[發(fā)明專利]阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元及其制作方法、電子裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611076209.1
• 申請(qǐng)日: 2016-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN108123033B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張翼英;陳卓凡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00;G11C11/56;G11C13/00
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 高偉;張建

本發(fā)明提供一種阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元及其制作方法、電子裝置，該阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元包括：提供半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上形成圖形化的第一電極材料層；在第一電極材料層的側(cè)壁上依次形成阻變材料層和第二左電極材料層；在所述半導(dǎo)體襯底形成第一層間介電層，所述第一層間介電層覆蓋所述第二電極材料層的側(cè)壁；沿第一方向?qū)κ龅谝浑姌O材料層、阻變材料層和第二左電極材料層進(jìn)行切割，以形成多個(gè)間隔的阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元。該阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元具有改善的工作窗口和存儲(chǔ)密度，因而具有更高的存儲(chǔ)密度和更低的成本，以及更好地性能。該阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制作方法可以提高器件存儲(chǔ)密度和工作窗口。該電子裝置具有類似的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元及其制作方法、電子裝置。

背景技術(shù)

阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器(RRAM)是一種基于阻值變化來記錄存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息的非易失性存儲(chǔ)器(NVM)器件。近年來，NVM器件由于其高密度、高速度和低功耗的特點(diǎn)，在存儲(chǔ)器的發(fā)展當(dāng)中占據(jù)著越來越重要的地位。硅基flash存儲(chǔ)器作為傳統(tǒng)的NVM器件，已被廣泛投入到可移動(dòng)存儲(chǔ)器的應(yīng)用當(dāng)中。但是，工作壽命、讀寫速度的不足，寫操作中的高電壓及尺寸無法繼續(xù)縮小等瓶頸已經(jīng)從多方面限制了flash存儲(chǔ)器的進(jìn)一步發(fā)展。作為替代，多種新興器件作為下一代NVM器件得到了業(yè)界廣泛的關(guān)注，這其中包括鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器(FeRAM)、磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器(MRAM)、相變隨機(jī)存儲(chǔ)器(PCRAM)、導(dǎo)電橋接隨機(jī)存儲(chǔ)器(CBRAM)等。

導(dǎo)電橋接隨機(jī)存儲(chǔ)器(CBRAM)的原理是導(dǎo)電細(xì)絲處于固態(tài)電解質(zhì)/金屬氧化物中(寫入)或通過施加的偏置電壓使導(dǎo)電細(xì)絲破裂(擦除)。如銅和銀一樣可氧化的電極提供了組成絕緣電解質(zhì)中導(dǎo)電細(xì)絲的金屬離子的來源，例如使用銀陽極來存儲(chǔ)離子，鍺硫化物玻璃作為電解質(zhì)，陰極則是惰性鎢材料。如圖1A和圖1B導(dǎo)電橋接隨機(jī)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元100的一般包括下電極10、電介質(zhì)開關(guān)層11和上電極12，導(dǎo)電橋接隨機(jī)存儲(chǔ)單元及存儲(chǔ)器一般采用十字交叉結(jié)構(gòu)(cross bar)，示例性地，下電極沿10縱向布置，上電極12沿橫向布置，二者交叉的地方在二者之間形成電介質(zhì)開關(guān)層11。目前導(dǎo)電橋接隨機(jī)存儲(chǔ)器的研究主要集中在使固態(tài)電解質(zhì)/金屬氧化物或電介質(zhì)開關(guān)層呈現(xiàn)多種電阻狀態(tài)，例如呈現(xiàn)三種電阻狀態(tài)(高阻態(tài)、低阻態(tài)和中間阻態(tài))，從而使導(dǎo)電橋接隨機(jī)存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)多電平，進(jìn)而提高存儲(chǔ)密度。然而，目前的導(dǎo)電橋接隨機(jī)存儲(chǔ)單元(cell)并不能很好地實(shí)現(xiàn)多電平，使得導(dǎo)電橋接隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)密度難以提高。

因此，需要提出一種新的阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元及其制作方法、電子裝置，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元及其制作方法，可以改善了工作窗口和存儲(chǔ)密度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了更高的存儲(chǔ)密度和更低的成本，以及更好地性能。

本發(fā)明一方面提供一種阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元的制作方法，其包括：提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成圖形化的第一電極材料層；在所述圖形化的第一電極材料層的側(cè)壁上依次形成阻變材料層和第二電極材料層；在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一層間介電層，所述第一層間介電層覆蓋所述第二電極材料層的側(cè)壁；沿第一方向?qū)λ龅谝浑姌O材料層、阻變材料層和第二電極材料層進(jìn)行切割，以形成多個(gè)間隔的阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元，其中，所述阻變隨機(jī)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元包括第一電極，分別位于所述第一電極兩側(cè)的第二左電極和，所述第一電極由切割后剩余的所述第一電極材料層構(gòu)成，所述第二左電極、第二右電極均由切割后剩余的所述第二電極材料層構(gòu)成，所述第一阻變層、第二阻變層均由切割后剩余的所述阻變材料層構(gòu)成第二右電極，以及位于所述第一電極和第二左電極之間的第一阻變層，和位于所述第一電極和第二右電極之間的第二阻變層。