[发明专利]一种电阻型存储器的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路制造技术领域，具体涉及一种改善器件参数均一性的电阻存储器的制备方法。

背景技术

由于便携式电子设备的不断普及，非挥发性存储器在整个存储器市场中的份额也越来越大。当前FLASH技术是非挥发性存储器市场的主流，占据了90％的市场份额。但随着半导体工艺节点的推进，FLASH技术正遇到一系列的瓶颈问题，如浮栅不能随技术代发展无限制减薄，数据保持特性问题等，有报道预测FLASH技术的极限在16nm左右，这就迫使人们寻找性能更为优越的下一代非挥发性存储器。最近电阻转换存储器件(resistive switching memory)因为其高密度、低成本、可突破技术代发展限制的特点引起高度关注，所使用的材料有相变材料、掺杂的SrZrO₃、铁电材料PbZrTiO₃、铁磁材料Pr_1-xCa_xMnO₃、二元金属氧化物材料、有机材料等。

电阻型存储器通过电信号的作用，使存储介质在高电阻状态(High Resistance State，HRS)和低电阻(Low Resistance State，LRS)状态之间可逆转换，从而实现存储功能。根据导电细丝理论，高阻态和低阻态之间的转变源于存储介质中导电通道的形成与断裂。在当前电阻型存储器研究领域中，器件参数离散性问题是一个亟待解决的关键问题，包括器件与器件之间的均一性，编程次与次之间的均一性问题，导致器件均一性问题的原因在于导电通道形成与断裂的随机性，因此，如何有效的控制导电通道的形成与断裂显得十分重要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种改善器件参数均一性的电阻存储器的制备方法，以提高器件参数的均一性。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种电阻型存储器的制备方法，包括：对开孔而暴露的下电极进行高温退火，使其表面析出纳米颗粒；在孔洞中下电极上方形成阻变存储介质层和上电极；以及图形化上电极和阻变材料层。

上述方案中，在所述对开孔而暴露的下电极进行高温退火之前还包括：开孔以暴露下电极。

上述方案中，所述开孔以暴露下电极之后还包括：对开孔而暴露的下电极进行预氧化处理。

上述方案中，所述预氧化处理为等离子体氧化、热氧化或氧离子注入方法。

上述方案中，所述下电极为金属Cu。

上述方案中，所述对开孔的下电极进行高温退火的步骤中，高温退火温度为100℃～450℃，时间为1秒～1小时，高温退火氛围为真空、高纯Ar或高纯N₂。

上述方案中，所述在孔洞中下电极上方形成阻变存储介质层和上电极的步骤中，阻变存储介质是以HfO，ZrO，CuO，AlO，TiO，TaO，WO，MnO，NiO，SiO，MgO，FeO，PCMO或STO为基体的材料，或者是HfO，ZrO，CuO，AlO，TiO，TaO，WO，MnO，NiO，SiO，MgO，FeO，PCMO或STO中任意两种或三种构成的双层或多层复合层材料。

上述方案中，所述在孔洞中下电极上方形成阻变存储介质层和上电极的步骤中，阻变存储介质的厚度为1nm～500nm。

上述方案中，所述在孔洞中下电极上方形成阻变存储介质层和上电极的步骤中，阻变存储介质是通过电子束蒸发、化学气相沉积、脉冲激光沉积、氧化、原子层沉积、旋涂或溅射方法中的一种制备的。

上述方案中，所述在孔洞中下电极上方形成阻变存储介质层和上电极的步骤中，上电极材料是由单质Cu、Au、Ag、Pt、Ru、Ti、Ta、Pb、Co、Mo、Ir、Ni，或导电金属化合物TiN、TaN、IrO₂、ITO、IZO中至少一种构成。

上述方案中，所述在孔洞中下电极上方形成阻变存储介质层和上电极的步骤中，上电极材料是通过电子束蒸发、化学气相沉积、脉冲激光沉积、原子层沉积或溅射方法中的一种制备的。

上述方案中，所述在孔洞中下电极上方形成阻变存储介质层和上电极的步骤中，上电极材料的厚度为1nm～500nm。

(三)有益效果