JP2016225364A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、一実施の形態に係る半導体装置が適用された記憶装置(記憶装置1)の一構成例を表すものである。記憶装置1は、NAND型フラッシュメモリである。なお、本開示の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。記憶装置1は、メモリセルアレイ10と、ロウデコーダ13と、カラムデコーダ14と、センスアンプ・データ入出力部15と、制御部16とを備えている。
続いて、本実施の形態の記憶装置1の動作および作用について説明する。
まず、図1を参照して、記憶装置1の全体動作概要を説明する。ロウデコーダ13は、制御部16から供給されたロウアドレス信号をデコードし、デコードされた信号をメモリセルアレイ10のアレイ部11に供給する。また、ロウデコーダ13は、記憶装置1の製造工程において、貫通電極ELに対して信号を供給し、貫通電極ELと導電層LBとを電気的に接続させる。カラムデコーダ14は、制御部16から供給されたカラムアドレス信号をデコードし、デコードされた信号をメモリセルアレイ10のアレイ部11に供給する。また、カラムデコーダ14は、センスアンプ・データ入出力部15から供給されたデータをアレイ部11に書き込み、あるいはアレイ部11から読み出したデータをセンスアンプ・データ入出力部15に供給する。センスアンプ・データ入出力部15は、カラムデコーダ14から供給されたデータを増幅する。また、センスアンプ・データ入出力部15は、外部との間でデータのやり取りを行う。制御部16は、ロウデコーダ13、カラムデコーダ14、およびセンスアンプ・データ入出力部15の動作を制御する。
ロウデコーダ13は、コンタクト部12の貫通電極ELを介して、メモリセルアレイ10のワード線WLに信号を供給する。以下に、このコンタクト部12の製造方法について詳細に説明する。
図5は、貫通電極EL1を、4層の導電層LB1〜LB4のうちのいずれか1つと接続する工程を表すものである。このとき、アンチヒューズ膜AFの抵抗状態は高抵抗状態であり、各貫通電極ELと各導電層LBとの間には、寄生キャパシタンス(容量値Cp)が存在する。これ以降の工程では、各貫通電極ELに電圧を印加することにより、これらの寄生キャパシタンスを介して、各導電層LBの電圧を設定する。これにより、アンチヒューズ膜AFにストレス電圧を印加し、その抵抗状態を高抵抗状態から低抵抗状態に変化させる。
図9は、貫通電極EL2を、導電層LB1〜LB3のうちのいずれか1つと接続する工程を表すものである。この工程では、ロウデコーダ13は、貫通電極EL1,EL2以外の、貫通電極EL3〜EL8を接地する。また、ロウデコーダ13は、スイッチング信号SSを用いてスイッチSW2を制御することにより、貫通電極EL1に対して書込電圧Vwの半分の電圧Vw/2を印加する。そして、ロウデコーダ13は、プリチャージ信号SPを用いてスイッチSW1をオンさせることにより、貫通電極EL2に対して書込電圧Vwを印加する。
図13は、貫通電極EL3を、導電層LB1,LB3のうちのどちらかと接続する工程を表すものである。この工程では、ロウデコーダ13は、貫通電極EL1〜EL3以外の、貫通電極EL4〜EL8を接地する。また、ロウデコーダ13は、スイッチング信号SSを用いてスイッチSW2を制御することにより、貫通電極EL1,EL2に対して書込電圧Vwの半分の電圧Vw/2を印加する。そして、ロウデコーダ13は、プリチャージ信号SPを用いてスイッチSW1をオンさせることにより、貫通電極EL3に対して書込電圧Vwを印加する。
図17は、貫通電極EL4を、導電層LB3と接続する工程を表すものである。この工程では、ロウデコーダ13は、貫通電極EL1〜EL4以外の、貫通電極EL5〜EL8を接地する。また、ロウデコーダ13は、スイッチング信号SSを用いてスイッチSW2を制御することにより、貫通電極EL1〜EL3に対して書込電圧Vwの半分の電圧Vw/2を印加する。そして、ロウデコーダ13は、プリチャージ信号SPを用いてスイッチSW1をオンさせることにより、貫通電極EL4に対して書込電圧Vwを印加する。
上述した例では、4層の導電層LB1〜LB4と8つの貫通電極EL1〜EL8とを設けている。貫通電極ELの数が少ない場合には、貫通電極ELと導電層LBとが正常に接続されないおそれがある。以下に、4層の導電層LB1〜LB4と5つの貫通電極EL1〜EL5を設けた例(参考例R1)と、4層の導電層LB1〜LB4と6つの貫通電極EL1〜EL6を設けた例(参考例R2)を用いて説明する。
以上のように本実施の形態では、積層された絶縁層および導電層を貫通するように貫通電極を形成するとともに、その貫通電極を覆うようにアンチヒューズ層を形成したので、面積を小さくすることができる。
上記実施の形態では、8本の貫通電極ELのうちの4本を、導電層LBに接続したが、これに限定されるものではなく、例えば、残りの4本をさらに導電層LBに接続してもよい。以下に、その詳細を説明する。
上記実施の形態では、図9,10等に示したように、スイッチング信号SSおよびプリチャージ信号SPを用いて貫通電極ELに電圧を印加したが、これに限定されるものではない。以下に、本変形例について詳細に説明する。
上記実施の形態では、本技術をNAND型フラッシュメモリに適用したが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えば、抵抗変化素子を用いた記憶装置に適用してもよい。以下に、本変形例について詳細に説明する。
前記第2の領域において、前記複数の導電層および前記複数の絶縁層を貫通する複数の貫通電極と、
各貫通電極と各導電層との間に形成されたアンチヒューズと
を備えた半導体装置。
前記(1)に記載の半導体装置。
対応づけられた貫通電極および導電層の間に形成されたアンチヒューズの抵抗状態は低抵抗状態であり、
対応づけられていない貫通電極および導電層の間に形成されたアンチヒューズの抵抗状態は高抵抗状態である
前記(1)または(2)に記載の半導体装置。
前記複数の貫通電極のうちの第2の貫通電極は、前記第1の導電層に、前記第2の貫通電極と前記第1の導電層との間に形成されたアンチヒューズを介して電気的に接続されている
前記(1)から(3)のいずれかに記載の半導体装置。
前記(1)から(4)のいずれかに記載の半導体装置。
前記(5)に記載の半導体装置。
前記(1)から(6)のいずれかに記載の半導体装置。
前記複数の貫通電極のうちの前記第1の貫通電極以外の貫通電極に対して第1の電圧を印加するとともに、前記第1の貫通電極に対して第2の電圧を印加する
半導体装置の製造方法。
前記(8)に記載の半導体装置の製造方法。
前記複数の貫通電極のうちの前記第1の貫通電極および前記第2の貫通電極以外の貫通電極に対して前記第1の電圧を印加するとともに、前記第2の貫通電極に対して前記第2の電圧を印加し、前記第1の貫通電極に対して前記第1の電圧と前記第2の電圧の間の第3の電圧を印加する
前記(8)または(9)に記載の半導体装置の製造方法。
前記(10)に記載の半導体装置の製造方法。
前記(11)に記載の半導体装置の製造方法。
前記(11)に記載の半導体装置の製造方法。
前記第3の電圧は前記第1の電圧の半分の電圧である
前記(10)から(13)のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
前記第1の貫通電極に前記第1の電圧を印加するとともに、前記第3の貫通電極に第4の電圧を印加する
前記(8)から(14)のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
Claims (15)
- 第1の領域および前記第1の領域に電気的に接続するための第2の領域にわたって、交互に積層された複数の導電層および複数の絶縁層と、
前記第2の領域において、前記複数の導電層および前記複数の絶縁層を貫通する複数の貫通電極と、
各貫通電極と各導電層との間に形成されたアンチヒューズと
を備えた半導体装置。 - 各貫通電極は、前記複数の導電層のうちの単一の導電層に、その貫通電極とその導電層との間に形成されたアンチヒューズを介して電気的に接続された
請求項1に記載の半導体装置。 - 各貫通電極は、前記複数の導電層のうちの単一の導電層とそれぞれ対応づけられ、
対応づけられた貫通電極および導電層の間に形成されたアンチヒューズの抵抗状態は低抵抗状態であり、
対応づけられていない貫通電極および導電層の間に形成されたアンチヒューズの抵抗状態は高抵抗状態である
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記複数の貫通電極のうちの第1の貫通電極は、前記複数の導電層のうちの第1の導電層に、前記第1の貫通電極と前記第1の導電層との間に形成されたアンチヒューズを介して電気的に接続され、
前記複数の貫通電極のうちの第2の貫通電極は、前記第1の導電層に、前記第2の貫通電極と前記第1の導電層との間に形成されたアンチヒューズを介して電気的に接続されている
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記複数の貫通電極の数は、前記複数の導電層の数より多い
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記複数の貫通電極の数は、前記複数の導電層の数の1.37倍以上である
請求項5に記載の半導体装置。 - 前記第1の領域に形成されたメモリアレイを備えた
請求項1に記載の半導体装置。 - 交互に積層された複数の導電層および複数の絶縁層を貫通し、前記複数の導電層との間にアンチヒューズが形成された複数の貫通電極から、第1の貫通電極を選択し、
前記複数の貫通電極のうちの前記第1の貫通電極以外の貫通電極に対して第1の電圧を印加するとともに、前記第1の貫通電極に対して第2の電圧を印加する
半導体装置の製造方法。 - 前記第1の貫通電極に対して、前記第2の電圧を印加した後、前記第1の貫通電極を電気的にフローティングにする
請求項8に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記複数の貫通電極のうちの前記第1の貫通電極以外の貫通電極から、第2の貫通電極を選択し、
前記複数の貫通電極のうちの前記第1の貫通電極および前記第2の貫通電極以外の貫通電極に対して前記第1の電圧を印加するとともに、前記第2の貫通電極に対して前記第2の電圧を印加し、前記第1の貫通電極に対して前記第1の電圧と前記第2の電圧の間の第3の電圧を印加する
請求項8に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の貫通電極に対して、前記第2の電圧を印加した後、前記第2の貫通電極を電気的にフローティングにする
請求項10に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の貫通電極を電気的にフローティングにする際、前記第1の貫通電極に対して前記第3の電圧を印加し続ける
請求項11に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2の貫通電極を電気的にフローティングにする際、前記第1の貫通電極をも電気的にフローティングにする。
請求項11に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1の電圧は接地電圧であり、
前記第3の電圧は前記第1の電圧の半分の電圧である
請求項10に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記複数の貫通電極のうちまだ選択されていない貫通電極から第3の貫通電極を選択し、
前記第1の貫通電極に前記第1の電圧を印加するとともに、前記第3の貫通電極に第4の電圧を印加する
請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
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