[發(fā)明專利]一種半導體器件及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112582536B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設計）人: 張恒;劉峻
• 申請（專利權(quán)）人: 長江先進存儲產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限責任公司
• 主分類號: H10N70/00
• 分類號: H10N70/00;H10B63/10
• 代理公司: 深圳紫藤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44570
• 代理人: 遠明

本發(fā)明公開了一種半導體器件及其制備方法，先在襯底上形成金屬層和存儲堆疊層，再通過雙重圖案化工藝形成多個溝槽和多個獨立的存儲單元，然后采用解耦等離子體氧化工藝在所述存儲單元的側(cè)壁形成黏附增強層，最后在所述黏附增強層的表面形成填充所述溝槽的隔熱材料。采用這種解耦等離子體氧化工藝的方式，可以形成致密的氧化層，在保護存儲單元的同時可以增強與隔熱材料之間的黏附性。

技術領域

本發(fā)明總體上涉及電子器件，并且更具體的，涉及一種半導體器件及其制備方法。

背景技術

半導體存儲器是信息技術的基礎，在全球范圍內(nèi)具有數(shù)千億美金的市場。作為下一代的非易失半導體存儲器的候選者，相變存儲器(Phase Change Random AccessMemory,PCRAM)由于高速讀取、高可擦寫次數(shù)、非易失性、元件尺寸小、功耗低、抗強震動和抗輻射等優(yōu)點，得到廣泛的關注。

相變存儲器是一種基于相變材料的半導體存儲器，所述相變材料就是在非晶態(tài)和多晶態(tài)之間可以進行電轉(zhuǎn)換的材料。相變存儲器的基本原理是利用電脈沖信號作用于器件單元上，使相變材料在非晶態(tài)與多晶態(tài)之間發(fā)生可逆相變，通過分辨非晶態(tài)時的高阻與多晶態(tài)時的低阻，實現(xiàn)信息的寫入、擦除和讀出的操作。

在目前已經(jīng)投產(chǎn)的3D PCM存儲結(jié)構(gòu)中，WL和BL都是由20nm的Line和Space組成的重復圖形。存儲單元位于BL和WL的交叉處，而形成多個存儲單元后，如何增強存儲單元側(cè)壁的材料和隔熱材料之間的黏附性是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種半導體器件及其制備方法，旨在提高存儲單元側(cè)壁的保護材料和隔熱材料之間的黏附性，且能夠簡化工藝，同時降低成本。

一方面，本發(fā)明提供一種半導體器件的制備方法，包括：

提供襯底；

在所述襯底上上由下至上依次堆疊形成金屬層和存儲堆疊層；

由上至下刻蝕所述存儲堆疊層和金屬層以在垂直于所述襯底的縱向形成貫穿所述金屬層和存儲堆疊層的多個溝槽，所述多個溝槽將所述金屬層分成多條地址線，且將所述存儲堆疊層分成多個獨立的存儲單元；

采用解耦等離子體氧化工藝在所述存儲單元的側(cè)壁形成黏附增強層；

在所述多個溝槽中填充隔熱材料。

進一步優(yōu)選的，形成所述黏附增強層的步驟之前，還包括：在所述存儲單元的側(cè)壁沉積保護層；形成所述黏附增強層的步驟，包括：對所述保護層進行解耦等離子體氧化處理，以形成所述黏附增強層。

進一步優(yōu)選的，所述保護層的材料包括氮化硅，所述黏附增強層的材料包括氧化硅。

進一步優(yōu)選的，所述黏附增強層的厚度為4-5nm。

進一步優(yōu)選的，形成所述存儲堆疊層的步驟包括：在所述金屬層上依次形成第一導體層、選通材料層、第二導體層、相變材料層和第三導體層。

進一步優(yōu)選的，形成所述多個溝槽的步驟，包括：

在所述存儲堆疊層的表面形成硬掩膜層；

利用雙重圖案化工藝，先刻蝕所述第三導體層和相變材料層以形成第一溝槽，再刻蝕所述第二導體層、選通材料層、第一導體層和金屬層以形成與所述第一溝槽連通的第二溝槽，所述第一溝槽在垂直于所述地址線的橫向上的寬度大于所述第二溝槽在所述橫向上的寬度。

進一步優(yōu)選的，形成所述第二溝槽的步驟之前，還包括：在圖案化的硬掩膜層、刻蝕后的第三導體層和刻蝕后的相變材料層的側(cè)壁形成氧化層。

進一步優(yōu)選的，還包括：

對所述隔熱材料進行平坦化處理，使所述隔熱材料的頂表面與所述硬掩膜層的頂表面齊平。