CN103094472A - 电阻型随机存取存储单元制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电阻型随机存取存储单元制造方法，包括以下步骤：在表面平整的第一金属层上形成电阻层；在所述电阻层上形成钝化层；刻蚀得到多个基本单元，所述基本单元包括依次叠加的第一金属层、电阻层以及钝化层；淀积绝缘介质层并作平坦化处理；刻蚀所述绝缘介质层及钝化层形成与所述基本单元对应的接触孔；在所述接触孔内填充金属连线；形成第二金属层。上述制造方法可在整个晶圆上得到均匀的电阻分布。

Description

电阻型随机存取存储单元制造方法
【技术领域】
本发明涉及存储器领域，尤其是涉及一种电阻型随机存取存储单元制造方法。
【背景技术】
随着技术的发展，传统的NAND型闪存技术已经到达容量、功耗以及存取速度的瓶颈。
电阻型随机存取存储器(Resistance Switch Random Access Memory，RRAM)是一种新的非易失性随机存储器。其基本原理是利用特殊金属氧化物在阈值电压两侧表现出电阻突变的特性，来实现存储单元的0、1操作表示。RRAM具有更大的容量、更低的功耗以及更快的存取速度。
RRAM基本的存储单元包括两个金属层以及夹于金属层之间的电阻层，传统作为电阻层的材料为氧化钨(WOx)。RRAM制程与传统的MOS工艺兼容，制程包括在底层金属上填充钨塞，对钨研磨后氧化，继而叠加上层金属。
然而上述工艺制程存在诸多问题，会使晶圆上电阻分布不均匀。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种电阻分布均匀的电阻型随机存取存储单元制造方法。
一种电阻型随机存取存储单元制造方法，包括以下步骤：在表面平整的第一金属层上形成电阻层；在所述电阻层上形成钝化层；刻蚀得到多个基本单元，所述基本单元包括依次叠加的第一金属层、电阻层以及钝化层；淀积绝缘介质层并作平坦化处理；刻蚀所述绝缘介质层及钝化层形成与所述基本单元对应的接触孔；在所述接触孔内填充金属连线；形成第二金属层。
优选地，所述在第一金属层上形成电阻层的步骤具体包括：在所述第一金属层上淀积电阻基材层；对所述电阻基材层氧化得到所述电阻基材层的氧化物，形成电阻层。
优选地，所述电阻基材层为钨金属层，所述电阻层为氧化钨层。
优选地，所述在电阻层上形成钝化层的步骤具体为采用化学气相沉积法在所述电阻层上淀积氮化物层。
优选地，所述第一金属层和第二金属层均为铝层。
上述制造方法，由于是首先在第一金属层上形成电阻层，而第一金属层可以简单地达到表面平整，因此形成电阻层时，特别是采用金属氧化法得到电阻层时，会得到均匀的电阻分布。
【附图说明】
图1为电阻型随机存取存储单元工作原理图；
图2为一实施例的电阻型随机存取存储单元制造方法流程图；
图3为层状结构示意图；
图4为形成多个基本单元的示意图；
图5为淀积绝缘介质层后的示意图；
图6为形成接触孔后的示意图；
图7为填充金属连线后的示意图；
图8为形成第二金属层后的示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，为电阻型随机存取存储单元工作原理图。电阻型随机存取存储单元包括两个金属层及夹于两个金属层间的电阻层。加于两个金属层的脉冲电压会使电阻层的电阻率发生突变，得到两种完全不同大小的阻值。
电阻型随机存储器包括大量的图1所示的电阻型随机存取存储单元，每一个存储单元具有两种可表示0和1的状态，因此可以用来存储数据。
如图2所示，为一实施例的电阻型随机存取存储单元制造方法流程图。该方法包括以下步骤：
S110：在表面平整的第一金属层上形成电阻层。如图3所示，第一金属层10表面平整，且其上叠加电阻层20。第一金属层10优选为铝层，电阻层20为特殊的金属氧化物，如氧化钨、氧化镍等，电阻层20具有在阈值电压两侧表现出电阻突变的特性。本实施例中，电阻层20优选为氧化钨。
步骤S110的具体步骤包括：
在第一金属层10上淀积电阻基材层。电阻基材层是用于形成特殊金属氧化物的金属，例如钨(W)、镍(Ni)等。
对所述电阻基材层氧化得到所述电阻基材层的氧化物，形成电阻层。即形成氧化钨(WOx)、氧化镍(NiO)等。
S120：在所述电阻层上形成钝化层。如图3所示，钝化层30层叠于电阻层20之上，为保护层，用于保护电阻层20。本实施例的钝化层30优选为氮化物层，采用化学气相沉积法形成。
S130：刻蚀得到多个基本单元，所述基本单元包括依次叠加的第一金属层、电阻层以及钝化层。图3所示的层状结构经过掩膜光刻，得到如图4所示的多个基本单元40。基本单元40同图3的层状结构一样包括依次叠加的第一金属层10、电阻层20以及钝化层30。
S140：淀积绝缘介质层并作平坦化处理。在步骤S130形成多个基本单元40之后，淀积一层绝缘介质层50，使绝缘介质层50覆盖于基本单元40表面，并且填充基本单元40之间的间隙。之后进行平坦化处理，形成如图5所示的结构。
S150：刻蚀所述绝缘介质层及钝化层形成与所述基本单元对应的接触孔。如图6所示，在绝缘介质层50上刻蚀形成接触孔60。接触孔60与多个基本单元40一一对应，且钝化层30被刻蚀，使接触孔60直达基本单元40的电阻层20。
S160：在所述接触孔内填充金属连线。如图7所示，在图6所示接触孔60中填充形成金属连线70。本实施例中金属连线70优选为金属钨。
S170：形成第二金属层。如图8所示，在金属连线70上层形成第二金属层80。本实施例中，第一金属层10和第二金属层80均为金属铝。至此，电阻型随机存取存储单元的基本结构形成，其包括能够完成存储功能的第一金属层10、电阻层20、第二金属层80以及连接电阻层20和第二金属层80的金属连线70。
可以看出，本实施例的流程中，是首先在第一金属层10上形成电阻层20，而第一金属层10可以简单地达到表面平整，因此形成电阻层20时，并不会产生不均匀的电阻分布。特别是当采用金属氧化法得到电阻层20时，由于不存在传统的制程中钨塞填洞造成的表面积差异导致氧化不均匀的问题，因此比较容易控制电阻分布的均匀性。此外，上述实施例的流程中还可以避免钨塞研磨的高度控制问题，以及顶层氧化钨蚀刻后造成台阶差，导致线宽受到局限。
可以理解，上述流程中步骤S110不限于采用先淀积电阻基材层然后氧化得到电阻层的方式，也可以采用其他方式。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种电阻型随机存取存储单元制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
在表面平整的第一金属层上形成电阻层；
在所述电阻层上形成钝化层；
刻蚀得到多个基本单元，所述基本单元包括依次叠加的第一金属层、电阻层以及钝化层；
淀积绝缘介质层并作平坦化处理；
刻蚀所述绝缘介质层及钝化层形成与所述基本单元对应的接触孔；
在所述接触孔内填充金属连线；
形成第二金属层。
2.如权利要求1所述的电阻型随机存取存储单元制造方法，其特征在于，所述在第一金属层上形成电阻层的步骤具体包括：
在所述第一金属层上淀积电阻基材层；
对所述电阻基材层氧化得到所述电阻基材层的氧化物，形成电阻层。
3.如权利要求2所述的电阻型随机存取存储单元制造方法，其特征在于，所述电阻基材层为钨金属层，所述电阻层为氧化钨层。
4.如权利要求1所述的电阻型随机存取存储单元制造方法，其特征在于，所述在电阻层上形成钝化层的步骤具体为采用化学气相沉积法在所述电阻层上淀积氮化物层。
5.如权利要求1所述的电阻型随机存取存储单元制造方法，其特征在于，所述第一金属层和第二金属层均为铝层。
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