[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110270585.5
• 申請(qǐng)日: 2011-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103000515A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任萬(wàn)春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/321
• 分類號(hào): H01L21/321;H01L45/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 屠長(zhǎng)存

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，尤其涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(PCRAM)被廣泛地視為最有前景的存儲(chǔ)器候選。作為一種新興的非易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器技術(shù)，相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器利用相變材料在不同狀態(tài)下具有不同電阻值的特性來(lái)記錄數(shù)據(jù)。相變材料在非晶相具有高電阻，相反地，在結(jié)晶相具有低電阻。因此，可以通過(guò)使相變材料在結(jié)晶相與非晶相之間轉(zhuǎn)換來(lái)記錄數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)測(cè)量相變材料的電阻值來(lái)讀取數(shù)據(jù)。

圖1示意性地示出了相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中一個(gè)存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)圖。

絕緣材料層150中的上電極160與絕緣材料層110中的底電極120之間夾著相變材料130和140。當(dāng)前常用的相變材料為硫?qū)倩衔铮鏕e₂Sb₂Te₅。在具有上述結(jié)構(gòu)的相變存儲(chǔ)單元中，電流在上電極160和底電極120之間流動(dòng)時(shí)引起的焦耳熱改變相變材料中的硫?qū)倩衔锏慕Y(jié)晶狀態(tài)。當(dāng)?shù)纂姌O120附近的晶態(tài)硫?qū)倩衔镛D(zhuǎn)換為非晶相時(shí)，產(chǎn)生非晶相區(qū)域140。

下面參考圖2A至圖2F描述現(xiàn)有的一種制造相變隨機(jī)存儲(chǔ)器的方法。

如圖2A所示，在襯底200上依次形成第一絕緣材料層210和第二絕緣材料層220，其中，第一絕緣材料層210中形成有接觸插塞230。蝕刻去除第二絕緣材料層220的一部分以露出第一絕緣材料層210的部分上表面。沉積底電極材料，形成底電極材料層240。圖2B是與圖2A相對(duì)應(yīng)的俯視圖，其中，圖2A是沿圖2B中“A-A”線的截面圖。

如圖2C所示，蝕刻底電極材料層240，以形成圖案化的臺(tái)階狀底電極材料層250。底電極材料層250具有上部水平部分260、垂直部分262和下部水平部分264，其中，下部水平部分264與第一絕緣材料層210中的接觸插塞230接觸。圖2D為與圖2C相對(duì)應(yīng)的俯視圖，其中，圖2C是沿圖2D中“B-B”線的截面圖。

如圖2E所示，以高深寬比工藝(HARP)沉積絕緣材料層270以覆蓋底電極材料層250。

如圖2F所示，執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光工藝(CMP)，直到去除底電極材料層250的上部水平部分260。

在完成上述步驟后，在底電極材料層的垂直部分上方依次形成相變材料。

根據(jù)以上方案，在執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光工藝以去除底電極材料層250的上部水平部分260的過(guò)程中，按照各個(gè)層堆疊的順序，依次去除絕緣材料層270及底電極材料層250的上部水平部分260。

在底電極材料層250和絕緣材料層270的拋光速率接近的情況下，往往以拋光時(shí)間作為化學(xué)機(jī)械拋光的停止條件。而由于絕緣材料層270中需要去除的部分較厚，而底電極材料層250較薄，并且絕緣材料層270的厚度可能不均勻，因此難以精確控制拋光時(shí)間以在去除底電極材料層250的上部水平部分260之后盡快停止拋光。因此，在去除底電極材料層250的上部水平部分260之后，有可能過(guò)多地去除底電極材料層250的垂直部分262，導(dǎo)致不必要的底電極損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的底電極損失問(wèn)題。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種新的技術(shù)方案來(lái)控制底電極的化學(xué)機(jī)械拋光工藝過(guò)程，以避免底電極的過(guò)度損失。

根據(jù)本方面的一個(gè)方面，提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括：在襯底上形成臺(tái)階狀的底電極材料層，該底電極材料層具有上部水平部分、垂直部分和下部水平部分；沉積停止層；沉積絕緣材料層；執(zhí)行第一化學(xué)機(jī)械拋光工藝至該停止層；執(zhí)行第二化學(xué)機(jī)械拋光工藝，以去除該底電極材料層的上部水平部分。

優(yōu)選地，該停止層包括非晶碳、Al₂O₃、SiCNH、TiO₂、HfO₂、Ta₂O₅、SiN中的至少一種。

優(yōu)選地，該停止層的厚度為200埃至1000埃。

優(yōu)選地，采用高深寬比工藝(HARP)來(lái)沉積該絕緣材料層。

優(yōu)選地，該絕緣材料層包括氧化硅。

優(yōu)選地，還包括：在該底電極材料層的垂直部分上方形成相變材料。

優(yōu)選地，該相變材料是硫?qū)倩衔铩?/p>

優(yōu)選地，該在襯底上形成臺(tái)階狀的底電極材料層的步驟包括：

在襯底上依次形成第一絕緣材料層和第二絕緣材料層；蝕刻去除該第二絕緣材料層的一部分以露出該第一絕緣材料層的部分上表面；沉積底電極材料。