具有横向偏移的BEVA/TEVA的RRAM单元结构制造技术

本发明专利技术涉及一种具有轴偏移或横向偏移的顶电极通孔（TEVA）和底电极通孔（BEVA）的电阻式随机存取存储器（RRAM）单元架构。具有同轴的TEVA和BEVA的传统RRAM单元能够引起高接触电阻变化率。本发明专利技术中的轴偏移的TEVA和BEVA促使TEVA远离RRAM单元上方的绝缘层，这样能够提高接触电阻变化率。本发明专利技术也涉及一种具有矩形RRAM单元的存储器件，该RRAM单元具有能够降低形成电压且提高数据保持的较大区域。本发明专利技术还公开了具有横向偏移的BEVA/TEVA的RRAM单元结构。

【技术实现步骤摘要】
具有横向偏移的BEVA/TEVA的RRAM单元结构
本专利技术涉及半导体
，更具体地，涉及具有横向偏移的BEVA/TEVA的RRAM单元结构。
技术介绍
非易失性存储器用于各式各样的商业和军用电子器件和设备中。嵌入式闪存存储器件用于将数据和可执行程序保存在集成芯片中。随着集成芯片的功能性增加，对更大存储容量的需求也增加，这就使得集成芯片的设计者和制造商必须提高可用存储容量，同时还要降低集成芯片的尺寸和功耗。为了实现这个目标，在过去的几十年里，已经明显地缩小了存储单元组件的尺寸。由于将工艺技术转移到较小的单元尺寸中，所以，对于嵌入式闪存存储来说，集成浮栅和高k金属栅极变得复杂且昂贵。由于简单的结构和涉及CMOS逻辑兼容工艺技术，所以电阻式随机存取存储器（RRAM）是用于下一代非易失性存储器技术的一个有前景的候选者。RRAM单元是夹在顶电极和底电极之间的金属氧化物材料。然而，传统的RRAM单元能够在顶电极通孔处引起高的接触电阻变化率。本专利技术目的在于降低接触电阻变化率、减小形成电压以及提高数据保持。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种电阻式随机存取存储器（RRAM）器件，包括：电阻式随机存取存储器（RRAM）单元，具有第一表面和第二表面；第一导电互连件，在第一位置处与所述第一表面邻接；以及第二导电互连件，在第二位置处与所述第二表面邻接，其中，所述第一位置和所述第二位置彼此横向偏移。在可选实施例中，所述RRAM单元包括：可变电阻式介电层，具有顶面和底面；顶电极，设置在所述可变电阻式介电层的上方且与所述顶面邻接；底电极，设置在所述可变电阻式介电层的下方且与所述底面邻接；顶电极通孔（TEVA），与所述顶电极邻接；以及，底电极通孔（BEVA），与所述底电极邻接。在可选实施例中，所述TEVA与所述第一导电互连件相对应且设置在所述第一位置，并且，所述BEVA与所述第二导电互连件结构相对应且设置在所述第二位置，所述第一位置和所述第二位置彼此横向偏移。在可选实施例中，所述RRAM器件还包括：半导体区，包括设置在形成于所述半导体区上方的极低k介电层内的金属；介电保护层，具有位于所述金属上方的开口区，其中，所述介电保护层的侧壁终止于所述金属上方的圆形端；绝缘层，与位于所述开口区上方的所述顶电极邻接；以及，间隔件，位于所述顶电极的每一侧。在可选实施例中，所述底电极通孔（BEVA）位于所述介电保护层上方的限定区的上方，以浸渍的方式遵循所述介电保护层的所述圆形端的形状，且位于与所述半导体区中的所述金属相接触的所述开口区的上方；所述底电极设置在所述BEVA的整个上方；所述可变电阻式介电层设置在所述BE的整个上方；所述顶电极位于所述可变电阻式介电层上方的限定区的上方；以及，所述TEVA位于与所述开口区和所述绝缘层横向偏移的位置处。在可选实施例中，所述RRAM单元包括构成一个区域的长度尺寸和宽度尺寸，并且，上覆导电互连件和下伏导电互连件设置在所述区域内。在可选实施例中，所述RRAM单元的形状为矩形。在可选实施例中，所述顶电极包括氮化钽（TaN）或钛（Ti），所述底电极包括氮化钛（TiN），所述TEVA包括铜（Cu），所述BEVA包括TaN，所述可变电阻式介电层包括氧化铪（HfO），所述间隔件包括氮化硅（SiN），以及所述绝缘层包括氮氧化硅（SiON）。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种电阻式随机存取存储器（RRAM）器件，包括：半导体主体，具有被沟道区水平分隔开的源极区和漏极区；栅极结构，连接至所述沟道区；第一接触件和第二接触件，分别从所述漏极区和所述源极区向上延伸；第一导电互连件，形成在所述第一接触件的上方且电连接至所述第一接触件；电阻式随机存取存储器（RRAM）单元，形成在所述第一导电互连件的上方且具有第一表面和第二表面，其中，所述第一表面在第一位置处连接至所述第一导电互连件；以及第二导电互连件，形成在所述RRAM单元的上方且在第二位置处与所述第二表面邻接，其中，所述第一位置和所述第二位置彼此横向偏移。在可选实施例中，所述栅极结构连接至字线。在可选实施例中，所述栅极结构包括形成在栅极电介质上方的多晶硅栅电极，所述栅极电介质将所述栅电极与所述沟道区电隔离。在可选实施例中，一个或多个金属接触件和一个或多个金属接触通孔存在于所述源极区和所述第二接触件之间以及所述漏极区和所述第一接触件之间。在可选实施例中，所述源极区连接至源极线，且所述漏极区连接至位线。在可选实施例中，所述源极区和所述漏极区具有第一导电率且所述半导体主体具有第二导电率。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种形成电阻式随机存取存储器（RRAM）器件的方法，包括：在第一位置形成与RRAM单元的第一表面邻接的上覆导电互连件；以及在第二位置形成与所述RRAM单元的第二表面邻接的下伏导电互连件，其中，所述第一位置和所述第二位置彼此横向偏移。在可选实施例中，所述RRAM单元包括半导体区、介电保护层、底电极通孔（BEVA）、底电极（BE）、可变电阻式介电层以及顶电极（TE），其中所述半导体区包括设置在极低k介电层内的金属层。在可选实施例中，所述方法还包括：在所述顶电极的上方形成抗反射层；光刻图案化和蚀刻所述顶电极（TE）；在所述半导体主体的整个上方沉积间隔件材料层；蚀刻所述间隔件材料层以在所述顶电极的每一侧形成间隔件、以及露出两端位置上的所述可变电阻式介电层；光刻图案化和蚀刻堆叠件，所述堆叠件包括所述可变电阻式介电层、底电极和所述BEVA；以及，形成与所述TE邻接的顶电极通孔（TEVA）。在可选实施例中，在蚀刻所述顶电极之后，在所述顶电极的上方保留所述抗反射层的一部分。在可选实施例中，所述顶电极通孔横向偏移于所述抗反射层的所述一部分。在可选实施例中，在蚀刻所述顶电极期间，完全去除所述抗反射层。附图说明图1A示出了根据本专利技术的电阻式随机存取存储器（RRAM）器件的一些实施例的顶视图。图1B示出了根据本专利技术一些实施例的图1A中RRAM器件的RRAM单元中的一个的截面图。图2示出了根据本专利技术的用于形成RRAM器件的方法的一些实施例的流程图。图3示出了根据本专利技术的用于在RRAM单元上形成顶电极通孔的方法的一些实施例的流程图。图4示出了根据本专利技术的存储单元上的横向偏移的顶电极通孔（TEVA）和底电极通孔（BEVA）的一些实施例的截面图。图5A-图5D示出了根据本专利技术的横向偏移结构和非横向偏移结构的一些实施例。图6示出了根据本专利技术的具有横向偏移TEVA和BEVA的RRAM器件的一些实施例的截面图。图7A-图7F示出了根据本专利技术的形成TEVA的方法的截面图的实施例。图8示出了具有邻接顶电极的无绝缘材料的横向偏移的TEVA和BEVA的RRAM器件的一些实施例的截面图。具体实施方式参见附图作出本文的描述，其中，在整篇描述中，相同的参考数字通常用于表示相同的元件，并且，无需按比例绘制不同结构。在以下描述中，为了说明的目的，给出很多具体说明以便理解。然而，对于本领域的技术人员，根据较少程度的这些具体说明就可实施本文的一个或多个方面是显而易见的。在其他情况下，以框图的形式示出了已知结构和器件以便理解。RRAM单元包括两个电极，这两个电极具有设置在两个电极之间的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻式随机存取存储器（RRAM）器件，包括：电阻式随机存取存储器（RRAM）单元，具有第一表面和第二表面；第一导电互连件，在第一位置处与所述第一表面邻接；以及第二导电互连件，在第二位置处与所述第二表面邻接，其中，所述第一位置和所述第二位置彼此横向偏移。

【技术特征摘要】
2013.09.30 US 14/041,5141.一种电阻式随机存取存储器(RRAM)器件，包括：电阻式随机存取存储器(RRAM)单元，具有第一表面和第二表面；顶电极通孔，在第一位置处与所述第一表面邻接；以及底电极通孔，在第二位置处与所述第二表面邻接，其中，所述第一位置和所述第二位置彼此横向偏移；其中，所述电阻式随机存取存储器单元包括顶电极和抗反射层，所述顶电极具有位于所述顶电极上方的凹陷，所述顶电极通孔位于所述顶电极的一侧，所述抗反射层设置在所述顶电极的上方的所述凹陷中但不同于所述顶电极通孔的位置的位置处。2.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器器件，其中，所述电阻式随机存取存储器单元包括：可变电阻式介电层，具有顶面和底面；所述顶电极，设置在所述可变电阻式介电层的上方且与所述顶面邻接；底电极，设置在所述可变电阻式介电层的下方且与所述底面邻接；其中，所述顶电极通孔与所述顶电极邻接，所述底电极通孔与所述底电极邻接。3.根据权利要求2所述的电阻式随机存取存储器器件，还包括：半导体区，包括设置在形成于所述半导体区上方的极低k介电层内的金属；介电保护层，具有位于所述金属上方的开口区，其中，所述介电保护层的侧壁终止于所述金属上方的圆形端；绝缘层，与位于所述开口区上方的所述顶电极邻接；以及间隔件，位于所述顶电极的每一侧。4.根据权利要求3所述的电阻式随机存取存储器器件，其中：所述底电极通孔位于所述介电保护层上方的限定区的上方，以浸渍的方式遵循所述介电保护层的所述圆形端的形状，且位于与所述半导体区中的所述金属相接触的所述开口区的上方；所述底电极设置在所述底电极通孔的整个上方；所述可变电阻式介电层设置在所述底电极的整个上方；所述顶电极位于所述可变电阻式介电层上方的限定区的上方；以及所述顶电极通孔位于与所述开口区和所述绝缘层横向偏移的位置处。5.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器器件，其中，所述电阻式随机存取存储器单元包括构成一个区域的长度尺寸和宽度尺寸，并且，所述顶电极通孔和所述底电极通孔设置在所述区域内。6.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器器件，其中，所述电阻式随机存取存储器单元的形状为矩形。7.根据权利要求3所述的电阻式随机存取存储器器件，其中，所述顶电极包括氮化钽TaN或钛Ti，所述底电极包括氮化钛TiN，所述顶电极通孔包括铜Cu，所述底电极通孔包括TaN，所述可变电阻式介电层包括氧化铪HfO，所述间隔件包括氮化硅SiN，以及所述绝缘层包括氮氧化硅SiON。8.一种电阻式随机存取存储器(RRAM)器件，包括：半导体主体，具有被沟道区水平分隔开的源极区和漏极区；栅极结构，连接至所述沟道区；第一接触件和第二接触件，分别从所述漏极区和所述源极区向上延伸；底电极通孔，形...

【专利技术属性】
技术研发人员：张至扬，朱文定，涂国基，廖鈺文，陈侠威，杨晋杰，石昇弘，游文俊，
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