本申請涉及半導體，尤其涉及一種相變存儲器的形成方法。

背景技術：

1、相變隨機存儲器(phase?change?random?access?memory，簡稱pcram或pcm)相較于動態(tài)隨機存儲器(dynamic?random?access?memory，簡稱dram)具有更高的容量，相較于閃存(flash)存儲器具有更低的延遲和字節(jié)級(byte-level)的尋址能力，使相變隨機存儲器成為了非易失性存儲器(non-volatile?memory，簡稱nvm)領域最有潛力和希望的技術之一。

2、現(xiàn)有的相變存儲器的存儲單元通常由相變存儲層、選通層以及電極層構成，并結(jié)合字線和位線對存儲單元進行選擇以及讀寫、編程等操作。

3、然而，由于所述相變存儲器的存儲單元具備上述復雜的多層結(jié)構，為所述存儲單元的制造帶來了巨大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有技術所形成的存儲單元的特征尺寸(criticaldimension，簡稱cd)均一性不佳，進而容易造成泄漏電流密度的均勻性(leakage?currentdensity?uniformity，簡稱lcdu)變差，使相變存儲器的性能和良率變差。

技術實現(xiàn)思路

1、本申請的目的在于提供一種存儲器的形成方法，旨在提高所形成的相變存儲器的存儲單元之間特征尺寸均一性，以此提高相變存儲器的泄漏電流密度的均勻性。

2、為解決上述技術問題，本申請技術方案提供一種相變存儲器的形成方法，包括：提供襯底；在所述襯底上形成復合存儲層；在所述復合存儲層上形成若干初始掩膜結(jié)構，所述初始掩膜結(jié)構暴露出部分所述復合存儲層，所述初始掩膜結(jié)構包括第一掩膜層以及位于所述第一掩膜層上的第二掩膜層，所述第二掩膜層的材料與第一掩膜層的材料不同；以所述初始掩膜結(jié)構為掩膜，采用第一刻蝕工藝刻蝕所述復合存儲層，在所述復合存儲層內(nèi)形成第一溝槽，所述第一刻蝕工藝對所述第二掩膜層的刻蝕速率小于對所述第一掩膜層的刻蝕速率。

3、在一些實施例中，在所述第一刻蝕工藝中，所述第二掩膜層的被刻蝕速率與所述第一掩膜層的被刻蝕速率比范圍為1:3～1:4。

4、在一些實施例中，所述第一刻蝕工藝的刻蝕氣體包括含氫氣體和含氟氣體；所述第一掩膜層的材料包括氮化硅；所述第二掩膜層的材料包括氧化硅。

5、在一些實施例中，所述復合存儲層包括：位于襯底上的選通層、位于所述選通層上的相變層、位于所述相變層上的第三電極層、以及位于所述第三電極層上的導電層；所述第一溝槽貫穿所述導電層、所述第三電極層以及所述相變層。

6、在一些實施例中，所述第二掩膜層的厚度大于第一掩膜層的厚度。

7、在一些實施例中，所述第一掩膜層的厚度與所述第二掩膜層的厚度比例范圍為1:4～1:5。

8、在一些實施例中，所述初始掩膜結(jié)構的形成方法包括：在所述復合存儲層上形成第一掩膜材料層；對所述第一掩膜材料層進行硬化處理，使所述第一掩膜材料層的密度增加；在所述第一掩膜材料層上形成第二掩膜材料層；對所述第二掩膜材料層和第一掩膜材料層進行圖形化，形成所述第一掩膜層以及位于所述第一掩膜層上的第二掩膜層。

9、在一些實施例中，所述硬化處理包括等離子體處理工藝，所述等離子體處理工藝的氣體包括惰性氣體。

10、在一些實施例中，還包括：在所述第一刻蝕工藝之后，所述初始掩膜結(jié)構形成過渡掩膜結(jié)構；以所述過渡掩膜結(jié)構為掩膜，采用第二刻蝕工藝刻蝕所述第一溝槽底部的復合存儲層，在所述襯底上形成若干相互分立的存儲單元結(jié)構。

11、在一些實施例中，還包括：在所述第二刻蝕之后，在所述襯底上和存儲單元表面形成層間介質(zhì)層；對所述層間介質(zhì)層進行平坦化處理，直至暴露出所述存儲單元頂部為止，所述平坦化處理根據(jù)所述第一掩膜層獲取停止位置；所述平坦化處理包括化學機械拋光工藝或回刻蝕工藝。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下有益效果：

12、本申請技術方案提供的相變存儲器的形成方法中，通過使所形成的第二掩膜層的材料與第一掩膜層的材料不同，且使所述第二掩膜層的厚度大于第一掩膜層的厚度，使得所述第一刻蝕工藝對第二掩膜層的刻蝕速率小于對第一掩膜層的刻蝕速率，從而在平行于襯底表面的方向上，所述第一刻蝕工藝對所述第二掩膜層的刻蝕量小于對第一掩膜層的刻蝕量。由此，在所述第一刻蝕工藝中，所述掩膜結(jié)構能夠在平行于襯底表面的方向上維持較均一的尺寸，進而當后續(xù)由所述初始復合存儲層形成存儲單元后，存儲單元在平行于襯底表面方向上具有較均一的尺寸及間距。所形成的存儲單元在平行于襯底表面方向上具有較均一的尺寸及間距，則所形成的若干存儲單元的電性能均一且穩(wěn)定、泄漏電流密度的均勻性得以提升。

13、在一些實施例中，在形成所述第二掩膜材料層之前，對所述第一掩膜材料層進行硬化處理，使所述第一掩膜材料層的密度增加。一方面，第一掩膜層的密度增加有利于在所述第一刻蝕工藝中，減少所述第一掩膜層在平行于襯底表面方向上的刻蝕量，從而進一步提高初始掩膜結(jié)構在第一刻蝕工藝中的形貌穩(wěn)定性。另一方面，在后續(xù)制程中，還能夠保留所述第一掩膜層作為保護層，避免了額外形成保護層的步驟，有利于節(jié)省成本、提高制程效率。

技術特征：

1.一種相變存儲器的形成方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求書1所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，在所述第一刻蝕工藝中，所述第二掩膜層的被刻蝕速率與所述第一掩膜層的被刻蝕速率比范圍為1:3～1:4。

3.根據(jù)權利要求書2所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，所述第一刻蝕工藝的刻蝕氣體包括含氫氣體和含氟氣體；所述第一掩膜層的材料包括氮化硅；所述第二掩膜層的材料包括氧化硅。

4.根據(jù)權利要求書1所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，所述復合存儲層包括：位于襯底上的選通層、位于所述選通層上的相變層、位于所述相變層上的第三電極層、以及位于所述第三電極層上的導電層；所述第一溝槽貫穿所述導電層、所述第三電極層以及所述相變層。

5.根據(jù)權利要求書1所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，所述第二掩膜層的厚度大于第一掩膜層的厚度。

6.根據(jù)權利要求書5所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，所述第一掩膜層的厚度與所述第二掩膜層的厚度比例范圍為1:4～1:5。

7.根據(jù)權利要求書1所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，所述初始掩膜結(jié)構的形成方法包括：在所述復合存儲層上形成第一掩膜材料層；對所述第一掩膜材料層進行硬化處理，使所述第一掩膜材料層的密度增加；在所述第一掩膜材料層上形成第二掩膜材料層；對所述第二掩膜材料層和第一掩膜材料層進行圖形化，形成所述第一掩膜層以及位于所述第一掩膜層上的第二掩膜層。

8.根據(jù)權利要求書7所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，所述硬化處理包括等離子體處理工藝，所述等離子體處理工藝的氣體包括惰性氣體。

9.根據(jù)權利要求書8所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，還包括：在所述第一刻蝕工藝之后，所述初始掩膜結(jié)構形成過渡掩膜結(jié)構；以所述過渡掩膜結(jié)構為掩膜，采用第二刻蝕工藝刻蝕所述第一溝槽底部的復合存儲層，在所述襯底上形成若干相互分立的存儲單元結(jié)構。

10.根據(jù)權利要求書9所述的相變存儲器的形成方法，其特征在于，還包括：在所述第二刻蝕之后，在所述襯底上和存儲單元表面形成層間介質(zhì)層；對所述層間介質(zhì)層進行平坦化處理，直至暴露出所述存儲單元頂部為止，所述平坦化處理根據(jù)所述第一掩膜層獲取停止位置；所述平坦化處理包括化學機械拋光工藝或回刻蝕工藝。

技術總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N相變存儲器的形成方法。其中，相變存儲器的形成方法包括：提供襯底；在所述襯底上形成復合存儲層；在所述復合存儲層上形成若干初始掩膜結(jié)構，所述初始掩膜結(jié)構暴露出部分所述復合存儲層，所述初始掩膜結(jié)構包括第一掩膜層以及位于所述第一掩膜層上的第二掩膜層，所述第二掩膜層的材料與第一掩膜層的材料不同；以所述初始掩膜結(jié)構為掩膜，采用第一刻蝕工藝刻蝕所述復合存儲層，在所述復合存儲層內(nèi)形成第一溝槽，所述第一刻蝕工藝對所述第二掩膜層的刻蝕速率小于對所述第一掩膜層的刻蝕速率。所形成的相變存儲器的存儲單元之間特征尺寸均一性，以此提高相變存儲器的泄漏電流密度的均勻性。

技術研發(fā)人員：郭彥平,常慶環(huán),石俊
受保護的技術使用者：新存科技（武漢）有限責任公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10