[發(fā)明專利]RRAM裝置與其形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610043803.4
• 申請(qǐng)日: 2016-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN106611816B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華邦電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 郭曉宇

本發(fā)明提供了一種RRAM裝置與其形成方法，包括：底電極，位于氧化物層中；多個(gè)介電凸塊，位于氧化物層上，且底電極位于相鄰的兩個(gè)介電凸塊之間；電阻轉(zhuǎn)態(tài)層，順應(yīng)性地位于介電凸塊、氧化物層、與底電極上；導(dǎo)電儲(chǔ)氧層，位于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上；以及氧擴(kuò)散阻障層，位于導(dǎo)電儲(chǔ)氧層上。由于本發(fā)明的介電凸塊可增加相鄰的MIM堆疊的導(dǎo)電儲(chǔ)氧層中的來自電阻轉(zhuǎn)態(tài)層氧原子的遷移路徑，甚至截?cái)嘞噜彽腗IM堆疊的導(dǎo)電儲(chǔ)氧層，因此可有效改善相鄰MIM堆疊互相干擾的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于RRAM裝置，更特別關(guān)于其MIM堆疊結(jié)構(gòu)與其形成方法。

背景技術(shù)

電阻式非揮發(fā)性存儲(chǔ)器(RRAM)因具有功率消耗低、操作電壓低、寫入擦除時(shí)間短、耐久度長、存儲(chǔ)時(shí)間長、非破壞性讀取、多狀態(tài)存儲(chǔ)、元件工藝簡單、及可微縮性等優(yōu)點(diǎn)，所以成為新興非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的主流。電阻式非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)為底電極、電阻轉(zhuǎn)態(tài)層及頂電極構(gòu)成的金屬-絕緣體-金屬(metal-insulator-metal,MIM)疊層結(jié)構(gòu)，且電阻式非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的電阻轉(zhuǎn)換(resistive switching，RS)阻值特性為元件的重要特性。一般為了形成MIM堆疊的陣列，往往形成整層的底電極層、電阻轉(zhuǎn)態(tài)層、與頂電極層后，再以光刻工藝搭配刻蝕工藝圖案化上述層狀物以定義多個(gè)MIM堆疊。然而刻蝕工藝往往會(huì)損傷MIM堆疊的側(cè)壁而劣化MIM堆疊的性質(zhì)。

綜上所述，目前亟需新的RRAM裝置及其制造方法，以改善上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決刻蝕工藝往往會(huì)損傷MIM堆疊的側(cè)壁而劣化MIM堆疊的性質(zhì)的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種RRAM裝置與其形成方法。

本發(fā)明一實(shí)施例提供的RRAM裝置，包括：底電極，位于氧化物層中；多個(gè)介電凸塊，位于氧化物層上，且底電極位于相鄰的兩個(gè)介電凸塊之間，其中該些介電凸塊的底面高于該些底電極的底面；電阻轉(zhuǎn)態(tài)層，順應(yīng)性地位于介電凸塊、氧化物層、與底電極上；導(dǎo)電儲(chǔ)氧層，位于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上；以及氧擴(kuò)散阻障層，位于導(dǎo)電儲(chǔ)氧層上，其中該導(dǎo)電儲(chǔ)氧層與該些介電凸塊之間隔有部分該氧擴(kuò)散阻障層。

本發(fā)明一實(shí)施例提供的RRAM裝置的形成方法，包括：形成底電極于氧化物層中；形成多個(gè)介電凸塊于氧化物層上，且底電極位于相鄰的兩個(gè)介電凸塊之間，其中該些介電凸塊的底面高于該些底電極的底面；順應(yīng)性地形成電阻轉(zhuǎn)態(tài)層于介電凸塊、氧化物層、與底電極上；形成導(dǎo)電儲(chǔ)氧層于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上；以及形成氧擴(kuò)散阻障層于導(dǎo)電儲(chǔ)氧層上，其中該導(dǎo)電儲(chǔ)氧層與該些介電凸塊之間隔有部分該氧擴(kuò)散阻障層。

由于本發(fā)明的介電凸塊可增加相鄰的MIM堆疊的導(dǎo)電儲(chǔ)氧層中的來自電阻轉(zhuǎn)態(tài)層氧原子的遷移路徑，甚至截?cái)嘞噜彽腗IM堆疊的導(dǎo)電儲(chǔ)氧層，因此可有效改善相鄰MIM堆疊互相干擾的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例中，MIM堆疊的示意圖。

圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中，MIM堆疊的示意圖。

圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中，MIM堆疊的示意圖。

圖4A至圖4C是本發(fā)明一實(shí)施例中，MIM堆疊的工藝示意圖。

圖5A至圖5B是本發(fā)明一實(shí)施例中，MIM堆疊的工藝示意圖。

圖6A至圖6B是本發(fā)明一實(shí)施例中，MIM堆疊的工藝示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)：

8 晶體管

8D 漏極

8G 柵極

8S 源極

10 基板

11 氧化物層

13 底電極

14 介電凸塊