[發明專利]一種存儲器的形成方法

在審

• 申請號: 202111535134.X
• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN114256415A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 左青云;盧意飛
• 申請（專利權）人: 上海微阱電子科技有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 上海恒銳佳知識產權代理事務所(普通合伙) 31286
• 代理人: 黃海霞

本發明公開了一種存儲器的形成方法，該方法包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底內形成有下電極；在所述半導體襯底上淀積氧化物，形成位于所述半導體襯底上的氧阻擋層；在所述氧阻擋層上淀積金屬材料，形成位于所述氧阻擋層上的前軀體；對所述前軀體表面進行移除處理，使得所述前軀體表面的自然氧化層被移除；對前軀體進行氧化處理，使得前軀體轉換為功能材料層；對功能材料層進行退火處理；在所述功能材料層上形成上電極；圖形化上電極、功能材料層和氧阻擋層，形成存儲器，該方法因對前軀體進行氧化處理時使用的氧化性氣體被隔離在氧阻擋層之上，可以避免下電極被氧化，提高工藝的控制性，有利于提升存儲器特性。

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造技術領域，尤其涉及一種存儲器的形成方法。

背景技術

目前，存儲器制造技術是半導體集成電路制造的重要組成部分。隨著摩爾定律不斷發展，中央處理器(central processing unit，CPU)的工作頻率不斷提升，對存儲器的性能要求也越來越高，主流的傳統存儲器已經很難滿足性能要求。“存儲墻”問題越來越突出，因此各種新型的存儲器技術應運而生。

目前主要的新型存儲器包括阻變存儲器、磁存儲器、相變存儲器、鐵電存儲器等。在前沿研究中這些新型的存儲器已經被證明具有更優異的特性，具有很好的應用前景。這些新型存儲器中，除英特爾/鎂光已經量產相變存儲器外，其他的各類新型存儲器都還未得到大規模的應用。新型存儲器要能實現大規模生產，除了需要比現有主流存儲器更好的性價比之外，其穩定可靠的生產工藝是至關重要的。

以阻變存儲器為例，雖然存儲器本身結構非常簡單，但如何可控地制備是存儲器大生產應用的關鍵所在。在現有技術中，可以采用先淀積前軀體，然后再對前軀體進行氧化處理使其變成氧化物的方式制備阻變存儲器的功能材料層。但在生產工藝中，由于對工藝步驟之間的等待時間無法實現精確控制，因此在不同等待時間中前軀體會發生不同的變化，從而對后續工藝步驟產生影響，最終影響器件特性和存儲器之間的一致性；另一方面，在對前驅體進行氧化處理使其變成氧化物的過程中容易將部分下電極也同時氧化，工藝可控性差，影響器件特性。因此，如何實現對現有存儲器中功能材料層處理過程的有效控制，是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明實施例提供一種存儲器的形成方法，用以避免下電極被氧化，提高工藝的控制性，有利于提升存儲器特性。

第一方面，本發明提供一種存儲器的形成方法，該方法包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底內形成有下電極，且下電極靠近所述半導體襯底的上表面；在所述半導體襯底上淀積氧化物，形成位于所述半導體襯底上的氧阻擋層；在所述氧阻擋層上淀積金屬材料，形成位于所述氧阻擋層上的前軀體；對所述前軀體表面進行移除處理，使得所述前軀體表面的自然氧化層被移除；對前軀體進行氧化處理，使得前軀體轉換為功能材料層；對功能材料層進行退火處理；在所述功能材料層上形成上電極；刻蝕圖形化上電極、功能材料層和氧阻擋層，形成存儲器。

本發明提供的存儲器的形成方法的有益效果在于：一方面，因對前軀體進行氧化處理時使用的氧化性氣體被隔離在氧阻擋層之上，可以避免下電極被氧化；另一方面，去除功能材料層表面的自然氧化層，避免功能層前軀體隨時間變化對工藝造成的影響，提高工藝控制性，有利于提升存儲器特性。

可選地，在所述半導體襯底上淀積氧化物的具體方式可以包括：采用物理氣相淀積、化學氣相沉積或原子層淀積等方式在所述半導體襯底上淀積氧化物。

可選地，所述氧化物為氧化硅、氧化鋁、氧化鋅或氧化銦錫中的至少一種。

可選地，所述金屬材料為銅、鋁、鉿、鈦、鉭、氮化鈦或氮化鉭中的至少一種。

可選地，移除所述前軀體表面的自然氧化層的具體方式可以包括：采用還原性氣體對前軀體表面進行移除處理，所述移除處理溫度為100℃至400℃，使得所述前軀體表面的自然氧化層被移除，這樣完成移除處理后半導體襯底不會暴露于大氣中，因此表面不會再生成自然氧化層。