極116a具有一下表面116S,下表面116S與底電極112a的上表面112S相對,且頂電極116a的下表面116S的面積大于底電極112a的上表面112S的面積。本發(fā)明通過形成上述非對稱的MIM結(jié)構(gòu)，能有效縮小燈絲結(jié)構(gòu)118于底電極112a的上表面112S的形成區(qū)域，進(jìn)而大幅降低RRAM操作的ι-v特性的變異。
[0028]除上述實施例之外，本發(fā)明的RRAM可根據(jù)電極間介電層114a的材料選擇而進(jìn)一步地使用復(fù)合結(jié)構(gòu)的底電極。以下將搭配圖2A?圖2E對本發(fā)明另一實施例的RRAM200作詳述，為了簡潔起見，相同或相似于RRAM100的元件以相同的標(biāo)號做標(biāo)記，且相同的工藝步驟將不再贅述。
[0029]請參照圖2A，其為接續(xù)在圖1D的步驟之后的示意圖。在一實施例中，在形成開口110后，可選擇性地(opt1nally)在開口 110中與停止層108上順應(yīng)性地形成一襯層220，其作用為減少應(yīng)力。襯層220可為一導(dǎo)電材料，例如為鈦、氮化鈦、或前述的組合。襯層220與導(dǎo)電層104a電性接觸。接著，于開口 110中與停止層108上方形成一第一底電極材料230。第一底電極材料230可包括鶴、銅、招、或其他合適的電極材料。在一實施例中，第一底電極材料230例如為鎢。第一底電極材料230的形成方法可包括PVD、ALD、M0CVD或其他合適的沉積工藝。
[0030]接著，請參照圖2B，移除停止層108上與部分位于開口 110中的第一底電極材料230以形成第一底電極230a。移除第一底電極材料230的方法可包括干蝕刻工藝，例如RIE工藝。在圖2B的步驟中，停止層108是作為蝕刻停止層，且此步驟同時移除開口 110以外的部分襯層220 (若存在)。
[0031]接著，如圖2C所示，于第一底電極230a與停止層108之上形成第二底電極材料240。第二底電極材料240可包括鈦、鉬、氮化鈦、或其他合適的電極材料。在一實施例中，第二底電極材料240例如為為氮化鈦。
[0032]接著，請參照圖2D，移除部分第二底電極材料240以于開口 110中形成第二底電極240a，完成本實施例的復(fù)合結(jié)構(gòu)的底電極250。如圖2D所示，底電極250包括第一底電極230a與第二底電極材料240a。移除部分第二底電極材料240的方法例如是以停止層108作為研磨停止層，對第二底電極材料240進(jìn)行一平坦化工藝(例如化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP))，使底電極250的上表面250S與停止層108的頂表面共平面(coplanar)。
[0033]最后，如圖2E所示，于停止層108與底電極250上形成電極間介電層114a與頂電極116a，完成本實施例的RRAM200的結(jié)構(gòu)。電極間介電層114a與頂電極116a的形成方法相同于圖1G?圖1H及其相關(guān)段落,故在此不再贅述。RRAM200的頂電極116a具有一下表面116S,下表面116S與底電極250的上表面250S相對,且頂電極116a的下表面116S的面積大于底電極250的上表面250S的面積。值得注意的是，本實施例通過形成復(fù)合材料的底電極，可有效降低RRAM的電阻，提升RRAM的操作效能。
[0034]本發(fā)明通過在制造RRAM的工藝中，將底電極材料形成于開口中，并使用停止層研磨底電極材料以移除底電極材料自然形成的柱狀晶。如此一來，可形成具有平坦表面的底電極，進(jìn)而提升后續(xù)所沉積的電極間介電層的均勻度，大幅減少RRAM操作的1-V特性的變異。除此之外，本發(fā)明還通過形成不對稱的MIM結(jié)構(gòu)(即頂電極的下表面大于底電極的上表面)，能有效縮小燈絲結(jié)構(gòu)于底電極的上表面的形成區(qū)域，進(jìn)而大幅降低RRAM操作的1-V特性的變異。
[0035]雖然本發(fā)明的較佳實施例說明如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種電阻式存儲器的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括: 提供一基底； 形成一介電層于該基底之上； 形成一停止層于該介電層上； 形成一開口穿過該停止層與該介電層； 形成一底電極于該開口之中，其中該底電極與該停止層共平面； 沉積一介電層于該底電極與該停止層之上； 沉積一頂電極材料于該介電層上；以及 圖案化該頂電極材料與該介電層，以定義出一頂電極以及其下的一電極間介電層其中該頂電極具有一第二表面與該底電極的一第一表面相對，且該第二表面的面積大于該第一表面的面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻式存儲器的制造方法，其特征在于，形成該底電極的步驟包括: 沉積一底電極材料填滿于該開口中且覆蓋該停止層；以及 以該停止層作為研磨停止層并研磨該底電極材料，以去除該開口以外的該底電極材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻式存儲器的制造方法，其特征在于，形成該底電極的步驟包括: 沉積一第一底電極材料填滿該開口中且覆蓋該停止層； 凹蝕該底電極材料，使該第一底電極材料部分填充于該開口中； 沉積一第二底電極材料填滿該開口中的其余部分且覆蓋該停止層；以及以該停止層作為研磨停止層研磨該第二底電極材料，以去除該開口以外的該第二底電極材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電阻式存儲器的制造方法，其特征在于，該第一底電極材料包括鶴、銅、招、或前述組合，而該第二底電極材料包括氮化鈦、鈦、鉬、或前述組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻式存儲器的制造方法，其特征在于，該停止層包括氮化硅、氮氧化硅、或前述組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻式存儲器的制造方法，其特征在于，在形成該介電層的步驟之前，所述制造方法還包括: 形成一導(dǎo)電層于該基底之上；以及 圖案化該導(dǎo)電層，其中該導(dǎo)電層于形成該開口的步驟被露出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻式存儲器的制造方法，其特征在于，所述制造方法還包括: 在形成該底電極的步驟之前，形成一襯層于該開口的底部與側(cè)壁上。
8.—種電阻式存儲器，其特征在于，所述電阻式存儲器包括: 一基底; 一介電層，位于該基底之上； 一停止層，位于該介電層之上； 一開口，穿過該停止層與該介電層； 一底電極，位于該開口之中，且與該停止層共平面； 一電極間介電層，位于該底電極之上且延伸至部分的停止層之上；以及一頂電極，位于該電極間介電層之上，其中該頂電極具有一第二表面與該底電極的一第一表面相對，且該第二表面的面積大于該第一表面的面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電阻式存儲器，其特征在于，該底電極包括: 一第一底電極材料，部分填于該開口之中；以及 一第二底電極材料，位于該第一底電極材料之上，其中該第二底電極材料的頂表面與該停止層共平面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電阻式存儲器，其特征在于，該第一底電極材料包括鎢、銅、鋁、或前述組合，而該第二底電極材料包括氮化鈦、鈦、鉬、或前述的組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電阻式存儲器，其特征在于，該停止層包括氮化硅、氮氧化硅、或前述組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電阻式存儲器，其特征在于，所述電阻式存儲器還包括: 一導(dǎo)電層，位于該介電層下，其中該開口暴露出一部分的該導(dǎo)電層。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電阻式存儲器，其特征在于，所述電阻式存儲器還包括: 一襯層，內(nèi)襯于該開口的側(cè)壁與底部上，其中該底電極是填于該開口中的該襯層之上。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電阻式存儲器及其制造方法，該制造方法包括：提供一基底；形成一介電層于基底之上；形成一停止層于介電層上；形成一開口穿過停止層與介電層；形成一底電極于開口之中，其中底電極與停止層共平面；沉積一介電層于底電極與停止層之上；沉積一頂電極材料于介電層上；以及圖案化頂電極材料與介電層，以定義出一頂電極以及其下的一電極間介電層，其中頂電極具有一第二表面與底電極的一第一表面相對，且第二表面的面積大于第一表面的面積。通過本發(fā)明可有效解決電阻式隨機(jī)存取存儲器的操作電流-電壓特性的變異問題。
【IPC分類】H01L45-00
【公開號】CN104576926
【申請?zhí)枴緾N201310512266
【發(fā)明人】許博硯, 沈鼎瀛, 江明崇
【申請人】華邦電子股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月25日