[发明专利]一种制造交叉点器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造交叉点器件的方法，更具体地涉及一种利用嵌段共聚物材料形成交叉点器件的方法。

背景技术

半导体存储器可以分为易失性存储器和非易失性存储器。如果电源被切断，则易失性存储器中的记录数据被全部抹去，而非易失性存储器中的记录数据不被抹去。因此，非易失性存储器广泛应用于计算机、移动通信终端和存储卡中。

非易失性存储器作为基本元件的存储单元的结构随着使用非易失性存储器的领域而改变。例如，在作为广泛应用的大容量非易失性存储器的与非（NAND）型闪存器件中的存储单元的情况下，晶体管的栅极结构一般具有堆叠的结构，其中在浮置栅极中存储电荷即数据。

然而，该闪存器件与作为代表性易失性存储器的动态随机存取存储器（DRAM）相比具有较低集成度和较慢运行速度。

因此，出现了电阻随机存取存储器（RRAM）,其电阻属性根据所施加电压而变化。

特别地，作为一类RRAM器件的交叉点RRAM器件由于有利于高度集成而得到了广泛研究。

交叉点RRAM器件通常由互相垂直的底部金属线（例如字线）、顶部金属线（例如位线）以及在二者的交叉点位置处的器件单元形成。其中底部金属线和顶部金属线分别是由一系列具有恒定间距的平行金属线组成，存储器单元是由一系列位于交叉点处的、垂直于底部金属线以及顶部金属线的柱状器件结构组成。图1示出了交叉点RRAM器件10的透视图，其中参考标记100指示底部金属线，参考标记105指示存储器单元，参考标记110指示顶部金属线。

通常，存储器单元105可以由垂直结构PN结二极管（P型半导体层与N型半导体层形成的叠层）以及与其串联的电容器（金属-电介质-金属叠层）组成。

在制造交叉点RRAM器件的常规工艺中，是利用光刻工艺加刻蚀工艺来制造上述平行线的。然而，随着器件的特征尺寸缩小到22nm节点以下，在二维方向上制造平行线对于光刻工艺变得非常困难，为了实现这样的光刻图案势必增加工艺加工成本。

因此，需要一种新的方法来简化平行线的图案化。

发明内容

本发明利用嵌段共聚物（block copolymer，BCP）材料来代替光刻工艺而形成交叉点器件。为了实现此目的，本发明包括一种制造交叉点器件的方法，包括步骤：

提供半导体衬底；

依次沉积第一金属层、存储器单元层以及第一硬掩膜层；

利用相互平行且沿第一方向延伸的第一图案化聚合物作为掩膜，图案化所述第一硬掩膜层、存储器单元层以及第一金属层；

去除第一图案化聚合物；

沉积第一电介质层并平坦化以露出存储器单元层；

依次沉积第二金属层以及第二硬掩膜层；

利用相互平行且沿与第一方向垂直的第二方向延伸的第二图案化聚合物作为掩膜，图案化所述第二硬掩膜层、第二金属层以及存储器单元层；

去除第二图案化聚合物；以及

沉积第二电介质层并平坦化以露出第二金属层。

附图说明

图1示出了常规交叉点器件的透视图。以及

图2-4、5A-5B、6-9、10A-10B、11-13分别示出了根据本发明的方法的各步骤对应的器件结构图。

具体实施方式

下面，参考附图描述本发明的实施例的一个或多个方面，其中在整个附图中一般用相同的参考标记来指代相同的元件。在下面的描述中，为了解释的目的，阐述了许多特定的细节以提供对本发明实施例的一个或多个方面的彻底理解。然而，对本领域技术人员来说可以说显而易见的是，可以利用较少程度的这些特定细节来实行本发明实施例的一个或多个方面。

研究发现，自组织嵌段共聚物可以用于形成某些类型的规则的或有序的图形。每种自组织嵌段共聚物通常包括两种或多种相互不溶的不同聚合物嵌段组分。在适当的条件下，所述两种或多种相互不溶的聚合物嵌段组分会分离为纳米级的两种或多种不同的相，并由此形成隔开的纳米尺寸的结构单元的有序图形。

通过自组织嵌段共聚物形成的此隔离的纳米尺寸的结构单元的有序图形可用于制造周期性纳米级结构单元，并因此在半导体、光学、和磁性器件中有广泛应用。

本发明正是利用自组织嵌段共聚物的这种功能来制造交叉点器件。为此执行以下步骤。