存储器器件及其形成方法技术

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，本公开涉及电阻式随机存取(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，其具有顶表面和锥形侧面，其中在锥形侧面与顶表面会合时锥形侧面朝向彼此逐渐变窄；电介质层，其设置在第一电极的锥形侧面上并与第一电极的锥形侧面共形；电阻层，其与第一电极的顶表面和电介质层接触；以及第二电极，其设置在电阻层上。其设置在电阻层上。其设置在电阻层上。

【技术实现步骤摘要】
存储器器件及其形成方法


[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，本公开涉及电阻式随机存取(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。存储器器件的一个例子是非易失性(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后也能够长时间保持数据的能力而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式随机存取存储器(ReRAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪速存储器、铁电随机存取存储器(FeRAM)和磁阻式随机存取存储器(MRAM)。
[0003]电阻式存储器器件可通过在两种不同状态之间改变(或切换)来操作：高电阻状态(HRS)，其可代表关断或“0”状态；以及低电阻状态(LRS)，其可代表接通或“1”状态。然而，这些器件的电阻切换特性可能会发生很大的变化，并可能导致器件内电流的大波动，这会降低器件的性能并增加其功耗。
[0004]因此，需要提供能够克服或至少减轻如上所述的缺点中的一个或多个的改进的存储器器件。

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，其具有顶表面和锥形(tapered)侧面，其中在所述锥形侧面与所述顶表面会合(meet)时所述锥形侧面朝向彼此逐渐变窄(taper)；电介质层，其设置在所述第一电极的所述锥形侧面上并与所述第一电极的所述锥形侧面共形；电阻层，其与所述第一电极的所述顶表面和所述电介质层接触；以及第二电极，其设置在所述电阻层上。
[0006]在本公开的另一方面，提供了一种形成存储器器件的方法，包括：形成具有顶表面和锥形侧面的第一电极，其中在所述侧面与所述顶表面会合时所述侧面朝向彼此逐渐变窄；在所述第一电极的所述锥形侧面上并与所述第一电极的所述锥形侧面共形地形成电介质层；形成与所述第一电极的所述顶表面和所述电介质层接触的电阻层；以及在所述电阻层上形成第二电极。
附图说明
[0007]通过参考结合附图进行的以下描述，可以理解本公开。
[0008]为了图示的简单和清楚，附图图示了一般的构造方式，并且可以省略公知的特征和技术的特定描述和细节，以避免不必要地使所描述的本公开的实施例的讨论模糊。另外，附图中的元素不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元素的尺寸可能相对于其他元素被放大，以帮助提高对本公开的实施例的理解。不同附图中的相同参考标号表示相同的元素，
而相似的参考标号可以但不一定表示相似的元素。
[0009]图1是示出根据本公开的实施例的存储器器件的纵横布局的自顶向下视图。
[0010]图2A是根据本公开的沿剖面线AA截取的图1所示的存储器器件的截面图。
[0011]图2B是根据本公开的沿剖面线BB截取的图1所示的存储器器件的截面图。
[0012]图3A、图3B、图3C是示出根据本公开的第一电极的实施例的透视图。
[0013]图4至图9是示出根据本公开的实施例的用于制造存储器器件的一组示例性步骤的截面图。
具体实施方式
[0014]下面描述本公开的各种说明性实施例。在此公开的实施例是示例性的，并不旨在是穷举的或限于本公开。
[0015]图1示出了存储器器件的示例性纵横(crossbar)布局配置。剖面线AA指示从中截取出图2A中的视图的截面，剖面线BB指示从中截取出图2B中的视图的截面。该纵横配置可以包括第一互连结构112、布置在第一互连结构112上方的第一电极104和布置在第一电极104上方的第二互连结构114。第一互连结构112由虚线矩形勾勒以表示其位于第一电极104和第二互连结构114下方。如图所示，第二互连结构114可以横跨第一互连结构112以提供纵横配置。特别地，第二互连结构114可以与第一互连结构112正交。
[0016]需要指出，为简单起见，图1中仅示出了第一互连结构、第一电极和第二互连结构。如将在随后的附图中所示，存储器器件可以包括其他特征。
[0017]参考图2A和图2B，存储器器件包括第一电极104、电阻层106和第二电极108。第一电极104具有顶表面104a和锥形侧面104b。在第一电极104的锥形侧面104b与顶表面104a交会时，第一电极104的锥形侧面104b朝向彼此逐渐变窄。
[0018]电介质层110设置在第一电极104的锥形侧面104b上并与锥形侧面104b共形。电介质层110可以包括电绝缘材料，例如但不限于氮化硅(Si3N4)、氮掺杂的碳化硅(SiCN)或SiN
w
C
x
H
z
(即NBLoK
TM
)，其中w、x、y和z中的每一者独立地具有大于0且小于0.75的值。电介质层110可以具有与第一电极104的顶表面104a基本共面的上表面120。
[0019]电阻层106设置在第一电极104的顶表面104a上。特别地，电阻层110可以与第一电极104的顶表面104a和电介质层110的上表面120接触。在一些实施例中，电阻层106具有基本平面的上表面。用于电阻层106的材料的示例可以包括但不限于碳聚合物、钙钛矿、二氧化硅、金属氧化物、或氮化物。金属氧化物的一些示例可以包括镧系元素氧化物、氧化钨、氧化锌、氧化镍、氧化铌、氧化钛、氧化铪、氧化铝、氧化钽、氧化锆、氧化钇、氧化钪、氧化镁、氧化铬和氧化钒。氮化物的示例可以包括氮化硼和氮化铝。在一些实施例中，可以使用带隙大于3eV的金属氧化物。这种氧化物的示例可以包括氧化钛、氧化钨、氧化铌、氧化镍、氧化锌、镧系元素氧化物、氧化铪、氧化铝、氧化钽、氧化锆和氧化钇。
[0020]第二电极108设置在电阻层106上。第一电极104和第二电极108可以由导电材料制成。导电材料的示例可以包括但不限于钽(Ta)、铪(Hf)、钛(Ti)、铜(Cu)、银(Ag)、钴(Co)、钨(W)、钌(Ru)、铂(Pt)、或其合金。在一个实施例中，第二电极108可以由与第一电极104不同的材料制成。在另一实施例中，第二电极108可以由与第一电极104相同的材料制成。
[0021]第一电极104和第二电极108可以连接到各种互连结构112、114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。互连结构可以包括金属(例如铜、钴、铝)或其合金。
[0022]第一互连结构112可以布置在第一电极104下方并连接到第一电极104，而第二互连结构114可以布置在第二电极108上方并连接到第二电极108。在一些实施例中，如图2A所示，电阻层106和第二电极108二者可以都横向延伸以横跨第一互连结构112。
[0023]可以连接到第一电极104和第二电极108的有源部件(未示出)的示例可以包括二极管(例如，双向二极管、单光子雪崩二极管等)或晶体管，例如但不限于平面场效应晶体管、鳍型场效应晶体管(FinFET)、铁电场效本文档来自技高网...

【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，其具有顶表面和锥形侧面，其中在所述锥形侧面与所述顶表面会合时所述锥形侧面朝向彼此逐渐变窄；电介质层，其设置在所述第一电极的所述锥形侧面上并与所述第一电极的所述锥形侧面共形；电阻层，其与所述第一电极的所述顶表面和所述电介质层接触；以及第二电极，其设置在所述电阻层上。2.根据权利要求1所述的器件，其中所述电介质层具有与所述第一电极的所述顶表面基本共面的上表面。3.根据权利要求2所述的器件，其中所述电阻层具有基本平面的上表面。4.根据权利要求3所述的器件，还包括：第一互连结构，其布置在所述第一电极下方并连接到所述第一电极；以及第二互连结构，其布置在所述第二电极上方并连接到所述第二电极。5.根据权利要求4所述的器件，其中所述第二互连结构横跨所述第一互连结构。6.根据权利要求5所述的器件，其中所述电阻层和所述第二电极横向延伸以横跨所述第一互连结构。7.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一电极的所述顶表面具有比所述第一电极的底表面小的面积。8.根据权利要求7所述的器件，其中所述第一电极是具有椭圆基部的截头锥体。9.根据权利要求8所述的器件，其中所述第一电极具有截头圆锥几何形状。10.根据权利要求7所述的器件，其中所述第一电极是具有多边形基部的截头锥体。11.根据权利要求10所述的器件，其中所述第一电极具有截头角锥几何形状。12.根据权利要求7所述的器件，其中所述第一电极具有梯形截面形状。13.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：董嘉瑞，孙剑勋，蒋懿，陈元文，
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：