电阻式存储器器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及电阻式存储器器件及其制造方法。本文公开的示例性器件包括底部电极、位于底部电极上方的保形切换层和位于保形切换层上方的顶部电极。顶部电极包括位于保形切换层上方的保形导电材料层和位于保形导电材料层上方的导电材料。上方的导电材料。上方的导电材料。

【技术实现步骤摘要】
电阻式存储器器件及其制造方法


[0001]本公开一般地涉及集成电路的制造，更具体地涉及电阻式存储器器件的各种新颖实施例以及制造这种电阻式存储器器件的各种新颖方法。

技术介绍

[0002]在许多现代集成电路产品中，嵌入式存储器器件和逻辑电路(例如微处理器)形成在同一衬底或芯片上。这种存储器器件的一种形式是RRAM(电阻式随机存取存储器)器件。RRAM器件具有相对简单的结构，因为它通常包括位于底部电极和顶部电极之间的绝缘材料。绝缘材料通常被称为电阻切换层或简称为切换层，这是因为绝缘材料的电阻在施加外加电场时会发生变化。跨RRAM单元施加电压会使器件从高电阻状态改变为低电阻状态，反之亦然。高电阻状态通常表示低逻辑值(例如0)，而低电阻状态通常表示高逻辑值(例如1)。
[0003]在一个示例性工艺流程中，用于底部电极、切换层和顶部电极的材料依次沉积在金属化层(例如M1)上方，然后通过执行传统的掩蔽和蚀刻工艺操作进行图案化。在这样的蚀刻工艺中，已经观察到正被去除的材料可能以某种程度重新沉积到RRAM器件上，并且蚀刻工艺会损伤切换层，所有这些都会降低RRAM器件的性能。此外，在现有技术RRAM器件的至少一些版本中，到顶部电极的电连接布线是在随后的金属化层中完成的。例如，如果RRAM器件被制造为上表面与M2金属化层中金属线的上表面基本共面，则到RRAM顶部电极的电连接通常由形成在M3金属化层中的导电过孔/金属线实现。
[0004]本公开一般地涉及电阻式存储器器件的各种新颖实施例以及制造这种电阻式存储器器件的各种新颖方法。

技术实现思路

[0005]以下给出了本专利技术的简化
技术实现思路
以提供对本专利技术某些方面的基本理解。此
技术实现思路
不是对本专利技术的详尽概述。它不旨在识别本专利技术的关键或重要元素或描绘本专利技术的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一些概念，作为稍后讨论的更详细描述的前序。
[0006]一般而言，本公开涉及电阻式存储器器件的各种新颖实施例以及制造这种电阻式存储器器件的各种新颖方法。本文公开的一种示例性器件包括底部电极、位于所述底部电极上方的保形(conformal)切换层和位于所述保形切换层上方的顶部电极。在一个示例性示例中，所述顶部电极包括位于所述保形切换层上方的保形导电材料层和位于所述保形导电材料层上方的导电材料。
[0007]本文公开的一种示例性方法包括：形成存储器器件的底部电极；在所述底部电极上方形成至少一个绝缘材料层；在所述至少一个绝缘材料层中形成开口，其中所述开口暴露出所述底部电极的上表面的至少一部分；以及执行至少一个第一保形沉积工艺以在所述开口中和所述底部电极上方形成保形切换层。在一个示例中，所述方法还包括：执行至少一个第二保形沉积工艺以在所述开口中和所述保形切换层上方形成至少一个保形导电材料层；在所述开口中和所述至少一个保形导电材料层上方沉积导电材料；以及去除位于所述
开口外部和所述至少一个绝缘材料层的上表面上方的所述保形切换层、所述至少一个保形导电材料层和所述导电材料的部分。
附图说明
[0008]可以通过参考结合附图进行的以下描述来理解本公开，在附图中，相同的参考标号表示相同的元素，并且在附图中：
[0009]图1至图9示出了电阻式存储器器件的各种新颖实施例以及制造这种电阻式存储器器件的各种新颖方法。附图并非按比例绘制。
[0010]虽然本文公开的主题易于具有各种修改和替代形式，但是其具体实施例已经通过示例在附图中示出并且在本文中进行了详细描述。然而，应理解，本文对具体实施例的描述并非旨在将本专利技术限制为所公开的特定形式，而是相反地，其意图是涵盖落在由所附权利要求书限定的本专利技术的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。
具体实施方式
[0011]下面描述本专利技术的各种示例性实施例。为了清楚起见，在本说明书中没有描述实际实施方式的所有特征。当然，应当理解，在任何这样的实际实施例的开发中，必须做出许多特定于实施方式的决定来实现开发者的特定目标，例如遵守与系统有关和与行业有关的约束，这些约束从一种实施方式到另一实施方式都会有所不同。此外，将意识到，这些开发工作可能复杂且耗时，但是对受益于本公开的本领域普通技术人员而言仍将是例行的工作。
[0012]现在将参考附图描述本主题。在附图中示意性地描绘的各种结构、系统和装置仅出于解释的目的，以使本公开的内容不会被本领域技术人员公知的细节模糊。然而，包括附图是为了描述和解释本公开的说明性示例。在此使用的单词和短语应该被理解和解释为具有与相关领域的技术人员对这些单词和短语的理解一致的含义。并不旨在通过此处对术语或短语的一致使用来暗示术语或短语的特殊定义，即与本领域技术人员所理解的普通和惯常含义不同的定义。在术语或短语旨在具有特殊含义，即不同于本领域技术人员所理解的含义的情况下，这样的特殊定义将在说明书中以直接、明确地提供术语或短语的特殊定义的明确方式明确地阐述。
[0013]在完全阅读本申请之后，对于本领域技术人员而言将显而易见的是，本文公开的结构和方法可应用于各种各样的产品、独立的存储器产品、嵌入式存储器产品等。可以使用多种不同的材料并通过执行多种已知的工艺操作(例如化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、热生长工艺、旋涂技术等)来形成本文所述的各种组件、结构和材料层。这些各种材料层的厚度也可以根据特定应用而变化。参考附图，现在将更详细地描述本文公开的方法和器件的各种示例性实施例。
[0014]图1至图9示出了包括电阻式存储器器件101的集成电路产品100的各种新颖实施例以及制造这种存储器器件101的各种新颖方法。本领域技术人员在完全阅读本申请后将理解，本文描述的电阻式存储器器件101旨在本质上是通用的和代表性的。仅作为示例而非作为限制，本文描述的存储器器件101可以采用各种形式，具有各种不同的配置，并且可以包括不同的材料。例如，本文描述的存储器器件101可以是RRAM(电阻式随机存取存储器)器
件或ReRAM器件。这种存储器器件101包括某种形式的切换层，该切换层通常位于底部电极和顶部电极之间。在一些应用中，切换层的一些特性(例如电阻率)可通过向存储器器件101施加电荷而改变，并且这些改变的状态可以表示数字电路中的逻辑“1”或逻辑“0”。在任何情况下，可使用IC产品100上的感测电路感测存储器器件的电阻率，以确定特定存储器器件101是否表示逻辑“1”或逻辑“0”，并在IC产品100上的各种电路中使用该信息。用于切换层的特定材料可根据所制造的特定类型存储器器件而变化。此外，附图中示出的单个切换层旨在是代表性的，因为在现实世界的器件中，切换层可以包括多个材料层。因此，本说明书和所附权利要求书中对任何切换层的提及应被理解为涵盖任何形式的任何材料，这些材料可用于任何形式的电阻式存储器器件，该器件可以被操纵或改变以便于反映存储器器件的两个相反的逻辑状态。出于此处公开的主题的目的，存储器器件101将被示出为RRAM器件，但是本公开的主题不应被认为限于RRAM器件。
[0015]除了存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种器件，包括：底部电极；位于所述底部电极上方的保形切换层；以及位于所述保形切换层上方的顶部电极，所述顶部电极包括：位于所述保形切换层上方的保形导电材料层；以及位于所述保形导电材料层上方的导电材料。2.根据权利要求1所述的器件，其中所述保形切换层位于所述底部电极上并与其物理接触，所述保形导电材料层位于所述保形切换层上并与其物理接触，并且所述导电材料位于所述保形导电材料层上并与其物理接触。3.根据权利要求1所述的器件，其中所述保形导电材料层包括一种或多种导电材料的多个保形层。4.根据权利要求1所述的器件，其中所述器件是RRAM(电阻式随机存取存储器)器件。5.根据权利要求1所述的器件，其中所述底部电极包括金属、金属合金、铜、钨、铝、Pt、TiN或TaN中的一种，所述保形切换层包括金属氧化物、氧化铪、氧化钛、氧化钽、氧化镍、氧化锌、钛酸锌、氧化锰、氧化铝或氧化锆中的一种，所述保形导电材料层包括金属、金属合金、铜、钨、铝、Pt、TiN或TaN中的一种，所述导电材料包括金属、金属合金、铜、钨、铝、Pt、TiN或TaN中的一种。6.根据权利要求1所述的器件，其中位于所述底部电极上方的所述保形切换层限定第一凹槽，并且其中所述保形导电材料层位于所述第一凹槽内和所述保形切换层上。7.根据权利要求6所述的器件，其中所述保形导电材料层限定第二凹槽，并且其中所述导电材料位于所述第二凹槽内和所述保形导电材料层上。8.根据权利要求1所述的器件，还包括金属化层，所述金属化层包括位于至少一个绝缘材料层内的多个导电线，其中所述多个导电线中的每一个的上表面彼此基本共面，并且其中所述导电线之一与所述顶部电极的上表面物理接触。9.根据权利要求1所述的器件，其中所述底部电极包括限定第一表面积的上表面，并且其中所述保形切换层包括水平取向部分，所述水平取向部分具有限定第二表面积的底表面，其中所述第二表面积大于所述第一表面积。10.根据权利要求1所述的器件，其中所述保形切换层包括基本水平取向部分和基本垂直取向部分，并且其中所述保形导电材料层包括基本水平取向部分和基本垂直取向部分。11.根据权利要求1所述的器件，其中所述顶部电极包括底表面和大致圆柱形的侧表面，其中所述保形切换层环绕所述底部电极的所述底表面和所述大致圆柱形的侧表面。12.一种器件，包括：底部电极；位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢君毅，易万兵，B，
申请(专利权)人：格芯新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：