CN107180831A - 存储装置 - Google Patents

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Abstract

实施方式的存储装置具备:第1配线、第2配线、第1电阻变化构件、第3配线、第2电阻变化构件、第4配线、第5配线及第3电阻变化构件。所述第1配线、所述第3配线及所述第4配线在第1方向上延伸。所述第2配线及所述第5配线在相对于所述第1方向交叉的第2方向上延伸。所述第1电阻变化构件连接于所述第1配线与所述第2配线之间。所述第2电阻变化构件连接于所述第2配线与所述第3配线之间。所述第3电阻变化构件连接于所述第4配线与所述第5配线之间。所述第4配线与所述第3配线绝缘。

Description

存储装置
相关申请
本申请享有以美国临时专利申请62/304,601号(申请日:2016年3月7日)及美国专利申请15/265,067号(申请日:2016年9月14日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及一种存储装置。
背景技术
近几年来,提出一种利用具有2个电阻状态的材料的存储装置。在此种存储装置中作为使存储单元集成的构造,提出一种在字线与位线的交点配置存储单元的三维交叉点构造。三维交叉点构造的存储装置有利于高集成化,但在动作的稳定性上成为问题。
发明内容
本发明的实施方式提供一种动作稳定的存储装置。
实施方式的存储装置具备:第1配线、第2配线、第1电阻变化构件、第3配线、第2电阻变化构件、第4配线、第5配线及第3电阻变化构件。所述第1配线、所述第3配线及所述第4配线在第1方向上延伸。所述第2配线及所述第5配线在相对于所述第1方向交叉的第2方向上延伸。所述第1电阻变化构件连接于所述第1配线与所述第2配线之间。所述第2电阻变化构件连接于所述第2配线与所述第3配线之间。所述第3电阻变化构件连接于所述第4配线与所述第5配线之间。所述第4配线与所述第3配线绝缘。
附图说明
图1是表示第1实施方式的存储装置的立体图。
图2是表示第1实施方式的存储装置的示意性剖视图。
图3是表示第1实施方式的存储装置的存储单元的局部放大剖视图。
图4是表示第1实施方式的存储装置的配线引出部的剖视图。
图5A及图5B是表示第1实施方式的存储装置的电路图。
图6是表示第1实施方式的存储装置的设置动作的电路图。
图7是表示第1实施方式的存储装置的复位动作的电路图。
图8是表示比较例的存储装置的立体图。
图9A及图9B是表示比较例的存储装置的电路图。
图10A及图10B是表示第2实施方式的存储装置的设置动作的电路图。
图11是表示第2实施方式的存储装置的复位动作的电路图。
图12是表示第2实施方式的存储装置的动作的时序流程图。
图13A、图13B是表示第3实施方式的存储装置的制造方法的剖视图。
图14A、图14B是表示第3实施方式的存储装置的制造方法的剖视图。
图15A、图15B是表示第3实施方式的存储装置的制造方法的剖视图。
图16A、图16B是表示第3实施方式的存储装置的制造方法的剖视图。
图17A、图17B是表示第3实施方式的存储装置的制造方法的剖视图。
具体实施方式
详细说明
(第1实施方式)
首先,对第1实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的存储装置的立体图。
图2是表示本实施方式的存储装置的示意性剖视图。
本实施方式的存储装置是ReRAM(Resistance Random Access Memory:电阻随机存取存储器),是例如CBRAM(Conductive Bridging Random Access Memory:导电桥接随机存取存储器)。
如图1及图2所示,在本实施方式的存储装置1中,设置着硅衬底11,在硅衬底11的上层部分及上表面上,形成着存储装置1的驱动电路13。在硅衬底11上,以填埋驱动电路13的方式,设置包含例如硅氧化物的层间绝缘膜12,在层间绝缘膜12上设置存储单元部14。
以下,在本说明书中,为了说明的方便起见,采用XYZ正交坐标系。将连结硅衬底11与层间绝缘膜12的方向设为“Z方向”,将相对于Z方向正交,且相互正交的2个方向设为“X方向”及“Y方向”。另外,在本说明书中,还将Z方向上的从硅衬底11朝向层间绝缘膜12的方向称为“上”,将其相反方向称为“下”,但该区分是为了方便起见,与重力方向无关。
存储单元部14是在层间绝缘膜内积层着多条位线BL及多条字线WL的积层体。以下,对存储单元部14的构成进行详细说明。
在存储单元部14中,沿着Z方向,多段地积层着存储单元构造体MAT。在存储单元构造体MAT间介隔着层间绝缘膜。在本说明书中,为了说明的方便起见,存在对多个构成要素,按照从下侧,即从硅衬底11侧数为的排列顺序,来对符号标注细分编号的情况。例如,多个存储单元构造体MAT存在从下朝上表述为存储单元构造体MAT-1、MAT-2……、MAT-n。
在各存储单元构造体MAT中,设置着1层位线配线层、及在Z方向上夹住该位线配线层的2层字线配线层。层间绝缘膜12与最下段的存储单元构造体MAT-1之间的构造与此不同,设置着1层位线配线层BLL-1及1层字线配线层WLL-1。因此,在存储单元部14中,从下朝上依次设置着位线配线层BLL-1、字线配线层WLL-1、字线配线层WLL-2、位线配线层BLL-2、字线配线层WLL-3、字线配线层WLL-4、位线配线层BLL-3、字线配线层WLL-5、字线配线层WLL-6、位线配线层BLL-4、字线配线层WLL-7、……、字线配线层WLL-2n、位线配线层BLL-(n+1)、字线配线层WLL-(2n+1)……。n是1以上的整数。
字线配线层WLL-2、位线配线层BLL-2及字线配线层WLL-3形成存储单元构造体MAT-1,且字线配线层WLL-4、位线配线层BLL-3及字线配线层WLL-5形成存储单元构造体MAT-2。如果一般地表现,则字线配线层WLL-2n、位线配线层BLL-(n+1)及字线配线层WLL-(2n+1)形成1个存储单元构造体MAT-n。
在各位线配线层BLL中,设置着多条位线BL。各位线BL在X方向上延伸。在各位线配线层BLL中,多条位线BL沿着Y方向相互隔开地排列。
在各字线配线层WLL中,设置有多条字线WL。各字线WL在Y方向上延伸。在各字线配线层WLL中,多条字线WL沿着X方向相互隔开间隔地排列。
存储单元构造体MAT彼此在空间上相互隔开地配置。某存储单元构造体MAT-k最上层的字线WL、与同1段上的存储单元构造体MAT-(k+1)最下层的字线WL相互绝缘。但是,如后述般,字线WL在存储单元部14的端部,按照特定的规则捆扎。
在各存储单元构造体MAT内,在各位线BL与各字线WL之间,连接着电阻变化构件RC。例如,在存储单元构造体MAT-1中,在字线配线层WLL-2与位线配线层BLL-2之间,配置着包含沿着X方向及Y方向矩阵状排列的多个电阻变化构件RC的电阻变化构件层RCL2。在位线配线层BLL-2与字线配线层WLL-3之间,配置着包含多个电阻变化构件RC的电阻变化构件层RCL-3。
一般来说,当n为1以上时,在存储单元构造体MAT-n中,在字线配线层WLL-2n与位线配线层BLL-(n+1)之间,配置着电阻变化构件层RCL-2n。在位线配线层BLL-(n+1)与字线配线层WLL-(2n+1)之间,配置着电阻变化构件层RCL-(2n+1)。在位线配线层BLL-1与字线配线层WLL-1之间,配置着电阻变化构件层RCL-1。
各电阻变化构件RC的形状大致是在上下方向上延伸的四角柱。连接于1条位线BL与1条字线WL间的1个电阻变化构件RC构成1个存储单元。因此,由位线配线层BLL-1、电阻变化构件层RCL-1及字线配线层WLL-1构成将存储单元排列成平面矩阵状的存储单元层ML-1。一般来说,在存储单元构造体MAT-n中,由字线配线层WLL-2n、电阻变化构件层RCL-2n及位线配线层BLL-(n+1)构成存储单元层ML-2n,由位线配线层BLL-(n+1)、电阻变化构件层RCL-(2n+1)、及字线配线层WLL-(2n+1)构成存储单元层ML-(2n+1)。存储单元层ML-2n与存储单元层ML-(2n+1)共用位线配线层BLL-(n+1)。
接下来,说明电阻变化构件RC的构成。
图3是表示本实施方式的存储装置的存储单元部的局部放大剖视图。
如图3所示,在电阻变化构件RC中,从字线WL侧朝向位线BL侧,依次积层着势垒金属层21、高电阻层22、离子移动层23、金属层24、及势垒金属层25。因此,在下端与字线WL连接、上端与位线BL连接的电阻变化构件RC和下端与位线BL连接、上端与字线WL连接的电阻变化构件RC之间,Z方向上的排列顺序相反。
金属层24是包含通过离子化而能够在离子移动层23内移动的金属的层,包含从包含例如金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铂(Pt)、钯(Pd)、钛(Ti)、铁(Fe)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、铝(Al)、铟(In)、碲(Te)、钠(Na)、及钙(Ca)的群中选择的1种以上的金属。
离子移动层23是能够供包含在金属层24的金属离子移动的层,包含从包含例如硅(Si)、氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、硫化硅(SiS)、氯化硅(SiCl)、氧化铪(HfO)、氮化铪(HfN)、硅酸铪化合物(HfSi)、氧化锆(ZrO)、氮化锆(ZrN)、硅酸锆化合物(ZrSi)、氧化铝(AlO)、氮化铝(AlN)、硅酸铝化合物(AlSi)、氧化钛(TiO)、氮化钛(TiN)、及硅酸钛化合物(TiSi)的群中选择的1种以上的材料。未形成长丝的状态的离子移动层23的电阻率高于金属层24的电阻率。
高电阻层22是用以限制在电阻变化构件RC中流通的电流的层,且相对于离子移动层23及金属层24串联地连接。高电阻层22的电阻率高于字线WL的电阻率及位线BL的电阻率。高电阻层22由氮化钛硅(TiSiN)或氮化钽硅(TaSiN)形成。
势垒金属层21抑制形成字线WL的材料在电阻变化构件RC内扩散。势垒金属层25抑制形成位线BL的材料在电阻变化构件RC内扩散。势垒金属层21及25由例如钛或氮化钛形成。
字线WL及位线BL分别由包含例如钨(W)的主体部26、与形成于主体部26的上下表面上且包含例如氮化钨(WN)、氮化钛或钛的势垒金属层27形成。
在存储单元部14中,在字线WL、位线BL及电阻变化构件的相互间,设置着包含例如氧化硅的层间绝缘膜29。
接下来,对配线引出部进行说明。
配线引出部配置于存储单元部14的X方向两侧及Y方向两侧。以下,对配置于存储单元部14的Y方向两侧的字线WL的引出部进行说明。
图4是表示本实施方式的存储装置的配线引出部的剖视图。
如图4所示,字线引出部15a及15b是从存储单元部14的Y方向两侧的端部14a及14b拉出字线WL的部分。端部14a及14b的形状是阶梯状。在端部14a及14b中,每2层字线配线层WLL形成1段的阶层。但是,上下方向的阶层位置在端部14a与端部14b中,错开每1层字线配线层WLL。
即,在端部14a中,由字线配线层WLL-1及WLL-2形成1个阶层,由字线配线层WLL-3及WLL-4形成1个阶层。另一方面,在端部14b中,由字线配线层WLL-2及WLL-3形成1个阶层,由字线配线层WLL-4及WLL-5形成1个阶层。
如果更一般地表现,则在端部14a中,由字线配线层WLL-n及WLL-(n+1)形成1个阶层,在端部14b中,由字线配线层WLL-(n+1)及WLL-(n+2)形成1个阶层。
在各阶层中,由绝缘性的侧壁31覆盖字线WL的端面。侧壁31由例如氧化硅形成。另外,以覆盖端部14a及侧壁31、端部14b及侧壁31的方式,设置包含例如氮化硅的衬膜32。在衬膜32上,以覆盖端部14a及14b的方式,设置层间绝缘膜33。层间绝缘膜33由例如氧化硅形成。
在层间绝缘膜33内,在端部14a的正上方区域,设置触点34a及上层配线35a。触点34a的下端部贯通衬膜32,且与构成端部14a的各阶层的字线WL连接。即,触点34a与属于从硅衬底11侧数为第偶数层字线配线层的字线WL连接。而且,触点34a的上端与共同的上层配线35a连接。其结果,沿着Z方向排列成一列的第偶数条字线WL共同连接于1条上层配线35a。
在层间绝缘膜33内,在端部14b的正上方区域,设置触点34b及上层配线35b。触点34b的下端部贯通衬膜32,且与构成端部14a的各阶层的字线WL连接。即,触点34b与属于从硅衬底11侧数为第奇数层字线配线层的字线WL连接。而且,触点34b的上端与共同的上层配线35b连接。其结果,沿着Z方向排列成一列的第奇数条字线WL共同连接于1条上层配线35b。
图5A及图5B是表示本实施方式的存储装置的电路图。
如图5A所示,在存储单元部14中,在1条位线BL、与配置于其上下的2条字线WL之间,分别连接着电阻变化构件RC,该电阻变化构件RC具有在从位线BL朝向字线WL的方向流通电流且在其相反方向不流通电流的整流性。而且,属于从下数为第奇数层字线配线层的字线WL(以下,也称为“字线WLa”)彼此相互连接,属于第偶数层字线配线层的字线WL(以下,也称为“字线WLb”)彼此也相互连接。
另外,如图5B所示,各存储单元构造体MAT包含在Z方向上邻接的2层字线配线层WLL与配置于其间的1层位线配线层BLL。各存储单元构造体MAT包含2层存储单元层ML,各存储单元层ML由各1层字线配线层WLL、电阻变化构件层RCL、位线配线层BLL构成。因此,这些2层存储单元层ML共用1层位线配线层BLL。
接下来,对各电阻变化构件RC的动作进行说明。
如图1所示,在存储装置1中,驱动电路13经由字线WL及位线BL向电阻变化构件RC施加电压,由此选择电阻变化构件RC的电阻状态、或识别电阻变化构件RC的电阻状态。
首先,对写入动作进行说明。
对使电阻变化构件RC从高电阻状态移行到低电阻状态的设置动作进行说明。如果驱动电路13向处于高电阻状态的电阻变化构件RC,施加如位线BL为正极、字线WL为负极的设置电压,则如图3所示,包含在金属层24的金属原子为正离子,且朝向为负极的字线WL移动。然后,在离子移动层23内,与从字线WL供给的电子耦合而析出,在离子移动层23内形成长丝。该长丝成为电流路径,电阻变化构件RC成为低电阻状态。
对使电阻变化构件RC从低电阻状态移行到高电阻状态的复位动作进行说明。如果驱动电路13(参照图1)向处于低电阻状态的电阻变化构件RC,施加如位线BL为负极、字线WL为正极的复位电压,则形成长丝的金属原子为正离子,且朝向为负极的位线BL移动。然后,在金属层24内,与从位线BL供给的电子耦合而析出。由此,形成于离子移动层23内的长丝之至少一部分消失,电流路径中断,由此电阻变化构件RC成为高电阻状态。通过将电阻变化构件RC设为低电阻状态或高电阻状态,能够向存储单元写入值。
接下来,对读出动作进行说明。
通过驱动电路13(参照图1)向电阻变化构件RC,施加位线BL为正极、字线WL为负极的正极性且低于设置电压的读出电压,检测在电阻变化构件RC流通的电流,检测电阻变化构件RC的电阻状态。由此,能够读出写入到存储单元的值。
如果驱动电路13(参照图1)向处于低电阻状态的电阻变化构件RC施加相反极性的读出电压,则长丝的尖端中断而电流难以流通。如果在该状态下向电阻变化构件RC施加正极性的读出电压,则将长丝的尖端修复而流通电流。因此,电阻变化构件RC也还作为从位线BL朝向字线WL流通电流,但在其相反方向不流通电流的整流元件挥功能。
接下来,对本实施方式的存储装置的驱动方法进行说明。
首先,对设置动作进行说明。
图6是表示本实施方式的存储装置的设置动作的电路图。
如图6所示,选择1个存储单元MC并对其进行设置。此时,向与选择的存储单元MC(以下,称为“选择单元MCs”)连接的位线BL(以下,称为“选择位线BLs”)施加设置电位Vset,向与选择单元MCs连接的字线WL(以下,称为“选择字线WLs”)施加基准电位Vs。基准电位Vs可为接地电位。在选择单元MCs所属的存储单元构造体MAT以外的存储单元构造体MAT中,向对应于选择字线WLs的字线WL,经由触点34a或34b、及上层配线35a及35b,施加基准电位Vs。
向所述以外的位线BL及字线WL,施加中间电位Ub。中间电位Ub是基准电位Vs与设置电位Vset间的电位,例如﹛(Vset-Vs)/2+Vs﹜。在图6中,以虚线描述施加着设置电位Vset的配线,以单点划线描述施加着基准电位Vs的配线,以实线描述施加着中间电位Ub的配线,以实线描述施加着中间电位Ub的配线。
由此,向选择单元MCs,施加设置电压(Vset-Vs),对其进行设置。另外,向属于选择单元MCs所属的存储单元构造体MAT的其他存储单元MC中的、连接于选择位线BLs与非选择字线WL间的存储单元MC施加电压(Vset-Ub),向连接于非选择位线BL与选择字线WL间的存储单元MC施加电压(Ub-Vs),但是由于这些电压低于设置电压,所以存储单元MC未被设置。施加于非选择位线BL与非选择字线WL间的存储单元MC的电压(Ub-Ub)实质上是零。
在选择单元MCs所属的存储单元构造体MAT以外的存储单元构造体MAT中,向与对应于选择字线WLs的字线WL连接的存储单元MC施加电压(Ub-Vs),不向除此以外的存储单元MC实质上施加电压。因此,未设置任一个存储单元MC。
在选择单元MCs所属的存储单元构造体MAT以外的存储单元构造体MAT中的施加着电压(Ub-Vs)的存储单元层ML、与选择单元MCs所属的存储单元层ML之间,介隔着其他的存储单元层ML。这样一来,由于施加着电压(Ub-Vs)的存储单元层ML与施加着应力的选择单元MCs周边隔开而不易产生误动作。
接下来,对复位动作进行说明。
图7是表示本实施方式的存储装置的复位动作的电路图。
如图7所示,向选择位线BLs施加基准电位Vs,向选择字线WLs施加复位电位Vreset。在选择单元MCs所属的存储单元构造体MAT以外的存储单元构造体MAT中,向对应于选择字线WLs的字线WL,经由触点34a或34b、及上层配线35a及35b,施加复位电位Vreset。
向所述以外的位线BL及字线WL,施加中间电位Ub。中间电位Ub是基准电位Vs与复位电位Vreset间的电位,例如﹛(Vreset-Vs)/2+Vs﹜。在图7中,以虚线描述施加着复位电位Vreset的配线,以单点划线描述施加着基准电位Vs的配线,以实线描述施加着中间电位Ub的配线。
由此,向选择单元MCs施加复位电压(Vreset-Vs),将其复位。另外,向属于选择单元MCs所属的存储单元构造体MAT的其他存储单元MC中的、连接于选择位线BLs与非选择字线WL间的存储单元MC施加电压(Ub-Vs),向连接于非选择位线BL与选择字线WLs间的存储单元MC施加电压(Vreset-Ub),但是由于这些电压低于复位电压,所以存储单元MC未被复位。施加到连接于非选择位线BL与非选择字线WL间的存储单元MC的电压实质上为零。
在选择单元MCs所属的存储单元构造体MAT以外的存储单元构造体MAT中,向与对应于选择字线WLs的字线WL连接的存储单元MC施加电压(Vreset-Ub),不向除此以外的存储单元MC实质上施加电压。因此,未复位任一个存储单元MC。
在施加着电压(Vreset-Ub)的存储单元层ML、与选择单元MCs所属的存储单元层ML之间,介隔着其他的存储单元层ML。这样一来,由于施加着电压(Vreset-Ub)的存储单元层ML与施加着应力的选择单元MCs周边隔开而不易产生误动作。
接下来,对本实施方式的效果进行说明。
如上所述,在本实施方式的存储装置1中,由于以每个存储单元构造体MAT划分位线BL及字线WL,所以在向选择单元MCs施加设置电压或复位电压时,对其他存储单元构造体MAT造成的影响较小。另外,在选择单元MCs所属的存储单元构造体MAT以外的存储单元构造体MAT中,随着选择单元MCs的设置动作或复位动作而无法避免地施加着电压的存储单元层ML与选择单元MCs所属的存储单元层ML隔开。因此,能够抑制伴随选择单元MCs的设置动作及复位动作的其他存储单元的误动作。其结果,存储装置1动作稳定。
(比较例)
接下来,对比较例进行说明。
图8是表示本比较例的存储装置的立体图。
图9A及图9B是表示本比较例的存储装置的电路图。
如图8所示,本比较例的存储装置101的构成是所谓三维交叉点构造。在存储装置101中,将位线配线层BLL与字线配线层WLL交替地积层,且在各位线BL与各字线WL间,连接着电阻变化构件RC。
如图9A及图9B所示,在本变化例的存储装置101中,相邻的存储单元层ML间共用位线配线层BLL或字线配线层WLL。因此,如果向与选择单元MCs连接的选择位线施加设置电位Vset,则对位于选择单元MCs所属的存储单元层ML两边的存储单元层ML中的一个也施加设置电位Vset。另外,如果向与选择单元MCs连接的选择字线WLs施加基准电位Vs,则对位于两边的存储单元层ML中的另一个也施加基准电位Vs。此时,由于施加着设置电位Vset的存储单元层ML及施加着基准电位Vs的存储单元层ML配置于选择单元MCs所属的存储单元层ML附近,所以与选择单元MCs间的相互作用较大。因此,产生误动作的可能性较高。
此外,在施加着设置电位Vset或基准电位Vs的附近的存储单元层ML中,为了缓和配线间的电压,还考虑向其他的配线施加适当的电位。但是,在存储装置101中,由于存储单元层ML共用位线配线层BLL或字线配线层WLL且连续地排列,所以,如果向某存储单元层ML施加电位,则为了减轻其影响,必须向其附近的存储单元层ML也施加电位,从而驱动变得极其复杂。
(第2实施方式)
接下来,对第2实施方式进行说明。
图10A及图10B是表示本实施方式的存储装置的设置动作的电路图。
图11是表示本实施方式的存储装置的复位动作的电路图。
图12是表示本实施方式的存储装置的动作的时序流程图。
如图10A及图10B所示,在本实施方式的存储装置2中,将字线WL捆扎成3个体系。在图10A、图10B及图11中,将捆扎成3个体系的字线WL表述为字线WLa、WLb、WLc。包含在1个字线配线层WLL的字线WLL为任意1种。
如图10A及图10B所示,在存储装置2中,将包含字线WLc的字线配线层WLL、位线配线层BLL、包含字线WLb的字线配线层WLL依次积层(以下,表述为“WLc/BL/WLb”),而构成1个存储单元构造体MAT。在其上,设置(WLc/BL/WLa)构成的存储单元构造体MAT。在其上,构成(WLb/BLL/WLa)构成的存储单元。
这样一来,在存储装置2中,利用分类为3种的字线配线层WLL中的2种字线配线层WLL及1层位线配线层BLL,构成存储单元构造体MAT。此时,将相同种类的字线配线层WLL设为不相邻。从Z方向观察处于重叠位置的字线WLa彼此相互连接。关于字线WLb、WLc也同样。位线BL分别独立。
然后,如图10B所示,在设置动作时,例如从字线WLb中选择1条,施加基准电位Vs。此时,对其他存储单元构造体MAT中的对应的字线WLb也施加基准电位Vs。另外,选择任意的位线BL施加设置电位Vset。由此,连接于选择字线WLs与选择位线BLs间的选择单元MCs被设置。在存储装置2内,能够同时地设定2条以上选择位线BLs。由此,能够使2个以上的选择单元MCs同时设置。
此时,在图10B所示的例中,在选择单元MCs所属的多个存储单元构造体MAT间,配置向所有字线WL及所有位线BL施加中间电位Ub的存储单元构造体MAT。由此,该存储单元构造体MAT作为隔板发挥功能,从而能够抑制上下存储单元间的干涉。
如图11所示,复位动作时也一样。例如,从字线WLb中选择1条,施加复位电位Vreset。该复位电位Vreset也施加到其他存储单元构造体MAT的对应的字线WLb。另外,选择任意的位线BL施加基准电位Vs。由此,将连接于选择字线WLs与选择位线BLs间的选择单元MCs复位。与所述设置动作同样地,通过选择多条位线BL,能够使多个选择单元MCs同时复位。此时,通过使仅施加着中间电位Ub的存储单元构造体MAT介隔在选择单元所属的存储单元构造体MAT间,该存储单元构造体MAT成为隔板,能够抑制存储单元间的干涉。其结果,抑制存储单元的误动作,且动作稳定。
如图12所示,在本实施方式中,在设置动作及读出动作中,将向字线WLa、字线WLb、字线WLc、位线BL施加特定的电位的时刻设为几乎同时。关于复位动作也相同。
接下来,对本实施方式的效果进行说明。
在本实施方式中,通过将字线WL汇总成3个体系,能够在包含选择单元的存储单元构造体MAT间,配置仅施加着中间电位的存储单元构造体MAT。由此,仅施加着中间电位的存储单元构造体MAT作为隔板发挥功能,从而能够使存储单元的动作进一步稳定化。
此外,在所述第1及第2实施方式中,表示了将字线WL捆扎成2个体系或3个体系的例子,但并不限定于此,也可捆扎成4个体系以上。另外,即便在捆扎成3个体系的情况下,捆扎方式也为任意。由此,提高向各存储单元构造体MAT施加电位时的自由度,且能够实现多种驱动。其结果,不会使驱动方法过度复杂或使驱动速度降低,从而能够控制存储单元构造体MAT间产生的应力。
(第3实施方式)
接下来,对第3实施方式进行说明。
本实施方式是存储装置的制造方法的实施方式。在本实施方式中制造的存储装置与所述第1及第2实施方式的存储装置本质上相同,但也存在若干不同的部分。例如,在本实施方式中,在最下层形成字线WL,且由2层位线BL及其之间的字线WL形成存储单元构造体MAT。
图13A~图17B是表示本实施方式的存储装置的制造方法的剖视图。
图13A及图13B表示相同的工艺,图13A表示XZ剖面,图13B表示YZ剖面。关于图14A~图17B也相同。
首先,如图13A及图13B所示,准备硅衬底11。然后,在硅衬底11的上层部分及上表面上形成驱动电路13。接下来,以填埋驱动电路13的方式,在硅衬底11上形成层间绝缘膜12。
接下来,在层间绝缘膜12上,使例如氮化钨(WN)、氮化钛或钛堆积,形成势垒金属层20。接下来,使例如钨(W)堆积,形成最下层的字线WL。
接下来,形成势垒金属层21。然后,使例如氮化钛硅(TiSiN)或氮化钽硅(TaSiN)堆积,形成高电阻层22。接着,使例如硅(Si)或氧化硅(SiO)堆积,形成离子移动层23。接下来,使例如银(Ag)堆积,形成金属层24。然后,使例如氮化钨(WN)、氮化钛或钛堆积,形成势垒金属层25。接下来,使例如钨堆积,形成电极膜28。接下来,在整面上使例如氮化硅较薄地堆积,而形成衬膜30。
接下来,利用光刻法及RIE(Reactive Ion Etching:反应性离子腐蚀)法将势垒金属层20至衬膜30的积层体分断成在Y方向上延伸的直线和空间状。接下来,使层间绝缘膜29堆积,而将电极膜28作为终止层实施CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学机械研磨)等平坦化处理。
接下来,如图14A及图14B所示,使势垒金属层27、主体部26及势垒金属层27堆积,形成下层侧的位线BL。接下来,形成层间绝缘膜29。接下来,使势垒金属层27及主体部26堆积,形成上层侧的位线BL。接下来,依次形成势垒金属层25、金属层24、离子移动层23、势垒金属层20、高电阻层22、势垒金属层20、电极膜28。
接下来,如图15A及图15B所示,利用光刻法及RIE法,将势垒金属层21至上层电极膜28的积层体分断成在X方向上延伸的直线和空间状。由此,势垒金属层21至下层电极膜28的积层体沿着X方向及Y方向被分断成矩阵状,成为大致四角柱状的电阻变化构件RC。另外,将下层位线BL至上层电极膜28的积层体加工成在X方向上延伸的直线和空间形状。此外,最下层的字线WL保持在Y方向上延伸的直线和空间形状。
接下来,如图16A及图16B所示,在整体上形成衬膜30,且由层间绝缘膜29填埋。
接下来,如图17A及图17B所示,将上层的电极膜28作为终止层实施CMP等平坦化处理。接下来,形成金属势垒层27及主体部26。由此,形成上层字线WL。接下来,形成层间绝缘膜29。
接下来,利用光刻法及RIE法,将上层位线BL上的势垒金属层21至最上层的层间绝缘膜29的积层体加工成在Y方向上延伸的直线和空间状。由此,势垒金属层21至上层电极膜28的积层体沿着X方向及Y方向被分断成矩阵状而成为电阻变化构件RC。另外,上层字线WL加工成在Y方向上延伸的直线和空间状。
以后,同样地,通过反复实施构成电阻变化构件RC的各膜的成膜、构成2层位线BL的各膜的成膜、在X方向上延伸的直线和空间的加工、构成电阻变化构件RC的各膜的成膜、构成字线WL的各膜的成膜、在Y方向上延伸的直线和空间的加工而制造本实施方式的存储装置。
根据本实施方式,能够有效地制造如所述第1及第2实施方式中说明的存储装置。
根据以上说明的实施方式,能够实现动作稳定的存储装置。
已对本发明的若干实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而提出,并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其他多种方式实施,可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变化包含在发明的范围或主旨中,并且包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

Claims (19)

1.一种存储装置,其特征在于具备:
第1配线,在第1方向上延伸;
第2配线,在相对于所述第1方向交叉的第2方向上延伸,且配置于所述第1配线的相对于所述第1方向及所述第2方向交叉的第3方向侧;
第1电阻变化构件,连接于所述第1配线与所述第2配线之间;
第3配线,在所述第1方向上延伸,且配置于所述第2配线的所述第3方向侧;
第2电阻变化构件,连接于所述第2配线与所述第3配线之间;
第4配线,在所述第1方向上延伸并与所述第3配线绝缘,且配置于所述第3配线的所述第3方向侧;
第5配线,在所述第2方向上延伸,且配置于所述第4配线的所述第3方向侧;及
第3电阻变化构件,连接于所述第4配线与所述第5配线之间。
2.根据权利要求1所述的存储装置,其特征在于:所述第1配线的端部连接于所述第4配线的端部。
3.根据权利要求1所述的存储装置,其特征在于还具备:
第6配线,在所述第1方向上延伸,且配置于所述第5配线的所述第3方向侧;及
第4电阻变化构件,连接于所述第5配线与所述第6配线之间。
4.根据权利要求3所述的存储装置,其特征在于:所述第3配线的端部连接于所述第6配线的端部。
5.根据权利要求3所述的存储装置,其特征在于还具备:
第7配线,在所述第1方向上延伸并与所述第6配线绝缘,且配置于所述第6配线的所述第3方向侧;
第8配线,在所述第2方向上延伸,且配置于所述第7配线的所述第3方向侧;
第9配线,在所述第1方向上延伸,且配置于所述第8配线的所述第3方向侧;
第5电阻变化构件,连接于所述第7配线与所述第8配线之间;及
第6电阻变化构件,连接于所述第8配线与所述第9配线之间。
6.根据权利要求5所述的存储装置,其特征在于:
所述第1配线的端部连接于所述第4配线的端部;
所述第3配线的端部连接于所述第7配线的端部;且
所述第6配线的端部连接于所述第9配线的端部。
7.根据权利要求6所述的存储装置,其特征在于还具备:驱动电路,向所述第3配线及所述第7配线施加第1电位,向所述第2配线及所述第8配线施加第2电位。
8.根据权利要求7所述的存储装置,其特征在于:所述驱动电路向所述第4配线、所述第5配线及所述第6配线,施加所述第1电位与所述第2电位间的第3电位。
9.根据权利要求8所述的存储装置,其特征在于:所述驱动电路向所述第1配线及所述第9配线施加所述第3电位。
10.根据权利要求1所述的存储装置,其特征在于:
所述第1电阻变化构件具有:
金属层,包含金属;及
离子移动层,能够供所述金属离子移动,且电阻率高于所述金属层的电阻率。
11.根据权利要求10所述的存储装置,其特征在于:
所述金属是从包含金、银、铜、铂、钯、钛、铁、铬、钴、镍、铝、铟、碲、钠、及钙的群选择的1种以上的金属。
12.根据权利要求10所述的存储装置,其特征在于:
所述离子移动层是从包含硅、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、硫化硅、氯化硅、氧化铪、氮化铪、硅酸铪化合物、氧化锆、氮化锆、硅酸锆化合物、氧化铝、氮化铝、硅酸铝化合物、氧化钛、氮化钛、及硅酸钛化合物的群选择的1种以上的材料。
13.根据权利要求10所述的存储装置,其特征在于:
所述第1电阻变化构件进而具有高电阻层,所述高电阻层与所述金属层及所述离子移动层串联地连接,且电阻率高于所述第1配线的电阻率。
14.根据权利要求1所述的存储装置,其特征在于:
所述第1电阻变化构件及所述第2电阻变化构件分别具有:
金属层,包含金属;及
离子移动层,能够供所述金属离子移动,且电阻率高于所述金属层的电阻率;且
所述第1电阻变化构件中的所述金属层及所述离子移动层的沿着所述第3方向的排列顺序相对于所述第2电阻变化构件中的所述金属层及所述离子移动层的沿着所述第3方向的排列顺序相反。
15.一种存储装置,其特征在于具备沿着第1方向排列的多个存储单元构造体,且
各所述存储单元构造体具有:
第1配线层;
第2配线层,配置于所述第1配线层的所述第1方向侧;
第3配线层,配置于所述第1配线层与所述第2配线层之间;
第1电阻变化构件层,配置于所述第1配线层与所述第3配线层之间;
第2电阻变化构件层,配置于所述第2配线层与所述第3配线层之间;且
所述第1配线层具有在相对于所述第1方向交叉的第2方向上延伸的多条第1配线,
所述第2配线层具有在所述第2方向上延伸的多条第2配线,
所述第3配线层具有在相对于包含所述第1方向及所述第2方向的平面交叉的第3方向上延伸的多条第3配线,
所述第1电阻变化构件层具有连接于各所述第1配线与各所述第3配线之间的第1电阻变化构件,
所述第2电阻变化构件层具有连接于各所述第2配线与各所述第3配线之间的第2电阻变化构件。
16.根据权利要求15所述的存储装置,其特征在于:各所述存储单元构造体的所述第1配线彼此相互连接,且
各所述存储单元构造体的所述第2配线彼此相互连接。
17.根据权利要求15所述的存储装置,其特征在于:第1所述存储单元构造体的所述第1配线、与配置于所述第1存储单元构造体附近的第2所述存储单元构造体的所述第2配线相互绝缘。
18.根据权利要求15所述的存储装置,其特征在于:
所述第1电阻变化构件及所述第2电阻变化构件分别具有:
金属层,包含金属;及
离子移动层,能够供所述金属离子移动,且电阻率高于所述金属层的电阻率;且
所述第1电阻变化构件中的所述金属层及所述离子移动层的沿着所述第1方向的排列顺序相对于所述第2电阻变化构件中的所述金属层及所述离子移动层的沿着所述第1方向的排列顺序相反。
19.根据权利要求15所述的存储装置,其特征在于还具备:驱动电路,向所有包含在1个所述存储单元构造体的所述多条第1配线、所述多条第2配线、所述多条第3配线施加相同的电位。
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