可变电阻式存储器装置及其形成方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种可变电阻式存储器装置及其形成方法，其中该可变电阻式存储器(resistive random

【技术实现步骤摘要】
可变电阻式存储器装置及其形成方法


[0001]本专利技术涉及一种可变电阻式存储器装置及其形成方法，且特别是涉及一种应用高功函数侧壁部分的可变电阻式存储器装置及其形成方法。

技术介绍

[0002]在半导体制作工艺的电路中，最基本的可变电阻式存储器是由上下两层金属电极以及中间一层过渡金属氧化物(Transition metal oxide,TMO)所组成，主要的操作原理是利用过渡金属氧化物的阻值，会随着所加偏压改变而产生不同的阻值，而如何辨别内部存储的值，则由内部的阻值高低来做分别。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种可变电阻式存储器装置及其形成方法，其形成高功函数侧壁部分位于顶电极的侧壁以及硬掩模的侧壁，以直接连接上方的通孔，且能防止断路。
[0004]本专利技术提出一种可变电阻式存储器(resistive random
‑
access memory,RRAM)装置，包含有一底电极、一电阻材料层、一高功函数层、一顶电极、一硬掩模以及高功函数侧壁部分。底电极、电阻材料层、高功函数层、顶电极以及硬掩模依序堆叠于一基底上。高功函数侧壁部分覆盖顶电极的侧壁，以及硬掩模的侧壁，因而构成一可变电阻式存储器单元。
[0005]本专利技术提出一种形成可变电阻式存储器装置的方法，包含有下述步骤。首先，依序沉积一底电极层、一电阻层、一高功函数材料层、一顶电极层以及一硬掩模层于一基底上。之后，图案化硬掩模层以及顶电极层，以形成一顶电极以及一硬掩模，并暴露出高功函数材料层。接续，图案化高功函数材料层，以形成一高功函数层，以及形成高功函数侧壁部分覆盖顶电极的侧壁以及硬掩模的侧壁。而后，图案化电阻层以及底电极层，以形成一电阻材料层以及一底电极，因而构成一可变电阻式存储器单元。
[0006]基于上述，本专利技术提供一种可变电阻式存储器装置及其形成方法，其依序堆叠一底电极、一电阻材料层、一高功函数层、一顶电极以及一硬掩模于一基底上，并形成高功函数侧壁部分位于顶电极的侧壁以及硬掩模的侧壁，因此本专利技术在硬掩模上方的一通孔未能直接接触顶电极时，可经由通孔物理性接触高功函数侧壁部分而防止断路发生。
附图说明
[0007]图1为本专利技术优选实施例中形成可变电阻式存储器装置的方法的剖面示意图；
[0008]图2为本专利技术优选实施例中形成可变电阻式存储器装置的方法的剖面示意图；
[0009]图3为本专利技术优选实施例中形成可变电阻式存储器装置的方法的剖面示意图；
[0010]图4为本专利技术优选实施例中形成可变电阻式存储器装置的方法的剖面示意图；
[0011]图5为本专利技术优选实施例中形成可变电阻式存储器装置的方法的剖面示意图；
[0012]图6为本专利技术优选实施例中形成可变电阻式存储器装置的方法的剖面示意图。
[0013]图7为本专利技术优选实施例中形成可变电阻式存储器装置的方法的剖面示意图；
[0014]图8为本专利技术另一优选实施例中可变电阻式存储器装置的剖面示意图。
[0015]主要元件符号说明
[0016]10：导电结构
[0017]110：介电层
[0018]120：底电极层
[0019]120a：底电极
[0020]130：电阻层
[0021]130a：电阻材料层
[0022]140：高功函数材料层
[0023]140a：高功函数层
[0024]140b、240：高功函数侧壁部分
[0025]140ba：底部
[0026]150：顶电极层
[0027]150a：顶电极
[0028]160：硬掩模层
[0029]160a：硬掩模
[0030]160aa、170a：顶部
[0031]170：间隙壁
[0032]180：通孔
[0033]P：光致抗蚀剂
[0034]S1、S2、S3、S4、S5、S6：侧壁
[0035]U：可变电阻式存储器单元
[0036]t：厚度
具体实施方式
[0037]图1～图7绘示本专利技术优选实施例中形成可变电阻式存储器装置的方法的剖面示意图。如图1所示，一介电层110位于一基底(未绘示)上。在本实施例中，介电层110为一氧化层，但本专利技术不以此为限。基底(未绘示)例如是一硅基底、一含硅基底(例如SiC)、一三五族基底(例如GaN)、一三五族覆硅基底(例如GaN
‑
on
‑
silicon)、一石墨烯覆硅基底(graphene
‑
on
‑
silicon)、一硅覆绝缘(silicon
‑
on
‑
insulator，SOI)基底或一含外延层的基底等半导体基底。在本实施例的图示中仅绘示可变电阻式存储器区。一导电结构10位于介电层110中，其中导电结构10可例如为钨或铜，用以电连接上方的可变电阻式存储器单元。
[0038]如图1所示，依序沉积一底电极层120、一电阻层130、一高功函数材料层140、一顶电极层150以及一硬掩模层160于介电层110上。形成一光致抗蚀剂P以图案化下方的材料层。在本实施例中，底电极层120以及顶电极层150包含氮化钽或氮化钛，而电阻层130包含金属氧化层，且金属氧化层较佳者可包含氧化铪或氧化钽，但本专利技术不以此为限。在一优选的实施例中，高功函数材料层140包含铱，用以在后续直接溅镀形成高功函数侧壁部分，但本专利技术不限于此。在本实施例中，硬掩模层160可包含一氧化物硬掩模。
[0039]如图1～图3所示，图案化硬掩模层160以及顶电极层150，以形成一顶电极150a以
及一硬掩模160a，并暴露出高功函数材料层140。详细而言，可先如图2所示，以光致抗蚀剂P图案化硬掩模层160，而形成硬掩模160a，并暴露出顶电极层150。随即，移除光致抗蚀剂P。然后，如图3所示，以硬掩模160a图案化顶电极层150，而形成顶电极150a，并暴露出高功函数材料层140。
[0040]如图4所示，图案化高功函数材料层140，以形成一高功函数层140a，以及形成高功函数侧壁部分140b覆盖顶电极150a的侧壁S1以及硬掩模160a的侧壁S2。在本实施例中，在图案化高功函数材料层140时，会同时再溅镀(re
‑
sputtering)高功函数材料层140，以形成高功函数侧壁部分140b。因此，高功函数侧壁部分140b以及高功函数层140a包含相同材料。在较佳实施例中，高功函数侧壁部分140b以及高功函数层140a包含铱，其同时具有屏障及电极的功能。由于本实施例在蚀刻高功函数材料层140时溅镀(re
‑
sputtering)高功函数材料层140而形成高功函数侧壁部分140b，高功函数侧壁部分140b以及高功函数层140a为一体成型。再者，高功函数侧壁部分140b因再溅镀(re
‑
sputtering)而直接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变电阻式存储器(resistive random
‑
access memory,RRAM)装置，包含有：底电极、电阻材料层、高功函数层、顶电极以及硬掩模依序堆叠于基底上；以及高功函数侧壁部分，覆盖该顶电极的侧壁，以及该硬掩模的侧壁，因而构成可变电阻式存储器单元。2.如权利要求1所述的可变电阻式存储器装置，其中该底电极以及该顶电极包含氮化钽或氮化钛。3.如权利要求1所述的可变电阻式存储器装置，其中该些高功函数侧壁部分直接位于该高功函数层上。4.如权利要求3所述的可变电阻式存储器装置，其中该些高功函数侧壁部分以及该高功函数层包含相同材料。5.如权利要求4所述的可变电阻式存储器装置，其中该些高功函数侧壁部分以及该高功函数层包含铱。6.如权利要求5所述的可变电阻式存储器装置，其中该些高功函数侧壁部分以及该高功函数层为一体成型。7.如权利要求6所述的可变电阻式存储器装置，其中该些高功函数侧壁部分以及该高功函数层构成U型剖面结构。8.如权利要求1所述的可变电阻式存储器装置，还包含：通孔，物理性接触该些高功函数侧壁部分，其中该通孔物理性接触该硬掩模的顶部。9.如权利要求8所述的可变电阻式存储器装置，其中该通孔穿过该硬掩模的该顶部的至少一部分。10.如权利要求1所述的可变电阻式存储器装置，还包含：间隙壁，覆盖该底电极、该电阻材料层以及该高功函数层的侧壁。11.如权利要求10所述的可变电阻式存储器装置，其中该些间隙壁包含氮化硅间隙壁。12.如权利要求10所述的可变电阻式存储器装置，其中该些...

【专利技术属性】
技术研发人员：王温壬，郑钧鸿，王泉富，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：