[發(fā)明專利]改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010164405.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111244273A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊鈺;趙正元;李虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發(fā)明提供了一種改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法中，包括：提供襯底，在所述襯底上形成第一通孔；在所述第一通孔內(nèi)填充銅，并研磨銅表面使得表面平整；在所述襯底和銅表面形成刻蝕阻擋層，研磨所述刻蝕阻擋層使得所述刻蝕阻擋層的表面平整；在所述刻蝕阻擋層內(nèi)形成第二通孔，填充所述第二通孔形成RRAM阻變結(jié)構(gòu)的下電極。在本發(fā)明提供的一種改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法中，可以減少甚至消除刻蝕阻擋層的凹陷，進(jìn)一步減少甚至消除下電極的凹陷，最終提高RRAM器件性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法。

背景技術(shù)

阻變存儲(chǔ)器(RRAM，Resistive Random-Access Memory)根據(jù)施加在金屬氧化物上的不同電壓，使得不同材料的電阻在高阻態(tài)和低阻態(tài)之間發(fā)生相應(yīng)變化，從而開(kāi)啟或者阻斷電流的通道，并利用這一性質(zhì)進(jìn)行儲(chǔ)存，是一種記憶電阻，其可以在關(guān)掉電源之后，仍然記憶電荷，但同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)又很快，被認(rèn)為是電路的第四種元件。RRAM的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)即阻變材料結(jié)構(gòu)，使用TiN/TaO/Ta/TiN結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)在正電壓和負(fù)電壓下，器件通過(guò)形成和斷裂導(dǎo)電通道，實(shí)現(xiàn)高阻態(tài)和低阻態(tài)之間的可逆轉(zhuǎn)變，從而用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。而在形成RRAM的前段工藝的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)中，下電極在銅和超低介電常數(shù)材料上的刻蝕阻擋層(含碳氮化硅層)上通過(guò)TiN填充通孔(Via)后再經(jīng)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)而形成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法，可以減少甚至消除刻蝕阻擋層的凹陷，進(jìn)一步減少甚至消除下電極的凹陷，提高RRAM器件性能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法，包括：

提供襯底，在所述襯底上形成第一通孔；

在所述第一通孔內(nèi)填充銅，并研磨銅表面使得表面平整；

在所述襯底和銅表面形成刻蝕阻擋層，研磨所述刻蝕阻擋層使得所述刻蝕阻擋層的表面平整；

在所述刻蝕阻擋層內(nèi)形成第二通孔，填充所述第二通孔形成RRAM阻變結(jié)構(gòu)的下電極。

可選的，在所述的改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法中，在所述襯底和銅表面形成刻蝕阻擋層，研磨所述刻蝕阻擋層使得所述刻蝕阻擋層平整的一種方法包括：將所述刻蝕阻擋層分多為多步沉積，每次沉積之后對(duì)含碳氮化硅的表面進(jìn)行研磨。

可選的，在所述的改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法中，在所述襯底和銅表面形成刻蝕阻擋層，研磨所述刻蝕阻擋層使得所述刻蝕阻擋層平整的另一種方法包括：一次性沉積完刻蝕阻擋層并且研磨使得表面平整。

可選的，在所述的改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法中，所述刻蝕阻擋層的材料包括含碳氮化硅或氮化硅。

可選的，在所述的改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法中，所述襯底為氧化物層。

可選的，在所述的改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法中，所述氧化物為超低介電常數(shù)材料。

可選的，在所述的改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法中，填充所述第二通孔的方法包括：向所述第二通孔填充TaN或者TiN。

可選的，在所述的改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法中，研磨銅表面導(dǎo)致所述襯底表面形成有凹陷。

可選的，在所述的改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法中，形成RRAM阻變結(jié)構(gòu)的下電極之后，所述改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法還包括：在所述第二通孔和所述刻蝕阻擋層上依次形成鉭氧化物層、鉭層和上電極。

可選的，在所述的改善RRAM阻變結(jié)構(gòu)下電極凹陷的方法中，所述上電極的材料包括TiN。