JP2009094344A - Storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細化に適した量産性の高い記憶装置に関する。 The present invention relates to a storage device with high mass productivity suitable for miniaturization.
近年、いわゆる抵抗変化素子をメモリとして利用することが提案されている。このような抵抗変化素子は、主として金属酸化物材料により構成される薄膜を有し、この薄膜に電気パルスを印加すると、その抵抗値が変化し、かつ、その変化した抵抗値が保持される。この薄膜の高抵抗状態と低抵抗状態を、それぞれ、例えば2値データの“1”と“0”に対応させると、2値データを記憶することができる。印加される電気パルスによる電界の大きさや電流密度は、薄膜の物理的な状態を変化させるには十分で、かつ、薄膜を破壊しない程度であればよく、また、電気パルスを複数回印加してもよい。 In recent years, it has been proposed to use a so-called variable resistance element as a memory. Such a resistance change element has a thin film mainly composed of a metal oxide material. When an electric pulse is applied to the thin film, its resistance value changes and the changed resistance value is maintained. When the high resistance state and the low resistance state of the thin film are associated with, for example, “1” and “0” of binary data, binary data can be stored. The magnitude and current density of the electric field due to the applied electric pulse need only be sufficient to change the physical state of the thin film and do not destroy the thin film. Also good.
このような抵抗変化素子を用いた記憶装置として、クロスポイント型のメモリ構造の上下の配線の交点部にメモリプラグが形成されて、このメモリプラグ内にバイポーラ特性を有する抵抗変化膜とダイオードを組み合わせて積層方向に形成し、高集積化とクロストークを抑制した記憶装置の構造が示されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1で示されたメモリ構造は、1つのコンタクトホールの中に電流抑制素子と抵抗変化膜からなる記憶装置とを積層するもので、少なくとも6層の異なる材料の層を積層して形成する必要があるが、このような複雑な積層構造の製造は簡単ではなく、所謂プロセスルールが100nm未満となるような微細なプロセスでは、かなり困難な構造形成となる。また、電流抑制素子はコンタクトホール内で形成されるので、電流抑制素子の電流容量がコンタクトホールの直径で決まってしまい、電流抑制素子の単位面積あたりの許容電流量が十分大きくなければ、抵抗変化素子を安定的に動作させるために必要な電流を確保することが難しいという課題も生じる。
However, the memory structure disclosed in
本発明は、上記課題を解決するものであり、抵抗変化膜を含む抵抗変化素子と電流抑制層を含む電流抑制素子とを直列に接続する記憶装置を構成するときに、抵抗変化膜と電流抑制層とを接続するコンタクトホールの中に抵抗変化素子の電極層と電流抑制素子の電極層を自己整合的に接続する構造を形成することにより、高集積化ができて量産性に富み高信頼性の記憶装置を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described problem, and when configuring a memory device in which a resistance change element including a resistance change film and a current suppression element including a current suppression layer are connected in series, the resistance change film and the current suppression are configured. By forming a structure in which the electrode layer of the resistance change element and the electrode layer of the current suppressing element are connected in a self-aligned manner in the contact hole that connects the layers, high integration can be achieved, and mass production is high and high reliability. It is an object to provide a storage device.
上記目的を達成するために、本発明の記憶装置は、基板と、前記基板上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜を貫通して形成された第1のコンタクトホール中に各々の少なくとも一部が形成された抵抗変化素子と電流抑制素子と、を有する記憶装置であって、前記抵抗変化素子は抵抗変化膜を有し、前記第1のコンタクトホールの上部または下部に配置され、前記電流抑制素子は電流抑制層を有し、前記電流抑制層は前記第1のコンタクトホールの下部または上部で、かつ前記抵抗変化膜に対向する位置に配置され、前記抵抗変化膜と前記電流抑制層とは前記第1のコンタクトホールの中に形成されたプラグにより電気的に接続されており、前記プラグ中の導電層は前記抵抗変化素子および前記電流抑制素子の一部を構成する。このような構成とすることにより、高集積化された電気特性のばらつきが少ない高信頼性の記憶装置を有する記憶装置が実現できる。そして、クロストークを防止し、大きい電流容量の電流抑制素子を有する記憶装置が実現できる。 In order to achieve the above object, a memory device according to the present invention includes a substrate, an interlayer insulating film formed on the substrate, and a first contact hole formed through the interlayer insulating film. A memory device having a resistance change element and a current suppression element formed at least in part, wherein the resistance change element has a resistance change film, and is disposed above or below the first contact hole. The current suppression element includes a current suppression layer, and the current suppression layer is disposed at a position below or above the first contact hole and facing the resistance change film, and the resistance change film and the current suppression layer The layer is electrically connected by a plug formed in the first contact hole, and the conductive layer in the plug constitutes a part of the variable resistance element and the current suppressing element. With such a structure, a highly integrated memory device including a highly reliable memory device with little variation in electrical characteristics can be realized. In addition, a storage device that prevents crosstalk and has a current suppressing element with a large current capacity can be realized.
また、プラグ中の導電層は、抵抗変化膜に隣接し抵抗変化素子を構成する第1の電極層、電流抑制層に隣接し電流抑制素子を構成する第2の電極層、第1の電極層と第2の電極層とを接続する第3の電極層の少なくとも3層からなる構成としてもよい。このような構成とすることにより、抵抗変化素子と電流抑制素子とが直列に接続された記憶装置において、さらに高集積化に適した接続の構造を実現することができる。そして、このような構造とすることにより、第1のコンタクトホール中の抵抗変化素子の電極および電流抑制素子の電極の電極材料をそれぞれ独立に選択することができる。 The conductive layer in the plug includes a first electrode layer adjacent to the resistance change film and constituting the resistance change element, a second electrode layer adjacent to the current suppression layer and constituting the current suppression element, and the first electrode layer. It is good also as a structure which consists of at least three layers of the 3rd electrode layer which connects 2nd electrode layer. With such a configuration, in the memory device in which the variable resistance element and the current suppressing element are connected in series, a connection structure suitable for higher integration can be realized. And by setting it as such a structure, the electrode material of the electrode of the resistance change element in the 1st contact hole and the electrode of a current suppression element can be selected independently, respectively.
また、プラグは、第1の層間絶縁膜にマトリクス状に複数個形成され、プラグの上部または下部に形成された抵抗変化層に接続されるストライプ状の第1の配線と、プラグの下部または上部に形成された電流抑制層に接続されるストライプ状の第2の配線と、をさらに備え、第1の配線と第2の配線とは交差するように配置され、マトリクス状に形成されたプラグを介して前記第1の配線と前記第2の配線とが接続されている構成としてもよい。このような構成とすることにより、クロスポイント型の記憶装置は、所謂プロセスルールが100nm未満となるような微細プロセスと親和性がある量産プロセスにより高集積化して製作することができる。 A plurality of plugs are formed in a matrix in the first interlayer insulating film, and the stripe-shaped first wiring connected to the resistance change layer formed on the upper or lower portion of the plug, and the lower or upper portion of the plug. And a stripe-shaped second wiring connected to the current suppression layer formed on the first wiring and the second wiring. The first wiring and the second wiring are arranged so as to intersect with each other, and plugs formed in a matrix are arranged. The first wiring and the second wiring may be connected via each other. With such a configuration, a cross-point type storage device can be manufactured with high integration by a mass production process having affinity with a fine process in which a so-called process rule is less than 100 nm.
また、第1の電極層または前記第2の電極層は、前記第1のコンタクトホールの底面を少なくとも覆い、前記第1のコンタクトホールの側面の上部を覆わない構成としてもよい。このような構成とすることにより、プラグ中の導電層の構造はさらに量産しやすく製造することができ、導電層を構成する電極層間の電気的な接続や導電層と抵抗変化膜または電流抑制層との電気的な接続もさらに良くすることができる。 Further, the first electrode layer or the second electrode layer may cover at least the bottom surface of the first contact hole and may not cover the upper part of the side surface of the first contact hole. By adopting such a configuration, the structure of the conductive layer in the plug can be manufactured more easily, and the electrical connection between the electrode layers constituting the conductive layer, the conductive layer and the resistance change film, or the current suppressing layer can be achieved. The electrical connection with can be further improved.
また、第2の電極層または第1の電極層は、第1のコンタクトホールの上面および側面の上部を覆って第1のコンタクトホール内に形成されている構成としてもよい。このような構成とすることにより、プラグ中の導電層の構造はさらに量産しやすく製造することができ、導電層を構成する電極層間の電気的な接続や導電層と抵抗変化膜または電流抑制層との電気的な接続もさらに良くすることができる。 Further, the second electrode layer or the first electrode layer may be formed in the first contact hole so as to cover the upper surface of the first contact hole and the upper part of the side surface. By adopting such a configuration, the structure of the conductive layer in the plug can be manufactured more easily, and the electrical connection between the electrode layers constituting the conductive layer, the conductive layer and the resistance change film, or the current suppressing layer can be achieved. The electrical connection with can be further improved.
また、第3の電極層は、第1のコンタクトホール中において、第1の電極層および第2の電極層に周囲を取り囲まれている構成としてもよい。このような構成とすることにより、第3の電極層として、さらに導電性に富む材料を選択して使用することもできる。 The third electrode layer may have a configuration in which the first electrode layer and the second electrode layer are surrounded by the first contact hole. By adopting such a configuration, a material having higher conductivity can be selected and used as the third electrode layer.
また、第3の電極層は凸部を有する形状に形成され、凸部は第1の電極層または第2の電極層の凹部に嵌め込まれている構成としてもよい。このような構成とすることにより、電極層間の電気的な接続をさらに良くすることができる。 Further, the third electrode layer may be formed in a shape having a convex portion, and the convex portion may be fitted into the concave portion of the first electrode layer or the second electrode layer. With such a configuration, electrical connection between the electrode layers can be further improved.
また、電流抑制素子は、MIMダイオード、MSMダイオード、あるいはバリスタである構成としてもよい。このような構成とすることにより、異なる極性の電気パルスを印加することによってデータを書き込む抵抗変化素子においてもクロストークが容易に防止できることに加えて、抵抗変化素子には十分な電流が印加できる構成とすることができる。 The current suppressing element may be a MIM diode, an MSM diode, or a varistor. With this configuration, crosstalk can be easily prevented even in a resistance change element that writes data by applying electric pulses of different polarities, and a sufficient current can be applied to the resistance change element. It can be.
本発明の記憶装置は、抵抗変化膜を含む抵抗変化素子と電流抑制層を含む電流抑制素子とを直列に接続する記憶装置を構成するときに、抵抗変化膜と電流抑制層とを接続するコンタクトホールの中に抵抗変化素子の電極層と電流抑制素子の電極層を自己整合的に接続する構造を形成する。このような構成とすることにより、コンパクトに抵抗変化素子と電流抑制素子とが直列に接続することができるので、高集積化ができて量産性に富んだ高信頼性の記憶装置が実現できる。また、平坦な抵抗変化膜と平坦な電流抑制層とを接続するので、電気的な特性が揃ったばらつきの少ない記憶装置が実現できる。 The memory device of the present invention has a contact for connecting a resistance change film and a current suppression layer when a memory device in which a resistance change element including a resistance change film and a current suppression element including a current suppression layer are connected in series is configured. A structure in which the electrode layer of the resistance change element and the electrode layer of the current suppressing element are connected in a self-aligned manner is formed in the hole. With such a configuration, the variable resistance element and the current suppressing element can be connected in series in a compact manner, so that a highly reliable memory device that can be highly integrated and is mass-productive can be realized. In addition, since the flat variable resistance film and the flat current suppression layer are connected, a memory device with uniform electrical characteristics and less variation can be realized.
以下、本発明の実施の形態に係る記憶装置とその製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、図面で同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合もある。 Hereinafter, a storage device and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, what attached | subjected the same code | symbol in drawing may abbreviate | omit description.
(第1の実施の形態)
図1から図9は、本発明の第1の実施の形態を示す図である。図1は、本発明の第1の実施の形態に係る記憶装置10、15、20の概略構成図を示す。図1(a)および(b)は記憶装置10、15の構成を示す概略断面図である。図1(c)は図1(a)の導電層が3層からなる記憶装置20の構成を示す概略断面図である。
(First embodiment)
1 to 9 are diagrams showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of
図1(a)において、記憶装置10は、抵抗変化膜11を含む抵抗変化素子12と電流抑制層13を含む電流抑制素子14とが直列に接続されている。そして、抵抗変化膜11は、第1の層間絶縁膜16を貫通して形成された第1のコンタクトホール17の下部に配置され、電流抑制層13は第1のコンタクトホール17の上部で、かつ抵抗変化膜11に対向する位置に配置されている。そして、抵抗変化膜11と電流抑制層13とは第1のコンタクトホール17の中に形成されたプラグ18により電気的に接続されており、プラグ18中の導電層19は抵抗変化素子12および電流抑制素子14の一部を構成している。なお、図1(a)に示すように抵抗変化素子12は、基板21上に形成された第1の配線22および導電層19が抵抗変化膜11の下部と上部に配置された構成からなり、電流抑制素子14は、第1の層間絶縁膜16および電流抑制層13の上部に形成された第2の配線23と導電層19とが電流抑制層13の上部と下部に配置された構成からなる。
1A, in the
また、図1(b)の記憶装置15は、抵抗変化膜11を含む抵抗変化素子24と電流抑制層13を含む電流抑制素子25とが直列に接続されている。そして、抵抗変化膜11は、第1の層間絶縁膜16を貫通して形成された第1のコンタクトホール17の上部に配置され、電流抑制層13は第1のコンタクトホール17の下部で、かつ抵抗変化膜11に対向する位置に配置されている。そして、抵抗変化膜24と電流抑制層25とは第1のコンタクトホール17の中に形成されたプラグ18により電気的に接続されており、プラグ18中の導電層19は抵抗変化素子24および電流抑制素子25の一部を構成している。なお、図1(b)に示すように電流抑制素子25は、基板21上に形成された第1の配線22および導電層19が電流抑制層13の下部と上部に配置された構成からなり、抵抗変化素子24は、第1の層間絶縁膜16および抵抗変化膜11の上部に形成された第2の配線23と導電層19とが抵抗変化膜11の上部と下部に配置された構成からなる。図1(a)と図1(b)とは、抵抗変化膜11と電流抑制層13の位置がプラグ18を挟んで上下配置が入れ替わった構造となっており、同じ特性および機能の記憶装置を実現している。
1B includes a
このような構成とすることにより、高集積化された電気特性のばらつきが少ない高信頼性の記憶装置を有する記憶装置が実現できる。そして、記憶装置間のクロストークを防止し、大きい電流容量の電流抑制素子を有する記憶装置が実現できる。この作用効果については、以下に述べる実施形態の説明において、詳述する。さらに、図1(c)に示すようにプラグを複数の積層構造にて実現することもできる。プラグ18中の導電層19は、抵抗変化膜11に隣接し抵抗変化素子12を構成する第1の電極層26、電流抑制層13に隣接し電流抑制素子14を構成する第2の電極層27および第1の電極層26と第2の電極層27とを接続する第3の電極層28の少なくとも3層からなる構成となっている。この記憶装置20は、記憶装置としてマトリクス状に高集積化しやすい構成としている。すなわち、第1の配線22は、第2の層間絶縁膜29に同じ高さまで周囲を取り囲まれ、第2の配線23は電流抑制層13の上部に形成されて、電流抑制層13とともに第3の層間絶縁膜31に覆われている。
With such a structure, a highly integrated memory device including a highly reliable memory device with little variation in electrical characteristics can be realized. In addition, it is possible to realize a memory device that prevents crosstalk between the memory devices and has a current suppressing element with a large current capacity. This effect will be described in detail in the description of the embodiment described below. Furthermore, as shown in FIG. 1C, the plug can be realized by a plurality of laminated structures. The
このような構成とすることにより、抵抗変化素子と電流抑制素子とが直列に接続された記憶装置において、さらに高集積化に適した接続の構造を実現することができる。そして、このような構造とすることにより、第1のコンタクトホール中の抵抗変化素子の電極および電流抑制素子の電極の電極材料をそれぞれ独立に選択することができる。 With such a configuration, in the memory device in which the variable resistance element and the current suppressing element are connected in series, a connection structure suitable for higher integration can be realized. And by setting it as such a structure, the electrode material of the electrode of the resistance change element in the 1st contact hole and the electrode of a current suppression element can be selected independently, respectively.
図2は図1(c)で示した本実施の形態に係る記憶装置20の構成を示す模式図で、図2(a)は半導体チップ表面32から見た平面図、図2(b)は図2(a)のA−A線の断面を矢印方向に見た概略断面図、図2(c)は図2(a)のB−B線の断面を矢印方向に見た概略断面図を示す。なお、図2(c)は図1(c)と同じ構成が示されている。
2A and 2B are schematic views showing the configuration of the
図2(a)において、記憶装置20は第1の配線22と第2の配線23とに挟まれた抵抗変化素子12、プラグ18および電流抑制素子14とが積層方向に直列に配置され電気的に接続されている。
In FIG. 2A, the
また、図2(b)および(c)に示すように、記憶装置20は、半導体基板21上に第1の配線22および第1の電極26に挟まれた抵抗変化膜11を含む抵抗変化素子12と、第2の電極27および第2の配線23に挟まれた電流抑制素子13を含む電流抑制素子14が第1のコンタクトホール17のプラグ19により直列に接続された構成となっている。
As shown in FIGS. 2B and 2C, the
ここで、電流抑制素子14は、MIM(Metal−Insulator−Metal)ダイオード、MSM(Metal−Semiconductor−Metal)ダイオードまたはバリスタである構成とする。そうすると、抵抗変化素子12に異なる極性の電気パルスを印加することによってデータを書き込むような特性を有している場合においてもクロストークを容易に防止できることに加えて、抵抗変化素子12には十分な電流を印加できる構成とすることができる。そして、本実施の形態の記憶装置20は電流抑制素子14の下部電極に相当する第2の電極27よりも上部電極に相当する第2の配線23の面積を大きくする構成であるので、電流抑制素子14はさらに大きい駆動電流で抵抗変化素子12を駆動することができる。
Here, the
図3は、図2(b)および(c)に示す概略断面図の構造で作製した記憶装置20の抵抗変化素子12に電気的パルスを印加したときの抵抗値の変化を示したものである。記憶装置20の抵抗変化素子12の第1の配線22と、電流抑制素子14の第2の配線23との間に、極性が異なる2種類の電気的パルスを交互に印加すると、両配線間に印加された電圧により、抵抗変化素子12の抵抗値が図3に示すように変化する。すなわち、図3に示すように、負電圧パルス(以下、その電圧をE1とする)を印加すると抵抗値が減少して低抵抗値Raを示し、正電圧パルス(以下、その電圧をE2とする)を印加すると抵抗値が増加して高抵抗値Rbを示す。ここでは、抵抗値を変化させるために必要な電圧として、負電圧はE1、正電圧はE2として電気的パルスを印加して安定な抵抗値の書き換えを行っている。
FIG. 3 shows a change in resistance value when an electric pulse is applied to the
また、図3に示すように2つの異なる抵抗値RaまたはRbのうち、抵抗変化素子12の抵抗値のどちらか一方を情報「0」とし、もう一方を情報「1」とすると抵抗値がどちらであるかで異なる情報「0」または情報「1」を読み取ることができる。図3では大きい方の抵抗値Rbを情報「0」に、小さい方の抵抗値Raを情報「1」に割り当てている。図3に示すように、抵抗変化素子12の抵抗値がRbのときに負電圧パルスを印加すると、抵抗値Raが記録されて、抵抗変化素子12の情報は「0」から「1」に書き換えられる。また、同様に抵抗変化素子12の抵抗値がRaのときに正電圧パルスを印加すると、抵抗値Rbが記録されて、抵抗変化素子12の情報は「1」から「0」に書き換えられる。
Also, as shown in FIG. 3, when one of the two different resistance values Ra or Rb is set to information “0” and the other is set to information “1”, the resistance value is changed. Different information “0” or information “1” can be read. In FIG. 3, the larger resistance value Rb is assigned to information “0”, and the smaller resistance value Ra is assigned to information “1”. As shown in FIG. 3, when a negative voltage pulse is applied when the resistance value of the
この情報を読み取るときには、抵抗変化素子12の抵抗値を変化させるときに印加する電気的パルスよりも振幅の小さい再生電圧E3を印加して、図4に示す抵抗値と対応した出力電流値が、読み取られる。この出力電流値IaまたはIbの値が抵抗値RaまたはRbに対応しているので、図4に示すように情報「0」または情報「1」が読み取られる。このようにして、記憶装置20が動作する。
When this information is read, the reproduction voltage E3 having a smaller amplitude than the electric pulse applied when changing the resistance value of the
なお、図3および図4は、負電圧パルスを印加すると抵抗値が減少し、かつ、正電圧パルスを印加すると抵抗値が増加する特性を有する抵抗変化素子を用いた場合を例として示したものである。以降も、負電圧パルスを印加すると抵抗値が減少し、かつ、正電圧パルスを印加すると抵抗値が増加する特性を有する抵抗変化素子を用いた場合を例として実施の形態を説明するが、抵抗変化素子として正電圧パルスを印加すると抵抗値が減少し、かつ、負電圧パルスを印加すると抵抗値が増加する特性を有するものを用いた場合でも、記載の操作は(抵抗変化素子に関する記載における、大小関係および/あるいは正負関係を適宜修正することにより)同様に成立することを付記しておく。 3 and 4 show, as an example, the case of using a resistance change element having a characteristic that the resistance value decreases when a negative voltage pulse is applied and the resistance value increases when a positive voltage pulse is applied. It is. In the following, the embodiment will be described by taking as an example the case of using a variable resistance element having a characteristic that the resistance value decreases when a negative voltage pulse is applied and the resistance value increases when a positive voltage pulse is applied. Even when a device having a characteristic that the resistance value decreases when a positive voltage pulse is applied as a change element and the resistance value increases when a negative voltage pulse is applied is used, the described operation (in the description about the resistance change element, It should be noted that the same holds true (by appropriately modifying the magnitude relationship and / or the positive / negative relationship).
図5は電流抑制素子14の電流−電圧特性(I−V特性)を模式的に示したもので、電流抑制素子14をMIMダイオード、MSMダイオードまたはバリスタで構成した場合、その電流−電圧特性は図5のようなものとなる。すなわち、正負ともに大きい電圧が印加されたときには電流抑制素子14は比較的低抵抗となり、VHやVLを超えない小さい電圧が印加されたときには電流抑制素子14は比較的高抵抗となる。特に、MSMダイオードは半導体を金属間に挟んだ構造の為、大電流を流すことは可能であり(従って、流すことが可能な電流のレンジを大きくとることができ)、また、その特性は金属と金属に隣接する半導体との間に形成される電位障壁に起因するが、特にアモルファス半導体を使用する場合は半導体の構造に起因する特性バラツキは原理的に発生しないと考えられるため、微細化時の動作特性バラつきもなく、電流抑制素子としてより好ましいと考えられる。
FIG. 5 schematically shows current-voltage characteristics (IV characteristics) of the
本実施の形態の記憶装置20は、抵抗変化素子12と電流抑制素子14が直列に接続された構成で電圧が印加される。このような構成にすると、再生電圧E3が印加される場合には、電流抑制素子14は高抵抗であるので、再生電圧E3は電流抑制素子14に比較的多く分圧して印加される。一方、抵抗値を書き換える大きい正電圧E2や負電圧E1が印加される場合には、電流抑制素子14は低抵抗であるので、正電圧E2や負電圧E1は抵抗変化素子12に比較的多く分圧して印加される。したがって、抵抗値を書き換えるときは、適切な大きさの電圧を記憶装置に印加することにより書き換えることができる。また、抵抗値を読み取るときの再生電圧E3を記憶装置20に印加するときには、抵抗変化素子12には比較的小さい分圧が印加されるので、ノイズ等が再生電圧E3に重畳されても誤って抵抗値を書き換えることなく、安全に抵抗値を読み取ることができる。
In the
図6および図7は本実施の形態に係るクロスポイント型の記憶装置30の概略構成図を示す。図6は記憶装置30の構成を半導体チップ表面33から見た概略構成図である。ここでは、例えば、8本の第1の配線34(34a、34b、34c、34d、34e、34f、34g、34h)と8本の第2の配線35(35a、35b、35c、35d、35e、35f、35g、35h)とが示されている。そして、これらが交差したところに抵抗変化素子(図示せず)と電流抑制素子(図示せず)とがプラグ18により直列に接続されて、第1の配線34と第2の配線35とに挟まれて配置されて記憶装置Eを構成する。そして、全体としてマトリックス状の記憶装置Eが複数構成されることとなる。なお、第1の配線34と第2の配線35とに挟まれて抵抗変化膜11および電流抑制層13が図6に示すようにシート状の形態で挟まれている。
6 and 7 are schematic configuration diagrams of the cross-point
図7(a)は、図6の記憶装置30をC−C線の断面で矢印方向に見た概略断面図、図7(b)は、同じく図6の記憶装置30をD−D線の断面で矢印方向に見た概略断面図を示す。なお、図7(a)および(b)で示した破線で囲まれた領域の中に、図2(b)および(c)で示した記憶装置20と同様の構成からなる記憶装置30の記憶装置Eを示す。
7A is a schematic cross-sectional view of the
図7(a)および(b)に示すように、プラグ18は、第1の層間絶縁膜16にマトリクス状に複数個形成され、プラグ18の下部に形成された抵抗変化膜11に接続するストライプ状の第1の配線34と、プラグ18の上部に形成された電流抑制層13に接続するストライプ状の第2の配線35と、をさらに備えて記憶装置30が構成されている。そして、第1の配線34と第2の配線35とが、マトリクス状に形成されたプラグ18を介して交差する形状に配置されている。なお、このときに抵抗変化膜11と電流抑制層13とがプラグ18を挟んで上部と下部とに配置されているが、この位置関係が入れ替わった構成で本実施の形態の記憶装置を構成してもよい。また、同様に第1の配線34と第2の配線35との位置関係も入れ替わった構成で本実施の形態の記憶装置を構成してもよい。
As shown in FIGS. 7A and 7B, a plurality of
このような構成とすることにより、クロスポイント型の記憶装置は、所謂プロセスルールが100nm未満の微細なプロセスと親和性がある量産プロセスにより高集積化して製作することができる。 With such a structure, a cross-point type storage device can be manufactured with high integration by a mass production process having a so-called process rule that is compatible with a fine process of less than 100 nm.
また、記憶装置30は、情報の書き込み、読み出しを行う電圧を印加する第1の配線34と第2の配線35の間に抵抗変化素子12と電流抑制素子14とが直列に接続されていることにより、隣接する記憶装置によるクロストークによる誤動作を防止し、安定した動作の記憶装置を実現する。
In the
また、電流抑制素子14はMIMダイオード、MSMダイオードまたはバリスタである構成とする。そうすると、抵抗変化素子12が異なる極性の電気パルスを印加することによってデータを書き込むような特性を有している場合においてもクロストークが容易に防止できることに加えて、抵抗変化素子12には十分な電流が印加できる構成とすることができる。
The
また、このときに、ノイズ電圧が電源ラインを介して印加電圧に付加されても、ほとんど電流抑制素子14で吸収されるので、抵抗変化素子12の抵抗値を誤って書き換えるなどの誤動作がほとんど生じないようにすることができる。
At this time, even if the noise voltage is added to the applied voltage via the power supply line, it is almost absorbed by the current suppressing
また、記憶装置30は、第1の電極層26と第2の電極層27が第1のコンタクトホール17の中に自己整合的に形成され、その結果として直列に接続された抵抗変化素子12と電流抑制素子14とが積層方向に形成される。このことから、メモリ素子の高集積化のプロセスに適した素子構造をもつ記憶装置30を実現することができる。
In the
また、第1の電極層26と第2の電極層27が第1のコンタクトホール17の中に形成されることにより、抵抗変化素子の第1の電極層および電流抑制素子の第2の電極層とが第1のコンタクトホールのプラグと共有されている。したがって、電極層を形成するフォトマスク工程およびエッチング工程の工程数を削減することができ、工程を簡略化できる。
In addition, the
次に、本実施の形態による記憶装置の製造方法の例として、記憶装置20の製造方法について、図8および図9を用いて順にプロセスフローを説明する。
Next, as an example of the method for manufacturing the storage device according to the present embodiment, the process flow of the method for manufacturing the
本実施の形態に係る記憶装置20の製造方法は、基板21上に第1の配線22を形成する工程と、第1の配線22を覆い、基板21上に第2の層間絶縁膜29を形成したのち、第2の層間絶縁膜29を第1の配線22が露出するまで除去して第1の配線22の上面の高さに平坦化する工程と、平坦化工程ののちに第1の配線22および第2の層間絶縁膜29上に抵抗変化膜11を形成する工程とを含む。そして、抵抗変化膜11を覆い、第2の層間絶縁膜29および第1の配線22上に第1の層間絶縁膜16を形成する工程と、第1の層間絶縁膜16を貫通して第1の配線22上の抵抗変化膜11の上の第1のコンタクトホール17の中に導電層19からなるプラグ18を形成するプラグ形成工程と、プラグ18を覆う電流抑制層13および電流抑制層13上に第2の配線層を形成する工程と、を含んでいる。そして、第2の配線層の一部をストライプ状に除去してプラグ18上の電流抑制層13上に第1の配線22と直交するストライプ状の第2の配線23を形成する工程と、を含み、導電層19が抵抗変化素子12および電流抑制素子14の一部を構成することにより、抵抗変化素子12および電流抑制素子14が直列に接続されて形成されている。このように構成される製造方法について順にプロセスフローを説明する。
In the method for manufacturing the
図8(a)に示すように、基板21上に第1の配線22となるAl材料等の導電性材料を蒸着法とエッチング法によりストライプ状に形成する。なお、配線の材料としてAl以外の金属材料、例えばCu、Ti、W、Pt、Ir、Cr、Ni、Nb等の金属やこれらの混合物(合金)、あるいはTiN、TiW、TaN、TaSi2、TaSiN、TiAlN、NbN、WN、RuO2、In2O3、SnO2、IrO2等の導電性を有する化合物や、又はこれらの積層構造物を使用することができるが、もちろん、これらに限定されるものではない。なお、配線材料の堆積方法としてスパッタ法やその他の方法を使用してもよい。そして、図8(b)に示すように、第2の層間絶縁膜29をCVD法等により基板21と第1の配線22とを覆うように形成する。
As shown in FIG. 8A, a conductive material such as an Al material to be the
そして、図8(c)に示すように、第1の配線22の上面の高さまで第1の配線22が露出するように、例えばCMP(化学的機械的研磨)技術により第2の層間絶縁膜29を除去して平坦化し、第1の配線22の間を埋め込むように第2の層間絶縁膜29を形成する。そののちに図8(d)に示すように、第1の配線22と第2の層間絶縁膜29上に抵抗変化膜11となる材料をスパッタ法等により堆積し、エッチング法により必要な領域だけ残して抵抗変化膜11を形成する。このように平坦化された面上に抵抗変化膜11を形成することにより、ばらつきのない安定した特性の抵抗変化膜11を形成することができる。ここで、抵抗変化膜11を構成する抵抗変化材料としては、ペロブスカイト型遷移金属酸化物や典型金属又は遷移金属の酸化物等を用いることができる。具体的には、Pr(1−x)CaxMnO3(0<x<1)、TiO2、NiOx(x>0)、CuxO(x>0)等やこれらの置換体、又はこれらの混合物や積層構造物が挙げられるが、もちろん、これらに限定されるものではない。
Then, as shown in FIG. 8C, the second interlayer insulating film is formed by, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) technique so that the
次に、図9(a)に示すように、抵抗変化膜11を覆い、第2の層間絶縁膜29および第1の配線22上に第1の層間絶縁膜16となる、例えばSiO2などの絶縁性材料をCVD法等により堆積する。そして、図9(b)に示すように、例えば、ドライエッチング法により、抵抗変化膜11上に第1の層間絶縁膜16を貫通して第1のコンタクトホール17を形成する。
Next, as shown in FIG. 9A, the
次に、図9(c)に示すように導電層19からなるプラグ18を第1のコンタクトホール17中に形成する。このときに、プラグ18中に形成された導電層19は、抵抗変化膜11に隣接し抵抗変化素子12を構成する第1の電極層26、電流抑制層13に隣接し電流抑制素子14を構成する第2の電極層27および第1の電極層26と第2の電極層27とを接続する第3の電極層28の少なくとも3層からなるように形成する。すなわち、第1の電極層26となる導電性材料と、第1の電極層26と第2の電極層27とを電気的に接続する第3の電極層28となる導電性材料と、第2の電極層27となる導電性材料とを、スパッタ法により第1のコンタクトホール17の中に順次積層方向に堆積させて形成する。これら3層の電極層を形成後、CMP技術により第1の層間絶縁膜16の上面38まで、第1の層間絶縁膜16が露出するように第2電極層27を除去して、第1のコンタクトホール17の中に3層からなるプラグ18を形成する。
Next, as shown in FIG. 9C, a
そして、図9(d)に示すように、平坦化された上面38の上に電流抑制層13を構成する材料を堆積したのち、第2の配線23となるAl材料等の導電性材料を堆積する。そして、エッチング法によりプラグ18を覆う電流抑制層13および第2の配線23をパターニングして図9(d)のように形成する。さらに、電流抑制層13および第2の配線23を覆い、第1の層間絶縁膜16の上に保護膜として第3の層間絶縁膜31が、CVD法などにより形成される。このようにして、記憶装置20が形成される。ここで、電流抑制層13を構成する材料としては、GaN等の化合物半導体や、Al2O3、SiO2、Ta2O5等の酸化物や、ZnO系バリスタ(ZnOにBi2O3、Sb2O3、CoO、MnO、Cr2O3、SrO、BaO、Pr2O3等を添加したもの)や、SiNx(x>0)等の窒化物や、接合を形成したa−Siや、又は有機物等が挙げられる。もちろん、これに限定されるものではなく、隣接する電極との接合において、印加される電圧の絶対値が増加するに連れてその抵抗値が減少するような非線形の電圧−電流特性を示すものであればよい。
Then, as shown in FIG. 9D, after depositing a material constituting the
このようにプラグを3層からなる構成とすることにより、抵抗変化素子と電流抑制素子とが直列に接続された記憶装置において、さらに高集積化に適した接続の構造を実現することができる。そして、このような構造とすることにより、第1のコンタクトホール中の抵抗変化素子の電極および電流抑制素子の電極の電極材料をそれぞれ独立に選択することができる。 In this manner, by configuring the plug to have three layers, it is possible to realize a connection structure suitable for higher integration in the memory device in which the variable resistance element and the current suppressing element are connected in series. And by setting it as such a structure, the electrode material of the electrode of the resistance change element in the 1st contact hole and the electrode of a current suppression element can be selected independently, respectively.
また、このような製造方法の構成とすることにより、高集積化された電気特性のばらつきが少ない高信頼性の記憶装置を有する記憶装置が実現できる。そして、クロストークを防止し、大きい電流容量の電流抑制素子を有する記憶装置が実現できる。また、所謂プロセスルールが100nm未満であるような微細なプロセスでも製造が容易で工程を簡略化して製造できる製造方法であり、半導体のプロセスルールと親和性に富む製造方法を実現することができる。 Further, with such a structure of the manufacturing method, a highly integrated memory device including a highly reliable memory device with little variation in electrical characteristics can be realized. In addition, a storage device that prevents crosstalk and has a current suppressing element with a large current capacity can be realized. In addition, even a fine process whose so-called process rule is less than 100 nm is easy to manufacture and can be manufactured by simplifying the process, and a manufacturing method having a high affinity with semiconductor process rules can be realized.
また、第1の電極層26と第2の電極層27とが第1のコンタクトホール17の中に自己整合的に形成され記憶装置をコンパクトに製造することができるので、本実施の形態の記憶装置の製造方法は高集積化に適している。
In addition, since the
なお、本実施の形態の記憶装置の製造方法において、上記の説明ではプラグの下部に抵抗変化膜を形成する工程およびプラグの上部に電流抑制層を形成する工程について説明したが、プラグの下部に電流抑制層を形成する工程およびプラグの上部に抵抗変化膜を形成する工程を実施しても、本実施の形態で説明した製造方法と同様の方法で記憶装置を製造することができる。 Note that in the manufacturing method of the memory device of the present embodiment, in the above description, the step of forming the resistance change film at the lower portion of the plug and the step of forming the current suppression layer at the upper portion of the plug have been described. Even if the step of forming the current suppression layer and the step of forming the resistance change film on the plug are performed, the memory device can be manufactured by a method similar to the manufacturing method described in this embodiment.
(第2の実施の形態)
図10は第2の実施の形態に係る記憶装置40の構成を示す模式図で、図10(a)は半導体チップ表面41から見た平面図、図10(b)は図10(a)のF−F線の断面を矢印方向に見た概略断面図、図10(c)は図10(a)のG−G線の断面を矢印方向に見た概略断面図を示す。
(Second Embodiment)
10A and 10B are schematic views showing the configuration of the
図10(a)において、記憶装置40は、第1の実施の形態で示した図2の記憶装置20と同様に、第1の配線22と第2の配線23とに挟まれた抵抗変化素子12、プラグ42および電流抑制素子14とが積層方向に直列に配置され電気的に接続されている。また、図10(b)および(c)に示すように、記憶装置40は、半導体基板21上に、第1の配線22および第1の電極層44に挟まれた抵抗変化膜11を含む抵抗変化素子12と、第2の電極層48および第2の配線23に挟まれた電流抑制素子14を含む電流抑制素子14が第1のコンタクトホール17のプラグ42により直列に接続された構成となっている。したがって、記憶装置40はプラグ42の導電層43の構造が記憶装置20とは異なる。
In FIG. 10A, the
図10(b)および(c)において、プラグ42の導電層43を構成する第1の電極層44は、第1のコンタクトホール17の底面45を少なくとも覆い、第1のコンタクトホール17の側面46の上部47を覆わない形状に形成されている。また、第2の電極層48は、第1のコンタクトホール17の上面49および側面46の上部47を覆って第1のコンタクトホール17内に形成されている。さらに、第3の電極層50は、第1のコンタクトホール17中において、第1の電極層44および第2の電極層48に周囲を取り囲まれているように形成されている。
10B and 10C, the
このような構成とすることにより、プラグ中の導電層の構造はさらに量産しやすく製造することができ、導電層を構成する電極層間の電気的な接続や導電層と抵抗変化膜または電流抑制層との電気的な接続もさらに良くすることができる。さらに、第3の電極層として、さらに導電性に富む材料を選択して使用することもできる。 By adopting such a configuration, the structure of the conductive layer in the plug can be manufactured more easily, and the electrical connection between the electrode layers constituting the conductive layer, the conductive layer and the resistance change film, or the current suppressing layer can be achieved. The electrical connection with can be further improved. Furthermore, as the third electrode layer, a material having higher conductivity can be selected and used.
次に、本実施の形態に係る記憶装置40の製造方法について説明する。なお、プラグを形成するプラグ工程以外の工程は第1の実施の形態の記憶装置20の製造方法を示す図8および図9で説明しており、これらの工程と同様であるので、これらについては説明を省略する。
Next, a method for manufacturing the
図11および図12は、記憶装置40のプラグを形成するプラグ形成工程についての製造方法を示す概略断面図であり、図11および図12にしたがってプラグ形成工程のプロセスフローについて説明する。
11 and 12 are schematic cross-sectional views showing a manufacturing method for the plug forming process for forming the plug of the
プラグを形成するプラグ形成工程までは、図8(a)〜(d)、図9(a)(b)と同様である。 The process up to the plug forming process for forming the plug is the same as in FIGS. 8A to 8D and FIGS. 9A and 9B.
その後、図11(a)に示すように、第1の層間絶縁膜16に形成された第1のコンタクトホール17の底面45と側面46、および第1の層間絶縁膜16の上面を覆うように、スパッタ法により第1の電極層44となる導電膜51を堆積する。そして、図11(b)に示すように第1のコンタクトホール17の中を埋めて導電膜51の上部に第3の電極層50となる導電膜52をスパッタ法により堆積して、導電膜51と導電膜52の積層構造が形成される。
After that, as shown in FIG. 11A, the
次に、図11(c)に示すように、第1のコンタクトホール17の中の導電膜51と導電膜52はそのまま埋め込まれた状態で、第1の層間絶縁膜16上に積層された導電膜51および導電膜52がCMP技術により除去される。そして、図11(d)に示すように、第1のコンタクトホール17の中に埋め込まれた導電膜51および導電膜52の上部の一部をさらにCMP技術により除去することにより、第1のコンタクトホール17の上部に凹部53を形成する。このようにして、第1の電極層44および第3の電極層50が形成される。このときに第1の電極層44の上面54の高さは、第3の電極層50の上面55の高さと同じか、または低くなるように形成される。このように形成することにより、凹部53に形成する第2の電極層48の形状と厚さを予め決めることができる。
Next, as shown in FIG. 11C, the
そして、第2の電極層48となる導電膜56が、図12(a)に示すように、第1のコンタクトホール17の凹部53を埋めて、かつ第1の層間絶縁膜16の上に堆積される。この堆積された導電膜56は、図12(b)に示すように、第1のコンタクトホール17中の第2の電極層48となる部分を残して、第1の層間絶縁膜16の上の導電膜56はCMP技術により除去される。そして、第1の層間絶縁膜17の表面および第1のコンタクトホール中に形成された第2の電極層48の上面49は平坦化され、このようにして、プラグ42は形成される。さらに、図12(b)に示すように、第1のコンタクトホール17の中の上部に形成された第2の電極層48の上に、電流抑制層13および第2の配線層57が形成される。そして、フォトリソグラフィ技術を用いてエッチングすることにより、第2の配線23が形成される。このようにして、抵抗変化素子12と電流抑制素子14とが直列に接続されて構成された記憶装置40が製造される。
Then, a
図11および図12を用いて上記に説明したように、記憶装置40のプラグ形成工程は、第1のコンタクトホール17の底面45と側面46を覆う第1の電極層44を形成する工程と、第1の層間絶縁膜16の上部を覆って第1のコンタクトホール17を埋め込んで第1の層間絶縁膜16上に第3の電極層50を形成する工程を含む。そして、第1の層間絶縁膜16上の第3の電極層50をCMP技術により第1の層間絶縁膜16の表面が露出するまで除去したのちに、第1のコンタクトホール17中の上部に埋め込まれた第1の電極層44および第3の電極層50の一部をCMP技術により除去して、第1のコンタクトホール17の上部に凹部53を形成する工程が含まれ実施される。そして、記憶装置40のプラグ形成工程は、凹部53を埋め込み第1の層間絶縁膜16上に第2の電極層48をCMP技術により第1の層間絶縁膜16の表面が露出するまで除去して平坦化する工程と、からなる。
As described above with reference to FIGS. 11 and 12, the plug forming step of the
このような構成とすることにより、プラグ中の導電層の構造はさらに量産しやすく製造することができ、導電層を構成する電極層間の電気的な接続や導電層と抵抗変化膜または電流抑制層との電気的な接続もさらに良くすることができる。また、第3の電極層として、さらに導電性に富む材料を選択して使用することもできる。 By adopting such a configuration, the structure of the conductive layer in the plug can be manufactured more easily, and the electrical connection between the electrode layers constituting the conductive layer, the conductive layer and the resistance change film, or the current suppressing layer can be achieved. The electrical connection with can be further improved. Further, as the third electrode layer, a material having higher conductivity can be selected and used.
なお、図12(c)に示す記憶装置40と比べて、抵抗変化素子12および電流抑制素子14が形成されている位置が上と下で入れ替わっていても本実施の形態で示した記憶装置の製造方法は同様に適用することができる。また、このとき、プラグの導電層を構成する第1の電極層と第2の電極層との位置関係や形状が入れ替わることになるが、上述した実施形態の製造方法と同様に適用することができる。
Note that, compared with the
(第3の実施の形態)
図13は第3の実施の形態に係る記憶装置60の構成を示す概略断面図である。本実施形態は、上述した第2の実施形態のバリエーションであり、図11(d)で凹部53を形成したのちに、記憶装置40の第3の電極層50と同じ材料の導電層を積層することにより、図13に示す凸部62を有する形状の第3の電極層61を形成することができる。したがって、記憶装置60の第3の電極層50は凸部62を有する形状に形成され、凸部62は第1の電極層44または第2の電極層48の凹部に嵌め込まれている構成となる。図13では第1の電極層44の凹部に嵌め込まれている。
(Third embodiment)
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the
このような構成とすることにより、電極層間の電気的な接続をさらに良くすることができる。 With such a configuration, electrical connection between the electrode layers can be further improved.
次に、図14および図15に、本実施の形態に係るクロスポイント型の記憶装置70の概略構成図を示す。図14は記憶装置70の構成を半導体チップ表面71から見た概略構成図である。ここでは、例えば、8本の第1の配線72(72a、72b、72c、72d、72e、72f、72g、72h)と8本の第2の配線73(73a、73b、73c、73d、73e、73f、73g、73h)とが示されている。そして、これらが交差したところに抵抗変化素子(図示せず)と電流抑制素子(図示せず)とがプラグ42により直列に接続されて、第1の配線72と第2の配線73とに挟まれて配置されて記憶装置Lを構成する。そして、全体としてマトリックス状の記憶装置Lが複数構成されることとなる。なお、第1の配線72と第2の配線73とに挟まれて抵抗変化膜11および電流抑制層13が図14に示すようにシート状の形態で挟まれている。
Next, FIG. 14 and FIG. 15 show schematic configuration diagrams of the cross-point
図15(a)は、図14の記憶装置70をJ−J線の断面で矢印方向に見た概略断面図を示す。図15(b)は、同じく図14の記憶装置70をK−K線の断面で矢印方向に見た概略断面図を示す。なお、図15(a)および(b)で示した破線で囲まれた領域の中に図10(b)および(c)で示した記憶装置40と同様の構成からなる記憶装置70の記憶装置Lを示す。
FIG. 15A shows a schematic cross-sectional view of the
図15(a)および(b)に示すように、プラグ42は、第1の層間絶縁膜16にマトリクス状に複数個形成され、プラグ42の下部に形成された抵抗変化膜11に接続するストライプ状の第1の配線72と、プラグ42の上部形成された電流抑制層13に接続するストライプ状の第2の配線73と、をさらに備えて記憶装置70が構成されている。そして、第1の配線72と第2の配線73とが、マトリクス状に形成されたプラグ42を介して交差する形状に配置されている。なお、このときに抵抗変化膜11と電流抑制層13とがプラグ42を挟んで上部と下部とに配置されているが、この位置関係が入れ替わった構成で本実施の形態の記憶装置を構成してもよい。また、同様に第1の配線72と第2の配線73との位置関係も入れ替わった構成で本実施の形態の記憶装置を構成してもよい。
As shown in FIGS. 15A and 15B, a plurality of
このような構成とすることにより、クロスポイント型の記憶装置は、所謂プロセスルールが100nm未満であるような微細なプロセスと親和性がある量産プロセスにより高集積化して製作することができる。 With such a structure, a cross-point storage device can be manufactured with high integration by a mass production process having affinity with a fine process whose so-called process rule is less than 100 nm.
また、記憶装置70は、情報の書き込み、読み出しを行う電圧を印加する第1の配線72と第2の配線73の間に抵抗変化素子12と電流抑制素子14とが直列に接続されていることにより、隣接する記憶装置によるクロストークによる誤動作を防止し、安定した動作の記憶装置を実現する。
In the
本発明は、微細化に適した量産性の高い記憶装置およびその製造方法を提供するものであり、携帯情報機器や情報家電等の電子機器の小型化、薄型化に有用である。 The present invention provides a mass-productive storage device suitable for miniaturization and a method for manufacturing the same, and is useful for reducing the size and thickness of electronic devices such as portable information devices and information home appliances.
10,15,20,30,40,60,70 記憶装置
11 抵抗変化膜
12,24 抵抗変化素子
13 電流抑制層
14,25 電流抑制素子
16 第1の層間絶縁膜
17 第1のコンタクトホール
18,42 プラグ
19,43 導電層
21 基板
22,34,34a,34b,34c,34d,34e,34f,34g,34h,72,72a,72b,72c,72d,72e,72f,72g,72h 第1の配線
23,35,35a,35b,35c,35d,35e,35f,35g,35h,73,73a,73b,73c,73d,73e,73f,73g,73h 第2の配線
26,44 第1の電極層(導電層)
27,48 第2の電極層(導電層)
28,50,61 第3の電極層(導電層)
29 第2の層間絶縁膜
31 第3の層間絶縁膜
32,33,41,71 半導体チップ表面
36,38,49,54,55 上面
45 底面
46 側面
51,52,56 導電膜
53 凹部
57 第2の配線層
62 凸部
10, 15, 20, 30, 40, 60, 70
27, 48 Second electrode layer (conductive layer)
28, 50, 61 Third electrode layer (conductive layer)
29 Second
Claims (8)
前記基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜を貫通して形成された第1のコンタクトホール中に各々の少なくとも一部が形成された抵抗変化素子と電流抑制素子と、を有する記憶装置であって、
前記抵抗変化素子は抵抗変化膜を有し、前記第1のコンタクトホールの上部または下部に配置され、
前記電流抑制素子は電流抑制層を有し、前記電流抑制層は前記第1のコンタクトホールの下部または上部で、かつ前記抵抗変化膜に対向する位置に配置され、
前記抵抗変化膜と前記電流抑制層とは前記第1のコンタクトホールの中に形成されたプラグにより電気的に接続されており、前記プラグ中の導電層は前記抵抗変化素子および前記電流抑制素子の一部を構成することを特徴とする記憶装置。 A substrate,
An interlayer insulating film formed on the substrate;
A storage device having a resistance change element and a current suppression element each of which is formed at least in part in a first contact hole formed through the interlayer insulating film;
The variable resistance element has a variable resistance film, and is disposed above or below the first contact hole.
The current suppression element has a current suppression layer, and the current suppression layer is disposed at a position below or above the first contact hole and facing the resistance change film,
The resistance change film and the current suppression layer are electrically connected by a plug formed in the first contact hole, and the conductive layer in the plug is connected to the resistance change element and the current suppression element. A storage device comprising a part.
前記プラグの上部または下部に形成された前記抵抗変化層に接続されるストライプ状の第1の配線と、
前記プラグの下部または上部に形成された前記電流抑制層に接続されるストライプ状の第2の配線と、
をさらに備え、
前記第1の配線と前記第2の配線とは交差するように配置され、マトリクス状に形成された前記プラグを介して前記第1の配線と前記第2の配線とが接続されていることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の記憶装置。 A plurality of the plugs are formed in a matrix on the first interlayer insulating film,
Striped first wiring connected to the variable resistance layer formed above or below the plug;
A stripe-shaped second wiring connected to the current suppression layer formed below or above the plug;
Further comprising
The first wiring and the second wiring are arranged so as to intersect with each other, and the first wiring and the second wiring are connected via the plugs formed in a matrix. The storage device according to claim 1, wherein the storage device is characterized.
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JP2007264480A Pending JP2009094344A (en) | 2007-10-10 | 2007-10-10 | Storage device |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2009094344A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011049269A (en) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Fujitsu Ltd | Resistance switch element, and resistance switch memory element |
US8389968B2 (en) | 2009-09-18 | 2013-03-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile memory device |
-
2007
- 2007-10-10 JP JP2007264480A patent/JP2009094344A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011049269A (en) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Fujitsu Ltd | Resistance switch element, and resistance switch memory element |
US8389968B2 (en) | 2009-09-18 | 2013-03-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nonvolatile memory device |
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