一种相变存储器及其制造方法和电子装置的制造方法_2

文档序号:9378350阅读:来源:国知局
.下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
[0041]在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”,当在该说明书中使用时,确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时,术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
[0042]这里参考作为本发明的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样,可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此,本发明的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状,而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如,显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度,而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样,通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此,图中显示的区实质上是示意性的,它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本发明的范围。
[0043]为了彻底理解本发明,将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构,以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。
[0044]实施例一
[0045]下面,参照图1A至图1E和图2来描述本发明实施例提出的相变存储器的制造方法。其中,图1A至图1E为本发明实施例的相变存储器的制造方法的相关步骤形成的结构的剖视图;图2为本发明实施例的相变存储器的制造方法的一种流程图。
[0046]本发明实施例的相变存储器的制造方法,包括如下步骤:
[0047]步骤Al:提供前端器件100,在该前端器件100上形成层间介电层1010以及位于所述层间介电层1010内的底电极(Bottom Electrode ;BE)101,如图1A所示。
[0048]其中,前端器件100包括半导体衬底、位于半导体衬底上的晶体管以及位于晶体管上的接触孔(contact)等组件。在本实施例中,底电极101与前端器件中的接触孔相连接。关于前端器件100的具体结构,可以参照现有技术中的各种相变存储器在形成底电极之前的结构,此处不再赘述。
[0049]示例性地,层间介电层1010可以为氧化硅或其他合适的材料。底电极101可以为钨或其他合适的材料。
[0050]示例性地,形成底电极101的方法,可以包括如下步骤:通过刻蚀在层间介电层1010内形成接触孔;在接触孔内填充金属并进行CMP (化学机械抛光)。
[0051]步骤A2:形成覆盖底电极101的相变材料层1020,对相变材料层1020进行刻蚀以形成位于底电极101上方且与底电极101相连接的相变层102,如图1C所示。
[0052]其中,相变层102的材料可以为GST (即,锗、锑、碲的合成材料Ge2Sb2Te5)或其他合适的材料。
[0053]在本步骤中,在形成相变材料层1020之后还可以形成覆盖所述相变材料层的保护材料层1030,并且,在对相变材料层进行刻蚀时可以一并对保护材料层1030进行刻蚀以形成位于相变层102上的保护层103。
[0054]示例性地,步骤A2包括如下步骤:
[0055]步骤A21:在层间介电层1010上形成覆盖底电极101的相变材料层1020以及位于相变材料层1020之上的保护材料层1030,如图1B所示。
[0056]示例性地,相变材料层1020的材料可以为GST ;保护材料层1030的材料可以为氮化钛(TiN)。
[0057]步骤A22:对保护材料层1030和相变材料层1020进行刻蚀,以形成相变层102以及位于相变层102之上的保护层103,如图1C所示。
[0058]其中,保护层103用于保护相变层102。保护层103通常为导电材料。
[0059]步骤A3:形成覆盖相变层102的顶面与侧壁以及层间介电层1010的蚀刻停止层104,如图1C所示。
[0060]需要解释的是,在具有保护层103的情况下,蚀刻停止层104将覆盖保护层103的顶面与侧壁、相变层102的侧壁以及层间介电层1010,如图1C所示。
[0061]其中,蚀刻停止层104的材料,可以为氮化硅(SiN)或其他合适的材料。
[0062]形成蚀刻停止层104的方法,可以为沉积法或其他合适的方法。
[0063]需要说明的是,在现有技术中并不在相变层102上形成蚀刻停止层104,而是在形成相变层102之后在其上直接形成材料为FSG的金属间介电层(MD)。本实施例通过形成蚀刻停止层104,可以在对金属间介电层进行刻蚀时避免相变层102被不当刻蚀,因而可以提高相变存储器的良率。
[0064]步骤A4:在蚀刻停止层104上形成过渡层105,如图1D所示。
[0065]其中,过渡层105完全覆盖蚀刻停止层104,如图1D所示。过渡层105的材料可以为富娃氧化物(silicon rich oxide ;SR0)或其他合适的材料。形成过渡层105的方法,可以为沉积法或其他合适的方法。
[0066]在本实施例中,过渡层105可以提高蚀刻停止层104与后续形成的金属间介电层之间的粘合力,防止金属间介电层剥离,从而提高相变存储器的良率。
[0067]步骤A5:在过渡层105上形成金属间介电层(Hffi) 106,如图1D所示。
[0068]不例性地,金属间介电层106的材料可以为USG(未掺杂的娃玻璃)或FSG(掺氟的石圭玻璃)。形成金属间介电层106的方法可以为沉积法或其他合适的方法。
[0069]由于过渡层105的存在,相对于现有技术,金属间介电层106与其内侧的其他膜层将具有更好的粘着力。
[0070]步骤A6:形成贯穿金属间介电层106、过渡层105以及蚀刻停止层104并且与相变层102相连接的顶电极(Top Electrode) 107,如图1E所示。
[0071]其中,顶电极107的材料可以为铝(Al)或其他合适的材料。
[0072]示例性地,步骤A6包括如下步骤:
[0073]步骤A61:通过第一次刻蚀在相变层102的上方形成贯穿金属间介电层106与过渡层105的开口 ;
[0074]步骤A62:通过第二次刻蚀使所述开口贯穿所述蚀刻停止层104 ;
[0075]步骤A63:在所述开口内沉积金属并进行CMP,以形成与相变层102相连接的顶电极107。其中,顶电极107可以通过保护层103与相变层102相连接。
[0076]其中,第一刻蚀和第二次刻蚀可以采用不同的刻蚀工艺实现,第二次刻蚀时的刻蚀工艺对蚀刻停止层104与相变层(或其上的保护层)具有更好的选择比。
[0077]至此,完成了本实施例的相变存储器的制造方法的关键步骤的介绍。在步骤A6之后还可以包括其他步骤,此处不再赘述。
[0078]本发明实施例的相变存储器的制造方法,具有形成覆盖相变层102的顶面与侧壁的蚀刻停止层104以及形成位于蚀刻停止层与金属间介电层之间的过渡层105的步骤,因此可以避免对相变层的不当刻蚀并可以提高金属间介电层的附着力,从而可以提高相变存储器的良率。
[0079]图2示出了本发明实施例提出的相变存储器的制造方法的一种流程图,用于简要示出上述方法的典型流程。具体包括:
[0080]步骤SlOl:提供前端器件,在所述前端器件上形成层间介电层以及位于所述层间介电层内的底电极;
[0081]步骤S102:形成覆盖所述底电极的相变材料
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