本发明专利技术公开了一种利用标准ＣＭＯＳ工艺的ＭＩＭ电容结构制备非挥发性存储器的方法，属于超大规模集成电路技术领域。本发明专利技术首先基于标准ＣＭＯＳ工艺制备ＭＩＭ电容结构，然后对ＭＩＭ电容的介质层进行掺杂形成阻变材料层，从而制备得ＭＩＭ结构的阻变存储器。该方法和标准ＣＭＯＳ工艺完全兼容，没有对ＣＭＯＳ工艺进行任何改变以及增加任何复杂的工艺，通过版图设计就可以实现阻变存储器的制备，降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超大规模集成电路
，具体涉及一种利用标准CMOS工艺制备 非挥发性存储器的方法。
技术介绍
随着集成电路技术节点不断推进，基于传统浮栅结构的FLASH技术将面临无法等 比缩小的技术挑战。基于MIMWetal-Insulator-Metal)结构的阻变存储器(RRAM)由于其 结构简单、易于制备、尺寸小、集成度高、擦写速度快和功耗低等优点，具有取代传统存储器 的潜力，因而备受学术界和工业界的关注。与传统浮栅结构的FLASH依靠电荷量来存储信 息O和1不同，阻变存储器利用其在不同电致条件下分别出现高阻和低阻来存储信息“O” 和 “1”。目前，阻变存储器的制备大多是在CMOS后端工艺中实现。通过ALD、PVD、CVD等镀 膜工艺制备出NiO、TiO2, A1203、Ta2O5等过渡金属氧化物阻变存储器。严格来说，常规CMOS 工艺并未出现这些工艺步骤，所以这些阻变存储器的工艺制备过程和CMOS工艺不完全兼 容。所以有必要通过尽可能少的改变工艺步骤或者增加步骤制备出相对兼容的阻变存储器 以降低制备成本。
技术实现思路
本专利技术提供了一种利用标准CMOS工艺的MIM电容结构制备阻变存储器的方法，该 方法和标准CMOS工艺完全兼容，没有对CMOS工艺进行任何改变以及增加任何复杂的工艺， 通过版图设计就可以实现阻变存储器的制备。本专利技术基于标准CMOS工艺的MIM电容结构制备阻变存储器。MIM电容结构如图1 所示，包括顶电极、电容介质层和MIM电容的底电极，将MIM电容的介质层进行掺杂形成阻 变材料层。MIM电容的介质材料由CMOS标准工艺决定，MIM介质层可以为SiN材料或者其 它high-k材料，如Ta205、HfO等。本专利技术可以利用任何CMOS工艺中出现的MIM电容介质 材料制备阻变存储器。本专利技术通过版图设计利用标准工艺制备出MIM电容结构，然后通过经过后续掺杂 工艺就可以制备出阻变存储器。其制备工艺过程完全由标准CMOS工艺实现，极大的降低了 成本，开阔了利用标准CMOS工艺制备阻变存储器的思路。附图说明图1 本专利技术采用的标准CMOS工艺制备的MIM电容的截面示意图；图2 本专利技术实施例利用MIM电容结构设计阻变存储器的版图，其中1-下电极金属M5版图；2-上电极金属CTM版图；3-钝化层刻蚀层(注入框)； 4-CTM和M6之间的通孔；5-M6上电极引出版图3 本专利技术实施例钝化层刻蚀层版图。具体实施例方式下面结合附图，通过具体实施例，对本专利技术作进一步阐述。本专利技术阻变存储器的制备方法，其包括如下步骤1)利用标准工艺制备MIM电容结构；图1以标准工艺的6层金属工艺为例，示意 的给出金属层和中间介质层的截面图。其中M1-第一层金属；M2-第二层金属；M3-第三层 金属；M4-第四层金属；M5-第五层金属；6-第六层金属；CTM-MIM电容的上电极；其余未标 注出的层是介质层。2)通过如图2所示的版图，对MIM的中间介质层进行掺杂，如采用离子注入方法， 通过MIM电容的上电极直接进行离子注入，注入后形成非化学计量比的阻变材料层。一、以IR结构阻变存储器的制备为例本专利技术阻变存储器由图1中的M5、CTM以及中间的介质组成。1)首先按照图2所示的下电极金属M5版图1和上电极CTM金属版图2利用CMOS 标准工艺制备出面积不同的MIM电容，比如SiN介质MIM电容；2)按照图2中所示的钝化层刻蚀层版图3在标准工艺制备M5和M6的通孔引出时 制备出MIM电容的注入区；3)后续在制备M6上以及淀积硅化物保护层时，同样利用钝化层刻蚀层版图3刻蚀 形成注入框，即MIM电容介质层的注入开口区；4)通过粒子注入的办法向开口区注入Si或者0或者其它杂质(与MIM电容介质 成分相关)，形成非化学计量比的多缺陷的阻变材料层，从而制得阻变存储器。二、以ITlR结构阻变存储器的制备为例1)首先利用CMOS标准工艺制备出M0SFET，作为ITlR结构的T用；2)MOSFET漏端通过contact向上引出，与Ml相连，然后打孔与M2相连，然后打孔 与M3相连，然后打孔与M4相连，然后打孔与MIM电容的M5相连；3)图2所示的下电极金属M5版图1和上电极CTM金属版图2利用CMOS标准工艺 制备出面积不同的MM电容，如MIM电容的介质层Ta2O5，M5是电容的下电极，CTM作为MIM 电容的上电极，并通过M6引出；4)按照钝化层刻蚀层版图3在标准工艺制备M5和M6的通孔引出时制备出MIM电 容的注入区；5)后续在制备M6上以及淀积硅化物保护层时，同样利用钝化层刻蚀层版图3刻蚀 形成注入框，即MIM电容介质层的注入开口区；6)通过粒子注入的办法向开口区注入Ta或者0或者其它杂质，形成非化学计量比 的多缺陷的阻变材料层，制得阻变存储器。最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本专利技术，但是本领域 的技术人员可以理解在不脱离本专利技术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，本专利技术不应局限于实施例所公开的内容，本专利技术要求保护的范围以权 利要求书界定的范围为准。权利要求一种利用MIM电容结构制备阻变存储器的方法，其特征在于，首先用标准CMOS工艺制备MIM电容结构，然后对MIM电容的介质层进行掺杂形成阻变材料层，从而得到MIM结构型的阻变存储器。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MIM电容的介质层为高k材料。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MIM电容介质层为SiN时，对MIM电容 介质层注入Si、0或者其它杂质，形成非化学计量比的阻变材料层。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MIM电容介质是含有金属氧化物的高k 材料时，对MIM电容介质层注入金属离子、0或者其它杂质，形成非化学计量比的阻变材料 层。全文摘要本专利技术公开了一种利用标准CMOS工艺的MIM电容结构制备非挥发性存储器的方法，属于超大规模集成电路
本专利技术首先基于标准CMOS工艺制备MIM电容结构，然后对MIM电容的介质层进行掺杂形成阻变材料层，从而制备得MIM结构的阻变存储器。该方法和标准CMOS工艺完全兼容，没有对CMOS工艺进行任何改变以及增加任何复杂的工艺，通过版图设计就可以实现阻变存储器的制备，降低了成本。文档编号H01L45/00GK101944569SQ20101024742公开日2011年1月12日 申请日期2010年8月6日 优先权日2010年8月6日专利技术者张丽杰, 潘岳, 黄如 申请人:北京大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用ＭＩＭ电容结构制备阻变存储器的方法，其特征在于，首先用标准ＣＭＯＳ工艺制备ＭＩＭ电容结构，然后对ＭＩＭ电容的介质层进行掺杂形成阻变材料层，从而得到ＭＩＭ结构型的阻变存储器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄如，张丽杰，潘岳，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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