[发明专利]CuxO电阻随机存储器的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于存储器技术领域，具体涉及一种CuxO电阻存储器的制备方法。

背景技术

CuxO(1<x≤2)作为一种非常有前途的不挥发型电阻随机存储器(RRAM)材料，由于其低成本，极好的转换性能，可突破纳米尺寸，不含有对常规CMOS工艺会造成污染的元素，可与现代先进的铜互连工艺集成等优点，近年来受到了广泛的关注^[1-2]。CuxO制备方法有多种，包括热氧化，等离子氧化，溅射方法，化学氧化方法等，都具有良好的阻变存储特性。然而，对于CuxO电阻存储器的实际应用，该电阻随机存储器还存在一定的距离，包括操作电压不稳定，分布范围广，从零点几伏到十几伏，低阻态保持性能欠佳，从现有报道看，低阻态对热不稳定，抗疲劳性能等还有待改进。根据目前的研究结果，对该材料的转换机理的认识更偏向于一种载流子的俘获反俘获的机理，基于这一点，其缺陷的不同深浅能级对器件性能有着举足轻重的作用，尤其是表面能级，根据相关文献报道^[3]，在CuxO表面和体内能级的种类是不同的。更多的证据表明电阻存储器的存储薄膜表面对转换特性起到了重要的作用，对稳定操作电压、改善数据保持特性、疲劳特性有显著的影响^[4]。实际应用中，对RRAM的操作电压、改善数据保持特性、疲劳特性等存储性能提出了更高的要求，本发明通过从制造方面工艺的变化，对Cu₂O表面进行改性处理，提高Cu_xO电阻随机存储器的存储性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，为提高CuxO电阻随机存储器的存储特性，提供一种CuxO电阻随机存储器的制造方法。

本发明提供的一种CuxO电阻存储器的制备方法，所述CuxO电阻存储器的制备方法包括步骤：

(1)在衬底上构图形成CuxO电阻存储薄膜，1<x≤2；

(2)通过活性气体，对所述CuxO电阻存储薄膜进行表面改性处理。

根据本发明的制备方法，其中，在第(2)步骤之后还包括步骤：构图淀积形成上电极。

根据本发明的制备方法，其中，所述表面改性处理是活性气体等离子体轰击处理、活性气体气氛退火处理之一。所述活性气体是XeF₂、SF₆、CF₄、CHF₃、Cl₂、BCl₃之一，或者是XeF₂、SF₆、CF₄、CHF₃、Cl₂、BCl₃中任意两种气体的混合气体。

根据本发明的制备方法，其中，所述衬底是金属材料，用以形成所述电阻存储器的下电极。所述衬底是可以是Cu。所述CuxO电阻存储薄膜是通过等离子氧化、热氧化、化学氧化、溅射的方法之一形成。

本发明的技术效果是，通过对CuxO薄膜的表面改性处理，一定范围内改变表面缺陷分布，进而改变优化表面能级，使CuxO电阻存储器件具有稳定的操作电压、提高存储性能。

本发明方法可与现有集成电路工艺兼容，成本低。

附图说明

图1是具体实施例一的制备方法形成的CuxO电阻存储器结构示意图；

图2到图5是具体实施例一的具体流程的横截面结构示意图；

图6是具体实施例一提供的CuxO电阻存储器的制造方法的与常规方法测得的置位电压统计分布比较图；

图7是具体实施例二的制备方法形成的CuxO电阻存储器结构示意图；

图8-16是本发明所提供的电阻存储器第二个实施例，为本发明方法在Cu互连集成中的应用的具体流程的横截面结构示意图。

图中标号：10a硅衬底，10b Cu薄膜衬底，11a Cu_xO存储介质层，11b表面改性处理后的Cu_xO存储介质层，12上电极，101第一层层间介质层，102第二层层间绝缘介质，103第三层层间绝缘介质，104PMD层，201第一层刻蚀终止层，202第二层刻蚀终止层，205第三层刻蚀终止层，203第一层铜引线上的盖帽层，203b第二次刻蚀后的盖帽层，302盖帽层上的孔洞，401第一层铜引线周围扩散阻挡层，402铜栓及第二层铜引线周围扩散阻挡层，501第一层铜引线，600为铜栓塞，601第二层铜引线，700CuxO存储介质层，800上电极901通孔，903钨栓塞，904光刻胶。

具体实施方式