專(zhuān)利名稱(chēng)：氧化鎢阻變存儲(chǔ)器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種氧化鎢阻變存儲(chǔ)器的制造方法。
背景技術(shù)：
氧化鎢阻變存儲(chǔ)器是利用氧化鎢材料在電場(chǎng)作用下電阻值會(huì)發(fā)生可逆轉(zhuǎn)變而達(dá)到存儲(chǔ)目的的半導(dǎo)體元件。目前，氧化鎢阻變存儲(chǔ)器一般是通過(guò)鎢通孔氧化的方法來(lái)制備的，即在鎢通孔內(nèi)側(cè)的鈦層和鈦氮化合物阻擋層與頂部金屬電極之間形成氮化硅或氧化硅等絕緣材料的邊墻。這種工藝方法除了成本高以外，還存在下述問(wèn)題:在制備氧化鎢存儲(chǔ)單元的過(guò)程中，鎢通孔內(nèi)側(cè)的鈦層和鈦氮化合物阻擋層很容易與頂部金屬電極接觸，形成一個(gè)與氧化鎢存儲(chǔ)單元并聯(lián)的漏電通路，這會(huì)導(dǎo)致氧化鎢起不到阻變的作用，進(jìn)而對(duì)氧化鎢存儲(chǔ)單元的讀寫(xiě)操作產(chǎn)生干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種氧化鎢阻變存儲(chǔ)器的制造方法，它可以提高氧化鎢阻變存儲(chǔ)器的性能。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的氧化鎢阻變存儲(chǔ)器的制造方法，包括以下步驟:I)制作鎢通孔；2)干法刻蝕掉鎢通孔頂部側(cè)壁的鈦層和鈦氮化合物阻擋層；3)用有機(jī)酸清洗掉干法刻蝕后殘留的聚合物；4)高溫?zé)嵫趸幚恚阪u通孔頂部形成氧化鎢；5)通過(guò)光刻和干法刻蝕，形成氧化鎢阻變存儲(chǔ)單元；6)淀積金屬，通過(guò)光刻和干法刻蝕，形成頂層金屬布線(xiàn)。本發(fā)明通過(guò)在鎢通孔氧化前，先用高選擇比的干法刻蝕工藝，把鎢通孔側(cè)壁的鈦層和鈦氮化合物阻擋層去除掉一部分，這樣，鎢通孔氧化后，在鎢通孔側(cè)壁形成的氧化鎢就會(huì)隔離開(kāi)頂層金屬層與鎢通孔鈦氮化合物阻擋層，從而防止了漏電通路的產(chǎn)生，達(dá)到了提高氧化鎢阻變存儲(chǔ)器擦寫(xiě)操作窗口及可靠度的目的，同時(shí)，還簡(jiǎn)化了氧化鎢阻變存儲(chǔ)器的制造工藝。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的方法示意圖。圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:1:鶴通孔2:鈦層和鈦氮化合物阻擋層3:底層金屬線(xiàn)或硅
4:絕緣介質(zhì)層5:氧化鎢6、8:光刻抗蝕劑7:頂層金屬層9:基底
具體實(shí)施例方式為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效有更具體的了解，現(xiàn)結(jié)合圖示的實(shí)施方式，詳述如下:請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)施例的氧化鎢阻變存儲(chǔ)器的制造方法，其具體工藝流程為:步驟1，在底層金屬線(xiàn)或硅3上形成鎢通孔I結(jié)構(gòu)，如圖1(a)所示。步驟2，用干法刻蝕方法，部分刻蝕掉鎢通孔I側(cè)壁的鈦層和鈦氮化合物阻擋層2，如圖1 (b)所示。鈦層和鈦氮化合物阻擋層2的去除量一般在300埃米左右，只要能阻斷其與后面制作的頂層金屬層7接觸即可。本步干法刻蝕條件為:采用以氯氣(Cl2)和三氯化硼(BCl3)氣體為主的刻蝕氣體，壓力5 20毫托，上部電極功率500 1500W，下部電極功率100 200W?？涛g時(shí)間根據(jù)刻蝕速率調(diào)整(一般在10 20秒之間)，由于鈦和鈦氮化合物的刻蝕量較低，因此一般用低刻蝕速率，以保證高工藝窗口。在上述刻蝕條件下，鈦和鈦氮化合物對(duì)鎢具有高刻蝕選擇比(一般在100以上)，同時(shí)由于一般鈦層和鈦氮化合物阻擋層2的厚度也就在300埃米左右，且刻蝕時(shí)間比較短，因此本步驟在部分刻蝕鈦和鈦氮化合物過(guò)程中，不會(huì)導(dǎo)致鎢損失。步驟3，用有機(jī)酸(一般可以用氟化物有機(jī)化學(xué)藥液)把干法刻蝕后殘留的聚合物清洗干凈。由于高選擇比的干法刻蝕會(huì)引進(jìn)聚合物，考慮到無(wú)機(jī)酸會(huì)腐蝕金屬，因此，這里使用有機(jī)酸對(duì)聚合物進(jìn)行清洗。步驟4，在氧氣氣氛下，對(duì)基底9進(jìn)行一次溫度為400 800攝氏度的高溫?zé)嵫趸幚?，將鎢通孔I頂部的金屬鎢氧化，形成一層厚度為200 2000埃米的氧化鎢5，作為信息存儲(chǔ)層，如圖1(c)所示。由于鎢通孔I頂部側(cè)壁的鈦和鈦氮化合物已經(jīng)被干法刻蝕去除了，因此頂部的金屬鎢側(cè)壁也會(huì)被氧化，從而阻斷了鎢通孔內(nèi)鈦層和鈦氮化合物阻擋層2與后面制作的頂層金屬層7形成漏電通路。步驟5，在需要保留氧化鎢5的區(qū)域涂布光刻抗蝕劑6，如圖1(d)所示。步驟6，光刻并干法刻蝕，去除沒(méi)有光刻抗蝕劑6覆蓋區(qū)域的氧化鎢5層，形成氧化鎢5阻變存儲(chǔ)單元；刻蝕后，用干法或濕法去除殘留的光刻抗蝕劑6，如圖1(e)所示。本步干法刻蝕條件為:采用以SF6 (六氟化硫)、Ar (氬氣)和O2 (氧氣)為主的刻蝕氣體，壓力5 10毫托，上部電極功率300 1000W，下部電極功率10 200W，刻蝕時(shí)間和刻蝕速率根據(jù)氧化鎢的厚度決定。氧化鎢對(duì)鎢的刻蝕選擇比在4左右。步驟7，在絕緣介質(zhì)層4上淀積一層金屬(一般是鋁)，用光刻抗蝕劑8定義出頂層金屬層7的圖形，如圖1(f)所示。步驟8，通過(guò)光刻和干法刻蝕，形成頂層金屬層7的布線(xiàn)，如圖1(g)所示。
本步干法刻蝕條件為:采用以Cl2 (氯氣)、BCl3 (氯化硼)和CHF3 (三氟甲烷)為主的刻蝕氣體，壓力5 10毫托，上部電極功率700 1000W，下部電極功率70 200W，刻蝕時(shí)間和刻蝕速率根據(jù)金屬層的厚度決定。
權(quán)利要求
1.氧化鎢阻變存儲(chǔ)器的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)制作鶴通孔； 2)干法刻蝕掉鎢通孔頂部側(cè)壁的鈦層和鈦氮化合物阻擋層； 3)用有機(jī)酸清洗掉干法刻蝕后殘留的聚合物； 4)高溫?zé)嵫趸幚?，在鎢通孔頂部形成氧化鎢； 5)通過(guò)光刻和干法刻蝕，形成氧化鎢阻變存儲(chǔ)單元； 6)淀積金屬，通過(guò)光刻和干法刻蝕，形成頂層金屬布線(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)，所述鈦層和鈦氮化合物阻擋層的去除量為300埃米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)，干法刻蝕條件為:采用以氯氣和三氯化硼氣體為主的刻蝕氣體，壓力5 20毫托，上部電極功率500 1500W，下部電極功率 100 200W。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟2)，鈦和鈦氮化合物對(duì)鎢的刻蝕選擇比在100以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4)，高溫?zé)嵫趸幚淼臏囟葹?00 800攝氏度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟4)，所述氧化鎢的厚度為200 2000埃米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟5)，干法刻蝕條件為:采用以六氟化硫、氬氣和氧氣為主的刻蝕氣體，壓力5 10毫托，上部電極功率300 1000W，下部電極功率 10 200W。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟5)，氧化鎢對(duì)鎢的刻蝕選擇比為4。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟6)，干法刻蝕條件為:采用以氯氣、氯化硼和三氟甲烷為主的刻蝕氣體，壓力5 10毫托，上部電極功率700 1000W，下部電極功率70 200W。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氧化鎢阻變存儲(chǔ)器的制造方法，包括步驟1)制作鎢通孔；2)干法刻蝕掉鎢通孔頂部側(cè)壁的鈦層和鈦氮化合物阻擋層；3)用有機(jī)酸洗掉殘留聚合物；4)高溫?zé)嵫趸幚?，在鎢通孔頂部形成氧化鎢；5)光刻和干法刻蝕，形成氧化鎢阻變存儲(chǔ)單元；6)淀積金屬，通過(guò)光刻和干法刻蝕形成頂層金屬布線(xiàn)。該方法通過(guò)在鎢通孔氧化前，去除鎢通孔側(cè)壁的部分鈦層和鈦氮化合物阻擋層，使鎢通孔氧化后，在鎢通孔側(cè)壁能形成部分氧化鎢，隔離開(kāi)頂層金屬與鎢通孔的鈦層和鈦氮化合物阻擋層，從而避免了漏電通路的產(chǎn)生，提高了氧化鎢阻變存儲(chǔ)器的可靠性。
文檔編號(hào)H01L45/00GK103165812SQ20111042321
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者吳智勇, 郁新舉, 黃志剛 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司