(57)【要約】【課題】導電膜プラグと相変化材料層の接触面積を縮小化することができる半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】半導体装置の製造方法は、第１絶縁膜に孔部を形成する工程と、孔部内に導電膜プラグを形成する工程と、導電膜プラグの上表面に、導電膜プラグの上表面の一部が露出されるようにマスク体を形成する工程と、マスク体をマスクとして導電膜プラグを選択的にエッチングして、導電膜プラグの上表面の面積を縮小させる工程と、この縮小させた上表面に接して相変化材料層を形成する工程と、を含む。【選択図】図７
2010287724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１絶縁膜に孔部を形成する工程と、
前記孔部内に導電膜プラグを形成する工程と、
前記導電膜プラグの上表面に、前記導電膜プラグの前記上表面の一部が露出されるようにマスク体を形成する工程と、
前記マスク体をマスクとして前記導電膜プラグを選択的にエッチングして、前記導電膜プラグの前記上表面の面積を縮小させる工程と、
この縮小させた上表面に接して相変化材料層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
第１絶縁膜に孔部を形成する工程と、
前記孔部内に導電膜プラグを形成する工程と、
前記導電膜プラグの上表面に、前記導電膜プラグの前記上表面の一部が露出されるようにマスク体を形成する工程と、
前記マスク体をマスクとして前記導電膜プラグを選択的にエッチングして、前記導電膜プラグの上部に突起部を形成する工程と、
前記突起部の頂部領域と接触するように相変化材料層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
第１絶縁膜に孔部を形成する工程と、
前記孔部内に導電膜プラグを形成する工程と、
前記導電膜プラグの上表面に、前記導電膜プラグの前記上表面の一部を被覆するようにマスク体を形成する工程と、
前記マスク体をマスクとして前記導電膜プラグの上部の一部を選択的にエッチングする工程と、
前記マスク体によって被覆された前記導電膜プラグの前記上表面のうちの少なくとも一部と接触するように相変化材料層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記導電膜プラグをエッチングする工程において、
前記導電膜プラグは等方性エッチング処理され、前記マスク体の下縁を中心に半球状内の領域が除去されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記導電膜プラグをエッチングする工程において、
前記導電膜プラグは等方性エッチング処理され、前記孔部の開口の外周に沿って環状又は円弧状の領域が除去されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記相変化材料層を形成する工程の前に、前記導電膜プラグがエッチングされた部分に第２絶縁膜を埋め込む工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記マスク体を形成する工程において、
前記マスク体平面の面積を前記導電膜プラグの前記上表面の面積より小さくすると共に、前記孔部に対して同心的になるように前記マスク体を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記マスク体を形成する工程において、
前記導電膜プラグの上表面の一部を露出させる貫通孔を有するように、前記導電膜プラグ上及び前記第１絶縁膜上に前記マスク体を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記貫通孔は、前記導電膜プラグの上表面の一部を覆う被覆部と、前記第１絶縁膜を覆う支持部と、前記被覆部と前記支持部とを接続する架橋部と、によって形成されることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、相変化メモリセルを備える半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の高速化及び小型化の要望に応えるため、近年、記憶媒体として相変化材料を用いた不揮発性半導体記憶装置（以下「相変化メモリ」という）が開発されている。相変化メモリは、熱によって相変化する相変化材料と、相変化材料にジュール熱を与えるための２つの電極と、を有している。相変化メモリにおいて、データの書き換えは、電極から相変化材料へのジュール熱付与の切り換えにより、相変化材料の２つの相状態（結晶状態とアモルファス状態）を制御することで行われる。相変化メモリにおいては、データ書き換え電流の低減化を図る必要性から、相変化材料の発熱効率の向上が求められている。
【０００３】
発滅効率を向上させる方法の１つとして、相変化材料のうち相変化させる領域を小さくすることにより、書き換えに必要なジュール熱を少なくする方法がある。例えば、特許文献１（実施例１及び図１〜図６）には、ヒーター電極と相変化材料の接する面積を小さくする方法が開示されている。特許文献１に開示された相変化メモリの製造方法は下記のように行われる。まず、第１絶縁膜に孔部を開口する。この孔部の開口径は、リソグラフィで加工できる最小寸法となるようにする。次に、孔部が埋まらないような膜厚を有し、孔部の底部及び側壁並びに第１絶縁膜上を被覆する第２絶縁膜を形成する。次に、第２絶縁膜をエッチバックして、孔部の側壁に第２絶縁膜から成るサイドウォールスペーサを形成する。孔部の開口径は、このサイドウォールスペーサの膜厚分だけ縮小される。次に、この縮小された孔部にＴｉＮ膜を形成する。次に、このＴｉＮ膜をＣＭＰ法により研磨除去し、ＴｉＮ膜からなる埋め込みプラグを形成する。この埋め込みプラグはヒーター電極となる。次に、埋め込みプラグ上に相変化材料層を形成する。特許文献１に記載のこの方法によれば、リソグラフィで加工できる最小寸法よりも小さな径の上面を有するヒーター電極を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７１７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術には、次のような課題がある。エッチバックにより孔部側壁に形成されたサイドウォールスペーサは、上面が湾曲した形状となりやすい。すなわち、サイドウォールスペーサの幅は、孔部の上部ほど薄くなりやすい。このようなサイドウォールスペーサが形成された孔部の開口径においては、孔部の底部の開口径と比較して、孔部上部の開口径は大きく形成されることになる。そのため、孔部内に埋め込まれたヒーター電極は、このサイドウォールスペーサ形状を反映して、上部が広がった形状になりやすい。この結果、特許文献１に記載の技術には、ヒーター電極の底面の径を、製造可能限界まで縮小しても、ヒーター電極上面の径は底面よりも大きい径にしか形成できないため、ヒーター電極上面を十分に縮小化することができないという課題が存在することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１視点によれば、第１絶縁膜に孔部を形成する工程と、孔部内に導電膜プラグを形成する工程と、導電膜プラグの上表面に、導電膜プラグの上表面の一部が露出されるようにマスク体を形成する工程と、マスク体をマスクとして導電膜プラグを選択的にエッチングして、導電膜プラグの上表面の面積を縮小させる工程と、この縮小させた上表面に接して相変化材料層を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
本発明の第２視点によれば、第１絶縁膜に孔部を形成する工程と、孔部内に導電膜プラグを形成する工程と、導電膜プラグの上表面に、導電膜プラグの上表面の一部が露出されるようにマスク体を形成する工程と、マスク体をマスクとして導電膜プラグを選択的にエッチングして、導電膜プラグの上部に突起部を形成する工程と、突起部の頂部領域と接触するように相変化材料層を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明の第３視点によれば、第１絶縁膜に孔部を形成する工程と、孔部内に導電膜プラグを形成する工程と、導電膜プラグの上表面に、導電膜プラグの上表面の一部を被覆するようにマスク体を形成する工程と、マスク体をマスクとして導電膜プラグの上部の一部を選択的にエッチングする工程と、マスク体によって被覆された導電膜プラグの上表面のうちの少なくとも一部と接触するように相変化材料層を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法においては、第１絶縁膜に開口した孔部に導電膜プラグ（ヒーター電極プラグ）を形成し、導電膜プラグの上面の一部を覆うようにマスク体を形成し、このマスク体をマスクとして導電膜の上表面を等方性エッチングにより部分的に除去することにより、導電膜プラグの上表面を縮小させている。かくして、エッチング量を調整することにより、導電膜プラグの上表面の大きさは、縮小できる大きさに制限が加わることなく、任意の大きさに縮小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法における第１工程を説明するための半導体装置の概略断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法における第２工程を説明するための半導体装置の概略断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法における第３工程を説明するための半導体装置の概略断面図。
【図４】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法における第４工程を説明するための半導体装置の概略断面図。
【図５】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法における第５工程を説明するための半導体装置の概略断面図。
【図６】図５に示す半導体装置の概略部分平面図。
【図７】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法における第６工程を説明するための半導体装置の概略断面図。
【図８】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法における第７工程を説明するための半導体装置の概略断面図。
【図９】図８に示す半導体装置の概略部分平面図。
【図１０】図６とは別の形態を示す半導体装置の概略部分平面図。
【図１１】図９とは別の形態を示す半導体装置の概略部分平面図。
【図１２】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法における第８工程を説明するための半導体装置の概略断面図。
【図１３】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法における第９工程を説明するための半導体装置の概略断面図。
【図１４】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法における第１０工程を説明するための半導体装置の概略断面図。
【図１５】本発明の実施例２に係る半導体装置の製造方法における第５工程を説明するための半導体装置の概略断面図。
【図１６】図１４に示す半導体装置の概略部分平面図。
【図１７】本発明の実施例２に係る半導体装置の製造方法における第６工程を説明するための半導体装置の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１１】
本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法について説明する。図１〜図１４に、本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法を説明するための概略図を示す。図１〜図５、図７、図８及び図１２〜図１４は、半導体装置の概略断面図である。図６は、図５に示す半導体装置の概略部分平面図である。図９は、図８に示す半導体装置の概略部分平面図である。図１０及び図１１は、図６及び図９とは別の形態を示す半導体装置の概略部分平面図である。以下で説明する半導体装置は、相変化メモリを備える半導体装置である。
【００１２】
第１工程として、メモリアドレスを選択するための選択用トランジスタ等を形成する（図１）。まず、半導体基板２に、ソース領域及びドレイン領域となる第１拡散層３及び第２拡散層４、ゲート絶縁膜（不図示）、及びゲート電極５を形成する。次に、半導体基板２上に、第１絶縁膜層６を形成する。次に、第１絶縁膜層６に、第２拡散層４が露出するように貫通孔を形成し、貫通孔に金属を埋め込むことにより、第２拡散層４と電気的に接続される第２コンタクトプラグ８を形成する。さらに、第１絶縁膜層６を積層し、第１拡散層３が露出するように貫通孔を形成し、貫通孔に金属を埋め込むことにより、第１拡散層３と電気的に接続される第１コンタクトプラグ７を形成する。第１コンタクトプラグ７は、複数の種類の金属から形成することができる。例えば、第１コンタクトプラグ７は、半導体基板２側から、チタン膜、バリアメタルとしての窒化チタン膜、及びタングステンを貫通孔内に積層して埋め込むことにより形成することができる。次に、第１絶縁膜層６上に、第２絶縁膜層１０（特許請求の範囲でいう「第１絶縁膜」）を形成する。第２絶縁膜層１０は、例えばシリコン酸化膜で形成することができる。第２絶縁膜層１０の膜厚は、例えば２００ｎｍとすることができる。
【００１３】
第２工程として、第２絶縁膜層１０にヒーター開口部１０ａ（特許請求の範囲でいう「孔部」）を形成する（図２）。ヒーター開口部１０ａは、第２絶縁膜層１０を貫通し、第１コンタクトプラグ７の上面が露出するように形成する。ヒーター開口部１０ａの平面形状は、上方から見て円形状とすることができる。ヒーター開口部１０ａの上部の開口径は、例えば２００ｎｍとすることができる。
【００１４】
第３工程として、ヒーター電極材料１１Ａを成膜する（図３）。ヒーター電極材料１１Ａは、第１コンタクトプラグ７と接触し、ヒーター開口部１０ａを充填すると共に、第２絶縁膜層１０上を覆うように形成する。ヒーター電極材料１１Ａとしては、例えば窒化チタンを使用することができる。第２絶縁膜層１０上のヒーター電極材料１１Ａの膜厚は、例えば１５０ｎｍとすることができる。
【００１５】
第４工程として、ヒーター電極１１（特許請求の範囲でいう「導電膜プラグ」）を形成する（図４）。例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ；Chemical Mechanical Polishing）技術を用いて、第２絶縁膜層１０上のヒーター電極材料１１Ａを研磨除去する。これにより、ヒーター開口部１０ａに埋め込まれた、プラグ形状のヒーター電極１１が形成される。このとき、ヒーター電極１１の上面と第２絶縁膜層１０の上面とは同一平面をなすようにすると好ましい。
【００１６】
第５工程として、ヒーター電極１１上にハードマスク１２（特許請求の範囲でいう「マスク体」）を形成する（図５）。例えば、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて、ヒーター電極１１の上面の一部を覆うように（残部を露出するように）ハードマスク１２を形成する。ハードマスク１２の材料としては、ヒーター電極１１をエッチング処理する際にマスクとして作用可能な材料を使用する。例えば、ヒーター電極１１が窒化チタンである場合、ハードマスク１２の材料としてシリコン窒化膜を使用することができる。ハードマスク１２の上面の面積は、ヒーター電極１１の上面（第２絶縁膜層１０からの露出面）の面積よりも小さくする。また、ハードマスク１２の上面の大きさは、ヒーター電極１１のエッチング処理によってヒーター電極１１の上表面の一部を所定の大きさに残存させることができるような大きさとするが、後述のエッチング処理におけるエッチング条件によって適宜その大きさを設定すると好ましい。ハードマスク１２の平面形状は、特に限定されるものではなく、例えば円形状、矩形状等を使用することができる。ハードマスク１２の形成位置は、ヒーター電極１１の上表面の一部を覆う位置であればよく、好ましくは、ヒーター電極１１の上表面の中央領域である。
【００１７】
図６に、ヒーター電極１１及びハードマスク１２の上面形態の一例を示す。図６に示す例においては、ハードマスク１２は、円形状であり、ヒーター電極１１の上面に対して同心円状に形成されている。ハードマスク１２の大きさ（直径）ｄ２は、ヒーター電極１１の上面の大きさ（直径）ｄ１が２００ｎｍである場合、例えば１００ｎｍとすることができる。ハードマスク１２の膜厚は、例えば１００ｎｍとすることができる。
【００１８】
第６工程として、ハードマスク１２をマスクとして、ヒーター電極１１の上部（一部）をエッチング処理する（図７）。エッチング条件は、ハードマスク１２下にあるヒーター電極１１の上面の一部を残存させることができるような条件とする。エッチング方法としては、例えば、等方性ドライエッチングを選択することができる。ヒーター電極１１が窒化チタンであり、ヒーター電極１１及びハードマスク１２が上記例のような形態である場合、例えば、以下の表１の条件でエッチングすることができる。この条件においては、ヒーター電極１１は、５ｎｍ／秒のエッチングレートでエッチングすることができ、例えば、８秒間のエッチングで、最深部が深さ４０ｎｍとなるようなエッチングとすることができる。
【００１９】
【表１】
2010287724.tif 000003
【００２０】
第７工程として、ハードマスク１２を除去する（図８）。ハードマスク１２は、例えばエッチング処理で除去することができる。ハードマスク１２が窒化シリコンである場合、例えば熱リン酸液を用いた湿式エッチングを使用することができる。
【００２１】
図９に、エッチング処理後のヒーター電極の上面形態の一例を示す。図９に示す例は、図６に示す形態をエッチング処理したものである。図９において、ヒーター電極１１がエッチングされた領域はハッチングで示してある。図６に示す形態において、ハードマスク１２をマスクとして用いてヒーター電極１１の上部をエッチングすると、ハードマスク１２から露出した部分からハードマスク１２の下縁を中心にヒーター電極１１の半球状内の領域はエッチングされる。すなわち、ヒーター開口部１０ａの内壁上部を露出するように、ヒーター開口部１０ａの外周に沿ってヒーター電極１１の上部の環状領域が除去される。これにより、ヒーター電極１１の上部には、図８及び図９に示すように、エッチングされた裾形状の傾斜領域１１ｃを斜面とし、エッチングされずに残存した頂部領域１１ｂを上面とする山状の突起部１１ａが形成される。突起部１１ａの頂部領域１１ｂは、ヒーター電極１１の中央部分に略円形状に形成される。傾斜領域１１ｃは、頂部領域１１ｂの周囲に環状に形成される。また、突起部１１ａの頂部領域１１ｂの大きさは、ハードマスク１２の大きさよりも小さくなっている。例えば、上記において説明した例のように図６に示す形態において、ハードマスク１２の直径ｄ２が１００ｎｍ、窒化チタン膜のヒーター電極１１の上面の直径ｄ１が２００ｎｍであり、表１のエッチング条件で８秒エッチングした場合、突起部１１ａの頂部領域１１ｂの直径ｄ３は、約２０ｎｍとすることができる。
【００２２】
上記例においては、平面形状が円形状のハードマスク１２を例に説明したが、平面形状が例えば矩形状のハードマスク１２を用いた場合には、突起部１１ａの頂部領域１１ｂの平面形状は、矩形状か又は角の取れた円形に近い矩形形状とすることができる。
【００２３】
なお、特許請求の範囲にいう「上表面」には、ヒーター電極１１のエッチングされた領域（傾斜領域１１ｃ）は含まれない。
【００２４】
図５〜図７に示す形態においては、ハードマスク１２は、第２絶縁膜層１０に掛からないように形成されているが、ハードマスク１２は、図１０に示すように、ヒーター電極１１のみならずのみならず第２絶縁層１０上を被覆してもよい。図１０に示す形態において、ヒーター電極１１をエッチング処理すると、ヒーター電極１１の上部は、図１１（ハッチングは、ヒーター電極１１がエッチングされた領域を示す）に示すように、ヒーター開口部１０ａの内壁に沿って円弧状に除去され、突起部１１ａは、ヒーター開口部１０ａの内壁に接して形成することができる。
【００２５】
第８工程として、第２絶縁膜層１０上及びヒーター電極１１上（傾斜領域１１ｃ上含む）に、第３絶縁膜層の前駆層１３Ａを形成する（図１２）。第３絶縁膜層の前駆層１３Ａは、例えばシリコン酸化膜として形成することができる。第３絶縁膜層の前駆層１３Ａの第２絶縁膜層１０上の膜厚は、例えば１５０ｎｍとすることができる。
【００２６】
第９工程として、第３絶縁膜層１３（特許請求の範囲にいう「第２絶縁膜」）を形成する（図１３）。例えば、ＣＭＰ技術を用いて、第２絶縁層１０及びヒーター電極１１の突起部１１ａの頂部領域１１ｂが露出するように、第３絶縁膜層の前駆層１３Ａを研磨除去し、突起部１１ａの傾斜領域１１ｃと第２絶縁膜層１０とによって形成された凹部を埋めるように第３絶縁膜層１３を形成する。これにより、突起部１１ａの傾斜領域１１ｃは、第３絶縁膜層１３によって被覆される。第３絶縁膜層１３は環状形状となっており、その中央領域には、上記例でいえば直径ｄ３が約２０ｎｍの円形状の突起部１１ａの頂部領域１１ｂが露出する。
【００２７】
第１０工程として、第２絶縁膜１０、ヒーター電極１１の突起部１１ａの頂部領域１１ｂ、及び第３絶縁膜１３上を覆うように、相変化材料膜１４を形成し、相変化材料膜１４上に上部電極１５を形成する（図１４）。相変化材料膜１４の材料としては、例えばカルコゲナイド系材料を用いることができる。カルコゲナイド系材料としては、例えば、ＧａＳｂ、ＩｎＳｂ、ＩｎＳｅ、Ｓｂ２Ｔｅ３、ＧｅＴｅ等の２元系カルコゲナイド、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、ＩｎＳｂＴｅ、ＧａＳｅＴｅ、ＳｎＳｂ２Ｔｅ４、ＩｎＳｂＧｅ等の３元系カルコゲナイド、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、（ＧｅＳｎ）ＳｂＴｅ、ＧｅＳｂ（ＳｅＴｅ）、Ｔｅ８１Ｇｅ１５Ｓｂ２Ｓ２等の４元系カルコゲナイド等を用いることができる。相変化材料膜１４の膜厚は、例えば１００ｎｍとすることができる。また、上部電極１５の材料としては、例えば窒化チタンを用いることができる。上部電極１５の膜厚は、例えば５０ｎｍとすることができる。
【００２８】
以上の工程を含む製造方法により、半導体装置１を製造することができる。本発明の製造方法によって製造された半導体装置１においては、相変化材料膜１４と接触するヒーター電極１１の面積は、リソグラフィ技術を用いて形成できるヒーター電極１１の最小面積よりも小さくすることができる。また、ハードマスク１２の形態及びエッチング条件を適宜設定することにより、相変化材料膜１４とヒーター電極１１との接触面積を任意の大きさに制御することができる。これにより、相変化材料膜１４の発熱効率を向上させることができる。
【実施例２】
【００２９】
本発明の実施例２に係る半導体装置の製造方法について説明する。図１５〜図１７に、本発明の実施例２に係る半導体装置の製造方法を説明するための概略図を示す。図１６は、図１５に示す半導体装置の概略部分平面図である。なお、図１５〜図１７において、実施例１と同じ要素には同じ符号を付してある。実施例１と実施例２とでは、使用するハードマスクの形態が異なっている。
【００３０】
実施例２に係る製造方法において第１工程から第４工程までは実施例１の第１工程から第４工程と同様である。
【００３１】
第５工程として、ヒーター電極１１の上面の一部及び第２絶縁膜層１０の上面を覆うようにハードマスク２２を形成する（図１５）。実施例１における図５〜図７に示す例においては、ハードマスクはヒーター電極を被覆する領域のみに形成されていたが、本実施形態においては、ハードマスク２２は、ヒーター電極１１をエッチング処理する領域に貫通孔２２ｄを有するように形成されている。例えば、図１５及び図１６に示す例においては、ハードマスク２２は、ヒーター電極１１の上部に頂部領域を有する突起部１１ａを形成するためにヒーター電極１１の上表面の一部を覆う被覆部２２ａと、被覆部２２ａを支持するために第２絶縁膜層１０上を覆う支持部２２ｃと、被覆部２２ａを支持部２２ｃに支持させために被覆部２２ａと支持部２２ｃとを架橋する架橋部２２ｂと、を有する。貫通孔２２ｄは、被覆部２２ａ、架橋部２２ｂ及び支持部２２ｃによって囲まれて形成されている。
【００３２】
ハードマスク２２の被覆部２２ａに関する形態は、実施例１におけるハードマスクの形態と同様の形態にすることができる。図１６に示す形態においては、架橋部２２ｂは、１つの被覆部２２ａに対して２箇所形成されているが、１箇所であってもよい。また、架橋部２２ｂは、１つの被覆部２２ａに対して３箇所以上形成することもできるが、この場合には、架橋部２２ｂの形成箇所は、貫通孔２２ｄが、後のヒーター電極１１のエッチング処理によりヒーター電極１１の上部に突起部１１ａを形成できるような位置とする。また、架橋部２２ｂの幅ｗは、例えば洗浄工程等によりハードマスク２２に大きな力が掛かっても、被覆部２２ａがヒーター電極１１上から剥がれないような強度となるように設定すると好ましい。また、架橋部２２ｂの幅ｗは、広すぎると所定の領域以外のヒーター電極１１の上表面が残存してしまうおそれがあるので、突起部１１ａの形成に支障が生じないような幅とする。貫通孔２２ｄの大きさ及び位置は、ヒーター電極１１の上面の外周部分にヒーター電極が残存しないような大きさとする。例えば、ヒーター電極１１の上面の直径が例えば実施例１と同様に２００ｎｍである場合、円形状の被覆部２２ａの大きさ（直径に相当）ｄ５は、例えば１００ｎｍとすることができる。架橋部２２ｂの幅ｗは、例えば４０ｎｍとすることができる。１つのヒーター電極１１に対して、２つの貫通孔２２ｄを合わせた大きさｄ４は、ヒーター電極１１の上面の大きさと同等以上とすると好ましい。
【００３３】
ハードマスク２２は、実施例１と同様にして、リソグラフィ技術とエッチング技術を用いて形成することができる。ハードマスク２２における被覆部２２ａ、架橋部２２ｂ及び支持部２２ｃは一体的に形成することができる。ハードマスク２２は、例えばシリコン窒化膜として形成することができる。ハードマスク２２の膜厚は、例えば１００ｎｍとすることができる。図１６に示す形態においては、支持部２２ｃは、第２絶縁膜層１０の上面全体に形成されているが、被覆部２２ａを支持できるような強度及び面積を有するのであれば、第２絶縁膜層１０の上面に部分的に形成することもできる。また、ハードマスク２２は、複数のヒーター電極１１のマスクとして作用するように形成してもよい。
【００３４】
第６工程として、ハードマスク２２をマスクとして、ヒーター電極１１の上部（一部）をエッチング処理する（図１７）。エッチング条件は、ハードマスク２２下にあるヒーター電極１１の上面の一部を残存させることができるような条件とする。すなわち、実施例１と同様に、ヒーター電極１１の上部に突起部１１ａを形成することができるように、ヒーター電極１１の上部をエッチング処理する。エッチング方法としては、例えば、等方性ドライエッチングを選択することができる。ヒーター電極１１が窒化チタンであり、ヒーター電極１１及びハードマスク２２が上記例のような形態である場合、実施例１の表１の条件でエッチングすることができる。この条件においては、ヒーター電極１１は、５ｎｍ／秒のエッチングレートでエッチングすることができ、例えば、８秒間のエッチングで、最も深い部分で深さ４０ｎｍエッチングすることができる。この場合、架橋部２２ｂ下のヒーター電極１１部分もエッチング除去することができ、突起部１１ａの傾斜領域とすることができる。これにより、ヒーター電極１１の形状は、実施例１におけるヒーター電極１１の形状と同様の形状とすることができる。
【００３５】
実施例２に係る製造方法において第７工程から第１０工程までは実施例１の第７工程から第１０工程と同様とすることができる。
【００３６】
本実施例によれば、突起部１１ａを形成するためのハードマスク２２部分（被覆部２２ａ）が、架橋部２２ｂによって支持部２２ｃと接続されているため、ヒーター電極１１の上面に対する被覆部２２ａの接触強度を高めることができる。例えば、実施例１において、ヒーター電極の上部をエッチング処理した後においては、ハードマスクは、ヒーター電極の突起部の頂部領域のみで支持されることになる（図７）。この場合、強い力が与えられると、ハードマスクが剥がれてしまうことが懸念される。そのため、機械的に大きな力が加わる洗浄工程等を実施しにくくなる。一方、実施例２によれば、ハードマスク２２の被覆部２２ａは、ヒーター電極１１の上部から剥がれてしまうおそれがないので、洗浄工程等を実施することができるようになる。
【００３７】
実施例１及び実施例２において図示したハードマスクの形態は一例であり、ハードマスクの形態は、これらに限定されること無く、相変化材料層と接触するヒーター電極の面積を小さくできるものであればいずれの形態でも使用することができる。
【００３８】
実施例１及び実施例２において図示したエッチング処理後のヒーター電極の上部形態は一例であり、これらに限定されること無く、相変化材料層と接触するヒーター電極の面積を小さくできるものであればいずれの形態でも使用することができる。
【００３９】
本発明の半導体装置の製造方法は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。
【００４０】
本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。
【符号の説明】
【００４１】
１          半導体装置
２          半導体基板
３          第１拡散層
４          第２拡散層
５          ゲート電極
６          第１絶縁膜層
７          第１コンタクトプラグ
８          第２コンタクトプラグ
９          電源配線
１０        第２絶縁膜層
１０ａ      ヒーター開口部
１１        ヒーター電極
１１ａ      突起部
１１ｂ      頂部領域
１１ｃ      傾斜領域
１１Ａ      ヒーター電極材料
１２        ハードマスク
１３        第３絶縁膜層
１３Ａ      第３絶縁膜層の前駆層
１４        相変化材料膜
１５        上部電極
２２        ハードマスク
２２ａ      被覆部
２２ｂ      架橋部
２２ｃ      支持部
２２ｄ      貫通孔
【図１】
2010287724.tif 000004
【図２】
2010287724.tif 000005
【図３】
2010287724.tif 000006
【図４】
2010287724.tif 000007
【図５】
2010287724.tif 000008
【図６】
2010287724.tif 000009
【図７】
2010287724.tif 000010
【図８】
2010287724.tif 000011
【図９】
2010287724.tif 000012
【図１０】
2010287724.tif 000013
【図１１】
2010287724.tif 000014
【図１２】
2010287724.tif 000015
【図１３】
2010287724.tif 000016
【図１４】
2010287724.tif 000017
【図１５】
2010287724.tif 000018
【図１６】
2010287724.tif 000019
【図１７】
2010287724.tif 000020