[发明专利]半导体结构及其制作方法

说明书

本发明公开一种半导体结构及其制作方法，其中该半导体结构包含一基底，一电阻式随机存取存储器位于该基底上，包含有一上电极、一下电极以及一电阻转换层位于该上电极以及该下电极之间，以及一帽盖层，覆盖于该电阻式随机存取存储器外侧，其中该帽盖层具有一上半部分以及一下半部分，且该上半部分与该下半部分所包含的应力不同。

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其是涉及一种具有不同应力的帽盖层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之最有前景的替代物，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，包含一基底，一电阻式随机存取存储器位于该基底上，包含有一上电极、一下电极以及一电阻转换层位于该上电极以及该下电极之间，以及一帽盖层，覆盖于该电阻式随机存取存储器外侧，其中该帽盖层具有一上半部分以及一下半部分，且该上半部分与该下半部分所包含的应力不同。

本发明另提供一种半导体结构的形成方法，包含提供一基底，形成一电阻式随机存取存储器于该基底上，该电阻式随机存取存储器包含有一上电极、一下电极以及一电阻转换层位于该上电极以及该下电极之间，以及形成一帽盖层，覆盖于该电阻式随机存取存储器外侧，其中该帽盖层具有一上半部分以及一下半部分，且该上半部分与该下半部分所包含的应力不同。

本发明特征在于，在初始化(Forming)步骤进行之前，先对覆盖在电阻式随机存取存储器外的帽盖层进行离子掺杂，在帽盖层内部形成应力梯度(也就是应力随着不同位置而逐渐改变)，以符合Forming步骤所需要的晶格排列，降低后续Forming步骤所需的能量，并且可以加快电阻式随机存取存储器的载流子迁移速率，提高电阻式随机存取存储器的品质。

附图说明

图1到图5为本发明第一优选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

102:介电层

104:接触结构

110:下电极

112:电阻转换层

114:上电极

119:凹陷缺口

120:帽盖层

121:斜面帽盖层

122:上半部分

124:下半部分

130:介电层

132:接触结构

A1:第一角度

A2:第二角度

P1:部分蚀刻步骤

P2:第一次离子掺杂步骤