專利名稱：用于RRAM的旋轉(zhuǎn)涂布Pr的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PCMO薄膜的旋轉(zhuǎn)涂布，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及提高用于RRAM的PCMO薄膜的雙極切換(switch)特性的退火方法。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了在Pt襯底上的PCMO薄膜上利用旋轉(zhuǎn)，在室溫下操作的電可編程電阻非易失性器件。專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了在RAM器件上形成CMR層的技術(shù)。PCMO薄膜在鉑層上長(zhǎng)大，經(jīng)低溫?zé)崽幚砗螅@示出無(wú)定形或多晶構(gòu)造。該電阻通過(guò)具有不同脈沖寬度的單極電脈沖，可以被可逆地編程為高或低的電阻狀態(tài)。
專利文獻(xiàn)1美國(guó)專利第10/256,380號(hào)說(shuō)明書(shū)發(fā)明內(nèi)容但是，為了將CMR用于RRAM，更優(yōu)選雙極電脈沖切換特性。這些切換特性需要結(jié)晶良好的PCMO薄膜。
本發(fā)明的目的是具體指定旋轉(zhuǎn)涂布的PCMO薄膜的高溫退火方法，形成用于RRAM的、具有雙極電脈沖切換特性的、良好結(jié)晶化PCMO薄膜。
本發(fā)明提供了在RRAM器件上形成PCMO薄膜的方法，由此達(dá)到了上述目的，該方法包括準(zhǔn)備襯底；在該襯底上堆積金屬隔離層；在該金屬隔離層上形成底部電極；在醋酸溶劑中利用由Pr(CH3CO2)3·H2O、Ca(CH3CO2)2·H2O及Mn(III)(CH3CO2)3·2H2O構(gòu)成的PCMO前體，在該底部電極上旋轉(zhuǎn)涂布Pr1-xCaxMnO3(PCMO)層；在包括在約50℃～300℃的溫度下約10秒～1小時(shí)焙烤的至少1道焙烤工序中，焙烤該P(yáng)CMO薄膜；在各旋轉(zhuǎn)涂布工序之后，在約400℃～900℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1退火工序中，退火該P(yáng)CMO薄膜；反復(fù)進(jìn)行該旋轉(zhuǎn)涂布工序、該至少1道的焙烤工序及該第1退火工序，直到使該P(yáng)CMO薄膜達(dá)到期望的厚度；在約450℃～1000℃溫度下的約1分鐘～24小時(shí)的第2退火工序中，退火該P(yáng)CMO薄膜，由此生成0.2≤X≤0.5的、具有Pr1-xCaxMnO3結(jié)晶構(gòu)造的PCMO薄膜；堆積頂部電極；使該頂部電極形成圖案；完成該RRAM器件。
準(zhǔn)備前述襯底可包括準(zhǔn)備選自硅、二氧化硅及多晶硅襯底中的1種襯底。
進(jìn)一步包括提供前述至少1道的焙烤工序、前述第1退火工序及前述第2退火工序的氣氛，該退火的氣氛選自在真空至環(huán)境氣氛范圍內(nèi)的受控壓力下的氧氣、氮?dú)?、氬氣、真空及其任意組合的氣氛。
堆積前述金屬隔離層可以包括堆積由金屬組成的金屬隔離層，其中金屬選自Ta、TaN、Ta2O5、Ti、TiN、TiAlN、TaAlN、TiSiN、TaSiN及TiAl中的1種。
在前述金屬隔離層上形成底部電極可以包括堆積底部電極，其中底部電極由選自Pt、Ir及IrTaO中的1種電極材料構(gòu)成。
堆積前述頂部電極可以包括堆積由電極材料構(gòu)成的頂部電極，其中電極材料選自Pt、Ir、Au、其他的貴金屬及貴金屬氧化物中的1種。
前述第2退火工序可以在堆積前述頂部電極之前進(jìn)行。
前述第2退火工序可以在堆積前述頂部電極之后進(jìn)行。
本發(fā)明提供了在RRAM器件上形成PCMO薄膜的方法，由此達(dá)到了上述目的，該方法包括準(zhǔn)備選自硅、二氧化硅、和多晶硅襯底的一種襯底；在該襯底上堆積金屬隔離層；在該金屬隔離層上形成底部電極；在醋酸溶劑中利用由Pr(CH3CO2)3·H2O、Ca(CH3CO2)2·H2O及Mn(III)(CH3CO2)3·2H2O構(gòu)成的PCMO前體，在該底部電極上旋轉(zhuǎn)涂布Pr1-xCaxMnO3(PCMO)層；在包括在約50℃～300℃溫度下約10秒～1小時(shí)焙烤工序的至少一道焙烤工序中，焙烤該P(yáng)CMO薄膜；在各旋轉(zhuǎn)涂布工序之后，在約400℃～900℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1退火工序中，退火該P(yáng)CMO薄膜；反復(fù)進(jìn)行該旋轉(zhuǎn)涂布工序、該至少1道的焙烤工序及該第1退火工序，直到使該P(yáng)CMO薄膜達(dá)到期望的厚度；在約450℃～1000℃溫度下的約1分鐘～24小時(shí)的第2退火工序中，退火該P(yáng)CMO薄膜，由此生成具有0.2≤X≤0.5的、Pr1-xCaxMnO3結(jié)晶構(gòu)造的PCMO薄膜；提供該至少1道的焙烤工序、該第1退火工序及該第2退火工序的氣氛，其中該退火的氣氛選自在真空至環(huán)境氣氛范圍內(nèi)的受控壓力下的氧氣、氮?dú)?、氬氣、真空及其任意組合的氣氛；堆積頂部電極；使該頂部電極形成圖案；完成該RRAM器件。
焙烤前述PCMO薄膜可以包括在包括約50℃～150℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1焙烤工序、約100℃～200℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第2焙烤工序、約150℃～300℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第3焙烤工序的至少3道獨(dú)立的焙烤工序中，焙烤該P(yáng)CMO薄膜。
堆積前述金屬隔離層可以包括堆積由選自Ta、TaN、Ta2O5、Ti、TiN、TiAlN、TaAlN、TiSiN、TaSiN及TiAl中的1種金屬構(gòu)成的金屬隔離層。
在前述金屬隔離層上形成底部電極可以包括堆積由選自Pt、Ir及IrTaO中的1種電極材料構(gòu)成的底部電極。
堆積前述頂部電極可以包括堆積由選自Pt、Ir、Au、其他的貴金屬及貴金屬氧化物中的1種電極材料構(gòu)成的頂部電極。
前述第2退火工序可以在堆積前述頂部電極之前進(jìn)行。
前述第2退火工序可以在堆積前述頂部電極之后進(jìn)行。
本發(fā)明提供了在RRAM器件上形成PCMO薄膜的方法，由此達(dá)到了上述目的，該方法包括準(zhǔn)備襯底；在該襯底上堆積由選自Ta、TaN、Ta2O5、Ti、TiN、TiAlN、TaAlN、TiSiN、TaSiN及TiAl中的1種金屬構(gòu)成的金屬隔離層；在該金屬隔離層上堆積由選自Pt、Ir及IrTaO中的1種電極材料構(gòu)成的底部電極；在醋酸溶劑中利用由Pr(CH3CO2)3·H2O、Ca(CH3CO2)2·H2O及Mn(III)(CH3CO2)3·2H2O構(gòu)成的PCMO前體，在該底部電極上旋轉(zhuǎn)涂布Pr1-xCaxMnO3(PCMO)層；在包括在約50℃～150℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1焙烤工序、約100℃～200℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第2焙烤工序、約150℃～300℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第3焙烤工序的至少3道獨(dú)立的焙烤工序中，焙烤該P(yáng)CMO薄膜；在各旋轉(zhuǎn)涂布工序之后，在約400℃～900℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1退火工序中，退火該P(yáng)CMO薄膜；反復(fù)進(jìn)行該旋轉(zhuǎn)涂布工序、該至少3道獨(dú)立的焙烤工序及該第1退火工序，直到使該P(yáng)CMO薄膜達(dá)到期望的厚度；在約450℃～1000℃溫度下的約1分鐘～24小時(shí)的第2退火工序中，退火該P(yáng)CMO薄膜，由此生成具有0.2≤X≤0.5的、Pr1-xCaxMnO3結(jié)晶構(gòu)造的PCMO薄膜；堆積由選自Pt、Ir、Au、其他的貴金屬及貴金屬氧化物中的1種電極材料構(gòu)成的頂部電極；使該頂部電極形成圖案；完成該RRAM器件。
準(zhǔn)備前述襯底可包括準(zhǔn)備選自硅、二氧化硅及多晶硅襯底中的1種襯底。
進(jìn)一步包括提供前述至少3道獨(dú)立的焙烤工序、前述第1退火工序及前述第2退火工序的氣氛，該退火的氣氛選自在真空至環(huán)境氣氛范圍內(nèi)的受控壓力下的氧氣、氮?dú)?、氬氣、真空及其任意組合的氣氛。
前述第2退火工序可以在堆積前述頂部電極之前進(jìn)行。
前述第2退火工序可以在堆積前述頂部電極之后進(jìn)行。
在前述至少3道獨(dú)立的焙烤工序的各自工序中，可以使用不同的焙烤溫度。
對(duì)于前述焙烤溫度，前述第2焙烤工序可以高于前述第1焙烤工序，前述第3焙烤工序可以高于該第2焙烤工序。
在RRAM器件上形成PCMO薄膜的方法包括準(zhǔn)備襯底；在該襯底上堆積金屬隔離層；在金屬隔離層上形成底部電極；在醋酸溶劑中利用由Pr(CH3CO2)3·H2O、Ca(CH3CO2)2·H2O及Mn(III)(CH3CO2)3·2H2O構(gòu)成的PCMO前體，在底部電極上旋轉(zhuǎn)涂布Pr1-xCaxMnO3(PCMO)層；在至少1道焙烤工序中焙烤PCMO薄膜，這些焙烤工序可包含，例如約50℃～150℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1焙烤工序、約100℃～200℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第2焙烤工序、約150℃～300℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第3焙烤工序。或者也可以使用約50℃～300℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的單一焙烤工序。在焙烤工序(一道或多道)之后繼續(xù)進(jìn)行各旋轉(zhuǎn)涂布工序之后，在約400℃～900℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1退火工序中，退火PCMO薄膜；反復(fù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂布工序、至少1道的焙烤工序及第1退火工序，直到使該P(yáng)CMO薄膜達(dá)到期望的厚度；在約450℃～1000℃溫度下的約1分鐘～24小時(shí)的第2退火工序中，退火PCMO薄膜，由此生成具有0.2≤X≤0.5的、Pr1-xCaxMnO3結(jié)晶構(gòu)造的PCMO薄膜；堆積頂部電極；使該頂部電極形成圖案；完成該RRAM器件。
為了能夠簡(jiǎn)單地理解本發(fā)明的本質(zhì)，提供了本發(fā)明的以上要點(diǎn)及目的。結(jié)合附圖，參照對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的以下詳細(xì)說(shuō)明，可以更加完全地理解本發(fā)明。
本發(fā)明提供了旋轉(zhuǎn)涂布PCMO薄膜的高溫退火方法，可形成用于RRAM的、具有雙極電脈沖切換特性的、良好結(jié)晶化的PCMO薄膜。


圖1為600℃下在O2中退火15分鐘的銥襯底上生長(zhǎng)的PCMO薄膜的典型XRD譜。
圖2為600℃下在O2中退火15分鐘的鉑襯底上生長(zhǎng)的PCMO薄膜的典型XRD譜。
圖3顯示了X＝0.4時(shí)堆積在鉑襯底上的Pr1-xCaxMnO3的電阻切換特性。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的方法包括準(zhǔn)備可由硅、二氧化硅或多晶硅形成的襯底。在襯底上堆積Ta、TaN、Ta2O5、Ti、TiN、TiAlN、TaAlN、TiSiN、TaSiN或TiAl的隔離層，在隔離電極上形成底部電極。底部電極可由Pr、Ir或IrTaO形成。在底部電極上旋轉(zhuǎn)涂布Pr1-xCaxMnO3(PCMO)薄膜層。
PCMO的前體為醋酸溶劑中的Pr(CH3CO2)3·H2O、Ca(CH3CO2)2·H2O及Mn(III)(CH3CO2)3·2H2O。然后在1道或以上的焙烤工序中焙烤PCMO薄膜。例如，第1焙烤工序可包括約50℃～150℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的焙烤工序，第2焙烤工序可包括約100℃～200℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的焙烤工序，第3焙烤工序可包括約150℃～300℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的焙烤工序。利用本發(fā)明的方法，為了達(dá)到期望的膜厚度時(shí)，也可以使用多于3道的焙烤工序。這些焙烤工序利用不同的焙烤溫度。優(yōu)選由第1工序進(jìn)入第2工序時(shí)、及由第2工序進(jìn)入第3工序時(shí)增加該溫度。或者本發(fā)明的方法也可以使用單一的焙烤工序。單一的焙烤工序可以包括約50℃～300℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的焙烤工序。在焙烤工序(一道或多道)之后，各涂布之后，在約400℃～900℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1退火工序中對(duì)膜進(jìn)行高速熱退火(RTA)的預(yù)退火，或進(jìn)行燃燒加熱爐的預(yù)退火。反復(fù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂布方法，直至PCMO薄膜具有期望的厚度。為了后退火熱處理，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行RTA預(yù)退火，或置于燃燒加熱爐中，這在本說(shuō)明書(shū)中也稱為第2退火工序。后退火熱處理的溫度為約450℃～1000℃，退火時(shí)間為約1分鐘～24小時(shí)。退火的氣氛可以是在真空至環(huán)境氣氛的受控壓力的氧氣、氮?dú)?、氬氣、真空或其組合。這些氣氛可以應(yīng)用于焙烤工序、預(yù)退火工序及后退火工序的任意工序，或所有的工序中。
在PCMO薄膜上堆積Pt、Ir、Au或其他貴金屬或金屬氧化物的頂部電極，利用淺掩模、或濕或干蝕刻方法的任意一個(gè)形成圖案。后退火工序可以在堆積頂部電極及蝕刻后進(jìn)行。堆積頂部電極后進(jìn)行的后退火熱處理的溫度為約450℃～1000℃，退火時(shí)間為約1分鐘～24小時(shí)。另外，退火的氣氛可以是在真空至環(huán)境氣氛的受控壓力的氧氣、氮?dú)狻鍤?、真空或其任意的組合。結(jié)晶Pr1-xCaxMnO3的組成為0.2≤X≤0.5。
圖1為600℃下在O2中后退火15分鐘的銥襯底上生長(zhǎng)的PCMO薄膜的典型XRD譜。
圖2為600℃下在O2中后退火15分鐘的鉑襯底上生長(zhǎng)的PCMO薄膜的典型XRD譜。
圖3顯示了X＝0.4時(shí)堆積在鉑襯底上的Pr1-xCaxMnO3薄膜的電阻切換特性。在氧氣氣氛中，針對(duì)各涂布在500℃下RTA預(yù)退火該膜5分鐘，在氮?dú)鈿夥罩校槍?duì)3次旋轉(zhuǎn)涂布循環(huán)，在550℃下RTA后退火該膜15分鐘，結(jié)果形成了3層的PCMO薄膜。該器件的寫(xiě)入條件為5V下50ns，復(fù)位條件為-5V下50ns。該測(cè)量是通過(guò)在頂部電極上施加正偏壓，且在底部電極上加上接地探頭進(jìn)行的。寫(xiě)入電阻相比復(fù)位電阻2個(gè)數(shù)量級(jí)大。
本發(fā)明的方法可適用于例如小于10μm2的小型電容器。
以上公開(kāi)了用于RRAM的旋轉(zhuǎn)涂布Pr1-xCaxMnO3薄膜的高溫退火方法。雖然利用本發(fā)明的最佳實(shí)施方式舉例說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不只限于用該實(shí)施方式來(lái)解釋。本發(fā)明應(yīng)當(dāng)通過(guò)權(quán)利要求書(shū)的范圍來(lái)解釋其范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以由本發(fā)明的具體最佳實(shí)施方法的記載，基于本發(fā)明的記載及技術(shù)常識(shí)實(shí)施等價(jià)的范圍。本說(shuō)明書(shū)中引用的專利申請(qǐng)，其內(nèi)容本身應(yīng)該與本說(shuō)明書(shū)中具體記載的同樣，其內(nèi)容應(yīng)該作為對(duì)本說(shuō)明書(shū)的參考來(lái)引用。進(jìn)一步的改變或修訂可以在權(quán)利要求書(shū)所記載的本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行。
本發(fā)明提供了在RRAM器件上形成PCMO薄膜的方法，該方法包括準(zhǔn)備襯底；在該襯底上堆積金屬隔離層；在該金屬隔離層上形成底部電極；利用PCMO前體，在該底部電極上旋轉(zhuǎn)涂布Pr1-xCaxMnO3(PCMO)層；在1道或以上的焙烤工序中焙烤該P(yáng)CMO薄膜；在各旋轉(zhuǎn)涂布工序之后，在第1退火工序中退火該P(yáng)CMO薄膜；反復(fù)進(jìn)行該旋轉(zhuǎn)涂布工序、該焙烤工序及該第1退火工序，直到使該P(yáng)CMO薄膜達(dá)到期望的厚度；在第2退火工序中退火該P(yáng)CMO薄膜，由此生成具有0.2≤X≤0.5的、Pr1-xCaxMnO3結(jié)晶構(gòu)造的PCMO薄膜；堆積頂部電極；使該頂部電極形成圖案；完成該RRAM器件。
權(quán)利要求
1.一種在RRAM器件上形成PCMO薄膜的方法，該方法包括準(zhǔn)備襯底；在該襯底上堆積金屬隔離層；在該金屬隔離層上形成底部電極；在醋酸溶劑中利用由Pr(CH3CO2)3·H2O、Ca(CH3CO2)2·H2O及Mn(III)(CH3CO2)3·2H2O構(gòu)成的PCMO前體，在該底部電極上旋轉(zhuǎn)涂布Pr1-XCaXMnO3(PCMO)層；在包括在約50℃～300℃的溫度下約10秒～1小時(shí)焙烤的至少1道焙烤工序中，焙烤該P(yáng)CMO薄膜；在各旋轉(zhuǎn)涂布工序之后，在約400℃～900℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1退火工序中，退火該P(yáng)CMO薄膜；反復(fù)進(jìn)行該旋轉(zhuǎn)涂布工序、該至少1道的焙烤工序及該第1退火工序，直到使該P(yáng)CMO薄膜達(dá)到期望的厚度；在約450℃～1000℃溫度下的約1分鐘～24小時(shí)的第2退火工序中，退火該P(yáng)CMO薄膜，由此生成具有0.2≤X≤0.5的、Pr1-XCaXMnO3結(jié)晶構(gòu)造的PCMO薄膜；堆積頂部電極；使該頂部電極形成圖案；完成該RRAM器件。
2.權(quán)利要求1記載的方法，其中，準(zhǔn)備前述襯底包括準(zhǔn)備選自硅、二氧化硅及多晶硅襯底中的1種襯底。
3.權(quán)利要求1記載的方法，其中，進(jìn)一步包括提供前述至少1道的焙烤工序、前述第1退火工序及前述第2退火工序的氣氛，該氣氛選自在真空至環(huán)境氣氛范圍內(nèi)的受控壓力下的氧氣、氮?dú)?、氬氣、真空及其任意組合的氣氛。
4.權(quán)利要求1記載的方法，其中，堆積前述金屬隔離層包括堆積由選自Ta、TaN、Ta2O5、Ti、TiN、TiAlN、TaAlN、TiSiN、TaSiN及TiAl中的1種金屬構(gòu)成的金屬隔離層。
5.權(quán)利要求1記載的方法，其中，在前述金屬隔離層上形成底部電極包括堆積由選自Pt、Ir及IrTaO中的1種電極材料構(gòu)成的底部電極。
6.權(quán)利要求1記載的方法，其中，堆積前述頂部電極包括堆積由選自Pt、Ir、Au、其他的貴金屬及貴金屬氧化物中的1種電極材料構(gòu)成的頂部電極。
7.權(quán)利要求1記載的方法，其中，前述第2退火工序在堆積前述頂部電極之前進(jìn)行。
8.權(quán)利要求1記載的方法，其中，前述第2退火工序在堆積前述頂部電極之后進(jìn)行。
9.一種在RRAM器件上形成PCMO薄膜的方法，該方法包括準(zhǔn)備選自硅、二氧化硅及多晶硅襯底中的1種襯底；在該襯底上堆積金屬隔離層；在該金屬隔離層上形成底部電極；在醋酸溶劑中利用由Pr(CH3CO2)3·H2O、Ca(CH3CO2)2·H2O及Mn(III)(CH3CO2)3·2H2O構(gòu)成的PCMO前體，在該底部電極上旋轉(zhuǎn)涂布Pr1-XCaXMnO3(PCMO)層；在包括在約50℃～300℃的溫度下約10秒～1小時(shí)焙烤工序的至少1道焙烤工序中，焙烤該P(yáng)CMO薄膜；在各旋轉(zhuǎn)涂布工序之后，在約400℃～900℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1退火工序中，退火該P(yáng)CMO薄膜；反復(fù)進(jìn)行該旋轉(zhuǎn)涂布工序、該至少1道的焙烤工序及該第1退火工序，直到使該P(yáng)CMO薄膜達(dá)到期望的厚度；在約450℃～1000℃溫度下的約1分鐘～24小時(shí)的第2退火工序中，退火該P(yáng)CMO薄膜，由此生成具有0.2≤X≤0.5的、Pr1-XCaXMnO3結(jié)晶構(gòu)造的PCMO薄膜；提供該至少1道的焙烤工序、該第1退火工序及該第2退火工序的氣氛，該氣氛選自在真空至環(huán)境氣氛范圍內(nèi)的受控壓力下的氧氣、氮?dú)?、氬氣、真空及其任意組合的氣氛；堆積頂部電極；使該頂部電極形成圖案；完成該RRAM器件。
10.權(quán)利要求9記載的方法，其中，焙烤前述PCMO薄膜包括在包括約50℃～150℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1焙烤工序、約100℃～200℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第2焙烤工序、約150℃～300℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第3焙烤工序的至少3道獨(dú)立的焙烤工序中，焙烤該P(yáng)CMO薄膜的工序。
11.權(quán)利要求9記載的方法，其中，堆積前述金屬隔離層包括堆積由選自Ta、TaN、Ta2O5、Ti、TiN、TiAlN、TaAlN、TiSiN、TaSiN及TiAl中的1種金屬構(gòu)成的金屬隔離層。
12.權(quán)利要求9記載的方法，其中，在前述金屬隔離層上形成底部電極包括堆積由選自Pt、Ir及IrTaO中的1種電極材料構(gòu)成的底部電極。
13.權(quán)利要求9記載的方法，其中，堆積前述頂部電極包括堆積由選自Pt、Ir、Au、其他的貴金屬及貴金屬氧化物中的1種電極材料構(gòu)成的頂部電極。
14.權(quán)利要求9記載的方法，其中，前述第2退火工序在堆積前述頂部電極之前進(jìn)行。
15.權(quán)利要求9記載的方法，其中，前述第2退火工序在堆積前述頂部電極之后進(jìn)行。
16.一種在RRAM器件上形成PCMO薄膜的方法，該方法包括準(zhǔn)備襯底；在該襯底上堆積由選自Ta、TaN、Ta2O5、Ti、TiN、TiAlN、TaAlN、TiSiN、TaSiN及TiAl中的1種金屬構(gòu)成的金屬隔離層；在該金屬隔離層上堆積由選自Pt、Ir及IrTaO中的1種電極材料構(gòu)成的底部電極；在醋酸溶劑中利用由Pr(CH3CO2)3·H2O、Ca(CH3CO2)2·H2O及Mn(III)(CH3CO2)3·2H2O構(gòu)成的PCMO前體，在該底部電極上旋轉(zhuǎn)涂布Pr1-XCaXMnO3(PCMO)層；在包括約50℃～150℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1焙烤工序、約100℃～200℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第2焙烤工序、約150℃～300℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第3焙烤工序的至少3道獨(dú)立的焙烤工序中，焙烤該P(yáng)CMO薄膜；在各旋轉(zhuǎn)涂布工序之后，在約400℃～900℃溫度下的約10秒～1小時(shí)的第1退火工序中，退火該P(yáng)CMO薄膜；反復(fù)進(jìn)行該旋轉(zhuǎn)涂布工序、該至少3道獨(dú)立的焙烤工序及該第1退火工序，直到使該P(yáng)CMO薄膜達(dá)到期望的厚度；在約450℃～1000℃溫度下的約1分鐘～24小時(shí)的第2退火工序中，退火該P(yáng)CMO薄膜，由此生成具有0.2≤X≤0.5的、Pr1-XCaXMnO3結(jié)晶構(gòu)造的PCMO薄膜；堆積由選自Pt、Ir、Au、其他的貴金屬及貴金屬氧化物中的1種電極材料構(gòu)成的頂部電極；使該頂部電極形成圖案；完成該RRAM器件。
17.權(quán)利要求16記載的方法，其中，準(zhǔn)備前述襯底包括準(zhǔn)備選自硅、二氧化硅及多晶硅襯底中的1種襯底。
18.權(quán)利要求16記載的方法，其中，進(jìn)一步包括提供前述至少3道獨(dú)立的焙烤工序、前述第1退火工序及前述第2退火工序的氣氛，該氣氛選自在真空至環(huán)境氣氛范圍內(nèi)的受控壓力下的氧氣、氮?dú)?、氬氣、真空及其任意組合的氣氛。
19.權(quán)利要求16記載的方法，其中，前述第2退火工序在堆積前述頂部電極之前進(jìn)行。
20.權(quán)利要求16記載的方法，其中，前述第2退火工序在堆積前述頂部電極之后進(jìn)行。
21.權(quán)利要求10或16記載的方法，其中，在前述至少3道獨(dú)立的焙烤工序的各自工序中，使用不同的焙烤溫度。
22.權(quán)利要求21記載的方法，其中，對(duì)于前述焙烤溫度，前述第2焙烤工序高于前述第1焙烤工序，前述第3焙烤工序高于該第2焙烤工序。
全文摘要
形成用于RRAM的、具有雙極電脈沖切換特性的PCMO薄膜。本發(fā)明的在RRAM器件上形成PCMO薄膜的方法包括在襯底上的金屬隔離層上形成底部電極；利用PCMO前體，在底部電極上旋轉(zhuǎn)涂布Pr
文檔編號(hào)H01L45/00GK1581435SQ20041005666
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月13日
發(fā)明者張風(fēng)燕, 莊維佛, D·R·埃文斯, 許勝籐 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社