形成存储器单元材料的方法及形成半导体装置结构的相关方法、存储器单元材料以及半导体装置结构制造方法及图纸

一种形成存储器单元材料的方法包括：通过原子层沉积在衬底上方形成电介质材料的第一部分。通过原子层沉积在所述电介质材料的所述第一部分上形成离散导电粒子。通过原子层沉积在所述离散导电粒子上及之间形成所述电介质材料的第二部分。本发明专利技术还描述一种存储器单元材料、一种形成半导体装置结构的方法及一种半导体装置结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权主张本申请案主张2014年4月23日提出申请的题为“形成存储器单元材料的方法及形成半导体装置结构的相关方法、存储器单元材料以及半导体装置结构(METHODSOFFORMINGAMEMORYCELLMATERIAL,ANDRELATEDMETHODSOFFORMINGASEMICONDUCTORDEVICESTRUCTURE,MEMORYCELLMATERIALS,ANDSEMICONDUCTORDEVICESTRUCTURES)”的第14/259,556号美国专利申请案的申请日期的权益。
在各种实施例中，本专利技术一般来说涉及半导体装置设计及制作的领域。更具体来说，本专利技术涉及形成存储器单元材料的方法，且涉及形成半导体装置结构的相关方法、存储器单元材料及半导体装置结构。
技术介绍
集成电路设计者通常期望通过减小个别元件的大小且通过减小相邻元件之间的分离距离而增加集成电路内的元件的集成水平或密度。另外，集成电路设计者通常期望设计出不仅紧凑而且提供性能优点以及经简化设计的架构。相对常见的集成电路装置是存储器装置。存储器装置可包含具有布置成栅格图案的若干个存储器单元的存储器阵列。一种类型的存储器单元是通过在电阻状态之间进行切换而存储数据的电阻式存储器单元，例如电阻式随机存取存储器(RRAM)单元。举例来说，针对二进制数据存储，电阻式存储器单元的高电阻状态可读取为逻辑“1”，而电阻式存储器单元的低电阻状态可读取为逻辑“0”。可通过跨越电阻式存储器单元施加不同物理信号(例如，电压、电流等)而实现电阻状态之间的切换。人们持续地关注对可借以按比例缩小存储器单元(例如，电阻式存储器单元)尺寸以实现较高密度存储器装置(例如，电阻式存储器装置)且形成较高容量电子装置及系统的方法的研发。遗憾地，使存储器单元尺寸按比例缩小以增加存储器装置密度可导致问题，例如不合意电耦合效应。因此，将期望具有促进使存储器单元尺寸按比例缩小以形成较高密度存储器装置同时缓解传统上与将存储器单元尺寸按比例缩小以形成较高密度存储器装置相关联的问题(例如，不利电耦合效应)的经改善方法及结构。附图说明图1图解说明根据本专利技术的实施例的半导体装置结构的部分横截面图。图2是图解说明根据本专利技术的实施例的电子系统的示意性框图。图3A到3C是根据如下文在实例1中所描述的本专利技术的实施例形成于电介质材料上的离散导电粒子的扫描电子显微照片。图4是展示根据如下文在实例2中所描述的本专利技术的实施例形成的存储器单元材料的部分横截面图的透射电子显微照片。具体实施方式本专利技术揭示通过原子层沉积(ALD)形成存储器单元材料(例如，电阻式存储器单元材料)的方法，同样揭示形成半导体装置结构的相关方法、相关存储器单元材料及相关半导体装置结构。如本文中所使用，术语“原子层沉积”或“ALD”意指且包含其中在室中进行多个单独沉积循环的汽相沉积工艺。在借助前驱物与吹扫(即，惰性)气体的交替脉冲执行时，ALD包含但不限于原子层外延(ALE)、分子束外延(MBE)、气体源MBE、有机金属MBE及化学束外延。在一些实施例中，通过ALD工艺在衬底上或上方形成电介质材料的一部分，通过ALD工艺在所述电介质材料的所述部分上或上方形成离散(例如，单独、隔离的、隔开的)导电粒子，且通过ALD工艺在所述离散导电粒子上或上方形成所述电介质材料的至少另一个部分。可通过以下方式在所述电介质材料的所述部分上形成所述离散导电粒子的至少一部分：将导电材料前驱物吸附到所述电介质材料的所述部分的表面；及然后使所述经吸附导电材料前驱物与额外导电材料前驱物及单独反应物中的至少一者发生反应。任选地，可通过ALD工艺在所述电介质材料的所述至少另一个部分上或上方形成所述离散导电粒子的至少一个额外部分，且可通过ALD工艺在所述离散导电粒子的所述至少一个额外部分上或上方形成所述电介质材料的至少一个额外部分。所述电介质材料的不同部分可由彼此相同的材料或彼此不同的材料形成，且所述离散导电粒子的不同部分可为彼此相同的材料或彼此不同的材料。存储器单元材料可用作例如存储器装置结构(例如，电阻式存储器单元，例如RRAM单元)等的半导体装置结构的薄膜。本文中所揭示的方法可促进包含存储器单元材料的半导体装置结构(例如，存储器单元)及半导体装置(例如，存储器装置)的比例缩放、性能及稳定性改善。以下描述提供例如材料组合物及处理条件等具体细节以便提供对本专利技术的实施例的透彻描述。然而，所属领域的普通技术人员将理解，可在不采用这些具体细节的情况下实践本专利技术的实施例。实际上，本专利技术的实施例可结合业内所采用的常规半导体制作技术来实践。另外，下文提供的描述并不形成用于制造半导体装置的完整工艺流程。下文所描述的半导体装置结构并不形成完整半导体装置。下文仅详细地描述理解本专利技术的实施例所必需的那些工艺动作及结构。可通过常规制作技术执行用以从导体装置结构形成完整半导体装置的额外动作。还注意，本文中呈现的任何图式仅出于说明性目的，且因此不按比例绘制。另外，各图之间共同的元件可保持相同数字标号。如本文中所使用，单数形式“一(a、an)”及“所述(the)”还打算包含复数形式，除非上下文另有明确指示。如本文中所使用，术语“及/或”包含相关联所列举各项中的一者或多者的任何及所有组合。如本文中所使用，在理解本专利技术及附图时为清楚及方便起见而使用例如“第一”、“第二”、“在……上方”、“在……下方”、“在……上”、“下伏”、“上部”、“下部”等的任一关系术语，且任一关系术语不暗示或取决于任一特定偏好、定向或次序，在上下文另有明确指示的情况下除外。如本文中所使用，参考给定参数、性质或条件的术语“大致上”意指且包含达到所属领域的普通技术人员将理解的以变化程度(例如在可接受制造公差内)满足给定参数、性质或条件的程度。通过实例的方式，取决于大致上满足的特定参数、性质或条件，所述参数、性质或条件可得到至少90.0％满足、至少95.0％满足、至少99.0％满足或甚至至少99.9％满足。图1是图解说明根据本专利技术的实施例形成的半导体装置结构100的经简化部分横截面图。半导体装置结构100可包含衬底102及存储器单元材料104。存储器单元材料104可形成于衬底102上或上方。如本文中所使用，术语“衬底”意指且包含上面形成有额外材料的基底材料或构造。衬底102可为半导体衬底、支撑结构上的基底半导体层、金属电极或其上形成有一种或多种材料、结构或区域的半导体衬底。可能已进行先前工艺动作以在基底半导体结构或基础中形成材料、区域或结。衬底102可为包括半导电材料层的常规硅衬底或其它块体衬底。如本文中所使用，术语“块体衬底”不仅意指且包含硅晶片，而且意指且包含绝缘体上硅(SOI)衬底(例如，蓝宝石上硅(SOS)衬底及玻璃上硅(SOG)衬底)、位于基底半导体基础上的外延硅层及其它半导体或光电材料(例如，硅锗、锗、砷化镓、氮化镓及磷化铟)。衬底102可经掺杂或未经掺杂。通过非限制性实例的方式，衬底102可包括以下各项中的至少一者：硅、二氧化硅、具有原生氧化物的硅、氮化硅、含碳氮化硅、玻璃、半导体、金属氧化物、金属、氮化钛、含碳氮化钛、钽、氮化钽、含碳氮化钽、铌、氮化铌、含碳氮化铌、钼、氮化钼、含碳氮化钼、钨、氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成存储器单元材料的方法，其包括：通过原子层沉积在衬底上方形成电介质材料的第一部分；通过原子层沉积在所述电介质材料的所述第一部分上形成离散导电粒子；及通过原子层沉积在所述离散导电粒子上及之间形成所述电介质材料的第二部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.23 US 14/259,5561.一种形成存储器单元材料的方法，其包括：通过原子层沉积在衬底上方形成电介质材料的第一部分；通过原子层沉积在所述电介质材料的所述第一部分上形成离散导电粒子；及通过原子层沉积在所述离散导电粒子上及之间形成所述电介质材料的第二部分。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过原子层沉积在衬底上方形成电介质材料的第一部分包括：将电介质材料前驱物吸附到所述衬底的表面以形成所述电介质材料前驱物的单层；及将所述电介质材料前驱物的所述单层暴露于至少一种反应物以将所述电介质材料前驱物的所述单层转化成所述电介质材料的单层。3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括在形成所述离散导电粒子之前在所述电介质材料的所述单层上方形成所述电介质材料的至少一个额外单层。4.根据权利要求1所述的方法，其中通过原子层沉积在所述电介质材料的所述第一部分上形成离散导电粒子包括：将导电材料前驱物吸附到所述电介质材料的所述第一部分的表面；及将所述经吸附导电材料前驱物暴露于反应物及额外导电材料前驱物中的至少一者以将所述经吸附导电材料前驱物转化成所述离散导电粒子。5.根据权利要求4所述的方法，其中将导电材料前驱物吸附到所述电介质材料的所述第一部分的表面包括将以下各项中的至少一者化学吸附到所述电介质材料的所述第一部分的所述表面：(三甲基)甲基环戊二烯基铂、乙基环戊二烯基二羰基钌、三羰基(1,3-环已二烯)钌、四(二甲基酰胺基)钽、环戊二烯基二羰基铑、二羰基环戊二烯基钴、六氟乙酰丙酮酸铜、(N,N′二异丙基2-二甲胺脒)铜、三-六甲基二硅氮烷铝、二乙基氯化铝、二甲基氢化铝及四(二甲基酰胺基)铝。6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括修改所述离散导电粒子的平均粒子大小及分布密度中的至少一者。7.根据权利要求6所述的方法，其中修改所述离散导电粒子的平均粒子大小及分布密度中的至少一者包括：将所述离散导电粒子暴露于额外导电材料前驱物。8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括在将所述离散导电粒子暴露于所述额外导电材料前驱物之后将所述离散导电粒子暴露于至少一种反应物。9.根据权利要求1所述的方法，其中通过原子层沉积在所述离散导电粒子上及之间形成所述电介质材料的第二部分包括：将电介质材料前驱物吸附到所述离散导电粒子及所述电介质材料的所述第一部分的所述表面的经暴露部分以形成所述电介质材料前驱物的单层；及将所述电介质材料前驱物的所述单层暴露于至少一种反应物以将所述电介质材料前驱物的所述单层转化成所述电介质材料的单层。10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括在所述电介质材料的所述单层上方形成所述电介质材料的至少一个额外单层。11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：通过原子层沉积在所述电介质材料的所述第二部分上形成额外离散导电粒子；及通过原子层沉积在所述额外离散导电粒子上及之间形成所述电介质材料的第三部分。12.根据权利要求11所述的方法，其中通过原子层沉积在所述电介质材料的所述第二部分上形成额外离散导电粒子包括：将所述额外离散导电粒子形成为相比于所述离散导电粒子展现出不同材料组合物、不同大小及不同分布密度中的至少一者。13.根据权利要求12所述的方法，其中将所述额外离散导电粒子形成为相比于所述离散导电粒子展现出不同材料组合物、不同大小及不同分布密度中的至少一者包括：将所述额外离散导电粒子形成为包括不同于所述离散导电粒子的金属材料。14.一种形成半导体装置结构的方法，其包括：通过原子层沉积在衬底上形成存储器单元材料以包括插置于电介质材料的至少两个垂直邻近部分之间的离散导电粒子。15.根据权利要求14所述的方法，其中通过原子层沉积在衬底上形成存储器单元材料包括：将所述电介质材料的所述至少两个垂直邻近部分形成为包括彼此不同的材料组合物。16.根据权利要求14所述的方法，其中通过原子层沉积在衬底上形成存储器单元材料包括：形成所述离散导电粒子的至少两个部分，所述离散导电粒子的所述至少两个部分中的第一者吸附到所述电介质材料的所述至少两个垂直邻近部分中的第一者，所述离散导电粒子的所述至少两个部分中的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：古尔特杰·S·桑胡，约翰·A·斯迈思，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US