專利名稱：鈍化粘合層以改善無定形碳到金屬附著力的制作方法
鈍化粘合層以改善無定形碳到金屬附著力領(lǐng)域在此描述的實(shí)施例一般涉及半導(dǎo)體器件的制造。更具體地說，在此描述的實(shí)施例涉及存儲器件的制造。背景非易失性電子存儲器件用在各種廣泛的消費(fèi)品中。可以機(jī)械尋址形式與電尋址形式來獲得，非易失性存儲器件或靜態(tài)存儲器件通常依靠材料的一個(gè)或多個(gè)性質(zhì)，所述一個(gè)或多個(gè)性質(zhì)可通過施加電能而改變但在不施加這樣的能量時(shí)不會改變。機(jī)械尋址靜態(tài)存儲系統(tǒng)的實(shí)例包括磁帶驅(qū)動(dòng)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器以及光盤驅(qū)動(dòng)器?，F(xiàn)今廣泛使用的電尋址器件的實(shí)例包括閃存器件、SRAM、及較舊形式的只讀存儲器。電阻式存儲器是電尋址靜態(tài)存儲器的一種發(fā)展形式。一種具有可變電阻的材料設(shè)置在兩導(dǎo)電材料之間。當(dāng)橫越可變電阻材料施加電壓時(shí)，材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會永久地改變，造成了材料的電性質(zhì)的改變，尤其是電阻率的改變。可對這種電阻率的改變進(jìn)行檢測且處理成儲存信息。電阻式存儲器件的各種部件的附著力是一個(gè)挑戰(zhàn)，這個(gè)挑戰(zhàn)必須被克服以制造在溫度和負(fù)載循環(huán)條件下是可靠的器件。一些因電性能的原因而可能有吸引力的材料在組裝在器件中時(shí)無法良好地附著。所以，需要用于形成可靠、持久的存儲器件的方法與設(shè)備。概述本文描述的實(shí)施例提供一種形成器件的方法，所述方法包括在基板上形成第一導(dǎo)電層；形成電阻層，所述電阻層與所述導(dǎo)電層接觸；通過處理所述導(dǎo)電層的表面來改善所述電阻層到所述導(dǎo)電層的附著力；以及在所述電阻層的上方形成第二導(dǎo)電層。其它實(shí)施例提供一種形成電子存儲器件的方法，所述方法包括在第一金屬接觸件的富氮表面上形成可變電阻層；以及在所述可變電阻層的上方形成第二金屬接觸件。又其它實(shí)施例提供一種形成電子存儲器件的方法，所述方法包括在基板上形成第一導(dǎo)電層；將所述第一導(dǎo)電層暴露給等離子體以將鍵合材料并入到所述第一導(dǎo)電層的表面內(nèi)；在所述第一導(dǎo)電層的所述表面上沉積電阻式存儲層；以及在所述電阻式存儲層上形成第二導(dǎo)電層。附圖簡要說明因此，可詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征的方式，可參考各實(shí)施例獲得上文簡要概述的本發(fā)明的更具體描述，一些實(shí)施例圖示于附圖中。然而，應(yīng)注意的是，附圖僅描繪本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)視為對本發(fā)明的范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其他同等有效的實(shí)施例。

圖1為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的器件的示意截面圖。圖2為總結(jié)根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。圖3A至圖3E為器件在圖2的方法的各個(gè)階段的示意截面圖。圖4為總結(jié)根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。
圖5A為總結(jié)根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。圖5B為通過圖5A的方法所形成的器件的示意截面圖。圖6為可用于實(shí)施在本文描述的實(shí)施例的設(shè)備的示意截面圖。為便于理解，在可能情況下使用相同標(biāo)號來表示附圖所共有的相同元件。預(yù)期一個(gè)實(shí)施例中公開的元件可有利地用于其它實(shí)施例而不需特別敘述。具體描述本發(fā)明的實(shí)施例一般提供形成存儲器件的方法。一種使用可變電阻以記錄信息的存儲器件通常包括兩個(gè)導(dǎo)電接觸層以及一個(gè)位于所述兩個(gè)導(dǎo)電接觸層之間的電阻層，所述存儲器件有時(shí)候被稱為電阻式存儲器或MIM器件。圖1顯示了這樣的器件100的示意截面圖。結(jié)構(gòu)基板102形成器件100的基底?；?02可以是本領(lǐng)域中已知且通常用于形成電子器件的任何材料。第一導(dǎo)電層104是以本領(lǐng)域中已知的任何工藝通過物理或化學(xué)氣相沉積形成在基板上的，所述第一導(dǎo)電層104可以是金屬、金屬合金、導(dǎo)電金屬化合物、或?qū)щ娋酆衔铩ｋ娮鑼?08形成在第一導(dǎo)電層104上，所述電阻層108形成在第一導(dǎo)電層104上通常是通過化學(xué)氣相沉積工藝，并且第二導(dǎo)電層110形成在電阻層108上。接觸件112與 114將第一導(dǎo)電層104和第二導(dǎo)電層110與各自的外部電路連接。電阻層108通常由對于電流具有可變電阻率的材料來形成。當(dāng)施加電場或磁場時(shí)，因電阻材料的微觀結(jié)構(gòu)的改變，候選材料(candidate material)的電阻率通常會改變。 在一些實(shí)施例中，當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)中缺陷的組態(tài)(configuration)在電場的激勵(lì)下調(diào)整時(shí)，氧化物材料的電阻率可能改變。在其它實(shí)施例中，無定形碳材料或摻雜的無定形碳材料可能類似地重新組態(tài)(reconfigure)，以提供替代的導(dǎo)電路徑。隨著電阻層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在不同的組態(tài)之間循環(huán)，可能減弱到相鄰層的附著力。在圖1的實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層104具有處理表面106，處理表面106增強(qiáng)電阻層 108到第一導(dǎo)電層104的附著力。處理表面106通常包含一種或多種材料，所述一種或多種材料添加到第一導(dǎo)電層104的表面以提供用于電阻層108的增強(qiáng)附著力的機(jī)制。在一個(gè)實(shí)施例中，處理表面106提供用于增強(qiáng)附著力的鍵合層；而在另一個(gè)實(shí)施例中，處理表面106 提供用于增強(qiáng)附著力的溶液層。圖2為總結(jié)根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法200的流程圖。方法200可用來形成諸如圖1 的器件100的器件。在步驟202，在基板上形成第一導(dǎo)電層。第一導(dǎo)電層可以是實(shí)質(zhì)上純金屬，所述純金屬諸如是銅、鋁、鎳、鉬、鈦、鎢、銀、金、或鋅，或者第一導(dǎo)電層可以是任何這些金屬的混合物或合金。第一導(dǎo)電層還可以是導(dǎo)電金屬化合物，所述導(dǎo)電金屬化合物諸如是導(dǎo)電金屬氧化物或氮化物。第一導(dǎo)電層通常具有在約20A與約IOOOA之間的厚度，諸如在約 50A與約500A之間，例如約ΙΟΟΑ。第一導(dǎo)電層可通過用于在基板上沉積層的任何普遍使用的工藝來形成，諸如具有或不具有等離子體輔助的物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積。在步驟204，在導(dǎo)電層上形成電阻層。電阻層通常是電阻可通過施加電場或磁場而永久改變的材料。在一些實(shí)施例中，電阻層可以是金屬氧化物層。在其它實(shí)施例中，電阻層可以是摻雜或未摻雜的無定形碳層。電阻層通常具有在約1OOA至約5000A之間的厚度，諸如在約300A至約IOOOA之間，例如約500A。電阻層也可以通過具有或不具有等離子體輔助的物理或化學(xué)氣相沉積來沉積。為了改善電阻層到第一導(dǎo)電層的附著力，在步驟206，處理第一導(dǎo)電層面對電阻層的表面。該表面暴露給附著力促進(jìn)材料，所述附著力促進(jìn)材料改變原子在第一導(dǎo)電層的表面對于電阻層的材料的親和力。在一些實(shí)施例中，暴露給附著力促進(jìn)材料就鈍化第一導(dǎo)電層相對于電阻層的表面。在一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層的表面變成鍵合表面，第一導(dǎo)電層的表面處的原子和電阻材料的原子形成化學(xué)鍵。在一個(gè)實(shí)例中，第一導(dǎo)電層的表面可以用含氧與/或氮?dú)怏w來處理，以將氧與/或氮原子吸附到表面上以為了在電阻式金屬氧化物層中和金屬原子鍵合。在另一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)電層的處理表面在第一導(dǎo)電層與電阻層之間形成溶液邊界，通過允許電阻材料的原子和第一導(dǎo)電層的原子在溶液邊界處混合而提供改善的附著力。在施加含碳電阻層以建立碳/金屬界面的溶液邊界之前，氮原子可被吸附到第一導(dǎo)電層的表面上。第一導(dǎo)電層的表面上的附著力促進(jìn)材料可形成高達(dá)約五個(gè)單層厚的層，該層可具有小于約ioA的厚度。該層可以是連續(xù)的或非連續(xù)的。例如，表面的一些部分可以被附著力促進(jìn)材料所充滿，而其它部分則沒有。充有附著力促進(jìn)材料的飽和度可從表面的一些位置處的約20%變化到其它位置處的100%。充有附著力促進(jìn)材料的整個(gè)表面的平均飽和度可在約50%與約100%之間變化，諸如在約75%與約100%之間變化，例如約98%或更大。在步驟208，在電阻層的上方形成第二導(dǎo)電層以完成存儲單元。類似于第一導(dǎo)電層，第二導(dǎo)電層也可以是實(shí)質(zhì)上純金屬、金屬的混合物或合金、或?qū)щ娊饘倩衔铩Ｔ谝恍?shí)施例中，第二導(dǎo)電層的組成和厚度可以和第一導(dǎo)電層實(shí)質(zhì)上相同，并且可通過具有或不具有等離子體輔助的物理或化學(xué)氣相沉積來沉積。在一些實(shí)施例中，附著力可通過將附著力促進(jìn)材料并入到電阻層與第二導(dǎo)電層之間的界面處來增強(qiáng)，例如通過在沉積第二導(dǎo)電層的開始附近脈沖化含有附著力促進(jìn)材料的一種或多種前驅(qū)物到反應(yīng)混合物內(nèi)。在碳電阻層為特征的實(shí)施例中，可通過添加諸如隊(duì)或NH3的含氮前驅(qū)物到反應(yīng)混合物，在沉積第二導(dǎo)電層時(shí)將氮添加到反應(yīng)混合物。圖3A至圖3E為器件在圖2的方法200的各個(gè)階段的示意截面圖。在圖3A中，顯示器件300，所述器件300包括結(jié)構(gòu)基板302與第一導(dǎo)電層304。圖顯示器件300經(jīng)歷表面處理，以形成第一導(dǎo)電層304的處理表面306。在圖;3B中，器件300通過施加離子化能量到工藝氣體而正被離子310處理。離子化能量可以是可施加以將氣體離子化的任何形式的能量，諸如實(shí)際上任何形式的電磁能?？赏ㄟ^施加電場或磁場來將氣體離子化，所述電場或磁場的任一個(gè)可以是靜態(tài)的或可變化的?？赏ㄟ^原位地或遠(yuǎn)程地施加DC、脈沖化DC、 或RF電場來將氣體離子化。類似地，可通過原位地或遠(yuǎn)程地施加磁場來將氣體離子化，所述磁場可以是感應(yīng)式場。在另一個(gè)實(shí)施例中，可通過原位地或遠(yuǎn)程地施加UV、微波、或熱輻射來將氣體離子化。在一個(gè)實(shí)施例中，RF變化的電場耦合到工藝腔室內(nèi)以將工藝氣體離子化，所述工藝腔室被用來處理第一導(dǎo)電層304的表面。在表面處理之前，器件300可具有含氧的原生層(native layer)。在一些實(shí)施例中，離子310可以用具有足以將氧原子、離子或基團(tuán)312逐出的能量撞擊第一導(dǎo)電層304的表面308。在一些實(shí)施例中，離子可注入一些距離到第一導(dǎo)電層304的表面內(nèi)，例如高達(dá)約 20A深。在圖3C中，顯示了器件300具有第一導(dǎo)電層304的處理表面314。圖3D顯示器件300，所述器件300具有沉積在第一導(dǎo)電層304的處理表面314上的電阻層316。電阻層316可以是具有可變電阻性質(zhì)的金屬氧化物層或含碳層，諸如無定形碳或摻雜的無定形碳。電阻層316可通過具有或不具有等離子體輔助的物理或化學(xué)氣相沉積來形成。電阻層316的沉積工藝的選擇可能受電阻層316與第一導(dǎo)電層304的處理表面 314之間期望的鍵合或附著力程度和特性以及工藝考慮因素所影響。依靠導(dǎo)向顆粒運(yùn)動(dòng) (directed particle motion)以及與基板的沖擊的工藝(諸如等離子體CVD工藝，其中基板被偏壓)將驅(qū)使電阻層316的材料到第一導(dǎo)電層304的處理表面314內(nèi)，潛在地產(chǎn)生了
相當(dāng)厚的過渡層(例如在約50A與約IOOA之間)，且組成潛在地包括了來自第一導(dǎo)電層 304、處理表面314與電阻層316的材料。附著力可以更強(qiáng)，但是電阻層316可能需要更厚以補(bǔ)償高導(dǎo)電性的過渡層。低沖擊能量為特征的工藝可以在第一導(dǎo)電層304與電阻層316之
間提供較薄的過渡層，例如小于約20A，所述低沖擊能量為特征的工藝諸如是熱CVD與PVD工藝。在替代的實(shí)施例中，取決于離子處理的特定參數(shù)，處理表面314可包括界面層、鍵合層、溶液層、注入層、或摻合層(blend layer)中的一個(gè)或多個(gè)。界面層通常具有第一部分、實(shí)質(zhì)上未摻合附著力促進(jìn)材料的第二部分以及第三部分，在所述第一部分中附著力促進(jìn)材料和來自第一導(dǎo)電層304的表面的材料摻合，在所述第三部分中附著力促進(jìn)材料在形成了電阻層316之后與來自電阻層316的表面的材料摻合。鍵合層，如上所述，提供和電阻層316的材料的化學(xué)鍵合。溶液層，也如上所述，提供對來自電阻層316的材料的溶解度， 將電阻層316附著到第一導(dǎo)電層304。注入層由第一導(dǎo)電層304的處理表面314所產(chǎn)生，包含來自第一導(dǎo)電層304的材料與用以處理第一導(dǎo)電層304的表面306的附著力促進(jìn)材料的摻合物。在沖擊層中，附著力促進(jìn)材料的濃度可最高地低于處理表面314，例如小于約20A。 注入層還將在第一導(dǎo)電材料304與電阻材料316之間提供較厚的過渡層。摻合層的特征在于從第一導(dǎo)電層304到電阻層316的組成的平滑過渡。在圖3E中，第二導(dǎo)電層318被施加到電阻層316，以完成器件300的功能核心 (functional core)。第二導(dǎo)電層318可以是金屬、金屬混合物、金屬合金、導(dǎo)電金屬化合物、 或者導(dǎo)電或半導(dǎo)電非金屬。第二導(dǎo)電層318可通過具有或不具有等離子體輔助的物理或化學(xué)氣相沉積工藝或通過電鍍工藝來形成。第二導(dǎo)電層318可和第一導(dǎo)電層304具有相同材料或不同材料，并且可和第一導(dǎo)電層304在相同或在不同腔室中形成。為了促進(jìn)第二導(dǎo)電層318對電阻層316的附著力，可在沉積第二導(dǎo)電層318的工藝的開始時(shí)將附著力促進(jìn)材料添加到沉積混合物。附著力促進(jìn)材料可經(jīng)脈沖化進(jìn)入到沉積混合物內(nèi)，以在電阻層316 與第二導(dǎo)電材料318之間形成薄的附著力層。附著力促進(jìn)材料可以是含氮或氧材料，并且可以和用于處理第一導(dǎo)電層304的表面的附著力促進(jìn)材料相同。圖4為總結(jié)根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的方法400的流程圖。在步驟402，在結(jié)構(gòu)基板的表面上形成第一金屬接觸件。結(jié)構(gòu)基板可以是通常用以形成電子器件的任何基板，如上所述。 金屬接觸件可通過具有或不具有等離子體輔助的PVD或CVD工藝來形成，并且可以是實(shí)質(zhì)上純金屬、金屬混合物或合金、或?qū)щ娊饘倩衔铮鰧?dǎo)電金屬化合物諸如是金屬氧化物或氮化物。在一些實(shí)施例中，第一金屬接觸件可包括多個(gè)層，每層具有和一個(gè)或多個(gè)其它層實(shí)質(zhì)上相同的組成或不同的組成。在一個(gè)實(shí)施例中，第一金屬接觸件可以是有兩種不同金屬組成的雙層，所述雙層的每層可以是實(shí)質(zhì)上純金屬或金屬混合物或合金。可被并入到第一金屬接觸件的金屬包括銅、鋁、鎳、鋅、鉭、鈦、鈷、銀、金、鉬、鉻與鎢。
在步驟404，將氮添加到第一金屬接觸件的表面上，以形成富氮表面?；逶O(shè)置在處理腔室中，該處理腔室設(shè)置為將基板暴露給含氮?dú)怏w。可在腔室中通過將感應(yīng)式或電容式電場耦合到腔室處理空間內(nèi)來將含氮?dú)怏w離子化。由此形成的含氮離子可通過將基板偏壓而被沉積到第一金屬接觸件的表面上或沖擊第一金屬接觸件的表面。取決于基板偏壓能量，含氮離子占據(jù)第一金屬接觸件的表面上的吸附部位，并且一些含氮離子嵌入或注入到第一金屬接觸件的表面內(nèi)?？墒褂迷诠β仕叫∮诩s500瓦的弱偏壓，諸如在約100V與約 500V之間的RF偏壓(均方根)，用以用含氮離子來進(jìn)行淺表面處理。在一些實(shí)施例中，含氮離子可沉積在第一金屬接觸件的表面上達(dá)到小于約5單層的平均深度。在其它實(shí)施例中， 含氮離子可沉積到小于約IOA的平均深度。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過將金屬接觸件的表面暴露給含氮等離子體以將氮添加到表面。含氮?dú)怏w混合物經(jīng)由氣體分配器被提供到處理腔室，并且基板設(shè)置在處理腔室內(nèi)的基板支撐件上?；逯渭?、氣體分配器、或兩者耦接到電能源，所述電能可以是經(jīng)由阻抗匹配電路來提供的DC、脈沖化DC、或RF能量。電能將含氮?dú)怏w混合物離子化成等離子體， 等離子體會和金屬接觸件的表面相互作用。含氮?dú)怏w混合物可包含氮?dú)?N2)、氨(NH3)、二氧化氮(NO2)或聯(lián)氨(H2N2),并且可進(jìn)一步包含含碳?xì)怏w，所述含碳?xì)怏w諸如是甲烷(CH4)、 乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)或乙炔(C2H2)。將碳包括在含氮?dú)怏w混合物中對于電阻層包含無定形碳或摻雜的無定形碳的實(shí)施例是有利的。含氮?dú)怏w混合物通常以在約IOsccm與約lOOOOsccm之間的流量(諸如在約 500sccm與約8500sccm之間，例如在約7500sccm與約8500sccm之間，或在約3500sccm與約4500sccm之間，或在約1500sccm與約2500sccm之間，或在約500sccm與約1500sccm之間)被提供到處理腔室。附著力可由暴露時(shí)間來控制，暴露時(shí)間可影響氮對金屬接觸層的表面的飽和度，或由含氮物種對不含氮物種或?qū)倸怏w混合物的體積比來控制。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過將鎢表面暴露給包含氮?dú)?N2)與乙炔(C2H2)的氣體混合物來處理鎢表面，其*N2/C2H2的體積比為在約1 1與約40 1之間(諸如在約1 1 與約20 1之間，或在約20 1與約40 1之間，或在約1 1與約5 1之間，或在約 5 1與約10 1之間，或在約10 1與約20 1之間，或在約20 1與約40 1之間)。等離子體產(chǎn)生功率被提供在約1000W與約5000W之間，諸如在約1500W與約3000W之間。暴露給這樣的條件長達(dá)約10秒與約500秒之間(諸如約50秒與約250秒之間，例如約100秒與約200秒之間)的時(shí)間可改善含碳層到鎢表面的附著力。在一個(gè)實(shí)施例中，氮?dú)庖許OOOsccm的流量、乙炔氣體以200sCCm的流量被提供到處理腔室，并且等離子體功率在400°C的溫度與6. 5mTorr的壓力于1600W被施加長達(dá)40秒，以產(chǎn)生處理的鎢表面，所述處理的鎢表面對于碳電阻層具有良好的附著力。在步驟406，在第一金屬接觸件的富氮表面上形成含碳層。含碳層通常是使用具有或不具有等離子體輔助的CVD或PVD工藝來形成，并且具有在約IOOA與約5000A之間 (諸如在約300A與約1000Λ之間，例如約500A)的厚度。在一方面，含碳層可以是無定
形碳層。在另一方面，含碳層可以利用摻雜劑來摻雜，所述摻雜劑被選擇為在施加電場時(shí)通過經(jīng)由碳層遷移來永久地改變含碳層的電性質(zhì)。在一方面，含碳層可在和步驟404形成富氮表面的相同腔室中來形成。含氮?dú)怏w混合物的流動(dòng)可停止，并且含碳?xì)怏w混合物的流動(dòng)可開始以沉積該含碳層。在諸如含氮前驅(qū)物還含有碳的上述實(shí)施例中，氣體混合物的含氮成分可停止，而含碳成分可繼續(xù)。在步驟408，在含碳層上形成第二金屬接觸件。如同涉及其它上述實(shí)施例所述，第二金屬接觸件可具有和第一金屬接觸件相同的組成或不同的組成，通常所述組成包含相同金屬、金屬混合物或合金以及金屬化合物中的一個(gè)或多個(gè)，并且第二金屬接觸件可在和第一金屬接觸件相同的腔室或不同的腔室中通過具有或不具有等離子體輔助的PVD或CVD工
藝來形成。形成厚度在約20A與約IOOOA之間(諸如在約50A與約500A之間，例如約 100A)的第二金屬接觸件完成了核心電阻式存儲器件。在形成第二金屬接觸件之前，若有需要，可進(jìn)行氮添加處理以將氮添加到含碳層與第二金屬接觸件之間的界面，以促進(jìn)第二金屬接觸件到含碳層的附著力。在一個(gè)實(shí)施例中，含碳層受到和在沉積含碳層前在第一金屬接觸層上所執(zhí)行的相同的表面處理。在另一個(gè)實(shí)施例中，含碳層可暴露給氮等離子體以將氮添加到含碳表面。圖5A為總結(jié)根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的方法500的流程圖。圖5B為通過圖5A的方法 500所形成的器件550的示意截面圖。在步驟502，根據(jù)任何上述涉及圖1至圖4的實(shí)施例， 在基板的表面上形成第一導(dǎo)電層。圖5B顯示形成在基板552上的第一導(dǎo)電層554。在步驟504，將第一導(dǎo)電層的表面暴露給等離子體。該等離子體暴露把附著力促進(jìn)材料添加到第一導(dǎo)電層的表面，以改善后續(xù)層的附著力。等離子體可包含氮、氧、碳或它們的任何混合物?？赏ㄟ^施加電磁能到前驅(qū)物氣體混合物來將氣體混合物離子化以形成等離子體。可原位地或遠(yuǎn)程地把電磁能施加成電場、磁場、或電磁輻射。電場可被施加成DC、脈沖化DC或RF場?？赏ㄟ^使用DC、脈沖化DC或RF功率向感應(yīng)式鐵心供電來施加磁場。還可向氣體施加UV、微波、或紅外線(熱)頻率的電磁輻射。在一個(gè)實(shí)施例中，等離子體通過將RF功率源連接到處理腔室的氣體分配器、到基板支撐件、或兩者來原位地形成。RF功率可經(jīng)由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)來連接，如同本領(lǐng)域已知的。在大部分實(shí)施例中，在約500W與約5kW 之間的功率水平下施加約100V與約5kV之間的RF電壓將在處理腔室中產(chǎn)生等離子體?？捎糜谛纬珊入x子體的氮化合物包括Ν2、ΝΗ3、Ν02與H2N2?？捎糜谛纬珊嫉入x子體的碳化合物包括CH4、C2H6、C2H4與C2H2?？捎糜谛纬珊醯入x子體的氧化合物包括氧氣(O2)、臭氧(O3)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)以及二氧化氮(NO2)。在步驟506，在導(dǎo)電層的表面上形成鍵合層。可通過從等離子體把離子沉積在表面上來形成鍵合層。可通過使用DC、脈沖化DC或RF功率施加電偏壓到基板支撐件而將離子朝向基板支撐件加速。通過使用強(qiáng)到足以驅(qū)使離子進(jìn)入到表面內(nèi)期望深度的偏壓，離子可被額外地嵌入在或注入在表面中。使用弱偏壓或不使用偏壓可把離子沉積在表面上而不將其嵌入或注入。在一個(gè)實(shí)施例中，在小于約500W(諸如在約100W與約300W之間)的功率水平下輸送約50V與約100V之間的RF電偏壓。圖5B顯示鍵合層556，所述鍵合層556可以是任何實(shí)施例的鍵合層(包括本文所描述的)，并且所述鍵合層556形成在第一導(dǎo)電層 554的表面上。鍵合層通過沉積材料來形成，其中該材料被選擇為和后續(xù)所沉積的層形成附著鍵合(adhesive bond)。在一方面，將氧添加到導(dǎo)電層的表面(諸如通過添加超過理論配比 (stoichiometric)的氧)可提供和來自后續(xù)所沉積的層的原子形成化學(xué)鍵合的基礎(chǔ)。在另一方面，將氮添加到表面可提供這樣的基礎(chǔ)，所述基礎(chǔ)用于來自后續(xù)所沉積的層的原子和鍵合層摻合或溶解到鍵合層內(nèi)。將碳添加到鍵合層可改善和后續(xù)所沉積的含碳層的附著
力。鍵合層可具有在約OA與約500A之間的厚度，諸如在約50A與約150A之間的厚度，例如約100Λ的厚度。在步驟508，在鍵合層上形成可變電阻層?？勺冸娮鑼涌赏ㄟ^任何上述涉及圖1至圖4的方法來形成，并且可包含金屬氧化物、金屬氮化物、碳、或它們的任何混合物。金屬氧化物可變電阻層可有利地附著到具有超過理論配比的氧的鍵合層，而含碳可變電阻層可有利地附著到含氮鍵合層或附著到含氮與碳鍵合層?？勺冸娮鑼油ǔＪ切纬蔀榫哂性诩sιοοΑ 與約5000A之間的厚度，諸如在約300A與約IOOOA之間的厚度，例如約500A的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，無定形碳層通過從任何上述碳前驅(qū)物的等離子體沉積來形成。無定形碳層有利地附著到鎢基板，其中該鎢基板具有通過暴露給氮?dú)馀c乙炔氣體的等離子體而沉積在其上的含氮與碳鍵合層，類似上述的實(shí)施例。鍵合層可具有高達(dá)約500A的厚度。圖5B顯示形成在鍵合層556上的可變電阻層558。在步驟510，以類似上述方法的形式，在可變電阻層上形成第二導(dǎo)電層。圖5B顯示第二導(dǎo)電層560形成在可變電阻層558上。圖5B的接觸件562與564將圖5B的器件550 連接到外部電路。圖6為可用以實(shí)施本文所描述實(shí)施例的設(shè)備600的示意截面圖。設(shè)備600包括圍壁602，圍壁602界定了處理區(qū)域608。支撐件604設(shè)置在處理區(qū)域608中。氣體是經(jīng)由面對支撐件604的氣體分配器606來提供。氣體從氣體源610通過代表性導(dǎo)管612被提供。 可使用多個(gè)氣體源和導(dǎo)管來輸送氣體到腔室。氣體經(jīng)由出口導(dǎo)管618離開腔室，其中出口導(dǎo)管618通常耦接到一個(gè)或多個(gè)真空泵的抽吸部(suction)?？赏ㄟ^從功率源614施加功率到氣體分配器606或從功率源616施加功率到支撐件604來將氣體離子化。可通過使用一個(gè)或全部兩個(gè)功率源在基板支撐件上建立電偏壓以朝向支撐件604加速離子。應(yīng)注意， 功率源614可用于將電壓施加到氣體分配器606，或?qū)㈦妷菏┘拥洁徑託怏w分配器的感應(yīng)式鐵心(未示出)。通過將磁場施加到腔室中的氣體，感應(yīng)式鐵心產(chǎn)生等離子體。盡管以上描述涉及本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，但在不背離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可設(shè)想本發(fā)明的其它與進(jìn)一步實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種形成器件的方法，包括在基板上形成第一導(dǎo)電層；形成電阻層，所述電阻層與所述導(dǎo)電層接觸；通過處理所述導(dǎo)電層的表面來改善所述電阻層到所述導(dǎo)電層的附著力；以及在所述電阻層的上方形成第二導(dǎo)電層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電阻層包含無定形碳。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電阻層包含無定形碳，并且處理所述導(dǎo)電層的所述表面的步驟包括將所述導(dǎo)電層暴露給附著力促進(jìn)材料。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述附著力促進(jìn)材料通過在所述導(dǎo)電層和所述電阻層之間形成溶液邊界來鈍化所述導(dǎo)電層的所述表面。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電阻層包含無定形碳，并且處理所述導(dǎo)電層的所述表面的步驟包括利用氮來終止所述導(dǎo)電層的所述表面。
6.一種形成電子存儲器件的方法，包括在第一金屬接觸件的富氮表面上形成可變電阻層；以及在所述可變電阻層的上方形成第二金屬接觸件。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一金屬接觸件的所述富氮表面是在形成所述可變電阻層之前通過將氮添加到所述第一金屬接觸件的表面來形成的。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一金屬接觸件的所述富氮表面是通過將所述第一金屬接觸件的表面暴露給含氮等離子體來形成的。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一金屬接觸件的所述富氮表面是在所述第一金屬接觸件與所述可變電阻層之間的溶液邊界。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述可變電阻層包含無定形碳，并且所述第一金屬接觸件包含鎢。
11.一種形成電子器件的方法，包括在基板上形成含金屬層；通過將所述含金屬層暴露給等離子體以將鍵合材料并入到所述含金屬層的表面內(nèi)來形成所述含金屬層的處理表面；以及沉積含碳層，所述含碳層與所述含金屬層的所述處理表面接觸。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述含金屬層的所述處理表面之前從所述含金屬層去除表面層。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述鍵合材料包含氮和碳。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括在所述含金屬層與所述含碳層之間形成一層的所述鍵合材料。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述含金屬層包含鎢。
全文摘要
本發(fā)明提供用于形成電阻式存儲器件的方法與設(shè)備，其中該電阻式存儲器件的部件之間具有良好附著力。在基板上形成第一導(dǎo)電層，并且處理該第一導(dǎo)電層的表面以將附著力促進(jìn)材料添加到該表面。附著力促進(jìn)材料可在該表面上形成一層，或者它們可并入到該表面內(nèi)或僅鈍化該第一導(dǎo)電層的該表面。在該處理表面上形成可變電阻層，并且在該可變電阻層上形成第二導(dǎo)電層。附著力促進(jìn)材料還可被包含在該可變電阻層與該第二導(dǎo)電層之間的界面處。
文檔編號H01L21/8242GK102511080SQ201080042206
公開日2012年6月20日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者笑·F·鄭, 迪內(nèi)士·帕德希 申請人:應(yīng)用材料公司