專利名稱：含擴(kuò)散勢壘層的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)、相變存儲(chǔ)器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括擴(kuò)散勢壘層的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，具有這種存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的相變存儲(chǔ)
器件及其制造方法。其他的示范實(shí)施例涉及抑制鈦(Ti)擴(kuò)散的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)以 及一種相變存儲(chǔ)器件的制造方法。
背景技術(shù)：
一般地，相變存儲(chǔ)器件(例如相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)包括具有相變層的 存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)和連接到該存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的晶體管。根據(jù)施加到其上的電壓，相變層從 結(jié)晶態(tài)變成非結(jié)晶態(tài)，或與此相反。如果所施加的電壓為設(shè)置電壓，相變層 從非結(jié)晶態(tài)變成結(jié)晶態(tài)。如果所施加的電壓為重置電壓，相變層從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn) 變成非結(jié)晶態(tài)。
相變層的結(jié)晶態(tài)和非結(jié)晶態(tài)之一對應(yīng)凄t據(jù)1，則另一個(gè)對應(yīng)數(shù)據(jù)O。如 果相變層處于結(jié)晶態(tài)，相變層的電阻可能小于處于非結(jié)晶態(tài)的相變層的電 阻。相變層處于結(jié)晶態(tài)時(shí)所測的電流大于相變層處于非結(jié)晶態(tài)時(shí)的電流。
通過對比通過施加讀取電壓到相變層所測量的電流與參考電流，可以讀 取相變層上記錄的數(shù)據(jù)。
傳統(tǒng)的相變存儲(chǔ)器件包括具有相變層(例如一般稱為"GST"層的鍺-銻-碲(GeSbTe)層)的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。鈦(Ti)層和氮化鈦(TiN)層可以順序 沉積(或形成)在相變層上。TiN層用作頂部電極接觸層。Ti層用作粘合層 以增加TiN層的粘附力。
由于在傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器件中重復(fù)進(jìn)行寫操作或讀搡作，Ti從Ti層向相變 層擴(kuò)散。這樣，相變層的成分和電阻可能改變從而在傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器件中產(chǎn)生 缺陷。例如，在傳統(tǒng)存儲(chǔ)器件的耐久試驗(yàn)時(shí)由于Ti擴(kuò)散可能產(chǎn)生設(shè)置阻礙 失敗(set stuck failure)和重置阻礙失敗。
可以從

圖1至3中了解Ti擴(kuò)散到傳統(tǒng)存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的相變層。
圖1舉例說明了在350。C退火處理一個(gè)小時(shí)之后傳統(tǒng)的相變存儲(chǔ)器件的 存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。 參考圖1,底部電極2可以為TiN電極，相變層4可以為GST層，粘合 層6可以為Ti層以及頂部電極8可以為TiN電^fe。
圖2說明了圖1的退火存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的高角環(huán)形暗場掃描透射電子顯微鏡 (HAADF-STEM)圖像。圖3是沿圖2的a-a'線顯示元件剖面的能量色散 光譜(EDS)數(shù)據(jù)。
參考圖3， Ti擴(kuò)散進(jìn)GST層(也就是相變層)。對于Ti具有較高親和力 的Te運(yùn)動(dòng)(或遷移)到粘合層6。
Sb和Ge在與Te相反的方向上運(yùn)動(dòng)(或移動(dòng))(也就是遠(yuǎn)離粘合層)。 如果Ti擴(kuò)散到相變層，那么相變層的成分可能變化。

發(fā)明內(nèi)容
示范實(shí)施例涉及包括擴(kuò)散勢壘層的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，具有這種存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的相變 存儲(chǔ)器件及其制造方法。其他示范實(shí)施例涉及抑制鈦(Ti)擴(kuò)散的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。
為了防止(或減小)相變層的退化，示范實(shí)施例提供了一種抑制雜質(zhì)從 層疊在相變層上的上部結(jié)構(gòu)擴(kuò)散入相變層的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)和相變存儲(chǔ)器件。
根據(jù)示范實(shí)施例，提供了一種存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，包括底部電極和頂部電極、插 入在底部電極和頂部電極之間的相變層以及插入在頂部電極和相變層之間 的鈦-碲(Ti-Te)基擴(kuò)散勢壘層。
根據(jù)示范實(shí)施例，提供了 一種包括開關(guān)元件和如上所述的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的相 變存儲(chǔ)器件。存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)可以連接到開關(guān)元件。
鈦-碲基擴(kuò)散勢壘層可以為其中滿足表達(dá)式0<x<0.5的TVTe^層。鈦-碲基擴(kuò)散勢壘層可以具有l(wèi)nm至20nm的厚度。
粘合層可以形成在鈦-碲基擴(kuò)散勢壘層和頂部電極之間。粘合層可以為 鈦(Ti)層。相變層可以為硫?qū)倩?chalcogenide)材料層。硫?qū)倩锊牧?層可以為鍺-銻-碲(GeSbTe)基層。
根據(jù)示范實(shí)施例，提供了一種存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的形成方法，包括形成底部電 極；在底部電極上形成相變層；在相變層上形成Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層以及在 Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層上形成頂部電極。
根據(jù)示范實(shí)施例，提供了一種相變存儲(chǔ)器件的制造方法，包括形成開關(guān) 元件以及將存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)連接到開關(guān)元件。
Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層可以為其中滿足表達(dá)式0<x<0.5的TVre^層。Ti-Te
基擴(kuò)散勢壘層可以具有l(wèi)nm至20nm的厚度。Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層可以通過
賊射、化學(xué)氣相沉積、蒸鍍以及原子層沉積來形成。
在Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層上的頂部電極的形成可以包括在Ti-Te基擴(kuò)散勢
壘層上形成粘合層以及在粘合層上形成頂層。粘合層可以為鈦(Ti)層。 相變層可以由疏屬化物材料形成。硫?qū)倩锊牧峡梢詾镚eSbTe基材料。 由于可以抑制從層疊在相變層上的上部結(jié)構(gòu)到相變層的Ti擴(kuò)散，可以
減小由于鈦擴(kuò)散使相變存儲(chǔ)器件產(chǎn)生問題的可能性，增加相變存儲(chǔ)器件的運(yùn)
行可靠性。
圖說明
下面通過結(jié)合相應(yīng)附圖的詳細(xì)描述可以更清楚的理解本發(fā)明。圖1-13 表示在此描述的非限制的示范性實(shí)施例。
圖l說明了在退火處理之后傳統(tǒng)相變存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的透射電子顯 微鏡(TEM)圖像。
圖2說明了圖1的退火存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的高角環(huán)形暗場掃描透射電子顯微鏡 (HAADF-STEM)圖像。
圖3說明了顯示沿著圖2的a-a，線的元件剖面的能量色散光i普(EDS) 數(shù)據(jù)。
圖4是說明根據(jù)示范性實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的橫截面圖。 圖5是說明根據(jù)示范性實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的橫截面圖。 圖6說明圖4的相變存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的TEM圖像。 圖7說明圖6的退火存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的HAADF-STEM圖像。 圖8 "i兌明顯示沿著圖7的a-a，線的元件剖面的EDS數(shù)據(jù)。以及 圖9至13是說明根據(jù)示范性實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的制造方法的橫截 面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考在其中顯示一些示范實(shí)施例的附圖更充分地描述不同的示范 實(shí)施例。在附圖中，為了清晰可以放大層和區(qū)域的厚度。
在此/>開詳細(xì)的例纟正實(shí)施例。然而，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)僅 是典型的為了描述示范實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以許多替換形式體現(xiàn)并且不
應(yīng)解釋為僅僅限定為在此所述的示范實(shí)施例。
因而，當(dāng)示范實(shí)施例能夠具有不同的修改和替換形式時(shí)，其實(shí)施例通過 附圖中的例子的形式來顯示并且在此將詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，沒有將 本發(fā)明限定為所公開的特定形式，而是反過來，本發(fā)明覆蓋落入本發(fā)明范圍 的所有的修改、等價(jià)物以及替換。遍及整個(gè)附圖的表述，類似的附圖標(biāo)記代 表類似的元件。
可以理解，雖然術(shù)語第一、第二等可以在此用來表述不同的元件，但是 這些元件不應(yīng)該被這些術(shù)語所限定。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)別一個(gè)元件和另一 個(gè)元件。例如，在不超出本發(fā)明范圍的情況下，第一元件可表述為第二元件， 以及，類似地，第二元件可表述為第一元件。如在此所使用的，術(shù)語"和/ 或"包括一個(gè)或更多關(guān)聯(lián)所列項(xiàng)中的任何一個(gè)和所有組合。
可以理解當(dāng)元件被表述為與另一元件"連接"或"耦合"時(shí)，它可以直 接與另一元件連接或耦合或者可能存在中間元件。相反，當(dāng)元件被表述為與 另一元件"直接相連"或"直接耦合"時(shí)，則沒有中間元件存在。用來描述 元件之間關(guān)系的其他詞語應(yīng)該以類似的方式解釋(例如，"在...之間"與"直 接在...之間"、"相鄰"與"直接相鄰"等)。
限定。在此使用的單數(shù)形式"該"也旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文明確指 出其它的意思。進(jìn)一步可以理解術(shù)語"包括和/或"包含"，當(dāng)在此使用時(shí)， 指定所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或成分的存在，但是不排除存 在或增加一個(gè)或更多的其他特征、整體、步驟、操作、元件、成分和/或其組。 可以理解，雖然術(shù)語第一、第二、第三等可以在此用來表述不同的元件、 成分、區(qū)域、層和/或部分、^旦是這些元件、成分、區(qū);或、層和/或部分不應(yīng) 被這些術(shù)語限定。這些術(shù)語僅僅用來區(qū)別一個(gè)元件、成分、區(qū)域、層或部分 與另一區(qū)域、層或部分。因此，在不超出本發(fā)明范圍的情況下，下面討論的 第一元件、成分、區(qū)域、層或部分可以表述為第二元件、成分、區(qū)域、層或 部分。
為了便于表述，例如"下面"、"下方"、"下"、"上方"、"上，，等等的 空間相對術(shù)語可以在此用來表述如在附圖中所示出的 一 個(gè)元件或特征與另 一元件或特征之間的關(guān)系。可以理解，空間相對術(shù)語旨在包括在使用或運(yùn)行 中的器件的除附圖中所描述的方位外的不同方位。例如，如果附圖中的器件\翻轉(zhuǎn)，被表述為在其他元件或特征"下方"或"下面"的元件于是就被取向 為在其它元件或特征"上方"。因此，例如，術(shù)語"下方"包括上方和下方 這兩個(gè)方向。器件可以有其它的取向(旋轉(zhuǎn)90度或以其他取向顯示或說明) 并且應(yīng)當(dāng)相應(yīng)解釋在此使用的空間相對描述語。
在此通過參考作為理想實(shí)施例(和中間結(jié)構(gòu))的示意圖的橫截面圖來描 述示范實(shí)施例。同樣地，可以預(yù)期由于例如制造技術(shù)和/或公差引起的圖示的 形狀的變化。因而，實(shí)施例不應(yīng)被解釋為限定在于此顯示的區(qū)域的特定形狀， 而是可以包括由例如制造產(chǎn)生的形狀偏差。例如，表述為矩形的注入?yún)^(qū)域可 以具有圓形的或彎曲的特征和/或在其邊緣的(例如注入濃度的)梯度而不是 從注入?yún)^(qū)至非注入?yún)^(qū)的突變。同樣地，通過注入形成的掩埋區(qū)可以導(dǎo)致在掩 埋區(qū)和通過其可以產(chǎn)生注入的表面之間的區(qū)域中的某些注入。因此，在附圖 中說明的區(qū)域?qū)嶋H上是示意性的以及它們的形狀不必說明器件的區(qū)域的實(shí) 際形狀且對保護(hù)范圍沒有限定。
也應(yīng)說明的是在一些替換執(zhí)行中，根據(jù)在圖中說明之外的順序可以產(chǎn)生 所說明的功能/行為。例如，根據(jù)有關(guān)的功能/行為，連續(xù)示出的兩幅圖實(shí)際 上可以基本上同時(shí)執(zhí)行或有時(shí)可以以相反的順序執(zhí)行。
為了更具體的描述示范實(shí)施例，將參照附圖詳細(xì)地表述各個(gè)方面。然而， 本發(fā)明并不限于所表述的示范實(shí)施例。
示范實(shí)施例涉及包括擴(kuò)散勢壘層的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，具有這種存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的相變
存儲(chǔ)器件及其制造方法。其他的示范實(shí)施例涉及抑制鈦(Ti)擴(kuò)散的存儲(chǔ)節(jié)
點(diǎn)以及一種相變存儲(chǔ)器件的制造方法。.
圖4是說明根據(jù)示范性實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的橫截面圖。
參考圖4,第一雜質(zhì)區(qū)域12和第二雜質(zhì)區(qū)域14彼此隔離地形成在基板 10中。第一和第二雜質(zhì)區(qū)域12和14可以通過利用所需要的導(dǎo)電雜質(zhì)(例如 n型雜質(zhì))摻雜基板10來形成。第一和第二雜質(zhì)區(qū)域12和14中的一個(gè)可以 為源區(qū)以及另一個(gè)可以為漏區(qū)。
柵結(jié)構(gòu)20可以沉積在基板10上在第一和第二雜質(zhì)區(qū)域12和14之間。 溝道區(qū)域16可以安置(形成)在柵結(jié)構(gòu)20下方。^H吉構(gòu)20包4舌依次層疊 在基板10上的柵絕緣層18和柵電極19。在其上形成第一和第二雜質(zhì)區(qū)域 12和14的基板10以及柵結(jié)構(gòu)20構(gòu)成晶體管。
第一絕緣夾層22可以形成在基板10上覆蓋晶體管。第一絕緣夾層22
可以由介電材料(例如氧化硅(SiOx)或氮氧化硅(SiOxNy ))形成。第一接 觸孔hi可以形成在第一絕緣夾層22中暴露第二摻雜區(qū)域14。第一接觸孔 hi可以由導(dǎo)電插塞24充滿。底部電極30可以安置(或形成)在第一絕緣夾 層22上覆蓋導(dǎo)電插塞24的暴露的表面。
第二絕緣夾層32可以層疊在第一絕緣夾層22上覆蓋底部電極30。第二 接觸孔h2可以形成在第二絕緣夾層32中暴露底部電極30的一部分。第二 接觸孔h2可以由底部電極接觸層3Oa充滿。底部電極接觸層3Oa可以由導(dǎo) 電材料(例如氮化鈦(TiN)或氮化鈦鋁(TiAlN))形成。第二絕緣夾層32 可以由與第 一絕緣夾層22相同的材料形成。
相變層38可以安置(或形成)在第二絕緣夾層32上覆蓋底部電極接觸 層30a的暴露的表面。擴(kuò)散勢壘層36和頂部電極40可以依次層疊在相變層 38上。底部電極30、底部電極接觸層30a、相變層38、擴(kuò)散勢壘層36以及 頂部電極40構(gòu)成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)S。擴(kuò)散勢壘層36可以起到粘合層的作用。頂部 電極40可以為TiN電極或TiAlN電極。
存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)S的相變層38可以由鍺-銻-碲(GeSbTe,GST)基硫?qū)倩锊?料形成。相變層38可以由選自由硫?qū)倩锖辖?、包?A族元素的Sb-Te合 金、包括5A族元素的Sb-Se合金、包括6A族元素的Sb-Te合金、包括6A 族元素的Sb-Se合金、二元相變硫?qū)倩锖辖?、四元相變硫?qū)倩锖辖?、?有多個(gè)電阻狀態(tài)的過渡金屬氧化物及其組合組成的群組中的一個(gè)形成。
石克屬化物合金可以為選自由鍺-銻-碲(Ge-Sb-Te)、氮-鍺-銻-碲 (N-Ge-Sb-Te )、砷-銻-碲(As-Sb-Te)、銦-銻-碲(In-Sb-Te)、鍺-敘-碲 (Ge-Bi-Te)、錫-銻-碲(Sn-Sb-Te )、銀-銦-銻-碲(Ag-In-Sb-Te )、金-銦-銻-碲(Au-In-Sb誦Te )、鍺-銦-銻-碲(Ge-In-Sb-Te )、硒-銻-碲(Se-Sb-Te )、錫-銦_梯_蹄(Sn-In-Sb-Te )、砷-鍺-銻-碲(As-Ge-Sb-Te )及其組合所組成的群 組中的一個(gè)。
包括5A族元素的Sb-Te合金可以為選自由鉭-銻-碲(Ta-Sb-Te )、鈮-銻-碲(Nb-Sb-Te)、釩-銻-碲(V-Sb-Te )及其組合所組成的群組中的一個(gè)。
5A族元素-銻-硒合金可以為選自由鉭-銻-硒(Ta-Sb-Se)、鈮-銻-竭 (Nb-Sb-Se)、釩-銻-硒(V-Sb-Se )及其組合所組成的群組中的一個(gè)。
包括6A族元素的Sb-Te合金可以為選自由鴒-銻-碲(W-Sb-Te )、鉬-銻-碲(Mo-Sb-Te)、鉻-銻-碲(Cr-Sb-Te)及其組合所組成的群組中的一個(gè)。
包括6A族元素的Sb-Se合金可以為選自由鎢-銻-硒(W-Sb-Se )、鉬-銻-硒(Mo-Sb-Se)、 4各-銻-硒(Cr-Sb-Se)及其組合所組成的群組中的一個(gè)。
二元相變硫?qū)倩锖辖鹂梢詾檫x自由Ga-Sb、Ge-Sb、In-Sb、In-Se、Sb-Te、 Ge-Te及其組合所組成的群組中的至少一個(gè)。
四元相變硫?qū)倩锖辖鹂梢詾檫x自由Ag-In-Sb-Te、 (Ge-Sn)-Sb-Te、 Ge-Sb-(Se-Te)、 Te-Ge-Sb-S及其組合所組成的群組中的至少一個(gè)。
具有多個(gè)電阻狀態(tài)的過渡金屬氧化物可以為選自由MO、 Ti02、 HfO、 Nb2Os、 ZnO、 W03、 CoO、 PCMO ( PrxCa(1-x)Mn03)及其組合所組成的群組 中的至少一個(gè)。
存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)S的擴(kuò)散勢壘層36可以為鈦-碲(Ti-Te)基材料層。Ti-Te基 材料層可以由包括Ti和Te的材料形成。Ti-Te基材料可以為TixTe,_x,其中 滿足表達(dá)式0<x<0.5。 Ti-Te基材料層可以由其中滿足表達(dá)式0.2<x<0.4的 TixTe"x形成。
Ti對于Te具有較高親和力。這樣，如果Ti和Te都用來形成薄膜，則 Ti被Te束縛，阻止Ti擴(kuò)散進(jìn)入相變層38。
擴(kuò)散勢壘層36可以具有l(wèi)nm至20nm的厚度。擴(kuò)散勢壘層36可以具有 5nm至15nm的厚度。
由于擴(kuò)散勢壘層36包含在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)S內(nèi)，因此可以抑制在相變層38和 頂部電極40之間的鈥擴(kuò)散。可以避免(或防止)相變層38和頂部電極40 之間的剝落現(xiàn)象。
圖5是說明根據(jù)示范性實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的橫截面的圖。為了簡短， 圖4和5中的相同元件的描述將被省略。
參考圖5,粘合層39可以安置(或形成)在擴(kuò)散勢壘層36和頂部電極 40之間。粘合層39可以為Ti基材料層。
粘合層39避免(或減少)發(fā)生在相變層38和頂部電極40之間的剝落 現(xiàn)象的可能性。擴(kuò)散勢壘層36抑制從粘合層39至相變層38的Ti擴(kuò)散。粘 合層39可以是由Ti形成的單層。粘合層39可以具有5nm至15nm的厚度。
以下的實(shí)驗(yàn)測試包括在根據(jù)示范性實(shí)施例的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)S內(nèi)的擴(kuò)散勢壘 層的Ti擴(kuò)散阻擋性能。
在實(shí)驗(yàn)中，存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)以上述方式形成。存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)在350。C下進(jìn)行一個(gè)小 時(shí)的退火。應(yīng)用透射電子顯微鏡(TEM)、高角環(huán)形暗場掃描透射電子顯微
鏡(HAADF-STEM)等來測試退火的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)以確定Ti是否擴(kuò)散。
存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的底部電極接觸層由TiN來形成。相變層為GST層。擴(kuò)散勢
壘層36為Ti-Te層。頂部電極40為Ti電極。
圖6說明在上述試驗(yàn)中使用的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的TEM圖像。圖7說明退火的
存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的HAADF-STEM圖像。圖8說明顯示沿著圖7的a-a，線的元件剖
面的EDSIU居。
參考圖8，如果Ti與Ge、 Sb以及Te (形成相變層38的元素)相比， 沒有觀察到Ti擴(kuò)散進(jìn)入GST層(相變層38 )。
圖9至13是說明根據(jù)示范性實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的制造方法的橫截面圖。
在實(shí)施例中描述的材料層可以通過在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的制造中公知的 氣相沉積法來形成(例如'減射、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、包括化 學(xué)氣相沉積(CVD )和物理氣相沉積(PVD)的蒸鍍)。為了簡短，不再給出它 們的詳細(xì)描述。
參考圖9,柵結(jié)構(gòu)20可以形成在基板10的所需要的區(qū)域上。柵結(jié)構(gòu)20 可以通過依次層疊4冊絕緣層18和柵電極19來形成。導(dǎo)電雜質(zhì)可以使用柵結(jié) 構(gòu)20為掩膜離子注入到基板10中。導(dǎo)電雜質(zhì)可以為n型雜質(zhì)。由于導(dǎo)電雜 質(zhì)的注入，第一和第二雜質(zhì)區(qū)域12和14可以以沖冊結(jié)構(gòu)20在其中間的方式 形成在基板10中。第一和第二雜質(zhì)區(qū)域12和14中的一個(gè)可以作為源區(qū)以 及另一個(gè)可以作為漏區(qū)。柵結(jié)構(gòu)20、第一和第二雜質(zhì)區(qū)域12和14以及基板 10形成為開關(guān)元件的晶體管。在第一和第二雜質(zhì)區(qū)域12和14之間位于基板 10的柵絕緣層18正下方的區(qū)域可以變成溝道區(qū)域16。
參照圖10，第一絕緣夾層22可以形成在基板IO上覆蓋晶體管。第一絕 緣夾層22可以由介電材料(例如SiC^或SiOxNy )形成。第一接觸孔hl可 以形成在第一絕緣夾層22中從而暴露第二雜質(zhì)區(qū)域14。導(dǎo)電插塞24可以通 過采用導(dǎo)電材料充滿第一接觸孔hl來形成。底部電極30可以形成在第一絕 緣夾層22上覆蓋導(dǎo)電插塞24的暴露的表面。底部電極30可以由TiN或TiAlN 形成。底部電極30可以由硅化物形成，硅化物包含選自由Ag、 Au、 Al、 Cu、 Cr、 Co、 Ni、 Ti、 Sb、 V、 Mo、 Ta、 Nb、 Ru、 W、 Pt、 Pd、 Zn、 Mg 及其組合所組成的群組中的一個(gè)。底部電極30可以通過CVD、 ALD或采用 金屬離子注入的退火形成，但是不限于此。
參考圖11，第二絕緣夾層32可以形成在第一絕緣夾層22上覆蓋底部電 極30。第二絕緣夾層32可以由介電材料(例如SiOx或SiOxNy)形成。第二 接觸孔h2可以形成在第二絕緣夾層32中暴露底部電極30的頂表面的一部 分。底部電極接觸層30a可以通過采用TiN或TiAlN充滿第二接觸孔h2來 形成。底部電極接觸層30a可以為電阻加熱器。底部電極接觸層30a的頂表 面的寬度可以小于底部電極30的頂表面的寬度。
參考圖12,相變層38、擴(kuò)散勢壘層36以及頂部電極40可以依次層疊 在第二絕緣夾層32上覆蓋底部電極接觸層30a的頂表面。擴(kuò)散勢壘層36可 以起到粘合層的作用。相變層38、擴(kuò)散勢壘層36以及頂部電極40可以分別 由與圖4所描述的那些對應(yīng)部分相同的材料形成。擴(kuò)散勢壘層36可以具有 與圖4所描述的擴(kuò)散勢壘層36相同的厚度。擴(kuò)散勢壘層36可以通過氣相淀 積(例如賊射、MOCVD或蒸鍍)形成。頂部電極40可以通過CVD、 ALD、 濺射或蒸鍍形成。
如果擴(kuò)散勢壘層36通過濺射形成，則為了改變(或控制)擴(kuò)散勢壘層 36的成分，用于Te靶的濺射功率可以設(shè)置成30W以及用于Ti靶的賊射功 率可以i殳置成30W至IOOW。如果施加到Ti耙的濺射功率可以控制在50W 至80W的范圍。最佳功率水平可以通過耙的尺寸來確定。在賊射期間，擴(kuò) 散勢壘層36的沉積溫度可以在從150。C到35(TC的范圍。擴(kuò)散勢壘層36的 沉積溫度可以為20(TC或大約20(TC。
在頂部電極40形成之后，光刻膠層圖形Pl可以形成在頂部電極40上， 確定將形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)S (參見圖4)的區(qū)域。頂部電極40、擴(kuò)散勢壘層36 以及相變層38可以采用光刻膠層圖形Pl作為蝕刻掩膜依次蝕刻。光刻膠層 圖形Pl可以移除，形成如圖13所示的包括底部電極30、底部電極接觸層 30a、相變層38、擴(kuò)散勢壘層36以及頂部電極40的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)S。
材料層可以添加到存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)S。例如，Ti基粘合層可以形成在擴(kuò)散勢壘 層36和頂部電極40之間?？梢孕纬纱鎯?chǔ)節(jié)點(diǎn)S使得擴(kuò)散勢壘層36、 Ti基 粘合層以及頂部電極40層疊。相變層38和頂部電極40之間的粘合力可以 增加。粘合層可以省略。
如上所述，根據(jù)示范實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件包括安置(或形成)在相變 層的頂表面上的擴(kuò)散勢壘層?？梢越档拖嘧儗拥男阅艿碾s質(zhì)(例如Ti)從層 疊在相變層上的上部結(jié)構(gòu)(也就是頂部電極和/或Ti基粘合層)的擴(kuò)散可得
到抑制。相變存儲(chǔ)器件可以避免(或減小)由于Ti擴(kuò)散至相變層導(dǎo)致的相
變層的退化所產(chǎn)生的缺陷(例如在耐久性試驗(yàn)期間產(chǎn)生的^:置阻礙失敗和/
或重置阻礙失敗)。根據(jù)示范實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器件的可靠性可以增加。
當(dāng)示范實(shí)施例已經(jīng)被特別地示出和表述時(shí)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以 理解示范實(shí)施例僅僅是例子，并且不應(yīng)解釋為對本申請范圍的限定。例如，
只要擴(kuò)散勢壘層36被包括在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)S內(nèi)，存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)S可以修改為多種結(jié) 構(gòu)。不經(jīng)過底部電極30和導(dǎo)電插塞24，底部電極接觸層30a可以直接地接 觸晶體管。因此，本發(fā)明的精神和范圍由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，包括底部電極和頂部電極；插置在該底部電極和該頂部電極之間的相變層；以及插置在該頂部電極和該相變層之間的Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層。
2. 權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，其中該Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層為TixTe,_x 層，其中表達(dá)式滿足0〈x〈0.5。
3. 權(quán)利要求2所述的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，其中該表達(dá)式滿足0.2〈xO.4。
4. 權(quán)利要求2所述的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，其中該Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層具有l(wèi)nm至 20nm的厚度。
5. 權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)一步包括位于該Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層 和該頂部電才及之間的粘合層。
6. 權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，其中該粘合層是Ti層。
7. 權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，其中該相變層是硫?qū)倩锊牧蠈印?br> 8. 權(quán)利要求7所述的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，其中該硫?qū)倩锊牧蠈邮荊eSbTe基層。
9. 一種相變存儲(chǔ)器件，包括 開關(guān)元件；以及權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，其中該存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)與該開關(guān)元件相連接。
10. —種形成存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的方法，包括 形成底部電極； 在該底部電極上形成相變層； 在該相變層上形成Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層；以及 在該Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層上形成頂部電極。
11. 權(quán)利要求10所述的方法，其中該Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層為1VTe^層， 其中表達(dá)式滿足0<x<0.5。
12. 權(quán)利要求ll所述的方法，其中該表達(dá)式滿足0.2〈xO.4。
13. 權(quán)利要求10所述的方法，其中該Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層具有l(wèi)nm至 20nm的厚度。
14. 權(quán)利要求10所述的方法，其中該Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層通過選自由賊 射、化學(xué)氣相沉積、蒸鍍以及原子層沉積所組成的群組中的方法形成。
15. 權(quán)利要求10所述的方法，其中該頂部電極的形成包括 在該Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層上形成粘合層；以及 在該粘合層上形成頂層。
16. 權(quán)利要求15所述的方法，其中該粘合層是Ti層。
17. 權(quán)利要求10所述的方法，其中該相變層由硫?qū)倩锊牧闲纬伞?br> 18. 權(quán)利要求17所述的方法，其中該硫?qū)倩锊牧鲜荊eSbTe基材料。
19. 一種制造相變存儲(chǔ)器件的方法，包括 形成開關(guān)元件；以及將權(quán)利要求10所述的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)連接到該開關(guān)元件。
全文摘要
提供了一種相變存儲(chǔ)器件以及一種制造相變存儲(chǔ)器件的方法。相變存儲(chǔ)器件可以包括開關(guān)元件以及連接到開關(guān)元件的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，其中存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)包括底部電極和頂部電極、插置在底部電極和頂部電極之間的相變層以及插置在頂部電極和相變層之間的鈦-碲(Ti-Te)基擴(kuò)散勢壘層。Ti-Te基擴(kuò)散勢壘層可以為Ti_xTe_1-x層，其中x可以大于0并且小于0.5。
文檔編號(hào)H01L45/00GK101192649SQ20071030519
公開日2008年6月4日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者樸鐘峰, 李張昊, 申雄澈 申請人:三星電子株式會(huì)社