[发明专利]阻变随机存取存储器的结构及其形成方法

说明书

一种阻变随机存取存储器的结构及其形成方法，结构包括：衬底；位于所述衬底内的第一底部电极，且所述衬底暴露出所述第一底部电极表面；位于所述第一底部电极表面的第二底部电极；位于所述第二底部电极表面的阻变层；位于所述阻变层表面的顶部电极。所述阻变随机存取存储器的性能得到提升。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种阻变随机存取存储器的结构及其形成方法。

背景技术

在集成电路(IC)器件中，阻变随机存取存储器(Resistive Random AccessMemory，RRAM)是用于下一代非易失性存储器件的新兴技术。阻变随机存取存储器是包括了阻变随机存取存储器单元阵列的存储结构，每个阻变随机存取存储器单元均使用电阻值而非电荷来存储少量数据。具体而言，每个阻变随机存取存储器单元均包括电阻材料层，可以调整电阻材料层的电阻来显示逻辑“0”或逻辑“1”。

在先进的技术节点中，部件尺寸按比例缩小并且存储器件的尺寸相应降低，这就需要形成阻变随机存取存储器的各个工艺制程的精度相应提高，以满足对阻变随机存取存储器高性能的需求。

然而，现有的阻变随机存取存储器性能仍需提高。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种阻变随机存取存储器的结构及其形成方法，能够提升阻变随机存取存储器的性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种阻变随机存取存储器单元，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底内的第一底部电极，且所述衬底暴露出所述第一底部电极表面；位于所述第一底部电极表面的第二底部电极；位于所述第二底部电极表面的阻变层；位于所述阻变层表面的顶部电极。

可选的，所述第二底部电极还位于所述衬底的部分表面。

可选的，所述第二底部电极的材料包括金属；所述金属包括：钨或氮化钛。

可选的，所述第二底部电极的厚度范围为50nm～200nm。

可选的，所述阻变层的材料包括过渡金属氧化物；所述过渡金属氧化物包括：氧化铪、氧化锆、氧化铝、氧化镍、氧化钽或氧化钛。

可选的，所述顶部电极的材料包括金属；所述金属包括铜、铝、钨或氮化钛。

可选的，所述第一底部电极高宽比大于5:1。

相应的，本发明还提供一种形成上述任一结构的方法，包括：提供衬底；在所述衬底内形成第一底部电极，且所述衬底暴露出所述第一底部电极表面；在所述第一底部电极表面形成第二底部电极；在所述第二底部电极表面形成阻变层；在所述阻变层表面形成顶部电极。

可选的，所述顶部电极、阻变层和第二底部电极的形成方法包括：在所述衬底上、第一底部电极表面形成第二底部电极材料；在所述第二底部电极材料上形成阻变层材料；在所述阻变层材料上形成顶部电极材料层；在所述顶部电极材料层上形成第一掩膜层，所述第一掩膜层暴露出部分所述顶部电极材料层；以所述第一掩膜层为掩膜刻蚀所述顶部电极材料层、阻变层材料以及第二底部电极材料，直至暴露出所述衬底表面，形成所述顶部电极、阻变层和第二底部电极。

可选的，所述形成第二底部电极材料的工艺包括物理气相沉积工艺或电镀工艺。

可选的，所述形成阻变层材料的工艺包括化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺。

可选的，刻蚀所述顶部电极材料层、阻变层材料以及第二底部电极材料的工艺包括各向异性的干法刻蚀工艺。

可选的，所述衬底包括基底和位于基底上的介质层，所述第一底部电极位于所述介质层内，且所述介质层表面低于或齐平于所述第一底部电极的顶部表面。