[发明专利]RRAM装置与其形成方法

说明书

本发明提供了一种RRAM装置与其形成方法，包括：底电极，位于氧化物层中；多个介电凸块，位于氧化物层上，且底电极位于相邻的两个介电凸块之间；电阻转态层，顺应性地位于介电凸块、氧化物层、与底电极上；导电储氧层，位于电阻转态层上；以及氧扩散阻障层，位于导电储氧层上。由于本发明的介电凸块可增加相邻的MIM堆叠的导电储氧层中的来自电阻转态层氧原子的迁移路径，甚至截断相邻的MIM堆叠的导电储氧层，因此可有效改善相邻MIM堆叠互相干扰的问题。

技术领域

本发明关于RRAM装置，更特别关于其MIM堆叠结构与其形成方法。

背景技术

电阻式非挥发性存储器(RRAM)因具有功率消耗低、操作电压低、写入擦除时间短、耐久度长、存储时间长、非破坏性读取、多状态存储、元件工艺简单、及可微缩性等优点，所以成为新兴非挥发性存储器的主流。电阻式非挥发性存储器的基本结构为底电极、电阻转态层及顶电极构成的金属-绝缘体-金属(metal-insulator-metal,MIM)叠层结构，且电阻式非挥发性存储器的电阻转换(resistive switching，RS)阻值特性为元件的重要特性。一般为了形成MIM堆叠的阵列，往往形成整层的底电极层、电阻转态层、与顶电极层后，再以光刻工艺搭配刻蚀工艺图案化上述层状物以定义多个MIM堆叠。然而刻蚀工艺往往会损伤MIM堆叠的侧壁而劣化MIM堆叠的性质。

综上所述，目前亟需新的RRAM装置及其制造方法，以改善上述缺点。

发明内容

为了解决刻蚀工艺往往会损伤MIM堆叠的侧壁而劣化MIM堆叠的性质的问题，本发明实施例提供一种RRAM装置与其形成方法。

本发明一实施例提供的RRAM装置，包括：底电极，位于氧化物层中；多个介电凸块，位于氧化物层上，且底电极位于相邻的两个介电凸块之间，其中该些介电凸块的底面高于该些底电极的底面；电阻转态层，顺应性地位于介电凸块、氧化物层、与底电极上；导电储氧层，位于电阻转态层上；以及氧扩散阻障层，位于导电储氧层上，其中该导电储氧层与该些介电凸块之间隔有部分该氧扩散阻障层。

本发明一实施例提供的RRAM装置的形成方法，包括：形成底电极于氧化物层中；形成多个介电凸块于氧化物层上，且底电极位于相邻的两个介电凸块之间，其中该些介电凸块的底面高于该些底电极的底面；顺应性地形成电阻转态层于介电凸块、氧化物层、与底电极上；形成导电储氧层于电阻转态层上；以及形成氧扩散阻障层于导电储氧层上，其中该导电储氧层与该些介电凸块之间隔有部分该氧扩散阻障层。

由于本发明的介电凸块可增加相邻的MIM堆叠的导电储氧层中的来自电阻转态层氧原子的迁移路径，甚至截断相邻的MIM堆叠的导电储氧层，因此可有效改善相邻MIM堆叠互相干扰的问题。

附图说明

图1是本发明一实施例中，MIM堆叠的示意图。

图2是本发明一实施例中，MIM堆叠的示意图。

图3是本发明一实施例中，MIM堆叠的示意图。

图4A至图4C是本发明一实施例中，MIM堆叠的工艺示意图。

图5A至图5B是本发明一实施例中，MIM堆叠的工艺示意图。

图6A至图6B是本发明一实施例中，MIM堆叠的工艺示意图。

附图标号：

8 晶体管

8D 漏极

8G 栅极

8S 源极

10 基板

11 氧化物层

13 底电极

14 介电凸块