專利名稱：前體、包含該前體制備的薄層、制備該薄層的方法和相變存儲(chǔ)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方案涉及一種用于較低溫度沉積的前體，例如Te前體；一種使用該前體制備的薄層，例如含Te的硫族化物薄層；及一種制備該薄層的方法，舉例來說，本發(fā)明涉及用于較低溫度沉積并含有Te、15族化合物和/或14族化合物的前體；摻有15族化合物和/或14族化合物并在較低溫度下使用該前體制備的硫族化物薄層；及制備該薄層的方法。并且，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及一種包括使用所述前體形成的相變層的相變存儲(chǔ)設(shè)備(phase-change memory device)。
背景技術(shù)：
依據(jù)溫度，相變材料是可以具有晶態(tài)或非晶態(tài)的材料。晶態(tài)具有比非晶態(tài)更低的電阻并具有有序的規(guī)則原子排列。晶態(tài)和非晶態(tài)可以是可逆的。也就是說，晶態(tài)可以變成非晶態(tài)并且非晶態(tài)可以變回晶態(tài)。相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)設(shè)備(PRAM)是一種應(yīng)用相變材料具有可逆狀態(tài)和可區(qū)別的電阻的特性的存儲(chǔ)設(shè)備。
PRAM的一般形式可以包括通過接觸栓與晶體管的源極或漏極區(qū)域電連接的相變層。作為存儲(chǔ)器的操作可以通過利用由于相變層中晶體結(jié)構(gòu)的改變而產(chǎn)生的電阻差異來進(jìn)行。圖1顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的PRAM的一般形式。在下文中，參照?qǐng)D1描述常規(guī)PRAM的一般結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D1，在晶體管基底10上，可以形成第一雜質(zhì)區(qū)域11a和第二雜質(zhì)區(qū)域11b，并且可以形成與兩個(gè)雜質(zhì)區(qū)域相接觸的柵絕緣層12和柵極層13。第一雜質(zhì)區(qū)域11a可以認(rèn)為是源極，而第二雜質(zhì)區(qū)域11b可以認(rèn)為是漏極。
在第一雜質(zhì)區(qū)域11a上可以形成柵極層13，在第二雜質(zhì)區(qū)域11b上可以形成絕緣層15，并且穿過絕緣層15可以形成與第二雜質(zhì)區(qū)域11b相接觸的接觸栓14。在接觸栓14上可以形成下電極16，并且在下電極16上可以形成相變層17和上電極18。
在具有上述結(jié)構(gòu)的PRAM中儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的技術(shù)可以如下。由經(jīng)第二雜質(zhì)區(qū)域11b和下電極16施加的電流在下電極16和相變層17的接觸區(qū)域產(chǎn)生焦耳熱。通過利用焦耳熱改變相變層17的晶體結(jié)構(gòu)來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。也就是說，通過改變施加的電流，將相變層17的晶體結(jié)構(gòu)變成晶態(tài)或非晶態(tài)。因此，可以區(qū)別開之前儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，因?yàn)殡娮柘鄳?yīng)于晶態(tài)和非晶態(tài)之間的變化而改變。
已知各種類型的可以用于存儲(chǔ)設(shè)備的相變材料，其代表性的實(shí)例是GST(GeSbTe)基合金。已知包括各種類型的硫族化物材料層的晶體管存儲(chǔ)設(shè)備。
為了改善存儲(chǔ)設(shè)備的性能，降低消耗的電流值可能是有益的。對(duì)于包括GST層，一種常用的相變材料的PRAM，重置電流(reset current)值例如由晶態(tài)向非晶態(tài)轉(zhuǎn)變的電流值高。
圖2為在相變層使用GST(Ge2Sb2Te5)的存儲(chǔ)設(shè)備重置/設(shè)置程序的加熱溫度的曲線圖。
參照?qǐng)D2，可以看出，對(duì)于GST的設(shè)置程序，如將非晶態(tài)變?yōu)榫B(tài)，在一段時(shí)間內(nèi)通過保持溫度低于熔點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)結(jié)晶?？梢钥闯觯瑢?duì)于重置程序，如將晶態(tài)變?yōu)榉蔷B(tài)，溫度應(yīng)提高至接近熔點(diǎn)(Tm)，然后冷卻。提高溫度至熔點(diǎn)(Tm)所需的電流相對(duì)較高。因此，在實(shí)現(xiàn)更高集成的存儲(chǔ)設(shè)備方面可能存在限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方案提供一種可在較低溫度下沉積的前體，例如Te前體，一種使重置/設(shè)置程序消耗更小電流的使用該前體的薄層，例如含Te的硫族化物薄層如GST薄層，及一種使用所述前體制備薄層的方法，和/或一種包括相變層如使用前體形成的相變層的相變存儲(chǔ)設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，提供了一種含有Te、15族化合物和/或14族化合物的Te前體。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，提供了一種含有Te、N和/或Si的Te前體。
更一般地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的前體可以定義為一種或多種結(jié)合一種或多種15族化合物(如N)或者一種或多種14族化合物(如Si)或者兩者的16族化合物(如Te)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種使用含Te、15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的Te前體制備的薄層，例如含Te的硫族化物薄層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種制備薄層，例如含Te的硫族化物薄層的方法，該方法包括在低于350℃的沉積溫度下沉積一種或多種上述前體。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種相變存儲(chǔ)設(shè)備，其包括晶體管基底，該晶體管基底包括在晶體管基底上形成的第一雜質(zhì)區(qū)域和第二雜質(zhì)區(qū)域，在該第一雜質(zhì)區(qū)域和第二雜質(zhì)區(qū)域之間的溝道區(qū)域上形成的柵結(jié)構(gòu)，連接到第二雜質(zhì)區(qū)域的下電極，在下電極上形成的相變層例如GST相變層，及在該相變層上形成的上電極，其中所述相變層通過使用Ge前體、Sb前體和含有Te、15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的Te前體形成。
通過使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的前體，通過較低溫度沉積可以獲得具有更均勻厚度、適合于各種設(shè)備的薄層。舉例來說，使用Te前體獲得的薄層如GST薄層可以摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)，從而可以減小用于改變晶體結(jié)構(gòu)的重置電流。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有更高性能的相變存儲(chǔ)設(shè)備。


通過參照附圖詳細(xì)描述其實(shí)施方案，本發(fā)明實(shí)施方案的上述及其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見，附圖中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一般形式PRAM的剖視圖；圖2是包括由Ge2Sb2Te5制成的相變層的存儲(chǔ)設(shè)備重置/設(shè)置程序的加熱溫度曲線圖。
圖3是構(gòu)成相變層的實(shí)例材料的重置電流(mA)和設(shè)置電阻值(kΩ)的關(guān)系圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案包括摻有15族化合物和/或14族化合物的薄層，例如GST薄層的相變存儲(chǔ)設(shè)備的剖視圖。
圖5A和圖5B分別圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案用于較低溫度沉積的Te前體的1H-NMR分析和13C-NMR分析的結(jié)果。
圖6是通過在250℃下沉積根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的Te前體獲得的圖案的SEM照片。
圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案為達(dá)到所需的Te/(Ge+Sb)陽離子比率，通過沉積Ge前體、Sb前體和Te前體獲得的摻有15族化合物(如N)和14族化合物(如Si)的薄層，例如GST薄層的電阻率圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將在下文中參照其中說明了本發(fā)明實(shí)施方案的附圖，更充分地描述本發(fā)明的實(shí)施方案。然而本發(fā)明可以以多種不同形式實(shí)施，并不應(yīng)該被解釋為僅限于本文中提出的實(shí)施方案。相反，提供這些實(shí)施方案，以便本公開徹底而完全，并向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在整個(gè)說明書中相同的附圖標(biāo)記是指相同的元件。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案用于較低溫度沉積的Te前體可以包含Te、15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)。在本文中，關(guān)于Te前體的術(shù)語“用于較低溫度沉積”意指對(duì)于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的Te前體，與例如不含15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的常規(guī)Te前體相比，形成具有所需厚度薄層的沉積過程的沉積溫度相對(duì)較低。術(shù)語“較低溫度”是指例如低于約350℃的溫度，并且將在下文中更詳細(xì)地描述。
例如，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案用于較低溫度沉積的Te前體可以由下式I表示Q1Q2N-Te-NQ3Q4I式中Q1、Q2、Q3和Q4各自獨(dú)立地是氫原子、直鏈或支鏈C1-30烷基或SiR1R2R3，其中R1、R2和R3各自獨(dú)立地是氫原子或直鏈或支鏈C1-30烷基，并且Q1、Q2、Q3和Q4中的至少一個(gè)是SiR1R2R3。
由式I表示的Te前體包含15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)。因此，當(dāng)使用該Te前體的含Te的薄層形成時(shí)，不需要另外的15族化合物(如N)源和/或14族化合物(如Si)源來摻雜。而且，當(dāng)使用具有式I的Te前體時(shí)，可以形成含Te的硫族化物薄層例如GST薄層，其在較低沉積溫度，例如低于350℃，或例如200～350℃下具有適用于各種晶體管設(shè)備的性能(如耐久性，電性質(zhì)等)。
在式I中，Q1、Q2、Q3和Q4中的至少一個(gè)可以是SiR1R2R3，以使根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的Te前體可以包含14族化合物(如Si)。
例如，在式I中，R1、R2和R3可以各自獨(dú)立地是，但不限于，氫原子、甲基、乙基、異丙基、丁基、戊基和/或己基。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的Te前體可以由下式II表示Te[NH(Si(CH3)3)]2II如上所述，更一般地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的前體可以定義為一種或多種結(jié)合一種或多種15族化合物(如N)或者一種或多種14族化合物(如Si)或者兩者的16族化合物(如Te)。
在制備用于較低溫度沉積的Te前體中，可以使用各種已知方法中的任何一種。在已知方法中，制備根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的Te前體的方法描述如下。
可以使具有N-Si鍵的氨基硅烷-基化合物與含堿金屬的材料反應(yīng)，制得用至少一種堿金屬取代的氨基硅烷-基化合物。該氨基硅烷基-化合物可以包括，但不限于，六甲基二硅氨烷、七甲基二硅氨烷等。含堿金屬的材料可以包含，但不限于，正丁基鋰(nBu-Li)等。氨基硅烷-基化合物與含堿金屬的材料之間的反應(yīng)可以在有機(jī)溶劑，如己烷等中進(jìn)行。
可以使用至少一種堿金屬取代的氨基硅烷-基化合物與用鹵族元素取代的含Te的化合物化學(xué)計(jì)量地反應(yīng)，獲得用于較低溫度沉積并具有Te-N鍵和N-Si鍵的Te前體。用鹵族元素取代的含Te的化合物可以包含，但不限于，二氯化碲(TeCl2)、二氟化碲(TeF2)等。反應(yīng)可以在溶劑，例如THF等中進(jìn)行。由此獲得的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的Te前體可以通過各種常規(guī)提純和/或分離方法分離，并且可以用作形成薄層的沉積源。
以上描述了制備根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的Te前體的方法，然而，該方法不限于上述實(shí)施方案而且可以進(jìn)行各種變換。
本發(fā)明實(shí)施方案提供了通過使用用于較低溫度沉積的含Te、15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的Te前體制得的含Te的硫族化物薄層。該硫族化物薄層可以包括As-Se-Te、As-Tl-Te、Tl-Se-As-Te、As-Ge-Te、Ge-Sb-Te等。
在其它實(shí)施方案中，硫族化物薄層可以包括其他硫族化物合金如鍺-銻-碲(Ge-Sb-Te)、砷-銻-碲(As-Sb-Te)、錫-銻-碲(Sn-Sb-Te)、錫-銦-銻-碲(Sn-In-Sb-Te)或砷-鍺-銻-碲(As-Ge-Sb-Te)。作為選擇，硫族化物薄層可以包括VA族元素-銻-碲如鉭-銻-碲(Ta-Sb-Te)、鈮-銻-碲(Nb-Sb-Te)或釩-銻-碲(V-Sb-Te)。而且，硫族化物薄層還可以包括VIA族元素-銻-碲如鎢-銻-碲(W-Sb-Te)、鉬-銻-碲(Mo-Sb-Te)或鉻-銻-碲(Cr-Sb-Te)。
盡管硫族化物薄層如上所述主要由三元相變硫族化物合金形成，但是硫族化物合金也可以選自二元相變硫族化物合金或四元相變硫族化物合金。例如，二元相變硫族化物合金的實(shí)例可以包括一種或多種Sb2-Te3或Ge-Te合金；四元相變硫族化物合金的實(shí)例可以包括一種或多種Ag-In-Sb-Te、(Ge-Sn)-Sb-Te，Ge-Sb-(Se-Te)或Te81-Ge15-Sb2-S2合金。
在實(shí)施方案中，如上所述，硫族化物薄層可以由具有多種電阻形態(tài)(resistance state)的過渡金屬氧化物制成。例如，硫族化物薄層可以由GST(Ge2Sb2Te5)制成。
其中，本發(fā)明實(shí)施方案還提供了一種由Ge-Sb-Te(GST)制成的薄層，如上所述，其通過使用用于較低溫度沉積的Ge前體、Sb前體和Te前體制備。
術(shù)語“摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的含Te的硫族化物薄層”或者“摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的GST薄層”或，或者“摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的GST相變薄層”在本文中是指摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的含Te的硫族化物薄層，或者由Ge-Sb-Te-基材料制成的薄層，或者摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的相變薄層。
用于較低溫度沉積的Te前體的描述可以如上所述。
Ge前體和Sb前體包括，但不限于，可以與用于較低溫度沉積的Te前體一起使用的任何材料，且可以任意地選自已知的Ge前體和Sb前體。該Ge前體可以包括，但不限于，Ge(CH3)4或Ge[N(CH3)2]4等。Sb前體可以包括，但不限于，Sb(CH3)3或Sb[N(CH3)2]3等。摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的GST薄層中Ge，Sb和Te之間的組成比可以變化。其中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的GST薄層可以由，例如摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的Ge2Sb2Te5材料制成。
摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的薄層可以使用較小的重置電流進(jìn)行從晶態(tài)向非晶態(tài)的相變。而且，該薄層的設(shè)置電阻可以提高。圖3是重置電流(mA)和設(shè)置電阻值相對(duì)于構(gòu)成相變薄層的材料的曲線圖。為了測(cè)量重置電流和設(shè)置電阻值，TiN用作上電極和下電極，并在兩電極之間分別使用相變層GST(Ge2Sb2Te5)層，摻有15族化合物(如N)的GST層和摻有14族化合物(如Si)的GST層來形成PRAM。當(dāng)相變層狀態(tài)可以從晶態(tài)變成非晶態(tài)時(shí)，測(cè)量電流值，例如重置電流值和設(shè)置電阻值。
參照?qǐng)D3，對(duì)于未摻有雜質(zhì)的GST，重置電流值較高，例如為3mA，設(shè)置電阻值較低，例如為約0.8KΩ。對(duì)于摻有15族化合物(如N)的GST，需要1.5mA的重置電流，設(shè)置電阻值為約1.5kΩ。此外，當(dāng)摻有14族化合物(如Si)的GST形成為相變層時(shí)，需要較低的重置電流值，如為約0.7mA，設(shè)置電阻值較高，如為6.2KΩ。因此，當(dāng)摻雜15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)時(shí)，重置電流值降低和/或設(shè)置電阻值提高，同時(shí)保持了GST相變層的相變特性。作為雜質(zhì)包含在GST相變層的Si和/或N，可以促進(jìn)在較低溫度下從晶態(tài)向非晶態(tài)的相變。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的薄層，例如含Te的硫族化物薄層的制備方法，可以包括在低于350℃的沉積溫度下沉積上述Te前體。含Te的硫族化物薄層可以是各種已知的硫族化物薄層，其中，可以是在約350℃或更低的沉積溫度下使用Ge前體、Sb前體和Te前體制備的Ge-Sb-Te(GST)薄層。Ge前體、Sb前體和Te前體的描述如上所述。
根據(jù)摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的薄層，例如含Te的硫族化物薄層的制備方法，沉積溫度可以低于用于采用常規(guī)前體的制備方法中的溫度。例如，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案制備摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的薄層的方法中的沉積溫度可以低于約350℃。沉積溫度的下限可以根據(jù)要形成的薄層厚度和/或陽離子比率，例如Te/(Ge+Sb)陽離子比率而改變。例如，當(dāng)形成厚度為330的摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的GST薄層時(shí)，沉積溫度的下限可以是約200℃。在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案形成摻雜15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的含Te的硫族化物薄層的方法中，沉積溫度可以低于約350℃，例如200～350℃，例如250℃。
該沉積溫度區(qū)別于使用常規(guī)前體的沉積過程的沉積溫度。當(dāng)使用常規(guī)前體形成硫族化物薄層時(shí)，已知需要高于約500℃的沉積溫度來制備具有所需厚度適用于各種設(shè)備的薄層。然而，前體的成分，例如Te，暴露在高于約350℃的溫度下可能蒸發(fā)。因此，難以形成具有所需陽離子比率的硫族化物薄層。
然而，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案用于較低溫度沉積的前體在較低的溫度，例如低于約350℃下沉積時(shí)，可以形成具有更均勻厚度適用于各種設(shè)備的薄層。舉例來說，當(dāng)Te前體與Ge前體和Sb前體一起沉積時(shí)，可以形成具有更均勻厚度適用于各種設(shè)備的GST薄層。而且，可以有效地形成具有所需Te/(Ge+Sb)陽離子比率的薄層且無原材料的損失，因?yàn)門e成分更不易蒸發(fā)。此外，如果使用用于較低溫度沉積的含15族化合物(如N)和14族化合物(如Si)的Te前體作為沉積源，無需分別摻雜15族化合物(如N)和14族化合物(如Si)來獲得摻有15族化合物(如N)和14族化合物(如Si)的含Te的硫族化物。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案制備摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的含Te的硫族化物薄層的方法，可以使用沉積方法，例如化學(xué)氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)，但沉積方法不限于這些實(shí)例。CVD和ALD可以是已知技術(shù)。也可以采用等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)或等離子體增強(qiáng)的原子層沉積(PEALD)。PECVD或PEALD可以使用例如H2和/或NH3等離子體源。CVD和ALD的實(shí)例可以在，例如于2003年10月2日公開的Min等人的US專利申請(qǐng)2003/0185981，于2004年6月22日公告的Lee等人的US專利6752869，及韓國專利待審公開2002-0084616中找到，其公開全部引入本文作為參考。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案使用用于較低溫度沉積的前體形成的摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的薄層可以具有相變層的特性。通過利用該特性，例如，薄層可以用作相變存儲(chǔ)設(shè)備中的相變層。在下文中，將描述包括使用用于較低溫度沉積的Te前體形成的相變層的相變存儲(chǔ)設(shè)備，及其制備方法。
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案制得的相變存儲(chǔ)設(shè)備的剖視圖。
參照?qǐng)D4，在摻有n型或p型的晶體管基底20上，可以形成第一雜質(zhì)區(qū)域21a和第二雜質(zhì)區(qū)域21b，以便兩個(gè)區(qū)域具有與晶體管基底20相反的極性。晶體管基底20在第一雜質(zhì)區(qū)域21a和第二雜質(zhì)區(qū)域21b之間的區(qū)域可稱為溝道區(qū)域，在溝道區(qū)域上，形成柵絕緣層22和柵極層23。
在第一雜質(zhì)區(qū)域21a、柵極層23和第二雜質(zhì)區(qū)域21b上，可以形成絕緣層25，在該絕緣層25中可以形成暴露第二雜質(zhì)區(qū)域的接觸孔。在接觸孔中，形成導(dǎo)電栓24，在該導(dǎo)電栓24上順序形成下電極26，相變層27和上電極28。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的相變存儲(chǔ)設(shè)備可以是GST薄層(或任何上述硫族化物材料)，其中如上所述相變層27含有Si和/或N。舉例來說，GST材料可以是Ge2Sb2Te5。
相變層27下的晶體管結(jié)構(gòu)可以通過常規(guī)晶體管制備方法形成。在圖4的結(jié)構(gòu)中，下電極26和導(dǎo)電栓24可以整體形成。例如，相變層27可以形成在導(dǎo)電栓24上，以使導(dǎo)電栓直接充當(dāng)下電極26，并且電流可以直接施加于相變層27上以誘導(dǎo)焦耳熱的產(chǎn)生。在實(shí)施方案中，導(dǎo)電栓24可以用作加熱栓。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案制備相變存儲(chǔ)設(shè)備的方法可以如下。在晶體管基底20上，可以順序施加用于形成柵絕緣層22和柵極層23的材料。可以去除用于形成柵絕緣層22和柵極層23的材料的兩側(cè)，形成柵絕緣層22和柵極層23。在暴露的柵絕緣層22和柵極層23兩側(cè)上的晶體管基底20的表面上，可以施加雜質(zhì)，形成第一雜質(zhì)區(qū)域21a和第二雜質(zhì)區(qū)域21b。在第一雜質(zhì)區(qū)域21a、柵極層23和第二雜質(zhì)區(qū)域21b上，可以形成絕緣層25。在絕緣層25上可以形成接觸孔，以便暴露第二雜質(zhì)區(qū)域21a，并且接觸孔可以填充導(dǎo)電材料形成導(dǎo)電栓24。
任選地，貴金屬材料即導(dǎo)電材料，或者金屬氮化物，例如TiN等，可以施加到導(dǎo)電栓24上形成下電極26。通常，使用濺射方法在導(dǎo)電栓24或下電極26上形成相變層27。
然而，在本發(fā)明實(shí)施方案中，通過在反應(yīng)室內(nèi)的基底上使用于較低溫度沉積的含Te、15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的Te前體與Ge前體和Sb前體反應(yīng)，可以形成含15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的GST相變層。沉積溫度可以為，例如低于350℃如200～350℃。通過如在下電極26內(nèi)一樣，在相變層27上施加導(dǎo)電材料形成上電極28，可以制得根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的相變存儲(chǔ)設(shè)備。
將參照下面的實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。下面的實(shí)施例是用于說明目的并非意在限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例實(shí)施例1反應(yīng)方程式I 式II’如反應(yīng)方程式I中，在-78℃和環(huán)境壓力下，將0.1摩爾六甲基二硅氨烷溶液和0.2摩爾nBu-Li混合于1000ml的己烷中，然后在室溫下使混合物反應(yīng)4小時(shí)，獲得上述式II′表示的化合物。
反應(yīng)方程式II 式II如反應(yīng)方程式II，將0.5摩爾由式II′表示的化合物和0.5摩爾TeCl2混合于1000ml THF中，然后在150℃下將混合物加熱8小時(shí)。在環(huán)境溫度和真空下蒸發(fā)混合物，在0.1托和60℃下，對(duì)合成的Te前體進(jìn)行分餾，制得24g由式II表示的化合物，例如Te[NH(Si(CH)3)3]2，然后進(jìn)行1H-NMR分析和13C-NMR分析(所有分析都在C6D6和25℃下進(jìn)行)，結(jié)果分別示于圖5A和5B中。從圖5A和5B中，可以證實(shí)式II的化合物的Te-N鍵和N-Si鍵。
式II的化合物稱為Te前體1。
評(píng)價(jià)例1-在低沉積溫度下Te前體1的構(gòu)圖性能的評(píng)價(jià)通過使用Te前體1評(píng)價(jià)通過ALD方法構(gòu)圖的性能，結(jié)果示于圖6中。制得包括多個(gè)深度為18000且寬度為960的凹面部分的Si基底，作為在其上沉積Te前體1以形成層的基底，并且詳細(xì)沉積條件列于下表1中。
表1

參照?qǐng)D6，可以看出Te前體1的沉積產(chǎn)物沿白線均勻地填充整個(gè)具有圖案的凹面部分。從該結(jié)果可以看出，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的Te前體1具有改善的構(gòu)圖性能。
制備例-由GST材料制成的層的形成及其電阻評(píng)價(jià)通過使用Ge[N(CH3)2]4作為Ge前體、Sb[N(Si(CH3)3)3]作為Sb前體和Te前體1作為Te前體，形成通過ALD方法摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的Ge2Sb2Te5層。ALD方法的詳細(xì)條件與表1中所述的相同。而且，Te/(Ge+Sb)陽離子比率控制在約1.1、1.25和1.45。測(cè)量上面獲得的摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的GST薄層的電阻，結(jié)果示于圖7中。根據(jù)圖7可以看出，摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的GST薄層的電阻隨著Te/(Ge+Sb)陽離子比率增加，即溫度升高而減小。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案用于較低溫度沉積的Te前體可以在較低溫度下沉積形成含Te的薄層，例如摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的含Te的硫族化物薄層，例如GST薄層。通過使用用于較低溫度沉積的Te前體形成的摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的GST相變層可以具有較低的重置電流，從而當(dāng)使用包括它的存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，其集成是可能的，并且具有更高容量和/或更快速度的操作是可能的。
盡管已經(jīng)參照其實(shí)施方案具體地說明和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)理解其中可以進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)的變化，而不脫離由所附的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種Te前體，其包含Te、15族化合物和/或14族化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的Te前體，該Te前體包含Te、N和/或Si。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的Te前體，該Te前體由下式I表示Q1Q2N-Te-NQ3Q4I式中Q1、Q2、Q3和Q4各自獨(dú)立地是氫原子、直鏈或支鏈C1-30烷基或SiR1R2R3，其中R1、R2和R3各自獨(dú)立地是氫原子或直鏈或支鏈C1-30烷基，并且Q1、Q2、Q3和Q4中的至少一個(gè)是SiR1R2R3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的Te前體，其中R1、R2和R3各自獨(dú)立地是氫原子、甲基、乙基、異丙基、丁基、戊基或己基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的Te前體，該Te前體由下式II表示Te[NH(Si(CH)3)3]2II。
6.一種含Te的硫族化物薄層，其使用根據(jù)權(quán)利要求1的Te前體制得。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的含Te的硫族化物薄層，其中該含Te的硫族化物薄層是Ge-Sb-Te(GST)薄層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的含Te的硫族化物薄層，其中該(GST)薄層是Ge2-Sb2-Te5薄層。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的含Te的硫族化物薄層，其中該Te前體由下式I表示Q1Q2N-Te-NQ3Q4I式中Q1、Q2、Q3和Q4各自獨(dú)立地是氫原子、直鏈或支鏈C1-30烷基或SiR1R2R3，其中R1、R2和R3各自獨(dú)立地是氫原子或直鏈或支鏈C1-30烷基，并且Q1、Q2、Q3和Q4中的至少一個(gè)是SiR1R2R3。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的含Te的硫族化物薄層，其中Te前體由下式II表示Te[NH(Si(CH)3)3]2II。
11.一種制備含Te的硫族化物薄層的方法，包括在低于350℃的沉積溫度下，沉積根據(jù)權(quán)利要求1的Te前體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的制備含Te的硫族化物薄層的方法，其中所述含Te的硫族化物薄層是Ge-Sb-Te(GST)薄層。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的制備含Te的硫族化物薄層的方法，其中所述沉積溫度是200～350℃。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的制備含Te的硫族化物薄層的方法，其中所述Te前體是通過化學(xué)氣相沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)來沉積的。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的制備含Te的硫族化物薄層的方法，其中所述Te前體是通過使用等離子體的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)或等離子體增強(qiáng)原子層沉積(PEALD)來沉積的。
16.一種相變存儲(chǔ)設(shè)備，包括包括第一雜質(zhì)區(qū)域、第二雜質(zhì)區(qū)域和溝道區(qū)域的晶體管基底；在該第一雜質(zhì)區(qū)域和第二雜質(zhì)區(qū)域之間的溝道區(qū)域上形成的柵結(jié)構(gòu)；與第二雜質(zhì)區(qū)域相連的下電極；在下電極上形成的GST相變層；及在相變層上形成的上電極，其中所述GST相變層是通過使用根據(jù)權(quán)利要求1的Te前體形成的。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的相變存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述相變層由Ge2-Sb2-Te5材料制成。
全文摘要
一種包含Te、15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的Te前體，一種制備該Te前體的方法，一種包含所述Te前體的含Te的硫族化物薄層，一種制備該薄層的方法，及一種相變存儲(chǔ)設(shè)備。所述Te前體可以在較低溫度下沉積形成摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的含Te的硫族化物薄層。舉例來說，在較低沉積溫度下，Te前體可以使用等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)或等離子體增強(qiáng)的原子層沉積(PEALD)。使用所述Te前體形成的摻有15族化合物(如N)和/或14族化合物(如Si)的GST相變層的重置電流可以降低，從而當(dāng)使用包含它的存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，其集成是可能的，并且更高容量和/或更快速度的操作也是可能的。
文檔編號(hào)C23C16/00GK1970564SQ20061007113
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月14日
發(fā)明者李正賢, 姜閏浩 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社