相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于半導體技術(shù)領域，特別涉及一種相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相變存儲器(PCRAM,Phase Change Random Access Memory)是在 CMOS 集成電路基礎上發(fā)展起來的新一代非揮發(fā)固態(tài)半導體存儲器。其關(guān)鍵材料是可記錄的相變材料、加熱電極材料、絕熱材料和頂電極材料。相變存儲器的基本原理是利用電脈沖信號作用于器件單元上，使相變材料在非晶態(tài)的高阻和多晶態(tài)的低阻之間發(fā)生可逆相變，利用高低阻值的差異來實現(xiàn)數(shù)字信息的存儲。
[0003]相變存儲器由于具有高速、高密度、高擦寫循環(huán)次數(shù)、非易失性、低功耗以及與現(xiàn)有CMOS工藝兼容性好等優(yōu)點，被認為最有可能取代目前的閃存存儲器而成為未來存儲器主流產(chǎn)品和最先成為商用產(chǎn)品的器件。
[0004]作為下一代的主流存儲器，提高工藝和器件的可靠性尤為重要。其中相變存儲器的重要存儲媒介一相變材料穩(wěn)定性一直是關(guān)注的焦點，在生產(chǎn)加工時也會出現(xiàn)各種各樣的問題，例如相變單元中的相變電阻在不同的連接情況下，會有著何種情況的發(fā)生。本發(fā)明尋求一種簡單易行的檢測方法，能夠檢測相變電阻材料在不同連接情況下受到工藝過程中偏壓影響的差異，進而優(yōu)化工藝參數(shù)，提高相變單元的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)及其制備方法，以檢測不同連接情況下相變電阻材料受到工藝中偏壓的影響。
[0006]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)，所述相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)包括:
[0007]半導體襯底，所述半導體襯底內(nèi)形成有有源區(qū)；
[0008]相變存儲器單元，位于所述半導體襯底上，且與所述有源區(qū)相連接；
[0009]相變電阻偽單元，位于所述相變存儲器單元的一側(cè)，且與所述有源區(qū)相隔離。
[0010]作為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)還包括互連金屬層，所述相變存儲器單元與所述互連金屬層相連接，所述相變電阻偽單元與所述互連金屬層相隔離。
[0011]作為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述相變存儲器單元包括由下至上依次連接的大電極、下電極、相變電阻層及上電極；
[0012]所述相變存儲器單元通過所述大電極連接至所述有源區(qū)，通過所述上電極連接至所述互連金屬層。
[0013]作為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述相變電阻層及所述相變電阻偽單元均包括相變材料層及位于所述相變材料層上的粘附層，且所述相變電阻層及所述相變電阻偽單元為采用曝光和刻蝕工藝圖形化同一相變材料層及同一粘附層而制得。
[0014]作為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述相變存儲器單元還包括接觸電極，所述接觸電極的一端與所述有源區(qū)相連接，另一端與所述互連金屬層相連接。
[0015]作為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)還包括:第一絕緣介質(zhì)層、第二絕緣介質(zhì)層及第三絕緣介質(zhì)層；其中，
[0016]所述大電極位于所述第一絕緣介質(zhì)層內(nèi)；
[0017]所述下電極位于所述第二絕緣介質(zhì)層內(nèi)；
[0018]所述相變電阻層、所述相變電阻偽單元及所述上電極均位于所述第三絕緣介質(zhì)層內(nèi)，且所述相變電阻偽單元與所述相變電阻層及所述上電極通過所述第三絕緣介質(zhì)層相隔離；
[0019]所述接觸電極貫穿所述第一絕緣介質(zhì)層、所述第二絕緣介質(zhì)層及所述第三絕緣介質(zhì)層，且所述接觸電極與所述大電極、所述下電極、所述相變電阻層、所述相變電阻偽單元及所述上電極通過所述絕緣介質(zhì)層相隔離。
[0020]本發(fā)明還提供一種相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的制備方法，所述相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的制備方法包括以下步驟:
[0021]提供半導體襯底，所述半導體襯底內(nèi)形成有有源區(qū)；
[0022]在所述半導體襯底上制備大電極，所述大電極與所述有源區(qū)相連接；
[0023]在所述大電極上制備下電極；
[0024]在所述下電極上制備相變電阻層，并在所述相變電阻層的一側(cè)制備相變電阻偽單元；
[0025]在所述相變電阻層上制備上電極；
[0026]在所述半導體襯底上制備接觸電極，所述接觸電極與所述有源區(qū)相連接；
[0027]制備互連金屬層，所述互連金屬層與所述上電極及所述接觸電極相連接。
[0028]作為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，在所述半導體襯底上制備大電極包括:
[0029]在所述半導體襯底上沉積第一絕緣介質(zhì)層；
[0030]在所述有源區(qū)上方的所述第一絕緣介質(zhì)層內(nèi)形成第一通孔，所述第一通孔暴露出所述有源區(qū)；
[0031 ] 在所述第一通孔內(nèi)沉積金屬以形成所述大電極。
[0032]作為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，在所述大電極上制備下電極包括:
[0033]在所述第一絕緣介質(zhì)層及所述大電極上沉積第二絕緣介質(zhì)層；
[0034]在所述大電極上方的所述第二絕緣介質(zhì)層內(nèi)形成第二通孔，所述第二通孔暴露出所述大電極；
[0035]在所述第二通孔內(nèi)沉積金屬以形成所述下電極。
[0036]作為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，在所述下電極上制備相變電阻層，并在所述相變電阻層的一側(cè)制備相變電阻偽單元包括:
[0037]在所述第二絕緣介質(zhì)層及所述下電極上依次沉積相變材料層及粘附層；
[0038]采用曝光和刻蝕工藝圖形化所述相變材料層及所述粘附層，以形成所述相變電阻層及所述相變電阻偽單元。
[0039]作為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，在所述相變電阻層上制備上電極包括:
[0040]在所述第二絕緣介質(zhì)層及所述粘附層沉積第三絕緣介質(zhì)層，所述第三絕緣介質(zhì)層包覆所述相變電阻層及所述相變電阻偽單元；
[0041]在所述相變電阻層上方的所述第三絕緣介質(zhì)層內(nèi)形成第三通孔，所述第三通孔暴露出所述粘附層；
[0042]在所述第三通孔內(nèi)沉積金屬以形成所述上電極。
[0043]作為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，在所述半導體襯底上制備接觸電極包括:
[0044]在所述有源區(qū)上方形成貫穿所述第一絕緣介質(zhì)層、所述第二絕緣介質(zhì)層及所述第三絕緣介質(zhì)層的第四通孔，所述第四通孔暴露出所述有源區(qū)；
[0045]在所述第四通孔內(nèi)沉積金屬以形成所述接觸電極。
[0046]本發(fā)明的一種相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)及其制備方法的有益效果為:利用該相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)，在正常的相變存儲單元旁邊設置相變電阻偽單元，使得相變電阻材料處于浮空狀態(tài)以免受電場的影響，以此對比來檢測相變電阻材料是否受到工藝中電場條件的影響，能夠檢測相變電阻材料在不同連接情況下受到工藝中偏壓條件影響的差異，進而優(yōu)化工藝參數(shù)，提高相變單元的可靠性。
【附圖說明】
[0047]圖1顯示為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]圖2顯示為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)中相變存儲器單元的TEM圖。
[0049]圖3顯示為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)中相變存儲器單元的相變材料的能量散射譜的數(shù)據(jù)分析圖。
[0050]圖4顯示為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)中相變電阻偽單元的TEM圖。
[0051]圖5顯示為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)中相變電阻偽單元的相變材料的能量散射譜的數(shù)據(jù)分析圖。
[0052]圖6顯示為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的制備方法的流程圖。
[0053]圖7至圖13顯示為本發(fā)明的相變存儲器檢測結(jié)構(gòu)的制備方法在各步驟中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]元件標號說明
[0055]10半導體襯底
[0056]101有源區(qū)
[0057]11第一絕緣介質(zhì)層
[0058]12第二絕緣介質(zhì)層
[0059]13第三絕緣介質(zhì)
[0060]14大電極
[0061]15下電極
[0062]16相變電阻層
[0063]161相變材料層
[0064]162粘附層
[0065]17相變電阻偽單元
[0066]18上電極
[0067]19接觸電