Brevet FR3074610A1 — publié le 20190607

PROCEDE DE FABRICATION D'UN POINT MEMOIRE DE TYPE OXRAM POUR LIMITER LES DISPERSIONS L'invention concerne les memoires RRAM, et en particulier les procedes 5 de fabrication de telles memoires. Afin de surmonter les limites en termes de miniaturisation, consommation electrique et cornplexito de fabrication des technologies memoires non-volatiles a grille flottante, l'industrie des sem i-conducteurs developpe differentes technologies alternatives. Parmi les technologies de memoires non volatiles 10 alternatives en cours de developpement, les memoires de type RRAM prosentent un interet technique certain. Les memoires de type RRAM sont basees sur la formation et la rupture reversible d'un filament conducteur : un materiau dielectrique, qui est normalement isolant, peut etre force a etre conducteur a travers un filament ou 15 un chemin de conduction apres ('application d'une tension suffisamment elevee. Une fois que le filament est forme, it peut etre reinitialise ou programme par une tension appliquee de fawn appropriee. Dans le cas particulier des memoires OxRAM, le filament conducteur est realise a partir de lacunes d'oxygene dans un materiau isolant a base d'oxyde 20 motallique. Les memoires OXRAM beneficient d'une tres bonne stabilito thermique, permettant en thoorie de conserver ('information de fawn fiable pendant plusieurs annees a haute temperature, avec une duree de vie d'un tres grand nombre de cycles de programmation/deprogrammation et/ou lecture. Un oxyde usuel utilise comme materiau isolant dans une memoire est le 25 Hf02. A l'ochelle macroscopique, la zone de ('oxyde dans laquelle le filament est forme prosente soit un otat isolant, soit un otat conducteur a l'etat programme, soit un otat semi-conducteur a l'etat reinitialise. La figure 1 est une vue en coupe schematique d'un exemple de point memoire 8 de type OxRAM. Le point memoire 8 de type OxRAM comprend une 30 electrode superieure 81 motallique, une electrode inferieure motallique 82, et un dielectrique 83 interpose entre ('electrode superieure 81 et ('electrode inferieure 82. L'electrode superieure 81 est ici avantageusement decomposee en un element superieur conducteur 811, et un element inforieur 812 de recuperation 35 des lacunes d'oxygene. L'element superieur 811 est typiquement en TiN, ('element inforieur 812 etant par exemple en Ti. L'element inforieur 812 prosente typiquement une epaisseur comprise entre 3 et 15 nm. Le dielectrique 83 est rendu solectivement conducteur par application d'une difference de potentiel appropriee entre ('electrode superieure 81 et 40 ('electrode inferieure 82 par un circuit de commande 90. Le dielectrique 83 est ICG011202-DD18224VR FR Depot Texte.docx 2 destine a laisser migrer des lacunes d'oxygene de cette couche 83 vers les electrodes 81 ou 82 pour former le filament conducteur 84 a l'etat programme, et vice-versa. A l'etat programme, un filament conducteur 84 est forme dans le dielectrique 83. Cet otat programme est conserve meme en ('absence d'alimentation du point memoire 8. Par ('application d'une autre difference de potentiel par l'intermediaire du circuit de commande 90, on peut deprogrammer le point memoire 8 et rompre le filament 84. Le dielectrique 83 a alors un otat a forte resistance, dit HRS pour High Resistance State en langue anglaise. En appliquant par la suite une difference de potentiel de lecture entre les electrodes 81 et 82, le circuit de commande 90 peut mesurer le courant traversant le point memoire 8 pour determiner si celui-ci est a l'etat programme ou reinitialise. En pratique, le dielectrique 83 comporte de multiples domaines prosentant 15 des compositions differentes dans la zone du filament 84. Ainsi, sur la figure, on a illustre schematiquement des zones 841 a 845 prosentant differentes phases sous-stoechimetriques de HfOx dans le Hf02. On a constato que ces zones differentes 841 a 845 ont des valeurs de bande interdite differentes pour des phases d'oxyde sem i-conductrices (0 REVENDICATIONS1. Procede de fabrication d'un point memoire de type OxRAM, comprenant les otapes de : -fournir un empilement (1) comprenant une superposition de : -une premiere couche (102) incluant un premier materiau en Ti a plus de 30% en fraction molaire ; -une deuxieme couche (101) en Hf02 disposoe sous la premiere couche ; -par une implantation ionique d'un deuxieme materiau (2) choisi parmi le Xe, le Kr ou le Ar dans la premiere couche (102), realiser une implantation du premier materiau dans la deuxieme couche (101) par collision avec effet de recul dans la premiere couche (102). 2. Procede de fabrication selon la revendication 1, dans lequel ledit premier materiau est du Ti, et dans lequel ladite implantation du premier materiau dans la deuxieme couche (101) est realisee dans une premiere zone (71), de sorte que la composition dans ladite premiere zone soit du Hfl-yTiyO2, avec y compris entre 0,05 et 0,3. 3. Procede de fabrication selon la revendication 2, dans lequel ladite deuxieme couche (101) comprend une deuxieme zone (72) entourant la premiere zone (71), deuxieme zone dans laquelle la proportion en Ti est au moins deux fois inferieure a celle de la premiere zone. 4. Procede de fabrication selon la revendication 3, dans lequel ladite deuxieme couche (101) est disposoe sur une troisieme couche (100) en un materiau different de celui de la deuxieme couche (101), ladite deuxieme zone (72) separant la premiere zone (71) d'une interface entre la deuxieme couche (101) et la troisieme couche (100). 5. Procede de fabrication selon la revendication 4, dans lequel l'opaisseur de la deuxieme zone (72) separant la premiere zone (71) d'une interface entre la deuxieme couche (101) et la troisieme couche (100) est au moins egale a 1 nm. 6. Procede de fabrication selon l'une quelconque des revendications 2 a 5, dans lequel ledit empilement fourni (1) inclut une quatrieme couche (103), disposoe sur la premiere couche (102), la quatrieme couche (103) otant en TiN, la premiere couche (101) otant en Ti. 7. Procede de fabrication selon l'une quelconque des revendications 2 a 5, dans lequel ladite premiere couche (105) est en Ti02. ICG011202-DD18224VR FR Depot Texte.docx 12 8. Procede de fabrication selon I'une quelconque des revendications procedentes, dans lequel ladite otape d'implantation ionique du deuxieme materiau est realisee avec une inclinaison comprise entre 5 et 30° par rapport 5 a Ia normale a Ia premiere couche (102). 9. Procede de fabrication selon I'une quelconque des revendications procedentes, dans lequel ladite otape d'implantation ionique du deuxieme materiau est realisee avec une onergie d'implantation comprise entre 10 et 40 10 keV. 10. Procede de fabrication selon I'une quelconque des revendications procedentes, dans lequel ledit deuxieme materiau est du Xe et dans lequel ladite dose d'implantation ionique est comprise entre 21 014 cm-2 et41 015 CM- 15 2 11. Procede de fabrication selon I'une quelconque des revendications procedentes, dans lequel ledit empilement fourni (1) comprend une premiere couche (102) prosentant une opaisseur comprise entre 3 et 12 nm, et une 20 deuxieme couche (101) prosentant une opaisseur comprise entre 7 et 20 nm. 12. Procede de fabrication selon I'une quelconque des revendications procedentes, comprenant la formation de premiere et de deuxieme electrodes (81,82) en contact electrique respectivement avec une face superieure et avec 25 une face inferieure de ladite deuxieme couche (101). 13. Procede de fabrication selon la revendication 12, comprenant une otape de connexion d'un circuit de programmation/reinitialisation aux premiere et deuxieme electrodes, ledit circuit de programmation/reinitialisation otant 30 configure pour appliquer solectivement une difference de potentiel entre les premiere et deuxieme electrodes de fawn a creer/rompre un filament conducteur a travers la deuxieme couche (101). 14. Procede de fabrication selon I'une quelconque des revendications 35 procedentes, dans lequel ledit empilement fourni (1) inclut un masque dur (104) comportant une ouverture (14), ladite implantation ionique otant realisee a travers ladite ouverture (14). 15. Point memoire de type OxRAM, incluant un empilement (1) comprenant une 40 superposition de : -une premiere couche (102) incluant un premier materiau en Ti a plus de 30% en fraction molaire ; ICG011202-DD18224VR FR Depot Texte.docx 13 -une deuxieme couche (101) incluant majoritairement du Hf02, disposoe sous la premiere couche et prosentant une implantation de Ti ; Caracterise en ce que la deuxieme couche inclut du Xe avec une concentration molaire comprise entre 0,1 et 0,9%. 5 ICG011202-DD18224VR FR Depot Texte.docx