[發明專利]基于阻變柵介質的嵌入式存儲器的制備方法

無效

• 申請號: 201110280422.5
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN103021950A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 林殷茵;劉易
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L21/8247
• 分類號: H01L21/8247
• 代理公司: 上海元一成知識產權代理事務所(普通合伙) 31268
• 代理人: 吳桂琴

技術領域

本發明屬于嵌入式存儲器技術領域，具體涉及包括選通管和編程管的1.5T(Transistor，晶體管)存儲單元結構，具體涉及基于阻變柵介質的嵌入式存儲器的制備方法，尤其涉及基于阻變柵介質的存儲單元與標準CMOS?HfO_x高k/金屬柵-后柵兼容的集成方法。

背景技術

阻變材料在電信號的作用下能實現高電阻狀態(High?ResistanceState，HRS)和低電阻狀態(Low?Resistance?State，LRS)之間的可逆轉換，從而現實存儲功能。阻變材料主要用于電阻型存儲器，其中基于二元金屬氧化物材料的阻變材料因其成分簡單，與標準CMOS工藝兼容等特點備受矚目，例如，氧化銅、氧化鈦、氧化鎢或氧化鉿等。現今的電阻型存儲器基本采用在CMOS集成后端構造金屬-阻變材料-金屬(MIM)結構，例如基于銅互連工藝中銅引線或銅通孔的氧化銅(Cu_xO，1＜x≤2)阻變存儲器，基于鋁互連工藝中鎢栓塞的氧化鎢(WO_x，1＜x≤3)阻變存儲器等?？梢钥吹剑鳛榍度胧酱鎯ζ鞯碾娮栊痛鎯ζ鞫蓟谂c其兼容的工藝，從而簡化工藝流程，降低制造成本。

為緊隨不斷等比例縮小(Scaling?down)的MOS工藝，鉿基柵介質廣泛引入高k/金屬柵的新型柵極結構，針對此項工藝革新，本發明提出一種基于鉿基阻變柵介質的嵌入式存儲器的制備方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提出一種基于阻變柵介質的嵌入式存儲器的制備方法，具體涉及一種與CMOS銅互連前端工藝集成的基于阻變柵介質的嵌入存儲器的制備方法。

具體而言，本發明提供的一種基于阻變柵介質的嵌入式存儲器的制備方法，包括以下步驟：

完成偽柵制備后構圖形成選通管以及編程管的源極和漏極；

通過自對準工藝形成金屬硅化物接觸，并去除偽柵和犧牲層；

構圖淀積形成編程管的柵極部分；

構圖淀積形成選通管的柵極部分；

形成層間介質以及鎢栓塞；以及

形成銅互連后端結構中的銅引線和銅通孔。

按照本發明提供的基于阻變柵介質的嵌入式存儲器的制備方法的一實施例，其中，所述選通管的柵極部分包括高k柵介質層、功函數調節層和金屬柵，其中所述功函數調節層位于所述金屬柵與所述高k柵介質層之間。

優選地，所述編程管或選通管的柵極部分還包括用于優化柵極部分與硅襯底的接觸界面的硅化物介質層。

優選地，所述選通管的柵極部分與所述編程管的柵極部分相同，所述構圖淀積形成編程管的柵極部分的步驟與構圖淀積形成選通管的柵極部分的步驟同步地完成。

優選地，所述選通管的柵極部分包括高k柵介質層，所述高k柵介質層與所述編程管的柵極部分的具有阻變存儲特性的介質層相同。

優選地，所述銅互連后端結構為32納米節點工藝或者32納米以下節點的銅互連工藝制備形成。

本發明在一實例中，所述具有阻變存儲特性的柵介質層是鉿基氧化物。

具體的，所述鉿基氧化物是HfO_x、HfSiON或者HfAlO，其中，1＜x≤2。

較佳地，所述鉿基氧化物通過原子層淀積、反應濺射或等離子氮化的方法制備形成。

較佳地，所述高k柵介質層是k值范圍在20-25之間的鉿基介質材料。

較佳地，所述高k柵介質層是HfO_x、HfSiON、HfAlO、HfTaON或者Hf_yZr_1-yO，其中，1＜x≤2，0＜y＜1。

本發明中，可選地，所述鉿基介質材料可以通過原子層淀積、反應濺射或等離子氮化的方法制備形成。

可選地，所述功函數調節層可以是Al、Ni、Au、W、Ru、Ti、Zr、Ta或TiN。

可選地，所述金屬柵可以是多晶硅、Al、W、Cu、TaN、Ta、TiN、Ti、Ni或Co。

較佳地，所述銅互連后端結構采用雙大馬士革工藝制備形成。

較佳地，所述選通管的源極/漏極與所述編程管的漏極/源極共用。

本發明的技術效果是，包括具有阻變存儲特性的介質層柵極部分的編程管可以與選通管在CMOS前端工藝中制備形成，從而實現了該存儲器可以與CMOS銅互連前端工藝兼容。該制備方法相對簡單、成本低廉，該嵌入式存儲器尤其適用于一次性編程器件或多次編程器件。

附圖說明