[发明专利]金属薄膜结构、阻变式存储器及阻变式存储器的制作方法

说明书

本发明提供一种金属薄膜结构、阻变式存储器及阻变式存储器的制作方法，其中的制作方法包括：在具有预设结构的底部电极金属层上填充所述电介质层；在所述电介质层上开设具有预设结构的沟道；在所述沟道内部和所述电介质层的上表面填充金属薄膜；通过CMP工艺对所述金属薄膜进行研磨处理以形成所述金属薄膜层；在所述金属薄膜层上填充所述阻变转换层，并在所述阻变转换层上填充所述顶部电极金属层。利用上述发明以解决现有的RRAM中的金属薄膜甚至是其他工艺中的金属薄膜的厚度和表面平整度无法同时满足需求的问题。

技术领域

本发明涉及存储器设计技术领域，更为具体地，涉及一种阻变式存储器及其及制作方法。

背景技术

在RRAM(阻变式存储器)设计过程中，为了得到更好的性能(比如Reliability/Retention)，RRAM的Bottom Electrode(BE，底部电极)的金属膜(通常使用Tungsten(金属钨W)制作)必须有非常平整的表面，防止W膜(金属膜)上层的阻变转换层的厚度不均而导致的短接，通常情况下，W膜的上表面的roughness Rmax(粗糙度阈值)需要小于2nm。

同时，W膜作为RRAM的底部电极,W膜的厚度也需要控制在非常薄的范围内(通常需要W膜的厚度小于100Angstrom(埃))。然而，由于W膜自身晶格和工艺极限，使如此薄的W膜的上表面的roughness Rmax达到预设要求较难。

目前，现有的解决方法是使用额外的W Touch Up chemical mechanical polish(CMP，W补漆化学机械抛光技术)的制程来使W膜的上表面平整。然而，在经过足够的CMP抛光研磨后，虽然W膜的上表面的roughness Rmax可以达到要求；但是，W膜的厚度却无法达到需求，甚至由于没有CMP的Endpoint(终结点)而使W膜被磨光；或者W膜的研磨不够，依然和研磨之前的厚度差不多，无法达到需求。

为解决上述矛盾问题，亟需一种既能够保证RRAM的W膜的上表面的roughnessRmax达到需求，又能够使W膜的厚度满足需求的方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种金属薄膜结构、阻变式存储器及阻变式存储器的制作方法，以解决现有的RRAM中的金属薄膜甚至是其他工艺中的金属薄膜的厚度和表面平整度无法同时满足需求的问题。

一方面，本发明提供的金属薄膜结构，包括电介质层和金属薄膜层；其中，在所述电介质层上开设有镂空式额沟道，在所述沟道内填充有金属薄膜，所述金属薄膜的上表面通过CMP工艺实现光滑以形成所述金属薄膜层；并且，

所述金属薄膜层的上表面通过与所述电介质层的上表面齐平。

此外，优选的方案是，所述金属薄膜层为W膜层。

此外，优选的方案是，所述沟道为圆柱形的内腔结构。

另一方面，本发明还提供一种阻变式存储器，包括底部电极金属层，在所述底部电极金属层上设置有上述的金属薄膜结构，在所述金属薄膜结构上设置有阻变转换层，在所述阻变转换层上设置有顶部电极金属层；其中，

所述金属薄膜结构中的金属薄膜层的上、下表面分别与所述阻变转换层以及所述底部电极金属层相贴合。

相对应地，本发明还提供一种前述的阻变式存储器的制作方法，包括如下步骤：

S110：在具有预设结构的底部电极金属层上填充所述电介质层；

S120：在所述电介质层上开设具有预设结构的沟道；

S130：在所述沟道内部和所述电介质层的上表面填充金属薄膜；

S140：通过CMP工艺对所述金属薄膜进行研磨处理以形成所述金属薄膜层；