電阻式存儲器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)于電阻式存儲器及其制造方法，且特別是有關(guān)于一種自對準的電阻 式存儲器及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在各種非易失性存儲器中，一般皆使用可快速寫入與抹除的快閃存儲器（flash RAM)?？扉W存儲器中每個存儲區(qū)塊僅可W被抹除一定次數(shù)。當一存儲區(qū)塊的抹除次數(shù)超過 一臨界值時，該存儲區(qū)塊將無法被正確地寫入，并且由該存儲區(qū)塊讀取出數(shù)據(jù)時將可能發(fā) 生錯誤。且隨著元件不斷的縮小，快閃存儲器也逐漸面臨到過大的寫入電壓、過長的寫入時 間與柵極過薄而導致存儲時間縮短的困境。
[0003] 為了克服前述缺點，各方不斷努力于開發(fā)新的非揮發(fā)性存儲器來取代快閃存儲 器，其中電阻式存儲器（resistiverandomaccessmemcxry，RRAM)為目前業(yè)界所研發(fā)出的 眾多新穎存儲器之一，其是利用可變電阻的原理來制作非揮發(fā)性存儲器，具有寫入抹除時 間短、操作電壓及電流低、存儲時間長、多狀態(tài)存儲、結(jié)構(gòu)簡單、簡化的寫入與讀出方式及所 需面積小等優(yōu)點，是一種極有潛力的產(chǎn)品，受到各界的重視。因此，如何更進一步縮小電阻 式存儲器中元件的面積、優(yōu)化其工藝并減少其工藝成本，更是目前業(yè)界亟須發(fā)展的目標。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的是：提出一種電阻式存儲器及其制造方法，W解決W上技術(shù)問 題。
[0005] 本發(fā)明提供一種電阻式存儲器，包括；基底；堆疊（stack),其包括下電極及電阻 轉(zhuǎn)態(tài)層，其中下電極設于基底上，電阻轉(zhuǎn)態(tài)層設于下電極上；層間介電層，覆蓋堆疊，其中層 間介電層具有開口對準堆疊，開口的側(cè)壁與下電極及電阻轉(zhuǎn)態(tài)層的側(cè)壁對齊；上電極，設于 電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上；W及接觸插塞，設于開口中且電連接上電極。
[0006] 本發(fā)明另提供一種電阻式存儲器的制造方法，包括：提供基底；形成堆疊于基底 上，堆疊包括下電極、電阻轉(zhuǎn)態(tài)層、上電極及犧牲層，其中下電極設于基底上，電阻轉(zhuǎn)態(tài)層設 于下電極上，上電極設于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上，犧牲層設于上電極上；形成層間介電層覆蓋堆疊； 移除位于堆疊上方的層間介電層，W暴露犧牲層；移除犧牲層，W形成對準堆疊的開口，且 開口的側(cè)壁與下電極、電阻轉(zhuǎn)態(tài)層及上電極的側(cè)壁對齊；W及形成接觸插塞填入開口中且 電連接上電極。
[0007] 本發(fā)明又提供一種電阻式存儲器的制造方法，包括：提供基底；形成堆疊于基底 上，堆疊包括下電極、電阻轉(zhuǎn)態(tài)層及犧牲層，其中下電極設于基底上，電阻轉(zhuǎn)態(tài)層設于下電 極上，犧牲層設于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上；形成層間介電層覆蓋堆疊；移除位于堆疊上方的層間介 電層，W暴露犧牲層；移除犧牲層，W形成對準堆疊的開口，且開口的側(cè)壁與下電極及電阻 轉(zhuǎn)態(tài)層的側(cè)壁對齊；形成上電極于電阻轉(zhuǎn)態(tài)層上，且上電極順應性覆蓋開口的側(cè)壁與底部； W及形成接觸插塞填入開口中且電連接上電極。
[0008] 本發(fā)明提供的一種電阻式存儲器及其制造方法，利用自對準方式定義接觸開口， 可避免W干蝕刻步驟形成接觸開口時對元件造成的傷害，W提升工藝良率。再者，本發(fā)明相 較于W干蝕刻步驟形成接觸開口的工藝可減少一道圖案化掩膜，故可降低生產(chǎn)成本。另外， 本發(fā)明不需保留工藝容忍度，故可進一步縮小電阻式存儲器中元件的面積，達到元件微小 化的目的。
【附圖說明】
[0009] 圖1-7為本發(fā)明實施例的電阻式存儲器在其制造方法中各階段的剖面圖；
[0010] 圖8-13為本發(fā)明另一實施例的電阻式存儲器在其制造方法中各階段的剖面圖。
[0011] 符號說明：
[0012] 100 基板； 110 下電極； 口 0 電阻轉(zhuǎn)態(tài)層； 130 上電極； 160 堆餐； 170 層間介電層； 180 接觸開口；
[0013] DE干蝕刻步驟； W1 寬度； W2 寬度； 200 基底； 210 下電極層； 210'圖案化的下電極； 210'a側(cè)壁； 220 電阻轉(zhuǎn)態(tài)材料層； 220'圍案化的電阻轉(zhuǎn)態(tài)層； 220'a側(cè)壁； 230 ±電極層； 230。圍案化的±電極； 230，a側(cè)舉： 240 犧牲材料層； 240' 圖案化的犧牲層； 250 圖案化掩膜； 260 堆疊； 260' 堆疊； 270 層間介電層； 280 開口； 28化側(cè)壁； 290 擴散阻擋層； 300 接觸插塞； 310 堆疊； 310' 堆疊； 400 電阻式存儲器； 410 電阻式存儲器； e 堆疊的內(nèi)壁與基底的表面所夾的夾角。
【具體實施方式】
[0014] 為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施 例，并配合附圖，作詳細說明如下。
[0015] W下針對本發(fā)明的電阻式存儲器作詳細說明。應了解的是，W下的敘述提供許多 不同的實施例或例子，用W實施本發(fā)明的不同樣態(tài)。W下所述特定的元件及排列方式僅為 簡單描述本發(fā)明。當然，該些僅用W舉例而非本發(fā)明的限定。此外，在不同實施例中可能使 用重復的標號或標示。該些重復僅為了簡單清楚地敘述本發(fā)明，不代表所討論的不同實施 例及/或結(jié)構(gòu)之間具有任何關(guān)聯(lián)性。再者，當述及一第一材料層位于一第二材料層上或之 上時，包括第一材料層與第二材料層直接接觸的情形?；蛘?，亦可能間隔有一或更多其它材 料層的情形，在此情形中，第一材料層與第二材料層之間可能不直接接觸。
[0016] 必須了解的是，為特別描述或圖示的元件可W此技術(shù)人±所熟知的各種形式存 在。此外，當某層在其它層或基板"上"時，有可能是指"直接"在其它層或基板上，或指某 層在其它層或基板上，或指其它層或基板之間夾設其它層。
[0017] 本發(fā)明提供的電阻式存儲器的制造方法，是利用自對準方式定義接觸開口 (contactopening)，W避免干蝕刻步驟對電阻式存儲器的元件造成傷害。
[0018] 圖1為本發(fā)明一實施例的電阻式存儲器于定義接觸開口的干蝕刻步驟中的剖面 圖。如該圖所示，基板100上設有堆疊160,此堆疊160包含下電極110、電阻轉(zhuǎn)態(tài)層120、上 電極130?；?00與堆疊160被層間介電層170覆蓋。在圖1中，對層間介電層170進 行干蝕刻步驟DEW在層間介電層170中蝕刻出接觸開口 180。然而，上述使用干蝕刻步驟 DE形成開口 180的步驟可能會對元件造成傷害。例如，累積于元件上的電荷可能會對電阻 轉(zhuǎn)態(tài)層120造成傷害，而改變電阻轉(zhuǎn)態(tài)層120的電性，降低產(chǎn)品良率；且堆疊160的寬度化 必須大于接觸開口 180底部的寬度W2，W保留工藝容忍度（manufac化ringtolerance)防 止失準（misalignment)的發(fā)生及過蝕刻（overetching)造成元件的損壞及短路。因此， 本發(fā)明另一實施例是使用自對準方式定義接觸開口，W解決上述問題。
[0019] 圖2至圖7為用W說明本發(fā)明的電阻式存儲器的制造方法的另一實施例的剖面 圖。請參見圖2,首先提供基底200,并于基底200上依序形成下電極層210、電阻轉(zhuǎn)態(tài)材料 層220、上電極層230、及犧牲材料層240。此基底200可為娃基底、娃錯基底、其它半導體化 合物基底、絕緣層上覆娃（SOI)、或其它任何適合的基底。
[0020] 下電極層210與上電極層230的材料可相同或不同，例如可為TaN、TiN、TiAlN、 TiW、Ag、化、A1化、？*、胖、師、41、化、上述的組合或其它任何適合的電極材料。下電極層210 與上電極層230可利用姍鍛法、電鍛法、電阻加熱蒸鍛法、電子束蒸鍛法、或其它任何適合 的沉積方式