CN111564556A - 一种金字塔形阻变存储器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金字塔形阻变存储器及其制备方法，属于氧空位型阻变存储器领域。本发明通过采用将金字塔形尖端底电极的电场增强作用，加速氧空位在阻变介质中的迁移，控制导电细丝生长的位置和形状，与现有的平面型阻变存储器相比，该结构的阻变存储器件具有更低的功耗和更好的可靠性。另外通过将金字塔结构制备到CMOS的源漏通孔中可以实现与CMOS电路的良好集成。
Description
技术领域
本发明属于阻变存储器技术领域，具体涉及一种通过对底电极结构进行改进使得器件具有低功耗和高一致性优势的阻变存储器。
背景技术
大数据时代爆炸性的数据量对存储器的存储容量和存储密度都提出了新的要求，氧空位型阻变存储器因其非挥发性、结构简单、集成密度高且良好的CMOS兼容性而越来越受到青睐。然而，目前的氧空位型阻变存储器存在一致性差、功耗高等挑战,已经报道的有通过采用改进的异形电极来解决上述问题的工作，但是仍然存在异形电极位置难以定位等问题。
具体来说，由于氧空位型的阻变存储器的阻变机理是基于氧空位构成的导电细丝的生长和断裂，并且在导电细丝生长和断裂的过程中存在一定的随机性，使得导电细丝每次操作中生长的位置以及细丝的形状均不一致，导致器件每次操作的涨落大，可靠性差。器件与器件之间由于阻变层中缺陷分布的不一致，引发导电细丝在不同器件之间生长的随机性，使得器件与器件之间的均匀性差。
另一方面，目前的氧空位型阻变存储器的操作电压比较高，在重置(Reset)时即从高阻向低阻转变的过程中电流大，功耗高。
综上，低功耗高一致性的氧空位型阻变存储器急需开发。
发明内容
传统的阻变存储器由于其阻变机理中存在的随机性以及工艺制备的阻变层中缺陷分布的随机性导致器件的一致性差，并且在阻变过程中特别是从高阻态向低阻态转变的过程中即Reset过程中功耗大。针对以上问题，本发明提出了一种低功耗高一致性金字塔形阻变存储器的制备方法，通过制备金字塔形底电极的氧空位型阻变存储器，以电场增强的方式来限制导电细丝生长的位置和形状，从而降低操作电压(包括Set和Reset电压)，并提高不同操作循环之间和器件与器件之间的一致性。
本发明提供的阻变存储器为氧空位型阻变存储器，包括半导体衬底、金字塔形底座、底电极、阻变层、顶电极和隔离层，其中，所述金字塔形底座位于半导体衬底上；在金字塔形硅底座上依次覆盖底电极、阻变层、顶电极；所述底电极为吸氧性金属，所述顶电极为惰性金属；隔离层覆盖器件表面，从隔离层向下开通孔并填充金属实现底电极和顶电极的金属引出。
进一步的，所述金字塔形底座优选为硅底座，可以利用SOI衬底表面的硅膜制备得到。所述底座也可以是其他材料，如锗和三五族化合物半导体材料。优选的，所述金字塔形底座的底面为边长80nm～200nm的正方形，从底面到塔尖的高度为80nm～200nm。
优选的，所述底电极的厚度为20nm～40nm，可以选自下述吸氧性金属材料：Ti、Hf、Zr和La等；所述顶电极的厚度为20nm～40nm，可以选自下述惰性金属：Pt、Ta和W等。
优选的，所述阻变层为氧化物阻变层，其厚度为5nm～10nm，材料选自HfO2、Al2O3和Ta2O3等。
本发明还提供了上述氧空位型阻变存储器的制备方法，包括以下步骤：
1)在半导体衬底上形成金字塔形底座；
2)制备覆盖金字塔形底座的底电极；
3)在底电极上淀积阻变层，覆盖整个底电极；
4)在阻变层上制备顶电极，所述顶电极要覆盖金字塔形结构；
5)淀积隔离层并对表面进行平坦化，然后制作底电极和顶电极的金属引出。
优选的，在步骤1)选择SOI衬底，在SOI衬底的表面硅膜上通过光刻图形化形成正方形的硬掩膜，然后干法刻蚀硅膜获得硅柱；接着在保留硬掩膜的情况下采用腐蚀液腐蚀硅柱，直至形成金字塔形结构。也可以采用体硅衬底，在体硅衬底上依次淀积氧化硅和硅膜形成SOI衬底，再进行金字塔形硅底座的制备。
在上述步骤1)中，优选的，利用电子束光刻定义硅柱的硬掩模，可以在衬底上旋涂无机负性光刻胶，如含氢硅酸盐类的HSQ(Hydrogen Silsesquioxane)电子束胶，然后通过电子束光刻技术图形化,注意硬掩模的尺寸直接决定了后续形成的金字塔硅底座的底面尺寸。接着干法刻蚀硅膜形成硅柱，刻蚀的深度即硅膜的厚度决定了后续形成的金字塔形结构的高度。所述干法刻蚀可以选用反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching,RIE)技术，对硅柱的刻蚀需要选用具有高陡直度的刻蚀方案，例如可以通过调控反应离子刻蚀中的刻蚀气体比例以及刻蚀功率来获得具有良好陡直度的刻蚀方案。
在上述步骤1)中，所述腐蚀液可以采用四甲基氢氧化铵(Tetramethylammoniumhydroxide,TMAH)溶液，在本发明的实施例中，采用浓度为25％的TMAH溶液在35℃条件下对硅柱进行腐蚀。要注意所用腐蚀液的浓度、腐蚀温度以及腐蚀时间，以精确控制腐蚀后形成的金字塔形底座的大小。
上述步骤2)淀积底电极金属材料，并通过光刻技术定义底电极区域(要包含金字塔形底座的区域)，采用刻蚀或者剥离的方式形成底电极，对于制备小尺寸阻变存储器单元需要选用金属刻蚀技术,对于制备大尺寸的阻变存储器单元可以选用金属剥离技术。底电极金属选用吸氧性金属，如Ti、Hf、Zr和La等，并选用具有良好保形性的淀积方式，如原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)和磁控溅射(Magnetron Sputtering)等淀积方式。
进一步的，上述步骤3)淀积氧化物阻变层，其材料优选为HfO2、Al2O3和Ta2O3等，可以选用原子层淀积(Atomic Layer Deposition,ALD)和磁控溅射(Magnetron Sputtering)等淀积方式。
上述步骤4)淀积顶电极金属，并通过光刻技术定义顶电极的区域(要包含金字塔形结构的区域)，通过刻蚀或者剥离的方式形成顶电极，对于制备小尺寸阻变存储器单元需要选用金属刻蚀技术，对于制备大尺寸的阻变存储器单元可以选用金属剥离技术。顶电极金属选用惰性金属，如Pt、Ta和W等。之所以底电极选用活性金属，顶电极选用惰性金属的原因是因为顶电极在加正电压下导电细丝从底端尖端开始生长，另一方面，由于底电极选用吸氧性金属因而底部尖端附近有大量的氧空位，从而有利于导电细丝从尖端处生长，降低功耗，提高器件一致性。
上述步骤5)所述隔离层优选为氧化硅隔离层，隔离层的厚度要高于金字塔结构的尖端，可以选用低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition,LPCVD)、等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)等方法淀积隔离层。
上述步骤5)中，淀积隔离层并对表面进行平坦化后，利用光刻技术定义底电极和顶电极上方的通孔，以光刻胶为掩膜，先干法刻蚀后湿法腐蚀至底电极和顶电极；去除光刻胶，淀积金属填充通孔并形成金属层，进行表面平坦化；然后利用光刻技术定义金属引出线，以光刻胶为掩膜干法刻蚀金属层至隔离层，完成金属引出。淀积通孔的填充金属需要选用具有高填充率且导电率高的金属，例如金属W、TiN、Cu、Al和Pt等。
本发明的优点和积极效果如下：
1)本发明提出的氧空位型阻变存储器因其底部尖端的电场增强作用，可以加速氧空位的迁移，从而加速导电细丝的形成和断裂，即可以降低操作电压,实现低功耗；
2)由于尖端电场增强作用，因而理论上尖端处导电细丝生长的更快，并且对底电极其他位置生长的导电细丝具有抑制作用，因而增强了导电细丝在尖端处生长的概率，降低了导电细丝生长的位置和形状的随机性，从而降低了器件的涨落，提高了器件可靠性；
3)有望将尖端制备到互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor,CMOS)电路的通孔中，从而实现阻变存储器与CMOS电路的良好集成。
附图说明
图1-图10为低功耗高一致性金字塔形阻变存储器的各关键工艺步骤的示意图。各图中，(a)为器件的俯视图，(b)为(a)沿A-A’方向的器件剖面图，(c)为(a)沿B-B’方向的器件剖面图。
其中：
图1为在SOI衬底上旋涂完HSQ电子束胶的步骤；
图2为通过电子束光刻技术，图形化HSQ电子束胶形成后续刻蚀硅柱的正方形硬掩膜，并刻蚀形成硅柱至氧化硅BOX层的步骤；
图3为通过TMAH溶液腐蚀硅柱，腐蚀过程从硅柱周围向中间腐蚀，至形成稳定的硅面的步骤；
图4为随着时间增加，TMAH腐蚀液掀去顶部掩膜和硅柱的倒三角顶部，形成金字塔结构的步骤；
图5为淀积底电极金属，通过光刻技术定义底电极大小的步骤，底电极要覆盖金字塔结构；
图6为淀积阻变层的步骤；
图7为淀积顶电极金属，通过光刻技术定义顶电极大小的步骤，顶电极要覆盖金字塔结构；
图8为淀积隔离层并进行表面平坦化的步骤；
图9为通过光刻技术定义通孔，刻蚀形成通孔后填充金属的步骤，并平坦化；
图10为通过光刻技术对金属层进行图形化，形成金属引出线的步骤；
图11为图1～图10中所有材料的图例。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实例来对本发明进行详细说明。
如图1至图10所示，根据下述步骤制备低功耗高一致性金字塔形阻变存储器：
1)对SOI基片的硅膜进行减薄，具体的操作方式为通过干氧氧化或者氢氧合成氧化的方式将表面硅膜氧化成氧化硅，而后通过氢氟酸溶液漂去表面氧化硅，进而旋涂HSQ电子束胶，如图1所示。也可以采用体硅衬底，通过在体硅衬底上淀积氧化硅层，而后淀积薄的硅膜形成SOI基片；
2)通过电子束光刻技术定义硅柱的硬掩模尺寸(100nm×100nm)，而后通过反应离子刻蚀(Reactive Ion Etching,RIE)刻蚀硅膜至氧化硅层，如图2所示；
3)将基片放入浓度为25％的TMAH溶液中，在35℃条件下腐蚀适当时间至形成金字塔形尖端，具体的腐蚀时间可以根据硅柱的高度和宽度以及TMAH溶液在各个面上的腐蚀速率来计算而得，如图3和图4所示；
4)通过具有良好保形性的淀积方式如原子层淀积(Atomic Layer Deposition,ALD)或者磁控溅射(Magnetron Sputtering)淀积底电极金属Ti，通过光刻技术定义阻变存储器的底电极，其中底电极要覆盖金字塔结构，如图5所示；
5)通过ALD或者磁控溅射的方式淀积5nm厚的HfO2阻变层,如图6所示；
6)通过磁控溅射淀积顶电极金属Pt，通过光刻技术定义阻变存储器的顶电极，其中顶电极要覆盖金字塔结构，如图7所示；
7)通过低压化学气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition,LPCVD)淀积300nm厚的氧化硅隔离层，并用化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)进行平坦化，如图8所示；
8)通过光刻技术定义底电极和顶电极上方的通孔，以光刻胶为掩膜，通过干法刻蚀250nm的氧化硅隔离层，而后通过湿法腐蚀通孔中剩余的氧化硅和阻变层至底电极层和顶电极层，淀积金属填充通孔并形成金属层(即Metal 0)，并用CMP进行表面平坦化，如图9所示；
9)通过光刻技术定义金属引出线，以光刻胶为掩膜，通过感应耦合等离子体刻蚀(Inductively Coupled Plasma,ICP)技术刻蚀金属层到氧化硅隔离层，为了防止互联线之间的短路，需要进行适当的过刻蚀，如图10所示。
本发明实施例并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种阻变存储器，为氧空位型阻变存储器，其特征在于，所述阻变存储器包括半导体衬底、金字塔形底座、底电极、阻变层、顶电极和隔离层，其中：所述金字塔形底座位于半导体衬底上；在金字塔形硅底座上依次覆盖底电极、阻变层、顶电极；所述底电极为吸氧性金属，所述顶电极为惰性金属；隔离层覆盖器件表面，从隔离层向下开通孔并填充金属实现底电极和顶电极的金属引出。
2.如权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，所述金字塔形底座的材料为硅、锗或三五族化合物半导体材料。
3.如权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，所述金字塔形底座的底面为边长80nm～200nm的正方形，从底面到塔尖的高度为80nm～200nm。
4.如权利要求1所述的阻变存储器，其特征在于，所述底电极的厚度为20～40nm，材料选自下述吸氧性金属：Ti、Zr、Hf和La；所述顶电极的厚度为20～40nm，材料选自下述惰性金属：Pt、Ta和W；所述阻变层为氧化物阻变层，其厚度为5～10nm，材料选自HfO2,Al2O3和Ta2O3。
5.权利要求1所述阻变存储器的制备方法，包括以下步骤：
1)在半导体衬底上形成金字塔形底座；
2)制备覆盖金字塔形底座的底电极；
3)在底电极上淀积阻变层，覆盖整个底电极；
4)在阻变层上制备顶电极，所述顶电极要覆盖金字塔形结构；
5)淀积隔离层并对表面进行平坦化，然后制作底电极和顶电极的金属引出。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)采用SOI衬底，在SOI衬底的表面硅膜上通过光刻图形化形成正方形的硬掩膜，然后干法刻蚀硅膜获得硅柱，接着在保留硬掩膜的情况下采用腐蚀液腐蚀硅柱，直至形成金字塔形硅底座；或者采用体硅衬底，在体硅衬底上依次淀积氧化硅和硅膜形成类SOI衬底，再进行金字塔形硅底座的制备。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，利用电子束光刻定义硅柱的硬掩模，接着干法刻蚀硅膜形成硅柱，再以四甲基氢氧化铵溶液为腐蚀液对硅柱进行腐蚀。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)淀积底电极金属材料，并通过光刻技术定义底电极区域，采用刻蚀或者剥离的方式形成底电极；在步骤4)淀积顶电极金属，并通过光刻技术定义顶电极区域，采用刻蚀或者剥离的方式形成顶电极。
9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)采用原子层淀积或磁控溅射的方法淀积氧化物阻变层。
10.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤5)采用低压化学气相沉积或等离子体增强化学气相沉积方法淀积隔离层，并进行表面平坦化；然后利用光刻技术定义底电极和顶电极上方的通孔，以光刻胶为掩膜，先干法刻蚀后湿法腐蚀至底电极和顶电极；去除光刻胶，淀积金属填充通孔并形成金属层，进行表面平坦化；再利用光刻技术定义金属引出线，以光刻胶为掩膜干法刻蚀金属层至隔离层，完成金属引出。
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|---|---|---|---|---|
| CN102227014A (zh) * | 2011-03-28 | 2011-10-26 | 复旦大学 | 一种具有金属纳米晶电极的阻变存储器及其制备方法 |
| CN102544365A (zh) * | 2012-01-18 | 2012-07-04 | 北京大学 | 阻变存储器及其制造方法 |
| CN103515534A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-01-15 | 北京大学 | 一种高一致性的阻变存储器及其制备方法 |
| CN107221598A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-09-29 | 中国科学院微电子研究所 | 一种提高rram均一性的方法及rram器件 |
| CN107275482A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-10-20 | 中国科学院微电子研究所 | 一种阻变存储器的制造方法和阻变存储器 |
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Patent Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN102227014A (zh) * | 2011-03-28 | 2011-10-26 | 复旦大学 | 一种具有金属纳米晶电极的阻变存储器及其制备方法 |
| CN102544365A (zh) * | 2012-01-18 | 2012-07-04 | 北京大学 | 阻变存储器及其制造方法 |
| CN103515534A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-01-15 | 北京大学 | 一种高一致性的阻变存储器及其制备方法 |
| CN107221598A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-09-29 | 中国科学院微电子研究所 | 一种提高rram均一性的方法及rram器件 |
| CN107275482A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-10-20 | 中国科学院微电子研究所 | 一种阻变存储器的制造方法和阻变存储器 |
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