[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，形成方法包括：提供衬底；在所述衬底上形成底部电极；在底部电极上形成阻变层；在所述阻变层上形成顶部电极；在所述顶部电极的顶部表面、顶部电极的侧壁表面和所述阻变层的侧壁表面形成第一保护层。所形成的阻变随机存取存储器性能得到提升。

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，简称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的形成方法，包括：提供衬底；在所述衬底上形成底部电极；在底部电极上形成阻变层；在所述阻变层上形成顶部电极；在所述顶部电极的顶部表面、顶部电极的侧壁表面和所述阻变层的侧壁表面形成第一保护层。

可选的，形成所述第一保护层的工艺包括：沉积工艺。

可选的，所述第一保护层的材料包括氮化物、碳化物或碳氮化物。

可选的，所述第一保护层的材料包括氮化硅或氮碳化硅。

可选的，所述第一保护层的厚度范围包括：100nm～200nm。

可选的，在形成所述第一保护层之前，还包括：在所述顶部电极表面形成第二保护层；在所述第二保护层上形成所述第一保护层。

可选的，在所述顶部电极的顶部表面、顶部电极的侧壁表面和所述阻变层的侧壁表面形成第一保护层之后，还包括：在所述衬底上和所述第一保护层表面形成隔离层。

可选的，所述阻变层和顶部电极的形成方法包括：在所述衬底表面以及底部电极表面形成阻变层材料；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和阻变层材料，形成所述顶部电极和阻变层。

可选的，在所述衬底表面以及底部电极表面形成阻变层材料之前，还包括：在所述衬底上形成刻蚀停止层，所述刻蚀停止层还位于所述底部电极的侧壁表面，而且所述刻蚀停止层表面低于或齐平于所述底部电极的顶部表面。

可选的，所述底部电极的形成方法包括：在所述衬底表面形成底部电极材料层；在所述底部电极材料层表面形成第二掩膜层，所述第二掩膜层暴露出部分底部电极材料层表面；以所述第二掩膜层为掩膜刻蚀所述底部电极材料层，直至暴露出所述衬底表面，在衬底上形成所述底部电极。

可选的，所述衬底包括：基底；位于基底上的器件层，所述器件层包括位于基底上的器件结构、与器件结构电连接的互连结构以及介质层，所述介质层位于基底表面、器件结构表面和互联结构表面，且所述介质层暴露出所述互联结构的顶部表面；所述底部电极位于所述互联结构的表面。

可选的，所述底部电极的材料包括金属；所述金属包括钨或氮化钛。