[发明专利]一种氧化钨通孔的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体领域中通孔的制作方法，特别是涉及一种氧化钨通孔的制作方法。

背景技术

氧化钨阻变存储器是利用氧化钨材料在电场作用下电阻值发生可逆转变达到存储目的的半导体元件。现有氧化钨阻变存储器的制备方法，包括步骤：

1)形成一绝缘介质层；

2)采用光刻刻蚀工艺在要形成氧化钨阻变存储单元的区域形成通孔；

3)在通孔的侧壁表面和底部表面形成钛氮化合物阻挡层；

4)在通孔内淀积钨将通孔完全填充；

5)将位于通孔的顶部的部分钨氧化形成氧化钨阻变存储单元，该钨氧化后会变厚，使得形成的氧化钨阻变存储单元的顶部高于绝缘介质层表面；

6)氧化钨阻变存储单元的底部和钨接触，所述氧化钨阻变存储单元的位于绝缘介质层表面以下的侧面和钛氮化合物阻挡层接触；

7)最后在绝缘介质层和氧化钨阻变存储单元上形成顶层金属层。

其中，所述顶层金属层会覆盖氧化钨阻变存储单元的顶部表面和侧面形成相接触。在氧化钨阻变存储单元的位于所述绝缘介质层表面处的侧面位置处，所述顶层金属层会和钛氮化合物阻挡层接触，通过钛氮化合物阻挡层的导电作用，最后会在顶层金属层和位于氧化钨阻变存储单元底部的钨以及钨底部的金属层之间形成漏电通路。该漏电通路和氧化钨阻变存储单元的通路形成一并联结构，最后会对存储单元的读写操作造成干扰，会降低氧化钨阻变存储器的擦写操作窗口及可靠度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种氧化钨通孔的制作方法，解决了目前工艺流程中出现的顶层金属层与钨通孔钛氮化合物阻挡层之间形成的漏电通路。

为解决上述技术问题，本发明的氧化钨通孔的制作方法，包括步骤：

(1)按现有工艺形成钨通孔，并填充钨以及进行钨平坦化；

(2)通过氧化作用形成氧化钨；

(3)使用化学气相沉积的方法，在步骤(2)形成的表面沉积一层氧化膜或能实现相同效果的介电质层；

(4)采用研磨的方式或干法刻蚀回刻的方式，将该氧化膜或能实现相同效果的介电质层，磨至氧化钨露出，从而形成氧化钨的通孔。

所述步骤(1)中，在金属间介电层形成后，通过干法刻蚀形成正常的钨通孔，并使用金属溅射的方式沉积钛氮化钛以及钨，将常规的钨通孔填充完成，并使用研磨的方式或者干法回刻的方法进行钨的平坦化。

所述步骤(2)中，钨氧化采用热氧化工艺进行氧化，所述热氧化的温度为400℃～800℃。其中，氧化钨的厚度主要取决于工艺需求，但一般在200～2000埃范围内。

所述步骤(3)中，氧化膜，包括：氧化硅膜；能实现相同效果的介电质层，包括：氮化硅膜、氮氧化硅膜。其中，氧化膜或介电质层的厚度主要取决于工艺需求，可以高于氧化钨的凸起高度(大于100埃)，也可以低于氧化钨的凸起高度100～1000埃。

本发明的方法，适用于所有的包含氧化钨成长工艺的器件，包括阻变存储器。

本发明在氧化钨成长完成后，通过在晶面表面成长一层氧化膜或者其他介电质层，然后通过研磨的方式将氧化膜或介电质层研磨至氧化钨完全露出，从而解决了顶层金属层与钨通孔钛氮化合物阻挡层之间形成的漏电通路问题，并能提高阻变存储器擦写操作窗口及可靠度。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有钨通孔的制作示意图；

图2是在图1的结构上形成氧化钨的示意图；

图3是在图2的结构上成长一层氧化硅或其他可以实现相同功能的介电质层的示意图；

图4是在图2的结构上成长另外一种厚度的氧化硅或其他可以实现相同功能的介电质层的示意图；

图5是在图3的结构上研磨形成的氧化钨通孔的效果图；

图6是在图4的结构上研磨形成的氧化钨通孔的效果图；

图7是应用图5结构的整体效果图；

图8是应用图6结构的整体效果图。

具体实施方式

本发明的阻变存储器氧化钨通孔的制作方法，包括步骤：

(1)按现有工艺形成钨通孔，并填充钨以及进行钨平坦化，具体步骤如下：

使用沉积的方法形成金属间介电层形成后，通过干法刻蚀形成正常的钨通孔，并使用金属溅射的方式沉积钛氮化钛以及钨，将常规的钨通孔填充完成，并使用研磨的方式或者干法回刻的方法进行钨的平坦化(如图1所示)；