[發(fā)明專利]一種納米尺寸阻變存儲器小孔的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210046570.5
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN102610751A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃如;楊庚雨;孫帥;譚勝虎;張麗杰;黃英龍;張耀凱;唐昱;潘越;蔡一茂;毛俊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11360
• 代理人: 張肖琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子工藝技術(shù)，尤其涉及一種利用犧牲層腐蝕法制備納米尺寸阻變憶阻器小孔的方法。

背景技術(shù)

微電子產(chǎn)業(yè)關(guān)系到人們生活的方方面面，從手機、筆記本電腦等手持設(shè)備，到超級計算機、雷達、衛(wèi)星等高尖端設(shè)備，微電子產(chǎn)品幾乎覆蓋到了人們生活的各個領(lǐng)域。存儲器則是各種設(shè)備中必不可少的器件，其中阻變存儲器由于具有結(jié)構(gòu)簡單、面積小、便于大規(guī)模集成等優(yōu)點，成為下一代存儲器強有力的候選者。典型的阻變存儲器具有金屬-絕緣體-金屬MIM結(jié)構(gòu)，其面積由夾在兩層金屬(電極)間的絕緣體(阻變材料)所決定的。無論是用剝離還是濕法腐蝕的辦法都很很難將電極的面積減小。因此如何將夾在兩層金屬間的阻變材料的面積減小將很大程度上影響著其集成度的大小。采用小孔填充阻變材料的辦法可以很好地減小與兩層金屬接觸的阻變材料的面積，所以如何有效制備小尺寸特別是納米尺寸小孔將對阻變存儲器集成度的提升有著很大的作用。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上現(xiàn)有技術(shù)需要解決的問題，提出本發(fā)明。

本發(fā)明的目的在于提供一種納米尺寸阻變憶阻器小孔的制備方法。

本發(fā)明的納米尺寸阻變憶阻器小孔的制備方法包括以下步驟：

1)在需要制備小孔的襯底上淀積犧牲層，犧牲層的厚度由所制備小孔的深度決定，一般在2nm和500nm之間，也可根據(jù)所制備小孔的深度在微電子工藝加工條件所允許的范圍內(nèi)進行自由選擇；

2)涂光刻膠；

3)進行光刻，定義出犧牲層的圖形；

4)干法刻蝕犧牲層；

5)去除光刻膠，將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到犧牲層上；

6)淀積需要制備小孔的材料層，厚度與犧牲層的厚度相同，也可以稍大于犧牲層的厚度；

7)化學(xué)機械拋光，拋光停止點以犧牲層的圖形頂端為準；

8)濕法腐蝕犧牲層，得到所需制備的小孔。

襯底一般為Si襯底，也可以是玻璃襯底等；該襯底可以是已經(jīng)經(jīng)過微電子工藝加工處理并包含微電子器件的襯底，也可以是沒有經(jīng)過微電子工藝加工處理的襯底。犧牲層的材料為二氧化硅、氮化硅和磷硅玻璃等材料中的一種。材料層采用多晶硅或氧化硅等。

本發(fā)明的納米尺寸阻變憶阻器小孔的制備方法可以用來制備任何形狀的小孔，小孔的方向可以是垂直的，可以是水平的，也可以是任何其他方向。制備出小孔的具體圖形由犧牲層的圖形來決定。光刻定義出犧牲層的圖形可以采用光學(xué)光刻，也可以采用電子束光刻，最小精度可以達到20nm。在選擇濕法腐蝕犧牲層的腐蝕液方面，腐蝕液對于犧牲層的腐蝕速率需要遠遠大于對材料層的腐蝕速率。

本發(fā)明的優(yōu)點：

本發(fā)明的方法利用犧牲層腐蝕法來制備納米尺寸阻變憶阻器的小孔，本發(fā)明所提供的制備方法可以用來制備任何形狀的小孔，最小精度可以達到20nm。本發(fā)明的制備方法精度高、工藝簡單、成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實施例的流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，通過實例對本發(fā)明做進一步說明。

制備線條直徑約為20nm的小孔的方法步驟如下：

1)在硅襯底1上化學(xué)氣相沉積為氮化硅的犧牲層2，厚度為300nm，如圖1(a)所示；

2)在為氮化硅的犧牲層2上涂電子束光刻膠3，如圖1(b)所示；

3)光刻定義出犧牲層的圖形，如圖1(c)所示；

4)反應(yīng)離子刻蝕RIE犧牲層300nm，將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到犧牲層上，如圖1(d)所示；

5)去掉光刻膠，如圖1(e)所示；

6)化學(xué)汽相淀積400nm氧化硅作為材料層4，如圖1(f)所示；

7)對基片進行化學(xué)機械拋光，拋光停止點以犧牲層的圖形頂端為準，如圖1(g)所示；

8)用1∶10～1∶40的氫氟酸HF和氟化銨NH4F的混合液(BHF溶液)或者HF溶液濕法腐蝕氮化硅，得到所需小孔，如圖1(h)所示。

最后需要注意的是，公布實施方式的目的在于幫助進一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準。