高一致性的电阻型存储器及其制备方法技术

本发明专利技术属于存储器技术领域，具体为一种高一致性的电阻型存储器及其制备方法。该电阻型存储器包括：下电极，其被构图地形成于第一介质层中；第二介质层，形成于下电极和第一介质层上；形成于第二介质层的开口中的边墙，用于覆盖下电极与第一介质层的交界区域、并仅暴露下电极的中部区域；以第二介质层和边墙为掩膜氧化形成的存储介质层；以及上电极。该电阻型存储器一致性和可靠性高，单元尺寸小、有利于提高存储特性。以该电阻型存储器形成的电阻型存储器阵列，多个电阻型存储器之间的一致性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于存储器
，具体涉及一种电阻型存储器及其制备方法。
技术介绍
作为Flash存储器的未来替换技术之一，电阻型存储器(Resistive Memory)由于其高密度、低成本、可突破工艺技术代发展限制的等特点引起广泛关注。电阻型存储器通过电信号的作用，使存储介质在高电阻状态(High Resistance Mate, HRS)和低电阻(Low Resistance Mate，LRS)状态之间可逆转换，从而实现存储功能。其中金属氧化物半导体材料是电阻型存储器所使用的一种存储介质材料，例如，铜的氧化物(Cux0，l < x<2)，钨的氧化物(W0x，l < χ彡3)、钛的氧化物等。金属氧化物的制备基本有以下两种方法第一种是，直接在下电极上通过薄膜沉积的方法形成作为存储介质层的金属氧化物层；第二种是，直接以该种金属作为下电极，然后对该下电极进行氧化自对准形成作为存储介质层的金属氧化物层。其中第二种方法，具有自对准、工艺过程简单的特点而被广泛使用。在第二种方法中，氧化形成的存储介质层的存储特性受金属层的均勻性影响较大，金属层均勻性越好，所形成的金属氧化物层特性更一致，电阻型存储器的一致性越好。但是，在形成下电极时，金属层通常是被构图地形成在介质层中，而金属层在形成于介质层中时，通常需要先形成扩散阻挡层等才能形成金属层，通常，与介质层的交界区域附近的金属层的特性相比于金属层中央区域的金属层的特性差异较大，例如，晶粒尺寸不同、晶向不同。以该金属层自对准氧化形成金属氧化物层时，由于同一构图中的金属层的特性差异较大，因此，其氧化形成的存储介质层的特性差异也较大。特别是随着尺寸不断按比例缩小，对于一个存储单元，难以保证自对准于金属层的中央区域氧化形成存储介质层；从而， 对于很多个存储单元，更难以保证所有都自对准于金属层的中央区域氧化形成存储介质层。因此，这种方法形成电阻型存储器时，其存储器的一致性受到挑战。以下具体以CuxO电阻型存储器进行以上的问题说明。图1所示为现有技术的CuxO电阻型存储器的结构示意图。图1中示出了电阻型存储器的俯视图及其A-A截面图。现有技术中，CuxO电阻型存储器一般是集成于后端铜互连结构中，即以铜互连结构中铜引线或者铜栓塞作为下电极，进一步氧化形成存储介质层。如图1所示，10为用于形成某一层铜引线的层间介质层，11为刻蚀终止层，13为盖帽层(Caper Layer)，21为铜引线的扩散阻挡层，22为铜引线中的籽晶层，23为中央区域的铜引线。铜引线的中央区域23和与介质层交界区域的籽晶层22 —般特性是明显不同的，晶粒尺寸和晶向等会有所差异，以该铜引线氧化时，中央区域与边缘区域的氧化的速度等会有所差异，氧化形成的CuxO存储介质层30的存储特性也不会均勻。在进行氧化时，一般是对盖帽层12开孔暴露铜引线以氧化，但是，由于特征尺寸越来越小，铜引线本身的宽度(图中所示的左右方向)也越来越小，如果仅对中央区域23暴露构图氧化，盖帽层12开孔尺寸必须相对很小，其会大大增加工艺的成本；并且，在氧化时，氧化薄膜也会部分地向两边扩散生长；因此，如果不集中于中央区域更小尺寸地暴露该金属层，对于同一存储单元，形成于籽晶层22上的CuxO存储介质层30 (图1中的虚线框区域)和形成于中央区域23上的 CuxO存储介质层30的性能是不同的；对于多个存储单元，有的存储单元的CuxO存储介质层可能是形成在中央区域23上，有的存储单元的CuxO存储介质层可能还形成在籽晶层22 上；因此，该电阻型存储器会在一致性方面存在较大的问题。同样，对于被构图地形成在介质层中其它下电极材料(例如钨)，同样存在以上问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高一致性和高可靠性的电阻型存储存储器及其制备方法。本专利技术提供的电阻型存储器，其包括 下电极，其被构图地形成于第一介质层中。第二介质层，形成于所述下电极和第一介质层上，所述下电极上具有用于构图暴露所述下电极的开口。 形成于所述第二介质层的开口中的边墙，其用于覆盖所述下电极与所述第一介质层的交界区域、并仅暴露所述下电极的中部区域。以所述第二介质层和边墙为掩膜氧化形成的存储介质层。以及上电极。在本专利技术所提供的电阻型存储器的一个实施方案中，所述电阻型存储器集成于铜互连结构中，所述存储介质层为CuxO存储介质层，其中1 < χ < 2。具体地，所述下电极为铜引线，或所述下电极为铜栓塞。所述下电极与所述第一介质层的交界区域包括扩散阻挡层和铜籽晶层。所述下电极的中部区域为电镀生成的铜引线区域。所述第一介质层可以为互连线介质层，所述第二介质层可以为盖帽层。所述第一介质层也可以为层间介质层，所述第二介质层也可以为刻蚀终止层。较佳地，所述铜互连结构为65纳米工艺节点以下的铜互连结构。本专利技术还提供一种制备上述电阻型存储器的方法，其包括以下步骤(1)提供被构图地形成于第一介质层中的下电极；(2)在所述下电极和第一介质层上覆盖形成第二介质层；(3)在所述第二介质层上形成暴露所述下电极的开口；(4)在所述开口中形成用于覆盖所述下电极与所述第一介质层的交界区域、并仅暴露所述下电极的中部区域的边墙；(5)以所述第二介质层和边墙为掩膜氧化形成存储介质层；(6)沉积上电极。具体地，所述边墙是通过先沉积一层介质薄膜层覆盖所述开口、然后再刻蚀形成。 所述氧化为等离子氧化、热氧化、湿法氧化之一种。本专利技术还提供一种存储器，包括存储阵列，所述存储阵列包括按行和列的形式排列的多个以上所述的电阻型存储器。4本专利技术的技术效果是，通过设置边墙，该覆盖所述下电极与所述第一介质层的交界区域、并仅暴露所述下电极的中部区域，从而以所述下电极的中部区域自对准氧化形成存储介质层，有利于提高电阻型存储器的一致性。对于电阻型存储器阵列，也有利于提高多个电阻型存储器的一致性。同时，电阻型存储器的尺寸得以缩小，有利于提高其存储性能。附图说明图1是现有技术的CuxO电阻型存储器的结构示意图。图2至图6是形成图6所示实施例电阻型存储器的制备过程图。图6是按照本专利技术实施例的电阻型存储器的结构示意图。图7是按照本专利技术又一实施例的电阻型存储器的结构示意图。具体实施例方式在下文中结合图示在参考实施例中更完全地描述本专利技术，本专利技术提供优选实施例，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。在图中，为了清楚放大了层和区域的厚度， 但作为示意图不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。在此参考图是本专利技术的理想化实施例的示意图，本专利技术所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状，而是包括所得到的形状，比如制造引起的偏差。例如干法刻蚀得到的曲线通常具有弯曲或圆润的特点，但在本专利技术实施例图示中，均以矩形表示，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本专利技术的范围。图6所示为按照本专利技术实施例的电阻型存储器的结构示意图。图6中示出了该实施例电阻型存储器的俯视图及其A-A截面图。如图6所示，在该实施例中，以电阻型存储器集成于铜互连结构中为例，更具体地，电阻型存储器形成于铜互连结构的铜引线上，即以铜引线作为电阻型存储器的下电极，在上面自对准氧化形成CuxO存储介质层。铜引线的具体层数不受本专利技术限制，例如，其可以为第一层或者第三层等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电阻型存储器，其特征在于，包括：下电极，其被构图地形成于第一介质层中；第二介质层，形成于所述下电极和第一介质层上，所述下电极上具有用于构图暴露所述下电极的开口；形成于所述第二介质层的开口中的边墙，其用于覆盖所述下电极与所述第一介质层的交界区域、并仅暴露所述下电极的中部区域；以所述第二介质层和边墙为掩膜氧化形成的存储介质层；以及上电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林殷茵，王明，杨玲明，王艳良，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31