[发明专利]阻变随机存储器及其制备方法

说明书

本发明提供一种阻变随机存储器及其制备方法，其中的阻变随机存储器包括：在底层上进行金属沉积，形成下电极金属结构，并对下电极金属结构进行刻蚀，形成规则分布的线状下电极；在下电极上形成ReRAM切换层；在ReRAM切换层上填充介电材料层，介电材料层填充在相连两ReRAM切换层之间，并覆盖ReRAM切换层设置；在介电材料层上设置下电极的金属接触，金属接触延伸至相邻的两个ReRAM切换层之间，以形成阻变随机存储器。利用上述的发明能够提高存储单元密度，避免蚀刻工艺对结构造成的损伤。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，更为具体地，涉及一种阻变随机存储器及其制备方法。

背景技术

目前，阻变随机存储器(ReRAM，Resistive Random Access Memory)基于其具有的高编程/擦写速度、高器件密度、可微缩、低功耗、抗辐射、断电后仍然能够保持数据、且与CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)工艺兼容等一系列突出的优点，使其成为替代多晶硅浮栅(FG，Floating Gate)存储器的有力竞争者之一，其作为一种采用非电荷存储机制的存储器，在32nm工艺节点及以下的高端应用中，将有很大的发展空间。

然而，随着半导体器件集成度的不断提高，存储单元(Cell)的特征尺寸(CD，Critical Dimension)也越来越小，而堆叠度却在不断提高，从而导致蚀刻工艺的深宽比(AR，Aspect Ratio)越来越大，在金属蚀刻过程中，对其沉积/溅射(resputter)、清洗及及形貌(profile)控制变得愈发困难；此外，对于ReRAM蚀刻工艺，需要反应离子刻蚀(RIE，Reactive Ion Etch)、离子束刻蚀(IBE，Ion Beam Etch)和物理攻击(Bombardment)等工艺的相结合，多次蚀刻对ReRAM侧壁更是会造成多次损伤，导致制备工艺难度大，且性能不能得到保障等问题。

具体地，现有制备方法和工艺会面临以下各种问题：1、蚀刻难度越来越大，很容易导致刻蚀不足或过度刻蚀；2、蚀刻后的清洗和干燥愈发困难；3、对于一些蚀刻层复合物含有大量金属的情况，无法用传统的方法进行刻蚀，导致金属溅射非常难以清理，且蚀刻形成的结构形貌控制难度也很大。

因此，目前亟需一种制备工艺，能够降低阻变随机存储器的制备难度，并提高制备质量。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种阻变随机存储器及其制备方法，以解决现有的制备工艺存在的难度大，且产品性能得不到保障等问题。

本发明提供的阻变随机存储器的制备方法，包括：在底层上进行金属沉积，形成下电极金属结构，并对下电极金属结构进行刻蚀，形成规则分布的线状下电极；在下电极上形成ReRAM切换层；在ReRAM切换层上填充介电材料层，介电材料层填充在相连两ReRAM切换层之间，并覆盖ReRAM切换层设置；在介电材料层上设置下电极的金属接触，金属接触延伸至相邻的两个ReRAM切换层之间，以形成阻变随机存储器。

此外，可选的技术方案是，在下电极上形成ReRAM切换层的过程包括：通过原子层沉积和/或化学气相沉积和/或物理气相沉积和/或蒸镀和/或溅镀和/或热生长的方式，在下电极上生长ReRAM切换层；其中，ReRAM切换层呈鱼鳍结构分布。

此外，可选的技术方案是，对位于相邻两个下电极之间的底部的ReRAM切换层进行去除，以使相邻两ReRAM切换层之间相互间隔设置。

此外，可选的技术方案是，在ReRAM切换层上填充介电材料层的过程包括：通过原子层沉积和/或化学气相沉积和/或物理气相沉积和/或热生长的方式，在ReRAM切换层上设置覆盖ReRAM切换层的介电材料层；对介电材料层进行平坦化处理至预设刻蚀位置，预设刻蚀位置不低于ReRAM切换层的上表面，以形成阻变随机存储器的基础结构。