電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)器及其制造方法，且特別是涉及一種電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于，非揮發(fā)性存儲(chǔ)器具有數(shù)據(jù)在斷電后也不會(huì)消失的優(yōu)點(diǎn)，因此許多電器產(chǎn)品中必須具備此類存儲(chǔ)器，以維持電器產(chǎn)品開機(jī)時(shí)的正常操作。目前，業(yè)界積極發(fā)展的一種非揮發(fā)性存儲(chǔ)器元件是電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(resistive random access memory, RRAM),其具有寫入操作電壓低、寫入抹除時(shí)間短、存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、非破壞性讀取、多狀態(tài)存儲(chǔ)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及所需面積小等優(yōu)點(diǎn)，因此在未來將可成為個(gè)人電腦和電子設(shè)備所廣泛采用的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器兀件之一。
[0003]為了提升存儲(chǔ)器的密度，目前業(yè)界提出一種高密度的垂直排列的三維電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(resistive random access memory, RRAM)。然而，目前的三維電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器通常需要進(jìn)行深蝕刻制作工藝與深填孔制作工藝，因此無法直接與先進(jìn)邏輯制作工藝進(jìn)行整合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制造方法，其可直接與先進(jìn)邏輯制作工藝進(jìn)行整合。
[0005]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提出一種電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，包括基底、介電層、多個(gè)存儲(chǔ)單元及內(nèi)連線結(jié)構(gòu)。介電層設(shè)置于基底上。存儲(chǔ)單元垂直相鄰地設(shè)置于介電層中，且各個(gè)存儲(chǔ)單元包括第一電極、第二電極及可變電阻結(jié)構(gòu)。第二電極設(shè)置于第一電極上?？勺冸娮杞Y(jié)構(gòu)設(shè)置于第一電極與第二電極之間。在垂直相鄰的兩個(gè)存儲(chǔ)單元中，位于上方的存儲(chǔ)單元的第一電極與位于下方的存儲(chǔ)單元的第二電極設(shè)置于相鄰的可變電阻結(jié)構(gòu)之間且彼此隔離。內(nèi)連線結(jié)構(gòu)設(shè)置于介電層中且將存儲(chǔ)單元的第一電極進(jìn)行連接。
[0006]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中，可變電阻結(jié)構(gòu)包括可變電阻層。
[0007]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中，可變電阻層的材料例如是金屬氧化物。
[0008]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中，金屬氧化物例如是氧化鉿、氧化鎂、氧化鎳、氧化鈮、氧化鈦、氧化鋁、氧化釩、氧化鎢、氧化鋅或氧化鈷。
[0009]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中，可變電阻結(jié)構(gòu)還包括絕緣層。絕緣層與可變電阻層堆疊設(shè)置。
[0010]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中，絕緣層的材料例如是氧化物。
[0011]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中，第一電極可為內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的一部分。
[0012]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中，還包括晶體管。晶體管設(shè)置于基底上，且晶體管的端子與內(nèi)連線結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。
[0013]本發(fā)明提出一種電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法，包括下列步驟。在基底上形成介電層。在介電層中形成多個(gè)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元垂直相鄰地設(shè)置于介電層中，且各個(gè)存儲(chǔ)單元包括第一電極、第二電極及可變電阻結(jié)構(gòu)。第二電極設(shè)置于第一電極上。可變電阻結(jié)構(gòu)設(shè)置于第一電極與第二電極之間。在垂直相鄰的兩個(gè)存儲(chǔ)單元中，位于上方的存儲(chǔ)單元的第一電極與位于下方的存儲(chǔ)單元的第二電極設(shè)置于相鄰的可變電阻結(jié)構(gòu)之間且彼此隔離。在介電層中形成內(nèi)連線結(jié)構(gòu)，內(nèi)連線結(jié)構(gòu)將存儲(chǔ)單元的第一電極進(jìn)行連接。
[0014]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法中，介電層的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
[0015]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法中，第一電極的形成方法例如是金屬鑲嵌法。
[0016]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法中，各個(gè)可變電阻結(jié)構(gòu)與各個(gè)第二電極的形成方法包括下列步驟。在介電層中形成開口。在開口中形成共形的可變電阻材料層。形成填滿開口的導(dǎo)體材料層。移除開口以外的導(dǎo)體材料層與可變電阻材料層。
[0017]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法中，開口的形成方法例如是對(duì)介電層進(jìn)行圖案化制作工藝。
[0018]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法中，可變電阻材料層的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
[0019]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法中，導(dǎo)體材料層的形成方法例如是電鍍法或物理氣相沉積法。
[0020]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法中，開口以外的導(dǎo)體材料層與可變電阻材料層的移除方法例如是化學(xué)機(jī)械研磨法。
[0021]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法中，各個(gè)可變電阻結(jié)構(gòu)的形成方法還包括于形成可變電阻材料層之前或之后，在開口中形成共形的絕緣材料層。
[0022]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法中，絕緣材料層的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
[0023]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法中，內(nèi)連線結(jié)構(gòu)的形成方法例如是金屬鑲嵌法。
[0024]依照本發(fā)明的一實(shí)施例所述，在上述的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造方法中，還包括于形成介電層之前，在基底上形成晶體管，且晶體管的端子與內(nèi)連線結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。
[0025]基于上述，在本發(fā)明所提出的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器及其制造方法中，在垂直相鄰的兩個(gè)存儲(chǔ)單元中，位于上方的存儲(chǔ)單元的第一電極與位于下方的存儲(chǔ)單元的第二電極設(shè)置于相鄰的可變電阻結(jié)構(gòu)之間且彼此隔離，且內(nèi)連線結(jié)構(gòu)將存儲(chǔ)單元的第一電極進(jìn)行連接。由于電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器具有上述結(jié)構(gòu)，因此在電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造過程中不需進(jìn)行深蝕刻制作工藝與深填孔制作工藝，因此可直接與先進(jìn)邏輯制作工藝進(jìn)行整人口 O
[0026]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附的附圖作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的立體圖；
[0028]圖2為沿圖1A中的1-1’剖面線的晶體管的剖視圖；
[0029]圖3A至圖3D為沿圖1中的11-11’剖面線的電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的制造流程剖視圖。
[0030]符號(hào)說明
[0031]10:電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器
[0032]100:基底
[0033]102:晶體管
[0034]104:柵極
[0035]106:柵介電層
[0036]108、110:摻雜區(qū)
[0037]112:間隙壁
[0038]114:摻雜延伸區(qū)
[0039]116、124、132、138、160、166、182:介電層
[0040]118、120、122、126、128、130、134、162:導(dǎo)體層
[0041]136、164:第一電極
[0042]140:開口
[0043]142:絕緣材料層
[0044]144:可變電阻材料層
[0045]146:導(dǎo)體材料層
[0046]148、168:位線
[0047]150、170:第二電極
[0048]152、172:可變電阻層
[0049]154、174:絕緣層
[0050]156、176:可變電阻結(jié)構(gòu)