JP4971522B2 - 不揮発性記憶装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
[構成]
<全体構成>
図1は本発明の実施の形態1に係る不揮発性記憶装置の構成を示す断面図である。
抵抗変化層3の材料は、後述する不揮発性記憶装置の製造方法における抵抗変化膜3’(抵抗変化層3のオリジナル膜)の材料でもある。
上部電極層2及び下部電極層4の材料は、後述する不揮発性記憶装置の製造方法における上部電極膜2’及び下部電極膜4’(上部電極層2及び下部電極層4のオリジナル膜)の材料でもある。
電荷拡散防止マスク1Aの材料は、後述する不揮発性記憶装置の製造方法における電荷拡散防止膜1A’(電荷拡散防止層1Aのオリジナル膜)の材料でもある。
次に、以上のように構成された不揮発性記憶装置の製造方法(本実施の形態1に係る不揮発性記憶装置の製造方法)を説明する。
次に、本実施の形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法の作用効果を比較例と対比して説明する。
次に、以上のように構成され製造される本実施の形態の不揮発性記憶装置の動作を説明する。
図6は本発明の実施の形態2に係る不揮発性記憶装置の構成を示す断面図である。
図6に示すように、本実施の形態の不揮発性記憶装置10Bは、実施の形態1の不揮発性記憶装置10Aの電荷拡散防止マスク1Aに代えて、2層構造の電荷拡散防止マスク1B(図7(c)参照)を構成する絶縁性無機マスク層21が、不揮発性記憶素子101の上部電極層2の上に形成されている。これ以外は、実施の形態1の不揮発性記憶装置10Aと同じである。
次に、以上のように構成された不揮発性記憶装置の製造方法(本実施の形態2に係る不揮発性記憶装置の製造方法)を説明する。
次に、本実施の形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法の作用効果を説明する。
1A’ 電荷拡散防止膜
2 上部電極層
2’ 上部電極膜
3 抵抗変化層
3’ 抵抗変化膜
4 下部電極層
4’ 下部電極膜
10A,10B 不揮発性記憶装置
11 基板
12 ソース/ドレイン層
13 ゲート層
14 第1の層間絶縁層
15 第1のコンタクト
16 第2のコンタクト
17 第3のコンタクト
18 配線群
18a,18b 配線
19 第2の層間絶縁層
21 絶縁性無機マスク層
21‘ 絶縁性無機マスク膜
23 導電性金属マスク層(ハードマスク)
23‘ 導電性金属マスク膜
24 レジストマスク
101 不揮発性記憶素子
102 薄膜トランジスタ
Claims (14)
- 上部電極層と、下部電極層と、前記上部電極層と前記下部電極層とに挟まれた抵抗変化層と、を備える不揮発性記憶装置の製造方法であって、
基板上に下部電極膜を堆積する工程と、
前記下部電極膜上に抵抗変化膜を堆積する工程と、
前記抵抗変化膜上に上部電極膜を堆積する工程と、
前記上部電極膜上に電荷拡散防止マスク膜を堆積する工程と、
前記電荷拡散防止マスク膜を所定の形状にパターニングして該電荷拡散防止マスク膜からなる電荷拡散防止マスクを形成する工程と、
前記電荷拡散防止マスクをマスクとして、前記上部電極膜、前記抵抗変化膜、及び前記下部電極膜をドライエッチングし、それにより、前記上部電極層、前記下部電極層、及び前記抵抗変化層を形成する工程と、を含み、
前記抵抗変化膜が、酸素不足型の遷移金属酸化物を含む第1膜と該第1膜より酸素含有量の高い酸素不足型の遷移金属酸化物を含む第2膜とが積層されて形成されていて、酸素含有量の変化により抵抗値が変化し、かつ、エッチングプラズマ中の電荷により酸素及び空孔が移動するものであり、
前記上部電極膜及び前記下部電極膜の少なくともいずれかが白金族元素の単体又は合金を含んでおり、
前記電荷拡散防止マスク膜は、絶縁性であり、かつ前記ドライエッチングによるエッチングレートが前記上部電極膜及び前記下部電極膜より小さい、不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記電荷拡散防止マスク膜は、絶縁性の無機材料からなる絶縁性無機膜と該絶縁性無機膜の上に形成された金属からなる導電性金属膜とを含んでおり、
前記電荷拡散防止マスク膜を堆積する工程は、前記上部電極膜上に前記無機絶縁膜を堆積する工程と、前記無機絶縁膜の上に前記導電性金属膜を堆積する工程と、を含む、請求項1に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記無機絶縁膜の絶縁性の無機材料が、Ta2O5、SiN、及びSiONから選択される1つの材料又は2以上の材料の組み合わせである、請求項2に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
- 前記電荷拡散防止マスク膜は、絶縁性であり、かつ前記ドライエッチングによるエッチングレートが前記上部電極膜及び前記下部電極膜より小さい単膜を含んでおり、
前記電荷拡散防止マスク膜を堆積する工程は、前記上部電極膜上に前記単膜を堆積する工程である、請求項1に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記単膜が、Ta2O5からなる、請求項4に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
- 前記白金族元素が、白金、イリジウム、又はパラジウムである、請求項1に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
- 前記電荷拡散防止マスク膜と前記抵抗変化膜とが同じ元素で構成されている、請求項1に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
- 前記上部電極層、前記下部電極層、及び前記抵抗変化層を形成する工程の後に、前記電荷拡散防止マスクのうちの前記導電性金属膜からなる層を除去する工程と、前記導電性金属膜からなる層が除去された電荷拡散防止層、前記上部電極層、前記下部電極層、及び前記抵抗変化層を覆うようにして、前記基板上に層間絶縁層を形成する工程と、を含む、請求項2に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
- 前記上部電極層、前記下部電極層、及び前記抵抗変化層を形成する工程の後に、前記単膜からなる電荷拡散防止層、前記上部電極層、前記下部電極層、及び前記抵抗変化層を覆うようにして、前記基板上に層間絶縁層を形成する工程を含む、請求項4に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
- 上部電極層と、
下部電極層と、
前記上部電極層と前記下部電極層とに挟まれた抵抗変化層と、
前記上部電極層の一部の上に形成された電荷拡散防止マスクと、を備え、
前記抵抗変化層が、酸素不足型の遷移金属酸化物を含む第1層と該第1層より酸素含有量の高い酸素不足型の遷移金属酸化物を含む第2層とが積層されて形成されていて、酸素含有量の変化により抵抗値が変化し、かつ、エッチングプラズマ中の電荷により酸素及び空孔が移動するものであり、
前記上部電極層及び前記下部電極層の少なくともいずれかが白金族元素の単体又は合金を含んでおり、
前記電荷拡散防止マスクは、絶縁性であり、かつドライエッチングによるエッチングレートが前記上部電極層及び前記下部電極層より小さい、不揮発性記憶装置。 - 前記電荷拡散防止マスクの材料が、Ta2O5、SiN、及びSiONから選択される1つの材料又は2以上の材料の組み合わせである、請求項10に記載の不揮発性記憶装置。
- 前記電荷拡散防止マスクが、Ta2O5からなる、請求項10に記載の不揮発性記憶装置。
- 前記白金族元素が、白金、イリジウム、又はパラジウムである、請求項10に記載の不揮発性記憶装置。
- 前記電荷拡散防止マスクと前記抵抗変化層とが同じ元素で構成されている、請求項10に記載の不揮発性記憶装置。
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