[发明专利]半导体结构及其制作方法

说明书

本发明提供一种半导体结构，包含一电阻式随机存取存储器(RRAM)，一第一间隙壁结构，位于该电阻式随机存取存储器的两侧，一第二间隙壁结构，位于该第一间隙壁结构的外侧，其中该第二间隙壁结构包含有金属材料或是金属氧化物材料，以及一第三间隙壁结构，位于该第二间隙壁结构的外侧。

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其是涉及一种具有加强间隙壁结构的电阻式随机存取存储器(RRAM)。

背景技术

电阻式随机存取存储器(Resistive random access memory,RRAM)具有简单结构、低工作电压、高运作速度、良好耐久性且与CMOS制作工艺相容等优点。RRAM是可替代传统的闪存存储器的最有前景的替代物，以达到缩小元件尺寸目的。RRAM正在诸如光盘和非挥发性存储器阵列的各种元件中被广泛应用。

RRAM单元将数据存储在能够被引发相变的材料层内。在所有或部分的层内，材料可以引发相变，并在高电阻状态和低电阻状态之间互相切换。不同的电阻状态被侦测后，可以表示为0或1。在典型的RRAM单元中，数据存储层包括非晶金属氧化物，在施加足够的电压后，电压可形成跨越过数据存储层的金属桥，也就形成低电阻状态。接着，可以通过施加高电流密度的脉冲或以其他方式，以分解或融化所有或部分的金属结构，使金属桥断裂，并且恢复高电阻状态。然后当数据存储层迅速冷却后，将再次从高电阻状态转变成低电阻状态。

发明内容

本发明提供一种半导体结构，包含一电阻式随机存取存储器(RRAM)，一第一间隙壁结构，位于该电阻式随机存取存储器的两侧，一第二间隙壁结构，位于该第一间隙壁结构的外侧，其中该第二间隙壁结构包含有金属材料或是金属氧化物材料，以及一第三间隙壁结构，位于该第二间隙壁结构的外侧。

本发明另提供一种半导体结构的制作方法，包含提供一电阻式随机存取存储器(RRAM)，形成一第一间隙壁结于该电阻式随机存取存储器的两侧，形成一第二间隙壁结构于该第一间隙壁结构的外侧，其中该第二间隙壁结构包含有金属材料或是金属氧化物材料，以及形成一第三间隙壁结构于该第二间隙壁结构的外侧。

本发明的一些实施例中，对电阻式随机存取存储器的间隙壁结构进行加强，更进一步来说，在第一间隙壁外侧与上方，还增加了第二间隙壁与第三间隙壁，由于第二间隙壁材质包含金属或金属氧化物、金属氮化物等，与第一间隙壁或是第三间隙壁的材质特性差异较大，且有足够厚度的第二间隙壁覆盖于第一间隙壁的顶部，因此在经由蚀刻制作工艺产生开口时，第二间隙壁可以有效保护电阻式随机存取存储器，尤其是电阻式随机存取存储器与间隙壁之间的区域，避免在此区域内形成缝隙，让后续形成的导电层填入此缝隙中并影响电阻式随机存取存储器的效能。

附图说明

图1到图2为本发明第一较佳实施例制作半导体结构的示意图。

图3到图6为本发明第二较佳实施例制作半导体结构的示意图。

图7到图9为本发明第三较佳实施例制作半导体结构的示意图。

主要元件符号说明

100..........................电阻式随机存取存储器

101..........................导线

102..........................介电层

103..........................介电层

104..........................接触结构

110..........................下电极

112..........................电阻转换层