[发明专利]用于制造ReRAM存储器的层的方法和离子植入机的应用

说明书

本发明涉及用于制造ReRAM存储器的层的方法以及离子植入机的应用。按照本发明，为了制造ReRAM存储器，将TMO层以所希望的顺序涂覆到电极上，而且在此借助于离子植入机用离子、例如氧离子来轰击至少一个TMO层，使得造成将离子植入到该TMO层中。

技术领域

本发明涉及用于制造ReRAM存储器的层的方法以及离子植入机的应用。

背景技术

根据现有技术，存在非易失性数据存储器，如前闪速存储器，利用所述非易失性数据存储器可以持久地存储信息。然而，对于这些存储器来说，达到了微型化的极限，这激起了对具有更小的尺寸的非易失性存储介质的需求。因为当前存在的基于电荷的存储器（前闪速存储器）在不久的将来将已达到微型化的物理极限，所以需要新的存储器设计。

ReRAM存储器由两个对置的电极组成，在这两个对置的电极之间堆叠有过渡金属氧化物层（TMO层）。TMO层可具有活跃的、导电的层区或者是连续地活跃或导电的，或者可具有不活跃的、不导电的层区或者是不活跃或电绝缘的。尤其是，尤其非易失性存储器形式的阻变存储器（Resistive-Random-Access Memory，ReRAM）被视为当前基于电荷的存储单元的继承者。不过，有一些技术挑战要克服，诸如在施加必要地高的模压电压期间对构件的损害、在低压运行时的窄的读取容差（lon/loff）以及低于20nm大小的构件的所要实现的良好的效率，所述模压电压可能由于不符合期望地高的放电破坏被动阵列（Passiv-Array）中的相邻的存储单元。

公知的是：对在过渡金属氧化物层（TMO）之内的氧离子分布或空位分布的控制是改善ReRAM工作能力的关键。这样，已做出针对方法的大量方案，以便借助于沉积方法和元素掺杂来制造TMO层。

公知特定的、活跃的氧化物切换层，该特定的、活跃的氧化物切换层的材料已有针对性地利用元素掺杂来预处理并且装在纳米晶体中、嵌入在特定的切换层（nc-Ti02）之内。该结构处在两个金属电极之间。这样的ReRAM从文献US8569172、US8546781、US8441835、US2013/0089949、US2014/0302659、US8791444、US2013/0187116、US2015/0034898、US8835890、US8487290和US8907313公知。

相对应的ReRAM也可以通过热学方法来获得，其中通过利用不同的气体在200℃至800℃下进行热灼烧可以生成具有所希望的特性的TMO层。

第一方法需要花费能量的模压步骤，因为必须产生高电压，以及需要在ReRAM上的能够实现模压的装置组成部分，即电压调节器和电压生成器，所述装置组成部分必须精确地来制造，然而只被使用一次来进行模压。这消耗了用于ReRAM的构件的材料并且导致成本。

第二方法在高温下进行，在利用不同的气体进行热灼烧（200℃~800℃）时同样消耗能量。这需要热处理步骤（200℃~800℃），以便激活在活跃的氧化物切换层之内的工艺气体（例如NH₃、N₂、O₂、O₃、H₂O、Cl₂、Ar、H₂、N₂O、SiH₄、CF₄）。应该最好尽可能避免利用高温进行热处理，因为这损害了CMOS工作能力。而且此外，这里也还总是困难的是：关于位置和数量来控制氧离子或氮离子以及空位。这种类型的热学方法在文献US 2013/0336041和US8913418中公知。

发明内容