存儲器裝置及其制造方法制造方法及圖紙

一種存儲器裝置及其制造方法，存儲器裝置包含第一電極、電阻轉(zhuǎn)態(tài)層、蓋層、保護(hù)層以及第二電極。電阻轉(zhuǎn)態(tài)層設(shè)置于第一電極上方。蓋層設(shè)置于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上方，其中蓋層的底表面小于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層的頂表面。保護(hù)層設(shè)置于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上方且環(huán)繞蓋層。第二電極的至少一部分設(shè)置于蓋層上方且覆蓋保護(hù)層。本發(fā)明專利技術(shù)可通過在存儲器裝置設(shè)置環(huán)繞蓋層的保護(hù)層，以避免后續(xù)制造工藝損傷蓋層，進(jìn)而改善存儲器裝置的可靠度并增加制造工藝寬裕度。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
存儲器裝置及其制造方法
本專利技術(shù)是關(guān)于半導(dǎo)體制造技術(shù)，特別是有關(guān)于存儲器裝置及其制造方法。
技術(shù)介紹
隨著半導(dǎo)體裝置尺寸的微縮，制造半導(dǎo)體裝置的難度也大幅提升，半導(dǎo)體裝置的制造工藝期間可能產(chǎn)生不想要的缺陷，這些缺陷可能會造成裝置的效能降低或損壞。因此，必須持續(xù)改善半導(dǎo)體裝置，以提升良率并改善制造工藝寬裕度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)揭露一種存儲器裝置及其制造方法，其特別適用于非易失性存儲器，例如可變電阻式存儲器(RRAM)。本專利技術(shù)提供一存儲器裝置，包含電阻轉(zhuǎn)態(tài)層(resistiveswitchinglayer)，設(shè)置于第一電極上方；蓋層，設(shè)置于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上方，其中蓋層的底表面小于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層的頂表面；保護(hù)層，設(shè)置于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上方且環(huán)繞蓋層；以及第二電極，其至少一部分設(shè)置于蓋層上方且覆蓋保護(hù)層。本專利技術(shù)提供一存儲器裝置的制造方法，包含形成一第一電極；在第一電極上方形成電阻轉(zhuǎn)態(tài)層；在電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上方形成蓋層，其中蓋層的底表面小于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層的頂表面；在電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上方形成保護(hù)層，其中保護(hù)層環(huán)繞蓋層；在蓋層上方形成第二電極，其中第二電極覆蓋保護(hù)層；在第二電極上方形成遮罩層；以及以遮罩層作為刻蝕遮罩進(jìn)行刻蝕制造工藝，使得第一電極、電阻轉(zhuǎn)態(tài)層、蓋層、保護(hù)層、第二電極和遮罩層的側(cè)壁共平面。基于上述，本專利技術(shù)可通過在存儲器裝置設(shè)置環(huán)繞蓋層的保護(hù)層，以避免后續(xù)制造工藝損傷蓋層，進(jìn)而改善存儲器裝置的可靠度并增加制造工藝寬裕度。為讓本專利技術(shù)的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖式作詳細(xì)說明如下。其中，為了簡化說明，不同的實施例中可能使用重復(fù)參考數(shù)字及/或字母，然其并非用以限定不同實施例的間的關(guān)系。附圖說明圖1A～圖1G是根據(jù)一些實施例繪示在制造存儲器裝置的各個階段的剖面示意圖。圖2A～圖2C是根據(jù)一些實施例繪示在制造存儲器裝置的各個階段的剖面示意圖。圖3A～圖3E是根據(jù)一些實施例繪示在制造存儲器裝置的各個階段的剖面示意圖。附圖標(biāo)號：100、200、300～存儲器裝置102～層間介電層104～第一接觸插塞114、120、220、320～阻擋層116～第二電極118～遮罩層106～第一電極108～電阻轉(zhuǎn)態(tài)層110～阻擋層112～蓋層122～第二接觸插塞210～間隔物210L～間隔層310～開口具體實施方式圖1A～圖1G是根據(jù)一些實施例繪示在制造存儲器裝置100的各個階段的剖面示意圖。請參照圖1A，存儲器裝置100包含層間介電層102。在一些實施例中，層間介電層102的材料包含氧化物、介電常數(shù)小于約3.9的低介電常數(shù)(low-k)介電材料或介電常數(shù)小于約2的極低介電常數(shù)(Extremelow-k，ELK)介電材料，例如氮氧化硅、磷硅酸鹽玻璃(phosphosilicateglass，PSG)、硼硅酸鹽玻璃(borosilicateglass，BSG)、硼磷硅酸鹽玻璃(borophosphosilicateglass，BPSG)、未摻雜的硅酸鹽玻璃(undopedsilicateglass，USG)、氟硅酸鹽玻璃(fluorinatedsilicateglass，F(xiàn)SG)等類似材料或其組合。然后，在層間介電層102中形成第一接觸插塞104。在一些實施例中，可在層間介電層102上設(shè)置遮罩層(未繪示)，并以其作為刻蝕遮罩進(jìn)行刻蝕制造工藝，以在層間介電層102刻蝕出開口。接著，在開口中填入第一接觸插塞104的材料，并進(jìn)行一平坦化制造工藝，以形成第一接觸插塞104。舉例而言，遮罩層可以包含光刻膠，例如正型光刻膠或負(fù)型光刻膠。在一些實施例中，遮罩層可以包含硬遮罩，且可由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮碳化硅、類似的材料或前述的組合形成。遮罩層可以是單層或多層結(jié)構(gòu)。形成遮罩層的方法可以包含沉積制造工藝、光刻制造工藝等。上述刻蝕制造工藝可以包含干式刻蝕制造工藝、濕式刻蝕制造工藝或前述的組合。在開口中填入第一接觸插塞104材料的方法例如可以包含物理氣相沉積制造工藝、化學(xué)氣相沉積制造工藝、原子層沉積制造工藝、蒸發(fā)或任何合適的沉積制造工藝。在一些實施例中，第一接觸插塞104的材料可以包含銅、鋁、鎢或任何合適的導(dǎo)電材料。然后，如圖1A所示，在層間介電層102和第一接觸插塞104上依序形成第一電極106、電阻轉(zhuǎn)態(tài)層108、阻擋層110、及蓋層112。形成第一電極106、電阻轉(zhuǎn)態(tài)層108、阻擋層110及蓋層112的方法可以包含物理氣相沉積制造工藝、化學(xué)氣相沉積制造工藝、原子層沉積制造工藝、蒸發(fā)或任何合適的沉積制造工藝。在一些實施例中，第一電極106的材料包含金屬或金屬氮化物。舉例來說，第一電極106的材料可以包含鉑、氮化鈦、金、鈦、鉭、氮化鉭、鎢、氮化鎢、銅等類似材料或其組合，且第一電極106可以包含單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，電阻轉(zhuǎn)態(tài)層108的材料可以包含過渡金屬氧化物，例如氧化鎳、氧化鈦、氧化鉿、氧化鋯、氧化鋅、氧化鎢、氧化鋁、氧化鉭、氧化鉬、氧化銅等類似材料或其組合。在一些實施例中，阻擋層110的材料包含二氧化硅、氮氧化硅、氧化釔、氧化鑭、氧化鐠、氧化鏑、氧化鉭、氧化鋁、氧化鉿、氧化鈦、氧化鋯、氧化釓、氧化鈰、氧化鈧等類似材料或其組合。在一些實施例中，蓋層112的材料可以包含金屬或金屬氮化物。舉例來說，蓋層112的材料可以包含鉑、氮化鈦、金、鈦、鉭、氮化鉭、鎢、氮化鎢、銅等類似材料或其組合，且蓋層112可以包含單層結(jié)構(gòu)或多層結(jié)構(gòu)。特別說明的是，當(dāng)對存儲器裝置100施加正向電壓時，電阻轉(zhuǎn)態(tài)層108中的氧離子遷移至其上方的電極，并在電阻轉(zhuǎn)態(tài)層108中形成氧空缺導(dǎo)電絲，使電阻轉(zhuǎn)態(tài)層108轉(zhuǎn)換為低電阻狀態(tài)。反之，對存儲器裝置100施加反向電壓時，氧離子回到電阻轉(zhuǎn)態(tài)層108中并與電阻轉(zhuǎn)態(tài)層108中的氧空缺結(jié)合，導(dǎo)致氧空缺導(dǎo)電絲消失，使電阻轉(zhuǎn)態(tài)層108轉(zhuǎn)換為高電阻狀態(tài)。存儲器裝置100通過上述方式轉(zhuǎn)換電阻值以進(jìn)行數(shù)據(jù)的儲存或讀取，達(dá)到存儲功能。接著，如圖1B所示，將蓋層112圖案化，以移除蓋層112的外圍部分。在一些實施例中，可在蓋層112上設(shè)置遮罩層(未繪示)，接著使用上述遮罩層作為刻蝕遮罩進(jìn)行刻蝕制造工藝，以形成具有預(yù)定尺寸的蓋層112。遮罩層的材料和形成方式以及刻蝕制造工藝的范例與圖1A使用的遮罩層類似，故不再贅述。特別說明的是，在圖案化制造工藝之后，蓋層112的底表面小于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層108的頂表面。由于蓋層112的寬度縮減，可以提升在其中形成導(dǎo)電絲的位置的穩(wěn)定性，改善存儲器裝置100的數(shù)據(jù)保持(retention)特性。然后，如圖1C所示，在蓋層112上順應(yīng)性地形成阻擋層114以覆蓋蓋層112的頂表面和側(cè)壁。阻擋層114的材料和形成方式與阻擋層110類似，故不再贅述。然后，如圖1D所示，在蓋層112上形成第二電極116，并在第二電極116上形成遮罩層118。第二電極116的材料和形成方式與第一電本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種存儲器裝置，其特征在于，包括：/n一電阻轉(zhuǎn)態(tài)層，設(shè)置于一第一電極上方；/n一蓋層，設(shè)置于所述電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上方，其中所述蓋層的底表面小于所述電阻轉(zhuǎn)態(tài)層的頂表面；/n一保護(hù)層，設(shè)置于所述電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上方且環(huán)繞所述蓋層；以及/n一第二電極，其至少一部分設(shè)置于所述蓋層上方且覆蓋所述保護(hù)層。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種存儲器裝置，其特征在于，包括：
一電阻轉(zhuǎn)態(tài)層，設(shè)置于一第一電極上方；
一蓋層，設(shè)置于所述電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上方，其中所述蓋層的底表面小于所述電阻轉(zhuǎn)態(tài)層的頂表面；
一保護(hù)層，設(shè)置于所述電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上方且環(huán)繞所述蓋層；以及
一第二電極，其至少一部分設(shè)置于所述蓋層上方且覆蓋所述保護(hù)層。


2.如權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其特征在于，所述保護(hù)層的材料與所述第二電極的材料相同。


3.如權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其特征在于，所述保護(hù)層包括一間隔物，且所述間隔物包括介電材料。


4.如權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其特征在于，所述保護(hù)層遠(yuǎn)離所述蓋層的一側(cè)壁與所述第二電極的一側(cè)壁以及所述第一電極的一側(cè)壁共平面。


5.如權(quán)利要求4所述的存儲器裝置，其特征在于，所述保護(hù)層的所述側(cè)壁與所述電阻轉(zhuǎn)態(tài)層的一側(cè)壁共平面。


6.如權(quán)利要求4所述的存儲器裝置，其特征在于，還包括一遮罩層設(shè)置于所述第二電極上方，其中所述遮罩層的一側(cè)壁與所述保護(hù)層的所述側(cè)壁共平面。


7.如權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其特征在于，還包括一阻擋層設(shè)置于所述蓋層和所述保護(hù)層之間。


8.如權(quán)利要求7所述的存儲器裝置，其特征在于，所述阻擋層延伸至所述蓋層下方。


9.如權(quán)利要求7所述的存儲器裝置，其特征在于，所述阻擋層延伸至所述保護(hù)層下方。


10.如權(quán)利要求9所述的存儲器裝置，其特征在于，所述阻擋層覆蓋所述蓋層的頂表面。


11.如權(quán)利要求1所述的存儲器裝置，其特征在于，所述蓋層包括金屬、金屬氮化物或前述的組合。


12.一種存儲器裝置的制造方法，其特征在于，包括：
形成一第一電極；
在所述第一電極上方形成一電阻轉(zhuǎn)態(tài)層；
在所述電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上方形成一蓋層，其中所述蓋層的底表面小于所述電阻轉(zhuǎn)態(tài)層的頂表面；
在所述電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上方形成一保護(hù)層，其中所述保護(hù)層環(huán)繞所述蓋層；
在所述蓋層上方形成一第二電極，其中所述第二電極覆蓋所述保護(hù)層；
在所述第二電極上方形成一遮罩層；以及
以所述遮罩層作為刻蝕遮罩進(jìn)行刻蝕制造工藝，使得所述第一電極、所述電阻轉(zhuǎn)態(tài)層、所述蓋層、所述保護(hù)層、所述第二電極和所述遮罩層的側(cè)壁共平面。


13.如權(quán)利要求...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳伯倫，蔡世寧，許博硯，
申請(專利權(quán))人：華邦電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：中國臺灣;71