阻变存储器及其制备方法与流程

本发明涉及阻变存储器，具体说，涉及一种阻变存储器及其制备方法。

背景技术：

1、阻变随机存储器(reram，resistive random access memory)以其低压、高速、低功耗、结构简单、与cmos(complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半导体)传统工艺兼容、低成本、高密度等优势而受到越来越多的关注，被认为是下一代可能取代闪存而成为主流存储产品的一种新型存储器。rram通常是由金属-阻变介质-金属堆叠形成的3层结构，利用高低状态的阻值来存储数据，通过在器件两端施加不同极性和大小的电压时，中间层的阻变薄膜材料的阻值会发生电阻切换。rram的关键结构即阻变材料结构，使用tin/tao/ta/tin结构，此结构在正电压和负电压下，器件通过形成和断裂导电通道，实现高阻态和低阻态之间的可逆转变，从而用来存储数据。

2、现有的阻变存储器的制备工艺流程如图1所示，首先通过薄膜沉积、光刻、蚀刻、薄膜沉积填充下电极(be)通孔(via)后进行化学机械研磨(cmp)，直至暴露出所述通孔两侧的含碳氮化硅结构上表面，完成下电极制备；然后进行薄膜沉积完成上电极(te)的间隙膜(gap film)制备，最后通过光刻和刻蚀完成阻变存储器的整体制备。

3、现有的制备工艺存在的弊端如下：影响光刻需要用到的对准标记信号和ovl markdamage，从而影响工艺，降低工艺窗口。

4、因此，亟需一种能够降低研磨影响的阻变存储器制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种阻变存储器及其制备方法，以解决现有技术中存在的至少一个问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种阻变存储器的制备方法，方法包括：

3、在介电层上沉积用于填充下电极通孔的通孔填充层；

4、研磨通孔填充层直至通孔填充层覆盖在介电层的厚度达到设定厚度阈值；

5、在通孔填充层上依次沉积阻变层和上电极；

6、对通孔填充层、阻变层和上电极进行刻蚀，形成阻变存储器阻变结构。

7、进一步，优选的方法包括，在通孔填充层上依次沉积阻变层和上电极的步骤之前，还包括，

8、在通孔填充层上沉积金属层，在金属层上依次沉积阻变层和上电极。

9、进一步，优选的方法包括，在通孔填充层上沉积金属层，在金属层上依次沉积阻变层和上电极的步骤，包括，

10、在通孔填充层上沉积第一金属层；

11、在第一金属层上依次沉积第二金属层、阻变层和上电极。

12、进一步，优选的方法包括，在通孔填充层上沉积金属层，在金属层上依次沉积阻变层和上电极的步骤之后，还包括，

13、对阻变层和上电极进行光刻和刻蚀；在阻变层的侧面、上电极的表面和侧面，以及金属层的表面沉积生长侧壁保护层；

14、对通孔填充层、金属层以及侧壁保护层进行刻蚀，形成阻变存储器阻变结构。

15、进一步，优选的方法包括，通孔填充层的材料为tan或w。

16、进一步，优选的方法包括，金属层的材料为w、lr、ru或pt。

17、进一步，优选的方法包括，通孔填充层的设定厚度为10nm～160nm。

18、进一步，优选的方法包括，通孔填充层的设定厚度为10nm～90nm。

19、第二方面，本发明提供一种阻变存储器，包括内设有下电极通孔的介电层和用于填充下电极通孔的通孔填充层；通孔填充层为覆盖在介电层上的具有设定厚度的隔离介质膜；在通孔填充层上依次层叠设置有阻变层和上电极。进一步，优选的结构为，在阻变层与通孔填充层之间设置有金属层。进一步，优选的结构为，金属层包括第一金属层和第二金属层。

20、第三方面，本发明提供一种存储单元，存储单元包括选通器以及和选通器连接的阻变存储器。其中，选通器可以是三端选通器件。

21、第四方面，本发明提供一种存储设备，存储设备包括存储控制器以及阻变存储器，存储控制器用于对阻变存储器进行数据读写。

22、第五方面，本发明提供一种电子设备，包括电路板以及与电路板连接的阻变存储器。

23、如上所述，本发明的一种阻变存储器及其制备方法、存储单元、存储设备以及电子设备，改变了通孔填充层的研磨停止点。有益效果如下：

24、化学机械研磨仅需要研磨通孔填充层至预设厚度即可，避免了下电极通孔的填充结构的凹陷或凸起的发生，进而减少了对阻变层的影响，避免了当前芯片和晶圆的loading严重以及同一个芯片中iso和density区域loading严重状况的发生；避免了光刻需要用到的对准标记信号和ovl mark damage的影响，从而达到保证阻变存储结构工艺，提高工艺窗口的技术效果。

25、为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

技术特征：

1.一种阻变存储器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的阻变存储器的制备方法，其特征在于，在所述通孔填充层上依次沉积所述阻变层和上电极的步骤之前，还包括，

3.根据权利要求1所述的阻变存储器的制备方法，其特征在于，在所述通孔填充层上沉积金属层，在所述金属层上依次沉积所述阻变层和上电极的步骤，包括，

4.根据权利要求2所述的阻变存储器的制备方法，其特征在于，在所述通孔填充层上沉积金属层，在所述金属层上依次沉积所述阻变层和上电极的步骤之后，还包括，

5.根据权利要求1所述的阻变存储器的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的阻变存储器的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求1或3所述的阻变存储器的制备方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的阻变存储器的制备方法，其特征在于，

9.一种阻变存储器，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的阻变存储器，其特征在于，

11.根据权利要求10所述的阻变存储器，其特征在于，

12.一种存储单元，其特征在于，

13.一种存储设备，其特征在于，所述存储设备包括存储控制器以及如权利要求9-11中任一项所述的阻变存储器，所述存储控制器用于对所述阻变存储器进行数据读写。

14.一种电子设备，其特征在于，包括电路板以及与所述电路板连接的如权利要求9-11中任一项所述的阻变存储器。

技术总结
本发明提供一种阻变存储器及其制备方法，通过改变研磨停止点，在沉积阻变存储器的阻变层前设置一道预设厚度的通孔填充层。实现化学机械研磨仅需要研磨通孔填充层至预设厚度即可，避免了下电极通孔的填充结构的凹陷或凸起的发生，进而减少了对阻变层的影响；从而达到减少同一片晶圆上阻变结构与阻变结构之间功能和结构之间的差异的技术效果。

技术研发人员：高飞,仇圣棻,杨芸,陈亮
受保护的技术使用者：昕原半导体(上海)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14