[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: 201910403390.X
• 申請日: 2019-05-15
• 公開（公告）號: CN111952446A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 楊蕓;仇圣棻
• 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的形成方法，其特征在于，包括：

提供襯底；

在所述襯底上形成底部電極；

在底部電極上形成阻變層；

在所述阻變層上形成頂部電極；

在所述頂部電極的頂部表面、頂部電極的側壁表面和所述阻變層的側壁表面形成第一保護層。

2.如權利要求1所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，形成所述第一保護層的工藝包括：沉積工藝。

3.如權利要求1所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述第一保護層的材料包括氮化物、碳化物或碳氮化物。

4.如權利要求3所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述第一保護層的材料包括氮化硅或氮碳化硅。

5.如權利要求1所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述第一保護層的厚度范圍包括：100nm～200nm。

6.如權利要求1所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，在形成所述第一保護層之前，還包括：在所述頂部電極表面形成第二保護層；在所述第二保護層上形成所述第一保護層。

7.如權利要求1所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，在所述頂部電極的頂部表面、頂部電極的側壁表面和所述阻變層的側壁表面形成第一保護層之后，還包括：在所述襯底上和所述第一保護層表面形成隔離層。

8.如權利要求1所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述阻變層和頂部電極的形成方法包括：在所述襯底表面以及底部電極表面形成阻變層材料；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和阻變層材料，形成所述頂部電極和阻變層。

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，在所述襯底表面以及底部電極表面形成阻變層材料之前，還包括：在所述襯底上形成刻蝕停止層，所述刻蝕停止層還位于所述底部電極的側壁表面，而且所述刻蝕停止層表面低于或齊平于所述底部電極的頂部表面。

10.如權利要求1所述阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述底部電極的形成方法包括：在所述襯底表面形成底部電極材料層；在所述底部電極材料層表面形成第二掩膜層，所述第二掩膜層暴露出部分底部電極材料層表面；以所述第二掩膜層為掩膜刻蝕所述底部電極材料層，直至暴露出所述襯底表面，在襯底上形成所述底部電極。

11.如權利要求1所述的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器件層；所述器件層包括位于基底表面的器件結構、與器件結構電連接的互連結構以及介質層；所述介質層位于基底表面、器件結構表面和互聯結構表面，且所述介質層暴露出所述互聯結構的頂部表面；所述底部電極位于所述互聯結構的表面。

12.如權利要求1所述的阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，其特征在于，所述底部電極的材料包括金屬；所述金屬包括鎢或氮化鈦。

13.如權利要求1所述的阻變隨機存取存儲器單元的形成方法，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。

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

15.一種如權利要求1至14任一項方法所形成的阻變隨機存取存儲器單元，其特征在于，包括：

襯底；

位于襯底上的底部電極；

位于底部電極上的阻變層；

位于所述阻變層上的頂部電極；

位于所述頂部電極的頂部表面、頂部電極的側壁表面和所述阻變層的側壁表面的第一保護層。