[發明專利]一種半導體器件及其制造方法、電子裝置

有效

• 申請號: 201610357336.2
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN107437582B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 周耀輝;伏廣才
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發明提供一種半導體器件及其制造方法、電子裝置，所述方法包括：提供半導體襯底，在半導體襯底上形成有層間介質層，在層間介質層中形成有通孔；形成完全填充所述通孔的底部電極材料層；沉積相變材料層，覆蓋底部電極材料層，并對相變材料層進行超快速熱處理，使相變材料層達到應力穩定狀態；在相變材料層上形成硬掩膜疊層結構后，圖形化相變材料層。根據本發明，在光刻、蝕刻相變材料層時，不會造成相變材料層與底部電極材料層之間的剝離。

技術領域

本發明涉及半導體制造工藝，具體而言涉及一種半導體器件及其制造方法、電子裝置。

背景技術

相變存儲器(PCM)是一種具有高讀取/寫入速度的存儲器，其廣泛應用于集成電路中。集成相變存儲器的關鍵步驟是形成用于連通金屬電極和相變材料層的底部電極(Bottom Electrode),底部電極從相變材料(GST)層的底部接觸相變材料層。當一定強度的電流經過底部電極時，底部電極產生焦耳熱以改變相變材料層的相變狀態，從而控制相變存儲器的工作狀態，即相變材料層由非晶態轉變到晶態時實現相變存儲器的寫入數據的功能，相變材料層由晶態轉變到非晶態時實現相變存儲器的讀出數據的功能。

形成底部電極后，沉積與底部電極接觸的相變材料層。沉積相變材料層后，實施光刻、蝕刻以形成達到預期圖案的相變材料層，在實施光刻的過程中，長時間的溫度低于200℃的熱處理將會造成相變材料層與底部電極之間的剝離，導致接觸不良。

因此，需要提出一種方法，以解決上述問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種半導體器件的制造方法，包括：提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成有層間介質層，在所述層間介質層中形成有通孔；形成完全填充所述通孔的底部電極材料層；沉積相變材料層，覆蓋所述底部電極材料層，并對所述相變材料層進行超快速熱處理，使所述相變材料層達到應力穩定狀態；在所述相變材料層上形成硬掩膜疊層結構后，圖形化所述相變材料層。

在一個示例中，所述沉積為室溫下實施的物理氣相沉積。

在一個示例中，所述超快速熱處理的溫度不低于220℃，持續時間為3秒-5秒。

在一個示例中，實施所述超快速熱處理后，還包括實施濕法清洗的步驟，以去除附著于所述相變材料層表面的雜質。

在一個示例中，所述硬掩膜疊層結構為自下而上層疊的氮化鈦層和氮化硅層，所述氮化硅層的厚度為200埃-300埃，以提供壓應力用于增強所述相變材料層的應力狀態的穩定性。

在一個示例中，圖形化所述相變材料層之前，還包括在所述硬掩膜疊層結構上依次形成先進圖案化層、覆蓋層和光刻膠層的步驟。

在一個示例中，采用旋涂工藝形成所述先進圖案化層，溫度為20℃-300℃。

在一個示例中，采用旋涂工藝形成所述覆蓋層，溫度為20℃-250℃。

在一個實施例中，本發明還提供一種采用上述方法制造的半導體器件，所述半導體器件為相變存儲器。

在一個實施例中，本發明還提供一種電子裝置，所述電子裝置包括所述半導體器件。

根據本發明，在光刻、蝕刻所述相變材料層時，不會造成所述相變材料層與所述底部電極材料層之間的剝離。

附圖說明

本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發明的實施例及其描述，用來解釋本發明的原理。

附圖中：

圖1A-圖1H為根據本發明示例性實施例一的方法依次實施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖；

圖2為根據本發明示例性實施例一的方法依次實施的步驟的流程圖。