[发明专利]一种半导体器件及其制造方法、电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法、电子装置。

背景技术

相变存储器(PCM)是一种具有高读取/写入速度的存储器，其广泛应用于集成电路中。集成相变存储器的关键步骤是形成用于连通金属电极和相变材料层的底部电极(Bottom Electrode),底部电极从相变材料层的底部接触相变材料层。当一定强度的电流经过底部电极时，底部电极产生焦耳热以改变相变材料层的相变状态，从而控制相变存储器的工作状态，即相变材料层由非晶态转变到晶态时实现相变存储器的写入数据的功能，相变材料层由晶态转变到非晶态时实现相变存储器的读出数据的功能。

形成底部电极后，沉积与底部电极接触的相变材料层。相变材料层的材料通常为GeSbTe(GST)，在对相变存储器执行复位(RESET)操作时，会发生失效现象。

因此，需要提出一种方法，以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有层间介电层，在所述层间介电层中形成有通孔；形成完全填充所述通孔的底部电极材料层；沉积相变材料层，覆盖所述底部电极材料层，所述相变材料层的材料为掺氮的GeSbTe。

在一个示例中，所述沉积为物理气相沉积。

在一个示例中，所述沉积的氮源为氮气，氮气和氩气的体积比大于27:3。

在一个示例中，实施所述沉积后，还包括实施湿法清洗的步骤，以去除附着于所述相变材料层表面的杂质。

在一个示例中，所述湿法清洗在室温下进行。

在一个示例中，实施所述湿法清洗后，还包括图形化所述相变材料层的步骤。

在一个示例中，所述图形化相变材料层的步骤包括：在所述相变材料层上依次形成硬掩膜层、先进图案化层、覆盖层和光刻胶层；以所述光刻胶层为掩膜，依次蚀刻所述覆盖层、所述先进图案化层、所述硬掩膜层和所述相变材料层；实施所述蚀刻后，采用灰化工艺去除所述光刻胶层、所述覆盖层和所述先进图案化层。

在一个示例中，在图形化所述相变材料层后，还包括在所述相变材料层上形成顶部金属电极的步骤。

在一个实施例中，本发明还提供一种半导体器件，包括：半导体衬底，位于所述半导体衬底上的层间介电层，位于所述层间介电层中的通孔，位于所述通孔内的底部电极材料层，位于所述底部电极材料层上的相变材料层，所述相变材料层的材料为掺氮的GeSbTe。

在一个实施例中，本发明还提供一种电子装置，所述电子装置包括所述半导体器件。

根据本发明，在实施后段制造工艺时，构成所述相变材料层的GeSbTe的组分将保持稳定。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1A-图1G为根据本发明示例性实施例一的方法依次实施的步骤所分别获得的器件的示意性剖面图；

图2为根据本发明示例性实施例一的方法依次实施的步骤的流程图。

具体实施方式

经研究发现，现有技术中相变存储器执行复位(RESET)操作时会发生失效现象，其根源在于，在实施后段制造工艺(BEOL)时，与电相关的工艺以及热处理工艺会使GeSbTe的组分发生变化，进而对相变材料层的晶态转变造成障碍。

更进一步的，本发明的实施例中，相变材料层选择掺氮的GeSbTe材料，由于掺氮的GeSbTe材料具有耐受与电相关的工艺以及热处理工艺对Ge迁移的影响的特点，可以避免上述问题的产生。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。