[發明專利]1T1R和1R阻變存儲器集成結構及其實現方法

有效

• 申請號: 201310367267.X
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103441135B
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 劉力鋒;張偉兵;李悅;韓德棟;王漪;劉曉彥;康晉鋒;張興
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L27/24
• 分類號: H01L27/24;H01L27/10;G11C13/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

1.1T1R和1R阻變存儲器集成結構，其特征在于，所述集成結 構包括：襯底晶體管，在所述襯底晶體管的漏極和源極的上方依次形 成的第一層金屬前介質、第一層栓塞、第一層金屬、第二層層間介質、 第二層栓塞、MIM結構層、第三層層間介質、第三層栓塞、第二層 金屬和鈍化層。

2.如權利要求1所述的1T1R和1R阻變存儲器集成結構，其特 征在于，所述MIM結構層包括：下電極、阻變介質層和上電極，其 中所述下電極的材料為TiN，所述阻變介質層為HfO₂，所述上電極的 材料為Ti和TiN組成的復合層。

3.如權利要求2所述的1T1R和1R阻變存儲器集成結構，其特 征在于，所述下電極的厚度為100nm，所述阻變材料的厚度為10nm， 所述上電極的厚度為10nmTi和100nmTiN。

4.如權利要求1所述的1T1R和1R阻變存儲器集成結構，其特 征在于，在所述第一層金屬前介質中形成所述第一層栓塞，用于連接 所述襯底晶體管和所述第一層金屬；

在所述第二層層間介質中形成所述第二層栓塞，用于連接所述第 一層金屬和所述MIM結構層；

在所述第三層層間介質中形成所述第三層栓塞，用于連接所述 MIM結構層和所述第二層金屬。

5.如權利要求1或4所述的1T1R和1R阻變存儲器集成結構， 其特征在于，所述第一層金屬前介質中包括：第一擴散阻擋層，位于 所述第一層金屬前介質與所述第一層栓塞之間，防止所述第一層栓塞 擴散進所述第一層金屬前介質中，并作為所述第一層栓塞的粘附層；

所述第二層層間介質中包括：第二擴散阻擋層，位于所述第二層 層間介質與所述第二層栓塞之間，防止所述第二層栓塞擴散進所述第 二層層間介質中，并作為所述第二層栓塞的粘附層；

所述第三層層間介質中包括：第三擴散阻擋層，位于所述第三層 層間介質與所述第三層栓塞之間，防止所述第三層栓塞擴散進所述第 三層層間介質中，并作為所述第三層栓塞的粘附層。

6.如權利要求1所述的1T1R和1R阻變存儲器集成結構，其特 征在于，所述第一層栓塞包括第一栓塞和第二栓塞，所述第一栓塞位 于所述襯底晶體管的漏極，用于連接所述襯底晶體管的漏極和所述第 一層金屬，所述第二栓塞位于所述襯底晶體管的源極，用于連接所述 襯底晶體管的源極和所述第一層金屬。

7.1T1R和1R阻變存儲器集成結構的實現方法，其特征在于， 所述方法包括：在襯底晶體管的源極和漏極同時制作阻變存儲器，并 通過所述漏極和所述源極實現所述襯底晶體管與所述阻變存儲器的 串聯；

所述在襯底晶體管的源極和漏極同時制作阻變存儲器具體包括：

S1、在襯底晶體管上沉積第一層金屬前介質，并在所述第一層金 屬前介質中形成第一層栓塞，所述第一層栓塞形成在所述襯底晶體管 的漏極和源極上；

S2、在所述第一層金屬前介質上方沉積形成第一層金屬；

S3、在所述第一層金屬前介質上方沉積形成第二層層間介質，所 述第一層金屬在所述第二層層間介質中，并在所述第二層層間介質中 所述第一層金屬的上方形成第二層栓塞；

S4、在所述第二層栓塞的上方形成MIM結構層；

S5、在所述第二層層間介質上方沉積形成第三層層間介質，所述 MIM結構層在所述第三層層間介質中，并在所述第三層層間介質中所 述MIM結構層的上方形成第三層栓塞；

S6、在所述第三層栓塞的上方形成第二層金屬；

S7、最后進行器件的鈍化，在所述第三層層間介質上方制作覆蓋 所述第二層金屬的保護層。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟S1中在所述第一 層金屬前介質中形成第一層栓塞之前：在所述第一層栓塞與所述第一 層金屬前介質接觸的位置還形成第一擴散阻擋層，防止所述第一層栓 塞擴散進所述第一層金屬前介質中，并作為所述第一層栓塞的粘附 層，所述第一擴散阻擋層為Ti/TiN的復合層。

9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟S4所述形成MIM 結構層具體包括：

S41、用射頻磁控濺射100nmTiN，形成下電極；

S42、在所述下電極上沉積10nmHfO₂，形成阻變介質層；

S43、在所述阻變介質層上再次濺射10nmTi和100nmTiN復合層， 形成上電極。