[发明专利]使用组合间隔件的RRAM结构和工艺

权利要求书

1.一种形成于半导体器件中的存储单元，所述存储单元包括：

第一电极，所述第一电极形成于第一介电层的开口中，所述第一介电层形成于包括金属层的衬底上，所述开口被配置为允许所述第一电极与所述金属层之间的物理接触，所述第一电极具有第一宽度W₁并延伸超出由所述开口限定的区域一段距离；

电阻层，形成于所述第一电极上且基本具有所述第一宽度W₁；

覆盖层，形成于所述电阻层上并具有小于所述第一宽度W₁的第二宽度W₂；

第二电极，形成于所述覆盖层上且基本具有所述第二宽度W₂；

第一组合间隔区，具有在所述第一宽度W₁与所述第二宽度W₂之间形成于所述电阻层上的至少两个不同的介电层；以及

通孔，连接至所述第二电极。

2.根据权利要求1所述的存储单元，还包括：

第二组合间隔区，具有在所述一段距离之外形成于所述第一介电层上的至少两个不同的介电层；

其中，所述第二组合间隔区包括：

第一间隔区，形成为与所述第一电极和所述电阻层的侧壁相邻且包括选自由SiC、SiON和Si₃N₄组成的组的至少一种电介质；以及

第二间隔区，形成为与所述第一间隔区相邻且包括选自由氧化物和掺杂玻璃组成的组的至少一种材料。

3.根据权利要求2所述的存储单元，其中：

所述第一间隔区的宽度在10nm到50nm之间；以及

所述第二间隔区的宽度在1nm到5nm之间。

4.根据权利要求1所述的存储单元，其中，所述第一组合间隔区包括：

第一间隔区，形成为与所述第二电极和所述覆盖层的侧壁相邻且包括选自由SiC、SiON和Si₃N₄组成的组的至少一种电介质；以及

第二间隔区，形成为与所述第一间隔区相邻且包括选自由氧化物和掺杂玻璃组成的组的至少一种材料。

5.根据权利要求4所述的存储单元，其中：

所述第一间隔区的宽度在10nm到50nm之间；以及

所述第二间隔区的宽度在1nm到5nm之间。

6.根据权利要求1所述的存储单元，其中，所述第一组合间隔件从所述第一宽度W₁延伸至所述第二宽度W₂。

7.根据权利要求1所述的存储单元，其中：

所述第一电极包括选自由Pt、AlCu、TiN、Au、Ti、Ta、TaN、W、WN和Cu组成的组的至少一种材料；

所述第二电极包括选自由Pt、AlCu、TiN、Au、Ti、Ta、TaN、W、WN和Cu组成的组的至少一种材料；以及

所述第一介电层包括选自由SiC、SiON和Si₃N₄组成的组的至少一种材料。

8.根据权利要求1所述的存储单元，其中，所述电阻层包括选自由NiO、TiO、HfO、ZrO、ZnO、WO₃、Al₂O₃、TaO、MoO和CuO组成的组的至少一种材料。

9.一种形成存储单元的方法，所述方法包括：

形成包含金属层的衬底；

在所述衬底上形成第一介电层；

在所述第一介电层的开口中形成第一电极，所述开口被配置为允许所述第一电极与所述金属层之间的物理接触，所述第一电极具有第一宽度W₁并延伸超过由所述开口限定的区域一段距离；

在所述第一电极上形成基本具有第一宽度W₁的电阻层；

在所述电阻层上形成具有小于所述第一宽度W₁的第二宽度W₂的覆盖层；

在所述覆盖层上形成基本具有第二宽度W₂的第二电极；

形成第一组合间隔区，所述第一组合间隔区具有在所述第一宽度W₁与所述第二宽度W₂之间形成于所述电阻层上的至少两个不同的介电层；以及

将所述第二电极连接到通孔。

10.一种半导体器件，包括：

一个或多个存储单元，所述一个或多个存储单元的每个都包括：

下电极，具有第一宽度W₁并与形成在金属化区上方的停止区的开口中的所述金属化区相接触而形成；

高k区，形成在所述下电极上方并以第一宽度W₁延伸；

保护区，形成在部分所述高k区上方并具有小于所述第一宽度W₁的第二宽度W₂；

上电极，形成在所述保护区上方且基本具有第二宽度W₂；

第一间隔区，形成在所述高k区上方并与所述上电极和所述保护区的侧壁相邻，所述第一间隔区包括选自由SiC、SiON和Si₃N₄组成的组的至少一种电介质；

第二间隔区，形成在所述高k区上方并与所述第一间隔区相邻，所述第二间隔区包括选自由氧化物和掺杂玻璃组成的组的至少一种材料，所述第二间隔区未延伸超过第一宽度W₁；以及

通孔，连接至所述上电极。