[發明專利]氧化鎢阻變存儲器的制備方法

有效

• 申請號: 201110344324.3
• 申請日: 2011-11-04
• 公開（公告）號: CN103094473A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 唐立文;郁新舉;陳昊瑜;陳廣龍;陳華倫;袁苑
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種半導體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種氧化鎢阻變存儲器的制備方法。

背景技術

氧化鎢阻變存儲器是利用氧化鎢材料在電場作用下電阻值發生可逆轉變達到存儲目的的半導體元件?，F有氧化鎢阻變存儲器的制備方法包括步驟：形成一絕緣介質層；采用光刻刻蝕工藝在要形成所述氧化鎢阻變存儲單元的區域形成通孔；在所述通孔的側壁表面和底部表面形成鈦氮化合物阻擋層；在所述通孔內淀積鎢將所述通孔完全填充；將位于所述通孔的頂部的部分所述鎢氧化形成所述氧化鎢阻變存儲單元，所述鎢氧化后會變厚，使得形成的所述氧化鎢阻變存儲單元的頂部高于所述絕緣介質層表面；所述氧化鎢阻變存儲單元的底部和所述鎢接觸，所述氧化鎢阻變存儲單元的位于所述絕緣介質層表面以下的側面和所述鈦氮化合物阻擋層接觸。最后在所述絕緣介質層和所述氧化鎢阻變存儲單元上形成頂層金屬層。所述頂層金屬層會覆蓋所述氧化鎢阻變存儲單元的頂部表面和側面形成相接觸。在所述氧化鎢阻變存儲單元的位于所述絕緣介質層表面處的側面位置處，所述頂層金屬層會和所述鈦氮化合物阻擋層接觸，通過所述鈦氮化合物阻擋層的導電作用，最后會在所述頂層金屬層和位于所述氧化鎢阻變存儲單元底部的所述鎢以及所述鎢底部的金屬層之間形成漏電通路。所述漏電通路和所述氧化鎢阻變存儲單元的通路形成一并聯結構，最后會對存儲單元的讀寫操作造成干擾，會降低氧化鎢阻變存儲器的擦寫操作窗口及可靠度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種氧化鎢阻變存儲器的制備方法，能消除頂層金屬層和氧化鎢阻變存儲單元的底部的金屬層間的漏電通路，從而能提高氧化鎢阻變存儲器的擦寫操作窗口及可靠度。

為解決上述技術問題，本發明提供一種氧化鎢阻變存儲器的制備方法，在形成氧化鎢阻變存儲單元后，包括步驟：

步驟一、采用淀積工藝在所述氧化鎢阻變存儲單元的頂部表面和側面形成氮硅化合物犧牲層。

步驟二、對所述氮硅化合物犧牲層進行回蝕刻處理，將位于所述氧化鎢阻變存儲單元的頂部表面的所述氮硅化合物犧牲層去除，在所述氧化鎢阻變存儲單元的側面形成由所述氮硅化合物犧牲層組成的側壁阻擋層。

步驟三、形成頂層金屬層，所述頂層金屬層和所述氧化鎢阻變存儲單元的頂部表面接觸；所述側壁阻擋層將所述頂層金屬層和位于所述氧化鎢阻變存儲單元底部的金屬層隔離。

進一步的改進是，形成氧化鎢阻變存儲單元的步驟為：形成一絕緣介質層；采用光刻刻蝕工藝在要形成所述氧化鎢阻變存儲單元的區域形成通孔；在所述通孔的側壁表面和底部表面形成鈦氮化合物阻擋層；在所述通孔內淀積鎢將所述通孔完全填充；將位于所述通孔的頂部的部分所述鎢氧化形成所述氧化鎢阻變存儲單元，所述鎢氧化后會變厚，使得形成的所述氧化鎢阻變存儲單元的頂部高于所述絕緣介質層表面；所述氧化鎢阻變存儲單元的底部和所述鎢接觸，所述氧化鎢阻變存儲單元的位于所述絕緣介質層表面以下的側面和所述鈦氮化合物阻擋層接觸，所述鈦氮化合物阻擋層和后續形成的所述頂層金屬層通過所述側壁阻擋層隔離。

進一步的改進是，所述絕緣介質層形成于形成有底部電路圖形的基底上，所述底部電路圖形是在所述基底上淀積一層底層金屬層、或淀積一層底層硅，再通過光刻刻蝕工藝形成，所述底部電路圖形和形成于所述通孔底部的所述鈦氮化合物阻擋層接觸連接。

進一步的改進是，所述鎢氧化采用熱氧化工藝進行氧化，所述熱氧化的溫度為400℃～800℃，氧化后形成的所述氧化鎢阻變存儲單元的厚度為200?！?000埃。

進一步的改進是，接觸孔和所述氧化鎢阻變存儲單元集成在一起形成，集成所述接觸孔時，在步驟二之后、步驟三之前還包括步驟：采用光刻刻蝕工藝對要形成所述氧化鎢阻變存儲單元的區域用光刻抗蝕劑保護起來、對要形成所述接觸孔的區域暴露出來；以光刻抗蝕劑為掩模，采用干法刻蝕工藝將形成于所述接觸孔的區域的所述氧化鎢阻變存儲單元和所述側壁阻擋層去除，所述接觸孔僅由填充于所述通孔中的所述鎢及所述鈦氮化合物阻擋層組成。

本發明方法通過在氧化鎢阻變存儲單元的側面形成側壁阻擋層，能使頂層金屬層和位于氧化鎢阻變存儲單元底部的金屬層隔離，從而能消除頂層金屬層和氧化鎢阻變存儲單元的底部的金屬層間的漏電通路，最終能提高氧化鎢阻變存儲器的擦寫操作窗口及可靠度。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1-圖8是本發明實施例方法各步驟中的器件剖面圖；

圖9是本發明實施例方法流程圖。

具體實施方式