半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

一种半导体装置结构包括：一半导体基底及一下电极位于半导体基底上。半导体装置结构还包括：一第一氧化层位于下电极上；一第二氧化层位于第一氧化层上；及一第三氧化层位于第二氧化层上。第二氧化层内的氧离子键合较第一氧化层内的氧离子键合更为紧密。半导体装置结构还包括一上电极位于第三氧化层上。

Semiconductor Device and Its Manufacturing Method

A semiconductor device structure includes a half conductor substrate and a lower electrode located on the semiconductor substrate. The semiconductor device structure also includes: a first oxide layer on the lower electrode; a second oxide layer on the first oxide layer; and a third oxide layer on the second oxide layer. The oxygen ion bonding in the second oxide layer is closer than that in the first oxide layer. The semiconductor device structure also includes an upper electrode located on the third oxide layer.

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本专利技术实施例是关于一种半导体技术，且特别涉及一种半导体装置结构。
技术介绍
半导体集成电路(IC)工业已经经历了快速增长。而IC材料和设计方面的技术进展也已经产生了多个IC世代。每一世代IC都比前一世代IC具有更小和更复杂的电路。在IC演进的过程中，功能密度(即，每芯片面积的内连装置的数量)普遍增大，而几何尺寸(即，可以使用制造工艺产生的最小部件(或线))却减小。这种按比例缩小工艺通常因生产效率提高及相关成本降低而带来了益处。上述按比例缩小工艺也增加了处理和制造IC的复杂度，而顺应这些发展，IC制造及加工需要类似的演变。然而，这些技术进展却增加了工艺及IC制造的复杂度。由于特征部件的尺寸持续缩小，因而制造加工不断变得更加难以实施。因此，在尺寸越来越小的情形下，制造可靠的半导体装置成为一种挑战。
技术实现思路
一种半导体装置结构，包括︰一半导体基底；一下电极，位于半导体基底上；一第一氧化层，位于下电极上，其中第一氧化层含有一第一元素及不同于第一元素的一第二元素，第一元素是选自一第一元素群中的一种元素，第一元素群包括：铝、硅、钽、钇及钒，而第二元素是选自一第二元素群中的一种元素，第二元素群包括：锆、铪、钛、镧及钽；一第二氧化层，位于第一氧化层上，其中第二氧化层含有一第三元素及不同于第三元素的一第四元素，第三元素是选自第一元素群中的一种元素，而第四元素是选自第二元素群中的一种元素；一第三氧化层，位于第二氧化层上，其中第三氧化层含有一第五元素及不同于第五元素的一第六元素，第五元素是选自第一元素群中的一种元素，而第六元素是选自第二元素群中的一种元素，第二氧化层内的第三元素的原子浓度大于第一氧化层内的第一元素的原子浓度，且第二氧化层内的第三元素的原子浓度大于第三氧化层内的第五元素的原子浓度；以及一上电极，位于第三氧化层上。一种半导体装置结构，包括︰一半导体基底；一下电极，位于半导体基底上；一存储部件，位于下电极上，以及一上电极，位于第三可变电阻区上；其中存储部件包括：一第一可变电阻区，位于下电极上；一第二可变电阻区，位于第一可变电阻区上；以及一第三可变电阻区，位于第二可变电阻区上，其中第一可变电阻区、第二可变电阻区及第三可变电阻区的任一者由含一第一元素及一第二元素的氧化材料形成，第一元素与氧的键合强度大于第二元素与氧的键合强度，第二可变电阻区中第一元素的原子浓度大于第一可变电阻区的第一元素的原子浓度，第二可变电阻区中第一元素的原子浓度大于第三可变电阻区的第一元素的原子浓度。一种半导体装置结构，包括：一半导体基底；一下电极，位于半导体基底上；一第一氧化层，位于下电极上；一第二氧化层，位于第一氧化层上；一第三氧化层，位于第二氧化层上；以及一上电极，位于第三氧化层上；其中第二氧化层内的氧离子键合较第一氧化层内的氧离子键合更为紧密。附图说明图1A至1J是示出根据一些实施例形成半导体装置结构的各个不同工艺阶段的剖面示意图。图2是示出根据一些实施例的半导体装置结构的剖面示意图。图3是示出根据一些实施例的半导体装置结构的剖面示意图。图4是示出根据一些实施例的半导体装置结构的剖面示意图。图5是示出根据一些实施例的半导体装置结构的剖面示意图。图6是示出根据一些实施例的半导体装置结构的剖面示意图。附图标记说明100半导体基底102、130介电层104、108、110、132阻障层106导电特征部件109开口112、120导电层113、114、116可变电阻层118盖层122、122’掩模部件124、128保护层126保护部件134特征部件。具体实施方式以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例，以实施本专利技术的不同特征部件。而以下的公开内容是叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以求简化本公开内容。当然，这些仅为范例说明并非用以限定本专利技术。举例来说，若是以下的公开内容叙述了将一第一特征部件形成于一第二特征部件之上或上方，即表示其包含了所形成的上述第一特征部件与上述第二特征部件是直接接触的实施例，亦包含了尚可将附加的特征部件形成于上述第一特征部件与上述第二特征部件之间，而使上述第一特征部件与上述第二特征部件可能未直接接触的实施例。另外，本公开内容在各个不同范例中会重复标号和/或文字。重复是为了达到简化及明确目的，而非自行指定所探讨的各个不同实施例和/或配置之间的关系。再者，在空间上的相关用语，例如“下方”、“之下”、“下”、“上方”、“上”等等在此处是用以容易表达出本说明书中所示出的附图中组件或特征部件与另外的组件或特征部件的关系。这些空间上的相关用语除了涵盖附图所示出的方位外，还涵盖装置于使用或操作中的不同方位。此装置可具有不同方位(旋转90度或其他方位)且此处所使用的空间上的相关符号同样有相应的解释。以下说明本公开的一些实施例。可提供附加的操作步骤于进行所述实施例的制造阶段之前、期间或之后。某些所述的制造阶段可于不同实施例中被取代或移除。附加的特征部件可加入于半导体装置结构中。以下所述的某些特征部件可于不同实施例中被取代或移除。尽管所述的一些实施例以特定顺序进行操作步骤，然而这些操作步骤可以另一合理的顺序来进行。图1A至1J是示出根据一些实施例形成半导体装置结构的各个不同工艺阶段的剖面示意图。在一些实施例中，形成的半导体装置包括电阻式随机存取存储器(resistiverandomaccessmemory,RRAM)结构的金属－绝缘物－金属(metal-insulator-metal,MIM)结构。如图1A所示，提供或接受一半导体基底100。在一些实施例中，半导体基底100为块材半导体基底，例如一半导体晶圆。举例来说，半导体基底100包括硅或其他元素半导体材料，例如锗。在其他实施例中，半导体基底100包括化合物半导体。化合物半导体包括碳化硅、砷化镓、砷化铟、磷化铟、另一适合的化合物半导体或其组合。在一些实施例中，半导体基底100包括绝缘衬底上的半导体(semiconductoroninsulator,SOI)基底，是利用注氧隔离技术(separationbyimplantationofoxygen,SIMOX)、晶圆接合或另一适合方法或其组合制成。在一些实施例中，隔离特征部件是形成在半导体基底100内，以便定义及隔离在半导体基底100内形成的各个不同的装置组件(未示出)。举例来说，隔离特征部件包括浅沟槽隔离(shallowtrenchisolation,STI)特征部件或硅局部氧化(localoxidationofsilicon,LOCOS)特征部件。在一些实施例中，各个不同的装置组件是形成在半导体基底100内和/或半导体基底100上。形成在半导体基底100内的各个不同的装置组件范例包括晶体管(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistors,MOSFET)、互补式金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor,CMOS)晶体管、双极结型晶体管(bipolarjunctiontransistors,BJT)、高压晶体管、高频晶体管、p型通道和/或n型通道场效应晶体管(PFET/NFET本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置结构，包括︰一半导体基底；一下电极，位于该半导体基底上；一第一氧化层，位于该下电极上，该第一氧化层含有一第一元素及不同于该第一元素的一第二元素，该第一元素是选自该第一元素群中的一种元素，该第一元素群包括：铝、硅、钽、钇及钒，而该第二元素是选自一第二元素群中的一种元素，该第二元素群包括：锆、铪、钛、镧及钽；一第二氧化层，位于该第一氧化层上，该第二氧化层含有一第三元素及不同于该第三元素的一第四元素，该第三元素是选自该第一元素群中的一种元素，而该第四元素是选自该第二元素群中的一种元素；一第三氧化层，位于该第二氧化层上，该第三氧化层含有一第五元素及不同于该第五元素的一第六元素，该第五元素是选自该第一元素群中的一种元素，而该第六元素是选自该第二元素群中的一种元素，该第二氧化层内的该第三元素的原子浓度大于该第一氧化层内的该第一元素的原子浓度，且该第二氧化层内的该第三元素的该原子浓度大于该第三氧化层内的该第五元素的原子浓度；以及一上电极，位于该第三氧化层上。

【技术特征摘要】
2017.11.17 US 62/587,570;2018.02.14 US 15/896,1341.一种半导体装置结构，包括︰一半导体基底；一下电极，位于该半导体基底上；一第一氧化层，位于该下电极上，该第一氧化层含有一第一元素及不同于该第一元素的一第二元素，该第一元素是选自该第一元素群中的一种元素，该第一元素群包括：铝、硅、钽、钇及钒，而该第二元素是选自一第二元素群中的一种元素，该第二元素群包括：锆、铪、钛、镧及钽；一第二氧化层，位于该第一氧化层上，该第二氧化层含有一第三元素及不同于该第三元素的一第四元素，该第三元素是选自该第一元素群中的一种元素，而该第四元素是选自该第二元素群中的一种元素；一第三氧化层，位于该第二氧化层上，该第三氧化层含有一第五元素及不同于该第五元素的一第六元素，该第五元素是选自该第一元素群中的一种元素，而该第六元素是选自该第二元素群中的一种元素，该第二氧化层内的该第三元素的原子浓度大于该第一氧化层内的该第一元素的原子浓度，且该第二氧化层内的该第三元素的该原子浓度大于该第三氧化层内的该第五元素的原子浓度；以及一上电极，位于该第三氧化层上。2.如权利要求1所述的半导体装置结构，其中，该第一元素、该第三元素及该第五元素为相同元素且是选自该第一元素群中的一种元素。3.如权利要求1所述的半导体装置结构，其中，该第一元素、该第三元素及该第五元素中至少二者为不同元素且是选自该第一元素群中的二种或二种以上的元素。4.一种半导体装置结构，包括︰一半导体基底；一下电极，位于该半导体基底上；一存储部件，位于该下电极上；以及一上电极；其中，该存储部件包括：一第一可变电阻区，位于该下电极上；一第二可变电阻区，位于该第一可变电阻区上；以及一第三可变电阻区，位于该第二可变电阻区上；该第一可变电阻区、该第二可变电阻区及该第三可变电阻区的任一者由含一第一元素及一第二元素的氧化材料形成，该第一元素与氧的键合强度大于该第二元素与氧的键合强度，该第二可变电阻区中该第一元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：金海光，林杏莲，吴启明，蔡正原，
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