[發(fā)明專利]一種阻變存儲器及其制造方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811645090.4 | 申請日： | 2018-12-29 |
| 公開（公告）號： | CN109728163B | 公開（公告）日： | 2023-05-23 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 高建峰;項(xiàng)金娟;劉衛(wèi)兵;李俊峰 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院微電子研究所 |
| 主分類號： | H10N70/00 | 分類號： | H10N70/00;H10B63/10 |
| 代理公司： | 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227 | 代理人： | 王寶筠 |
| 地址： | 100029 北京市朝陽*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 存儲器 及其 制造 方法 | ||
本申請實(shí)施例公開了一種阻變存儲器及其制造方法，通過提供基底，在基底上形成有金屬栓塞作為下電極，在下電極上形成阻變功能層、上電極層和互連金屬層，根據(jù)金屬栓塞的位置，對互連金屬層、上電極層、阻變功能層進(jìn)行刻蝕，以使互連金屬層、上電極層、阻變功能層和金屬栓塞對準(zhǔn)。由于本申請實(shí)施例中，互連金屬層、上電極層和阻變功能層是一次性刻蝕的，因此可以實(shí)現(xiàn)這三個(gè)膜層的自對準(zhǔn)，在技術(shù)上來說，即使這三個(gè)膜層的面積大于金屬栓塞的面積，也不影響器件的實(shí)現(xiàn)，因此相比于現(xiàn)有技術(shù)中在上電極層上形成阻擋層，對阻擋層進(jìn)行刻蝕，形成與金屬栓塞對準(zhǔn)的通孔，并在通孔中形成互連金屬層來說，對準(zhǔn)要求更低，因此提高了良品率。
技術(shù)領(lǐng)域
本申請涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及一種阻變存儲器及其制造方法。
背景技術(shù)
隨著可攜式個(gè)人設(shè)備的流行，非揮發(fā)性存儲器由于具有在無電源供應(yīng)時(shí)仍能維持記憶狀態(tài)和操作低功耗等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為半導(dǎo)體工業(yè)中的研發(fā)重點(diǎn)。目前市場上的非揮發(fā)性存儲器仍以閃存(Flash)為主流，但是由于閃存存在操作電壓過大、操作速度慢、耐久力不夠好以及由于器件尺寸縮小過程中隧穿氧化層不斷減薄導(dǎo)致保持時(shí)間不夠長等缺點(diǎn)，現(xiàn)在的研發(fā)重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向了可以取代閃存的新型非揮發(fā)性存儲器。
與傳統(tǒng)的Flash的電荷存儲機(jī)制不同，阻變存儲器(Resistive?Random?AccessMemory，RRAM)是非電荷存儲機(jī)制，因此可以解決Flash中因隧穿氧化層變薄而造成的電荷泄漏問題,具有更好的可縮小性。而阻變存儲器由于還具有寫入操作電壓低、寫入擦除時(shí)間短、記憶時(shí)間長、非破壞性讀取、多值存儲、結(jié)構(gòu)簡單以及存儲密度高等優(yōu)點(diǎn)，因此逐漸成為目前新型非揮發(fā)性存儲器件中的研究重點(diǎn)，有望代替DRAM，SRAM和Flash等成為通用存儲器，是未來新一代存儲技術(shù)的有力競爭者。
RRAM的基本存儲單元為金屬-絕緣體-金屬(Metal-Insulator-Metal，MIM)結(jié)構(gòu)的電阻器，借由電壓或電流脈沖，可以使MIM結(jié)構(gòu)的電阻在高低電阻態(tài)之間轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)0和1的存儲，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入和擦除。其中，這里的絕緣體為阻變層材料，可以發(fā)生電阻轉(zhuǎn)變，阻變層材料可以是鈣鈦礦氧化物、過渡金屬二元氧化物、固態(tài)電解質(zhì)材料或有機(jī)材料等。
在RRAM的制備過程中，可以現(xiàn)在基底上形成MIM結(jié)構(gòu)，再對MIM結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，利用刻蝕形成的通孔進(jìn)行互連，隨著RRAM存儲單元的尺寸逐漸縮小，刻蝕難度越來越大，一旦刻蝕出現(xiàn)偏差，則器件性能也將出現(xiàn)偏差。因此，現(xiàn)有技術(shù)較難形成較高質(zhì)量的RRAM器件。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本申請實(shí)施例提供一種阻變存儲器及其制造方法，為阻變存儲器的制備工藝提供便捷，并提高器件的良品率。
本申請實(shí)施例提供了一種阻變存儲器的制造方法，所述方法包括：
提供基底，所述基底上形成有金屬栓塞作為下電極；
在所述下電極上依次形成阻變功能層、上電極層和互連金屬層；
根據(jù)所述金屬栓塞的位置，一次性對所述互連金屬層、所述上電極層、所述阻變功能層進(jìn)行刻蝕，以使所述互連金屬層、所述上電極層、所述阻變功能層和所述金屬栓塞對準(zhǔn)。
可選的，所述阻變功能層包括：HfO2、Al2O3、TaOx、TiOx中的至少一種。
可選的，所述金屬栓塞為鎢塞。
可選的，所述上電極層為氮化鈦層。
可選的，所述互連金屬層為鋁層。
可選的，所述在所述下電極上依次形成阻變功能層、上電極層和互連金屬層，包括：
在所述下電極上依次形成阻變功能層和上電極層；
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