[发明专利]相变材料层及其形成方法、相变存储装置及其形成方法

说明书

本申请要求于2006年7月12日提交到韩国知识产权局的第2006-65562号韩国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明的示例性实施例可涉及一种相变材料层、形成相变材料层的方法和/或制造包括相变材料层的存储装置的方法。例如，本发明的示例性实施例可涉及一种可以通过在相对低的温度下使用等离子体形成的相变材料层，一种在相对低的温度下使用等离子体的方法和/或一种制造包括等离子体的相变材料层的相变存储装置的方法。

背景技术

半导体存储装置通常可以被分成易失性半导体存储装置和非易失性半导体存储装置，易失性半导体存储装置例如，动态随机存取存储(DRAM)装置或者静态随机存取存储(SRAM)装置，非易失性半导体存储装置例如，闪存装置或者电可擦可编程只读存储(EEPROM)装置。如果电源中断，则易失性半导体存储装置会丢失已储存的数据。非易失性半导体存储装置即使在电源中断时也会保留已储存的数据。

在非易失性半导体存储装置的领域中，闪存装置已经被用于各种电子设备，例如被用于数码相机、蜂窝电话、MP3播放器和/或类似装置。对于闪存装置，编程和/或读取可能会需要相对更长的时间。半导体存储装置例如磁性随机存储(MRAM)装置、铁电随机存取存储(FRAM)装置和/或相变随机存取存储(PRAM)装置可能会需要较少的时间来编程和/或读取。

相变存储装置可通过采用包括硫族化合物(chalcogenide compound)如锗锑碲(GST)等的相变材料层的非晶相和晶相之间的电阻差来储存信息。利用相变材料层的可逆相变，PRAM装置可将数据储存为“0和1”。相变材料层的非晶相的电阻可以比相变材料层的晶相的电阻大。在PRAM装置中，形成在基底上的晶体管可以对相变材料层提供用于使相变材料层的相位从晶态到非晶态的重置电流(I_reset)。晶体管还可以对相变材料层提供具有用于使相变材料层的相位从非晶态变化到晶态的设置电流(set current)(I_set)的。

相关领域的RPAM装置和相关领域的制造PRAM装置的方法可包括通过溅射工艺和/或蒸发工艺形成GST的相变材料层。

在相关领域制造PRAM装置的方法中，可通过物理气相沉积(PVD)工艺例如溅射工艺和/或蒸发工艺来形成包括GST的相变材料层，但是在这些工艺中相变材料层的形成速率(formation rate)不能被很好地控制。相变材料层不会具有致密的晶体结构和/或不会具有面心立方(FCC)晶体结构，例如不会具有提供更好的电学特性的FCC结构。此外，如果通过PVD工艺形成相变材料层，则在锗、锑和/或碲之中的浓度比(concentration ratios)不能被适当地控制。如果将设置电流施加到相变材料层，则通过PVD工艺形成的相变材料层可能不会具有合适的相变。相变材料形成速率会相对慢，从而制造成本和时间会较高。

发明内容

示例性实施例可提供一种具有在低温下利用等离子体获得的成分的相变材料层来确保改进的特性。

示例性实施例可提供一种在低温下利用等离子体形成相变材料层的方法。

示例性实施例可提供一种在低温下利用等离子体制造具有改进的电学特性的相变存储装置的方法。

示例性实施例可提供一种形成相变材料层的方法，包括：将目标物加载到反应室中；在反应室中产生包括例如氦的等离子体；通过将包括第一材料的第一源气体提供到反应室中，在目标物上形成第一材料层；和/或通过将包括第二材料的第二源气体提供到反应室中，在目标物上形成第一复合材料层。所述第一复合材料层可包括第一材料和/或第二材料。然后，通过将包括第三材料的第三源气体提供到反应室中，可在第一复合材料层上可形成第三材料层。通过将包括第四材料的第四源气体提供到反应室中，可在第一复合材料层上可形成第二复合材料层。所述第二复合材料层可包括第三材料和/或第四材料。

在示例性实施例中产生等离子体的步骤可包括：将例如氦气引入到反应室中。氦气可被预热，然后可使被预热的氦气稳定。从被稳定的氦气中可产生氦等离子体。例如，可对氦气进行预热持续约30秒至约90秒，然后被预热的氦气可被稳定持续约1秒至约4秒。通过对被稳定的氦气施加约20瓦特至约200瓦特的功率持续约5秒至约15秒可产生氦等离子体。