本發(fā)明的實施例和制造方法涉及阻變式存儲器類型的非易失性存儲器。

背景技術(shù)：

諸如氧化物基的直接存取存儲器(oxram)、電解式存儲器(cbram)或鐵磁存儲器(fram)的阻變式存儲器(rram)具有許多優(yōu)點和特性，尤其是非常短的讀寫時間、低工作電壓、低功耗、易于集成、幾乎無限大的耐久性以及潛在非常高的密度。

rram阻變式存儲器通常包括能夠存儲一個字節(jié)的存儲節(jié)點，其中存儲節(jié)點在存儲平面中以矩陣陣列的方式分布在多個行和列中。存儲節(jié)點通過橫貫存儲平面的多個行的字線和橫貫存儲平面的多個列的位線來進行存取。

在rram阻變式存儲器中，每個存儲節(jié)點通常包括電容性金屬-氧化物-金屬(mom)結(jié)構(gòu)或存儲單元。電容性mom結(jié)構(gòu)的金屬層形成所謂的頂部和底部電極，其設置在例如金屬氧化類型的電介質(zhì)層的兩側(cè)上。

由于它們由氧化物和金屬構(gòu)成，所以電容式存儲單元可以有利地制造在集成電路的互聯(lián)部中，該部分位于襯底之上且通常在本領域中由首字母縮寫beol(back-endofline)表示。

制造rram阻變式存儲器的工藝包括傳統(tǒng)的光刻步驟，其中以期望的圖案曝光在形成的結(jié)構(gòu)上沉積的光刻膠層。然后移除被曝光(或未曝光)的光刻膠，以便于形成光刻膠掩模，以經(jīng)由光刻膠掩模蝕刻所述結(jié)構(gòu)的曝光部分。

圖1描述了以上述工藝形成的沉積在阻變式存儲器的存儲平面pm上的傳統(tǒng)的光刻膠掩模。光刻膠掩模包括在存儲平面pm的行x和列y方向周期性重復的正方形的“焊墊”1。這些焊墊1最后限定電容單元cel的尺寸。

在光刻工藝中，投影圖象呈現(xiàn)出不規(guī)則形狀，例如圓角。此外，盡管執(zhí)行光學鄰近校正(opcs)，光刻膠的正方形部分傾向于在其角部形成圓弧狀且直到變成圓形結(jié)束，如虛線2所示。因而，光刻膠焊墊所占面積變小。

面積越小，光刻膠粘附出現(xiàn)問題的可能越大且剝離會產(chǎn)生嚴重制造缺陷的風險越大。

因而，rram型存儲器的密度受限于光刻膠粘附的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

由此，根據(jù)一些制造方法，工藝目的是形成允許存儲節(jié)點的尺寸不受所述粘附問題的影響而降低的rram阻變式存儲器存儲單元或存儲平面。

這使得可以增加rram存儲器的密度且還可以控制所制造單元的縱橫比。

根據(jù)一方面，工藝的目的是制造至少一個電容性存儲單元，其在集成電路的互聯(lián)部分內(nèi)具有第一電極和通過電介質(zhì)區(qū)域隔離的第二電極。

根據(jù)該方面的一般特征，工藝包括：

第一蝕刻步驟，其中，在第一導電層中，形成在第一方向上延伸的第一條帶；

在被蝕刻的第一導電層上，形成電介質(zhì)層和第二導電層，以及

第二蝕刻步驟，其中，在第二導電層、電介質(zhì)層和被蝕刻的第一導電層中，形成在垂直于第一方向的第二方向上延伸的第二條帶，

第一電極通過第一條帶和第二條帶的第一導電層中的交叉點形成以及

第二電極通過面對第一電極的第二導電層的區(qū)域形成。

根據(jù)一種實施方式的方法，用于制造阻變式存儲器存儲平面，該方法包括：在集成電路的所述互聯(lián)部內(nèi)的多個電容性存儲單元，存儲單元的第一電極的形成包括：第一蝕刻步驟，其中，在第一導電層中，蝕刻在第一方向上延伸的多個第一條帶；和第二蝕刻步驟，其中，在第二導電層、電介質(zhì)層和被蝕刻的第一導電層中，蝕刻在第二方向上延伸的多個第二條帶，存儲單元的第二電極通過面對第一電極的所述第二條帶的區(qū)域形成。

該利用條帶形成一個或多個存儲單元的工藝使得可以保持通常正方形或矩形存儲單元的縱橫比。

根據(jù)一種實施方式的方法，第一條帶和第二條帶在兩方向的每一個中以規(guī)則的節(jié)距周期性地分布在存儲平面中。

根據(jù)一種實施方式的方法，第一和第二蝕刻步驟包括沉積光刻膠然后執(zhí)行光刻步驟。

在這些實施方式的方法中，光刻膠掩模比傳統(tǒng)的實施方式的方法占有更大的面積。因而，該方法解決光刻膠粘附問題且有利地允許rram阻變式存儲器的密度增加。

工藝還可以包括：形成在第一方向上橫貫存儲平面的字線和在第二方向上橫貫存儲平面的位線；形成連接字線與第一電極的第一導電接觸；和形成連接位線與第二電極的第二導電接觸。

根據(jù)另一方面，存儲器件還可以在集成電路的互連部內(nèi)包括至少一個電容性存儲單元，其具有通過電介質(zhì)區(qū)隔離的第一電極和第二電極。

根據(jù)各個方面的一般特征，第一電極包括正方形或矩形的導電焊墊，且該裝置包括電介質(zhì)層和導電層的堆疊結(jié)構(gòu)，堆疊結(jié)構(gòu)形成在所述焊墊的每一側(cè)上延伸的條帶，第二電極通過面對所述焊墊的所述第二導電層的區(qū)域形成。

根據(jù)一實施例，存儲器件在集成電路的互連部內(nèi)包括存儲平面，存儲平面包括在垂直的第一和第二方向上延伸的電容性存儲單元且每個均包括第一電極、電介質(zhì)區(qū)和第二電極，存儲平面包括：

形成所述第一電極的正方形或矩形的導電焊墊；

所述電介質(zhì)層和第二導電層的堆疊結(jié)構(gòu)在第一方向上覆蓋焊墊，且在第二方向上形成在所述焊墊之上和之間延伸的導電條帶；

第二電極通過面對所述焊墊的所述第二條帶的區(qū)域形成。

根據(jù)一個實施例，存儲器進一步包括：在第一方向上橫貫存儲平面的字線和在第二方向上橫貫存儲平面的位線；第一導電接觸，連接字線與第一電極；和第二導電接觸，連接位線與第二電極。

附圖說明

本發(fā)明的其他優(yōu)點和特征可以通過查看具體完整的非限制性實施例和實施方式的方法、以及附圖可以更明顯地明白。其中：

-圖1，如上所述，描述了傳統(tǒng)工藝中用于形成阻變式存儲器的光刻膠掩模；

-圖2至圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的在用于形成阻變式存儲器的工藝期間獲得或使用的各種結(jié)構(gòu)。

圖2、圖4、圖6和圖7示出了在用于形成rram阻變式存儲器存儲平面的各個步驟中獲得的結(jié)構(gòu)的截面圖x和y，在平面中平行于第一方向x和第二方向y可以例如分別是縱向和橫向。這些方向x、y例如分別對應于存儲平面pm未來的行和列。

圖3和圖5示出了從上方所示，在rram阻變式存儲器形成期間沉積在存儲平面上的光刻膠掩模，其中在圖中第一和第二方向已經(jīng)示出。

圖2中的截面x和y示出了包括一金屬化平面mi的傳統(tǒng)的beol互連結(jié)構(gòu)，由金屬化平面mi形成存儲平面的電容性存儲單元。

具體實施方式

beol互連部通常形成在制造于半導體襯底中和上的電子電路上，且包括多個連續(xù)的金屬化平面。阻變式存儲單元例如形成在兩個金屬化平面mi和mi+1之間。

金屬化平面mi被非常詳細地示出且尤其包括形成在第一方向x上延伸的字線wl的金屬跡線。

在初始步驟中，以實際上傳統(tǒng)和公知的方式，連接到字線的第一導電接觸cwl已經(jīng)形成在電介質(zhì)層ox中，電介質(zhì)層沉積在金屬化平面mi上。

優(yōu)選地且傳統(tǒng)地，包括接觸cwl的電介質(zhì)ox的表面s通過例如濕式化學-機械平面化的方式來進行平面化。

在用于形成rram阻變式存儲器存儲平面的優(yōu)選工藝的第一步驟中，第一導電層cc1最終將用來形成mom電容性結(jié)構(gòu)的第一電極be，沉積在表面s上。

這些第一電極be是mom電容性結(jié)構(gòu)的底部電極，即最接近集成電路的襯底的電極。

用于形成底部電極be的金屬可以例如選自于鈦ti、氮化鈦tin、或貴金屬，例如鉑pt或銥ir。

在形成工藝的下一步驟中，光刻膠層沉積在第一層cc1上且進行實質(zhì)已知的傳統(tǒng)的光刻和蝕刻步驟，以形成光刻膠rx的縱向條帶。

圖3示出了在平行于方向x延伸且在垂直于方向x的方向周期性分布的所述光刻膠rx的條帶。光刻膠條帶彼此之間的寬度相同，以規(guī)則的節(jié)距重復且面對接觸cwl設置。

然后，相對于光刻膠rx選擇性蝕刻第一導電層cc1的暴露部分，直到電介質(zhì)ox的表面，以便于在移除光刻膠之后獲得在未來的存儲平面的第一方向x上延伸的條帶bdx(圖4)。

在此步驟期間，沒有遇到光刻膠粘附的問題；具體地，光刻膠圖案為條帶的形狀，條帶的接觸區(qū)大于制造焊墊的圖案，且不具有變圓的風險的角。

然后選擇性地移除光刻膠以清潔用于后續(xù)工藝繼續(xù)加工的所獲得的結(jié)構(gòu)。

圖4示出了工藝的下一步驟，其中在結(jié)構(gòu)上獲得電介質(zhì)層mox，然后沉積第二導電層cc2。

第二導電層cc2最終將包括電容性單元cel的第二電極te，且也可以由ti、tin、pt形成。這些第二電極te是電容性單元cel的頂部電極，即遠離襯底的電極。

電介質(zhì)層mox優(yōu)選金屬氧化物，例如由氧化鈦tiox或氧化鉿hfo2組成。

在形成工藝的下一步驟中，再次沉積光刻膠層且進行光刻和蝕刻步驟以形成垂直于前述獲得的縱向條帶rx的橫向光刻膠條帶ry。

圖5示出了前述獲得的結(jié)構(gòu)的表面上的所述光刻膠條帶ry，包括在第一導電層cc1和電介質(zhì)層ox的表面s上的電介質(zhì)層mox和第二導電層cc2的堆疊結(jié)構(gòu)。

光刻膠條帶ry沿平行于軸y的方向延伸且在x方向周期性地分布。光刻膠條帶ry也可以具有相同的寬度，以規(guī)則的節(jié)距重復且面對接觸cwl設置。

在下一步驟中，圖6示出了結(jié)果，相對于光刻膠連續(xù)和選擇性蝕刻第二導電層cc2、電介質(zhì)層mox和第一導電層cc1直到氧化層ox的表面s。

因而，經(jīng)由兩個垂直掩模rx、ry來蝕刻第一導電層cc1使第一電極be形成正方形或矩形形狀，而不具有圓形角。

電介質(zhì)層mox和第二導電層cc2對于它們的部分對應于掩模ry的圖案具有條帶bdy結(jié)構(gòu)，且形成v型形狀，其齒部面對第一電極be形成存儲單元的第二電極(或頂部電極)te。

下面參考圖7進行描述，屬于特定列的存儲單元的第二電極te最終通過位線連接在一起。

mom電容性單元的縱橫比因而主要由形成第一電極be的焊墊的形狀限定。由于所述焊墊通過蝕刻垂直條帶來獲得，所以該工藝允許對于小尺寸保持一縱橫比。

如圖7所示，在橫向y上延伸的位線bl以實質(zhì)上傳統(tǒng)和公知的方式形成，形成了存儲平面pm的列，所述位線通過第二接觸cbl連接到存儲平面pm的列的每一個頂部電極te。

位線bl例如制造在上部金屬化平面mi+1中。第二接觸cbl因而制造在金屬化平面mi+1和電容性單元cel的第二電極之間。

為了清楚的原因，沒有示出傳統(tǒng)上設置在電容性結(jié)構(gòu)cel之間和接觸cbl之間的絕緣材料層。

因而，獲得的存儲平面包括形成所述第一電極be的正方形或矩形的導電焊墊。

電介質(zhì)層mox和第二導電層的堆疊在第一方向x上覆蓋所述焊墊be且在第二方向y上形成在焊墊之上和焊墊之間延伸的導電條帶bdy。第二電極te因而通過所述第二條帶bdy的區(qū)域形成，垂直面對所述焊墊。

當然，存儲器件還可以包括傳統(tǒng)的選擇晶體管，用于選擇存儲單元，為了簡化在此沒有示出。

本發(fā)明的實施方式和實施例的方法并非受限于本說明書，而是包含其它變型。例如用于制造存儲平面的工藝還可以詳述，但是本發(fā)明當然可以用于制造單一獨立的存儲單元。本領域的技術(shù)人員能夠根據(jù)本說明書的教導來實現(xiàn)這種變型。