[發明專利]一種非易失性阻變存儲器結構及其制備方法

有效

• 申請號: 200910081636.2
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN101533891A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 潘峰;楊玉超;曾飛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;G11C11/56
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 朱 琨

1.一種非易失性阻變存儲器的制備方法，所述非易失性阻變存儲器的結構是在支撐整個結構的硅襯底(1)上依次覆蓋氧化硅電介質層(2)、鈦粘附層(3)、鉑底電極層(4)、第一氧化鋅電介質層(5)、鎢納米晶電荷存儲層(6)、第二氧化鋅電介質層(7)和頂電極材料層(8)，鎢納米晶電荷存儲層(6)包埋于第二氧化鋅電介質(7)中，其特征在于，所述非易失性阻變存儲器的制備包括如下具體步驟：

1)利用熱氧化、原子層沉積、化學氣相淀積、電子束蒸鍍或者磁控濺射的方法在硅襯底(1)上生長厚度為20～1000nm的氧化硅電介質層(2)；

2)利用磁控濺射或電子束蒸鍍的方法在氧化硅電介質層(2)上沉積厚度為1～50nm的鈦粘附層(3)；

3)利用磁控濺射或電子束蒸鍍的方法在鈦粘附層(3)上沉積厚度為20～500nm的鉑底電極層(4)；

4)利用反應磁控濺射的方法在鉑底電極層(4)上生長厚度為10～100nm的氧化鋅電介質薄膜，即第一氧化鋅電介質層(5)，作為存儲介質；

5)利用磁控濺射或者電子束蒸鍍的方法在第一氧化鋅電介質層(5)上濺射鎢金屬薄膜；

6)利用反應磁控濺射的方法在鎢金屬薄膜上生長厚度為10～100nm的氧化鋅電介質薄膜，即第二氧化鋅電介質層(7)，作為存儲介質，完成對鎢金屬的包埋；

7)對所得薄膜進行高溫快速熱處理，使鎢金屬薄膜形成由直徑為1～20nm納米晶顆粒組成的密度為1×10¹¹～1×10¹³cm^-2的鎢納米晶電荷存儲層(6)；

8)利用磁控濺射或電子束蒸鍍的方法在氧化鋅電介質層上沉積頂電極材料層(8)。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟4)和6)中采用反應磁控濺射的方法沉積氧化鋅電介質層的具體工藝為：采用反應磁控濺射的方法生長，所用靶材為鋅金屬靶，濺射氣氛為氬氣與氧氣的混合氣體，其中總氣壓0.7～1.0Pa，氬氣與氧氣的氣壓比為3∶5～5∶3，濺射功率為150～400W。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟5)和7)中采用磁控濺射與高溫快速熱處理的方法生長鎢納米晶電荷存儲層(6)的具體工藝為：在氬氣環境中、氣壓0.2～0.5Pa、濺射功率150～500W條件下，在步驟5)中利用鎢金屬靶濺射鎢金屬薄膜；在步驟7)中對所得鎢金屬薄膜進行高溫快速熱處理，溫度700～900℃，使鎢金屬層結晶形成鎢納米晶顆粒；然后在溫度700～900℃、氮氣環境下進行10～90s退火處理。