电阻随机存取存储器（RRAM）单元和构造方法与流程

电阻随机存取存储器(rram)单元和构造方法
1.相关专利申请
2.本技术要求2021年6月8日提交的共同拥有的美国临时专利申请63/208,039号的优先权，该美国临时专利申请的全部内容据此出于所有目的以引用方式并入。
技术领域
3.本公开涉及非易失性存储器(nvm)，并且更具体地涉及电阻随机存取存储器(rram)单元(例如，导电桥接随机存取存储器(cbram)和基于氧空位的rram(oxrram)单元)和构造方法。


背景技术：

4.非易失性存储器(nvm)是指可在没有外部电力供应的情况下保持数据的存储器。nvm对于许多应用程序是有用的，例如作为微控制器部件。相比之下，通常由六个晶体管构成的静态随机存取存储器(sram)需要外部电力来保持数据。类似地，通常包括一个晶体管和一个电容器的动态随机存取存储器(dram)也需要外部电力来保持和刷新数据。
5.当前，nvm的最常见形式是闪存存储器，其包括基于浮栅的存储器单元。nor型闪存存储器通常用于存储代码，而nand型闪存存储器通常用于存储数据。然而，闪存存储器具有各种限制和缺点。例如，闪存存储器在进一步减小大小方面面临困难。此外，闪存存储器通常需要高电压(通常约20v)用于编程和擦除。另外，与典型的cmos处理流程相比，闪存存储器单元的生产通常需要若干附加光掩膜过程。
6.因此，近年来已经开发了其他类型的nvm存储器，包括电阻随机存取存储器(rram)。两种类型的rram是导电桥rram(cbram)和基于氧空位的rram(oxrram)。cbram存储器单元可包括两个固体金属电极，一个相对惰性(例如，钨)而另一个电化学活性(例如，银或铜)，其中固体电解质层位于两个电极之间。通过跨电解质层施加偏置电压来编程cbram存储器单元，该偏置电压使得离子在电解质层内的物理重新定位，该物理重新定位形成跨电解质层延伸的导电细丝。
7.图1a至图1e示出了示例性cbram，其中施加到银阳极的正偏置(程序)使得银离子迁移到硫化锗层(固体电解质层)中，形成将银阳极连接到钨阴极的导电细丝(称为导电桥)。与未编程的cbram存储器单元相比，导电细丝在形成时减小了阳极与阴极之间的电阻。相比之下，负偏置(擦除)使该过程反向。具体地，图1a示出了原始状态(或未使用)cbram器件，图1b至图1c示出了银阳极的氧化，以及ag+阳离子朝向钨阴极的迁移和所导致的ag+阳离子的还原，并且图1d示出了导致导电细丝的生长的ag原子的累积。图1e示出了响应于相反极性的施加的细丝的溶解。
8.相比之下，在oxrram单元中，通过在布置在两个电极之间的固体电解质层中空位链的产生来形成导电桥。细丝/空位链的产生形成接通状态(电极之间的高导电性，即低电阻)，而细丝/空位链的溶解(通过施加具有焦耳加热电流的类似极性或相反极性但具有较小电流来实现)使电解质层回复到其非导电或高电阻断开状态。
9.相对于背景ic制造过程，cbam和oxrram单元的构造通常需要至少一个附加光掩膜层，并且通常涉及用于电极形成的困难等离子体蚀刻过程(即，外来电极金属蚀刻)。需要以较低成本(例如，通过消除或减少添加的光掩膜层)和改进的制造过程(例如，通过消除对外来电极金属蚀刻的需要)来构建rram单元，例如，cbram或oxrram单元。


技术实现要素：

10.本公开提供了rram单元(例如cbram和oxrram单元)和构造此类rram单元的方法。rram单元可包括形成在相邻金属互连层之间或有源层(例如，包括mosfet器件)与金属互连层(例如，金属-1层)之间的金属-绝缘体-金属(mim)结构。该rram单元的该mim结构可通过过程形成，该过程包括：在电介质区中形成桶开口；在该桶开口中形成杯形底部电极；在由该杯形底部电极限定的内部开口中形成杯形绝缘体；以及在由该杯形绝缘体限定的内部开口中形成顶部电极。该杯形底部电极或其部件(在多层底部电极的情况下)可与互连通孔同时形成，例如，通过钨或其他共形金属的沉积。在一些示例中，该rram单元可在不向背景集成电路制造过程(例如，典型cmos制造过程)添加任何光掩膜过程的情况下形成。
11.一方面提供了一种形成集成电路结构的方法，该集成电路结构包括电阻随机存取存储器单元。该方法包括：在电介质区中形成桶开口；在该桶开口中形成杯形底部电极；在由该杯形底部电极限定的内部开口中形成杯形绝缘体；在由该杯形绝缘体限定的内部开口中形成顶部电极；以及在该电介质区上方形成上部金属层，该上部金属层包括与该顶部电极接触的顶部电极接触件。该杯形底部电极、该杯形绝缘体和该顶部电极限定该电阻随机存取存储器单元。
12.在一些示例中，该电阻随机存取存储器单元通过镶嵌过程形成。另外，在一些示例中，该电阻随机存取存储器单元是在不向背景集成电路制造过程添加任何光掩膜过程的情况下形成的。
13.在一些示例中，在该电介质区上方形成该上部金属层之前，使该顶部电极的顶部表面与该电介质区的顶部表面平面化，并且沉积包括电介质材料的扩散阻挡层以覆盖该顶部电极的经平面化的顶部表面。在一个示例中，在该电介质区上方形成该上部金属层包括蚀刻上部电介质层以形成用于形成该顶部电极接触件的顶部电极接触件开口，并且该扩散阻挡层在蚀刻期间充当蚀刻阻挡。
14.在一些示例中，该顶部电极包括银、铜或铂。
15.在一些示例中，该方法包括在该电介质区中同时形成该桶开口和通孔开口，以及沉积共形金属以同时在该桶开口中形成该杯形底部电极以及在该通孔开口中形成通孔。在一些示例中，在该电介质区上方形成该上部金属层包括同时形成与该顶部电极接触的该顶部电极接触件和与该通孔接触的上部互连元件。
16.在一些示例中，在该桶开口中形成该杯形底部电极包括沉积共形第一金属以与在该通孔开口中形成该通孔同时地在该桶开口中形成杯形底部电极外部部件，以及将共形第二金属沉积在该杯形底部电极外部部件上方以形成杯形底部电极内部部件。在一些示例中，该共形第一金属包括钨或钴，并且该共形第二金属包括铂。
17.在一些示例中，该电阻随机存取存储器单元包括导电桥接随机存取存储器单元。
18.在一些示例中，该杯形绝缘体包括ges2、al2o3或wo3。
19.在一些示例中，该电阻随机存取存储器单元包括基于氧空位的电阻随机存取存储器单元。
20.在一些示例中，该杯形底部电极包括铂。
21.在一些示例中，该杯形绝缘体包括al2o3、ta2o5或hfo2。
22.另一个方面提供了一种集成电路结构，该集成电路结构包括：电介质区，该电介质区包括桶开口；电阻随机存取存储器单元结构，该电阻随机存取存储器单元结构形成在该桶开口中并且包括杯形底部电极、杯形绝缘体和顶部电极；以及上部金属层，该上部金属层在该电介质区上方并且包括与该顶部电极接触的顶部电极接触件。
23.在一些示例中，该电阻随机存取存储器单元包括镶嵌结构。
24.在一些示例中，该电介质区形成在包括下部互连元件的下部金属层上方，并且该电阻随机存取存储器单元结构导电地连接在该下部金属层中的该下部互连元件与该上部金属层中的该顶部电极接触件之间。
25.在一些示例中，该电介质区形成在包括掺杂源极区和掺杂漏极区的晶体管上方，并且该电阻随机存取存储器单元结构的该杯形底部电极导电地耦合到形成在该晶体管的该掺杂源极区或该掺杂漏极区上的硅化物区。
26.在一些示例中，该集成电路结构包括形成在该电介质区中的通孔开口中的通孔，并且该上部金属层包括与该通孔电接触的互连元件。
27.在一些示例中，该杯形底部电极包括形成在该桶开口中的杯形底部电极外部部件，以及形成在该杯形底部电极外部部件上并且由与该杯形底部电极外部部件不同的材料形成的杯形底部电极内部部件。
28.在一些示例中，该杯形底部电极外部部件包括钨或钴，并且该杯形底部电极内部部件包括铂。
29.在一些示例中，该顶部电极包括银、铜或铂。
30.在一些示例中，该电阻随机存取存储器单元包括导电桥接随机存取存储器单元。
31.在一些示例中，该杯形绝缘体包括ges2、al2o3或wo3。
32.在一些示例中，该电阻随机存取存储器单元包括基于氧空位的电阻随机存取存储器单元。
33.在一些示例中，该杯形绝缘体包括al2o3、ta2o5或hfo2。
附图说明
34.下文结合附图描述了本公开的示例方面，其中：
35.图1a至图1e示出了示例性cbram单元的基本操作；
36.图2a示出了包括形成在两个金属互连层之间的示例性cbram单元和附近的互连结构的示例性集成电路结构；
37.图2b示出了包括在两个金属互连层之间的示例性cbram单元的示例性集成电路结构；
38.图3a至图3g示出了用于形成图2a所示的集成电路结构(包括示例性cbram单元和互连结构)的示例性过程；
39.图4示出了包括图2a的示例性cbram单元和互连结构的示例性集成电路结构，其形
成在包括mosfet晶体管的硅化有源区与金属互连层之间；
40.图5a示出了包括示例性oxrram单元和附近的互连结构的示例性集成电路结构，其中oxrram单元的底部电极形成为单层；
41.图5b示出了包括示例性oxrram单元和附近的互连结构的示例性集成电路结构，其中oxrram单元的底部电极形成为多层结构；并且
42.图6a至图6g示出了用于形成图5b所示的集成电路结构(包括形成有多层底部电极的示例性oxrram单元)的示例性过程。
43.应当理解，出现在多个不同附图中的任何所示元件的参考标号在多个附图中具有相同含义，并且本文在任何特定附图的上下文中提及或讨论任何所示元件也适用于每个其他附图(如果有的话)，其中示出了相同的所示元件。
具体实施方式
44.本公开提供了电阻随机存取存储器(rram)单元，例如，cbram和oxrram单元，包括(a)形成在相邻金属互连层之间或在硅化有源区与互连层(例如，金属-1层)之间的杯形金属/绝缘体/金属(mim)结构，和(b)顶部接触件。与背景cmos制造过程相比，此类rram单元可根据本公开形成，而没有任何添加的掩膜层。
45.rram单元可被视为具有夹置金属/绝缘体/金属(mim)结构的两端子器件，其具有任选的绝缘体顶盖层以改进单元性能(改进的程序、擦除或可靠性)。
46.如本文所用，例如在下部金属层m
x
和上部金属层m
x+1
的上下文中，“金属层”可包括任何金属层或金属化层，包括：
47.(a)金属互连层，例如包括铜、铝或通过镶嵌过程形成或通过减成图案化过程(例如金属层的沉积、图案化和蚀刻)沉积的其他金属，或
48.(b)包括多个硅化结构(具有其上形成有金属硅化物层的结构)的硅化有源区，例如mosfet的硅化源极区、漏极区或多晶硅栅极。
49.例如，rram单元结构可在集成电路结构中的任何深度处构造在两个相邻金属互连层m
x
与m
x+1
之间。又如，rram单元结构可构造在硅化有源区上方，特别是在具有形成在所选择的晶体管部件上的金属硅化物层的硅晶体管上，并且在第一金属互连层(通常称为金属-1)下方；在这样的示例中，硅化有源区限定下部金属层m
x
，其中x＝0(即，m0)，并且第一金属互连层(金属-1)限定上部金属层m
x+1
(即，m1)。
50.在一些示例中，rram单元，特别是rram单元的mim结构，可与某些互连结构(例如，互连通孔)同时形成，与rram单元分离。例如，rram单元的杯形底部电极(或其部件)可通过将共形金属层(例如，钨)沉积到用于杯形底部电极和互连通孔的相应开口中来与互连通孔同时形成。例如，图2a、图3a至图3g、图4、图5a至图5b以及图6a至图6g示出了与互连通孔同时形成的示例性rram单元。
51.在其他示例中，rram单元，特别是rram单元的mim结构，可形成为与互连结构(例如，互连通孔)不同(非同时)。例如，图2b示出了具有与互连通孔不同(非同时)形成的mim结构的rram单元结构。图3a至图3g、图4、图5a至图5b以及图6a至图6g所示的每个示例性rram单元可类似地形成为与互连结构(例如，互连通孔)不同(非同时)。
52.如下文参考图3a至图3g所讨论的，在一些示例中，rram单元可在不向背景集成电
路制造过程添加任何掩膜操作的情况下构造。
53.图2a示出了包括示例性cbram单元202和互连结构204的示例性集成电路结构200a。如上文所指示，cbram单元是rram单元的一个示例，并且因此cbram单元202可互换地称为rram单元202。cbram单元202包括形成在下部金属层m
x
与上部层m
x+1
之间的三维(3d)金属/绝缘体/金属(mim)结构。在图2a至图2b以及图3a至图3g所示的示例中，下部金属层m
x
和上部层m
x+1
是两个相邻金属互连层，使得cbram单元202形成在两个相邻金属互连层m
x
与m
x+1
之间的通孔层v
x
中。在其他示例中，如下文讨论的图4所示，cbram单元202形成在硅化有源区(包括一个或多个硅基晶体管，该一个或多个硅基晶体管包括硅化结构)m0与金属互连层m1(通常称为金属-1)之间的通孔层v
x
中。通孔层v
x
可包括形成在电介质区208(例如，氧化物区)中的各种导电结构。
54.如图2a所示，互连结构204可包括形成在下部金属层m
x
(例如，其中对于如上文讨论的硅化有源层，x＝0)中的下部互连元件210以及形成在上部金属层m
x+1
中的上部互连元件260(例如，金属-1)，并且由通过将共形金属(例如，钨、钴或铝)沉积到相应通孔开口215中而形成在通孔层v
x
中的至少一个互连通孔214连接到下部互连元件210。下部互连元件210和上部互连元件260中的每一者可包括导线或其他横向伸长结构(例如，在y轴方向上伸长)，或离散垫(例如，在x-y平面中具有正方形、圆形或基本上正方形或圆形形状)，或任何其他合适的形状和结构。
55.cbram单元202包括形成在通孔层v
x
中的桶开口229中的金属-绝缘体-金属(mim)cbram结构226。mim cbram结构226包括杯形底部电极220、形成在杯形底部电极220上的杯形绝缘体222以及形成在由杯形绝缘体222限定的内部开口中的顶部电极224。杯形底部电极220包括(a)与下伏金属互连元件233接触的横向延伸的底部电极基部230以及(b)从横向延伸的底部电极基部230向上延伸的多个竖直延伸的底部电极侧壁232。
56.如下文参考图3a和图3b所讨论的，通过将共形金属(例如，钨、钴或铝)沉积到通孔层v
x
中的桶开口229和通孔开口215中，杯形底部电极220可与互连通孔214同时形成。在一些示例中，胶层238(例如，包括氮化钛(tin))在共形金属之前沉积在桶开口229和通孔开口215中，以改善共形金属与电介质区208之间的粘合。
57.在一个示例中，底部电极基部230可具有矩形周边(例如，具有正方形或非正方形矩形形状)，当从上方观察时，该矩形周边限定四个横向侧，其中四个竖直延伸的底部电极侧壁232从矩形周边的四个横向侧向上延伸。杯形底部电极220可包括从底部电极基部230向上延伸的任何其他数量的竖直延伸的底部电极侧壁232。
58.横向延伸的底部电极基部230和竖直延伸的底部电极侧壁232限定杯形底部电极220的内部开口236。如图所示，杯形绝缘体222形成在由杯形底部电极220限定的内部开口236中，并且包括形成在底部电极基部230上方的横向延伸的绝缘体基部240，以及从横向延伸的绝缘体基部240向上延伸的多个竖直延伸的绝缘体侧壁242，其中每个竖直延伸的绝缘体侧壁242形成在相应底部电极侧壁232上(横向相邻)。杯形绝缘体222可包括二硫化锗(ges2)、wo3、al2o3、wo3和al2o3的混合物、或其他合适的绝缘体材料。
59.横向延伸的绝缘体基部240和竖直延伸的绝缘体侧壁242限定内部开口244。顶部电极224形成在内部并且填充由杯形绝缘体222限定的内部开口244。顶部电极224可包括银(ag)、铜(cu)、铂(pt)或其他合适金属。
60.可包括电介质材料(诸如，sin或sic，但不限于此)的扩散阻挡层282可形成在顶部电极224、绝缘体侧壁242、底部电极侧壁232和互连通孔214上方。可在上部金属层m
x+1
的形成之前形成扩散阻挡层282，以提供用于随后的m
x+1
沟槽金属蚀刻的蚀刻阻挡(用于形成上部互连元件和顶部电极接触件260)。
61.扩散阻挡层282可形成在mim cbram结构226上方，以提供对来自顶部电极224的扩散(例如，银扩散)的阻挡。在一些示例中，扩散阻挡层282可包括氮化硅(sin)、碳化硅(sic)或高k电介质材料(例如，具有大于7的电介质常数)。除了提供扩散阻挡之外，扩散阻挡层282可在上部金属层m
x+1
的构造期间(例如，在用于在上部金属层m
x+1
中产生金属元素的镶嵌蚀刻期间)充当蚀刻阻挡。扩散阻挡层282还可为cbram单元202的边缘电场提供有效终止层，以提高cbram单元202的击穿电压。
62.在通孔层v
x
(包括互连通孔214和mim cbram结构226)上方形成的上部金属层(m
x+1
)包括与cbram顶部电极224电接触的顶部电极接触件258和与互连通孔214电接触的上部互连元件260。在一些实施方案中，顶部电极接触件258和上部互连元件260包括通过镶嵌过程(例如，使用铜、钨或铝)形成的镶嵌元件。例如，顶部电极接触件258和上部互连元件260可包括在阻挡层259(例如，tan/ta双层)上方形成的铜镶嵌元件。
63.顶部电极接触件258和上部互连元件260中的每一者可包括导线或其他横向伸长结构(例如，在y轴方向上伸长)，或离散垫(例如，在x-y平面中具有正方形、圆形或基本上正方形或圆形形状)，或任何其他合适的形状和结构。
64.因此，根据上述示例性过程，mim cbram结构226，特别是杯形底部电极220，可与互连结构204(特别是通孔214)同时形成。如上所述，在其他示例中，mim cbram结构226可形成为与互连结构204不同(非同时)(例如，与通孔214不同)。
65.图2b示出了包括示例性cbram单元202的示例性集成电路结构200b，其中mim cbram结构226形成为与互连通孔不同(非同时)。图3a至图3g、图4、图5a至图5b以及图6a至图6g所示的每个示例性rram单元可类似地形成为与互连结构(例如，互连通孔)不同(非同时)。
66.图3a至图3g示出了用于形成图2a所示的集成电路结构200a(包括示例性cbram单元202和示例性互连结构204)的示例性过程。本领域的技术人员将认识到，可使用相同过程(不参考互连结构204)来形成图2b所示的集成电路结构280。首先，如图3a所示，其包括形成的集成电路结构200a的顶视图(x-y平面)和侧截面通孔(x-z平面)，金属间电介质(imd)区208(例如，包括氧化物)形成在包括下部互连元件210和233的下部金属层m
x
上方。下部互连元件210和233可包括通过镶嵌过程形成的铜元件。下部金属层m
x 300的每个下部互连元件210和233可包括导线或其他横向伸长结构(例如，在y轴方向上伸长)，或离散垫(例如，在x-y平面中具有正方形、圆形或基本上正方形或圆形形状)，或任何其他合适的形状和结构。
67.光致抗蚀剂层302可被沉积并图案化以形成光致抗蚀剂开口，并且蚀刻下伏imd区208穿过光致抗蚀剂开口以形成用于形成mim cbram结构226的桶开口229和imd区208中的多个通孔开口215。图3a示出了一个通孔开口215。从顶视图(x-y平面)来看，通孔开口215可具有正方形、圆形或其他合适形状，或例如，其中宽度(或直径或临界尺寸(cd))w
通孔
在x方向和y方向两者上都在0.1μm-0.35μm的范围内。
68.相反，桶开口229在x方向上的宽度w
桶_x
和/或在y方向上的宽度w
桶_y
可显著大于通
孔开口215。桶开口229的形状和尺寸可基于各种参数来选择，例如用于mim cbram结构226的有效制造和/或用于所得cbram单元202的期望性能特性。在一个示例中，桶开口229在x-y平面上可具有正方形或矩形形状。在其他示例中，桶开口229在x-y平面上可具有圆形或椭圆形形状。
69.如上所述，桶开口229在x方向上的宽度(w
桶_x
)、y方向上的宽度(w
桶_y
)或者x方向和y方向两者上的宽度(w
桶_x
和w
桶_y
)可基本上大于通孔开口215在x方向上的宽度w
通孔
和通孔开口215在y方向上的宽度w
通孔
。例如，在一些示例中，桶开口229的w
桶_x
和w
桶_y
中的每个宽度是通孔开口215的宽度w
通孔
的至少两倍大。在特定示例中，桶开口229的每个宽度w
桶_x
和w
桶_y
是通孔开口215的宽度w
通孔
的至少五倍大。桶开口229的每个宽度(w
桶_x
和w
桶_y
)可足以允许通过镶嵌过程在桶开口229内构造mim cbram结构226，例如允许构造杯形底部电极220、形成在杯形底部电极220的内部开口236中的杯形绝缘体222以及形成在杯形绝缘体222的内部开口244中的顶部电极224。在一些示例中，w
桶_x
和w
桶_y
各自在0.5μm-100μm的范围内，例如在0.5μm-10μm的范围内。
70.另外，桶开口229可形成为在x方向和y方向两者上具有小于或等于2.0的高宽纵横比，例如以允许通过共形材料有效地填充桶开口229。例如，桶开口229可形成为具有各自在0.1-2.0的范围内，例如在0.5-2.0的范围内的纵横比h
桶
/w
桶_x
和h
桶
/w
桶_y
。在一些示例中，纵横比h
桶
/w
桶_x
和h
桶
/w
桶_y
各自小于或等于1.5，例如用于通过共形材料(例如，钨、钴或铝)有效地填充桶开口229。例如，桶开口229可形成为具有各自在0.5-1.5的范围内，或更具体地在0.8-1.2的范围内的纵横比h
桶
/w
桶_x
和h
桶
/w
桶_y
。
71.接下来，如图3b所示，移除光致抗蚀剂层302，并且胶层238(例如，包括tin)被沉积在imd区208上方并且向下延伸到桶开口229中和通孔开口215中。可使用折射物理气相沉积(pvd)过程或化学气相沉积(cvd)过程来沉积胶层238。在一些示例中，胶层238可具有在(pvd)过程或化学气相沉积(cvd)过程来沉积胶层238。在一些示例中，胶层238可具有在的范围内的厚度。
72.共形金属层312然后被沉积在胶层238上方并且向下延伸到桶开口229中和通孔开口215中。如图所示，沉积的共形金属层312(a)填充互连通孔开口215以形成互连通孔214，并且(b)覆盖桶开口229的内部表面以形成限定内部开口236的杯形底部电极220。如上所讨论的，杯形底部电极220包括从横向延伸的底部电极杯基部230向上延伸的多个(在该示例中，四个)竖直延伸的底部电极侧壁232。在一个示例中，共形金属层312包括沉积为至的厚度的钨。在其他示例中，共形金属层312可包括钴、铝或其他共形金属。共形金属层312可通过共形化学气相沉积(cvd)过程或其他合适的沉积过程来沉积。胶层238(例如，包括tin)可增加或增强共形金属层312对桶开口229的内部表面(包括桶开口229的竖直侧壁表面)的粘合，以促进杯形底部电极220的形成。
73.接下来，如图3c所示，绝缘体层320被沉积或形成在共形金属层312上方，并且向下延伸到由杯形底部电极220限定的内部开口236中，以限定杯形绝缘体222。在一些示例中，绝缘体层320可包括ges2、al2o3、wo3或wo3加上al2o3，并且可通过cvd或pvd过程来沉积，或另选地可通过氧化共形金属层312来形成，例如通过氧化钨共形金属层312以形成氧化钨(wo3)绝缘体层320。在一些示例中，绝缘体层320可具有在的范围内(例如，在的范围内)的厚度。
74.接下来，如图3d所示，顶部电极层330可沉积在绝缘体层320上方，并且向下延伸到由杯形绝缘体222限定的内部开口244中，以限定顶部电极224。顶部电极层330可包括银、铜、铂或其他合适的电极材料，并且可通过pvd过程沉积并且具有足够厚度以填充内部开口244。
75.接下来，如图3e所示，可执行化学机械平面化(cmp)过程以移除桶开口229和互连通孔开口215上方的共形金属层312、绝缘体层320和顶部电极层330的部分，从而在桶开口229中留下杯形底部电极220、杯形绝缘体222和顶部电极224。cmp过程有效地使杯形底部电极220、杯形绝缘体222、顶部电极224、通孔214和周围电介质区208的顶部表面平面化。
76.杯形底部电极220、杯形绝缘体222和顶部电极224共同地限定mim cbram结构226。根据上述过程，因此通过镶嵌过程形成mim cbram结构226，该镶嵌过程包括(a)在imd区208上方沉积共形金属层312、绝缘体层320和顶部电极层330并且向下延伸到桶开口229中，以及(b)移除共形金属层312、绝缘体层320和顶部电极层330在桶开口229外部(上方)的部分的cmp过程。cmp过程适用于多种电极材料，包括例如w、wo3、al2o3、tiw或cu，但不限于此。
77.使用这种镶嵌过程(本文中称为“镶嵌集成”)形成mim cbram结构226允许在没有金属蚀刻的情况下形成cbram单元202，这与用于形成需要一个或多个金属蚀刻的mim cbram结构的其他过程相比可能是有利的。例如，在等离子体蚀刻(公共金属蚀刻)期间，某些外来材料诸如ges2和银不在等离子体蚀刻室中形成挥发性副产物(即，可移除的气体副产物)，从而导致固体副产物残留在蚀刻室中，这可能由于颗粒生成和蚀刻室性能(例如，蚀刻速率、晶片内的非均匀性和选择性)的劣化而成为问题。上文所公开的镶嵌集成允许在cbram单元202中使用外来材料诸如ges2和银(例如，用于形成杯形绝缘体222的绝缘体层320的ges2以及用于形成顶部电极224的顶部电极层330的银)，同时避免与蚀刻此类材料相关联的问题。
78.接下来，如图3f所示，可在集成电路结构200a上沉积扩散阻挡层282。在一些示例中，扩散阻挡层282可包括厚度在的范围内，例如在的范围内的电介质材料诸如氮化硅(sin)或碳化硅(sic)。扩散阻挡层282完全包围顶部电极224的暴露的顶部表面340，这减少了来自顶部电极224的扩散。形成顶部电极224的示例性材料(诸如银和铜)快速扩散到附近电介质区中，尤其是在存在电场的情况下，这可对cbram单元200a以及附近晶体管的性能有害。因此，通过扩散阻挡层282完全包围顶部电极224的暴露的顶部表面340可减少金属扩散并且因此改进器件可靠性。
79.此外，在一些示例中，扩散阻挡层282还充当用于在形成上覆金属结构期间的镶嵌沟槽蚀刻(例如，cu沟槽蚀刻)的蚀刻阻挡层，如下文所讨论。
80.接下来，如图3g所示，例如通过镶嵌过程，上部金属层m
x+1
(包括顶部电极接触件258和上部互连元件260)形成在包括通孔214和mim cbram结构226的通孔层vx上方。在一个示例中，上部金属层m
x+1
包括通过铜镶嵌过程形成的铜互连层。
81.为了形成上部金属层m
x+1
，首先在扩散阻挡层282上方沉积电介质层262。在一些示例中，电介质层262可包括氧化硅、fsg(氟硅酸盐玻璃)、osg(有机硅酸盐玻璃)或多孔osg。电介质层262可被图案化和蚀刻以在顶部电极224上方形成顶部电极接触件开口350，并且在通孔214上方形成互连开口352(例如，沟槽开口)，其中蚀刻通过顶部电极接触件开口350和互连开口352进行穿过扩散阻挡层282。在259处指示的阻挡层(例如，tan/ta双层)和铜种
晶层可沉积在电介质层262上方，并且向下延伸到蚀刻的顶部电极接触件开口350和互连开口352中。然后可执行镀铜过程，其用铜填充顶部电极接触件开口350和互连开口352。可执行铜退火，随后执行铜cmp过程以移除电介质层开口350和352上方的部分铜，从而限定与cbram顶部电极224电接触的顶部电极接触件258和与通孔214电接触的上部互连元件260。
82.在形成如上文所讨论的上部金属层m
x+1
之后，可继续该过程以构造附加互连结构，例如，通过构造由相应电介质层分离的附加金属层。
83.图4示出了包括示例性cbram单元402和互连结构404的示例性集成电路结构400。不同于图2a和图2b所示的示例，其中cbram单元202形成在两个相邻金属互连层m
x
与m
x+1
之间，在图4所示的示例中，cbram单元402形成在(a)包括硅化物结构(例如，硅化物晶体管部件)的硅化物有源区m0(即，m
x
，其中x＝0)与(b)通常称为金属-1的第一金属互连层m1(即，m
x+1
，其中x＝0)之间。
84.如图4所示，硅化有源区m0包括形成在硅衬底408上的金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)406。mosfet 406可包括形成在硅衬底408上方并且通过栅极氧化物层412与该硅衬底分离的多晶硅栅极410，以及形成在硅衬底408中的掺杂源极区414和掺杂漏极区416。在该示例中，多晶硅栅极410和掺杂漏极区416包括硅化结构420。具体地，金属硅化物层424形成在多晶硅栅极410的顶部表面上，并且金属硅化物层426形成在掺杂漏极区416的顶部表面上。金属硅化物层424和426可包括具有在的范围内的厚度或其他合适的厚度的任何合适的金属硅化物层，例如硅化钛(tisi2)、硅化钴(cosi2)或硅化镍(nisi)。出于本公开的目的，金属硅化物层424和426限定金属结构，使得硅化有源区m0可被认为是金属层。
85.在图4所示的示例中，mim cbram结构226形成在掺杂漏极区416的顶部上的金属硅化物层426上，该金属硅化物层用于提供mim cbram结构226与掺杂漏极区416之间的导电连接。如上所述，mim cbram结构226通过顶部电极接触件258从上方接触。另外，通孔214(也称为接触件)形成在多晶硅栅极410的顶部上的金属硅化物层424上，该金属硅化物层用于提供多晶硅栅极410与上部互连元件260之间的导电连接。顶部电极接触件258和上部互连元件260包括例如通过镶嵌过程形成在第一金属互连层m1中的金属元件。
86.其他实施方案提供通过类似于用于上文所讨论的cbram单元200a的过程的过程形成的oxrram单元。例如，oxrram单元可包括形成在相邻金属互连层之间或在硅化有源区(例如，包括mosfet晶体管)与金属-1互连层之间的通孔层中的杯形金属-绝缘体-金属(mim)结构。oxrram单元的mim结构可包括杯形底部电极、绝缘体/电解质层、任选的绝缘体顶盖层和顶部电极，其全部形成在通孔层中的桶开口中。在一些示例中，杯形底部电极可与通孔层中的通孔同时形成，例如通过共形钨沉积，如下文讨论的图5a和图5b所示。在其他示例中，杯形底部电极包括至少两层，例如(a)杯形底部电极外部部件和(b)其上形成绝缘体/电解质层的杯形底部电极内部部件。杯形底部电极外部部件可与通孔同时形成，随后将杯形底部电极内部部件沉积在杯形底部电极外部部件上。这允许与绝缘体/电解质层接触的杯形底部电极内部部件由与通孔的材料(例如，钨)不同的材料(例如，铂)形成。
87.图5a和图5b分别示出了两个示例性oxrram单元502a和502b，其包括通过镶嵌过程(镶嵌集成)形成的杯形mim oxrram结构。图5a所示的示例性oxrram单元502a通过类似于上文所讨论的示例性cbram单元202的过程形成。相比之下，图5b所示的示例性oxrram单元
502b包括多层杯形底部电极，该多层杯形底部电极包括底部电极外部部件和底部电极内部部件，如上文所讨论。
88.首先转向图5a，示例性集成电路结构500a包括示例性oxrram单元502a和互连结构504。oxrram单元502a包括形成在下部金属层m
x
与上部层m
x+1
之间的mim oxrram结构526a。在图5a(以及下文讨论的图6a至图6g)所示的示例中，下部金属层m
x
和上部层m
x+1
是两个相邻金属互连层，使得oxrram单元502a形成在两个相邻金属互连层m
x
与m
x+1
之间的通孔层v
x
中。在其他示例中，如上文关于图4所讨论的，oxrram单元502a形成在硅化有源区(包括硅基晶体管，该硅基晶体包括硅化晶体管结构)m0与第一金属互连层m1(通常称为金属-1)之间的通孔层v
x
中。通孔层v
x
可包括形成在imd区508(例如，氧化物区)中的各种导电结构。
89.互连结构504可包括形成在下部金属层m
x
(例如，其中对于如上文讨论的硅化有源层，x＝0)中的下部互连元件510以及形成在上部金属层m
x+1
中的上部互连元件560(例如，金属-1层)，并且由通过将共形金属(例如，钨、钴或铝)沉积到相应通孔开口515中而形成在通孔层v
x
中的至少一个互连通孔514连接到下部互连元件510。下部互连元件510和上部互连元件560中的每一者可包括导线或其他横向伸长结构(例如，在y轴方向上伸长)，或离散垫(例如，在x-y平面中具有正方形、圆形或基本上正方形或圆形形状)，或任何其他合适的形状和结构。
90.mim oxrram结构526a形成在通孔层v
x
中的桶开口529中。mim oxrram结构526a包括杯形底部电极520、形成在杯形底部电极520上的杯形绝缘体522以及形成在由杯形绝缘体522限定的内部开口中的顶部电极524。杯形底部电极520包括(a)与底部电极基部530下面的金属互连元件533电接触的横向延伸的底部电极基部530，以及(b)从横向延伸的底部电极基部530向上延伸的多个竖直延伸的底部电极侧壁532。
91.通过将共形金属(例如，钨、钴或铝)沉积到通孔层v
x
中的桶开口529和通孔开口515中，杯形底部电极520可与通孔514同时形成。在一些示例中，胶层538(例如，包括氮化钛(tin))在共形金属之前沉积在桶开口529和通孔开口515中，以改善共形金属与imd区508之间的粘合。
92.在一个示例中，底部电极基部530可具有矩形周边(例如，具有正方形或非正方形矩形形状)，当从上方观察时，该矩形周边限定四个横向侧，其中四个竖直延伸的底部电极侧壁532从矩形周边的四个横向侧向上延伸。杯形底部电极520可包括从底部电极基部530向上延伸的任何其他数量的竖直延伸的底部电极侧壁532。
93.横向延伸的底部电极基部530和竖直延伸的底部电极侧壁532限定杯形底部电极520的内部开口536。如图所示，杯形绝缘体522形成在由杯形底部电极520限定的内部开口536中，并且包括形成在底部电极基部530上方的横向延伸的绝缘体基部540，以及从横向延伸的绝缘体基部540向上延伸的多个竖直延伸的绝缘体侧壁542，其中每个竖直延伸的绝缘体侧壁542形成在相应底部电极侧壁532上(横向相邻)。在一些示例中，杯形绝缘体522可包括绝缘材料，诸如al2o3、ta2o5、zro2、hfo2或其他氧化物，并且可通过化学气相沉积(cvd)、原子层沉积(ald)或其他合适过程来沉积。在一些示例中，杯形绝缘体522可具有在的范围内(例如，在的范围内)的厚度。
94.横向延伸的绝缘体基部540和竖直延伸的绝缘体侧壁542限定内部开口544。顶部电极524形成在内部并且填充由杯形绝缘体522限定的内部开口544。顶部电极524可包括银
(ag)、铜(cu)、铂(pt)或其他合适金属。
95.在一些示例中，可在杯形绝缘体522与顶部电极524之间形成包括电介质或金属层的任选绝缘体顶盖层550。在一些实施方案中，绝缘体顶盖层550可包括材料层诸如al2o3、ta2o5、zro2、hfo2、ti或tin，并且可通过cvd、pvd或ald方法沉积，例如具有在的范围内的层厚度。任选绝缘体顶盖层550的添加提供对所得oxrram单元502的性能的改进控制，诸如减少泄漏电流，这可改进oxrram单元502中的电阻切换的速度或可靠性。
96.扩散阻挡层582可形成在mim oxrram结构526a上方，以提供对来自顶部电极524的扩散(例如，银扩散)的阻挡。在一些示例中，扩散阻挡层282可包括电介质材料诸如氮化硅(sin)、碳化硅(sic)或高k电介质材料(例如，具有大于7的电介质常数)。除了提供扩散阻挡之外，扩散阻挡层582可在上部金属层m
x+1
的构造期间(例如，在用于在上部金属层m
x+1
中产生镶嵌金属元素的镶嵌蚀刻期间)充当蚀刻阻挡。扩散阻挡层582还可为oxrram单元502的边缘电场提供有效终止层，以提高oxrram单元502的击穿电压。
97.在通孔层v
x
(包括互连通孔514和mim oxrram结构526a)上方形成的上部金属层(m
x+1
)包括与oxrram顶部电极524电接触的顶部电极接触件558和与互连通孔514电接触的上部互连元件560。在一些实施方案中，顶部电极接触件558和上部互连元件560包括通过镶嵌过程(例如，使用铜、钨或铝)形成的镶嵌元件。例如，顶部电极接触件558和上部互连元件560可包括在阻挡层559(例如，tan/ta双层)上方形成的铜镶嵌元件。
98.顶部电极接触件558和上部互连元件560中的每一者可包括导线或其他横向伸长结构(例如，在y轴方向上伸长)，或离散垫(例如，在x-y平面中具有正方形、圆形或基本上正方形或圆形形状)，或任何其他合适的形状和结构。
99.示例性oxrram单元502a可通过类似于用于图3a至图3g所示的示例性cbram单元202的过程的过程形成，但针对一个或多个部件(例如，杯形底部电极520、杯形绝缘体522和/或顶部电极524)使用不同材料。
100.如上文所讨论，在其他示例中，杯形底部电极具有多层构造，例如，包括与互连通孔同时形成的杯形底部电极外部部件，随后是形成在杯形底部电极外部部件上的杯形底部电极内部部件。如上所述，这允许杯形底部电极内部部件(其与oxrram单元的绝缘层接触)由与互连通孔的材料(例如，钨)不同的材料(例如，铂)形成。
101.图5b示出了包括示例性oxrram单元502b(包括mim结构526a)和互连结构504的示例性集成电路结构500a。mim结构526b类似于图5a所示的oxrram单元502a的mim结构526a，但包括多层杯形底部电极570。如上所讨论，多层杯形底部电极570可包括：(a)杯形底部电极外部部件572，其可与通孔层vx中的通孔514同时形成(例如，通过将钨、钴或其他共形金属沉积到桶开口529和通孔开口515中)；以及(b)杯形底部电极内部部件574，其通过将不同共形金属(例如铂)沉积到由杯形底部电极外部部件572限定的内部开口576中而形成。
102.如上文所讨论的cbram单元202和oxrram单元502a，oxrram单元502b可形成在两个相邻金属互连层m
x
与上部层m
x+1
之间，或形成在包括硅化结构的硅化有源区m0与金属-1互连层m1之间。
103.首先，如图6a所示，其包括形成的集成电路结构500b的顶视图(x-y平面)和侧截面通孔(x-z平面)，imd区508(例如，包括氧化物)形成在包括下部互连元件510和533的下部金属层m
x
上方，类似于上述下部互连元件210和233。
104.光致抗蚀剂层602可被沉积并图案化以形成光致抗蚀剂开口，并且蚀刻下伏imd区208穿过光致抗蚀剂开口以形成用于oxrram单元形成的桶开口529和imd区508中的通孔开口515。从顶视图(x-y平面)来看，通孔开口515可具有正方形、圆形或其他合适形状，或例如，其中宽度(或直径或临界尺寸(cd))w
通孔
在x方向和y方向两者上都在0.1μm-0.35μm的范围内。相比之下，桶开口529可在x方向w
桶_x
和y方向w
桶_y
中的每一者上具有比通孔开口515的宽度w
通孔
大得多的宽度w
桶
。桶开口529的形状和尺寸可基于各种参数来选择，例如用于mim oxrram结构526b的有效制造和/或用于所得oxrram单元502b的期望性能特性。在一个示例中，桶开口529在x-y平面上可具有正方形或矩形形状。在其他示例中，桶开口529在x-y平面上可具有圆形或椭圆形形状。
105.桶开口529的细节，包括x-y平面中的形状、尺寸(例如，w
桶_x
和/或w
桶_y
)和高宽纵横比(h
桶
/w
桶_x
和/或h
桶
/w
桶_y
)可与上述的桶开口229的对应细节相同或类似。
106.接下来，如图6b所示，例如包括tin的胶层538被沉积在imd区508上方并且向下延伸到桶开口529和通孔开口515中，例如类似于上述胶层238。
107.第一共形金属层612然后被沉积在胶层538上方并且向下延伸到桶开口529和通孔开口515中。如图所示，沉积的第一共形金属层612(a)填充互连通孔开口515以形成互连通孔514，并且(b)覆盖桶开口529的内部表面以形成限定由杯形底部电极外部部件572限定的内部开口576的杯形底部电极外部部件572。在一个示例中，第一共形金属层612包括沉积为在的范围内厚度的钨。在其他示例中，第一共形金属层612包括钴、铝或其他共形金属。第一共形金属层612可通过共形cvd过程或其他合适的沉积过程来沉积。胶层538可增加或增强第一共形金属层612对桶开口529的内部表面的粘合，以促进杯形底部电极外部部件572的形成。
108.在沉积第一共形金属层612之后，然后将第二共形金属层614沉积在第一共形金属层612上方并且向下延伸到桶开口529中以形成限定内部开口536的杯形底部电极内部部件574。如上所述，第二共形金属层614可包括与第一共形金属层612不同的金属。例如，第二共形金属层614可包括通过溅射沉积的在的范围内的厚度的铂。
109.接下来，如图6c所示，绝缘体层620被沉积或形成在第二共形金属层614上方，并且向下延伸到杯形底部电极内部部件574的内部开口536中，以限定杯形绝缘体522。在一些示例中，绝缘体层620可包括al2o3、ta2o5、zro2、hfo2或其他氧化物，并且可通过cvd或pvd过程来沉积。在一些示例中，绝缘体层620可具有在的范围内(例如，在的范围内)的厚度。
110.如上所述，在一些示例中，任选绝缘体顶盖层625可形成在绝缘体层620上方并且向下延伸到桶开口529中以限定绝缘体顶盖550。在一些实施方案中，绝缘体顶盖层550可包括材料诸如al2o3、ta2o5、zro2、hfo2、ti或tin，并且可通过cvd、pvd或ald方法沉积，例如具有在在的范围内的层厚度。
111.接下来，如图6d所示，顶部电极层630可沉积在绝缘体层620上方或任选绝缘体顶盖层625(如果存在)上方，并且向下延伸到由杯形绝缘体522(或绝缘体顶盖550)限定的内部开口544中，以限定顶部电极524。顶部电极层630可包括银、铜、铂或其他合适的电极材料，并且可通过pvd过程沉积并且具有足够厚度以填充杯形绝缘体内部开口544。
112.接下来，如图6e所示，可执行化学机械平面化(cmp)过程以移除桶开口529和互连通孔开口515上方的共形金属层612、绝缘体层620、任选绝缘体顶盖层625和顶部电极层630的部分，从而在桶开口529中留下杯形底部电极520、杯形绝缘体522、任选绝缘体顶盖550和顶部电极524。cmp过程有效地使杯形底部电极部件572和574、杯形绝缘体522、任选绝缘体顶盖550、顶部电极524和周围imd区508的顶部表面平面化。
113.杯形底部电极部件572和574、杯形绝缘体522、任选绝缘体顶盖550和顶部电极524共同地限定mim oxrram结构526b。根据上述过程，因此通过镶嵌过程形成mim oxrram结构526b，该镶嵌过程包括(a)在imd区508上方沉积第一共形金属层612、第二共形金属层614、绝缘体层620、任选绝缘体顶盖层625和顶部电极层630并且向下延伸到桶开口529中，以及(b)移除第一共形金属层612、第二共形金属层614、绝缘体层620、任选绝缘体顶盖层625和顶部电极层630在桶开口529外部(上方)的部分的cmp过程。cmp过程适用于多种电极材料，包括例如w、wo3、al2o3、tiw或cu，但不限于此。
114.使用此类镶嵌集成过程形成mim oxrram结构526b允许在无金属蚀刻的情况下形成oxrram单元502b，这与用于形成需要一个或多个金属蚀刻的mim oxrram结构的其他过程相比可能是有利的，如上文关于mim cbram结构226所解释的。
115.接下来，如图6f所示，可在结构500b上沉积扩散阻挡层582。在一些示例中，扩散阻挡层582可包括厚度在的范围内，例如在的范围内的电介质材料诸如氮化硅(sin)或碳化硅(sic)。扩散阻挡层582完全包围顶部电极524的暴露的顶部表面，这减少了来自顶部电极524的扩散。用于形成顶部电极524的示例性材料(诸如银和铜)快速扩散到附近电介质区中，尤其是在存在电场的情况下，这可对oxrram单元502b以及附近晶体管的性能有害。因此，通过电介质阻挡层582完全包围顶部电极524可减少金属扩散并且因此改进器件可靠性。
116.此外，在一些示例中，扩散阻挡层582还充当用于在形成上覆金属结构期间的镶嵌沟槽蚀刻(例如，cu沟槽蚀刻)的蚀刻阻挡层，如下文所讨论。
117.接下来，如图6g所示，例如通过镶嵌过程，上部金属层m
x+1
(包括顶部电极接触件558和上部互连元件560)形成在包括通孔514和mim oxrram结构526b的通孔层vx上方。在一个示例中，上部金属层m
x+1
包括通过铜镶嵌过程形成的铜互连层。
118.上部金属层m
x+1
可类似于形成在cbram单元202上方的上部金属层m
x+1
而形成，如上文关于图3g所讨论的。例如，顶部电极接触件558和上部互连元件560可通过镶嵌过程形成在电介质扩散阻挡层582上方的电介质层562中，类似于上文关于图3g讨论的顶部电极接触件258和上部互连元件260的形成。在形成上部金属层m
x+1
之后，可继续该过程以构造附加互连结构，例如，通过构造由相应电介质层分离的附加金属层。

技术特征：
1.一种形成包括电阻随机存取存储器单元的集成电路结构的方法，所述方法包括：在电介质区中形成桶开口；在所述桶开口中形成杯形底部电极；在由所述杯形底部电极限定的内部开口中形成杯形绝缘体；在由所述杯形绝缘体限定的内部开口中形成顶部电极；以及在所述电介质区上方形成上部金属层，所述上部金属层包括与所述顶部电极电接触的顶部电极接触件，所述杯形底部电极、所述杯形绝缘体和所述顶部电极限定所述电阻随机存取存储器单元。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电阻随机存取存储器单元通过镶嵌过程形成。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述电阻随机存取存储器单元是在不向背景集成电路制造过程添加任何光掩膜过程的情况下形成的。4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，所述方法包括在所述电介质区上方形成所述上部金属层之前：使所述顶部电极的顶部表面与所述电介质区的顶部表面平面化；以及沉积扩散阻挡层以覆盖所述顶部电极的经平面化的顶部表面，所述扩散阻挡层包括电介质材料。5.根据权利要求4所述的方法，其中：在所述电介质区上方形成所述上部金属层包括蚀刻上部电介质层以形成用于形成所述顶部电极接触件的顶部电极接触件开口；并且所述扩散阻挡层在所述蚀刻期间用作蚀刻止挡件。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，所述方法包括：在所述电介质区中同时形成所述桶开口和通孔开口；以及沉积共形金属以同时在所述桶开口中形成所述杯形底部电极以及在所述通孔开口中形成通孔。7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述电介质区上方形成所述上部金属层包括同时形成与所述顶部电极电接触的所述顶部电极接触件和与所述通孔接触的上部互连元件。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中在所述桶开口中形成所述杯形底部电极包括：沉积共形第一金属以与在所述通孔开口中形成所述通孔同时地在所述桶开口中形成杯形底部电极外部部件；以及将共形第二金属沉积在所述杯形底部电极外部部件上方以形成杯形底部电极内部部件。9.根据权利要求8所述的方法，其中：所述共形第一金属包括钨或钴；并且所述共形第二金属包括铂。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述电阻随机存取存储器单元包括导电桥接随机存取存储器单元。11.根据权利要求10所述的集成电路结构，其中所述杯形绝缘体包括ges2、al2o3或wo3。
12.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述电阻随机存取存储器单元包括基于氧空位的电阻随机存取存储器单元。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述杯形绝缘体包括al2o3、ta2o5或hfo2。14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述杯形底部电极包括铂。15.根据权利要求1至14中任一项所述的集成电路结构，其中：所述电介质区形成在包括下部互连元件的下部金属层上方；所述电阻随机存取存储器单元结构导电地连接在所述下部金属层中的所述下部互连元件与所述上部金属层中的所述顶部电极接触件之间。16.根据权利要求1至15中任一项所述的集成电路结构，其中：所述电介质区形成在包括掺杂源极区和掺杂漏极区的晶体管上方；所述电阻随机存取存储器单元结构的所述杯形底部电极导电地耦合到形成在所述晶体管的所述源极区上或所述漏极区上的硅化物区。17.一种集成电路，所述集成电路是通过根据权利要求1至16所述的方法中的任一种方法形成的。

技术总结
本发明提供了电阻随机存取存储器(RRAM)单元，例如导电桥接随机存取存储器(CBRAM)单元和基于氧空位的RRAM(OxRRAM)单元。RRAM单元可包括形成在相邻金属互连层之间或硅化有源层(例如，包括MOSFET器件)与第一金属互连层之间的金属-绝缘体-金属(MIM)结构。该RRAM单元的该MIM结构可通过镶嵌过程形成，该镶嵌过程包括：在电介质区中形成桶开口；在该桶开口中形成杯形底部电极；在由该杯形底部电极限定的内部开口中形成杯形绝缘体；以及在由该杯形绝缘体限定的内部开口中形成顶部电极。该杯形底部电极或其部件(在多层底部电极的情况下)可与互连通孔同时形成，例如，通过钨或其他共形金属的沉积。金属的沉积。金属的沉积。


技术研发人员：冷耀俭
受保护的技术使用者：微芯片技术股份有限公司
技术研发日：2021.12.07
技术公布日：2023/10/6