專利名稱：刻蝕鍺銻碲合金材料的方法
刻蝕鍺銻碲合金材料的方法
技術領域：
本發明涉及集成電路制造領域，尤其涉及刻蝕鍺銻碲合金材料的方法。
背景技術：
相變存儲器是一種新型的數據存儲器件，利用相變合金層材料在晶態和非晶態之 間相互轉化時所表現出來的導電性差異來存儲數據。 目前的相變合金層材料通常采用鍺_銻_碲合金(Ge2Sb2Te5 :GST)作為相變合金 層材料。由于此種材料并不是傳統半導體工藝中的常見材料，因此在加工工藝中面臨很多 新的問題。 在采用等離子體刻蝕的方法對上述由GST材料構成的薄膜進行干法刻蝕的工藝 中，通常采用含有鹵素的氣體(例如氯氣)作為刻蝕氣體，將刻蝕氣體進行等離子化并通入 反應室的GST薄膜表面，實現對GST薄膜的刻蝕，從而獲得需要的圖形。
如圖1所示為現有技術中采用氯氣作為腐蝕氣體，進行腐蝕后得到的由GST材料 構成的圖形的剖面示意圖，包括半導體襯底110，布置于半導體襯底110表面的GST圖形 111和112，刻蝕阻擋結構121和122。在理想的情況下，GST圖形的側壁是陡直的，其橫截 面應當是矩形，如附圖1虛線所示。附圖2所示是采用現有技術獲得的GST圖形的橫截面 示意圖。由于氯氣的側向腐蝕作用，對刻蝕阻擋層下方的GST材料產生了側向腐蝕，因此將 GST圖形腐蝕成了梯形，具有傾斜的側壁，這是實際工藝中所不希望得到的結果。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種刻蝕鍺銻碲合金材料的方法，能夠避免 對GST材料的側向腐蝕，從而獲得具有陡直側壁的GST圖形。 為了解決上述問題，本發明提供了一種刻蝕鍺銻碲合金材料的方法，包括如下步 驟提供鍺銻碲合金層，所述鍺銻碲合金層布置于半導體襯底表面；在所述鍺銻碲合金層 的表面覆蓋刻蝕阻擋層；圖案化所述刻蝕阻擋層，以使預定部份的鍺銻碲合金層的表面暴 露出來；使暴露出的鍺銻碲合金層的表面浸沒于含有鹵素的刻蝕氣體以及鈍化劑的氣氛 中，所述含有鹵素的刻蝕氣體混合有鈍化劑，所述鈍化劑的化學式為CxHyF4x—y，其中x和y均 為整數，并且x > 0，0《y < 4x ;將刻蝕氣體激發成等離子體，以刻蝕鍺銻碲合金層。
作為可選的技術方案，所述含有鹵素的刻蝕氣體為氯氣。
作為可選的技術方案，所述鈍化劑的化學式中的x = 1或2。
作為可選的技術方案，所述刻蝕氣體含有CHF3。 作為可選的技術方案，所述含有鹵素的刻蝕氣體以及鈍化劑的氣氛中，含有鹵素 的刻蝕氣體的摩爾數等于CxHyF4x—y的摩爾數。 作為可選的技術方案，所述刻蝕阻擋層的材料為光刻膠。 作為可選的技術方案，所述含有鹵素的刻蝕氣體以及鈍化劑的氣氛中還含有氬氣。
本發明的優點在于，在刻蝕氣氛中加入了化學式為CxHyF4x—y的鈍化劑，可以在側壁 生成鈍化層，從而避免了對GST材料的側向腐蝕，獲得了具有陡直側壁的GST圖形。
附圖1與附圖2所示為現有技術中采用氯氣作為腐蝕氣體，進行腐蝕后得到的由 GST材料構成的圖形的剖面示意圖； 附圖3所示為本發明提供的刻蝕鍺銻碲合金材料的方法具體實施方式
的實施步 驟示意圖； 附圖4至附圖9所示為本發明提供的刻蝕鍺銻碲合金材料的方法具體實施方式
的 工藝流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明提供的刻蝕鍺銻碲合金材料的方法具體實施方式
做詳細 說明。 附圖2所示為本具體實施方式
的實施步驟示意圖，包括步驟S100，提供鍺銻碲 合金層，所述鍺銻碲合金層布置于半導體襯底表面；步驟S110，在所述鍺銻碲合金層的表 面覆蓋刻蝕阻擋層；步驟S120，圖案化所述刻蝕阻擋層，以使預定部份的鍺銻碲合金層的 表面暴露出來；步驟S130，使露出的鍺銻碲合金層的表面浸沒于含有鹵素的刻蝕氣體以及 鈍化劑的氣氛中，所述鈍化劑的化學式為CxHyF4x—"其中x和y均為整數，并且x > O，O《y < 4x ;步驟S140，將刻蝕氣體激發成等離子體，以刻蝕鍺銻碲合金層。
附圖3至附圖7所示為本具體實施方式
的工藝流程圖。 附圖3所示，參考步驟S100，提供鍺銻碲合金層220，所述鍺銻碲合金層220布置 于半導體襯底210表面。 所述半導體襯底210可以是硅襯底或者其他化合物半導體襯底。 附圖4所示，參考步驟SllO，在所述鍺銻碲合金層220的表面覆蓋刻蝕阻擋層
230。 所述刻蝕阻擋層230的材料是光刻膠。光刻膠作為刻蝕阻擋層的優點在于容易進 行圖形化。所述刻蝕阻擋層230的材料也可以是氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅等本領域內 常見的用于進行刻蝕阻擋的材料。 附圖5所示，參考步驟S120，圖案化所述刻蝕阻擋層230，以使預定部份的鍺銻碲 合金層220的表面暴露出來。 所述圖案化所述刻蝕阻擋層230的方法可以本領域內常見的光刻和刻蝕的方法， 此處不再贅述。 此步驟實施完畢后，于所述鍺銻碲合金層220的表面形成刻蝕阻擋圖形231和 232。 附圖6所示，參考步驟S130，使露出的鍺銻碲合金層的表面浸沒于含有鹵素的刻 蝕氣體以及鈍化劑的氣氛中，所述鈍化劑的化學式為CxHyF4x—"其中x和y均為整數，并且x > O，O《y < 4x。 所述含有鹵素的刻蝕氣體為氯氣，也可以是HF、HBr或者Br2等其他用于刻蝕鍺銻
4碲合金的氣體，或者是由上述氣體組成的混合物。 作為可選的技術方案，所述含有鹵素的刻蝕氣體以及鈍化劑的氣氛中還含有氬氣。 所述鈍化劑中，x = 1或2，即所述鈍化劑為含有一個碳或者兩個碳的烴類，其優 點在于保證所采用的鈍化劑在常溫下是氣體，易于輸運而無需進行氣化處理。若采用三個 碳以上的鈍化劑，則在輸運至鍺銻碲合金層表面的過程中需要進行加熱或者其他的氣化處理。 參考步驟S140，將刻蝕氣體激發成等離子體，以刻蝕鍺銻碲合金層。附圖7是刻蝕 之后的結構示意圖。 上述步驟為本領域常見的等離子體刻蝕方法，以采用氯氣為例，所采用的工藝條 件和參數可以是反應室壓力5 100mT(lmT = 0. 133Pa)、等離子體激發的源功率300 1200瓦、偏置功率50 800瓦、氯氣流量為2 30sccm(lsccm = 1毫升/分鐘)，氬氣流 量2 100sccm， CxHyF4x—y流量2 100sccm。 在刻蝕的過程中，采用含氟的烷烴C;HyF^y作為鈍化劑可以在鍺銻碲合金層220 的側壁22la、22lb、222a和222b的表面生成鈍化層，以保護鍺銻碲材料不受側向刻蝕，從而 形成具有陡直側壁的鍺銻碲圖形。實驗表明，采用CHF3作為鈍化劑獲得陡直側壁的效果最 佳，并且CHF3是一種化工領域的常用氣體，易于獲得，因此采用CHF3作為鈍化劑是一種優選 的方案。 由于含有鹵素的刻蝕氣體是反應物質，步驟SllO中所通入的刻蝕氣體中，所述含 有鹵素的刻蝕氣體以及氣氛中鈍化劑的比例相配合的情況下，兩者在發生化學反應的過程 中都恰好消耗完畢，因此可以獲得最佳的工藝效果。實驗表明，含有鹵素的刻蝕氣體的摩爾 數等于CxHyF4x—y的摩爾數的情況下，易于獲得陡直的側壁。附圖9為采用上述具體實施方式
后獲得的具有陡直側壁的鍺銻碲合金層圖形的掃描電鏡示意圖，包括襯底310、鍺銻碲圖形 320和刻蝕阻擋層330。與附圖2相比可以明顯的看出采用本具體實施方式
可以獲得具有 陡直側壁的鍺銻碲合金圖形。 以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為 本發明的保護范圍。
權利要求
一種刻蝕鍺銻碲合金材料的方法，其特征在于，包括如下步驟提供鍺銻碲合金層，所述鍺銻碲合金層布置于半導體襯底表面；在所述鍺銻碲合金層的表面覆蓋刻蝕阻擋層；圖案化所述刻蝕阻擋層，以使預定部份的鍺銻碲合金層的表面暴露出來；使暴露出的鍺銻碲合金層的表面浸沒于含有鹵素的刻蝕氣體以及鈍化劑的氣氛中，所述含有鹵素的刻蝕氣體混合有鈍化劑，所述鈍化劑的化學式為CxHyF4x-y，其中x和y均為整數，并且x＞0，0≤y＜4x；將刻蝕氣體激發成等離子體，以刻蝕鍺銻碲合金層。
2. 根據權利要求1所述的刻蝕鍺銻碲合金材料的方法，其特征在于，所述含有鹵素的 刻蝕氣體為氯氣。
3. 根據權利要求2所述的刻蝕鍺銻碲合金材料的方法，其特征在于，所述鈍化劑的化 學式中的x二 l或2。
4. 根據權利要求1 3任意一項所述的刻蝕鍺銻碲合金材料的方法，其特征在于，所述 刻蝕氣體含有CHF3。
5. 根據權利要求1 3任意一項所述的刻蝕鍺銻碲合金材料的方法，其特征在于，所述 含有鹵素的刻蝕氣體以及鈍化劑的氣氛中，含有鹵素的刻蝕氣體的摩爾數等于CxHyF4x—y的 摩爾數。
6. 根據權利要求1所述的刻蝕鍺銻碲合金材料的方法，其特征在于，所述刻蝕阻擋層 的材料為光刻膠。
7. 根據權利要求1所述的刻蝕鍺銻碲合金材料的方法，其特征在于，所述含有鹵素的 刻蝕氣體以及鈍化劑的氣氛中還含有氬氣。
全文摘要
一種刻蝕鍺銻碲合金材料的方法，包括如下步驟提供鍺銻碲合金層，所述鍺銻碲合金層布置于半導體襯底表面；在所述鍺銻碲合金層的表面覆蓋刻蝕阻擋層；圖案化所述刻蝕阻擋層，以使預定部份的鍺銻碲合金層的表面暴露出來；使暴露出的鍺銻碲合金層的表面浸沒于含有鹵素的刻蝕氣體以及鈍化劑的氣氛中，所述含有鹵素的刻蝕氣體混合有鈍化劑，所述鈍化劑的化學式為CxHyF4x-y，其中x和y均為整數，并且x＞0，0≤y＜4x；將刻蝕氣體激發成等離子體，以刻蝕鍺銻碲合金層。本發明的優點在于，在刻蝕氣氛中加入了化學式為CxHyF4x-y的鈍化劑，可以在側壁生成鈍化層，從而避免了對GST材料的側向腐蝕，獲得了具有陡直側壁的GST圖形。
文檔編號C23F4/00GK101768743SQ20081020483
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月30日 優先權日2008年12月30日
發明者萬旭東, 馮高明, 吳關平, 徐成, 楊左婭, 謝志峰 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司