侧墙402的表面。
[0067]采用干法刻蚀工艺，回刻蚀所述加热材料层403，去除位于掩膜层200、金属层312以及金属粘合层311表面、部分侧墙402表面的加热材料层403。所述刻蚀气体可以是SF6、NF3> CF4等氟基气体。由于所述掩膜层200表面以及第一开口 204上部分接触的刻蚀气体的时间较长，刻蚀气体的浓度较大，所以，所述的掩膜层200表面以及第一开口 204上部分处的加热材料层403的刻蚀速率大于第一开口 204底部表面的加热材料层的刻蚀速率，从而可以通过刻蚀工艺在去除所述掩膜层200、金属层312以及金属粘合层311表面、部分侧墙402表面的加热材料层403的同时，保留第一开口 204底部表面以及侧墙402下部分表面的部分加热材料层作为加热层413。
[0068]在本发明的其他实施例中，可以通过调整所述刻蚀工艺的参数，调整第一开口 204顶部和第一开口 204底部之间的刻蚀速率差，使得所述加热层413仅覆盖底部电极101的表面。
[0069]回刻蚀所述加热材料层，使形成的加热层413表面低于掩膜层200的表面，避免所述加热层413与后续形成的位于掩膜层200表面的顶部电极接触形成电连接，导致底部电极110与顶部电极直接相连而影响相变存储器的性能。
[0070]请参考图12，在所述加热层413、部分未被加热层覆盖的侧墙402、掩膜层200以及金属层312和金属粘合层311表面形成部分相变材料层404。
[0071]具体的，本实施例中，为了提高所述相变材料层404在第一开口 204内的填充质量，采用沉积-刻蚀-沉积工艺在第一开口 204内填充相变材料。
[0072]米用化学气相沉积在所述加热材料层204表面以及第一开口 204内沉积一定厚度的相变材料，然后对所述相变材料进行刻蚀。由于所述第一开口 204在填充所述相变材料的过程中，容易第一开口 204顶部发生闭合，在所述形变材料中形成空洞，影响相变材料的沉积质量。所以本实施例中，在所述加热层413表面以及第一开口 204内沉积一定厚度的相变材料后，对所述相变材料进行刻蚀，避免所述开口顶部发生闭合，影响后续的相变材料的沉积。
[0073]请参考图13，继续沉积相变材料，在所述掩膜层200和加热层413表面形成相变材料层405，所述相变材料层405填充满第一开口 204 (请参考图12)。
[0074]所述相变材料层405的材料为硫族化合物，例如S1-Sb-Te、Ge-Sb-Te、Ag-1n-Te或Ge-B1-Te化合物中的一种或多种。
[0075]所述相变材料层405的沉积工艺可以为:化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺、低压化学气相沉积工艺或等离子增强型化学气相沉积工艺。
[0076]请参考图14，以所述掩膜层200为停止层，对所述相变材料层405 (请参考图)进行平坦化，形成相变层415。
[0077]采用化学机械研磨工艺对所述相变材料层405进行平坦化，形成相变层415，使所述相变层415的表面与掩膜层200的表面齐平。
[0078]请参考图15，在所述相变层415、掩膜层200和金属层表面形成顶部电极500。
[0079]所述顶部电极500的材料为铜或铝，可以采用溅射或化学气相沉积工艺形成所述顶部电极500。
[0080]本发明的实施例还提供一种采用上述方法形成的相变存储器。
[0081]请参考图15，为所述相变存储器的结构示意图。
[0082]所述相变存储器包括:衬底100 ;位于所述衬底100内的底部电极101，所述底部电极101的表面与衬底表面齐平；位于所述衬底100和底部电极101表面的掩膜层200 ;位于所述掩膜层200内的第一开口，所述第一开口底部位于底部电极101的表面；位于所述第一开口侧壁表面的侧墙402，侧墙402底部之间暴露出部分底部电极101的表面，所述侧墙402底部之间的距离小于侧墙顶部之间的距离；位于侧墙402底部之间的底部电极表面的加热层413 ;位于所述加热层413表面并填充满所述第一开口的相变层415 ;位于所述相变层415和掩膜层200表面的顶部电极500。
[0083]所述衬底100的材料为介质材料，本实施例中，所述衬底100的材料为氧化硅，在本发明的其他实施例中，所述衬底100的材料还可以是Si0C、Si0N或SiC等绝缘介质材料。
[0084]所述底部电极101包括:底部电极金属层112和位于底部电极金属层112与衬底100之间的底部电极粘合层111。所述底部电极金属层112的材料为W，所述底部电极粘合层111的材料为TiN、T1、Ta或TaN等金属材料，所述底部电极粘合层111可以使底部电极金属层112与衬底100直接结合更为紧密，避免出现空隙而造成漏电等现象。
[0085]所述掩膜层200包括氮化娃层201和位于所述氮化娃层201表面的氧化娃层202。
[0086]本实施例中，所述衬底100内还具有外围金属互连结构，所述外围金属互连结构的表面与衬底表面齐平。所述外围金属互连结构102包括:外围金属层122和位于外围金属层122与衬底100之间的外围金属粘合层121。所述外围金属互连结构102的表面与衬底100表面齐平。
[0087]本实施例中，所述相变存储器还包括:位于所述掩膜层200内的第二开口，所述第二开口的底部位于外围金属互连结构102的表面；位于所述外围金属互连结构102表面并填充满所述第二开口的金属层311，所述金属层312的表面与掩膜层的表面齐平，所述金属层312与掩膜层200之间还具有金属粘合层311。
[0088]所述侧墙402底部之间的部分底部电极的表面宽度为1nm?80nm。
[0089]所述加热层413还覆盖部分侧墙402的表面，所述加热层413的厚度小于20nm，所述加热层413的材料为TiN、T1、TaN或Ta。
[0090]本实施例提供的相变存储器具有较高的性能，所述加热层413具有保温作用，能够阻挡相变层内产生的热量向底部电极扩散，从而降低相变存储器的功耗，提高相变层的加热效率，降低相变存储器的复位能量。
[0091]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种相变存储器的形成方法，其特征在于，包括: 提供衬底，所述衬底内具有底部电极，所述底部电极的表面与衬底表面齐平； 在所述衬底和底部电极表面形成掩膜层； 在所述掩膜层内形成第一开口，所述第一开口暴露出所述底部电极的表面； 在所述第一开口侧壁表面形成侧墙，侧墙底部之间暴露出部分底部电极的表面，所述侧墙底部之间的距离小于侧墙顶部之间的距离； 在所述侧墙之间的底部电极表面形成加热层以及位于所述加热层表面并填充满所述第一开口的相变层，所述加热层的表面低于掩膜层的表面； 在所述相变层和掩膜层表面形成顶部电极。
2.根据权利要求1所述的相变存储器的形成方法，其特征在于，所述衬底内还具有外围金属互连结构，所述外围金属互连结构的表面与衬底表面齐平。
3.根据权利要求2所述的相变存储器的形成方法，其特征在于，还包括:在形成所述第一开口之前，在所述掩膜层内形成第二开口，所述第二开口暴露出外围金属互连结构的表面；在所述外围金属互连结构表面形成填充满所述第二开口的金属层，所述金属层的表面与掩膜层的表面齐平。
4.根据权利要求1所述的相变存储器的形成方法，其特征在于，所述相变层的材料为硫族化合物。
5.根据权利要求4所述的相变存储器的形成方法，其特征在于，所述相变层的材料为S1-Sb-Te、Ge-Sb-Te、Ag-1n-Te 或 Ge-B1-Te 化合物。
6.根据权利要求1所述的相变存储器的形成方法，其特征在于，所述侧墙底部之间暴露出的部分底部电极的表面宽度为1nm?80nm。
7.根据权利要求6所述的相变存储器的形成方法，其特征在于，形成所述侧墙的方法包括:在所述第一开口内壁表面和掩膜层表面形成侧墙材料层；采用无掩膜刻蚀工艺，刻蚀所述侧墙材料层，去除所述掩膜层表面以及第一开口底部表面的部分侧墙材料层，形成覆盖第一开口侧壁表面的侧墙。
8.根据权利要求6所述的相变存储器的形成方法，其特征在于，所述侧墙的材料为SiN。
9.根据权利要求1所述的相变存储器的形成方法，其特征在于，形成所述加热层的方法包括:在所述掩膜层表面、侧墙表面以及侧墙之间的底部电极表面形成加热材料层；回刻蚀所述加热材料层，去除所述掩膜层表面的加热材料层以及侧墙表面的部分加热材料层，形成所述加热层。
10.根据权利要求9所述的相变存储器的形成方法，其特征在于，形成所述加热材料层的方法为物理气相沉积。
11.根据权利要求9所述的相变存储器的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺回刻蚀所述加热材料层。
12.根据权利要求9所述的相变存储器的形成方法，其特征在于，所述加热材料层的厚度小于20nm。
13.根据权利要求9所述的相变存储器的形成方法，其特征在于，所述加热材料层的材料为 TiN、T1、TaN 或 Ta。
14.一种相变存储器，其特征在于，包括: 衬底； 位于所述衬底内的底部电极，所述底部电极的表面与衬底表面齐平； 位于所述衬底和底部电极表面的掩膜层； 位于所述掩膜层内的第一开口，所述第一开口底部位于底部电极的表面； 位于所述第一开口侧壁表面的侧墙，侧墙底部之间暴露出部分底部电极的表面，所述侧墙底部之间的距离小于侧墙顶部之间的距离； 位于侧墙底部之间的底部电极表面的加热层； 位于所述加热层表面并填充满所述第一开口的相变层； 位于所述相变层和掩膜层表面的顶部电极。
15.根据权利要求14所述的相变存储器，其特征在于，还包括:位于所述衬底内的外围金属互连结构，所述外围金属互连结构的表面与衬底表面齐平。
16.根据权利要求15所述的相变存储器，其特征在于，还包括:位于所述掩膜层内的第二开口，所述第二开口的底部位于外围金属互连结构的表面；位于所述外围金属互连结构表面并填充满所述第二开口的金属层，所述金属层的表面与掩膜层的表面齐平。
17.根据权利要求15所述的相变存储器，其特征在于，所述侧墙底部之间暴露出的部分底部电极的表面宽度为1nm?80nm。
18.根据权利要求15所述的相变存储器，其特征在于，所述加热层还覆盖部分侧墙的表面。
19.根据权利要求15所述的相变存储器，其特征在于，所述加热层的厚度小于20nm。
20.根据权利要求15所述的相变存储器，其特征在于，所述加热层的材料为TiN、T1、TaN 或 Ta。
【文档编号】H01L45/00GK104518084SQ201310460164
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】李莹 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司