CN113346011B 存储器装置、集成芯片及其形成方法 （台湾积体电路制造股份有限公司）

2顶部电极，上覆在所述数据存储层之上，其中在所述数据其中所述顶部电极包含扩散性物质，其中所述扩散阻挡层被设置在所述数据存储层与所述顶部电极之间的活性金属层，其中所3.根据权利要求2所述的存储器装置，其中所述扩散阻挡层设置在所述数据存储层与设置在所述活性金属层与所述顶部电极之间的上部扩散阻5.根据权利要求2所述的存储器装置，其中所述扩散阻挡层设置在所述活性金属层与6.根据权利要求1所述的存储器装置，其中所述扩散阻挡层的厚度小于所述顶部电极可编程金属化单元，上覆在所述底部电极通孔之上，其中9.根据权利要求8所述的集成芯片，其中所述扩散阻挡层的底表面直接接触所述数据3性所述金属层直接接触的扩散阻挡层，其中导电桥能形成及能移除在所述数据存储层内，所述扩散阻挡层包含的导电材料不同于所述顶部电极及所述活性金属层的其中所述顶部电极包含扩散性物质，其中所述扩散阻挡层被16.根据权利要求15所述的集成芯片，其中所述活性金属层的晶粒大小小于所述顶部在所述底部电极通孔之上形成存储单元层堆叠18.根据权利要求17所述的形成存储器装置的方法，其中在执行所述图案化的工艺之其中在执行所述烘烤工艺之后所述数据存储层实质上不4[0002]许多现代电子装置包含电子存储器。电子存储器可为易失性存储器(volatile化单元(programmablemetallizationcell，PMC)随机存取存储器(randomaccess解存储器)因优于当前电子存储器的优点而作为下一代非易失性电子存储器的一个有希望的性能及可靠性。与当前易失性存储器(例如，动态随机存取存储器(dynamicrandom-5[0007]图1示出具有可编程金属化单元的存储器装置的一些实施例的剖视图，所述可编程金属化单元包括上覆在数据存储层之上的[0008]图2示出具有可编程金属化单元的存储器装置的一些实施例的剖视图，所述可编程金属化单元包括上覆在活性金属层之上的[0009]图3示出具有可编程金属化单元的存储器装置的一些实施例的剖视图，所述可编[0010]图4示出包括上覆在活性金属层之上的扩散阻挡层的存储单元的一些实施例的剖[0011]图5示出具有包括扩散阻挡层的可编程金属化单元的集成芯片的一些实施例的剖[0013]图7到图12示出形成存储器装置的方法的一些实施例的剖视图，所述存储器装置不是自身表示所论述的各种实施例和/或配置元件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括装置在使用或操作中的不同取向。设备可被另外取向(旋转90度或处于其他取向)，且本文中所用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。6工艺的高温可导致例如造成扩散性物质从顶部电极扩散到活性金属层和/或数据存储层等据存储层的有效厚度，从而减小可编程金属化单元的击穿电压和/或造成不期望的向高电阻挡层被配置成防止和/或阻挡扩散性物质从顶部电极和/或活性金属层扩散到数据存储[0020]图1示出具有可编程金属化单元140的存储器装置100的一些实施例的剖视图，可编程金属化单元140包括上覆在数据存储层130之上的扩散阻挡层132。可编程金属化单元140例如可为阳离子型电阻随机存取存储器(resistiverandom-accessmemory，RRAM)单单元(PMC)或导电桥接随机存取存储器(C部导通孔114上覆在半导体装置104的源极/漏极区1[0022]下部导电线116设置在内连线介电结构118内并上覆在下部导通孔114之上，使得下部导电线116电耦合到半导体装置104。介电结构120沿着下部导电线116的上表面设置。[0023]在可编程金属化单元140的操作期间，可在数据存储层130的区131内反复形成及7电场使金属阳离子迁移到活性金属层134并还原到活性金属层13[0025]数据存储层130可为用于由活性金属层134的氧化产生的金属阳离子的固体电解电解质。在一些实施例中，数据存储层130是或包含氧化硅(例如，SiO2)、氧化铪(例如，HfO2x2O32导电的和/或被配置成阻挡或以其他方式减缓扩散性物质扩散到数据存储层130和/或活性扩散活化温度可为其中来自结构和/或层的原子可从所述结构和/或层扩散到另一结构的温度。在再一些实施例中，扩散阻挡层132可具有高扩散活化温度(例如，高于约400摄氏8极128可为或可包含扩散阻挡层132的相同材料，使得底部电极128被配置成防止扩散性物得扩散阻挡层132和/或活性金属层134可各自实质上不含扩[0029]图2示出根据图1的存储器装置100的一些替代实施例的存储器装置200的一些实阻挡层132被配置成防止和/或减轻扩散性物质从顶部电极136扩散到活性金属层134和/或[0031]介电结构120围绕可编程金属化单元140与下部导电线116之间的底部电极通孔[0032]图3示出根据图1的存储器装置100的一些替代实施例的存储器装置300的一些实[0033]存储器装置300包括设置在数据存储层130与活性金属层134之间的扩散阻挡层[0034]在进一步的实施例中，底部电极128包括第一底部电极层128a及上覆在第一底部9扩散阻挡层132的厚度小于约10埃，则扩散阻挡层132防止和/或阻挡扩散性物质的能力可[0038]图5示出具有内连线结构502及可编程金属化单元140的集成芯片500的一些实施[0039]集成芯片500包括上覆在衬底102之上的内连线结构502。在一些实施例中，衬底多个导通孔504及所述多个导电线506设置在内连线介电结构118内，且被配置成将设置在外，可编程金属化单元140通过上覆导通孔504及上覆导电线506电耦合到位线(bitline，编程金属化单元140执行置位操作和/或复位操作，从而可在可编程金属化单元140的数据存储层130内形成或溶解导电桥。扩散阻挡层132被配置成防止或减轻扩散性物质(例如，钛)从顶部电极136和/或活性金属层134扩散到数据存储层130。这可增加可对可编程金属些实施例中，下部ILD结构702和/或介电结构120可例如各自通过化学气相沉积(chemical120可包括下部介电层120a及上覆在下部介电层120a之上的上部介电层120b。在一些实施126例如可为或可包含氮化钛和/或一些其他合止扩散性物质从顶部电极136和/或活性金属层134扩散到数据存储层130。在一些实施例1002内的层的未掩蔽区暴露于一种或多种刻蚀剂，且随后执行移除工艺以移除掩蔽层(图层134和/或数据存储层130。这又可导致可对可编程金属化单元140执行的置位和/或复位散阻挡层132设置在数据存储层130与顶部电极136之间，且被配置成防止在烘烤工艺期间扩散性物质从顶部电极136扩散到数据存储层130。这部分地可能是由于扩散阻挡层132会增加扩散性物质的扩散路径复杂性，使得扩散性物质可不穿过扩散阻挡层132到达数据存使得扩散阻挡层132内的原子在烘烤工艺期间不扩散出扩散130和/或活性金属层134各自实质上不含扩散性物质。在进一步的实施例中，扩散阻挡层于5使得在烘烤工艺之后扩散阻挡层132实质上不含扩散性物质。因此，在烘烤工艺期挡扩散性物质从底部电极128扩散到数据止和/或减轻扩散性物质扩散到扩散阻挡层132和/或下伏在扩散阻挡层132之下的层/结构钛-钨(Ti-W)合金的形成温度分别高于400过介电结构并接触下部导电线。图8及图9示出对应于动作1306的一些实施例的剖视图800对应于动作1310的一些实施例的剖视图阻挡层的可编程金属化单元，其中扩散阻挡层被配置成防止扩散性物质扩散到数据存储工艺及结构的基础来施行与本文中所介绍的实施例相同的