[发明专利]氧化钽基阻变存储器及其制造方法

权利要求书

1.一种氧化钽基阻变存储器，其特征在于：氧化钽基阻变存储器的存储单元包括阻变材料，所述阻变材料由氧化钽层组成，所述氧化钽层中的氧为通过氧离子注入工艺注入到钽层中，通过所述氧离子注入工艺使所述氧化钽层具有氧的深度和浓度被控制的结构，氧的深度通过所述氧离子注入的注入能量控制，氧的浓度通过所述氧离子注入的注入浓度控制，通过对氧的深度和浓度的控制改善所述存储单元的性能。

2.如权利要求1所述的氧化钽基阻变存储器，其特征在于：所述存储单元还包括底电极和顶电极，所述阻变材料形成于所述底电极上，所述顶电极形成在所述阻变材料上，所述底电极、所述阻变材料和所述顶电极形成叠加结构。

3.如权利要求2所述的氧化钽基阻变存储器，其特征在于：所述存储单元还包括插入层，所述插入层位于所述阻变材料和所述顶电极之间。

4.如权利要求3所述的氧化钽基阻变存储器，其特征在于：所述插入层由钽层组成，所述插入层的钽层和所述阻变材料的钽层呈连续的整体结构，由位于所述阻变材料表面的未注入氧的钽层形成所述插入层。

5.如权利要求2所述的氧化钽基阻变存储器，其特征在于：所述底电极形成在第一金属层表面上，所述顶电极通过通孔连接到第二金属层。

6.如权利要求5所述的氧化钽基阻变存储器，其特征在于：所述第一金属层和所述第二金属层之间隔离有层间介质层，在所述第一金属层和底部的金属层之间也隔离有层间介质层。

7.如权利要求5所述的氧化钽基阻变存储器，其特征在于：所述底电极的材料为TiN，所述顶电极的材料为TiN。

8.如权利要求6所述的氧化钽基阻变存储器，其特征在于：所述层间介质层采用BDII材料；所述第一金属层、所述第二金属层材料和所述通孔的材料都为铜，且都采用大马士革工艺形成。

9.如权利要求6所述的氧化钽基阻变存储器，其特征在于：在各所述层间介质层的表面形成有NDC层，所述NDC层覆盖底部对应的金属层并作为金属扩散的阻挡层。

10.一种氧化钽基阻变存储器的制造方法，其特征在于，阻变材料的形成步骤包括：

形成一层钽层；

进行氧离子注入将氧注入到所述钽层中形成氧化钽层，由所述氧化钽层组成所述阻变材料；

通过所述氧离子注入工艺控制所述氧化钽层的氧的深度和浓度，氧的深度通过所述氧离子注入的注入能量控制，氧的浓度通过所述氧离子注入的注入浓度控制，通过对氧的深度和浓度的控制改善所述存储单元的性能。

11.如权利要求10所述的氧化钽基阻变存储器的制造方法，其特征在于：

所述钽层是采用PVD工艺形成在底电极表面上；

在形成所述阻变材料之后，还包括在所述阻变材料表面形成顶电极的步骤，所述底电极、所述阻变材料和所述顶电极形成叠加结构。

12.如权利要求11所述的氧化钽基阻变存储器的制造方法，其特征在于：所述存储单元还包括插入层，所述插入层位于所述阻变材料和所述顶电极之间，所述插入层由钽层组成，所述插入层的钽层和所述阻变材料的钽层呈连续的整体结构，由位于所述阻变材料表面的未注入氧的钽层形成所述插入层。

13.如权利要求12所述的氧化钽基阻变存储器的制造方法，其特征在于：所述底电极形成在第一金属层表面上，所述顶电极通过通孔连接到第二金属层；所述第一金属层和所述第二金属层之间隔离有层间介质层，在所述第一金属层和底部的金属层之间也隔离有层间介质层。

14.如权利要求11所述的氧化钽基阻变存储器的制造方法，其特征在于：所述底电极的材料为TiN，所述顶电极的材料为TiN。

15.如权利要求13所述的氧化钽基阻变存储器的制造方法，其特征在于：所述层间介质层采用BDII材料；所述第一金属层、所述第二金属层材料和所述通孔的材料都为铜，且都采用大马士革工艺形成；

在各所述层间介质层的表面形成有NDC层，所述NDC层覆盖底部对应的金属层并作为金属扩散的阻挡层；

在所述底电极形成在所述第一金属层上的所述NDC层的打开区域中。