本實(shí)用新型的實(shí)施例和制造方法涉及存儲(chǔ)器裝置。

背景技術(shù)：

諸如氧化物基的直接存取存儲(chǔ)器(OxRAM)、電解式存儲(chǔ)器(CBRAM)或鐵磁存儲(chǔ)器(FRAM)的阻變式存儲(chǔ)器(RRAM)具有許多優(yōu)點(diǎn)和特性，尤其是非常短的讀寫(xiě)時(shí)間、低工作電壓、低功耗、易于集成、幾乎無(wú)限大的耐久性以及潛在非常高的密度。

RRAM阻變式存儲(chǔ)器通常包括能夠存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，其中存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)在存儲(chǔ)平面中以矩陣陣列的方式分布在多個(gè)行和列中。存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)通過(guò)橫貫存儲(chǔ)平面的多個(gè)行的字線和橫貫存儲(chǔ)平面的多個(gè)列的位線來(lái)進(jìn)行存取。

在RRAM阻變式存儲(chǔ)器中，每個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)通常包括電容性金屬-氧化物-金屬(MOM)結(jié)構(gòu)或存儲(chǔ)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(shè)置在例如金屬氧化類(lèi)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(chǔ)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(lǐng)域中由首字母縮寫(xiě)B(tài)EOL(back-end of line)表示。

制造RRAM阻變式存儲(chǔ)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(chǔ)器的存儲(chǔ)平面PM上的傳統(tǒng)的光刻膠掩模。光刻膠掩模包括在存儲(chǔ)平面PM的行X 和列Y方向周期性重復(fù)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(xué)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(wèn)題的可能越大且剝離會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重制造缺陷的風(fēng)險(xiǎn)越大。

因而，RRAM型存儲(chǔ)器的密度受限于光刻膠粘附的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)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(chǔ)節(jié)點(diǎn)的尺寸不受所述粘附問(wèn)題的影響而降低的RRAM阻變式存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元或存儲(chǔ)平面。

這使得可以增加RRAM存儲(chǔ)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(gè)電容性存儲(chǔ)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(guò)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(dǎo)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(dǎo)電層上，形成電介質(zhì)層和第二導(dǎo)電層，以及

第二蝕刻步驟，其中，在第二導(dǎo)電層、電介質(zhì)層和被蝕刻的第一導(dǎo)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(guò)第一條帶和第二條帶的第一導(dǎo)電層中的交叉點(diǎn)形成以及

第二電極通過(guò)面對(duì)第一電極的第二導(dǎo)電層的區(qū)域形成。

根據(jù)一種實(shí)施方式的方法，用于制造阻變式存儲(chǔ)器存儲(chǔ)平面， 該方法包括：在集成電路的所述互聯(lián)部?jī)?nèi)的多個(gè)電容性存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元的第一電極的形成包括：第一蝕刻步驟，其中，在第一導(dǎo)電層中，蝕刻在第一方向上延伸的多個(gè)第一條帶；和第二蝕刻步驟，其中，在第二導(dǎo)電層、電介質(zhì)層和被蝕刻的第一導(dǎo)電層中，蝕刻在第二方向上延伸的多個(gè)第二條帶，存儲(chǔ)單元的第二電極通過(guò)面對(duì)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(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)單元的工藝使得可以保持通常正方形或矩形存儲(chǔ)單元的縱橫比。

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

根據(jù)一種實(shí)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(shí)施方式的方法中，光刻膠掩模比傳統(tǒng)的實(shí)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(wèn)題且有利地允許RRAM阻變式存儲(chǔ)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(chǔ)平面的字線和在第二方向上橫貫存儲(chǔ)平面的位線；形成連接字線與第一電極的第一導(dǎo)電接觸；和形成連接位線與第二電極的第二導(dǎo)電接觸。

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

根據(jù)各個(gè)方面的一般特征，第一電極包括正方形或矩形的導(dǎo)電焊墊，且該裝置包括電介質(zhì)層和導(dǎo)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(guò)所述第二導(dǎo)電層的面對(duì)所述焊墊的區(qū)域形成。

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

形成所述第一電極的正方形或矩形的導(dǎo)電焊墊；

所述電介質(zhì)層和第二導(dǎo)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(dǎo)電條帶；

第二電極通過(guò)所述第二條帶的面對(duì)所述焊墊的區(qū)域形成。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，存儲(chǔ)器進(jìn)一步包括：在第一方向上橫貫存儲(chǔ)平面的字線和在第二方向上橫貫存儲(chǔ)平面的位線；第一導(dǎo)電接觸，連接字線與第一電極；和第二導(dǎo)電接觸，連接位線與第二電極。

附圖說(shuō)明

本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)和特征可以通過(guò)查看具體完整的非限制性實(shí)施例和實(shí)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(chǔ)器的光刻膠掩模；

-圖2至圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型的在用于形成阻變式存儲(chǔ)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(chǔ)器存儲(chǔ)平面的各個(gè)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(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)平面PM未來(lái)的行和列。

圖3和圖5示出了從上方所示，在RRAM阻變式存儲(chǔ)器形成期間沉積在存儲(chǔ)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(chǔ)平面的電容性存儲(chǔ)單元。

具體實(shí)施方式

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

金屬化平面Mi被非常詳細(xì)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(shí)際上傳統(tǒng)和公知的方式，連接到字線的第一導(dǎo)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(guò)例如濕式化學(xué)-機(jī)械平面化的方式來(lái)進(jìn)行平面化。

在用于形成RRAM阻變式存儲(chǔ)器存儲(chǔ)平面的優(yōu)選工藝的第一步驟中，第一導(dǎo)電層CC1最終將用來(lái)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(jìn)行實(shí)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(fù)且面對(duì)接觸CWL設(shè)置。

然后，相對(duì)于光刻膠RX選擇性蝕刻第一導(dǎo)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(lái)的存儲(chǔ)平面的第一方向X上延伸的條帶BDX(圖4)。

在此步驟期間，沒(méi)有遇到光刻膠粘附的問(wèn)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(fēng)險(xiǎn)的角。

然后選擇性地移除光刻膠以清潔用于后續(xù)工藝?yán)^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(dǎo)電層CC2。

第二導(dǎo)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(yuǎn)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TiO_x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(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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(fù)且面對(duì)接觸CWL設(shè)置。

在下一步驟中，圖6示出了結(jié)果，相對(duì)于光刻膠連續(xù)和選擇性蝕刻第二導(dǎo)電層CC2、電介質(zhì)層MOX和第一導(dǎo)電層CC1直到氧化層OX的表面S。

因而，經(jīng)由兩個(gè)垂直掩模RX、RY來(lái)蝕刻第一導(dǎo)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(dǎo)電層CC2對(duì)于它們的部分對(duì)應(yīng)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(duì)第一電極BE形成存儲(chǔ)單元的第二電極(或頂部電極)TE。

下面參考圖7進(jìn)行描述，屬于特定列的存儲(chǔ)單元的第二電極TE最終通過(guò)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(guò)蝕刻垂直條帶來(lái)獲得，所以該工藝允許對(duì)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(shí)質(zhì)上傳統(tǒng)和公知的方式形成，形成了存儲(chǔ)平面PM的列，所述位線通過(guò)第二接觸CBL 連接到存儲(chǔ)平面PM的列的每一個(gè)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(méi)有示出傳統(tǒng)上設(shè)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(chǔ)平面包括形成所述第一電極BE的正方形或矩形的導(dǎo)電焊墊。

電介質(zhì)層MOX和第二導(dǎo)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(dǎo)電條帶BDY。第二電極TE因而通過(guò)所述第二條帶BDY的區(qū)域形成，垂直面對(duì)所述焊墊。

當(dāng)然，存儲(chǔ)器件還可以包括傳統(tǒng)的選擇晶體管，用于選擇存儲(chǔ)單元，為了簡(jiǎn)化在此沒(méi)有示出。

本實(shí)用新型的實(shí)施方式和實(shí)施例的方法并非受限于本說(shuō)明書(shū)，而是包含其它變型。例如用于制造存儲(chǔ)平面的工藝還可以詳述，但是本實(shí)用新型當(dāng)然可以用于制造單一獨(dú)立的存儲(chǔ)單元。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的教導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)這種變型。