[發明專利]一種CuxO電阻存儲器的濕法氧化制備方法

有效

• 申請號: 200710047974.5
• 申請日: 2007-11-08
• 公開（公告）號: CN101159310A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 林殷茵;傅秀峰;陳邦明;呂杭炳;唐立;尹明
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L21/82;H01L21/768
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，具體涉及一種Cu_xO電阻存儲器的濕法氧化制備方法，以及與銅互聯工藝的集成的方法。

背景技術

存儲器在半導體市場中占有重要的地位，由于便攜式電子設備的不斷普及，不揮發存儲器在整個存儲器市場中的份額也越來越大。最近不揮發電阻存儲器件(Resistive?SwitchingMemory)因為其高密度、低成本、可突破技術代發展限制的特點引起高度關注。電阻存儲器利用存儲介質的電阻在電信號作用下、在高阻和低阻間可逆轉換的特性來存儲信號，存儲介質可以有很多種，包括二元或多元金屬氧化物，甚至有機物，其中，Cu_xO(1＜x≤2)由于易于不含有對常規CMOS工藝會造成污染的元素、低功耗等特性而受到高度關注。

目前針對電阻存儲應用，Cu_xO的制備方法有兩類，一類采用熱氧化方法^[1]，另一種采用等離子氧化工藝^[2]。熱氧化的速度比較慢，而且會產生以下問題：目前作為主流的低k介質通常含C，在氧化性氣氛中，C會受到損傷，導致k上升；采用等離子氧化工藝則通常會在存儲介質Cu_xO表面形成一層CuO，影響了器件性能。

發明內容

本發明的目的在于提出一種Cu_xO電阻存儲器的濕法氧化制備方法以及與銅互聯工藝的集成方法，以克服現有以上兩種制備方法的不足。

本發明提出的Cu_xO電阻存儲器的制備方法，是在該存儲器中，作為存儲介質的Cu_xO采用濕法氧化方法制備，具體涉及用濃度10％到50％的雙氧水溶液，在溫度40℃到80℃下，接觸暴露出的Cu表面，例如浸沒在溶液中或將溶液噴涂在Cu表面，從而使雙氧水溶液與Cu發生反應，生成存儲介質Cu_xO，這里，1＜x≤2。

本發明還提出上述制備方法與銅互連工藝集成的方法，具體如下：

1、濕法氧化制備方法與雙大馬士革銅互聯工藝集成，具體步驟為：

常規的雙大馬士革銅互連工藝進行到溝槽和通孔圖形刻蝕制作完畢，銅上方的蓋帽層被打開前。

(1)、對于除了需要生長Cu_xO存儲介質的通孔以外的其它部分，采用常規光刻工藝，用光刻膠保護；

(2)、用刻蝕方法去除要生長Cu_xO存儲介質的銅引線上方的蓋帽層，暴露出下方的銅，要生長Cu_xO存儲介質的通孔以外的其它通孔則被光刻膠保護；

(3)、去除起保護作用的光刻膠；

(4)、采用濕法氧化方法制備存儲介質Cu_xO，即用濃度10％到50％的雙氧水溶液，在溫度40℃到80℃下，接觸暴露出的Cu引線表面，從而得到存儲介質Cu_xO；

(5)、然后以Cu_xO存儲介質上方形成的銅化合物介質層或者Cu_xO存儲介質本身作為掩膜，刻蝕去掉其它未生長存儲介質的銅線上方的蓋帽層；再按照常規的雙大馬士革工藝步驟，依次沉積阻擋層、籽晶層、電化學方法鍍銅、退火、化學機械拋光、沉積蓋帽層。

2、Cu_xO電阻存儲器濕法氧化制備方法與單大馬士革銅互聯工藝集成，具體步驟如下：

常規的單大馬士革銅互連工藝進行到銅塞上的溝槽形成完畢，銅栓上方的蓋帽層(liner)被打開前。

(1)、對于除了需要生長Cu_xO存儲介質的溝槽以外的其它部分，采用常規光刻工藝，用光刻膠保護；

(2)、用刻蝕方法去除要生長Cu_xO存儲介質的銅栓上方的襯墊層，暴露出下方的銅。在這個過程中，要生長Cu_xO存儲介質的溝槽以外的其它溝槽則被光刻膠保護；

(3)、去除起保護作用的光刻膠；

(4)、采用濕法氧化方法制備存儲介質Cu_xO，即用濃度10％到50％的雙氧水溶液，在溫度40度到80度下，接觸暴露出的銅栓表面，從而得到存儲介質Cu_xO；

(5)、以下的步驟都為常規的單大馬士革工藝步驟，包括沉積阻擋層、籽晶層、電化學方法鍍銅、退火、化學機械拋光、沉積蓋帽層。

3、Cu_xO電阻存儲器濕法氧化制備方法與以上電極作為保護層結構的Cu_xO電阻存儲器制造工藝集成，具體步驟如下：