[發(fā)明專利]可變電阻存儲結構及其形成方法

有效

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• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103715353B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 涂國基
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

1.一種半導體結構，包括：

介電層；以及

可變電阻存儲結構，其中所述可變電阻存儲結構的至少一部分位于所述介電層上方，所述可變電阻存儲結構包括：

位于所述介電層下方的導電結構；

位于所述介電層中的開口內的阻擋層，所述阻擋層位于所述導電結構上方且與所述導電結構直接接觸；

嵌入所述介電層中的所述開口內的第一電極，所述第一電極位于所述阻擋層上方且與所述阻擋層的整個上表面直接接觸；

設置在所述第一電極和一部分所述介電層的上方的可變電阻層；和

設置在所述可變電阻層上方的第二電極；

其中，所述介電層與所述第一電極的側壁和所述阻擋層的側壁均直接接觸，所述阻擋層沿所述介電層的最低表面延伸；

其中，所述半導體結構還包括位于所述可變電阻層和所述第二電極之間的覆蓋層，所述覆蓋層被配置為從所述可變電阻層奪取氧，并在所述可變電阻層中形成空位缺陷。

2.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述第一電極具有寬度W₁，所述第二電極具有寬度W₂，并且所述寬度W₁小于所述寬度W₂。

3.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述覆蓋層包含鈦、鉭或者鉿。

4.根據權利要求1所述的半導體結構，進一步包括：所述導電結構與所述第一電極電連接。

5.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述阻擋層包含TiN、Ti、Ta、TaN、W或WN。

6.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述可變電阻層包含高k介電材料、二元金屬氧化物或者過渡金屬氧化物。

7.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述可變電阻層包含氧化鎳、氧化鈦、氧化鉿、氧化鋯、氧化鋅、氧化鎢、氧化鋁、氧化鉭、氧化鉬或者氧化銅。

8.根據權利要求1所述的半導體結構，其中，所述第一電極和所述第二電極每一個都包括Pt、AlCu、TiN、Au、Ti、Ta、TaN、W、WN或者Cu。

9.一種半導體結構，包括：

導電結構；

阻擋層，設置在所述導電結構上方并與所述導電結構直接接觸；以及

可變電阻存儲結構，位于所述阻擋層上方，所述可變電阻存儲結構包括：

設置在所述阻擋層上方的第一電極，其中所述阻擋層和所述第一電極直接接觸且具有相同的寬度W₁；

設置在所述第一電極上方的可變電阻層；以及

設置在所述可變電阻層上方的第二電極，其中所述可變電阻層和所述第二電極具有相同的寬度W₂，所述寬度W₂不同于寬度W₁；

位于導電結構上方并且圍繞所述阻擋層和所述第一電極的介電層，所述介電層與所述第一電極的側壁和所述阻擋層的側壁均直接接觸，所述阻擋層沿所述介電層的最低表面延伸；

其中，所述半導體結構還包括位于所述可變電阻層和所述第二電極之間的覆蓋層，所述覆蓋層被配置為從所述可變電阻層奪取氧，并在所述可變電阻層中形成空位缺陷。

10.根據權利要求9所述的半導體結構，其中，所述寬度W₁小于所述寬度W₂。

11.根據權利要求9所述的半導體結構，其中，所述可變電阻層包含高k介電材料、二元金屬氧化物或者過渡金屬氧化物。

12.根據權利要求9所述的半導體結構，其中，所述第一電極和所述第二電極都包含Pt、AlCu、TiN、Au、Ti、Ta、TaN、W、WN或Cu。

13.根據權利要求9所述的半導體結構，其中，所述阻擋層包括TiN、Ti、Ta、TaN、W或WN。

14.一種形成可變電阻存儲結構的方法，所述方法包括：

在介電層中形成開口，其中所述介電層具有頂面，所述介電層位于導電結構的上方；

阻擋層填充所述開口的一部分，所述阻擋層位于所述導電結構上方且與所述導電結構直接接觸，且所述阻擋層沿所述介電層的最低表面延伸；

用第一電極材料填充所述開口至所述頂面，所述第一電極位于所述阻擋層上方且與所述阻擋層的整個上表面直接接觸；

在所述第一電極材料上方沉積可變電阻層；

在所述可變電阻層上方沉積覆蓋層和第二電極材料，所述覆蓋層被配置為從所述可變電阻層奪取氧，并在所述可變電阻層中形成空位缺陷；以及

蝕刻所述可變電阻層、所述覆蓋層和所述第二電極材料以形成所述可變電阻存儲結構。