阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置，该阻变随机存储器存储单元包括：提供半导体衬底，在半导体衬底上形成图形化的第一电极材料层；在第一电极材料层的侧壁上依次形成阻变材料层和第二左电极材料层；在所述半导体衬底形成第一层间介电层，所述第一层间介电层覆盖所述第二电极材料层的侧壁；沿第一方向对述第一电极材料层、阻变材料层和第二左电极材料层进行切割，以形成多个间隔的阻变随机存储器存储单元。该阻变随机存储器存储单元具有改善的工作窗口和存储密度，因而具有更高的存储密度和更低的成本，以及更好地性能。该阻变随机存储器存储单元的制作方法可以提高器件存储密度和工作窗口。该电子装置具有类似的优点。

【技术实现步骤摘要】
阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置。
技术介绍
阻变随机存储器(RRAM)是一种基于阻值变化来记录存储数据信息的非易失性存储器(NVM)器件。近年来，NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特点，在存储器的发展当中占据着越来越重要的地位。硅基flash存储器作为传统的NVM器件，已被广泛投入到可移动存储器的应用当中。但是，工作寿命、读写速度的不足，写操作中的高电压及尺寸无法继续缩小等瓶颈已经从多方面限制了flash存储器的进一步发展。作为替代，多种新兴器件作为下一代NVM器件得到了业界广泛的关注，这其中包括铁电随机存储器(FeRAM)、磁性随机存储器(MRAM)、相变随机存储器(PCRAM)、导电桥接随机存储器(CBRAM)等。导电桥接随机存储器(CBRAM)的原理是导电细丝处于固态电解质/金属氧化物中(写入)或通过施加的偏置电压使导电细丝破裂(擦除)。如铜和银一样可氧化的电极提供了组成绝缘电解质中导电细丝的金属离子的来源，例如使用银阳极来存储离子，锗硫化物玻璃作为电解质，阴极则是惰性钨材料。如图1A和图1B导电桥接随机存储器的存储单元100的一般包括下电极10、电介质开关层11和上电极12，导电桥接随机存储单元及存储器一般采用十字交叉结构(crossbar)，示例性地，下电极沿10纵向布置，上电极12沿横向布置，二者交叉的地方在二者之间形成电介质开关层11。目前导电桥接随机存储器的研究主要集中在使固态电解质/金属氧化物或电介质开关层呈现多种电阻状态，例如呈现三种电阻状态(高阻态、低阻态和中间阻态)，从而使导电桥接随机存储器实现多电平，进而提高存储密度。然而，目前的导电桥接随机存储单元(cell)并不能很好地实现多电平，使得导电桥接随机存储器存储密度难以提高。因此，需要提出一种新的阻变随机存储器存储单元及其制作方法、电子装置，以解决上述问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对现有技术的不足，本专利技术提出一种阻变随机存储器存储单元及其制作方法，可以改善了工作窗口和存储密度，进而实现了更高的存储密度和更低的成本，以及更好地性能。本专利技术一方面提供一种阻变随机存储器存储单元的制作方法，其包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成图形化的第一电极材料层；在所述图形化的第一电极材料层的侧壁上依次形成阻变材料层和第二电极材料层；在所述半导体衬底上形成第一层间介电层，所述第一层间介电层覆盖所述第二电极材料层的侧壁；沿第一方向对所述第一电极材料层、阻变材料层和第二电极材料层进行切割，以形成多个间隔的阻变随机存储器存储单元，其中，所述阻变随机存储器存储单元包括第一电极，分别位于所述第一电极两侧的第二左电极和，所述第一电极由切割后剩余的所述第一电极材料层构成，所述第二左电极、第二右电极均由切割后剩余的所述第二电极材料层构成，所述第一阻变层、第二阻变层均由切割后剩余的所述阻变材料层构成第二右电极，以及位于所述第一电极和第二左电极之间的第一阻变层，和位于所述第一电极和第二右电极之间的第二阻变层。优选地，还包括：形成覆盖所述第一层间介电层和阻变随机存储器存储单元的第二层间介电层；在所述第二层间介电层中形成分别与所述第一电极、第二左电极和第二右电极的电性连接的互连线。优选地，用于与所述第二左电极连接的互连线沿第二方向延伸，以使在所述第二方向上位于同一直线上的第二左电极彼此电性连接，用于与所述第二右电极连接的互连线沿第二方向延伸，以使在所述第二方向上位于同一直线上的第二右电极彼此电性连接，其中，所述第二方向与所述第一方向垂直。优选地，在所述第一方向上相邻的阻变随机存储器存储单元的相邻的第二左电极和第二右电极电性连接。优选地，所述第一电极、第一阻变层和第二左电极形成第一导电桥接结构；所述第一电极、第二阻变层和第二右电极形成第二导电桥接结构。本专利技术提出的阻变随机存储器存储单元的制作方法，通过形成三个电极和两个阻变层，形成了共用一个电极的两个阻变存储结构，因此通过控制三个电极上的电平可以在一个存储单元中实现四种状态，因此每个存储单元均可实现多电平，从而改善了工作窗口和存储密度，进而实现了更高的存储密度和更低的成本，以及更好地性能。本专利技术另一方面提供一种阻变随机存储器存储单元，其包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的第一电极，以及位于所述第一电极两侧的第二左电极和第二右电极，在所述第一电极和所述第二左电极之间形成有第一阻变层，在所述第一电极和第二右电极之间形成有第二阻变层；位于所述半导体衬底上的层间介电层，所述层间介电层覆盖所述第二左电极背向第一阻变层的侧壁，以及覆盖所述第二右电极背向第二阻变层的侧壁，其中，所述第一阻变层的电阻基于所述第一电极和第二左电极上的电平变化，所述第二阻变层的电阻基于所述第一电极和第二右电极上的电平变化。示例性地，所述第一电极、第一阻变层和第二左电极形成第一导电桥接结构；所述第一电极、第二阻变层和第二右电极形成第二导电桥接结构。示例性地，所述第一电极为钨、铜、银或氮化钛；所述第二左电极和第二右电极为氮化钛、银、铝或铂等。示例性地，所述第一阻变层和第二阻变层为二氧化铪、氧化铜、非晶硅等。本专利技术提出的阻变随机存储器存储单元，由于包括三个电极和两个阻变层，并形成了共用一个电极的两个阻变存储结构，因此通过控制三个电极上的电平可以实现四种电阻状态，因此每个存储单元均可实现多电平，从而改善了工作窗口和存储密度，进而实现了更高的存储密度和更低的成本，以及更好地性能。本专利技术再一方面提供一种电子装置，其包括如上所述的阻变随机存储器存储单元以及与所述阻变随机存储器存储单元的电子组件。本专利技术提出的电子装置，由于具有上述阻变随机存储器存储单元，因而具有类似的优点。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1A示出了目前一种阻变随机存储器存储单元示意俯视图；图1B示出了图1A所示的阻变随机存储器存储单元沿A-A方向的示意性剖视图；图2A示出了根据本专利技术一实施方式的阻变随机存储器存储单元示意俯视图；图2B示出了图2A所示的阻变随机存储器存储单元沿A-A方向的示意性剖视图；图3示出了根据本专利技术一实施方式的阻变随机存储器存储单元的制作方法的示意性步骤流程图；图4A～图10A示出了根据本专利技术一实施方式的阻变随机存储器存储单元的制作方法依次实施各步骤所获得器件的示意性剖面图；图4B～图10B示出了根据本专利技术一实施方式的阻变随机存储器存储单元的制作方法依次实施各步骤所获得半导体器件的示意性俯视图，其中图4A～图10A依次是图4B～图10B所示器件的剖面图；图11示出了根据本专利技术一实施方式的电子装置的示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阻变随机存储器存储单元的制作方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成图形化的第一电极材料层；在所述图形化的第一电极材料层的侧壁上依次形成阻变材料层和第二电极材料层；在所述半导体衬底上形成第一层间介电层，所述第一层间介电层覆盖所述第二电极材料层的侧壁；沿第一方向对所述第一电极材料层、阻变材料层和第二电极材料层进行切割，以形成多个间隔的阻变随机存储器存储单元，其中，所述阻变随机存储器存储单元包括位于第一电极，分别位于所述第一电极两侧的第二左电极和第二右电极，以及位于所述第一电极和第二左电极之间的第一阻变层，和位于所述第一电极和第二右电极之间的第二阻变层，所述第一电极由切割后剩余的所述第一电极材料层构成，所述第二左电极、第二右电极均由切割后剩余的所述第二电极材料层构成，所述第一阻变层、第二阻变层均由切割后剩余的所述阻变材料层构成。

【技术特征摘要】
1.一种阻变随机存储器存储单元的制作方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成图形化的第一电极材料层；在所述图形化的第一电极材料层的侧壁上依次形成阻变材料层和第二电极材料层；在所述半导体衬底上形成第一层间介电层，所述第一层间介电层覆盖所述第二电极材料层的侧壁；沿第一方向对所述第一电极材料层、阻变材料层和第二电极材料层进行切割，以形成多个间隔的阻变随机存储器存储单元，其中，所述阻变随机存储器存储单元包括位于第一电极，分别位于所述第一电极两侧的第二左电极和第二右电极，以及位于所述第一电极和第二左电极之间的第一阻变层，和位于所述第一电极和第二右电极之间的第二阻变层，所述第一电极由切割后剩余的所述第一电极材料层构成，所述第二左电极、第二右电极均由切割后剩余的所述第二电极材料层构成，所述第一阻变层、第二阻变层均由切割后剩余的所述阻变材料层构成。2.根据权利要求1所述的阻变随机存储器存储单元的制作方法，其特征在于，还包括：形成覆盖所述第一层间介电层和阻变随机存储器存储单元的第二层间介电层；在所述第二层间介电层中形成分别与所述第一电极、第二左电极和第二右电极的电性连接的互连线。3.根据权利要求2所述的阻变随机存储器存储单元的制作方法，其特征在于，用于与所述第二左电极连接的互连线沿第二方向延伸，以使在所述第二方向上位于同一直线上的第二左电极彼此电性连接，用于与所述第二右电极连接的互连线沿第二方向延伸，以使在所述第二方向上位于同一直线上的第二右电极彼此电性连接，其中，所述第二方向与所述第一方向垂直。4.根据权利要求2所述的阻变随机存储器存储单元的制作方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翼英，陈卓凡，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31