[发明专利]阻变存储器的制备方法

说明书

本发明提供了一种阻变存储器的制备方法，包括步骤S1：提供一衬底，所述衬底顶部设有孔洞；步骤S2：在所述孔洞中多次沉积电极材料形成下电极；步骤S3：在所述下电极以及衬底的上表面通过沉积阻变材料形成阻变材料层；步骤S4：在阻变材料层上方形成上电极。本发明采用在孔洞中多次沉积电极材料的方法形成下电极，解决了现有技术中氮化钛电极材料填充方法存在的填充不满以及填充存在空洞的问题，提高工艺均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种阻变存储器的制备方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，市场对于非易失性存储器的需求越来越向大容量、低功耗、高密度和低成本的方向转变。阻变存储器(Resistive Random Access Memory，简称RRAM)作为下一代存储器的研究热点，具有很强的应用潜力，被认为是最具有商业价值的存储器。但是现在的阻变存储器制造工艺还存在很多的不足，尤其是阻变存储器的工艺均匀性的改善，一直存在很多的问题。

阻变存储器(简称RRAM)一般包括衬底、下电极(简称BE)、阻变材料层以及上电极(简称TE)，其中下电极的电极材料填充工艺和阻变材料层的阻变材料沉积工艺是改善阻变存储器工艺均匀性的关键所在。现有技术中下电极的电极材料通常为氮化钛(简称TiN)，氮化钛的生长形貌是簇状晶体，而用于填充氮化钛的孔洞尺寸比较小，且斜角较大，采用传统的氮化钛填充方法会存在填充不满以及填充存在空洞的问题。下电极的氮化钛填充问题和形貌也会影响到后面阻变材料层的沉积过程，加之氮化钛暴露在外层会在一定程度上被氧化，会导致沉积阻变材料层时也出现形貌不均匀，因此传统的氮化钛填充工艺和阻变材料层沉积工艺会导致工艺均匀性较差，从而会加大阻变材料层与下电极的接触电阻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻变存储器的制备方法，以解决因电极材料填充工艺和阻变材料层沉积工艺导致阻变存储器工艺均匀性较差的问题，从而降低阻变材料层与下电极的接触电阻。

为解决上述技术问题，本发明一种阻变存储器的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：提供一衬底，所述衬底顶部设有孔洞；

步骤S2：在所述孔洞中多次沉积电极材料形成下电极；

步骤S3：在所述下电极以及衬底的上表面形成阻变材料层；

步骤S4：在所述阻变材料层上方形成上电极。

可选的，在所述阻变存储器中，所述衬底包括金属互连层和位于该金属互连层上方的介质阻拦层，其中所述金属互连层包括层间介质层以及形成于该层间介质层中的金属互连线，所述孔洞设置于所述介质阻拦层中，并暴露出部分所述金属互连线。

可选的，在所述阻变存储器中，所述电极材料包括氮化钛。

可选的，在所述阻变存储器中，在所述步骤S2中还包括：在每次沉积电极材料之前，采用稀有气体轰击所述孔洞表面。

可选的，在所述阻变存储器中，所述稀有气体包括氩气。

可选的，在所述阻变存储器中，所述孔洞被电极材料填满时停止电极材料的沉积。

可选的，在所述阻变存储器中，在所述步骤S3中还包括：在形成所述阻变材料层之前，采用还原性气体对所述下电极的表面进行去氧化处理。

可选的，在所述阻变存储器中，所述还原性气体包括氢气。

可选的，在所述阻变存储器中，在所述步骤S3中还包括：在采用还原性气体对所述下电极的表面进行去氧化处理之前，对所述下电极以及衬底的上表面进行化学机械研磨，除去多余的电极材料。

可选的，在所述阻变存储器中，在所述步骤S2中，每次沉积的电极材料层的厚度小于所述孔洞的直径的1/6。