JP5427982B2 - 不揮発性記憶装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態1に係る不揮発性記憶装置の構成及び製造方法について説明する。
本発明の実施の形態2に係る不揮発性記憶装置の構成及び製造方法について説明する。以下では、実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
次に、本発明の実施の形態2における変形例について説明する。
本発明の実施の形態3に係る不揮発性記憶装置の構成及び製造方法について説明する。以下では、実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
11 メモリセル
21、21a、21b 評価セル
20、20a、20b 電流制御素子パラメータ発生回路
100 基板
101 第1の層間絶縁層
102、202 第1のバリアメタル層
103 第1の配線
104 第1のライナー層
105 第2の層間絶縁層
106、206 第2のバリアメタル層
107a、107b、207a、207b、307a、407a プラグ
108、308 第1の下部電極層
109 第1の電流制御層
110、310 第1の上部電極層
111 第3の下部電極層
112 抵抗変化層
112a、312a、512a 第1の酸化物層
112b、312b、512b 第2の酸化物層
113 第3の上部電極層
116 第3の層間絶縁層
117、217 第3のバリアメタル層
118a、118b、218a、218b、318、418 コンタクトホール
119 第2の配線
119a、219a 配線溝
120 第2のライナー層
125、125a、325 ハードマスク層
130、131a 第1のレジストマスクパターン
131b、131c 第2のレジストマスクパターン
141 抵抗変化素子
142 第1の電流制御素子
203 第3の配線
208、311 第2の下部電極層
209 第2の電流制御層
210、313、413 第2の上部電極層
211 第4の下部電極層
213 第4の上部電極層
219 第4の配線
242 第2の電流制御素子
300、400、500 抵抗体
309 電流制御層
312、512 抵抗層
Claims (19)
- 第1の電流制御素子と抵抗変化素子とが直列に接続された積層型構造のメモリセルを複数有するメモリセルアレイと、
前記第1の電流制御素子の電流制御特性を評価するための第2の電流制御素子を有し、前記メモリセルアレイと電気的に接続され、前記メモリセルを動作させる電流制御素子パラメータ発生回路と、
制御回路と、
前記複数のメモリセルのうち所定のメモリセルに情報を書き込むために前記所定のメモリセルに電圧を印加する書き込み回路と、
前記所定のメモリセルから情報を読み出すために電圧を印加する読み出し回路とを備え、
前記メモリセルアレイが形成される領域及び前記電流制御素子パラメータ発生回路が形成される領域において、電流制御素子下部電極層、電流制御層、及び電流制御素子上部電極層からなり、前記第1の電流制御素子及び前記第2の電流制御素子として機能する第1の積層体が設けられ、
前記第1の積層体の上に、抵抗変化素子下部電極層、酸素不足型の第1の金属酸化物を含む第1の酸化物層、前記第1の金属酸化物より酸素不足度が小さく、かつ抵抗値が高い第2の金属酸化物を含む第2の酸化物層、及び抵抗変化素子上部電極層からなり、前記抵抗変化素子として機能する第2の積層体が設けられ、
前記電流制御素子パラメータ発生回路が形成される領域において、前記第2の電流制御素子と前記第2の電流制御素子の上方に配置される層とが前記第2の酸化物層を介さずに接続されるように、前記第2の積層体の一部が除去されており、
前記電流制御素子パラメータ発生回路は、前記第2の電流制御素子の非線形電流制御特性を示す非線形電流制御特性パラメータを取得し、前記制御回路に前記非線形電流制御特性パラメータに対応する非線形電流制御特性パラメータ信号を出力し、
前記制御回路は、前記非線形電流制御特性パラメータ信号に基づいて前記書き込み回路及び前記読み出し回路を制御する制御信号を生成し、前記書き込み回路及び前記読み出し回路の少なくとも一方に前記制御信号を出力し、
前記書き込み回路及び前記読み出し回路の少なくとも一方は、前記制御信号に基づいて前記所定のメモリセルに印加する電圧を決定する
不揮発性記憶装置。 - さらに、基板を備え、
前記メモリセルアレイは、前記基板上に配置された層間絶縁層と、前記基板と前記層間絶縁層との間の前記基板上に互いに平行に配置された複数の第1の配線と、前記第1の配線に立体交差するように前記層間絶縁層上に互いに平行に配置された複数の第2の配線と、前記第1の配線と前記第2の配線との各交差部に位置する前記層間絶縁層内に配置された前記複数のメモリセルとを有し、
前記電流制御素子パラメータ発生回路は、前記基板と前記層間絶縁層との間に配置された第3の配線と、前記層間絶縁層上に配置された第4の配線と、前記第3の配線と前記第4の配線との間において前記第2の酸化物層を介さずに前記第3の配線及び前記第4の配線に接続された前記第2の電流制御素子とを有し、
前記第1の電流制御素子と第2の電流制御素子とは同じ非線形電流制御特性を有する
請求項1に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の電流制御素子の第1の電流制御層及び前記第2の電流制御素子の第2の電流制御層は、同一の組成と同一の膜厚とを有する
請求項1に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の電流制御層及び前記第2の電流制御層は、同一工程で形成される
請求項3に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記メモリセルは、前記第1の電流制御素子と前記抵抗変化素子とが直列に接続された構造である
請求項1に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の電流制御素子は、
第1の電流制御素子下部電極層と、
前記第1の電流制御素子下部電極層上に形成された第1の電流制御層と、
前記第1の電流制御層上に形成された第1の電流制御素子上部電極層とから構成され、
前記第2の電流制御素子は、
第2の電流制御素子下部電極層と、
前記第2の電流制御素子下部電極層上に形成された第2の電流制御層と、
前記第2の電流制御層上に形成された第2の電流制御素子上部電極層とから構成され、
前記第1の電流制御素子下部電極層及び前記第2の電流制御素子下部電極層は、同一の組成と同一の膜厚とを有し、
前記第1の電流制御層及び前記第2の電流制御層は、同一の組成と同一の膜厚とを有し、
前記第1の電流制御素子上部電極層及び前記第2の電流制御素子上部電極層は、同一の組成と同一の膜厚とを有する
請求項5に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記抵抗変化素子は、
前記第1の電流制御素子上部電極層上に形成された第1の抵抗変化素子下部電極層と、
前記第1の抵抗変化素子下部電極層上に形成された酸素不足型の第1の金属酸化物を含む第1の酸化物層と、前記第1の金属酸化物より酸素不足度が小さく、かつ抵抗値が高い第2の金属酸化物を含む第2の酸化物層とが積層されて構成された抵抗変化層と、
前記抵抗変化層上に形成された第1の抵抗変化素子上部電極層とから構成される
請求項6に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の抵抗変化素子上部電極層は、イリジウム、白金又はパラジウムを含む貴金属で構成される
請求項7に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の金属酸化物及び前記第2の金属酸化物は、タンタル酸化物TaOx(0<x<2.5)、ハフニウム酸化物HfOx(0<x<2.0)又はジルコニウム酸化物ZrOx(0<x<2.0)で構成される
請求項7に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記電流制御素子パラメータ発生回路は、
前記第2の電流制御素子と前記第4の配線との間に形成された抵抗体を有し、
前記抵抗体は、
前記第2の電流制御素子上部電極層上に形成された第2の抵抗変化素子下部電極層と、
前記第2の抵抗変化素子下部電極層上に形成され、前記第1の金属酸化物を含み、前記第2の金属酸化物を含まない抵抗層と、
前記抵抗層上に形成された第2の抵抗変化素子上部電極層とから構成され、
前記第1の抵抗変化素子下部電極層及び前記第2の抵抗変化素子下部電極層は、同一の組成と同一の膜厚とを有し、
前記第1の抵抗変化素子上部電極層及び前記第2の抵抗変化素子上部電極層は、同一の組成を有する
請求項7に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記電流制御素子パラメータ回路は、
前記第2の電流制御素子と前記第4の配線との間に形成された抵抗体を有し、
前記抵抗体は、
前記第2の電流制御素子上部電極層上に形成された第2の抵抗変化素子下部電極層と、
前記第2の抵抗変化素子下部電極層上に前記第2の抵抗変化素子下部電極層と接して形成された第2の抵抗変化素子上部電極層とから構成され、
前記第1の抵抗変化素子下部電極層及び前記第2の抵抗変化素子下部電極層は、同一の組成を有し、
前記第1の抵抗変化素子上部電極層及び前記第2の抵抗変化素子上部電極層は、同一の組成を有する
請求項7に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記電流制御素子パラメータ発生回路は、
前記第2の電流制御素子と前記第4の配線との間に形成された抵抗体を有し、
前記抵抗体は、
前記第2の電流制御素子上部電極層上に形成された第2の抵抗変化素子下部電極層と、
前記第2の抵抗変化素子下部電極層上に形成された前記第1の金属酸化物を含む第3の酸化物層と、前記第2の金属酸化物を含む第4の酸化物層とが積層されて構成された抵抗層と、
前記抵抗層上に形成された第2の抵抗変化素子上部電極層とから構成され、
前記抵抗体には、前記第4の配線と接続されたコンタクトが前記第2の抵抗変化素子上部電極層と前記第4の酸化物層とを貫通して設けられ、
前記第1の抵抗変化素子下部電極層及び前記第2の抵抗変化素子下部電極層は、同一の組成と同一の膜厚とを有し、
前記第1の抵抗変化素子上部電極層及び前記第2の抵抗変化素子上部電極層は、同一の組成を有し、
前記第3の酸化物層及び前記第1の酸化物層は、同一の組成と同一の膜厚とを有し、
前記第4の酸化物層及び前記第2の酸化物層は、同一の組成と同一の膜厚とを有する
請求項7に記載の不揮発性記憶装置。 - 不揮発性記憶装置の製造方法であって、
前記不揮発性記憶装置は、
第1の電流制御素子と抵抗変化素子とが直列に接続された積層型構造のメモリセルを複数有するメモリセルアレイと、
前記第1の電流制御素子の電流制御特性を評価するための第2の電流制御素子を有し、前記メモリセルアレイと電気的に接続され、前記メモリセルを動作させる電流制御素子パラメータ発生回路と、
制御回路と、
前記複数のメモリセルのうち所定のメモリセルに情報を書き込むために前記所定のメモリセルに電圧を印加する書き込み回路と、
前記所定のメモリセルから情報を読み出すために電圧を印加する読み出し回路とを備え、
前記電流制御素子パラメータ発生回路は、前記第2の電流制御素子の非線形電流制御特性を示す非線形電流制御特性パラメータを取得し、前記制御回路に前記非線形電流制御特性パラメータに対応する非線形電流制御特性パラメータ信号を出力し、前記制御回路は、前記非線形電流制御特性パラメータ信号に基づいて前記書き込み回路及び前記読み出し回路を制御する制御信号を生成し、前記書き込み回路及び前記読み出し回路の少なくとも一方に前記制御信号を出力し、前記書き込み回路及び前記読み出し回路の少なくとも一方は、前記制御信号に基づいて前記所定のメモリセルに印加する電圧を決定し、
前記不揮発性記憶装置の製造方法では、
前記メモリセルアレイが形成される領域及び前記電流制御素子パラメータ発生回路が形成される領域において、前記第1の電流制御素子及び前記第2の電流制御素子を構成するための、電流制御素子下部電極層、電流制御層、及び電流制御素子上部電極層からなる第1の積層膜を形成し、
前記メモリセルアレイが形成される領域及び前記電流制御素子パラメータ発生回路が形成される領域において前記第1の積層膜の上に、前記抵抗変化素子を構成するための、抵抗変化素子下部電極層、酸素不足型の第1の金属酸化物を含む第1の酸化物層、前記第1の金属酸化物より酸素不足度が小さく、かつ抵抗値が高い第2の金属酸化物を含む第2の酸化物層、及び抵抗変化素子上部電極層からなる第2の積層膜を形成し、
前記第2の電流制御素子が形成される領域において、前記第2の電流制御素子と前記第2の電流制御素子の上方に配置される層とが前記第2の酸化物層を介さずに接続されるように、前記第2の積層膜の一部または全部を除去する
不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記不揮発性記憶装置の製造方法は、
基板上に前記電流制御素子下部電極層を形成する工程と、
前記電流制御素子下部電極層上に前記電流制御層を形成する工程と、
前記電流制御層上に前記電流制御素子上部電極層を形成する工程と、
前記電流制御素子上部電極層上に前記抵抗変化素子下部電極層を形成する工程と、
前記抵抗変化素子下部電極層上に前記第1の酸化物層を形成した後、前記第1の酸化物層上に前記第2の酸化物層を形成する工程と、
前記第2の酸化物層上に前記抵抗変化素子上部電極層を形成する工程と、
前記抵抗変化素子上部電極層、前記第1の酸化物層、前記第2の酸化物層及び前記抵抗変化素子下部電極層をパターニングすることで前記抵抗変化素子を形成した後、前記電流制御素子上部電極層、前記電流制御層及び前記電流制御素子下部電極層をパターニングして分離することで、前記抵抗変化素子の下方に接するように形成された前記第1の電流制御素子と前記抵抗変化素子と分離された前記第2の電流制御素子との各素子を同時に形成する工程と、
前記第1の電流制御素子及び前記抵抗変化素子と電気的に接続された配線と、前記第2の電流制御素子と電気的に接続された配線とを形成する工程とを含み、
前記パターニングにより各素子を形成する工程では、前記抵抗変化素子の形成のためのパターニングと、前記第1の電流制御素子の形成のためのパターニングとで同一のマスクが用いられ、
前記抵抗変化素子上部電極層を形成する工程と、前記パターニングにより各素子を形成する工程と、前記配線を形成する工程とのいずれかの工程では、前記第2の電流制御素子が形成される領域の前記第2の酸化物層が選択的に除去される
請求項13に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記パターニングにより各素子を形成する工程では、
前記抵抗変化素子を形成するときに、前記第2の電流制御素子が形成される領域の前記抵抗変化素子上部電極層、前記第1の酸化物層及び前記第2の酸化物層が除去される
請求項14に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記抵抗変化素子上部電極層を形成する工程では、
前記第2の電流制御素子が形成される領域で、前記抵抗変化素子上部電極層と前記第2の酸化物層とが連続して除去された後、前記抵抗変化素子上部電極層と前記除去により露出した前記第1の酸化物層上に前記抵抗変化素子上部電極層を再度形成する
請求項14に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記抵抗変化素子上部電極層を形成する工程では、
前記第2の電流制御素子が形成される領域で、前記抵抗変化素子上部電極層と、前記第2の酸化物層と、前記第1の酸化物層とが連続して除去された後、前記抵抗変化素子上部電極層と前記除去により露出した前記抵抗変化素子下部電極層上に前記抵抗変化素子上部電極層を再度形成する
請求項14に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記抵抗変化素子上部電極層を形成する工程では、
前記除去が行われる前の前記抵抗変化素子上部電極層の膜厚は、前記除去が行われた後に前記抵抗変化素子上部電極層上に形成される前記抵抗変化素子上部電極層の膜厚より薄い
請求項16又は17に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記配線を形成する工程では、
前記第2の電流制御素子が形成された領域で、前記抵抗変化素子上部電極層と前記第2の酸化物層とを貫通するコンタクトホールを形成した後、前記コンタクトホール内に、前記第2の電流制御素子と電気的に接続された配線と接続されるプラグを形成する
請求項14に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170044565A (ko) * | 2015-10-15 | 2017-04-25 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Rram 공정과 양립 가능한 직렬형 mim 구조 |
KR20170122660A (ko) * | 2016-04-27 | 2017-11-06 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Rram 기술을 위한 금속 랜딩 방법 |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130128654A1 (en) * | 2011-06-10 | 2013-05-23 | Shinichi Yoneda | Nonvolatile memory element, method of manufacturing nonvolatile memory element, method of initial breakdown of nonvolatile memory element, and nonvolatile memory device |
JP6391009B2 (ja) * | 2014-03-17 | 2018-09-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 抵抗変化型不揮発性記憶素子の製造方法 |
JP6520576B2 (ja) | 2015-08-27 | 2019-05-29 | ソニー株式会社 | メモリ、情報処理システムおよびメモリの制御方法 |
US9595564B1 (en) * | 2015-09-10 | 2017-03-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
US20170084818A1 (en) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | HGST Netherlands B.V. | Self-recovery magnetic random access memory unit |
US9812507B2 (en) * | 2016-03-11 | 2017-11-07 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor memory device |
US10566519B2 (en) * | 2017-08-18 | 2020-02-18 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method for forming a flat bottom electrode via (BEVA) top surface for memory |
KR102403731B1 (ko) * | 2017-11-01 | 2022-05-30 | 삼성전자주식회사 | 가변 저항 메모리 소자 |
JP2019160920A (ja) * | 2018-03-09 | 2019-09-19 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
US10541151B1 (en) * | 2018-07-12 | 2020-01-21 | International Business Machines Corporation | Disposable laser/flash anneal absorber for embedded neuromorphic memory device fabrication |
US11049980B2 (en) * | 2018-10-30 | 2021-06-29 | Texas Instruments Incorporated | Integrated MIM diode |
US11222854B2 (en) * | 2019-05-15 | 2022-01-11 | Micron Technology, Inc. | Multitier arrangements of integrated devices, and methods of protecting memory cells during polishing |
KR20200132366A (ko) * | 2019-05-17 | 2020-11-25 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 전자 장치 및 전자 장치의 제조 방법 |
US20240074207A1 (en) * | 2022-08-25 | 2024-02-29 | International Business Machines Corporation | Localized anneal of ferroelectric dielectric |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6052520B2 (ja) | 1981-12-29 | 1985-11-19 | 富士通株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP2541773B2 (ja) | 1993-12-24 | 1996-10-09 | シチズン時計株式会社 | マトリクス表示装置 |
US6753561B1 (en) | 2002-08-02 | 2004-06-22 | Unity Semiconductor Corporation | Cross point memory array using multiple thin films |
CN101501850B (zh) | 2006-10-16 | 2011-01-05 | 松下电器产业株式会社 | 非易失性存储元件及其制造方法 |
JP4253038B2 (ja) | 2007-06-05 | 2009-04-08 | パナソニック株式会社 | 不揮発性記憶素子およびその製造方法、並びにその不揮発性記憶素子を用いた不揮発性半導体装置 |
JP5253784B2 (ja) | 2007-10-17 | 2013-07-31 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
US8242479B2 (en) * | 2007-11-15 | 2012-08-14 | Panasonic Corporation | Nonvolatile memory apparatus and manufacturing method thereof |
JP4482039B2 (ja) | 2008-01-11 | 2010-06-16 | 株式会社東芝 | 抵抗変化型メモリ |
JP4536155B2 (ja) * | 2008-07-11 | 2010-09-01 | パナソニック株式会社 | 電流抑制素子、記憶素子、及びこれらの製造方法 |
JP2010049776A (ja) | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Panasonic Corp | 不揮発性メモリ装置 |
KR101097434B1 (ko) * | 2009-06-10 | 2011-12-23 | 주식회사 하이닉스반도체 | 비트 라인 디스차지 블록을 구비하는 상변화 메모리 장치 및 그 제조방법 |
JP4940287B2 (ja) * | 2009-08-06 | 2012-05-30 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体記憶装置 |
JP5032621B2 (ja) | 2010-03-18 | 2012-09-26 | 株式会社東芝 | 不揮発性半導体メモリ及びその製造方法 |
CN102782846B (zh) | 2010-06-10 | 2015-05-20 | 松下电器产业株式会社 | 非易失性存储元件和具有其的非易失性存储装置 |
KR101786496B1 (ko) * | 2010-10-19 | 2017-10-19 | 삼성전자주식회사 | 메모리 장치, 이의 제조 방법, 및 상기 메모리 장치를 포함하는 메모리 시스템 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170044565A (ko) * | 2015-10-15 | 2017-04-25 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Rram 공정과 양립 가능한 직렬형 mim 구조 |
KR102001284B1 (ko) * | 2015-10-15 | 2019-07-17 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | 집적 칩 및 그 형성 방법 |
KR20170122660A (ko) * | 2016-04-27 | 2017-11-06 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Rram 기술을 위한 금속 랜딩 방법 |
KR102005143B1 (ko) * | 2016-04-27 | 2019-07-29 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Rram 기술을 위한 금속 랜딩 방법 |
Also Published As
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