一种相变存储器形成方法技术

一种相变存储器形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有第一底部电极，以及依次形成在所述第一底部电极表面的第一介质层、第二介质层、第三介质层；刻蚀所述第三介质层，形成暴露所述第二介质层的第四开口；在所述第四开口的侧壁形成第四介质层，所述第四介质层具有凹槽；沿所述凹槽刻蚀所述第二介质层，直至暴露所述第一介质层，形成第一开口；沿所述第一开口刻蚀所述第一介质层，形成暴露第一底部电极的通孔，所述刻蚀工艺对所述第一介质层、第三介质层、第四介质层具有相同的刻蚀选择比；形成填充满所述通孔的第二底部电极。通过本发明专利技术可以提高相变存储器的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，特别涉及。
技术介绍
相变存储器作为一种新兴的非易失性存储技术，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FLASH都具有较大的优越性，成为目前非易挥发性存储技术研究的焦点。相变存储技术的不断进步使之成为未来非易挥发性存储技术市场主流产品最有力的竞争者之图I是现有的相变存储器的结构示意图，包括形成于衬底100表面的晶体管，所述晶体管包括源极102、漏极102以及由栅介质层和栅电极层组成的栅极结构106 ;还包括形成于晶体管源极102或漏极102表面的底部电极130 ;形成在所述底部电极130表面的 相变材料层140，以及形成在所述相变材料层140表面的顶部电极(未示出)。具体地，当电流流经相变存储器时，所产生的焦耳热对相变材料层140进行加热，相变材料层140的材料就会从第一状态(例如非晶态)转变为第二状态(例如结晶态)；状态之间的转变可以因受热不同而选择性地可逆。相变材料层140的材料的两个稳定状态中的任一个都能被指定为逻辑I而另一个被指定为逻辑O。在公开号为US2006138393A1的美国专利中就提供了一种采用含锗前驱物进行低温沉积形成相变材料层140的方法。在高密度相变存储器的设计和制造中，随着设计尺寸不断减小，减小相变材料层复位所需要的操作电压和功耗越来越重要。减小底部电极与相变材料层140之间的接触面积，从而增加底部电极与相变材料层140之间的接触电阻，以在工作电流不变的情况下产生更多的焦耳热，是减小相变材料层140复位所需要的操作电压和功耗的一种有效方法。但是受现有光刻工艺的限制，底部电极与相变材料层140之间的接触面积依然比较大。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供，以解决现有相变存储器中，底部电极与相变材料层之间的接触面积比较大的问题。为解决上述问题，本专利技术的实施例提供，包括提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有第一底部电极，以及依次形成在所述第一底部电极表面的第一介质层、第二介质层、覆盖介质层；依次刻蚀所述覆盖介质层，第二介质层，形成暴露所述第一介质层的第一开口 ；沿所述第一开口刻蚀所述第一介质层，形成暴露第一底部电极的通孔，所述刻蚀工艺同时去除全部或者部分厚度的所述覆盖介质层；形成填充满所述通孔的导电层，并对所述导电层进行平坦化处理，直至暴露所述第一介质层，形成第二底部电极。可选地，形成所述覆盖介质层的步骤包括在所述第二介质层表面形成第三介质层；刻蚀所述第三介质层，形成暴露所述第二介质层的第四开口 ；在所述第四开口的侧壁形成第四介质层，所述第四介质层具有暴露第二介质层的凹槽，剩余的所述第三介质层与第四介质层构成覆盖介质层。可选地，所述第一开口的形成工艺包括沿所述凹槽刻蚀所述第二介质层，直至暴露所述第一介质层，形成所述第一开口。可选地，所述覆盖介质层和第一介质层的材料是二氧化硅。可选地，所述第二介质层的材料是氮化硅或者是氮氧化硅。可选地，在形成所述通孔的刻蚀工艺中，对所述第一介质层和覆盖介质层的刻蚀选择比相同。 可选地，所述第一介质层和覆盖介质层的材料是二氧化硅。可选地，所述第二介质层的材料是氮化硅或者氮氧化硅。可选地，采用选择性刻蚀工艺刻蚀所述第一介质层，所述刻蚀工艺对第一介质层和第二介质层的刻蚀选择比大于4。 可选地，所述第一底部电极和所述第二底部电极的材料是金属钨。可选地，所述第一介质层的厚度是500-2000埃。可选地，所述第二介质层的厚度是300-1500埃。可选地，所述第三介质层的厚度是600-1500埃。可选地，所述第四介质层的厚度是600-1500埃。可选地，形成所述第二底部电极的步骤包括形成填充满所述通孔且覆盖所述第二介质层的导电层；对所述导电层进行平坦化处理，直至暴露所述第一介质层，形成第二底部电极。与现有技术相比，在本专利技术的技术方案中，所述第一介质层与覆盖介质层的材料相同，所以在沿凹槽刻蚀第一介质层的工艺中，位于第二介质层表面的覆盖介质层也被刻蚀部分或完全去除，所以后续平坦化处理工艺中，不需要额外去除所述覆盖介质层，因为平坦化工艺中需要去除的厚度比较小，所以平坦化处理的工艺相对容易控制，容易在平坦化处理后形成表面平坦的第二底部电极，从而有利于提高器件的性能；进一步，因为在形成导电层之前，覆盖介质层已经被部分或者完全去除，所以所形成的需要去除导电层的厚度小，且后续平坦化处理工艺中需要去除的厚度也小，所以有利于节约工艺成本，提高工艺效率。附图说明图I是现有的相变存储器的结构示意图；图2至图5是现有的相变存储器的形成过程的剖面结构示意图；图6是一种相变存储器形成过程的剖面结构示意图；图7是本专利技术的实施例所提供的相变存储器的形成方法的流程示意图；图8至图13是本专利技术的实施例所提供的相变存储器的形成过程的剖面结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有的相变存储器的底部电极与相变材料层间的接触面积比较大。是，参考图2，提供半导体衬底200，所述半导体衬底200表面形成有第一底部电极210,所述第一底部电极表面依次形成有第一二氧化娃层220、第一氮化硅层230，以及第二二氧化硅层240，所述第二二氧化硅层240具有凹槽250。参考图3，在所述凹槽的侧壁和底部形成第二氮化硅层260，所述第二氮化硅层260的材料是氮化硅，所述第二氮化硅层260具有第一开口，然后沿所述第一开口依次刻蚀第一氮化娃层230、第一二氧化娃层220,直至暴露所述第一底部电极210,形成通孔280。参考图4，形成填充满所述通孔280的导电层270。参考图5，对所述导电层270进行平坦化处理，直至暴露所述第一二氧化硅层220，形成第二底部电极290。·上述方法中，通过控制第二氮化硅层260的厚度，形成宽度较小的第一开口，进一步形成第二底部电极，所述第二底部电极的宽度等于第一开口的宽度。在后续工艺中，在所述第二底部电极的表面形成相变材料层，并以这种方法减小底部电极与相变材料层之间的接触面积。但是，上述方法的工艺较为复杂，并且所形成的相变存储器性能不够好。参考图4和图5，上述相变存储器形成方法中，先形成填充满所述通孔280的导电层270，再对所述导电层270进行平坦化处理形成第二底部电极290，所形成的导电层270的厚度等于第一二氧化硅层220、第一氮化硅层230、第二二氧化硅层240、第二氮化硅层260之和，且后续需要采用平坦化处理去除的导电层270的厚度等于第一氮化硅层230、第二二氧化硅层240、第二氮化硅层260之和，平坦化处理去除的厚度比较大一方面提高了工艺的成本，另一方面使得平坦化处理难以控制，并且平坦化处理后形成的表面比较粗糙，会造成形成的器件性能不够好。为此，专利技术人尝试通过减小介质层的厚度，减小平坦化处理中需要去除的导电层的厚度，并提供了一种新的形成相变存储器的方法，如图6所示，提供半导体衬底600，所述半导体衬底600内形成有第一底部电极610,然后在所述第一底部电极610表面形成第一二氧化娃层620,在所述第一二氧化娃层620表面形成第一氮化娃层630,所述第一氮化娃层630形成有开口，所述开口暴露第一二氧化娃层620,且所述开口的位置与第一底部电极610的位置正对，接着在所述开口的侧壁和底部形成第二氧化硅层640，依本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变存储器形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有第一底部电极，以及依次形成在所述第一底部电极表面的第一介质层、第二介质层、覆盖介质层；依次刻蚀所述覆盖介质层，第二介质层，形成暴露所述第一介质层的第一开口；沿所述第一开口刻蚀所述第一介质层，形成暴露第一底部电极的通孔，所述刻蚀工艺同时去除全部或者部分厚度的所述覆盖介质层；形成填充满所述通孔的导电层，并对所述导电层进行平坦化处理，直至暴露所述第一介质层，形成第二底部电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱南飞，吴关平，
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：