发明名称 相变化记忆体装置及其制造方法
摘要
申请公布号 TWI330887 申请公布日期 2010.09.21
申请号 TW095142712 申请日期 2006.11.17
申请人 尔必达存储器股份有限公司 发明人 早川努;饭岛晋平
分类号 H01L27/115 主分类号 H01L27/115
代理机构 代理人 周良谋 新竹市东大路1段118号10楼;周良吉 新竹市东大路1段118号10楼
主权项 一种相变化记忆体装置,包含:一相变化层;一加热电极,具有一与该相变化层相接触之末端;一不同种材料之接触插栓,具有由第一导电材料所制成且与该加热电极之另一末端相接触之第一导电材料插栓、及由比电阻小于该第一导电材料之第二导电材料所制成之第二导电材料插栓,该第一导电材料插栓与该第二导电材料插栓系堆叠于一个接触孔中,该加热电极与该第二导电材料插栓系以彼此相重叠关系而彼此相接触,该第二导电材料插栓在体积上大于该第一导电材料插栓;及一导电层,系电连接于该第二导电材料插栓。如申请专利范围第1项之相变化记忆体装置,其中该第一导电材料插栓之该第一导电材料包含该加热元件之主要组成的金属材料,且该第二导电材料插栓之第二导电材料包含该相变化记忆体装置之接地电位电极或内连线之主要组成的金属材料。如申请专利范围第1项之相变化记忆体装置,其中该第一导电材料插栓之该第一导电材料包含与该加热元件之金属材料相同或类似的金属材料,且该第二导电材料插栓之该第二导电材料包含该相变化记忆体装置之接地电位电极或内连线之主要组成的金属材料。如申请专利范围第1项之相变化记忆体装置,其中该第一导电材料插栓之该第一导电材料包含钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、铌(Nb)、锆(Zr)或钨(W)其中任一者之金属、或该金属之氮化物、或该金属之矽化物。如申请专利范围第1项之相变化记忆体装置,其中该第一导电材料插栓之该第一导电材料包含氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)、氮化钼(MoN)、氮化铌、氮矽化钛(titanium silicon nitride)、氮化铝钛(titanium aluminum nitride)、氮化硼钛(titanium boron nitride)、氮化矽锆(zirconium-silicon nitride)、氮化矽钨(tungsten-silicon nitride)、氮化硼钨(tungsten-boron nitride)、氮化铝锆(zirconium-aluminum nitride)、氮化矽钼(molybdenum-silicon nitride)、氮化铝钼(molybdenum-aluminum nitride)、氮化矽钽(tantalum-silicon nitride)、氮化铝钽(tantalum-aluminum nitride)、氮氧化钛(titanium oxynitride)、氮氧化铝钛(titanium aluminum oxynitride)、氮氧化钨(tungsten oxynitride)、氮氧化钽(tantalum oxynitride)、矽化钽(TaSi)、矽化钨(WSi)、或矽化钼(MoSi)。如申请专利范围第1项之相变化记忆体装置,其中该第二导电材料插栓之该第二导电材料包含钨(W)、铝(Al)、钼(Mo)、或铜(Cu)其中任一者之金属、或该金属之矽化物。如申请专利范围第1项之相变化记忆体装置,其中该第一导电材料插栓之该第一导电材料之比电阻至少为该第二导电材料插栓之该第二导电材料之比电阻的10倍。如申请专利范围第1项之相变化记忆体装置,其中该第一导电材料插栓包含以包含氮化钛(TiN)之金属材料埋置于层间绝缘膜中所形成之接触孔中之上端空间中所形成的插栓,且该第二导电材料插栓包含以包含钨(W)之金属材料埋置于该接触孔中之下端空间中所形成的插栓。如申请专利范围第1项之相变化记忆体装置,更包含:一开关元件,用以选择记忆体格子;该开关元件具有电连接于该第二导电材料插栓之电极。一种相变化记忆体装置,包含:一开关元件,用以选择记忆体格子,该开关元件系位于半导体基板之中或之上;一不同种材料之接触插栓,具有第一导电材料插栓及导电性与导热性两者皆大于该第一导电材料插栓之第二导电材料插栓,该第一导电材料插栓与该第二导电材料插栓系彼此相互堆叠,该第二导电材料插栓在体积上大于该第一导电材料插栓;一加热电极,系连接于该第一导电材料插栓,而该加热电极与该第二导电材料插栓系为彼此相重叠之关系;一相变化层,系连接于该加热电极;及一电极层,系连接于该相变化层。一种如申请专利范围第1项之相变化记忆体装置中的不同种材料之接触插栓之制造方法,该方法包含以下步骤:选择性图案化一部分位于半导体基板上之层间绝缘膜以在其内形成接触孔;将该第二导电材料埋置于该接触孔中,并回蚀刻该第二导电材料直到该第二导电材料具有低于该接触孔之上表面的上表面为止,因而形成该第二导电材料插栓;及将该第一导电材料埋置于该接触孔中之该第二导电材料上,因而形成该第一导电材料插栓。一种如申请专利范围第1项之相变化记忆体装置之制造方法,该方法包含以下步骤:在半导体基板之中或之上形成用以选择记忆体格子的开关元件;根据申请专利范围第11项之不同种材料之接触插栓的制造方法来形成该不同种材料之接触插栓,使该第二导电材料插栓与该开关元件之其中一电极呈电接触;形成该加热电极使该加热电极具有与该第一导电材料插栓之上表面相接触的下表面;形成该相变化层使该相变化层具有与该加热电极之上表面相接触之下表面;及形成连接于该相变化层之上表面之至少一部份的电极层。如申请专利范围第12项之相变化记忆体装置的制造方法,其中形成该不同种材料之接触插栓的步骤包含:当该不同种材料之接触插栓形成时,形成用以将开关元件之另一电极保持在接地电位之接地电位插栓的步骤。如申请专利范围第12项之相变化记忆体装置的制造方法,其中该开关元件包含一绝缘闸极场效电晶体,且当该绝缘闸极场效电晶体之闸极电极形成时,电绝缘层便形成于该闸极电极之导电材料层上之上表面与侧表面上。
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