[发明专利]RRAM器件及其形成方法

说明书

本发明的实施例涉及电阻式随机存取存储器(RRAM)器件及其形成方法。在一些实施例中，可以通过在衬底上方形成第一电极结构来执行该方法。在第一电极结构上方形成掺杂的数据存储元件。通过在第一电极结构上方形成第一数据存储层以及在第一数据存储层上方形成第二数据存储层来形成掺杂的数据存储元件。第一数据存储层形成为具有第一掺杂浓度的掺杂剂，并且第二数据存储层形成为具有第二掺杂浓度的掺杂剂，该第二掺杂浓度小于第一掺杂浓度。在掺杂的数据存储元件上方形成第二电极结构。

技术领域

本发明的实施例涉及RRAM器件及其形成方法。

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。易失性存储器在通电时存储数据，而非易失性存储器能够在断电时存储数据。由于电阻式随机存取存储器(RRAM)的简单的结构以及与CMOS逻辑制造工艺的兼容性，因此是下一代非易失性存储器技术的一个有前景的候选。

发明内容

本发明的实施例提供了一种形成电阻式随机存取存储器(RRAM)器件的方法，包括：在衬底上方形成第一电极结构；在所述第一电极结构上方形成掺杂的数据存储元件，其中，形成所述掺杂的数据存储元件包括：在所述第一电极结构上方形成第一数据存储层，其中，所述第一数据存储层形成为具有第一掺杂浓度的掺杂剂；在所述第一数据存储层上方形成第二数据存储层，其中，所述第二数据存储层形成为具有第二掺杂浓度的所述掺杂剂，所述第二掺杂浓度小于所述第一掺杂浓度；以及在所述掺杂的数据存储元件上方形成第二电极结构。

本发明的另一实施例提供了一种形成电阻式随机存取存储器(RRAM)器件的方法，包括：在设置在衬底上方的导电互连层上方形成下部电极结构；在所述下部电极结构上方形成包括多个数据存储层的掺杂的数据存储元件，其中，所述多个数据存储层形成为具有不同浓度的掺杂剂；以及在所述掺杂的数据存储元件上方形成上部电极结构。

本发明的又一实施例提供了一种电阻式随机存取存储器(RRAM)器件，包括：第一电极，位于导电的下部互连层上方；第二电极，位于所述第一电极上方；以及掺杂的数据存储结构，设置在所述第一电极和所述第二电极之间并且具有可变电阻，其中，所述掺杂的数据存储结构包括掺杂剂，所述掺杂剂沿着所述掺杂的数据存储结构的高度具有非均匀掺杂轮廓的掺杂浓度。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1A示出了电阻式随机存取存储器(RRAM)器件的一些实施例的截面图，该电阻式随机存取存储器(RRAM)器件具有配置为向RRAM器件提供良好可靠性的掺杂的数据存储结构。

图1B至图1C示出了具有多个具有不同掺杂浓度的数据存储层的掺杂的数据存储结构的一些实施例的截面图。

图2示出了一些实施例的图，示出了具有掺杂的数据存储结构的RRAM器件的高阻态和低阻态的电阻。

图3A至图3B示出了示出所公开的RRAM器件的掺杂的数据存储结构内的示例性掺杂浓度的一些实施例的图。

图4A至图4B示出了具有掺杂的数据存储结构的RRAM器件的操作的一些实施例。

图5示出了包括具有掺杂的数据存储结构的RRAM器件的集成芯片的一些实施例的截面图。

图6示出了包括具有掺杂的数据存储结构的RRAM器件的集成芯片的一些可选实施例的截面图。

图7至图17示出了截面图的一些实施例，示出了形成集成芯片的方法，集成芯片包括具有掺杂的数据存储结构的RRAM器件。

图18示出了形成集成芯片的方法的一些实施例的流程图，集成芯片包括具有掺杂的数据存储结构的RRAM器件。