JP2022097093A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022097093A JP2022097093A JP2020210475A JP2020210475A JP2022097093A JP 2022097093 A JP2022097093 A JP 2022097093A JP 2020210475 A JP2020210475 A JP 2020210475A JP 2020210475 A JP2020210475 A JP 2020210475A JP 2022097093 A JP2022097093 A JP 2022097093A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- storage element
- contact
- semiconductor device
- insulating layer
- 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
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 89
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 152
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 134
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 134
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 134
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 18
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 175
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 29
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 23
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 23
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 20
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 15
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/80—Constructional details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/10—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
- H01L27/105—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration including field-effect components
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B63/00—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices
- H10B63/80—Arrangements comprising multiple bistable or multi-stable switching components of the same type on a plane parallel to the substrate, e.g. cross-point arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/20—Spin-polarised current-controlled devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/821—Device geometry
- H10N70/826—Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
【課題】製造コストを低減することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】本開示の実施形態に係る半導体装置は、記憶素子と、上部電極と、下部電極と、保護膜と、水素調整領域とを有する。記憶素子は、絶縁層に埋設される。上部電極は、記憶素子および第1コンタクト間を接続する。下部電極は、記憶素子を挟んで上部電極とは反対側に位置し、記憶素子および第2コンタクト間を接続する。保護膜は、記憶素子、上部電極、および下部電極を含む積層体における第1コンタクトとの接続面および第2コンタクトとの接続面を除く周面を被覆する。水素調整領域は、記積層体との間に絶縁層内の絶縁膜を挟んで絶縁層に埋設され、水素を吸蔵する。
【選択図】図1
【解決手段】本開示の実施形態に係る半導体装置は、記憶素子と、上部電極と、下部電極と、保護膜と、水素調整領域とを有する。記憶素子は、絶縁層に埋設される。上部電極は、記憶素子および第1コンタクト間を接続する。下部電極は、記憶素子を挟んで上部電極とは反対側に位置し、記憶素子および第2コンタクト間を接続する。保護膜は、記憶素子、上部電極、および下部電極を含む積層体における第1コンタクトとの接続面および第2コンタクトとの接続面を除く周面を被覆する。水素調整領域は、記積層体との間に絶縁層内の絶縁膜を挟んで絶縁層に埋設され、水素を吸蔵する。
【選択図】図1
Description
本開示は、半導体装置に関する。
同一基板上のメモリセルブロック毎に、特性の異なる記憶素子を形成する方法がある。例えば、特許文献1に記載の方法では、まず、基板上における第1のメモリセルブロックを形成する領域に第1特性の記憶素子の材料膜を成膜した後、材料膜をパターニングして第1特性の記憶素子を形成する。
次に、形成済の記憶素子を絶縁マスクによって被覆した後、第2のメモリセルブロックを形成する基板上の領域に第2特性の記憶素子の材料膜を成膜し、材料膜をパターニングして第2特性の記憶素子を形成する。
これにより、同一基板上に第1特性の記憶素子が設けられた第1のメモリセルブロックと、第2特性の記憶素子が設けられた第2のメモリセルブロックとを形成することができる。
しかしながら、上記の従来技術では、所望される記憶素子の特性の数と同等の回数以上のパターニングを行う必要があるため、製造コストが増大する。
そこで、本開示では、製造コストを低減することができる半導体装置を提案する。
本開示によれば、半導体装置が提供される。半導体装置は、記憶素子と、上部電極と、下部電極と、保護膜と、水素調整領域とを有する。記憶素子は、絶縁層に埋設される。上部電極は、前記記憶素子および第1コンタクト間を接続する。下部電極は、前記記憶素子を挟んで前記上部電極とは反対側に位置し、前記記憶素子および第2コンタクト間を接続する。保護膜は、前記記憶素子、前記上部電極、および前記下部電極を含む積層体における前記第1コンタクトとの接続面および第2コンタクトとの接続面を除く周面を被覆する。水素調整領域は、前記積層体との間に前記絶縁層内の絶縁膜を挟んで前記絶縁層に埋設され、水素を吸蔵する。
以下に、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。以下では、複数の記憶素子が設けられる平面の面方向を横方向、複数の記憶素子が設けられる平面と直交する方向を縦方向として説明する。
[1.実施形態に係る半導体装置の断面構造]
図1は、実施形態に係る半導体装置の縦断面図である。図1に示すように、半導体装置1は、記憶素子31と、上部電極32と、下部電極33と、保護膜6とを備える。
図1は、実施形態に係る半導体装置の縦断面図である。図1に示すように、半導体装置1は、記憶素子31と、上部電極32と、下部電極33と、保護膜6とを備える。
記憶素子31は、例えば、SiO2(酸化シリコン)層等の絶縁層21に埋設される。上部電極32は、記憶素子31および第1コンタクト4間を接続する。上部電極32は、例えば、Ti(チタン),TiN(窒化チタン),Ta(タンタル),TaN(窒化タンタル),W(タングステン),Cu(銅),Al(アルミニウム)のうち、1種類以上を含む高電導材料によって形成される。
第1コンタクト4は、例えば、Cu,W,Alなどの高電導材料によって形成される。第1コンタクト4は、側面および底面がバリアメタル41によって被覆される。バリアメタル41は、例えば、TiおよびTaの単体、またはTiおよびTaを含む合金によって形成される。
下部電極33は、記憶素子31を挟んで上部電極32とは反対側に位置し、記憶素子31および第2コンタクト5間を接続する。下部電極33は、例えば、Ti,TiN,Ta,TaN,W,Cu,Alのうち、1種類以上を含む高電導材料によって形成される。
第2コンタクト5は、例えば、Cu,W,Alなどの高電導材料によって形成される。第2コンタクト5は、側面がバリアメタル51によって被覆される。バリアメタル51は、例えば、TiおよびTaの単体、またはTiおよびTaを含む合金によって形成される。
保護膜6は、記憶素子31、上部電極32、および下部電極33を含む積層体3における第1コンタクト4との接続面および第2コンタクト5との接続面を除く周面を被覆する。保護膜6は、例えば、SiNによって形成される。保護膜6は、例えば、記憶素子31の酸化を防止する。また、保護膜6は、第1コンタクト4および積層体3が埋設される絶縁層21と、第2コンタクト5が埋設される絶縁層22との層間まで延在する。
記憶素子31は、例えば、スピン注入により後述する記憶層の磁化の向きを反転させて情報の記憶を行う、スピントルク磁化反転MTJ(ST-MTJ;Spin Torque-Magnetic Tunnel Junctions)素子である。
なお、記憶素子31は、ST-MTJ素子に限定されるものではなく、例えば、ReRAM(Resistive Random Access Memory)またはPCRAM(Phase Change Random Access Memory)などであってもよい。
記憶素子31は、例えば、第2コンタクト5に近い方から順に、下地層と、磁化固定層と、絶縁層と、記憶層と,キャップ層とが積層された積層構造を有する。記憶素子31は、記憶層の磁化の向きを変化させることにより情報の記憶が行われる。記憶素子31は、記憶層の磁化と磁化固定層の磁化との相対的な角度(平行または反平行)によって「0」または「1」の情報を記憶する。
記憶素子31における下地層およびキャップ層は、例えばTa,Ru(ルテニウム)などの金属膜またはその積層膜により形成される。記憶素子31における磁化固定層は、記憶層の記憶情報(磁化方向)の基準とされるリファレンス層である。
記憶素子31における絶縁層は、トンネルバリア層となる中間層であり、例えば、Al2O3(酸化アルミニウム)またはMgO(酸化マグネシウム)によって形成される。記憶素子31における記憶層は、磁化固定層の磁化の方向が膜面垂直方向に自由に変化する磁気モーメントを有する強磁性体によって形成される。記憶層は、例えば、Co(コバルト)-Fe(鉄)-B(ホウ素)によって構成される。
かかる半導体装置1では、製造工程において発生する水素ガスが記憶素子31に侵入することがある。
記憶素子31は、侵入する水素ガスの量が増大すると、それに連動して記憶層における情報の保持力が小さくなる。そして、記憶素子31は、情報の保持力が小さくなると、情報の保持可能時間が短くなるが、その代わりに情報の書き込み易さが向上する。
ここで、情報の保持力が大きな記憶素子31は、長い時間情報を記憶しておくことが可能なため、例えば、ストレージメモリなどに適している。これに対して、情報の保持力が小さい記憶素子31は、情報の書き込みに必要な電圧が低く、且つ書き込みに必要な時間も短くて済むため、例えば、キャッシュメモリなどに適している。
そこで、実施形態に係る半導体装置1は、特性および用途が異なる記憶素子31を1回のパターニングによって同一基板上に形成可能な構成を備える。具体的には、半導体装置1は、水素調整領域7を備える。水素調整領域7は、記憶素子31、上部電極32、および下部電極33を含む積層体3との間に絶縁層21内の絶縁膜23を挟んで絶縁層21に埋設される。
水素調整領域7は、例えば、Ti,Zr(ジルコニウム),Hf(ハフニウム),V(バナジウム),Nb(ニオブ),Taなどの水素吸蔵機能を有する金属、または、これら水素吸蔵機能を有する金属の少なくとも2つ以上を含む合金によって形成される。
水素調整領域7の側面および底面は、バリアメタル71によって被覆される。バリアメタル71は、例えば、TiおよびTaの単体、またはTiおよびTaを含む合金によって形成される。
半導体装置1によれば、水素調整領域7によって絶縁層21内の水素ガスを吸蔵させ、記憶素子31への水素ガスの侵入を抑制することによって、記憶層における情報の保持力の低下を抑制することができる。
また、半導体装置1は、例えば、メモリブロック毎に、体積が異なる水素調整領域7が設けられることによって、同一基板上に情報の保持力(特性)が異なる記憶素子31を備えることが可能になる。
水素調整領域7を形成する工程では、まず、絶縁層21上にフォトレジストを成膜し、フォトリソグラフィによるパターニングによって、水素調整領域7の形成位置におけるフォトレジストを除去する。
そして、フォトレジストをマスクとして使用し、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)によって、絶縁層21に孔を形成し、孔の内周面にバリアメタル71を成膜した後、水素吸蔵機能を有する金属を埋め込むことによって。水素調整領域7を形成する。
このため、半導体装置1を製造する場合には、例えば、絶縁層21に形成する水素調整領域7用の孔の大きさや深さをメモリブロック毎に変えることにより、1回のパターニングで同一基板上に特性が異なる記憶素子31を作り分けることができる。
このように、半導体装置1は、1回のパターニングによって、同一基板上に特性が異なる記憶素子31を作り分けできるので、複数回のパターニングを行う場合に比べて製造工程数が少なくなり、その分、製造コストの低減が可能となる。
また、半導体装置1の水素調整領域7は、絶縁層21における第1コンタクト4が設けられる層と同じ層から、絶縁層21における積層体3が設けられる層と同じ層にいたる深さまで形成される。
なお、水素調整領域7は、絶縁層21における第1コンタクト4が設けられる層と同じ層だけに設けられてもよく、絶縁層21における積層体3が設けられる層と同じ層にだけ設けられてもよい。
水素調整領域7における第1コンタクト4が設けられる層と同じ層に位置する部分は、例えば、絶縁層よりも上層に形成される多層配線層から侵入する水素ガスを記憶素子31に侵入する前に吸蔵する。これにより、水素調整領域7は、水素ガスによる記憶素子31の特性の変化を抑制することができる。
水素調整領域7における積層体3が設けられる層と同じ層に位置する部分は、絶縁層21のなかで記憶素子31に最も近い位置に存在する水素ガスを吸蔵することによって、水素ガスによる記憶素子31の特性の変化を抑制することができる。
[2.第1変形例に係る半導体装置の断面構造]
次に、図2を参照して、第1変形例に係る半導体装置1aについて説明する。図2は、実施形態の第1変形例に係る半導体装置の縦断面図である。
次に、図2を参照して、第1変形例に係る半導体装置1aについて説明する。図2は、実施形態の第1変形例に係る半導体装置の縦断面図である。
図2に示すように、第1変形例に係る半導体装置1aは、水素調整領域7aの深さが図1に示す水素調整領域7とは異なる。水素調整領域7aは、絶縁層21における第1コンタクト4が設けられる層と同じ層から、絶縁層22における第2コンタクト5が設けられる層と同じ層にいたる深さまで形成される。なお、水素調整領域7aの側面および底面にもバリアメタル71aが設けられる。
図2に示す水素調整領域7aは、図1に示す水素調整領域7よりも体積が大きく、水素ガスの吸蔵量も大きい。そこで、同一基板上の第1メモリセルブロックに、図1に示す水素調整領域7を採用し、第2メモリセルブロックの形成領域に、図2に示す水素調整領域7aを採用することによって、同一基板上に情報の保持力が異なるメモリセルブロックを設けることができる。
また、水素調整領域7aは、保護膜6における絶縁層21と絶縁層21との層間の部位を貫通する。このため、水素調整領域7aは、絶縁層21における第1コンタクト4が設けられる層と同じ層、積層体3が設けられる層と同じ層、および絶縁層22における第2コンタクト5が設けられる層と同じ層に、1回のパターニングによって形成が可能である。
[3.第2変形例に係る半導体装置の断面構造]
次に、図3を参照して、第2変形例に係る半導体装置1bについて説明する。図3は、実施形態の第2変形例に係る半導体装置の縦断面図である。
次に、図3を参照して、第2変形例に係る半導体装置1bについて説明する。図3は、実施形態の第2変形例に係る半導体装置の縦断面図である。
図3に示すように、第2変形例に係る半導体装置1bの保護膜6bは、積層体3における第1コンタクト4との接続面および第2コンタクト5との接続面を除く周面に設けられ、図1に示す絶縁層21,22の層間までは延伸しない。
このように、加工方法によっては、絶縁層21,22の層間に保護膜6が存在しない半導体装置1bもある。このような半導体装置1bにおいても、水素調整領域7が設けられることで、1回のパターニングによって、同一基板上に特性の異なる記憶素子31を配置することが可能になる。
[4.第3変形例に係る半導体装置の断面構造]
次に、図4を参照して、第3変形例に係る半導体装置1cについて説明する。図4は、実施形態の第4変形例に係る半導体装置の縦断面図である。
次に、図4を参照して、第3変形例に係る半導体装置1cについて説明する。図4は、実施形態の第4変形例に係る半導体装置の縦断面図である。
図4に示すように、半導体装置1cは、絶縁層21における第1コンタクト4が設けられる層と同じ層から、保護膜6における絶縁層21,22の層間の部位まで達する水素調整領域7cを備える。水素調整領域7cの側面および底面には、バリアメタル71cが設けられる。また、水素調整領域7c上には、層間絶縁膜2cが形成される。
また、半導体装置1cは、第2コンタクト5が設けられる層と同じ層にも、水素調整領域72cを備える。水素調整領域72cの側面および底面には、バリアメタル73cが設けられる。水素調整領域72cは、絶縁層21を透過して下層の絶縁層22まで拡散する水素ガスを吸蔵することによって、水素ガスによる記憶素子31の特性の変化を抑制することができる。
図4に示す半導体装置1cを製造する場合には、まず、下層の絶縁層22にバリアメタル51,73c、第2コンタクト5、および水素調整領域72cを形成する。次に、下部電極33、記憶素子31、上部電極32、および保護膜6を順次形成する。
その後、上層の絶縁層21を形成した後、バリアメタル71cおよび水素調整領域7cを形成する。そして、絶縁層21上に、さらに層間絶縁膜2cを形成した後、バリアメタル41および第1コンタクト4を形成する。
このように、先に水素調整領域7cを形成し、水素調整領域7cの上面を層間絶縁膜2cによって被覆してから第1コンタクト4を形成するので、水素調整領域7cの金属が、第1コンタクト4の形成時にメタルコンタミとなることを防止することができる。
また、半導体装置1cでは、水素調整領域72cを形成するためのパターニングと、水素調整領域7cを形成するためのパターニングとが必要となるが、2回のパターニングにおいて、水素調整領域72c,7cの体積を微調整することができる。
例えば、先に形成される水素調整領域72cの体積にバラツキが生じていた場合、後に形成される水素調整領域7cのパターニングによって、水素調整領域72cの体積のバラツキが相殺する。これにより、上下に配置される水素調整領域7c,72cの合計体積が均等にすることができる。
[5.実施形態に係る水素調整領域の配置]
次に、図5を参照して、水素調整領域7の配置について説明する。図5は、実施形態に係る半導体装置の横断面図である。図5には、図1に示す半導体装置1を記憶素子31が配置される平面で切断した切断面を模式的に示している。
次に、図5を参照して、水素調整領域7の配置について説明する。図5は、実施形態に係る半導体装置の横断面図である。図5には、図1に示す半導体装置1を記憶素子31が配置される平面で切断した切断面を模式的に示している。
図5に示すように、半導体装置1は、同一基板上に複数の記憶素子31を備える。各記憶素子31は、横断面の面積および縦方向の深さが等しく、全て同じ体積となるように形成される。
水素調整領域7は、隣設される記憶素子31の間に設けられる。各水素調整領域7は、例えば、各記憶素子31を囲む四隅に設けられる。図5に示す領域内においては、各水素調整領域7は、横断面の面積および縦方向の深さが等しく、全て同じ体積となるように形成され、直近の記憶素子31までの距離が全て等距離となるように配置される。これにより、半導体装置1は、各記憶素子31による情報の保持力が均一になる。
[6.第4変形例に係る半導体装置の水素調整領域の配置]
次に、図6を参照して、第4変形例に係る半導体装置1dの水素調整領域7dの配置について説明する。図6は、実施形態の第4変形例に係る半導体装置の横断面図である。図6には、半導体装置1dを記憶素子31が配置される平面で切断した切断面を模式的に示している。
次に、図6を参照して、第4変形例に係る半導体装置1dの水素調整領域7dの配置について説明する。図6は、実施形態の第4変形例に係る半導体装置の横断面図である。図6には、半導体装置1dを記憶素子31が配置される平面で切断した切断面を模式的に示している。
図6に示すように、水素調整領域7dは、例えば、横断面視において格子状に形成される。水素調整領域7dと絶縁層21との間には、バリアメタル71dが設けられる。そして、各記憶素子31は、水素調整領域7dの格子によって囲まれる位置に設けられる。このように、水素調整領域7dは、第1コンタクト4から第2コンタクト5へ向かう方向と直交する面内において記憶素子31の全周囲を囲むように設けられる。
これにより、水素調整領域7dは、図5に示す水素調整領域7よりも各記憶素子31の周囲の絶縁層21から多くの水素ガスを吸蔵することができる。したがって、半導体装置1dは、図5に示す半導体装置1よりも情報の保持力が大きな記憶素子31を備えることができる。
[7.第5変形例に係る半導体装置の水素調整領域の配置]
次に、図7を参照して、第5変形例に係る半導体装置1eの水素調整領域7,7eの配置について説明する。図7は、実施形態の第4変形例に係る半導体装置の横断面図である。図7には、半導体装置1eを記憶素子31が配置される平面で切断した切断面を模式的に示している。
次に、図7を参照して、第5変形例に係る半導体装置1eの水素調整領域7,7eの配置について説明する。図7は、実施形態の第4変形例に係る半導体装置の横断面図である。図7には、半導体装置1eを記憶素子31が配置される平面で切断した切断面を模式的に示している。
図7に示すように、半導体装置1eは、同一基板上に、第1のセルブロックが設けられる第1の領域10と、第2のセルブロックが設けられる第2の領域20とを備える。第1の領域10および第2の領域20には、それぞれ複数の記憶素子31が設けられる。
各記憶素子31は、横断面の面積および縦方向の深さが等しく、全て同じ体積となるように形成される。第1の領域10には、図5に示した水素調整領域7と同一形状の水素調整領域7が、図5に示した配置と同一の配置で設けられる。
一方、第2の領域20には、第1の領域10に設けられるものよりも、横断面の面積が大きく、深さが第1の領域10に設けられるものと同一の深さ、または同一の深さ以上の深さの水素調整領域7eが設けられる。
水素調整領域7eは、例えば、各記憶素子31を囲む四隅に設けられ、直近の記憶素子31までの距離が全て等距離となるように配置される。水素調整領域7eと絶縁層21との間には、バリアメタル71eが設けられる。
第2の領域20の水素調整領域7eは、第1の領域10の水素調整領域7よりも体積が大きい。このため、第2の領域20の水素調整領域7eは、第1の領域10の水素調整領域7よりも各記憶素子31の周囲の絶縁層21から多くの水素ガスを吸蔵することができる。したがって、第2の領域20の記憶素子31は、第1の領域10の記憶素子31よりも情報の保持力が大きくなる。
このように、半導体装置1eは、第1の領域10に情報の保持力が比較的小さい記憶素子31を備え、第2の領域20に情報の保持力が比較的大きい記憶素子31を備える。第5変形例によれば、1回のパターニングによって第1の領域10と第2の領域20とで、形成する水素調整領域7,7eの体積を異ならせることにより、同一基板上に特性が異なる記憶素子31の作り分けが可能になる。
[8.半導体装置の製造工程]
次に、図8を参照して、実施形態に係る半導体装置1の製造工程について説明する。図8は、本開示の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
次に、図8を参照して、実施形態に係る半導体装置1の製造工程について説明する。図8は、本開示の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。
図8における左列には、一般的な記憶素子を備える半導体装置の製造工程を示している。図8における右列には、本実施形態に係る水素調整領域7,7a,7c,72c,7d,7eの製造工程を示している。
例えば、記憶素子31を備える半導体装置を製造する場合、まず、下層の絶縁層22に第2コンタクト5を形成する(ステップS101)。このとき、絶縁層22上にフォトレジストを成膜し、フォトリソグラフィによって、第2コンタクト5の形成位置におけるフォトレジストを除去する。
次に、残ったフォトレジストをマスクとして使用してRIEを行い、第2コンタクト5用の孔を絶縁層22に形成し、例えば、スパッタリングによって、孔の内周面にバリアメタル51を成膜した後、孔に第2コンタクト5の材料となる金属を埋設して、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)で絶縁層22上に堆積した金属膜を除去することで第2コンタクト5を形成する。
続いて、絶縁層22上に、下部電極膜を成膜し(ステップS102)、記憶素子膜を成膜し(ステップS103)、上部電極膜を成膜する(ステップS104)。次に、例えば積層体3を選択的に形成するためのハードマスク層を成膜し、フォトリソグラフィによって第2コンタクト5上にフォトレジストをパターニングする(ステップS105)。
続いて、パターニングしたフォトレジストをマスクとして使用したエッチングにより、ハードマスクの形成及び不要な部分の上部電極膜、記憶素子膜、及び下部電極膜を除去する(ステップS106)。これにより、第2コンタクト5上に、下部電極33、記憶素子31、および上部電極32が順次積層された積層体3が形成される。
続いて、絶縁層22および積層体3を被覆するように、保護膜6を成膜する(ステップS107)。続いて、層間絶縁膜を成膜する(ステップS108)ことによって、上層の絶縁層21を形成する。その後、例えば、CMPによって、絶縁層21の上面を平坦化する(ステップS109)。
続いて、第1コンタクト4を形成する(ステップS110)。このとき、絶縁層21上にフォトレジストを成膜し、フォトリソグラフィによって、第1コンタクト4の形成位置におけるフォトレジストを除去する。
次に、残ったフォトレジストをマスクとして使用してRIEを行い、上部電極32まで達する第1コンタクト4用の孔を絶縁層21に形成し、例えば、スパッタリングによって、孔の内周面にバリアメタル41を成膜した後、孔に第1コンタクト4の材料となる金属を埋設して、例えばCMPで絶縁層21上に堆積した金属膜を除去することで第1コンタクト4を形成する。
その後、絶縁層21内及び絶縁層21上に配線層を形成して(ステップS111)、記憶素子31を備える半導体装置が完成する。この半導体装置に、水素調整領域7,7a,7c,72c,7d,7eを設ける場合、上記した製造工程の途中に、ステップS201~S206の工程を追加する。
図8に示すように、水素調整領域7,7a,7c,72c,7d,7eを形成する場合、まず、水素調整領域パターンフォトリソグラフィを行う(ステップS201)。ここでは、絶縁層21または絶縁層22の上面にフォトレジストを成膜し、フォトリソグラフィによって、水素調整領域7,7a,7c,72c,7d,7eの形成位置におけるフォトレジストを除去する。
続いて、残ったフォトレジストをマスクとして使用したエッチングにより(ステップS202)、絶縁層21または絶縁層22に、水素調整領域7,7a,7c,72c,7d,7e形成用の孔を形成する。
その後、形成した孔の内周面をバリアメタル71,71a,71c,71d,71eによって被覆した後、水素調整膜を成膜する(ステップS103)。このとき、水素調整膜によって孔が埋められて、絶縁層21内または絶縁層22内に、水素調整領域7,7a,7c,72c,7d,7eが形成される。
続いて、水素調整膜に対してCMPを行って絶縁層21または絶縁層22の上面を露出させる(ステップS204)。その後、絶縁層21上または絶縁層22上、および水素調整領域7,7a,7c,72c,7d,7e上に層間絶縁膜を製膜する(ステップS205)。
最後に、絶縁層21または絶縁層22の上面に対してCMPを行い(ステップS206)、絶縁層21または絶縁層22の上面を平坦化させて、水素調整領域7,7a,7c,72c,7d,7eの形成工程を終了する。なお、S205及びS206に関しては、ウェハ表面への水素調整膜の露出を懸念する場合などに適宜行う。
ここで、例えば、第2コンタクト5が設けられる層と同じ層に水素調整領域72c(図参照)を形成する場合、ステップS101の工程の前、またはステップS101の工程とステップS102の工程との間に、ステップS201~204、必要に応じてS205~S206の工程を挿入する。
また、例えば、第1コンタクト4が設けられる層と同じ層、および積層体3が設けられる層と同じ層に、水素調整領域7,7c,7d,7eを形成する場合、ステップS109の工程とステップS110の工程との間、またはステップS110の工程とステップS111の工程との間に、ステップS201~204、必要に応じてS205~S206の工程を挿入する。また、第1コンタクト4が設けられる層から第2コンタクト5が設けられる層まで達する水素調整領域7aを形成する場合にも、ステップS109の工程とステップS110の工程との間、またはステップS110の工程とステップS111の工程との間に、ステップS201~204、必要に応じてS205~S206の工程を挿入する。
[9.効果]
半導体装置1は、記憶素子31と、上部電極32と、下部電極33と、保護膜6と、水素調整領域7とを有する。記憶素子31は、絶縁層21に埋設される。上部電極32は、記憶素子31および第1コンタクト4間を接続する。下部電極33は、記憶素子31を挟んで上部電極32とは反対側に位置し、記憶素子31および第2コンタクト5間を接続する。保護膜6は、記憶素子31、上部電極32、および下部電極33を含む積層体3における第1コンタクト4との接続面および第2コンタクト5との接続面を除く周面を被覆する。水素調整領域7は、積層体3との間に絶縁層21内の絶縁膜23を挟んで絶縁層21に埋設され、水素を吸蔵する。これにより、半導体装置1は、1回のパターニングによって、体積が異なる複数の水素調整領域7の形成が可能となるので、製造コストを低減することができる。
半導体装置1は、記憶素子31と、上部電極32と、下部電極33と、保護膜6と、水素調整領域7とを有する。記憶素子31は、絶縁層21に埋設される。上部電極32は、記憶素子31および第1コンタクト4間を接続する。下部電極33は、記憶素子31を挟んで上部電極32とは反対側に位置し、記憶素子31および第2コンタクト5間を接続する。保護膜6は、記憶素子31、上部電極32、および下部電極33を含む積層体3における第1コンタクト4との接続面および第2コンタクト5との接続面を除く周面を被覆する。水素調整領域7は、積層体3との間に絶縁層21内の絶縁膜23を挟んで絶縁層21に埋設され、水素を吸蔵する。これにより、半導体装置1は、1回のパターニングによって、体積が異なる複数の水素調整領域7の形成が可能となるので、製造コストを低減することができる。
水素調整領域7は、絶縁層21における第1コンタクト4が設けられる層と同じ層に設けられる。水素調整領域7は、絶縁層21よりも上層に形成される多層配線層から侵入する水素ガスを記憶素子31に侵入する前に吸蔵する。これにより、水素調整領域7は、水素ガスによる記憶素子31の特性の変化を抑制することができる。
水素調整領域7は、絶縁層21における積層体3が設けられる層と同じ層に設けられる。これにより、水素調整領域7は、絶縁層21のなかで記憶素子31に最も近い位置に存在する水素ガスを吸蔵することによって、水素ガスによる記憶素子31の特性の変化を抑制することができる。
水素調整領域72cは、絶縁層22における第2コンタクト5が設けられる層と同じ層に設けられる。これにより、水素調整領域72cは、下層の絶縁層22に拡散する水素ガスを吸蔵することによって、水素ガスによる記憶素子31の特性の変化を抑制することができる。
保護膜6は、第1コンタクト4および積層体3が埋設される絶縁層21と、第2コンタクト5が埋設される絶縁層22との層間まで延在する。水素調整領域7aは、保護膜6における層間の部位を貫通する。水素調整領域7aは、絶縁層21における第1コンタクト4が設けられる層と同じ層、積層体3が設けられる層と同じ層、および絶縁層22における第2コンタクト5が設けられる層と同じ層に、1回のパターニングによって形成が可能である。
水素調整領域7は、隣設される記憶素子31の間に設けられる。これにより、半導体装置1は、各記憶素子31による情報の保持力が均一になる。
水素調整領域7dは、第1コンタクト4から第2コンタクト5へ向かう方向と直交する面内において記憶素子31の全周囲を囲むように設けられる。これにより、水素調整領域7dは、図5に示す水素調整領域7よりも各記憶素子31の周囲の絶縁層21から多くの水素ガスを吸蔵することができる。したがって、半導体装置1dは、図5に示す半導体装置1よりも情報の保持力が大きな記憶素子31を備えることができる。
複数の記憶素子31が設けられる第1の領域10と、複数の記憶素子31が設けられる第2の領域20とでは、水素調整領域7,7eの体積が異なる。これにより、半導体装置1eは、同一基板上に特性が異なる記憶素子31の作り分けが可能になる。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
絶縁層に埋設される記憶素子と、
前記記憶素子および第1コンタクト間を接続する上部電極と、
前記記憶素子を挟んで前記上部電極とは反対側に位置し、前記記憶素子および第2コンタクト間を接続する下部電極と、
前記記憶素子、前記上部電極、および前記下部電極を含む積層体における前記第1コンタクトとの接続面および前記第2コンタクトとの接続面を除く周面を被覆する保護膜と、
前記積層体との間に前記絶縁層内の絶縁膜を挟んで前記絶縁層に埋設され、水素を吸蔵する水素調整領域と
を有する半導体装置。
(2)
前記水素調整領域は、
前記絶縁層における前記第1コンタクトが設けられる層と同じ層に設けられる
前記(1)に記載の半導体装置。
(3)
前記水素調整領域は、
前記絶縁層における前記積層体が設けられる層と同じ層に設けられる
前記(1)または(2)に記載の半導体装置。
(4)
前記水素調整領域は、
前記絶縁層における前記第2コンタクトが設けられる層と同じ層に設けられる
前記(1)~(3)のいずれか一つに記載の半導体装置。
(5)
前記保護膜は、
前記第1コンタクトおよび前記積層体が埋設される絶縁層と、前記第2コンタクトが埋設される絶縁層との層間まで延在し、
前記水素調整領域は、
前記保護膜における前記層間の部位を貫通する
前記(1)~(4)のいずれか一つに記載の半導体装置。
(6)
前記水素調整領域は、
隣設される前記記憶素子の間に設けられる
前記(1)~(5)のいずれか一つに記載の半導体装置。
(7)
前記水素調整領域は、
前記第1コンタクトから第2コンタクトへ向かう方向と直交する面内において前記記憶素子の全周囲を囲むように設けられる
前記(1)~(6)のいずれか一つに記載の半導体装置。
(8)
複数の前記記憶素子が設けられる第1の領域と、複数の前記記憶素子が設けられる第2の領域とでは、前記水素調整領域の体積が異なる
前記(1)~(7)のいずれか一つに記載の半導体装置。
(1)
絶縁層に埋設される記憶素子と、
前記記憶素子および第1コンタクト間を接続する上部電極と、
前記記憶素子を挟んで前記上部電極とは反対側に位置し、前記記憶素子および第2コンタクト間を接続する下部電極と、
前記記憶素子、前記上部電極、および前記下部電極を含む積層体における前記第1コンタクトとの接続面および前記第2コンタクトとの接続面を除く周面を被覆する保護膜と、
前記積層体との間に前記絶縁層内の絶縁膜を挟んで前記絶縁層に埋設され、水素を吸蔵する水素調整領域と
を有する半導体装置。
(2)
前記水素調整領域は、
前記絶縁層における前記第1コンタクトが設けられる層と同じ層に設けられる
前記(1)に記載の半導体装置。
(3)
前記水素調整領域は、
前記絶縁層における前記積層体が設けられる層と同じ層に設けられる
前記(1)または(2)に記載の半導体装置。
(4)
前記水素調整領域は、
前記絶縁層における前記第2コンタクトが設けられる層と同じ層に設けられる
前記(1)~(3)のいずれか一つに記載の半導体装置。
(5)
前記保護膜は、
前記第1コンタクトおよび前記積層体が埋設される絶縁層と、前記第2コンタクトが埋設される絶縁層との層間まで延在し、
前記水素調整領域は、
前記保護膜における前記層間の部位を貫通する
前記(1)~(4)のいずれか一つに記載の半導体装置。
(6)
前記水素調整領域は、
隣設される前記記憶素子の間に設けられる
前記(1)~(5)のいずれか一つに記載の半導体装置。
(7)
前記水素調整領域は、
前記第1コンタクトから第2コンタクトへ向かう方向と直交する面内において前記記憶素子の全周囲を囲むように設けられる
前記(1)~(6)のいずれか一つに記載の半導体装置。
(8)
複数の前記記憶素子が設けられる第1の領域と、複数の前記記憶素子が設けられる第2の領域とでは、前記水素調整領域の体積が異なる
前記(1)~(7)のいずれか一つに記載の半導体装置。
1,1a,1b,1c,1d,1e 半導体装置
21,22 絶縁層
23 絶縁膜
3 積層体
31 記憶素子
32 上部電極
33 下部電極
4 第1コンタクト
5 第2コンタクト
6,6b 保護膜
7,7a,7c,72c,7d,7e 水素調整領域
41,51,71,71a,71c,73c,71d,71e バリアメタル
21,22 絶縁層
23 絶縁膜
3 積層体
31 記憶素子
32 上部電極
33 下部電極
4 第1コンタクト
5 第2コンタクト
6,6b 保護膜
7,7a,7c,72c,7d,7e 水素調整領域
41,51,71,71a,71c,73c,71d,71e バリアメタル
Claims (8)
- 絶縁層に埋設される記憶素子と、
前記記憶素子および第1コンタクト間を接続する上部電極と、
前記記憶素子を挟んで前記上部電極とは反対側に位置し、前記記憶素子および第2コンタクト間を接続する下部電極と、
前記記憶素子、前記上部電極、および前記下部電極を含む積層体における前記第1コンタクトとの接続面および前記第2コンタクトとの接続面を除く周面を被覆する保護膜と、
前記積層体との間に前記絶縁層内の絶縁膜を挟んで前記絶縁層に埋設され、水素を吸蔵する水素調整領域と
を有する半導体装置。 - 前記水素調整領域は、
前記絶縁層における前記第1コンタクトが設けられる層と同じ層に設けられる
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記水素調整領域は、
前記絶縁層における前記積層体が設けられる層と同じ層に設けられる
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記水素調整領域は、
前記絶縁層における前記第2コンタクトが設けられる層と同じ層に設けられる
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記保護膜は、
前記第1コンタクトおよび前記積層体が埋設される絶縁層と、前記第2コンタクトが埋設される絶縁層との層間まで延在し、
前記水素調整領域は、
前記保護膜における前記層間の部位を貫通する
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記水素調整領域は、
隣設される前記記憶素子の間に設けられる
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記水素調整領域は、
前記第1コンタクトから第2コンタクトへ向かう方向と直交する面内において前記記憶素子の全周囲を囲むように設けられる
請求項1に記載の半導体装置。 - 複数の前記記憶素子が設けられる第1の領域と、複数の前記記憶素子が設けられる第2の領域とでは、前記水素調整領域の体積が異なる
請求項1に記載の半導体装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020210475A JP2022097093A (ja) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | 半導体装置 |
TW110143646A TW202243206A (zh) | 2020-12-18 | 2021-11-24 | 半導體裝置 |
CN202180083416.2A CN116584167A (zh) | 2020-12-18 | 2021-12-09 | 半导体装置 |
US18/256,946 US20240040935A1 (en) | 2020-12-18 | 2021-12-09 | Semiconductor device |
PCT/JP2021/045270 WO2022131115A1 (ja) | 2020-12-18 | 2021-12-09 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020210475A JP2022097093A (ja) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022097093A true JP2022097093A (ja) | 2022-06-30 |
Family
ID=82059119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020210475A Pending JP2022097093A (ja) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | 半導体装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240040935A1 (ja) |
JP (1) | JP2022097093A (ja) |
CN (1) | CN116584167A (ja) |
TW (1) | TW202243206A (ja) |
WO (1) | WO2022131115A1 (ja) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003243630A (ja) * | 2002-02-18 | 2003-08-29 | Sony Corp | 磁気メモリ装置およびその製造方法 |
JP2006120707A (ja) * | 2004-10-19 | 2006-05-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 可変抵抗素子および半導体装置 |
JP2014056941A (ja) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Toshiba Corp | 抵抗変化型メモリ |
KR102563922B1 (ko) * | 2018-09-10 | 2023-08-04 | 삼성전자 주식회사 | 메모리 소자의 제조 방법 |
-
2020
- 2020-12-18 JP JP2020210475A patent/JP2022097093A/ja active Pending
-
2021
- 2021-11-24 TW TW110143646A patent/TW202243206A/zh unknown
- 2021-12-09 WO PCT/JP2021/045270 patent/WO2022131115A1/ja active Application Filing
- 2021-12-09 US US18/256,946 patent/US20240040935A1/en active Pending
- 2021-12-09 CN CN202180083416.2A patent/CN116584167A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202243206A (zh) | 2022-11-01 |
CN116584167A (zh) | 2023-08-11 |
WO2022131115A1 (ja) | 2022-06-23 |
US20240040935A1 (en) | 2024-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110544705B (zh) | 磁阻式随机存取存储器(mram)及其制造方法 | |
CN108987561B (zh) | 半导体器件及其制造方法 | |
CN110875352B (zh) | 集成电路、mram单元和用于制造存储器件的方法 | |
CN106356448B (zh) | 用于磁隧道结器件的制造技术和相应的器件 | |
JP7263517B2 (ja) | スピン軌道トルクmramおよびその製造 | |
TWI584506B (zh) | 磁性記憶體及其製造方法 | |
JP5502627B2 (ja) | 磁気ランダムアクセスメモリ及びその製造方法 | |
JP4583997B2 (ja) | 磁気メモリセルアレイおよびその製造方法 | |
KR20090014958A (ko) | 자기 기억 장치의 제조 방법 및 자기 기억 장치 | |
JP2011134977A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP2014011230A (ja) | 半導体記憶装置およびその製造方法 | |
JP2012069607A (ja) | 磁気ランダムアクセスメモリ及びその製造方法 | |
JP2023552422A (ja) | 磁気抵抗ランダム・アクセス・メモリ | |
JP2004508701A (ja) | メモリセル構造体及びその製造方法 | |
JP2011134976A (ja) | 半導体装置 | |
WO2022131115A1 (ja) | 半導体装置 | |
US20220238600A1 (en) | Mram structure with contact plug protruding out of contact hole and method of fabricating the same | |
US11856870B2 (en) | MRAM structure and method of fabricating the same | |
CN110875421B (zh) | 磁阻式存储单元及其制造方法 | |
TW202232791A (zh) | 磁阻式裝置及製造磁阻式裝置之方法 | |
TW202147575A (zh) | 半導體裝置及其製造方法 | |
JP2011061005A (ja) | 電子デバイス | |
KR102481302B1 (ko) | 자기 메모리 장치의 제조 방법 | |
US20240016063A1 (en) | Mram structure and method of fabricating the same | |
JP2012039009A (ja) | 半導体装置、および、半導体装置の製造方法 |