本发明涉及一种改善hfox基阻变存储器性能的原位氮掺杂界面结构及制备方法，属于微电子和半导体加工。
背景技术：
0、技术背景
1、过渡金属氧化物基阻变存储器由于其简单的结构、制备和低功耗以及与cmos兼容特性，被认为是最有前景代替快接近基础微缩极限的传统flash忆阻器的候选者。大量研究表明hfox基忆阻器拥有高密度，快速切换速度和好的耐久特性。然而，器件开关参数分布不均匀，阻态不稳定等关键问题阻碍着器件实际应用，需要探索合适的工艺改善器件的可靠性。磁控溅射因其简单且操作灵活，长膜速度快等特点，被广泛的应用到hfox基rram阻变层的制备过程中，为过程中调控工艺参数提供便利。
2、尽管掺杂改善忆阻器性能的工艺已经有很多研究，但是更多的是对阻变层的整体掺杂，调控整体的缺陷分布。如aziz等人在文章中表明n掺杂改善了器件的均一性，但是存在着漏电流大的问题(期刊:materials science and engineering:b,2023,297:116755)。此外，界面特性的调控是设计可靠阻变存储器的一个研究方向。研究表明界面掺杂能够提高器件均一性，如专利cn112467027a中公布了一种惰性电极/功能层界面掺杂的研究，提高了该界面处氧空位浓度，改善器件稳定性，但是存在氧空位在重复过程终增加，造成器件失效问题。而活泼金属/功能层界面往往会形成氧化层，能够作为储氧层，有助于器件数据保持。故氧化层结构和组成都会影响器件性能，造成器件可靠性下降，但是却缺乏这方面的研究。与退火或离子注入等掺杂工艺相比，原位通入n2气对器件界面进行掺杂，既能简单定量地实现界面掺杂，又能避免非原位掺杂带来的污染和处理损伤。因此，对于活泼金属/功能层界面层原位掺杂改善器件性能是一个有意义的方向。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足和改进需要，本发明提供一种改善hfox基阻变存储器性能的原位氮掺杂界面结构及制备方法，本发明工艺采用磁控溅射的方法实现原位非金属元素掺杂改变活泼金属与hfox阻变层生成的界面组成与结构，抑制基于氧空位分布的导电细丝的随机形成，提高记忆窗口，改善忆阻器的可靠性。
2、为了实现上述发明目的，解决现有存在的问题，本发明采取的技术方案是：
3、一种改善hfox基阻变存储器性能的原位氮掺杂界面结构，是以pt/ti/sio2/si作为衬底，其表面设置有下电极，所述下电极选自pt或au惰性金属中的一种，下电极上面设置有阻变层，所述阻变层选自hfox或taox中的一种，在阻变层沉积后期通入n2气进行界面氮掺杂，界面掺杂层为1-5nm，阻变层上面设置有上电极，所述上电极选自ti、hf或al活泼金属中的一种；
4、所述一种改善hfox基阻变存储器性能的原位氮掺杂界面结构的制备方法，包括以下步骤：
5、步骤1、清洗pt/ti/sio2/si衬底，具体包括以下子步骤：
6、(a)将pt/ti/sio2/si衬底放入去离子水中，超声清洗3-10min；
7、(b)将经过子步骤(a)清洗的pt/ti/sio2/si衬底放入丙酮中，超声清洗3-10min；
8、(c)将经过子步骤(b)清洗的pt/ti/sio2/si衬底放入无水乙醇中，超声清洗3-10min；
9、(d)将经过子步骤(c)清洗的pt/ti/sio2/si衬底用去离子水冲洗后，再用n2气吹干；
10、步骤2、在下电极pt上采用磁控溅射沉积hfox薄膜，具体包括以下子步骤：
11、(a)将经过步骤1清洗的带有下电极的pt/ti/sio2/si衬底放入设置有hf靶材的磁控溅射的真空腔室中；
12、(b)将真空腔室的真空抽至3×10-3-5×10-4pa；
13、(c)向真空腔室中通入氩气，流量为20-50sccm，调节hf靶材溅射功率为50-100w，预溅射时间为20-40min；
14、(d)向真空腔室中通入氧气，流量为5-20sccm，腔内压强为0.5-5pa；
15、(e)调节hf靶材溅射功率为80-180w，溅射薄膜厚度为10-30nm；
16、步骤3、在步骤2沉积的hfox薄膜上继续沉积氮掺杂hfox薄膜：
17、在步骤2的基础上，向真空腔室中通入氮气，流量为1-20sccm，继续溅射30-210s，薄膜厚度为1-5nm；
18、步骤4、把步骤3完成界面氮掺杂薄膜进行退火，通入氩气3至6次，随后在氩气氛围中退火30-150s，温度为300-800℃；
19、步骤5、磁控溅射镀制上电极，具体包括以下子步骤：
20、(a)把经过步骤4退火后的hfox薄膜放入磁控溅射真空腔室中；
21、(b)将真空腔室抽至3×10-3-5×10-4pa，衬底温度为室温，向真空腔室中通入氩气，流量为20-40sccm，调节功率至120-180w，预溅射10-40min后正式溅射60-120min，沉积顶电极厚度为75-300nm。
22、本发明有益效果是：一种改善hfox基阻变存储器性能的原位氮掺杂界面结构及制备方法，其中制备方法，包括以下步骤：(1)清洗pt/ti/sio2/si衬底，(2)在下电极pt上采用磁控溅射沉积hfox薄膜，(3)在步骤2沉积的hfox薄膜上继续沉积氮掺杂hfox薄膜，(4)把步骤3完成界面氮掺杂薄膜进行退火，(5)磁控溅射镀制上电极。本发明在活泼金属/hfox界面进行n掺杂，能有效地调节界面氧化层处氧空位浓度分布，抑制导电细丝的随机断裂，改善了器件的均一性，降低了限制电流，减小操作电压，提高了器件的可靠性，且工艺流程简单，可以为阻变存储器的商业应用提供技术支持。
1.一种改善hfox基阻变存储器性能的原位氮掺杂界面结构，其特征在于:
2.根据权利要求1所述一种改善hfox基阻变存储器性能的原位氮掺杂界面结构的制备方法，包括以下步骤：
