[发明专利]阻变式存储器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种阻变式存储器及其制造方法。该制造方法包括：提供底部互连层；在所述底部互连层上形成底部电介质层，所述底部电介质层具有露出所述底部互连层的通孔；以及在所述通孔中形成底部电极层，所述底部电极层包括在所述底部互连层上选择性生长的第一电极。本发明中，底部电极层具有比较好的通孔填充能力。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种阻变式存储器及其制造方法。

背景技术

在NVM(Non-volatile Memory，非易失存储器)中，RRAM(Resistive RandomAccess Memory，阻变式随机存取存储器)越来越引起人们的兴趣，这种存储器具有结构简单、低功耗、运行快和高密度集成等优点。对于RRAM，为了有利于制造和电气运行，选择合适的电极是一个关键问题。

RRAM单元的底部电极(bottom electrode，简称为BE)处在后段制程(Back End OfLine，简称为BEOL)中，需要有比较好的间隙填充能力。通过PVD(Physical VaporDeposition，物理气相沉积)工艺形成的氮化钛(TiN)膜是在RRAM器件中使用的最常见且研究最多的电极，这是由于TiN膜具有优异的电气性能。然而，通过PVD工艺形成的TiN膜具有比较差的间隙填充能力。为了提高间隙填充能力，需要具有比较高的DC(直流)电源和AC(交流)偏压电源的沉积工艺。然而，具有比较好的间隙填充能力的改进的TiN膜却遭受晶片剥落问题(peeling issues)，即这样的TiN膜容易从晶片上剥落。当前的研究结果表明，底部电极TiN膜具有比较高的压应力，大约-3000至-7000MPa。剥落问题出现在后TiN沉积工艺并且随着时间的延长变得更差，尤其在晶片边缘处更加严重。因此需要在间隙填充能力和剥落问题之间权衡。

发明内容

本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种阻变式存储器的制造方法，包括：提供底部互连层；在所述底部互连层上形成底部电介质层，所述底部电介质层具有露出所述底部互连层的通孔；以及在所述通孔中形成底部电极层，所述底部电极层包括在所述底部互连层上选择性生长的第一电极。

在一个实施例中，所述第一电极的材料包括：钴或钌。

在一个实施例中，利用化学气相沉积工艺在所述底部互连层上选择性生长所述第一电极。

在一个实施例中，所述化学气相沉积工艺以下列条件执行：在反应腔室中以10sccm至50sccm的气体流量通入反应气体C₇H₅CoO₂，在100℃至300℃的温度范围内，在0.1托至100托的气压范围内执行。

在一个实施例中，所述底部电极层还包括：在所述第一电极上的第二电极。

在一个实施例中，所述第二电极的材料包括：氮化钛、氮化钽或氮化钨。

在一个实施例中，所述第二电极的厚度小于所述第一电极的厚度。

在一个实施例中，所述第二电极的厚度为至所述第一电极的厚度为至

在一个实施例中，所述底部电极层的厚度为至

在一个实施例中，在所述通孔中形成底部电极层的步骤包括：在所述底部互连层上形成选择性生长且填充所述通孔的一部分的第一电极；在所述底部电介质层上和在所述第一电极上形成第二电极；以及对所述第二电极执行平坦化以去除在所述底部电介质层上的所述第二电极的部分。

在一个实施例中，所述方法还包括：在所述底部电极层上形成数据存储层；以及在所述数据存储层上形成顶部电极层。