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CN114864816A - 制作工艺、半导体存储器件及半导体工艺设备 - Google Patents

制作工艺、半导体存储器件及半导体工艺设备 Download PDF

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CN114864816A
CN114864816A CN202210467297.7A CN202210467297A CN114864816A CN 114864816 A CN114864816 A CN 114864816A CN 202210467297 A CN202210467297 A CN 202210467297A CN 114864816 A CN114864816 A CN 114864816A
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CN
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film
sputtering
resistive
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CN202210467297.7A
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王宽冒
赵可可
傅新宇
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Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
Original Assignee
Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种半导体存储器件的制作工艺、半导体存储器件及半导体工艺设备，该制作工艺包括：S100、在晶圆上溅射沉积底电极薄膜；S200、在底电极薄膜上溅射沉积一定厚度的富氧状态的阻变薄膜；S300、对富氧状态的阻变薄膜的预设厚度的部分进行还原，以使阻变薄膜的预设厚度的部分由富氧状态变为缺氧状态；其中，富氧状态的氧元素的含量大于缺氧状态的氧元素的含量；S400、循环执行步骤S200和S300，依次沉积多层所述阻变薄膜，直至多层阻变薄膜的总厚度达到第一厚度，以形成阻变层；S500、在所述阻变层上溅射沉积顶电极薄膜。上述方案能够解决半导体存储器件的性能较差的问题。

Description

制作工艺、半导体存储器件及半导体工艺设备
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体存储器件的制作工艺、半导体存储器件及半导体工艺设备。
背景技术
随着半导体工艺的高速发展，半导体存储器件的尺寸越来越小，且储存容量越来越大。但是随着器件集成度的提高，传统Flash存储器难以满足工艺需求。而阻变存储器(Resistive Random Access Memory，RRAM)以存储单元结构简单、工作速度快、功耗低、信息保持稳定、具有非易失性以及与互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)工艺兼容等优势受到广泛关注。
阻变存储器包括衬底、底电极、阻变薄膜和顶电极，底电极沉积在衬底上，阻变薄膜位于底电极和顶电极之间。当在两个电极之间加适当的电压会使得阻变薄膜在两个稳定的电阻态转换。
阻变薄膜通常为金属氧化物，例如，钽的氧化物、稼的氧化物等。相关技术中，通过磁控溅射腔室制备阻变薄膜。以阻变薄膜的材料为钽的氧化物为例，磁控溅射腔室的靶材可以为钽靶材。磁控溅射腔室在工艺过程中，通入氧气，氧气中的氧原子与靶材的钽原子结合，从而在底电极的表面沉积氧化钽薄膜。阻变薄膜通常为缺氧状态，缺氧状态是指氧化钽薄膜中具有氧空位，从而保证氧化钽薄膜的电阻率。
然而，磁控溅射腔室在工艺过程中，为了得到缺氧状态的氧化钽薄膜，通常通入氧气的流量需要极其精确。由于氧气流量的变化，造成靶材表面的氧化程度不同。例如，氧气流量大的区域钽靶材被全部氧化，氧气流量小的区域钽靶材未被氧化或未被全部氧化，从而造成阻变薄膜的各区域的氧元素与钽元素的化学计量比不同，从而造成阻变薄膜各区域元素的分布不均匀，致使阻变薄膜的电阻率的均匀性较差，进而使得半导体存储器件的性能较差。
发明内容
本发明公开一种半导体存储器件的制作工艺、半导体存储器件及半导体工艺设备，以解决半导体存储器件的性能较差问题。
为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
一种半导体存储器件的制作工艺，所述制作工艺包括：
S100、在晶圆上溅射沉积底电极薄膜；
S200、在所述底电极薄膜上溅射沉积第一厚度的富氧状态的阻变薄膜；
S300、对所述阻变薄膜的预设厚度的部分进行还原，以使所述阻变薄膜的预设厚度的部分由所述富氧状态变为缺氧状态；其中，所述富氧状态的氧元素的含量大于所述缺氧状态的氧元素的含量；
S400、循环执行步骤S200和S300，依次沉积多层所述阻变薄膜，直至多层所述阻变薄膜的总厚度达到第一厚度，以形成阻变层；
S500、在所述阻变层上溅射沉积顶电极薄膜。
一种半导体存储器件，所述的半导体存储器件采用上述的制作工艺制作。
一种半导体工艺设备，包括薄膜溅射腔室、半导体还原腔室、底电极溅射腔室和顶电极溅射腔室；
所述底电极溅射腔室、所述薄膜溅射腔室、所述半导体还原腔室和所述顶电极溅射腔室之间可相互传输晶圆，所述薄膜溅射腔室用于在晶圆上沉积富氧状态的阻变薄膜；所述半导体还原腔室用于还原所述富氧状态的所述阻变薄膜，以使所述阻变薄膜的预设厚度的部分由所述富氧状态变为缺氧状态；所述底电极溅射腔室用于为所述晶圆沉积所述底电极薄膜，所述顶电极溅射腔室用于为所述晶圆沉积所述顶电极薄膜，所述薄膜溅射腔室和所述半导体还原腔室位于所述底电极溅射腔室和所述顶电极溅射腔室之间，所述薄膜溅射腔室位于所述底电极溅射腔室和所述半导体还原腔室之间；
其中，所述富氧状态的氧元素的含量大于所述缺氧状态的氧元素的含量。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明公开制作工艺中，富氧状态的阻变薄膜经过还原得到缺氧状态的阻变薄膜。此时在溅射阻变薄膜时，为了得到富氧状态的阻变薄膜，可以使用于溅射阻变薄膜的薄膜溅射腔室的靶材全部氧化，以使靶材的表面各区域的元素分布均匀，从而使得溅射在底电极薄膜上的阻变薄膜各区域元素分布均匀，以使的阻变薄膜的各区域具有均匀的元素化学计量比。然后，对富氧状态的阻变薄膜进行还原处理，以使阻变薄膜由富氧状态变为缺氧状态，从而还原出阻变薄膜内的部分氧元素，以使阻变薄膜内产生氧空位。此方案相比于相关技术中的方案来说，本申请中的阻变薄膜各区域元素分布均匀，从而能够具有较均匀的元素化学计量比，因此阻变薄膜的电阻率的均匀性更好，从而提高了半导体存储器件的性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为相关技术中靶材的毒化曲线图；
图2为相关技术中氧气的流量与电阻率的折线图；
图3为本发明实施例公开的半导体存储器件的制作工艺流程图；
图4为本发明实施例公开的半导体工艺设备的结构示意图；
图5为本发明实施例公开的半导体工艺设备中半导体还原腔室的结构示意图；
图6为采用本发明实施例公开的制作工艺制作的阻变薄膜的结构示意图；
图7为晶圆的测试坐标图；
图8为相关技术与本发明方块电阻对比图。
附图标记说明：
100-薄膜溅射腔室、200-半导体还原腔室、210-腔室本体、220-承载台、230-射频装置、231-射频线圈、232-射频杆、240-支撑件、300-真空传输腔室、400-大气传输腔室、500-底电极溅射腔室、600-顶电极溅射腔室、700-预处理腔室、810-晶圆、820-底电极薄膜、830-阻变层、831-阻变薄膜、840-顶电极薄膜。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
相关技术中，在沉积缺氧状态的阻变薄膜时，如图1所示，图1中的横坐标表示氧气的流量，纵坐标表示靶材的溅射电压。图1中的实线表示氧气流量增加的过程中，溅射电压的变化曲线，随着氧气流量的增加靶材表面逐渐被氧化，随着靶材表面的氧化程度增大，溅射电压逐渐增大后趋于稳定。图1中的虚线表示氧气流量减小过程中，溅射电压的变化曲线。随着氧气流量的减少，溅射电压先保持稳定，后突然升高，随着氧气流量减少到零，溅射电压下降至纯金属靶材的状态。因此，想要获得缺氧状态的阻变薄膜，只能在图1中实线所示的溅射电压迅速上升位置或者虚线所示的溅射电压快速下降位置获得，因此氧气流量需要精准控制。同时，获得缺氧状态的阻变薄膜工艺窗口很小，工艺难度较大。
另外，如图2所示，图2中的横坐标表示氧气流量，纵坐标表示阻变薄膜的电阻率。由图2可以看出，氧气流量的微弱波动会造成阻变薄膜的电阻发生巨大的波动，因此相关技术中的阻变薄膜的电阻率的均匀性较差，进而使得半导体存储器件的性能较差。
以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
请参考图3，本发明实施例公开一种半导体存储器件的制造工艺，本申请实施例公开的半导体存储器件的制造工艺具体包括如下步骤：
S100、在晶圆810上溅射沉积底电极薄膜820。
底电极薄膜820可以采用磁控溅射的方式制作，因此用于溅射底电极的工艺腔室可以为磁控溅射腔室，磁控溅射腔室可以为DC(Direct Current，直流)磁控溅射腔室，也可以为RF(Radio Frequency，射频)磁控溅射腔室。底电极薄膜820可以为无机材料或导电柔性有机材料制作。
S200、在底电极薄膜820上溅射沉积一定厚度的富氧状态的阻变薄膜831。
阻变薄膜831可以采用磁控溅射的方式制作，因此用于溅射阻变薄膜831的薄膜溅射腔室100可以为磁控溅射腔室，磁控溅射腔室可以为DC磁控溅射腔室，也可以为RF磁控溅射腔室。富氧状态表示阻变薄膜831为最高价氧化物，也可以理解为，薄膜溅射腔室100的靶材被完全氧化，此时薄膜溅射腔室100通入足量的氧气。
具体工艺过程中，薄膜溅射腔室100通入第一预设流量的氧气，在晶圆810上沉积一定厚度的富氧状态的阻变薄膜831。阻变薄膜831为富氧状态，因此薄膜溅射腔室100内通入的氧气为足量的，从而能够使得薄膜溅射腔室100的靶材能够完全被氧化，从而使得靶材溅射时，阻变薄膜831各区域元素分布均匀，以使阻变薄膜831的各区域具有均匀的元素化学计量比。
S300、对阻变薄膜831的预设厚度的部分进行还原，以使阻变薄膜831的预设厚度的部分由富氧状态变为缺氧状态；其中，富氧状态的氧元素的含量大于缺氧状态的氧元素的含量。
具体的工艺过程中，晶圆810在沉积完成一次阻变薄膜831后，晶圆810传入用于还原阻变薄膜831的半导体还原腔室200内，以对富氧状态的阻变薄膜831进行还原处理，以使阻变薄膜831由富氧状态变为缺氧状态。半导体还原腔室200内通入有还原气体，还原气体与阻变薄膜831中的氧元素发生反应，从而使得阻变薄膜831失去氧离子，从而获得氧空位。
此时，在缺氧状态下阻变薄膜831为非最高价氧化物。此时，经过还原的阻变薄膜831失去部分氧离子，从而获得氧空位，进而使得阻变薄膜831由富氧状态变为缺氧状态。
以阻变薄膜831为钽的氧化物为例，阻变薄膜831为富氧状态，也就是说，钽的氧化物为五氧化二钽，钽靶材被完全氧化，从而钽靶材的表面为五氧化二钽，因此在溅射过程中，阻变薄膜831各区域元素的分布为钽和氧的化学计量比为2：5。
然后将五氧化二钽薄膜传入半导体还原腔室200内，以对五氧化二钽薄膜进行还原，从而使得五氧化二钽失去氧离子，获得氧空位，进而由富氧状态的五氧化二钽薄膜生成缺氧状态的氧化钽(TaOx)薄膜。
上述的预设厚度可以为一次沉积后的阻变薄膜831的厚度，也可以是一次沉积后的阻变薄膜831的部分厚度。由于还原时，是从阻变薄膜831的上面表面依次向阻变薄膜831的下表面进行还原，因此预设厚度可以取每层阻变薄膜831的上表面至下表面之间的厚度。
上述实施例中的还原气体可以为氢气、氨气、硅烷等气体，当然还原气体还可以为其他气体，本文不作限制。上述实施例中的阻变薄膜831还可以为铪的氧化物、镍的氧化物、钛的氧化物以及铝的氧化物，当然还可以为其他金属的氧化物，本文不作限制。
S400、循环执行步骤S200和S300，依次沉积多层阻变薄膜813，直至多层阻变薄膜813的总厚度达到第一厚度，以形成阻变层830。
当阻变薄膜831完成一次还原后，在还原后的缺氧状态的阻变薄膜831上再次沉积富氧状态的阻变薄膜831，对富氧状态的阻变薄膜831再次进行还原，经过多次循环，形成阻变层830。第一厚度可以为5至100mm之间，可以根据具体的工艺需求设置预设厚度。每一层阻变薄膜831的厚度可以依据阻变层830的厚度进行灵活设置。
S500、在阻变层830上溅射沉积顶电极薄膜840。
顶电极薄膜840可以采用磁控溅射的方式制作，因此用于溅射顶电极薄膜840的工艺腔室可以为磁控溅射腔室，磁控溅射腔室可以为DC磁控溅射腔室，也可以为RF磁控溅射腔室。顶电极薄膜840可以为无机材料或导电柔性有机材料制作。上述的顶电极薄膜840和底电极薄膜820可以在同一溅射腔室内溅射，也可以在不同的溅射腔室内溅射，本文不作限制。
本申请公开的实施例中，富氧状态的阻变薄膜831经过还原得到缺氧状态的阻变薄膜831。此时，薄膜溅射腔室100中能够获得富氧状态的阻变薄膜831，因此薄膜溅射腔室100的靶材能够全部氧化，从而使得阻变薄膜831各区域元素分布均匀，以使阻变薄膜831的各区域具有均匀的元素化学计量比，因此阻变薄膜831的电阻率的均匀性更好，从而提高了半导体存储器件的性能。
另外，由于薄膜溅射腔室100中能够获得富氧状态的阻变薄膜831，只需要通入足量的氧气即可，因此对于氧气的流量不需要进行精准的控制，从而降低了阻变薄膜831的制作难度。
此外，本申请中通入足量氧气即可，无需改变氧气的流量，因此氧气流量不容易变化，因此阻变薄膜831的电阻不会发生较大的波动。
图7是在晶圆810的表面获取的49个点的坐标。图8是晶圆810的49点处的方块电阻的曲线图。方块电阻用于表示薄膜的红外性能测量值，方块电阻与电阻率的关系为：Rs＝ρ/t，其中ρ为阻变薄膜831的电阻率,t为薄膜厚度。此时晶圆810的49点处的厚度相同，电阻率的变化使方块电阻发生变化。如图8所示，相关技术中各区域方块电阻变化较大，而本申请中的方块电阻基本均衡。
在另一种可选的实施例中，在步骤S100之前，还可以包括：
S101、对晶圆810进行清洁预处理。
此时，在晶圆810进行沉积底电极薄膜820之前对晶圆810进行清洁处理，从而能够提高晶圆810的洁净度，进而提高半导体存储器件的良品率。晶圆810的清洗预处理可在预处理腔室700进行。上述预处理腔室700的具体结构为公知技术，本文不作赘述。
在另一种可选的实施例中，步骤S200可以包括：
S201、将靶材装入用于溅射沉积阻变薄膜831的薄膜溅射腔室100。
由于溅射时需要通入氧气将靶材的表面完全氧化，因此阻变靶材可以为纯金属，也可以为氧化物。例如，阻变靶材可以为钽、二氧化钽或者五氧化二氧钽。
S202、将沉积有底电极薄膜820的晶圆810传入薄膜溅射腔室100内。
S203、对薄膜溅射腔室100进行抽真空处理。
可以采用真空泵对薄膜溅射腔室100抽真空处理，从而使得薄膜溅射腔室100内处于真空环境。具体地，薄膜溅射腔室100的真空度可以为1×10-7Pa，当然，薄膜溅射腔室100的真空度还可以为其他数值，本文不作限制。
S204、对抽真空处理后的薄膜溅射腔室100通入第一预设流量的氧气。
这里的第一预设流量可以根据薄膜溅射腔室100的功率、压力和抽气能力等参数确定。第一预设流量的氧气需要保证薄膜溅射腔室100的靶材表面全部被氧化。
S205、启动薄膜溅射腔室100，以在底电极薄膜820上溅射沉积阻变薄膜831。
此方案中，由于薄膜溅射腔室100中用于加工富氧状态的阻变薄膜831，因此无需精准的控制氧气流量寻找工艺窗口，只需要通入足量的氧气即可，因此对于氧气的流量不需要进行精准的控制，另外，该制作工艺也无需寻找工艺窗口，从而降低了阻变薄膜831的制作难度。
在另一种可选的实施例中，在步骤S200中，靶材与底电极薄膜820的间距可以为5cm至30cm，溅射功率可以为10W至20000W，氧气的流量可以为1sccm至1000sccm，惰性气体的流量可以为0sccm至1000sccm，溅射工艺时间可以为1s至1000s。此时，薄膜溅射腔室100的工艺参数处于一个较为优选的范围，从而使得薄膜溅射腔室100能够稳定运行，从而提高半导体存储器件的良品率。
在另一种实施例中，步骤S300可以包括：
S310、将沉积有富氧状态的阻变薄膜831的晶圆810，传入用于还原富氧状态的阻变薄膜831的阻变薄膜831的的半导体还原腔室200内。
S320、向半导体还原腔室200内通入还原气体，并电离还原气体，以对富氧状态的阻变薄膜831的预设厚度的部分进行还原。
电离后的还原气体能够与阻变薄膜831内的氧气离子发生反应。通过离化还原气体，以提高对富氧状态的阻变薄膜831的还原性能，从而更好的得到所需的阻变薄膜831。
在另一种可选的实施例中，在步骤S300中，还原气体的流量可以为1sccm至20000sccm，射频功率为1W至2000W，还原工艺时间为10s至1800s。此时，半导体还原腔室200的工艺参数处于一个较为优选的范围，从而使得薄膜溅射腔室100能够稳定运行，从而提高半导体存储器件的良品率。
基于本申请上述任一实施例的半导体存储器件的制作工艺，本申请实施例还公开一种半导体存储器件，所公开的半导体存储器件采用具有上述任一实施例的制作工艺制作。
在另一种可选的实施例中，每层阻变薄膜831沿第一方向的氧元素含量可以逐渐减小。其中，第一方向为底电极薄膜820指向顶电极薄膜840的方向。这里的第一方向也可以理解为多次阻变薄膜831的沉积方向，也就是多层阻变薄膜831由下向上的沉积方向。当然，也可以理解为每层阻变薄膜831的下表面指向上表面的方向。
如图6所示，晶圆810完成一次沉积后，每层阻变薄膜831的沿第一方向的氧元素含量逐渐减小，也就是说，远离晶圆810的一侧的氧元素的含量小于靠近晶圆810一次的氧元素的含量，氧元素的含量越少，其氧空位减多。如图6所示，每层阻变薄膜831沿第一方向颜色由越深变浅，附图4中的每层阻变薄膜831的颜色越深的区域，氧含量越多，氧空位越少，颜色越浅的区域氧含量越少，氧空位越多。此时每层阻变薄膜831靠近晶圆810的位置氧元素含量较大，氧空位较少，因此为高阻态。而每层阻变薄膜831远离晶圆810的位置的氧元素含量较小，氧空位较多，因此为低阻态。
如图6所示，当晶圆810完成多次沉积后，阻变层830内的多个阻变薄膜831在高阻态和低阻态之间交替分布，从而提高了半导体存储器件的工艺性能。
上述阻变薄膜831可以通过调整单次沉积阻变薄膜831的厚度，或者调整单次还原阻变薄膜831的深度，再或者可以调整单次还原阻变薄膜831的时间来获得。
需要注意的是，每层阻变薄膜813沿第一方向的氧元素含量逐渐减小时，同一平面上的各区域的氧空为均匀分布，也就是说，每层阻变薄膜831沿垂直于厚度方向的一个截面内的氧空位分布均匀。
在另一种可选的实施例中，每层阻变薄膜813沿其厚度方向的氧元素含量相同。此时，在沿厚度方向氧空位相同。因此多层阻变薄膜831的氧空位也相同，此时形成的阻变薄膜831的氧空位分布均匀，因此有利于提高半导体存储器件的工艺性能。
请参考图4和图5，本申请还公开一种半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备包括薄膜溅射腔室100、半导体还原腔室200、底电极溅射腔室500和顶电极溅射腔室600。
底电极溅射腔室500、薄膜溅射腔室100、半导体还原腔室200和顶电极溅射腔室600之间可相互传输晶圆810。薄膜溅射腔室100用于在晶圆810上沉积富氧状态的阻变薄膜831。半导体还原腔室200用于还原富氧状态的阻变薄膜831，以使阻变薄膜831的预设厚度的部分由富氧状态变为缺氧状态。底电极溅射腔室500用于为晶圆810沉积底电极薄膜820。顶电极溅射腔室600用于为晶圆810沉积顶电极薄膜840。薄膜溅射腔室100和半导体还原腔室200位于底电极溅射腔室500和顶电极溅射腔室600之间。薄膜溅射腔室100位于底电极溅射腔室500和半导体还原腔室200之间。其中，富氧状态的氧元素的含量大于缺氧状态的氧元素的含量。
本申请公开的实施例中，富氧状态的阻变薄膜831经过还原得到缺氧状态的阻变薄膜831。此时，薄膜溅射腔室100中能够获得富氧状态的阻变薄膜831，因此薄膜溅射腔室100的靶材能够全部氧化，从而使得阻变薄膜831各区域元素分布均匀，以使阻变薄膜831的各区域具有均匀的元素化学计量比，因此阻变薄膜831的电阻率的均匀性更好，从而提高了半导体存储器件的性能
另外，由于薄膜溅射腔室100中能够获得富氧状态的阻变薄膜831，只需要通入足量的氧气即可，因此对于氧气的流量不需要进行精准的控制，从而降低了阻变薄膜831的制作难度。
本申请中，底电极薄膜820和顶电极薄膜840分别采用对应的溅射腔室进行溅射沉积，从而提高半导体存储器件的加工效率。
本申请公开一种半导体还原腔室200的具体结构，当然，半导体还原腔室200还可以为其他结构，本文不作限制。具体地，半导体还原腔室200可以包括腔室本体210、承载台220和射频装置230。腔室本体210为半导体还原腔室200的其他组成部件提供安装空间，同时还为阻变薄膜831提供反应空间。承载台220可以设置于腔室本体210内，承载台220可以用于承载晶圆810。腔室本体210可以与还原气体的供气源相连通，射频装置230设置于腔室本体210，射频装置230可以用于电离还原气体。此方案中的半导体还原腔室200零部件较少，结构简单，便于制造。
上述实施例中，射频装置230可以包括射频线圈231，射频线圈231可以位于腔室本体210内，且沿腔室本体210的周向设置，射频线圈231可以位于承载台220的上方。
为了提高半导体还原腔室200的还原效率，在另一种可选的实施例中，射频装置230还可以包括射频杆232，射频杆232的部分伸入腔室本体210内，并与承载台220电连接，射频杆232用于为承载台220施加射频。此方案中，承载台220上也可以施加一定功率的射频，从而提高还原气体离子对晶圆810的轰击作用，从而提高还原气体离子夺取氧离子的效率，进而提高半导体还原腔室200的还原效率。
上述实施例中，射频杆232外露在等离子环境内，容易损坏。为此，在另一种可选的实施例中，半导体还原腔室200还可以包括支撑件240，支撑件240可以用于承载承载台220。支撑件240开设有贯穿通道，射频杆232处于腔室本体210内的部分可以位于贯穿通道内。此方案中，射频杆232位于腔室本体210内的部分可以隐藏于支撑件240内，从而不容易外露在等离子环境中，使得射频杆232不容易损坏，进而提高了射频杆232的可靠性和安全性。
在一种具体的实施例中，薄膜溅射腔室100的工艺参数可以为，溅射功率可以为3000W，氧气流量可以为80sccm，溅射工艺时间可以为60s。半导体还原腔室200的工艺参数可以为，射频线圈231的功率为600W，射频杆232的功率为50W，还原气体的流量可以为1000sccm，还原工艺时间可以为180s。
在一种可选的实施例中，本申请实施例公开的半导体工艺设备还可以包括真空传输腔室300和大气传输腔室400，真空传输腔室300与大气传输腔室400可相互传输所述晶圆810，薄膜溅射腔室100、半导体还原腔室200、底电极溅射腔室500和顶电极溅射腔室600均与真空传输腔室300可实现晶圆810的相互传输。此方案中，真空传输腔室300与大气传输腔室400能够实现从真空状态到大气状态的传输。底电极溅射腔室500、薄膜溅射腔室100、半导体还原腔室200和顶电极溅射腔室600通过真空传输腔室300可实现晶圆810的相互传输。此时，晶圆810传入真空传输腔室300后，均处于真空环境，因此传输工艺的时间较短，能够提高加工效率。
上述真空传输腔室300和大气传输腔室400的具体结构为公知常识，本文不作赘述。
具体的工艺过程中，大气传输腔室400将晶圆810传入真空传输腔室300内，真空传输腔室300首先将晶圆810传入底电极溅射腔室500。在底电极溅射腔室500内先沉积底电极薄膜820，然后将沉积有底电极薄膜820的晶圆810传入薄膜溅射腔室100，在薄膜溅射腔室100沉积阻变薄膜831后再传入半导体还原腔室200进行还原，然后再将晶圆810传入顶电极溅射腔室600沉积顶电极薄膜840，最后经过真空传输腔室300和大气传输腔室400传出半导体工艺设备。
在另一种可选的实施例中，半导体工艺设备还可以包括预处理腔室700，预处理腔室700用于对晶圆810进行清洁，预处理腔室700与真空传输腔室300可相互传输晶圆810，预处理腔室700位于底电极溅射腔室500与大气传输腔室400之间。此方案中，预处理腔室700用于对晶圆810进行清洁，从而能够提高晶圆810的洁净度，进而提高半导体存储器件的良品率。
上述预处理腔室700的具体结构为公知技术，本文不作赘述。
在另一种可选的实施例中，上述的大气传输腔室400、预处理腔室700、底电极溅射腔室500、薄膜溅射腔室100、半导体还原腔室200和顶电极溅射腔室600依次沿真空传输腔室300的周向间隔分布。由于各腔室之间的传输均要通过真空传输腔室300，因此各腔室环绕真空传输腔室300设置，能够使得半导体工艺设备的传输距离更短，从而提高半导体工艺设备的传输效率。
本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种半导体存储器件的制作工艺，其特征在于，所述制作工艺包括：
S100、在晶圆(810)上溅射沉积底电极薄膜(820)；
S200、在所述底电极薄膜(820)上溅射沉积一定厚度的富氧状态的阻变薄膜(831)；
S300、对所述阻变薄膜(831)的预设厚度的部分进行还原，以使所述阻变薄膜(831)的所述预设厚度的部分由所述富氧状态变为缺氧状态；其中，所述富氧状态的氧元素的含量大于所述缺氧状态的氧元素的含量；
S400、循环执行步骤S200和S300，依次沉积多层所述阻变薄膜(831)，直至多层所述阻变薄膜(831)的总厚度达到第一厚度，以形成阻变层(830)；
S500、在所述阻变层(830)上溅射沉积顶电极薄膜(840)。
2.根据权利要求1所述的制作工艺，其特征在于，在步骤S100之前还包括：
S101、对所述晶圆(810)进行清洁预处理。
3.根据权利要求1所述的制作工艺，其特征在于，步骤S200包括：
将靶材装入用于溅射沉积所述阻变薄膜(831)的薄膜溅射腔室(100)；
将沉积有所述底电极薄膜(820)的所述晶圆(810)传入所述薄膜溅射腔室(100)内；
对所述薄膜溅射腔室(100)进行抽真空处理；
对抽真空处理后的所述薄膜溅射腔室(100)通入第一预设流量的氧气；
启动所述薄膜溅射腔室(100)，以在所述底电极薄膜(820)上溅射沉积所述阻变薄膜(831)。
4.根据权利要求3所述的制作工艺，其特征在于，在步骤S200中，所述靶材与所述晶圆(810)的间距为5cm至30cm，溅射功率为10W至20000W，氧气的流量为1sccm至1000sccm，惰性气体的流量为0sccm至1000sccm，溅射工艺时间为1s至1000s。
5.根据权利要求1所述的制作工艺，其特征在于，步骤S300包括：
将沉积有所述富氧状态的所述阻变薄膜(831)的所述晶圆(810)，传入用于还原所述富氧状态的所述阻变薄膜(831)的半导体还原腔室(200)内；
向所述半导体还原腔室(200)内通入还原气体，并电离所述还原气体，以对所述富氧状态的所述阻变薄膜(831)的所述预设厚度的部分进行还原。
6.根据权利要求5所述的制作工艺，其特征在于，在步骤S300中，所述还原气体的流量为1sccm至20000sccm，射频功率为1W至2000W，还原工艺时间为10s至1800s。
7.一种半导体存储器件，其特征在于，所述的半导体存储器件采用权利要求1至6中任一项所述的制作工艺制作。
8.根据权利要求7所述的半导体存储器件，其特征在于，每层阻变薄膜(831)沿第一方向的氧元素含量逐渐减小，其中，所述第一方向为所述底电极薄膜(820)指向所述顶电极薄膜(840)的方向。
9.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括薄膜溅射腔室(100)、半导体还原腔室(200)、底电极溅射腔室(500)和顶电极溅射腔室(600)；
所述底电极溅射腔室(500)、所述薄膜溅射腔室(100)、所述半导体还原腔室(200)和所述顶电极溅射腔室(600)之间可相互传输晶圆(810)，所述薄膜溅射腔室(100)用于在所述晶圆(810)上沉积富氧状态的阻变薄膜(831)；所述半导体还原腔室(200)用于还原所述富氧状态的所述阻变薄膜(831)，以使所述阻变薄膜(831)的预设厚度的部分由所述富氧状态变为缺氧状态；所述底电极溅射腔室(500)用于为所述晶圆(810)沉积底电极薄膜(820)，所述顶电极溅射腔室(600)用于为所述晶圆(810)沉积顶电极薄膜(840)，所述薄膜溅射腔室(100)和所述半导体还原腔室(200)位于所述底电极溅射腔室(500)和所述顶电极溅射腔室(600)之间，所述薄膜溅射腔室(100)位于所述底电极溅射腔室(500)和所述半导体还原腔室(200)之间；
其中，所述富氧状态的氧元素的含量大于所述缺氧状态的氧元素的含量。
10.根据权利要求9所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体还原腔室(200)包括腔室本体(210)、承载台(220)和射频装置(230)，所述承载台(220)设置于所述腔室本体(210)内，所述承载台(220)用于承载所述晶圆(810)，所述腔室本体(210)与还原气体的供气源相连通，所述射频装置(230)设置于所述腔室本体(210)，所述射频装置(230)用于电离所述还原气体。
11.根据权利要求9所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括真空传输腔室(300)、大气传输腔室(400)和预处理腔室(700)，所述真空传输腔室(300)与所述大气传输腔室(400)可相互传输所述晶圆(810)，所述薄膜溅射腔室(100)、所述半导体还原腔室(200)、所述底电极溅射腔室(500)、所述顶电极溅射腔室(600)和所述预处理腔室(700)均与所述真空传输腔室(300)可实现所述晶圆(810)的相互传输，所述预处理腔室(700)用于对所述晶圆(810)进行清洁，所述预处理腔室(700)位于所述底电极溅射腔室(500)与所述大气传输腔室(400)之间。
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