[发明专利]一种制作自隔离电阻转变型存储器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子制造及存储器技术领域，尤其涉及一种采用一步剥离工艺制作自隔离电阻转变型存储器的方法。

背景技术

非挥发性存储器，它的主要特点是在不加电的情况下也能够长期保持存储的信息，它既有ROM的特点，又有很高的存取速度。随着多媒体应用、移动通信等对大容量、低功耗存储的需要，非挥发性存储器，特别是闪速存储器(Flash)，所占半导体器件的市场份额变得越来越大，也越来越成为一种相当重要的存储器类型。

当前市场上的非挥发性存储器以闪存(Flash)为主流，但是闪存器件存在操作电压过大、操作速度慢、耐久力不够好以及由于在器件缩小化过程中过薄的隧穿氧化层将导致记忆时间不够长等缺点。理想的非挥发性存储器应具备操作电压低、结构简单、非破坏性读取、操作速度快、记忆时间(Retention)长、器件面积小、耐久力(Endurance)好等条件。

目前已经对许多新型材料和器件进行了研究，试图来达到上述的目标，其中有相当部分的新型存储器器件都采用电阻值的改变来作为记忆的方式。其中电阻转变型存储器(RRAM)主要是基于固态氧化物材料的电阻可变特性的。

如图1所示，图1为电阻转变型存储器器件的基本结构示意图。在图1中，101表示上电极，102表示下电极，103表示功能层材料薄膜。该层薄膜的电阻值可以具有两种不同的状态(高阻和低阻，可以分别用来表征‘0’和‘1’两种状态)，如图2所示，图2为电阻转变型存储器理想化的电流电压曲线示意图，这两种电阻状态可以在外加电场的作用下相互转换。RRAM具有在32nm节点及以下取代现有主流FLASH存储器的潜力，因而成为目前新型存储器器件的一个重要研究方向。

由上述可知，电阻转变型存储器(RRAM)的基本器件单元结构是金属/介质层/金属(MIM)的三明治结构。

目前常见的制作这种基本器件结构的方法是：首先在绝缘衬底上形成下电极，之后在形成下电极的地方生长具有电阻转变特性的材料，最后制作上电极，器件结构如图3所示，图3为存储器器件与器件通过介质层相连而未隔离的示意图。这种制作方法固然简单，但是制作出来的器件与器件之间还是有介质层相连的，影响器件的性能和稳定性。

除了这种方法之外，还有通过绝缘氧化硅来实现器件的隔离的，如图4所示，图4为存储器器件与器件之间通过SiO₂绝缘层隔离的示意图。不过这种方法工艺步骤复杂，需要多次光刻，增加了器件制作成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述现有制作MIM结构的电阻转变型存储器的方法存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种制造工艺简单、制造成本低的制作自隔离电阻转变型存储器的方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提出了一种制作自隔离电阻转变型存储器的方法，该方法包括：

A、在绝缘衬底上形成导电薄膜作为下电极；

B、在形成下电极的结构上涂敷光刻胶；

C、通过光刻方法在上述光刻胶上定义器件的大小；

D、依次生长具有电阻转变特性的材料和上电极；

E、通过剥离光刻胶的方法释放器件。

上述方案中，步骤A中所述绝缘衬底包括玻璃、石英或硅衬底，以及由硅衬底所支撑的氧化硅、氮化硅。

上述方案中，步骤A中所述作为下电极的导电薄膜包括：金属、具有导电性的化合物，以及用于增加与衬底的粘附性所淀积的粘附层。

上述方案中，步骤B中所述光刻胶为5214，9912，9918，ZEP520或者HSQ，光刻胶涂敷的厚度至少为1μm。

上述方案中，步骤C中所述光刻方法包括针对大尺寸器件的光学曝光方法和针对小尺寸器件的电子束曝光方法。

上述方案中，步骤D中所述具有电阻转变特性的材料为二元金属氧化物ZrO₂、NiO、TiO₂，CuO、MnO、Al₂O₃、MgO、Nb₂O₅、Ta₂O₅，VO₂、ZnO和MoO，或者三元氧化物SrZrO3和SrTiO3，以及复杂氧化物LaSrMnO₃、LaCaMnO₃和PrCaMnO₃。

上述方案中，步骤D中所述上电极的材料包括金属、具有导电性的化合物，以及用于增加与衬底的粘附性所淀积的粘附层。