电阻式存储元件及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，更为具体地，涉及一种电阻式存储元件及其制备方法。

背景技术：

1、现有的rram制备工艺如图1所示，包括如下步骤：首先在铜金属基底1’上通过薄膜沉积、光刻、蚀刻、薄膜沉积、化学机械研磨等工艺制备部分下电极(be film 1，下电极第一层2’)，该步骤对应图1中的第一步；随后进行薄膜沉积部分下电极(be film 2，下电极第二层)3’、阻变层4’(sl)以及上电极5’(te)，该步骤对应图1中的第二步；最后通过光刻、蚀刻、清洗，完成rram制备，该步骤对应图1中的第三步。

2、由上述对现有的rram制备工艺的介绍可知，现有方案是通过一步干法蚀刻，同时完成上电极5’(te)全部结构、阻变层4’(sl)以及与阻变层4’sl)衔接的下电极第二层3’(befilm 2，)三部分的蚀刻(由图1中的第二步可看出)；然而，由于下电极第二层3’(be film2)金属层，因此，在对下电极第二层3’(be film 2)进行蚀刻的过程中，很容易导致下电极第二层3’的溅出的反溅金属6’反溅至上电极5’(te)上(如图2所示)，从而造成电性方面的相关影响。

3、鉴于这一现状，亟需一种能够有效避免在下电极第二层3’蚀刻过程中出现金属反溅至上电极(te)上的现象的方法。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种新型的电阻式存储元件及其制备方法，以解决在下电极第二层蚀刻过程中出现金属反溅至上电极上的问题。

2、本发明提供的电阻式存储元件，包括下电极、设置在所述下电极上方的上电极以及设置于所述上电极与所述下电极之间的阻变层；其中，

3、在所述上电极的背向电阻式存储元件的侧壁方向上设置有侧墙，所述侧墙覆盖所述上电极的侧壁。

4、此外，优选的方案是，所述侧墙的材料包括氮化硅、氧化硅、氧化钛以及氧化铝中的至少一种。

5、此外，优选的方案是，所述侧墙覆盖所述阻变层的背向电阻式存储元件的侧壁。

6、此外，优选的方案是，所述下电极包括下电极第一层和设置在所述下电极第一层上的下电极第二层，所述阻变层设置在所述下电极第二层与所述上电极之间。

7、此外，优选的方案是，所述下电极第二层的材料包括钨。

8、此外，优选的方案是，所述侧墙的下底面至少部分地设置在所述下电极第二层的部分上表面。

9、此外，优选的方案是，所述侧墙的厚度大于所述下电极第二层的厚度；并且，

10、所述侧墙的厚度≥200a。

11、此外，优选的方案是，所述侧墙的厚度与所述侧墙的倾斜角度正相关。

12、此外，优选的方案是，在所述上电极上设置有上电极硬掩膜层，所述侧墙覆盖所述上电极硬掩膜层的侧壁。

13、此外，优选的方案是，所述上电极包括设置在所述阻变层上的上电极第一层和设置在所述上电极第一层上的上电极第二层。

14、另一方面，本发明还提供一种如前述的电阻式存储元件的制备方法，所述制备方法包括：

15、述的电阻式存储元件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

16、在下电极第一层上依次沉积下电极第二层、阻变层以及上电极；

17、对所述上电极和所述阻变层进行光刻和蚀刻，并使蚀刻最低点停留在所述下电极第二层的上方；

18、在所述上电极上沉积侧墙层；

19、对所述侧墙层和所述下电极第一层进行蚀刻，并使刻最低点停留在至少下电极第二层的下方。

20、此外，优选的方案是，在所述下电极第一层上依次沉积所述下电极第二层、所述阻变层以及所述上电极后，在所述上电极上沉积上电极硬掩膜层；

21、对所述上电极硬掩膜层、所述上电极以及所述阻变层进行光刻和蚀刻，并使蚀刻最低点停留在所述下电极第二层的上方；

22、在所述上电极硬掩膜层上沉积覆盖所述上电极硬掩膜层、所述上电极的侧壁以及所述阻变层的侧壁的侧墙层；

23、对所述侧墙层和所述下电极第一层进行蚀刻，并使刻最低点停留在至少下电极第二层的下方。

24、此外，优选的方案是，在所述下电极第一层上依次沉积所述下电极第二层、所述阻变层以及所述上电极之前，还包括：

25、在铜基底上沉积阻挡层；

26、对所述阻挡层进行光刻、蚀刻，在所述阻挡层上形成与所述铜基底相连通的沉积槽；

27、在所述沉积槽内沉积所述下电极第一层；

28、对所述下电极第一层的上表面进行化学机械研磨，以使所述下电极第一层的上表面与所述阻挡层的上表面齐平。

29、和现有技术相比，上述根据本发明的电阻式存储元件及其制备方法，有如下有益效果：

30、本发明针提供的电阻式存储元件及其制备方法，针对下电极第二层蚀刻过程中出现的金属反溅情况，在上电极的侧面设计了侧墙，对于上电极的蚀刻，停留在下电极第二层的上方，并且，在蚀刻下电极第二层前已经在上电极的侧面生成了侧墙包裹上电极的侧壁，这样在下电极第二层蚀刻时，上电极就不会受到金属反溅的影响。

31、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。下面的说明以及附图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：

1.一种电阻式存储元件，其特征在于，包括下电极、设置在所述下电极上方的上电极以及设置于所述上电极与所述下电极之间的阻变层；其中，

2.如权利要求1所述的电阻式存储元件，其特征在于，

3.如权利要求1所述的电阻式存储元件，其特征在于，

4.如权利要求1所述的电阻式存储元件，其特征在于，

5.如权利要求4所述的电阻式存储元件，其特征在于，

6.如权利要求4所述的电阻式存储元件，其特征在于，

7.如权利要求4所述的电阻式存储元件，其特征在于，

8.如权利要求1所述的电阻式存储元件，其特征在于，

9.如权利要求1所述的电阻式存储元件，其特征在于，

10.如权利要求1至9中任意一项所述的电阻式存储元件，其特征在于，

11.一种如权利要求1至10中任意一项所述的电阻式存储元件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

12.如权利要求11所述的电阻式存储元件的制备方法，其特征在于，

13.如权利要求11所述的电阻式存储元件的制备方法，其特征在于，在所述下电极第一层上依次沉积所述下电极第二层、所述阻变层以及所述上电极之前，还包括：

技术总结
本发明提供了一种电阻式存储元件及其制备方法，其中的制备方法包括：在铜基底上制备下电极第一层；在所述下电极第一层上依次沉积下电极第二层、阻变层以及上电极；对所述上电极和所述阻变层进行光刻和蚀刻，并使蚀刻最低点停留在所述下电极第二层的上方；在所述上电极上沉积侧墙层以使所述侧墙层覆盖所述上电极和所述阻变层的侧壁；对所述侧墙层和所述下电极第一层进行蚀刻，以使所述侧墙层在所述阻变层和所述上电极的侧壁外形成侧墙；其中，在对所述下电极第一层进行蚀刻时，所述侧墙用于阻挡金属反溅至所述上电极。本发明提供的电阻式存储元件及其制备方法可以解决在下电极第二层蚀刻过程中出现金属反溅至上电极上的问题。

技术研发人员：乔夫龙,张适杰,赵刘明,崔凯,何兆兴
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：2024/2/29