所述介质层200作为停止层，对所述掺杂金属层204 (请参考图6)、 种子层203 (请参考图6)和粘合层202 (请参考图6)进行平坦化。
[0071] 采用化学机械研磨工艺，进行上述平坦化处理，所述化学机械研磨工艺采用的研 磨液包括氨水和双氧水的混合溶液。在进行上述平坦化的过程中，由于所述掺杂金属层204 中具有非金属掺杂离子，所述非金属掺杂离子可以提高形成的掺杂金属层204的材料硬 度，并且在掺杂金属层204内形成W-Si、W-Ge、W-C或W-N化学键，上述化学键之间的结合 力较强，大于W-0的化学键强度，在对所述掺杂金属层204进行化学机械研磨的过程中，不 易被氧化，所述掺杂金属层204的研磨速率较低，在研磨至介质层200表面后，不会对通孔 201 (请参考图5)内的掺杂金属层204造成过研磨。
[0072] 上述平坦化处理，去除位于介质层200表面的掺杂金属层204、种子层203和粘合 层202,形成位于通孔201内的粘合层202a、种子层203a和掺杂金属层204a。所述种子层 203a和掺杂金属层204a共同作为底部接触电极的金属层，连接衬底100内的金属互连结 构。所述粘合层202a、种子层203a和掺杂金属层204a的表面与介质层200的表面齐平。
[0073] 请参考图8,在所述介质层200、粘合层202a、种子层203a和掺杂金属层204a表面 形成相变层300。
[0074]所述相变层300的材料为硫族化合物，具体的，可以是Si-Sb-Te、Ge-Sb-Te、 Ag-In-Te或Ge-Bi-Te等化合物。
[0075] 所述相变层300的沉积工艺可以为：化学气相沉积工艺、原子层沉积工艺、低压化 学气相沉积工艺或等离子增强型化学气相沉积工艺等。
[0076] 后续还可以在所述相变层300表面形成顶部电极。
[0077] 由于所述掺杂金属层204a内掺杂有非金属掺杂离子，在平坦化过程中，可以改善 过研磨的问题，从而使形成的掺杂金属层204a与相变层300之间的界面质量提高，提高相 变存储器单元的性能。并且，所述非金属掺杂离子还可以提高所述掺杂金属层204a的电 阻，并降低所述掺杂金属层204a的热导率，从而提高所述掺杂金属层204a对于相变层300 的加热效率，从而降低相变存储器单元的功耗，提高相变存储器单元的性能。
[0078] 本实施例还提供一种采用上述方法形成的相变存储器单元。
[0079] 请参考图8为所述相变存储器单元的结构示意图。
[0080] 所述相变存储器单兀包括：衬底100;位于衬底100表面的介质层200;位于介质 层200内穿透所述介质层200的通孔；位于所述通孔内壁表面的粘合层202a;位于所述粘 合层202a表面填充满所述通孔的金属层204a，所述金属层204a内掺杂有非金属掺杂离子； 位于所述介质层200、粘合层202a以及金属层204a表面的相变层300。
[0081] 本实施例中，所述金属层204a的材料为W。
[0082] 所述非金属掺杂离子为C、N、Ge或Si，所述非金属掺杂离子的摩尔浓度大于0,小 于 66%。
[0083] 所述粘合层202a包括Ti层和位于Ti层表面的TiN层，或者包括Ta层和位于Ta 层表面的TaN层，所述粘合层202a的厚度为50A~50()A。
[0084] 由于所述金属层内掺杂有非金属掺杂离子，可以提高金属层的电阻，并降低所述 金属层的热导率，从而提高所述金属层对于相变层的加热效率，从而降低相变存储器单元 的功耗，提1?相变存储器单兀的性能。
[0085] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所 限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种相变存储器单元的形成方法，其特征在于，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； 在所述通孔内壁表面形成粘合层； 在所述粘合层表面形成填充满所述通孔的金属层，所述金属层内掺杂有非金属掺杂离 子； 在所述介质层、粘合层以及金属层表面形成相变层。2. 根据权利要求1所述的相变存储器单元的形成方法，其特征在于，所述金属层的材 料为W。3. 根据权利要求1所述的相变存储器单元的形成方法，其特征在于，所述非金属掺杂 离子为C、N、Ge或Si。4. 根据权利要求1所述的相变存储器单元的形成方法，其特征在于，所述非金属掺杂 离子的摩尔浓度大于〇,小于66%。5. 根据权利要求1所述的相变存储器单元的形成方法，其特征在于，形成所述金属层 的方法包括：在所述粘合层表面形成具有非金属掺杂离子的掺杂金属层，所述掺杂金属层 填充满所述通孔并覆盖介质层表面；然后对所述掺杂金属层和粘合层进行平坦化，使掺杂 金属层和粘合层表面与介质层表面齐平。6. 根据权利要求5所述的相变存储器单元的形成方法，其特征在于，采用化学气相沉 积工艺或原子层沉积工艺形成所述具有非金属掺杂离子的掺杂金属层。7. 根据权利要求6所述的相变存储器单元的形成方法，其特征在于，形成所述具有非 金属掺杂离子的掺杂金属层的化学气相沉积工艺采用的反应气体为含钨气体WF 6W及掺杂 气体，所述掺杂气体包括SiH4、CH4、GeH4或NH 3。8. 根据权利要求7所述的相变存储器单元的形成方法，其特征在于，形成所述具有 非金属掺杂离子的掺杂金属层的化学气相沉积工艺所采用的反应气体为WF 6和掺杂气 体，所述掺杂气体包括SiH4、CH4、GeH4或NH 3中的一种或几种气体，其中，WF6的流量为 20sccm-500sccm，掺杂气体的流量为20sccm-500sccm，反应温度为300°C~500°C，压强为 0. 5Torr-50Torr，其中WF6和掺杂气体可以分别通入反应腔内或者一起通入反应腔内，当一 起通入反应腔内时，所述WF 6和掺杂气体的摩尔比例小于2/3。9. 根据权利要求1所述的相变存储器单元的形成方法，其特征在于，所述粘合层包括 Ti层和位于Ti层表面的TiN层，或者包括Ta层和位于Ta层表面的TaN层。10. 根据权利要求1所述的相变存储器单元的形成方法，其特征在于，所述粘合层的厚 度为50_ A~500 Ad11. 根据权利要求1所述的相变存储器单元的形成方法，其特征在于，所述相变层的材 料为 Si-Sb-Te、Ge-Sb-Te、Ag-In-Te 或 Ge-Bi-Te 化合物。12. -种相变存储器单元，其特征在于，包括： 衬底； 位于衬底表面的介质层； 位于介质层内穿透所述介质层的通孔； 位于所述通孔内壁表面的粘合层； 位于所述粘合层表面填充满所述通孔的金属层，所述金属层内掺杂有非金属掺杂离 子； 位于所述介质层、粘合层以及金属层表面的相变层。13. 根据权利要求12所述的相变存储器单元，其特征在于，所述金属层的材料为W。14. 根据权利要求12所述的相变存储器单元，其特征在于，所述非金属掺杂离子为C、 N、Ge 或 Si。15. 根据权利要求12所述的相变存储器单元，其特征在于，所述非金属掺杂离子的摩 尔浓度大于〇,小于66%。16. 根据权利要求12所述的相变存储器单元，其特征在于，所述粘合层包括Ti层和位 于Ti层表面的TiN层，或者包括Ta层和位于Ta层表面的TaN层。17. 根据权利要求12所述的相变存储器单元，其特征在于，所述粘合层的厚度为 50 A'500 A。18. 根据权利要求12所述的相变存储器单元，其特征在于，所述相变层的材料为 Si-Sb-Te、Ge-Sb-Te、Ag-In-Te 或 Ge-Bi-Te 化合物。
【专利摘要】一种相变存储器单元及其形成方法，所述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；在所述通孔内壁表面形成粘合层；在所述粘合层表面形成填充满所述通孔的金属层，所述金属层内掺杂有非金属掺杂离子；在所述介质层、粘合层以及金属层表面形成相变层。所述方法能够提高形成的相变存储器单元的性能。
【IPC分类】H01L27/24, H01L45/00
【公开号】CN105448947
【申请号】CN201410428932
【发明人】李志超, 伏广才
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年8月27日
【公告号】US20160064657