[發(fā)明專利]相變存儲器及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310365805.1
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN104425710B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 張翼英
• 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)明涉及半導體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種相變存儲器及其形成方法。

背景技術(shù)

相變存儲器(Phase Change Random Access Memory，PCRAM)是一種新興的非易失性存儲器件，主要通過其中的固態(tài)相變材料在晶態(tài)和非晶態(tài)之間的可逆相變以實現(xiàn)存儲的功能，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)等諸多方面具有較大優(yōu)勢。

圖1至圖4是現(xiàn)有技術(shù)形成相變存儲器的過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

請參考圖1，提供襯底100，所述襯底100表面具有第一介質(zhì)層101，所述第一介質(zhì)層101內(nèi)具有第一電極層102，所述第一電極層102的表面與第一介質(zhì)層101的表面齊平；所述襯底100內(nèi)具有晶體管（未示出），所述第一電極層102與所述晶體管電連接，所述晶體管用于驅(qū)動后續(xù)形成的相變層。

請參考圖2，在所述第一介質(zhì)層101和第一電極層102表面形成第二介質(zhì)層103，所述第二介質(zhì)層103內(nèi)具有暴露出第一電極層102的開口104。

請參考圖3，在所述開口104（如圖2所示）內(nèi)形成第二電極層105，所述第二電極層105用于對后續(xù)形成的相變層加熱，使所述相變層在非晶態(tài)轉(zhuǎn)和晶態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換。

請參考圖4，在所述第二介質(zhì)層103和第二電極層105表面形成相變層106；在所述相變層106表面形成第三電極層107。

當所述相變存儲器執(zhí)行“擦除”（RESET）操作時，與第二電極層105相接觸的部分相變層106轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)，所述非晶態(tài)的相變層106具有較高電阻，即所述相變存儲器被賦值為“0”；當所述相變存儲器執(zhí)行“寫入”（SET）操作時，與第二電極層105相接觸的部分相變層106轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)，所述晶態(tài)的相變層具有較低電阻，即所述相變存儲器被賦值為“1”。

然而，隨著工藝節(jié)點的持續(xù)縮小，現(xiàn)有技術(shù)所形成的相變存儲器的性能變差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種相變存儲器及其形成方法，改善第二電極層的質(zhì)量，使所述相變存儲器的性能改善。

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，包括：提供襯底，所述襯底表面具有第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層內(nèi)具有第一電極層，所述第一電極層的表面與第一介質(zhì)層的表面齊平；在所述第一介質(zhì)層和第一電極層表面形成第二介質(zhì)層，所述第二介質(zhì)層內(nèi)具有暴露出第一電極層表面的開口；進行頂角處理工藝，使所述開口側(cè)壁與所述第二介質(zhì)層頂部表面所構(gòu)成的頂角形成圓角；在所述頂角處理工藝之后，在所述開口內(nèi)形成填充滿所述開口的第二電極層；在所述第二電極層表面形成相變層。

可選的，所述開口的形成工藝為：采用沉積工藝在第一電極層和第一介質(zhì)層表面形成第二介質(zhì)層；在所述第二介質(zhì)層表面形成掩膜層，所述掩膜層暴露出與第一電極層位置對應的第二介質(zhì)層表面；以所述掩膜層為掩膜，采用各向異性的干法刻蝕工藝刻蝕所述第二介質(zhì)層，直至暴露出第一電極層為止，在所述第二介質(zhì)層內(nèi)形成開口。

可選的，所述頂角處理工藝包括原位灰化工藝，所述原位灰化工藝用于使所述開口側(cè)壁與所述第二介質(zhì)層頂部表面所構(gòu)成的頂角形成圓角，同時，所述原位灰化工藝用于去除所述掩膜層。

可選的，所述原位灰化工藝的參數(shù)包括：氣體包括氧氣，高頻功率為500瓦～2000瓦，低頻功率為0瓦～500瓦。

可選的，還包括：在所述原位灰化工藝之后，進行濕法清洗工藝，所述濕法清洗工藝的清洗液包括氫氟酸，所述濕法清洗工藝用于使開口側(cè)壁與第二介質(zhì)層頂部表面之間的圓角表面光滑，同時，所述濕法清洗工藝用于去除附著于第二介質(zhì)層表面、開口內(nèi)和第一電極層表面的雜質(zhì)。

可選的，所述掩膜層的材料為無定形碳。

可選的，所述頂角處理工藝包括：在所述開口內(nèi)形成犧牲層，所述犧牲層的表面低于第二介質(zhì)層表面；在形成犧牲層之后，采用干法處理工藝使所述開口側(cè)壁與所述第二介質(zhì)層頂部表面所構(gòu)成的頂角形成圓角；在所述干法處理工藝之后，去除所述犧牲層。

可選的，所述干法處理工藝的參數(shù)包括：氣體為CHF₃、CF₄和Ar中的一種或多種，氣壓為2毫托～50毫托，偏置電壓為100伏～1000伏。

可選的，所述犧牲層的材料為有機物、無定形碳、金屬中的一種或多種組合。

可選的，所述犧牲層的形成工藝為：在第二介質(zhì)層表面和開口內(nèi)形成犧牲薄膜；采用回刻蝕去除位于第二介質(zhì)層表面的犧牲薄膜、以及位于開口內(nèi)的部分犧牲薄膜，形成犧牲層，且所述犧牲層表面低于第二介質(zhì)層表面。