[發明專利]RRAM Cell stack TaOx制作方法和結構

在審

• 申請號: 202011362522.8
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112599665A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 徐靈芝;張志剛
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 焦天雷

本發明公開了一種RRAM Cell stack TaOx制作方法，包括以下步驟：在MxVx層形成RRAM Cell stack的下層TiN，第一次淀積預設厚度T的Ta；在第一預設條件下形成未完全氧化的漸變TaOx層；在第二預設條件下形成過氧化Ta層；再次淀積Ta和TiN，通過光刻工藝和刻蝕工藝形成RRAM Cell Stack結構。本發明還公開了一種RRAM Cell stack TaOx結構。本發明采用改變對Ta的氧化方式來獲得TaOx的漸變結構，通過分步控制氧化條件來獲得TaOx阻變材料，能避免Ta過氧化難于控制造成氧空位進而滿足器件設計要求。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別是涉及一種RRAM Cell stack TaOx制作方法。本發明還涉及一種RAM Cell stack TaOx結構。

背景技術

隨邏輯工藝的進一步微縮，特別是進入40nm工藝節點后，傳統的EEPROM或NORFLASH與以HKMG和FinFET為代表的先進邏輯工藝的集成難度進一步增大，其高昂的制造成本以及退化的器件性能無法為實際應用所接受，微縮化遇到瓶頸，使得國際上對NOR flash的研發長期停留在了55nm節點；另一方面，嵌入式應用對于功耗非常敏感，傳統的嵌入式Flash擦寫電壓高達10V以上，且不能隨工藝節點的微縮而降低，需要有額外的高壓電路模塊，因此限制了其在低功耗場合的應用；

阻變存儲器是一種新型的存儲技術，具有簡單的兩端結構，其工作機理是，在外加電壓的作用下，器件通過形成和斷裂導電通道，實現高阻態和低阻態間的可逆轉變，從而用來存儲數據。它具有可微縮性好，易三維堆疊等特點，國際半導體技術路線圖指出，阻變存儲器是最具商業化潛力的新型存儲技術之一。

形成TaOx工藝在業界目前通常采用三種方式，第一種方式直接采用PVD方式進行TaOx薄膜淀積，第二種方式，PVD方式進行Ta的淀積，再通過CVD方式通過N2O方式對Ta進行氧化，第三種方式是采用PVD方式進行Ta的淀積，再通過CVD或者Asher的方式進行O2的氧化，三種方式都可以獲得的TaOx，但是這三種方式都會都存氧化程度控制難度，此外對后續工藝也存在一定的難度。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念,該簡化形式的概念均為本領域現有技術簡化，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

本發明要解決的技術問題是提供一種能避免Ta過氧化難于控制造成氧空位的RRAM Cell stack TaOx制作方法。

本發明要解決的另一技術問題是提供一種能避免Ta過氧化難于控制造成氧空位的 RRAM Cell stack TaOx結構。

為解決上述技術問題，本發明提供的RRAM Cell stack TaOx制作方法，包括以下步驟：

S1，在MxVx層形成RRAM Cell stack的下層TiN，第一次淀積預設厚度T的Ta；

S2，在第一預設條件下形成未完全氧化的漸變TaOx層；

S3，在第二預設條件下形成過氧化Ta層；

S4，再次淀積Ta和TiN，通過光刻工藝和刻蝕工藝形成RRAM Cell Stack結構。

可選擇的，進一步改進所述的RRAM Cell stack TaOx制作方法，步驟S1中，采用PVD工藝第一次淀積預設厚度T的Ta。

可選擇的，進一步改進所述的RRAM Cell stack TaOx制作方法，步驟S2和S3，均采用CVD工藝。