[發(fā)明專利]相變隨機(jī)存儲(chǔ)器的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010534177.1
• 申請(qǐng)日: 2010-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN102468429A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任萬春;向陽輝;張彬;宋志棠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種相變隨機(jī)存儲(chǔ)器的制造方法。

背景技術(shù)

相變隨機(jī)存儲(chǔ)器(phase?change?random?access?memory，PCRAM)是利用相變薄膜材料作為存儲(chǔ)介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的一種存儲(chǔ)器，被公認(rèn)為是最有希望成功突破22nm尺寸節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)器。

由鍺(Ge)-銻(Sb)-碲(Te)構(gòu)成的硫系化合物Ge₂Sb₂Te₅(GST)，可以迅速實(shí)現(xiàn)晶態(tài)和非晶態(tài)之間的可逆相變，成為目前PCRAM上最常用的相變材料。GST在晶態(tài)是低電阻態(tài)，在非晶態(tài)是高電阻態(tài)，而相變存儲(chǔ)器正是利用GST在晶態(tài)和非晶態(tài)之間轉(zhuǎn)變時(shí)的電阻差異來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的。

圖1是目前相變存儲(chǔ)器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖，第一絕緣層101包圍在下電極102的側(cè)面，第二絕緣層103形成于第一絕緣層101和下電極102上表面，GST相變材料104填充于第二絕緣層103的開孔中并與下電極102中心對(duì)準(zhǔn)，第三絕緣層107形成于第二絕緣層103上表面，上電極108形成于第三絕緣層107的開孔中，并與第二絕緣層103的開孔中的GST相變材料104中心對(duì)準(zhǔn)。

目前，上電極刻蝕工藝中通常在GST相變材料上沉積一層阻擋層來降低上電極刻蝕工藝中GST相變材料的損耗。

如圖2所示，在GST相變材料上沉積一層低溫氮化物(low?temperature?nitride，LTN)作為上電極刻蝕工藝中的阻擋層106，理想的刻蝕效果如圖3所示，GST相變材料104無損耗。但是GST相變材料104中的碲(Te)在300℃會(huì)揮發(fā)，而且如圖4所示，實(shí)際上，干法刻蝕移除低溫氮化物L(fēng)TN阻擋層106時(shí)，由于LTN與GST之間極低的刻蝕選擇比，導(dǎo)致該刻蝕步驟也同時(shí)去除了一部分GST相變材料104，形成了GST相變材料損耗區(qū)109，進(jìn)而上電極形成時(shí)所要求匹配的GST相變材料工藝窗口消失。

由于相變隨機(jī)存儲(chǔ)器的上電極刻蝕工藝要求更好的孔刻蝕工藝控制精度和更低的GST相變材料損耗，而沉積一層低溫氮化物L(fēng)TN阻擋層的工藝方法不再適用，所以急需提供一種新的相變隨機(jī)存儲(chǔ)器的制造方法，來解決刻蝕工藝中的這些問題，降低工藝成本，提高器件性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種相變隨機(jī)存儲(chǔ)器的制造方法，以解決目前上電極制備過程中干法刻蝕移除低溫氮化物(LTN)阻擋層時(shí)，LTN與GST之間極低的刻蝕選擇比而導(dǎo)致的GST相變材料受到損耗的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提出一種相變隨機(jī)存儲(chǔ)器的制造方法，該方法包括如下步驟：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有第二絕緣層，所述第二絕緣層內(nèi)填充有GST相變材料；

在所述第二絕緣層和GST相變材料上沉積低溫氧化層；

圖案化所述低溫氧化層，以形成覆蓋所述GST相變材料的圖案化的低溫氧化層；

在所述第二絕緣層和圖案化的低溫氧化層上依次沉積氮化硅層和第三絕緣層；

依次刻蝕所述第三絕緣層和氮化硅層，以完全暴露出圖案化的低溫氧化層，形成刻蝕孔；

移除所述刻蝕孔內(nèi)的圖案化的低溫氧化層；

在所述刻蝕孔內(nèi)形成上電極。

可選的，所述半導(dǎo)體襯底和第二絕緣層之間還設(shè)有第一絕緣層，所述第一絕緣層中形成有下電極。

可選的，所述GST相變材料覆蓋于下電極上表面，與下電極對(duì)準(zhǔn)。

可選的，所述低溫氧化層的沉積厚度為50埃～500埃。

可選的，所述氮化硅層的沉積厚度為50埃～500埃。

可選的，所述第三絕緣層和氮化硅層的刻蝕方法為干法刻蝕。

可選的，所述第三絕緣層和氮化硅層的刻蝕為垂直刻蝕。

可選的，所述圖案化的低溫氧化層的移除方法為濕法刻蝕，采用的刻蝕劑為緩沖氧化硅腐蝕液(BOE)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用依次堆疊低溫氧化層和氮化硅層作為阻擋層，濕法刻蝕方法移除低溫氧化層時(shí)，低溫氧化層與GST相變材料之間的極高刻蝕選擇比(大于15)避免了刻蝕時(shí)GST相變材料的損耗，提高了工藝的可控性，進(jìn)而更好地保留了上電極形成時(shí)所要求匹配的GST相變材料工藝窗口，工藝操作簡(jiǎn)單，降低了工藝成本，提高了器件性能。

附圖說明

圖1是相變存儲(chǔ)器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的上電極刻蝕工藝中的低溫氮化物L(fēng)TN層形成后結(jié)構(gòu)示意圖；