專(zhuān)利名稱(chēng)：相變存儲(chǔ)器的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種相變存儲(chǔ)器的形成方法。
背景技術(shù)：
閃速存儲(chǔ)器(flash memory)是當(dāng)前非易失性存儲(chǔ)器(non-volatile memory)的主流產(chǎn)品，但是目前對(duì)存儲(chǔ)器的容量需求越來(lái)越大，閃速存儲(chǔ)器由于在32nm以下的尺寸時(shí)存在諸多問(wèn)題，因此其集成度無(wú)法滿足容量的需求。相變存儲(chǔ)器(PCRAM，Phase Change Random Access Memory)是一種新型的非易失性存儲(chǔ)器，其主要原理是通過(guò)對(duì)相變材料施加電流，使其在非晶狀態(tài)與結(jié)晶狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于相變材料在上述兩種狀態(tài)時(shí)的電阻不同，從而實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)狀態(tài)“0”和“1”的改變。典型的電流相變存儲(chǔ)器中使用的相變材料一般是硫族化合物，如鍺-銻-碲合金 (GeSbTe，簡(jiǎn)寫(xiě)為GST)，其特性介于金屬和氧化物之間，由于GST在非晶和結(jié)晶狀態(tài)的電阻率相差加大，約相差三個(gè)數(shù)量級(jí)，使得較容易識(shí)別和確定當(dāng)前存儲(chǔ)器的狀態(tài)，即容易區(qū)別狀態(tài) “0” 和 “1”。圖1至圖6示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種PCRAM的形成方法。步驟(1)，參閱圖1，提供基底(圖中未示出)，所述基底上形成有介質(zhì)層101，在所述介質(zhì)層101中形成栓塞結(jié)構(gòu)，所述栓塞結(jié)構(gòu)包括第一栓塞10 和第二栓塞102b，所述第一栓塞10 與所述介質(zhì)層101的表面齊平，所述第二栓塞102b被所述介質(zhì)層101覆蓋。構(gòu)成所述第一栓塞10 和第二栓塞102b的材料為金屬，一般為鎢。步驟(2)，參閱圖2，在所述第二栓塞102b的上方刻蝕形成開(kāi)口 103，所述開(kāi)口 103 的底部露出所述第二栓塞102b。步驟( ，參閱圖3，在所述開(kāi)口 103填滿相變材料并進(jìn)行平坦化，使得填充的相變材料的表面與所述介質(zhì)層101的表面齊平，形成相變材料層104，所述相變材料層104 —般為GST。所述平坦化的方法一般為化學(xué)機(jī)械拋光(CMP，Chemical Mechanical Polish)。步驟(4)，參閱圖4，經(jīng)過(guò)所述平坦化后，先后在介質(zhì)層101表面沉積氮化硅層106 和氧化層107。步驟(5)，參閱圖5，刻蝕所述氮化硅層106和氧化層107，在所述第一栓塞10 和第二栓塞102b的上方分別形成開(kāi)口 108，和開(kāi)口 108，所述開(kāi)口 108，的底部露出所述第一栓塞102a，所述開(kāi)口 108的底部露出所述第二栓塞102b。步驟(6)，參閱圖6，通過(guò)電鍍填滿圖5所示的所述開(kāi)口 108’以及開(kāi)口 108，之后進(jìn)行平坦化形成金屬層109，所述金屬層109的表面與所述氧化層107的表面齊平，所述金屬層109的材料一般為銅(Cu)。但是，按照上述方法形成的相變存儲(chǔ)器，其相變材料(一般為GST)會(huì)發(fā)生較大的損失從而影響器件的性能，更嚴(yán)重的是，最終形成的結(jié)構(gòu)中有些區(qū)域甚至都不存在相變材料層104(GST栓塞)從而導(dǎo)致器件完全失效。此外，進(jìn)行步驟(3)的時(shí)候還會(huì)對(duì)介質(zhì)層造成一定損傷，同樣影響器件的性能。
關(guān)于相變材料的化學(xué)機(jī)械拋光可參考申請(qǐng)?zhí)枮閁S20070178700A1的美國(guó)專(zhuān)利，該專(zhuān)利公開(kāi)了一種用于相變合金的化學(xué)機(jī)械拋光的組合物及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生的相變材料和介質(zhì)層的損失，從而影響了相變存儲(chǔ)器件的性能。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種相變存儲(chǔ)器的形成方法，包括提供基底，所述基底上形成有介質(zhì)層，在所述介質(zhì)層中形成栓塞結(jié)構(gòu)，所述栓塞結(jié)構(gòu)包括第一栓塞和第二栓塞，所述第一栓塞與所述介質(zhì)層的表面齊平，所述第二栓塞被所述介質(zhì)層覆蓋；在所述介質(zhì)層和第一栓塞的表面形成阻擋層；在所述第二栓塞的上方刻蝕形成第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)口的底部露出所述第二栓塞；在所述第一開(kāi)口中填滿相變材料并平坦化，形成相變材料層，所述相變材料層的表面與所述阻擋層的表面齊平?？蛇x的，還包括形成金屬層，覆蓋所述相變材料層和第一栓塞?？蛇x的，所述形成金屬層包括在所述阻擋層和相變材料層的表面形成氧化層；刻蝕所述氧化層，在所述第一栓塞的上方形成第二開(kāi)口，在所述第二栓塞的上方形成第三開(kāi)口 ；所述第三開(kāi)口的底部暴露出所述第二栓塞；沉積抗反射層并在所述抗反射層的表面涂布光刻膠，所述抗反射層填滿所述第二開(kāi)口和第三開(kāi)口并覆蓋所述氧化層的表面；光刻形成光刻膠圖形，所述光刻膠圖形覆蓋所述第二栓塞；以所述光刻膠圖形為掩膜對(duì)所述抗反射層和阻擋層進(jìn)行刻蝕，形成第四開(kāi)口，暴露出所述第一栓塞；去除所述光刻膠圖形及其覆蓋的所述抗反射層，暴露出所述第三開(kāi)口 ；填滿所述第三開(kāi)口和第四開(kāi)口并平坦化形成金屬層?？蛇x的，所述抗反射層為無(wú)機(jī)底層抗反射層，所述沉積抗反射層包括以等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方式沉積硅氮氧化物或硅氮化物層形成所述無(wú)機(jī)底層抗反射層?？蛇x的，所述光刻膠圖形覆蓋所述第三開(kāi)口?？蛇x的，所述金屬層的材料為銅或鋁?？蛇x的，所述阻擋層的材料為氮化硅，所述在所述介質(zhì)層和第一栓塞的表面形成阻擋層包括以低壓化學(xué)氣相沉積的方式形成氮化硅層，覆蓋所述介質(zhì)層和第一栓塞?？蛇x的，所述相變材料層的材料為硫族化合物或摻氮硫族化合物?？蛇x的，所述相變材料層的材料為鍺-銻-碲合金或摻氮鍺-銻-碲合金。可選的，所述第一栓塞和第二栓塞的材料為鎢或銅。可選的，所述平坦化為化學(xué)機(jī)械拋光。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)在所述介質(zhì)層中形成所述栓塞結(jié)構(gòu)后，通過(guò)先沉積阻擋層阻擋了所述介質(zhì)層和第一栓塞，使得化學(xué)機(jī)械拋光形成所述相變材料層的過(guò)程中所述相變材料和第一栓塞的表面不處于同一水平面(兩者垂直高度不同)，從而避免相變材料以及介質(zhì)層的損失，提高了器件的性能。通過(guò)形成所述抗反射層先對(duì)所述相變材料層進(jìn)行保護(hù)，從而避免了刻蝕氮化硅層的時(shí)候?qū)ο嘧儾牧袭a(chǎn)生的損失，進(jìn)一步提高了器件的性能。


圖1至圖6是現(xiàn)有技術(shù)的相變存儲(chǔ)器的形成方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖7至圖9是現(xiàn)有技術(shù)的相變存儲(chǔ)器的形成方法中產(chǎn)生的技術(shù)問(wèn)題的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的形成方法的第一實(shí)施例的流程示意圖；圖11至圖13是本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的形成方法的第一實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的形成方法的第二實(shí)施例的流程示意圖；圖15至圖21是本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的形成方法的第二實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施方式
的限制。如背景技術(shù)中所述的現(xiàn)有技術(shù)的相變存儲(chǔ)器的形成方法，發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn) 步驟(3)中，在所述CMP的過(guò)程，一方面，由于所述相變材料層104和第一栓塞10 的表面處于同一水平面(兩者垂直高度相同)而且共同接觸拋光液(電解質(zhì)溶液)，而構(gòu)成所述相變材料層104和第一栓塞10 的材料具有不同特性，從而使得在CMP的過(guò)程中發(fā)生電化腐蝕(galvanic corrosion)。所述電化腐蝕通常指不純的金屬(或合金)接觸到電解質(zhì)溶液所發(fā)生的原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬原子失去電子而被氧化所引起的腐蝕。因此，參閱圖7，所述CMP過(guò)程中發(fā)生的電化腐蝕而使所述相變材料層104( —般為GST)發(fā)生損失，從而形成開(kāi)口 105。另一方面，由于所述介質(zhì)層101的材料一般為氧化硅，其硬度較差，在所述CMP過(guò)程中會(huì)由于過(guò)拋光而產(chǎn)生損失。由于上述兩方面因素的影響，使相變存儲(chǔ)器件的性能降低。參閱圖8和圖9，在步驟(5)中，對(duì)所述氮化硅層106進(jìn)行刻蝕的時(shí)候，由于采用的刻蝕氣體(一般為氟碳化合物化學(xué)氣體，例如CF4、CHF3等)對(duì)氮化硅以及GST具有相近的刻蝕選擇比，因此容易產(chǎn)生過(guò)刻蝕使GST發(fā)生損失，形成開(kāi)口 110，由于圖5所示的相變材料層104被部分刻蝕掉了，于是形成如圖8所示的相變材料層104’，再經(jīng)過(guò)步驟(6)所形成的結(jié)構(gòu)如圖9所示。綜上所述，在進(jìn)行步驟(3)和步驟(5)的時(shí)候，都會(huì)使相變材料(一般為GST)產(chǎn)生較大的損失從而影響器件的性能，更嚴(yán)重的是，最終形成的結(jié)構(gòu)中有些區(qū)域甚至都不存在相變材料層，從而導(dǎo)致器件完全失效。此外，進(jìn)行步驟C3)的時(shí)候還會(huì)對(duì)介質(zhì)層造成一定損傷，同樣影響器件的性能。針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，下面以實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的形成方法作詳細(xì)說(shuō)明。圖10是本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的形成方法的第一實(shí)施例的流程示意圖。如圖 10所示，本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的形成方法包括步驟S101，提供基底，所述基底上形成有介質(zhì)層，在所述介質(zhì)層中形成栓塞結(jié)構(gòu)， 所述栓塞結(jié)構(gòu)包括第一栓塞和第二栓塞，所述第一栓塞與所述介質(zhì)層的表面齊平，所述第二栓塞被所述介質(zhì)層覆蓋。步驟S102，在所述介質(zhì)層和第一栓塞的表面形成阻擋層。步驟S103，在所述第二栓塞的上方刻蝕形成第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)口的底部露出所述第二栓塞。步驟S104，在所述開(kāi)口中填滿相變材料并平坦化，形成相變材料層，所述相變材料層的表面與所述氮化硅層齊平。圖11至圖13是本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的形成方法的第一實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。下面結(jié)合圖10以及圖11至圖13對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。參閱圖11，執(zhí)行步驟S101，提供基底(圖中未示出)，所述基底上形成有介質(zhì)層 201，在所述介質(zhì)層201中形成栓塞結(jié)構(gòu)，所述栓塞結(jié)構(gòu)包括第一栓塞20 和第二栓塞 202b，所述第一栓塞20 與所述介質(zhì)層201的表面齊平，所述第二栓塞202b被所述介質(zhì)層 201覆蓋。所述栓塞結(jié)構(gòu)依靠現(xiàn)有技術(shù)中常用方式形成，例如，在介質(zhì)層201形成通孔，然后以金屬材料填充形成所述栓塞結(jié)構(gòu)，所述金屬材料一般為鎢(W)或銅(Cu)，即所述第一栓塞20 和第二栓塞202b為鎢栓塞。所述第二栓塞202b可以為相變存儲(chǔ)器的底電極，也可以作為底電極與后續(xù)將形成的相變材料層之間的接觸栓塞。所述基底的材質(zhì)可以是單晶硅、多晶硅、非晶硅中的一種，也可以是硅鍺化合物， 還可以是絕緣體上硅(S0I，Silicon On Insulator)結(jié)構(gòu)或硅上外延層結(jié)構(gòu)。在所述基底中形成有半導(dǎo)體器件以及互連結(jié)構(gòu)(圖中未示出)。所述介質(zhì)層201在本實(shí)施例中具體為第一層層間介質(zhì)，充當(dāng)后續(xù)將形成的第一層金屬層(metal 1)和所述基底之間的介質(zhì)材料，所述介質(zhì)層201的材料一般為氧化硅。在其他實(shí)施例中，所述介質(zhì)層也可以充當(dāng)各金屬層之間的介質(zhì)材料。仍然參閱圖11，形成所述栓塞結(jié)構(gòu)后，執(zhí)行步驟S102，在所述介質(zhì)層201和第一栓塞20 的表面形成阻擋層206。具體地，本實(shí)施例中，所述阻擋層206的材料優(yōu)選為氮化硅，可以常用的低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)的方式形成氮化硅層，覆蓋所述介質(zhì)層201和第一栓塞20加。參閱圖12，執(zhí)行步驟S103，在所述第二栓塞202b的上方刻蝕形成第一開(kāi)口 203，所述第一開(kāi)口 203的底部露出所述第二栓塞202b。具體地，所述開(kāi)口 203以干法刻蝕形成，一般采用氟基化學(xué)氣體，例如CF4，由于CF4既可以用于對(duì)氮化硅的刻蝕，也可以用于對(duì)氧化硅的刻蝕，因此，可采用CF4先后對(duì)所述阻擋層206 (氮化硅層)以及介質(zhì)層201進(jìn)行刻蝕， 直至暴露出所述第二栓塞202b，形成所述第一開(kāi)口 203。所述第一開(kāi)口 203的寬度大于所述第二栓塞202b的寬度。
參閱圖13，執(zhí)行步驟S104，在所述第一開(kāi)口 203中填滿相變材料并平坦化，形成相變材料層204，所述相變材料層204的表面與所述阻擋層206的表面齊平。具體地，在所述介質(zhì)層201的所述第一開(kāi)口 203中填充相變材料，使用化學(xué)機(jī)械拋光進(jìn)行平坦化，使填充的相變材料的表面與所述介質(zhì)層201的表面齊平，形成相變材料層204。所述相變材料為硫族化合物或摻氮硫族化合物，本實(shí)施例中優(yōu)選為GST或N-GST，其中GST或N-GST的形成方法為濺射法。本實(shí)施例中，由于之前在步驟S102中形成有所述阻擋層206，由其保護(hù)了所述介質(zhì)層201以及第一栓塞20加。具體地，一方面，由于所述相變材料層204和第一栓塞20 的表面并不處于同一水平面(兩者垂直高度不相同)，由于所述阻擋層206隔離了所述相變材料層204和第一栓塞202a，因此在拋光過(guò)程中所述第一栓塞20 并不接觸拋光液(電解質(zhì)溶液)，從而避免了電化腐蝕的產(chǎn)生，也就不會(huì)發(fā)生GST的損失，由此提高了器件的性能。 另一方面，由于所述阻擋層206(成分為氮化硅)較所述介質(zhì)層201(成分為氧化硅)擁有更好的硬度，因此在拋光過(guò)程中，所述阻擋層206的損失會(huì)比現(xiàn)有技術(shù)中如圖3所示的介質(zhì)層101的損失小很多，同樣提高了器件的性能。步驟S104之后，可以現(xiàn)有技術(shù)在所述阻擋層206和所述相變材料層204的表面沉積氧化層，再按照背景技術(shù)中所述的步驟(5)、步驟(6)形成如圖9所示的結(jié)構(gòu)。但是，本實(shí)施例中，按照步驟(5)中在所述第一栓塞20 和第二栓塞202b的上方形成開(kāi)口，GST發(fā)生損失也難避免，因此，在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上提供第二個(gè)實(shí)施例。圖14是本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的形成方法的第二實(shí)施例的流程示意圖。除了圖8所示的相變存儲(chǔ)器的形成方法，如圖14所示，本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的形成方法還包括步驟S105，在所述阻擋層和相變材料層的表面形成氧化層。步驟S106，刻蝕所述氧化層，在所述第一栓塞的上方形成第二開(kāi)口，在所述第二栓塞的上方形成第三開(kāi)口 ；所述第三開(kāi)口的底部暴露出所述第二栓塞。步驟S107，沉積抗反射層并在所述抗反射層的表面涂布光刻膠，所述抗反射層填滿所述第二開(kāi)口和第三開(kāi)口并覆蓋所述氧化層的表面。步驟S108，光刻形成光刻膠圖形，所述光刻膠圖形覆蓋所述第二栓塞。步驟S109，以所述光刻膠圖形為掩膜對(duì)所述抗反射層和阻擋層進(jìn)行刻蝕，形成第四開(kāi)口，暴露出所述第一栓塞。步驟S110，去除所述光刻膠圖形及其覆蓋的所述抗反射層，暴露出所述第三開(kāi)口。步驟Sl 11，填滿所述第三開(kāi)口和第四開(kāi)口并平坦化形成金屬層。圖15至圖21是本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的形成方法的第二實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。下面結(jié)合圖14以及圖15至圖21對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。參閱圖15，執(zhí)行步驟S105，在所述阻擋層206和相變材料層204的表面形成氧化層207。具體地，步驟S104中平坦化形成相變材料層204之后，采用化學(xué)氣相沉積(CVD)的方式形成氧化層207，覆蓋所述阻擋層206和相變材料層204，所述氧化層207的材料一般為氧化硅。參閱圖16，執(zhí)行步驟S106，刻蝕所述氧化層207，在所述第一栓塞20 的上方形成第二開(kāi)口 208，，在所述第二栓塞20 的上方形成第三開(kāi)口 208 ；所述第三開(kāi)口 208的底部暴露出所述第二栓塞202b。具體地，所述第二開(kāi)口 208’和第三開(kāi)口 208以干法刻蝕形成，一般采用氟基化學(xué)氣體，例如CF4、CHF3等，在所述第二栓塞202b的上方對(duì)所述氧化層 207進(jìn)行刻蝕，直至暴露出所述第二栓塞202b，形成第三開(kāi)口 208 ；與此同時(shí)，在所述第一栓塞20 的上方對(duì)所述氧化層207進(jìn)行刻蝕，暴露出所述阻擋層206，形成第二開(kāi)口 208’。參閱圖17，執(zhí)行步驟S107，沉積抗反射層205并在所述抗反射層205的表面涂布光刻膠210，所述抗反射層205填滿所述第二開(kāi)口 208，和第三開(kāi)口 208并覆蓋所述氧化層 207的表面。具體地，以物理氣相沉積(PVD)或化學(xué)氣相沉積(CVD)的方式形成所述抗反射層205，所述抗反射層205為底層抗反射層(BARC，Bottom Anti-Reflective Coating)，可以是有機(jī)BARC或無(wú)機(jī)BARC，由于無(wú)機(jī)BARC的化學(xué)性質(zhì)一般與其下覆蓋層類(lèi)似，可以有效地去除，而且，無(wú)機(jī)BARC比有機(jī)BARC在刻蝕中有更高的選擇性，所以本實(shí)施例中優(yōu)選為無(wú)機(jī) BARC,以等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方法沉積硅氮氧化物或硅氮化物層來(lái)形成所述無(wú)機(jī)BARC。在形成所述抗反射層205后，在所述抗反射層205的表面涂布光刻膠210， 所述光刻膠210覆蓋所述抗反射層205。參閱圖18，執(zhí)行步驟S108，光刻形成光刻膠圖形210’，所述光刻膠圖形210’覆蓋所述第二栓塞202b。所述光刻膠圖形210’覆蓋所述第二栓塞202b具體要使所述光刻膠圖形210’的寬度至少大于等于所述第二栓塞202b的寬度。結(jié)合圖16，作為一優(yōu)選的實(shí)施例，所述光刻膠圖形210’覆蓋圖16所示的第三開(kāi)口 208，具體地，所述光刻膠圖形210’的寬度大于等于所述第三開(kāi)口 208的寬度，其作用將在后面的步驟中詳細(xì)說(shuō)明。參閱圖19，執(zhí)行步驟S109，以所述光刻膠圖形210’為掩膜對(duì)所述抗反射層205和阻擋層206進(jìn)行刻蝕，形成第四開(kāi)口 211，暴露出所述第一栓塞20加。具體地，以所述光刻膠圖形210’為掩膜，采用干法刻蝕先去除所述抗反射層205未被所述光刻膠圖形210’覆蓋的部分，剩下被所述光刻膠圖形210’所覆蓋的部分，即抗反射層205’。之后，再對(duì)所述阻擋層206進(jìn)行干法刻蝕，形成所述第四開(kāi)口 211，其底部暴露出所述第一栓塞20加。由于本實(shí)施例中，所述光刻膠圖形210’的寬度大于等于圖16所示第三開(kāi)口 208的寬度，使抗反射層205’完全覆蓋所述相變材料層204，從而在刻蝕所述阻擋層206的時(shí)候， 能夠充分保護(hù)到所述相變材料層204，具體到本實(shí)施例中，可以有效避免GST的損失。參閱圖20，執(zhí)行步驟S110，去除所述光刻膠圖形210’及其覆蓋的所述抗反射層 205’，暴露出所述第三開(kāi)口 208。具體地，先以干法刻蝕(氧氣的等離子體)去除所述光刻膠圖形210’，再如S109去除所述抗反射層205的方式去除抗反射層205’，直至暴露出所述第三開(kāi)口 208。由于形成暴露出所述第一栓塞20 的所述第四開(kāi)口 211(步驟S109)以及暴露出所述相變材料層204的所述第三開(kāi)口 208(步驟S110)分別在兩個(gè)步驟中完成，則可以避免刻蝕阻擋層206時(shí)對(duì)所述相變材料層204的損壞，由此，也使得在步驟S109刻蝕阻擋層206 時(shí)獲得了足夠的工藝窗口(Process Window)，所謂工藝窗口，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是當(dāng)某個(gè)工藝參數(shù)或產(chǎn)品特性超越某個(gè)極限時(shí)，故障就出現(xiàn)到不可接受的程度了。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，所有極限都包含一個(gè)“范圍”。如果在工藝窗口中的任何設(shè)置或表現(xiàn)，基本上不會(huì)出現(xiàn)品質(zhì)問(wèn)題或者說(shuō)受控在可接受范圍內(nèi)。例如，如背景技術(shù)中所述的現(xiàn)有技術(shù)，步驟(5)中刻蝕圖8所示的氮化硅層106時(shí)，如果通入的刻蝕氣體過(guò)量，則容易產(chǎn)生過(guò)刻蝕使相變材料(一般為GST)發(fā)生損失，而本發(fā)明提供的方法中，則不會(huì)因?yàn)橥ㄈ氲目涛g氣體過(guò)量而產(chǎn)生問(wèn)題，從而獲得了足夠的工藝窗口。參閱圖21，執(zhí)行步驟S111，填滿所述第三開(kāi)口 208和第四開(kāi)口 211并平坦化形成金屬層209。具體地，采用電化學(xué)(ECP，Electro-Chemical Plating)鍍銅的方法，填滿圖 20所示的所述第三開(kāi)口 208以及第四開(kāi)口 211，之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，形成金屬層209，所述金屬層209的表面與所述氧化層207的表面齊平。所述金屬層209中覆蓋所述相變材料層204的部分可以為相變存儲(chǔ)器的頂電極。所述金屬層209的材料一般為銅(Cu)，當(dāng)然，也可以為鋁，并采取其他工藝完成沉積。本實(shí)施例中，形成的所述金屬層209具體為第一層金屬層(metal 1)，在其他實(shí)施例中，其他各層的金屬層也可按照本發(fā)明所述的方法形成。綜上，本發(fā)明實(shí)施例提供的相變存儲(chǔ)器的形成方法，至少具有如下有益效果在所述介質(zhì)層中形成所述栓塞結(jié)構(gòu)后，通過(guò)先沉積阻擋層(氮化硅層)阻擋了所述介質(zhì)層和第一栓塞，使得化學(xué)機(jī)械拋光形成所述相變材料層的過(guò)程中所述相變材料和第一栓塞的表面不處于同一水平面(兩者垂直高度不同)，從而避免了電化腐蝕的產(chǎn)生以及氧化層的損失，提高了器件的性能。通過(guò)形成所述抗反射層先對(duì)所述相變材料層進(jìn)行保護(hù)，從而避免了刻蝕阻擋層 (氮化硅層)的時(shí)候?qū)ο嘧儾牧袭a(chǎn)生的損失，進(jìn)一步提高了器件的性能。此外，本發(fā)明還以簡(jiǎn)單的工藝步驟獲得了足夠的工藝窗口。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種相變存儲(chǔ)器的形成方法，包括提供基底，所述基底上形成有介質(zhì)層，在所述介質(zhì)層中形成栓塞結(jié)構(gòu)，所述栓塞結(jié)構(gòu)包括第一栓塞和第二栓塞，所述第一栓塞與所述介質(zhì)層的表面齊平，所述第二栓塞被所述介質(zhì)層覆蓋，其特征在于，還包括在所述介質(zhì)層和第一栓塞的表面形成阻擋層；在所述第二栓塞的上方刻蝕形成第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)口的底部露出所述第二栓塞；在所述第一開(kāi)口中填滿相變材料并平坦化，形成相變材料層，所述相變材料層的表面與所述阻擋層的表面齊平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，還包括形成金屬層， 覆蓋所述相變材料層和第一栓塞。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所述形成金屬層包括在所述阻擋層和相變材料層的表面形成氧化層；刻蝕所述氧化層，在所述第一栓塞的上方形成第二開(kāi)口，在所述第二栓塞的上方形成第三開(kāi)口 ；所述第三開(kāi)口的底部暴露出所述第二栓塞；沉積抗反射層并在所述抗反射層的表面涂布光刻膠，所述抗反射層填滿所述第二開(kāi)口和第三開(kāi)口并覆蓋所述氧化層的表面；光刻形成光刻膠圖形，所述光刻膠圖形覆蓋所述第二栓塞；以所述光刻膠圖形為掩膜對(duì)所述抗反射層和阻擋層進(jìn)行刻蝕，形成第四開(kāi)口，暴露出所述第一栓塞；去除所述光刻膠圖形及其覆蓋的所述抗反射層，暴露出所述第三開(kāi)口 ；填滿所述第三開(kāi)口和第四開(kāi)口并平坦化形成金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相變存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所述抗反射層為無(wú)機(jī)底層抗反射層，所述沉積抗反射層包括以等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方式沉積硅氮氧化物或硅氮化物層形成所述無(wú)機(jī)底層抗反射層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相變存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所述光刻膠圖形覆蓋所述第三開(kāi)口。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相變存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所述金屬層的材料為銅或鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所述阻擋層的材料為氮化硅，所述在所述介質(zhì)層和第一栓塞的表面形成阻擋層包括以低壓化學(xué)氣相沉積的方式形成氮化硅層，覆蓋所述介質(zhì)層和第一栓塞。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所述在所述第二栓塞的上方刻蝕形成第一開(kāi)口包括以干法刻蝕的方式先后對(duì)所述第二栓塞上方的所述阻擋層和介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，形成所述第一開(kāi)口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所述相變材料層的材料為硫族化合物或摻氮硫族化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的相變存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所述相變材料層的材料為鍺-銻-碲合金或摻氮鍺-銻-碲合金。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所述第一栓塞和第二栓塞的材料為鎢或銅。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器的形成方法，其特征在于，所述平坦化為化學(xué)機(jī)械拋光。
全文摘要
一種相變存儲(chǔ)器的形成方法，包括提供基底，所述基底上形成有介質(zhì)層，在所述介質(zhì)層中形成栓塞結(jié)構(gòu)，所述栓塞結(jié)構(gòu)包括第一栓塞和第二栓塞，所述第一栓塞與所述介質(zhì)層的表面齊平，所述第二栓塞被所述介質(zhì)層覆蓋；在所述介質(zhì)層和第一栓塞的表面形成阻擋層；在所述第二栓塞的上方刻蝕形成第一開(kāi)口，所述第一開(kāi)口的底部露出所述第二栓塞；在所述第一開(kāi)口中填滿相變材料并平坦化，形成相變材料層，所述相變材料層的表面與所述阻擋層的表面齊平。本發(fā)明能避免相變材料和介質(zhì)層的損失，提高器件的性能。
文檔編號(hào)H01L45/00GK102487120SQ201010573140
公開(kāi)日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者蔣莉, 黎銘琦 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司