[發明專利]具有導電蝕刻停止層的RRAM單元結構

有效

• 申請號: 201410373097.0
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104900804B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 劉銘棋;曾元泰;徐晨祐;劉世昌;蔡嘉雄
• 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: 11409 北京德恒律治知識產權代理有限公司
• 代理人: 章社杲;孫征

1.一種電阻式隨機存取存儲器器件，包括：

可變電阻介電層，具有頂面和底面；

頂部電極，設置在所述可變電阻介電層上方并且鄰接所述頂面；

底部電極，設置在所述可變電阻介電層下方并且鄰接所述底面；以及

導電蝕刻停止層(CESL)，將所述底部電極連接至布置在所述底部電極下面的第一金屬互連結構，其中，所述導電蝕刻停止層覆蓋所述第一金屬互連結構的上表面并與所述上表面直接接觸，并且所述導電蝕刻停止層的外側壁與所述底部電極的外側壁對齊；

其中，所述第一金屬互連結構和所述導電蝕刻停止層共同用作將所述底部電極電連接至其他導電部件的導電互連件，

其中，所述導電蝕刻停止層的外側壁間隔第一距離且與所述底部電極的外側壁對準，所述頂部電極的外側壁間隔第二距離，所述第一金屬互連結構的外側壁相隔第三距離，并且所述第二距離和所述第三距離均小于所述第一距離。

2.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器器件，其中，所述底部電極包括：

過渡金屬氮化物層，位于所述導電蝕刻停止層上方；以及

導電電極層，位于所述過渡金屬氮化物層上方。

3.根據權利要求2所述的電阻式隨機存取存儲器器件，其中，對于預定的蝕刻工藝，所述導電蝕刻停止層的蝕刻選擇性不同于所述過渡金屬氮化物層的蝕刻選擇性。

4.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器器件，其中，所述導電蝕刻停止層是過渡金屬氮化物層，所述過渡金屬氮化物層的蝕刻選擇性不同于所述底部電極的蝕刻選擇性，并且，所述底部電極僅包括導電電極層。

5.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器器件，其中，所述導電蝕刻停止層鄰接所述底部電極的底面。

6.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器器件，其中，所述第一距離小于1.2倍的所述第三距離。

7.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器器件，其中，所述導電蝕刻停止層的厚度介于10埃至500埃的范圍內。

8.根據權利要求1所述的電阻式隨機存取存儲器器件，其中，所述導電蝕刻停止層包括鈦(Ti)；氮化鈦(TiN)；鈦鎢金屬；鎢(W)；氮化鎢(WN)；鈦、鈷或鉭的組合；或氮化鉭(TaN)。

9.一種電阻式隨機存取存儲器器件，包括：

半導體主體，具有由溝道區水平地分隔開的源極區和漏極區；

柵極結構，連接至所述溝道區；

第一接觸件和第二接觸件，分別設置在所述源極區和所述漏極區之上；

第一金屬互連結構，設置在所述漏極區之上，所述第一金屬互連結構位于第二接觸件下方并且電連接至所述第二接觸件；

電阻式隨機存取存儲器堆疊件，形成在所述第一金屬互連結構之上；以及

導電蝕刻停止層(CESL)，將所述第一金屬互連結構的頂面連接至所述電阻式隨機存取存儲器堆疊件，

其中，所述第一金屬互連結構和所述導電蝕刻停止層共同用作將所述電阻式隨機存取存儲器堆疊件電連接至其他導電部件的導電互連件，

其中，所述電阻式隨機存取存儲器堆疊件包括：

可變電阻介電層，具有頂面和底面；

頂部電極，設置在所述可變電阻介電層上方并且鄰接所述頂面；和

底部電極，設置在所述可變電阻介電層下方和所述導電蝕刻停止層上方并且鄰接所述底面；

其中，所述導電蝕刻停止層覆蓋所述第一金屬互連結構的上表面并與所述上表面直接接觸，所述導電蝕刻停止層的外側壁間隔第一距離且與所述底部電極的外側壁對準，所述頂部電極的外側壁間隔第二距離，所述第一金屬互連結構的外側壁間隔第三距離，并且所述第二距離和所述第三距離均小于所述第一距離。

10.根據權利要求9所述的電阻式隨機存取存儲器器件，其中，一個或多個金屬接觸件以及一個或多個金屬接觸件通孔存在于所述源極區和所述第一接觸件之間以及所述漏極區和所述第二接觸件之間。