[發明專利]半導體器件及其形成方法

有效

• 申請號: 201810519441.0
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN110534642B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 王士京;徐柯;何其暘;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;中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號: H10N70/20
• 分類號: H10N70/20;H10B63/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 薛異榮;吳敏

一種半導體器件及其形成方法，方法包括：對第二槽區側壁的阻擋材料層進行原位脫溶表面處理；之后采用第一濕刻工藝去除第二槽區側壁的阻擋材料層，且使第一槽區側壁和底部的阻擋材料層形成阻擋層；在第二槽區中形成位于阻擋層和下電極層的頂部表面的導電覆蓋層。所述方法避免形成阻擋層后第二槽區側壁殘留阻擋材料層，同時避免去除第二槽區側壁的阻擋材料層的過程污染工藝環境。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種半導體器件及其形成方法。

背景技術

電阻隨機存取存儲器(RRAM)是半導體領域的新型存儲器，具有結構簡單、工作電壓低，高速、良好的耐久性，逐漸成為新一代非揮發性存儲器的研究熱點。電阻隨機存取存儲器利用位于上下電極間的變阻層的具有可變電阻特性的材料來存儲數據。所述變阻層在通常情況下是絕緣的，當經由施加一定的電壓后形成導電路徑，變得具有導電性。

基于非晶硅材料的變阻層的電阻隨機存取存儲器由于和與半導體工藝匹配而成為研究的熱點?，F有技術中電阻隨機存取存儲器的形成方法為：形成下電極；在下電極表面形成變阻層，所述變阻層的材料為非晶硅；在變阻層表面形成上電極。

然而，現有技術形成的電阻隨機存取存儲器的性能較差。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種半導體器件及其形成方法，避免形成阻擋層后第二槽區側壁殘留阻擋材料層，同時避免去除第二槽區側壁的阻擋材料層的過程污染工藝環境。

為解決上述問題，本發明提供一種半導體器件的形成方法，包括：提供基底，所述基底上具有介質層，介質層中具有第一凹槽，第一凹槽包括第一槽區和位于第一槽區上的第二槽區；在所述第一槽區的側部和底部、第二槽區的側壁以及介質層上形成阻擋材料層；在第一槽區中以及介質層上形成位于阻擋材料層表面的下電極材料層，且所述下電極材料層暴露出第二槽區側壁的阻擋材料層；去除介質層上的下電極材料層和阻擋材料層，且使第一槽區中的下電極材料層形成下電極層；形成所述下電極層后，對第二槽區側壁的阻擋材料層進行原位脫溶表面處理；進行所述原位脫溶表面處理后，采用第一濕刻工藝去除第二槽區側壁的阻擋材料層，且使第一槽區側壁和底部的阻擋材料層形成阻擋層；進行所述第一濕刻工藝后，在所述第二槽區中形成導電覆蓋層，所述導電覆蓋層位于所述阻擋層和下電極層的頂部表面，所述導電覆蓋層的材料和所述阻擋層的材料不同。

可選的，所述阻擋材料層的材料中包含金屬離子和非金屬離子；對于第二槽區側壁的阻擋材料層，所述原位脫溶表面處理去除了阻擋材料層表面的非金屬離子，且使阻擋材料層表面的金屬離子裸露出來。

可選的，所述阻擋材料層的材料為氮化鉭或者氮化鋁；當所述阻擋材料層的材料為氮化鉭時，對于第二槽區側壁的阻擋材料層，所述原位脫溶表面處理去除了阻擋材料層表面的氮離子，且使阻擋材料層表面的鉭離子裸露；當所述阻擋材料層的材料為氮化鋁時，對于第二槽區側壁的阻擋材料層，所述原位脫溶表面處理去除了阻擋材料層表面的氮離子，且使阻擋材料層表面的鋁離子裸露。

可選的，所述原位脫溶表面處理為干刻工藝，所述原位脫溶表面處理的參數包括：采用的氣體包括H₂，所述H₂的流量為10sccm～400sccm，溫度為20攝氏度～400攝氏度，源射頻功率為10瓦～1000瓦，偏置功率為0瓦，腔室壓強為1mtorr～100mtorr。

可選的，所述原位脫溶表面處理的參數還包括：采用的氣體還包括Ar，所述Ar與所述H₂的摩爾數之比為0.1～0.9。

可選的，所述阻擋材料層的材料為氮化鉭或者氮化鋁；所述第一濕刻工藝的參數包括：采用的刻蝕溶液為包含氫氟酸和過氧化氫的溶液，氫氟酸和過氧化氫的總質量百分比濃度為1％～70％。

可選的，所述下電極材料層的材料為氮化鈦；所述導電覆蓋層的材料為氮化鈦或鎢。

可選的，去除介質層上的下電極材料層和阻擋材料層的方法為化學機械研磨工藝。