為20nm~200nm,所述犧牲層203的厚度大于10nm,小于 lOOnm。所述犧牲層203的厚度不能過小,避免后續(xù)刻蝕犧牲層203形成的凹槽寬度過小, 難以所述凹槽內(nèi)填充絕緣材料。
[0064] 本實(shí)施例中,后續(xù)在犧牲層203表面形成的金屬層的材料也為鎢,所述犧牲層203 還可以作為后續(xù)形成金屬層的種子層,不需要再額外形成種子層,可以節(jié)約工藝步驟。
[0065] 請參考圖6,在所述犧牲層203表面形成填充滿所述通孔201 (請參考圖5)的金屬 材料層204。
[0066] 本實(shí)施例中,所述金屬材料層204的材料為鎢??梢圆捎没瘜W(xué)氣相沉積工藝形成 所述金屬材料層204,具體的所述化學(xué)氣相沉積工藝采用的反應(yīng)氣體為WF6和H2,其中,WF6 的流量為 50sccm-500sccm,H2 的流量為 200sccm-20000sccm,反應(yīng)溫度為 300°C_450°C,壓 強(qiáng)為5T〇rr-50T〇rr。WF6和H2反應(yīng)的壓強(qiáng)大,淀積速率高,可以較快的形成所述金屬材料層 204。
[0067] 采用上述方法形成的金屬材料層204的材料雖然與犧牲層203的材料相同,均為 鎢,但是由于所述金屬材料層204與犧牲層203采用不同的反應(yīng)氣體以及反應(yīng)條件形成,所 述金屬材料層204的材料致密度較高,使得所述犧牲層203與金屬材料層204之間在濕法 刻蝕工藝中,具有較高的刻蝕選擇比。后續(xù)在刻蝕所述犧牲層203的過程中,對金屬材料層 204的刻蝕速率非常緩慢,基本不會對金屬材料層204造成損傷。
[0068] 在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,也可以采用與犧牲層203材料不同的其他金屬材料形 成所述金屬材料層204,例如TiN等。
[0069] 請參考圖7,以所述介質(zhì)層200作為停止層,進(jìn)行平坦化處理,去除位于介質(zhì)層200 表面的金屬材料層204 (請參考圖6)、犧牲層203和粘合層202,形成位于通孔201 (請參考 圖5)內(nèi)的金屬層204a、犧牲層203a和粘附層202a。
[0070] 采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝進(jìn)行上述平坦化處理,使金屬層204a、犧牲層203a和粘附 層202a與介質(zhì)層200的表面齊平,暴露出位于金屬層204a側(cè)壁表面的犧牲層201a的表面。
[0071] 由于所述犧牲層203a的存在,使所述金屬層204a的尺寸小于通孔201 (請參考圖 5)的尺寸,從而可以減小金屬層204a與后續(xù)形成的相變層之間的接觸面積,降低相變存儲 器的功耗。
[0072] 在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,也可以形成僅覆蓋通孔側(cè)壁表面犧牲層,此時所述犧 牲層也可以是絕緣材料。例如,形成覆蓋通孔內(nèi)壁的犧牲層之后,形成覆蓋介質(zhì)層以及通孔 側(cè)壁表面的犧牲層的掩膜層,以所述掩膜層為掩膜刻蝕去除通孔底部表面的犧牲層;后續(xù) 在形成金屬層之后,可以直接在所述犧牲層、介質(zhì)層和金屬層層表面形成相變層。但是,在 通孔尺寸很小的情況下,受到光刻分辨率的限制,無法形成準(zhǔn)確的掩膜層圖形,從而無法形 成僅覆蓋通孔側(cè)壁表面的犧牲層。所以,本實(shí)施例中,所述犧牲層203a覆蓋通孔的側(cè)壁及 底部表面。
[0073] 請參考圖8,去除部分高度的犧牲層203a,形成凹槽205。
[0074] 由于所述犧牲層203a的厚度較小,無法形成圖形準(zhǔn)確的干法刻蝕的掩膜層,所 以,本實(shí)施例中,為了避免對介質(zhì)層200、以及金屬層204a造成損傷,采用刻蝕選擇性較高 的濕法刻蝕工藝去除部分高度的犧牲層203a以形成所述凹槽205。
[0075] 本實(shí)施例中,所述濕法刻蝕工藝采用的刻蝕溶液為氨水溶液,其中NH3的質(zhì)量濃度 為20 %~28 %。所述濕法刻蝕工藝對于犧牲層203a具有較高的刻蝕速率,所述濕法刻蝕 工藝中,犧牲層203a的材料與金屬層204a之間的濕法刻蝕選擇比大于5。
[0076] 本實(shí)施例中,所述凹槽205的深度為通孔深度的1/4~3/4,所述凹槽205內(nèi)后續(xù) 需要填充絕緣材料。所述凹槽205的深度大于等于通孔201 (請參考圖5)深度的1/4,可 以去除較多的犧牲層203a材料,后續(xù)用絕緣材料替代,可以提高所述金屬層204a與犧牲層 203a的電阻,提高對相變層300的加熱效率,從而降低最終形成的相變存儲器的功耗。所述 凹槽205的深度小于等于通孔201深度的3/4,使得去除犧牲層203a的時間控制在一定范 圍內(nèi),避免由于刻蝕時間過長,導(dǎo)致對金屬層204a造成損傷,而影響金屬層204a與后續(xù)形 成的相變層之間的界面質(zhì)量。
[0077] 請參考圖9,形成填充滿所述凹槽205 (請參考圖8)的絕緣材料層206,所述絕緣 材料層206還覆蓋介質(zhì)層200的表面。
[0078] 所述絕緣材料層206的材料為氧化硅、氮氧化硅、碳氧化硅、碳化硅或氮化硅。
[0079] 所述絕緣材料層206的形成方法可以是原子層沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝等。
[0080] 請參考圖10,以所述介質(zhì)層200作為停止層,對所述絕緣材料層206 (請參考圖8) 進(jìn)行平坦化,形成絕緣層206a,所述絕緣層206a的表面與介質(zhì)層200的表面齊平。
[0081] 采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝,對所述絕緣材料層206進(jìn)行平坦化,形成絕緣層206a。在 本發(fā)明的其他實(shí)施例中,也可以采用干法刻蝕工藝,對所述絕緣材料層進(jìn)行回刻蝕至暴露 出介質(zhì)層200的表面。
[0082] 由于所述凹槽205(請參考圖8)的尺寸較小,深寬比較大,在所述凹槽205內(nèi)填充 絕緣材料的過程中,容易在所述絕緣材料中形成空氣隙,從而使所述絕緣層206a內(nèi)具有空 氣隙,所述空氣隙內(nèi)的熱導(dǎo)率較低,從而降低了絕緣層206a整體的熱導(dǎo)率,減緩了金屬層 204通過絕緣層206a向外散熱的效率,進(jìn)而可以降低熱能的損耗,進(jìn)一步提高對于相變層 的加熱效率,降低相變存儲器的功耗。
[0083] 請參考圖11,在所述介質(zhì)層200、金屬層204a、絕緣層206a表面形成相變層300。
[0084]所述相變層300的材料為硫族化合物,具體的,可以是Si-Sb-Te、Ge-Sb-Te、 Ag-In-Te或Ge-Bi-Te等化合物。
[0085] 所述相變材料層300的沉積工藝可以為:化學(xué)氣相沉積工藝、原子層沉積工藝、低 壓化學(xué)氣相沉積工藝或等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積工藝。
[0086] 所述相變層300與金屬層204a之間的面積小于通孔201 (請參考圖3)的橫截面 積,即便在光刻分辨率的限制下,通孔201的橫截面積無法進(jìn)一步縮小,但是采用本實(shí)施例 中的方法,依舊可以減小所述金屬層204a與相變層300之間的接觸面積,減小相變層300 的受熱面積,并且,提高金屬層204a的電阻,提高加熱效率,從而降低相變存儲器的功耗。 [0087] 本實(shí)施例中,在形成通孔之后,在通孔內(nèi)壁表面形成犧牲層,然后再在所述犧牲層 表面形成金屬層,然后,刻蝕部分犧牲層形成凹槽,在所述凹槽內(nèi)形成絕緣層,使得金屬層 的頂部表面面積小于通孔頂部的橫截面積,從而降低相變層的受熱面積,降低相變存儲器 的功耗。
[0088] 本實(shí)施例還提供一種采用所述方法形成的相變存儲器。
[0089] 請參考圖11,為所述相變存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0090] 所述相變存儲器包括:襯底100;位于襯底100表面的介質(zhì)層200;位于介質(zhì)層200 內(nèi)穿透所述介質(zhì)層200的通孔;覆蓋通孔200內(nèi)壁表面的犧牲層203a和絕緣層206a,所述 絕緣層206a覆蓋通孔頂部