专利名称：氧化钨阻变存储器的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种氧化钨阻变存储器的制备方法。
背景技术：
氧化钨阻变存储器是利用氧化钨材料在电场作用下电阻值发生可逆转变达到存储目的的半导体元件。现有氧化钨阻变存储器的制备方法包括步骤:形成一绝缘介质层；采用光刻刻蚀工艺在要形成所述氧化钨阻变存储单元的区域形成通孔；在所述通孔的侧壁表面和底部表面形成钛氮化合物阻挡层；在所述通孔内淀积钨将所述通孔完全填充；将位于所述通孔的顶部的部分所述钨氧化形成所述氧化钨阻变存储单元，所述钨氧化后会变厚，使得形成的所述氧化钨阻变存储单元的顶部高于所述绝缘介质层表面；所述氧化钨阻变存储单元的底部和所述钨接触，所述氧化钨阻变存储单元的位于所述绝缘介质层表面以下的侧面和所述钛氮化合物阻挡层接触。最后在所述绝缘介质层和所述氧化钨阻变存储单元上形成顶层金属层。所述顶层金属层会覆盖所述氧化钨阻变存储单元的顶部表面和侧面形成相接触。在所述氧化钨阻变存储单元的位于所述绝缘介质层表面处的侧面位置处，所述顶层金属层会和所述钛氮化合物阻挡层接触，通过所述钛氮化合物阻挡层的导电作用，最后会在所述顶层金属层和位于所述氧化钨阻变存储单元底部的所述钨以及所述钨底部的金属层之间形成漏电通路。所述漏电通路和所述氧化钨阻变存储单元的通路形成一并联结构，最后会对存储单元的读写操作造成干扰，会降低氧化钨阻变存储器的擦写操作窗口及可靠度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种氧化钨阻变存储器的制备方法，能消除顶层金属层和氧化钨阻变存储单元的底部的金属层间的漏电通路，从而能提高氧化钨阻变存储器的擦写操作窗口及可靠度。为解决上述技术问题，本发明提供一种氧化钨阻变存储器的制备方法，在形成氧化钨阻变存储单元后，包括步骤:步骤一、采用淀积工艺在所述氧化钨阻变存储单元的顶部表面和侧面形成氮硅化合物牺牲层。步骤二、对所述氮硅化合物牺牲层进行回蚀刻处理，将位于所述氧化钨阻变存储单元的顶部表面的所述氮硅化合物牺牲层去除，在所述氧化钨阻变存储单元的侧面形成由所述氮硅化合物牺牲层组成的侧壁阻挡层。步骤三、形成顶层金属层，所述顶层金属层和所述氧化钨阻变存储单元的顶部表面接触；所述侧壁阻挡层将所述顶层金属层和位于所述氧化钨阻变存储单元底部的金属层隔离。进一步的改进是，形成氧化钨阻变存储单元的步骤为:形成一绝缘介质层；采用光刻刻蚀工艺在要形成所述氧化钨阻变存储单元的区域形成通孔；在所述通孔的侧壁表面和底部表面形成钛氮化合物阻挡层；在所述通孔内淀积钨将所述通孔完全填充；将位于所述通孔的顶部的部分所述钨氧化形成所述氧化钨阻变存储单元，所述钨氧化后会变厚，使得形成的所述氧化钨阻变存储单元的顶部高于所述绝缘介质层表面；所述氧化钨阻变存储单元的底部和所述钨接触，所述氧化钨阻变存储单元的位于所述绝缘介质层表面以下的侧面和所述钛氮化合物阻挡层接触，所述钛氮化合物阻挡层和后续形成的所述顶层金属层通过所述侧壁阻挡层隔离。进一步的改进是，所述绝缘介质层形成于形成有底部电路图形的基底上，所述底部电路图形是在所述基底上淀积一层底层金属层、或淀积一层底层硅，再通过光刻刻蚀工艺形成，所述底部电路图形和形成于所述通孔底部的所述钛氮化合物阻挡层接触连接。进一步的改进是，所述钨氧化采用热氧化工艺进行氧化，所述热氧化的温度为400°C 800°C，氧化后形成的所述氧化钨阻变存储单元的厚度为200埃 2000埃。进一步的改进是，接触孔和所述氧化钨阻变存储单元集成在一起形成，集成所述接触孔时，在步骤二之后、步骤三之前还包括步骤:采用光刻刻蚀工艺对要形成所述氧化钨阻变存储单元的区域用光刻抗蚀剂保护起来、对要形成所述接触孔的区域暴露出来；以光刻抗蚀剂为掩模，采用干法刻蚀工艺将形成于所述接触孔的区域的所述氧化钨阻变存储单元和所述侧壁阻挡层去除，所述接触孔仅由填充于所述通孔中的所述钨及所述钛氮化合物阻挡层组成。本发明方法通过在氧化钨阻变存储单元的侧面形成侧壁阻挡层，能使顶层金属层和位于氧化钨阻变存储单元底部的金属层隔离，从而能消除顶层金属层和氧化钨阻变存储单元的底部的金属层间的漏电通路，最终能提高氧化钨阻变存储器的擦写操作窗口及可靠度。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明:图1-图8是本发明实施例方法各步骤中的器件剖面图；图9是本发明实施例方法流程图。
具体实施例方式如图9所示，是本发明实施例方法流程图；如图1至图8所示，是本发明实施例方法各步骤中的器件剖面图。本发明实施例氧化钨阻变存储器的制备方法包括如下步骤:如图1所示，首先选用一基底10，所述基底10为半导体晶片基底，所述基底10也能为绝缘体上的硅电路基底，或者是表面覆盖有绝缘层、且与后续的形成的底部电路图形33有电路连接的硅晶体。在所述基底10上形成底部电路图形3，形成所述底部电路图形3方法为，先淀积一层底层金属层、或淀积一层底层硅，再通过光刻刻蚀工艺形成形成底层金属线、或形成底层硅线，由所述底层金属线、或者由所述底层硅线组成所述底部电路图形3。在形成有底部电路图形3的基底10上形成绝缘介质层4。
采用光刻刻蚀工艺在要形成所述氧化钨阻变存储单元5的区域形成通孔。在所述通孔的侧壁表面和底部表面形成钛氮化合物阻挡层2。在所述通孔内淀积钨I将所述通孔完全填充。所述底部电路图形3和形成于所述通孔底部的所述钛氮化合物阻挡层2接触连接。如图2所示，将位于所述通孔的顶部的部分所述钨I氧化形成所述氧化钨阻变存储单元5，所述钨I氧化采用热氧化工艺进行氧化，所述热氧化的温度为400°C 800°C，氧化后形成的所述氧化钨阻变存储单元5的厚度为200埃 2000埃。所述钨I氧化后会变厚，使得形成的所述氧化钨阻变存储单元5的顶部高于所述绝缘介质层4表面；所述氧化钨阻变存储单元5的底部和所述钨I接触，所述氧化钨阻变存储单元5的位于所述绝缘介质层4表面以下的侧面和所述钛氮化合物阻挡层2接触。在形成氧化钨阻变存储单元5后，还包括如下步骤:步骤一、如图3所示，采用淀积工艺在所述氧化钨阻变存储单元5的顶部表面和侧面形成氮硅化合物牺牲层6，所述氮硅化合物牺牲层6也同时会淀积到所述氧化钨阻变存储单元5之外的其它所述绝缘介质层4表面。步骤二、如图4所示，对所述氮硅化合物牺牲层6进行回蚀刻处理，将位于所述氧化钨阻变存储单元5的顶部表面的所述氮硅化合物牺牲层6去除，在所述氧化钨阻变存储单元5的侧面形成由所述氮硅化合物牺牲层6组成的侧壁阻挡层61。本发明实施例中填充于所述通孔中的所述钨I并不全部用于形成所述氧化钨阻变存储单元5，部分区域的所述通孔中的所述钨I最后用于形成接触孔，即所述接触孔和所述氧化钨阻变存储单元5集成在一起形成，包括步骤:如图5所示，采用光刻刻蚀工艺对要形成所述氧化钨阻变存储单元5的区域用光刻抗蚀剂7保护起来、对要形成所述接触孔的区域暴露出来；如图6所示，以光刻抗蚀剂7为掩模，采用干法刻蚀工艺将形成于所述接触孔的区域的所述氧化钨阻变存储单元5和所述侧壁阻挡层61去除，所述接触孔仅由填充于所述通孔中的所述钨I及所述钛氮化合物阻挡层2组成。步骤三、形成顶层金属层8，包括步骤:如图7所示，先在整个所述绝缘介质层上形成所述顶层金属层8 ;再采用光刻刻蚀工艺用光刻胶图形9定义出要形成的所述顶层金属层8的图形；如图8所示，用所述光刻胶图形9为掩模，刻蚀形成所述顶层金属层8的图形，最后形成的所述顶层金属层8和所述氧化钨阻变存储单元5的顶部表面接触；所述侧壁阻挡层61将所述顶层金属层8和位于所述氧化钨阻变存储单元5底部的金属层隔离，即所述侧壁阻挡层61能够在所述氧化钨阻变存储单元5和所述绝缘介质层4的表面相交的位置处阻挡所述顶层金属层8和所述钛氮化合物阻挡层2接触，从而能够消除在所述顶层金属层8、所述钛氮化合物阻挡层2、所述钨I和所述底部电路图形3之间形成的漏电通路。所述顶层金属层8也和各所述接触孔形成连接，用于引出位于各所述接触孔下的所述底部电路图形3。以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种氧化钨阻变存储器的制备方法，其特征在于:在形成氧化钨阻变存储单元后，包括步骤: 步骤一、采用淀积工艺在所述氧化钨阻变存储单元的顶部表面和侧面形成氮硅化合物牺牲层； 步骤二、对所述氮硅化合物牺牲层进行回蚀刻处理，将位于所述氧化钨阻变存储单元的顶部表面的所述氮硅化合物牺牲层去除，在所述氧化钨阻变存储单元的侧面形成由所述氮硅化合物牺牲层组成的侧壁阻挡层； 步骤三、形成顶层金属层，所述顶层金属层和所述氧化钨阻变存储单元的顶部表面接触；所述侧壁阻挡层将所述顶层金属层和位于所述氧化钨阻变存储单元底部的金属层隔离。
2.按权利要求1所述的氧化钨阻变存储器的制备方法，其特征在于:形成氧化钨阻变存储单元的步骤为: 形成一绝缘介质层； 采用光刻刻蚀工艺在要形成所述氧化钨阻变存储单元的区域形成通孔； 在所述通孔的侧壁表面和底部表面形成钛氮化合物阻挡层； 在所述通孔内淀积钨将所述通孔完全填充； 将位于所述通孔的顶部的部分所述钨氧化形成所述氧化钨阻变存储单元，所述钨氧化后会变厚，使得形成的所述氧化钨阻变存储单元的顶部高于所述绝缘介质层表面；所述氧化钨阻变存储单元的底部和所述钨接触，所述氧化钨阻变存储单元的位于所述绝缘介质层表面以下的侧面和所述钛氮化合物阻挡层接触，所述钛氮化合物阻挡层和后续形成的所述顶层金属层通过所述侧壁阻挡层隔离。
3.按权利要求2所述的氧化钨阻变存储器的制备方法，其特征在于:所述绝缘介质层形成于形成有底部电路图形的基底上，所述底部电路图形是在所述基底上淀积一层底层金属层、或淀积一层底层硅，再通过光刻刻蚀工艺形成，所述底部电路图形和形成于所述通孔底部的所述钛氮化合物阻挡层接触连接。
4.按权利要求2所述的氧化钨阻变存储器的制备方法，其特征在于:所述钨氧化采用热氧化工艺进行氧化，所述热氧化的温度为400°C 800°C，氧化后形成的所述氧化钨阻变存储单元的厚度为200埃 2000埃。
5.按权利要求2所述的氧化钨阻变存储器的制备方法，其特征在于:接触孔和所述氧化钨阻变存储单元集成在一起形成，集成所述接触孔时，在步骤二之后、步骤三之前还包括步骤:采用光刻刻蚀工艺对要形成所述氧化钨阻变存储单元的区域用光刻抗蚀剂保护起来、对要形成所述接触孔的区域暴露出来；以光刻抗蚀剂为掩模，采用干法刻蚀工艺将形成于所述接触孔的区域的所述氧化钨阻变存储单元和所述侧壁阻挡层去除，所述接触孔仅由填充于所述通孔中的所述钨及所述钛氮化合物阻挡层组成。
全文摘要
本发明公开了一种氧化钨阻变存储器的制备方法，在形成氧化钨阻变存储单元后，包括步骤在氧化钨阻变存储单元的顶部表面和侧面形成氮硅化合物牺牲层；进行回蚀刻处理，在氧化钨阻变存储单元的侧面形成侧壁阻挡层；形成顶层金属层。本发明能消除顶层金属层和氧化钨阻变存储单元的底部的金属层间的漏电通路，从而能提高氧化钨阻变存储器的擦写操作窗口及可靠度。
文档编号H01L45/00GK103094473SQ20111034432
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月4日 优先权日2011年11月4日
发明者唐立文, 郁新举, 陈昊瑜, 陈广龙, 陈华伦, 袁苑 申请人:上海华虹Nec电子有限公司