[发明专利]用于RRAM结构的底部电极、RRAM单元及其形成方法

说明书

技术领域

本发明实施例一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及阻变式存储器(RRAM)及其形成方法。

背景技术

许多现代电子器件包含配置为存储数据的电子存储器。电子存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器。易失性存储器在供电时存储数据，而非易失性存储器能够在断开电源时存储数据。阻变式存储器(RRAM，resistive random access memory)由于其简单的结构以及包括CMOS逻辑兼容工艺技术，所以其成为下一代非易失性存储技术的颇具前景的候选对象。RRAM单元包括具有可变电阻的介电数据存储层(dielectric data storage layer)，其位于设置于后段制程(BEOL，end-of-the-line)金属化层内的两个电极之间。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种RRAM(电阻式随机存取存储器)单元，包括：多层底部电极，包括绝缘底部电极(BE)层，并且横向地布置在第一导电下部底部电极层的侧壁之间并且垂直地布置在所述第一导电下部底部电极层与导电上部底部电极层之间；介电数据存储层，具有可变电阻，其中，所述介电数据存储层布置在所述多层底部电极上方；以及顶部电极，布置在所述介电数据存储层上方。

根据本发明的另一方面，提供了一种RRAM(电阻式随机存取存储器)单元，包括：下部绝缘层，布置在被下部层间介电(ILD)层围绕的下部金属互连层上方；多层底部电极，布置在垂直地延伸穿过所述下部绝缘层的开口内，其中，所述多层底部电极包括绝缘底部电极(BE)层、导电上部底部电极层和第一导电下部底部电极层，其中，绝缘底部电极(底部电极)层和第一导电下部底部电极层具有与导电上部底部电极层的下表面接触的上表面；介电数据存储层，具有可变电阻，其中，所述介电数据存储层布置在所述多层底部电极上方；以及顶部电极，布置在所述介电数据存储层上方。

根据本发明的又一方面，提供了一种形成RRAM(电阻式随机存取存储器)单元的方法，包括：形成包括绝缘底部电极(BE)层的多层底部电极，所述绝缘底部电极层横向地布置在导电下部底部电极层的侧壁之间并且垂直地布置在所述导电下部底部电极层与导电上部底部电极层之间；在所述多层底部电极上方形成具有可变电阻的介电数据存储层；以及在所述介电数据存储层上方形成顶部电极。

附图说明

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。

图1示出了包括具有绝缘芯的多层底部电极的RRAM(电阻式随机存取存储器)单元的一些实施例的截面图。

图2示出了包括具有绝缘芯的多层底部电极的RRAM单元的一些附加实施例的截面图。

图3示出了包括具有绝缘芯的多层底部电极的RRAM单元的一些附加实施例的截面图。

图4示出了包括具有绝缘芯的多层底部电极的RRAM单元的一些可选实施例的截面图。

图5示出了包括具有绝缘芯的多层底部电极的RRAM单元的集成芯片的一些附加实施例的截面图。

图6至图15示出了显示出用于形成包括具有绝缘芯的多层底部电极的RRAM单元的方法的截面图的一些实施例。

图16示出了形成包括具有绝缘芯的多层底部电极的RRAM单元的方法的一些实施例的流程图。

具体实施方式

以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现所提供主题的不同特征。以下将描述组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成为直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。而且，本发明在各个实例中可以重复参考数字和/或字母。这种重复仅是为了简明和清楚，其自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。

此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等的空间关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间关系术语旨在包括器件在使用或操作过程中的不同方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可以同样地作相应地解释。