基于铜氧化物的电阻存储器工艺优化

宋立军

（1.上海交通大学,上海200240；2.中芯国际集成电路制造有限公司，上海201203）

基于铜氧化物的电阻存储器工艺优化

宋立军1,2

（1.上海交通大学,上海200240；2.中芯国际集成电路制造有限公司，上海201203）

针对铜氧化物电阻存储器，通过优化硅化、氧化以及上电极制备等工艺得到具有良好性能的存储单元。通过选取合适的机台，形成了厚度符合需求的均匀铜氧化层。在氧化之前进行硅化处理，很好地解决了氧化层空洞的问题，提高了存储器可靠性。在铜氧化过程中调节氧气比例，增加氧化后高温退火工艺，提高铜氧化物薄膜中氧空位的比例，从而提高了电阻转换特性。发现钛与氮化钛复合上电极中钛的比例对存储特性影响很大，当钛与氮化钛的比例较小时高低阻态最稳定，电阻转换特性更好。

：电阻存储器；铜氧化物；硅化；氧化

1 引言

随着半导体技术的不断发展，传统的浮栅闪存可承受的尺寸将接近极限，很难进一步缩小。到目前为止，已有众多的研究机构以及公司尝试新的半导体存储器设计，其中最有可能成为下一代主流的就是电阻存储器（RRAM）。目前已经有公司开发出可以应用于量产的新产品。2016年初，中芯国际与电阻存储器（RRAM）领军企业Crossbar达成战略合作协议，准备在40 nm逻辑工艺平台导入电阻存储器技术。

电阻存储器的基本结构为MIM电容结构（Metal-Insulator-Metal），中间的绝缘层就是具有电阻转换特性的材料。这层材料在外加电压或者电流的作用下会表现出不同的电阻状态，并且不会随着电信号的撤除而发生变化，同时这种电阻的变化又是可逆的，改变施加的电信号可以使阻值在高低态之间循环变化。……