[發(fā)明專利]金屬塞制備方法及其在相變隨機存儲器中的應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210244021.9
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN103545247A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 王新鵬;王冬江;張海洋
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發(fā)明涉及集成電路制造領域，特別是涉及一種金屬塞制備方法及其在相變隨機存儲器中的應用。

背景技術

相變隨機存儲器(Phase?Change?Random?Access?Memory，簡稱PCRAM)所采用的存儲技術是一種新型的非易失性半導體存儲技術，即利用相變電阻發(fā)生相變前后阻值的差異來對數(shù)據(jù)進行存儲。PCRAM通常利用具有可逆結構的硫族化合物作為相變物質，利用熱能所激發(fā)的相變物質所發(fā)生的快速可逆相變來存儲數(shù)據(jù)。通入寫電流后，由于電阻加熱層的加熱作用，相變電阻的溫度迅速升高，當達到相變薄膜的熔點時，部分材料熔化，失去了晶體狀態(tài)，這時快速冷卻，從而將其鎖定在非晶態(tài)，非晶態(tài)在接近室溫時非常穩(wěn)定，但是當接近融化溫度時，它的晶核形成和微晶生長的速度成指數(shù)增長。與目前已有的多種半導體存儲技術相比，它具有循環(huán)壽命長、元件尺寸小、功耗低、可多級存儲，制作工藝簡單等優(yōu)點。此外PCRAM的最大優(yōu)勢在于，該存儲技術與材料帶電粒子的狀態(tài)無關，從而具有很強的抗輻射能力，是目前國內外重點研制的新型存儲器。

圖1為現(xiàn)有技術中相變隨機存儲器的存儲單元結構示意圖，從下電極101通入電流，金屬塞104為電阻加熱層，具有很高的電阻率和較低的熱導率，從而使電能很大程度地轉化為熱能，并將熱能供給相變電阻105，使相變電阻105發(fā)生相變。相變隨機存儲器的存儲單元結構中金屬塞104連通下電極101和相變電阻105，起著至關重要的作用，為了制備相變隨機存儲器的金屬塞104，現(xiàn)有技術采用下述方案(參見圖2a-圖2c，在圖2a-圖2c中電介質層106中包含下電極101等器件，在圖中不具體示出，在圖中，相同的參考標號表示等同于圖1中標號)：首先，在具有通洞107的電介質層106上沉積金屬層108；然后，對金屬層108進行平坦化，以去除通洞107以外的金屬層108；最后，進行干法回刻，去除通洞107中的部分金屬層108，形成金屬塞104。但現(xiàn)有的金屬塞制備方法存在以下兩點問題：1)在干法回刻過程中，等離子體在反應腔內分布不均，造成金屬塞104在通洞107中的高度不容易控制，金屬塞104高度均勻性差，影響相變隨機存儲器的可靠性；2)在干法回刻過程中，等離子體會對金屬塞104上方通洞107的側壁109進行物理轟擊，使金屬塞104上方通洞107的側壁109呈現(xiàn)鐘口狀，不利于后續(xù)變相層105的制備。

因此，如何提供一種能夠解決上述問題的金屬塞制備方法，已成為本領域技術人員需要解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于，提供一種金屬塞制備方法，能夠提高金屬塞高度均勻性的同時，保證金屬塞上方通洞側壁的形貌。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種金屬塞制備方法，包括：

提供電介質層，所述電介質層具有貫穿設置的通洞；

在所述電介質層上沉積金屬層，所述金屬層覆蓋所述電介質層并填充所述通洞；

對所述金屬層進行濕法主刻蝕，采用終點檢測的方法控制刻蝕終點，以去除所述通洞以外的所述金屬層；

對所述金屬層進行濕法過刻蝕，去除所述通洞內的部分所述金屬層，以形成金屬塞。

進一步的，所述濕法主刻蝕采用檢測反應廢液中待測元素變化的方法或光學反射法進行終點檢測。

進一步的，所述濕法主刻蝕采用檢測反應廢液中待測元素變化的方法，檢測待測元素在所述反應廢液中的離子濃度，繪制離子濃度隨時間的變化曲線，通過離子濃度隨時間的變化曲線檢測刻蝕終點。

進一步的，所述刻蝕終點為：離子濃度隨時間的變化曲線中縱坐標數(shù)值變化為10％～50％，或離子濃度隨時間的變化曲線的斜率為-5～5。

進一步的，所述待測元素為所述金屬層含有的元素。

進一步的，所述濕法過刻蝕為分級反應過程，所述濕法過刻蝕分為若干子步，對所述濕法過刻蝕的刻蝕速率起控制作用的反應物在相鄰子步中的濃度是變化的，所述變化通過遞增或遞減的方式實現(xiàn)。

進一步的，每兩個所述相鄰子步為一個循環(huán)，所述循環(huán)中的第一個子步對所述濕法過刻蝕的刻蝕速率起控制作用的反應物的濃度為大于0到100％，所述循環(huán)中的第二個子步中對所述濕法過刻蝕的刻蝕速率起控制作用的反應物的溶度為0。

進一步的，所述金屬層的材料為鎢。

進一步的，所述濕法主刻蝕的反應液中包含堿和過氧化氫，所述濕法主刻蝕的刻蝕速率通過過氧化氫的濃度控制，過氧化氫的濃度為大于0到100％。

進一步的，所述濕法過刻蝕的反應液中包含堿和過氧化氫，所述濕法過刻蝕的刻蝕速率通過過氧化氫的濃度控制。