一种干法刻蚀制备侧壁加热电极的方法技术

本发明专利技术提供了一种干法刻蚀制备侧壁加热电极的方法，包括以下步骤：S1）在衬底上依次形成绝缘介质层、加热电极层与光刻胶层，得到中间体；S2）将所述中间体进行曝光和显影，得到侧壁具有光刻胶保护层的衬底；S3）将所述侧壁具有光刻胶保护层的衬底进行干法刻蚀，得到具有侧壁加热电极的衬底。与现有技术相比，本发明专利技术采用干法刻蚀对纵向和横向的同步刻蚀过程中，极大程度保护住光刻胶保护层下的加热电极，且台阶侧壁无光刻胶区域无加热电极残留。台阶侧壁无光刻胶区域无加热电极残留。台阶侧壁无光刻胶区域无加热电极残留。

【技术实现步骤摘要】
一种干法刻蚀制备侧壁加热电极的方法


[0001]本专利技术属于微机电系统
，尤其涉及一种干法刻蚀制备侧壁加热电极的方法。

技术介绍

[0002]相变存储器（phase change memory）缩略表示为PCM、PRAM或PCRAM，它是一种非易失性的存储器件。在众多新型存储器中，PCRAM的制造工艺与CMOS工艺兼容、工艺简单、高速、高密度、低成本的优势尤为明显，随着最近几年的研究开发，PCRAM已经被公认为下一代最有希望的存储器之一。
[0003]目前PCRAM研究的目标在于实现相变存储器操作时的低操作电流和低功率。PCRAM实现信息的写入和擦除的方式是利用焦耳热使微小区域的相变材料发生相变，相变区域的尺寸越小发生相变所需的功耗就越低。当器件单元的尺寸越小，发生相变所需的功耗就越低。当器件单元的尺寸越小甚至达到三维纳米尺度，PCRAM的优越性将越充分地体现。因此对于PCRAM器件结构的开发成为了研究的热点。
[0004]目前已研究的PCRAM器件单元结构有很多种，包括“蘑菇型”器件结构（International Electron Devices Meeting, 2006）、边缘接角虫（Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers, 175, 2003）、u形结构（IEEE Solid
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StateCircuits, 40, 1557, 2005）、环形电极结构（Jpn. J. Appl. Phys. , 46, 2007）、相变材料桥式结构（IEDM, 2006）、垂直二极管与自对准下电极结构（ISSCC, 472, 2007）和垂直型侧壁结构（H01L,2006）等等。
[0005]其中，垂直型侧壁加热电极结构，由于减少了相变材料与加热电极的接触面，进一步缩小相变发生区域，从而达到降低操作电流和功耗的目标。但是特殊的垂直型侧壁结构工艺要求较为苛刻，在已有的垂直型侧壁电极结构主要包括的工艺步骤有：1）形成经典通孔；2）沉积绝缘层；3）通过光刻工艺在子线方向上形成侧壁电极填充槽；4）侧壁电极的沉积；5）沉积绝缘保护层；6）涂抗反射胶及旋平；7）通过光刻工艺开侧壁电极；8）去胶及清洗；9）沉积绝缘层；10）利用化学机械研磨平坦化表面并磨去多余的金属层。但是此工艺只能得到“L”型，需要考虑顶部与相变材料的接触面积，无法保证顶部良好的接触。另外采用湿法刻蚀各向同性会使得掩模底部Ti内掏严重，造成加热过程中，带来漏电甚至断电现象，大大降低器件的良率。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种干法刻蚀制备侧壁加热电极的方法，该方法采用干法刻蚀对纵向和横向的同步刻蚀过程中，极大程度保护住光刻胶下电极，且台阶侧壁无光刻胶区域无加热电极残留。
[0007]本专利技术提供了一种干法刻蚀制备侧壁加热电极的方法，包括以下步骤：S1）在衬底上依次形成绝缘介质层、加热电极层与光刻胶层，得到中间体；
S2）将所述中间体进行曝光和显影，得到侧壁具有光刻胶保护层的衬底；S3）将所述侧壁具有光刻胶保护层的衬底进行干法刻蚀，得到具有侧壁加热电极的衬底。
[0008]优选的，所述衬底具有台阶结构；台阶结构顶部形成绝缘介质层的厚度为400~1000 nm；台阶结构侧壁形成绝缘介质层的厚度为0~300 nm；衬底除台阶结构之外其他区域形成绝缘介质层的厚度为100~500 nm。
[0009]优选的，所述衬底具有台阶结构；台阶结构顶部形成加热电极层的厚度为100~1000 nm；台阶结构侧壁形成加热电极层的厚度为100~500 nm；衬底除台阶结构之外其他区域形成加热电极层的厚度为100~1000 nm。
[0010]优选的，所述绝缘介质层为SiO2层；所述加热电极层为Ti加热电极层。
[0011]优选的，所述干法刻蚀的气体包括主要刻蚀反应气体与起抑制作用的气体；所述主要刻蚀反应气体与起抑制作用的气体的体积比为（4~6）：1。
[0012]优选的，所述主要刻蚀反应气体选自Cl2；所述起抑制作用的气体选自BCl3、N2与CHF3中的一种或多种。
[0013]优选的，所述干法刻蚀为电感耦合等离子刻蚀；所述所述电感耦合等离子刻蚀的上射频功率为1000~1500 W；下射频功率为10~80 W。
[0014]优选的，所述电感耦合等离子刻蚀的上射频功率与下射频功率之比为（30~50）：1。
[0015]优选的，所述电感耦合等离子刻蚀的冷水机的温度为0℃~90℃。
[0016]优选的，所述干法刻蚀的腔压为5~80 mTorr。
[0017]优选的，所述具有侧壁加热电极的衬底无侧壁加热电极的区域无加热电极残留，光刻胶保护层覆盖的加热电极区域内掏小于500 nm。
[0018]本专利技术还提供了一种侧壁加热电极结构，所述侧壁加热电极结构中加热电极的纵截面为Z字形结构。
[0019]优选的，所述侧壁加热电极结构包括衬底；所述衬底具有台阶结构；所述台阶结构的表面设置有绝缘介质层；所述台阶结构的顶部、一侧壁与该侧壁相邻的衬底的底部设置有加热电极；所述台阶结构的顶部的加热电极的宽度小于等于台阶结构的宽度。
[0020]优选的，所述台阶结构的顶部的加热电极的宽度为台阶结构宽度的1/3~2/3。
[0021]本专利技术提供了一种干法刻蚀制备侧壁加热电极的方法，包括以下步骤：S1）在衬底上依次形成绝缘介质层、加热电极层与光刻胶层，得到中间体；S2）将所述中间体进行曝光和显影，得到侧壁具有光刻胶保护层的衬底；S3）将所述侧壁具有光刻胶保护层的衬底进行干法刻蚀，得到具有侧壁加热电极的衬底。与现有技术相比，本专利技术采用干法刻蚀对纵向和横向的同步刻蚀过程中，极大程度保护住光刻胶保护层下的加热电极，且台阶侧壁无光刻胶区域无加热电极残留。
附图说明
[0022]图1为本专利技术提供的侧壁具有光刻胶保护层的衬底干法蚀刻前后的结构示意图；图2为本专利技术实施例1步骤3中干法刻蚀前后衬底的SEM图；图3为本专利技术实施例2步骤3中干法刻蚀前后衬底的SEM图；图4为本专利技术对比例1中步骤3干法刻蚀前后衬底的SEM图；
图5为本专利技术对比例2中步骤3干法刻蚀前后衬底的SEM图；图6为本专利技术对比例3中步骤3干法刻蚀前后衬底的SEM图；图7为本专利技术对比例4中步骤3干法刻蚀前后衬底的SEM图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]本专利技术提供了一种干法刻蚀制备侧壁加热电极的方法，包括以下步骤：S1）在衬底上依次形成绝缘介质层、加热电极层与光刻胶层，得到中间体；S2）将所述中间体进行曝光和显影，得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干法刻蚀制备侧壁加热电极的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1）在衬底上依次形成绝缘介质层、加热电极层与光刻胶层，得到中间体；S2）将所述中间体进行曝光和显影，得到侧壁具有光刻胶保护层的衬底；S3）将所述侧壁具有光刻胶保护层的衬底进行干法刻蚀，得到具有侧壁加热电极的衬底。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬底具有台阶结构；台阶结构顶部形成绝缘介质层的厚度为400~1000 nm；台阶结构侧壁形成绝缘介质层的厚度为0~300 nm；衬底除台阶结构之外其他区域形成绝缘介质层的厚度为100~500 nm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衬底具有台阶结构；台阶结构顶部形成加热电极层的厚度为100~1000 nm；台阶结构侧壁形成加热电极层的厚度为100~500 nm；衬底除台阶结构之外其他区域形成加热电极层的厚度为100~1000 nm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述绝缘介质层为SiO2层；所述加热电极层为Ti加热电极层。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干法刻蚀的气体包括主要刻蚀反应气体与起抑制作用的气体；所述主要刻蚀反应气体与起抑制作用的气体的体积比为（4~6）：1。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述主要刻蚀反应气体选自Cl2。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述起抑制作...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱德连，叶联，曹迎利，车东晨，许开东，
申请(专利权)人：江苏鲁汶仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：