[发明专利]逻辑兼容的RRAM结构和工艺有效
| 申请号： | 201310317125.2 | 申请日： | 2013-07-25 |
| 公开（公告）号： | CN103811515A | 公开（公告）日： | 2014-05-21 |
| 发明（设计）人： | 张至扬;涂国基;朱文定;廖钰文;杨晋杰;陈侠威 | 申请（专利权）人： | 台湾积体电路制造股份有限公司 |
| 主分类号： | H01L27/24 | 分类号： | H01L27/24;H01L45/00;H01L21/768 |
| 代理公司： | 北京德恒律治知识产权代理有限公司 11409 | 代理人： | 章社杲;孙征 |
| 地址： | 中国台*** | 国省代码： | 中国台湾;71 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 逻辑 兼容 rram 结构 工艺 | ||
1.一种形成在半导体器件中的存储单元，所述存储单元包括：
第一电极，穿过第一介电层中的第一开口共形地形成，所述第一介电层形成在包括第一金属层的衬底上，所述第一开口被配置成允许所述第一电极和所述第一金属层之间的物理接触；
电阻层，共形地形成在所述第一电极上；
间隔层，共形地形成在所述电阻层上；
第二电极，共形地形成在所述电阻层上；以及
第二介电层，共形地形成在所述第二电极上，所述第二介电层包括第二开口；
其中：
所述第一电极和所述电阻层共同包括超出由所述第一开口所限定的区域延伸第一距离的第一唇状区；
所述第二电极和所述第二介电层共同包括超出由所述第一开口所限定的区域延伸第二距离的第二唇状区；
所述间隔层在所述电阻层上方从所述第二距离延伸到所述第一距离；以及
所述第二电极使用延伸穿过所述第二开口的通孔连接至第二金属层。
2.根据权利要求1所述的存储单元，其中：
所述第一唇状区处于第一高度，所述第一高度不同于位于由所述第一开口所限定的区域中相应的所述第一电极和所述电阻层的第二高度；以及
其中，所述第二唇状区处于第三高度，所述第三高度不同于所述第一高度、所述第二高度以及位于由所述第一开口限定的区域中相应的所述第二电极和所述第二介电层的第四高度。
3.根据权利要求1所述的存储单元，其中：
所述第一电极包括选自由Pt、AlCu、TiN、Au、Ti、Ta、TaN、W、WN和Cu所组成的组中的至少一种材料；
所述第二电极包括选自由Pt、AlCu、TiN、Au、Ti、Ta、TaN、W、WN和Cu所组成的组中的至少一种材料；
所述第一介电层包括选自由SiC、SiON以及Si3N4所组成的组中的至少一种材料；以及
所述第二介电层包括选自由SiC、SiON以及Si3N4所组成的组中的至少一种材料。
4.根据权利要求1所述的存储单元，其中，所述电阻层包括选自由NiO、TiO、HfO、ZrO、ZnO、WO3、Al2O3、TaO、MoO以及CuO所组成的组中的至少一种材料。
5.根据权利要求1所述的存储单元，其中，所述第一介电层和所述第二介电层是停止层。
6.根据权利要求1所述的存储单元，其中：
所述第一电极的厚度在3nm和50nm之间改变；以及
所述第二电极的厚度在3nm和50nm之间改变。
7.根据权利要求1所述的存储单元，其中，所述电阻层的厚度在1nm和30nm之间改变。
8.根据权利要求1所述的存储单元，其中：
所述第一介电层的厚度在10nm和50nm之间改变；以及
所述第二介电层的厚度在10nm和50nm之间改变。
9.一种形成存储单元的方法，所述方法包括：
形成包括第一金属层的衬底；
在所述衬底上形成第一介电层；
穿过第一介电层中的第一开口形成共形的第一电极，所述第一开口被配置成允许所述第一电极和所述第一金属层之间的物理接触；
在所述第一电极上形成共形的电阻层；
在所述电阻层上形成共形的间隔层；
在所述电阻层上形成共形的第二电极；
在所述第二电极上形成共形的第二介电层，所述第二介电层包括第二开口；以及
使用延伸穿过所述第二开口的通孔将所述第二电极连接至第二金属层；
其中：
用于形成所述共形的第一电极和所述共形的电阻层的步骤包括：形成超出由所述第一开口所限定的区域延伸第一距离的第一唇状区；
用于形成所述共形的第二电极和所述共形的第二介电层的步骤包括：形成超出由所述第一开口所限定的所述区域延伸第二距离的第二唇状区；以及
用于形成所述间隔层的步骤包括：在所述第二距离和所述第一距离之间在所述第二唇状区下方的所述电阻层上形成所述间隔层。
10.一种半导体器件，包括：
一个或多个存储单元，所述一个或多个存储单元中的每个都包括：
第一电极，穿过第一介电层中的第一开口共形地形成，所述第一介电层形成在包括第一金属层的衬底上，所述第一开口被配置成允许所述第一电极和所述第一金属层之间的物理接触；
电阻层，共形地形成在所述第一电极上；
间隔层，共形地形成在所述电阻层上；
第二电极，共形地形成在所述电阻层上；以及
第二介电层，共形地形成在所述第二电极上，所述第二介电层包括第二开口；
其中，所述第一电极和所述电阻层共同包括超出由所述第一开口所限定的区域延伸第一距离的第一唇状区；
所述第二电极和所述第二介电层共同包括超出由所述第一开口所限定的所述区域延伸第二距离的第二唇状区；
所述间隔层在所述电阻层上方从所述第二距离延伸到所述第一距离；
所述第二电极使用延伸穿过所述第二开口的通孔连接至第二金属层；
所述第一唇状区处于第一高度，所述第一高度不同于位于由所述第一开口所限定的所述区域中相应的所述第一电极和所述电阻层的第二高度；以及
所述第二唇状区处于第三高度，所述第三高度不同于所述第一高度、所述第二高度以及位于由所述第一开口所限定的所述区域中相应的所述第二电极和所述第二介电层的第四高度。
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H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L27-00 由在一个共用衬底内或其上形成的多个半导体或其他固态组件组成的器件
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H01L27-02 .包括有专门适用于整流、振荡、放大或切换的半导体组件并且至少有一个电位跃变势垒或者表面势垒的；包括至少有一个跃变势垒或者表面势垒的无源集成电路单元的
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H01L27-15 .包括专门适用于光发射并且包括至少有一个电位跃变势垒或者表面势垒的半导体组件
H01L27-16 .包括含有或不含有不同材料结点的热电元件的；包括有热磁组件的
