电阻随机存取存储器器件制造技术

本公开一般地涉及存储器器件及其形成方法。更具体地，本公开涉及电阻随机存取(ReRAM)存储器器件。本公开提供了一种存储器器件，其包括：第一电极；电介质帽，其位于第一电极上方；第二电极，其与第一电极横向邻近，其中，第二电极的上表面与电介质帽的上表面基本上共面；以及电阻层，其位于第一电极与第二电极之间。第一电极的边缘至少通过电阻层电耦合到第二电极的边缘。二电极的边缘。二电极的边缘。

【技术实现步骤摘要】
电阻随机存取存储器器件


[0001]所公开的主题一般地涉及存储器器件及其形成方法。更具体地，本公开涉及电阻随机存取(ReRAM)存储器器件。

技术介绍

[0002]半导体器件和集成电路(IC)芯片已经在物理、化学、生物学、计算和存储器器件领域中得到了大量应用。存储器器件的示例是非易失性(NV)存储器器件。NV存储器器件是可编程的，并且由于其即使在电源关断之后也能持续长时段保留数据的能力，因此其被广泛用于电子产品中。NV存储器的示例性类别可以包括电阻随机存取存储器(ReRAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪存、铁电随机存取存储器(FeRAM)和磁阻随机存取存储器(MRAM)。
[0003]电阻存储器器件可以通过在以下两种不同状态之间改变(或切换)来工作：高电阻状态(HRS)，其可以代表关断或0状态；低电阻状态(LRS)，其可以代表开启或1状态。然而，这些器件可能经历关于电阻切换特性的大变化，并可能导致器件内电流流动的大波动，这会降低器件的性能并增加其功耗。
[0004]因此，存在对提供能够克服或至少改进如上所述的一个或多个劣势的改善的存储器器件的需要。

技术实现思路

[0005]在本公开的一方面，提供了一种存储器器件，包括：第一电极；电介质帽，其位于第一电极上方；第二电极，其与第一电极横向邻近，其中，第二电极的上表面与电介质帽的上表面基本上共面；以及电阻层，其位于第一电极与第二电极之间。第一电极的边缘至少通过电阻层电耦合到第二电极的边缘。
[0006]在本公开的另一方面，提供了一种存储器器件，包括：第一电极；电介质帽，其位于第一电极上方；第二电极，其与第一电极横向邻近，其中，第二电极的上表面与电介质帽的上表面基本上共面；电阻层，其位于第一电极与第二电极之间；以及氧清除层，其位于第一电极与第二电极之间。氧清除层设置在电阻层上并且包括与电阻层不同的材料。第一电极的边缘通过电阻层和氧清除层电耦合到第二电极的边缘。
[0007]在本公开的又一方面，提供了一种通过以下方式形成存储器器件的方法：在电介质区域中形成第一电极和电介质帽，其中，电介质帽形成在第一电极上；在电介质区域中限定的开口中形成电阻层；以及在电介质区域中形成第二电极，第二电极被形成为与第一电极和电介质帽横向邻近，其中，电阻层位于第一电极与第二电极之间，并且第二电极的上表面与电介质帽的上表面基本上共面。
附图说明
[0008]通过参考以下描述并结合所附附图可理解本公开。
[0009]为了图示的简单和清楚，附图示出了构造的一般方式，并且可以省略对公知的特征和技术的某些描述和细节以避免不必要地模糊对本公开的所述实施例的讨论。此外，附图中的元件不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大以帮助改善对本公开的实施例的理解。不同附图中相同的参考标号表示相同的元件，而相似的参考标号可以但不一定表示相似的元件。
[0010]图1A至图1G是根据本公开的实施例的存储器器件的截面图。
[0011]图2A至图2C是根据本公开的图1G所示的实施例的平面图并且描绘了器件中电极的各种配置。
[0012]图3至图8是根据本公开的实施例的描述了用于制造存储器器件的一组示例性步骤的截面图。
[0013]图9是根据本公开的图7所示的实施例的平面图并且描绘了存储器器件的交叉(crossbar)配置的布局。
具体实施方式
[0014]下面描述本公开的各种示例性实施例。在此公开的实施例是示例性的，并且不是旨在穷举或限制本公开。
[0015]图1A示出了根据本公开的示例性存储器器件的截面图。器件包括第一电极102、位于第一电极102上方的电介质帽104、以及与第一电极102横向邻近的第二电极106，其中第二电极106的上表面与电介质帽104的上表面基本上共面。
[0016]第一电极102和第二电极106可以连接到各种互连结构114、116、118、120以在存储器器件中的其他电路和/或有源部件之间发送或接收电信号。互连结构可以包括互连过孔118、120和导线114、116，并且可以包括诸如铜、钴、铝或其合金的金属。取决于存储器器件的设计要求，导线114、116可被配置为源极线或字线。如本文所用，术语“源极线”和“位线”可指示在存储器器件电路中连接基元的电端子连接。
[0017]可以连接到第一电极102和第二电极106的有源部件(未示出)的示例可以包括二极管(例如，单光子雪崩二极管)或者晶体管，该晶体管例如但不限于平面场效应晶体管、鳍形场效应晶体管(FinFET)、铁电场效应晶体管(FeFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管和双极结晶体管(BJT)。
[0018]电阻层108位于第一电极102与第二电极106之间。电阻层108可以与第二电极106的侧壁和下表面共形。第一电极102的边缘通过电阻层108电耦合到第二电极106的边缘。具体地，电阻层108可以包括导电路径112，该导电路径112被配置为响应于电信号(例如，设定电压或电流)而在第一电极102的边缘到第二电极106的边缘之间形成。
[0019]例如，可以向导线114、116中的一者施加设定电压以提供第一电极102与第二电极106之间的电位差。该电位差可以导致导电路径112的形成以允许第一电极102与第二电极106之间的电传导。具体地，导电路径112可以是通过电位差引起的电荷(例如离子、电子)的扩散或漂移形成的丝(filament)。
[0020]电阻层108还可被配置为具有响应于电信号的变化的可切换电阻。例如，当施加电信号时，丝的形成可以降低电阻层108的电阻。在电信号反向流动时，丝可被移除并且可以增加电阻层108的电阻，从而使能电阻层108的可控电阻性质。电阻层108可以表现出由形成
该层的材料的不同电阻状态表征的变化的特性。这些电阻状态(例如，高电阻状态或低电阻状态)可用于表示信息的一个或多个位。在用于改变所存储的数据的操作切换期间，当切换电信号(例如，设定电压或复位电压)被施加到电阻层108时，电阻层108可以改变其电阻状态。
[0021]如图所示，第一电极102可以在其上表面处具有角边缘102a并且在其下表面处具有角边缘102b。第二电极106可以在其下表面处具有角边缘106a。当施加电信号时，第一电极的角边缘102a、102b和第二电极106的角边缘106a可具有最强电场(即，最大的电荷浓度)。因此，第一电极102的角边缘102a、102b可定位成接近第二电极106的角边缘106a，以使得当施加电信号时，所形成的导电路径112可被限制在第一电极102的角边缘102a、102b中的一者与第二电极106的角边缘106a之间的区域中。对导电路径112的限制可帮助降低关于导电路径112的形成的随机性，进而降低处于高电阻状态的存储器器件的周期间和器件间的可变性。换言之，可以降低处于高电阻状态的电阻层108的电阻的可变性。这使得在器件的操作期间实现电阻层108本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储器器件，包括：第一电极；电介质帽，其位于所述第一电极上方；第二电极，其与所述第一电极横向邻近，其中，所述第二电极的上表面与所述电介质帽的上表面基本上共面；以及电阻层，其位于所述第一电极与所述第二电极之间；其中，所述第一电极的边缘至少通过所述电阻层电耦合到所述第二电极的边缘。2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述电阻层包括导电路径，所述导电路径被配置为响应于电信号的变化而在所述第一电极的边缘与所述第二电极的边缘之间形成。3.根据权利要求1所述的器件，其中，所述电阻层与所述第二电极的侧壁和下表面共形。4.根据权利要求3所述的器件，其中，所述第二电极的下表面位于所述第一电极的上表面与下表面之间。5.根据权利要求3所述的器件，其中，所述第二电极的下表面与所述第一电极的上表面基本上共面。6.根据权利要求1所述的器件，还包括：位于所述第一电极与所述第二电极之间的氧清除层，其中，所述氧清除层设置在所述电阻层上并且包括与所述电阻层不同的材料。7.根据权利要求6所述的器件，其中，所述氧清除层被配置为响应于所述电信号而引起离子从所述电阻层朝向所述氧清除层的移动。8.根据权利要求7所述的器件，其中，所述第一电极被构造为活性电极，所述第二电极被构造为惰性电极，并且其中，所述氧清除层接触所述活性电极。9.根据权利要求7所述的器件，其中，所述第一电极被构造为惰性电极，所述第二电极被构造为活性电极，并且其中，所述氧清除层接触所述活性电极。10.根据权利要求7所述的器件，其中，所述氧清除层包括钽、钛、钨、氧化铪或氧化铝(Al2O3)。11.一种存储器器件，包括：第一电极；电介质帽，其位于所述第一电极上方；第二电极，其与所述第一电极横向邻近，其中，所述第二电极的上表面与所述电介质帽的上表面基本上共面；电阻层，其位于所述第一电极与所述第二电极之间；以及氧清除层，其位于所述第一电极与所述第二电极之间，所述氧清除层设置在所述电阻层上并且包括与所述电阻层不同的材料；其中，所述第一电极的边缘通过所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎佳俊，卓荣发，陈学深，
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：