水平RRAM装置及其制造方法与流程

水平rram装置及其制造方法


背景技术：

1.本发明总体上涉及rram阵列的领域，并且更具体地涉及rram阵列的形成以降低电阻可变性。
2.电阻式ram(rram)是依赖于形成和控制电介质中的丝状导电路径的非易失性存储器结构。丝传导受氧空位的移动控制。氧空位的移动是基本随机的过程，其导致器件的电阻的高可变性。


技术实现要素：

3.其他方面和/或优点将部分地在以下说明中进行阐述，并且部分地将从说明中变得清楚，或者可以通过本发明的实践来学习。
4.从一个方面来看，本发明提供一种设备，该设备包括位于第一电极和第二电极之间的电介质层以及位于第一电极和电极之间的电介质层上的第三电极，其中第一电极通过电介质层的第一部分与第三电极的第一侧分离，并且第二电极通过电介质层的第二部分与第三电极的第二侧分离。
5.根据本发明的另一方面，该第三电极由第一层和第二层构成，其中该第一层与该第一电极和该第二电极直接接触。
6.根据本发明的另一方面，第二层与第一层直接接触并且与上部金属部件直接接触。
7.根据本发明的另一方面，第一层的材料选自由hfo
x
、hfo2、zro2、ano、tio2、al2o3、nio、mno2或tao2构成的组。
8.根据本发明的另一方面，第二层的材料选自由tin、al、ti、cu、ag、w、pt、au、ni、tan、如氧化铟锡的导电氧化物、掺杂al或ga的zno、p型掺杂si、n型掺杂si或它们的任意组合构成的组。
9.根据本发明的另一方面，第一层和第二层的顶部表面与第一电极的顶部表面和第二电极的顶部表面是平面的；
10.根据本发明的另一方面，第三电极直接位于电介质层的顶部上。
11.根据本发明的另一方面，第一层与电介质层直接接触。
12.根据本发明的另一方面，电介质层的材料选自包括sio2、sicoh、teos、sin、低k电介质或超低k电介质的组。
13.根据本发明的另一方面，该第三电极由分离层、第一层和第二层构成，其中该分离层与该第一电极和该第二电极直接接触。
14.根据本发明的另一方面，该第一层与该分离层直接接触，并且其中该第二层与该第一层直接接触并且与上部金属部件直接接触。
15.根据本发明的另一方面，第三电极直接位于电介质层的顶部上。
16.根据本发明的另一方面，分离层和第一层与电介质层直接接触。
17.根据本发明的另一方面，用于第一电极的第一材料选自由cu、ru、co、rh、mo、w或ta
构成的组；其中，所述第二电极的第二材料选自包括cu、ru、co、rh、mo、w或ta的组，其中，所述分离层的第三材料选自包括cu、ru、co、rh、mo、w或ta的组，其中，所述第三材料和所述第一材料不同，并且其中，所述第三材料和所述第二材料不同。
18.根据本发明的另一方面，提供一种包括彼此间隔开的多个下部电极的设备。多个电介质层，其中所述多个电介质层之一位于所述多个下部电极中的两个相邻的下部电极与多个连接电极之间，其中，所述多个连接电极中的每个位于所述电介质层上，所述电介质层位于所述多个下部电极中的两个相邻的下部电极之间，其中，所述两个相邻的下部电极中的一个通过所述电介质层的第一部分与所述连接电极的第一侧分离，以及所述两个相邻电极中的第二电极通过所述电介质层的第二部分而与所述连接电极的第二侧分隔开。
19.根据本发明的另一方面，所述多个连接电极中的每一个由第一层和第二层构成，其中所述第一层与所述多个下部电极中的至少两个相邻的下部电极直接接触。
20.根据本发明的另一方面，第二层与第一层直接接触并且与上部金属部件直接接触。
21.根据本发明的另一方面，第一层的材料选自由hfo
x
、hfo2、zro2、ano、tio2、al2o3、nio、mno2或tao2构成的组。
22.根据本发明的另一方面，第二层的材料选自由tin、al、ti、cu、ag、w、pt、au、ni、tan、如氧化铟锡的导电氧化物、掺杂al或ga的zno、p型掺杂si、n型掺杂si或它们的任意组合构成的组。
23.根据本发明的另一方面，第一层和第二层的顶部表面与多个下部电极的顶部表面是平面的。
24.从另一方面来看，本发明提供一种形成电阻式ram(rram)结构的方法，包括形成第一电极和第二电极。在所述第一电极与所述第二电极之间形成第一电介质层。蚀刻第一电介质层以在第一电极与第二电极之间形成沟槽。在所述沟槽内形成第三电极，其中所述第一电极通过所述电介质层的第一部分与所述第三电极的第一侧分离，并且所述第二电极通过所述电介质层的第二部分与所述第三电极的第二侧分离。
25.根据本发明的另一方面，该第三电极由第一层和第二层构成，其中该第一层与该第一电极和该第二电极直接接触。
26.根据本发明的另一方面，第二层与第一层直接接触并且与上部金属部件直接接触。
27.根据本发明的另一方面，第一层的材料选自由hfo
x
、hfo2、zro2、ano、tio2、al2o3、nio、mno2或tao2构成的组。
28.根据本发明的另一方面，第二层的材料选自由tin、al、ti、cu、ag、w、pt、au、ni、tan、如氧化铟锡的导电氧化物、掺杂al或ga的zno、p型掺杂si、n型掺杂si或它们的任意组合构成的组。
附图说明
29.通过以下结合附图的描述，本发明的某些示范性实施例的以上和其他方面、特征以及优点将变得更加显而易见，其中：
30.图1示出了根据本发明的实施例的rram交叉式装置(crossbar device)。
31.图2图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的第一电极和第二电极的形成。
32.图3图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a移除电介质材料。
33.图4图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的沿着暴露表面形成第一层。
34.图5图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的第三电极的形成。
35.图6图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的平面化。
36.图7图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a在暴露表面上形成蚀刻停止层和电介质层。
37.图8图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的图案化和蚀刻，以在电介质层中形成向下至第二电极的过孔。
38.图9图示根据本发明的实施例的沿横截面a在交叉式装置中形成上部金属层。
39.图10图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的第一电极和第二电极的形成。
40.图11图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的电介质材料的移除及分离层的形成。
41.图12图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的分离层的一部分的移除以及沿着暴露表面形成第一层。
42.图13图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的第三电极的形成。
43.图14图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的平面化。
44.图15图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a在暴露表面上形成蚀刻停止层和电介质层。
45.图16图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的图案化和蚀刻，以在电介质层中形成向下至第二电极的过孔。
46.图17图示根据本发明的实施例的沿横截面a在交叉式装置中形成上部金属层。
具体实施方式
47.提供参考附图的以下描述以帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本发明的示例性实施例。其包括各种具体细节以帮助理解，但这些细节将被视为仅是示例性的。因此，本领域的普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对在此描述的实施例进行不同改变和修改。此外，为了清楚和简明，可省略对公知功能和结构的描述。
48.在以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于书目含义，而是仅仅用于使得能够清楚和一致地理解本发明。因此，对本领域技术人员显而易见的是，提供本发明的示例性实施方式的以下描述仅用于说明的目的，而不是用于限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明的目的。
49.应当理解的是，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指示物。因此，例如，除非上下文另外明确规定，否则提及“部件表面”包括提及一个或多个这种表面。
50.本文中公开了所要求保护的结构和方法的详细实施方式：然而，应当理解的是，所公开的实施方式仅是可以以各种形式体现的所要求保护的结构和方法的说明。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为局限于在此阐述的示范性实施例。相反，提供这些示例性实施方式是为了使本公开全面且完整，并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。在描述中，可以省略众所周知的特征和技术的细节，以避免不必要地使本实施例模糊。
51.说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语不一定指相同的实施方式。进一步，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，认为其在本领域普通技术人员的知识范围内结合其他实施例影响这样的特征、结构或特性，无论是否明确描述。
52.出于下文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”及其派生词将涉及如在附图中定向的所披露的结构和方法。术语“覆盖”、“顶部”、“在顶部”、“定位在
…
上”或“定位在
…
顶部”意指第一元件(如第一结构)存在于第二元件(如第二结构)上，其中中间元件(如界面结构)可以存在于第一元件与第二元件之间。术语“直接接触”是指诸如第一结构的第一元件和诸如第二结构的第二元件在两个元件的界面处没有任何中间传导层、绝缘层或半导体层的情况下连接。
53.为了不使本发明的实施例的呈现模糊不清，在以下详细描述中，本领域已知的一些处理步骤或操作可能已经被组合在一起用于呈现和用于说明性目的，并且在一些情况下可能尚未被详细描述。在其他情况下，可能根本不描述本领域已知的一些处理步骤或操作。应当理解，以下描述更注重本发明的各个实施例的区别特征或元件。
54.本文参考相关附图描述本发明的各种实施例。在不背离本发明的范围的情况下，可设计替代实施例。要注意的是，在以下描述和附图中，阐述了在元件之间的各种连接和位置关系(例如，上方、下方、相邻等)。除非另有规定，否则这些连接和/或位置关系可以是直接或间接的，并且本发明在此方面并示意图是限制性的。因此，实体的连接可以指直接或间接连接，并且实体之间的位置关系可以是直接或间接的位置关系。作为间接位置关系的实例，在本说明书中提及在层“b”上形成层“a”包括其中一个或多个中间层(例如，层“c”)在层“a”和层“b”之间的情况，只要中间层基本上不改变层“a”和层“b”的相关特征和功能。
55.以下定义和缩写将用于解释权利要求书和说明书。如在此使用的，术语“包括”、“包含”、“具有”、或“含有”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性的包括。例如，包含一系列要素的组合物、混合物、工艺、方法、物品或设备不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的或这种组合物、混合物、工艺、方法、物品或设备固有的其他要素。
56.此外，术语“示例性”在本文中用于表示“用作实例、例子或例证”。本文中描述为“示例性”的任何实施方式或设计不一定被解释为优于或好于其他实施方式或设计。术语“至少一个”和“一个或多个”可以被理解为包括大于或等于一(即，一、二、三、四等)的任何整数。术语“多个”可以被理解为包括大于或等于二的任何整数，即，两个、三个、四个、五个等。术语“连接”可包括间接“连接”和直接“连接”。
57.如在此所使用，修饰所使用的本发明的成分、组分或反应物的量的术语“约”是指可以例如通过用于制造浓度或溶液的典型测量和液体处理程序而发生的数值量的变化。此
外，变化可以发生自测量程序中的无意误差、用于制造这些组合物或进行这些方法的成分的制造、来源、或纯度上的差异等。术语“约”或“基本上”旨在包括与基于提交本技术时可用的设备的特定量的测量相关联的误差程度。例如，约可包括给定值的
±
8％、或5％、或2％的范围。在另一个方面，术语“约”是指报告数值的5％以内。在另一个方面，术语“约”是指在报告的数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、或1％之内。
58.用于形成将封装到集成电路(ic)中的微型芯片的各种工艺属于四个一般类别，即，膜沉积、去除/蚀刻、半导体掺杂和图案化/光刻。沉积是将材料生长、涂覆或以其他方式转移到晶圆上的任何工艺。可用的技术包括物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)、电化学沉积(ecd)、分子束外延(mbe)以及最近的原子层沉积(ald)等。去除/蚀刻是从晶圆去除材料的任何工艺。实例包括蚀刻工艺(湿法或干法)、反应离子蚀刻(rie)和化学机械平面化(cmp)等。半导体掺杂是通过掺杂(例如，晶体管源极和漏极)、通常通过扩散和/或通过离子注入来改变电性质。这些掺杂工艺之后是炉退火或快速热退火(rta)。退火用于激活注入掺杂剂。导体(例如，铝、铜等)和绝缘体(例如，各种形式的二氧化硅、氮化硅等)的膜用于连接和隔离电气部件。半导体衬底的各个区域的选择性掺杂允许衬底的导电性随着电压的施加而改变。
59.现在将详细参考本发明的实施例，其实例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。本发明的实施例一般针对rram交叉式阵列，该rram交叉式阵列具有位于两个下部电极之间的上部电极，因此两个下部电极中的每一者连接到上部电极的不同侧。这允许下部金属电极并行操作。rram交叉式阵列中的电阻可变性的减小是由并行地操作两个下部电极引起的。rram程序对(rpp)(例如，共享信号上部电极的两个下部电极)的方差是单个rram器件的电阻方差(resistance variance)的1/8，例如，所述上部电极位于所述下部电极的上方。
60.图1示出了根据本发明的实施例的rram交叉式装置100。图1示出了具有多个下部金属杆101和多个上部金属杆102的交叉式装置。图2至图9示出了在两个下部金属杆110a和110b之间的共享电极的形成。
61.图2图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置100的横截面a的第一下部条110a及110b的形成。
62.第一金属层110形成于衬底105的顶部上。衬底105可以是任何类型的材料，例如，它可以是衬底、硅晶圆、蓝宝石晶圆、金属层、导体层、绝缘体、或用于创建多层装置的任何其他类型的材料。下部金属层110可通过例如物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)和化学气相沉积(cvd)或其他沉积技术来形成。下部金属层110被蚀刻以形成多个下部条101中的每一个。下部金属层110可以通过例如硬掩模材料的沉积、光刻、图案转移以及最终的反应离子蚀刻(rie)或其他蚀刻技术进行蚀刻。图2示出了第一下部条110a和第二下部条110b，第一下部条和第二下部条从下部金属层110的蚀刻产生。下部条110a或110b可以由从包括cu、ru、co、rh、mo、w和ta的组中选择的材料形成。每一下部条110a及110b充当电极，此处下部条110a为第一电极且下部条110b为第二电极。每一下部条110a与110b之间的空间填充有电介质材料115。电介质材料115可选自包括sio2、sicoh、teos、sin、低k电介质或超低k电介质的组。
63.图3图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置100的横截面a移除电介质材料
115。蚀刻电介质材料115以在下部条110a与110b之间产生沟槽。沟槽允许在下部条110a与110b之间形成第三电极。第三电极的布置允许下部条110a(即第一电极)和下部条110b(即第二电极)并联连接，因为第一电极和第二电极均连接至第三电极。
64.图4图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的沿着暴露表面形成第一层120。第一层120形成在下部条110a和110b的暴露表面以及电介质材料115上。第一层120可以由从包括hfo
x
、hfo2、zro2、ano、tio2、al2o3、nio、mno2和tao2的组中选择的材料形成。第一层120可通过例如物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)和化学气相沉积(cvd)或其他沉积技术来形成。
65.图5图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的第三电极(第二层125)的形成。
66.第二层125形成于第一层120的暴露表面上。第二层125可通过例如物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)和化学气相沉积(cvd)或其他沉积技术来形成。第二层125可以由从包括以下材料的组中选择的材料形成：tin、al、ti、cu、ag、w、pt、au、ni、tan、诸如氧化铟锡的导电氧化物、al或ga掺杂的zno、p型掺杂的si、n型掺杂的si、或其组合。
67.图6图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置100的横截面a的平面化。平坦化第二层125和第一层120以暴露下部条110a和110b的顶部表面。沟槽填充有第一层120和第二层125。第一层120和第二层125的暴露表面与下部条110a和110b的暴露表面是平面的。
68.图7图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置100的横截面a在暴露表面上形成蚀刻停止体130和电介质层135。可选的蚀刻停止体130可以形成在第一层120、第二层125以及下部条110a和110b的暴露表面上。蚀刻停止体130可以由从包括nblok、sin、al2o3的组中选择的材料形成。电介质层135可形成于蚀刻停止体130的顶部上或直接形成于第一层120、第二层125及下部条110a及110b的暴露表面的顶部上。电介质层135可选自包括sio2、sicoh、teos、sin、低k电介质或超低k电介质的组。
69.图8图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置100的横截面a图案化及蚀刻，以在电介质层135中形成向下到第三电极(即，第二层125)的通孔。图案化并蚀刻电介质层135以在电介质层135中形成向下至形成第三电极的第二层125的通孔。通孔形成在电介质层135a和135b的两个部分之间。蚀刻停止体130充当电介质层135的蚀刻工艺的阻挡。蚀刻停止体130防止蚀刻工艺损坏第二层125。利用第二蚀刻工艺去除位于通孔中的蚀刻停止体130。
70.图9图示根据本发明的实施例的沿着横截面a在交叉式装置100中形成上部金属层140。
71.上部金属层140可以通过例如物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)和化学气相沉积(cvd)或其他沉积技术来形成。上部金属层140形成于电介质层135a和135b的暴露表面上，且填充向下延伸到第二层125的顶部表面的通孔。上部金属层140可以由选自包括cu、ru、co、rh、mo、w和ta的组的材料形成。
72.两个下部电极(下部条110a和110b)共享共用的上部电极(第二层125)。通过使上部电极位于下部电极之间，实现下部电极之间的并行连接，从而使两个下部电极电连接到同一上部电极。rram交叉式阵列中的电阻可变性(resistance variability)通过并行地操作电极而减少。rram程序对(rpp)(即，共享信号上部电极的两个下部电极)的方差是单个
rram装置的电阻方差的1/8。
73.图10图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置100的横截面a的第一电极和第二电极的形成。
74.第一金属层形成在衬底205的顶部上。衬底205可以是任何类型的材料，例如，它可以是衬底、硅晶圆、蓝宝石晶圆、金属层、导体层、绝缘体、或用于创建多层器件的任何其他类型的材料。下部金属层可通过例如物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)和化学气相沉积(cvd)或其他沉积技术来形成。下部金属层被蚀刻，例如包括硬掩模材料的沉积、光刻、图案转移以及最终的反应离子蚀刻(rie)，以形成多个下部条101中的每一个。图10示出了第一下部条210a和第二下部条210b。下部条210a或210b可由选自包括cu、ru、co、rh、mo、w和ta的组的材料形成。每一下部条210a及210b充当电极，此处下部条210a为第一电极且下部条210b为第二电极。下部条210a与210b中的每一者之间的空间填充有电介质材料215。电介质材料215可选自包括sio2、sicoh、teos、sin、低k电介质或超低k电介质的组。
75.图11图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置100的横截面a的电介质材料215的移除和分离层222的形成。蚀刻电介质材料215以在下部条210a与210b之间产生沟槽。沟槽允许在下部条210a与210b之间形成第三电极。第三电极的放置允许下部条210a(即，第一电极)和下部条210b(即，第二电极)并联连接。分离层222形成于下部条210a、210b的暴露表面上以及电介质材料215的暴露表面上。分离层可以选自包括以下的组：cu、ru、co、rh、mo、w、ta、al、ti、cu、ag、w、pt、au、ni、tan、诸如氧化铟锡的导电氧化物、al或ga掺杂的zno、n型掺杂的si、p型掺杂的si、或其他合适的材料。分离层222的材料不同于下部条210a和210b的材料。分离层222的原因是为第一层220提供不同的接合表面。取决于为下部条210a和210b选择的材料，可引起与第一层220的连接的问题(例如，电连接问题、接合问题等)。分离层222充当中间层以防止下部条210a和210b与第一层220之间的连接问题。
76.图12图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置100的横截面a的沿着暴露表面的分离层222的一部分的移除以及第一层220的形成。蚀刻分离层222以允许分离层222的一部分保留在每个下部条210a和210b的沟槽内的侧壁上。蚀刻可以通过反应离子蚀刻(rie)或其他合适的蚀刻手段完成。第一层220形成在下部条210a和210b、电介质材料215和分离层222的暴露表面上。第一层220可以由选自包括hfox、hfo2、zro2、ano、tio2、al2o3、nio、mno2和tao2的组的材料形成。第一层220可以通过例如物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)和化学气相沉积(cvd)或其他沉积技术来形成。
77.图13图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的第三电极(第二层225)的形成。
78.第二层225形成于第一层220的暴露表面上。第二层225可通过例如物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)和化学气相沉积(cvd)或其他沉积技术来形成。第二层225可以由从包括以下材料的组中选择的材料形成：tin、al、ti、cu、ag、w、pt、au、ni、tan、诸如氧化铟锡的导电氧化物、al或ga掺杂的zno、p型掺杂的si、n型掺杂的si、或其组合。
79.图14示出了根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的平面化。平坦化第二层225和第一层220以暴露下部条210a和2110b的顶部表面以及分离层222的顶部表面。下部条210a和210b之间的沟槽填充有第一层220、第二层225和分离层222。第一层220、第二层225和分离层222的暴露表面与下部条210a和210b的暴露表面是平面的。
80.图15图示根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a在暴露表面上形成蚀刻停止体230和电介质层235。可选的蚀刻停止体230可以形成在第一层220、第二层225、分离层222以及下部条210a和210b的暴露表面上。蚀刻停止体230可以由从包括nblok、sin、al2o3的组中选择的材料形成。电介质层235可形成于蚀刻停止体230的顶部上或直接形成于暴露表面层220、第二层225、分离层222及下部条210a及210b的顶部上。电介质层235可选自包括sio2、sicoh、teos、sin、低k电介质或超低k电介质的组。
81.图16示出了根据本发明的实施例的沿着交叉式装置的横截面a的图案化和蚀刻，以在电介质层中形成向下至第三电极(即，第二层225)的通孔。电介质层235被图案化和蚀刻以在电介质层235中形成向下到第二层225的通孔，该第二层225形成第三电极。通孔形成在电介质层235a和235b的两个部分之间。蚀刻停止体230充当电介质层235的蚀刻工艺的阻挡。蚀刻停止体230防止蚀刻工艺损坏第二层225的表面。第二蚀刻工艺用以移除位于通孔中的蚀刻停止体230以暴露第二层225的顶部表面。
82.图17图示根据本发明的实施例的沿横截面a在交叉式装置中形成上部金属层。
83.上部金属层240可通过例如物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)和化学气相沉积(cvd)或其他沉积技术来形成。上部金属层240形成在电介质层235a和235b的暴露表面上，并且填充向下延伸至第二层225的顶部表面的通孔。上部金属层240可以由从包括cu、ru、co、rh、mo、w和ta的组中选择的材料形成。
84.两个下部电极(下部条210a和210b)共享共用的上部电极(第二层225)。通过使上部电极位于下部电极之间，实现下部电极之间的并行连接，从而使两个下部电极电连接到同一上部电极。rram交叉式阵列中的电阻可变性通过并行地操作电极而减少。rram程序对(rpp)(即，共享信号上部电极的两个下部电极)的方差是单个rram装置的电阻方差的1/8。
85.虽然已经参考本发明的某些示例性实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。
86.已经出于说明的目的呈现了本发明的各种实施方式的描述，但并不旨在是详尽的或者限于所公开的实施方式。在不脱离范围和所描述的实施例的情况下，许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。本文使用的术语被选择来最好地解释一个或多个实施例的原理、实际应用或优于市场中发现的技术的技术改进，或者使得本领域普通技术人员能够理解本文所公开的实施例。

技术特征：
1.一种设备，包括：电介质层(115)，位于第一电极(110a)和第二电极(110b)之间；位于所述第一电极(110a)和所述第二电极(110b)之间的所述电介质层上的第三电极，其中所述第一电极通过所述电介质层的第一部分与所述第三电极的第一侧分离，且所述第二电极通过所述电介质层的第二部分与所述第三电极的第二侧分离。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第三电极由第一层(120)和第二层(125)构成，其中，所述第一层与所述第一电极(110a)和所述第二电极(110b)直接接触。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第二层(125)与所述第一层(120)直接接触并且与上部金属部件(140)直接接触。4.根据权利要求2所述的设备电阻ram，其中，所述第一层(120)的材料选自由hfo
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、hfo2、zro2、ano、tio2、al2o3、nio、mno2或tao2构成的组。5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第二层(125)的材料选自由tin、al、ti、cu、ag、w、pt、au、ni、tan、诸如氧化铟锡的导电氧化物、掺杂al或ga的zno、p型掺杂si、n型掺杂si或它们的任意组合构成的组。6.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一层(120)和所述第二层(125)的顶部表面与所述第一电极(110a)的顶部表面和所述第二电极(110b)的顶部表面是平面的。7.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第三电极直接位于所述电介质层(115)的顶部上。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述第一层(120)与所述电介质层(115)直接接触。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电介质层(115)的材料从包括sio2、sicoh、teos、sin、低k电介质或超低k电介质的组中选择。10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第三电极由分离层、第一层(220)和第二层(225)构成，其中，所述分离层(222)与所述第一电极(210a)和所述第二电极(210b)直接接触。11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第一层(220)与所述分离层(222)直接接触，并且其中，所述第二层(225)与所述第一层直接接触并且与上部金属部件(140)直接接触。12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述第三电极直接位于电介质层的顶部上。13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述分离层(222)和所述第一层(220)与所述电介质层(235)直接接触(225)。14.根据权利要求10所述的设备，包括：其中，用于所述第一电极(210a)的第一材料选自由cu、ru、co、rh、mo、w或ta构成的组；其中，用于第二电极(210b)的第二材料选自包括cu、ru、co、rh、mo、w或ta的组；其中，所述分离层(222)的第三材料选自包括cu、ru、co、rh、mo、w或ta的组；其中，所述第三材料和所述第一材料不同；以及其中，所述第三材料和所述第二材料不同。15.一种设备，包括：多个下部电极，彼此间隔开；
多个电介质层，其中所述多个电介质层中的一个电介质层(115)位于所述多个下部电极中的两个相邻的下部电极(110a、110b)之间；多个连接电极，其中所述多个连接电极中的每个连接电极位于位于所述多个下部电极中的两个相邻的下部电极之间的电介质层上，其中所述两个相邻的下部电极中的一个下部电极通过所述电介质层的第一部分与所述连接电极的第一侧分离，并且所述两个相邻的电极中的第二电极通过所述电介质层的第二部分与所述连接电极的第二侧分离。16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述多个连接电极中的每个连接电极包括第一层(120)和第二层(125)，其中，所述第一层与所述多个下部电极中的至少两个相邻的下部电极直接接触。17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述第二层(125)与所述第一层(120)直接接触并且与上部金属部件(140)直接接触。18.根据权利要求16所述的设备，其中，所述第一层(120)的材料选自由hfo
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、hfo2、zro2、ano、tio2、al2o3、nio、mno2或tao2构成的组。19.根据权利要求16所述的设备，其中，所述第二层(125)的材料选自由tin、al、ti、cu、ag、w、pt、au、ni、tan、诸如氧化铟锡的导电氧化物、掺杂al或ga的zno、p型掺杂si、n型掺杂si或它们的任意组合构成的组。20.根据权利要求16所述的设备，其中，所述第一层(120)和所述第二层(125)的顶部表面与所述多个下部电极的顶部表面是平面的。21.一种形成电阻式ram(rram)结构的方法，包括：形成第一电极(110a)和第二电极(110b)；在所述第一电极和所述第二电极之间形成第一电介质层(115)；蚀刻第一电介质层以在所述第一电极与所述第二电极之间形成沟槽；在所述沟槽内形成第三电极，其中，所述第一电极通过所述电介质层的第一部分与所述第三电极的第一侧分离，并且所述第二电极通过所述电介质层的第二部分与所述第三电极的第二侧分离。22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第三电极由第一层(120)和第二层(125)构成，其中，所述第一层与所述第一电极(110a)和所述第二电极(110b)直接接触。23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二层(125)与所述第一层(120)直接接触并且与上部金属部件(140)直接接触。24.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第一层(120)的材料选自由hfo
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、hfo2、zro2、ano、tio2、al2o3、nio、mno2或tao2构成的组。25.根据权利要求22所述的方法，其中，所述第二层(125)的材料选自由tin、al、ti、cu、ag、w、pt、au、ni、tan、诸如氧化铟锡的导电氧化物、掺杂al或ga的zno、p型掺杂si、n型掺杂si或它们的任意组合构成的组。

技术总结
一种电阻式RAM(RRAM)装置，特别是用于交叉式阵列，其包括位于第一电极(110A)与第二电极(HOB)之间的电介质层(115)，电阻开关层(120)，以及位于所述第一电极与所述第二电极之间的第三电极(125)，其中所述第一电极通过所述电阻开关层的第一部分与所述第三电极的第一侧分隔开，且所述第二电极通过所述电阻开关层的第二部分与所述第三电极的第二侧分隔开。还提供了相应的制造方法。开。还提供了相应的制造方法。开。还提供了相应的制造方法。


技术研发人员：T
受保护的技术使用者：国际商业机器公司
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2023/8/24