[发明专利]集成于集成电路的后端结构的电阻型存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种电阻型存储器，其特征在于，所述电阻型存储器集成于集成电路的后端结构中，其包括：

形成于所述后端结构的通孔中的垂直电极；

位于所述垂直电极和用于形成所述通孔的介质层之间的扩散阻挡层，所述介质层被部分地水平横向刻蚀以形成部分地暴露所述扩散阻挡层的水平沟槽；

通过对暴露的所述扩散阻挡层氧化形成的存储功能层；以及

在所述水平沟槽中依次形成的金属内电极、半导体层、金属水平电极；

其中，所述金属内电极、半导体层和金属水平电极用于形成基于金属-半导体-金属结构的双向二极管。

2.如权利要求1所述的电阻型存储器，其特征在于，设置所述半导体层的厚度以使所述半导体层在用于形成双向二极管时被全耗尽。

3.如权利要求2所述的电阻型存储器，其特征在于，所述半导体层的厚度大于或等于1纳米且小于或等于10纳米。

4.如权利要求1或2所述的电阻型存储器，其特征在于，所述半导体层被掺杂，并通过控制所述半导体层的掺杂浓度以使所述双向半导体二极管的开启电压小于所述存储器的复位电压和置位电压。

5.如权利要求4所述的电阻型存储器，其特征在于，所述半导体层为N型掺杂的硅薄膜层。

6.如权利要求1或2所述的电阻型存储器，其特征在于，所述金属内电极与所述金属水平电极的材料相同。

7.如权利要求1所述的电阻型存储器，其特征在于，所述介质层包括多层第一介质层和多层第二介质层，所述第一介质层和第二介质层依次交替堆叠，所述第二介质层被水平横向刻蚀，以形成介于第一介质层之间的水平沟槽。

8.如权利要求1所述的电阻型存储器，其特征在于，所述扩散阻挡层为Ta、TaN、Ti、TiN、铜锰合金或者铜钌合金，或者以上材料组合形成的复合层。

9.如权利要求1所述的电阻型存储器，其特征在于，所述存储功能层为钽氧化物、钛氧化物、锰氧化物、钌氧化物、钽硅氧化物、锰硅氧化物或者钌硅氧化物。

10.如权利要求1所述的电阻型存储器，其特征在于，所述后端结构为铜互连后端结构。

11.一种集成于集成电路的后端结构中的电阻型存储器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供已经在介质层中形成通孔的后端结构；

在所述通孔中沉积形成扩散阻挡层；

填充所述通孔形成垂直电极；

在所述介质层中构图形成基本平行于所述通孔的至少一个辅助垂直沟槽；

在所述辅助垂直沟槽的侧壁上水平横向构图刻蚀形成部分地暴露所述扩散阻挡层的至少一个水平沟槽；

对暴露的所述扩散阻挡层氧化以形成存储功能层；

在所述水平沟槽内依次沉积形成金属内电极、半导体层、金属水平电极；以及

构图垂直地部分刻蚀所述金属内电极、半导体层和金属水平电极形成隔离沟槽，以使不同水平沟槽内对应形成的存储单元之间电隔离。

12.如权利要求11所示的制备方法，其特征在于，所述介质层具有多层第一介质层和多层第二介质层，所述第一介质层和第二介质层依次交替堆叠；

在刻蚀形成所述水平沟槽的步骤中，所述第二介质层被水平横向刻蚀，以形成介于第一介质层之间的水平沟槽。

13.如权利要求12所示的制备方法，其特征在于，在刻蚀形成所述水平沟槽的步骤中，使用湿法工艺刻蚀。

14.如权利要求11所示的制备方法，其特征在于，所述氧化为热氧化、硅化氧化、氮化氧化、等离子氧化或者湿法氧化工艺。

15.如权利要求11所示的制备方法，其特征在于，沉积形成金属内电极的步骤中，采用化学气相淀积、等离子体增强化学气相淀积或者原子层淀积方法沉积形成所述金属内电极。

16.如权利要求11所示的制备方法，其特征在于，沉积形成半导体层的步骤中，采用化学气相淀积或者等离子体增强化学气相淀积方法沉积形成所述半导体层。

17.如权利要求11所示的制备方法，其特征在于，沉积形成金属水平电极的步骤中，采用化学气相淀积、等离子体增强化学气相淀积、原子层淀积或者电镀方法沉积形成所述金属水平电极。