[发明专利]锗锑碲样品的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种锗锑碲样品的处理方法。

背景技术

目前，相变存储器(Phase-Change RAM，PC RAM)由于具有非易失性、循环寿命长、元件尺寸小、功耗低、可多级存储、高效读取、抗辐照、耐高低温、抗振动、抗电子干扰和制造工艺简单等优点，被认为最有可能取代目前的闪存(Flash)、动态随机存取存储器(DRAM)和静态存储器(SRAM)而成为未来半导体存储器主流产品。

作为PC RAM的主体，目前有多种合金材料，而锗锑碲(GST，GeSbTe)合金是公认的研究最多的最为成熟的相变材料。GST样品的结构示意图如图1所示。绝缘材料第一氧化硅层102形成于金属铝层101的表面，刻蚀第一氧化硅层102形成的通孔(via)103，穿过第一氧化硅层102停止在金属铝层101的表面，在通孔内填充金属钨；在第一氧化硅层102和金属钨的表面依次沉积氮化硅层104和第二氧化硅层102’，然后依次刻蚀第二氧化硅层102’和氮化硅层104，形成沟槽105，在沟槽105内填充的金属合金GST与其下层的金属钨相接触。在工艺开发调试过程中，也就是说在形成GST之后，需要用失效分析去准确表征工艺参数，如沟槽的特征尺寸、GST的填充能力等。首先需要制备扫描电镜样品，将样品切片，然后采用酸性或者碱性溶液对样品进行处理，以明显显示各薄膜层，如氧化硅层、铝层和沟槽的界面，从而在扫描电子显微镜(SEM)下获得上述准确的工艺参数。

需要注意的是，由于GST材料特性，处理时无论采用酸性还是碱性溶液，都会迅速和GST反应，尤其在薄膜层界面处反应更为迅速，图2为采用缓冲氧化硅腐蚀液(BOE)，即被氟化氨(NH₄F)缓冲的稀氢氟酸对GST样品进行处理后的效果示意图。图中GST样品，填充在沟槽内并未进行化学机械研磨，所以沟槽外有沉积的GST合金。椭圆线圈中为形成的空洞(void)缺陷。失效分析的其中一个目的就是要确定沟槽内GST的填充能力，而从图2可以看出，void恰好位于沟槽底部，无法确定该void是由于GST填充能力不佳引入的，还是由于化学预处理时引入的，因此无法做出准确地判断，提供准确的工艺参数。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：为失效分析提供准确的工艺参数。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种锗锑碲GST样品的处理方法，所述样品为在刻蚀氧化硅层形成的沟槽内填充GST的样品，在处理之后用于扫描电子显微镜下测试，所述样品处理在反应腔内利用物理溅射方法进行，所述反应腔内加速电压为2.5～4千电子伏；电流为80～120微安；通入反应腔内的气体为氩气。

所述处理时间为20～40秒。

由上述的技术方案可见，本发明的物理溅射处理方法，在反应腔内进行，该处理方法相对于现有技术来说，更平稳，既不会在界面产生void缺陷，还能够明显显示各薄膜层的界面，从而在扫描电子显微镜下获得上述准确的工艺参数。

附图说明

图1为GST样品的结构示意图。

图2为采用缓冲氧化硅腐蚀液对GST样品进行处理后的效果示意图。

图3为采用本发明的物理溅射方法，对GST样品进行处理后的效果示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明的核心思想是：针对GST样品的失效分析，采用物理溅射的处理方法，而不用现有的化学预处理方法，对GST样品进行处理，以明显显示各薄膜层的界面，从而在扫描电子显微镜(SEM)下获得准确的工艺参数。