[发明专利]一种Cu基阻变存储器的制备方法及存储器

说明书

本发明公开了一种Cu基阻变存储器的制备方法及存储器，该制备方法包括：通过大马士革铜互连工艺在沟槽中形成铜引线，所述铜引线包含用于生长存储介质的铜下电极，所述铜引线设置于第一盖帽层上方；在所述铜引线上方形成第二盖帽层；在所述第二盖帽层上与所述铜下电极相对应的位置制作孔洞，所述孔洞用于暴露所述铜下电极；对所述铜下电极构图化合处理生成化合物阻挡层，所述化合物阻挡层为元素Cu、Si及N化合形成的化合物或者为元素Cu、Ge及N化合形成的化合物；在所述化合物阻挡层上沉积固态电解液材料和上电极。通过上述技术方案，解决了现有技术中Cu基阻变存储器中Cu离子的注入效率较高的技术问题，提高了存储器的疲劳特性。

技术领域

本发明属于集成电路制造技术领域，特别涉及一种Cu基阻变存储器的制备方法及存储器。

背景技术

阻变存储器是一种新型的不挥发存储技术，由于其高密度、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、金属氧化物材料、有机材料等。由Cu离子或Ag离子主导的金属电桥型阻变存储器是阻变器件的主要类型之一，其结构通常由含Cu或Ag等活泼金属电极、固态电解液材料(如硫族化合物材料、金属氧化物等)、以及惰性电极(如Pt、Pd、Ru、TaN等)构成。Cu在先进半导体制程中作为互连线材料而广泛使用，因此，Cu基阻变存储器非常容易集成于标准CMOS工艺的后端制程中。

金属电桥型阻变存储器的机理可以通过Cu或Ag离子的氧化还原反应来描述。以Cu基阻变器件为例，在编程时，Cu原子在电场作用下离化后，注入固态电解液材料，经与电子结合还原成Cu原子，当Cu金属细丝将两端金属电极相连时，器件的电阻状态就从高阻态转变为低阻态；擦除过程与编程过程正好相反，金属导电通道在外电场的作用下发生断裂，器件电阻从低阻态转变高阻态。

以Cu电极与固态电解液材料的界面为参考，在编程时Cu离子注入固态电解液材料，擦除时将Cu离子抽取出来。存储器可靠性的一个重要方面为疲劳特性，即器件循环编程擦除的次数。经研究发现，Cu基阻变存储器的疲劳特性失效行为主要为低阻态失效，源自于多次编程擦除后Cu离子在固态电解液材料内部的累积。如何减少Cu离子向固态电解液材料内部注入的注入效率，进而改善多次擦写后固态电解液材料中Cu离子的累积效应，成为了提高器件的疲劳特性时亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种Cu基阻变存储器的制备方法及存储器，用于减少Cu基阻变存储器中Cu离子向固态电解液材料内部注入的注入效率。

本申请实施例提供一种Cu基阻变存储器的制备方法，所述方法包括：

通过大马士革铜互连工艺在沟槽中形成铜引线，所述铜引线包含用于生长存储介质的铜下电极，所述铜引线设置于第一盖帽层上方；

在所述铜引线上方形成第二盖帽层；

在所述第二盖帽层上与所述铜下电极相对应的位置制作孔洞，所述孔洞用于暴露所述铜下电极；

对所述铜下电极构图化合处理生成化合物阻挡层，所述化合物阻挡层为元素Cu、Si及N化合形成的化合物或者为元素Cu、Ge及N化合形成的化合物；

在所述化合物阻挡层上沉积固态电解液材料和上电极。

可选的，所述对铜下电极构图化合处理生成化合物阻挡层，包括：

对所述铜下电极构图硅化处理生成Cu、Si及N的化合物阻挡层；或者

对所述铜下电极构图硅化处理生成Cu、Ge及N的化合物阻挡层。

可选的，所述Cu、Si及N的化合物阻挡层或Cu、Ge及N的化合物阻挡层的厚度为1nm～100nm。

可选的，所述在所述化合物阻挡层上沉积固态电解液材料和上电极之后，所述方法还包括：