[发明专利]一种低功耗相变存储器结构的制备方法

摘要

本发明涉及一种低功耗相变存储器结构的制备方法，在硅衬底上的第一电介质层内刻蚀填充圆柱形钨材料下电极；然后在第一电介质层上生长第二电介质层，并刻蚀形成纵向沟槽Ⅰ；在沟槽Ⅰ内生长导电薄膜层、第三电介质薄层和填满沟槽Ⅰ的第四电介质层；进而在填充体上生长第五电介质层，并刻蚀形成横向沟槽Ⅱ；在沟槽Ⅱ内生长相变材料层和第六电介质薄层；然后从沟槽Ⅱ底部垂直向下刻蚀直至第一电介质层，形成横向沟槽Ⅲ；在沟槽Ⅲ内生长填充第七电介质层；然后从填充体上垂直向下刻蚀直至第一电介质层，形成纵向的沟槽Ⅳ，并在沟槽Ⅳ内填充第八电介质层；继而在填充体上生长刻蚀两个横向金属条作为上电极；本方法具有降低器件的功耗、提升良率的特点。

主权项

一种低功耗相变存储器结构的制备方法，包括以下步骤：（1）在半导体衬底上生长第一电介质层；（2）通过光刻和刻蚀的方法在第一电介质层内形成纵横均匀分布的圆柱孔，然后通过化学气相沉积工艺向圆柱孔内填充钨材料并覆盖于第一电介质层上，然后通过化学机械抛光去除孔外的钨材料，形成下电极；（3）在第一电介质层上生长第二电介质层，然后通过光刻和刻蚀工艺对第二电介质层进行刻蚀形成纵向的沟槽Ⅰ，并使沟槽Ⅰ的两个侧面分别位于所述第一电介质层上纵向相邻两排圆柱孔的中心线上，使下电极有一半的面积暴露于所述沟槽Ⅰ的底面；（4）在第二电介质层及沟槽Ⅰ形成的“倒几字”形结构上生长导电薄膜层；（5）在导电薄膜层上生长第三电介质薄层，作为所述导电薄膜层的保护层；（6）在第三电介质薄层上生长第四电介质层并填满沟槽Ⅰ，然后再通过化学机械抛光去除沟槽Ⅰ外的材料直至与第二电介质层的上表面齐平；（7）在步骤（6）形成的整体结构上面生长第五电介质层，然后采用光刻和刻蚀的方法对第五层电介质层进行刻蚀，形成横向的沟槽Ⅱ，并使导电薄膜层的上表面暴露于所述横向沟槽Ⅱ的底部，沟槽Ⅱ的两个侧面分别正对于所述第一电介质层上横向相邻两排圆柱孔的中心线；（8）在第五电介质层及沟槽Ⅱ形成的“倒几字”形结构上生长相变材料层；（9）在相变材料层上生长第六电介质薄层，作为相变材料层的保护层；（10）通过光刻和刻蚀工艺，从位于沟槽Ⅱ底部的第六电介质薄层开始，由上至下，垂直刻蚀第六电介质薄层、相变材料层、第四电介质层、第三电介质薄层、导电薄膜层及第二电介质层，直至暴露出第一电介质层，形成横向沟槽Ⅲ；（11）在沟槽Ⅲ内生长第七电介质层，并将第七电介质填满沟槽Ⅲ并完全覆盖于第六电介质层上，然后采用化学机械抛光方法去除沟槽Ⅲ外的材料直至与第五电介质层的上表面齐平；（12）通过光刻和刻蚀的方法，从步骤（11）形成的填充体上表面开始，由上至下垂直刻蚀，底面暴露出第一电介质层，侧面暴露出所述第三电介质薄层，形成纵向的沟槽Ⅳ；（13）在沟槽Ⅳ内生长第八电介质层，并使第八电介质层材料填满沟槽Ⅳ并完全覆盖于第五电介质层上，然后采用化学机械抛光方法去除沟槽Ⅳ外的材料直至与第 五电介质层的上表面齐平；（14）在步骤（13）所述形成的整体结构上生长金属导电层，然后沿横向方向，通过光刻和干法刻蚀工艺去除多余的导电层，最终形成两个与相变材料层上表面相连的横向金属条，作为上电极。