RRAM器件的顶电极阻挡层制造技术

一种集成电路器件包括：形成在衬底上方的电阻式随机存取存储器(RRAM)单元。RRAM单元包括具有上表面的顶电极。阻挡层覆盖上表面的一部分。通孔延伸在电介质的基质内的顶电极之上。顶电极的上表面包括与阻挡层交界的区域和与通孔交界的区域。与通孔交界的上表面的区域环绕与阻挡层交界的上表面的区域。当以这种方式构建时，在加工期间，阻挡层用以保护RRAM单元不受蚀刻破坏，从而不干扰上面的通孔和顶电极之间的接触。本发明专利技术包括RRAM器件的顶电极阻挡层。

【技术实现步骤摘要】
RRAM器件的顶电极阻挡层
本专利技术涉及电阻式随机存取存储器件及其制造方法。
技术介绍
电阻式随机存取存储器(RRAM)具有简单的结构、低工作电压、高速、良好耐久性和CMOS工艺兼容性。RRAM是为传统的闪存提供小尺寸替代的最有前景的替代物。RRAM正在寻求在诸如光盘和非易失性存储器阵列的器件中的广泛应用。RRAM单元将数据存储在能够被诱导而经历相变的材料层内。在所有或部分的层内可以诱导相变以在高电阻状态和低电阻状态之间切换。电阻状态可以被查询并且解释为表示“0”或“1”。在典型的RRAM单元中，数据存储层包括非晶金属氧化物。在施加足够的电压后，诱导形成跨过数据存储层的金属桥，这产生低电阻状态。可以使金属桥断裂，并且通过施加熔化或以其他方式分解所有或部分的金属结构的短高电流密度脉冲来恢复高电阻状态。数据存储层迅速冷却，并且保持在高电阻状态直到再次诱导低电阻状态。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种集成电路器件，包括：电阻式随机存取存储器(RRAM)单元；阻挡层，位于所述RRAM单元上方；以及通孔，位于所述RRAM单元上方；其中，所述RRAM单元在其上表面中具有凹槽；所述阻挡层位于所述凹槽内；以及所述通孔与环绕所述阻挡层的区域中的所述凹槽内的所述RRAM单元接触。在上述集成电路器件中，其中：所述RRAM单元包括顶电极；所述顶电极具有第一厚度的第一区域和第二厚度的第二区域，所述第二厚度大于所述第一厚度；以及所述阻挡层覆盖所述第一区域。在上述集成电路器件中，其中，所述RRAM单元包括底电极和顶电极，还包括：侧壁间隔件，设置在所述底电极上方和所述顶电极的两侧。在上述集成电路器件中，其中：所述RRAM单元形成在衬底上方；以及所述通孔在所述衬底之上的高度处与所述上表面接触，所述高度高于所述阻挡层达到的高度。在上述集成电路器件中，其中：所述RRAM单元包括顶电极；所述顶电极在由所述阻挡层覆盖的区域内变窄至所述顶电极的最大厚度的一半以下。在上述集成电路器件中，其中，所述通孔仅在所述凹槽内与所述上表面接触。在上述集成电路器件中，其中：所述RRAM单元形成在衬底上方；所述衬底包括金属互连层；以及所述RRAM单元形成在所述金属互连层上方并且与所述金属互连层内的通孔接触。在上述集成电路器件中，其中：所述RRAM单元形成在衬底上方；所述衬底包括金属互连层；以及所述RRAM单元形成在所述金属互连层上方并且与所述金属互连层内的通孔接触，还包括：蚀刻停止层，形成在所述金属互连层上方；其中，所述蚀刻停止层具有穿过所述蚀刻停止层的孔，所述孔位于所述金属互连层内的通孔上方；以及所述RRAM单元形成在所述孔上方并且比所述孔更宽。在上述集成电路器件中，其中：所述RRAM单元形成在衬底上方；所述衬底包括金属互连层；以及所述RRAM单元形成在所述金属互连层上方并且与所述金属互连层内的通孔接触，还包括：蚀刻停止层，形成在所述金属互连层上方；其中，所述蚀刻停止层具有穿过所述蚀刻停止层的孔，所述孔位于所述金属互连层内的通孔上方；以及所述RRAM单元形成在所述孔上方并且比所述孔更宽，其中，所述RRAM单元的上表面在所述孔上方的区域中凹进。在上述集成电路器件中，其中：所述RRAM单元形成在衬底上方；所述衬底包括金属互连层；以及所述RRAM单元形成在所述金属互连层上方并且与所述金属互连层内的通孔接触，还包括：蚀刻停止层，形成在所述金属互连层上方；其中，所述蚀刻停止层具有穿过所述蚀刻停止层的孔，所述孔位于所述金属互连层内的通孔上方；以及所述RRAM单元形成在所述孔上方并且比所述孔更宽，其中：所述RRAM单元包括RRAM介电层；所述RRAM介电层具有第一厚度的第一区域和第二厚度的第二区域，所述第二厚度大于所述第一厚度；以及所述阻挡层覆盖所述第一区域。根据本专利技术的另一方面，提供了一种集成电路器件，包括：电阻式随机存取存储器(RRAM)单元，形成在衬底上方，所述RRAM单元包括底电极、RRAM介电层和顶电极；阻挡层，覆盖所述顶电极的上表面的一部分；介电层，覆盖所述RRAM单元；以及通孔，穿过覆盖所述RRAM单元的所述介电层延伸在所述顶电极之上；其中，所述顶电极的上表面包括与所述阻挡层交界的区域和与所述通孔交界的区域；以及与所述通孔交界的所述上表面的区域环绕与所述阻挡层交界的所述上表面的区域。在上述集成电路器件中，其中：所述顶电极具有第一厚度的第一区域和第二厚度的第二区域，所述第二厚度大于所述第一厚度；以及所述阻挡层覆盖所述第一区域。在上述集成电路器件中，还包括：侧壁间隔件，设置在所述底电极上方和所述顶电极的两侧。在上述集成电路器件中，其中：所述顶电极的上表面包括凹进的区域；所述阻挡层形成岛状物，所述岛状物集中在所述上表面的凹进的区域内。在上述集成电路器件中，其中：所述RRAM单元形成在蚀刻停止层上方，所述蚀刻停止层具有由所述RRAM单元填充的开口；由所述阻挡层覆盖的所述顶电极的上表面直接位于孔上方。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种制造集成电路器件的方法，包括：在半导体衬底上方形成第一涂层；形成穿过所述第一涂层的接触孔；在所述接触孔内和所述第一涂层上方形成电阻式随机存取存储器(RRAM)堆叠件，由此所述RRAM堆叠件形成为具有凹槽，所述凹槽集中在所述接触孔上方；在所述RRAM堆叠件的顶部上方形成阻挡层；蚀刻所述阻挡层以暴露所述RRAM堆叠件的顶部的部分，同时保留覆盖所述凹槽的最深部分内的所述RRAM堆叠件的顶部的所述阻挡层的一部分；在所述RRAM堆叠件和所述阻挡层上方形成第二涂层；穿过位于所述凹槽之上的所述第二涂层蚀刻孔，所述孔具有足够的宽度，从而使留在所述凹槽内的所述阻挡层和邻近所述凹槽的所述RRAM堆叠件的顶部的一部分暴露；以及填充穿过所述第二涂层的所述孔以形成与所述RRAM堆叠件的顶部接触的接触件。在上述方法中，其中：所述RRAM堆叠件包括顶电极层；以及通过非共形沉积工艺形成所述顶电极层，由此，与位于所述凹槽外部的区域相比，在所述凹槽内的区域上方形成的所述顶电极层更薄。在上述方法中，其中：所述RRAM堆叠件包括顶电极层；以及通过溅射沉积形成所述顶电极层，由此，与位于所述凹槽外部的区域相比，在所述凹槽内的区域上方形成的所述顶电极层更薄。在上述方法中，其中，所述RRAM堆叠件包括底电极层、介电层和顶电极层，还包括：使用工艺图案化所述顶电极层，所述介电层为所述工艺提供蚀刻停止；在所述顶电极层上方和留在所述凹槽内的所述阻挡层上方形成间隔件材料层；以及蚀刻以在所述顶电极层的两侧上形成间隔件。在上述方法中，其中，所述RRAM堆叠件包括底电极层、介电层和顶电极层，还包括：使用工艺图案化所述顶电极层，所述介电层为所述工艺提供蚀刻停止；在所述顶电极层上方和留在所述凹槽内的所述阻挡层上方形成间隔件材料层；以及蚀刻以在所述顶电极层的两侧上形成间隔件，其中，蚀刻以形成间隔件暴露了留在所述凹槽内的所述阻挡层。附图说明图1是提供本专利技术的实施例的实例的方法的流程图。图2至图10示出了本专利技术的另一个实施例提供的器件在经历通过图1的方法的制造时的一部分。图11提供了图2至图10的器件的放大细节。具体实施方式RRAM器件包括RRAM单元的阵列，每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路器件，包括：电阻式随机存取存储器(RRAM)单元；阻挡层，位于所述RRAM单元上方；以及通孔，位于所述RRAM单元上方；其中，所述RRAM单元在其上表面中具有凹槽；所述阻挡层位于所述凹槽内；以及所述通孔与环绕所述阻挡层的区域中的所述凹槽内的所述RRAM单元接触。

【技术特征摘要】
2013.11.22 US 14/087,0821.一种集成电路器件，包括：电阻式随机存取存储器RRAM单元，包括通过RRAM介电层隔离的顶电极和底电极；阻挡层，位于所述RRAM单元上方；以及通孔，位于所述RRAM单元上方；其中，所述RRAM单元的顶电极在其上表面中具有凹槽；所述阻挡层位于所述凹槽内；以及所述通孔与所述阻挡层的区域上方的所述凹槽内的所述顶电极接触。2.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中：所述顶电极具有第一厚度的第一区域和第二厚度的第二区域，所述第二厚度大于所述第一厚度；以及所述阻挡层覆盖所述第一区域。3.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中，所述RRAM单元还包括：侧壁间隔件，设置在所述底电极上方和所述顶电极的两侧。4.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中：所述RRAM单元形成在衬底上方；以及所述通孔在所述衬底之上的高度处与所述上表面接触，所述高度高于所述阻挡层达到的高度。5.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中：所述顶电极在由所述阻挡层覆盖的区域内变窄至所述顶电极的最大厚度的一半以下。6.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中，所述通孔仅在所述凹槽内与所述上表面接触。7.根据权利要求1所述的集成电路器件，其中：所述RRAM单元形成在衬底上方；所述衬底包括金属互连层；以及所述RRAM单元形成在所述金属互连层上方并且与所述金属互连层内的通孔接触。8.根据权利要求7所述的集成电路器件，还包括：蚀刻停止层，形成在所述金属互连层上方；其中，所述蚀刻停止层具有穿过所述蚀刻停止层的孔，所述孔位于所述金属互连层内的通孔上方；以及所述RRAM单元形成在所述孔上方并且比所述孔更宽。9.根据权利要求8所述的集成电路器件，其中，所述RRAM单元的上表面在所述孔上方的区域中凹进。10.根据权利要求8所述的集成电路器件，其中：所述RRAM介电层具有第一厚度的第一区域和第二厚度的第二区域，所述第二厚度大于所述第一厚度；以及所述阻挡层覆盖所述第一区域。11.一种集成电路器件，包括：电阻式随机存取存储器RRAM单元，形成在衬底上方，所述RRAM单元包括底电极、RRAM介电层和顶电极；阻挡层，覆盖所述顶电极的上表面的一部分；介电层，覆盖所述RRAM单元；以及通孔，穿过覆盖所述RRAM单元的所述介电层延伸在所述顶电极之上；其中，所述顶电极的上表面包括与所述阻挡层交界的区域和与所述通孔交界的区域；以及与所述通孔交界的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈侠威，朱文定，涂国基，张至扬，杨晋杰，廖钰文，游文俊，石昇弘，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71