[发明专利]存储器装置及其形成方法

说明书

本发明的实施例提供一种存储器装置及其形成方法。方法包含在衬底上方的下部内连线层上方形成存储单元堆叠，存储单元堆叠包含位于底部金属上方的数据存储层。第一介电层形成在存储单元堆叠上方。第一掩模层形成在第一介电层上方。第一掩模层上覆于第一介电层的中心部分，且使得第一介电层的牺牲部分未经覆盖。根据第一掩模层形成第一介电层的第一刻蚀。金属间介电层形成在存储单元堆叠上方。顶部电极形成于存储单元堆叠上方的金属间介电层内。上部内连线层形成在顶部电极上方。上部内连线层以及下部内连线层包括与顶部电极不同的材料。

技术领域

本发明的实施例涉及一种存储器装置及其形成方法。

背景技术

许多现代电子装置含有配置成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。易失性存储器仅在其经供电时存储数据，然而非易失性存储器能够在断电时保留数据。电阻性随机存取存储器(Resistive random access memory，RRAM)由于其简单结构以及所涉及的CMOS逻辑兼容处理技术而为下一代非易失性存储器技术的一个有前景的候选项。RRAM单元包含具有可变电阻的介电数据存储层，所述可变电阻放置在安置于内连线金属化层内的两个电极之间。

发明内容

本申请的一些实施例提供一种形成存储器装置的方法，其特征在于，所述方法包括：在衬底上方的下部内连线层上方形成存储单元堆叠，其中所述存储单元堆叠包含位于底部金属上方的数据存储层；在所述存储单元堆叠上方形成第一介电层；在所述第一介电层上方形成第一掩模层，其中所述第一掩模层上覆于所述第一介电层的中心部分且使得所述第一介电层的牺牲部分未经覆盖；根据所述第一掩模层执行所述第一介电层以及所述存储单元堆叠的第一刻蚀；在执行所述第一刻蚀之后在所述存储单元堆叠上方形成金属间介电(IMD)层；在所述金属间介电层内且直接在所述存储单元堆叠上方形成顶部电极；以及在所述顶部电极上方形成上部内连线层，其中所述上部内连线层以及所述下部内连线层包括与所述顶部电极不同的材料。。

此外，本申请的其他实施例提供一种存储器装置，其特征在于，包括：电阻性随机存取存储器(RRAM)单元，安置在底部电极上方且包括位于顶部金属层与底部金属层之间的数据存储层，其中所述数据存储层的最外侧壁、所述顶部金属层以及所述底部金属层基本上对准；金属间介电(IMD)层，位于所述电阻性随机存取存储器单元上方；以及顶部电极，上覆于所述电阻性随机存取存储器单元且在所述金属间介电层内，其中所述顶部电极具有具备第一宽度的底部表面以及具备第二宽度的顶部表面，所述第二宽度大于所述第一宽度，所述顶部电极的所述底部表面在从所述顶部金属层的侧壁后移一非零距离的位置处接触所述顶部金属层。

另外，本申请的其他实施例提供一种存储器装置，其特征在于，包括：电阻性随机存取存储器(RRAM)单元，安置在存储阵列区内的底部电极上方，其中所述电阻性随机存取存储器单元包含位于顶部金属层与底部金属层之间的数据存储层；金属间介电(IMD)层，位于所述电阻性随机存取存储器单元上方；顶部电极，上覆于所述电阻性随机存取存储器单元且在所述金属间介电层内，使得所述顶部电极的顶部表面与所述金属间介电层的顶部表面对准，其中所述顶部电极延伸穿过所述电阻性随机存取存储器单元的刻蚀终止层以直接接触所述顶部金属层；层间介电(ILD)层，位于所述存储阵列区内的所述金属间介电层上方；逻辑区，邻近于所述存储阵列区，其中所述存储阵列区内的所述层间介电层的第一下部表面高于所述逻辑区内的所述层间介电层的第二下部表面，所述第一下部表面与所述第二下部表面之间的差值由一高度定义；以及其中所述高度等于所述底部金属层的底部表面与所述顶部电极的所述顶部表面之间的距离。

附图说明

在结合附图阅读时，从以下详细描述最好地理解本发明的实施例的各方面。应注意，根据行业中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，为了论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1A、图1B以及图1C示出根据本发明的存储器装置的一些实施例的截面图。

图2示出根据本发明的包含存储器区和逻辑区的存储器装置的一些实施例的截面图。