[發明專利]阻變存儲器件的制備方法及阻變存儲器件

在審

• 申請號: 201810896709.2
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN110828658A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 郭萬國;蔣秉軒;宋海洋;王寬冒;高曉麗;劉菲菲
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張天舒

本發明公開了一種阻變存儲器件制備方法和阻變存儲器件。包括在沉積有第一電極的襯底上形成含有多種金屬元素和氧元素的阻變材料層；將所述阻變材料層進行退火處理。通過諸如磁控濺射技術等工藝沉積得到包含有多種金屬元素和氧元素的阻變材料層，能夠很好地保持材料的化學計量比，通過退火處理改善了所形成的阻變材料層的缺陷狀態，提高了阻變存儲器件的轉變一致性。此外，阻變存儲器件具有存儲窗口寬、數據保持時間長、耐久性高的優點。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，具體涉及一種阻變存儲器件的制備方法以及一種由該方法制作形成的阻變存儲器件。

背景技術

半導體存儲器是集成電路產業中最為重要的技術之一，廣泛應用于信息、社會安全、航空/航天、軍事/國防、新能源和科學研究的各個領域，是國家競爭力的重要體現。隨著大數據、云計算、物聯網等技術的興起，需要存儲分析的信息正在爆炸式增長，因此存儲器有著巨大的市場。如何不斷提高存儲的性能成為信息科學領域的一個關鍵性基礎問題。為了實現更高的數據存儲密度、更小的單位比特成本，急需一種新型的與CMOS工藝高度兼容的存儲器結構。

阻變存儲器(RRAM)由于簡單的器件結構、緊湊的存儲陣列、優良的存儲性能和與現有CMOS工藝的高兼容度，成為最具潛力的解決方案之一。自1967年，Simons和Verderber發現并研究了Au/SiO2/Al結構的電阻轉變行為后，經過四十多年的薄膜制備技術的逐漸成熟和非揮發存儲技術的發展，越來越多適用于阻變存儲器的的薄膜材料被報道，并被工業界應用于存儲芯片的試制，尋找綜合性能優異的阻變存儲材料是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種阻變存儲器件的制備方法以及一種由該方法制作形成的阻變存儲器件。

為了實現上述目的，本發明的第一方面，提供了一種阻變存儲器件的制備方法，包括：

步驟S110、在沉積有第一電極的襯底上形成含有多種金屬元素和氧元素的阻變材料層；

步驟S120、將所述阻變材料層進行退火處理。

可選地，步驟S110具體包括：

將沉積有第一電極的襯底放置到磁控濺射設備中，并調整靶材與所述襯底之間的間距，其中，所述靶材包括所述多種金屬元素和所述氧元素；

待所述磁控濺射設備的真空度達到預定值時，將所述襯底加熱至目標溫度；

向所述磁控濺射設備提供濺射功率和濺射工藝氣體，以利用所述濺射功率將所述濺射工藝氣體激發形成等離子體；

利用所述等離子體轟擊所述靶材，使得靶材中的元素逸出表面并沉積在所述襯底的表面，形成所述阻變材料層。

可選地，所述磁控濺射設備的濺射工藝參數滿足至少下述一項：

所述靶材與所述襯底的間距范圍為65mm～85mm；

所述磁控濺射設備的真空度范圍為3×10^-9Torr～3×10^-7Torr；

射頻功率的范圍為700w～900w；

所述襯底的目標溫度范圍為300℃～500℃；

濺射工藝氣體的壓力范圍為9mTorr～11mTorr；

沉積時間的范圍為22min～24min。

可選地，所述阻變材料層包括三種金屬元素和一種氧元素。

可選地，所述金屬元素分別為Cu、Al和Zn。

可選地，所述阻變材料層的各種元素的組分比滿足：