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一种RRAM器件及形成RRAM器件的方法


技术摘要:
本发明公开一种RRAM器件及形成RRAM器件的方法。RRAM器件包括:下金属互联层,被超低介电常数材料围绕;底部电极,设置在所述下金属互联层上方并被PEOX层围绕;金属蓄氧层,覆盖所述底部电极;绝缘层,设置在所述金属蓄氧层上方,其中,所述金属蓄氧层的两侧与所述绝缘  全部
背景技术:
现代的许多电子器件包括被配置为存储数据的电子存储器。电子存储器可以是易 失性存储器或非易失性存储器。易失性存储器仅当对其供电时才存储数据,而非易失性存 储器当其掉电时仍能保持数据。阻变式存储器(RRAM)由于其简单的结构以及包括CMOS逻辑 兼容工艺技术,所以会成为下一代非易失性存储技术的颇具前景的候选对象。RRAM单元包 括具有可变电阻的电子数据存储层,该电子数据存储层置于设置在互连金属化层内的两个 电极之间。 传统的RRAM结构是在采用薄膜工艺沉积完后,对电极层和具有可变电阻的电子数 据存储层等多种材料层进行刻蚀才形成的,这会对具有可变电阻的电子数据存储层的边缘 造成损伤,导致RRAM结构在其边缘处更容易形成细丝,进而影响RRAM结构的电学性能。另 外,现有的RRAM结构通常为1T1R结构(一个晶体管、一个阻变单元),和1TnR结构(一个晶体 管,多个阻变单元)相比,1T1R结构不利于高密度集成,其在先进制造工程中优势不足。
技术实现要素:
本发明实施例为了解决以上问题中的至少一个,创造性地提供一种RRAM器件及形 成RRAM器件的方法。 根据本发明实施例第一方面,提供一种RRAM器件,其特征在于,包括:下金属互联 层,被超低介电常数材料围绕;底部电极,设置在所述下金属互联层上方并被PEOX层围绕; 金属蓄氧层,覆盖所述底部电极;绝缘层,设置在所述金属蓄氧层上方,其中,所述金属蓄氧 层的两侧与所述绝缘层的两侧对齐;阻变层,设置在所述金属蓄氧层的侧边并覆盖所述金 属蓄氧层的侧边,所述阻变层具有可变电阻;顶部电极,覆盖所述阻变层;上通孔,设置在所 述顶部电极上方。 优选地,所述金属蓄氧层的材料为铝、钽、氮化钽、钛、氮化钛中的至少一种,所述 绝缘层的材料为氧化硅(SiOx)、氮化硅、氮氧化硅或超低介电常数材料中的至少一种。 优选地,所述阻变层的材料为氧化铪(HfOx)、氧化铝(AlOx)、氧化铝铪(HfAlO)和 氧化钽(TaOx)中的至少一种。 根据本发明实施例第二方面,提供一种形成RRAM器件的方法,包括:在半导体衬底 上形成下金属互联层,其中,所述下金属互联层被超低介电常数材料围绕;在所述下金属互 联层的上方形成底部电极,其中,所述底部电极设置在所述下金属互联层上方并被PEOX层 围绕;在所述底部电极上方形成金属蓄氧层和绝缘层,其中,所述绝缘层设置在所述金属蓄 氧层上方,所述金属蓄氧层的两侧与所述绝缘层的两侧对齐;在所述金属蓄氧层的侧边形 成阻变层,其中,所述阻变层覆盖所述金属蓄氧层的侧边,所述阻变层具有可变电阻;形成 顶部电极,其中,所述顶部电极覆盖所述阻变层;在所述顶部电极的上方形成上通孔。 4 CN 111584711 A 说 明 书 2/6 页 优选地,形成金属蓄氧层和绝缘层的步骤包括:采用薄膜沉积工艺在所述底部电 极上方沉积金属蓄氧层材料和绝缘层材料;通过光刻和蚀刻工艺定义金属蓄氧层和绝缘层 的大小和形状。 优选地,形成顶部电极的步骤包括:采用薄膜工艺沉积顶部电极材料;采用光刻和 蚀刻工艺隔断RRAM单元之间的所述顶部电极材料。 优选地,形成顶部电极的步骤包括:采用薄膜工艺沉积顶部电极材料;采用光刻和 蚀刻工艺隔断RRAM单元上方的所述顶部电极材料并形成1TnR结构。 优选地,形成顶部电极的步骤包括:采用薄膜工艺沉积顶部电极材料;采用蚀刻工 艺刻蚀掉所述绝缘层顶部及所述金属蓄氧层两边的顶部电极材料。 优选地,形成顶部电极的步骤包括:采用薄膜工艺沉积顶部电极材料;采用CMP工 艺抛光磨平所述顶部电极材料;采用光刻和蚀刻工艺隔断RRAM单元之间的所述顶部电极材 料。 优选地,形成上通孔的步骤包括:采用光刻和蚀刻工艺打开顶部电极上方的两个 以上窗口以形成1TnR结构。 与现有技术相比,本发明方案提供的RRAM器件的阻变材料(即过渡金属氧化物层 TMO)未经过刻蚀工艺,RRAM器件的电学性能更好。另外,本发明方案提供的RRAM器件还可以 采用1TnR结构,提高了存储密度,该结构在先进制程中更具有优势。 附图说明 通过参考附图阅读下文的详细描述,本发明示例性实施方式的上述以及其他目 的、特征和优点将变得易于理解。在附图中,以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若 干实施方式,其中: 在附图中,相同或对应的标号表示相同或对应的部分。 图1示出了现有技术的RRAM器件的边缘; 图2示出了本发明提供的RRAM器件的一个实施例的截面图; 图3示出了本发明提供的RRAM器件的另一个实施例的截面图; 图4示出了本发明提供的RRAM器件的再一个实施例的截面图; 图5示出了本发明提供的RRAM器件的又一个实施例的截面图; 图6示出了本发明提供的RRAM器件的再一个实施例的截面图; 图7示出了本发明提供的RRAM器件的又一个实施例的截面图; 图8示出了本发明实施例形成RRAM器件的方法的流程示意图。
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