本申請涉及半導(dǎo)體器件的制造技術(shù)，具體涉及一種存儲器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、可變電阻式存儲器（resistive?random?access?memory，rram）是一種新型的非易失性存儲器，通過對可變電阻式存儲器中的金屬氧化物薄膜施加脈沖電壓，進(jìn)而產(chǎn)生大的電阻差值來存儲數(shù)字信號“0”和數(shù)字信號“1”以存儲數(shù)據(jù)，可變電阻式存儲器具有消耗電力低、重寫速度高以及結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。通常為金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)組成的三明治結(jié)構(gòu)。

2、與閃存不同，rram并不依靠電荷來儲存信息，因而不存在隧穿層過薄而泄露電子的問題，是將來最有希望的新型存儲器之一。隨著rram成為主流，我們將看到由大容量嵌入式內(nèi)存支持的高智能化系統(tǒng)解決方案，以及可在聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間實現(xiàn)新型應(yīng)用的高效率微控制器。rram是未來的發(fā)展趨勢，也是將最終讓備受推崇的物聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實的力量之一。然而，將可變電阻式存儲器嵌入到cmos的流程十分復(fù)雜，需要在單獨(dú)制作可變電阻式存儲器后之后，再制作cmos部分，進(jìn)而使增加了制備成本和制備時間。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本本申請的目的是提供一種存儲器及其制備方法，至少能夠降低rram嵌入到cmos的制備成本和制備時間。為實現(xiàn)本申請的目的，本申請?zhí)峁┝巳缦碌募夹g(shù)方案：

2、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N存儲器，包括：襯底，襯底內(nèi)包括晶體管，襯底頂面包括覆蓋晶體管的介質(zhì)層；存儲孔，沿靠近襯底頂面的第一方向貫穿介質(zhì)層；存儲孔的平行于第一方向的截面為“t型”；第一電極層，覆蓋存儲孔的內(nèi)側(cè)壁及底面；第一電極層與晶體管電連接；阻變層，覆蓋第一電極層的內(nèi)表面；第二電極層，覆蓋阻變層的內(nèi)表面；其中，阻變層被配置為：在第二電極層上施加第一幅值電信號的情況下呈現(xiàn)第一阻抗值，在第二電極層上施加第二幅值電信號的情況下呈現(xiàn)第二阻抗值。

3、在上述實施例中的存儲器中，包括襯底、介質(zhì)層、導(dǎo)電插塞和存儲結(jié)構(gòu)，其中，存儲結(jié)構(gòu)包括第一電極層、阻變層、第二電極層。第一電極層包裹阻變層的外表面，第二電極層覆蓋阻變層的內(nèi)表面，增大了阻變層與電極的接觸面積，能夠有效地降低觸發(fā)第一次組態(tài)變化時需要的電壓（forming電壓），避免過大的forming電壓導(dǎo)致的耐久性降低，以及需要外圍電路中設(shè)計額外的charg-pump電路來產(chǎn)生高壓而增加電路的復(fù)雜度。

4、簡化工藝流程通過減少生產(chǎn)步驟和降低操作復(fù)雜性，有效地降低生產(chǎn)成本，提升了采用該工藝制備的存儲器的市場競爭力。同時，步驟精簡和操作簡化能夠縮短該存儲器的生產(chǎn)周期，且并未降低存儲器的高性能和穩(wěn)定性，為其長期使用和進(jìn)一步發(fā)展提供了潛力。

5、在一些實施例中，晶體管包括cmos晶體管；第一電極層與cmos晶體管的柵極電連接。

6、在一些實施例中，第一電極層的底面接觸柵極的頂面。

7、在一些實施例中，第一電極層、阻變層及第二電極層在相同工藝步驟中同期制備而成。

8、在一些實施例中，襯底包括沿平行于襯底頂面的第二方向間隔排布的第一區(qū)域、第二區(qū)域；介質(zhì)層部分位于第一區(qū)域內(nèi)及部分位于第二區(qū)域內(nèi)；第一電極層、阻變層及第二電極層用于構(gòu)成存儲結(jié)構(gòu)，存儲結(jié)構(gòu)位于第二區(qū)域內(nèi)；第一區(qū)域內(nèi)包括位于襯底內(nèi)的導(dǎo)電塊，以及沿第一方向貫穿介質(zhì)層的導(dǎo)電插塞；導(dǎo)電插塞與導(dǎo)電塊電連接。

9、在一些實施例中，導(dǎo)電插塞與存儲結(jié)構(gòu)基于同一光罩制備而成。

10、第二方面，本申請還提供一種存儲器制備方法，包括：提供襯底，襯底包括沿平行于襯底頂面的方向間隔排布的第一區(qū)域、第二區(qū)域；襯底頂面包括部分位于第一區(qū)域內(nèi)及部分位于第二區(qū)域內(nèi)的介質(zhì)層；基于同一光罩同步形成位于第一區(qū)域的第一通孔及位于第二區(qū)域的存儲孔，第一通孔、存儲孔均沿靠近襯底頂面的第一方向貫穿介質(zhì)層；存儲孔的平行于第一方向的截面為“t型”；于第一通孔內(nèi)形成導(dǎo)電插塞后，于存儲孔內(nèi)形成存儲結(jié)構(gòu)，存儲結(jié)構(gòu)包括由外至內(nèi)依次層疊的第一電極層、阻變層及第二電極層；其中，阻變層被配置為：在第二電極層上施加第一幅值電信號的情況下呈現(xiàn)第一阻抗值，在第二電極層上施加第二幅值電信號的情況下呈現(xiàn)第二阻抗值。

11、在上述實施例中的存儲器制備方法中，基于同一光罩同步形成的第一通孔、存儲孔，導(dǎo)電插塞于第一通孔內(nèi)一次成形，而制備存儲結(jié)構(gòu)時，只需回刻重新打開存儲孔，并于存儲孔內(nèi)依次填充形成第一電極層、阻變層、第二電極層，即可完成所述存儲結(jié)構(gòu)的制備。借助具體的架構(gòu)技術(shù)，將rram整合到原有雙大馬士革結(jié)構(gòu)中，在未增加多余體積的前提下，通過將rram層疊cmos的邏輯閘上，可以實現(xiàn)在cmos超密邏輯的基礎(chǔ)上，增加內(nèi)存存儲。

12、該新型制備方法能夠簡化制作流程，降低成本，提高效率的同時，保證rram總堆疊厚度滿足其電學(xué)性能需要。

13、在一些實施例中，形成第一通孔、存儲孔包括：基于同一光罩于介質(zhì)層頂面形成圖形化光刻膠層，圖形化光刻膠層包括位于第一區(qū)域的第一開口及位于第二區(qū)域的第二開口，第一開口用于定義第一通孔，第二開口用于定義存儲孔；基于圖形化光刻膠層圖形化介質(zhì)層，形成位于第一區(qū)域的第一初始通孔及位于第二區(qū)域的第二初始通孔；刻蝕并增加第一初始通孔、第二初始通孔的開口，得到縱截面呈“t型”的第一通孔、存儲孔。

14、在一些實施例中，于存儲孔內(nèi)形成存儲結(jié)構(gòu)包括：形成覆蓋存儲孔的內(nèi)側(cè)壁及底面的第一電極材料層；形成覆蓋第一電極材料層的內(nèi)表面的阻變材料層；于存儲孔內(nèi)填充第二電極材料層；平坦化處理第一電極材料層、阻變材料層及第二電極材料層的頂面，得到頂面齊平于襯底頂面的第一電極層、阻變層及第二電極層。

15、在一些實施例中，在于第一通孔內(nèi)形成導(dǎo)電插塞的過程中或之前，存儲孔內(nèi)包括犧牲層；于第一通孔內(nèi)形成導(dǎo)電插塞后，去除存儲孔內(nèi)的犧牲層；于存儲孔內(nèi)形成存儲結(jié)構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種存儲器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲器，其特征在于，所述晶體管包括cmos晶體管；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲器，其特征在于，所述第一電極層的底面接觸所述柵極的頂面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的存儲器，其特征在于，所述第一電極層、所述阻變層及所述第二電極層在相同工藝步驟中同期制備而成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的存儲器，其特征在于，所述襯底包括沿平行于所述襯底頂面的第二方向間隔排布的第一區(qū)域、第二區(qū)域；所述介質(zhì)層部分位于所述第一區(qū)域內(nèi)及部分位于所述第二區(qū)域內(nèi)；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的存儲器，其特征在于，所述導(dǎo)電插塞與所述存儲結(jié)構(gòu)基于同一光罩制備而成。

7.一種存儲器制備方法，其特征在于，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的存儲器制備方法，其特征在于，形成所述第一通孔、所述存儲孔包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的存儲器制備方法，其特征在于，于所述存儲孔內(nèi)形成存儲結(jié)構(gòu)包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的存儲器制備方法，其特征在于，在于所述第一通孔內(nèi)形成導(dǎo)電插塞的過程中或之前，所述存儲孔內(nèi)包括犧牲層；

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種存儲器及其制備方法，包括：襯底，襯底內(nèi)包括晶體管，襯底頂面包括覆蓋晶體管的介質(zhì)層；存儲孔，沿靠近襯底頂面的第一方向貫穿介質(zhì)層；存儲孔的平行于第一方向的截面為“T型”；第一電極層，覆蓋存儲孔的內(nèi)側(cè)壁及底面；第一電極層與晶體管電連接；阻變層，覆蓋第一電極層的內(nèi)表面；第二電極層，覆蓋阻變層的內(nèi)表面；其中，阻變層被配置為：在第二電極層上施加第一幅值電信號的情況下呈現(xiàn)第一阻抗值，在第二電極層上施加第二幅值電信號的情況下呈現(xiàn)第二阻抗值。將RRAM整合邏輯電路中，實現(xiàn)了在節(jié)省光罩、簡化工藝、降低成本的同時，在CMOS超密邏輯上增加內(nèi)存存儲。

技術(shù)研發(fā)人員：于海龍,趙朵朵,孟昭生,董信國,賈超超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海積塔半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30