JP2009212202A - 相変化メモリ装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】層間絶縁膜9の上面より窪んだ形状に成形されたサイドウォール12に囲まれたヒータ電極14の先端部分を尖鋭形状とし、その尖鋭形状は、その最先端の一部を除いて第2の絶縁材料16で覆われ、その露出した最先端の一部のみが相変化材料層17と接触する。
【選択図】図9
Description
相変化材料層をヒータ電極で加熱して抵抗値を変化させ、情報の記憶を行う相変化メモリ装置であって、
前記ヒータ電極は、半導体基板上の層間絶縁膜に形成された開口部に第1の絶縁材料からなるサイドウォールに囲まれた状態で埋め込まれており、前記サイドウォールは前記層間絶縁膜から窪んだ形状であり、
前記ヒータ電極の上部は前記サイドウォールの上面より突出し、該突出した部分で前記サイドウォール上面から上端に向かって尖鋭形状を有し、
前記ヒータ電極の尖鋭形状は、その最先端の一部を除いて第2の絶縁材料に覆われており、前記ヒータ電極の最先端部分が前記相変化材料層と接触していることを特徴とする相変化メモリ装置に関する。
相変化材料層をヒータ電極で加熱して抵抗値を変化させ、情報の記憶を行う相変化メモリ装置の製造方法であって、
(a)半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程、
(b)前記層間絶縁膜に開口部を形成する工程、
(c)前記開口部の側面に第1の絶縁材料からなるサイドウォールを形成する工程、
(d)前記サイドウォールで囲まれた空隙部にヒータ電極材料を充填する工程、
(e)前記サイドウォール上面が露出するまで平坦化する工程、
(f)前記露出したサイドウォールの一部を除去して前記層間絶縁膜上面から窪んだ形状とし、前記ヒータ電極材料の上部をサイドウォール上面より突出させると同時に、該ヒータ電極材料をその上端に向かって尖鋭化してヒータ電極を形成する工程、
(g)全面に第2の絶縁材料を成膜した後、前記ヒータ電極の尖鋭形状の最先端の一部を露出する工程、
(h)相変化材料層及び上部電極を順次形成する工程、
とを有することを特徴とする。
2 ゲート電極
3、4 拡散層領域
5、9 層間絶縁膜
6、8 コンタクトプラグ
7 グランド配線
10 開口部
11、15、20 絶縁膜(シリコン窒化膜)
12、16 サイドウォール
13 ヒータ材料
14 ヒータ電極
17 相変化材料層
18 上部電極
19 相変化領域
Claims (14)
- 相変化材料層をヒータ電極で加熱して抵抗値を変化させ、情報の記憶を行う相変化メモリ装置であって、
前記ヒータ電極は、半導体基板上の層間絶縁膜に形成された開口部に第1の絶縁材料からなるサイドウォールに囲まれた状態で埋め込まれており、前記サイドウォールは前記層間絶縁膜から窪んだ形状であり、
前記ヒータ電極の上部は前記サイドウォールの上面より突出し、該突出した部分で前記サイドウォール上面から上端に向かって尖鋭形状を有し、
前記ヒータ電極の尖鋭形状は、その最先端の一部を除いて第2の絶縁材料に覆われており、前記ヒータ電極の最先端部分が前記相変化材料層と接触していることを特徴とする相変化メモリ装置。 - 前記ヒータ電極の尖鋭形状を覆う第2の絶縁材料は、前記層間絶縁膜から窪んだ形状の前記第1の絶縁材料からなるサイドウォール上で、前記尖鋭形状の側面にサイドウォール状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の相変化メモリ装置。
- 前記ヒータ電極の尖鋭形状を覆う第2の絶縁材料は、前記層間絶縁膜から窪んだ形状の前記第1の絶縁材料からなるサイドウォールの上面全面に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の相変化メモリ装置。
- 前記ヒータ電極の下方に位置し、前記ヒータ電極の底部と接触するコンタクトプラグと、
該コンタクトプラグに接続される選択能動素子と
前記相変化材料層の上面と接触する上部電極とを備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の相変化メモリ装置。 - 前記ヒータ電極は、前記コンタクトプラグよりも高抵抗の材料で構成されていることを特徴とする請求項4に記載の相変化メモリ装置。
- 前記選択能動素子がMOS型トランジスタであって、
該MOS型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方に前記コンタクトプラグが接続され、前記ソース・ドレイン領域の他方に、グランド電位用の配線層が接続されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の相変化メモリ装置。 - 相変化材料層をヒータ電極で加熱して抵抗値を変化させ、情報の記憶を行う相変化メモリ装置の製造方法であって、
(a)半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程、
(b)前記層間絶縁膜に開口部を形成する工程、
(c)前記開口部の側面に第1の絶縁材料からなるサイドウォールを形成する工程、
(d)前記サイドウォールで囲まれた空隙部にヒータ電極材料を充填する工程、
(e)前記サイドウォール上面が露出するまで平坦化する工程、
(f)前記露出したサイドウォールの一部を除去して前記層間絶縁膜上面から窪んだ形状とし、前記ヒータ電極材料の上部をサイドウォール上面より突出させると同時に、該ヒータ電極材料をその上端に向かって尖鋭化してヒータ電極を形成する工程、
(g)全面に第2の絶縁材料を成膜した後、前記ヒータ電極の尖鋭形状の最先端の一部を露出する工程、
(h)相変化材料層及び上部電極を順次形成する工程、
とを有する相変化メモリ装置の製造方法。 - 前記第2の絶縁材料は、前記層間絶縁膜上面から窪んだ形状を完全に埋めることがない膜厚に成膜され、前記ヒータ電極の尖鋭形状の最先端の一部を露出させる際に、前記尖鋭形状の側面にサイドウォール状に形成されることを特徴とする請求項7に記載の相変化メモリ装置の製造方法。
- 前記第2の絶縁材料は、前記層間絶縁膜上面から窪んだ形状を完全に埋めて成膜され、平坦化することで、前記ヒータ電極の尖鋭形状の最先端の一部を露出させることを特徴とする請求項7に記載の相変化メモリ装置の製造方法。
- 前記工程(f)は、前記層間絶縁膜と前記第1の絶縁材料と前記ヒータ電極を同時にエッチングする工程であって、前記層間絶縁膜のエッチング速度よりも前記第1の絶縁材料のエッチング速度の方が速く、かつ、前記ヒータ電極のエッチング速度が、前記層間絶縁膜のエッチング速度より速く、前記第1の絶縁材料のエッチング速度よりも遅いことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の相変化メモリ装置の製造方法。
- 前記層間絶縁膜に形成された開口部に前記第1の絶縁材料からなるサイドウォールを設けて得られる空隙部は、フォトリソグラフィーの解像度限界未満の幅であることを特徴とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載の相変化メモリ装置の製造方法。
- 前記工程(a)の前に、コンタクトプラグを形成する工程を備え、前記工程(b)で形成した開口部を介して前記ヒータ電極と前記コンタクトプラグが接触していることを特徴とする請求項7乃至11のいずれか1項に記載の相変化メモリ装置の製造方法。
- 前記ヒータ電極は、前記コンタクトプラグよりも高抵抗の材料で構成されていることを特徴とする請求項12に記載の相変化メモリ装置の製造方法。
- MOS型トランジスタを形成する工程を備え、該MOS型トランジスタのソース・ドレイン領域の一方と前記コンタクトプラグとが接続することを特徴とする請求項12または13に記載の相変化メモリ装置の製造方法。
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