專利名稱：相變存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及相變存儲(chǔ)器的制作方法。
背景技術(shù)：
相變存儲(chǔ)器(Phase Change Random Access Memory, PCRAM)技術(shù)是基于 S. R. Ovshinsky在20世紀(jì)60年代末提出相變薄膜可以應(yīng)用于相變存儲(chǔ)介質(zhì)的構(gòu)想建立起來(lái)的。作為一種新興的非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，相變存儲(chǔ)器在讀寫(xiě)速度、讀寫(xiě)次數(shù)、數(shù)據(jù)保持時(shí)間、單元面積、多值實(shí)現(xiàn)等諸多方面對(duì)快閃存儲(chǔ)器都具有較大的優(yōu)越性，已成為目前非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)研究的焦點(diǎn)。在相變存儲(chǔ)器中，可以通過(guò)對(duì)記錄了數(shù)據(jù)的相變層進(jìn)行熱處理，來(lái)改變存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)狀態(tài)的值，具體地，構(gòu)成相變層的相變材料會(huì)由于所施加電流的加熱效果而進(jìn)入結(jié)晶狀態(tài)或非晶狀態(tài)。當(dāng)相變層處于結(jié)晶狀態(tài)時(shí)，PCRAM的電阻較低，此時(shí)存儲(chǔ)器賦值為“0”。 當(dāng)相變層處于非晶狀態(tài)時(shí)，PCRAM的電阻較高，此時(shí)存儲(chǔ)器賦值為“1”。因此，PCRAM是利用當(dāng)相變層處于結(jié)晶狀態(tài)或非晶狀態(tài)時(shí)的電阻差異來(lái)寫(xiě)入/讀取數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器?，F(xiàn)有的相變存儲(chǔ)器的制作方法請(qǐng)參考圖1 圖4。首先，請(qǐng)參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100，在所述半導(dǎo)體襯底100上形成第一介質(zhì)層101，所述第一介質(zhì)層101內(nèi)形成第一底部電極102和導(dǎo)電插塞103，所述第一底部電極102和導(dǎo)電插塞103與所述第一介質(zhì)層101 齊平。所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)還形成有晶體管，所述晶體管用于驅(qū)動(dòng)后續(xù)形成的相變層，所述導(dǎo)電插塞103作為所述晶體管的互連結(jié)構(gòu)的一部分，用于與后續(xù)形成的互連線電連接。然后，仍然參考圖1，在所述第一介質(zhì)層101上形成第二介質(zhì)層104，所述第二介質(zhì)層104內(nèi)形成有與所述第二介質(zhì)層104齊平的第二底部電極105，所述第二底部電極105位于所述第一底部電極102上，所述第二底部電極105與所述第一底部電極102構(gòu)成底部電極。接著，請(qǐng)參考圖2，在所述第二介質(zhì)層104上方形成第三介質(zhì)層107。然后，刻蝕所述第三介質(zhì)層107和第二介質(zhì)層104，在所述第三介質(zhì)層107和第二介質(zhì)層104內(nèi)形成溝槽，所述溝槽露出下方的導(dǎo)電插塞103。然后，在所述溝槽內(nèi)沉積金屬層，形成互連線106， 所述互連線與下方的導(dǎo)電插塞103電連接，兩者構(gòu)成晶體管的互連結(jié)構(gòu)。接著，請(qǐng)參考圖3，刻蝕所述第三介質(zhì)層107，在所述第三介質(zhì)層107內(nèi)形成開(kāi)口， 所述開(kāi)口露出下方的第二底部電極105。然后，請(qǐng)參考圖4，在所述開(kāi)口內(nèi)填充相變材料，形成相變層108。在公開(kāi)號(hào)為CN1017^492A的中國(guó)專利申請(qǐng)中可以發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于現(xiàn)有的相變存儲(chǔ)器的信息。在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有方法制作相變存儲(chǔ)器的良率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供了一種相變存儲(chǔ)器的制作方法，提高了相變存儲(chǔ)器的良率。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種相變存儲(chǔ)器的制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層內(nèi)形成有互連結(jié)構(gòu)和底部電極，所述互連結(jié)構(gòu)與所述層間介質(zhì)層齊平，所述底部電極上方覆蓋有部分所述層間介質(zhì)層；在所述層間介質(zhì)層上方形成保護(hù)層；在所述保護(hù)層和層間介質(zhì)層內(nèi)形成露出所述底部電極的開(kāi)口 ；利用等離子體刻蝕工藝，對(duì)所述開(kāi)口的側(cè)壁和底部進(jìn)行清潔步驟；在開(kāi)口內(nèi)形成相變層；去除所述層間介質(zhì)層表面的保護(hù)層?？蛇x地，所述保護(hù)層的厚度范圍為30 500埃。可選地，所述保護(hù)層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉭、氧化鋁、 氧化鉿、氧化鋯或氧化鎢。可選地，所述保護(hù)層的制作方法為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。可選地，所述等離子體刻蝕工藝采用的離子為惰性氣體的離子、含氮離子或惰性氣體的離子與含氮離子的混合?？蛇x地，所述惰性氣體的離子為氬離子、氦離子中的一種或兩種；所述含氮離子為氮離子、銨離子中的一種或兩種?？蛇x地，所述等離子體刻蝕的功率范圍為100 1000W?？蛇x地，所述層間介質(zhì)層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、碳化硅或氮氧化硅。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的制作方法，首先在半導(dǎo)體襯底上形成層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層內(nèi)形成有互連結(jié)構(gòu)和底部電極，所述底部電極上方覆蓋有部分所述層間介質(zhì)層，然后在所述層間介質(zhì)層上形成保護(hù)層，然后在所述保護(hù)層和層間介質(zhì)層內(nèi)形成開(kāi)口，接著，對(duì)所述開(kāi)口進(jìn)行清潔的等離子體刻蝕步驟，由于所述層間介質(zhì)層表面具有保護(hù)層，所述保護(hù)層可以防止所述等離子體刻蝕工藝中產(chǎn)生的電荷聚集在所述互連結(jié)構(gòu)的表面，從而避免了所述底部電極與所述開(kāi)口之間的放電(arcing)現(xiàn)象，從而保護(hù)了位于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的晶體管，使得所述晶體管免于收到所述放電電流的影響，提高了相變存儲(chǔ)器的良率，并且所述清潔步驟將所述開(kāi)口的側(cè)壁和底部的污染物去除，提高了相變層與所述層間介質(zhì)層和底部電極之間的粘附性。


圖1 圖4是現(xiàn)有技術(shù)的相變存儲(chǔ)器制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的相變存儲(chǔ)器制作方法流程示意圖；圖6 圖11是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器的制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有方法制作的相變存儲(chǔ)器的良率低。經(jīng)過(guò)發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，造成現(xiàn)有的相變存儲(chǔ)器的良率低的原因是由于相變層與下方的底部電極之間的具有污染物薄膜或自然氧化層，從而所述相變層容易與下方的底部電極斷開(kāi)(open)，影響了相變存儲(chǔ)器的良率。具體地，請(qǐng)結(jié)合圖3，在所述第三介質(zhì)層107內(nèi)形成開(kāi)口后，所述第二底部電極105 露出，所述第二底部電極105由于暴露于空氣中，因此所述第二底部電極105容易發(fā)生氧化作用而形成自然氧化層。并且來(lái)自于潔凈室中的顆粒、水和有機(jī)物以及無(wú)機(jī)物等污染物會(huì)使得所述開(kāi)口暴露出的第二底部電極105和部分第二介質(zhì)層104表面受到所述污染物的污染，所述污染物會(huì)在所述第二底部電極105和部分第二介質(zhì)層104表面形成污染物薄膜，該污染物薄膜會(huì)影響后續(xù)形成的相變層與所述第二底部電極105之間的電連接斷開(kāi)，使得所述相變層無(wú)法接受來(lái)自第二底部電極105的相變電流，從而相變層無(wú)法進(jìn)行相變操作。因此，需要去除所述污染物薄膜，發(fā)明人考慮利用等離子體刻蝕的工藝去除所述污染物。在進(jìn)行等離子體刻蝕工藝時(shí)，大量的等離子體轟擊所述第三介質(zhì)層107的表面、所述開(kāi)口露出的部分第二介質(zhì)層104的表面和第二底部電極105的表面，從而將所述第二介質(zhì)層104表面和第二底部電極105表面的污染物薄膜去除，使得所述第二介質(zhì)層104表面和第二底部電極105的表面較為潔凈，有利于提高相變層與第二底部電極105之間電連接的可靠性。但是，在進(jìn)行所述等離子體刻蝕的工藝時(shí)，等離子刻蝕工藝過(guò)程中產(chǎn)生的大量電子會(huì)聚集于所述第二底部電極105和互連線106的表面。由于為了減小相變層相變所需電流，需要減小相變層與所述第二底部電極105之間的接觸面積，即所述第二底部電極105的面積通常很小。而為了減小互連結(jié)構(gòu)的電阻，所述互連線106的面積通常較大，這使得所述第二底部電極105的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所述互連線106的面積，從而所述第二底部電極105的表面分布的電子的數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于所述互連線106表面分布的電子的數(shù)目，這使得所述第二底部電極105和互連線106表面之間產(chǎn)生電子數(shù)目的差異，即第二底部電極105表面的電子的數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于互連線106表面的電子的數(shù)目，從而在所述第二底部電極105與所述互連線106之間產(chǎn)生電勢(shì)差，該電勢(shì)差使得所述電子從數(shù)目較多的互連線106表面朝向電子數(shù)目較少的第二底部電極105表面運(yùn)動(dòng)，直至所述第二底部電極105與所述互連線106的表面電勢(shì)差為零。在所述電子從數(shù)目較多的互連線106朝向所述第二底部電極105表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)經(jīng)過(guò)所述半導(dǎo)體襯底100、導(dǎo)電插塞103，在所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成電流，上述電子運(yùn)動(dòng)的過(guò)程稱為放電過(guò)程(arcing)。這種放電過(guò)程中經(jīng)過(guò)所述半導(dǎo)體襯底的電流將會(huì)損傷或燒壞所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)晶體管，這使得所述晶體管無(wú)法正常工作，從而影響了相變存儲(chǔ)器的良率。為了解決上述間題，本發(fā)明提出一種相變存儲(chǔ)器的制作方法。請(qǐng)結(jié)合圖5所示的本發(fā)明的相變存儲(chǔ)器的制作方法流程示意圖，所述方法包括步驟Si，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層內(nèi)形成有互連結(jié)構(gòu)和底部電極，所述互連結(jié)構(gòu)與所述層間介質(zhì)層齊平，所述底部電極上方覆蓋有部分所述層間介質(zhì)層；步驟S2，在所述層間介質(zhì)層上方形成保護(hù)層；步驟S3，在所述保護(hù)層和層間介質(zhì)層內(nèi)形成露出所述底部電極的開(kāi)口 ；步驟S4,利用等離子體刻蝕工藝，對(duì)所述開(kāi)口的側(cè)壁和底部進(jìn)行清潔步驟；步驟S5，在開(kāi)口內(nèi)形成相變層；
步驟S6，去除所述層間介質(zhì)層表面的保護(hù)層。下面將結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，請(qǐng)參考圖6 圖11所示的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的相變存儲(chǔ)器的制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。首先，請(qǐng)參考圖6，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200上形成有第一介質(zhì)層 201，所述第一介質(zhì)層201內(nèi)形成有第一底部電極202和導(dǎo)電插塞203。所述第一底部電極 202和導(dǎo)電插塞203與所述第一介質(zhì)層201齊平。所述第一底部電極202與所述第一介質(zhì)層201之間以及所述導(dǎo)電插塞203與所述第一介質(zhì)層201之間還形成有接觸金屬層211。作為一個(gè)實(shí)施例，所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)還形成有晶體管，所述晶體管用于驅(qū)動(dòng)后續(xù)形成的相變層。所述晶體管通過(guò)所述導(dǎo)電插塞203與后續(xù)形成的互連線電連接。本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底200的材質(zhì)為硅。在其他的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底200的材質(zhì)還可以為鍺硅或絕緣體上硅。所述第一介質(zhì)層201的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)。所述第一介質(zhì)層201的材質(zhì)可以為氧化硅、氮化硅、碳化硅或氮氧化硅。所述第一介質(zhì)層201的厚度范圍為500 8000埃，例如所述第一介質(zhì)層201的厚度可以為500埃、3000埃、500?；?000埃。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一介質(zhì)層201的材質(zhì)氮化硅，其厚度為5000埃，所述第一介質(zhì)層201可以利用化學(xué)氣相沉積工藝制作。利用所述化學(xué)氣相沉積工藝制作所述氮化硅的方法與現(xiàn)有技術(shù)相同，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不做詳細(xì)地說(shuō)明。作為一個(gè)實(shí)施例，所述導(dǎo)電插塞203的材質(zhì)為鎢。在其他的實(shí)施例中，所述導(dǎo)電插塞203的材質(zhì)還可以為銅、鋁等其他金屬。所述導(dǎo)電插塞203用于與后續(xù)的工藝步驟中形成的互連線形成互連結(jié)構(gòu)。所述第一底部電極202將與后續(xù)工藝步驟中形成的第二底部電極構(gòu)成底部電極， 所述底部電極用于向后續(xù)工藝步驟中形成的相變層提供相變電流。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一底部電極202的材質(zhì)與所述導(dǎo)電插塞203的材質(zhì)相同，即所述第一底部電極202的材質(zhì)為鎢，從而所述第一底部電極202和所述導(dǎo)電插塞203可以采用工藝步驟制作，從而節(jié)約工藝步驟。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述第一底部電極202的材質(zhì)還可以為多晶硅。所述第一接觸金屬層211的厚度范圍為10 100埃，所述第一接觸金屬層211用于提高所述第一底部電極202與所述第一介質(zhì)層201之間以及所述導(dǎo)電插塞203與所述第一介質(zhì)層201之間的粘附性。作為一個(gè)實(shí)施例，所述第一接觸金屬層211由鈦層和氮化鈦層構(gòu)成，其中所述氮化鈦層與所述第一底部電極201相鄰，所述鈦層與所述層間介質(zhì)層相鄰。作為本發(fā)明的又一實(shí)施例，所述第一接觸金屬層211還可以由鉭層和氮化鉭層構(gòu)成，其中所述氮化鉭層與所述第一底部電極201相鄰，所述鉭層與所述層間介質(zhì)層相鄰。然后，請(qǐng)參考圖7，在所述第一介質(zhì)層201上形成第二介質(zhì)層204，所述第二介質(zhì)層 204內(nèi)形成有第二底部電極205，所述第二底部電極205與所述第二介質(zhì)層204齊平。作為優(yōu)選的實(shí)施例，所述第二底部電極205與所述第二介質(zhì)層204之間還形成有第二接觸金屬層210。所述第二接觸金屬層210的厚度范圍為10 100埃。所述第二接觸金屬層210用于提高所述第二底部電極205與所述第二介質(zhì)層204 之間的粘附性。所述第二接觸金屬層210由鈦層和氮化鉭層構(gòu)成或所述第二接觸金屬層210由鉭層和氮化鉭層構(gòu)成。所述鈦層或鉭層靠近所述第二底部電極205，所述氮化鉭層靠近所述第二介質(zhì)層204。所述鈦層、鉭層、氮化鉭層和氮化鈦層的制作方法與現(xiàn)有技術(shù)相同， 作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不做詳細(xì)地說(shuō)明。作為一個(gè)實(shí)施例，所述第二底部電極210的材質(zhì)為鎢。所述第二底部電極210與所述第一底部電極202構(gòu)成底部電極。所述第二底部電極210用于向后續(xù)形成的相變層提供相變電流，為了減小相變層所需的相變電流，需要提高所述第二底部電極210與所述相變層的接觸面積，因此所述第二底部電極210的面積不宜過(guò)大，所述面積通常為相變層面積的1/10 2/3。所述第二介質(zhì)層204的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)。具體地，所述第二介質(zhì)層204的材質(zhì)可以為氧化硅、碳化硅、碳化硅或氮氧化硅。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二介質(zhì)層204 的材質(zhì)選擇與所述第一介質(zhì)層201相同的材質(zhì)，即所述第二介質(zhì)層204的材質(zhì)為氮化硅。 所述第二介質(zhì)層204的厚度范圍為500 8000埃，例如所述第二介質(zhì)層204的厚度可以為 500埃、3000埃、5000?；?000埃。所述第二介質(zhì)層204的制作方法可以為化學(xué)氣相沉積工藝。然后，請(qǐng)參考圖8，在所述第二介質(zhì)層204表面形成第三介質(zhì)層207。所述第三介質(zhì)層207的厚度范圍為300 8000埃，例如為300埃、1000埃、5000?；?000埃。所述第三介質(zhì)層207的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)。具體地，所述第三介質(zhì)層207的材質(zhì)可以為氧化硅、氮化硅、碳化硅或氮氧化硅。本實(shí)施例中，所述第三介質(zhì)層207的材質(zhì)為氮化硅，其可以利用化學(xué)氣相沉積工藝制作。所述第三介質(zhì)層207與下方的第二介質(zhì)層204、第一介質(zhì)層201構(gòu)成層間介質(zhì)層。
接著，請(qǐng)繼續(xù)參考圖8，在所述第三介質(zhì)層207和第二介質(zhì)層204內(nèi)形成溝槽，所述溝槽露出下方的導(dǎo)電插塞203。然后，在所述溝槽側(cè)壁形成第三接觸金屬層212，所述第三接觸金屬層212的材質(zhì)為鈦/氮化鈦或鉭/氮化鉭；然后，在所述開(kāi)口內(nèi)制作互連線206， 所述互連線206與所述第三介質(zhì)層207齊平。所述第三接觸金屬層212用于增加所述互連線206與所述層間介質(zhì)層之間的粘附性。所述互連線206與所述導(dǎo)電插塞203電連接，兩者構(gòu)成互連結(jié)構(gòu)。所述互連結(jié)構(gòu)用于將半導(dǎo)體襯底200內(nèi)的晶體管之間電連接以及將所述晶體管與外部電路電連接。然后，請(qǐng)繼續(xù)參考圖8，在所述第三介質(zhì)層207表面形成保護(hù)層213，所述保護(hù)層 213，所述保護(hù)層用于保護(hù)所述所述互連結(jié)構(gòu)，防止所述互連結(jié)構(gòu)的互連線206的表面在后續(xù)的等離子體刻蝕工藝中積累電荷，防止由于所述互連結(jié)構(gòu)與底部電極202之間放電對(duì)所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)的器件造成損傷。所述保護(hù)層213的厚度范圍為30 500埃。所述保護(hù)層213的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉭、氧化鋁、氧化鉿、氧化鋯或氧化鎢。所述保護(hù)層213的制作方法為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。接著，請(qǐng)參考圖9，在所述保護(hù)層213和第三介質(zhì)層207內(nèi)形成開(kāi)口，所述開(kāi)口露出下方的第二底部電極205和第二接觸金屬層210。所述開(kāi)口的形成方法為刻蝕工藝，所述刻蝕工藝可以為等離子體刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝。作為一個(gè)實(shí)施例，所述刻蝕工藝為濕法刻蝕工藝，所述濕法刻蝕工藝?yán)煤袣浞岬娜芤哼M(jìn)行。作為又一實(shí)施例，所述刻蝕工藝為等離子體刻蝕工藝，所述等離子體刻蝕工藝?yán)玫碾x子為含有氟離子的等離子體作為刻蝕離子。所述開(kāi)口用于沉積相變層，在進(jìn)行相變層沉積步驟前，所述開(kāi)口的側(cè)壁和底部將會(huì)暴露于潔凈室內(nèi)，因此所述開(kāi)口會(huì)受到來(lái)自潔凈室的污染物的影響，所述污染物包括水蒸氣、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物和顆粒等，該污染物在所述開(kāi)口的側(cè)壁和底部聚集，形成污染物薄膜， 該污染物薄膜會(huì)影響相變層與所述層間介質(zhì)層之間的粘附性，并且所述第二底部電極205 暴露于潔凈室內(nèi)，會(huì)受到氧化作用，在所述第二底部電極205表面形成自然氧化膜，該自然氧化膜不僅影響所述第二底部電極205與所述相變層之間的粘附性，而且會(huì)影響所述第二底部電極205與所述相變層之間的電連接的可靠性。因此在進(jìn)行相變層沉積工藝前，需要對(duì)所述開(kāi)口的側(cè)壁和底部進(jìn)行清潔的步驟，以去除所述污染物薄膜和自然氧化物薄膜。發(fā)明人考慮到，利用刻蝕工藝可以去除所述污染物薄膜和自然氧化膜，所述刻蝕工藝可以為等離子體刻蝕或濕法刻蝕工藝。由于等離子體刻蝕工藝具有工藝穩(wěn)定性好、刻蝕速率快、對(duì)所述自然氧化物薄膜和層間介質(zhì)層、污染物薄膜和層間介質(zhì)層的刻蝕選擇比高等優(yōu)點(diǎn)，因此，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，利用等離子體刻蝕工藝對(duì)所述開(kāi)口的側(cè)壁和底部進(jìn)行清潔。本發(fā)明所述的等離子體刻蝕工藝采用的刻蝕離子為惰性氣體的離子、含氮離子或惰性氣體的離子與含氮離子的混合。其中，所述惰性氣體的離子為氬離子、氦離子中的一種或兩種；所述含氮離子為氮離子、銨離子中的一種或兩種。作為優(yōu)選的實(shí)施例，所述等離子體刻蝕可以利用惰性氣體的離子與含氮的離子的混合作為刻蝕離子，所述惰性氣體的離子可以為氬離子、所述含氮的離子可以為氮離子。所述惰性氣體的離子可以在去除開(kāi)口側(cè)壁和底部的污染物薄膜，從而有利于提高后續(xù)形成的相變層與所述第二底部電極205的粘附性；所述含氮離子可以與所述開(kāi)口暴露出的所述第二接觸金屬層210的鉭層或鈦層結(jié)合，形成氮化鉭層或氮化鈦層，從而可以防止所述鉭層或鈦層的性質(zhì)較為活潑，與后續(xù)形成的相變層反應(yīng)，而導(dǎo)致消耗所述相變層。作為一個(gè)實(shí)施例，所述等離子體刻蝕的功率范圍為100 1000W。由于所述等離子體刻蝕工藝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電子，該電子將聚集在所述第二底部電極205的表面，由于所述保護(hù)層213的絕緣作用，將所述互連結(jié)構(gòu)的互連線206進(jìn)行絕緣， 從而防止所述互連線206表面積累電子，因此，防止了所述互連線206表面與所述第二底部電極205表面的電荷產(chǎn)生電荷差異，從而消除了由于該電荷差異引起的所述第二底部電極 205、半導(dǎo)體襯底200、互連結(jié)構(gòu)之間形成放電通道，消除了放電現(xiàn)象，從而保護(hù)了位于半導(dǎo)體襯底200內(nèi)的晶體管，提高了相變存儲(chǔ)器的良率。然后，請(qǐng)參考圖11，在所述開(kāi)口內(nèi)和保護(hù)層213表面形成相變層208，所述相變層 208填充滿所述開(kāi)口。所述相變層208的制作方法與現(xiàn)有技術(shù)相同，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不做詳細(xì)地說(shuō)明。所述相變層208的材質(zhì)為硫族化合物合金。所述硫族化合物合金為Si-Sb-Te、 Ge-Sb-Te, Ag-In-Te 或 Ge-Bi-iTe。然后，請(qǐng)繼續(xù)參考圖11，去除位于所述第三介質(zhì)層207表面的保護(hù)層213和所述開(kāi)口以外的多余的相變層208。作為一個(gè)實(shí)施例，所述保護(hù)層213和相變層208的去除方法為化學(xué)機(jī)械研磨的方法。作為又一實(shí)施例，所述保護(hù)層213和相變層208的去處方法還可以為等離子體刻蝕工藝或濕法刻蝕工藝。
綜上，本發(fā)明提供的相變存儲(chǔ)器的制作方法，首先在半導(dǎo)體襯底上形成層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層內(nèi)形成有互連結(jié)構(gòu)和底部電極，所述底部電極上方覆蓋有部分所述層間介質(zhì)層，然后在所述層間介質(zhì)層上形成保護(hù)層，然后在所述保護(hù)層和層間介質(zhì)層內(nèi)形成開(kāi)口，接著，對(duì)所述開(kāi)口進(jìn)行清潔的等離子體刻蝕步驟，由于所述層間介質(zhì)層表面具有保護(hù)層，所述保護(hù)層可以防止所述等離子體刻蝕工藝中產(chǎn)生的電荷聚集在所述互連結(jié)構(gòu)的表面，從而避免了所述底部電極與所述開(kāi)口之間的放電(arcing)現(xiàn)象，從而保護(hù)了位于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的晶體管，使得所述晶體管免于收到所述放電電流的影響，提高了相變存儲(chǔ)器的良率，并且所述清潔步驟將所述開(kāi)口的側(cè)壁和底部的污染物去除，提高了相變層與所述層間介質(zhì)層和底部電極之間的粘附性。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層內(nèi)形成有互連結(jié)構(gòu)和底部電極，所述互連結(jié)構(gòu)與所述層間介質(zhì)層齊平，所述底部電極上方覆蓋有部分所述層間介質(zhì)層；在所述層間介質(zhì)層上方形成保護(hù)層；在所述保護(hù)層和層間介質(zhì)層內(nèi)形成露出所述底部電極的開(kāi)口；利用等離子體刻蝕工藝，對(duì)所述開(kāi)口的側(cè)壁和底部進(jìn)行清潔步驟；在開(kāi)口內(nèi)形成相變層；去除所述層間介質(zhì)層表面的保護(hù)層。
2.如權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器制作方法，其特征在于，所述保護(hù)層的厚度范圍為 30 500埃。
3.如權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述保護(hù)層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化鉭、氧化鋁、氧化鉿、氧化鋯或氧化鎢。
4.如權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述保護(hù)層的制作方法為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。
5.如權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述等離子體刻蝕工藝采用的離子為惰性氣體的離子、含氮離子或惰性氣體的離子與含氮離子的混合。
6.如權(quán)利要求5所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述惰性氣體的離子為氬離子、氦離子中的一種或兩種；所述含氮離子為氮離子、銨離子中的一種或兩種。
7.如權(quán)利要求1、5、6中任一權(quán)利要求所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述等離子體刻蝕的功率范圍為100 1000W。
8.如權(quán)利要求1所述的相變存儲(chǔ)器的制作方法，其特征在于，所述層間介質(zhì)層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、碳化硅或氮氧化硅。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種相變存儲(chǔ)器的制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層內(nèi)形成有互連結(jié)構(gòu)和底部電極，所述互連結(jié)構(gòu)與所述層間介質(zhì)層齊平，所述底部電極上方覆蓋有部分所述層間介質(zhì)層；在所述層間介質(zhì)層上方形成保護(hù)層；在所述保護(hù)層和層間介質(zhì)層內(nèi)形成露出所述底部電極的開(kāi)口；利用等離子體刻蝕工藝，對(duì)所述開(kāi)口的側(cè)壁和底部進(jìn)行清潔步驟；在開(kāi)口內(nèi)形成相變層；去除所述層間介質(zhì)層表面的保護(hù)層。本發(fā)明提高了相變存儲(chǔ)器的良率。
文檔編號(hào)H01L45/00GK102569647SQ20101060180
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者任萬(wàn)春, 宋志棠 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司