电阻型随机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型随机存储器，包括：层间介电层、金属层、NDC层、第一电极层、电阻层和第二电极层；所述第一电极层与所述电阻层的第一接触面呈立体结构；所述第一接触面的中部呈水平状，并沿四周向竖直方向斜向延伸；所述电阻层与所述第二电极层的第二接触面呈立体结构；所述第二接触面的中部呈水平状，并沿四周向竖直方向斜向延伸。沿四周向竖直方向斜向延伸。沿四周向竖直方向斜向延伸。

【技术实现步骤摘要】
电阻型随机存储器及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种电阻型随机存储器(RRAM)及其制造方法。

技术介绍

[0002]电阻型随机存储器(RRAM)是一种非挥发性随机存取存储器，以改变固态材料的电阻运作。由于其运行速度快、功耗低、及扩展性好在近几年得到了广泛关注。其主要由一个上电极、一个下电极以及一个电阻层构成，通过控制电压，可改变电阻层中导电丝的形态，形成高阻态与低阻态以储存信息。
[0003]RRAM的性能与电阻层和电极层的接触面积正相关。传统的RRAM结构为平面式结构，如公开文献CN109411602A。在该结构下，随着接触面积的提高，RRAM结构所占空间也会同比例的提高。但随着半导体器件尺度的减小，不能无限制增加RRAM所占空间。因此面临着如何在有限的空间下提高RRAM性能的技术问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，能在有限的空间下提高电阻层和电极层的接触面积，进而提高RRAM性能，本专利技术提供一种电阻型随机存储器，包括：
[0005]层间介电层、金属层、NDC层、第一电极层、电阻层和第二电极层；
[0006]所述第一电极层与所述电阻层的第一接触面呈立体结构；所述第一接触面的中部呈水平状，并沿四周向竖直方向斜向延伸；所述电阻层与所述第二电极层的第二接触面呈立体结构；所述第二接触面的中部呈水平状，并沿四周向竖直方向斜向延伸。
[0007]优选地，所述竖直方向斜向延伸的方向向上；所述第二接触面的中部高于所述第一接触面的中部；所述第二接触面的中部小于所述第一接触面的中部。
[0008]优选地，所述竖直方向斜向延伸的方向向下；所述第二接触面的中部高于所述第一接触面的中部；所述第二接触面的中部大于所述第一接触面的中部。
[0009]优选地，所述层间介电层由介电材料构成，所述介电材料为低介电常数材料。
[0010]优选地，所述第一电极层的材料为氮化钽。所述第二电极层的材料与所述第一电极层的材料相同。
[0011]本专利技术还提供一种制造电阻型随机存储器的制造方法，包括：
[0012]步骤S1，在所述NDC层刻蚀通孔，沉积所述第一电极层；
[0013]步骤S2，通过化学研磨去除所述NDC层上部的材料；
[0014]步骤S3，在所述层间介电层刻蚀出立体结构；
[0015]步骤S4，依次沉积所述第一电极层、所述电阻层和所述第二电极层；
[0016]步骤S5，通过化学研磨使所述层间介电层、所述第一电极层、所述电阻层和所述第二电极层的上表面齐平。
[0017]本专利技术还提供另一种制造电阻型随机存储器的制造方法，包括：
[0018]步骤T1，在所述NDC层刻蚀通孔，沉积所述第一电极层；
[0019]步骤T2，通过化学研磨磨去一定厚度的所述第一电极层；
[0020]步骤T3，通过刻蚀形成所述第一电极层的立体结构；
[0021]步骤T4，依次沉积所述电阻层和所述第二电极层；
[0022]步骤T5，通过化学研磨磨去一定厚度的所述第二电极层；
[0023]步骤T6，通过刻蚀形成所述第二电极层的立体结构。
[0024]本专利技术的电阻型随机存储器与先有技术相比，由于所述第一电极层与所述电阻层的第一接触面呈立体结构，所述电阻层与所述第二电极层的第二接触面呈立体结构；因此可以在不提高电阻型随机存储器宽度的情况下，提高电阻层和电极层的接触面积，进而提高RRAM的性能。
附图说明
[0025]图1为实施例1的电阻型随机存储器结构示意图；
[0026]图2为实施例2的电阻型随机存储器结构示意图。
具体实施方式
[0027]实施例1
[0028]如图1所示，本实施例的电阻型随机存储器包括：层间介电层101，金属层102，NDC层103，第一电极层104，电阻层105和第二电极层106。
[0029]第一电极层104与电阻层105的第一接触面呈立体结构；第一接触面的中部呈水平状，并沿四周向竖直方向斜向延伸。在本实施例中延伸方向向上，第一接触面的中部低于四周。
[0030]电阻层105与第二电极层106的第二接触面呈立体结构；第二接触面的中部呈水平状，并沿四周向竖直方向斜向延伸。在本实施例中延伸方向向上，第二接触面的中部低于四周。第二接触面的中部高于第一接触面的中部，第二接触面的中部小于第一接触面的中部。
[0031]层间介电层101由介电材料构成，如氧化硅(silicon oxide)、氮化硅(silicon nitride)、氮氧化硅(silicon oxynitride)等低介电常数材料。也可以包含多层不同的介电材料。层间介电层101可由沉积工艺，例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)等工艺形成。
[0032]NDC层103为氮掺杂碳化硅层(N Doped SiC，NDC)，NDC层覆盖底部对应的金属层102并作为金属扩散的阻挡层。
[0033]第一电极层104在本实施例中示例性地为氮化钽(TaN)，第一电极层104可由沉积工艺形成。在沉积第一电极层104前，先在NDC层103刻蚀通孔，然后沉积第一电极层104，并通过化学研磨去除NDC层103上部的材料。随后进一步在层间介电层101刻蚀出立体结构，该立体结构中部呈水平状，并沿四周向竖直向上的方向斜向延伸。接着按次序继续沉积第一电极层104、电阻层105和第二电极层106。最后通过化学研磨使层间介电层101、第一电极层104，电阻层105和第二电极层106的上表面齐平。
[0034]电阻层105材料层在本实施例中示例性地为氧化钽(TaO)，例如采用钽加氧离子注入形成的结构。
[0035]第二电极层106为与第一电极层104相同的材料。第二电极层106上部与顶部金属层接触(图1中未示出)。
[0036]实施例2
[0037]如图2所示，本实施例的电阻型随机存储器包括：层间介电层201，金属层202，NDC层203，第一电极层204，电阻层205和第二电极层206。
[0038]第一电极层204与电阻层205的第一接触面呈立体结构；第一接触面的中部呈水平状，并沿四周向竖直方向斜向延伸。在本实施例中延伸方向向下，第一接触面的中部高于四周。
[0039]电阻层205与第二电极层206的第二接触面呈立体结构；第二接触面的中部呈水平状，并沿四周向竖直方向斜向延伸。在本实施例中延伸方向向下，第二接触面的中部高于四周。第二接触面的中部高于第一接触面的中部，第二接触面的中部大于第一接触面的中部。
[0040]层间介电层201，金属层202，NDC层203，第一电极层204，电阻层205和第二电极层206的材料同实施例1，此处不再赘述。制造工艺略有不同，不同处在于，先在NDC层刻蚀通孔，然后沉积第一电极层204；接着通过化学研磨磨去一定厚度的第一电极层204，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电阻型随机存储器，其特征在于，包括：层间介电层、金属层、NDC层、第一电极层、电阻层和第二电极层；所述第一电极层与所述电阻层的第一接触面呈立体结构；所述第一接触面的中部呈水平状，并沿四周向竖直方向斜向延伸；所述电阻层与所述第二电极层的第二接触面呈立体结构；所述第二接触面的中部呈水平状，并沿四周向竖直方向斜向延伸。2.如权利要求1所述的电阻型随机存储器，其特征在于：所述竖直方向斜向延伸的方向向上；所述第二接触面的中部高于所述第一接触面的中部；所述第二接触面的中部小于所述第一接触面的中部。3.如权利要求1所述的电阻型随机存储器，其特征在于：所述竖直方向斜向延伸的方向向下；所述第二接触面的中部高于所述第一接触面的中部；所述第二接触面的中部大于所述第一接触面的中部。4.如权利要求1所述的电阻型随机存储器，其特征在于：所述层间介电层由介电材料构成，所述介电材料为低介电常数材料。5.如权利要求1所述的电阻型随机存储器，其特征在于：所述第一电极层的材料为氮化钽。...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾嘉华，张武志，曹亚民，周维，王艳生，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：