电阻式随机存取存储器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种电阻式随机存取存储器，包括一底电极、一电阻转换层、一顶电极、一金属层、以及一阻挡层。电阻转换层配置于底电极上。顶电极配置于电阻转换层上。金属层配置于顶电极上。阻挡层覆盖金属层。其中，阻挡层环绕金属层及顶电极。

Resistive Random Access Memory and Its Manufacturing Method

The invention discloses a resistive random access memory, which comprises a bottom electrode, a resistance conversion layer, a top electrode, a metal layer and a barrier layer. The resistance conversion layer is arranged on the bottom electrode. The top electrode is arranged on the resistance conversion layer. The metal layer is arranged on the top electrode. The barrier layer covers the metal layer. The barrier layer surrounds the metal layer and the top electrode.

【技术实现步骤摘要】
电阻式随机存取存储器及其制造方法
本专利技术属于随机存取存储器领域，涉及一种包括阻挡层的电阻式随机存取存储器及其制造方法。
技术介绍
电阻式随机存取存储器(Resistiverandom-accessmemory，ReRAM)是一种具有称作「忆阻器(memristor)」(存储器电阻的缩写)的元件的存储器。电阻式随机存取存储器的电阻随着所施加的电压不同而改变。电阻式随机存取存储器则通过改变忆阻器的电阻来作用，以储存数据。在制造电阻式随机存取存储器的期间，可进行后端工艺(back-endprocess)，例如是形成金属间介电质层(inter-metaldielectriclayer，IMDlayer)、金属层、及保护层(passivation)的工艺。然而，这些后端工艺可能会产生一些气体(例如是氢气(H)、氨气(NH3)、硅烷(SiH4)而造成电阻式随机存取存储器在数据保存上的损失。因此，目前仍须开发一种防止电阻式随机存取存储器的保存数据损失的方法，并制造出具有优异结构可靠度的电阻式随机存取存储器。
技术实现思路
本专利技术有关于一种电阻式随机存取存储器及其制造方法。此电阻式随机存取存储器具有一阻挡层，阻挡层覆盖并环绕金属层，使得电阻式随机存取存储器在进行后端工艺(例如是形成金属间介电质层、金属层、及保护层的工艺)之后能够具有较低的数据保存损失，并改善电阻式随机存取存储器的可靠度。根据一些实施例，本专利技术提供一种电阻式随机存取存储器。此电阻式随机存取存储器包括一底电极、一电阻转换层、一顶电极、一金属层、以及一阻挡层。电阻转换层配置于底电极上。顶电极配置于电阻转换层上。金属层配置于顶电极上。阻挡层覆盖金属层。其中，阻挡层环绕金属层及顶电极。根据一些实施例，本专利技术还提供一种电阻式随机存取存储器的制造方法。此制造方法包括：形成一开口于一绝缘层中；沉积一导电材料于该开口中；移除位于该开口的上的该导电材料以形成一底电极；形成一电阻转换层于底电极上；形成一顶电极于电阻转换层上；形成一金属层于顶电极上；以及形成一阻挡层覆盖金属层，其中阻挡层环绕金属层及顶电极。为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。然而，本专利技术的保护范围当以申请专利范围所界定的权利要求为准。附图说明图1为根据本专利技术一实施例的电阻式随机存取存储器的剖面图。图2A至图2J为根据本专利技术一实施例的制造电阻式随机存取存储器的剖面图。图3为根据本专利技术另一实施例的电阻式随机存取存储器的剖面图。图4为根据本专利技术又一实施例的电阻式随机存取存储器的剖面图。【符号说明】10、20、30：电阻式随机存取存储器；100：基板；101：初步结构；110：阱；112：轻微掺杂漏极；120：栅极氧化物结构；122：氧化物层；124：栅极材料层；210：介电层；210a：顶表面；220、320：导电连接结构；230：绝缘层；240：升口；250、350、450：电阻式随机存取存储器单元；252、352、452：底电极；254、354、454：电阻转换层；256、356、456：顶电极；260：阻挡层；2521：第一底电极层；2522：第二底电极层；2561：第一顶电极层；2562：第二顶电极层；M1：金属层；M1a：侧壁。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术的实施例用于说明一种电阻式随机存取式存储器及其制造方法。此种电阻式随机存取式存储器及其制造方法提供一种具有阻挡层的电阻式随机存取存储器，阻挡层覆盖并环绕金属，以保护电阻式随机存取存储器单元，使得电阻式随机存取存储器在后端工艺(例如是形成金属间介电质层、金属层、及保护层的工艺)之后能够具有较低的数据保存损失，并改善电阻式随机存取存储器的可靠度。以下参照附图叙述本专利技术提出的其中多个实施例，以描述相关构型与制造方法。相关的结构细节例如相关层别和空间配置等内容如下面实施例内容所述。然而，本专利技术并非仅限于所述实施例，本专利技术并非显示出所有可能的实施例。实施例中相同或类似的标号用以标示相同或类似的部分。再者，未于本专利技术提出的其他实施例也可能可以应用。相关领域者可在不脱离本专利技术的精神和范围内对实施例的结构加以变化与修饰，以符合实际应用所需。而附图已简化以便清楚说明实施例的内容，附图上的尺寸比例并非按照实际产品等比例绘制。因此，说明书和附图内容仅用于叙述实施例，而非用于限缩本专利技术的保护范围。再者，说明书与权利要求中所使用的序数例如”第一”、”第二”、”第三”等的用词，以修饰权利要求项的元件，其本身并不意含及代表该请求元件有任何之前的序数，也不代表某一请求元件与另一请求元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求元件得以和另一具有相同命名的请求元件能作出清楚区分。图1为根据本专利技术一实施例的电阻式随机存取存储器的剖面图。请参照图1，电阻式随机存取存储器10包括一基板100、一介电层210(例如是层间介电质(inter-layerdielectric(ILD))、一导电连接结构220、一绝缘层230、一底电极252、一电阻转换层254、一顶电极256、一金属层M1、及一阻挡层260。导电连接结构220配置于基板100上且穿过介电层210。绝缘层230配置于介电层210与导电连接结构220上。底电极252配置于基板100之上及导电连接结构220上。电阻转换层254配置于底电极252上。顶电极256配置于电阻转换层254上。金属层M1配置于顶电极256上。阻挡层260覆盖金属层M1。底电极252、电阻转换层254及顶电极256形成一电阻式随机存取存储器单元250。在本实施例中，阻挡层260环绕绝缘层230、底电极252、电阻转换层254、顶电极256及金属层M1，且阻挡层260接触于绝缘层230的一侧壁、顶电极256的一侧壁以及金属层M1的一侧壁M1a。介电层210具有一顶表面210a，且阻挡层260连续性地覆盖顶表面210a、绝缘层230、顶电极256及金属层M1。底电极252及电阻转换层254系配置于绝缘层230的开口240中(如第2C图所示)。在一些实施例中，基板100可由含硅氧化物或其他适合用于基板的材料所形成。阱110与轻微掺杂漏极(lightlydopeddrainimplant，LDD)112可形成于基板100中。阱110可以是一P型掺杂阱或一N型掺杂阱，且可以是一源极或一漏极。栅极氧化物结构120可形成于基板100上。栅极氧化物结构120可包括一氧化物层122及一栅极材料层124。栅极材料层124可由多晶硅所形成。间隙物(spacer)(未绘示)可形成于栅极氧化物结构120的侧壁上。场氧化物层(未绘示)可形成于基板100上。在一些实施例中，介电层210可为多层，例如是由未掺杂的硅玻璃(UndopedSilicateGlass，USG)、磷掺杂的硅玻璃(phosphosilicateglass(PSG)、氮化硅层(SiNlayer)、及四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane，TEOS)所形成的多层。绝缘层230可由介电材料所形成，且厚度的范围在200埃(angstrom)至20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电阻式随机存取存储器，包括：一底电极；一电阻转换层，配置于该底电极上；一顶电极，配置于该电阻转换层上；一金属层，配置于该顶电极上；以及一阻挡层，覆盖该金属层，其中该阻挡层环绕该金属层及该顶电极。

【技术特征摘要】
1.一种电阻式随机存取存储器，包括：一底电极；一电阻转换层，配置于该底电极上；一顶电极，配置于该电阻转换层上；一金属层，配置于该顶电极上；以及一阻挡层，覆盖该金属层，其中该阻挡层环绕该金属层及该顶电极。2.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其中，该阻挡层包括一氮氧化物材料。3.根据权利要求2所述的电阻式随机存取存储器，其中，该氮氧化物材料是氮氧化硅(SiON)、氮氧化钛(TiON)或氮氧化钛硅(TiSiON)。4.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，其中，该阻挡层的厚度是在50埃(angstrom)至1000埃的范围中。5.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器，还包括：一基板，其中该底电极配置于该基板之上；一介电层，配置于该基板上；以及一导电连接结构，配置于该基板上且穿过该介电层，其中该介电层具有一顶表面，该阻挡层连续性地覆盖该顶表面及该金属层。6.一种电阻式随机存取存储器的制造方法，包括：形成一开口于一绝缘层中；沉积一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岱萤，吴昭谊，林榆瑄，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71