半导体器件及其制造方法与流程

本专利文件中公开的技术涉及一种半导体设计技术，并且更具体地，涉及一种包括选择器的半导体器件及其制造方法。

背景技术：

1、随着电气和电子行业近来向小型化、低功耗、高性能和多功能化发展，半导体制造商正专注于高性能、高容量的半导体器件。这种高性能、高容量的半导体器件的示例包括能够通过基于施加的电压或电流而在不同电阻状态之间切换来存储数据的半导体器件，例如电阻随机存取存储器(rram)、相变随机存取存储器(pram)、铁电随机存取存储器(fram)、磁性随机存取存储器(mram)和电子熔丝(e-fuse)。

技术实现思路

1、在一个实施例中，一种半导体器件可以包括：可变电阻图案，其被配置为响应于施加的电压或电流而在不同电阻状态之间切换；以及选择器图案，其设置在可变电阻图案之上并且具有与可变电阻图案的上表面直接接触的下表面，选择器图案被构造为：包括掺杂有掺杂剂的绝缘材料，以及表现出阈值切换行为，以表现出(1)在选择器图案中提供导电路径的导电状态和(2)关断选择器图案中的导电路径的非导电状态，以及在所述导电状态和所述非导电状态之间选择性地切换，其中可变电阻图案的侧壁和选择器图案的侧壁彼此对齐。

2、在一个实施例中，一种制造半导体器件的方法可以包括：形成可变电阻层，其被配置为响应于施加的电压或电流而在不同电阻状态之间切换；在可变电阻层之上形成绝缘图案；使用绝缘图案作为刻蚀屏障来执行第一刻蚀工艺以刻蚀可变电阻层的一部分；以及使用绝缘图案作为刻蚀屏障来执行第二刻蚀工艺以刻蚀可变电阻层的剩余部分，来形成可变电阻图案，其中，在第二刻蚀工艺期间，通过流动含掺杂剂的气体而将掺杂剂注入到绝缘图案中，并且注入了掺杂剂的绝缘图案形成选择器图案。

技术特征：

1.一种半导体器件，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述可变电阻图案包括：包含所述掺杂剂并从所述可变电阻图案的所述侧壁向所述可变电阻图案的内部延伸的部分。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述可变电阻图案包括：包含所述掺杂剂并从所述可变电阻图案的与所述选择器图案直接接触的所述上表面向所述可变电阻图案的内部延伸的部分。

4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述可变电阻图案包括：

5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述可变电阻图案包括磁隧道结结构，所述磁隧道结结构设置在所述导电图案下方，并且包括：具有固定磁化方向的钉扎层、具有可变磁化方向的自由层、以及位于所述钉扎层和所述自由层之间的隧道势垒层。

6.一种制造半导体器件的方法，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述可变电阻层的所述一部分的厚度大于所述可变电阻层的所述剩余部分的厚度。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，执行所述第一刻蚀工艺所需的时间大于执行所述第二刻蚀工艺所需的时间。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述掺杂剂是通过所述绝缘图案的上表面和侧壁注入的。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一刻蚀工艺和所述第二刻蚀工艺是通过ibe方法来执行的，ibe指离子束刻蚀。

11.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一刻蚀工艺和所述第二刻蚀工艺是原位执行的。

12.根据权利要求6所述的方法，其中，所述掺杂剂从所述可变电阻图案的侧壁注入到所述可变电阻图案的一部分中。

13.根据权利要求6所述的方法，其中，所述掺杂剂从所述可变电阻图案的上表面注入到所述可变电阻图案的一部分中。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可变电阻层包括设置在所述可变电阻层的最上部的导电层，以及

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述可变电阻图案包括设置在所述导电层下方的磁隧道结结构，所述磁隧道结结构包括：具有固定磁化方向的钉扎层、具有可变磁化方向的自由层、以及位于所述钉扎层和所述自由层之间的隧道势垒层。

16.根据权利要求6所述的方法，其中，所述可变电阻图案的上表面与所述选择器图案的下表面直接接触。

17.根据权利要求6所述的方法，其中，所述可变电阻图案的侧壁与所述选择器图案的侧壁对齐。

技术总结
本公开涉及半导体器件及其制造方法。一种半导体器件包括：可变电阻图案，其被配置为响应于施加的电压或电流而在不同电阻状态之间切换；以及选择器图案，其设置在可变电阻图案之上并且具有与可变电阻图案的上表面直接接触的下表面，选择器图案被构造为：包括掺杂有掺杂剂的绝缘材料，以及表现出阈值切换行为，以表现出(1)在选择器图案中提供导电路径的导电状态和(2)关断选择器图案中的导电路径的非导电状态，以及在这两个状态之间选择性地切换，其中可变电阻图案的侧壁和选择器图案的侧壁彼此对齐。

技术研发人员：河泰政
受保护的技术使用者：爱思开海力士有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10