[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本公开实施例涉及电阻式随机存取存储器装置。在一些实施例中，电阻式随机存取存储器装置包含下电极结构位于导电下内连接层上方，上电极结构位于下电极结构上方，以及转换层位于下电极结构与上电极结构之间，转换层具有转换层外侧壁。电阻式随机存取存储器装置也包含帽盖层，帽盖层具有从转换层的角落沿上电极侧壁垂直延伸的垂直部分，帽盖层也具有从转换层的角落水平延伸至转换层外侧壁的水平部分。

技术领域

本公开实施例涉及半导体技术，且特别涉及具有电阻式随机存取存储器(resistive random access memory，RRAM)的半导体装置及其制造方法。

背景技术

许多现代电子装置含有被配置来储存数据的电子存储器。电子存储器可为挥发性存储器(volatile memory)或非挥发性存储器(non-volatile memory)。挥发性存储器在供电时储存数据，而非挥发性存储器能够在断电时储存数据。由于简单的结构以及与互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)逻辑制造过程的相容性，电阻式随机存取存储器(RRAM)为下一代非挥发性存储器技术的有望的候选。

发明内容

在一些实施例中，提供一种半导体装置，半导体装置包含下电极结构，位于导电下内连接层上方；上电极结构，位于下电极结构上方，其中上电极结构具有上电极侧壁；转换层，位于下电极结构与上电极结构之间，其中转换层具有转换层外侧壁；以及帽盖层，具有从转换层的角落沿上电极侧壁垂直延伸的垂直部分以及从转换层的角落水平延伸至转换层外侧壁的水平部分。

在一些其他实施例中，提供一种半导体装置，半导体装置包含下电极结构，位于由下层间介电层围绕的下内连接层上方；上电极结构，位于下电极结构上方；转换层，位于下电极结构与上电极结构之间；以及帽盖层，接触转换层的上表面并沿上电极结构的最外侧壁和转换层的侧壁设置，其中帽盖层包含高介电常数介电材料。

在另外一些实施例中，提供一种半导体装置的制造方法，此方法包含在下内连接层上方形成层叠下电极；在层叠下电极上方形成转换元件；在转换元件上方形成一个或多个上电极膜；图案化一个或多个上电极膜，以形成具有上电极侧壁的上电极结构；以及在上电极结构上方以及沿上电极侧壁至转换元件顺应性沉积帽盖层；以及图案化层叠下电极，以形成下电极结构和转换层。

附图说明

根据以下的详细说明并配合所附附图可以更加理解本公开实施例。应注意的是，根据本产业的标准惯例，图示中的各种部件并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小各种部件的尺寸，以做清楚的说明。

图1显示依据一些实施例的电阻式随机存取存储器(RRAM)装置的剖面示意图，电阻式随机存取存储器装置具有被配置来提供耐久度和数据保存的良好平衡的帽盖层(recap layer)。

图2显示依据一些其他实施例的包括电阻式随机存取存储器装置的集成芯片(integrated circuit，IC)的剖面示意图，电阻式随机存取存储器装置具有布置在上介电层之下的帽盖层。

图3显示依据一些其他实施例的包括电阻式随机存取存储器装置的集成芯片的剖面示意图，电阻式随机存取存储器装置具有帽盖层。

图4显示依据一些实施例的具有电阻式随机存取存储器装置的详细的集成芯片结构的剖面示意图，电阻式随机存取存储器装置具有帽盖层。

图5-图16显示依据一些实施例的形成包括电阻式随机存取存储器装置的集成芯片的各种阶段的剖面示意图，电阻式随机存取存储器装置具有帽盖层。

图17显示依据一些实施例的用以形成包括电阻式随机存取存储器装置的集成芯片的图5-图16的方法的流程图，电阻式随机存取存储器装置具有帽盖层。

附图标记说明：

100、400 集成芯片