[发明专利]一种基于多层掩膜套刻的面内岛状铁电阻变存储器单元结构及其制备方法

权利要求书

1.一种基于多层掩膜套刻的面内岛状铁电阻变存储器单元结构，其特征在于：包括：铁电单晶薄膜(1)，所述铁电单晶薄膜(1)的下部设置有过渡层(2)且过渡层(2)的下部设有硅基外围电路(3)，所述铁电单晶薄膜(1)覆盖在过渡层(2)表面且铁电单晶薄膜(1)的上部形成互联金属(5)，所述互联金属(5)的内部形成通孔且通孔内设置有通孔金属(4)，所述互联金属(5)之间设置有铁电阻变存储器单元凸起(6)。

2.根据权利要求1所述的一种基于多层掩膜套刻的面内岛状铁电阻变存储器单元结构，其特征在于：所述铁电单晶薄膜(1)为铌酸锂、铁酸铋、掺杂氧化铪的铁电晶体材料中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于多层掩膜套刻的面内岛状铁电阻变存储器单元结构，其特征在于：所述过渡层(2)为二氧化硅、氮化硅中的一种制成的薄膜材料。

4.根据权利要求1所述的一种基于多层掩膜套刻的面内岛状铁电阻变存储器单元的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

步骤1：化学清洗硅基衬底上的铁电单晶薄膜基底；

步骤2：套刻的识别标记精度测量；

步骤3：套刻的识别标记的定位；

步骤4：制备用于套刻的识别标记；

步骤5：在铁电单晶薄膜表面用电子束光刻技术光刻出铁电凸块图形；

步骤6：沉积铬金属薄层，用金属剥离工艺制备铬型硬掩膜；

步骤7：采用反应离子刻蚀铁电单晶薄膜，而后去除铬型硬掩模；

步骤8：生长沉积互联金属电极；

步骤9：采用电子束光刻技术光刻出互联通孔图形；

步骤10：电镀沉积镍金属，用金属剥离工艺制备互联通孔镍型硬掩膜；

步骤11：采用反应离子刻蚀铁电单晶薄膜和过渡层形成通孔；

步骤12：在通孔中沉积通孔金属；

步骤13：采用电子束光刻技术光刻出铁电单晶存储单元电极图形；

步骤14：沉积铬金属薄层，用金属剥离工艺制备铬型硬掩膜；

步骤15：采用反应离子刻蚀互联金属，而后去除铬型硬掩模，完成制备流程。

5.根据权利要求4所述的一种基于多层掩膜套刻的面内岛状铁电阻变存储器单元的制备方法，其特征在于：所述化学清洗的步骤包括：

S1：铁电单晶薄膜基底置于成分比为H2SO4:H2O2＝4:1的酸性液中，在120℃温度下，清洗10分钟；然后取出铁电单晶薄膜基底，并用超纯水冲洗1分钟。

S2：铁电单晶薄膜基底置于成分比为H2O:H2O2:NH4OH＝5:1:1的碱性液中，在80℃温度下，清洗10分钟；然后取出铁电单晶薄膜基底，并用超纯水冲洗1分钟。

S3：铁电单晶薄膜基底置于成分比为H2O:H2O2:HCL＝6:1:1的酸性液中，在80℃温度下，清洗10分钟；然后取出铁电单晶薄膜基底，并用超纯水冲洗1分钟，最后甩干。

6.根据权利要求4所述的一种基于多层掩膜套刻的面内岛状铁电阻变存储器单元的制备方法，其特征在于：所述步骤2的套刻的识别标记精度测量方法包括如下步骤：

S1：在铁电单晶薄膜基底的上部设置用于对准的多个X标记及多个Y标记；

S2：X标记位于掩膜版的上方和下方,Y标记位于掩膜版的左侧和右侧,X标记和Y标记之间相互独立；

S3：X标记包括多个平行设置的纵向线段用于测量套刻精度在X方向的偏移，多个纵向线段的长度小于所述多个纵向线段的间距，Y标记包括多个平行设置的横向线段用于测量套刻精度在Y方向的偏移，多个横向线段的长度小于所述多个横向线段的间距；

S4：测量当层和前层的X标记的中心偏移量；以及测量当层和前层的Y标记的中心偏移量。

7.根据权利要求4所述的一种基于多层掩膜套刻的面内岛状铁电阻变存储器单元的制备方法，其特征在于：所述步骤3中识别标记的定位方式为当层的X标记与前层的X标记的中心重合时，表示当层和前层在X方向套刻精确,当层的Y标记与前层的Y标记的中心重合时，表示当层和前层在Y方向套刻精确。