非易失性存储元件及其制造方法技术

本发明专利技术的电阻变化型的非易失性存储元件的制造方法包括：在基板（11）上形成下部电极层（2）的工序；在下部电极层（2）上形成由缺氧型的金属氧化物构成的电阻变化层（3）的工序；在电阻变化层（3）上形成上部电极层（4）的工序；以及在上部电极层（4）上形成掩模图案，并以掩模图案为掩模对上部电极层（4）、电阻变化层（3）及下部电极层（2）进行蚀刻而形成图案的工序；在蚀刻的工序中，至少在用于对电阻变化层（3）进行蚀刻的蚀刻气体中使用含有溴的气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的电阻变化型的非易失性存储元件的制造方法包括：在基板（11）上形成下部电极层（2）的工序；在下部电极层（2）上形成由缺氧型的金属氧化物构成的电阻变化层（3）的工序；在电阻变化层（3）上形成上部电极层（4）的工序；以及在上部电极层（4）上形成掩模图案，并以掩模图案为掩模对上部电极层（4）、电阻变化层（3）及下部电极层（2）进行蚀刻而形成图案的工序；在蚀刻的工序中，至少在用于对电阻变化层（3）进行蚀刻的蚀刻气体中使用含有溴的气体。【专利说明】
本专利技术涉及电阻变化型的。
技术介绍
近年来，提出了作为存储材料而使用如下电阻变化材料的电阻变化型的非易失性存储元件，该电阻变化材料由相对于化学计量的组成的过渡金属氧化物，氧数量不足的过渡金属氧化物构成。这样的非易失性存储元件具备上部电极层、下部电极层、以及被上部电极层及下部电极层夹着的电阻变化层，通过对上部电极层及下部电极层之间施加电脉冲，电阻变化层的电阻值可逆地变化。因此，通过使信息对应于该电阻值，能够将该信息不丢失地存储(例如专利文献I)。这样的电阻变化型的非易失性存储元件与使用浮栅的闪存存储器相比，可期待能实现微细化、高速化、低耗电化。现有技术文献专利文献专利文献1:特开2007 — 235139号公报专利技术概要专利技术要解决的问题但是，在上述以往的电阻变化型的非易失性存储元件中，有如下问题:实际的特性偏差大到基于电阻变化层、电极等的膜厚及膜组成、以及平版印刷(lithography)后的光致抗蚀剂掩模尺寸及光致抗蚀剂掩模形状或干式蚀刻后的电阻变化层及电极等的形状而预想的特性偏差以上。因此，当大容量化时，有在非易失性存储元件之间因偏差而特性最差的几位(tail bit:尾位)中、在保持或电阻变化动作中发生动作不良的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决这样的问题而做出的，目的是提供一种能够抑制特性偏差的电阻变化型的。用于解决问题的手段为了达到上述目的，本专利技术的一形态的非易失性存储元件的制造方法包括:在基板上形成下部电极层的工序；在上述下部电极层上形成由缺氧型的过渡金属氧化物构成的电阻变化层的工序；在上述电阻变化层上形成上部电极层的工序；以及在上述上部电极层上形成掩模图案，以上述掩模图案为掩模对上述上部电极层、上述电阻变化层及上述下部电极层进行蚀刻的工序；在上述蚀刻的工序中，在用于至少对上述电阻变化层进行蚀刻的蚀刻气体中使用含有溴的蚀刻气体。专利技术效果根据本专利技术，能够实现能够抑制非易失性存储元件间的特性偏差的电阻变化型的。【专利附图】【附图说明】图1A是表示有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的结构的剖视图。图1B是表示有关本专利技术的实施方式的电阻变化元件的结构的放大剖视图。图2A是表示有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的制造方法的工序的剖视图。图2B是表示有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的制造方法的工序的剖视图。图2C是表示有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的制造方法的工序的剖视图。图2D是表示有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的制造方法的工序的剖视图。图2E是表示有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的制造方法的工序的剖视图。图2F是表示有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的制造方法的工序的剖视图。图2G是表示有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的制造方法的工序的剖视图。图2H是表示有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的制造方法的工序的剖视图。图3A是用于说明有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的效果的图。图3B是用于说明有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的效果的图。图4是表示在图3A及图3B所示的XPS分析中使用的分析条件的图。图5A是用于说明有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的效果的图。图5B是用于说明有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的效果的图。图6是用于说明有关本专利技术的实施方式的非易失性存储元件的效果的图。图7是用于说明非易失性存储元件处于高电阻状态的状态的图。图8是表示利用SMS对使用C5F8、02、Ar的混合气体实施干式蚀刻处理前和后的TaOx薄膜的氟的深度方向浓度分布进行调查的结果的图。图9是表示利用SMS对使用C5F8、02、Ar的混合气体实施干式蚀刻处理前和后的TaOx薄膜的氧的深度方向浓度分布进行调查的结果的图。图10是表示使用SMS对使用C5F8、02、Ar的混合气体实施干式蚀刻处理前和后的TaOx薄膜的碳的深度方向浓度分布调查的结果的图。图11是表示使用有关本专利技术的实施方式的制造方法制作出的电阻变化元件的电阻变化特性的一例的图。【具体实施方式】本专利技术的一形态的非易失性存储元件的制造方法包括:在基板上形成下部电极层的工序；在上述下部电极层上形成由缺氧型的过渡金属氧化物构成的电阻变化层的工序；在上述电阻变化层上形成上部电极层的工序；以及在上述上部电极层上形成掩模图案，以上述掩模图案为掩模对上述上部电极层、上述电阻变化层及上述下部电极层进行蚀刻的工序；在上述蚀刻的工序中，在用于至少对上述电阻变化层进行蚀刻的蚀刻气体中使用含有溴的蚀刻气体。这里，例如也可以是，在上述蚀刻的工序中，作为上述蚀刻气体而使用含有溴化氢的蚀刻气体。通过该制造方法，能够实现能够抑制特性偏差的电阻变化型的非易失性存储元件的制造方法。具体而言，与在蚀刻等离子中分解的溴发生反应而形成的溴化合物生成物附着在电阻变化层的蚀刻端面，由此能够抑制由蚀刻气体造成的氧脱离或杂质的混入。因此，能够降低对电阻变化层的蚀刻损坏。由此，能够降低非易失性存储元件的特性偏差，能够实现在电阻值的初始动作、特性中没有偏差的高品质的非易失性存储元件。进而，溴化氢是比较稳定的气体，对于氧化物缺乏反应性，蚀刻速率较慢。因此，不会对作为金属氧化物的电阻变化层进行蚀刻，即溴化氢气体不引起蚀刻损坏而仅起到保护蚀刻端面的作用。此外，溴化氢气体是在普通的半导体工艺中非常常用的气体。因而，能够通过使用以往的CMOS工艺等的半导体工艺来制作。即，与微细化不断发展的半导体工艺的亲和性也良好。本专利技术是通过本【专利技术者】等的锐意研究发现在以往的制造方法中特性不匀的原因是由蚀刻损坏造成的而得出的。具体而言，在以往的制造方法中的用于形成电阻变化元件的干式蚀刻工序中，在被干式蚀刻的被蚀刻体的蚀刻端面发生蚀刻损坏。这里，所谓蚀刻损坏，例如在氧化物的干式蚀刻中是指通过基于蚀刻气体的还原作用而氧从氧化物脱离，氧化物的蚀刻端面的电阻值变动。此外，所谓蚀刻损坏，在作为用于干式蚀刻的蚀刻气体而使用了含有氟类气体的混合气体的情况下，是指在蚀刻中从蚀刻端面混入对于氧化物而言为杂质的氟，氧化物的蚀刻端面的电阻值变动。因此，在通过干式蚀刻将由金属氧化物构成的电阻变化层形成图案的情况下，在蚀刻端面发生使电阻值变动的由氧的脱离或杂质的混入等引起的蚀刻损坏。并且，在电阻变化的动作区域中包括发生了蚀刻损坏的蚀刻端面附近的情况下，因氧量的变动或杂质而发生动作不良，成为动作不良。以上是在上述以往的电阻变化型的非易失性存储元件中进行大容量化时的tailbit的保持及电阻变化动作的动作不良原因。本专利技术是基于这样的认识而做出的。此外，为了达到上述目的，在本专利技术的一形态的非易失性存储元件的制造方法中，也可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：川岛良男，三河巧，今井伸一，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：