JP2018163907A - Storage - Google Patents

Storage Download PDF

Info

Publication number
JP2018163907A
JP2018163907A JP2017058672A JP2017058672A JP2018163907A JP 2018163907 A JP2018163907 A JP 2018163907A JP 2017058672 A JP2017058672 A JP 2017058672A JP 2017058672 A JP2017058672 A JP 2017058672A JP 2018163907 A JP2018163907 A JP 2018163907A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
conductive layer
rectifying
word line
storage device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017058672A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
美砂子 諸田
Misako Morota
美砂子 諸田
浅尾 吉昭
Yoshiaki Asao
吉昭 浅尾
巌 國島
Iwao Kunishima
巌 國島
善己 鎌田
Yoshiki Kamata
善己 鎌田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kioxia Corp
Original Assignee
Toshiba Memory Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Memory Corp filed Critical Toshiba Memory Corp
Priority to JP2017058672A priority Critical patent/JP2018163907A/en
Publication of JP2018163907A publication Critical patent/JP2018163907A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a storage by which a mutual interference between memory cells can be kept down.SOLUTION: A storage according to an embodiment hereof comprises: a first conductive layer extending in a first direction; a second conductive layer extending in the first direction; a third conductive layer extending in a second direction crossing the first direction; an insulator layer provided between the first and second conductive layers; a first resistance-changing layer provided between the first and third conductive layers; a second resistance-changing layer provided between the second and third conductive layers; a first rectification layer provided between the first conductive layer and the first resistance-changing layer and between the first conductive layer and the insulator layer; and a second rectification layer provided between the second conductive layer and the second resistance-changing layer and between the second conductive layer and the insulator layer.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明の実施形態は、記憶装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a storage device.

抵抗変化型メモリは、例えば、ワード線とビット線の交点に抵抗変化層を有するメモリセルが設けられる。抵抗変化層に電圧を印加することにより、抵抗変化層の抵抗を変化させてメモリ機能を発現させる。抵抗変化層が整流性を備えない場合や、整流性が小さい場合、隣接するメモリセルの間の相互干渉が生ずるおそれがある。隣接するメモリセルの間の相互干渉は、抵抗変化型メモリの誤動作の要因となる。   In the resistance change type memory, for example, a memory cell having a resistance change layer is provided at the intersection of a word line and a bit line. By applying a voltage to the resistance change layer, the resistance of the resistance change layer is changed to develop a memory function. When the resistance change layer does not have rectification property or has low rectification property, mutual interference between adjacent memory cells may occur. Mutual interference between adjacent memory cells causes a malfunction of the resistance change type memory.

特開2016−192478号公報JP, 2006-192478, A

本発明が解決しようとする課題は、メモリセルの間の相互干渉を抑制することが可能な記憶装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a memory device that can suppress mutual interference between memory cells.

実施形態の記憶装置は、第1の方向に伸長する第1の導電層と、前記第1の方向に伸長する第2の導電層と、前記第1の方向に交差する第2の方向に伸長する第3の導電層と、前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた絶縁層と、前記第1の導電層と前記第3の導電層との間に設けられた第1の抵抗変化層と、前記第2の導電層と前記第3の導電層との間に設けられた第2の抵抗変化層と、
前記第1の導電層と前記第1の抵抗変化層との間、及び、前記第1の導電層と前記絶縁層との間に設けられた第1の整流層と、前記第2の導電層と前記第2の抵抗変化層との間、及び、前記第2の導電層と前記絶縁層との間に設けられた第2の整流層と、を備える。
The storage device according to the embodiment extends in a second direction intersecting the first direction, a first conductive layer extending in the first direction, a second conductive layer extending in the first direction, and the second direction. A third conductive layer, an insulating layer provided between the first conductive layer and the second conductive layer, and provided between the first conductive layer and the third conductive layer. A first variable resistance layer, a second variable resistance layer provided between the second conductive layer and the third conductive layer,
A first rectifying layer provided between the first conductive layer and the first variable resistance layer, and between the first conductive layer and the insulating layer; and the second conductive layer. And a second rectifying layer provided between the second resistance change layer and between the second conductive layer and the insulating layer.

第1の実施形態の記憶装置のブロック図。The block diagram of the memory | storage device of 1st Embodiment. 第1の実施形態のメモリセルアレイの等価回路図。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the memory cell array according to the first embodiment. 第1の実施形態の記憶装置の模式断面図。1 is a schematic cross-sectional view of a storage device according to a first embodiment. 第1の実施形態の記憶装置の製造方法において、製造途中の記憶装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the memory | storage device of 1st Embodiment, the schematic cross section which shows the memory | storage device in the middle of manufacture. 第1の実施形態の記憶装置の製造方法において、製造途中の記憶装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the memory | storage device of 1st Embodiment, the schematic cross section which shows the memory | storage device in the middle of manufacture. 第1の実施形態の記憶装置の製造方法において、製造途中の記憶装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the memory | storage device of 1st Embodiment, the schematic cross section which shows the memory | storage device in the middle of manufacture. 第1の実施形態の記憶装置の製造方法において、製造途中の記憶装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the memory | storage device of 1st Embodiment, the schematic cross section which shows the memory | storage device in the middle of manufacture. 第1の実施形態の記憶装置の製造方法において、製造途中の記憶装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the memory | storage device of 1st Embodiment, the schematic cross section which shows the memory | storage device in the middle of manufacture. 第1の実施形態の記憶装置の製造方法において、製造途中の記憶装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the memory | storage device of 1st Embodiment, the schematic cross section which shows the memory | storage device in the middle of manufacture. 第1の実施形態の記憶装置の製造方法において、製造途中の記憶装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the memory | storage device of 1st Embodiment, the schematic cross section which shows the memory | storage device in the middle of manufacture. 第1の実施形態の記憶装置の製造方法において、製造途中の記憶装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the memory | storage device of 1st Embodiment, the schematic cross section which shows the memory | storage device in the middle of manufacture. 第1の実施形態の記憶装置の製造方法において、製造途中の記憶装置を示す模式断面図。In the manufacturing method of the memory | storage device of 1st Embodiment, the schematic cross section which shows the memory | storage device in the middle of manufacture. 第1の比較形態の記憶装置の模式断面図。The schematic cross section of the memory | storage device of a 1st comparison form. 第2の比較形態の記憶装置の模式断面図。The schematic cross section of the memory | storage device of a 2nd comparison form. 第2の実施形態の記憶装置の模式断面図。The schematic cross section of the memory | storage device of 2nd Embodiment.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材などには同一の符号を付し、一度説明した部材などについては適宜その説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or similar members are denoted by the same reference numerals, and description of members once described is omitted as appropriate.

以下、実施形態の記憶装置を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, a storage device according to an embodiment will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
本実施形態の記憶装置は、第1の方向に伸長する第1の導電層と、第1の方向に伸長する第2の導電層と、第1の方向に交差する第2の方向に伸長する第3の導電層と、第1の導電層と第2の導電層との間に設けられた絶縁層と、第1の導電層と第3の導電層との間に設けられた第1の抵抗変化層と、第2の導電層と第3の導電層との間に設けられた第2の抵抗変化層と、第1の導電層と第1の抵抗変化層との間、及び、第1の導電層と絶縁層との間に設けられた第1の整流層と、第2の導電層と第2の抵抗変化層との間、及び、第2の導電層と絶縁層との間に設けられた第2の整流層と、を備える。
(First embodiment)
The storage device of the present embodiment extends in a second direction that intersects the first direction, a first conductive layer that extends in the first direction, a second conductive layer that extends in the first direction, and the second direction. A third conductive layer; an insulating layer provided between the first conductive layer and the second conductive layer; and a first conductive layer provided between the first conductive layer and the third conductive layer. A variable resistance layer; a second variable resistance layer provided between the second conductive layer and the third conductive layer; a first variable resistance layer; a first variable resistance layer; a first variable resistance layer; Between the first rectifying layer provided between the first conductive layer and the insulating layer, between the second conductive layer and the second variable resistance layer, and between the second conductive layer and the insulating layer. And a second rectifying layer provided on.

図1は、本実施形態の記憶装置のブロック図である。図2は、メモリセルアレイの等価回路図である。図2は、メモリセルアレイ内の配線構造を模式的に示す。   FIG. 1 is a block diagram of the storage device of this embodiment. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the memory cell array. FIG. 2 schematically shows a wiring structure in the memory cell array.

本実施形態の記憶装置100は、相変化メモリ(Phase Change Memory)である。相変化メモリは、抵抗変化層の結晶構造の変化に伴う抵抗変化を利用してデータを記憶する。   The storage device 100 of the present embodiment is a phase change memory (Phase Change Memory). The phase change memory stores data using a resistance change accompanying a change in the crystal structure of the resistance change layer.

また、本実施形態のメモリセルアレイは、メモリセルが立体的に配置された三次元構造を備える。三次元構造を備えることにより、記憶装置100の集積度が向上する。   In addition, the memory cell array according to the present embodiment has a three-dimensional structure in which memory cells are three-dimensionally arranged. By providing the three-dimensional structure, the degree of integration of the storage device 100 is improved.

図1に示すように、記憶装置100は、メモリセルアレイ101、ワード線ドライバ回路102、ローデコーダ回路103、センスアンプ回路104、カラムデコーダ回路105、及び、制御回路106を備える。   As shown in FIG. 1, the memory device 100 includes a memory cell array 101, a word line driver circuit 102, a row decoder circuit 103, a sense amplifier circuit 104, a column decoder circuit 105, and a control circuit 106.

また、図2に示すように、メモリセルアレイ101内には、複数のメモリセルMCが立体的に配置される。図2中、破線で囲まれた領域が1個のメモリセルMCに対応する。   In addition, as shown in FIG. 2, a plurality of memory cells MC are three-dimensionally arranged in the memory cell array 101. In FIG. 2, a region surrounded by a broken line corresponds to one memory cell MC.

メモリセルアレイ101は、例えば、複数のワード線WL(WL11、WL12、WL13、WL21、WL22、WL23)と複数のビット線BL(BL11、BL12、BL21、BL22)を備える。ワード線WLはx方向に伸長する。ビット線BLはz方向に伸長する。ワード線WLとビット線BLは垂直に交差する。ワード線WLとビット線BLとの交差部に、メモリセルMCが配置される。   The memory cell array 101 includes, for example, a plurality of word lines WL (WL11, WL12, WL13, WL21, WL22, WL23) and a plurality of bit lines BL (BL11, BL12, BL21, BL22). The word line WL extends in the x direction. The bit line BL extends in the z direction. The word line WL and the bit line BL intersect vertically. Memory cells MC are arranged at the intersections between the word lines WL and the bit lines BL.

ワード線WL11が第1の導電層、ワード線WL21が第2の導電層、ビット線BL11が第3の導電層の具体例である。また、x方向が第1の方向、y方向が第3の方向、z方向が第2の方向の具体例である。   The word line WL11 is a first conductive layer, the word line WL21 is a second conductive layer, and the bit line BL11 is a specific example of a third conductive layer. The x direction is a specific example of the first direction, the y direction is a third direction, and the z direction is a second direction.

複数のワード線WLは、ローデコーダ回路103に電気的に接続される。複数のビット線BLは、センスアンプ回路104に接続される。複数のビット線BLとセンスアンプ回路104との間には選択トランジスタST(ST11、ST21、ST12、ST22)とグローバルビット線GBL(GBL1、GBL2)が設けられる。   The plurality of word lines WL are electrically connected to the row decoder circuit 103. The plurality of bit lines BL are connected to the sense amplifier circuit 104. A selection transistor ST (ST11, ST21, ST12, ST22) and a global bit line GBL (GBL1, GBL2) are provided between the plurality of bit lines BL and the sense amplifier circuit 104.

ローデコーダ回路103は、入力されたローアドレス信号に従ってワード線WLを選択する機能を備える。ワード線ドライバ回路102は、ローデコーダ回路103によって選択されたワード線WLに所定の電圧を印加する機能を備える。   The row decoder circuit 103 has a function of selecting the word line WL in accordance with the input row address signal. The word line driver circuit 102 has a function of applying a predetermined voltage to the word line WL selected by the row decoder circuit 103.

カラムデコーダ回路105は、入力されたカラムアドレス信号に従ってビット線BLを選択する機能を備える。センスアンプ回路104は、カラムデコーダ回路105によって選択されたビット線BLに所定の電圧を印加する機能を備える。また、センスアンプ回路104は、選択されたワード線WLと選択されたビット線BLとの間に流れる電流を検知して増幅する機能を備える。   The column decoder circuit 105 has a function of selecting the bit line BL according to the input column address signal. The sense amplifier circuit 104 has a function of applying a predetermined voltage to the bit line BL selected by the column decoder circuit 105. The sense amplifier circuit 104 has a function of detecting and amplifying a current flowing between the selected word line WL and the selected bit line BL.

制御回路106は、ワード線ドライバ回路102、ローデコーダ回路103、センスアンプ回路104、カラムデコーダ回路105、及び、図示しないその他の回路を制御する機能を備える。   The control circuit 106 has a function of controlling the word line driver circuit 102, the row decoder circuit 103, the sense amplifier circuit 104, the column decoder circuit 105, and other circuits not shown.

ワード線ドライバ回路102、ローデコーダ回路103、センスアンプ回路104、カラムデコーダ回路105、制御回路106などの回路は、電子回路である。例えば、図示しない半導体層を用いたトランジスタや配線層によって構成される。   Circuits such as the word line driver circuit 102, the row decoder circuit 103, the sense amplifier circuit 104, the column decoder circuit 105, and the control circuit 106 are electronic circuits. For example, a transistor or a wiring layer using a semiconductor layer (not shown) is used.

図3(a)、図3(b)は、本実施形態の記憶装置100のメモリセルアレイ101の模式断面図である。図3(a)は、メモリセルアレイ101のxy断面図である。図3(b)は、メモリセルアレイ101のyz断面図である。図3(a)は、図3(b)のBB’断面図、図3(b)は図3(a)のAA’断面図である。図3(a)、図3(b)中、破線で囲まれた領域が、1個のメモリセルMCである。   FIG. 3A and FIG. 3B are schematic cross-sectional views of the memory cell array 101 of the storage device 100 of this embodiment. FIG. 3A is an xy sectional view of the memory cell array 101. FIG. 3B is a yz sectional view of the memory cell array 101. 3A is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 3B, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. In FIGS. 3A and 3B, a region surrounded by a broken line is one memory cell MC.

メモリセルアレイ101は、ワード線WL11(第1の導電層)、ワード線WL21(第2の導電層)、ワード線WL12、ワード線WL13、ビット線BL11(第3の導電層)ビット線BL21、ビット線BL12を備える。また、第1の抵抗変化層12a、第2の抵抗変化層12b、第1の整流層14a、第2の整流層14b、層間絶縁層16(絶縁層)、層間絶縁層18を備える。   The memory cell array 101 includes a word line WL11 (first conductive layer), a word line WL21 (second conductive layer), a word line WL12, a word line WL13, a bit line BL11 (third conductive layer), a bit line BL21, a bit Line BL12 is provided. The first variable resistance layer 12a, the second variable resistance layer 12b, the first rectifying layer 14a, the second rectifying layer 14b, the interlayer insulating layer 16 (insulating layer), and the interlayer insulating layer 18 are provided.

以下、ワード線WL11(第1の導電層)、ワード線WL21(第2の導電層)、ワード線WL12、ワード線WL13などの総称として、単にワード線WLと記述する場合がある。また、ビット線BL11(第3の導電層)、ビット線BL21、ビット線BL12などの総称として、単にビット線BLと記述する場合がある。   Hereinafter, the word line WL11 (first conductive layer), the word line WL21 (second conductive layer), the word line WL12, the word line WL13, and the like may be simply referred to as the word line WL. In addition, the bit line BL11 (third conductive layer), the bit line BL21, the bit line BL12, and the like may be simply referred to as the bit line BL in some cases.

ワード線WLは、導電層である。ワード線WLは、例えば、金属層である。ワード線WLは、例えば、タングステン(W)、又は、窒化チタン(TiN)である。ワード線WLは、その他の金属、金属半導体化合物、又は、半導体などの導電性材料で形成されても構わない。   The word line WL is a conductive layer. The word line WL is, for example, a metal layer. The word line WL is, for example, tungsten (W) or titanium nitride (TiN). The word line WL may be formed of another metal, a metal semiconductor compound, or a conductive material such as a semiconductor.

ビット線BLは、導電層である。ビット線BLは、例えば、金属層である。ビット線BLは、例えば、タングステン(W)、窒化チタン(TiN)、又は、銅(Cu)である。ビット線BLは、その他の金属、金属半導体化合物、又は、半導体などの導電性材料で形成されても構わない。   The bit line BL is a conductive layer. The bit line BL is, for example, a metal layer. The bit line BL is, for example, tungsten (W), titanium nitride (TiN), or copper (Cu). The bit line BL may be formed of another metal, a metal semiconductor compound, or a conductive material such as a semiconductor.

ワード線WLのy方向のピッチは、例えば、50nm以上200nm以下である。ワード線WLのz方向の厚さは、例えば、30nm以下である。ビット線BLのx方向のピッチは、例えば、50nm以上200nm以下である。   The pitch in the y direction of the word lines WL is, for example, not less than 50 nm and not more than 200 nm. The thickness of the word line WL in the z direction is, for example, 30 nm or less. The pitch of the bit lines BL in the x direction is, for example, not less than 50 nm and not more than 200 nm.

ワード線WLのy方向のピッチ、ワード線WLのz方向の厚さ、ビット線BLのx方向のピッチは、例えば、透過型電子顕微鏡での観察により測定することができる。   The pitch of the word lines WL in the y direction, the thickness of the word lines WL in the z direction, and the pitch of the bit lines BL in the x direction can be measured, for example, by observation with a transmission electron microscope.

ワード線WL11とワード線WL21の間、ビット線BL11とビット線BL12の間には、層間絶縁層16が設けられる。ワード線WL11とワード線WL12の間、ビット線BL11とビット線BL21との間には、層間絶縁層18が設けられる。層間絶縁層16、及び、層間絶縁層18は、例えば、酸化物、酸窒化物、又は、窒化物である。層間絶縁層16、及び、層間絶縁層18は、例えば、酸化シリコンである。   An interlayer insulating layer 16 is provided between the word line WL11 and the word line WL21 and between the bit line BL11 and the bit line BL12. An interlayer insulating layer 18 is provided between the word line WL11 and the word line WL12 and between the bit line BL11 and the bit line BL21. The interlayer insulating layer 16 and the interlayer insulating layer 18 are, for example, oxide, oxynitride, or nitride. The interlayer insulating layer 16 and the interlayer insulating layer 18 are, for example, silicon oxide.

層間絶縁層16のz方向の厚さは、例えば、30nm以下である。層間絶縁層16のz方向の厚さは、例えば、ワード線WL11のz方向の厚さよりも薄い。   The thickness in the z direction of the interlayer insulating layer 16 is, for example, 30 nm or less. The thickness of the interlayer insulating layer 16 in the z direction is thinner than the thickness of the word line WL11 in the z direction, for example.

第1の抵抗変化層12aは、ワード線WL11とビット線BL11との間に設けられる。第2の抵抗変化層12bは、ワード線WL21とビット線BL11との間に設けられる。   The first resistance change layer 12a is provided between the word line WL11 and the bit line BL11. The second resistance change layer 12b is provided between the word line WL21 and the bit line BL11.

第1の抵抗変化層12aと第2の抵抗変化層12bは、物理的に連続している。第1の抵抗変化層12aと第2の抵抗変化層12bは、連続した層である。第1の抵抗変化層12aと第2の抵抗変化層12bは、物理的に分離していても構わない。   The first variable resistance layer 12a and the second variable resistance layer 12b are physically continuous. The first variable resistance layer 12a and the second variable resistance layer 12b are continuous layers. The first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b may be physically separated.

第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bは、抵抗状態の変化によってデータを記憶する機能を備える。また、第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bは、電圧又は電流の印加によってデータの書き換えが可能である。第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bは、電圧又は電流の印加によって高抵抗状態(リセット状態)と抵抗状態(セット状態)との間を遷移する。例えば、高抵抗状態をデータ“0”、低抵抗状態をデータ“1”と定義する。メモリセルMCは“0”と“1”の1ビットデータを記憶する。   The first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b have a function of storing data according to a change in the resistance state. The first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b can be rewritten by application of voltage or current. The first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b transition between a high resistance state (reset state) and a resistance state (set state) by application of voltage or current. For example, the high resistance state is defined as data “0”, and the low resistance state is defined as data “1”. The memory cell MC stores 1-bit data of “0” and “1”.

第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bは、例えば、カルコゲナイドである。第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bは、は、例えば、ゲルマニウム(Ge)、アンチモン(Sb)、テルル(Te)を含むカルコゲナイドである。第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bは、例えば、GeSbTe合金である。 The first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b are, for example, chalcogenides. The first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b are chalcogenides including, for example, germanium (Ge), antimony (Sb), and tellurium (Te). The first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b are, for example, a Ge 2 Sb 2 Te 5 alloy.

第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bは、例えば、電圧又は電流の印加により、アモルファス相と結晶相との間を遷移する。アモルファス相の場合に高抵抗状態となり、結晶相の場合に低抵抗状態となる。   The first variable resistance layer 12a and the second variable resistance layer 12b transition between an amorphous phase and a crystalline phase, for example, by application of voltage or current. In the case of an amorphous phase, a high resistance state is obtained, and in the case of a crystal phase, a low resistance state is obtained.

第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bの膜厚は、例えば、3nm以上20nm以下である。   The film thicknesses of the first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b are, for example, not less than 3 nm and not more than 20 nm.

第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bには、シード層が含まれていても構わない。シード層は、第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bの形成を促進する機能を備える。   The first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b may include a seed layer. The seed layer has a function of promoting the formation of the first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b.

第1の整流層14aは、ワード線WL11と第1の抵抗変化層12aとの間、及び、ワード線WL11と層間絶縁層16との間に設けられる。第1の整流層14aは、x方向(第1の方向)に垂直な断面で見た場合に、ワード線WL11を囲んで設けられる。第1の整流層14aは、ワード線WL11の上下に、ワード線WL11を間に挟んで設けられる。   The first rectifying layer 14a is provided between the word line WL11 and the first variable resistance layer 12a, and between the word line WL11 and the interlayer insulating layer 16. The first rectifying layer 14a is provided to surround the word line WL11 when viewed in a cross section perpendicular to the x direction (first direction). The first rectifying layer 14a is provided above and below the word line WL11 with the word line WL11 interposed therebetween.

第2の整流層14bは、ワード線WL21と第2の抵抗変化層12bとの間、及び、ワード線WL21と層間絶縁層16との間に設けられる。第2の整流層14bは、x方向(第1の方向)に垂直な断面で見た場合に、ワード線WL21を囲んで設けられる。第2の整流層14bは、ワード線WL21の上下に、ワード線WL21を間に挟んで設けられる。   The second rectifying layer 14b is provided between the word line WL21 and the second resistance change layer 12b, and between the word line WL21 and the interlayer insulating layer 16. The second rectifying layer 14b is provided surrounding the word line WL21 when viewed in a cross section perpendicular to the x direction (first direction). The second rectifying layer 14b is provided above and below the word line WL21 with the word line WL21 interposed therebetween.

第1の整流層14a、及び、第2の整流層14bは、膜厚方向に流れる電流を整流する機能を備える。   The first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b have a function of rectifying a current flowing in the film thickness direction.

第1の整流層14a、及び、第2の整流層14bは、例えば、いわゆるOTS(Ovonic Threshold Switch)である。第1の整流層14a、及び、第2の整流層14bは、例えば、カルコゲナイドである。第1の整流層14a、及び、第2の整流層14bは、例えば、ヒ素(As)、ゲルマニウム(Ge)、テルル(Te)、シリコン(Si)、及び、窒素(N)を含むカルコゲナイドである。   The first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b are, for example, a so-called OTS (Ovonic Threshold Switch). The first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b are, for example, chalcogenides. The first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b are, for example, chalcogenides including arsenic (As), germanium (Ge), tellurium (Te), silicon (Si), and nitrogen (N). .

第1の整流層14a、及び、第2の整流層14bは、例えば、チタン酸ストロンチウムである。第1の整流層14a、及び、第2の整流層14bは、整流性を備える層であれば、特に、その材質が限定されるものではない。   The first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b are, for example, strontium titanate. The material of the first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b is not particularly limited as long as it has a rectifying property.

第1の整流層14a、及び、第2の整流層14bの膜厚は、例えば、3nm以上20nm以下である。   The film thicknesses of the first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b are, for example, 3 nm or more and 20 nm or less.

次に、本実施形態の記憶装置の製造方法について説明する。図4(a)、図4(b)、図5(a)、図5(b)、図6(a)、図6(b)、図7(a)、図7(b)、図8(a)、図8(b)、図9(a)、図9(b)、図10(a)、図10(b)、図11(a)、図11(b)、図12(a)、図12(b)は、第1の実施形態の記憶装置の製造方法において、製造途中の記憶装置を示す模式断面図である。図4(a)、図5(a)、図6(a)図7(a)図8(a)、図9(a)、図10(a)、図11(a)、図12(a)は、図3(a)に対応する部分の断面図である。図4(b)、図5(b)、図6(b)、図7(b)、図8(b)、図9(b)、図10(b)、図11(b)、図12(b)は、図3(b)に対応する部分の断面図である。   Next, a method for manufacturing the storage device of this embodiment will be described. 4 (a), 4 (b), 5 (a), 5 (b), 6 (a), 6 (b), 7 (a), 7 (b), 8 (A), FIG. 8 (b), FIG. 9 (a), FIG. 9 (b), FIG. 10 (a), FIG. 10 (b), FIG. 11 (a), FIG. 11 (b), FIG. FIG. 12B is a schematic cross-sectional view showing the memory device being manufactured in the method for manufacturing the memory device of the first embodiment. 4 (a), 5 (a), 6 (a), 7 (a), 8 (a), 9 (a), 10 (a), 11 (a), and 12 (a). ) Is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 4 (b), FIG. 5 (b), FIG. 6 (b), FIG. 7 (b), FIG. 8 (b), FIG. 9 (b), FIG. 10 (b), FIG. 11 (b), FIG. (B) is sectional drawing of the part corresponding to FIG.3 (b).

まず、図示しない基板上に、絶縁膜20と犠牲膜22を交互に積層し積層体を形成する(図4(a)、図4(b))。絶縁膜20は、例えば、酸化シリコン膜である。犠牲膜22は、例えば、多結晶シリコン膜である。絶縁膜20及び犠牲膜22は、例えば、公知の化学気相成長法(CVD法)により堆積する。
絶縁膜20の一部は、後に層間絶縁層16となる。
First, the insulating film 20 and the sacrificial film 22 are alternately stacked on a substrate (not shown) to form a stacked body (FIGS. 4A and 4B). The insulating film 20 is, for example, a silicon oxide film. The sacrificial film 22 is, for example, a polycrystalline silicon film. The insulating film 20 and the sacrificial film 22 are deposited by, for example, a known chemical vapor deposition method (CVD method).
Part of the insulating film 20 later becomes the interlayer insulating layer 16.

次に、絶縁膜20と犠牲膜22をパターニングし、xz平面に平行な溝24を形成する(図5(a)、図5(b))。溝24の形成は、例えば、公知のリソグラフィ法と異方性ドライエッチングを用いて行う。   Next, the insulating film 20 and the sacrificial film 22 are patterned to form a trench 24 parallel to the xz plane (FIGS. 5A and 5B). The groove 24 is formed by using, for example, a known lithography method and anisotropic dry etching.

次に、溝24内に絶縁膜26を堆積する(図6(a)、図6(b))。絶縁膜26は、例えば、酸化シリコン膜である。絶縁膜26の一部は、後に層間絶縁層18となる。絶縁膜26は、例えば、公知の化学気相成長法(CVD法)により堆積する。   Next, an insulating film 26 is deposited in the trench 24 (FIGS. 6A and 6B). The insulating film 26 is, for example, a silicon oxide film. Part of the insulating film 26 later becomes the interlayer insulating layer 18. The insulating film 26 is deposited by, for example, a known chemical vapor deposition method (CVD method).

次に、絶縁膜26をパターニングし、開口部28を形成する(図7(a)、図7(b))。開口部28の形成は、例えば、公知のリソグラフィ法と異方性ドライエッチングを用いて行う。   Next, the insulating film 26 is patterned to form an opening 28 (FIGS. 7A and 7B). The opening 28 is formed using, for example, a known lithography method and anisotropic dry etching.

次に、開口部28の内壁に抵抗変化膜30を堆積する(図8(a)、図8(b))。抵抗変化膜30は、例えば、アモルファスのGeSbTe合金膜である。抵抗変化膜30は、例えば、公知の原子層堆積法(ALD法)により堆積する。 Next, the resistance change film 30 is deposited on the inner wall of the opening 28 (FIGS. 8A and 8B). The resistance change film 30 is, for example, an amorphous Ge 2 Sb 2 Te 5 alloy film. The resistance change film 30 is deposited by, for example, a known atomic layer deposition method (ALD method).

抵抗変化膜30を形成する際、抵抗変化膜30の成膜初期にシード膜を形成することも可能である。シード膜は、抵抗変化膜30の成膜を促進する。   When forming the resistance change film 30, it is also possible to form a seed film in the initial stage of the formation of the resistance change film 30. The seed film promotes the formation of the resistance change film 30.

次に、開口部28の内部を、導電膜32で埋め込む(図9(a)、図9(b))。導電膜32は、例えば、窒化チタン膜である。導電膜32は、例えば、公知のCVD法により堆積する。導電膜32は、後に、ビット線BLとなる。   Next, the inside of the opening 28 is filled with the conductive film 32 (FIGS. 9A and 9B). The conductive film 32 is, for example, a titanium nitride film. The conductive film 32 is deposited by, for example, a known CVD method. The conductive film 32 later becomes the bit line BL.

次に、犠牲膜22を等方的にエッチングして、x方向に伸長する空洞部34を形成する(図10(a)、図10(b))。空洞部34は、例えば、犠牲膜22と交差する図示しない、yz平面に平行な溝を形成した後、ウェットエッチングにより犠牲膜22をエッチングして形成する。   Next, the sacrificial film 22 is isotropically etched to form a cavity 34 extending in the x direction (FIGS. 10A and 10B). The cavity 34 is formed, for example, by forming a groove parallel to the yz plane (not shown) that intersects the sacrificial film 22 and then etching the sacrificial film 22 by wet etching.

次に、空洞部34の内壁に整流膜36を堆積する(図11(a)、図11(b))。整流膜36は、例えば、カルコゲナイドのOTS膜である。整流膜36は、例えば、公知のALD法により形成する。   Next, a rectifying film 36 is deposited on the inner wall of the cavity 34 (FIGS. 11A and 11B). The rectifying film 36 is, for example, a chalcogenide OTS film. The rectifying film 36 is formed by, for example, a known ALD method.

次に、空洞部34を導電膜38で埋め込む(図12(a)、図12(b))。導電膜38は、例えば、窒化チタン膜である。導電膜38は、例えば、公知のCVD法により堆積する。導電膜38は、後に、ワード線WLとなる。   Next, the cavity 34 is filled with the conductive film 38 (FIGS. 12A and 12B). The conductive film 38 is, for example, a titanium nitride film. The conductive film 38 is deposited by, for example, a known CVD method. The conductive film 38 later becomes the word line WL.

以上の製造方法により、図3(a)、図3(b)に示す本実施形態の記憶装置100のメモリセルアレイ101が製造される。   With the above manufacturing method, the memory cell array 101 of the storage device 100 of this embodiment shown in FIGS. 3A and 3B is manufactured.

次に、本実施形態の記憶装置100の作用及び効果について説明する。   Next, operations and effects of the storage device 100 of the present embodiment will be described.

抵抗変化型メモリの微細化に伴い、隣接するメモリセルの間の相互干渉が問題となる。例えば、抵抗変化層が整流性を備えない場合や、整流性が小さい場合、ビット線を介して隣接する2本のワード線の間に電流が流れるおそれがある。また、例えば、抵抗変化層自体の抵抗率が低い場合、抵抗変化層を介して隣接する2本のワード線の間に電流が流れるおそれがある。隣接するメモリセルの間の相互干渉は、抵抗変化型メモリの誤動作の要因となる。   With miniaturization of the resistance change type memory, mutual interference between adjacent memory cells becomes a problem. For example, when the variable resistance layer does not have rectification property or has low rectification property, current may flow between two adjacent word lines via the bit line. Further, for example, when the resistivity of the variable resistance layer itself is low, there is a possibility that a current flows between two adjacent word lines via the variable resistance layer. Mutual interference between adjacent memory cells causes a malfunction of the resistance change type memory.

図13(a)、図13(b)は、第1の比較形態の記憶装置のメモリセルアレイの模式断面図である。図13(a)は、メモリセルアレイのxy断面図である。図13(b)は、メモリセルアレイのyz断面図である。図13(a)は、図13(b)のBB’断面図、図13(b)は図13(a)のAA’断面図である。   13A and 13B are schematic cross-sectional views of the memory cell array of the memory device of the first comparative embodiment. FIG. 13A is an xy sectional view of the memory cell array. FIG. 13B is a yz sectional view of the memory cell array. 13A is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 13B, and FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.

第1の比較形態の記憶装置は、整流層を備えない点で、本実施形態の記憶装置100と異なる。第1の比較形態の場合、抵抗変化層12が整流性を備えない場合や、整流性が小さい場合、図中の矢印Pで示すリークパスによって、ビット線BL11を介してワード線WL11とワード線WL21の間にリーク電流が流れるおそれがある。また、抵抗変化層12の材料の抵抗率が低い場合、図中の矢印Qで示すリークパスによって、抵抗変化層12を介してワード線WL11とワード線WL21の間にリーク電流が流れるおそれがある。   The storage device of the first comparative embodiment is different from the storage device 100 of the present embodiment in that it does not include a rectifying layer. In the case of the first comparative embodiment, when the resistance change layer 12 does not have rectification property or has low rectification property, the word line WL11 and the word line WL21 are connected via the bit line BL11 by a leak path indicated by an arrow P in the drawing. There is a risk of leakage current flowing between them. Further, when the resistivity of the material of the resistance change layer 12 is low, a leak current may flow between the word line WL11 and the word line WL21 via the resistance change layer 12 due to a leak path indicated by an arrow Q in the drawing.

特に、相変化メモリの場合、抵抗変化層12が高抵抗状態でも比較的抵抗率が低い。このため、矢印Qで示すリークパスによるリーク電流が比較的大きくなり問題となる。   In particular, in the case of a phase change memory, the resistivity is relatively low even when the resistance change layer 12 is in a high resistance state. For this reason, the leakage current due to the leakage path indicated by the arrow Q becomes relatively large, which causes a problem.

図14(a)、図14(b)は、第2の比較形態の記憶装置のメモリセルアレイの模式断面図である。図14(a)は、メモリセルアレイのxy断面図である。図14(b)は、メモリセルアレイのyz断面図である。図14(a)は、図14(b)のBB’断面図、図14(b)は図14(a)のAA’断面図である。   FIG. 14A and FIG. 14B are schematic cross-sectional views of a memory cell array of the memory device of the second comparative form. FIG. 14A is an xy sectional view of the memory cell array. FIG. 14B is a yz sectional view of the memory cell array. 14A is a BB ′ sectional view of FIG. 14B, and FIG. 14B is an AA ′ sectional view of FIG. 14A.

第2の比較形態の記憶装置は、整流層14を備える点で、第1の比較形態と異なる。また、第2の比較形態の記憶装置は、整流層14がビット線BL11に沿って、抵抗変化層12と積層された状態で形成される点で、本実施形態の記憶装置100と異なる。   The storage device of the second comparative form is different from the first comparative form in that the rectifying layer 14 is provided. The memory device of the second comparative embodiment is different from the memory device 100 of the present embodiment in that the rectifying layer 14 is formed in a state of being laminated with the resistance change layer 12 along the bit line BL11.

第2の比較形態の記憶装置は、整流層14を備えるため、ビット線BL11を介したワード線WL11とワード線WL21の間のリーク電流、及び、抵抗変化層12を介したワード線WL11とワード線WL21の間のリーク電流の抑制は可能となる。しかしながら、記憶装置がz方向に微細化され、層間絶縁層16のz方向の膜厚が薄くなると、図中の矢印Rで示すリークパスによって、層間絶縁層16を介してワード線WL11とワード線WL21の間にリーク電流が流れるおそれがある。   Since the memory device of the second comparative form includes the rectifying layer 14, the leakage current between the word line WL11 and the word line WL21 via the bit line BL11, and the word line WL11 and the word via the resistance change layer 12 The leakage current between the lines WL21 can be suppressed. However, when the memory device is miniaturized in the z direction and the film thickness in the z direction of the interlayer insulating layer 16 is reduced, the word line WL11 and the word line WL21 are interposed through the interlayer insulating layer 16 by a leak path indicated by an arrow R in the drawing. There is a risk of leakage current flowing between them.

また、整流層14の材料の抵抗率が低い場合、図中の矢印Sで示すリークパスによって、整流層14を介してワード線WL11とワード線WL21の間にリーク電流が流れるおそれがある。   Further, when the resistivity of the material of the rectifying layer 14 is low, a leakage current may flow between the word line WL11 and the word line WL21 via the rectifying layer 14 due to a leakage path indicated by an arrow S in the drawing.

さらに、第2の比較形態の記憶装置では、整流層14をビット線BL11に沿って、ビット線BL11の周囲に形成する。このため、ビット線BL11が細くなることで抵抗が上昇し、配線遅延の問題が生じるおそれがある。また、ビット線BL11を形成する際に、アスペクト比の高い開口部を埋め込む必要が生じ、ビット線BL11の形成が困難となる。   Further, in the memory device of the second comparative embodiment, the rectifying layer 14 is formed around the bit line BL11 along the bit line BL11. For this reason, when the bit line BL11 becomes thin, the resistance increases, which may cause a problem of wiring delay. Further, when the bit line BL11 is formed, it is necessary to embed an opening having a high aspect ratio, which makes it difficult to form the bit line BL11.

本実施形態の記憶装置100では、第1の整流層14aは、ワード線WL11と第1の抵抗変化層12aとの間、及び、ワード線WL11と層間絶縁層16との間に設けられる。第1の整流層14aは、ワード線WL11を囲んで設けられる。同様に、第2の整流層14bは、ワード線WL21と第2の抵抗変化層12bとの間、及び、ワード線WL21と層間絶縁層16との間に設けられる。第2の整流層14bは、ワード線WL21を囲んで設けられる。第1の整流層14aと第2の整流層14bは、物理的に分離されている。   In the memory device 100 of this embodiment, the first rectifying layer 14a is provided between the word line WL11 and the first resistance change layer 12a, and between the word line WL11 and the interlayer insulating layer 16. The first rectifying layer 14a is provided surrounding the word line WL11. Similarly, the second rectifying layer 14b is provided between the word line WL21 and the second resistance change layer 12b, and between the word line WL21 and the interlayer insulating layer 16. The second rectifying layer 14b is provided surrounding the word line WL21. The first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b are physically separated.

したがって、ビット線BL11を介したワード線WL11とワード線WL21の間のリーク電流、第1の抵抗変化層12a及び第2の抵抗変化層12bを介したワード線WL11とワード線WL21の間のリーク電流、層間絶縁層16を介したワード線WL11とワード線WL21の間のリーク電流、及び、整流層を介したワード線WL11とワード線WL21の間のリーク電流のすべてを抑制することが可能である。よって、メモリセルの間の相互干渉を抑制することが可能となり、誤動作の発生が抑制された抵抗変化型メモリの実現が可能となる。   Therefore, the leakage current between the word line WL11 and the word line WL21 via the bit line BL11, and the leakage between the word line WL11 and the word line WL21 via the first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b. It is possible to suppress all of the current, the leakage current between the word line WL11 and the word line WL21 via the interlayer insulating layer 16, and the leakage current between the word line WL11 and the word line WL21 via the rectification layer. is there. Therefore, mutual interference between memory cells can be suppressed, and a resistance change memory in which occurrence of malfunctions is suppressed can be realized.

さらに、第1の整流層14a及び第2の整流層14bは、ビット線BL11とは独立に形成可能である。したがって、ビット線BL11の抵抗上昇の抑制が可能となる。また、ビット線BL11の形成が容易となる。   Furthermore, the first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b can be formed independently of the bit line BL11. Therefore, it is possible to suppress an increase in resistance of the bit line BL11. Further, the bit line BL11 can be easily formed.

第1の抵抗変化層12aと第1の整流層14a、第2の抵抗変化層12bと第2の整流層14bが、カルコゲナイドであることが好ましい。類似の結晶構造を備えるため、第1の抵抗変化層12aと第1の整流層14aとの密着性、及び、第2の抵抗変化層12bと第2の整流層14bとの密着性が向上し、抵抗変化型メモリの信頼性が向上する。   The first resistance change layer 12a and the first rectification layer 14a, and the second resistance change layer 12b and the second rectification layer 14b are preferably chalcogenides. Since it has a similar crystal structure, the adhesion between the first resistance change layer 12a and the first rectification layer 14a and the adhesion between the second resistance change layer 12b and the second rectification layer 14b are improved. The reliability of the resistance change type memory is improved.

以上、本実施形態によれば、メモリセル間の相互干渉を抑制することが可能となり、誤動作の発生が抑制された抵抗変化型メモリの実現が可能となる。さらに、ビット線の抵抗上昇の抑制が実現できる。また、ビット線の形成が容易となる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to suppress mutual interference between memory cells, and it is possible to realize a resistance change type memory in which occurrence of malfunction is suppressed. Furthermore, it is possible to suppress an increase in resistance of the bit line. In addition, the bit line can be easily formed.

(第2の実施形態)
本実施形態の記憶装置は、第1の方向に伸長する第1の導電層と、第1の方向に伸長する第2の導電層と、第1の方向に交差する第2の方向に伸長する第3の導電層と、第1の導電層と第2の導電層との間に設けられた絶縁層と、第1の導電層と第3の導電層との間に設けられた第1の整流層と、第2の導電層と第3の導電層との間に設けられた第2の整流層と、第1の導電層と第1の整流層との間、及び、第1の導電層と絶縁層との間に設けられた第1の抵抗変化層と、第2の導電層と第2の整流層との間、及び、第2の導電層と絶縁層との間に設けられた第2の抵抗変化層と、を備える。
(Second Embodiment)
The storage device of the present embodiment extends in a second direction that intersects the first direction, a first conductive layer that extends in the first direction, a second conductive layer that extends in the first direction, and the second direction. A third conductive layer; an insulating layer provided between the first conductive layer and the second conductive layer; and a first conductive layer provided between the first conductive layer and the third conductive layer. The rectifying layer, the second rectifying layer provided between the second conductive layer and the third conductive layer, between the first conductive layer and the first rectifying layer, and the first conductive layer Provided between the first variable resistance layer provided between the layer and the insulating layer, the second conductive layer and the second rectifying layer, and between the second conductive layer and the insulating layer. And a second variable resistance layer.

本実施形態の記憶装置は、抵抗変化層と整流層の配置位置が入れ替わっている点で、第1の実施形態と異なる。以下、第1の実施形態と重複する内容については一部記述を省略する。   The memory device of this embodiment is different from that of the first embodiment in that the arrangement positions of the resistance change layer and the rectifying layer are interchanged. Hereinafter, a part of the description overlapping with the first embodiment is omitted.

図15(a)、図15(b)は、本実施形態の記憶装置のメモリセルアレイ201の模式断面図である。図15(a)は、メモリセルアレイ201のxy断面図である。図15(b)は、メモリセルアレイ201のyz断面図である。図15(a)は、図15(b)のBB’断面図、図15(b)は図15(a)のAA’断面図である。図15(a)、図15(b)中、破線で囲まれた領域が、1個のメモリセルMCである。   FIG. 15A and FIG. 15B are schematic cross-sectional views of the memory cell array 201 of the storage device of this embodiment. FIG. 15A is an xy sectional view of the memory cell array 201. FIG. 15B is a yz sectional view of the memory cell array 201. 15A is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 15B, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. In FIG. 15A and FIG. 15B, a region surrounded by a broken line is one memory cell MC.

メモリセルアレイ201は、ワード線WL11(第1の導電層)、ワード線WL21(第2の導電層)、ワード線WL12、ワード線WL13、ビット線BL11(第3の導電層)ビット線BL21、ビット線BL12を備える。また、第1の抵抗変化層12a、第2の抵抗変化層12b、第1の整流層14a、第2の整流層14b、層間絶縁層16(絶縁層)、層間絶縁層18を備える。   The memory cell array 201 includes a word line WL11 (first conductive layer), a word line WL21 (second conductive layer), a word line WL12, a word line WL13, a bit line BL11 (third conductive layer), a bit line BL21, a bit Line BL12 is provided. The first variable resistance layer 12a, the second variable resistance layer 12b, the first rectifying layer 14a, the second rectifying layer 14b, the interlayer insulating layer 16 (insulating layer), and the interlayer insulating layer 18 are provided.

以下、ワード線WL11(第1の導電層)、ワード線WL21(第2の導電層)、ワード線WL12、ワード線WL13などの総称として、単にワード線WLと記述する場合がある。また、ビット線BL11(第3の導電層)、ビット線BL21、ビット線BL12などの総称として、単にビット線BLと記述する場合がある。   Hereinafter, the word line WL11 (first conductive layer), the word line WL21 (second conductive layer), the word line WL12, the word line WL13, and the like may be simply referred to as the word line WL. In addition, the bit line BL11 (third conductive layer), the bit line BL21, the bit line BL12, and the like may be simply referred to as the bit line BL in some cases.

第1の整流層14aは、ワード線WL11とビット線BL11との間に設けられる。第2の整流層14bは、ワード線WL21とビット線BL11との間に設けられる。   The first rectifying layer 14a is provided between the word line WL11 and the bit line BL11. The second rectifying layer 14b is provided between the word line WL21 and the bit line BL11.

第1の整流層14aと第2の整流層14bは、物理的に連続している。第1の整流層14aと第2の整流層14bは、連続した層である。第1の整流層14aと第2の整流層14bは、物理的に分離していても構わない。   The first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b are physically continuous. The first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b are continuous layers. The first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b may be physically separated.

第1の抵抗変化層12aは、ワード線WL11と第1の整流層14aとの間、及び、ワード線WL11と層間絶縁層16との間に設けられる。第1の抵抗変化層12aは、x方向(第1の方向)に垂直な断面で見た場合に、ワード線WL11を囲んで設けられる。第1の抵抗変化層12aは、ワード線WL11の上下に、ワード線WL11を間に挟んで設けられる。   The first resistance change layer 12a is provided between the word line WL11 and the first rectifying layer 14a, and between the word line WL11 and the interlayer insulating layer 16. The first variable resistance layer 12a is provided to surround the word line WL11 when viewed in a cross section perpendicular to the x direction (first direction). The first resistance change layer 12a is provided above and below the word line WL11 with the word line WL11 interposed therebetween.

ワード線WL11と層間絶縁層16との間の第1の抵抗変化層12aは、例えば、アモルファスである。   The first resistance change layer 12a between the word line WL11 and the interlayer insulating layer 16 is, for example, amorphous.

第2の抵抗変化層12bは、ワード線WL21と第2の整流層14bとの間、及び、ワード線WL21と層間絶縁層16との間に設けられる。第2の抵抗変化層12bは、x方向(第1の方向)に垂直な断面で見た場合に、ワード線WL21を囲んで設けられる。第2の抵抗変化層12bは、ワード線WL21の上下に、ワード線WL21を間に挟んで設けられる。   The second resistance change layer 12b is provided between the word line WL21 and the second rectifying layer 14b, and between the word line WL21 and the interlayer insulating layer 16. The second variable resistance layer 12b is provided surrounding the word line WL21 when viewed in a cross section perpendicular to the x direction (first direction). The second resistance change layer 12b is provided above and below the word line WL21 with the word line WL21 interposed therebetween.

ワード線WL21と層間絶縁層16との間の第2の抵抗変化層12bは、例えば、アモルファスである。   The second resistance change layer 12b between the word line WL21 and the interlayer insulating layer 16 is, for example, amorphous.

第1の抵抗変化層12aと第2の抵抗変化層12bは物理的に分離されている。   The first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b are physically separated.

次に、本実施形態の記憶装置の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of the storage device of this embodiment will be described.

本実施形態の記憶装置では、第1の整流層14aと第2の整流層14bを備えるため、ビット線BL11を介したワード線WL11とワード線WL21の間のリーク電流が抑制される。また、第1の抵抗変化層12aと第2の抵抗変化層12bは物理的に分離されているため、第1の抵抗変化層12a及び第2の抵抗変化層12bを介したワード線WL11とワード線WL21の間のリーク電流が抑制される。よって、メモリセルの間の相互干渉を抑制することが可能となり、誤動作の発生が抑制された抵抗変化型メモリの実現が可能となる。   Since the memory device of this embodiment includes the first rectifying layer 14a and the second rectifying layer 14b, the leakage current between the word line WL11 and the word line WL21 via the bit line BL11 is suppressed. Further, since the first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b are physically separated, the word line WL11 and the word via the first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b are connected to the word line WL11. Leakage current between the lines WL21 is suppressed. Therefore, mutual interference between memory cells can be suppressed, and a resistance change memory in which occurrence of malfunctions is suppressed can be realized.

さらに、第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bは、ビット線BL11とは独立に形成可能である。したがって、ビット線BL11の抵抗上昇の抑制が可能となる。また、ビット線BL11の形成が容易となる。   Furthermore, the first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b can be formed independently of the bit line BL11. Therefore, it is possible to suppress an increase in resistance of the bit line BL11. Further, the bit line BL11 can be easily formed.

第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bは、アモルファスであることが望ましい。アモルファスであることにより、結晶質の場合に比較して抵抗率が上昇する。したがって、層間絶縁層16を介したワード線WL11とワード線WL21の間のリーク電流が抑制される。   The first variable resistance layer 12a and the second variable resistance layer 12b are preferably amorphous. By being amorphous, the resistivity increases as compared to the crystalline case. Therefore, leakage current between the word line WL11 and the word line WL21 via the interlayer insulating layer 16 is suppressed.

以上、本実施形態によれば、メモリセル間の相互干渉を抑制することが可能となり、誤動作の発生が抑制された抵抗変化型メモリの実現が可能となる。さらに、ビット線の抵抗上昇の抑制が実現できる。また、ビット線の形成が容易となる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to suppress mutual interference between memory cells, and it is possible to realize a resistance change type memory in which occurrence of malfunction is suppressed. Furthermore, it is possible to suppress an increase in resistance of the bit line. In addition, the bit line can be easily formed.

第1及び第2の実施形態では、アモルファス相と結晶相との抵抗差を利用する相変化メモリを例に説明したが、本発明をその他の抵抗変化型メモリに適用することも可能である。例えば、第1の抵抗変化層12a、及び、第2の抵抗変化層12bが超格子構造を有する相変化メモリなどにも適用することが可能である。なお、「超格子構造」とは、複数の種類の結晶格子が層上に重なり合う構造を意味する。   In the first and second embodiments, the phase change memory using the resistance difference between the amorphous phase and the crystal phase has been described as an example. However, the present invention can also be applied to other resistance change type memories. For example, the present invention can be applied to a phase change memory in which the first resistance change layer 12a and the second resistance change layer 12b have a superlattice structure. The “superlattice structure” means a structure in which a plurality of types of crystal lattices overlap each other.

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。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。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とその均等の範囲に含まれる。   As mentioned above, although some 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. For example, a component in one embodiment may be replaced or changed with a component in another embodiment. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

12a 第1の抵抗変化層
12b 第2の抵抗変化層
14a 第1の整流層
14b 第2の整流層
16 層間絶縁層(絶縁層)
100 記憶装置
WL11 ワード線(第1の導電層)
WL21 ワード線(第2の導電層)
BL11 ビット線(第3の導電層)
12a First variable resistance layer 12b Second variable resistance layer 14a First rectifying layer 14b Second rectifying layer 16 Interlayer insulating layer (insulating layer)
100 Memory device WL11 Word line (first conductive layer)
WL21 word line (second conductive layer)
BL11 bit line (third conductive layer)

Claims (20)

第1の方向に伸長する第1の導電層と、
前記第1の方向に伸長する第2の導電層と、
前記第1の方向に交差する第2の方向に伸長する第3の導電層と、
前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた絶縁層と、
前記第1の導電層と前記第3の導電層との間に設けられた第1の抵抗変化層と、
前記第2の導電層と前記第3の導電層との間に設けられた第2の抵抗変化層と、
前記第1の導電層と前記第1の抵抗変化層との間、及び、前記第1の導電層と前記絶縁層との間に設けられた第1の整流層と、
前記第2の導電層と前記第2の抵抗変化層との間、及び、前記第2の導電層と前記絶縁層との間に設けられた第2の整流層と、を備える記憶装置。
A first conductive layer extending in a first direction;
A second conductive layer extending in the first direction;
A third conductive layer extending in a second direction intersecting the first direction;
An insulating layer provided between the first conductive layer and the second conductive layer;
A first variable resistance layer provided between the first conductive layer and the third conductive layer;
A second variable resistance layer provided between the second conductive layer and the third conductive layer;
A first rectifying layer provided between the first conductive layer and the first variable resistance layer, and between the first conductive layer and the insulating layer;
A storage device comprising: a second rectifying layer provided between the second conductive layer and the second variable resistance layer; and a second rectifying layer provided between the second conductive layer and the insulating layer.
前記第1の抵抗変化層と前記第2の抵抗変化層は連続した層である請求項1記載の記憶装置。   The storage device according to claim 1, wherein the first variable resistance layer and the second variable resistance layer are continuous layers. 前記第1の抵抗変化層は、カルコゲナイドである請求項1記載の記憶装置。   The storage device according to claim 1, wherein the first resistance change layer is chalcogenide. 前記第1の抵抗変化層は、ゲルマニウム(Ge)、アンチモン(Sb)、及び、テルル(Te)を含む請求項1記載の記憶装置。   The memory device according to claim 1, wherein the first resistance change layer includes germanium (Ge), antimony (Sb), and tellurium (Te). 前記第1の抵抗変化層は、超格子構造を備える請求項1記載の記憶装置。   The storage device according to claim 1, wherein the first variable resistance layer has a superlattice structure. 前記第1の整流層は、カルコゲナイドである請求項1記載の記憶装置。   The storage device according to claim 1, wherein the first rectifying layer is a chalcogenide. 前記第1の整流層は、ヒ素(As)、ゲルマニウム(Ge)、テルル(Te)、シリコン(Si)、及び、窒素(N)を含む請求項1記載の記憶装置。   The storage device according to claim 1, wherein the first rectifying layer includes arsenic (As), germanium (Ge), tellurium (Te), silicon (Si), and nitrogen (N). 前記第1の導電層が、タングステン(W)、又は、窒化チタン(TiN)である請求項1記載の記憶装置。   The memory device according to claim 1, wherein the first conductive layer is tungsten (W) or titanium nitride (TiN). 前記第3の導電層が、タングステン(W)、窒化チタン(TiN)、又は、銅(Cu)である請求項1記載の記憶装置。   The storage device according to claim 1, wherein the third conductive layer is tungsten (W), titanium nitride (TiN), or copper (Cu). 前記絶縁層の第2の方向の厚さは30nm以下である請求項1記載の記憶装置。   The memory device according to claim 1, wherein a thickness of the insulating layer in the second direction is 30 nm or less. 第1の方向に伸長する第1の導電層と、
前記第1の方向に伸長する第2の導電層と、
前記第1の方向に交差する第2の方向に伸長する第3の導電層と、
前記第1の導電層と前記第2の導電層との間に設けられた絶縁層と、
前記第1の導電層と前記第3の導電層との間に設けられた第1の整流層と、
前記第2の導電層と前記第3の導電層との間に設けられた第2の整流層と、
前記第1の導電層と前記第1の整流層との間、及び、前記第1の導電層と前記絶縁層との間に設けられた第1の抵抗変化層と、
前記第2の導電層と前記第2の整流層との間、及び、前記第2の導電層と前記絶縁層との間に設けられた第2の抵抗変化層と、を備える記憶装置。
A first conductive layer extending in a first direction;
A second conductive layer extending in the first direction;
A third conductive layer extending in a second direction intersecting the first direction;
An insulating layer provided between the first conductive layer and the second conductive layer;
A first rectifying layer provided between the first conductive layer and the third conductive layer;
A second rectifying layer provided between the second conductive layer and the third conductive layer;
A first variable resistance layer provided between the first conductive layer and the first rectifying layer and between the first conductive layer and the insulating layer;
A memory device comprising: a second variable resistance layer provided between the second conductive layer and the second rectifying layer and between the second conductive layer and the insulating layer.
前記第1の整流層と前記第2の整流層は連続した層である請求項11記載の記憶装置。   The storage device according to claim 11, wherein the first rectifying layer and the second rectifying layer are continuous layers. 前記第1の抵抗変化層は、カルコゲナイドである請求項11記載の記憶装置。   The storage device according to claim 11, wherein the first resistance change layer is chalcogenide. 前記第1の抵抗変化層は、ゲルマニウム(Ge)、アンチモン(Sb)、及び、テルル(Te)を含む請求項11記載の記憶装置。   The memory device according to claim 11, wherein the first variable resistance layer includes germanium (Ge), antimony (Sb), and tellurium (Te). 前記第1の抵抗変化層は、超格子構造を備える請求項11記載の記憶装置。   The storage device according to claim 11, wherein the first variable resistance layer has a superlattice structure. 前記第1の整流層は、カルコゲナイドである請求項11記載の記憶装置。   The storage device according to claim 11, wherein the first rectifying layer is a chalcogenide. 前記第1の整流層は、ヒ素(As)、ゲルマニウム(Ge)、テルル(Te)、シリコン(Si)、及び、窒素(N)を含む請求項11記載の記憶装置。   The storage device according to claim 11, wherein the first rectifying layer includes arsenic (As), germanium (Ge), tellurium (Te), silicon (Si), and nitrogen (N). 前記第1の導電層が、タングステン(W)、又は、窒化チタン(TiN)である請求項11記載の記憶装置。   The memory device according to claim 11, wherein the first conductive layer is tungsten (W) or titanium nitride (TiN). 前記第3の導電層が、タングステン(W)、窒化チタン(TiN)、又は、銅(Cu)である請求項11記載の記憶装置。   The storage device according to claim 11, wherein the third conductive layer is tungsten (W), titanium nitride (TiN), or copper (Cu). 前記第1の導電層と前記絶縁層との間の前記第1の抵抗変化層はアモルファスである請求項11記載の記憶装置。

The memory device according to claim 11, wherein the first variable resistance layer between the first conductive layer and the insulating layer is amorphous.

JP2017058672A 2017-03-24 2017-03-24 Storage Pending JP2018163907A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017058672A JP2018163907A (en) 2017-03-24 2017-03-24 Storage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017058672A JP2018163907A (en) 2017-03-24 2017-03-24 Storage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018163907A true JP2018163907A (en) 2018-10-18

Family

ID=63860324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017058672A Pending JP2018163907A (en) 2017-03-24 2017-03-24 Storage

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018163907A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2015012296A (en) Semiconductor device
EP3676871B1 (en) Three-dimensional resistive memory array and fabrication thereof
JP5831687B2 (en) Storage device and manufacturing method thereof
JP2014049745A (en) Semiconductor storage device and manufacturing method of the same
JP2019054173A (en) Storage device
TWI804997B (en) Semiconductor memory device
JP2018006557A (en) Storage device
JP5885285B2 (en) Variable resistance for nonvolatile memory, method for manufacturing the same, and nonvolatile memory
US10546896B2 (en) Storage device having variable resistance layer
JP2019054171A (en) Storage device
US9166157B2 (en) Conductive bridging memory device and method for manufacturing same
JP2018163907A (en) Storage
US20190123055A1 (en) Semiconductor memory device and method for manufacturing same
TWI692084B (en) Storage device
JP2018163969A (en) Storage device
JP2019057556A (en) Storage device
US10332935B2 (en) Storage apparatus
US10515997B2 (en) Memory device and method for manufacturing the same
JP6971898B2 (en) Storage device
JP2019169569A (en) Storage device and method for manufacturing the same
US20240114700A1 (en) Semiconductor device
JP2020047743A (en) Storage device
US11410709B2 (en) Semiconductor device having upper and lower wiring with different grain sizes
JP2019054208A (en) Storage device
JP2019057554A (en) Storage device

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20170614

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20180911