专利名称：一种纳米尺寸阻变存储器小孔的制备方法
技术领域：
本发明涉及微电子工艺技术，尤其涉及一种利用牺牲层腐蚀法制备纳米尺寸阻变忆阻器小孔的方法。
背景技术：
微电子产业关系到人们生活的方方面面，从手机、笔记本电脑等手持设备，到超级计算机、雷达、卫星等高尖端设备，微电子产品几乎覆盖到了人们生活的各个领域。存储器则是各种设备中必不可少的器件，其中阻变存储器由于具有结构简单、面积小、便于大规模集成等优点，成为下一代存储器强有力的候选者。典型的阻变存储器具有金属-绝缘体-金属MIM结构，其面积由夹在两层金属(电极)间的绝缘体(阻变材料)所决定的。无论是用剥离还是湿法腐蚀的办法都很很难将电极的面积减小。因此如何将夹在两层金属间的阻变材料的面积减小将很大程度上影响着其集成度的大小。采用小孔填充阻变材料的办法可以很好地减小与两层金属接触的阻变材料的面积，所以如何有效制备小尺寸特别是纳米尺寸小孔将对阻变存储器集成度的提升有着很大的作用。
发明内容
针对以上现有技术需要解决的问题，提出本发明。本发明的目的在于提供一种纳米尺寸阻变忆阻器小孔的制备方法。本发明的纳米尺寸阻变忆阻器小孔的制备方法包括以下步骤I)在需要制备小孔的衬底上淀积牺牲层，牺牲层的厚度由所制备小孔的深度决定，一般在2nm和500nm之间，也可根据所制备小孔的深度在微电子工艺加工条件所允许的范围内进行自由选择；2)涂光刻胶；3)进行光刻，定义出牺牲层的图形；4)干法刻蚀牺牲层；5)去除光刻胶，将光刻胶上的图形转移到牺牲层上；6)淀积需要制备小孔的材料层，厚度与牺牲层的厚度相同，也可以稍大于牺牲层的厚度；7)化学机械抛光，抛光停止点以牺牲层的图形顶端为准；8)湿法腐蚀牺牲层，得到所需制备的小孔。衬底一般为Si衬底，也可以是玻璃衬底等；该衬底可以是已经经过微电子工艺加工处理并包含微电子器件的衬底，也可以是没有经过微电子工艺加工处理的衬底。牺牲层的材料为二氧化硅、氮化硅和磷硅玻璃等材料中的一种。材料层采用多晶硅或氧化硅等。本发明的纳米尺寸阻变忆阻器小孔的制备方法可以用来制备任何形状的小孔，小孔的方向可以是垂直的，可以是水平的，也可以是任何其他方向。制备出小孔的具体图形由牺牲层的图形来决定。光刻定义出牺牲层的图形可以采用光学光刻，也可以采用电子束光刻，最小精度可以达到20nm。在选择湿法腐蚀牺牲层的腐蚀液方面，腐蚀液对于牺牲层的腐蚀速率需要远远大于对材料层的腐蚀速率。本发明的优点本发明的方法利用牺牲层腐蚀法来制备纳米尺寸阻变忆阻器的小孔，本发明所提供的制备方法可以用来制备任何形状的小孔，最小精度可以达到20nm。本发明的制备方法精度高、工艺简单、成本低。
图I为本发明的实施例的流程示意图。
具体实施例方式下面结合附图，通过实例对本发明做进一步说明。制备线条直径约为20nm的小孔的方法步骤如下I)在娃衬底I上化学气相沉积为氮化娃的牺牲层2,厚度为300nm,如图1(a)所示；2)在为氮化硅的牺牲层2上涂电子束光刻胶3，如图I (b)所示；3)光刻定义出牺牲层的图形，如图1(c)所示；4)反应离子刻蚀RIE牺牲层300nm，将光刻胶上的图形转移到牺牲层上，如图1(d) 所示；5)去掉光刻胶，如图I (e)所示；6)化学汽相淀积400nm氧化硅作为材料层4，如图I (f)所示；7)对基片进行化学机械抛光，抛光停止点以牺牲层的图形顶端为准，如图1(g)所示；8)用I : 10 I : 40的氢氟酸HF和氟化铵NH4F的混合液(BHF溶液)或者HF 溶液湿法腐蚀氮化硅，得到所需小孔，如图1(h)所示。最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
权利要求
1.一种纳米尺寸阻变忆阻器小孔的制备方法，其特征在于，包括以下步骤.1)在需要制备小孔的衬底上淀积牺牲层；.2)涂光刻胶；.3)进行光刻，定义出牺牲层的图形；.4)干法刻蚀牺牲层；.5)去除光刻胶，将光刻胶上的图形转移到牺牲层上；.6)淀积需要制备小孔的材料层；.7)化学机械抛光，抛光停止点以牺牲层的图形顶端为准；.8)湿法腐蚀牺牲层，得到所需制备的小孔。
2.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，在步骤I)中，所述衬底为Si衬底或玻璃衬底等。
3.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，在步骤I)中，所述牺牲层的材料为二氧化硅、氮化硅和磷硅玻璃等材料中的一种。
4.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，在步骤I)中，所述牺牲层的厚度在2nm 和500nm之间
5.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，光刻采用光学光刻或电子束光刻。
6.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，在步骤6)中，所述材料层采用多晶硅或氧化硅等。
7.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，在步骤6)中，所述材料层的厚度与牺牲层的厚度相同，或稍大于牺牲层的厚度。
8.如权利要求I所述的制备方法，其特征在于，在步骤8)中，湿法腐蚀牺牲层采用的腐蚀液，对于牺牲层的腐蚀速率远远大于对材料层的腐蚀速率。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述腐蚀液为I: 10 I : 40的氢氟酸HF和氟化铵NH4F的混合液或者HF溶液。
全文摘要
本发明公开了一种纳米尺寸阻变忆阻器小孔的制备方法。本发明的制备方法利用牺牲层腐蚀法来制备纳米尺寸阻变忆阻器的小孔，小孔的方向可以是垂直的，可以是水平的，也可以是任何其他方向。本发明所提供的制备方法可以用来制备任何形状的小孔，最小精度可以达到20nm。本发明的制备方法精度高、工艺简单、成本低。
文档编号H01L45/00GK102610751SQ201210046570
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者唐昱, 孙帅, 张丽杰, 张耀凯, 杨庚雨, 毛俊, 潘越, 蔡一茂, 谭胜虎, 黄如, 黄英龙 申请人:北京大学