[发明专利]阻变存储器的钨薄膜制备方法

说明书

本发明提供一种阻变存储器的钨薄膜制备方法，包括：采用物理气相沉积在底电极上沉积钨薄膜；采用物理气相沉积在所述钨薄膜上沉积掺杂有N元素的WNx薄膜；通过CMP机台对所述WNx薄膜进行研磨，其中，当所述WNx薄膜被磨光时，所述CMP机台停止研磨。利用本发明，能够解决现有制备阻变存储器的钨薄膜过程中，不能同时满足钨薄膜厚度、钨薄膜表面粗糙度问题。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更为具体地，涉及一种阻变存储器的钨薄膜制备方法。

背景技术

阻变式存储器(RRAM，Resistive Random Access Memory)是以非导性材料的电阻在外加电场作用下，在高阻态和低阻态之间实现可逆转换为基础的非易失性存储器。为了使得RRAM的可靠性、存储性等性能更好，要求底电极上的金属钨薄膜必须有非常平整的表面，以防止钨上层阻变转换层的厚度不均而导致的短接；其中，要求钨薄膜表面roughness(粗糙度)的参数Rmax(最大值，Rmax用于评价长度内轮廓最高点和最低点之间的距离)需要小于2nm，同时，钨薄膜的厚度需要控制在非常薄的范围内(小于)。由于钨自身晶格和工艺极限，在如此薄的薄膜上表面Rmax非常高。

目前制作钨薄膜采用W CMP(化学机械抛光，Chemical Mechanical Polishing)的制程使钨表面平整；经过足够研磨，虽然W表面粗糙度的参数Rmax可以达到要求，但是薄膜厚度无法达到需求，由于没有终点而被磨光；或者研磨不够，粗糙度依然和镀膜后差不多，无法达到需求。

基于上述问题，本发明亟需提供一种制备阻变存储器的钨薄膜的方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种阻变存储器的钨薄膜制备方法，以解决现有制备阻变存储器的钨薄膜过程中，不能同时满足钨薄膜厚度、钨薄膜表面粗糙度问题。

本发明提供一种阻变存储器的钨薄膜制备方法，包括：

采用物理气相沉积在底电极上沉积钨薄膜；

采用物理气相沉积在所述钨薄膜上沉积掺杂有N元素的WNx薄膜；

通过CMP机台对所述WNx薄膜进行研磨，其中，当所述WNx薄膜被磨光时，所述CMP机台停止研磨。

此外，优选的方案是，所述采用物理气相沉积在所述钨薄膜上沉积掺杂有N元素的WNx薄膜，包括如下步骤：

在功率为100～5000w的直流电浆下，将N₂电离为原子态或者带电离子；

电离为原子态或者带电离子的N₂与钨原子反应形成离子键，沉积在所述钨薄膜上。

此外，优选的方案是，所述WNx薄膜的厚度其中，x为0～1。

此外，优选的方案是，在通过CMP机台对所述WNx薄膜进行研磨之前，还包括如下步骤：

采用物理气相沉积在所述WNx薄膜上沉积牺牲层；

通过所述CMP机台对所述牺牲层进行研磨。

此外，优选的方案是，当所述CMP机台磨光所述牺牲层后，

根据所述CMP机台的抛光头转动马达的电流，检测研磨所述WNx薄膜信号；

所述CMP机台根据检测到的研磨所述WNx薄膜的信号，调整研磨速度对所述WNx薄膜进行研磨。

此外，优选的方案是，在对所述WNx薄膜进行研磨的过程中，

根据所述CMP机台的抛光头转动马达的电流，检测到所述WNx薄膜被磨光的信号；

如果检测到所述WNx薄膜被磨光的信号，所述CMP机台停止研磨。