[发明专利]形成PCRAM自对准位线方法及自对准深刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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)「0」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)「1」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。

发明内容

在一方面，本发明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，并且非意图限制本发明，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1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发明的相变材料，其中牺牲材料基座形成于下电极的一部分。

图2为依据本发明的一具体实施例，描述于牺牲材料基座上形成共形层(conformal layer)的剖面图。

图3为依据本发明是一具体实施例，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为依据本发明的一具体实施例，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为依据本发明的一具体实施例，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为依据本发明，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为依据本发明的一具体实施例，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为依据本发明的一具体实施例，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为依据本发明的一具体实施例，描述将金属势垒层(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描述本发明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是依据本发明的一方面，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为依据本发明的一具体实施例，描述以刻蚀停止材料填充开口的剖面图。

图13为依据本发明的一具体实施例，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。