[发明专利]非易失性存储装置及其制造方法

权利要求书

1.一种电阻变化型非易失性存储装置，其特征在于，该电阻变化型非易失性存储装置具有：

基板；

第1层间绝缘层，形成于所述基板上；

第1布线，由势垒金属层和主层构成，所述势垒金属层形成于所述第1层间绝缘层的布线槽内，并覆盖所述布线槽的底面和侧面，所述主层由金属构成，并填充所述布线槽的内部；

第1电极，由贵金属构成，而且形成为至少覆盖所述第1布线的上表面的所述主层和所述势垒金属层；

第2层间绝缘层，形成于所述基板、所述第1布线以及所述第1电极上；

多个存储单元孔，形成于所述第1电极上的所述第2层间绝缘层；

电阻变化层，形成于所述存储单元孔内，并与所述第1电极连接；以及

第2布线，形成于所述第2层间绝缘层上，并覆盖所述电阻变化层和所述存储单元孔，

所述第1布线沿着所述第1布线的长度方向被划分为包括所述存储单元孔所在的区域以及所述存储单元孔的附近区域的第1区域、和所述第1区域以外的第2区域，

所述第1电极跨越所述多个存储单元孔而形成，

在所述第1区域的所述第1布线的宽度方向的任意截面中，所述第1电极与所述第1布线的所述势垒金属层相接，而且所述第1布线的所述主层被所述势垒金属层及所述第1电极覆盖。

2.根据权利要求1所述的电阻变化型非易失性存储装置，其特征在于，所述电阻变化层由第1电阻变化层和第2电阻变化层构成，

所述第1电阻变化层形成于所述存储单元孔的至少底部，由具有第1缺氧度的第1过渡金属氧化物构成，并与所述第1电极连接，

所述第2电阻变化层形成于所述存储单元孔的内部而且形成在所述第1电阻变化层上，由与所述第1电阻变化层相同的过渡金属的过渡金属氧化物构成，而且缺氧度大于所述第1电阻变化层。

3.根据权利要求1或2所述的电阻变化型非易失性存储装置，其特征在于，所述第1电极由标准电极电位比构成电阻变化层的过渡金属的标准电极电位高的材料构成。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的电阻变化型非易失性存储装置，其特征在于，在所述第1电极的下层配置粘合层。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的电阻变化型非易失性存储装置，在所述存储单元孔内的所述电阻变化层上还具有与所述电阻变化层及所述第2布线相接的第2电极。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的电阻变化型非易失性存储装置，在所述第2布线与所述第2电阻变化层之间具有具备整流作用的二极管元件。

7.一种电阻变化型非易失性存储装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括如下步骤：

在基板上的第1层间绝缘层上形成布线槽；

形成覆盖所述布线槽的底面和侧面以及所述第1层间绝缘层的势垒金属层；

形成由金属构成的主层，该主层与所述势垒金属层相接，并填充所述布线槽的内部；

去除所述第1层间绝缘层上的所述势垒金属层及所述主层，在所述布线槽形成由所述势垒金属层和所述主层构成的第1布线；

形成由贵金属构成的第1电极，该第1电极至少覆盖所述第1布线的上表面的所述主层和所述势垒金属层；

在所述第1层间绝缘层、所述第1布线以及所述第1电极上形成第2层间绝缘层；

在所述第1电极上的所述第2层间绝缘层上形成多个存储单元孔；

在所述存储单元孔的至少底部形成与所述第1电极连接的由过渡金属氧化物构成的第1电阻变化层；

在所述存储单元孔的内部而且在所述第1电阻变化层上形成第2电阻变化层，该第2电阻变化层由与所述第1电阻变化层相同的过渡金属的过渡金属氧化物构成，而且含氧率低于所述第1电阻变化层；以及

在所述第2层间绝缘层上形成第2布线，该第2布线覆盖所述第2电阻变化层和所述存储单元孔，

当将所述第1布线在所述第1布线的长度方向上划分为包括所述存储单元孔所在的区域以及所述存储单元孔的附近区域的第1区域、和所述第1区域以外的第2区域时，

在形成所述第1电极的步骤中，至少在所述第1区域中以覆盖所述势垒金属层和所述主层的方式形成所述第1电极。

8.一种电阻变化型非易失性存储装置的制造方法，特征在于，该制造方法包括如下步骤：

在基板上的第1层间绝缘层上形成布线槽；

形成覆盖所述布线槽的底面和侧面以及所述第1层间绝缘层的势垒金属层；

形成由金属构成的主层，该主层与所述势垒金属层相接，并填充所述布线槽的内部；

在去除所述第1层间绝缘层上的所述主层并使所述势垒金属层残留在所述第1层间绝缘层的表面上的状态下，在所述布线槽形成由所述势垒金属层和所述主层构成的第1布线；

形成由贵金属构成的第1电极，该第1电极至少覆盖所述第1布线的上表面的所述主层和所述势垒金属层，然后去除所述第1层间绝缘层的表面的所述势垒金属层中未被所述第1电极覆盖的区域；

在所述第1层间绝缘层、所述第1布线以及所述第1电极上形成第2层间绝缘层；

在所述第1电极上的所述第2层间绝缘层上形成多个存储单元孔；

在所述存储单元孔的至少底部形成与所述第1电极连接的由过渡金属氧化物构成的第1电阻变化层；

在所述存储单元孔的内部而且在所述第1电阻变化层上形成第2电阻变化层，该第2电阻变化层由与所述第1电阻变化层相同的过渡金属的过渡金属氧化物构成，而且含氧率低于所述第1电阻变化层；以及

在所述第2层间绝缘层上形成第2布线，该第2布线覆盖所述第2电阻变化层和所述存储单元孔，

当将所述第1布线在所述第1布线的长度方向上划分为包括所述存储单元孔所在的区域以及所述存储单元孔的附近区域的第1区域、和所述第1区域以外的第2区域时，

在形成所述第1电极的步骤中，至少在所述第1区域中以覆盖所述势垒金属层和所述主层的方式形成所述第1电极。