[发明专利]改善TaOx基阻变存储器可靠性的硅掺杂磁控溅射工艺

权利要求书

1.一种改善TaOx基阻变存储器可靠性的硅掺杂磁控溅射工艺，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、清洗SiO₂/Si衬底，具体包括以下子步骤：

(a)将SiO₂/Si衬底放入去离子水中超声清洗3-10min；

(b)将经过子步骤(a)清洗的SiO₂/Si衬底放入丙酮中超声清洗3-10min；

(c)将经过子步骤(b)清洗的SiO₂/Si衬底放入无水乙醇中超声清洗3-10min；

(d)将经过子步骤(c)清洗的SiO₂/Si衬底用去离子水冲洗后，再用N₂气吹干；

步骤2、在SiO₂/Si衬底上采用磁控溅射方法镀制下电极TiN薄膜，具体包括以下子步骤：

(a)将经过步骤1清洗过的SiO₂/Si衬底放入磁控溅射设备的真空腔室中，真空抽至3×10^-3-5×10^-4Pa，衬底温度为200-400℃，接入-100至-200V偏压；

(b)向真空腔室中通入氩气，流量为5-30sccm，调节功率为30-100W，预溅射时间为5-10min；

(c)向真空腔室中通入氮气，流量为1-10sccm，调节抽气阀至真空腔室压强为0.3-2Pa；

(d)调节Ti靶溅射功率为50-150W，溅射时间15-60min，沉积TiN薄膜厚度为75-300nm；

步骤3、在下电极TiN薄膜上采用磁控溅射沉积TaO_x薄膜并掺杂Si，具体包括以下子步骤：

(a)将经过步骤2镀制下电极TiN薄膜放入设置有Ta和Si靶材的磁控溅射的真空腔室中；

(b)将真空腔室的真空抽至3×10^-3-5×10^-4Pa，接入-100至-200V偏压，温度设置为200-500℃；

(c)向真空腔室中通入氩气，流量为20-40sccm，调节Ta靶溅射功率为50-100W，Si靶溅射功率为50-100W，预溅射时间为5-10min；

(d)向真空腔室中通入氧气，流量为5-20sccm，腔内压强为0.5-5Pa；

(e)调节Ta靶和Si靶的溅射功率分别为80-180W和50-150W，Ta靶材和Si靶材交替溅射，Si靶材溅射时间为1-3min，Si靶材与Ta靶材溅射时间比为1：2-6，Si掺杂TaO_x薄膜厚度为10-40nm；

步骤4、把经步骤3溅射沉积的Si掺杂TaO_x薄膜放入N₂氛围中快速退火30-60s,温度设置为500-750℃；

步骤5、磁控溅射镀制上电极，具体包括以下子步骤：

(a)把经过步骤4退火的Si掺杂TaO_x薄膜放入磁控溅射真空腔室中；

(b)若溅射镀制上电极选自TiN，其磁控溅射过程与步骤2相同，若溅射镀制上电极选自Pt、Al或Ti中的一种，将真空腔室抽至3×10^-3-5×10^-4Pa，衬底温度为室温，向真空腔室中通入氩气，流量为5-20sccm，调节功率至5-40W，预溅射5-10min后正式溅射20-80min，沉积上电极厚度为75-300nm。