用于形成交叉点存储器的置换材料工艺制造技术

本发明专利技术涉及用于形成交叉点存储器的置换材料工艺。本发明专利技术揭示形成包括相变材料及/或硫属化物材料的存储器单元的方法。在一个方面中，所述方法包含提供在第一方向上延伸的下部线堆叠，所述下部线堆叠包括在下部导电线上方的牺牲线。所述方法进一步包含：通过选择性地移除所述牺牲线的牺牲材料并用硫属化物材料置换所述牺牲线而形成在所述第一方向上延伸的硫属化物线。

【技术实现步骤摘要】
用于形成交叉点存储器的置换材料工艺分案申请的相关信息本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2015年03月25日、申请号为PCT/US2015/022576的国际申请进入中国后专利技术名称为“用于形成交叉点存储器的置换材料工艺”的第201580016818.5号专利技术专利申请案。
本文中所揭示的标的物一般来说涉及集成电路中的装置，且明确地说，涉及形成装置阵列(例如，交叉点阵列内的存储器单元)的方法。
技术介绍
可在大范围的电子装置中发现并入有硫属化物材料的装置(例如，双向阈值开关及相变存储元件)。这些装置可用于计算机、数码相机、蜂窝式电话、个人数字助理等中。系统设计者在确定是否及如何并入硫属化物材料以用于特定应用时可考虑的因素可包含(举例来说)物理大小、存储密度、可扩缩性、操作电压及电流、读取/写入速度、读取/写入吞吐量、传输速率、功率消耗及/或用硫属化物材料形成装置的方法。附图说明在说明书的结束部分中特别指出所主张的标的物。然而，通过参考以下详细说明并结合附图阅读可更好地理解组织及/或操作方法以及其一些目标、特征及/或优点，在附图中：图1A是根据一些实施例的存储器单元的示意性三维描绘。图1B是根据一些其它实施例的存储器单元的示意性三维描绘。图1C是根据一些其它实施例的存储器单元的示意性三维描绘。图2是根据一些实施例的描绘交叉点存储器阵列的示意性平面图图解。图3A到3E是根据一些实施例的存储器单元的各个制作阶段的示意性三维描绘。图4A到4E是根据一些其它实施例的存储器单元的各个制作阶段的示意性三维描绘。图5A到5E是根据一些其它实施例的存储器单元的各个制作阶段的示意性三维描绘。图6A到6E是根据一些其它实施例的存储器单元的各个制作阶段的示意性三维描绘。图7A到7E是根据一些其它实施例的存储器单元的各个制作阶段的示意性三维描绘。图8A到8E是根据一些其它实施例的存储器单元的各个制作阶段的示意性三维描绘。图式中的特征未必按比例绘制且可在不同于所图解说明的方向的方向上延伸。虽然图解说明各种轴及方向以促进本文中的论述，但将了解，所述特征可在不同方向上延伸。具体实施方式可在大范围的电子装置中发现并入有在操作中改变电阻的材料的装置，所述装置用于例如计算机、数码相机、蜂窝式电话、个人数字助理等。举例来说，并入有此些材料的装置可是存储器装置。改变电阻的材料基于其材料组成又可呈现许多不同种类。一个此材料种类是硫属化物材料，其可用作存储器装置的存储节点或选择器节点。举例来说，作为存储节点，特定硫属化物材料可是基于电阻改变而存储信息的相变材料，所述电阻改变源自材料的相响应于加热及/或所施加电场的稳定(即，非易失性)改变。相比之下，作为选择器节点，特定硫属化物材料可是响应于所施加电场而暂时改变其电阻(而不具有非易失性相变)的双向阈值切换材料。具有基于硫属化物的存储节点、基于硫属化物的选择器节点或者基于硫属化物的存储节点及选择器节点的相变存储器装置可提供优于其它存储器装置(例如，快闪存储器装置及动态随机存取存储器装置(DRAM))的几个性能优点。举例来说，一些相变存储器装置可是非易失性的，使得存储器装置的物理状态及电状态在无任何外部电力被供应到其的情况下在保持时间(例如，超过一年)内基本不变。另外，一些相变存储器装置可提供快速读取及写入存取时间(例如，快于10纳秒)及/或高读取及写入存取带宽(例如，大于100兆位/秒)。另外，一些相变存储器装置可布置为极高密度存储器阵列，例如在与局部金属化相连接的最小存储器阵列单元中具有大于100万个单元的交叉点阵列。在制作具有小(例如，低于100nm)最小特征大小(例如，列或行的半间距)的高密度存储器阵列中，在选择制作工艺流程时的一个考虑因素是中间结构(例如，行线及列线)在处理期间的机械稳定性。不充分机械稳定性可因特征(例如)在后续处理期间所暴露于的环境而导致例如特征的翘曲及/或崩塌等问题。举例来说，此些环境可包含其中可以静电方式对特征进行充电的等离子体环境或其中特征可经历毛管力的含水环境。补救特定特征的不充分机械稳定性的一种方法是对制作工艺流程进行设计以在导致恶劣处理环境的工艺中采用具有充分机械稳定性的暂时性牺牲材料，且稍后在工艺流程中用永久性功能材料(即，形成最终装置的材料)置换牺牲材料。在下文中，揭示通过采用使用牺牲材料并用永久性功能材料置换牺牲材料的置换工艺而形成中间结构的方法。在一些实施例中，牺牲材料可经图案化以形成牺牲结构，其它材料可围绕那些牺牲结构而成型，且可用永久性材料置换牺牲材料。明确地说，永久性功能材料可是用于选择器节点及/或存储节点的相变材料(举例来说，硫属化物材料)，或是电连接到相变材料的导电材料(例如，金属线材料及电极材料)。在一些实施例中，通过置换工艺而形成硫属化物线的方法包含：提供包含导电材料及导电材料上方的牺牲材料的材料堆叠。接着，对牺牲材料及导电材料进行光刻图案化及蚀刻以形成交替的线堆叠与空间，其中线堆叠中的每一者可包含在导电线上方的牺牲线。接着，用电介质材料(例如，隔离电介质)填充所述空间。随后，通过适合蚀刻技术而选择性地移除牺牲材料以形成插置在填充有电介质材料的邻近空间之间的间隙。接着，用硫属化物材料填充所述间隙以形成硫属化物线。在一些其它实施例中，通过置换工艺而形成导电线的方法包含：提供在第一方向上延伸的第一线堆叠，所述第一线堆叠包含在第一导电线上方的硫属化物线。所述方法还包含：在所述第一线堆叠上方提供牺牲材料，及蚀刻所述牺牲材料以形成安置在邻近空间之间的第二线堆叠。所得第二线堆叠包含在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸的牺牲线。随后，用电介质材料填充邻近空间。接着，选择性地移除牺牲材料以形成插置在填充有电介质材料的邻近空间之间的间隙。接着，用导电材料填充所述间隙以形成第二导电线。将理解，虽然本文中所描述的存储器单元的实施例包含包括硫属化物材料的存储节点及选择器节点两者，但其它实施例是可能的。在一些实施例中，存储器单元可具有包含硫属化物相变材料的存储节点，同时具有不包含硫属化物材料的选择器节点(例如，双极结晶体管或二极管)。在一些其它实施例中，可使用具有与硫属化物相变材料类似的电行为的另一材料来代替所述硫属化物相变材料。在一些其它实施例中，存储器单元可具有包含双向阈值切换材料的选择器节点，同时具有不包含硫属化物材料(例如，基于氧化物的电阻改变氧化物材料)的存储节点。在又其它实施例中，存储器单元可包含具有存储功能性及选择器功能性两者的硫属化物相变材料，且不包含单独选择器节点。图1A到1C各自描绘根据一些实施例的交叉点存储器阵列中的互连存储器单元10。图1A到1C中的互连存储器单元10通过在大体在y方向上延伸的列线20与大体在x方向上延伸的行线22之间以堆叠配置布置的相变存储器单元堆叠30而形成。相变存储器单元堆叠30包含与行线22电连通的第一电极32、第一电极32上的选择器节点34、选择器节点34上的中间电极36、中间电极36上的存储节点38，以及在存储节点38上并与列线20电连通的第二电极40。相变存储器单元堆叠30可由隔离电介质材料(未展示)环绕。堆叠配置的其它实施例是可能的。举例来说，存储节点38与选择器节点34的位置可彼此互换。在其它本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：形成朝向第一方向第一线堆叠，所述第一线堆叠包括第一导线上方的第一硫属化物线；以及形成朝向与所述第一方向不同的第二方向的第二线叠层，所述第二线叠层位于所述第一线叠层之上方并且包括牺牲线。

【技术特征摘要】
2014.03.27 US 14/228,1041.一种方法，其包括：形成朝向第一方向第一线堆叠，所述第一线堆叠包括第一导线上方的第一硫属化物线；以及形成朝向与所述第一方向不同的第二方向的第二线叠层，所述第二线叠层位于所述第一线叠层之上方并且包括牺牲线。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：形成朝向所述第二方向的导线，其中形成所述导线包括：移除所述牺牲线的牺牲材料；以及替换经移除的牺牲材料。3.根据权利要求1所述的方法，其中第二硫属化物线位于所述第二线堆叠的所述牺牲线下方。4.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述第二线堆叠包括：形成包括牺牲材料的材料堆叠；以及减性地图案化所述材料堆叠。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述材料堆叠包括：位于所述牺牲材料下方的硫属化物材料。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述材料堆叠包括：位于所述牺牲材料下方的电极材料。7.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：在沿所述第二方向延伸的多条分开的线之间沉积电介质材料，其中所述沉积至少部分地基于所述材料堆叠的所述图案化。8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：移除所述牺牲线；沉积导电材料；以及形成具有导电线和电介质区域的表面。9.根据权利要求4所述的方法，其中减性地图案化所述材料堆叠包括：刻蚀所述第一线堆叠的中间电极线以形成在所述第一方向和所述第二方向上电隔离的中间电极。10.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述第一线堆叠或所述第二线堆叠包括：使用间距倍增过程来减性地图案化。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一硫属化物线是存储器元件或作为存储器单元的选择器元件。12.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗沅·李，詹保罗·斯帕迪尼，斯蒂芬·W·鲁塞尔，德辰·郭，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US