[发明专利]非易失性存储器和制造方法

权利要求书

1.一种用于制造存储单元的方法，所述方法包括：

在衬底上方形成存储单元叠层，所述存储单元叠层包括底部电极层、位于所述底部电极层上方的电阻转换电介质层，以及位于所述电阻转换电介质层上方的顶部电极层；

在所述顶部电极层上方形成第一绝缘层；

在所述第一绝缘层上方形成第一金属硬掩模层；以及

执行一系列蚀刻以图案化所述第一金属硬掩模层、所述第一绝缘层、所述顶部电极层和所述电阻转换电介质层，以形成第一金属硬掩模、硬掩模绝缘体、顶部电极和电阻转换电介质。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述顶部电极层由钨制成，并且所述第一金属硬掩模层由氮化钽制成。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一绝缘层由二氧化硅、氮化硅、碳化硅或它们的组合制成。

4.根据权利要求1所述的方法，在执行所述一系列蚀刻之前，还包括：

在所述第一金属硬掩模层上方形成第二绝缘层；以及

在所述第二绝缘层上方形成第二金属硬掩模层；

其中，所述第二绝缘层由二氧化硅制成，所述第二金属硬掩模层由钽制成。

5.根据权利要求4所述的方法，在执行所述一系列蚀刻之前，还包括：在所述第二金属硬掩模层上直接形成第一电介质硬掩模层。

6.根据权利要求5所述的方法，在执行所述一系列蚀刻之前，还包括：在所述第一电介质硬掩模层上方形成非晶碳膜，并且在所述非晶碳膜上方形成第二电介质硬掩模层。

7.一种用于制造存储单元的方法，所述方法包括：

在衬底上方形成存储单元叠层，所述存储单元叠层包括底部电极层，位于所述底部电极层上方的电阻转换电介质层、位于所述电阻转换电介质层上方的顶部电极层；

在所述存储单元叠层上方形成硬掩模叠层，其中，所述硬掩模叠层包括位于底部处且与所述顶部电极层接触的第一绝缘层和由不同于所述顶部电极层的金属材料制成的第一金属硬掩模层；以及

进行一系列蚀刻以图案化所述硬掩模叠层、所述顶部电极层、所述电阻转换电介质层和所述底部电极层，以形成硬掩模绝缘体、顶部电极、电阻转换电介质和底部电极。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

在所述衬底上方形成侧壁间隔件，所述侧壁间隔件沿着所述底部电极、所述电阻转换电介质、所述顶部电极和所述硬掩模绝缘体的侧壁向上延伸；以及

在所述侧壁间隔件上和所述硬掩模绝缘体的上表面上直接形成蚀刻阻挡层并且所述蚀刻阻挡层共形地衬垫所述侧壁间隔件和所述硬掩模绝缘体。

9.一种存储器单元，包括：

底部电极，设置在衬底上方；

电阻转换电介质，设置在所述底部电极上方并且具有可变电阻；

顶部电极，设置在所述电阻转换电介质上方；

硬掩模绝缘体，直接设置在所述顶部电极上方；以及

顶部电极通孔，设置为穿过所述硬掩模绝缘体且到达所述顶部电极，

其中，所述硬掩模绝缘体直接接触所述顶部电极并且包括绝缘材料。

10.根据权利要求9所述的存储单元，其中，所述顶部电极由钨制成，并且所述硬掩模绝缘体包括厚度在3nm至10nm范围内的二氧化硅。