[发明专利]相变存储器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及相变存储器及其制作方法。

背景技术

相变存储器(Phase Change Random Access Memory，PCRAM)技术是基于S.R.Ovshinsky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，已成为目前非易失性存储技术研究的焦点。

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，来改变存储器存储的数值(所述数值为“0”或“1”)。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“0”。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“1”。因此，PCRAM是利用相变层处理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。

现有的相变存储器的制作方法请参考图1～图4。首先，请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100内形成有晶体管，用于驱动后续形成的相变层，所述半导体衬底100上形成有层间介质层101，所述层间介质层101内形成有导电插塞102，所述导电插塞102将所述晶体管与后续形成的相变层电连接。所述层间介质层101上方依次形成有第一氧化硅层103、氮化硅层104和第二氧化硅层105。

然后，参考图2，在所述第二氧化硅层105上形成光刻胶层106，以所述光刻胶层106为掩膜，对所述第二氧化硅层105进行刻蚀，在所述第二氧化硅层105内形成沟槽开口，所述沟槽开口底部露出下方的氮化硅层105。所述沟槽开口的宽度大于下方的导电插塞102的宽度。

然后，参考图3，去除所述光刻胶层106，在所述沟槽开口的侧壁形成侧墙(spacer)107。所述侧墙107的厚度等于所述沟槽开口的宽度与所述导电插塞102的宽度之差的1/2。

接着，参考图4，以所述侧墙107为掩膜进行刻蚀，在所述氮化硅层104、第一氧化硅层103内形成通孔，所述通孔露出下方的导电插塞102。

最后，请参考图5，进行沉积工艺，在所述通孔内形成相变层108，所述相变层108与所述导电插塞102接触。

在实际中发现，以现有制作方法获得的相变存储器的功耗大，无法满足应用的需求。

发明内容

本发明解决的问题是提供了一种相变存储器及其制作方法，所述制作方法获得的相变存储器的功耗小，满足了应用的需求。

为解决上述问题，本发明提供了一种相变存储器的制作方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有层间介质层和位于所述层间介质层内的接触插塞；

在所述层间介质层上形成覆盖所述接触插塞的绝缘介质层；

在所述绝缘介质层内形成碗状开口，所述碗状开口的底部露出所述接触插塞；

在所述碗状开口内形成相变层。

可选地，所述在所述绝缘介质层内形成碗状开口包括：

在所述绝缘介质层上形成硬掩膜层，所述硬掩膜层内形成有开口，所述开口的位置与所述接触插塞的位置对应；

以所述硬掩膜层为掩膜，对所述绝缘介质层进行刻蚀，在所述绝缘介质层内形成碗状开口；

去除所述硬掩膜层。

可选地，所述绝缘介质层的材质为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或含氮碳化硅。

可选地，所述刻蚀为湿法刻蚀。

可选地，所述湿法刻蚀的刻蚀时间为刻蚀所述绝缘介质层所需时间的1.01～1.5倍，形成的所述碗状开口与所述接触插塞的接触面积为不超过所述接触插塞面积的1/3。

可选地，若所述绝缘介质层的材质为氧化硅，所述湿法刻蚀的溶液为含氢氟酸的溶液；若所述绝缘介质层的材质为氮化硅、氮氧化硅或含氮碳化硅，所述湿法刻蚀的溶液为含磷酸的溶液。

可选地，所述硬掩膜层的材质为多晶硅或非晶碳。

可选地，所述多晶硅利用湿法工艺刻蚀，所述非晶碳利用灰化工艺刻蚀。

可选地，所述硬掩膜层的厚度范围为200～1500埃。

可选地，所述绝缘介质层的厚度为500～1500埃。

可选地，所述绝缘介质层的材质为氮化硅、氮氧化硅或含氮碳化硅。

相应地，本发明还提供一种相变存储器，包括：