电阻式随机存取存储器结构及其制作方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种电阻式随机存取存储器(rram)结构及其制作方法。

背景技术：

1、电阻式随机存取存储器(rram)是一种利用材料的电阻特性变化来存储数据的非易失性存储装置。例如，一个rram单元可以包括设置于顶部电极和底部电极之间的可变电阻层。保护层可以与rram单元相邻以保护rram单元在制造过程(例如蚀刻过程)期间免受损坏。

2、然而，现有的制造rram的方法与逻辑后段制作工艺的相容性低。此外，为了形成保护层，通常需要采用三道光掩模才能制作，导致生产成本较高。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种改良的电阻式随机存取存储器结构及其制作方法，以解决现有技术的不足和缺点。

2、本发明一方面提供一种电阻式随机存取存储器结构，包含：第一层间介电层；底部电极，设置于所述第一层间介电层中；覆盖层，设置于所述底部电极和所述第一层间介电层上；通孔，设置于所述覆盖层中，其中所述通孔部分地暴露所述底部电极的顶面；可变电阻层，设置于所述通孔内；顶部电极，设置于所述通孔内且位于所述可变电阻层上；以及第二层间介电层，覆盖所述顶部电极和所述覆盖层。

3、根据本发明实施例，所述可变电阻层包含氧化钽(taox)层和氧化钽(ta2o5)层。

4、根据本发明实施例，所述底部电极为铜层，且所述氧化钽(taox)层与所述铜层直接接触。

5、根据本发明实施例，所述底部电极包含凹陷区，位于所述底部电极的顶面，且所述凹陷区被所述氧化钽(taox)层完全填满。

6、根据本发明实施例，所述顶部电极包含氮化钛层。

7、根据本发明实施例，所述电阻式随机存取存储器结构还包含：铱层，设置于所述氮化钛层和所述可变电阻层之间。

8、根据本发明实施例，所述氧化钽(ta2o5)层的顶面低于所述覆盖层的顶面。

9、根据本发明实施例，所述铱层顺形地覆盖所述覆盖层的顶面、所述覆盖层在所述氧化钽(ta2o5)层的顶面上方的侧壁，以及所述氧化钽(ta2o5)层的顶面。

10、根据本发明实施例，所述铱层的顶面与所述氮化钛层的顶面是共面的。

11、根据本发明实施例，所述电阻式随机存取存储器结构还包含：导通孔结构，设置于所述第二层间介电层中并与所述顶部电极直接接触。

12、本发明另一方面提供一种制造电阻式随机存取存储器结构的方法，包含：形成第一层间介电层；在所述第一层间介电层中形成底部电极；在所述底部电极和所述第一层间介电层上形成覆盖层；在所述覆盖层中形成通孔，其中所述通孔部分地暴露所述底部电极的顶面；形成设置于所述通孔内的可变电阻层；在所述通孔内和所述可变电阻层上形成顶部电极；以及形成覆盖所述顶部电极和所述覆盖层的第二层间介电层。

13、根据本发明实施例，所述可变电阻层包含氧化钽(taox)层和氧化钽(ta2o5)层。

14、根据本发明实施例，所述底部电极是铜层，并且所述氧化钽(taox)层与所述铜层直接接触。

15、根据本发明实施例，所述底部电极包含凹陷区，位于所述底部电极的顶面，并且所述凹陷区被所述氧化钽(taox)层完全填满。

16、根据本发明实施例，所述顶部电极包含氮化钛层。

17、根据本发明实施例，所述方法还包含：在所述氮化钛层和所述可变电阻层之间形成铱层。

18、根据本发明实施例，所述氧化钽(ta2o5)层的顶面低于所述覆盖层的顶面。

19、根据本发明实施例，所述铱层顺形地覆盖所述覆盖层的顶面、所述覆盖层在所述氧化钽(ta2o5)层的顶面上方的侧壁，以及所述氧化钽(ta2o5)层的顶面。

20、根据本发明实施例，所述铱层的顶面与所述氮化钛层的顶面是共面的。

21、根据本发明实施例，所述方法还包含：在所述第二层间介电层中形成通孔结构，其中，所述通孔结构与所述顶部电极直接接触。

技术特征：

1.一种电阻式随机存取存储器结构，包含：

2.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器结构，其中，所述可变电阻层包含氧化钽(taox)层和氧化钽(ta2o5)层。

3.根据权利要求2所述的电阻式随机存取存储器结构，其中，所述底部电极为铜层，且所述氧化钽(taox)层与所述铜层直接接触。

4.根据权利要求3所述的电阻式随机存取存储器结构，其中，所述底部电极包含凹陷区，位于所述底部电极的顶面，且所述凹陷区被所述氧化钽(taox)层完全填满。

5.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器结构，其中，所述顶部电极包含氮化钛层。

6.根据权利要求5所述的电阻式随机存取存储器结构，还包含：

7.根据权利要求6所述的电阻式随机存取存储器结构，其中，所述氧化钽(ta2o5)层的顶面低于所述覆盖层的顶面。

8.根据权利要求7所述的电阻式随机存取存储器结构，其中，所述铱层顺形地覆盖所述覆盖层的顶面、所述覆盖层在所述氧化钽(ta2o5)层的顶面上方的侧壁，以及所述氧化钽(ta2o5)层的顶面。

9.根据权利要求8所述的电阻式随机存取存储器结构，其中，所述铱层的顶面与所述氮化钛层的顶面是共面的。

10.根据权利要求1所述的电阻式随机存取存储器结构，还包含：

11.一种制造电阻式随机存取存储器结构的方法，包含：

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述可变电阻层包含氧化钽(taox)层和氧化钽(ta2o5)层。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述底部电极是铜层，并且所述氧化钽(taox)层与所述铜层直接接触。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述底部电极包含凹陷区，位于所述底部电极的顶面，并且所述凹陷区被所述氧化钽(taox)层完全填满。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述顶部电极包含氮化钛层。

16.根据权利要求15所述的方法，还包含：

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述氧化钽(ta2o5)层的顶面低于所述覆盖层的顶面。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述铱层顺形地覆盖所述覆盖层的顶面、所述覆盖层在所述氧化钽(ta2o5)层的顶面上方的侧壁，以及所述氧化钽(ta2o5)层的顶面。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述铱层的顶面与所述氮化钛层的顶面是共面的。

20.根据权利要求11所述的方法，还包含：

技术总结
本发明公开一种电阻式随机存取存储器结构及其制作方法，其中该电阻式随机存取存储器结构包含：第一层间介电层；底部电极，设置于所述第一层间介电层中；覆盖层，设置于所述底部电极和所述第一层间介电层上；通孔，设置于所述覆盖层中，其中所述通孔部分地暴露所述底部电极的顶面；可变电阻层，设置于所述通孔内；顶部电极，设置于所述通孔内且位于所述可变电阻层上；以及第二层间介电层，覆盖所述顶部电极和所述覆盖层。

技术研发人员：王温壬,郑钧鸿,王泉富
受保护的技术使用者：联华电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5