[發明專利]改善TaOx基阻變存儲器可靠性的硅摻雜磁控濺射工藝

有效

• 申請號: 202110364458.5
• 申請日: 2021-04-05
• 公開（公告）號: CN113088912B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 王德君;謝威威;周大雨;白嬌;蔡承軒;李蘇洋
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/02;C23C14/06;C23C14/08;C23C14/16;C23C14/18;C23C14/58
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 王樹本;徐雪蓮

1.一種改善TaOx基阻變存儲器可靠性的硅摻雜磁控濺射工藝，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、清洗SiO₂/Si襯底，具體包括以下子步驟：

(a)將SiO₂/Si襯底放入去離子水中超聲清洗3-10min；

(b)將經過子步驟(a)清洗的SiO₂/Si襯底放入丙酮中超聲清洗3-10min；

(c)將經過子步驟(b)清洗的SiO₂/Si襯底放入無水乙醇中超聲清洗3-10min；

(d)將經過子步驟(c)清洗的SiO₂/Si襯底用去離子水沖洗后，再用N₂氣吹干；

步驟2、在SiO₂/Si襯底上采用磁控濺射方法鍍制下電極TiN薄膜，具體包括以下子步驟：

(a)將經過步驟1清洗過的SiO₂/Si襯底放入磁控濺射設備的真空腔室中，真空抽至3×10^-3-5×10^-4Pa，襯底溫度為200-400℃，接入-100至-200V偏壓；

(b)向真空腔室中通入氬氣，流量為5-30sccm，調節功率為30-100W，預濺射時間為5-10min；

(c)向真空腔室中通入氮氣，流量為1-10sccm，調節抽氣閥至真空腔室壓強為0.3-2Pa；

(d)調節Ti靶濺射功率為50-150W，濺射時間15-60min，沉積TiN薄膜厚度為75-300nm；

步驟3、在下電極TiN薄膜上采用磁控濺射沉積TaO_x薄膜并摻雜Si，具體包括以下子步驟：

(a)將經過步驟2鍍制下電極TiN薄膜放入設置有Ta和Si靶材的磁控濺射的真空腔室中；

(b)將真空腔室的真空抽至3×10^-3-5×10^-4Pa，接入-100至-200V偏壓，溫度設置為200-500℃；

(c)向真空腔室中通入氬氣，流量為20-40sccm，調節Ta靶濺射功率為50-100W，Si靶濺射功率為50-100W，預濺射時間為5-10min；

(d)向真空腔室中通入氧氣，流量為5-20sccm，腔內壓強為0.5-5Pa；

(e)調節Ta靶和Si靶的濺射功率分別為80-180W和50-150W，Ta靶材和Si靶材交替濺射，Si靶材濺射時間為1-3min，Si靶材與Ta靶材濺射時間比為1：2-6，Si摻雜TaO_x薄膜厚度為10-40nm；

步驟4、把經步驟3濺射沉積的Si摻雜TaO_x薄膜放入N₂氛圍中快速退火30-60s,溫度設置為500-750℃；

步驟5、磁控濺射鍍制上電極，具體包括以下子步驟：

(a)把經過步驟4退火的Si摻雜TaO_x薄膜放入磁控濺射真空腔室中；

(b)若濺射鍍制上電極選自TiN，其磁控濺射過程與步驟2相同，若濺射鍍制上電極選自Pt、Al或Ti中的一種，將真空腔室抽至3×10^-3-5×10^-4Pa，襯底溫度為室溫，向真空腔室中通入氬氣，流量為5-20sccm，調節功率至5-40W，預濺射5-10min后正式濺射20-80min，沉積上電極厚度為75-300nm。