JP2012114412A - Storage device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Shinichi Nakao
慎一 中尾
Katsura Watanabe
桂 渡邉
Kazuhiko Yamamoto
山本  和彦
Ichiro Mizushima
一郎 水島
Yoshio Ozawa
良夫 小澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable storage device and a method of manufacturing the same.SOLUTION: A storage device 1 comprises a nanomaterial aggregate layer 23 where multiple micro-conductors are aggregated via gaps 32, and insulation materials 25 arranged in the gaps 32. The micro-conductors are carbon nano-tubes 31, and the extending direction of carbon nano-tubes 31 is closer to a direction parallel with the lower surface of the nanomaterial aggregate layer 23 than a direction perpendicular thereto. Furthermore, a lower electrode layer 22 in contact with the lower surface of the nanomaterial aggregate layer 23, and an upper electrode layer 24 in contact with the upper surface of the nanomaterial aggregate layer 23 are provided. There is no micro-conductor in contact with both the lower electrode layer 22 and the upper electrode layer 24.

Description

本発明の実施形態は、記憶装置及びその製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a storage device and a method for manufacturing the same.

近年、特定の金属酸化物系の材料に電圧を印加すると、電圧印加前の抵抗率と印加した電圧の大きさによって、この材料が低抵抗状態と高抵抗状態の2つの状態をもつ現象が発見され、その現象を利用した新たな不揮発性記憶装置が注目を集めている。この不揮発性記憶装置をReRAM(resistance random access memory)という。ReRAMの実デバイス構造に関しては、高集積化の観点から、WL(ワードライン)とBL(ビットライン)の交点にメモリセルを配置する3次元クロスポイント構造が提案されている。そして、ReRAMの製品化に際しては、信頼性の向上が要求されている。   In recent years, when a voltage is applied to a specific metal oxide material, a phenomenon has been discovered in which the material has two states, a low resistance state and a high resistance state, depending on the resistivity before the voltage is applied and the magnitude of the applied voltage. Therefore, a new nonvolatile memory device using the phenomenon has attracted attention. This nonvolatile storage device is referred to as ReRAM (resistance random access memory). Regarding the real device structure of ReRAM, a three-dimensional cross-point structure in which memory cells are arranged at the intersections of WL (word lines) and BL (bit lines) has been proposed from the viewpoint of high integration. In addition, when commercializing ReRAM, improvement in reliability is required.

特開2008−41954号公報JP 2008-41954 A

本発明の実施形態の目的は、信頼性が高い記憶装置及びその製造方法を提供することである。   An object of an embodiment of the present invention is to provide a storage device with high reliability and a manufacturing method thereof.

実施形態に係る記憶装置は、複数の微小導電体が隙間を介して集合したナノマテリアル集合層と、前記隙間内に配置された絶縁材料と、を備える。   The storage device according to the embodiment includes a nanomaterial assembly layer in which a plurality of minute conductors are assembled via a gap, and an insulating material disposed in the gap.

第1の実施形態に係る記憶装置を例示する斜視図である。1 is a perspective view illustrating a storage device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る記憶装置のピラーを例示する模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating a pillar of a storage device according to a first embodiment. 第1の実施形態におけるピラーの形成方法を例示するフローチャート図である。It is a flowchart figure which illustrates the formation method of the pillar in 1st Embodiment. (a)及び(b)は、第1の実施形態に係る記憶装置の製造方法を例示する工程断面図である。FIGS. 7A and 7B are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the memory device according to the first embodiment. FIGS. (a)及び(b)は、第1の実施形態に係る記憶装置の製造方法を例示する工程断面図である。FIGS. 7A and 7B are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the memory device according to the first embodiment. FIGS. 比較例に係る記憶装置のピラーを例示する模式的断面図である。It is typical sectional drawing which illustrates the pillar of the memory | storage device which concerns on a comparative example. 横軸にピラーに印加するパルス数をとり、縦軸にピラーに流れる電流量をとって、実施例に係る記憶装置のスイッチング特性を例示するグラフ図である。It is a graph which illustrates the switching characteristic of the memory | storage device based on an Example, taking the number of pulses applied to a pillar on a horizontal axis, and taking the electric current amount which flows into a pillar on a vertical axis | shaft. 横軸に絶縁材料の有無をとり、縦軸に密着強度をとって、絶縁材料がナノマテリアル集合層の密着強度に及ぼす影響を例示するグラフ図である。It is a graph which illustrates the influence which an insulating material exerts on the adhesion strength of a nanomaterial assembly layer by taking the presence or absence of an insulating material on the horizontal axis and taking the adhesion strength on the vertical axis. 第2の実施形態におけるピラーの形成方法を例示するフローチャート図である。It is a flowchart figure which illustrates the formation method of the pillar in 2nd Embodiment. 第3の実施形態におけるピラーの形成方法を例示するフローチャート図である。It is a flowchart figure which illustrates the formation method of the pillar in 3rd Embodiment. 第4の実施形態におけるピラーの形成方法を例示するフローチャート図である。It is a flowchart figure which illustrates the formation method of the pillar in 4th Embodiment. 第4の実施形態に係る記憶装置のピラーを例示する模式的断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a pillar of a storage device according to a fourth embodiment. 第5の実施形態におけるピラーの形成方法を例示するフローチャート図である。It is a flowchart figure which illustrates the formation method of the pillar in 5th Embodiment. 第6の実施形態に係る記憶装置の製造方法を例示する工程断面図である。FIG. 11 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a memory device according to a sixth embodiment. 第6の実施形態に係る記憶装置の製造方法を例示する工程断面図である。FIG. 11 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a memory device according to a sixth embodiment. 第6の実施形態に係る記憶装置の製造方法を例示する工程図であり、(a)は、上面工程図、(b)は、断面工程図である。FIG. 10 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a memory device according to a sixth embodiment, where (a) is a top process diagram and (b) is a sectional process diagram. 比較例に係る記憶装置の製造方法を例示する断面工程図である。6 is a cross-sectional process diagram illustrating a method for manufacturing a storage device according to a comparative example; FIG. 第6の実施形態に係る記憶装置の製造方法を例示する断面工程図である。FIG. 11 is a cross-sectional process diagram illustrating a method for manufacturing a memory device according to a sixth embodiment. 第6の実施形態に係る記憶装置の変形例を例示する上面模式図である。It is a top surface schematic diagram which illustrates the modification of the memory | storage device which concerns on 6th Embodiment. 第7の実施形態におけるピラーの形成方法を例示するフローチャート図である。It is a flowchart figure which illustrates the formation method of the pillar in 7th Embodiment. 第7の実施形態に係る記憶装置のピラーを例示する模式的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating a pillar of a storage device according to a seventh embodiment.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る記憶装置を例示する斜視図であり、
図2は、本実施形態に係る記憶装置のピラーを例示する模式的断面図である。
本実施形態に係る記憶装置は不揮発性記憶装置であり、より具体的には、微小導電体を用いたReRAMである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a perspective view illustrating a storage device according to this embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a pillar of the storage device according to this embodiment.
The storage device according to the present embodiment is a non-volatile storage device, and more specifically, a ReRAM using a minute conductor.

図1に示すように、本実施形態に係る記憶装置1においては、シリコン基板11が設けられており、シリコン基板11の上層部分及び上面上には、記憶装置1の駆動回路(図示せず)が形成されている。シリコン基板11上には、駆動回路を埋め込むように、例えばシリコン酸化物からなる層間絶縁膜12が設けられており、層間絶縁膜12上にはメモリセル部13が設けられている。   As shown in FIG. 1, in the storage device 1 according to the present embodiment, a silicon substrate 11 is provided, and a drive circuit (not shown) of the storage device 1 is provided on the upper layer portion and the upper surface of the silicon substrate 11. Is formed. An interlayer insulating film 12 made of, for example, silicon oxide is provided on the silicon substrate 11 so as to embed a drive circuit, and a memory cell portion 13 is provided on the interlayer insulating film 12.

メモリセル部13においては、シリコン基板11の上面に平行な一方向(以下、「ワード線方向」という)に延びる複数本のワード線WLを含むワード線配線層14と、シリコン基板11の上面に平行な方向であって、ワード線方向に対して交差、例えば直交する方向(以下、「ビット線方向」という)に延びる複数本のビット線BLを含むビット線配線層15とが、絶縁層を介して交互に積層されている。ワード線WL同士、ビット線BL同士、ワード線WLとビット線BLとは、相互に接していない。   In the memory cell portion 13, a word line wiring layer 14 including a plurality of word lines WL extending in one direction (hereinafter referred to as “word line direction”) parallel to the upper surface of the silicon substrate 11, and an upper surface of the silicon substrate 11. A bit line wiring layer 15 including a plurality of bit lines BL extending in a parallel direction and intersecting the word line direction, for example, a direction orthogonal to the word line direction (hereinafter referred to as “bit line direction”). Are alternately stacked. The word lines WL, the bit lines BL, and the word line WL and the bit line BL are not in contact with each other.

そして、各ワード線WLと各ビット線BLとの最近接点には、シリコン基板11の上面に対して垂直な方向(以下、「上下方向」という)に延びるピラー16が設けられている。ピラー16は、ワード線WLとビット線BLとの間に形成されている。1本のピラー16により、1つのメモリセルが構成されている。すなわち、不揮発性記憶装置1は、ワード線WLとビット線BLとの最近接点毎にメモリセルが配置されたクロスポイント型の装置である。ワード線WL、ビット線BL及びピラー16の相互間は、層間絶縁膜(図示せず)によって埋め込まれている。   A pillar 16 extending in a direction perpendicular to the upper surface of the silicon substrate 11 (hereinafter referred to as “vertical direction”) is provided at the closest point between each word line WL and each bit line BL. The pillar 16 is formed between the word line WL and the bit line BL. One pillar 16 forms one memory cell. That is, the nonvolatile memory device 1 is a cross-point type device in which a memory cell is arranged at each closest point between the word line WL and the bit line BL. The word lines WL, the bit lines BL, and the pillars 16 are filled with an interlayer insulating film (not shown).

以下、図2を参照して、ピラー16の構成を説明する。
図2に示すように、各ピラー16においては、下方から上方に向かって、シリコンダイオード層21、下部電極層22、ナノマテリアル集合層23、及び上部電極層24がこの順に積層されている。また、後述するように、ナノマテリアル集合層23の内部には、絶縁材料25が埋め込まれている。シリコンダイオード層21は例えばワード線WL(図1参照)に接しており、上部電極層24は例えばビット線BL(図1参照)に接している。また、下部電極層22はナノマテリアル集合層23の下面に接しており、上部電極層24はナノマテリアル集合層23の上面に接している。なお、ワード線WLとシリコンダイオード層21との間には、拡散の防止及び密着性の向上を目的として、バリアメタル層が形成されていてもよい。更に、ピラー16の側面上には例えばシリコン窒化物からなる側壁(図示せず)が設けられている。
Hereinafter, the configuration of the pillar 16 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, in each pillar 16, a silicon diode layer 21, a lower electrode layer 22, a nanomaterial assembly layer 23, and an upper electrode layer 24 are stacked in this order from the bottom to the top. Further, as will be described later, an insulating material 25 is embedded in the nanomaterial assembly layer 23. The silicon diode layer 21 is in contact with, for example, the word line WL (see FIG. 1), and the upper electrode layer 24 is in contact with, for example, the bit line BL (see FIG. 1). The lower electrode layer 22 is in contact with the lower surface of the nanomaterial assembly layer 23, and the upper electrode layer 24 is in contact with the upper surface of the nanomaterial assembly layer 23. A barrier metal layer may be formed between the word line WL and the silicon diode layer 21 for the purpose of preventing diffusion and improving adhesion. Further, a side wall (not shown) made of, for example, silicon nitride is provided on the side surface of the pillar 16.

シリコンダイオード層21は例えばポリシリコンからなり、ワード線WL側から順に、導電形がn形のn形層、真性半導体からなるi形層、及び導電形がp形のp形層が積層されている。これにより、シリコンダイオード層21は、例えば、ビット線BLにワード線WLよりも高い電位が供給された場合にのみ電流を流し、逆方向の電流は流さない選択素子層として機能する。 The silicon diode layer 21 is made of, for example, polysilicon, and in order from the word line WL side, an n type layer having a conductivity type of n + , an i type layer made of an intrinsic semiconductor, and a p type layer having a conductivity type of p + type are stacked. Has been. Accordingly, the silicon diode layer 21 functions as a selection element layer that allows current to flow only when a potential higher than that of the word line WL is supplied to the bit line BL and does not flow current in the reverse direction.

下部電極層22はタングステン(W)、窒化チタン(TiN)、窒化タングステン(WN)、窒化タンタル(TaN)又はチタンシリサイド(TiSi)等の導電性材料によって形成されている。   The lower electrode layer 22 is formed of a conductive material such as tungsten (W), titanium nitride (TiN), tungsten nitride (WN), tantalum nitride (TaN), or titanium silicide (TiSi).

ナノマテリアル集合層23は、微小導電体としてのカーボンナノチューブ(carbon nanotube:CNT)31が隙間32を介して緩く集合した層である。各CNT31の形状は筒状であり、その長さは例えば500nm程度である。大部分のCNT31が延びる方向は、ナノマテリアル集合層23の下面に対して垂直な方向(上下方向)よりも、下面に対して平行な方向に近い。また、下部電極層22及び上部電極層24の双方に接したCNT31は存在しない。また、ナノマテリアル集合層23のアスペクト比は1以下である。すなわち、ナノマテリアル集合層23の厚さは幅以下である。   The nanomaterial assembly layer 23 is a layer in which carbon nanotubes (CNT) 31 as minute conductors are loosely assembled through a gap 32. Each CNT 31 has a cylindrical shape, and its length is, for example, about 500 nm. The direction in which most CNTs 31 extend is closer to the direction parallel to the lower surface than the direction (vertical direction) perpendicular to the lower surface of the nanomaterial assembly layer 23. Further, there is no CNT 31 in contact with both the lower electrode layer 22 and the upper electrode layer 24. The aspect ratio of the nanomaterial assembly layer 23 is 1 or less. That is, the thickness of the nanomaterial assembly layer 23 is less than the width.

そして、隙間32内には、絶縁材料25が配置されている。絶縁材料25は、例えば、分子量が比較的小さく、疎水性であり、アンモニアに対する耐性があり、縮合反応等によって密着性を確保でき、充填にあたりCNTに損傷を与えない材料であることが好ましく、例えば、シリコン(Si)、酸素(O)、炭素(C)及び水素(H)を含むSOD(spin on dielectric:塗布絶縁材料)とすることができ、例えば、MSQ(methylsilsesquioxane:メチルシルセスキオキサン)とすることができる。隙間32内には、このような絶縁材料25が、実質的に空隙なく充填されている。   An insulating material 25 is disposed in the gap 32. The insulating material 25 is preferably a material that has a relatively small molecular weight, is hydrophobic, is resistant to ammonia, can ensure adhesion by a condensation reaction, and the like, and does not damage the CNTs during filling, for example, SOD (spin on dielectric) including silicon (Si), oxygen (O), carbon (C) and hydrogen (H), for example, MSQ (methylsilsesquioxane) It can be. The gap 32 is filled with such an insulating material 25 substantially without a gap.

上部電極層24は、下部電極層22と同様な導電性材料によって形成されている。上部電極層24の下部には、ナノマテリアル集合層23を構成するCNT31の一部が埋め込まれている。また、上部電極層24の下面は絶縁材料25に接している。   The upper electrode layer 24 is formed of the same conductive material as that of the lower electrode layer 22. A part of the CNT 31 constituting the nanomaterial assembly layer 23 is embedded under the upper electrode layer 24. The lower surface of the upper electrode layer 24 is in contact with the insulating material 25.

各ピラー16においては、シリコンダイオード層21は、ピラー16に電流を流すか否かを切り替える選択素子層として機能する。また、ナノマテリアル集合層23は、印加される電圧又は電流によって「低抵抗状態」と「高抵抗状態」とが切り替わり、これにより、2値のデータを記憶する記憶層として機能する。そして、選択素子層及び記憶層を備えることにより、各ピラー16はメモリセルとして機能する。ナノマテリアル集合層23において、下部電極層22及び上部電極層24の双方に接したCNT31は存在しないことが好ましい。これにより、「高抵抗状態」にあるナノマテリアル集合層23の抵抗値が高くなり、メモリセルの動作マージンを十分に確保することができる。   In each pillar 16, the silicon diode layer 21 functions as a selection element layer that switches whether a current is passed through the pillar 16. In addition, the nanomaterial assembly layer 23 switches between a “low resistance state” and a “high resistance state” depending on an applied voltage or current, thereby functioning as a storage layer that stores binary data. By providing the selection element layer and the storage layer, each pillar 16 functions as a memory cell. In the nanomaterial assembly layer 23, it is preferable that the CNT 31 in contact with both the lower electrode layer 22 and the upper electrode layer 24 does not exist. Thereby, the resistance value of the nanomaterial assembly layer 23 in the “high resistance state” is increased, and a sufficient operation margin of the memory cell can be ensured.

次に、本実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法について説明する。
図3は、本実施形態に係る記憶装置の製造方法のうち、ピラーの形成方法を例示するフローチャート図であり、
図4(a)及び(b)、図5(a)及び(b)は、本実施形態に係る記憶装置の製造方法を例示する工程断面図である。
Next, a method for manufacturing the nonvolatile memory device according to this embodiment will be described.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a pillar forming method in the method for manufacturing a storage device according to this embodiment.
4A and 4B and FIGS. 5A and 5B are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the memory device according to this embodiment.

先ず、図1に示すように、シリコン基板11の上面に、メモリセル部13を駆動するための駆動回路を形成する。次に、シリコン基板11上に層間絶縁膜12を形成する。次に、層間絶縁膜12内に、駆動回路まで到達するコンタクト(図示せず)を形成する。次に、例えばダマシン法によって層間絶縁膜12の上層部分内にタングステンを埋め込み、複数本のワード線WLをワード線方向に延びるように相互に平行に形成する。これらのワード線WLにより、ワード線配線層14が形成される。   First, as shown in FIG. 1, a drive circuit for driving the memory cell unit 13 is formed on the upper surface of the silicon substrate 11. Next, an interlayer insulating film 12 is formed on the silicon substrate 11. Next, a contact (not shown) reaching the drive circuit is formed in the interlayer insulating film 12. Next, tungsten is buried in the upper layer portion of the interlayer insulating film 12 by, for example, a damascene method, and a plurality of word lines WL are formed in parallel to each other so as to extend in the word line direction. A word line wiring layer 14 is formed by these word lines WL.

以下、図2〜図5を参照して、ピラー16の形成方法について説明する。
先ず、図2及び図3のステップS1に示すように、例えばCVD(chemical vapor deposition:化学気相成長)法により、ワード線配線層14上にアモルファスシリコンを堆積させて、シリコンダイオード層21を形成する。このとき、アモルファスシリコンを堆積させながら各不純物を導入して、n形層、i形層及びp形層を連続的に形成する。なお、必要に応じて、ワード線配線層14とシリコンダイオード層21との間に、例えば窒化チタン(TiN)からなるバリアメタル層(図示せず)を形成してもよい。
Hereinafter, a method for forming the pillar 16 will be described with reference to FIGS.
First, as shown in step S1 of FIGS. 2 and 3, amorphous silicon is deposited on the word line wiring layer 14 by, eg, CVD (chemical vapor deposition) to form a silicon diode layer 21. To do. At this time, each impurity is introduced while depositing amorphous silicon to continuously form an n-type layer, an i-type layer, and a p-type layer. If necessary, a barrier metal layer (not shown) made of, for example, titanium nitride (TiN) may be formed between the word line wiring layer 14 and the silicon diode layer 21.

次に、図2及び図3のステップS2に示すように、例えばPVD(physical vapor deposition:物理気相成長)法により、シリコンダイオード層21上にタングステン又は窒化チタン等の導電性材料を堆積させて、下部電極層22を形成する。   Next, as shown in step S2 of FIGS. 2 and 3, a conductive material such as tungsten or titanium nitride is deposited on the silicon diode layer 21 by, for example, PVD (physical vapor deposition). Then, the lower electrode layer 22 is formed.

次に、シリコン基板11上に上述の各層が形成された構造体(以下、単に「基板」という)を塗布装置(図示せず)に装入する。そして、図3のステップS3に示すように、ホットプレートにより、プリベーク(塗布前熱処理)を行う。このとき、例えば、雰囲気は窒素雰囲気とし、加熱温度は200〜300℃とし、加熱時間は5分間とする。その後、基板温度を室温まで降下させる。   Next, a structure (hereinafter simply referred to as “substrate”) in which the above-described layers are formed on the silicon substrate 11 is loaded into a coating apparatus (not shown). Then, as shown in step S3 of FIG. 3, pre-baking (pre-application heat treatment) is performed using a hot plate. At this time, for example, the atmosphere is a nitrogen atmosphere, the heating temperature is 200 to 300 ° C., and the heating time is 5 minutes. Thereafter, the substrate temperature is lowered to room temperature.

次に、図3のステップS4及び図4(a)に示すように、スピンコート法により、CNT31が分散された分散液を基板上に塗布する。すなわち、基板を例えば毎分1000〜2000回転程度の回転数で回転させながら、例えば1cm程度の分散液を基板上に滴下し、塗り広げる。その後、分散液を乾燥させる。この塗布及び乾燥を、必要な回数だけ繰り返す。これにより、ナノマテリアル集合層23が形成される。ナノマテリアル集合層23においては、複数本のCNT31が集合しており、CNT31間には隙間32が形成されている。また、分散液が乾燥して厚さが減少する過程で、CNT31が延びる方向は、水平方向、すなわち、ワード線方向とビット線方向がなす平面に平行な方向に近づく。また、分散液の塗布及び乾燥を複数回繰り返しているため、ナノマテリアル集合層23全体を厚さ方向に貫くCNT31は存在しない。 Next, as shown in step S4 of FIG. 3 and FIG. 4A, a dispersion liquid in which CNTs 31 are dispersed is applied onto the substrate by a spin coating method. That is, for example, about 1 cm 3 of a dispersion liquid is dropped on the substrate and spread while the substrate is rotated at a rotational speed of about 1000 to 2000 revolutions per minute. Thereafter, the dispersion is dried. This application and drying are repeated as many times as necessary. Thereby, the nanomaterial assembly layer 23 is formed. In the nanomaterial assembly layer 23, a plurality of CNTs 31 are aggregated, and a gap 32 is formed between the CNTs 31. In the process of drying the dispersion and reducing the thickness, the direction in which the CNT 31 extends approaches the horizontal direction, that is, the direction parallel to the plane formed by the word line direction and the bit line direction. Moreover, since the application and drying of the dispersion are repeated a plurality of times, there is no CNT 31 penetrating the entire nanomaterial assembly layer 23 in the thickness direction.

次に、図3のステップS5に示すように、塗布装置のホットプレートにより、ポストベーク(塗布後熱処理)を行う。このとき、例えば、雰囲気を窒素雰囲気とし、加熱温度を200〜300℃とし、加熱時間を5分間とする。その後、基板温度を室温まで降下させる。   Next, as shown in step S5 of FIG. 3, post-baking (post-application heat treatment) is performed by a hot plate of a coating apparatus. At this time, for example, the atmosphere is a nitrogen atmosphere, the heating temperature is 200 to 300 ° C., and the heating time is 5 minutes. Thereafter, the substrate temperature is lowered to room temperature.

次に、図3のステップS6及び図4(b)に示すように、スピンコート法により、絶縁材料25を溶質とする溶液、例えばMSQ溶液を基板上に塗布する。このMSQ溶液に含まれるMSQの分子量は2000程度とする。具体的には、基板を例えば毎分1000〜2000回転程度の回転数で回転させながら、例えば1cm程度の絶縁材料溶液を基板上に滴下し、塗り広げる。その後、この溶液を乾燥させる。これにより、絶縁材料25が層状に堆積し、堆積層が形成される。このとき、乾燥後の絶縁材料25の堆積層の厚さがナノマテリアル集合層23の厚さを超えないようにする。すなわち、ナノマテリアル集合層23の下部のみにおいて、隙間32内に絶縁材料25を充填する。一方、ナノマテリアル集合層23の上部においては、隙間32内に絶縁材料25を埋め込まないようにして、CNT31を露出させておく。これにより、絶縁材料25からなる堆積層の上面からCNT31の一部が突出する。 Next, as shown in step S6 of FIG. 3 and FIG. 4B, a solution containing the insulating material 25 as a solute, for example, an MSQ solution, is applied onto the substrate by spin coating. The molecular weight of MSQ contained in this MSQ solution is about 2000. Specifically, for example, an insulating material solution of about 1 cm 3 is dropped on the substrate and spread while the substrate is rotated at a rotational speed of about 1000 to 2000 revolutions per minute. The solution is then dried. As a result, the insulating material 25 is deposited in layers and a deposited layer is formed. At this time, the thickness of the deposited layer of the insulating material 25 after drying does not exceed the thickness of the nanomaterial assembly layer 23. That is, the insulating material 25 is filled in the gap 32 only at the lower part of the nanomaterial assembly layer 23. On the other hand, in the upper part of the nanomaterial assembly layer 23, the CNTs 31 are exposed such that the insulating material 25 is not embedded in the gaps 32. As a result, a part of the CNT 31 protrudes from the upper surface of the deposited layer made of the insulating material 25.

次に、図3のステップS7に示すように、塗布装置のホットプレートを用いて、ポストベーク(塗布後熱処理)を行う。このとき、例えば、雰囲気を大気雰囲気とし、加熱温度を100〜200℃とする。その後、基板温度を室温まで降下させて、基板を塗布装置から取り出す。   Next, as shown in step S7 of FIG. 3, post baking (post-application heat treatment) is performed using a hot plate of a coating apparatus. At this time, for example, the atmosphere is an air atmosphere, and the heating temperature is 100 to 200 ° C. Thereafter, the substrate temperature is lowered to room temperature, and the substrate is taken out from the coating apparatus.

次に、図3のステップS8に示すように、基板を縦型炉に装入し、アニール(熱処理)する。このアニール処理は、図3のステップS5及びS7に示すポストベーク処理よりも、高温長時間の熱処理とする。例えば、ステップS8に示すアニール処理においては、雰囲気を窒素雰囲気とし、加熱温度を500〜600℃とし、加熱時間を1時間とする。これにより、CNT31間で架橋反応が生じ、CNT31同士が緩く結合する。また、絶縁材料25において、MSQ分子間でOH基脱水縮合反応が生じ、架橋反応が生じる。その後、基板を室温まで冷却し、縦型炉から取り出す。   Next, as shown in step S8 of FIG. 3, the substrate is placed in a vertical furnace and annealed (heat treatment). This annealing process is a heat treatment at a higher temperature for a longer time than the post-bake process shown in steps S5 and S7 of FIG. For example, in the annealing process shown in step S8, the atmosphere is a nitrogen atmosphere, the heating temperature is 500 to 600 ° C., and the heating time is 1 hour. Thereby, a cross-linking reaction occurs between the CNTs 31, and the CNTs 31 are loosely bonded. Further, in the insulating material 25, an OH group dehydration condensation reaction occurs between MSQ molecules, and a crosslinking reaction occurs. Thereafter, the substrate is cooled to room temperature and removed from the vertical furnace.

次に、図3のステップS9及び図5(a)に示すように、基板を例えばPVD装置に装入し、PVD法により、ナノマテリアル集合層23の上方から、導電性材料、例えば、タングステン又は窒化チタンを堆積させる。このとき、導電性材料は、隙間32内に進入し、絶縁材料25からなる堆積層上に堆積して、CNT31の露出していた部分を覆う。これにより、上部電極層24が形成され、その下部にはCNT31が埋め込まれる。このようにして、CNT31のうち、絶縁材料25によって埋め込まれた部分はナノマテリアル集合層23を構成し、導電性材料によって埋め込まれた部分は上部電極層24の一部となる。   Next, as shown in step S9 of FIG. 3 and FIG. 5 (a), the substrate is inserted into, for example, a PVD apparatus, and a conductive material such as tungsten or the like is formed from above the nanomaterial assembly layer 23 by the PVD method. Titanium nitride is deposited. At this time, the conductive material enters the gap 32 and is deposited on the deposition layer made of the insulating material 25 to cover the exposed portion of the CNT 31. Thereby, the upper electrode layer 24 is formed, and the CNT 31 is embedded in the lower part thereof. In this manner, the portion of the CNT 31 embedded with the insulating material 25 constitutes the nanomaterial assembly layer 23, and the portion embedded with the conductive material becomes a part of the upper electrode layer 24.

次に、図3のステップS10に示すように、上部電極層24上に、例えばシリコン酸化物からなるハードマスク(図示せず)を形成する。次に、ハードマスク上にレジスト膜(図示せず)を形成し、リソグラフィ法によりパターニングして、ピラー16を形成する予定の領域に残留させる。次に、パターニングしたレジスト膜をマスクとしてRIE(reactive ion etching:反応性イオンエッチング)等の異方性エッチングを施し、ハードマスクをパターニングする。   Next, as shown in step S <b> 10 of FIG. 3, a hard mask (not shown) made of, for example, silicon oxide is formed on the upper electrode layer 24. Next, a resist film (not shown) is formed on the hard mask, and is patterned by a lithography method to remain in a region where the pillar 16 is to be formed. Next, anisotropic etching such as RIE (reactive ion etching) is performed using the patterned resist film as a mask to pattern the hard mask.

次に、図3のステップS11及び図5(b)に示すように、パターニングされたハードマスクをマスクとして、RIE等の異方性エッチングを施す。これにより、上部電極層24、ナノマテリアル集合層23、下部電極層22及びシリコンダイオード層21が選択的に除去されて、ピラー16が形成される。   Next, as shown in step S11 of FIG. 3 and FIG. 5B, anisotropic etching such as RIE is performed using the patterned hard mask as a mask. Thereby, the upper electrode layer 24, the nanomaterial assembly layer 23, the lower electrode layer 22, and the silicon diode layer 21 are selectively removed, and the pillar 16 is formed.

次に、図3のステップS12に示すように、例えばフッ酸系の薬液、例えば、DHF(diluted hydrofluoric acid:希フッ酸)又はBHF(buffered hydrofluoric acid:バッファードフッ酸)を用いてウェット洗浄し、ピラー16の側面上に付着した副生成物(図示せず)を除去する。   Next, as shown in step S12 of FIG. 3, wet cleaning is performed using, for example, a hydrofluoric acid chemical solution, for example, DHF (diluted hydrofluoric acid) or BHF (buffered hydrofluoric acid). The by-product (not shown) attached on the side surface of the pillar 16 is removed.

次に、図3のステップS13に示すように、例えば、原料ガスとしてアンモニアガス(NH)を用いたCVD法により、シリコン窒化物を堆積させて、ピラー16の側面上に側壁(図示せず)を形成する。次に、シリコン酸化物等の絶縁材料を堆積させて、ピラー16間を埋め込み、層間絶縁膜(図示せず)を形成する。次に、上部電極層24をストッパとしてCMP(chemical mechanical polishing:化学的機械研磨)を施し、層間絶縁膜の上面を平坦化する。 Next, as shown in step S <b> 13 of FIG. 3, for example, silicon nitride is deposited by CVD using ammonia gas (NH 3 ) as a source gas, and sidewalls (not shown) are formed on the side surfaces of the pillars 16. ). Next, an insulating material such as silicon oxide is deposited to fill the spaces between the pillars 16 and form an interlayer insulating film (not shown). Next, CMP (chemical mechanical polishing) is performed using the upper electrode layer 24 as a stopper to flatten the upper surface of the interlayer insulating film.

次に、図1に示すように、ピラー16及び層間絶縁膜の上方に、複数本のビット線BLを形成する。これにより、ビット線配線層15が形成される。次に、上述と同様な方法により、シリコンダイオード層21、下部電極層22、ナノマテリアル集合層23及び上部電極層24をこの順に積層し、パターニングしてピラー16を形成し、洗浄し、側壁を形成し、層間絶縁膜で埋め込む。このようにして、ビット線BL上にピラー16を形成する。このピラー16を形成する際には、上述のワード線WL上に形成したピラー16に対して、シリコンダイオード層21におけるn形層、i形層及びp形層の積層順序を逆にする。以後、同様な方法により、ワード線配線層14、複数本のピラー16、ビット線配線層15及び複数本のピラー16を繰り返し形成する。これにより、本実施形態に係る記憶装置1が製造される。   Next, as shown in FIG. 1, a plurality of bit lines BL are formed above the pillars 16 and the interlayer insulating film. Thereby, the bit line wiring layer 15 is formed. Next, by the same method as described above, the silicon diode layer 21, the lower electrode layer 22, the nanomaterial assembly layer 23, and the upper electrode layer 24 are stacked in this order, and patterned to form the pillar 16, washed, and sidewalls Formed and embedded with an interlayer insulating film. In this way, the pillar 16 is formed on the bit line BL. When the pillar 16 is formed, the stacking order of the n-type layer, the i-type layer, and the p-type layer in the silicon diode layer 21 is reversed with respect to the pillar 16 formed on the word line WL. Thereafter, the word line wiring layer 14, the plurality of pillars 16, the bit line wiring layer 15, and the plurality of pillars 16 are repeatedly formed by the same method. Thereby, the storage device 1 according to the present embodiment is manufactured.

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、ナノマテリアル集合層23の隙間32内に絶縁材料25が配置されている。これにより、ナノマテリアル集合層23の機械的強度が向上する。この結果、ピラー16がナノマテリアル集合層23の部分で倒壊したり、ナノマテリアル集合層23を破断面として破断することを防止できる。この結果、記憶装置1の信頼性を高めることができる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
According to the present embodiment, the insulating material 25 is disposed in the gap 32 of the nanomaterial assembly layer 23. Thereby, the mechanical strength of the nanomaterial assembly layer 23 is improved. As a result, it is possible to prevent the pillar 16 from collapsing at the portion of the nanomaterial assembly layer 23 or breaking the nanomaterial assembly layer 23 as a fracture surface. As a result, the reliability of the storage device 1 can be improved.

また、本実施形態においては、図3のステップS6及び図4(b)に示す工程において、ナノマテリアル集合層23の下部に形成された隙間32内に絶縁材料25を充填し、絶縁材料25からなる堆積層を形成している。これにより、図3のステップS9及び図5(a)に示す工程において、導電性材料を堆積させて上部電極層24を形成する際に、導電性材料がナノマテリアル集合層23の下部に進入することを規制できる。この結果、上部電極層24の下面が絶縁材料25の堆積層の上面によって規定されるため、上部電極層24の下面が平坦になる。これにより、ナノマテリアル集合層23の厚さが均一になり、記憶層としての特性も均一になる。この結果、記憶装置1の信頼性が向上する。   Moreover, in this embodiment, in the process shown in step S6 of FIG. 3 and FIG. 4B, the insulating material 25 is filled in the gap 32 formed in the lower part of the nanomaterial assembly layer 23, and the insulating material 25 is used. A deposited layer is formed. Thereby, in the process shown in step S9 of FIG. 3 and FIG. 5A, when the conductive material is deposited to form the upper electrode layer 24, the conductive material enters the lower part of the nanomaterial assembly layer 23. Can be regulated. As a result, since the lower surface of the upper electrode layer 24 is defined by the upper surface of the deposited layer of the insulating material 25, the lower surface of the upper electrode layer 24 becomes flat. Thereby, the thickness of the nanomaterial assembly layer 23 becomes uniform, and the characteristics as the memory layer become uniform. As a result, the reliability of the storage device 1 is improved.

また、絶縁材料25の存在によりナノマテリアル集合層23の機械的強度が向上するため、図3のステップS11及び図5(b)に示す工程において、RIEを行ってピラー16を形成する際に、ピラー16の倒壊を防止することができる。更に、絶縁材料25が埋め込まれているため、RIEを行う際に、下部電極層22の上面が隙間32を介してエッチングされることがない。このため、下部電極層22の形状安定性が向上する。更にまた、絶縁材料25の存在により、図3のステップS13に示す工程において、側壁を形成する際に、側壁の材料がナノマテリアル集合層23の側面から内部に進入することを防止できる。以上の理由により、記憶装置1の信頼性を向上させることができる。   Further, since the mechanical strength of the nanomaterial assembly layer 23 is improved due to the presence of the insulating material 25, in the process shown in step S11 of FIG. 3 and FIG. 5B, when the pillar 16 is formed by performing RIE, The collapse of the pillar 16 can be prevented. Furthermore, since the insulating material 25 is embedded, the upper surface of the lower electrode layer 22 is not etched through the gap 32 when performing RIE. For this reason, the shape stability of the lower electrode layer 22 is improved. Furthermore, the presence of the insulating material 25 can prevent the material of the side wall from entering the inside from the side surface of the nanomaterial assembly layer 23 when forming the side wall in the process shown in Step S <b> 13 of FIG. 3. For the above reasons, the reliability of the storage device 1 can be improved.

更に、本実施形態においては、絶縁材料25を塗布法によって堆積させている。これにより、絶縁材料25の埋め込み性が良好になり、ナノマテリアル集合層23の下部まで確実に到達させることができる。また、塗布法は膜厚の制御性が高いため、絶縁材料25をナノマテリアル集合層23の下部のみに埋め込むことができる。更に、塗布法によれば、CNT31に損傷を与えることがない。   Furthermore, in this embodiment, the insulating material 25 is deposited by a coating method. Thereby, the embedding property of the insulating material 25 is improved, and it is possible to reliably reach the lower part of the nanomaterial assembly layer 23. In addition, since the coating method has high controllability of the film thickness, the insulating material 25 can be embedded only under the nanomaterial assembly layer 23. Furthermore, according to the coating method, the CNT 31 is not damaged.

これに対して、仮に、絶縁材料25をPVD法によって堆積させると、PVD法は埋め込み性が低いため、絶縁材料25をナノマテリアル集合層23の下部まで確実に到達させることは困難である。また、絶縁材料25の堆積厚さの制御も困難である。また、仮に、絶縁材料25をCVD(chemical vapor deposition:化学気相成長)法によって堆積させると、埋め込み性は良好であるものの、絶縁材料25がCNT31の表面に均一に付着してしまい、ナノマテリアル集合層23の下部のみに層状に堆積させることが困難になる。また、CVD成膜時の雰囲気により、CNT31が酸化されたり、窒化されたり、プラズマによって損傷を受けたりしてしまう。   On the other hand, if the insulating material 25 is deposited by the PVD method, the PVD method has a low embedding property, so that it is difficult to reliably reach the insulating material 25 to the lower part of the nanomaterial assembly layer 23. Also, it is difficult to control the thickness of the insulating material 25 deposited. Also, if the insulating material 25 is deposited by the CVD (chemical vapor deposition) method, the embedding property is good, but the insulating material 25 adheres uniformly to the surface of the CNT 31 and the nanomaterial. It becomes difficult to deposit only in the lower part of the aggregate layer 23. Further, the CNT 31 is oxidized, nitrided, or damaged by plasma depending on the atmosphere during the CVD film formation.

更にまた、本実施形態においては、絶縁材料25を分子量が比較的小さい材料とすることにより、高い埋め込み性を実現することができ、絶縁材料25をナノマテリアル集合層23の下部まで確実に到達させることができる。また、絶縁材料25を、縮合反応等によって架橋反応が生じる材料とすることにより、絶縁材料25とCNT31との間の密着性を確保することができる。更に、絶縁材料25を不活性雰囲気中の加熱処理によって架橋反応が生じる材料とすることにより、加熱処理に伴ってCNTに損傷を与えることがない。更にまた、絶縁材料25を疎水性の材料とすることにより、図3のステップS12に示す工程において、ピラー16をウェット洗浄する際に、洗浄液によって絶縁材料25が排出されてしまうことを抑制できる。更にまた、絶縁材料25をアンモニアに対して耐性のある材料とすることにより、図3のステップS13に示す側壁形成工程において、アンモニアガスを原料ガスとしてCVDを行う際に、絶縁材料25が損傷を受けることを防止できる。以上の条件を満たす絶縁材料には、例えば、シリコン(Si)、酸素(O)、炭素(C)及び水素(H)を含む絶縁材料(SiOCH)があり、例えば、MSQがある。   Furthermore, in the present embodiment, by making the insulating material 25 a material having a relatively small molecular weight, high embedding can be realized, and the insulating material 25 can reliably reach the lower part of the nanomaterial assembly layer 23. be able to. Moreover, the adhesiveness between the insulating material 25 and the CNT 31 can be ensured by using the insulating material 25 as a material that causes a crosslinking reaction by a condensation reaction or the like. Furthermore, the insulating material 25 is made of a material that undergoes a crosslinking reaction by heat treatment in an inert atmosphere, so that the CNT is not damaged with the heat treatment. Furthermore, when the insulating material 25 is made of a hydrophobic material, it is possible to prevent the insulating material 25 from being discharged by the cleaning liquid when the pillar 16 is wet cleaned in the process shown in Step S12 of FIG. Furthermore, when the insulating material 25 is made of a material resistant to ammonia, the insulating material 25 is damaged when CVD is performed using ammonia gas as a source gas in the side wall forming process shown in step S13 of FIG. You can prevent it. Examples of the insulating material that satisfies the above conditions include an insulating material (SiOCH) containing silicon (Si), oxygen (O), carbon (C), and hydrogen (H), for example, MSQ.

更にまた、本実施形態においては、図3のステップS4に示す工程においてCNT分散液を塗布・乾燥し、ステップS6に示す工程において絶縁材料溶液を塗布・乾燥した後、ステップS8に示すようにアニール処理を施し、CNT31間の架橋と絶縁材料25の分子間の架橋を同時に行っている。これにより、加熱工程の回数を減らし、記憶装置1の製造コストを低減させることができる。   Furthermore, in this embodiment, the CNT dispersion liquid is applied and dried in the process shown in step S4 of FIG. 3, and the insulating material solution is applied and dried in the process shown in step S6, and then annealed as shown in step S8. Processing is performed to simultaneously perform crosslinking between the CNTs 31 and crosslinking between the molecules of the insulating material 25. Thereby, the frequency | count of a heating process can be reduced and the manufacturing cost of the memory | storage device 1 can be reduced.

次に、本実施形態の比較例について説明する。
図6は、本比較例に係る記憶装置のピラーを例示する模式的断面図である。
図6に示すように、本比較例に係る記憶装置においては、ナノマテリアル集合層23内に絶縁材料25(図2参照)が埋め込まれていない。このような記憶装置は、前述の第1の実施形態において説明した製造方法について、図3のステップS6及びS7に示す工程を省略することにより、製造することができる。
Next, a comparative example of this embodiment will be described.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a pillar of the storage device according to this comparative example.
As shown in FIG. 6, in the memory device according to this comparative example, the insulating material 25 (see FIG. 2) is not embedded in the nanomaterial assembly layer 23. Such a storage device can be manufactured by omitting the steps shown in steps S6 and S7 of FIG. 3 in the manufacturing method described in the first embodiment.

本比較例においては、ナノマテリアル集合層23の隙間32内に絶縁材料25(図2参照)が配置されていないため、ナノマテリアル集合層23の機械的強度が低い。また、上部電極層24を形成する際に、導電性材料がナノマテリアル集合層23の隙間32内に深く進入してしまうため、上部電極層24の下面の平坦性が低くなる。これに伴い、上部電極層24の上面の平坦性も低くなる。このため、メモリセルの特性が不均一になる。更に、導電性材料が隙間32内を通過して下部電極層22まで到達すると、ナノマテリアル集合層23が短絡してしまう可能性もある。   In this comparative example, since the insulating material 25 (see FIG. 2) is not disposed in the gap 32 of the nanomaterial assembly layer 23, the mechanical strength of the nanomaterial assembly layer 23 is low. Further, when the upper electrode layer 24 is formed, since the conductive material enters deeply into the gap 32 of the nanomaterial assembly layer 23, the flatness of the lower surface of the upper electrode layer 24 is lowered. Accordingly, the flatness of the upper surface of the upper electrode layer 24 is also lowered. This makes the memory cell characteristics non-uniform. Further, when the conductive material passes through the gap 32 and reaches the lower electrode layer 22, the nanomaterial assembly layer 23 may be short-circuited.

更にまた、本比較例においては、隙間32内に絶縁材料25が埋め込まれていないため、ピラー16を形成するためのRIE工程において、エッチングのためのイオンがナノマテリアル集合層23の隙間32内を通過して下部電極層22に到達し、下部電極層22が不均一にエッチングされてしまう。この結果、下部電極層22の形状安定性が低下する。更にまた、ピラー16をウェット洗浄したときに、ピラー16がナノマテリアル集合層23の部分で破断し、倒壊しやすくなる。更にまた、側壁を形成するときに、側壁の材料がナノマテリアル集合層23内に進入してしまう。これらの理由により、本比較例に係る記憶装置は、信頼性が低い。   Furthermore, in this comparative example, since the insulating material 25 is not embedded in the gap 32, ions for etching pass through the gap 32 of the nanomaterial assembly layer 23 in the RIE process for forming the pillar 16. Passing through and reaching the lower electrode layer 22, the lower electrode layer 22 is etched unevenly. As a result, the shape stability of the lower electrode layer 22 decreases. Furthermore, when the pillar 16 is wet-cleaned, the pillar 16 breaks at the nanomaterial assembly layer 23 portion and is easily collapsed. Furthermore, when the side wall is formed, the material of the side wall enters the nanomaterial assembly layer 23. For these reasons, the storage device according to this comparative example has low reliability.

次に、本実施形態の試験例について説明する。
図7は、横軸にピラーに印加するパルス数をとり、縦軸にピラーに流れる電流量をとって、実施例に係る記憶装置のスイッチング特性を例示するグラフ図であり、
図8は、横軸に絶縁材料の有無をとり、縦軸に密着強度をとって、絶縁材料がナノマテリアル集合層の密着強度に及ぼす影響を例示するグラフ図である。
Next, a test example of this embodiment will be described.
FIG. 7 is a graph illustrating the switching characteristics of the memory device according to the embodiment, where the horizontal axis represents the number of pulses applied to the pillar and the vertical axis represents the amount of current flowing through the pillar.
FIG. 8 is a graph illustrating the influence of the insulating material on the adhesion strength of the nanomaterial assembly layer, where the horizontal axis represents the presence or absence of an insulating material and the vertical axis represents the adhesion strength.

本試験例においては、前述の第1の実施形態において説明した方法により、実施例に係る記憶装置を製造した。また、前述の比較例において説明した方法により、比較例に係る記憶装置を製造した。上述の如く、実施例に係る記憶装置においては、絶縁材料25(図2参照)が設けられており、比較例に係る記憶装置においては、絶縁材料25が設けられていない。   In this test example, the storage device according to the example was manufactured by the method described in the first embodiment. Further, the storage device according to the comparative example was manufactured by the method described in the comparative example. As described above, the insulating material 25 (see FIG. 2) is provided in the memory device according to the example, and the insulating material 25 is not provided in the memory device according to the comparative example.

そして、実施例に係る記憶装置において、ピラーにパルス電圧を印加した。これにより、図7に示すように、ナノマテリアル集合層23においてセット動作及びリセット動作が繰り返し実行され、「高抵抗状態」と「低抵抗状態」とを繰り返し発現させることができた。このように、本実施例に係る記憶装置においては、ピラー16がメモリセルとして機能することが確認された。   In the memory device according to the example, a pulse voltage was applied to the pillar. Thereby, as shown in FIG. 7, the set operation and the reset operation were repeatedly executed in the nanomaterial assembly layer 23, and the “high resistance state” and the “low resistance state” could be repeatedly expressed. As described above, in the memory device according to this example, it was confirmed that the pillar 16 functions as a memory cell.

また、実施例及び比較例に係る記憶装置について、ナノマテリアル集合層23の密着強度を測定した。具体的には、ナノマテリアル集合層23について、スクラッチ試験を行った。この結果、図8に示すように、実施例に係る記憶装置におけるナノマテリアル集合層23の密着強度は、比較例に係る記憶装置におけるナノマテリアル集合層23の密着強度の1.5倍であった。これにより、絶縁材料25の効果が確認された。   Moreover, the adhesion strength of the nanomaterial assembly layer 23 was measured for the storage devices according to the examples and the comparative examples. Specifically, a scratch test was performed on the nanomaterial assembly layer 23. As a result, as shown in FIG. 8, the adhesion strength of the nanomaterial assembly layer 23 in the storage device according to the example was 1.5 times the adhesion strength of the nanomaterial assembly layer 23 in the storage device according to the comparative example. . Thereby, the effect of the insulating material 25 was confirmed.

次に、第2の実施形態について説明する。
図9は、本実施形態に係る記憶装置の製造方法のうち、ピラーの形成方法を例示するフローチャート図である。
図9に示すように、本実施形態に係る記憶装置の製造方法は、前述の第1の実施形態に係る記憶装置の製造方法(図3参照)と比較して、ステップS5に示すナノマテリアル集合層のポストベーク工程と、ステップS6に示す絶縁材料の塗布・乾燥工程との間に、ステップS21に示すアニール工程が設けられている点が異なっている。
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 9 is a flowchart illustrating the pillar forming method in the method for manufacturing the memory device according to this embodiment.
As shown in FIG. 9, the manufacturing method of the memory device according to this embodiment is a nanomaterial assembly shown in step S5 as compared to the manufacturing method of the memory device according to the first embodiment (see FIG. 3). The difference is that an annealing step shown in step S21 is provided between the layer post-baking step and the insulating material application / drying step shown in step S6.

すなわち、本実施形態においては、図9のステップS5に示すポストベーク工程が終了したら、基板を室温まで冷却し、塗布装置から取り出す。次に、図9のステップS21に示すように、基板を縦型炉に装入し、基板に対してアニール処理を施す。このステップS21に示すアニール処理は、ステップS8に示すアニール処理と同程度の熱処理とする。例えば、ステップS21に示すアニール処理においては、雰囲気を窒素雰囲気とし、加熱温度を500〜600℃とし、加熱時間を1時間とする。これにより、CNT31間で架橋反応が生じ、CNT31同士が緩く結合する。その後、基板が室温まで冷却されたら、基板を縦型炉から取り出す。次に、基板を塗布装置に再度装入する。以後、ステップS6以降の工程を実施する。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第1の実施形態と同様である。   That is, in this embodiment, after the post-baking process shown in step S5 of FIG. 9 is completed, the substrate is cooled to room temperature and taken out from the coating apparatus. Next, as shown in step S21 of FIG. 9, the substrate is placed in a vertical furnace, and the substrate is annealed. The annealing process shown in step S21 is similar to the annealing process shown in step S8. For example, in the annealing process shown in step S21, the atmosphere is a nitrogen atmosphere, the heating temperature is 500 to 600 ° C., and the heating time is 1 hour. Thereby, a cross-linking reaction occurs between the CNTs 31, and the CNTs 31 are loosely bonded. Thereafter, when the substrate is cooled to room temperature, the substrate is removed from the vertical furnace. Next, the substrate is loaded again into the coating apparatus. Thereafter, steps after step S6 are performed. The manufacturing method other than the above in this embodiment is the same as that in the first embodiment.

本実施形態によれば、図9のステップS5に示すポストベーク工程の後、ステップS21に示すアニール処理を施して、CNT31間で架橋反応を生じさせ、その後、ステップS6に示すように、絶縁材料を塗布している。これにより、CNT31の架橋反応の際にはCNT31間に絶縁材料25が存在しないため、CNT31同士をより確実に結合させることができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第1の実施形態と同様である。   According to the present embodiment, after the post-baking process shown in step S5 of FIG. 9, the annealing process shown in step S21 is performed to cause a cross-linking reaction between the CNTs 31, and then, as shown in step S6, the insulating material Is applied. Thereby, since the insulating material 25 does not exist between CNT31 in the case of the crosslinking reaction of CNT31, CNT31 can be combined more reliably. The effects of the present embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment described above.

次に、第3の実施形態について説明する。
図10は、本実施形態に係る記憶装置の製造方法のうち、ピラーの形成方法を例示するフローチャート図である。
図10に示すように、本実施形態に係る記憶装置の製造方法は、前述の第1の実施形態に係る記憶装置の製造方法(図3参照)と比較して、ステップS8に示すアニール工程と、ステップS9に示す上部電極層の形成工程との間に、ステップS22に示すプラズマ処理工程が設けられている点が異なっている。
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 10 is a flowchart illustrating the pillar forming method in the method for manufacturing the memory device according to this embodiment.
As shown in FIG. 10, the manufacturing method of the memory device according to the present embodiment is different from the method of manufacturing the memory device according to the first embodiment (see FIG. 3). The plasma processing step shown in step S22 is different from the upper electrode layer forming step shown in step S9.

すなわち、本実施形態においては、図10のステップS8に示すアニール工程が終了したら、基板を室温まで冷却し、塗布装置から取り出す。次に、図10のステップS22に示すように、基板をプラズマ処理装置に装入する。そして、CNT31に対するエッチング速度よりも絶縁材料25に対するエッチング速度の方が高いプラズマ、例えば、希ガスのプラズマを発生させ、これを基板の上面、すなわち、ナノマテリアル集合層23の上面に接触させる。これにより、CNT31における絶縁材料25からなる堆積層の上面から突出した部分の表面に付着した絶縁材料25を除去する。その後、基板をプラズマ処理装置から取り出し、PVD装置に装入する。以後、ステップS9以降の工程を実施する。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第1の実施形態と同様である。   That is, in this embodiment, after the annealing process shown in step S8 of FIG. 10 is completed, the substrate is cooled to room temperature and taken out from the coating apparatus. Next, as shown in step S22 of FIG. 10, the substrate is loaded into the plasma processing apparatus. Then, plasma having a higher etching rate with respect to the insulating material 25 than that with respect to the CNT 31, for example, a rare gas plasma, is generated and brought into contact with the upper surface of the substrate, that is, the upper surface of the nanomaterial assembly layer 23. Thereby, the insulating material 25 adhering to the surface of the portion protruding from the upper surface of the deposited layer made of the insulating material 25 in the CNT 31 is removed. Thereafter, the substrate is taken out of the plasma processing apparatus and loaded into the PVD apparatus. Thereafter, the processes after Step S9 are performed. The manufacturing method other than the above in this embodiment is the same as that in the first embodiment.

本実施形態によれば、図10のステップS8までに示す工程において、隙間32内に絶縁材料25を充填させた後、ステップS22に示すように、希ガスのプラズマを用いてCNT31に付着した不要な絶縁材料25を除去し、その後、ステップS9に示すように、上部電極層24を形成している。これにより、CNT31と上部電極層24とをより確実に接続することができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第1の実施形態と同様である。   According to the present embodiment, in the process shown in FIG. 10 up to step S8, after filling the gap 32 with the insulating material 25, as shown in step S22, it is unnecessary to attach to the CNT 31 using the rare gas plasma. The insulating material 25 is removed, and then the upper electrode layer 24 is formed as shown in step S9. Thereby, CNT31 and the upper electrode layer 24 can be connected more reliably. The effects of the present embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment described above.

次に、第4の実施形態について説明する。
図11は、本実施形態に係る記憶装置の製造方法のうち、ピラーの形成方法を例示するフローチャート図であり、
図12は、本実施形態に係る記憶装置のピラーを例示する模式的断面図である。
Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a pillar formation method in the method for manufacturing a storage device according to this embodiment.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating a pillar of the storage device according to this embodiment.

図11に示すように、本実施形態に係る記憶装置の製造方法は、前述の第1の実施形態に係る記憶装置の製造方法(図3参照)と比較して、ステップS8に示すアニール工程と、ステップS9に示す上部電極層の形成工程との間に、ステップS23に示すアッシング工程が設けられている点が異なっている。これにより、図12に示すように、本実施形態に係る記憶装置においては、CNT31の上面と絶縁材料25の上面が略同一平面をなし、上部電極層24には、CNT31が埋め込まれていない。   As shown in FIG. 11, the manufacturing method of the memory device according to the present embodiment is different from the manufacturing method of the memory device according to the first embodiment (see FIG. 3). The difference is that the ashing process shown in step S23 is provided between the upper electrode layer forming process shown in step S9. Thus, as shown in FIG. 12, in the memory device according to the present embodiment, the upper surface of the CNT 31 and the upper surface of the insulating material 25 are substantially in the same plane, and the CNT 31 is not embedded in the upper electrode layer 24.

すなわち、本実施形態においては、図11のステップS8に示すアニール工程が終了したら、基板を室温まで冷却して、塗布装置から取り出す。次に、図11のステップS23に示すように、基板をプラズマ処理装置に装入する。そして、絶縁材料25に対するエッチング速度よりもCNT31に対するエッチング速度の方が高いプラズマ、例えば、窒素と水素(N/H)の混合プラズマ、アンモニア(NH)のプラズマ又は酸素(O)のプラズマを発生させ、これを基板に接触させる。これにより、図12に示すように、CNT31における絶縁材料25からなる堆積層の上面から突出した部分が、アッシングされて除去される。この結果、CNT31の上面と絶縁材料25の上面が略同一平面となり、絶縁材料25からなる堆積層の上面が平坦になる。その後、基板をプラズマ処理装置から取り出し、塗布装置に再度装入し、ステップS9以降の工程を実施する。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第1の実施形態と同様である。 That is, in this embodiment, after the annealing process shown in step S8 of FIG. 11 is completed, the substrate is cooled to room temperature and taken out from the coating apparatus. Next, as shown in step S23 of FIG. 11, the substrate is loaded into the plasma processing apparatus. Then, plasma having a higher etching rate for the CNT 31 than that for the insulating material 25, for example, a mixed plasma of nitrogen and hydrogen (N 2 / H 2 ), a plasma of ammonia (NH 3 ), or oxygen (O 2 ). Plasma is generated and brought into contact with the substrate. Thereby, as shown in FIG. 12, the part which protruded from the upper surface of the deposition layer which consists of the insulating material 25 in CNT31 is ashed and removed. As a result, the upper surface of the CNT 31 and the upper surface of the insulating material 25 become substantially flush with each other, and the upper surface of the deposited layer made of the insulating material 25 becomes flat. Thereafter, the substrate is taken out from the plasma processing apparatus, and is again loaded into the coating apparatus, and the processes after step S9 are performed. The manufacturing method other than the above in this embodiment is the same as that in the first embodiment.

本実施形態によれば、図11のステップS8までに示す工程において、隙間32内に絶縁材料25を充填させた後、ステップS23に示すように、プラズマ処理を施して、CNT31における絶縁材料25の堆積層から突出した部分を除去し、その後、ステップS9に示すように、上部電極層24を形成する。これにより、上部電極層24の下面をより一層平坦にすることができる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第1の実施形態と同様である。   According to the present embodiment, in the process shown in FIG. 11 up to step S8, after the gap 32 is filled with the insulating material 25, as shown in step S23, the plasma treatment is performed so that the insulating material 25 in the CNT 31 The portion protruding from the deposited layer is removed, and then the upper electrode layer 24 is formed as shown in step S9. Thereby, the lower surface of the upper electrode layer 24 can be further flattened. The effects of the present embodiment other than those described above are the same as those of the first embodiment described above.

次に、第5の実施形態について説明する。
図13は、本実施形態に係る記憶装置の製造方法のうち、ピラーの形成方法を例示するフローチャート図である。
Next, a fifth embodiment will be described.
FIG. 13 is a flowchart illustrating the pillar forming method in the method for manufacturing the memory device according to this embodiment.

図13に示すように、本実施形態に係る記憶装置の製造方法は、前述の第1の実施形態に係る記憶装置の製造方法(図3参照)と比較して、ステップS8に示すアニール工程と、ステップS9に示す上部電極層の形成工程との間に、ステップS24に示すCMP工程が設けられている点が異なっている。また、本実施形態に係る記憶装置においては、前述の第4の実施形態に係る記憶装置(図12参照)と同様に、CNT31の上面と絶縁材料25の上面が略同一平面をなし、上部電極層24には、CNT31が埋め込まれていない。   As shown in FIG. 13, the method for manufacturing the memory device according to the present embodiment is different from the method for manufacturing the memory device according to the first embodiment (see FIG. 3). The difference is that the CMP process shown in step S24 is provided between the upper electrode layer forming process shown in step S9. In the memory device according to the present embodiment, the upper surface of the CNT 31 and the upper surface of the insulating material 25 are substantially flush with the upper electrode, as in the memory device according to the fourth embodiment (see FIG. 12). The layer 24 is not embedded with CNTs 31.

すなわち、本実施形態においては、図13のステップS8に示すアニール工程が終了し、基板が室温まで冷却された後、基板を塗布装置から取り出す。次に、図13のステップS24に示すように、基板をCMP装置に装入し、基板の上面に対してCMPを施す。これにより、図12に示すように、CNT31における絶縁材料25からなる堆積層の上面から突出した部分が除去される。その後、基板をCMP装置から取り出し、PVD装置に装入し、ステップS9以降の工程を実施する。本実施形態における上記以外の製造方法は、前述の第1の実施形態と同様である。また、本実施形態の効果は、前述の第4の実施形態と同様である。   That is, in this embodiment, after the annealing process shown in step S8 of FIG. 13 is completed and the substrate is cooled to room temperature, the substrate is taken out from the coating apparatus. Next, as shown in step S24 of FIG. 13, the substrate is loaded into a CMP apparatus, and the upper surface of the substrate is subjected to CMP. Thereby, as shown in FIG. 12, the part protruded from the upper surface of the deposition layer which consists of the insulating material 25 in CNT31 is removed. Thereafter, the substrate is taken out from the CMP apparatus and loaded into the PVD apparatus, and the processes after step S9 are performed. The manufacturing method other than the above in this embodiment is the same as that in the first embodiment. The effect of this embodiment is the same as that of the above-described fourth embodiment.

次に、第6の実施形態について説明する。
図14および図15は、第6の実施形態に係る記憶装置の製造方法を例示する工程断面図である。
Next, a sixth embodiment will be described.
14 and 15 are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the memory device according to the sixth embodiment.

第6の実施形態においては、図4(a)〜図5(a)と同様の製造過程を経て、予め図5(a)に示す状態を準備する。図14(a)に示す状態は、図5(a)に示す状態と同様である。   In the sixth embodiment, the state shown in FIG. 5A is prepared in advance through the same manufacturing process as in FIGS. 4A to 5A. The state shown in FIG. 14A is the same as the state shown in FIG.

例えば、上述した基板をPVD装置に装入し、PVD法により、ナノマテリアル集合層23の上方から、導電性材料、例えば、タングステン又は窒化チタンを堆積させる。このとき、導電性材料は、隙間32内に進入し、絶縁材料25からなる堆積層上に堆積して、CNT31の露出していた部分を覆う。これにより、上部電極層24が形成され、その下部にはCNT31が埋め込まれる。   For example, the substrate described above is inserted into a PVD apparatus, and a conductive material, for example, tungsten or titanium nitride is deposited from above the nanomaterial assembly layer 23 by the PVD method. At this time, the conductive material enters the gap 32 and is deposited on the deposition layer made of the insulating material 25 to cover the exposed portion of the CNT 31. Thereby, the upper electrode layer 24 is formed, and the CNT 31 is embedded in the lower part thereof.

ここで、ナノマテリアル集合層23の隙間32内に絶縁材料25を充填させた層を構造体50とすると、この段階において、下部電極層22の上に構造体50が形成され、構造体50の上に上部電極層24が形成される。また、下部電極層22、構造体50、および上部電極層を含む層を積層体51とする。   Here, when the layer 50 in which the insulating material 25 is filled in the gap 32 of the nanomaterial assembly layer 23 is the structure 50, the structure 50 is formed on the lower electrode layer 22 at this stage. An upper electrode layer 24 is formed thereon. In addition, a layer including the lower electrode layer 22, the structure 50, and the upper electrode layer is a stacked body 51.

続いて、積層体51が形成された後、上部電極層24上に、例えばシリコン酸化物からなるハードマスク(図示せず)を形成する。次に、ハードマスク上にレジスト膜(図示せず)を形成し、リソグラフィ法によりパターニングして、ピラー16を形成する予定の領域に残留させる(図示せず)。次に、パターニングしたレジスト膜をマスクとしてRIE等の異方性エッチングを施し、ハードマスクをパターニングする(図示せず)。   Subsequently, after the stacked body 51 is formed, a hard mask (not shown) made of, for example, silicon oxide is formed on the upper electrode layer 24. Next, a resist film (not shown) is formed on the hard mask and patterned by a lithography method to remain in a region where the pillar 16 is to be formed (not shown). Next, anisotropic etching such as RIE is performed using the patterned resist film as a mask to pattern the hard mask (not shown).

次に、図14(b)に示すように、パターニングされたハードマスクをマスクとして、RIE等の異方性エッチングを施す。これにより、上部電極層24、ナノマテリアル集合層23、下部電極層22及びシリコンダイオード層21が選択的に除去されて、ピラー16が形成される。このようにして、積層体51が選択的にエッチングされて、構造体50の側面50wが表出する。積層体51をエッチングするガスは、例えば、酸素(O)とフッ化炭素(CF)ガスとの混合ガスである。 Next, as shown in FIG. 14B, anisotropic etching such as RIE is performed using the patterned hard mask as a mask. Thereby, the upper electrode layer 24, the nanomaterial assembly layer 23, the lower electrode layer 22, and the silicon diode layer 21 are selectively removed, and the pillar 16 is formed. In this way, the stacked body 51 is selectively etched, and the side surface 50w of the structure 50 is exposed. The gas for etching the stacked body 51 is, for example, a mixed gas of oxygen (O 2 ) and fluorocarbon (CF x ) gas.

次に、図15(a)に示すように、構造体50の側面50wに、水素(H)イオン、酸素(O)イオン、水素(H)ラジカル、および酸素(O)ラジカルの群から選択される少なくとも1つを含む活性ガス52を晒す。これにより、構造体50の側面50wからナノマテリアル集合層23が選択的にエッチングされる。あるいは、ナノマテリアル集合層23自体に欠陥が生じる。この状態を、図15(b)に示す。   Next, as shown in FIG. 15A, the side surface 50w of the structure 50 is selected from the group of hydrogen (H) ions, oxygen (O) ions, hydrogen (H) radicals, and oxygen (O) radicals. The active gas 52 containing at least one of the above is exposed. Thereby, the nanomaterial assembly layer 23 is selectively etched from the side surface 50w of the structure 50. Alternatively, defects occur in the nanomaterial assembly layer 23 itself. This state is shown in FIG.

図15(b)に示すように、ナノマテリアル集合層23の側面は、その一部が除去されて構造体50の側面50wからピラー16の中心に向かって後退している。ナノマテリアル集合層23が後退した部分には、ナノマテリアル集合層23が取り除かれた絶縁材料、すなわち、絶縁層55が形成される。   As shown in FIG. 15B, a part of the side surface of the nanomaterial assembly layer 23 is removed and recedes from the side surface 50 w of the structure 50 toward the center of the pillar 16. An insulating material from which the nanomaterial assembly layer 23 is removed, that is, an insulating layer 55 is formed in a portion where the nanomaterial assembly layer 23 has receded.

下部電極層22から上部電極層24に向かう方向に対して垂直な方向の絶縁層55の厚さは、ナノマテリアル集合層23の一部をエッチングするエッチング時間で調整される。すなわち、このエッチング時間が長くなるほど、絶縁層55の厚さが厚くなる。ナノマテリアル集合層23の一部をエッチングするガスとしては、ナノマテリアル集合層23をより当方的にエッチングすることができる水素(H)ラジカルもしくは酸素(O)ラジカルを選択することが望ましい。   The thickness of the insulating layer 55 in the direction perpendicular to the direction from the lower electrode layer 22 toward the upper electrode layer 24 is adjusted by the etching time for etching a part of the nanomaterial assembly layer 23. That is, the longer the etching time is, the thicker the insulating layer 55 is. As a gas for etching a part of the nanomaterial assembly layer 23, it is desirable to select a hydrogen (H) radical or an oxygen (O) radical that can etch the nanomaterial assembly layer 23 more isotropically.

このように、第6の実施形態では、積層体51を選択的にエッチングして構造体50の側面50wを表出させた後、側面50wからナノマテリアル集合層23の一部を選択的にエッチングする。積層体51を選択的にエッチングするガス種と、ナノマテリアル集合層23を選択的にエッチングするガス種と、は異なっている。   As described above, in the sixth embodiment, after the stacked body 51 is selectively etched to expose the side surface 50w of the structure 50, a part of the nanomaterial assembly layer 23 is selectively etched from the side surface 50w. To do. The gas species for selectively etching the stacked body 51 is different from the gas species for selectively etching the nanomaterial assembly layer 23.

図16は、第6の実施形態に係る記憶装置の製造方法を例示する工程図であり、(a)は、上面工程図、(b)は、断面工程図である。   FIGS. 16A and 16B are process diagrams illustrating a method for manufacturing a memory device according to the sixth embodiment. FIG. 16A is a top process diagram, and FIG. 16B is a cross-sectional process diagram.

ナノマテリアル集合層23をエッチングした後、ピラー16の側面に保護層56を形成する。保護層56の材質は、例えば、窒化シリコン(Si)である。保護層56の形成によって、ピラー16外からピラー16内に水分等が入り難くなる。
このように、第6の実施形態に係る記憶装置2は、複数の微小導電体が隙間32を介して集合したナノマテリアル集合層23と、隙間32内に配置された絶縁材料25と、を備える。さらに、記憶装置2は、ナノマテリアル集合層23の下面に接した下部電極層22と、ナノマテリアル集合層23の上面に接した上部電極層24と、ナノマテリアル集合層23の側面を覆う絶縁層55と、を備える。
After the nanomaterial assembly layer 23 is etched, a protective layer 56 is formed on the side surface of the pillar 16. The material of the protective layer 56 is, for example, silicon nitride (Si 3 N 4 ). Formation of the protective layer 56 makes it difficult for moisture and the like to enter the pillar 16 from outside the pillar 16.
As described above, the storage device 2 according to the sixth embodiment includes the nanomaterial assembly layer 23 in which a plurality of minute conductors are aggregated via the gap 32, and the insulating material 25 disposed in the gap 32. . Furthermore, the memory device 2 includes a lower electrode layer 22 in contact with the lower surface of the nanomaterial assembly layer 23, an upper electrode layer 24 in contact with the upper surface of the nanomaterial assembly layer 23, and an insulating layer that covers the side surfaces of the nanomaterial assembly layer 23. 55.

ナノマテリアル集合層23の上面に対して垂直な方向からみて、ナノマテリアル集合層23の側面23wは、下部電極層22の側面22wもしくは上部電極層24の側面24wよりもナノマテリアル集合層23の中心側に位置している。換言すれば、ナノマテリアル集合層23が存在する領域は、絶縁材料25が存在する領域の内側にある。   When viewed from the direction perpendicular to the upper surface of the nanomaterial assembly layer 23, the side surface 23 w of the nanomaterial assembly layer 23 is the center of the nanomaterial assembly layer 23 rather than the side surface 22 w of the lower electrode layer 22 or the side surface 24 w of the upper electrode layer 24. Located on the side. In other words, the region where the nanomaterial assembly layer 23 exists is inside the region where the insulating material 25 exists.

例えば、絶縁材料25が存在する領域の面積に対して、ナノマテリアル集合層23が存在する領域の面積は、90%以下である。複数の微小導電体のそれぞれは、カーボンナノチューブである。絶縁材料25は、少なくともシリコン、酸素、炭素及び水素を含有し、疎水性である。   For example, the area of the region where the nanomaterial assembly layer 23 exists is 90% or less with respect to the area of the region where the insulating material 25 exists. Each of the plurality of microconductors is a carbon nanotube. The insulating material 25 contains at least silicon, oxygen, carbon and hydrogen, and is hydrophobic.

記憶装置2においては、記憶装置1に比べ、各ピラー16におけるナノマテリアル集合層23の幅が狭くなっている。ここで、「幅」とは、ナノマテリアル集合層23の上面に対して略平行な方向における幅である。   In the storage device 2, the width of the nanomaterial assembly layer 23 in each pillar 16 is narrower than that in the storage device 1. Here, the “width” is a width in a direction substantially parallel to the upper surface of the nanomaterial assembly layer 23.

これにより、記憶装置2は、記憶装置1に比べて動作電流がより低くなる。例えば、絶縁材料25が存在する領域の面積に対して、ナノマテリアル集合層23が存在する領域の面積が50%のとき、絶縁材料25が存在する領域の面積に対して、ナノマテリアル集合層23が存在する領域の面積が100%のときに比べ、上部電極層24と下部電極層22との間を導通する電流経路が1/2になった場合には、動作電流が概ね1/2になる。また、「低抵抗状態」と「高抵抗状態」が記憶装置1に比べて低電圧で得られる。つまり、これらの効果により低消費電力動作が可能になる。   As a result, the storage device 2 has a lower operating current than the storage device 1. For example, when the area of the region where the nanomaterial aggregate layer 23 exists is 50% of the area of the region where the insulating material 25 exists, the nanomaterial aggregate layer 23 corresponds to the area of the region where the insulating material 25 exists. When the current path that conducts between the upper electrode layer 24 and the lower electrode layer 22 is halved compared to when the area of the region where the current exists is 100%, the operating current is approximately halved. Become. Further, the “low resistance state” and the “high resistance state” can be obtained at a lower voltage than the storage device 1. In other words, these effects enable low power consumption operation.

また、ナノマテリアル集合層23の周りは、絶縁層55によって覆われている。換言すれば、記憶装置2においては、筒状の絶縁層55内にナノマテリアル集合層23が配置された構造を有する。すなわち、ナノマテリアル集合層23は、その外周に設けられた絶縁層55によって支持されている。これにより、ナノマテリアル集合層23の機械的強度は記憶装置1と比べて同程度に維持可能になる。また、絶縁材料25は、スピンコート法により形成されたSOG(Spin On Glass)層である。従って、絶縁材料25(絶縁層55)と、下部電極層22および上部電極層24との密着性は良好になる。これにより、ピラー16がナノマテリアル集合層23の部分で倒壊したり、ナノマテリアル集合層23を破断面としてピラー16が破断したりすることが抑制される。   The periphery of the nanomaterial assembly layer 23 is covered with an insulating layer 55. In other words, the memory device 2 has a structure in which the nanomaterial assembly layer 23 is disposed in the cylindrical insulating layer 55. That is, the nanomaterial assembly layer 23 is supported by the insulating layer 55 provided on the outer periphery thereof. Thereby, the mechanical strength of the nanomaterial assembly layer 23 can be maintained at the same level as that of the storage device 1. The insulating material 25 is an SOG (Spin On Glass) layer formed by spin coating. Therefore, the adhesion between the insulating material 25 (insulating layer 55), the lower electrode layer 22, and the upper electrode layer 24 is improved. Thereby, it is suppressed that the pillar 16 collapses in the part of the nanomaterial assembly layer 23 or the pillar 16 breaks with the nanomaterial assembly layer 23 as a fracture surface.

また、絶縁層55には、絶縁材料25からCNT31が取り除かれた層である。従って、絶縁層55には、数ナノオーダーの多数の孔が存在している。すなわち、記憶装置2においてはナノマテリアル集合層23の周りの寄生容量が記憶装置1に比べて低くなる。
また、積層体51を選択的にエッチングして構造体50の側面50wを表出させる処理と、側面50wからナノマテリアル集合層23の一部を選択的にエッチングする処理と、は同じエッチング装置内においてガス種を切り換えるだけで実施できる。従って、第6の実施形態では、製造コストの上昇を招かない。
The insulating layer 55 is a layer obtained by removing the CNTs 31 from the insulating material 25. Therefore, the insulating layer 55 has a large number of holes on the order of several nanometers. That is, in the storage device 2, the parasitic capacitance around the nanomaterial assembly layer 23 is lower than that of the storage device 1.
The process of selectively etching the stacked body 51 to expose the side surface 50w of the structure 50 and the process of selectively etching a part of the nanomaterial assembly layer 23 from the side surface 50w are performed in the same etching apparatus. This can be done simply by switching the gas type. Therefore, in the sixth embodiment, the manufacturing cost is not increased.

なお、ナノマテリアル集合層23の一部を除去せずプロセスを進行させた場合は、例えば、以下のような不具合が起きる。
図17は、比較例に係る記憶装置の製造方法を例示する断面工程図である。
図17(a)に示すように、ピラー16を形成した後、構造体50の側壁に残渣60が付着したとする。このような残渣60が導電性を有すると、図17(b)に示すように、
下部電極層22と上部電極層24との間がCNT31と残渣60とを経由して常時導通してしまう。
In addition, when the process proceeds without removing a part of the nanomaterial assembly layer 23, for example, the following problems occur.
FIG. 17 is a cross-sectional process diagram illustrating a method for manufacturing the memory device according to the comparative example.
As shown in FIG. 17A, it is assumed that after the pillar 16 is formed, the residue 60 adheres to the side wall of the structure 50. When such a residue 60 has conductivity, as shown in FIG.
The lower electrode layer 22 and the upper electrode layer 24 are always connected via the CNT 31 and the residue 60.

図18は、第6の実施形態に係る記憶装置の製造方法を例示する断面工程図である。
これに対し、第6の実施形態では、以下に示す有利な点を有する。例えば、ピラー16を形成した後、構造体50の側壁に残渣60が付着したとしても、ナノマテリアル集合層23と残渣60との間には、絶縁層55が既に形成されている。従って、下部電極層22と上部電極層24との間は、CNT31と残渣60とを経由して電気的に短絡することはない。
FIG. 18 is a cross-sectional process diagram illustrating the method for manufacturing the memory device according to the sixth embodiment.
In contrast, the sixth embodiment has the following advantages. For example, even if the residue 60 adheres to the side wall of the structure 50 after the pillar 16 is formed, the insulating layer 55 is already formed between the nanomaterial assembly layer 23 and the residue 60. Therefore, there is no short circuit between the lower electrode layer 22 and the upper electrode layer 24 via the CNT 31 and the residue 60.

図19は、第6の実施形態に係る記憶装置の変形例を例示する上面模式図である。
ナノマテリアル集合層23の一部を除去した後においては、図16(a)に示す形態とは限らず、図19に示す形態であってもよい。例えば、ナノマテリアル集合層23の上面に対して垂直な方向からみて、ナノマテリアル集合層23は、矩形状である必要はなく、その角が曲面になった構造でもよい。
FIG. 19 is a top schematic view illustrating a modification of the storage device according to the sixth embodiment.
After part of the nanomaterial assembly layer 23 is removed, the form shown in FIG. 19 is not limited to the form shown in FIG. For example, when viewed from the direction perpendicular to the top surface of the nanomaterial assembly layer 23, the nanomaterial assembly layer 23 does not have to be rectangular, and may have a structure in which the corners are curved.

また、実施形態において、ピラー16を複数に重ねてもよい。これにより、より記録密度の高い記憶装置が形成される。   In the embodiment, a plurality of pillars 16 may be stacked. Thereby, a storage device with higher recording density is formed.

次に、第7の実施形態について説明する。
図20は、第7の実施形態に係る記憶装置の製造方法のうち、ピラーの形成方法を例示するフローチャート図である。
図21は、第7の実施形態に係る記憶装置のピラーを例示する模式的断面図である。
Next, a seventh embodiment will be described.
FIG. 20 is a flowchart illustrating the pillar forming method in the method for manufacturing the memory device according to the seventh embodiment.
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view illustrating a pillar of the memory device according to the seventh embodiment.

図20に示すように、本実施形態に係る記憶装置の製造方法のステップS1〜ステップS11は、前述の第5の実施形態に係る記憶装置の製造方法(図13参照)と同じである。
本実施形態では、ステップS11に係る異方性エッチングを行った後、図15(a)に示すように、ナノマテリアル集合層23の側面のエッチングを施す(ステップS30)。この後、ウェット洗浄(ステップS12)を行い、側壁(保護層56)を形成する(ステップS13)。
As shown in FIG. 20, steps S1 to S11 of the method for manufacturing the storage device according to the present embodiment are the same as the method for manufacturing the storage device according to the fifth embodiment (see FIG. 13).
In this embodiment, after performing anisotropic etching according to step S11, as shown in FIG. 15A, the side surface of the nanomaterial assembly layer 23 is etched (step S30). Thereafter, wet cleaning (step S12) is performed to form a side wall (protective layer 56) (step S13).

本実施形態に係る記憶装置においては、前述の第5の実施形態に係る記憶装置と同様に、CNT31の上面と絶縁材料25の上面が略同一平面をなし、上部電極層24には、CNT31が埋め込まれていない。   In the memory device according to the present embodiment, as in the memory device according to the fifth embodiment described above, the upper surface of the CNT 31 and the upper surface of the insulating material 25 are substantially in the same plane. Not embedded.

これにより、図21に示すように、CNT31における絶縁材料25からなる堆積層の上面から突出した部分が除去された構造が得られる。   Thereby, as shown in FIG. 21, the structure which removed the part which protruded from the upper surface of the deposition layer which consists of the insulating material 25 in CNT31 is obtained.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。   As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalents thereof.

例えば、絶縁材料25は隙間32内に実質的にボイドが形成されないように緻密に埋め込まれていてもよく、又は、CNT31と同程度若しくはそれ以下のサイズのボイドが形成された多孔質構造であってもよい。多孔質構造である場合は、ボイドはナノマテリアル集合層23の全体に形成されていてもよく、下部のみに形成されていてもよく、厚さ方向の中央部のみに形成されていてもよい。   For example, the insulating material 25 may be densely embedded so that voids are not substantially formed in the gaps 32, or has a porous structure in which voids having a size similar to or smaller than that of the CNTs 31 are formed. May be. When it is a porous structure, the void may be formed in the whole nanomaterial assembly layer 23, may be formed only in the lower part, and may be formed only in the center part of the thickness direction.

また、前述の各実施形態においては、ナノマテリアル集合層23内に、下部電極層22及び上部電極層24の双方に接したCNT31が存在しない例を示した。しかしながら、ごく少数であれば、ナノマテリアル集合層23を厚さ方向に貫き、下部電極層22及び上部電極層24の双方に接したCNT31が存在してもよい。この場合においても、ナノマテリアル集合層23が「低抵抗状態」であるときの抵抗値と、「高抵抗状態」であるときの抵抗値との間で差をつけることができ、ナノマテリアル集合層23を記憶層として機能させることができる。   Moreover, in each above-mentioned embodiment, the example in which CNT31 which contact | connected both the lower electrode layer 22 and the upper electrode layer 24 does not exist in the nanomaterial assembly layer 23 was shown. However, if there are only a few, there may be CNTs 31 that penetrate the nanomaterial assembly layer 23 in the thickness direction and are in contact with both the lower electrode layer 22 and the upper electrode layer 24. Even in this case, a difference can be made between the resistance value when the nanomaterial assembly layer 23 is in the “low resistance state” and the resistance value when the nanomaterial assembly layer 23 is in the “high resistance state”. 23 can function as a storage layer.

更に、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。例えば、前述の第2の実施形態のように、CNT31に対するアニール処理と絶縁材料25に対するアニール処理を別の工程で行い、且つ、前述の第3の実施形態のように、希ガスのプラズマ処理を施して、CNT31に付着した絶縁材料25を除去してもよい。   Furthermore, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other. For example, the annealing process for the CNT 31 and the annealing process for the insulating material 25 are performed in different steps as in the second embodiment, and the rare gas plasma process is performed as in the third embodiment. And the insulating material 25 attached to the CNTs 31 may be removed.

以上説明した実施形態によれば、信頼性が高い記憶装置及びその製造方法を実現することができる。   According to the embodiment described above, a highly reliable storage device and a method for manufacturing the same can be realized.

1、2:記憶装置、11:シリコン基板、12:層間絶縁膜、13:メモリセル部、14:ワード線配線層、15:ビット線配線層、16:ピラー、21:シリコンダイオード層、22:下部電極層、23:ナノマテリアル集合層、24:上部電極層、25:絶縁材料、31:カーボンナノチューブ(CNT)、32:隙間、50:構造体、50w:側面、51:積層体、52:活性ガス、55:絶縁層、56:保護層、60:残渣、BL:ビット線、WL:ワード線 1, 2: Memory device, 11: Silicon substrate, 12: Interlayer insulating film, 13: Memory cell part, 14: Word line wiring layer, 15: Bit line wiring layer, 16: Pillar, 21: Silicon diode layer, 22: Lower electrode layer, 23: Nanomaterial assembly layer, 24: Upper electrode layer, 25: Insulating material, 31: Carbon nanotube (CNT), 32: Gap, 50: Structure, 50w: Side surface, 51: Laminate, 52: Active gas, 55: insulating layer, 56: protective layer, 60: residue, BL: bit line, WL: word line

Claims (29)

複数の微小導電体が隙間を介して集合したナノマテリアル集合層と、
前記隙間内に配置された絶縁材料と、
を備えた記憶装置。
A nanomaterial assembly layer in which a plurality of microconductors are aggregated via a gap;
An insulating material disposed in the gap;
A storage device.
前記微小導電体はカーボンナノチューブであり、
前記カーボンナノチューブが延びる方向は、前記ナノマテリアル集合層の下面に対して垂直な方向よりも、前記下面に対して平行な方向に近い請求項1記載の記憶装置。
The microconductor is a carbon nanotube;
The storage device according to claim 1, wherein a direction in which the carbon nanotube extends is closer to a direction parallel to the lower surface than a direction perpendicular to the lower surface of the nanomaterial assembly layer.
前記絶縁材料は、塗布法によって前記隙間内に充填されたものである請求項1または2に記載の記憶装置。   The storage device according to claim 1, wherein the insulating material is filled in the gap by a coating method. 前記ナノマテリアル集合層の下面に接した下部電極層と、
前記ナノマテリアル集合層の上面に接した上部電極層と、
をさらに備え、
前記下部電極層及び前記上部電極層の双方に接した微小導電体が存在しない請求項1〜3のいずれか1つに記載の記憶装置。
A lower electrode layer in contact with the lower surface of the nanomaterial assembly layer;
An upper electrode layer in contact with the upper surface of the nanomaterial assembly layer;
Further comprising
The storage device according to claim 1, wherein there is no microconductor in contact with both the lower electrode layer and the upper electrode layer.
前記絶縁材料は、少なくともシリコン、酸素、炭素及び水素を含有し、疎水性である請求項1〜4のいずれか1つに記載の記憶装置。   The storage device according to claim 1, wherein the insulating material contains at least silicon, oxygen, carbon, and hydrogen and is hydrophobic. 前記絶縁材料はメチルシルセスキオキサンである請求項1〜5のいずれか1つに記載の記憶装置。   The storage device according to claim 1, wherein the insulating material is methylsilsesquioxane. 第1の方向に延びる複数本のワード線を含むワード線配線層と、
前記第1の方向に対して交差する第2の方向に延びる複数本のビット線を含むビット線配線層と、
をさらに備え、
前記ワード線配線層及び前記ビット線配線層は交互に積層されており、
前記ナノマテリアル集合層は、各前記ワード線と各前記ビット線との間に配置されたピラーの一部である請求項1〜6のいずれか1つに記載の記憶装置。
A word line wiring layer including a plurality of word lines extending in a first direction;
A bit line wiring layer including a plurality of bit lines extending in a second direction intersecting the first direction;
Further comprising
The word line wiring layers and the bit line wiring layers are alternately stacked,
The storage device according to claim 1, wherein the nanomaterial assembly layer is a part of a pillar disposed between each of the word lines and each of the bit lines.
複数の微小導電体が隙間を介して集合したナノマテリアル集合層と、
前記隙間内に配置された絶縁材料と、
前記ナノマテリアル集合層の下面に接した下部電極層と、
前記ナノマテリアル集合層の上面に接した上部電極層と、
前記ナノマテリアル集合層の側面を覆う絶縁層と、
を備え、
前記ナノマテリアル集合層の前記上面に対して垂直な方向からみて、
前記ナノマテリアル集合層の前記側面は、前記下部電極の側面もしくは前記上部電極の側面よりも前記ナノマテリアル集合層の中心側に位置している記憶装置。
A nanomaterial assembly layer in which a plurality of microconductors are aggregated via a gap;
An insulating material disposed in the gap;
A lower electrode layer in contact with the lower surface of the nanomaterial assembly layer;
An upper electrode layer in contact with the upper surface of the nanomaterial assembly layer;
An insulating layer covering a side surface of the nanomaterial assembly layer;
With
Seen from the direction perpendicular to the upper surface of the nanomaterial assembly layer,
The storage device, wherein the side surface of the nanomaterial assembly layer is located closer to the center of the nanomaterial assembly layer than the side surface of the lower electrode or the side surface of the upper electrode.
前記複数の微小導電体のそれぞれは、カーボンナノチューブである請求項8記載の記憶装置。   The storage device according to claim 8, wherein each of the plurality of microconductors is a carbon nanotube. 前記絶縁層は、少なくともシリコン、酸素、炭素及び水素を含有し、疎水性である請求項8または9に記載の記憶装置。   The memory device according to claim 8, wherein the insulating layer contains at least silicon, oxygen, carbon, and hydrogen and is hydrophobic. 前記カーボンナノチューブが延びる方向は、前記ナノマテリアル集合層の下面に対して垂直な方向よりも、前記下面に対して平行な方向に近い請求項9または10に記載の記憶装置。   The storage device according to claim 9 or 10, wherein a direction in which the carbon nanotube extends is closer to a direction parallel to the lower surface than a direction perpendicular to the lower surface of the nanomaterial assembly layer. 前記絶縁材料は、塗布法によって前記隙間内に充填されたものである請求項8〜11のいずれか1つに記載の記憶装置。   The storage device according to claim 8, wherein the insulating material is filled in the gap by a coating method. 前記ナノマテリアル集合層の下面に接した下部電極層と、
前記ナノマテリアル集合層の上面に接した上部電極層と、
をさらに備え、
前記下部電極層及び前記上部電極層の双方に接した微小導電体が存在しない請求項8〜12のいずれか1つに記載の記憶装置。
A lower electrode layer in contact with the lower surface of the nanomaterial assembly layer;
An upper electrode layer in contact with the upper surface of the nanomaterial assembly layer;
Further comprising
The memory device according to any one of claims 8 to 12, wherein there is no microconductor in contact with both the lower electrode layer and the upper electrode layer.
前記絶縁材料はメチルシルセスキオキサンである請求項8〜13のいずれか1つに記載の記憶装置。   The storage device according to claim 8, wherein the insulating material is methylsilsesquioxane. 第1の方向に延びる複数本のワード線を含むワード線配線層と、
前記第1の方向に対して交差する第2の方向に延びる複数本のビット線を含むビット線配線層と、
をさらに備え、
前記ワード線配線層及び前記ビット線配線層は交互に積層されており、
前記ナノマテリアル集合層は、各前記ワード線と各前記ビット線との間に配置されたピラーの一部である請求項8〜14のいずれか1つに記載の記憶装置。
A word line wiring layer including a plurality of word lines extending in a first direction;
A bit line wiring layer including a plurality of bit lines extending in a second direction intersecting the first direction;
Further comprising
The word line wiring layers and the bit line wiring layers are alternately stacked,
The storage device according to claim 8, wherein the nanomaterial assembly layer is a part of a pillar disposed between each word line and each bit line.
複数の微小導電体が隙間を介して集合したナノマテリアル集合層を形成する工程と、
前記隙間内に絶縁材料を充填する工程と、
を備えた記憶装置の製造方法。
Forming a nanomaterial assembly layer in which a plurality of microconductors are aggregated through a gap;
Filling the gap with an insulating material;
A method for manufacturing a storage device comprising:
前記絶縁材料を充填する工程は、前記絶縁材料を塗布する工程を有する請求項16記載の記憶装置の製造方法。   The method for manufacturing a memory device according to claim 16, wherein the step of filling the insulating material includes a step of applying the insulating material. 前記ナノマテリアル集合層及び前記充填された絶縁材料を加熱する工程をさらに備えた請求項16または17に記載の記憶装置の製造方法。   The method for manufacturing a memory device according to claim 16, further comprising a step of heating the nanomaterial assembly layer and the filled insulating material. 前記ナノマテリアル集合層を加熱する工程と、
前記充填された絶縁材料を加熱する工程と、
をさらに備え、
前記ナノマテリアル集合層を加熱する工程は、前記絶縁材料を充填する工程の前に実施する請求項16または17に記載の記憶装置の製造方法。
Heating the nanomaterial assembly layer;
Heating the filled insulating material;
Further comprising
The method of manufacturing a memory device according to claim 16, wherein the step of heating the nanomaterial assembly layer is performed before the step of filling the insulating material.
前記ナノマテリアル集合層の上面に、前記微小導電体に対するエッチング速度よりも前記絶縁材料に対するエッチング速度の方が高いプラズマを接触させる工程と、
前記絶縁材料からなる堆積層上に導電性材料を堆積させて上部電極層を形成する工程と、
をさらに備えた請求項16〜19のいずれか1つに記載の記憶装置の製造方法。
Contacting the top surface of the nanomaterial assembly layer with a plasma having a higher etching rate for the insulating material than the etching rate for the microconductor;
Depositing a conductive material on the deposited layer made of the insulating material to form an upper electrode layer;
The method for manufacturing a storage device according to any one of claims 16 to 19, further comprising:
前記ナノマテリアル集合層の上面に、前記絶縁材料に対するエッチング速度よりも前記微小導電体に対するエッチング速度の方が高いプラズマを接触させる工程と、
前記絶縁材料からなる堆積層上に導電性材料を堆積させて上部電極層を形成する工程と、
をさらに備えた請求項16〜19のいずれか1つに記載の記憶装置の製造方法。
Contacting the top surface of the nanomaterial assembly layer with a plasma having a higher etching rate for the microconductor than for the insulating material;
Depositing a conductive material on the deposited layer made of the insulating material to form an upper electrode layer;
The method for manufacturing a storage device according to any one of claims 16 to 19, further comprising:
前記ナノマテリアル集合層の上面を研磨することにより、前記微小導電体における前記絶縁材料からなる堆積層の上面から突出した部分を除去する工程と、
前記堆積層上に導電性材料を堆積させて上部電極層を形成する工程と、
をさらに備えた請求項16〜19のいずれか1つに記載の記憶装置の製造方法。
Polishing the top surface of the nanomaterial assembly layer to remove a portion protruding from the top surface of the deposited layer made of the insulating material in the microconductor; and
Depositing a conductive material on the deposited layer to form an upper electrode layer;
The method for manufacturing a storage device according to any one of claims 16 to 19, further comprising:
前記微小導電体をカーボンナノチューブとする請求項16〜22のいずれか1つに記載の記憶装置の製造方法。   The method for manufacturing a memory device according to any one of claims 16 to 22, wherein the minute conductor is a carbon nanotube. 第1の方向に延びる複数本のワード線を含むワード線配線層を形成する工程と、
前記第1の方向に対して交差する第2の方向に延びる複数本のビット線を含むビット線配線層を形成する工程と、
前記絶縁材料を充填した前記ナノマテリアル集合層を選択的に除去してピラーを形成する工程と、
をさらに備え、
前記ワード線配線層を形成する工程及び前記ビット線配線層を形成する工程を交互に実施し、
前記ナノマテリアル集合層を形成する工程、前記絶縁材料を充填する工程及び前記ピラーを形成する工程は、前記ワード線配線層を形成する工程と前記ビット線配線層を形成する工程との間に実施する請求項16〜23のいずれか1つに記載の記憶装置の製造方法。
Forming a word line wiring layer including a plurality of word lines extending in a first direction;
Forming a bit line wiring layer including a plurality of bit lines extending in a second direction intersecting the first direction;
Selectively removing the nanomaterial assembly layer filled with the insulating material to form pillars;
Further comprising
Alternately performing the step of forming the word line wiring layer and the step of forming the bit line wiring layer;
The step of forming the nanomaterial assembly layer, the step of filling the insulating material, and the step of forming the pillar are performed between the step of forming the word line wiring layer and the step of forming the bit line wiring layer. The method for manufacturing a storage device according to any one of claims 16 to 23.
前記隙間内に前記絶縁材料を充填した後、前記ナノマテリアル集合層の前記隙間内に前記絶縁材料を充填させた構造体の側面から前記ナノマテリアル集合層の一部を選択的にエッチングする請求項16記載の記憶装置の製造方法。   A part of the nanomaterial assembly layer is selectively etched from a side surface of a structure in which the insulation material is filled in the gap and then the insulation material is filled in the gap of the nanomaterial assembly layer. 16. A method for manufacturing a storage device according to 16. 前記絶縁材料は、少なくともシリコン、酸素、炭素及び水素を含有する請求項16〜25のいずれか1つに記載の記憶装置。   The storage device according to any one of claims 16 to 25, wherein the insulating material contains at least silicon, oxygen, carbon, and hydrogen. 水素イオン、酸素イオン、水素ラジカル、および酸素ラジカルの群から選択される少なくとも1つを含むガスを用いて、前記構造体の前記側面から前記ナノマテリアル集合層の一部を選択的にエッチングする請求項25または26に記載の記憶装置の製造方法。   A part of the nanomaterial assembly layer is selectively etched from the side surface of the structure using a gas containing at least one selected from the group consisting of hydrogen ions, oxygen ions, hydrogen radicals, and oxygen radicals. Item 27. A method for manufacturing a storage device according to Item 25 or 26. 下部電極層の上に前記構造体を形成し、前記構造体の上に上部電極層を形成して、前記下部電極層、前記構造体、および前記上部電極層を含む積層体を形成した後、前記積層体を選択的にエッチングして前記構造体の前記側面を表出させ、前記側面から前記ナノマテリアル集合層の一部を選択的にエッチングする請求項25〜27のいずれか1つに記載の記憶装置の製造方法。   After forming the structure on the lower electrode layer, forming the upper electrode layer on the structure, and forming the laminate including the lower electrode layer, the structure, and the upper electrode layer, 28. The stack according to claim 25, wherein the stacked body is selectively etched to expose the side surface of the structure, and a part of the nanomaterial assembly layer is selectively etched from the side surface. Method for manufacturing the storage device. 前記積層体を選択的にエッチングするガス種と、前記ナノマテリアル集合層の一部を選択的にエッチングするガス種と、が異なる請求項28記載の記憶装置の製造方法。   29. The method for manufacturing a storage device according to claim 28, wherein a gas species for selectively etching the stacked body and a gas species for selectively etching a part of the nanomaterial assembly layer are different.
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