交叉點存儲器及其制造方法技術

本發明專利技術大體上涉及集成電路裝置，且特定來說，本發明專利技術涉及交叉點存儲器陣列及其制造方法。在一個方面中，一種制造交叉點存儲器陣列的方法包括：形成包含第一活性材料及所述第一活性材料上的第二活性材料的存儲器單元材料堆疊，其中所述第一活性材料及所述第二活性材料中的一者包括存儲材料且所述第一活性材料及所述第二活性材料中的另一者包括選擇器材料。制造交叉點陣列的所述方法進一步包括圖案化所述存儲器單元材料堆疊，其包含：蝕刻穿過所述存儲器單元材料堆疊的所述第一活性材料及所述第二活性材料中的至少一者；在蝕刻穿過所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述一者之后，使保護襯墊形成于所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述至少一者的側壁上；以及在使所述保護襯墊形成于所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述一者的所述側壁上之后，進一步蝕刻所述存儲器單元材料堆疊。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本文中所揭示的標的物大體上涉及集成電路裝置，且尤其涉及交叉點存儲器陣列及其制造方法。
技術介紹
一般來說，交叉點存儲器陣列是指具有存儲器元件的存儲器陣列，所述存儲器元件安置且電連接于第一組導線(例如，字線)與第二組導線(例如，位線)(其與第一組導線重疊且交叉)之間的交叉接點處。一些交叉點存儲器陣列并入有其電阻可由橫跨所述存儲器元件施加的信號變化的材料。電阻變化材料的實例包含相變材料。制造交叉點存儲器陣列可包含：圖案化具有呈堆疊配置的多個元件的存儲器元件。圖案化存儲器元件(其通常涉及蝕刻材料堆疊的至少部分以形成堆疊結構，例如線堆疊)可導致不良影響，例如損壞及污染被蝕刻的堆疊結構的側壁。因此，需要可最小化此不良影響的制造方法。附圖說明在本說明書的結尾部分中特別指出所主張的標的物。然而，可通過參考結合附圖來閱讀的以下詳細描述而更好地理解組織及/或操作方法，以及其某些目的、特征及/或優點，其中：圖1是根據一些實施例的存儲器單元的示意性三維圖。圖2A到2N是根據一些實施例的在各種制造階段的存儲器單元的中間結構的示意性三維圖。圖3A到3C是根據一些實施例的存儲器單元的結構的橫截面圖，其中橫截面取自y-z平面。圖4是根據一些實施例的存儲器單元的結構的橫截面圖，其中橫截面取自x-z平面。圖5A到5C是根據一些實施例的存儲器單元的結構的橫截面圖，其中橫截面取自y-z平面。圖式中的特征未必按比例繪制且可在不同于所說明的方向的方向上延伸。雖然說明各種軸及方向來促進本文中的論述，但應了解，特征可在不同方向上延伸。具體實施方式如上文所提及，交叉點存儲器陣列一般是指具有存儲器單元的存儲器陣列，所述存儲器單元安置且電連接于第一組導線(例如，字線)與第二組導線(例如，位線)(其與所述第一組導線重疊且交叉)之間的交叉接點處。所述存儲器單元可響應于信號而改變其存儲器狀態，所述信號可為電信號，例如電壓或電流脈沖。一些存儲器單元(有時稱為電阻變化單元)并入有電阻變化材料，所述電阻變化材料的電阻可由通過連接到所述電阻變化材料的所述第一導線及所述第二導線提供的電信號改變。此類電阻變化材料的一個類別是相變材料類別，例如(但不限于)硫族化物材料。交叉點存儲器陣列中的存儲器單元可包含布置成堆疊配置的多個元件。舉例來說，存儲器單元可包含存儲元件及選擇器元件，且也可包含電極，所述電極連接所述存儲元件及所述選擇器元件且進一步將所述存儲元件及所述選擇器元件連接到導線。此類電極可用于防止相鄰功能元件之間的反應或相互擴散，但可根據所選材料而不采用所述電極。圖案化具有多個元件的存儲器單元(其通常涉及蝕刻材料堆疊的至少部分以形成堆疊結構，例如線堆疊)可導致不良影響，例如損壞及/或交叉污染被蝕刻的所述堆疊結構的側壁。舉例來說，在蝕刻期間，存儲元件或選擇器元件中的一者的側壁可受化學及/或物理損壞。交叉污染可由于將經蝕刻材料及/或蝕刻副產物中的一者再沉積到另一元件上發生。舉例來說，來自選擇器材料的元素可污染存儲材料的側壁，或反之亦然。類似損壞及/或交叉污染可發生于存儲元件或選擇器元件的材料、電極材料、導線材料、或可作為堆疊蝕刻過程的部分受到蝕刻的任何其它材料中的一或多者中。另外，可在后續過程中熱“驅入(drive-in)”污染物，借此引起對最終裝置特性以及制造產率的非所要不良影響。因此，需要可最小化此類不良影響的制造方法。一種根據一些實施例的制造存儲器裝置的方法包括：形成存儲器單元材料堆疊；及圖案化所述存儲器單元材料堆疊。形成所述存儲器單元材料堆疊包含：形成(例如，沉積)第一活性材料及所述第一活性材料上的第二活性材料。在一些實施例中，所述第一活性材料及所述第二活性材料中的一者包括存儲材料且所述第一活性材料及所述第二活性材料中的另一者包括選擇器材料。圖案化所述存儲器單元材料堆疊可包含：蝕刻穿過所述存儲器單元材料堆疊的部分，例如蝕刻穿過所述存儲器單元材料堆疊的所述第一活性材料及所述第二活性材料中的至少一者；以及在完成整個存儲器單元材料堆疊的蝕刻之
前，使保護襯墊形成于側壁上。在形成所述保護襯墊之后，所述單元材料堆疊可進一步經蝕刻以完成所述單元堆疊蝕刻。因此，在所述單元堆疊的進一步蝕刻期間，側壁覆蓋有所述保護襯墊的所述存儲器單元堆疊的部分受到保護，使得可在所述單元堆疊的進一步蝕刻期間被放出的蝕刻產物被防止污染側壁覆蓋有所述保護襯墊的部分。蝕刻可為干式蝕刻，其包含物理蝕刻、化學蝕刻或兩者的組合(如反應性離子蝕刻中)。圖1描繪根據一個實施例的交叉點存儲器陣列中的存儲器單元10。圖1中的存儲器單元10是電阻變化存儲器單元，其布置成在y方向上延伸的列線20與在x方向上延伸的行線22之間的堆疊配置。雖然說明插入于一個列線20與一個行線22之間的單個存儲器單元10，但應理解，存儲器陣列可包含形成于多個列線20與多個行線22之間的多個交叉點處的額外存儲器單元。依照業界慣例，列線20可替代地稱為位線或數字線，或更一般來說，稱為存取線，且行線22可替代地稱為字線，或更一般來說，也稱為存取線，但這些名稱也可顛倒。行線22及列線20是導線，其經配置以在陣列中的單元與驅動器電路之間載送電信號，例如(舉例來說)電壓或電流脈沖。存儲器單元10包含存儲器單元堆疊30，其包含選擇器元件38及存儲元件34，且在所說明的實施例中，這些元件由中間電極36分離。存儲器單元堆疊30另外包含選擇器元件38與行線22之間的第一電極40及列線20與存儲元件34之間的第二電極32。從圖1的所說明實施例修改的實施例是可能的。舉例來說，雖然圖1中所說明的實施例展示第一電極40(其經配置為橫向地局限于一個維度上且在列線22上方沿x方向延伸的線結構)及第二電極32(其經配置為橫向地局限于兩個維度上的結構)，但相反配置是可能的，其中第一電極40經配置為橫向地局限于兩個維度上的結構且第二電極32經配置為橫向地局限于一個維度上且在行線20下方沿y方向延伸的線結構。在其它實施例中，第一電極40及第二電極32兩者可橫向地局限于一個或兩個維度上。另外，在其它實施例中，堆疊配置內的存儲元件34及選擇器元件38的位置可彼此互換。在其它實施例中，可省略選擇器元件38。在其它實施例中，可根據鄰近存儲材料、選擇器材料及導線材料的兼容性或反應性而省略第一電極、第二電極及中間電極中的任何者。另外，“行”及“列”名稱是可互換的，且行及列一般是垂直的，但可以除90°之外的角度彼此交叉。存儲元件34的實例包含基于硫族化物的相變存儲元件、電阻式隨機存取存儲器(RRAM)存儲元件(例如，NiO、HfO2、ZrO2、Cu2O、TaO2、Ta2O5、TiO2、SiO2、Al2O3)、導電橋接式隨機存取存儲器(CBRAM)存儲元件(例如，摻雜金屬的硫族化物)及/或自旋轉移力矩隨機存取存儲器(STT-RAM)存儲元件，以及其它類型的存儲元件。選擇器元件38的實例包含兩端裝置(例如，開關)，例如二極管、雙向閾值開關(OTS)、隧道結或混合型離子-電子導電開關(MIEC)，以及其它兩端裝置。替代地，選擇器元件38的實例包含三端裝置(例如，開關)，例如場效應晶體管(FET)或雙極結型晶體管(BJT)，以及其它切換元件。在一些實施例中，存儲元本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制造存儲器裝置的方法，其包括：提供襯底；使存儲器單元材料堆疊形成于所述襯底上，所述存儲器單元包含第一活性材料及所述第一活性材料上的第二活性材料，其中所述第一活性材料及所述第二活性材料中的一者包括存儲材料且所述第一活性材料及所述第二活性材料中的另一者包括選擇器材料；圖案化所述存儲器單元材料堆疊，其中圖案化包含：蝕刻穿過所述存儲器單元材料堆疊的所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述一者，在蝕刻穿過所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述一者之后，使保護襯墊形成于所述第一活性材料及所述第二活性材料中的至少一者的側壁上，及在形成所述保護襯墊之后，進一步蝕刻穿過所述存儲器單元材料堆疊的所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述另一者。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.02.25 US 14/189,4901.一種制造存儲器裝置的方法，其包括：提供襯底；使存儲器單元材料堆疊形成于所述襯底上，所述存儲器單元包含第一活性材料及所述第一活性材料上的第二活性材料，其中所述第一活性材料及所述第二活性材料中的一者包括存儲材料且所述第一活性材料及所述第二活性材料中的另一者包括選擇器材料；圖案化所述存儲器單元材料堆疊，其中圖案化包含：蝕刻穿過所述存儲器單元材料堆疊的所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述一者，在蝕刻穿過所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述一者之后，使保護襯墊形成于所述第一活性材料及所述第二活性材料中的至少一者的側壁上，及在形成所述保護襯墊之后，進一步蝕刻穿過所述存儲器單元材料堆疊的所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述另一者。2.根據權利要求1所述的方法，其中形成所述保護襯墊包括：形成由碳氟化合物形成的襯墊。3.根據權利要求1所述的方法，其中形成所述保護襯墊包括：使用包含C及F的等離子體及碳氟化合物反應物來沉積碳氟化合物。4.根據權利要求1所述的方法，其中形成所述保護襯墊包括：使用等離子體來沉積及蝕刻碳氟化合物以形成間隔物結構。5.根據權利要求1所述的方法，其中形成所述保護襯墊包括：使用等離子體在干式蝕刻腔室中進行沉積。6.根據權利要求5所述的方法，其中在無需將外部偏壓施加到所述襯底的情況下執行沉積所述保護襯墊。7.根據權利要求5所述的方法，其中在所述干式蝕刻腔室中原位執行蝕刻穿過所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述至少一者及形成所述保護襯墊。8.根據權利要求7所述的方法，其中在所述干式蝕刻腔室中原位執行進一步蝕刻穿過所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述另一者。9.根據權利要求1所述的方法，其中蝕刻穿過第一活性材料及第二活性材料中的所述至少一者界定多個部分經蝕刻線，且形成所述保護襯墊包括在相同垂直高度處沉積所述部分經蝕刻線的寬度的約5％到約25％之間的厚度。10.根據權利要求1所述的方法，其中進一步蝕刻穿過所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述另一者包括：間隔物蝕刻所述保護襯墊以使保護襯墊間隔物留于第一活性材料及第二活性材料中的所述一者的所述側壁上。11.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括，在進一步蝕刻所述存儲器單元材料堆疊之后，從第一活性材料及第二活性材料中的所述一者的所述側壁移除所述保護襯墊。12.根據權利要求11所述的方法，其進一步包括，在進一步蝕刻所述存儲器單元材料堆疊之后，使電介質密封襯墊形成于第一活性材料及第二活性材料中的所述一者的側壁上及形成于所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述另一者的側壁上。13.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括，在進一步蝕刻所述存儲器單元材料堆疊之后，使用間隙填充電介質來填充鄰近于所述存儲器單元材料堆疊的間隙。14.根據權利要求1所述的方法，其中所述存儲器裝置是相變存儲器裝置，且其中所述第一活性材料包括第一硫族化物組合物且所述第二活性材料包括第二硫族化物組合物。15.根據權利要求14所述的方法，其中第一活性材料及第二活性材料中的所述一者包括存儲元件且所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述另一者包括選擇器元件，其中所述選擇器元件包括As及Se中的至少一者。16.根據權利要求1所述的方法，其中所述存儲器單元材料堆疊進一步包含下電極材料、中間電極材料及上電極材料，其中所述第一活性材料插入于所述上電極材料與所述中間電極材料之間，且其中所述第二活性材料插入于所述下電極材料與所述中間電極材料之間，其中蝕刻穿過所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述至少一者進一步包含：停止于所述中間電極材料中以暴露所述中間電極材料的側壁的至少部分，其中形成保護襯墊進一步包含：使所述保護襯墊形成于所述中間電極材料的側壁的所述至少部分上，且其中進一步蝕刻進一步包含在形成所述保護襯墊之后蝕刻所述中間電極材料的剩余部分，且進一步包含在蝕刻穿過所述第一活性材料及所述第二活性材料中的所述另一者之后蝕刻所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬歇羅·瑞法西歐，薩穆埃萊·西雅瑞羅，法比歐·佩里茲，因諾琴佐·托爾托雷利，羅伯托·索馬斯基尼，克里斯蒂娜·卡塞拉托，里卡爾多·莫塔德利，
申請(專利權)人：美光科技公司，
類型：發明
國別省市：美國;US