[发明专利]半导体结构及其制造方法

说明书

本发明公开一种半导体结构及其制造方法。该半导体结构包括一存储单元结构。所述存储单元结构包括一晶体管、一第一电极、两个第二电极、和两个电阻式随机存取存储器元件。第一电极和第二电极设置在一水平的平面中。第一电极是设置在第二电极间。第一电极和第二电极是平行设置。第一电极耦接至晶体管的源极区。其中一电阻式随机存取存储器元件是设置在第一电极和其中一第二电极间。另一电阻式随机存取存储器元件是设置在第一电极和另一第二电极间。

技术领域

本发明涉及半导体结构及其制造方法。本发明特别是涉及包括电阻式随机存取存储器(resistive random access memory,RRAM)元件的半导体结构及其制造方法。

背景技术

存储器已被广泛地使用在电子系统中，用于数据的存储。它们可被分成挥发性存储器(volatile memory)和非挥发性存储器(non-volatile memory)两种类别。挥发性存储器需要电力来维持存储的资讯。相对于此，非挥发性存储器即使电力被切断也能维持其资讯。目前最为广泛使用的非挥发性存储器类型是闪存存储器存储器(flash memory)。然而，随着存储器尺寸的缩小，闪存存储器存储器的发展因其物理限制而受阻。因此，已有人提出其他类型的非挥发性存储器，例如电阻式随机存取存储器、相变化存储器(phase changerandom access memory,PCRAM)、和磁阻式随机存取存储器(magnetoresistive randomaccess memory,MRAM)等等。

发明内容

本发明是关于包括存储器元件的半导体结构及其制造方法。本发明特别是关于包括电阻式随机存取存储器元件的半导体结构及其制造方法。

根据一些实施例，一种半导体结构包括一基板、多条第一金属线、多条第二金属线、多个电阻式随机存取存储器元件构成的一阵列、多个晶体管、和多条位线。第一金属线和第二金属线交替地设置在水平地位于基板上的一平面中。电阻式随机存取存储器元件构成的阵列设置在所述平面中。各个所述电阻式随机存取存储器元件分别位于其中一第一金属线和与该第一金属线相邻的其中一第二金属线间。晶体管的源极区分别耦接至第一金属线。位线分别耦接至第二金属线。

根据一些实施例，一种半导体结构包括一存储单元结构。所述存储单元结构包括一晶体管、一第一电极、两个第二电极、和两个电阻式随机存取存储器元件。第一电极和第二电极设置在一水平的平面中。第一电极是设置在第二电极间。第一电极和第二电极是平行设置。第一电极耦接至晶体管的源极区。其中一电阻式随机存取存储器元件是设置在第一电极和其中一第二电极间。另一电阻式随机存取存储器元件是设置在第一电极和另一第二电极间。

根据一些实施例，一种半导体结构的制造方法包括下列步骤。首先，提供一初步结构。所述初步结构包括一基板、多个晶体管、和一介电层。晶体管形成在基板上。介电层形成在基板和晶体管上。接着，形成多条金属线在初步结构的介电层上。所述金属线包括交替设置的多条第一金属线和多条第二金属线。第一金属线分别耦接至晶体管。形成多个障壁层分别位于第一金属线和第二金属线的侧壁上。而后，形成多个可变电阻层。各个可变电阻层位于形成在其中一第一金属线上的其中一障壁层和相邻于该形成在其中一第一金属线上的其中一障壁层的形成在其中一第二金属线上的其中一障壁层间。

为了让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1为实施例的半导体结构的示意图；

图2A～图2J为半导体结构在根据实施例的制作工艺中的各个阶段的示意图。

其中，附图标记

102：基板

104：第一金属线

106：第二金属线

108：平面