[发明专利]相变存储器单元的形成方法

说明书

一种相变存储器单元的形成方法，包括：提供衬底；在衬底表面形成介质层；形成穿透介质层的通孔，包括位于衬底表面的第一部分通孔和位于第一部分通孔上方与第一部分通孔连通的第二部分通孔，第一部分通孔的侧壁垂直于衬底表面，第二部分通孔的侧壁倾斜且顶部宽度大于底部宽度；在所述通孔内壁表面以及介质层表面形成金属层，所述金属层填充满所述第一部分通孔，且覆盖第二部分通孔的侧壁；在所述金属层表面形成牺牲层，所述牺牲层填充满所述第二部分通孔；进行平坦化处理，去除高于第一部分通孔的牺牲层、部分金属层和部分介质层；在剩余的介质层表面、以及第一部分通孔内的金属层表面形成相变层。上述方法可以提高形成的相变存储器单元的性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种相变存储器单元的形成方法。

背景技术

相变存储器(Phase Change Random Access Memory，PCRAM)技术是基于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器技术研究的焦点。

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，来改变存储器的存储数值。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“1”。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“0”。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。

请参考图1，为现有相变存储器单元的结构示意图。

所述相变存储器单元包括：衬底10，所述衬底10内形成有金属互连结构；位于所述衬底10上的介质层20，所述介质层20具有底部接触电极21，所述底部接触电极21与衬底10内的金属互连结构连接；位于所述介质层20和底部接触电极21表面的相变层22。

所述底部接触电极21通电后会产生热量，对相变层22加热，改变相变层22的结晶状态，从而改变所述相变层22所存储的逻辑值。

现有通常采用TiN作为底部接触电极21的材料，所述相变存储器单元的性能还有待进一步提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种相变存储器单元的形成方法，提高所述相变存储器单元的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种相变存储器单元的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底表面形成介质层；形成穿透介质层的通孔，所述通孔包括位于衬底表面的第一部分通孔和位于所述第一部分通孔上方与所述第一部分通孔连通的第二部分通孔，所述第一部分通孔的侧壁垂直于衬底表面，第二部分通孔的侧壁倾斜且顶部宽度大于底部宽度；在所述通孔内壁表面以及介质层表面形成金属层，所述金属层填充满所述第一部分通孔，且覆盖第二部分通孔的侧壁；在所述金属层表面形成牺牲层，所述牺牲层填充满所述第二部分通孔；进行平坦化处理，去除高于第一部分通孔的牺牲层、部分金属层和部分介质层；在剩余的介质层表面、以及第一部分通孔内的金属层表面形成相变层。

可选的，所述金属层的材料为TiN或TiCN。

可选的，所述牺牲层的材料为W、Al或Cu。

可选的，所述牺牲层与介质层之间的反射率比大于1.5。

可选的，在形成所述金属层之前，在所述通孔内壁表面以及介质层表面形成粘附层。

可选的，所述粘附层的材料为Ti或Ta。