[发明专利]相变存储器的形成方法

说明书

一种相变存储器的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底表面形成有底电极；形成覆盖所述底电极表面的第一介电层；在所述第一介电层内形成位于所述底电极上方的第一开口；在所述第一开口内填充牺牲层，所述牺牲层内形成有孔洞；刻蚀所述牺牲层，至所述孔洞的顶部以下，暴露出所述孔洞；沿所述孔洞的开口刻蚀所述第一开口底部的第一介电层至所述底电极表面，形成位于所述第一开口下方的第二开口；形成填满所述第二开口的第二相变层和填满第一开口的第一相变层；对所述第一介电层和第一相变层进行平坦化，至暴露出所述第二相变层；在所述第二相变层表面形成顶电极。上述形成的相变存储器的功耗降低。

技术领域

本发明涉及相变存储技术领域，尤其涉及一种相变存储器的形成方法。

背景技术

相变存储器为一种非挥发性随机存取存储器。相变存储器中的相变材料层可通过施加适当的电流而在结晶态与非结晶态之间转换。相变材料的不同状态(例如结晶、半结晶、非结晶)代表不同的电阻值，用于存储数据的不同数值。

为了改变相变材料的结晶态，须以加热器对相变材料加热。相变材料层与一电阻加热器连接，通过操作电流控制电阻加热器对相变材料进行加热，改变相变材料的电阻值，从而进行读写或擦除操作。

为了提高相变存储器的性能，降低功耗，需要尽可能减少电阻加热器与相变材料层之间的接触面积，使得加热的能量相对集中，从而可以减小操作电流的大小。但是，现有的相变存储器中，相变材料层中仅有与电阻加热器接触的部分区域作为相变区域，因此对相变材料进行加热的热量容易从相变区域向外耗散，造成能量浪费，以及无法对所述相变区域进行准确的相变控制。

如何进一步降低相变存储器的操作电流、降低功耗是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种相变存储器的形成方法，降低相变存储器的功耗。

为了解决上述问题，本发明提供了一种相变存储器的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底表面形成有底电极；形成覆盖所述底电极表面的第一介电层；在所述第一介电层内形成位于所述底电极上方的第一开口；在所述第一开口内填充牺牲层，所述牺牲层内形成有孔洞；刻蚀所述牺牲层，至所述孔洞的顶部以下，暴露出所述孔洞；沿所述孔洞的开口刻蚀所述第一开口底部的第一介电层至所述底电极表面，形成位于所述第一开口下方的第二开口；形成填满所述第二开口的第二相变层和填满第一开口的第一相变层；对所述第一介电层和第一相变层进行平坦化，至暴露出所述第二相变层；在所述第二相变层表面形成顶电极。

可选的，所述牺牲层的形成方法包括：通过沉积工艺，在所述第一开口内沉积牺牲层材料；所述牺牲层材料在填满所述第一开口之前，将所述第一开口封闭，在所述第一开口内形成所述孔洞。

可选的，所述沉积工艺包括采用物理气相沉积工艺和化学气相沉积工艺两者来控制所述孔洞的尺寸。

可选的，所述沉积工艺还包括采用原子层沉积工艺来控制所述孔洞的尺寸。

可选的，还包括：在所述第一开口和所述第二开口的侧壁表面形成侧墙。

可选的，刻蚀所述牺牲层时，所述牺牲层和所述第一介电层的刻蚀选择比大于10:1；沿所述孔洞的开口刻蚀所述第一开口底部的第一介电层时，所述第一介电层和所述牺牲层的刻蚀选择比大于10:1。

可选的，在填充所述牺牲层之前，在所述第一介电层表面形成阻挡层。

可选的，所述第一开口的形成方法包括：刻蚀所述阻挡层和所述第一介电层形成初始开口；对所述初始开口的侧壁进行刻蚀，形成所述第一开口，使得所述第一开口边缘位于所述阻挡层下方。

可选的，所述孔洞底部与所述第一开口底部之间的距离为20nm～30nm；所述孔洞顶部距离所述第一介电层顶部的距离为0nm～30nm。