[发明专利]半导体结构及其制造方法

说明书

本发明实施例提供了一种半导体结构，其包含第N金属层，位于第N金属层上方并与其接触的平面底部阻挡层，位于平面底部阻挡层上方的数据存储层，位于数据存储层上方的电极，和位于电极上方的第(N+1)金属层。N是正整数。本发明实施例还提供了半导体结构的制造方法。

技术领域

本发明实施例涉及半导体存储器结构及其制造方法。

背景技术

半导体存储阵列包含彼此电连接的多个单位存储器单元。在动态随机存取存储器(DRAM)中，例如，单位存储器单元可能包含一个开关和一个电容器。DRAM具有高集成度和高运行速度。然而，当未提供给DRAM电源时，存储在DREAM中的数据被擦除。非易失性存储器的一个实例是闪速存储器，其中当不供给电源时，存储的数据也不会被擦除。虽然闪存具有非易失性的特点，但与DRAM相比，闪存具有低集成度和低运行速度。

许多现代电子设备包含被配置为存储数据的电子存储器。电子存储器可能是易失性存储器或非易失性存储器。易失性存储器在有电源时存储数据，而非易失性存储器能够在断电时存储数据。由于其结构简单和所涉及的CMOS逻辑可兼容的工艺技术，电阻式随机存取存储器(RRAM)是用于下一代的非易失性存储器技术的有前景的候选。RRAM单元包含具有可变电阻的介电数据存储层，其被置于两个设置于后段制程(BEOL)金属化层内的电极之间。

电阻式随机存取存储器(RRAM)是非易失性存储器件的一种。RRAM是基于过渡金属氧化物的电阻根据在其上施加的电压而变化的特性的电阻式存储器，及电阻被用来在RRAM单元中存储一些数据位而不是用于DRAM中的电子电荷。RRAM包括电容状结构，其中绝缘材料显示电阻切换行为。

发明内容

根据本发明的一些实施例，提供了一种半导体结构，包括：第N金属层；平面底部阻挡层，位于所述第N金属层上方并与所述第N金属层接触；数据存储层，位于所述平面底部阻挡层上方；电极，位于所述数据存储层上方；第(N+1)金属层，位于所述电极上方；其中，N是正整数。

根据本发明的另一些实施例，还提供了一种存储器结构，其包括：下部金属层；平面存储器单元，位于所述下部金属层上方，所述平面存储器单元包括：覆盖层，接近所述下部金属层；和高k介电层，位于所述覆盖层上方；上部金属层，电连接至所述平面存储器单元，其中，所述下部金属层比所述上部金属层更靠近晶体管区。

根据本发明的又一些实施例，还提供了一种半导体结构的制造方法，包括：形成底部金属层；在所述底部金属层上方形成平面存储层；通过自对准操作在所述平面存储层上方形成电极；以及通过图案化所述平面存储层限定存储器单元。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，可更好地理解本发明的各方面。应注意到，根据本行业中的标准惯例，各种部件不是按比例绘制。实际上，为论述清楚，各功能件的尺寸可任意增加或减少。

图1为根据本发明的一些实施例的存储结构堆叠件的截面图。

图2为根据本发明的一些实施例的存储器单元的截面图。

图3为根据本发明的一些实施例的制造存储器结构的流程图；

图4至图14为根据本发明的一些实施例的在不同制造操作下的存储器结构的截面图。

具体实施方式

在附图中，类似的参考数字被用于在各个视图中指示相似或类似的元件，并且示出和描述了本发明的说明性实施例。附图不一定按比例绘制，并且在一些实例中，附图被夸大和/或简化仅用于说明目的的地方。本领域的普通技术人员将会理解基于本发明的以下实例性实施例的本发明的许多可能的应用和变型。