[發明專利]可變阻抗存儲元件的接觸結構與方法

在審

• 申請號: 201280023443.1
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN103858170A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: C·格帕蘭
• 申請（專利權）人: ADESTO技術公司
• 主分類號: G11C11/34
• 分類號: G11C11/34
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 何焜

技術領域

本公開內容主要涉及具有可變阻抗的存儲元件的設備，更具體地涉及用于這樣的存儲元件的接觸結構。

背景

傳統的導電橋接隨機存取存儲器（CBRAM）類型的元件（有時稱為可編程金屬化單元（PMC））和其他電阻型RAM（RRAM）類型的存儲元件可包括可在兩個或更多的電阻狀態之間編程的存儲層。這種常規的存儲元件可以包括由金屬（比如銀）形成的“有效的”電極，該金屬可以氧化并通過固體電解質進行離子導電。

這樣的金屬（如銀）的毯覆層由于會產生缺陷，而難以進行處理（即，用光刻步驟來圖案化）。這樣的處理過程在制造工藝的后端工藝（BEOL）部分期間執行時尤其困難。工藝的BEOL部分可在有效器件在襯底中形成然后被一個或多個層間介電層覆蓋之后進行。

此外，傳統上，在有效電極和固體電解質之間的大界面區域可能遭受熱不穩定性和/或促成存儲器元件之間的性能上的變化。

附圖簡要說明

圖1是根據實施例的具有蝕刻停止層的存儲元件的側剖視圖。

圖2是根據實施例的具有硬質蝕刻掩模的存儲元件的側剖視圖。

圖3是根據另一實施例的具有蝕刻停止層的存儲元件的側剖視圖。

圖4是根據另一實施例的具有硬質蝕刻掩模的存儲元件的側剖視圖。

圖5A至圖5E是根據實施例的顯示制作如圖1所示存儲元件的方法的一系列視圖。

圖6A至圖6H是根據實施例的顯示制作如圖2所示存儲元件的方法的一系列側剖視圖。

圖7A至圖7D-1是根據實施例的顯示制作如圖3所示存儲元件的方法的一系列視圖。

圖8A至圖8F是根據一個實施例的顯示制作如圖4所示存儲元件的方法的一系列側剖視圖。

詳細說明

本文所公開的實施例顯示了一種可以降低存儲層與電極的接觸面積的存儲元件的方法以及相應的結構。這樣的存儲元件可提供如此小的區域接觸而不需要在毯覆沉積的電極層上的圖案化和蝕刻步驟，從而防止在傳統的方法中出現的缺陷。并且，與傳統方法相比，這樣的減小面積接觸可提供更一致的存儲元件響應。

參照圖1，根據一個實施例的存儲元件以側剖視圖中示出，并通過總體附圖標記100表示。存儲元件100可以包括第一電極部分102、形成在蝕刻停止層（ESL）106上的第二電極部分116、存儲層120和頂部電極122。第一和第二電極部分（102和116）可形成底部電極，該底部電極與存儲層120具有小的接觸面積。

第一電極部分102可形成在較低的絕緣體104上。蝕刻停止層（ESL）106可以形成在下部絕緣體104上。在所示的特定實施例中，第一電極部分102可以通過ESL106中的開口延伸。然而，在另一個實施例中，ESL可以形成在第一電極部分的頂表面的部分上，并具有開口，該開口暴露出第一電極部分的頂部表面。

下部絕緣體104可包括一個或多個合適的絕緣層。第一電極部102可以由一個或多個導電材料形成。在一個特定的實施例中，第一電極部分102可以包括銅。

第二電極部分116可形成在上部絕緣體108的開口110中，并與第一電極部分102和ESL106的頂表面接觸。上部絕緣體108可以形成在下部絕緣體104和第一電極部分102的上方。上部絕緣體104可包括一個絕緣層或形成電介質堆疊的多個絕緣層。在非常特定的實施例中，上部絕緣體108可以由氮化硅和/或氧氮化硅形成。

ESL106可以是任何適合使在上部絕緣體108上形成開口的蝕刻工藝停止的材料。即，對于在ESL106上方的上部絕緣體108，形成開口108的蝕刻工藝是高度選擇性的。

第二電極部分116可包括一個或多個導電膜，這些導電膜可以由任何合適的對于給定的元件大小提供所需電阻的導電材料形成。在一些實施例中，其中的第二電極部分116形成CBRAM型元件的陽極的全部或部分，第二電極部分116可以包括一個或多個元素，該一個或多個元素可氧化而在存儲層120內離子導電。在非常特定的實施例中，第二電極層116可以包括銀或銅中的任一種。

值得注意的是，ESL106可以幫助確保開口110保持所希望的低平的形貌特征。如果沒有這樣的層，開口110的底部會延伸到下部絕緣體104和/或第一電極部分102，從而在底面中產生不希望的臺階。如果沒有ESL106，則第二電極部分116的共形層可能由于開口110內的不希望的形貌特征而具有不連續。