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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及半导体,并且更具体地,涉及在半导体芯片中形成与逻辑器件相邻的基于柱的存储器阵列的接触。
技术介绍
1、如今增加计算功能需要更多的器件电路和更快的计算机系统和应用的处理速度。具体地,深度神经网络的使用在许多最终使用的计算机应用中变得普遍。深度神经网络通常用于人工智能(ai)应用中。深度神经网络的训练对执行具有深度神经网络的ai应用的计算机系统中的存储系统提出了重大需求。对高性能存储器系统的不断增加的需求持续驱动存储器芯片中的新型及高级存储器装置的发展。
2、非易失性存储器(nvm)或非易失性储存器是一种即使在移除电力之后也可保留所存储的信息的计算机存储器。非易失性存储器通常指半导体存储器芯片中的储存器,其通常将数据存储在由浮栅金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)组成的浮栅存储器单元中,包括闪存储存器,诸如nand闪存和固态驱动器(ssd)。
3、nvm的高级存储器器件的发展包括nvm存储器器件的几个新技术发展。磁阻随机存取存储器(mram)是使用由磁性和非磁性堆叠材料的多个薄层形成的磁性隧道结(mtj)来将数据存储在磁域中的一种非易失性随机存取存储器。电阻式随机存取存储器(rram或reram)器件通过改变跨介电固态材料的电阻来工作。相变随机存取存储器(pcram或pcm)使用相变材料以存储和检索数据,该相变材料通常具有至少两个相:晶相和无定形相,对于设置和重置状态具有非常不同的电特性。
4、在当前计算机应用中对高性能存储器系统的需求也驱使存储器器件的密度增加。减小存
技术实现思路
1、本专利技术的实施例提供了用于垂直结构之间的电介质间隙填充材料的自调平、可流动的介电材料,以用于许多新兴的非易失性存储器器件,这些非易失性存储器器件被形成为具有用于增加存储器器件密度的垂直结构或柱。本专利技术的实施例使用自调平介电材料来在器件接触形成之前和之后提供半导体结构的存储器区域和逻辑区域中的平坦电介质表面。多个接触的第一部分各自连接到位于半导体结构的存储器区域中的基于柱的存储器器件的阵列中的基于柱的存储器器件。本专利技术的实施例公开了基于柱的存储器器件的阵列由磁阻式随机存取存储器器件的阵列、电阻式随机存取存储器器件的阵列或相变随机存取存储器器件的阵列中的一者组成。自调平介电材料提供平坦电介质表面,该平坦电介质表面在半导体结构的存储器区域中、逻辑区域中和存储器区域与逻辑区域之间的过渡区域中不具有线金属的后端(end)。
2、第二常规层间介电材料在自调平介电材料上方。所述存储器区域中的所述多个接触的所述第一部分具有由所述第二常规层间介电材料覆盖的垂直侧面,而所述半导体结构的所述逻辑区域中的所述接触驻留在所述自调平介电材料中。所述自调平电介质的楔形部分在所述第二介电材料的围绕所述多个接触中的每个接触到所述基于柱的存储器器件的阵列中的相邻的基于柱的存储器器件的侧面之间。
3、本专利技术的实施例提供具有在第一介电材料中的第一金属层的一个或多个部分的半导体结构。第一金属的一个或多个部分驻留在半导体结构的逻辑区域和存储器区域中。所述第一介电材料中的所述第一金属层的第一部分在所述存储器区域中的所述基于柱的存储器器件的阵列中的每个基于柱的存储器器件下方。本专利技术的实施例包括基于柱的存储器器件的阵列,其中每个阵列由磁阻式随机存取存储器器件、电阻式随机存取存储器器件或相变随机存取存储器器件中的一个组成。本专利技术的实施例提供半导体结构,其包括包围存储器区域中的基于存储器柱的存储器器件的阵列中的每个基于柱的存储器器件的封装介电材料。封装介电材料还在逻辑区域中的第一介电材料和第一金属层的一个或多个部分之上。
4、本专利技术的实施例包括第二常规层间介电材料,所述第二常规层间介电材料在封装介电材料上方并且在到存储器器件的阵列中的每个基于柱的存储器器件的相邻接触之间。到每个基于柱的存储器器件的接触形成在基于柱的存储器器件的阵列上方的第二金属层中。所述第二常规层间介电材料在所述逻辑区域中的所述封装介电材料上方,并且围绕由所述半导体结构的所述逻辑区域中的所述第二金属层形成的所述接触的底部部分。此外,本专利技术的实施例包括在逻辑区域中的第二传统层间介电材料上方的自调平介电材料。所述自调平介电材料包围所述半导体结构的所述逻辑区域中的接触的顶部部分。所述自调平电介质在接触形成之前提供所述半导体结构的平坦电介质表面。
5、本专利技术的实施例提供具有第一层间介电材料的另一半导体结构,该第一层间介电材料在线金属层的后端的多个部分之间具有平坦表面。所述半导体结构的存储器区域中的所述线金属层的所述后端的所述多个部分中的每个部分连接到基于柱的存储器器件的阵列中的基于柱的存储器器件。自调平介电材料在所述第一层间介电材料和所述线金属层的后端的多个部分之下。所述自调平介电材料驻留在所述线金属层的所述后端的所述多个部分和所述第一层间电介质下方。本专利技术的实施例提供用于所述自调平介电材料的可流动介电材料。所述自调平介电材料驻留在所述半导体结构的所述逻辑区域和所述存储器区域中的封装材料上。所述封装介电材料上的所述自调平介电材料填充相邻的基于柱的存储器器件之间的间隙。所述自调平介电材料提供用于在接触形成过程中沉积所述第一层间介电材料的平坦表面,以防止在接触形成之后在所述第一层间介电材料上涂抹(smear)的接触金属。所述可流动的自调平介电材料提供所述存储器器件阵列中的基于柱的存储器器件之间的无空隙间隙填充和用于接触形成的平坦电介质表面。
6、本专利技术的实施例提供一种形成半导体结构的方法,该半导体结构具有自调平介电材料的平坦顶表面,该自调平介电材料位于到基于柱的存储器器件的阵列的多个接触与到半导体结构的逻辑区域中的一个或多个逻辑器件的一个或多个接触之间。该方法包括在覆盖半导体结构的逻辑区域和所述半导体结构的存储器区域的封装介电材料上沉积第一介电材料。存储器区域包括各自在第一金属层的一部分上的一个或多个基于柱的存储器器件。该方法包括在第一介电材料上方沉积自调平介电材料。所述自调平第二介电材料是使用真空等离子体化学气相沉积工艺、用有机硅前驱体或氧前驱体中的一种或多种来沉积的,以沉积所述自调平第二介电材料。所述自调平第二介电材料是可流动的低k介电材料。所述方法包括执行去除所述自调平第二介电材料的顶部部分和所述存储器区域中的所述第一介电材料的顶部部分的化学机械抛光。在化学机械抛光之后,所述第一介电材料和所述自调平第二介电材料的顶表面是平坦的并且是调平的。所述方法包括在第二金属层中形成一个或多个接触。所述存储器区域中的所述一个或多个接触的第一部分形成在所述第一介电材料中,并且所述一个或多个接触的第二部分形成在所述半导体结构的所述逻辑区域中的所述自调平第二介电材料中。所述自调平第二介电材料的所述顶表面是平坦的并且没有所述线金属材料的任何残留后端。
...【技术保护点】
1.一种半导体结构,包括:
2.根据权利要求1所述的半导体结构,还包括;
3.根据权利要求1的半导体结构,其中所述第一介电材料是自调平介电材料。
4.根据权利要求1所述的半导体结构,其中所述基于柱的存储器器件的阵列由一个或多个基于柱的非易失性存储器器件组成。
5.根据权利要求1所述的半导体结构,其中所述基于柱的存储器器件的阵列是磁阻式随机存取存储器器件的阵列、电阻式随机存取存储器器件的阵列或相变随机存取存储器器件的阵列中的一个。
6.根据权利要求2的半导体结构,其中在所述第三介电材料中的第一金属层的所述一个或多个部分进一步包括:
7.根据权利要求6所述的半导体结构,进一步包括:
8.一种半导体结构,包括:
9.根据权利要求8的半导体结构,其中所述第三电介质是自调平的低k介电材料。
10.根据权利要求8所述的半导体结构,其中所述基于柱的存储器器件的所述阵列由一个或多个基于柱的非易失性存储器器件组成。
11.根据权利要求8所述的半导体结构,其中所述基于柱的存储器器件
12.根据权利要求8所述的半导体结构,其中在所述第一介电材料中的第一金属层的所述一个或多个部分进一步包括:
13.根据权利要求8所述的半导体结构,进一步包括:
14.一种半导体结构,包括:
15.根据权利要求14的半导体结构,进一步包括:
16.根据权利要求14所述的半导体结构,其中所述基于柱的存储器器件的阵列中的所述基于柱的存储器器件是磁阻式随机存取存储器器件、电阻式随机存取存储器或相变随机存取存储器器件中的一者。
17.根据权利要求15所述的半导体结构,其中在所述第二层间介电材料中的第一金属层的所述一个或多个部分进一步包括:
18.根据权利要求15所述的半导体结构,其中在所述封装介电材料之上的所述自调平介电材料填充所述基于柱的存储器器件的阵列中的相邻的基于柱的存储器器件之间的每个间隙。
19.根据权利要求14所述的半导体结构,其中所述自调平介电材料是低k介电常数、可流动的化学气相沉积材料。
20.一种形成半导体结构的方法,所述半导体结构具有,在到基于柱的存储器器件的阵列的多个接触之间并且围绕到所述半导体结构的逻辑区域中的一个或多个逻辑器件的一个或多个接触的平坦顶表面的自调平介电材料,所述方法包括:
21.根据权利要求20所述的方法,其中在所述第一介电材料上方沉积所述自调平介电材料还包括;
22.根据权利要求20所述的方法,其中,执行所述化学机械抛光还包括:在所述存储器区域中的所述第一介电材料的剩余部分之间留下所述自调平介电材料的多个部分。
23.一种形成具有用于介电材料的平坦顶表面的半导体结构的方法,所述半导体结构包含到基于柱的存储器器件的阵列以及到一个或多个逻辑器件的多个接触,所述方法包括:
24.根据权利要求23所述的方法,其中,在所述封装介电材料上方沉积所述第一自调平介电材料还包括;
25.根据权利要求23所述的方法,其中执行对在所述一个或多个基于柱的存储器器件的顶表面上停止的所述第一自调平介电材料的化学机械抛光还包括:为所述封装介电材料、所述第一自调平介电材料的暴露表面以及所述一个或多个基于柱的存储器器件的所述顶面提供平坦的顶面。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种半导体结构,包括:
2.根据权利要求1所述的半导体结构,还包括;
3.根据权利要求1的半导体结构,其中所述第一介电材料是自调平介电材料。
4.根据权利要求1所述的半导体结构,其中所述基于柱的存储器器件的阵列由一个或多个基于柱的非易失性存储器器件组成。
5.根据权利要求1所述的半导体结构,其中所述基于柱的存储器器件的阵列是磁阻式随机存取存储器器件的阵列、电阻式随机存取存储器器件的阵列或相变随机存取存储器器件的阵列中的一个。
6.根据权利要求2的半导体结构,其中在所述第三介电材料中的第一金属层的所述一个或多个部分进一步包括:
7.根据权利要求6所述的半导体结构,进一步包括:
8.一种半导体结构,包括:
9.根据权利要求8的半导体结构,其中所述第三电介质是自调平的低k介电材料。
10.根据权利要求8所述的半导体结构,其中所述基于柱的存储器器件的所述阵列由一个或多个基于柱的非易失性存储器器件组成。
11.根据权利要求8所述的半导体结构,其中所述基于柱的存储器器件的所述阵列是在磁阻式随机存取存储器器件的阵列、电阻式随机存取存储器器件的阵列或相变随机存取存储器器件的阵列中的一个中。
12.根据权利要求8所述的半导体结构,其中在所述第一介电材料中的第一金属层的所述一个或多个部分进一步包括:
13.根据权利要求8所述的半导体结构,进一步包括:
14.一种半导体结构,包括:
15.根据权利要求14的半导体结构,进一步包括:
16.根据权利要求14所述的半导体结构,其中所述基于柱的存储器器件的阵列中的所述基于柱的存储器器件是磁阻式随机存取...
【专利技术属性】
技术研发人员:M·里佐洛,D·S·格兰特,S·阮,
申请(专利权)人:国际商业机器公司,
类型:发明
国别省市:
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