[發(fā)明專利]相變存儲器的形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310365803.2
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN104425709B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王冬江;張海洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種相變存儲器的形成方法。

背景技術(shù)

相變存儲器(Phase Change Random Access Memory，PCRAM)作為一種新興的非揮發(fā)性存儲技術(shù)，相變存儲器在讀寫速度、讀寫次數(shù)、數(shù)據(jù)保持時間、單元面積、多值實現(xiàn)等諸多方面對快閃存儲器都具有較大的優(yōu)越性，已成為目前不揮發(fā)存儲技術(shù)研究的焦點。

在相變存儲器（PCRAM）中，可以通過對記錄了數(shù)據(jù)的相變層進(jìn)行熱處理，而改變存儲器的值。構(gòu)成相變層的相變材料會由于所施加電流的加熱效果而進(jìn)入結(jié)晶狀態(tài)或非晶狀態(tài)。當(dāng)PCRAM的一個存儲單元的相變層處于結(jié)晶狀態(tài)時，該存儲單元的電阻較低，此時該存儲單元賦值為“0”。當(dāng)相變層處于非晶狀態(tài)時，該存儲單元的電阻較高，此時該存儲單元賦值為“1”。因此，PCRAM是利用相變層處于結(jié)晶狀態(tài)或非晶狀態(tài)時的電阻差異來寫入/讀取數(shù)據(jù)的非揮發(fā)性存儲器。

一個相變存儲器的基本單元包括底電極、與底電極電連接的相變層、與相變層電連接的頂電極，電流經(jīng)底電極對相變層加熱。在現(xiàn)有的相變存儲器制造工藝中，為獲得良好的加熱效果，可以縮小底電極與相變層的接觸面積，提高接觸電阻，從而獲得更大的發(fā)熱量。

現(xiàn)有技術(shù)的相變存儲器中的底電極形成方法包括：

參照圖1，在基底10上形成介質(zhì)層11，在介質(zhì)層11中形成有多個通孔12，圖1中只顯示了一個通孔12，僅起到示例作用，在基底10上形成有晶體管（未示出），通孔12的底部為基底10上形成的晶體管源極或漏極；

參照圖2，在介質(zhì)層11上沉積氮化鈦層13，氮化鈦層13覆蓋介質(zhì)層11、通孔12的底部和側(cè)壁，在氮化鈦層13上形成鎢層14，鎢層14填充滿通孔12；

參照圖3，化學(xué)機(jī)械研磨鎢層14、氮化鈦層13，至介質(zhì)層11上表面停止，氮化鈦層13作為墊襯層；

參照圖4，先回刻蝕部分厚度的鎢層14，接著回刻蝕氮化鈦層13，暴露部分深度的通孔12，通孔12中的鎢層14作為底電極。之后，刻蝕暴露的通孔側(cè)壁形成較大孔徑的通孔，在該較大孔徑通孔中形成相變層。

但是，包括現(xiàn)有技術(shù)形成的底電極的相變存儲器性能不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是，具有現(xiàn)有技術(shù)形成的底電極的相變存儲器性能不佳。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種相變存儲器的形成方法，該相變存儲器的形成方法包括：

提供基底，在基底上形成具有多個通孔的介質(zhì)層；

在所述通孔中形成墊襯層和電極層，所述墊襯層位于通孔和介質(zhì)層之間，覆蓋通孔底部和側(cè)壁，所述電極層、墊襯層上表面與介質(zhì)層上表面持平；

去除所述電極層表面的墊襯材料，所述墊襯材料是在形成墊襯層時的殘留物；

去除電極層表面的墊襯材料后，刻蝕部分厚度的電極層和墊襯層，剩余電極層作為底電極。

可選地，所述墊襯層的材料為氮化鈦。

可選地，去除所述電極層表面的墊襯材料的方法為：使用氯等離子體對電極層表面進(jìn)行處理。

可選地，對氯氣進(jìn)行等離子體化形成氯等離子體；

使用氯等離子體對電極層表面進(jìn)行處理的過程中，對氯氣進(jìn)行等離子體化的射頻發(fā)生器的射頻功率范圍為200～1000W，射頻發(fā)生器的偏壓范圍為0～500V，氯氣的流量范圍為20～200sccm，處理時間范圍為5～30s。

可選地，形成所述墊襯層和電極層的方法包括：

在所述介質(zhì)層上形成墊襯材料層，所述墊襯材料層覆蓋介質(zhì)層、通孔的底部和側(cè)壁；

在墊襯材料層上形成導(dǎo)電材料層，所述導(dǎo)電材料層填充滿通孔；

化學(xué)機(jī)械研磨導(dǎo)電材料層和墊襯材料層，至所述介質(zhì)層上表面停止，分別形成電極層和墊襯層。

可選地，在墊襯材料層上形成導(dǎo)電材料層的方法為化學(xué)氣相沉積或濺射工藝。

可選地，刻蝕部分厚度的電極層和墊襯層的方法包括：

以所述介質(zhì)層為掩模，刻蝕部分厚度電極層；

以所述介質(zhì)層為掩模，刻蝕部分厚度墊襯層，剩余電極層與墊襯層上表面齊平。

可選地，刻蝕部分厚度的電極層的方法為干法刻蝕，在干法刻蝕過程中使用的刻蝕氣體為SF₆、NF₃中的一種或多種。

可選地，在去除所述電極層表面的墊襯材料前，使用氧等離子體對電極層表面、墊襯層表面和介質(zhì)層表面進(jìn)行處理，去除拋光劑，所述拋光劑是在化學(xué)機(jī)械研磨導(dǎo)電材料層和墊襯材料層后的殘留拋光劑。