[發明專利]RRAM下電極結構、制造方法和阻變存儲器及電子裝置

在審

• 申請號: 202210629602.8
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN115394916A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 仇圣棻;陳亮;楊蕓
• 申請（專利權）人: 昕原半導體（杭州）有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 袁文婷;張娓娓

1.一種RRAM下電極結構，其特征在于，包括下電極通孔、下極板層和鈍化層；其中，

所述下電極通孔設置在絕緣層內，所述下電極通孔的底部設置在金屬連線層上；在所述下電極通孔內設置有導電材料層；所述導電材料層的頂部呈圓弧形狀；

所述下極板層設置在所述導電材料層的頂部，所述下極板層的端部設置在所述絕緣層上，使所述下極板層呈圓弧形穹頂狀；

所述鈍化層設置在所述下極板層的上部；且在所述鈍化層的頂部設置有鈍化層開口，所述下極板層的穹頂通過所述鈍化層開口裸露在所述鈍化層的外部。

2.根據權利要求1所述的RRAM下電極結構，其特征在于，

所述下極板層為下極板金屬層或下極板金屬氮化層。

3.根據權利要求2所述的RRAM下電極結構，其特征在于，

所述下極板金屬層的材料為W或Pt；和/或；

所述下極板金屬氮化層的材料為TiN或TaN。

4.根據權利要求1所述的RRAM下電極結構，其特征在于，

所述鈍化層的材料為WNx、WOx、PtOx、TiO、TaO中的任意一種。

5.根據權利要求1所述的RRAM下電極結構，其特征在于，

所述金屬連線層的材質為銅金屬。

6.如權利要求1-5任意一項所述的RRAM下電極結構的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

在絕緣層上通過通孔研磨工藝加工下電極通孔，使所述下電極通孔的底端與金屬連線層的頂端連接，并向所述下電極通孔內填充導電材料，在所述下電極通孔內形成導電材料層；

通過絕緣層減薄工藝使所述導電材料層的頂部凸出所述絕緣層，并采用濕法或平面的刻蝕工藝使所述導電材料層的凸出部分形成圓弧形狀，或通過導電材料層減薄工藝使所述導電材料層的頂部低于所述絕緣層，并采用研磨工藝或濕法刻蝕工藝使所述導電材料層的頂部形成圓弧形狀，得到頂部呈圓弧形狀的導電材料層；

沿著所述絕緣層的平面和所述導電材料層的圓弧形頂部均勻生長下極板層，得到下極板層；

對所述下極板層的上表面進行鈍化處理，使在所述下極板層的上表面形成鈍化層；

通過平面刻蝕工藝打開所述鈍化層，在所述鈍化層上形成鈍化層開口，并使所述下極板層的穹頂通過所述鈍化層開口裸露在所述鈍化層的外部，得到阻變存儲器的下電極結構。

7.根據權利要求6所述的RRAM下電極結構的制造方法，其特征在于，所述通過絕緣層減薄工藝使所述導電材料層的頂部凸出所述絕緣層，并采用濕法或平面的刻蝕工藝使所述導電材料層的凸出部分形成圓弧形狀，頂部呈圓弧形狀的導電材料層包括：

通過研磨液對所述絕緣層的選擇比大于所述研磨液對所述導電材料層的選擇比或通過采用所述絕緣層的刻蝕速度大于所述導電材料層的刻蝕速度，使所述導電材料層的頂部凸出所述絕緣層；

采用濕法或平面的刻蝕工藝，通過對所述導電材料層的刻蝕速度大于對所述絕緣層的刻蝕速度，并且刻蝕速度在邊緣接觸角大的區域大于中間接觸角小的區域，使所述導電材料層的凸出部分形成圓弧形狀，得到頂部呈圓弧形狀的導電材料層。

8.根據權利要求6所述的RRAM下電極結構的制造方法，其特征在于，所述通過導電材料層減薄工藝使所述導電材料層的頂部低于所述絕緣層，并采用研磨工藝或濕法刻蝕工藝使所述導電材料層的頂部形成圓弧形狀，得到頂部呈圓弧形狀的導電材料層包括：

通過研磨工藝或者濕法工藝對所述導電材料層的選擇比大于所述研磨工藝或者濕法工藝對所述絕緣層的選擇比，使所述導電材料層的頂部低于所述絕緣層；

采用研磨工藝或者濕法刻蝕工藝，通過對所述導電材料層的研磨或刻蝕速度大于對所述絕緣層的研磨或刻蝕速度，從而使所述導電材料層的頂部形成圓弧形狀，得到頂部呈圓弧形狀的導電材料層。