[发明专利]阻变式存储器的制造方法和阻变式存储器

说明书

本发明提供一种阻变式存储器的制造方法和阻变式存储器，该方法，包括：在绝缘层上硅SOI晶圆上设置填充多晶硅的深沟槽，得到带有深沟槽的SOI晶圆；其中，深沟槽贯穿SOI晶圆的硅器件层、埋氧层，并抵达支撑层；在带有深沟槽的SOI晶圆上制作互补金属氧化物半导体CMOS电路，得到包含CMOS电路的SOI晶圆；将包含CMOS电路的SOI晶圆的支撑层减薄至埋氧层的表面，并在填充多晶硅的深沟槽的顶端位置形成凹槽；在SOI晶圆的埋氧层上制作忆阻器。从而实现RRAM标准CMOS电路制作工艺与忆阻器制作工艺的分离，使得在RRAM的规模化生产过程中引入贵金属作为忆阻器的电极，从而提高RRAM中忆阻器的电学存储特性。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种阻变式存储器的制造方法和阻变式存储器。

背景技术

阻变式随机存取存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)是一种利用材料可变的电阻特性来存储信息的非易失性(Non-volatile)存储器，具有功耗低，存储密度高，读写速度快，反复操作耐受力强，数据保持时间长等优点。RRAM的存储单元叫做忆阻器，是一个由下电极、电阻层和上电极组成的两端子器件；RRAM的存取控制单元则是金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，是CMOS电路的一种常见器件。

现有技术中，RRAM的忆阻器通常位于层间金属(Inter-metal)之间，因此其电极材料选择范围较窄，只能使用标准CMOS工艺兼容的材料。然而，在制作RRAM的忆阻器时，除了标准CMOS工艺中常用到的金属，比如钽(Ta)，钛(Ti)，钨(W)，氮化钛(TiN)等以外，有的时候为了提高忆阻器的电学特性，还需要用到一些具有较高功函数的贵金属材料，如铂(Pt)，铱(Ir)等。

但是，这些具有较高功函数的贵金属材料往往与标准CMOS工艺不兼容。因此，若要在晶圆前道工艺(Front-end)工厂的标准CMOS工艺生产线上进行RRAM产品的流片，RRAM电极材料的可选范围就会受到严重限制，从而限制忆阻器的电学存储特性。

发明内容

本发明提供一种阻变式存储器的制造方法和阻变式存储器，以实现RRAM标准CMOS电路制作工艺与忆阻器制作工艺的分离，使得在RRAM的规模化生产过程中引入贵金属作为忆阻器的电极，从而提高RRAM中忆阻器的电学存储特性。

第一方面，本发明提供一种阻变式存储器的制造方法，包括：

在绝缘层上硅SOI晶圆上设置填充多晶硅的深沟槽，得到带有深沟槽的SOI晶圆；其中，所述深沟槽贯穿SOI晶圆的硅器件层、埋氧层，并抵达支撑层；

在所述带有深沟槽的SOI晶圆上制作互补金属氧化物半导体CMOS电路，得到包含CMOS电路的SOI晶圆；

将所述包含CMOS电路的SOI晶圆的支撑层减薄至埋氧层的表面，并在填充多晶硅的深沟槽的顶端位置形成凹槽；

在所述SOI晶圆的埋氧层上制作忆阻器，其中，所述忆阻器的下电极制作在所述凹槽内。

可选地，所述在绝缘层上硅SOI晶圆上设置填充多晶硅的深沟槽，得到带有深沟槽的SOI晶圆，包括：

在绝缘层上硅SOI晶圆的硅器件层上依次生长垫氧化层、垫氮化层以及硬掩模层；

通过反应离子刻蚀方式在SOI晶圆上形成深沟槽，所述深沟槽包括：存储单元区深沟槽和外围电路区深沟槽；其中，所述存储单元区深沟槽和外围电路区深沟槽均贯穿SOI晶圆的硅器件层、埋氧层，并抵达支撑层；

采用湿法刻蚀方式去除所述带有深沟槽的SOI晶圆的硬掩模层，并将所述带有深沟槽的SOI晶圆进行热氧化，以在所述深沟槽的硅表面形成一层预设厚度的衬垫氧化硅；