[发明专利]相变存储器存储单元的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种相变存储器存储单元的制作方法。

背景技术

目前，相变存储器(Phase-Change RAM，PC RAM)由于具有非易失性、循环寿命长、元件尺寸小、功耗低、可多级存储、高效读取、抗辐照、耐高低温、抗振动、抗电子干扰和制造工艺简单等优点，被认为最有可能取代目前的闪存(Flash)、动态随机存取存储器(DRAM)和静态存储器(SRAM)而成为未来半导体存储器主流产品。

PC RAM存储单元包括相变层，以及与相变层接触的底电极和顶电极。PC RAM存储单元的相变层，是相变存储器最核心的区域，用于相变材料发生相变，实现存储功能。目前相变层有多种合金材料，一般为硫族化物，而锗锑碲(GST，GeSbTe)合金是公认的研究最多的最为成熟的相变材料。结合图1a至图1g，对现有技术相变存储器存储单元的制作方法进行说明。

步骤11、请参阅图1a，提供一底电极101，和位于底电极101上的相变层102，所述底电极101和相变层102形成于绝缘层103中；其中，底电极可以为掺杂的多晶硅、掺杂的非晶硅或者金属钨的硅化物等；相变层可以为GST等硫族化物；

步骤12、请参阅图1b，在相变层102和绝缘层103的表面沉积氮化硅层104，氮化硅层104作为刻蚀终止层；

步骤13、请参阅图1c，在氮化硅层104的表面沉积低介电常数材料层105，例如含有硅、氧、碳、氢元素的类似氧化物(Oxide)的黑钻石(black diamond，BD)或者掺有氟离子的硅玻璃，也可以称为氟化玻璃(Fluorin Silicon Glass，FSG)等；

步骤14、请参阅图1d，在低介电常数材料层105的表面涂布光阻胶层106，并曝光显影图案化所述光阻胶层106，定义顶电极的位置；

步骤15、请参阅图1e，以图案化的光阻胶层106为掩膜，刻蚀所述低介电常数材料层105，刻蚀到氮化硅层104终止，刻蚀气体如四氟化碳(CF₄)、三氟甲烷(CHF₃)或者八氟化四碳(C₄F₈)等等；

步骤16、请参阅图1f，刻蚀氮化硅层104显露出相变层102，刻蚀气体如三氟甲烷(CHF₃)、二氟甲烷(CH₂F₂)或者一氟甲烷(CH₃F)等等；

步骤17、请参阅图1g，在相变层102的上方，刻蚀氮化硅层104和低介电常数材料层105的位置上填充金属铜、金等形成顶电极107。

至此，形成了PC RAM存储单元。

需要说明的是，现有技术中，由于需要沉积的低介电常数材料层105的厚度较厚，约1～2千埃，而限于现有的沉积和刻蚀技术，沉积的低介电常数材料层105厚度均匀性较差，刻蚀之后的低介电常数材料层105的厚度均匀性也较差，为确保在步骤15中刻蚀完全低介电常数材料层105后，刻蚀的各个位置上氮化硅层有剩余，即不至于刻蚀到相变层102，所以步骤12中沉积的氮化硅层104厚度也相对较厚，约400～600埃。进一步地，由于氮化硅层104较厚，所以其均匀性也较差，当刻蚀完成氮化硅层104，完全显露出相变层102时，相变层102已经被刻蚀了很大一部分。另一方面，由于刻蚀低介电常数材料层105时，以光阻胶层106为掩膜，所以选取刻蚀低介电常数材料层105的气体，对于低介电常数材料层105与氮化硅层104的选择比不宜太高，具体为1～1.5，否则会在刻蚀过程中产生很重的聚合物(polymer)，不容易完全去除，产生一些缺陷，从而降低产品成品率。所以刻蚀完成低介电常数材料层105后，无法很好地停止在氮化硅层104上，即仍然会刻蚀一部分氮化硅层104，如果氮化硅层104的厚度不足够厚的话，就会继而导致相变层102的损失。相变层是相变存储器最核心的区域，这种损失很可能导致相变存储单元不能正常工作，无法准确显示存储信息。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：在形成顶电极位置的刻蚀过程中减少相变层的损失。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种相变存储器存储单元的制作方法，该方法包括：

提供一底电极和位于底电极上的相变层，所述底电极和相变层形成于绝缘层中；

在相变层和绝缘层的表面沉积三层的叠层刻蚀终止层，所述三层的叠层刻蚀终止层包括依次沉积的第一氮化层、氧化层和第二氮化层；