專利名稱：用以制造柱狀相變化存儲(chǔ)元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用相變化存儲(chǔ)材料的高密度存儲(chǔ)元件，相變化存儲(chǔ)材料包括硫?qū)倩锊牧吓c其他材料。本發(fā)明同時(shí)涉及用以制造這些元件的方法，并尤其涉及用以制造這些尺寸小于工藝中的最小特征尺寸的元件的方法。
背景技術(shù)：
以相變化為基礎(chǔ)的存儲(chǔ)材料被廣泛地運(yùn)用于非易失性隨機(jī)存取存儲(chǔ)單元中。包括硫?qū)倩锱c類似物的這些材料，可通過(guò)施加其幅度適用于集成電路中的電流，而引起晶相在非晶態(tài)與結(jié)晶態(tài)之間轉(zhuǎn)換。一般而言非晶態(tài)的特征為其電阻高于結(jié)晶態(tài)，此電阻值可輕易測(cè)量得到而用以標(biāo)示數(shù)據(jù)。
從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變至結(jié)晶態(tài)一般為低電流步驟。從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變至非晶態(tài)(以下指稱為重置(reset))一般為高電流步驟，其包括短暫的高電流密度脈沖以融化或破壞結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其后此相變化材料會(huì)快速冷卻，抑制相變化的過(guò)程，使得至少部份相變化結(jié)構(gòu)得以維持在非晶態(tài)。理想狀態(tài)下，引起相變化材料從結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變至非晶態(tài)的重置電流幅度應(yīng)越低越好。欲降低重置所需的重置電流幅度，可通過(guò)減低在存儲(chǔ)體中的相變化材料元件的尺寸、以及減少電極與此相變化材料的接觸面積而達(dá)成，因此可針對(duì)此相變化材料元件施加較小的絕對(duì)電流值而得到較高的電流密度。
此領(lǐng)域發(fā)展的一種方法致力于在集成電路結(jié)構(gòu)上形成微小孔洞，并使用微量可編程的電阻材料填充這些微小孔洞。致力于這些微小孔洞的專利包括于1997年11月11日公告的美國(guó)專利No.5,687,112”Multibit Single Cell Memory Element Having Tapered Contact”、發(fā)明人為Ovshinky；于1998年8月4日公告d美國(guó)專利No.5,789,277”Methodof Making Chalogenide[sic]Memory Device”、發(fā)明人為Zahorik等；于2000年11月21日公告的美國(guó)專利No.6,150,253”ControllableOvonic Phase-Change Semiconductor Memory Device and Methods ofFabricating the Same”、發(fā)明人為Doan等。
在以非常小的尺度制造這些裝置、以及欲滿足大規(guī)模存儲(chǔ)裝置時(shí)所需求的嚴(yán)格工藝參數(shù)時(shí)，則會(huì)遇到問(wèn)題。特別是，需要在制造存儲(chǔ)單元時(shí)使存儲(chǔ)單元的部分尺寸小于100納米時(shí)，會(huì)遇到此工藝的最小特征尺寸(可被平板印刷蝕刻所定義的最小尺寸)無(wú)法允許上述小尺寸特征的定義與形成。
在此領(lǐng)域中已經(jīng)了解到這個(gè)問(wèn)題的發(fā)生，但是并沒(méi)有提供可以在100納米以下的尺寸下生成特征結(jié)構(gòu)的解決方法。舉例而言，發(fā)明人為Dennison的美國(guó)專利No.6,744,088”Phase change Memory on aPlanar Composite Layer”，討論了最小特征尺寸的問(wèn)題，并提供了多種可能的解決方案，包括使用較短波長(zhǎng)的平板印刷(lithography)光源(例如X光)或相轉(zhuǎn)移光掩模、或側(cè)壁隔離，然而這些方式均只能將最小特征尺寸降低到大約100納米。沒(méi)有其他方法可以將最小特征尺寸進(jìn)一步降低。
優(yōu)選地可提供一種存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)，其具有小尺寸以及低重置電流，同時(shí)其結(jié)構(gòu)可解決導(dǎo)熱性問(wèn)題，同時(shí)能提供一種用以制造這些結(jié)構(gòu)的方法而能滿足用以大規(guī)模制造存儲(chǔ)元件時(shí)的嚴(yán)格工藝參數(shù)規(guī)格。更優(yōu)地提供一種制造程序以及結(jié)構(gòu)，其可和制造同一集成電路的周邊電路相兼容。

發(fā)明內(nèi)容
一種在集成電路上制造次特征(sub-feature)尺寸的柱狀結(jié)構(gòu)的方法，包括下列步驟提供襯底，此襯底上形成有相變化層、電極層、以及硬掩模層；通過(guò)平板印刷圖案化、蝕刻、并剝除光阻層而形成特征尺寸硬掩模；縮減此硬掩模至選定的次特征尺寸，其中此縮減步驟對(duì)于此電極與此相變化層以及此硬掩模具有高度選擇性；縮減此電極與相變化層至此硬掩模的尺寸；以及移除此硬掩模。


圖1示出本發(fā)明的柱狀隨機(jī)存取存儲(chǔ)元件。
圖2示出制造本發(fā)明的柱狀隨機(jī)存取存儲(chǔ)元件的初始步驟。
圖3示出制造本發(fā)明的柱狀隨機(jī)存取存儲(chǔ)元件的下一步驟。
圖4示出制造本發(fā)明的柱狀隨機(jī)存取存儲(chǔ)元件的下一步驟。
圖5示出制造本發(fā)明的柱狀隨機(jī)存取存儲(chǔ)元件的下一步驟。
主要元件符號(hào)說(shuō)明10柱狀結(jié)構(gòu)12襯底14接觸栓塞16相變化材料層18電極層20硬掩模層22光掩模24介質(zhì)材料層26位線電極結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式
以下詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與方法。本發(fā)明內(nèi)容說(shuō)明部分的目的并非在于限定本發(fā)明。本發(fā)明由權(quán)利要求所限定。凡本發(fā)明的實(shí)施例、特征、目的及優(yōu)點(diǎn)等將可通過(guò)下列說(shuō)明書、權(quán)利要求書及附圖獲得充分了解。
圖1示出了本發(fā)明的柱狀結(jié)構(gòu)10。此柱狀結(jié)構(gòu)位于襯底12上并具有接觸栓塞14，襯底12典型地由二氧化硅或其他公知結(jié)構(gòu)所形成，而接觸栓塞14優(yōu)選地由如鎢與銅的耐熱金屬所構(gòu)成，并延伸穿透此襯底以接觸到附屬電路(未示出)。其他可使用的耐熱金屬包括鈦、鉬、鋁、鉭、銅、鉑、銥、鑭、鎳、以及釕。
此柱狀結(jié)構(gòu)本身為相當(dāng)窄的結(jié)構(gòu)，其具有二層相變化材料層16以及電極層18。電極層為具有良好導(dǎo)電性、可與相變化材料形成優(yōu)秀粘附特性的材料薄膜，此材料同時(shí)可以用作為相變化材料的良好擴(kuò)散障礙。優(yōu)選地在電極層使用氮化鈦，其他可使用的材料包括鈦、鎢、鉭、氮化鉭、鎢化鈦與類似材料，例如某些具有低導(dǎo)熱性的導(dǎo)電氧化物，例如氧化鋰鈮、鑭鍶錳氧化物、銦錫氧化物等。此層的厚度介于10至200納米之間，且在一實(shí)施例中優(yōu)選地為75納米。此相變化層的厚度介于10至100納米之間，且在一實(shí)施例中優(yōu)選地為50納米。
針對(duì)本發(fā)明書中所提及的方向，對(duì)照到附圖中所指的“上”、“下”、“左”、“右”指在圖中的相對(duì)方向。相似地，“厚度”指垂直方向的尺寸，而“寬度”則是指水平方向的尺寸。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的那樣，這些方向?qū)τ陔娐吩诓僮髦械姆较虿o(wú)實(shí)際意義。
相變化層16由相變化存儲(chǔ)材料所構(gòu)成，優(yōu)選地為硫?qū)倩?。硫?qū)倩锇ㄏ铝兴脑氐娜我环N氧(O)、硫(S)、硒(Se)、以及碲(Te)，形成元素周期表上第VI族的部分。硫?qū)倩锇▽⒘驅(qū)僭嘏c更為正電性的元素或自由基結(jié)合而得。硫?qū)倩衔锖辖鸢▽⒘驅(qū)倩衔锱c其他物質(zhì)如過(guò)渡金屬等結(jié)合。硫?qū)倩衔锖辖鹜ǔ０ㄒ粋€(gè)以上選自元素周期表第六欄的元素，例如鍺(Ge)以及錫(Sn)。通常，硫?qū)倩衔锖辖鸢ㄏ铝性刂幸粋€(gè)以上的復(fù)合物銻(Sb)、鎵(Ga)、銦(In)、以及銀(Ag)。許多以相變化為基礎(chǔ)的存儲(chǔ)材料已經(jīng)在技術(shù)文件中進(jìn)行了描述，包括下列合金鎵/銻、銦/銻、銦/硒、銻/碲、鍺/碲、鍺/銻/碲、銦/銻/碲、鎵/硒/碲、錫/銻/碲、銦/銻/鍺、銀/銦/銻/碲、鍺/錫/銻/碲、鍺/銻/硒/碲、以及碲/鍺/銻/硫。在鍺/銻/碲合金家族中，可以嘗試大范圍的合金成分。此成分可以下列特征式表示TeaGebSb100-(a+b)。一位研究員描述了最有用的合金為，在沉積材料中所包括的平均碲濃度遠(yuǎn)低于70％，典型地低于60％，并在一般類型的合金中的碲含量范圍從最低23％至最高58％，且最佳為介于48％至58％得到碲含量。鍺的濃度高于約5％，且其在材料中的平均范圍從最低8％至最高30％，一般低于50％。最佳地，鍺的濃度范圍介于8％至40％。在此成分中所剩下的主要成分則為銻。上述百分比為原子百分比，其為所有組成元素總和為100％。(Ovshinky‘112專利，欄10～11)由另一研究者所評(píng)估的特殊合金包括Ge2Sb2Te5、GeSb2Te4、以及GeSb4Te7。(Noboru Yamada，”Potential ofGe-Sb-Te Phase-change Optical Disks for High-Data-Rate Recording”，SPIE v.3109，pp.28-37(1997))更一般地，過(guò)渡金屬如鉻(Cr)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈮(Nb)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、以及上述的混合物或合金，可與鍺/銻/碲結(jié)合以形成相變化合金，其包括有可編程的電阻性質(zhì)?？墒褂玫拇鎯?chǔ)材料的特殊范例，如Ovshinsky‘112專利中欄11-13所述，其范例在此列入?yún)⒖肌?br> 相變化合金能在此單元活性通道區(qū)域內(nèi)依其位置順序在材料為一般非晶態(tài)的第一結(jié)構(gòu)狀態(tài)與為一般結(jié)晶固體狀態(tài)的第二結(jié)構(gòu)狀態(tài)之間切換。這些材料至少為雙穩(wěn)定態(tài)的。“非晶”一詞指相對(duì)較無(wú)次序的結(jié)構(gòu)，其比單晶更無(wú)次序性，而帶有可檢測(cè)的特征，如比結(jié)晶態(tài)更高的電阻值?！敖Y(jié)晶態(tài)”指相對(duì)較有次序的結(jié)構(gòu)，其比非晶態(tài)更有次序，因此包括有可檢測(cè)的特征，例如比非晶態(tài)更低的電阻值。典型地，相變化材料可電切換至完全結(jié)晶態(tài)與完全非晶態(tài)之間所有可檢測(cè)的不同狀態(tài)。其他受到非晶態(tài)與結(jié)晶態(tài)的改變而影響的材料特中包括，原子次序、自由電子密度、以及活化能。此材料可切換成為不同的固態(tài)、或可切換成為由兩種以上固態(tài)所形成的混合物，提供從非晶態(tài)至結(jié)晶態(tài)之間的灰階部分。此材料中的電性質(zhì)也可能隨之改變。
相變化合金可通過(guò)施加電脈沖而從一種相態(tài)切換至另一相態(tài)。先前觀察指出，較短、較大幅度的脈沖傾向于將相變化材料的相態(tài)改變成大體為非晶態(tài)。較長(zhǎng)、較低幅度的脈沖傾向于將相變化材料的相態(tài)改變成大體為結(jié)晶態(tài)。在較短、較大幅度脈沖中的能量夠大，因此足以破壞結(jié)晶結(jié)構(gòu)的鍵結(jié)，同時(shí)夠短因此可以防止原子再次排列成結(jié)晶態(tài)。在沒(méi)有不適當(dāng)實(shí)驗(yàn)的情形下，可決定特別適用于特定相變化合金的適當(dāng)脈沖量變曲線。在本文的后續(xù)部分，此相變化材料以GST代稱，同時(shí)應(yīng)該了解，也可使用其他類型的相變化材料。在本文中所描述的一種適用于PCRAM中的材料，為Ge2Sb2Te5。
可用于本發(fā)明其它實(shí)施例中的其它可編程的存儲(chǔ)材料包括，摻雜N2的GST、GexSby、或其它以不同結(jié)晶態(tài)變化來(lái)決定電阻的物質(zhì)；PrxCayMnO3、PrSrMnO、ZrOx、TiOx、NiOx、WOx、經(jīng)摻雜的SrTiO3或其它利用電脈沖以改變電阻狀態(tài)的材料；或其它使用電脈沖以改變電阻狀態(tài)的物質(zhì)；四氰代二甲基苯醌(7，7，8，8-tetracyanoquinodimethane，TCNQ)、甲烷富勒烯66苯基C61丁酸甲酯(methanofullerene 6，6-phenyl C61-butyric acid methyl ester，PCBM)、TCNQ-PCBM、Cu-TCNQ、Ag-TCNQ、C60-TCNQ、以其它物質(zhì)摻雜的TCNQ、或任何其它聚合物材料其包括有以電脈沖而控制的雙穩(wěn)態(tài)或多穩(wěn)態(tài)電阻態(tài)。
制造本發(fā)明的元件的方法的起始步驟，如圖2所示，其示出在襯底12上沉積有相變化層16與電極層18后的工藝步驟。這些沉積工藝為公知的，且可在襯底的表面上生成對(duì)應(yīng)材料的均勻薄膜層，其厚度如上所述。
公知技術(shù)接著會(huì)進(jìn)行平板印刷工藝，然而這些工藝并無(wú)法制造特征尺寸小于所使用平板印刷工藝的最小特征尺寸的電路。在此，沉積硬掩模層20于電極層18上。硬掩模的構(gòu)成材料，對(duì)蝕刻工藝比公知的光阻材料具有更大的耐受性。在此領(lǐng)域中已知可用做硬掩模的材料中，有三種材料最適于用在本發(fā)明的工藝中。第一實(shí)施例使用硅氧化物，第二實(shí)施例使用硅氮化物，而第三實(shí)施例則使用鎢。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是，其他材料也可使用。在此，后續(xù)的敘述將會(huì)分別提及上述的三種實(shí)施例。
沉積技術(shù)隨著在每一實(shí)施例中所選擇的材料而做調(diào)整。硅氧化物與硅氮化物層可利用高密度等離子體化學(xué)氣相沉積(HDP CVD)方式而沉積。鎢層則優(yōu)選地利用公知的金屬化工藝而沉積，例如物理氣相沉積(PVD)或其變化方式。對(duì)于三種實(shí)施例而言，硬掩模層的厚度可以介于50至300納米。
硬掩模層的圖案化使用公知的平板印刷工藝，如硬掩模層上所出現(xiàn)的光掩模22所示。此光掩模由公知技藝中，沉積一層光阻材料、通過(guò)光掩模而將此材料暴露于放射線中(光或紫外光)，并除去不需要部分的材料以留下此掩模而產(chǎn)生。硬掩模的尺寸受限于此工藝的最小特征尺寸，在此工藝中大約為150納米。需要注意的是，除了最小特征尺寸所產(chǎn)生的問(wèn)題之外，在此并不會(huì)提及此問(wèn)題的進(jìn)一步處理。光掩模22的尺寸優(yōu)選地為此工藝所允許的最小特征尺寸。
圖3示出了硬掩模蝕刻步驟的結(jié)果。一般而言，所有被光阻所暴露的區(qū)域下的硬掩模都被移除了(請(qǐng)參見(jiàn)圖2)，一直到電極層18的上表面。此特定的蝕刻方法必須隨著硬掩模的制作而做調(diào)整，且也需要考慮蝕刻劑對(duì)硬掩模材料與電極層的選擇性。因此，不同的蝕刻工藝使用于每一硬掩模實(shí)施例中。對(duì)于使用硅氧化物作為硬掩模的實(shí)施例而言，優(yōu)選地使用反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)，并使用四氟化碳作為蝕刻劑。其他適合的蝕刻劑包括三氟甲烷、氬氣、八氟環(huán)丁烷、氧氣、或其他此領(lǐng)域所熟知的蝕刻劑。對(duì)于使用硅氮化物作為硬掩模的實(shí)施例而言，優(yōu)選地也使用反應(yīng)性離子蝕刻，并以四氟化碳作為蝕刻劑。其他適合的蝕刻劑包括氟甲烷、氬氣、三氟甲烷、氧氣、或其他此領(lǐng)域所公知的蝕刻劑。對(duì)于使用鎢作為硬掩模的實(shí)施例而言，優(yōu)選地也使用反應(yīng)性離子蝕刻，并使用六氟化硫作為蝕刻劑。其他適合的蝕刻劑包括氬氣、氮?dú)?、氧氣、或其他此領(lǐng)域中所公知的蝕刻劑。
在硬掩模的蝕刻之后，光阻被剝除。優(yōu)選地剝除光阻而非將光阻留下，因?yàn)楣庾璧母叻肿硬牧峡赡茉诤罄m(xù)步驟中降解，造成難以處理的有機(jī)廢料。三個(gè)實(shí)施例中優(yōu)選的剝除方法均為使用氧氣等離子體，接著以適當(dāng)溶劑進(jìn)行濕剝除以增加效率，適當(dāng)溶劑可舉例如EKC265。這些工藝及其應(yīng)用在此領(lǐng)域中為公知的。
此時(shí)，剩余的硬掩模材料具有大約150納米的寬度，而硬掩模的關(guān)鍵尺寸(即寬度)則需要縮減到大約50納米。本發(fā)明的方法利用蝕刻工藝以縮減硬掩模20的寬度。此工藝必須可以精確地控制時(shí)機(jī)，并在電極層與硬掩模間具有高度的選擇性。
圖4顯示了硬掩模縮減步驟之后的結(jié)果。如圖所示，硬掩模20的尺寸被縮減了大約原來(lái)的2/3，而在本例中則縮減至50納米。如同先前的蝕刻步驟，每一種硬掩模實(shí)施例的工藝均不同。共同的因素則是此工藝需要進(jìn)行濕蝕刻，因?yàn)闈裎g刻提供了優(yōu)良的控制性與選擇性。對(duì)于硅氧化物硬掩模而言，此工藝使用了稀釋的氫氟酸或緩沖氫氟酸。在硅氮化物實(shí)施例中，則使用了熱磷酸作為蝕刻劑，而在鎢的實(shí)施例中則使用過(guò)氧化氫與適合的溶劑。濕蝕刻在此領(lǐng)域中所公知，并且此工藝的使用根據(jù)此領(lǐng)域中所熟知的原則而進(jìn)行。
一旦硬掩模被縮減至理想尺寸后，則可發(fā)揮其掩模功能而將電極與相變化層縮減至與掩模相同的尺寸。圖5示出了該部分縮減操作的結(jié)果。如圖所示，電極層18與相變化層16被縮減至硬掩模20的寬度，留下相當(dāng)窄的柱狀結(jié)構(gòu)并接觸至栓塞14。
此步驟的蝕刻工藝必須符合數(shù)個(gè)條件。首先，此工藝必須為各向異性的，因?yàn)槠浔仨氁瞥姌O與相變化層而不會(huì)對(duì)硬掩模形成底切。此步驟還必須對(duì)電極與相變化材料以及硬掩模材料、以及其下的襯底與栓塞材料有良好的選擇性。
本發(fā)明的一實(shí)施例使用了反應(yīng)性離子蝕刻，并以氯氣作為優(yōu)選的蝕刻劑。其他實(shí)施例可單獨(dú)或合并使用氯化硼、氬氣、溴化氫、三氟甲烷或氧氣作為蝕刻劑。本領(lǐng)域中公知的是，確定一族適合的蝕刻劑，并結(jié)合這些蝕刻劑以獲得特定應(yīng)用的最佳結(jié)果。此種結(jié)合會(huì)隨著所面臨的目標(biāo)而改變，然而選擇并測(cè)試此種組合的過(guò)程為公知的。
此蝕刻工藝并不是定時(shí)工藝，而是在移除相變化層的預(yù)定部分后就完成，因此允許使用光學(xué)發(fā)射終點(diǎn)感測(cè)技術(shù)，以檢測(cè)伴隨著相變化層的完全移除以及蝕刻到達(dá)襯底時(shí)，所發(fā)生的蝕刻副產(chǎn)物的變化。這些儀器會(huì)進(jìn)行等離子體的頻譜分析，并辨識(shí)當(dāng)硅氧化物出現(xiàn)在等離子體中時(shí)則表示蝕刻抵達(dá)襯底。
上述的單步驟工藝的替代工藝，一個(gè)二步驟蝕刻工藝，以移除相變化層以及電極層。在此，并非以單一步驟移除此二層，而是施行二個(gè)獨(dú)立的子步驟，其使用了相同或不同的蝕刻劑。在此，二個(gè)步驟均為反應(yīng)性離子蝕刻，利用氯氣作為優(yōu)選的蝕刻劑。在替代實(shí)施例中可單獨(dú)或合并使用氯化硼、氬氣、溴化氫、三氟甲烷、或氧氣作為蝕刻劑。第一步驟使用了終點(diǎn)感測(cè)系統(tǒng)，其檢測(cè)蝕刻抵達(dá)相變化層的時(shí)候，以啟動(dòng)終止信號(hào)。第二步驟當(dāng)蝕刻抵達(dá)氧化硅襯底時(shí)終止。
所完成的產(chǎn)物如圖1所示。此結(jié)果接著圖5之后的步驟所完成。首先，將硬掩模剝除，留下由相變化層16與電極層18所形成的相變化元件。介質(zhì)材料層24沉積于相變化元件上并將其環(huán)繞，且位線電極結(jié)構(gòu)26優(yōu)選地形成于相變化元件上，提供位線與電極層之間的接觸。此介質(zhì)層優(yōu)選地為氧化硅或其他低介電值材料，以高密度等離子體或化學(xué)氣相沉積工藝所形成，或利用旋轉(zhuǎn)涂布或其他公知工藝所形成。一實(shí)施例通過(guò)沉積介質(zhì)層至200-1000納米的厚度而進(jìn)行，優(yōu)選地為300納米?；瘜W(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝用以平坦化此介質(zhì)層表面，接著進(jìn)行位線平板印刷工藝以在介質(zhì)層中形成位線溝槽，其延伸至電極層的水平面。適合的接觸金屬如銅等，沉積于此溝槽中，并進(jìn)行另一次化學(xué)機(jī)械研磨工藝以將所生成的表面平坦化。
需要注意的是，此大致柱狀的相變化元件為上述工藝的重要結(jié)果。大致而言，相變化元件為平版狀，但本發(fā)明的工藝能夠制造小體積的元件，進(jìn)而將相變化效應(yīng)所需要的電流最小化，進(jìn)而將單元中所產(chǎn)生的熱能最小化，此特點(diǎn)在數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的單元排列成陣列的元件中是非常重要的。
雖然本發(fā)明已參照優(yōu)選實(shí)施例加以描述，應(yīng)該所了解的是，本發(fā)明并不受限于其詳細(xì)描述的內(nèi)容。替換方式及修改方式已在先前描述中建議，并且其他替換方式及修改方式將為本領(lǐng)域的技術(shù)人員可想到的。特別是，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與方法，所有具有實(shí)質(zhì)上相同于本發(fā)明的構(gòu)件結(jié)合而實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明實(shí)質(zhì)上相同結(jié)果的，皆不脫離本發(fā)明的精神范疇。因此，所有這些替換方式及修改方式意欲落在本發(fā)明所附的權(quán)利要求書及其等價(jià)物所界定的范疇中。任何在前文中提及的專利申請(qǐng)以及公開(kāi)文本，均列為本申請(qǐng)的參考。
權(quán)利要求
1.一種在集成電路上制造次特征尺寸柱狀結(jié)構(gòu)的方法，包括下列步驟提供襯底，該襯底上形成有相變化層、電極層、以及硬掩模層；通過(guò)平板印刷圖案化、蝕刻、并剝除光阻層而形成特征尺寸硬掩模；縮減該硬掩模至選定的次特征尺寸，其中該縮減步驟對(duì)于該電極與該相變化層以及該硬掩模具有高度選擇性；縮減該電極與相變化層至該硬掩模的該尺寸；以及移除該硬掩模。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該硬掩模的厚度介于約50至300納米之間。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該硬掩模由硅氧化物所構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該硬掩模由硅氮化物所構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該硬掩模由鎢所構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該形成步驟包括以該工藝的大約最小特征尺寸進(jìn)行平板印刷圖案化；以及該縮減步驟將該硬掩?？s減至使其尺寸小于該工藝的最小特征尺寸。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該縮減步驟將該硬掩?？s減至約50納米的尺寸。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該硬掩?？s減步驟包括干蝕刻該硬掩模。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中該干蝕刻包括反應(yīng)性離子蝕刻。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該電極層與該相變化層縮減步驟包括針對(duì)該電極層與該相變化層進(jìn)行濕蝕刻。
11.一種用以在集成電路上制造次特征尺寸柱狀結(jié)構(gòu)的方法，包括下列步驟提供襯底，該襯底上形成有薄膜相變化層、薄膜電極層、以及硬掩模層，其中該硬掩模的厚度介于50至300納米之間；該硬掩模由選自下列組的材料所構(gòu)成硅氧化物、硅氮化物、以及鎢；以及該相變化層的厚度介于10至100納米之間；通過(guò)平板印刷圖案化、蝕刻、并剝除光阻層而形成特征尺寸硬掩模，其中該圖案化步驟形成平板印刷圖案，其尺寸大約為該工藝的最小特征尺寸；縮減該硬掩模至選定的次特征尺寸，其中該縮減步驟對(duì)于該電極與該相變化層以及該硬掩模具有高度選擇性；以及該硬掩?？s減至大約50納米的尺寸；使用干蝕刻而縮減該電極與該相變化層至該硬掩模的尺寸，該干蝕刻為反應(yīng)性離子蝕刻；以及移除該硬掩模。
12.一種存儲(chǔ)單元，包括多個(gè)電極，其位于襯底中并與電腦裝置進(jìn)行信息傳輸；相變化元件，其具有大致方形的剖面，該相變化元件的門限尺寸約為50納米、厚度大約50納米，包括障礙電極構(gòu)件，其接觸至該些電極之一；相變化構(gòu)件，其接觸至該障礙電極構(gòu)件與該其他電極，其中該相變化構(gòu)件由具有至少二固態(tài)相的材料所構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)單元，其中該存儲(chǔ)材料包括鍺、銻、與碲的組合物。
14.如權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)單元，其中該相變化單元包括由下列組的一種以上的材料所形成的組合物鍺、銻、碲、硒、銦、鈦、鎵、鉍、錫、銅、鈀、鉛、銀、硫、與金。
15.如權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)單元，其中該關(guān)鍵尺寸橫切至在該些電極間的電流路徑。
16.如權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)單元，其中該硬掩?？s減包一濕蝕刻工藝。
17.如權(quán)利要求12所述的存儲(chǔ)單元，其中該硬掩模縮包括反應(yīng)性離子蝕刻工具中進(jìn)行蝕刻。
全文摘要
一種用以在集成電路上制造次特征尺寸柱狀結(jié)構(gòu)的方法。此方法首先提供襯底，此襯底上形成有相變化層、電極層、以及硬掩模層。接著通過(guò)平板印刷圖案化、蝕刻、并剝除光阻層而形成征尺寸硬掩模，再縮減此硬掩模至選定的次特征尺寸，其中此縮減步驟對(duì)于此電極與此相變化層以及此硬掩模具有高度選擇性。最后的步驟縮減此電極與相變化層至此硬掩模的尺寸，并移除此硬掩模。
文檔編號(hào)G11C13/00GK101043067SQ20071000181
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月9日
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