DE102010060893A1

DE102010060893A1 - Loch-freies abgeschrägtes Heizelement für einen Phasenänderungsspeicher

Info

Publication number: DE102010060893A1
Application number: DE102010060893A
Authority: DE
Inventors: Soonwoo Cha; Jinwook Lee; Jong-Won Lee; Tim Minvielle
Original assignee: Cha Soonwoo Santa Clara; Lee Jinwook Santa Clara; Lee Jong-Won Santa Clara; Minvielle Tim Santa Clara
Current assignee: Micron Technology Inc
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2011-06-01
Also published as: CN102157683A; US20130286726A1; KR20110092204A; JP2011142306A; CN102157683B; US20110127485A1; US8470635B2; US9082969B2

Abstract

Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer integrierten Halbleiter-Schaltkreisvorrichtung und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Phasenänderungsspeichereinheit.

Description

Gebiet:
Der hier offenbarte Gegenstand betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer integrierten Halbleiter-Schaltkreisvorrichtung und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Phasenänderungsspeichereinheit.
Information:
Fortschritte in der Halbleiterverfahrenstechnologie resultieren im Allgemeinen in elektronischen Vorrichtungen mit zunehmend dichterer, höherer Kapazität, wie zum Beispiel Datenspeicher. Eine höhere Dichte kann zu Verringerungen in Eigenschaftsgrößen oder kritischen Dimensionen (CD) dieser elektronischen Vorrichtungen führen. Obwohl elektronische Vorrichtungen mit höherer Dichte ein willkommener Fortschritt sind, bringt das Herstellen dieser Vorrichtungen Herausforderungen mit sich. Zum Beispiel kann eine erhöhte Dichte, die in einem erhöhten Aspektverhältnis (L/D) von Halbleiterstrukturen, wie zum Beispiel Kontakt-ähnlichen Löchern, resultiert, zu Fehlstellen (”void”) (Loch (”keyhole”), Oberflächenriss (”seam”)) Problemen während eines Lücken-Füll-Verfahrens führen. Eine solche Fehlstelle kann einen Phasenänderungsspeicher (PCM) mehr als andere elektronische Vorrichtungen nachteilig beeinflussen: eine PCM Speicherzelle kann ein Heizelement beinhalten, an das Spannung angelegt werden kann, um Wärme zu erzeugen, um eine Phasenänderung von Chalkogenid-Material, das mit dem Heizelement in Kontakt steht, zu induzieren. Fehlstellen in einem Heizelement können das Heizelement während eines Arbeitszyklus einer Speicherzelle nicht nur physikalisch schädigen, sondern können ebenfalls das Ausmaß, in dem das Heizelement in der Lage ist, die Phase von Chalkogenid-Materialien in der PCM Speicherzelle zu ändern, beeinflussen. Entsprechend können diese Fehlstellen zu Verlässlichkeitsproblemen eines PCM führen.
Nicht beschränkende und nicht erschöpfende Ausführungsformen werden mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben werden, wobei sich durchgehend in den verschiedenen Figuren gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile beziehen, wenn nicht anders angegeben.
1 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Phasenänderungsspeichers gemäß einer Ausführungsform.
2 ist ein Flussdiagramm eines Herstellungsverfahrens gemäß einer Ausführungsform.
3 ist eine Schnittzeichnung einer Halbleiterstruktur gemäß einer Ausführungsform.
4 ist eine Schnittzeichnung einer Halbleiterstruktur gemäß einer anderen Ausführungsform.
5 und 6 zeigen Beispielgraphen gemäß einer Ausführungsform.
7 und 8 sind Draufsichten von geätzten Löchern gemäß einer Ausführungsform.
9 und 10 zeigen Beispielgraphen gemäß einer Ausführungsform.
11 und 12 sind Draufsichten von geätzten Löchern gemäß einer Ausführungsform.
13 und 14 zeigen Beispielgraphen gemäß einer Ausführungsform.
15 und 16 sind Draufsichten von geätzten Löchern gemäß einer Ausführungsform.
17 ist eine Schnittzeichnung einer Halbleiterstruktur gemäß einer Ausführungsform.
18 ist ein schematisches Diagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform einer Computeranlage veranschaulicht.
Bezugnahme in dieser Beschreibung auf ”eine (”one”) Ausführungsform” oder ”eine (”an”) Ausführungsform” bedeutet, das ein(e) bestimmte(s) Merkmal, Struktur oder Charakteristik, die (das) im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben ist, in mindestens einer Ausführungsform eines beanspruchten Gegenstands beinhaltet ist. Somit bezieht sich das Auftreten des Ausdrucks ”in einer Ausführungsform” oder ”eine Ausführungsform” an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise vollständig auf die gleiche Ausführungsform. Des Weiteren können die besonderen Merkmale, Strukturen oder Charakteristika in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden.
In einer Ausführungsform kann ein Verfahren zum Herstellen eines Teils einer Halbleiter-Vorrichtung das Abscheiden von TiSiN, das Löcher und/oder andere Fehlstellen vermeidet, beinhalten. Zum Beispiel kann TiSiN verwendet werden, um ein Heizelement einer Phasenänderungsspeicher-(PCM)-Zelle zu bilden. Ein solches Herstellungsverfahren kann eine oder mehrere bestimmte Ätzbedingungen beinhalten, um ein Heizelement mit abgeschrägten, geraden Seitenwänden zu erzeugen. In einem bestimmten Beispiel kann ein solches Heizelement durch ein TiSiN Lücken-Füll-Verfahren gebildet werden, um einen oberen Durchmesser von im wesentlichen 80 nm und einen unteren Durchmesser von im wesentlichen 50 nm zu haben, was einem Winkel von 81 Grad entspricht, obwohl der beanspruchte Gegenstand nicht auf diese Werte beschränkt ist. Ein solches Heizelement kann so hergestellt werden, wie im Detail unten beschrieben, damit Löcher und/oder andere Fehlstellen fehlen. Entsprechend kann ein solches Herstellungsverfahren für die PCM Herstellung vorteilhaft sein, wobei ein PCM Heizelement ein relativ hohes Aspektverhältnis beinhalten kann, um einen wesentlichen Widerstand für Heizzwecke aufrecht zu erhalten. Zum Beispiel können Löcher und/oder Fehlstellen in einem Heizelement vermieden werden, indem ein Aspektverhältnis (zum Beispiel Stapelhöhe) des Heizelements verringert wird, wobei ein solches Heizelement aber nicht ausreichend arbeiten kann, wenn er verringerten Widerstand hat. Somit können Ausführungsformen eines Herstellungsverfahrens, die unten beschrieben werden, in einem Loch-freien Heizelement resultieren, während ein relativ hohes Aspektverhältnis aufrecht erhalten wird.
Gemäß einer bestimmten Ausführungsform kann ein Herstellungsverfahren das Anpassen eines oder mehrerer physikalischer Parameter während des Ätzens und/oder des Abscheidens beinhalten, wie zum Beispiel Druck, Radiofrequenzstärke (RF) und/oder Temperatur. Wie oben erwähnt kann ein solches Verfahren in einem Loch-freien Heizelement resultieren, das abgeschrägte, gerade Seitenwände und relativ kleine kritische Dimensionen (CD), wie zum Beispiel einen oberen Durchmesser von im wesentlichen 80 nm und einen unteren Durchmesser von im wesentlichen 50 nm, hat, was einem Winkel von 81 Grad entspricht, obwohl erneut der beanspruchte Gegenstand nicht so beschränkt ist.
1 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Phasenänderungsspeichers 100 gemäß einer Ausführungsform. Ein solcher Teil ist gezeigt, um zwei Speicherzellen zu beinhalten, wobei jede Speicherzelle für veranschaulichende Zwecke in einem anderen Speicherzustand ist. Ein Halbleiter-Substrat 150 kann N-dotierte Bereiche 155 beinhalten, obwohl andere Konfigurationen, einschließlich der Verwendung von zum Beispiel P-dotierten Bereichen, verwendet werden können. Der Phasenänderungsspeicher 100 kann Wortleitungen 160, Bit-Leitung 105 und Bit-Leitungskontakt 110 beinhalten. Um einen Speicherzustand zu repräsentieren, kann ein Heizelement 145, das einen Teil des Phasenänderungsmaterials 125 kontaktiert, erwärmt werden, um einen Teil 140 des Phasenänderungsmaterials 125 zu schmelzen, welcher dann relativ schnell abgekühlt werden kann, um beispielsweise amorphes Germanium-Antimon-Tellurium (GST) zu umfassen. Ein solches amorphes Material kann einen relativ hohen Widerstand haben, was in einer hohen Widerstandsverbindung zu einem Kontakt 120 resultiert. Um einen anderen Speicherzustand zu repräsentieren, kann ein Heizelement 135, dass einen Teil des Phasenänderungsmaterials 115 kontaktiert, erwärmt werden, um einen Teil des Phasenänderungsmaterials 115 zu schmelzen, welcher dann relativ langsam abgekühlt werden kann, um ein polykristallines Material mit geringem Widerstand zu umfassen. Ein solches polykristallines Phasenänderungsmaterial 115 kann somit zu einer geringen Widerstandsverbindung zu einem Kontakt 120 führen. Natürlich sind Details eines solchen Teils eines PCM nur Beispiele und der beanspruchte Gegenstand ist nicht so beschränkt.
Wie in 1 gezeigt, kann ein Heizelement 135 während der Herstellung des Heizelements 135 und/oder des Heizelements 145 Fehlstellen 130 entwickeln. Diese Fehlstellen 130 können den Widerstand einer Verbindung zu einem Kontakt 120 nachteilig erhöhen, was zu Fehlfunktionen der Speicherzelle führt. Zum Beispiel kann bei einer solchen fehlerhaften Speicherzelle das Ändern der Speicherzustände und/oder das saubere Schreiben von Daten fehlschlagen. Somit kann das Eliminieren und/oder Reduzieren einer Größe/Anzahl dieser Fehlstellen 130 die Speicherzellenfunktion begünstigen.
2 ist ein Flussdiagramm eines Herstellungsverfahrens 200 gemäß einer Ausführungsform. Zum Beispiel kann ein Verfahren 200 verwendet werden, um einen Teil einer Speichereinheit zu bilden. Bei Block 210 kann eine dielektrische Schicht mit einer Ätzmaske, die eine Vielzahl von runden Löchern hat, maskiert werden. Eine solche dielektrische Schicht kann zum Beispiel ein Oxid umfassen. Bei einer bestimmten Ausführung kann das Platzieren dieser Löcher in einer Ätzmaske mit dem Platzieren einzelner Heizelemente für Speicherzellen einer PCM-Anordnung korrespondieren, obwohl der beanspruchte Gegenstand nicht so beschränkt ist. Bei Block 220 kann eine dielektrische Schicht gemäß einem Muster der Ätzmaske unter Verwendung eines Ätzgases geätzt werden, um Löcher mit abgeschrägten, geraden Seiten in der dielektrischen Schicht zu erzeugen. Hier können gerade Seiten Seiten eines geätzten Lochs, dass ein gerades Profil hat, das im Wesentlichen von einer Unterseite des geätzten Lochs zu einer Oberseite des geätzten Lochs gerade ist, umfassen. Mit anderen Worten können Seiten eines geätzten Lochs mit einem geraden Profil Seiten umfassen, die im Wesentlichen von einer Unterseite zu einer Oberseite des geätzten Lochs geradlinig und/oder im Wesentlichen ohne Kurven sind. In einem bestimmten Beispiel können Seiten eines so geätzten Lochs eine abgeschnittene konische Form umfassen, obwohl der beanspruchte Gegenstand nicht so beschränkt ist. Die Neigung dieser Seiten eines geätzten Lochs können durch einen Neigungswinkel relativ zu einer Unterseite und/oder Oberseite des geätzten Lochs oder relativ zu einer Achse des geätzten Lochs beschrieben werden. Zum Beispiel kann eine solche Achse eine zentrale vertikale Achse umfassen, die sich von der Unterseite zu der Oberseite des geätzten Lochs erstreckt, obwohl der beanspruchte Gegenstand nicht so beschränkt ist. Anschließend kann bei Block 230 ein Metall und/oder ein anderes Leitermaterial unter Verwendung eines Loch-Auffüll- oder Damaszierungs-Verfahrens in den Löchern abgeschieden werden, um Pfropfen (”plugs”) mit abgeschrägten, geraden Seiten zu bilden. Wie hier beschrieben können diesen Pfropfen ein Loch (”keyhole”) und/oder andere Fehlstellen fehlen.
3 ist eine Schnittzeichnung einer Halbleiterstruktur 300 gemäß einer Ausführungsform. Leitung 305 kann ein leitfähiges Material, wie zum Beispiel ein Metall, umfassen, auf dem eine Nitridschicht 320 abgeschieden werden kann. Eine Oxidschicht 325 kann zusammen mit der Nitridschicht 320 mindestens teilweise eine Titannitridschicht 315 umschließen. Bei einer bestimmten Ausführung kann ein Tantalnitrid 310 zwischen der Titannitrid-Leitung 315 und der Nitridschicht 320 und der Oxidschicht 325 gebildet werden. Eine zusätzliche Nitridschicht 328 und eine dielektrische Schicht 330 können eine Vielzahl von Titannitrid-Leitungen 315 bedecken. Bei einer Ausführung kann eine anti-reflektierende Bodenbeschichtung (BARC) 335 vor dem Photoresist 340 abgeschieden werden. Unter Verwendung einer Ätzmaske (nicht gezeigt) kann der Photoresist 340 gestaltet werden, um runde Löcher 345 bereitzustellen. Natürlich sind diese Details einer Halbleiter-Struktur nur Beispiele und der beanspruchte Gegenstand ist nicht so beschränkt.
4 ist eine Schnittzeichnung einer Halbleiterstruktur 400 gemäß einer anderen Ausführungsform. Die Halbleiter-Struktur 400 kann eine Struktur umfassen, die aus der Struktur 300 im Anschluss an ein Ätzverfahren, wie zum Beispiel bei Block 220, der in 2 gezeigt ist, durchgeführt, resultieren. Hier kann ein solches Ätzverfahren selektives Ätzen umfassen, um BARC 335 und eine dielektrische Schicht 330 zu ätzen, um in einer gestalteten BARC 435 bzw. einer gestalteten dielektrischen Schicht 430 zu resultieren. Die Nitridschicht 328 kann als eine Ätz-Stopp-Schicht während des Ätzverfahrens 220 dienen. Anschließend kann die Nitridschicht 328 entfernt werden, um Titannitrid-Leitungen 315 freizulegen. Die resultierenden geätzten Löcher 445 können abgeschrägte, gerade Seitenwände haben, obwohl diese Merkmale mindestens teilweise
von den Ätzbedingungen des Ätzverfahrens 220, wie im Detail unten beschrieben, abhängen können. Wie oben beschrieben, können abgeschrägte, gerade Seitenwände von geätzten Löchern 445, wenn mit einem Metall oder anderem Material gefüllt, die Bildung einer Loch-freien Halbleiter-Komponente, wie zum Beispiel ein PCM Heizelement, ermöglichen.
In einer Ausführungsform können geätzte runde Löcher, wie zum Beispiel die in 4 gezeigten geätzten Löcher 445, abgeschrägte, gerade Seitenwände haben, die durch einen oberen Durchmesser, einen unteren Durchmesser und/oder einen begleitenden Neigungswinkel beschrieben werden können. Hier wird eine Oberseite des geätzten Lochs 445 als das Ende des geätzten Lochs 445 definiert, von dem aus ein Ätzverfahren beginnt, während eine Unterseite des geätzten Lochs 445 als gegenüberliegend zu der Oberseite definiert wird. Hier wird ein Neigungswinkel als ein Winkel zwischen einer geraden, abgeschrägten Seitenwand des geätzten Lochs 445 und einer im Wesentlichen flachen Unterseite des geätzten Lochs 445 definiert. Entsprechend umfasst beispielsweise eine Seitenwand mit einem Neigungswinkel von 90.0 Grad eine vertikale Seitenwand (obwohl in einem solchen bestimmten Beispiel, diese Seitenwände nicht wirklich abgeschrägt sind).
Wie oben erwähnt, kann ein Seitenwand-Neigungswinkel des geätzten Lochs 445 bestimmt werden, zumindest teilweise, durch bestimmte Details eines Ätzverfahrens, das Verwendet wird, um die geätzten Löcher herzustellen. Zum Beispiel kann ein Ätzverfahren Parameter umfassen, wie zum Beispiel die chemische Auswahl des Ätzmittels, die Ätzdurchflussgeschwindigkeit, RF Leistung des Plasma-Ätzmittels, Ätzmittelkammerdruck und -temperatur, und/oder den Argongasdurchfluss in der Ätzmittelkammer, um nur ein paar Beispiele zu nennen. Bei einer Ausführung kann das Ätzmittel Fluor, Kohlenstoff und/oder Wasserstoff in Formen wie zum Beispiel CH₃F, CH₂F₂, CHF₃, CF₄, C₄F₈ und/oder C₄F₆ umfassen. Mehrere andere bestimmte Parameter können eine relativ wichtige Rolle bei der Bestimmung, zumindest teilweise, eines Neigungswinkels spielen. Diese bestimmten Parameter und ihre korrespondierenden Ätzbedingungen werden im Detail unten beschrieben.
5 zeigt einen Beispielgraphen 500 der Final Check Critical Dimension (FCCD) von geätzten Löchern, die gegen die Durchflussgeschwindigkeit des Ätzmittels C₄F₆, gemäß einer Ausführungsform, aufgetragen sind. Hier kann FCCD beispielsweise eine Messung einer CD nach einem Ätz-Asche-Reinigungs Teil eines Ätzverfahrens umfassen. Diese Messungen können für geätzte Löcher auf einem Halbleiterwafer durchgeführt werden. Bei einer Ausführung können verschiedene Teile eines Halbleiterwafers unabsichtlich leichten Variationen der Ätzbedingungen ausgesetzt sein. Um solche Variationen nachzuweisen, können einige der folgenden Messungen für geätzte Löcher in einem im Wesentlichen zentralen Bereich eines Halbleiterwafers durchgeführt werden, während andere Messungen in einem Beriech durchgeführt werden können, der im Wesentlichen nahe eines Randes des Halbleiterwafers ist. In der folgenden Beschreibung wird FCCD, das in einem Randbereich eines Halbleiterwafers gemessen wird, als Rand-FCCD bezeichnet, während FCCD, das in einem zentralen Bereich eines Halbleiterwafers gemessen wird, als Center-FCCD bezeichnet wird. Obwohl die aufgetragenen Linien linear sind, können diese Linien beispielsweise eine Linearisierung nicht-linearer Testergebnisse umfassen, und der beanspruchte Gegenstand ist nicht auf solche aufgetragene Werte oder Beziehungen beschränkt. Diese Graphen sind nur Beispiele von Messungen, um eine oder mehrere hier beschriebene Ausführungsformen zu veranschaulichen.
Zurückkehrend zu 5 ist Gerade 510 eine graphische Darstellung von Rand-FCCD gegenüber der Ätzmitteldurchflussgeschwindigkeit für einen unteren Durchmesser eines geätzten Lochs. Gerade 520 ist eine graphische Darstellung von Center-FCCD gegenüber der Ätzmitteldurchflussgeschwindigkeit für einen unteren Durchmesser eines geätzten Lochs. Gerade 530 ist eine graphische Darstellung von Rand-FCCD gegenüber der Ätzmitteldurchflussgeschwindigkeit eines oberen Durchmessers eines geätzten Lochs. Gerade 540 ist eine graphische Darstellung von Center-FCCD gegenüber der Ätzmitteldurchflussgeschwindigkeit eines oberen Durchmessers eines geätzten Lochs. Wie in 5 veranschaulicht, verringert sich der Durchmesser der Unterseite des geätzten Lochs mit einer schnelleren Geschwindigkeit als die Oberseite des geätzten Lochs, wenn sich eine Durchflussgeschwindigkeit das Ätzmittels C₄F₆ erhöht. Ein solcher Unterschied in der Geschwindigkeit kann in einem Neigungswinkel resultieren, der sich verringert, wenn sich beispielsweise die Durchflussgeschwindigkeit erhöht, wie in 6 gezeigt. Hier ist Gerade 610 eine graphische Darstellung eines Neigungswinkels gegenüber der Durchflussgeschwindigkeit des Ätzmittels C₄F₆ für geätzte Löcher in einem zentralen Bereich eines Halbleiter-Wafers und Gerade 620 ist eine graphische Darstellung eines Neigungswinkels gegenüber der Durchflussgeschwindigkeit des Ätzmittels C₄F₆ für geätzte Löcher in einem Randbereich eines Halbleiter-Wafers.
7 und 8 sind schematische Draufsichten von geätzten Löchern, die unter Verwendung verschiedener Durchflussgeschwindigkeiten des Ätzmittelgases C₄F₆ gemäß einer Ausführungsform hergestellt wurden. Zum Beispiel wurde für das geätzte Loch 77 eine Durchflussgeschwindigkeit von ungefähr 16 Standardkubikzentimetern (sccm) verwendet, wohingegen für das geätzte Loch 88 eine Durchflussgeschwindigkeit von ungefähr 10 sccm verwendet wurde. Die Innenkreise 7B und 8B repräsentieren Unterseiten der geätzten Löcher und die Außenkreise 7T und 8T repräsentieren Oberseiten der geätzten Löcher. Bei einer bestimmten Ausführung kann für eine bestimmte Lochtiefe der Neigungswinkel einer geraden Seitenwand eines geätzten Lochs durch einen Differenz zwischen den oberen und unteren Durchmessern eines geätzten Lochs bestimmt werden. Zum Beispiel hat bei gleichen Lochtiefen das geätzte Loch 88 einen größeren Neigungswinkel als das geätzte Loch 77, was mit der aufgetragenen Beziehung, die in 6 gezeigt ist, übereinstimmt. Natürlich sind diese aufgetragenen Beziehungen und andere Details in Bezug auf geätzte Löcher und Ätzverfahren nur Beispiele und der beanspruchte Gegenstand ist nicht so beschränkt.
9 zeigt einen Beispielgraphen 900 von FCCD von geätzten Löchern, die gegen die RF Leistung, aufgetragen sind gemäß einer Ausführungsform. Diese RF Leistung kann beispielsweise an das Ätzmittelgas C₄F₆ während eines Ätzverfahrens angelegt werden. Wie oben beschrieben kann FCCD beispielswiese eine Messung einer CD nach einem Ätz-Asche-Reinigungsteil eines Ätzverfahrens umfassen. Diese Messungen können für geätzte Löcher durchgeführt werden, die sich in einem zentralen oder einem Randbereich eines Halbleiter-Wafers befinden. Obwohl die aufgetragenen Geraden linear sind, können diese Geraden beispielsweise eine Linearisierung von nicht-linearen Testergebnissen umfassen und der beanspruchte Gegenstand ist nicht auf diese aufgetragenen Werte oder Beziehungen beschränkt. Gerade 910 ist eine graphische Darstellung von Rand-FCCD gegenüber der RF Leistung für einen unteren Durchmesser eines geätzten Lochs. Gerade 920 ist eine graphische Darstellung von Center-FCCD gegenüber der RF Leistung für einen unteren Durchmesser eines geätzten Lochs. Gerade 930 ist eine graphische Darstellung von Rand-FCCD gegenüber RF Leistung für einen oberen Durchmesser eines geätzten Lochs. Gerade 940 ist eine graphische Darstellung von Center-FCCD gegenüber RF Leistung für einen oberen Durchmessers eines geätzten Lochs. Wie in 9 veranschaulicht, vergrößert sich der Durchmesser der Unterseite des geätzten Lochs mit einer schnelleren Geschwindigkeit als die Oberseite des geätzten Lochs, wenn sich die RF Leistung für das Anwenden des Ätzmittels C₄F₆ erhöht. Ein solcher Unterschied in der Geschwindigkeit kann in einem Neigungswinkel resultieren, der sich vergrößert, wenn sich beispielsweise die RF Leistung erhöht, wie in 10 gezeigt. Hier ist Gerade 1010 eine graphische Darstellung eines Neigungswinkels gegenüber der RF Leistung für das Anwenden des Ätzmittels C₄F₆ für geätzte Löcher in einem zentralen Bereich eines Halbleiter-Wafers und Gerade 620 ist eine graphische Darstellung eines Neigungswinkels gegenüber der RF Leistung für das Anwenden des Ätzmittels C₄F₆ für geätzte Löcher in einem Randbereich eines Halbleiter-Wafers.
11 und 12 sind schematische Draufsichten von geätzten Löchern, die gemäß einer Ausführungsform unter Verwendung unterschiedlicher RF Leistungen für das Anwenden des Ätzmittelgases C₄F₆ hergestellt wurden. Zum Beispiel wurde für das geätzte Loch 11 eine RF Leistung von ungefähr 700 Watt verwendet, wohingegen für das geätzte Loch 22 eine RF Leistung von ungefähr 1500 Watt verwendet wurde. Die Innenkreise 11B und 12B repräsentieren Unterseiten von geätzten Löchern und die Außenkreise 11T und 12T repräsentieren Oberseiten von geätzten Löchern. Bei einer bestimmten Ausführung kann für eine bestimmte Lochtiefe der Neigungswinkel einer geraden Seitenwand eines geätzten Lochs durch einen Differenz zwischen den oberen und unteren Durchmessern eines geätzten Lochs bestimmt werden. Zum Beispiel hat bei gleichen Lochtiefen das geätzte Loch 22 einen größeren Neigungswinkel als das geätzte Loch 11, was mit der aufgetragenen Beziehung, die in 10 gezeigt ist, übereinstimmt. Natürlich sind diese aufgetragenen Beziehungen und andere Details in Bezug auf geätzte Löcher und Ätzverfahren nur Beispiele und der beanspruchte Gegenstand ist nicht so beschränkt.
13 zeigt gemäß einer Ausführungsform einen Beispielgraphen 1300 von FCCD von geätzten Löchern, die gegen verschiedene Ätzmittel aufgetragen sind. Die Ätzmittel können Fluor, Kohlenstoff und/oder Wasserstoff in Formen wie zum Beispiel CH₃F, CH₂F₂, CHF₃, CF₄, C₄F₈ und/oder C₄F₆ umfassen. Diese unterschiedlichen Ätzmittel können durch ihr chemisches Verhältnis von Kohlenstoff zu anderen Elementen beschrieben werden. Wie oben beschrieben kann FCCD beispielswiese eine Messung einer CD nach einem Ätz-Asche-Reinigungsteil eines Ätzverfahrens umfassen. Diese Messungen können für geätzte Löcher durchgeführt werden, die sich in einem zentralen oder einem Randbereich eines Halbleiter-Wafers befinden. Obwohl die aufgetragenen Geraden linear sind, können diese Geraden beispielsweise eine Linearisierung von nicht-linearen Testergebnissen umfassen und der beanspruchte Gegenstand ist nicht auf diese aufgetragenen Werte oder Beziehungen beschränkt. Gerade 1310 ist eine graphische Darstellung von Rand-FCCD gegenüber einem Ätzmitteltyp für einen unteren Durchmesser eines geätzten Lochs. Gerade 1320 ist eine graphische Darstellung von Center-FCCD gegenüber einem Ätzmitteltyp für einen unteren Durchmesser eines geätzten Lochs. Gerade 1330 ist eine graphische Darstellung von Rand FCCD gegenüber einem Ätzmitteltyp für einen oberen Durchmesser eines geätzten Lochs. Gerade 1340 ist eine graphische Darstellung von Center-FCCD gegenüber einem Ätzmitteltyp für einen oberen Durchmessers eines geätzten Lochs. Wie in 13 veranschaulicht, vergrößert sich der Durchmesser der Unterseite des geätzten Lochs mit einer schnelleren Geschwindigkeit als die Oberseite des geätzten Lochs, wenn sich das chemische Verhältnis von Kohlenstoff zu anderen Elementen eines Ätzmittels erhöht. Ein solcher Unterschied in der Geschwindigkeit kann in einem Neigungswinkel resultieren, der sich beispielsweise verringert, wenn sich das chemische Verhältnis von Kohlenstoff zu anderen Elementen erhöht, wie in 14 gezeigt. Hier ist Gerade 1410 eine graphische Darstellung eines Neigungswinkels gegenüber dem chemischen Verhältnis von Kohlenstoff zu anderen Elementen bei Ätzmitteln für geätzte Löcher in einem zentralen Bereich eines Halbleiter-Wafers und Gerade 1420 ist eine graphische Darstellung eines Neigungswinkels gegenüber dem chemischen Verhältnis von Kohlenstoff zu anderen Elementen bei Ätzmitteln für geätzte Löcher in einem Randbereich eines Halbleiter-Wafers.
15 und 16 sind schematische Draufsichten von geätzten Löchern gemäß einer Ausführungsform, die unter Verwendung verschiedener Ätzmittelgase hergestellt wurden. Zum Beispiel wurde für das geätzte Loch 55 das Ätzmittelgas CH₃F verwendet, wohingegen für das geätzte Loch 66 das Ätzmittelgas C₄F₆ verwendet wurde. Die Innenkreise 15B und 16B repräsentieren Unterseiten von geätzten Löchern und die Außenkreise 15T und 16T repräsentieren Oberseiten von geätzten Löchern. Bei einer bestimmten Ausführung kann für eine bestimmte Lochtiefe der Neigungswinkel einer geraden Seitenwand eines geätzten Lochs durch einen Differenz zwischen den oberen und unteren Durchmessern eines geätzten Lochs bestimmt werden. Zum Beispiel hat bei gleichen Lochtiefen das geätzte Loch 55 einen größeren Neigungswinkel als das geätzte Loch 66, was mit der aufgetragenen Beziehung, die in 14 gezeigt ist, übereinstimmt. Natürlich sind diese aufgetragenen Beziehungen und andere Details in Bezug auf geätzte Löcher und Ätzverfahren nur Beispiele und der beanspruchte Gegenstand ist nicht so beschränkt.
17 ist eine Schnittzeichnung einer Halbleiterstruktur 1700 gemäß einer Ausführungsform. Die Halbleiter-Struktur 1700 kann eine Struktur umfassen, die aus einer Struktur 400 im Anschluss an ein Ätzverfahren, wie es zum Beispiel bei Block 230, der in 2 gezeigt ist, durchgeführt wurde, resultiert. Nachdem der Photo-Resist 340 und BARC 435 durch ein Veraschungs- und Reinigungsverfahren entfernt wurden, kann das geätzte Loch 445 beispielsweise mit einem Metallpfropfen 1740 unter Verwendung eines Damaszierungsverfahrens gefüllt werden. Gerade, abgeschrägte Seitenwände des geätzten Lochs 445 können es dem Metallpfropfen 1740 ermöglichen, einer Größe und/oder Form des geätzten Lochs 445 ohne Löcher und/oder andere Fehlstellen zu entsprechen. Bei einer bestimmten Ausführung kann der Metallpfropfen 1740 TiSiN umfassen, das die Titannitrid-Leitung 315 kontaktiert, obwohl der beanspruchte Gegenstand nicht so beschränkt ist. In einem solchen Fall kann, wie oben diskutiert, der Metallpfropfen 1740 ein Heizelement für eine PCM-Zelle umfassen, obwohl der beanspruchte Gegenstand nicht so beschränkt ist.
18 ist ein schematisches Diagramm, das eine beispielhafte Ausführungsform einer Computeranlage 700 veranschaulicht, die zum Beispiel eine Speichereinheit 710 beinhaltet, die eine Anordnung von oben beschriebenen Speicherzellen umfassen kann. Eine Computervorrichtung 704 kann für irgendeine Vorrichtung, Gerät und/oder Maschine, die (das) konfigurierbar sein kann, um eine Speichereinheit 710 zu steuern, repräsentativ sein. Die Speichereinheit 710 kann eine Speichersteuerung 715 und einen Speicher 722 beinhalten. Beispielsweise, aber ohne Beschränkung, kann die Computervorrichtung 704 beinhalten: eine oder mehrere Computervorrichtungen und/oder -plattformen, wie zum Beispiel einen Desktop-Computer, einen Laptop-Computer, eine Workstation, eine Servervorrichtung oder ähnliches; eine oder mehrere Personal Computer- oder Kommunikationsvorrichtungen oder -geräte, wie zum Beispiel einen Organizer, eine Mobilkommunikationsvorrichtung oder ähnliches; ein Computersystem und/oder damit verbundene Dienstleistungsfähigkeit, wie zum Beispiel eine Datenbank oder Datenspeicher-Dienstleister/-system; und/oder eine Kombination davon.
Es sei angemerkt, dass alle oder Teile der verschiedenen Vorrichtungen, die in System 700 gezeigt sind, und Prozesse und Verfahren, die hier beschrieben sind, unter Verwendung von Hardware, Firmware, Software oder einer Kombination davon implementiert werden können oder diese auf andere Weise beinhalten. Somit kann beispielsweise, aber ohne Beschränkung, die Computervorrichtung 704 mindestens eine Recheneinheit 720, die operativ mit dem Speicher 722 über einen Bus 740 verbunden ist, und einen Host oder eine Speichersteuerung 715 beinhalten. Die Recheneinheit 720 ist repräsentativ für einen oder mehrere Schaltkreise, die konfigurierbar sind, um beispielsweise mindestens einen Teil der Datenrechenprozedur oder -prozesses durchzuführen. Beispielsweise, aber ohne Beschränkung, kann die Recheneinheit 720 einen oder mehrere Prozessoren, Controller, Mikroprozessoren, Mikrocontrollern, Anwendungs-spezifische integrierte Schaltkreise, digitale Signalprozessoren, programmierbare Logik-Vorrichtungen, feldprogrammierbare Gatteranordnungen und ähnliches oder irgendeine Kombination davon beinhalten. Die Recheneinheit 720 kann mit der Speichersteuerung 715 kommunizieren, um Speicher-bezogene Operationen, wie zum Beispiele Lesen, Schreiben und/oder Löschen, zu verarbeiten und/oder zu initiieren. Zum Beispiel kann die Recheneinheit 720 die Speichersteuerung 715 anweisen, einen Programmpuls auf eine oder mehrere bestimmte Speicherzellen in der Speichereinheit 710 anzuwenden. Die Recheneinheit 720 kann ein Betriebssystem beinhalten, das konfiguriert ist, mit der Speichersteuerung 715 zu kommunizieren. Ein solches Betriebssystem kann, zum Beispiel, Befehle generieren, die an die Speichersteuerung 715 über den Bus 740 gesendet werden sollen.
Der Speicher 722 ist für irgendeinen Datenspeicherungsmechanismus repräsentativ. Der Speicher 722 kann zum Beispiel einen Primärspeicher 724 und/oder einen Sekundärspeicher 726 beinhalten. Der Primärspeicher 724 kann zum Beispiel einen RAM-Speicher, einen ROM-Speicher etc. beinhalten. Während er in diesem Beispiel als von der Recheneinheit 720 getrennt veranschaulicht ist, sollte verständlich sein, dass der gesamte oder ein Teil des Primärspeichers 724 innerhalb der Recheneinheit 720 oder auf andere Weise damit benachbart/gekoppelt bereitgestellt sein kann.
Der Sekundärspeicher 726 kann zum Beispiel die gleiche oder eine ähnliche Art von Speicher wie der Primärspeicher und/oder eine oder mehrere Datenspeichervorrichtungen oder -system, wie zum Beispiel ein Diskettenlaufwerk, ein optisches Diskettenlaufwerk, ein Bandlaufwerk, ein Solid-State-Speicherlaufwerk, etc. beinhalten. Bei bestimmten Ausführungen kann der Sekundärspeicher 726 operative für ein Computer-lesbares Medium 728 empfänglich sein oder, um daran zu koppeln, auf andere Weise konfigurierbar sein. Das Computer-lesbare Medium 728 kann zum Beispiel jedes Medium beinhalten, das zugängliche Daten, Codes und/oder Instruktionen für eine oder mehrere der Vorrichtungen im System 700 tragen und/oder erzeugen kann.
Bei einer Ausführung kann die Recheneinheit 720 eine oder mehrere Anwendungen hosten und/oder ausführen, um Befehle an die Speichersteuerung 715 zu initiieren, um Information in einer Speichereinheit zu speichern und/oder Information aus einer Speichereinheit abzufragen. Diese Anwendungen können Textverarbeitungsanwendungen, Sprachkommunikationsanwendungen, Navigationsanwendungen usw. umfassen. Die Computervorrichtung 704 kann zum Beispiel einen Eingang/Ausgang 732 beinhalten. Der Eingang/Ausgang 732 ist für eine oder mehrere Vorrichtungen oder Merkmale, die konfigurierbar sein können, um menschliche und/oder Maschineneingaben zu akzeptieren oder auf andere Weise einzubringen, und/oder eine oder mehrere Vorrichtungen oder Merkmale, die konfigurierbar sein können, um menschliche und/oder Maschinenausgaben abzugeben oder auf andere Weise zu gewährleisten, repräsentativ. Beispielsweise, aber ohne Beschränkung, kann die Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 732 ein operativ konfiguriertes Display, Lautsprecher, Tastatur, Maus, Trackball, Touchscreen, Datenport, etc. beinhalten.
In der obigen detaillierten Beschreibung sind zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein genaues Verständnis des beanspruchten Gegenstands bereitzustellen. Es wird jedoch dem Durchschnittsfachmann verständlich sein, dass der beanspruchte Gegenstand ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen, sind Verfahren, Apparaten oder Systemen, die dem Durchschnittsfachmann bekannt wären, nicht im Detail beschrieben worden, um den beanspruchten Gegenstand nicht zu verschleiern.
Die Begriffe „und”, „und/oder” und „oder”, wie hier verwendet, können eine Vielzahl von Bedeutungen beinhalten, die mindestens teilweise vom Zusammenhang, in dem sie verwendet werden, abhängen werden. Typischerweise ist beabsichtigt, dass „und/oder” als auch „oder”, wenn verwendet, um eine Liste, wie zum Beispiel A, B oder C, zu assoziieren, A, B und C, hier verwendet im inklusiven Sinn, als auch A, B oder C, hier verwendet im exklusiven Sinne, bedeuten. Bezugnahme in dieser Beschreibung auf „eine („one”) Ausführungsform” oder „eine („a”) Ausführungsform” bedeutet, dass ein(e) bestimmte(s) Merkmal, Struktur oder Eigenschaft, die (das) in Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform des beanspruchten Gegenstands beinhaltet ist. Somit bezieht sich das Erscheinen des Ausdrucks „in einer Ausführungsform” oder „eine Ausführungsform” an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform. Des Weiteren können die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Charakteristiken in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden.
Während veranschaulicht und beschrieben wurde, was zurzeit als beispielhafte Ausführungsformen betrachtet wird, wird der Durchschnittsfachmann verstehen, dass verschiedene andere Modifikationen gemacht werden können und das Äquivalente substituiert werden können, ohne sich von dem beanspruchten Gegenstand zu entfernen. Zusätzlich können viele Modifikationen gemacht werden, um eine bestimmte Situation an die Lehren des beanspruchten Gegenstands anzupassen, ohne sich vom hier beschriebenen zentralen Konzept zu entfernen.
Deshalb ist es beabsichtigt, dass der beanspruchte Gegenstand nicht auf bestimmte offenbarte Ausführungsformen beschränkt ist, sondern das dieser beanspruchte Gegenstand ebenfalls alle Ausführungsformen, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen, und Äquivalente davon beinhaltet.

Claims

Eine Speichereinheit, die umfasst: ein Heizelement, das einen Teil eines Phasenänderungsmaterials kontaktiert, um mindestens einen Teil des Phasenänderungsmaterials selektiv zu schmelzen, wobei Seiten des Heizelements ein lineares Profil umfassen, und wobei die Seiten in Bezug auf eine Achse des Heizelements abgeschrägt sind.
Die Speichereinheit nach Anspruch 1, wobei das Phasenänderungsmaterial Germanium-Antimon-Tellur (GST) umfasst.
Die Speichereinheit nach Anspruch 1, wobei das Heizelement TiSiN umfasst.
Die Speichereinheit nach Anspruch 3, wobei die Seiten in Bezug auf die Achse des Heizelements in einem Winkel in einem Bereich von im wesentlichen 80 bis 81 Grad abgeschrägt sind.
Die Speichereinheit nach Anspruch 1, wobei das Heizelement ein erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende umfasst, das einen Querschnitt hat, der im wesentlichen kleiner ist als ein Querschnitt des ersten Endes.
Ein Verfahren zum Bilden einer Speichereinheit, das umfasst: – Maskieren einer dielektrischen Schicht mit einer Ätzmaske, die im wesentlichen runde Löcher hat; – Ätzen der dielektrischen Schicht unter Verwendung eines Ätzgases, um Löcher, die abgeschrägte, gerade Seiten haben, in der dielektrischen Schicht zu erzeugen; und – Abscheiden von Metall in den Löchern, die abgeschrägte, gerade Seiten haben, um einen Pfropfen mit abgeschrägten, geraden Seiten zu bilden.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Ätzgas Fluor und Kohlenstoff umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 7, das weiter umfasst: – Erhöhen des Verhältnisses des Kohlenstoffs zu Fluor, um einen Neigungswinkel der abgeschrägten, geraden Seiten zu verringern.
Das Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Ätzgas C₄F₆ umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei die dielektrische Schicht Oxid umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Abscheiden des Metalls während eines Damaszierungs-Verfahrens durchgeführt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 6, das weiter umfasst: – Verringern der RF Leistung eines Ätzers, der verwendet wird, um die dielektrische Schicht zu ätzen, um einen Neigungswinkel der abgeschrägten, geraden Seiten zu verringern.
Das Verfahren nach Anspruch 6, das weiter umfasst: – Erhöhen der Durchflussgeschwindigkeit des Ätzgases, um einen Neigungswinkel der abgeschrägten, geraden Seiten zu verringern.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Metall TiSiN umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Speicher einen Phasenänderungsspeicher umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Pfropfen ein Heizelement umfasst.
Ein System, das umfasst: – einen Prozessor, um eine oder mehrere Anwendungen, die in einer Speicherzellenanordnung gespeichert sind, auszuführen; und – einen Controller, um einen Schreib- und/oder einen Löschprozess in der Speicherzellenanordnung anzuwenden, wobei die Speicherzellenanordnung eine Speicherzelle umfasst, die ein Heizelement beinhaltet, das einen Teil eines Phasenänderungsmaterials kontaktiert, um mindestens einen Teil des Phasenänderungsmaterials selektiv zu schmelzen, wobei Seiten des Heizelements ein lineares Profil umfassen, und wobei die Seiten in Bezug auf eine Achse des Heizelements abgeschrägt sind.
Das System nach Anspruch 17, wobei das Phasenänderungsmaterial Germanium-Antimon-Tellur (GST) umfasst.
Das System nach Anspruch 17, wobei das Heizelement TiSiN umfasst.
Das System nach Anspruch 17, wobei das Heizelement ein erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende umfasst, das einen Querschnitt hat, der im Wesentlichen kleiner ist als ein Querschnitt des ersten Endes.