形成PCRAM自对准位线方法及自对准深刻蚀方法技术

本发明专利技术公开了一种形成PCRAM自对准位线方法及自对准深刻蚀方法。其中，形成与相变材料对齐的位线的方法，包括于下电极的部分形成牺牲材料的基座以及形成相邻于牺牲材料的至少一介电材料，其中至少一介电材料具有一上表面，其实质地与牺牲材料基座的上表面共面。对至少一介电材料以及下电极具选择性地移除牺牲材料的基座以对下电极的露出表面提供开口。于下电极的露出表面上形成相变材料，并且将开口以导电填充材料填充。亦提供自对准回蚀程序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术相关于包括相变材料的半导体装置，尤其涉及一种形成PCRAM自对准位线方法及自对准深刻蚀方法。
技术介绍
相变随机存取存储器(PRAM)装置使用相变材料储存数据，相变材料例如是硫属化物合金，其于热处理后的冷却期间转变为结晶状态或非晶状态。相变材料的每个状态具有不同的电阻特性。具体地，于结晶状态的相变材料具有低电阻以及于非晶状态的相变材料具有高电阻。结晶状态典型地指具有逻辑电平(logic level)「O」的「设定状态(set state)」，以及非晶状态典型地指具有逻辑电平(logic level)「I」的「复位状态(resetstate)」。为了形成复位状态，将高电流密度脉冲透过电极施加于相变材料。
技术实现思路
在一方面，本专利技术提供形成包括相变材料的装置的方法。在一具体实施例中，提供生产用于相变材料随机存取存储器(PCRAM)装置的自对准位线的方法，其中该位线是对准于相变材料随机存取存储器(PCRAM)装置的相变材料。在一具体实施例中，该方法包括于下电极的一部分上形成牺牲材料基座，形成相邻于牺牲材料的至少一介电材料，该至少一介电材料具有与牺牲材料的基座的上表面共面的上表面，对该至少一介电材料以及下电极选择性地移除牺牲材料的基座，以对下电极的露出表面提供开口，于下电极的露出表面上沉积相变材料，然后以导电填充材料填充开口，该导电填充材料可提供对准于该相变材料的位线。在另一方面，采用自对准回蚀程序以提供包括相变材料的半导体装置，如相变材料随机存取存储器(PCRAM)装置。在一具体实施例中，该方法包括提供穿过材料叠层(material stack)至下电极的开口，并且将相变材料沉积于下电极的露出表面。于出现于开口的相变材料上形成上电极(upper electrode),其中提供上电极的导电材料亦形成以覆盖于材料叠层的上表面。以刻蚀停止材料(etch stop material)填充开口。在刻蚀停止材料的形成之后，刻蚀覆盖于材料叠层的上表面上的上电极的部分。于刻蚀期间，将出现于开口内的上电极的部分由刻蚀停止材料所保护。再将刻蚀停止材料经由选择性地对上电极和材料叠层刻蚀而移除。可形成与上电极电性沟通的通孔。附图说明以下的详细描述是以范例方式提供，并且非意图限制本专利技术，将结合伴随的图式以最佳地领会，其中相似的引用编号表示相似的元素及部分，其中图I为用于形成位线的方法的一具体实施例的起始结构剖面图，该位线自对准于依据本专利技术的相变材料，其中牺牲材料基座形成于下电极的一部分。图2为依据本专利技术的一具体实施例，描述于牺牲材料基座上形成共形层(conformal layer)的剖面3为依据本专利技术是一具体实施例，描述于共形层上形成层间介电层，并描述平坦化以移除层间介电层的部分与覆盖在牺牲材料的基座上的共形层的剖面图。图4为依据本专利技术的一具体实施例，描述选择性地对共形层与下电极移除牺牲材料的基座以对下电极的露出表面提供开口的剖面图。图5为依据本专利技术的一具体实施例,描述沉积在下电极的露出表面以及层间介电层的上表面上的相变材料的剖面图。图6A-图6B为依据本专利技术，描述沉积填充开口的旋涂玻璃或光刻胶材料的若干具体实施例。图7为依据本专利技术的一具体实施例，描述将在图6A中描述的结构平坦化，以移除出现于层间介电层的上表面的相变材料的一具体实施例。图8为依据本专利技术的一具体实施例，描述移除填充开口的旋涂玻璃或光刻胶材料，以露出出现于其中的相变材料的剖面图。图9为依据本专利技术的一具体实施例,描述将金属势鱼层(barrier layer)沉积于开口内、将导电填充材料沉积于开口内，以及将导电填充材料平坦化以提供一位线的剖面图。图10描述本专利技术的一具体实施例的剖面图，其中出现气隙以分离相邻位线。图11是依据本专利技术的一方面，为一种用于自对准回蚀程序的一具体实施例中的起始构造的剖面图，该程序包括透过材料叠层于出现于开口内的相变材料形成上电极。图12为依据本专利技术的一具体实施例，描述以刻蚀停止材料填充开口的剖面图。图13为依据本专利技术的一具体实施例，描述将描述于图12的结构平坦化，直到出现于开口外的上电极的部分具有与刻蚀停止材料的上表面共面的上表面的剖面图。图14为依据本专利技术的一具体实施例，描述刻蚀出现于材料叠层的上表面上的上电极的部分，其中出现于开口内的上电极由刻蚀停止材料所保护的剖面图。图15为依据本专利技术的一具体实施例，描述平坦化以移除出现于材料叠层的上表面的相变材料的部分而停止于平坦化停止层的剖面图。图16为依据本专利技术的一具体实施例，描述以对上电极以及材料叠层具选择性的刻蚀而移除刻蚀停止材料的剖面图。图17为形成与上电极电性沟通的通孔的剖面图。具体实施例方式本专利技术的详细具体实施例揭露于本文；然而，可了解这些揭露的具体实施例仅为本专利技术的例证，本专利技术可以各种形式实施。此外，本专利技术的各种具体实施例所提供的每个相关范例意图为说明性的而非限制性的。再者，图式不必定为按比例绘制，若干特征可被扩大以显示特定元件的细节。因此，本文所揭露的具体结构与功能细节不应解读为限制，仅可为代表性的基础，其用于教示熟习本领域的人员多样地采用本专利技术。说明书中的引用「一具体实施例(one embodiment) 一具体实施例(an embodiment) 一范例具体实施例(anexample embodiment)」等,指所描述的具体实施例可包括具体的特征、结构或特性,但每个具体实施例可不一定包括具体的特征、结构或特性。此外，此类措辞不一定指相同的具体实施例。进一步地，当描述与一具体实施例相关的具体特征、结构或特性时，认为此乃于本领域具技艺人员的知识范畴内，以使与无论是否明确描述的其它具体实施例相关的此类特征、结构或特性发生作用。为以下描述的目的，该用语「上方的」、「下方的」、「右边的」、「左边的」、「垂直的」、「水平的」、「顶部的」、「底部的」以及其衍生词应相关于本专利技术而如同其在图式中所定的方向。本专利技术的具体实施例是相关于新颖的存储元件以及形成存储元件的方法。图I至图10是描述用于形成自对准于相变材料的位线的本方法的具体实施例以及与其相关的结构。在描述于图I至图10的具体实施例中，相变材料为存储元件的元件。如同本文中所使用的，该用语「存储元件」(memory device)指一结构，其中其电性状态可被改变然后维持在改变的状态，以此方式可储存一位(bit)的信息。存储元件可为易失性存储元件或非易失性存储元件。「易失性存储器」指当到存储器单元的电源关闭时丧失所储存信息的存储器。「非易失性存储器」指在到存储器单元的电源关闭后仍维持所储存信息。在一具体实施例中，存储元件可为相变存储元件，例如相变随机存取存储元件(PCRAM)。如同本文中所使用的，「相变存储器单元」指一结构，其包括插入两触点间的至少一相变材料，其相变材料的至少一部分可经由能源的应用，由非晶状态转变为结晶状态，反之亦然。相变材料的结晶状态具有比相变材料的非晶状态较低的电阻。不同的电阻状态可提供形成一位信息的电性效倉泛。图I是描述形成于下电极10的部分的牺牲材料基座5。如同本文中所使用的，「电极」为由应用外部能源至相变材料的导电材料所组成的结构。在若干具体实施例中，经由「导电」是指该材料被描述或导电具有大于Kr8(Q本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马修·J·布雷杜斯克，陈介方，陈士弘，艾瑞克·A·约瑟，林仲汉，麦可·F·罗弗洛，龙翔澜，亚历桑德罗·G·史克鲁特，杨敏，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，国际商用机器公司，
类型：发明
国别省市：