[發明專利]一種制作阻變非揮發性存儲器阻變層氧化物薄膜的方法無效

申請號：	201310361642.X	申請日：	2013-08-19
公開（公告）號：	CN103400938A	公開（公告）日：	2013-11-20
發明（設計）人：	孫海濤;劉明;龍世兵;呂杭炳;劉琦;劉宇;張康瑋;路程;楊洪璋	申請（專利權）人：	中國科學院微電子研究所
主分類號：	H01L45/00	分類號：	H01L45/00
代理公司：	中科專利商標代理有限責任公司 11021	代理人：	任巖
地址：	100083 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種制作阻變非揮發性存儲器阻變層氧化物薄膜方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及納米電子器件及納米加工技術領域，尤其涉及一種制作阻變非揮發性存儲器阻變層氧化物薄膜的方法。

背景技術

近年來，隨著半導體產業的不斷發展以及存儲器在半導體產業的比重不斷上升，如何大規模生產高密度、低功耗的存儲器越來越受到人們關注。在CMOS工藝達到22nm節點以后，其器件的穩定性與可靠性受到嚴峻的挑戰，研發新一代存儲器設備迫在眉睫。

電阻轉變型非揮發存儲器是近年來研究下一代存儲器的一個熱點問題，以其結構簡單、可以高度集成化、操作電壓低、低功耗、耐擦寫、保持時間長、與傳統CMOS(互補金屬氧化物半導體)工藝相兼容等優點而被廣泛研究。目前被大多數研究人員認同的電阻轉變型存儲器的機理有兩種:界面效應(interface?effect)和導電細絲(conductive?filament)。而對于功能層為氧化物的存儲器件來說，大多數阻變機理是由氧空位形成的導電細絲。因此，如何在阻變功能層中形成適宜的氧空位是一種很好的提升器件性能的有效方法。

如圖1所示，為電阻轉變存儲器件的基本結構示意圖。從上到下依次為上電極、阻變功能層、下電極。中間阻變功能層薄膜材料可以有兩種不同的狀態:高電阻態與低電阻態。目前常見的電阻轉變型器件單元結構為金屬/介質層/金屬(MIM)的三明治結構。常用的器件制備方法為:首先在絕緣襯底上形成下電極圖形，然后在下電極上制備功能層薄膜材料，最后長上電極。所涉及的工藝流程相當復雜，需要多次光刻，淀積薄膜材料，制作成本高。

制備阻變存儲器件其中大部分的工作是在生長薄膜材料，納米器件本身對薄膜性能要求就很高，現在用于阻變存儲器件薄膜生長的方法有很多:原子層沉積(Atomic?Layer?Deposition)、真空蒸發鍍膜、磁控濺射、金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、離子束濺射沉積(IBSD)等。不同的薄膜制備方法，其成膜特點、質量與性質各不相同，所以在淀積不同的結構層所采用的成膜方式也不同。高性能的存儲器件的每一層結構都需要高質量的薄膜，尤其是中間的阻變功能層，為了實現不同組分與結構的阻變功能層，通常是用不同的成膜方法多次淀積或者對一次成膜進行多次處理進而得到雙層或者多層的薄膜結構，這種方法在實際操作過程中過于復雜化，并且多次成膜和用不同的設備淀積會導致薄膜的均一性差，更為重要的是在兩次成膜之間會引入一些對器件性能不宜的界面態或者使界面污染，這些都大大地影響了存儲器的質量。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明主要提供一種制作阻變非揮發性存儲器阻變層氧化物薄膜的方法，以解決目前制備多層結構的阻變存儲器功能層氧化物薄膜時容易引入不宜的界面態、導致界面污染、流程復雜、薄膜性能不高的一系列問題。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種制作阻變非揮發性存儲器阻變層氧化物薄膜的方法，包括:

步驟1:襯底預備;

步驟2:腔體抽真空;

步驟3:通入工作氣體與反應氣體，調整其流量值;

步驟4:調整工作氣壓，打開電源，氣體電離，開始反應;

步驟5:待系統穩定后，打開擋板，開始淀積;

步驟6:淀積一段時間后，調整反應氣體流量，繼續反應;以及

步驟7:結束反應，關閉電源但腔體內持續抽真空，待溫度至室溫后取出。