[发明专利]一种CuxO电阻存储器的湿法氧化制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种Cu_xO电阻存储器的湿法氧化制备方法，以及与铜互联工艺的集成的方法。

背景技术

存储器在半导体市场中占有重要的地位，由于便携式电子设备的不断普及，不挥发存储器在整个存储器市场中的份额也越来越大。最近不挥发电阻存储器件(Resistive SwitchingMemory)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。电阻存储器利用存储介质的电阻在电信号作用下、在高阻和低阻间可逆转换的特性来存储信号，存储介质可以有很多种，包括二元或多元金属氧化物，甚至有机物，其中，Cu_xO(1＜x≤2)由于易于不含有对常规CMOS工艺会造成污染的元素、低功耗等特性而受到高度关注。

目前针对电阻存储应用，Cu_xO的制备方法有两类，一类采用热氧化方法^[1]，另一种采用等离子氧化工艺^[2]。热氧化的速度比较慢，而且会产生以下问题：目前作为主流的低k介质通常含C，在氧化性气氛中，C会受到损伤，导致k上升；采用等离子氧化工艺则通常会在存储介质Cu_xO表面形成一层CuO，影响了器件性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种Cu_xO电阻存储器的湿法氧化制备方法以及与铜互联工艺的集成方法，以克服现有以上两种制备方法的不足。

本发明提出的Cu_xO电阻存储器的制备方法，是在该存储器中，作为存储介质的Cu_xO采用湿法氧化方法制备，具体涉及用浓度10％到50％的双氧水溶液，在温度40℃到80℃下，接触暴露出的Cu表面，例如浸没在溶液中或将溶液喷涂在Cu表面，从而使双氧水溶液与Cu发生反应，生成存储介质Cu_xO，这里，1＜x≤2。

本发明还提出上述制备方法与铜互连工艺集成的方法，具体如下：

1、湿法氧化制备方法与双大马士革铜互联工艺集成，具体步骤为：

常规的双大马士革铜互连工艺进行到沟槽和通孔图形刻蚀制作完毕，铜上方的盖帽层被打开前。

(1)、对于除了需要生长Cu_xO存储介质的通孔以外的其它部分，采用常规光刻工艺，用光刻胶保护；

(2)、用刻蚀方法去除要生长Cu_xO存储介质的铜引线上方的盖帽层，暴露出下方的铜，要生长Cu_xO存储介质的通孔以外的其它通孔则被光刻胶保护；

(3)、去除起保护作用的光刻胶；

(4)、采用湿法氧化方法制备存储介质Cu_xO，即用浓度10％到50％的双氧水溶液，在温度40℃到80℃下，接触暴露出的Cu引线表面，从而得到存储介质Cu_xO；

(5)、然后以Cu_xO存储介质上方形成的铜化合物介质层或者Cu_xO存储介质本身作为掩膜，刻蚀去掉其它未生长存储介质的铜线上方的盖帽层；再按照常规的双大马士革工艺步骤，依次沉积阻挡层、籽晶层、电化学方法镀铜、退火、化学机械抛光、沉积盖帽层。

2、Cu_xO电阻存储器湿法氧化制备方法与单大马士革铜互联工艺集成，具体步骤如下：

常规的单大马士革铜互连工艺进行到铜塞上的沟槽形成完毕，铜栓上方的盖帽层(liner)被打开前。

(1)、对于除了需要生长Cu_xO存储介质的沟槽以外的其它部分，采用常规光刻工艺，用光刻胶保护；

(2)、用刻蚀方法去除要生长Cu_xO存储介质的铜栓上方的衬垫层，暴露出下方的铜。在这个过程中，要生长Cu_xO存储介质的沟槽以外的其它沟槽则被光刻胶保护；

(3)、去除起保护作用的光刻胶；

(4)、采用湿法氧化方法制备存储介质Cu_xO，即用浓度10％到50％的双氧水溶液，在温度40度到80度下，接触暴露出的铜栓表面，从而得到存储介质Cu_xO；

(5)、以下的步骤都为常规的单大马士革工艺步骤，包括沉积阻挡层、籽晶层、电化学方法镀铜、退火、化学机械抛光、沉积盖帽层。

3、Cu_xO电阻存储器湿法氧化制备方法与以上电极作为保护层结构的Cu_xO电阻存储器制造工艺集成，具体步骤如下：