氧等离子体灰化作用对相变存储器氮化钛底电极阻值的影响

相变存储器被认为是最有希望成为下一代的非易失性存储器。为了降低相变存储器单元写功耗的需求,相变单元底电极选用具有低热导以及合适电导的氮化钛材料。然而,在相变存储器40纳米工艺节点制造过程中,用氧等离子体灰化光阻剂这一工艺过程使得氮化钛底电极表面被氧化,从而导致底电极阻值非常高并且阻值非常分散。本文主要研究了氮化钛电极的氧化过程,发现随着氧等离子体灰化时间的增加,二氧化钛层的厚度逐渐增加,并且从非晶态转化为晶态。当二氧化钛层的厚度为4~5纳米时,氮化钛底电极接触通孔阻值几乎是纯氮化钛底电极阻值的三倍,这导致了相变存储器单元的失效。我们通过化学机械抛光工艺有效地去除了二氧化钛层,使得氮化钛底电极的阻值从1E5 欧姆/通孔恢复到正常值6E2欧姆/通孔,并成功地得到了均匀分布的底电极阻值。     

相变材料等离子体刻蚀的研究进展

首先综述了相变材料等离子体刻蚀技术的研究进展,然后讨论了影响相变材料等离子体刻蚀的主要工艺参数,如线圈功率、腔体气压、偏压、刻蚀气体及气体比例等,进而解释了工艺参数与刻蚀结果的依赖关系。同时采用多种分析手段,对相变材料在等离子体刻蚀工艺中产生的刻蚀损伤进行了分类和表征,并基于该分析结果提出了工艺优化方案。最后总结了相变材料等离子体刻蚀技术的反应机理,相变材料的刻蚀是自发反应与离子辅助化学反应相结合的过程,同时物理溅射与低挥发性产物的离子激发脱附也起着重要的辅助作用。