[發明專利]一種Cu基阻變存儲器的制備方法及存儲器

有效

• 申請號: 201610258342.2
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105789439B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 呂杭炳;劉明;劉琦;龍世兵
• 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;H01L27/24;H01L21/82;G11C11/56
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

本發明公開了一種Cu基阻變存儲器的制備方法及存儲器，該制備方法包括：對銅下電極構圖化合處理生成化合物緩沖層，所述化合物緩沖層能夠阻止所述銅下電極被氧化；在所述化合物緩沖層上沉積固態電解液材料；在所述固態電解液材料上沉積上電極形成存儲器。在上述技術方案中，通過在銅下電極與固態電解液材料之間插入能夠阻止銅下電極被氧化的化合物緩沖層，以有效避免固態電解液材料生長時對銅下電極的氧化，使電極界面不會因為氧化而變粗糙，從而解決現有技術中Cu基阻變存儲器因電極界面粗糙導致的器件可靠性和良率較低的技術問題，進而提高器件的可靠性和良率。

技術領域

本發明屬于集成電路制造技術領域，特別涉及一種Cu基阻變存儲器的制備方法及存儲器。

背景技術

阻變存儲器是一種新型的不揮發存儲技術，由于其高密度、低成本、可突破技術代發展限制的特點引起高度關注，所使用的材料有相變材料、金屬氧化物材料、有機材料等。由Cu離子或Ag離子主導的金屬電橋型阻變存儲器是阻變器件的主要類型之一，其結構通常由含Cu或Ag等活潑金屬電極、固態電解液材料(如硫族化合物材料、金屬氧化物等)、以及惰性電極(如Pt、Pd、Ru、TaN等)構成。金屬電橋型阻變存儲器的機理可以通過Cu或Ag離子的氧化還原反應來描述。以Cu基阻變器件為例，在編程時，Cu原子在電場作用下離化后，注入固態電解液材料，經與電子結合還原成Cu原子，當Cu金屬細絲將兩端金屬電極相連時，器件的電阻狀態就從高阻態轉變為低阻態；擦除過程與編程過程正好相反，金屬導電通道在外電場的作用下發生斷裂，器件電阻從低阻態轉變高阻態。

Cu在先進半導體制程中作為互連線材料而廣泛使用，因此，Cu基阻變存儲器非常容易集成于標準CMOS工藝的后端制程中。固態電解液材料通常為金屬氧化物，通過濺射或熱氧化等方法生長于Cu電極之上。然而，在生長過程中，由于氧的存在，容易將Cu電極表面氧化，使電極界面變粗糙，從而導致可靠性低、器件良率低的問題。

發明內容

本發明實施例提供一種Cu基阻變存儲器的制備方法及存儲器，解決現有技術中Cu基阻變存儲器可靠性和器件良率較低的技術問題。

本申請實施例提供一種Cu基阻變存儲器的制備方法，所述方法包括：

對銅下電極構圖化合處理生成化合物緩沖層，所述化合物緩沖層能夠阻止所述銅下電極被氧化；

在所述化合物緩沖層上沉積固態電解液材料和上電極；

構圖形成存儲器。

可選的，所述對銅下電極構圖化合處理生成化合物緩沖層，包括：

對所述銅下電極構圖硅化處理生成Cu、Si及N的化合物緩沖層；或者

對所述銅下電極構圖鍺化處理生成Cu、Ge及N的化合物緩沖層。

可選的，所述Cu、Si及N的化合物緩沖層或Cu、Ge及N的化合物緩沖層的厚度為1nm～100nm。

可選的，在所述對銅下電極構圖化合處理生成化合物緩沖層之前，所述方法還包括：

在所述銅下電極上的介質層上構圖開孔洞，通過所述孔洞局部暴露所述銅下電極；

所述對銅下電極構圖化合處理生成化合物緩沖層，具體為：

對被暴露的所述銅下電極進行硅化處理或鍺化處理生成所述化合物緩沖層。

可選的，所述硅化處理或鍺化處理在含硅氣體或含鍺氣體中反應完成。

可選的，所述硅化處理或鍺化處理通過硅或鍺的離子注入方法完成。

可選的，在所述對被暴露的所述銅下電極進行硅化處理或鍺化處理生成所述化合物緩沖層之前，所述方法還包括：

在含氫氣體中對所述被暴露的所述銅下電極進行還原處理。