用于RRAM技术的金属接合方法技术

本发明专利技术实施例涉及具有接触RRAM(电阻式随机存取存储器)器件的上电极的互连线的集成电路，以及形成方法。在一些实施例中，集成电路包括具有设置于下电极和上电极之间的介电数据存储层的RRAM器件。互连线接触上电极的上表面，并且互连通孔布置在互连线上。互连通孔从互连线的一个或多个最外侧壁回缩。互连线具有相对大的尺寸，其提供互连线和上电极之间的良好电连接，从而增加RRAM器件的工艺窗口。本发明专利技术实施例涉及用于RRAM技术的金属接合方法。

Metal bonding method for RRAM Technology

Embodiments of the present invention relate to an integrated circuit of an interconnect line with an upper electrode of a contact RRAM (resistive random access memory) device and a method of forming the same. In some embodiments, the integrated circuit includes a RRAM device having a dielectric data storage layer disposed between the lower electrode and the upper electrode. The interconnect surface contact electrode, and interconnect holes are arranged on the interconnect lines. From the interconnect interconnect via one or more of the lateral wall of retraction. The interconnect has a relatively large size, which provides a good electrical connection between the interconnect and the upper electrode, thus increasing the process window of the RRAM device. The embodiment of the invention relates to a metal joining method for RRAM technology.

【技术实现步骤摘要】
用于RRAM技术的金属接合方法
本专利技术实施例涉及用于RRAM技术的金属接合方法。
技术介绍
许多现代电子器件包含配置为存储数据的电子存储器。电子存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器。易失性存储器在通电时存储数据，而非易失性存储器能够在去除电源时存储数据。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种有前景的候选。RRAM结构简单、占用单元面积小、开关电压低、开关速度快、与CMOS制造工艺兼容。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，提供了一种集成芯片，包括：电阻式随机存取存储(RRAM)器件，布置在衬底上方并包括设置在下电极和上电极之间的介电数据存储层；上互连线，接触所述上电极的上表面；以及互连通孔，布置在所述上互连线上，其中，所述互连通孔从所述上互连线的一个或多个最外侧壁回缩。根据本专利技术的另一实施例，还提供了一种集成芯片，包括：下互连结构，被布置在衬底上方的第一层间介电(ILD)层围绕；电阻随机存取存储(RRAM)器件，布置在所述下互连结构上方并且被第二层间介电层围绕，其中，所述电阻式随机存取存储器件包括设置在下电极和上电极之间的介电数据存储层；以及上互连线，接触所述上电极的上表面，其中，所述上互连线延伸超出所述电阻式随机存取存储器件的相对最外侧壁。根据本专利技术的又一实施例，还提供了一种形成集成芯片的方法，包括：在衬底上方的第一层间介电(ILD)层内形成下互连结构；在所述下互连结构上方形成电阻式随机存取存储器件；在所述电阻式随机存取存储器件上方形成第二层间介电层；图案化所述第二层间介电层以限定从所述第二层间介电层的上表面延伸至所述电阻式随机存取存储器件的上表面的腔；以及在所述第二层间介电层中的所述腔内形成延伸超出所述电阻式随机存取存储器件的相对侧壁的上互连线。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳地理解本专利技术的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。图1示出包括电阻式随机存取存储(RRAM)器件的集成芯片(IC)的一些实施例的截面图，该RRAM器件具有接触上面的互连线的上电极。图2示出具有RRAM器件的IC的一些额外实施例的截面图，该RRAM器件具有接触上面的互连线的上电极。图3示出具有包括RRAM器件的RRAM单元的IC的一些额外实施例的截面图，该RRAM器件具有接触上面的互连线的上电极。图4示出具有包括RRAM器件的RRAM单元的IC的一些可选实施例的截面图，该RRAM器件具有接触上面的互连线的上电极。图5示出具有RRAM器件的IC的一些额外实施例的截面图，该RRAM器件具有接触上面的金属互连线的上电极。图6至图12示出形成包括RRAM器件的IC的方法的截面图的一些实施例，该RRAM器件具有接触上面的互连线的上电极。图13示出形成包括RRAM器件的IC的方法的一些实施例的流程图，该RRAM器件具有接触上面的互连线的上电极。图14至图21示出形成包括RRAM器件的IC的方法的一些可选实施例的截面图，该RRAM器件具有接触上面的互连线的上电极。图22示出形成包括RRAM器件的IC的方法的一些可选实施例的流程图，该RRAM器件具有接触上面的互连线的上电极。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为了便于描述，在此可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相对术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在此使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。电阻式随机存取存储器(RRAM)器件通常包括布置在设置于后段制程(BEOL)金属化堆叠件内的上导电电极和下导电电极之间的高k介电材料层。RRAM器件配置为基于电阻状态之间的可逆切换的工艺操作。通过选择性地形成穿过高k介电材料层的导电细丝来确保这种可逆切换。例如，可以通过对导电电极施加电压来形成延伸穿过高k介电材料层的导电细丝来使通常是绝缘的高k介电材料层导电。具有第一(例如，高)电阻状态的RRAM器件对应于第一数据值(例如，逻辑'0')，并且具有第二(例如，低)电阻状态的RRAM器件对应于第二数据值(例如，逻辑“1”)。通常，RRAM器件具有接触上面的互连通孔(其从上电极的最外侧壁回缩)的上电极。然而，通过按比例缩小RRAM器件的上电极，RRAM器件变小，技术节点的部件尺寸减小。随着上电极的尺寸变小，RRAM器件的工艺窗口变小，并且将互连通孔准确地接合到上电极上变得更加难。例如，随着上电极的尺寸减小，与上电极的尺寸相比，作为百分比，重叠和临界尺寸(CD)公差的大小变得更大。将互连通孔接合到上电极上的误差可能导致上电极和互连通孔之间的差的电连接。差的电连接可能导致高电阻连接甚至器件故障。本专利技术涉及具有接触RRAM(电阻式随机存取存储器)器件的上电极的互连线的集成电路，以及形成方法。在一些实施例中，集成芯片包括布置在衬底上方的RRAM器件。RRAM器件具有布置在下电极和上电极之间的介电层。互连线接触上电极。互连通孔布置在互连线上并且从互连线的一个或多个最外侧壁回缩。互连线具有相对大的尺寸，其提供互连线和上电极之间的良好电连接，从而增加RRAM器件的工艺窗口。图1示出包括电阻式随机存取存储器(RRAM)器件的集成芯片(IC)100的一些实施例的截面图，该RRAM具有接触上面的互连线的上电极。集成芯片100包括设置在位于衬底102上方的介电结构104内的RRAM器件108。介电结构104包括围绕多个互连层的多个堆叠的层间介电(ILD)层104a-104c。RRAM器件108包括下电极110、布置在下电极110上方的介电数据存储层112和布置在介电数据存储层112上方的上电极114。下电极110包括导电材料，介电数据存储层112包括具有可变电阻的介电材料，并且上电极114包括导电材料。在布置在介电结构104内的下互连结构106上方布置RRAM器件108。RRAM器件108具有从下互连结构106的侧壁横向偏移的侧壁。在一些实施例中，RRAM器件108可以超出下互连结构106的侧壁延伸第一距离d1(例如，当下互连结构是互连通孔时)。在其他实施例(未示出)中，RRAM器件108可以从下互连结构106的侧壁回缩(例如，当下互连结构是互连线时)。在RRAM器件108上方布置上互连线116。上互连线116超出RRAM器件108的相对侧壁横向延伸第二距离d2。在一些实施例中，上互连线11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成芯片，包括：电阻式随机存取存储(RRAM)器件，布置在衬底上方并包括设置在下电极和上电极之间的介电数据存储层；上互连线，接触所述上电极的上表面；以及互连通孔，布置在所述上互连线上，其中，所述互连通孔从所述上互连线的一个或多个最外侧壁回缩。

【技术特征摘要】
2016.04.27 US 62/328,215;2017.02.24 US 15/442,1741.一种集成芯片，包括：电阻式随机存取存储(RRAM)器件，布置在衬底上方并包括设置在下电极和上电极之间的介电数据存储层；上互连线，接触所述上电极的上表面；以及互连通孔，布置在所述上互连线上，其中，所述互连通孔从所述上互连线的一个或多个最外侧壁回缩。2.根据权利要求1所述的集成芯片，其中，所述上互连线延伸超出所述电阻式随机存取存储器件的相对最外侧壁。3.根据权利要求1所述的集成芯片，还包括：布置在所述衬底上方的第一互连线，位于从所述上互连线横向偏移的位置处，其中，所述第一互连线具有比所述上互连线的高度大的高度。4.根据权利要求1所述的集成芯片，还包括：布置在所述衬底上方的第一互连线，位于从所述上互连线横向偏移的位置处，其中，所述第一互连线具有比所述上互连线的高度小的高度。5.根据权利要求1所述的集成芯片，其中，所述上互连线包括导电芯和沿着所述导电芯的下表面和侧壁布置的一个或多个衬垫层。6.根据权利要求1所述的集成芯片，其中，所述上互连线在所述电阻式随机存取存储器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈侠威，张至扬，杨晋杰，杨仁盛，涂国基，朱文定，廖钰文，
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