相变存储器的制作方法技术

本发明专利技术提供相变存储器的制作方法，包括：提供形成有层间介质层的半导体衬底，该层间介质层内形成有底部电极；在该层间介质层表面形成引导层，该引导层内形成有与所述底部电极对应的引导层开口；在所述引导层表面及部分引导层开口内形成掩膜层，所述引导层开口内的所述掩膜层之间具有宽度为10～50纳米的间隙，所述间隙露出下方的层间介质层；以所述掩膜层为掩膜，沿所述间隙刻蚀所述层间介质层，在该层间介质层内形成接触孔，该接触孔露出下方的底部电极；去除所述掩膜层和所述引导层；在所述层间介质层表面形成相变层，位于接触孔以外的相变层作为顶部电极。本发明专利技术形成的顶部电极与底部电极的接触面积小，减小了相变存储器的相变电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及。
技术介绍
相变存储器(Phase Change Random Access Memory, PCRAM)技术是基于 S. R. Ovshinsky在20世纪60年代末提出相变薄膜可以应用于相变存储介质的构想建立起来的。作为一种新兴的非易失性存储技术，相变存储器在读写速度、读写次数、数据保持时间、单元面积、多值实现等诸多方面对快闪存储器都具有较大的优越性，已成为目前非易失性存储器技术研究的焦点。在相变存储器中，可以通过对记录了数据的相变层进行热处理，来改变存储器的值。构成相变层的相变材料会由于所施加电流的加热效果而进入结晶状态或非晶状态。当相变层处于结晶状态时，PCRAM的电阻较低，此时存储器赋值为“0”。当相变层处于非晶状态时，PCRAM的电阻较高，此时存储器赋值为“1”。因此，PCRAM是利用当相变层处于结晶状态或非晶状态时的电阻差异来写入/读取数据的非易失性存储器。现有的请参考图1 图6。首先，参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100内形成有晶体管，用于驱动后续形成的相变层。所述半导体衬底100上形成有层间介质层，所述层间介质层内形成有底部电极102。具体地，所述层间介质层为多层结构，分别包括第一介质层101，所述第一介质层101与所述底部电极102齐平；覆盖所述第一介质层101和底部电极102的第一氧化硅层103 ；覆盖所述第一氧化硅层 103的第一氮化硅层104 ；覆盖所述第一氮化硅层104的第二氧化硅层105。然后，参考图2，在所述第二氧化硅层105上形成光刻胶层108，所述光刻胶层108 内形成有开口，所述开口的位置与底部电极102的位置对应。接着，仍然参考图2，沿所述开口刻蚀所述第二氧化硅层105，直至露出所述第一氮化硅层104，在所述第二氧化硅层105内形成开口，所述开口位于所述底部电极102上方。然后，参考图3，去除所述光刻胶层108(图2、。在所述第二氧化硅层105上方形成成第二氮化硅层106。所述第二氮化硅层106至少覆盖位于所述第二氧化硅层105内的开口的侧壁和底部。接着，请参考图4，进行刻蚀工艺，去除所述第二氧化硅层105内的开口侧壁以外的其他第二氮化硅层106 ；以所述位于第二氧化硅层105的开口侧壁的第二氮化硅层106 为掩膜，刻蚀下方的第一氮化硅层104和第一氧化层103，在所述第一氮化硅层104和第一氧化层103内形成接触孔，所述接触孔露出下方的底部电极102。最后，请参考图5，在所述半导体衬底100上形成相变层107，所述相变层107填充满所述接触孔，位于所述接触孔以外的相变层作为顶部电极，所述顶部电极通过接触孔内的相变层与底部电极102电连接。在公开号为CN1017^492A的中国专利申请中可以发现更多关于现有的相变存储器的信息。4在实际中发现，现有技术制作的相变存储器的功耗大。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供了一种，所述方法提高了相变存储器的良率，提高了相变存储器工作的可靠性。为解决上述问题，本专利技术提供了一种，所述方法包括提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有层间介质层，所述层间介质层内形成有底部电极；在所述层间介质层表面形成引导层，所述引导层内形成有引导层开口，所述引导层开口的位置与所述底部电极的位置对应；在所述弓ι导层表面及部分引导层开口内形成掩膜层，所述引导层开口内的所述掩膜层之间具有间隙，所述间隙露出下方的层间介质层，所述间隙的宽度范围为10 50纳米；以所述掩膜层为掩膜，沿所述间隙刻蚀所述层间介质层，在所述层间介质层内形成接触孔，所述接触孔露出下方的底部电极；去除所述掩膜层和所述引导层；在所述层间介质层表面形成相变层，位于所述接触孔以外的相变层作为顶部电极。可选地，所述掩膜层由聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯共聚制作。可选地，所述掩膜层的制作方法包括在所述引导层表面和引导层开口内形成共聚层，所述共聚层由聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯共聚形成，所述共聚层的分子大小等于所述引导层开口的宽度，所述共聚层分子中聚甲基丙烯酸甲酯分子的大小等于后续形成的间隙的宽度，所述共聚层的分子由一个聚甲基丙烯酸甲酯分子与排布在所述聚甲基丙烯酸甲酯分子周围的多个聚苯乙烯分子自组装而成，其中一个共聚层的分子位于所述引导层开口内，其余共聚层的分子位于所述引导层表面；进行刻蚀工艺，去除所述共聚层的分子中的聚甲基丙烯酸甲酯分子，在所述共聚层内形成所述间隙，所述共聚层作为所述掩膜层。可选地，所述共聚层的制作方法包括利用喷涂或旋涂的方法在所述引导层表面和引导层开口内形成聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物。可选地，所述混合物中的聚苯乙烯的质量比例为30 80%。可选地，所述刻蚀工艺为等离子体刻蚀工艺。可选地，所述等离子体刻蚀工艺的参数设置为温度范围为240 310摄氏度，真空度范围为1300 1700Mtorr，刻蚀气体为氧气与氮气的混合气体，所述氧气与氮气的体积比例为7/1 15/1，功率为2300 2700W。可选地，所述层间介质层包括第一介质层和位于第一介质层表面的第二介质层， 所述底部电极位于所述第一介质层内，所述底部电极与所述第一介质层齐平。可选地，所述弓I导层的材质为金属。5 可选地，所述弓I导层的材质为铬。可选地，所述引导层的厚度范围为200 1000埃。可选地，所述掩膜层利用等离子体刻蚀去除。可选地，所述等离子体刻蚀工艺的参数为温度范围为240 310摄氏度，真空度范围为1300 1700Mtorr，刻蚀气体为氧气与队吐的混合气体，所述混合气体中氧气与N2H2 的体积比例为5/1 10/1，功率为1300 1700W。可选地，所述相变层的材料为硫族化合物合金。可选地，所述引导层的去除方法为湿法刻蚀的方法。可选地，所述湿法刻蚀利用含有硫酸的溶液进行。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点提供形成有层间介质层的半导体衬底，所述层间介质层内形成有底部电极，在所述层间介质层上形成引导层，所述引导层内形成有与所述底部电极的位置对应的引导层开口，然后在所述半导体衬底上形成掩膜层，所述掩膜层内形成有间隙，所述间隙的宽度范围为10 50纳米，从而以所述间隙为掩膜，进行刻蚀工艺，在所述层间介质层内形成的接触孔的宽度较小，最终形成的相变层与所述底部电极的接触面积较小，从而使得所述相变层可以在较小的相变电流下发生相变，减小了相变层相变所需的相变电流；进一步优化地，所述掩膜层由聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯共聚制作，所述掩膜层由聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯利用喷涂或旋涂的方法形成于所述引导层上，所述聚苯乙烯分子和聚甲基丙烯酸甲酯分子以所述引导层开口掩膜，进行自主装共聚，形成共聚层， 所述共聚层的分子由一个聚甲基丙烯酸甲酯分子和共聚于所述聚甲基丙烯酸甲酯分子周围的多个聚苯乙烯分子构成，其中一个共聚层的分子位于所述引导层开口内，其余的共聚层位于所述引导出层表面，从而经过刻蚀，去除所述聚甲基丙烯酸甲酯分子时，在所述共聚层内形成的间隙的宽度均勻，改善了工艺的均勻度，提高了工艺的稳定性。附图说明图1 图5是现有技术制作相变存储器的剖面结构示意图；图6是本专利技术的流程示意图；图7 图14是本专利技术一个实施例的剖面结构示意图；图15是本专利技术所述的共聚层未经刻蚀工艺的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何其旸，张翼英，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：