JP5810056B2 - 記憶装置 - Google Patents
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Description
先ず、第1の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る記憶装置を例示する斜視図であり、
図2は、本実施形態に係る記憶装置のピラーを例示する断面図である。
本実施形態に係る記憶装置は、イオンメモリである。
図2に示すように、ピラー16においては、ワード線WL側からビット線BL側に向かって、バリアメタル層21、シリコン酸化層22、銀層23、アモルファスシリコン層24及びバリアメタル層25がこの順に積層されている。バリアメタル層21及び25は、ワード線WL及びビット線BLの材料がピラー16内に拡散することを抑制する層であり、例えば、タングステン窒化物(WN)又はタンタル窒化物(TaN)によって形成されている。
図3(a)〜(d)は、本実施形態に係る記憶装置の動作を例示する模式的断面図であり、(a)は高抵抗状態を示し、(b)はセット動作の途中の状態を示し、(c)は低抵抗状態を示し、(d)はリセット動作の途中の状態を示す。
なお、図3(a)〜(d)において、単体の銀原子(Ag)を模式的に白丸(○)で表し、銀イオン(Ag+)は模式的に黒丸(●)で表す。
本実施形態においては、上述の如く、各ピラー16において、銀層23の両側にシリコン酸化層22及びアモルファスシリコン層24を設けることにより、セット動作及びリセット動作が可能となる。また、低抵抗状態においても、アモルファスシリコン層24が抵抗として機能するため、メモリセルMCに過大な電流が流れることがない。すなわち、アモルファスシリコン層24が電流量を制限するコンプライアンス層として機能するため、メモリセルMCが過大電流によって破壊されることがない。従って、本実施形態に係る記憶装置1は、信頼性が高い。
図4は、本実施形態に係る記憶装置のピラーを例示する断面図である。
図4に示すように、本実施形態に係る記憶装置2のピラー16aは、前述の第1の実施形態に係る記憶装置1のピラー16(図1参照)と比較して、銀層23(図1参照)が設けられておらず、その替わりに、シリコン酸化層22内に銀が含有されている点が異なっている。シリコン酸化層22の上層部、すなわち、アモルファスシリコン層24に接する部分には、銀集中層22aが形成されている。銀集中層22aは、シリコン酸化層22における他の部分よりも、銀の濃度が高い部分である。本実施形態によっても、銀集中層22aが銀層23と同様な役割を果たし、前述の第1の実施形態と同様な動作を実行することができる。
図5(a)〜(c)は、本実施形態に係る記憶装置の製造方法を例示する工程断面図である。
なお、図5(a)〜(c)において、単体の銀原子(Ag)を模式的に白丸(○)で表し、銀イオン(Ag+)は模式的に黒丸(●)で表す。
これにより、図5(b)に示すように、シリコン酸化層22の上層部分に、銀集中層22aを形成する。このとき、保護膜31が存在するため、シリコン酸化層22はイオン注入に起因する損傷を受けにくい。その後、保護膜31を除去する。これにより、シリコン酸化層22の上面が露出する。
本実施形態における上記以外の製造方法は、通常のクロスポイント構造の記憶装置の製造方法と同様である。
図6は、本実施形態に係る記憶装置のピラーを例示する断面図である。
図6に示すように、本実施形態に係る記憶装置3は、前述の第2の実施形態に係る記憶装置2(図4参照)と比較して、ピラー16bにおいて、シリコン酸化層22に銀集中層22aが設けられておらず、銀はシリコン酸化層22全体に分散している点が異なっている。
Claims (8)
- 第1方向に延びる第1配線と、
前記第1方向に対して交差した第2方向に延びる第2配線と、
前記第1配線と前記第2配線との間に接続され、前記第1方向及び前記第2方向の双方に対して交差した方向に延びるピラーと、
を備え、
前記ピラーは、
前記第1配線に接続され、TaSiN、TiSiN、HfSiN、NbSiN、CrSiN、MoSiN、WSiN、CoSiN及びNiSiNからなる群より選択された1以上の材料で形成された金属添加シリコン窒化層と、
前記第2配線に接続され、厚さが前記金属添加シリコン窒化層の厚さ以下であるシリコン酸化層と、
前記金属添加シリコン窒化層と前記シリコン酸化層との間に配置され、金属を含む金属層と、
を有し、
前記金属層と前記シリコン酸化層がメモリセルを構成し、前記メモリセルが高抵抗状態であるときに、前記金属添加シリコン窒化層内に拡散している前記金属の原子数は、前記シリコン酸化層内に拡散している前記金属の原子数よりも多い記憶装置。 - 第1方向に延びる第1配線と、
前記第1方向に対して交差した第2方向に延びる第2配線と、
前記第1配線と前記第2配線との間に接続されたピラーと、
を備え、
前記ピラーは、
前記第1配線に接続され、抵抗率が前記第1配線の抵抗率及び前記第2配線の抵抗率よりも高い第1高抵抗層と、
前記第2配線に接続され、抵抗率が前記第1高抵抗層の抵抗率よりも高く、厚さが前記第1高抵抗層の厚さ以下である第2高抵抗層と、
前記第1高抵抗層と前記第2高抵抗層との間に配置され、金属を含むイオン源層と、
を有し、
前記イオン源層と前記第2高抵抗層がメモリセルを構成し、前記メモリセルが高抵抗状態であるときに、前記第1高抵抗層内に拡散している前記金属の原子数は、前記第2高抵抗層内に拡散している前記金属の原子数よりも多い記憶装置。 - 第1方向に延びる第1配線と、
前記第1方向に対して交差した第2方向に延びる第2配線と、
前記第1配線と前記第2配線との間に接続されたピラーと、
を備え、
前記ピラーは、
前記第1配線に接続され、抵抗率が前記第1配線の抵抗率及び前記第2配線の抵抗率よりも高い第1高抵抗層と、
前記第2配線に接続され、前記第1高抵抗層に接し、抵抗率が前記第1高抵抗層の抵抗率よりも高く、厚さが前記第1高抵抗層の厚さ以下であり、金属を含む第2高抵抗層と、
を有し、
前記第2高抵抗層は、前記金属が集中したイオン源層を有し、
前記イオン源層は前記第1高抵抗層に接し、
前記第2高抵抗層がメモリセルを構成し、前記メモリセルが高抵抗状態であるときに、前記第1高抵抗層内に拡散している前記金属の原子数は、前記第2高抵抗層における前記イオン源層を除く部分内に拡散している前記金属の原子数よりも多い記憶装置。 - 前記メモリセルが低抵抗状態であるときに、前記第2高抵抗層内には前記金属からなるフィラメントが形成され、前記第1高抵抗層内には前記金属からなるフィラメントが形成されない請求項2または3に記載の記憶装置。
- 前記ピラーは、
前記第1配線と前記第1高抵抗層との間に配置され、前記第1配線及び前記第1高抵抗層に接し、抵抗率が前記第1高抵抗層の抵抗率よりも低く、前記第1高抵抗層よりも薄い第1バリアメタル層と、
前記第2配線と前記第2高抵抗層との間に配置され、前記第2配線及び前記第2高抵抗層に接し、抵抗率が前記第2高抵抗層の抵抗率よりも低く、前記第2高抵抗層よりも薄い第2バリアメタル層と、
をさらに有した請求項2〜4のいずれか1つに記載の記憶装置。 - 前記ピラーは、前記第1方向及び前記第2方向の双方に対して直交した方向に延びる請求項2〜5のいずれか1つに記載の記憶装置。
- 前記金属は、銀、金、ニッケル及びコバルトからなる群より選択された1以上の金属である請求項2〜6のいずれか1つに記載の記憶装置。
- 前記第1高抵抗層は、アモルファスシリコン、TaSiN、TiSiN、HfSiN、NbSiN、CrSiN、MoSiN、WSiN、CoSiN及びNiSiNからなる群より選択された1以上の材料によって形成されており、前記第2高抵抗層はシリコン酸化物によって形成されており、前記金属は銀である請求項2〜7のいずれか1つに記載の記憶装置。
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