【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、本公开涉及蘑菇形单元相变器件，更具体地，涉及一种集成和图案化方法，以实现亚euv底部电极加热器，该底部电极加热器可以被金属化以与蘑菇形单元相变器件一起使用。
2、即使随着能够实现亚40nm节距印刷清晰度的极紫外(euv)光刻的出现、有机材料和集成方案的鲁棒性的缺乏，图案转移也遭受掩模侵蚀，导致图案塌陷和差的线边缘粗糙度。
3、在蘑菇形单元相变器件中，“蘑菇形尺寸”(因此切换所需的能量)由底部电极(加热器)面积决定。已经提出了用于限定加热器的各种亚光刻技术，包括侧壁间隔物方法、使用碳纳米管作为加热器、以及经由电击穿(破裂氧化物)在加热器顶上的氧化物层中形成纳米级导电丝状物。
4、euv的局限性阻碍了有效的超小加热器尺寸，并且需要多层ald/cvd沉积来制造出薄的加热器丝状物。
技术实现思路
1、在一个方面，提供了一种集成和半导体器件图案化方法，以实现亚euv底部电极加热器，其可以简单地用cvd金属和金属氮化物来金属化，以实现高电阻/低功率切换和减小的非晶体积。
2、另一方面提供了一种由亚euv加热器实现的多蘑菇形交叉条阵列。
3、通过最小化加热器尺寸，pcm单元的非晶切换体积被最小化，且减小的接触面积更有效地减小pcm单元编程电流。这提供了未受损的gst体积，减小了电流汲取(较低功率)，并提高了器件密度。
4、根据第一实施例，提供了一种相变材料(pcm)存储器单元。pcm存储器单元包括：含金属材料
5、在一个实施例中，无缝填充材料包括金属氮化物填充材料。
6、在一个实施例中，亚极紫外(亚euv)尺寸的圆形过孔结构还包括亚euv尺寸的金属氮化物衬垫。
7、在一个实施例中，亚euv尺寸的金属氮化物衬垫包括较厚的金属氮化物衬垫底表面部分和较薄的侧壁金属氮化物部分。较厚的金属氮化物衬垫底表面部分改善了热绝缘，即，更好地阻挡热。此外，包括亚euv尺寸的圆形过孔结构的金属加热器元件提供了高电阻/低功率切换和减小的非晶相变材料体积。
8、在一个实施例中，包括亚euv尺寸的圆形过孔结构的金属加热器元件包括第一金属氮化物材料的外部金属氮化物衬垫和第二金属氮化物材料的内部金属氮化物丝状物层。
9、根据另一实施例，提供一种相变材料(pcm)存储器单元阵列。pcm存储器单元阵列包括：第一绝缘材料层，其包括含金属材料的多个底部电极；多个相变材料存储器单元结构，每个存储器单元结构与相应底部电极对准；以及多个亚极紫外(亚euv)尺寸的金属加热器元件，相应的金属加热器元件位于相应的底部电极和相应的pcm存储器单元结构之间并且电连接相应的底部电极和相应的pcm存储器单元结构，每个相应的金属加热器元件包括具有无缝填充材料的亚euv尺寸的圆形过孔结构。
10、在pcm存储器单元阵列中，无缝填充材料包括金属氮化物填充材料。
11、在另一实施例中，包括亚极紫外(亚euv)尺寸的圆形过孔结构的金属加热器元件还包括亚euv尺寸的金属氮化物衬垫。亚euv尺寸的金属氮化物衬垫包括较厚的金属氮化物衬垫底表面部分和较薄的侧壁金属氮化物部分。较厚的金属氮化物衬垫底表面部分改善了热绝缘，即，更好地阻挡热。包括亚euv尺寸的圆形过孔结构的金属加热器元件提供了高电阻/低功率切换和减小的非晶相变材料体积。
12、在另一实施例中，每个金属加热器元件包括亚euv尺寸的圆形过孔结构，该亚euv尺寸的圆形过孔结构包括第一金属氮化物材料的外部金属氮化物衬垫和第二金属氮化物材料的内部金属氮化物丝状物层。
13、根据本专利技术的一方面，提供一种形成相变材料(pcm)存储器单元的方法。该方法包括多个步骤的集成方法，包括至少一个锥形反应离子蚀刻(rie)工艺，用于实现具有一定形貌轮廓和纵横比的绝缘层，使得金属材料能够填充到亚euv尺寸的圆形过孔中，在亚euv尺寸下具有最小或没有空隙/间隙/接缝，这导致独特的结构。
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1.一种相变材料PCM存储器单元，包括：
2.根据权利要求1所述的PCM存储器单元，其中所述无缝填充材料包括金属氮化物填充材料。
3.根据权利要求2所述的PCM存储器单元，其中亚极紫外亚EUV尺寸的所述垂直圆形过孔结构还包括亚EUV尺寸的金属氮化物衬垫。
4.根据权利要求3所述的PCM存储器单元，其中亚EUV尺寸的所述金属氮化物衬垫包括较厚的金属氮化物衬垫底表面部分和较薄的侧壁金属氮化物部分。
5.根据权利要求1所述的PCM存储器单元，其中包括亚EUV尺寸的垂直圆形过孔结构的所述金属加热器元件包括第一金属氮化物材料的外部金属氮化物衬垫和第二金属氮化物材料的内部金属氮化物丝状物层。
6.根据权利要求5所述的PCM存储器单元，其中亚EUV尺寸的所述外部金属氮化物衬垫包括较厚的金属氮化物衬垫底表面部分和较薄的侧壁金属氮化物部分。
7.根据权利要求6所述的PCM存储器单元，其中所述无缝填充材料包括选自以下各项的材料：金属氮化物填充材料或电介质填充材料。
8.根据权利要求1所述的PCM存储器单元，其中亚EU
9.一种相变材料PCM存储器单元阵列，包括：
10.根据权利要求9所述的PCM存储器单元阵列，其中所述无缝填充材料包括金属氮化物填充材料。
11.根据权利要求10所述的PCM存储器单元阵列，其中亚极紫外亚EUV尺寸的所述垂直圆形过孔结构还包括亚EUV尺寸的金属氮化物衬垫。
12.根据权利要求11所述的PCM存储器单元阵列，其中亚EUV尺寸的所述金属氮化物衬垫包括较厚的金属氮化物衬垫底表面部分和较薄的侧壁金属氮化物部分。
13.根据权利要求9所述的PCM存储器单元阵列，其中包括亚EUV尺寸的垂直圆形过孔结构的每个金属加热器元件包括第一金属氮化物材料的外部金属氮化物衬垫和第二金属氮化物材料的内部金属氮化物丝状物层。
14.根据权利要求13所述的PCM存储器单元阵列，其中亚EUV尺寸的所述外部金属氮化物衬垫包括较厚的金属氮化物衬垫底表面部分和较薄的侧壁金属氮化物部分。
15.根据权利要求14所述的PCM存储器单元阵列，其中所述无缝填充材料包括选自以下各项的材料：金属氮化物填充材料或电介质填充材料。
16.根据权利要求9所述的PCM存储器单元阵列，其中亚EUV尺寸的所述多个金属加热器元件形成在直接位于所述PCM存储器单元结构下方的第一电介质材料层中，所述多个底部电极形成在位于所述第一电介质材料层下方的第二电介质层中。
17.一种形成相变材料PCM存储器单元的方法，包括：
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述形成具有亚EUV尺寸的金属加热器元件的所述第二绝缘材料层包括：
19.根据权利要求18所述的方法，其中在所述垂直圆形过孔开口中无缝地沉积的所述填充材料包括金属氮化物填充材料。
20.根据权利要求19所述的方法，其中在执行气相沉积工艺以无缝地沉积所述填充材料之前，另外的步骤是：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种相变材料pcm存储器单元，包括：
2.根据权利要求1所述的pcm存储器单元，其中所述无缝填充材料包括金属氮化物填充材料。
3.根据权利要求2所述的pcm存储器单元，其中亚极紫外亚euv尺寸的所述垂直圆形过孔结构还包括亚euv尺寸的金属氮化物衬垫。
4.根据权利要求3所述的pcm存储器单元，其中亚euv尺寸的所述金属氮化物衬垫包括较厚的金属氮化物衬垫底表面部分和较薄的侧壁金属氮化物部分。
5.根据权利要求1所述的pcm存储器单元，其中包括亚euv尺寸的垂直圆形过孔结构的所述金属加热器元件包括第一金属氮化物材料的外部金属氮化物衬垫和第二金属氮化物材料的内部金属氮化物丝状物层。
6.根据权利要求5所述的pcm存储器单元，其中亚euv尺寸的所述外部金属氮化物衬垫包括较厚的金属氮化物衬垫底表面部分和较薄的侧壁金属氮化物部分。
7.根据权利要求6所述的pcm存储器单元，其中所述无缝填充材料包括选自以下各项的材料：金属氮化物填充材料或电介质填充材料。
8.根据权利要求1所述的pcm存储器单元，其中亚euv尺寸的所述金属加热器元件过孔结构形成在直接位于所述pcm存储器单元结构下面的第一电介质材料层中，所述底部电极形成在位于所述第一电介质材料层下面的第二电介质层中。
9.一种相变材料pcm存储器单元阵列，包括：
10.根据权利要求9所述的pcm存储器单元阵列，其中所述无缝填充材料包括金属氮化物填充材料。
11.根据权利要求10所述的pcm存储器单元阵列，其中亚极紫外亚eu...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·崔，K·布鲁，R·帕特洛拉，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：
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