[發明專利]阻變隨機存取存儲器的結構及其形成方法

在審

• 申請號: 201910403324.2
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN111952445A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 楊蕓
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司;中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐文欣;吳敏

1.一種阻變隨機存取存儲器單元，其特征在于，包括：

襯底；

位于所述襯底內的第一底部電極，且所述襯底暴露出所述第一底部電極表面；

位于所述第一底部電極表面的第二底部電極；

位于所述第二底部電極表面的阻變層；

位于所述阻變層表面的頂部電極。

2.如權利要求1所述的阻變隨機存取存儲器單元，其特征在于，所述第二底部電極還位于所述襯底的部分表面。

3.如權利要求1所述的阻變隨機存取存儲器單元，其特征在于，所述第二底部電極的材料包括金屬；所述金屬包括：鎢或氮化鈦。

4.如權利要求1所述的阻變隨機存取存儲器單元，其特征在于，所述第二底部電極的厚度范圍為50nm～200nm。

5.如權利要求1所述的阻變隨機存取存儲器單元，其特征在于，所述阻變層的材料包括過渡金屬氧化物；所述過渡金屬氧化物包括：氧化鉿、氧化鋯、氧化鋁、氧化鎳、氧化鉭或氧化鈦。

6.如權利要求1所述的阻變隨機存取存儲器單元，其特征在于，所述頂部電極的材料包括金屬；所述金屬包括銅、鋁、鎢或氮化鈦。

7.如權利要求1所述的阻變隨機存取存儲器單元，其特征在于，所述第一底部電極高寬比大于5:1。

8.一種如權利要求1至7任一項所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，包括：

提供襯底；

在所述襯底內形成第一底部電極，且所述襯底暴露出所述第一底部電極表面；

在所述第一底部電極表面形成第二底部電極；

在所述第二底部電極表面形成阻變層；

在所述阻變層表面形成頂部電極。

9.如權利要求8所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述頂部電極、阻變層和第二底部電極的形成方法包括：在所述襯底上、第一底部電極表面形成第二底部電極材料；在所述第二底部電極材料上形成阻變層材料；在所述阻變層材料上形成頂部電極材料層；在所述頂部電極材料層上形成第一掩膜層，所述第一掩膜層暴露出部分所述頂部電極材料層；以所述第一掩膜層為掩膜刻蝕所述頂部電極材料層、阻變層材料以及第二底部電極材料，直至暴露出所述襯底表面，形成所述頂部電極、阻變層和第二底部電極。

10.如權利要求9所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述形成第二底部電極材料的工藝包括物理氣相沉積工藝或電鍍工藝。

11.如權利要求9所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述形成阻變層材料的工藝包括化學氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝。

12.如權利要求9所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，刻蝕所述頂部電極材料層、阻變層材料以及第二底部電極材料的工藝包括各向異性的干法刻蝕工藝。

13.如權利要求8所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述襯底包括基底和位于基底上的介質層，所述第一底部電極位于所述介質層內，且所述介質層表面低于或齊平于所述第一底部電極的頂部表面。

14.如權利要求13所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述介質層和第一底部電極的形成方法包括：在所述襯底表面形成初始介質層，在所述初始介質層表面形成第二掩膜層，所述第二掩膜層暴露出部分初始介質層表面；以所述第二掩膜層為掩膜刻蝕所述初始介質層，形成介質層以及位于介質層內的電極開口；在所述電極開口內沉積第一底部電極材料，所述第一底部電極材料沉積在所述電極開口底部及側壁并覆蓋在所述介質層表面；對所述第一底部電極材料進行化學機械拋光，直至暴露出所述介質層表面，在所述介質層內形成所述第一底部電極。