流泄漏穿過 鄰近RRAM介電層的外邊緣的外圍區(qū)域。本發(fā)明提供了一種方法和其中不會發(fā)生這種泄漏 的形成的結(jié)構(gòu)。該方法修改了RRAM單元堆疊件的結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致在頂電極的外圍區(qū)域中的 頂電極和底電極之間的間隔基本大于在中心區(qū)域內(nèi)發(fā)生的頂電極和底電極之間的最小間 隔。在第一組實施例中，通過在外圍區(qū)域中形成額外的介電層來產(chǎn)生額外的間隔。在第二 組實施例中，通過切除底電極，使底電極位于外圍區(qū)域以外來產(chǎn)生額外的間隔。在可選實施 例中，應(yīng)用這些方法和結(jié)構(gòu)來形成金屬-絕緣體-金屬（M頂）電容器，其在結(jié)構(gòu)上通常相似 于RRAM單元。
[0039] 圖1和圖2示出了集成電路器件100中的金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)110A，其為本 發(fā)明所提供的第一組實施例中的一個實例。金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)IlOA通常為相似單 元的陣列中的一個單元。在一些實施例中，金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)IlOA是RRAM單元。在 一些其他實施例中，金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)IlOA是M頂電容器。器件100包括襯底101， 在襯底101的上方，于電介質(zhì)103基體內(nèi)形成接觸件105。在多數(shù)實施例中，襯底101包括 在半導(dǎo)體主體上方形成的一個或多個金屬互連層。
[0040] 接觸件105可連接至開關(guān)器件以選擇金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)110A。開關(guān)器件可 形成在襯底101內(nèi)的半導(dǎo)體主體上。在一些實施例中，開關(guān)器件是晶體管并且結(jié)構(gòu)IlOA是 具有ITlR架構(gòu)的RRAM單元陣列中的一個。在一些實施例中，開關(guān)器件是二極管并且結(jié)構(gòu) IlOA是具有IDlR架構(gòu)的RRAM單元陣列中的一個。在一些實施例中，開關(guān)器件是雙極結(jié)型 晶體管并且結(jié)構(gòu)IlOA是具有IBJTlR架構(gòu)的RRAM單元陣列中的一個。在一些實施例中，開 關(guān)器件是雙極開關(guān)并且結(jié)構(gòu)IlOA是具有ISlR架構(gòu)的RRAM單元陣列中的一個。在一些實 施例中，不存在開關(guān)器件并且結(jié)構(gòu)IlOA是具有IR架構(gòu)的RRAM單元陣列中的一個。
[0041] 在接觸件105的上方形成RRAM/M頂(RRAM單元或M頂電容器）堆疊件130A。接觸 件105和電介質(zhì)103可以是形成在襯底101上方的金屬互連層的部分。在一些實施例中， 結(jié)構(gòu)IlOA是RRAM單元并且接觸件105和電介質(zhì)103是第四（M4)金屬互連層的部分。在 一些實施例中，在包括接觸件105的金屬互連層的上方形成蝕刻停止層107。在那些實施例 中，蝕刻停止層107可包括接觸件105上方的開口，以允許RRAM/M頂堆疊件130A與接觸件 105界面連接。
[0042] RRAM/M頂堆疊件130A包括底電極109、介電層113 (其可以是RRAM電介質(zhì)）、頂電 極115、和額外的介電層111。底電極109可包括擴散阻擋層109A和主要底電極層109B。 頂電極115可包括覆蓋層115A和主要頂電極層115B。RRAM/M頂堆疊件130A包括中心區(qū) 域124和外圍區(qū)域122。額外的介電層111延伸穿過外圍區(qū)域122,但未穿過中心區(qū)域124。
[0043] 頂電極115覆蓋介電層113的上表面。介電層113覆蓋底電極109的上表面。在 一些實施例中，頂電極115與介電層113共同延伸。在一些實施例中，頂電極115和底電極 109遮蔽襯底101的相同區(qū)域。
[0044] 圖2提供了圖1中所確定的區(qū)域120的擴展圖。如圖2所示，為外圍區(qū)域122內(nèi)的 頂電極115上的任意點與底電極109上的任意點之間的最短距離的距離108遠大于中心區(qū) 域124內(nèi)的頂電極115上的任意點和底電極109上任意點之間的最短距離132。在一些實 施例中,距離108至少為距離132的兩倍。在多數(shù)實施例中，介電層111的介電常數(shù)比介電 層113的材料的介電常數(shù)低。在多數(shù)實施例中，沿著從外圍區(qū)域122中的頂電極115到底 電極109之間的最短路徑108的電阻是沿著從中心區(qū)域124中的頂電極115到底電極109 之間的最短路徑132的電阻的兩倍以上。
[0045] 靠近邊緣114的蝕刻可損壞或污染介電層113。任何這樣的損壞或污染限制于鄰 近邊緣114的區(qū)域112并且不會明顯地影響器件100的性能。區(qū)域112全部位于外圍區(qū)域 122內(nèi)。由于沿著穿過外圍區(qū)域122的路徑具有較大的電極間隔，不會發(fā)生穿過外圍區(qū)域 122的任意明顯程度的泄露。在結(jié)構(gòu)IlOA是RRAM單元的實施例中，一般不會形成穿過外圍 區(qū)域122中的介電層113的任意部分的導(dǎo)電橋。導(dǎo)電橋僅形成在中心區(qū)域124內(nèi)。
[0046] 圖3和圖4示出了集成電路器件200中的金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)IIOB，其為本發(fā) 明所提供的第二組實施例中的一個實例。在一些實施例中，金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)IlOB 是RRAM單元。在一些其他實施例中，金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)IlOB是M頂電容器。除了 兩點不同外，集成電路器件100及其實施例的描述適用于集成電路器件200,這兩點不同之 處在于：金屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)IlOB可以不存在額外的介電層111，以及在金屬-絕緣 體-金屬結(jié)構(gòu)IlOB中，切除底電極109,使底電極109位于外圍區(qū)域122以外。因此，在金 屬-絕緣體-金屬結(jié)構(gòu)IlOB中，底電極109僅位于中心區(qū)域124內(nèi)并且與頂電極115相比， 底電極109遮蔽襯底101的較小的區(qū)域。如圖4所示，在多數(shù)這些實施例中，電介質(zhì)113覆 蓋底電極的邊緣表面118。
[0047] 圖4提供了圖3中所確定的區(qū)域120B的擴展圖。如圖4所示，外圍區(qū)域122中的 頂電極115和底電極109上的任意點之間的最短距離108位于相比于器件100的器件200 的不同方向上，但是，距離108仍遠大于中心區(qū)域124內(nèi)的最短距離132。因此，器件200實 現(xiàn)了與器件100相同的效果。
[0048] 如圖2和圖4所示，在結(jié)構(gòu)IlOA和IlOB中，中心區(qū)域124內(nèi)的介電層113的底部 136接觸底電極109,但是，外圍區(qū)域122內(nèi)的介電層113的底部126不接觸底電極109。在 結(jié)構(gòu)IlOA所表示的實施例中，這是因為額外的介電層111將介電層113與外圍區(qū)域122中 的底電極109分隔開。在結(jié)構(gòu)IlOB所表示的實施例中，這是因為外圍區(qū)域122中的介電層 113下方不存在底電極109。在兩組實施例中，在區(qū)域112內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)從頂電極115到底電 極109的最短距離路徑，在區(qū)域112內(nèi)，形成邊緣114的蝕刻可損壞介電層113。
[0049] 圖5提供了方法300的流程圖，其為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的實例。方法300 可用于形成器件100或器件200。下文參照圖6至圖15描述了制造方法的一些實施例，其 將遞增式制造步驟描述為一系列的截面圖。更具體地，圖6至圖11示出了用于制造器件 200的制造方法的實施例，而圖12至圖15示出了制造器件100的另一個制造實施例。
[0050] 在圖6中，工藝300開始于完成前段制程（FEOL)處理的可選行為（圖5中的行為 301和行為303)，其中，形成第一（Ml)至第四（M4)金屬互連層、接觸件105、和介電層103。 然后，如圖6所示，在襯底101上的金屬互連層上方形成蝕刻停止層107 (圖5中的行為305) 并且形成穿過蝕刻停止層107的孔128,以暴露接觸件105。
[0051] 工藝300繼續(xù)一系列行為310,形成RRAM/MIM堆疊件130 (RRAM/MIM堆疊件130A 或RRAM/M頂堆疊件130B)。下文將描述如何形成RRAM/M頂堆疊件130A的實例。
[0052] 圖7A至圖7C示出了用于形成底電極109的若干不同方式（圖5中的行為320)，底 電極109可包括一個或多個層。例如，在圖7A至圖7C所示的實施例中，可形成擴散阻擋層 109A(圖5中的行為321)，并且然后，在擴散阻擋層109A的上方形成主要底電極層109B(圖 5中的行為323)。可包括擴散阻擋層109A，以防止來自下面的接觸件105的材料污染主要 底電極層109B。在一些實施例中，例如，接觸件105是銅并且擴散阻擋層109A是材料TiN， 從而提供了針對銅擴散的有效阻擋。通常，擴散阻擋層109A可具有任意合適的組分。在多 數(shù)實施例中，擴散阻擋層109A是選自由Al、Mn、Co、Ti、Ta、W、Ni、Sn、Mg和它們的組合構(gòu)成 的組的金屬的導(dǎo)電氧化物、氮化物或氮氧化物。擴散阻擋層109A可具有任意合適的厚度。 合適的厚度就是要足夠大以提供有效的擴散阻擋，但不要大到導(dǎo)致過大的電阻。在多數(shù)實 施例中，擴散阻擋層109A的厚度在20A至300人的范圍內(nèi)。在一些實施例中，擴散阻擋層 109A的厚度在100人至300A的范圍內(nèi)，例如2:001
[0053] 主要底電極層109B可具有任意合適的組分。合適的組分的實例包括但不限于金 屬、金屬氮化物和摻雜的多晶娃。在一些實施例中，底電極層109B是金屬。例如，金屬可以 是八1、1^&411^1、附、1^(：11或它們的組合。在一些實施例，底電極層1098是金屬氮化 物。例如，金屬氮化物可以是TaN。在一些實施例中，底電極層109B是摻雜的多晶硅。摻雜 的多晶硅可以是P+摻雜的多晶硅或n+摻雜的多晶硅。在