JP6045983B2 - Semiconductor memory device - Google Patents

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Description

本実施の形態は、半導体記憶装置に関する。   The present embodiment relates to a semiconductor memory device.

近年、半導体記憶装置の高集積化に伴い、これを構成するLSI素子は益々微細化されている。このLSI素子の微細化には、単に線幅を細くするだけでなく、回路パターンの寸法精度や位置精度の向上も要請される。このような課題を克服する技術として、抵抗値を可逆的に変化させる可変抵抗素子をメモリとして利用したReRAM(Resistive RAM)が提案されている。そして、このReRAMにおいて可変抵抗素子を基板に対して平行に延びるワード線の側壁と基板に対して垂直に延びるビット線の側壁との間に設ける構造により、メモリセルアレイの更なる高集積化が可能とされている。しかしながら、ビット線にそれぞれ接続されるメモリセルの特性にはバラツキが生じる場合がある。   In recent years, with the high integration of semiconductor memory devices, LSI elements constituting the semiconductor memory devices have been increasingly miniaturized. The miniaturization of the LSI element requires not only a reduction in line width but also improvement in circuit pattern dimensional accuracy and position accuracy. As a technique for overcoming such a problem, ReRAM (Resistive RAM) using a variable resistance element that reversibly changes a resistance value as a memory has been proposed. In this ReRAM, the variable resistance element is provided between the side wall of the word line extending parallel to the substrate and the side wall of the bit line extending perpendicular to the substrate, so that the memory cell array can be further highly integrated. It is said that. However, the characteristics of the memory cells connected to the bit lines may vary.

特開2009−88446号公報JP 2009-88446 A

本実施の形態は、メモリセルの特性のばらつきを抑制した半導体記憶装置を提供する。   The present embodiment provides a semiconductor memory device in which variation in characteristics of memory cells is suppressed.

実施の形態に係る半導体記憶装置は、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを有する。メモリセルアレイは、複数の第1導電層、メモリ層、及び第2導電層を有する。複数の第1導電層は、基板に対して垂直な第1方向に所定ピッチをもって積層され、基板に対して平行な第2方向に延びる。メモリ層は、複数の第1導電層の側面に共通に設けられ且つメモリセルとして機能する。第2導電層は、メモリ層を介して複数の第1導電層の側面に接する第1側面を有し、第1方向に延びる。第1位置における第1側面の第2方向の幅は、第1位置よりも下の第2位置における第1側面の第2方向の幅よりも狭い。第1位置に配置された第1導電層の第1方向の厚みは、第2位置に配置された第1導電層の第1方向の厚みよりも厚い。   A semiconductor memory device according to an embodiment includes a memory cell array having a plurality of memory cells. The memory cell array has a plurality of first conductive layers, memory layers, and second conductive layers. The plurality of first conductive layers are stacked with a predetermined pitch in a first direction perpendicular to the substrate, and extend in a second direction parallel to the substrate. The memory layer is provided in common on the side surfaces of the plurality of first conductive layers and functions as a memory cell. The second conductive layer has a first side surface in contact with the side surfaces of the plurality of first conductive layers through the memory layer, and extends in the first direction. The width in the second direction of the first side surface at the first position is narrower than the width in the second direction of the first side surface at the second position below the first position. The thickness in the first direction of the first conductive layer disposed at the first position is thicker than the thickness in the first direction of the first conductive layer disposed at the second position.

第1の実施の形態に係る半導体記憶装置のブロック図の一例である。1 is an example of a block diagram of a semiconductor memory device according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係るメモリセルアレイ11の回路図の一例である。1 is an example of a circuit diagram of a memory cell array 11 according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係るメモリセルアレイ11の積層構造を示す斜視図の一例である。1 is an example of a perspective view showing a stacked structure of a memory cell array 11 according to a first embodiment. 図3をX方向からみた図である。It is the figure which looked at FIG. 3 from the X direction. 図3の上面図である。FIG. 4 is a top view of FIG. 3. 図3をY方向からみた図である。It is the figure which looked at FIG. 3 from the Y direction. 第1の実施の形態に係るメモリセルアレイ11の製造方法を示す斜視図の一例である。1 is an example of a perspective view showing a method for manufacturing a memory cell array 11 according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係るメモリセルアレイ11の製造方法を示す斜視図の一例である。1 is an example of a perspective view showing a method for manufacturing a memory cell array 11 according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係るメモリセルアレイ11の製造方法を示す斜視図の一例である。1 is an example of a perspective view showing a method for manufacturing a memory cell array 11 according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係るメモリセルアレイ11の製造方法を示す斜視図の一例である。1 is an example of a perspective view showing a method for manufacturing a memory cell array 11 according to a first embodiment. 第2の実施の形態に係るメモリ層40をX方向からみた図である。It is the figure which looked at the memory layer 40 concerning 2nd Embodiment from the X direction. 第3の実施の形態に係るメモリ層40をX方向からみた図である。It is the figure which looked at the memory layer 40 which concerns on 3rd Embodiment from the X direction. 第3の実施の形態に係るメモリ層40をY方向からみた図である。It is the figure which looked at the memory layer 40 concerning 3rd Embodiment from the Y direction. 第3の実施の形態に係るメモリセルアレイ11の製造方法を示す斜視図の一例である。It is an example of the perspective view which shows the manufacturing method of the memory cell array 11 concerning 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係るメモリセルアレイ11の製造方法を示す斜視図の一例である。It is an example of the perspective view which shows the manufacturing method of the memory cell array 11 concerning 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係るメモリセルアレイ11の製造方法を示す斜視図の一例である。It is an example of the perspective view which shows the manufacturing method of the memory cell array 11 concerning 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係るメモリセルアレイ11の製造方法を示す斜視図の一例である。It is an example of the perspective view which shows the manufacturing method of the memory cell array 11 concerning 3rd Embodiment. 第4の実施の形態に係るメモリ層40をX方向からみた図である。It is the figure which looked at the memory layer 40 concerning 4th Embodiment from the X direction. その他の実施の形態に係るメモリ層40をX方向からみた図である。It is the figure which looked at the memory layer 40 which concerns on other embodiment from the X direction. その他の実施の形態に係るメモリ層40をY方向からみた図である。It is the figure which looked at the memory layer 40 which concerns on other embodiment from the Y direction.

[第1の実施の形態]
[構成]
先ず、第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の全体構成について説明する。図1は、第1の実施の形態に係る半導体記憶装置のブロック図の一例である。図1に示すように、半導体記憶装置は、メモリセルアレイ11、行デコーダ12、列デコーダ13、上位ブロック14、及び電源15、及び制御回路16を有する。
[First Embodiment]
[Constitution]
First, the overall configuration of the semiconductor memory device according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is an example of a block diagram of the semiconductor memory device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the semiconductor memory device includes a memory cell array 11, a row decoder 12, a column decoder 13, an upper block 14, a power supply 15, and a control circuit 16.

メモリセルアレイ11は、互いに交差する複数のワード線WL、及びビット線BL、並びに、これらの各交差部に配置されたメモリセルMCを有する。行デコーダ12は、アクセス(データ消去/書き込み/読み出し)時に、ワード線WLを選択する。列デコーダ13は、アクセス時に、ビット線BLを選択し、アクセス動作を制御するドライバを含む。   The memory cell array 11 includes a plurality of word lines WL and bit lines BL that intersect with each other, and memory cells MC that are arranged at each intersection. The row decoder 12 selects the word line WL at the time of access (data erase / write / read). The column decoder 13 includes a driver that selects a bit line BL and controls an access operation during access.

上位ブロック14は、メモリセルアレイ11中のアクセス対象となるメモリセルMCを選択する。上位ブロック14は、行デコーダ12、列デコーダ13に対して、それぞれ行アドレス、列アドレスを与える。電源15は、データ消去/書き込み/読み出しの、それぞれの動作に対応した所定の電圧の組み合わせを生成し、行デコーダ12及び列デコーダ13に供給する。制御回路16は、外部からのコマンドに従い、上位ブロック14にアドレスを送付するなど制御を行い、また、電源15の制御を行う。   The upper block 14 selects a memory cell MC to be accessed in the memory cell array 11. The upper block 14 gives a row address and a column address to the row decoder 12 and the column decoder 13, respectively. The power supply 15 generates a predetermined voltage combination corresponding to each operation of data erasing / writing / reading, and supplies it to the row decoder 12 and the column decoder 13. The control circuit 16 performs control such as sending an address to the upper block 14 according to a command from the outside, and also controls the power supply 15.

次に、図2及び図3を参照して、第1の実施の形態に係るメモリセルアレイ11について詳しく説明する。図2は、メモリセルアレイ11の回路図の一例である。図3はメモリセルアレイ11の積層構造を示す斜視図の一例である。なお、図2において、X方向、Y方向及びZ方向は互いに直交し、X方向は紙面垂直方向である。また、図2に示す構造は、X方向に繰り返し設けられている。   Next, the memory cell array 11 according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 is an example of a circuit diagram of the memory cell array 11. FIG. 3 is an example of a perspective view showing a stacked structure of the memory cell array 11. In FIG. 2, the X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal to each other, and the X direction is a direction perpendicular to the paper surface. The structure shown in FIG. 2 is repeatedly provided in the X direction.

メモリセルアレイ11は、図2に示すように、上述したワード線WL、ビット線BL、及びメモリセルMC以外に、選択トランジスタSTr、グローバルビット線GBL、及び選択ゲート線SGを有する。   As shown in FIG. 2, the memory cell array 11 includes a selection transistor STr, a global bit line GBL, and a selection gate line SG in addition to the above-described word line WL, bit line BL, and memory cell MC.

ワード線WL1〜WL4は、図2及び図3に示すように、所定ピッチをもってZ方向に配列され、X方向に延びる。ビット線BLは、X方向及びY方向にマトリクス状に配列され、Z方向に延びる。メモリセルMCは、これらワード線WLとビット線BLが交差する箇所に配置される。したがって、メモリセルMCは、X、Y、Z方向に3次元マトリクス状に配列される。各種動作においてワード線WL1〜WL4中の選択ワード線WLは、そのZ方向の位置にかかわらず同じ電圧を印加することができる。また、ワード線WL1〜WL4中の非選択ワード線WLは、そのZ方向の位置にかかわらず同じ電圧を印加することができる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the word lines WL1 to WL4 are arranged in the Z direction with a predetermined pitch and extend in the X direction. The bit lines BL are arranged in a matrix in the X direction and the Y direction, and extend in the Z direction. The memory cell MC is disposed at a location where the word line WL and the bit line BL intersect. Therefore, the memory cells MC are arranged in a three-dimensional matrix in the X, Y, and Z directions. In various operations, the same voltage can be applied to the selected word line WL among the word lines WL1 to WL4 regardless of the position in the Z direction. Further, the same voltage can be applied to unselected word lines WL in the word lines WL1 to WL4 regardless of their positions in the Z direction.

メモリセルMCは、図2に示すように、可変抵抗素子VRを含む。可変抵抗素子VRは電気的に書き換え可能で抵抗値に基づいてデータを不揮発に記憶する。可変抵抗素子VRは、ある一定以上の電圧をその両端に印加するセット動作によって高抵抗状態(リセット状態)から低抵抗状態(セット状態)に変化し、ある一定以上の電圧をその両端に印加するリセット動作によって低抵抗状態(セット状態)から高抵抗状態(リセット状態)に変化する。また、可変抵抗素子VRは、製造直後においては容易に抵抗状態を変化させない状態にあり且つ高抵抗状態にある。そこで、可変抵抗素子VRの両端にセット動作及びリセット動作以上の高電圧を印加するフォーミング動作が実行される。このフォーミング動作により、可変抵抗素子VR内に局所的に電流が流れ易い領域(フィラメントパス)が形成され、可変抵抗素子VRは容易に抵抗状態を変化させることができ、記憶素子として動作可能な状態となる。   As shown in FIG. 2, the memory cell MC includes a variable resistance element VR. The variable resistance element VR is electrically rewritable and stores data in a nonvolatile manner based on the resistance value. The variable resistance element VR changes from a high resistance state (reset state) to a low resistance state (set state) by a set operation in which a voltage above a certain level is applied to both ends thereof, and a voltage above a certain level is applied to both ends thereof. The reset operation changes from the low resistance state (set state) to the high resistance state (reset state). Further, the variable resistance element VR is in a state where the resistance state is not easily changed immediately after manufacture and is in a high resistance state. Therefore, a forming operation is performed in which a high voltage higher than the set operation and the reset operation is applied to both ends of the variable resistance element VR. By this forming operation, a region (filament path) where a current easily flows locally is formed in the variable resistance element VR, and the resistance state of the variable resistance element VR can be easily changed and can operate as a memory element. It becomes.

選択トランジスタSTrは、図2に示すように、ビット線BLの一端とグローバルビット線GBLとの間に設けられる。グローバルビット線GBLは、X方向に所定ピッチをもって並び、Y方向に延びる。1本のグローバルビット線GBLは、Y方向に一列に配列された複数の選択トランジスタSTrの一端に共通接続されている。また、Y方向に隣接して配列された2つの選択トランジスタSTrのゲート電極は共通接続されている。選択ゲート線SGは、Y方向に所定ピッチをもって並び、X方向に延びる。1本の選択ゲート線SGは、X方向に一列に配列された複数の選択トランジスタSTrのゲートに共通接続されている。なお、Y方向に隣接して配列された2つの選択トランジスタSTrのゲート電極を分離して、2つの選択トランジスタSTrをそれぞれ独立に動作させることもできる。   As shown in FIG. 2, the select transistor STr is provided between one end of the bit line BL and the global bit line GBL. The global bit lines GBL are arranged with a predetermined pitch in the X direction and extend in the Y direction. One global bit line GBL is commonly connected to one ends of a plurality of select transistors STr arranged in a line in the Y direction. The gate electrodes of two select transistors STr arranged adjacent to each other in the Y direction are commonly connected. The selection gate lines SG are arranged with a predetermined pitch in the Y direction and extend in the X direction. One selection gate line SG is commonly connected to the gates of a plurality of selection transistors STr arranged in a line in the X direction. Note that the gate electrodes of the two selection transistors STr arranged adjacent to each other in the Y direction can be separated to operate the two selection transistors STr independently.

次に、図3、図4及び図5を参照して、第1の実施の形態に係るメモリセルアレイ11の積層構造について説明する。図4は図3のF4−F4平面をX方向からみた図(Z−Y平面図)であり、図5は図3の上面図である。なお、図3及び図5において層間絶縁層は省略している。   Next, a stacked structure of the memory cell array 11 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 4 is a view (ZY plan view) of the F4-F4 plane of FIG. 3 viewed from the X direction, and FIG. 5 is a top view of FIG. In FIGS. 3 and 5, the interlayer insulating layer is omitted.

メモリセルアレイ11は、図3及び図4に示すように、基板20上に積層された選択トランジスタ層30及びメモリ層40を有する。選択トランジスタ層30は選択トランジスタSTrとして機能し、メモリ層40はメモリセルMCとして機能する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the memory cell array 11 includes a select transistor layer 30 and a memory layer 40 stacked on the substrate 20. The selection transistor layer 30 functions as a selection transistor STr, and the memory layer 40 functions as a memory cell MC.

選択トランジスタ層30は、図3及び図4に示すように、導電層31、層間絶縁層32、導電層33、及び層間絶縁層34を有する。これら導電層31、層間絶縁層32、導電層33、及び層間絶縁層34は、基板20に対して垂直なZ方向に積層されている。導電層31はグローバルビット線GBLとして機能し、導電層33は選択ゲート線SG及び選択トランジスタSTrのゲートとして機能する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the select transistor layer 30 includes a conductive layer 31, an interlayer insulating layer 32, a conductive layer 33, and an interlayer insulating layer 34. The conductive layer 31, the interlayer insulating layer 32, the conductive layer 33, and the interlayer insulating layer 34 are stacked in the Z direction perpendicular to the substrate 20. The conductive layer 31 functions as the global bit line GBL, and the conductive layer 33 functions as the selection gate line SG and the gate of the selection transistor STr.

導電層31は、基板20に対して平行なX方向に所定ピッチをもって並び、Y方向に延びる(図5参照)。層間絶縁層32は、導電層31の上面を覆う。導電層33は、Y方向に所定ピッチをもって並び、X方向に延びる(図5参照)。層間絶縁層34は、導電層33の側面及び上面を覆う。例えば、導電層31、33はポリシリコンにより構成される。層間絶縁層32、34は酸化シリコン(SiO)により構成される。 The conductive layers 31 are arranged with a predetermined pitch in the X direction parallel to the substrate 20 and extend in the Y direction (see FIG. 5). The interlayer insulating layer 32 covers the upper surface of the conductive layer 31. The conductive layers 33 are arranged at a predetermined pitch in the Y direction and extend in the X direction (see FIG. 5). The interlayer insulating layer 34 covers the side surface and the upper surface of the conductive layer 33. For example, the conductive layers 31 and 33 are made of polysilicon. The interlayer insulating layers 32 and 34 are made of silicon oxide (SiO 2 ).

また、選択トランジスタ層30は、図3及び図4に示すように、柱状半導体層35、及びゲート絶縁層36を有する。柱状半導体層35は選択トランジスタSTrのボディ(チャネル)として機能し、ゲート絶縁層36は選択トランジスタSTrのゲート絶縁膜として機能する。   The select transistor layer 30 includes a columnar semiconductor layer 35 and a gate insulating layer 36 as shown in FIGS. The columnar semiconductor layer 35 functions as a body (channel) of the selection transistor STr, and the gate insulating layer 36 functions as a gate insulating film of the selection transistor STr.

柱状半導体層35は、X及びY方向にマトリクス状に配置され、Z方向に柱状に延びる。また、柱状半導体層35は、導電層31の上面に接し、ゲート絶縁層36を介して導電層33のY方向の側面に接する。そして、柱状半導体層35は、積層されたN+型半導体層35a、P+型半導体層35b、及びN+型半導体層35cを有する。   The columnar semiconductor layers 35 are arranged in a matrix in the X and Y directions and extend in a column shape in the Z direction. The columnar semiconductor layer 35 is in contact with the upper surface of the conductive layer 31 and is in contact with the side surface in the Y direction of the conductive layer 33 through the gate insulating layer 36. The columnar semiconductor layer 35 includes a stacked N + type semiconductor layer 35a, P + type semiconductor layer 35b, and N + type semiconductor layer 35c.

N+型半導体層35aは、図3及び図4に示すように、そのY方向の側面にて層間絶縁層32に接する。P+型半導体層35bは、そのY方向の側面にて導電層33の側面に接する。N+型半導体層35cは、そのY方向の側面にて層間絶縁層34に接する。N+型半導体層35a、35cはN+型の不純物を注入されたポリシリコンにより構成され、P+型半導体層35bはP+型の不純物を注入されたポリシリコンにより構成される。ゲート絶縁層36は例えば酸化シリコン(SiO)により構成される。 As shown in FIGS. 3 and 4, the N + type semiconductor layer 35 a is in contact with the interlayer insulating layer 32 on the side surface in the Y direction. The P + type semiconductor layer 35b is in contact with the side surface of the conductive layer 33 at the side surface in the Y direction. The N + type semiconductor layer 35c is in contact with the interlayer insulating layer 34 on the side surface in the Y direction. The N + type semiconductor layers 35a and 35c are made of polysilicon implanted with N + type impurities, and the P + type semiconductor layer 35b is made of polysilicon implanted with P + type impurities. The gate insulating layer 36 is made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ).

メモリ層40は、図3及び図4に示すように、Z方向に交互に積層された層間絶縁層41a〜41d、及び導電層42a〜42dを有する。導電層42a〜42dは、それぞれワード線WL1〜WL4として機能する。導電層42a〜42dは、Z方向から見た場合、それぞれX方向に対向する一対の櫛歯形状を有する(図5参照)。層間絶縁層41a〜41dは例えば酸化シリコン(SiO)にて構成され、導電層42a〜42dは例えばポリシリコンにて構成される。 As illustrated in FIGS. 3 and 4, the memory layer 40 includes interlayer insulating layers 41 a to 41 d and conductive layers 42 a to 42 d that are alternately stacked in the Z direction. Conductive layers 42a-42d function as word lines WL1-WL4, respectively. When viewed from the Z direction, the conductive layers 42a to 42d have a pair of comb-tooth shapes that face each other in the X direction (see FIG. 5). The interlayer insulating layers 41a to 41d are made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ), and the conductive layers 42a to 42d are made of, for example, polysilicon.

また、図4に示すように、上層にある導電層42a〜42dほどZ方向の厚みは厚い。すなわち、導電層42dのZ方向の厚みLa4は、その下層の導電層42cのZ方向の厚みLa3よりも厚い。同様に、導電層42cのZ方向の厚みLa3は、その下層の導電層42bのZ方向の厚みLa2よりも厚く、導電層42bのZ方向の厚みLa2は、その下層の導電層42aのZ方向の厚みLa1よりも厚い。ここで、Z方向において、導電層42a〜42dの膜厚は徐々に厚くなっていると言える。   Further, as shown in FIG. 4, the upper conductive layers 42a to 42d are thicker in the Z direction. That is, the thickness La4 in the Z direction of the conductive layer 42d is thicker than the thickness La3 in the Z direction of the lower conductive layer 42c. Similarly, the thickness La3 in the Z direction of the conductive layer 42c is thicker than the thickness La2 in the Z direction of the lower conductive layer 42b, and the thickness La2 in the Z direction of the conductive layer 42b is equal to the Z direction of the lower conductive layer 42a. It is thicker than the thickness La1. Here, it can be said that the film thickness of the conductive layers 42a to 42d is gradually increased in the Z direction.

また、メモリ層40は、図3及び図4に示すように、柱状導電層43、及び可変抵抗層44を有する。柱状導電層43はビット線BLとして機能する。可変抵抗層44は可変抵抗素子VRとして機能する。   Further, the memory layer 40 includes a columnar conductive layer 43 and a variable resistance layer 44 as shown in FIGS. The columnar conductive layer 43 functions as the bit line BL. The variable resistance layer 44 functions as a variable resistance element VR.

柱状導電層43は、X及びY方向にマトリクス状に配置され、柱状半導体層35の上面に接すると共にZ方向に柱状に延びる。可変抵抗層44は、柱状導電層43のY方向の側面と層間絶縁層41a〜41dのY方向の側面との間に設けられる。また、可変抵抗層44は、柱状導電層43のY方向の側面と導電層42a〜42dのY方向の側面との間に設けられる。柱状導電層43は例えばポリシリコンにより構成され、可変抵抗層44は例えば金属酸化物(例えば、HfO、Al、TiO、NiO、WO、Ta等)により構成される。 The columnar conductive layers 43 are arranged in a matrix in the X and Y directions, are in contact with the upper surface of the columnar semiconductor layer 35, and extend in a column shape in the Z direction. The variable resistance layer 44 is provided between the side surface in the Y direction of the columnar conductive layer 43 and the side surface in the Y direction of the interlayer insulating layers 41a to 41d. The variable resistance layer 44 is provided between the side surface in the Y direction of the columnar conductive layer 43 and the side surface in the Y direction of the conductive layers 42a to 42d. The columnar conductive layer 43 is made of, for example, polysilicon, and the variable resistance layer 44 is made of, for example, a metal oxide (for example, HfO X , Al 2 O X , TiO X , NiO X , WO X , Ta 2 O X, etc.). The

次に、図6を参照して、柱状半導体層43と導電層42a〜42dの形状についてより具体的に説明する。図6は、図3のF6−F6平面をY方向からみた図(Z−X平面図)である。なお、図6において、層間絶縁層41a〜41d、及び可変抵抗層44は省略している。   Next, the shape of the columnar semiconductor layer 43 and the conductive layers 42a to 42d will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 6 is a view (ZX plan view) of the F6-F6 plane of FIG. 3 viewed from the Y direction. In FIG. 6, the interlayer insulating layers 41a to 41d and the variable resistance layer 44 are omitted.

図6に示すように、柱状半導体層43は、Y方向からみてテーパ状に形成されおり、柱状半導体層43のY方向の側面のX方向の幅は+Z方向(図6の上方向)に進むにつれて狭くなる。すなわち、第1位置における柱状半導体層43のY方向の側面のX方向の幅は、第1位置よりも下の第2位置における柱状半導体層43のY方向の側面のX方向の幅よりも狭い。なお、この柱状半導体層43のテーパ形状は、後述する製造時のエッチング条件を調整することにより形成することができる。上述したように本実施の形態において、上層にある導電層42a〜42dほどZ方向の厚みを厚くしている。ここで、仮に導電層42a〜42dのZ方向の厚みが均一であるとすると、導電層42aと柱状半導体層43との対向面積が最も大きく、導電層42dと柱状半導体層43との対向面積が最も小さくなる。これにより、導電層42a〜42d(ワード線WL1〜WL4)と柱状半導体層43(ビット線BL)の間に形成される可変抵抗素子VRの特性にばらつきが生じる。   As shown in FIG. 6, the columnar semiconductor layer 43 is formed in a taper shape as viewed from the Y direction, and the width in the X direction of the side surface in the Y direction of the columnar semiconductor layer 43 proceeds in the + Z direction (upward direction in FIG. 6). It becomes narrower as it goes. That is, the width in the X direction of the side surface in the Y direction of the columnar semiconductor layer 43 at the first position is narrower than the width in the X direction of the side surface in the Y direction of the columnar semiconductor layer 43 at the second position below the first position. . The tapered shape of the columnar semiconductor layer 43 can be formed by adjusting the etching conditions during manufacturing, which will be described later. As described above, in this embodiment, the upper conductive layers 42a to 42d are made thicker in the Z direction. Here, assuming that the thickness of the conductive layers 42a to 42d in the Z direction is uniform, the opposing area between the conductive layer 42a and the columnar semiconductor layer 43 is the largest, and the opposing area between the conductive layer 42d and the columnar semiconductor layer 43 is The smallest. As a result, the characteristics of the variable resistance element VR formed between the conductive layers 42a to 42d (word lines WL1 to WL4) and the columnar semiconductor layer 43 (bit line BL) vary.

そこで、本実施の形態においては、図6に示すように、上記の柱状半導体層43の形状に対応して、上層にある導電層42a〜42dほどZ方向の厚みLa1〜La4を厚くしている。したがって、導電層42a〜42dと柱状半導体層43との対向面積を略一定にすることができる。これにより、本実施の形態は、可変抵抗素子VRの特性のばらつきを抑制することができる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the thicknesses La1 to La4 in the Z direction are made thicker in the upper conductive layers 42a to 42d corresponding to the shape of the columnar semiconductor layer 43. . Therefore, the facing area between the conductive layers 42 a to 42 d and the columnar semiconductor layer 43 can be made substantially constant. Thereby, this Embodiment can suppress the dispersion | variation in the characteristic of the variable resistance element VR.

[製造方法]
次に、図7〜図10を参照して、第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の製造方法について説明する。図7〜図10はメモリセルアレイ11の製造方法を示す斜視図の一例である。なお、以下で説明する製造方法においては、メモリ層40の製造方法のみを示す。
[Production method]
A method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment will now be described with reference to FIGS. 7 to 10 are examples of perspective views showing a method for manufacturing the memory cell array 11. In the manufacturing method described below, only the manufacturing method of the memory layer 40 is shown.

図7に示すように、選択トランジスタ層30の上面に、酸化シリコン(SiO)とポリシリコン(Si)を交互に積層させ、X方向及びY方向に広がる層間絶縁層41a’〜41d’、導電層42a’〜42d’を形成する。また、導電層42d’の上に保護層51’を形成する。ここで、導電層42d’のZ方向の厚みLa4は、その下層の導電層42c’のZ方向の厚みLa3よりも厚い。同様に、導電層42c’のZ方向の厚みLa3は、その下層の導電層42b’のZ方向の厚みLa2よりも厚く、導電層42b’のZ方向の厚みLa2は、その下層の導電層42a’のZ方向の厚みLa1よりも厚い。ここで、Z方向において、導電層42a’〜42d’の膜厚は徐々に厚くなっていると言える。なお、簡易的に、2層の導電層の膜厚を同じにして、2層おきに導電層の膜厚を厚くするなど種々の変更ができる。 As shown in FIG. 7, silicon oxide (SiO 2 ) and polysilicon (Si) are alternately stacked on the upper surface of the select transistor layer 30, and the interlayer insulating layers 41 a ′ to 41 d ′ extending in the X direction and the Y direction are electrically conductive. Layers 42a′-42d ′ are formed. In addition, a protective layer 51 ′ is formed on the conductive layer 42d ′. Here, the thickness La4 in the Z direction of the conductive layer 42d ′ is thicker than the thickness La3 in the Z direction of the conductive layer 42c ′ underneath. Similarly, the thickness La3 in the Z direction of the conductive layer 42c ′ is thicker than the thickness La2 in the Z direction of the lower conductive layer 42b ′, and the thickness La2 in the Z direction of the conductive layer 42b ′ is equal to the lower conductive layer 42a. It is thicker than the thickness La1 in the Z direction. Here, it can be said that the film thickness of the conductive layers 42a ′ to 42d ′ gradually increases in the Z direction. It should be noted that various changes can be made, for example, by making the film thickness of the two conductive layers the same and increasing the film thickness of the conductive layer every two layers.

図8に示すように、層間絶縁層41a’〜41d’、導電層42a’〜42d’、及び保護層51’を貫通するトレンチT1を形成する。トレンチT1は、Y方向に所定ピッチをもって配列し、X方向に延びる。このトレンチT1により、層間絶縁層41a’〜41d’、導電層42a’〜42d’、及び保護層51’は、X方向に延びる層間絶縁層41a〜41d、導電層42a〜42d、及び保護層51となる。   As shown in FIG. 8, a trench T1 penetrating the interlayer insulating layers 41a 'to 41d', the conductive layers 42a 'to 42d', and the protective layer 51 'is formed. The trenches T1 are arranged with a predetermined pitch in the Y direction and extend in the X direction. Due to the trench T1, the interlayer insulating layers 41a ′ to 41d ′, the conductive layers 42a ′ to 42d ′, and the protective layer 51 ′ are formed into the interlayer insulating layers 41a to 41d, the conductive layers 42a to 42d, and the protective layer 51 that extend in the X direction. It becomes.

図9に示すように、トレンチT1の側面に可変抵抗層44を形成する。そして、トレンチT1を埋めるように柱状半導体層43’を形成する。例えば、可変抵抗層44は金属酸化物をアトミックレイヤーデポジション(ALD))により堆積させて形成される。ここで、可変抵抗層44はトレンチT1の全側面に面状に形成される。   As shown in FIG. 9, the variable resistance layer 44 is formed on the side surface of the trench T1. Then, a columnar semiconductor layer 43 'is formed so as to fill the trench T1. For example, the variable resistance layer 44 is formed by depositing a metal oxide by atomic layer deposition (ALD). Here, the variable resistance layer 44 is formed in a planar shape on all side surfaces of the trench T1.

図10に示すように、柱状半導体層43’を貫通するトレンチT2を形成する。トレンチT2は、X方向に所定ピッチをもって配列する。このトレンチT2により、柱状半導体層43’は、XZ平面で見た場合、テーパ状に加工され、柱状半導体層43となる。そして、トレンチT2を酸化シリコンにより埋めて、トレンチT2内に層間絶縁層を形成する。   As shown in FIG. 10, a trench T2 penetrating the columnar semiconductor layer 43 'is formed. The trenches T2 are arranged with a predetermined pitch in the X direction. Due to the trench T <b> 2, the columnar semiconductor layer 43 ′ is processed into a tapered shape when viewed in the XZ plane, and becomes the columnar semiconductor layer 43. Then, the trench T2 is filled with silicon oxide, and an interlayer insulating layer is formed in the trench T2.

[第2の実施の形態]
[構成]
次に、図11を参照して、第2の実施の形態に係る半導体記憶装置について説明する。図11は、第2の実施の形態のX方向からみたメモリ層40の一例を示す。図11に示すように、第2の実施の形態のメモリ層40において、可変抵抗層44のY方向の厚みは、−Z方向(図11の下方向)に進むにすれて薄くなる。したがって、より上層に位置する導電層42a〜42dほど、それに接する可変抵抗層44の抵抗値を変化させるために必要な電圧は高くなる。そこで、第2の実施の形態においては、第1の実施の形態と同様に、上層にある導電層42a〜42dほどZ方向の厚みLa1〜La4を厚くしている。この厚みに伴い、より上層に位置する導電層42a〜42dほど配線抵抗は低くなる。したがって、導電層42a〜42dの一端に同じ電圧を印加して可変抵抗層44に電圧を転送する場合、より上層に位置する可変抵抗層44ほど高い電圧が印加されることになる。これにより、第2の実施の形態は、複数の可変抵抗層44の抵抗値を均一に変化させることができる。
[Second Embodiment]
[Constitution]
Next, a semiconductor memory device according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 illustrates an example of the memory layer 40 viewed from the X direction according to the second embodiment. As shown in FIG. 11, in the memory layer 40 of the second embodiment, the thickness of the variable resistance layer 44 in the Y direction decreases as it proceeds in the −Z direction (downward in FIG. 11). Accordingly, the voltage required to change the resistance value of the variable resistance layer 44 in contact with the conductive layers 42a to 42d positioned higher is higher. Therefore, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the thicknesses La1 to La4 in the Z direction are increased in the upper conductive layers 42a to 42d. With this thickness, the wiring resistance becomes lower in the conductive layers 42a to 42d located in the upper layers. Therefore, when the same voltage is applied to one end of the conductive layers 42 a to 42 d to transfer the voltage to the variable resistance layer 44, the higher voltage is applied to the variable resistance layer 44 located in the upper layer. Thereby, 2nd Embodiment can change the resistance value of the some variable resistance layer 44 uniformly.

また、上層に位置する導電層42dと可変抵抗層44の接触面積は、下層に位置する導電層42cと可変抵抗層44の接触面積に対して大きくなる。ここで、可変抵抗層44の膜厚が厚くなるとフォーミング電圧が高くなり、導電層42と可変抵抗層44の接触面積が大きくなるとフォーミング電圧が低くなる傾向がある。したがって、上層の可変抵抗層44の膜厚が厚くなっても、導電層42dと可変抵抗層44の接触面積が大きくなるのでフォーミング電圧は上昇しない。これにより、第2の実施の形態は、上層から下層まで同じフォーミング電圧を用いても、下層の可変抵抗層44のフォーミングを確実に行うことができる。   In addition, the contact area between the conductive layer 42 d located in the upper layer and the variable resistance layer 44 is larger than the contact area between the conductive layer 42 c located in the lower layer and the variable resistance layer 44. Here, when the film thickness of the variable resistance layer 44 is increased, the forming voltage is increased, and when the contact area between the conductive layer 42 and the variable resistance layer 44 is increased, the forming voltage tends to be decreased. Therefore, even when the thickness of the upper variable resistance layer 44 is increased, the contact area between the conductive layer 42d and the variable resistance layer 44 is increased, so that the forming voltage does not increase. Thus, in the second embodiment, even when the same forming voltage is used from the upper layer to the lower layer, the lower variable resistance layer 44 can be reliably formed.

[第3の実施の形態]
[構成]
次に、図12及び図13を参照して、第3の実施の形態に係る半導体記憶装置について説明する。図12はX方向からみたメモリ層40を示し、図13はY方向からみたメモリ層40を示す。なお、図13において、層間絶縁層41a〜41d及び可変抵抗層44は省略している。また、図12における平面は図3のF4−F4断面に、図13における平面は図3のF6−F6断面に相当する。
[Third Embodiment]
[Constitution]
Next, a semiconductor memory device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 12 shows the memory layer 40 viewed from the X direction, and FIG. 13 shows the memory layer 40 viewed from the Y direction. In FIG. 13, the interlayer insulating layers 41a to 41d and the variable resistance layer 44 are omitted. 12 corresponds to the F4-F4 cross section in FIG. 3, and the plane in FIG. 13 corresponds to the F6-F6 cross section in FIG.

第3の実施の形態においては、図13に示すように、柱状半導体層43はY方向からみて逆テーパ状に形成されおり、柱状半導体層43のY方向の側面のX方向の幅は−Z方向(図13の下方向)に進むにつれて徐々に狭まる。すなわち、第1位置における柱状半導体層43のY方向の側面のX方向の幅は、第1位置よりも上の第2位置における柱状半導体層43のY方向の側面のX方向の幅よりも狭い。なお、この柱状半導体層43の逆テーパ形状は、後述する製造時のエッチング条件を調整することにより形成することができる。ここで、仮に導電層42a〜42dのZ方向の厚みが均一であるとすると、導電層42dと柱状半導体層43との対向面積が最も大きく、導電層42aと柱状半導体層43との対向面積が最も小さくなる。これにより、導電層42a〜42d(ワード線WL1〜WL4)と柱状半導体層43(ビット線BL)の間に形成される可変抵抗素子VRの特性にばらつきが生じる。   In the third embodiment, as shown in FIG. 13, the columnar semiconductor layer 43 is formed in an inversely tapered shape when viewed from the Y direction, and the width in the X direction of the side surface of the columnar semiconductor layer 43 in the Y direction is −Z. It narrows gradually as it proceeds in the direction (downward in FIG. 13). That is, the width in the X direction of the side surface in the Y direction of the columnar semiconductor layer 43 at the first position is narrower than the width in the X direction of the side surface in the Y direction of the columnar semiconductor layer 43 at the second position above the first position. . In addition, the reverse taper shape of this columnar semiconductor layer 43 can be formed by adjusting the etching conditions at the time of manufacture mentioned later. Here, if the thickness of the conductive layers 42a to 42d in the Z direction is uniform, the opposing area between the conductive layer 42d and the columnar semiconductor layer 43 is the largest, and the opposing area between the conductive layer 42a and the columnar semiconductor layer 43 is The smallest. As a result, the characteristics of the variable resistance element VR formed between the conductive layers 42a to 42d (word lines WL1 to WL4) and the columnar semiconductor layer 43 (bit line BL) vary.

そこで、本実施の形態においては、図12及び図13に示すように、上記の柱状半導体層43の形状に対応して、下層にある導電層42a〜42dほどZ方向の厚みLb1〜Lb4を厚くしている。具体的に、導電層42aのZ方向の厚みLb1は、その上層の導電層42bのZ方向の厚みLb2よりも厚い。同様に、導電層42bのZ方向の厚みLb2は、その上層の導電層42cのZ方向の厚みLb3よりも厚く、導電層42cのZ方向の厚みLb3は、その上層の導電層42dのZ方向の厚みLb4よりも厚い。したがって、導電層42a〜42dと柱状半導体層43との対向面積を略一定にすることができる。これにより、本実施の形態は、可変抵抗素子VRの特性のばらつきを抑制することができる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, corresponding to the shape of the columnar semiconductor layer 43, the lower conductive layers 42a to 42d have thicker thicknesses Lb1 to Lb4 in the Z direction. doing. Specifically, the thickness Lb1 in the Z direction of the conductive layer 42a is thicker than the thickness Lb2 in the Z direction of the upper conductive layer 42b. Similarly, the thickness Lb2 in the Z direction of the conductive layer 42b is thicker than the thickness Lb3 in the Z direction of the upper conductive layer 42c, and the thickness Lb3 in the Z direction of the conductive layer 42c is the Z direction of the upper conductive layer 42d. It is thicker than the thickness Lb4. Therefore, the facing area between the conductive layers 42 a to 42 d and the columnar semiconductor layer 43 can be made substantially constant. Thereby, this Embodiment can suppress the dispersion | variation in the characteristic of the variable resistance element VR.

[製造方法]
次に、図14〜図17を参照して、第3の実施の形態に係る半導体記憶装置の製造方法の一例について説明する。図14〜図17はメモリセルアレイ11の製造方法を示す斜視図である。なお、以下で説明する製造方法においては、メモリ層40の製造方法のみを示す。
[Production method]
Next, an example of a method of manufacturing the semiconductor memory device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 14 to 17 are perspective views showing a method for manufacturing the memory cell array 11. FIG. In the manufacturing method described below, only the manufacturing method of the memory layer 40 is shown.

図14に示すように、第1の実施の形態と同様に、層間絶縁層41a’〜41d’、導電層42a’〜42d’、保護層51’を形成する。ここで、導電層42a’のZ方向の厚みLb1は、その上層の導電層42b’のZ方向の厚みLb2よりも厚い。同様に、導電層42b’のZ方向の厚みLb2は、その上層の導電層42c’のZ方向の厚みLb3よりも厚く、導電層42c’のZ方向の厚みLb3は、その上層の導電層42d’のZ方向の厚みLb4よりも厚い。ここで、Z方向において、導電層42a’〜42d’の膜厚は徐々に薄くなっていると言える。なお、簡易的に、2層の導電層の膜厚を同じにして、2層おきに導電層の膜厚を薄くするなど種々の変更ができる。   As shown in FIG. 14, interlayer insulating layers 41a 'to 41d', conductive layers 42a 'to 42d', and protective layer 51 'are formed as in the first embodiment. Here, the thickness Lb1 in the Z direction of the conductive layer 42a 'is thicker than the thickness Lb2 in the Z direction of the upper conductive layer 42b'. Similarly, the thickness Lb2 in the Z direction of the conductive layer 42b ′ is thicker than the thickness Lb3 in the Z direction of the upper conductive layer 42c ′, and the thickness Lb3 in the Z direction of the conductive layer 42c ′ is equal to the upper conductive layer 42d. It is thicker than the thickness Lb4 in the Z direction. Here, it can be said that the film thickness of the conductive layers 42a 'to 42d' is gradually reduced in the Z direction. It should be noted that various changes can be made, for example, by making the film thicknesses of the two conductive layers the same and reducing the film thickness of the conductive layers every two layers.

図15に示すように、第1の実施の形態のトレンチT1と同様に、層間絶縁層41a’〜41d’、導電層42a’〜42d’、及び保護層51’を貫通するトレンチT3を形成する。トレンチT3は、X方向に所定ピッチをもって配列する。このトレンチT3により、層間絶縁層41a’〜41d’、導電層42a’〜42d’、及び保護層51’は、X方向に延びる層間絶縁層41a〜41d、導電層42a〜42d、及び保護層51となる。   As shown in FIG. 15, the trench T3 penetrating the interlayer insulating layers 41a ′ to 41d ′, the conductive layers 42a ′ to 42d ′, and the protective layer 51 ′ is formed in the same manner as the trench T1 of the first embodiment. . The trenches T3 are arranged with a predetermined pitch in the X direction. Due to the trench T3, the interlayer insulating layers 41a ′ to 41d ′, the conductive layers 42a ′ to 42d ′, and the protective layer 51 ′ are formed into the interlayer insulating layers 41a to 41d, the conductive layers 42a to 42d, and the protective layer 51 that extend in the X direction. It becomes.

図16に示すように、トレンチT3の側面に可変抵抗層44を形成する。そして、トレンチT3を埋めるように層間絶縁層45’を形成する。   As shown in FIG. 16, the variable resistance layer 44 is formed on the side surface of the trench T3. Then, an interlayer insulating layer 45 'is formed so as to fill the trench T3.

続いて、図17に示すように、層間絶縁層45’を貫通するトレンチT4を形成する。トレンチT4は、X方向に所定ピッチをもって配列する。このトレンチT4により、XZ平面で見た場合、層間絶縁層45’は、テーパ状に加工され、層間絶縁層45となる。そして、トレンチT4をポリシリコンにより埋めて、トレンチT4内に柱状半導体層43を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 17, a trench T4 penetrating the interlayer insulating layer 45 'is formed. The trenches T4 are arranged with a predetermined pitch in the X direction. When viewed in the XZ plane, the interlayer insulating layer 45 ′ is processed into a tapered shape by the trench T <b> 4 and becomes the interlayer insulating layer 45. Then, the trench T4 is filled with polysilicon, and the columnar semiconductor layer 43 is formed in the trench T4.

[第4の実施の形態]
[構成]
次に、図18を参照して、第4の実施の形態に係る半導体記憶装置の一例について説明する。図18は、X方向からみたメモリ層40を示す。図18に示すように、第4の実施の形態のメモリ層40において、可変抵抗層44のY方向の厚みは、−Z方向(図11の下方向)に進むにすれて厚くなる。したがって、より下層に位置する導電層42d〜42bほど、それに接する可変抵抗層44の抵抗値を変化させるために必要な電圧は高くなる。そこで、第4の実施の形態においては、第3の実施の形態と同様に、下層にある導電層42a〜42dLb1〜Lb4ほどZ方向の厚みを厚くしている。この厚みに伴い、より下層に位置する導電層42a〜42dほど配線抵抗は低くなる。したがって、導電層42a〜42dの一端に同じ電圧を印加して可変抵抗層44に電圧を転送する場合、より下層に位置する可変抵抗層44ほど高い電圧が印加されることになる。これにより、第4の実施の形態は、複数の可変抵抗層44の抵抗値を均一に変化させることができる。
[Fourth Embodiment]
[Constitution]
Next, an example of a semiconductor memory device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 18 shows the memory layer 40 as viewed from the X direction. As shown in FIG. 18, in the memory layer 40 of the fourth embodiment, the thickness of the variable resistance layer 44 in the Y direction increases as it proceeds in the −Z direction (downward in FIG. 11). Therefore, the voltage required for changing the resistance value of the variable resistance layer 44 in contact with the conductive layers 42d to 42b located in the lower layer becomes higher. Therefore, in the fourth embodiment, similarly to the third embodiment, the lower conductive layers 42a to 42dLb1 to Lb4 are made thicker in the Z direction. With this thickness, the conductive resistances 42a to 42d located at lower layers become lower in wiring resistance. Therefore, when the same voltage is applied to one end of the conductive layers 42 a to 42 d to transfer the voltage to the variable resistance layer 44, a higher voltage is applied to the variable resistance layer 44 located in a lower layer. Thereby, in the fourth embodiment, the resistance values of the plurality of variable resistance layers 44 can be changed uniformly.

また、下層に位置する導電層42aと可変抵抗層44の接触面積が上層に位置する導電層42bと可変抵抗層44の接触面積に対して大きくなる。ここで、可変抵抗層44の膜厚が厚くなるとフォーミング電圧が高くなり、導電層42と可変抵抗層44の接触面積が大きくなるとフォーミング電圧が低くなる傾向がある。したがって、下層の可変抵抗層44の膜厚が厚くなっても、導電層42aと可変抵抗層44の接触面積が大きくなるのでフォーミング電圧は上昇しない。これにより、第4の実施の形態は、上層から下層まで同じフォーミング電圧を用いても、下層の可変抵抗層44のフォーミングを確実に行うことができる。   Further, the contact area between the conductive layer 42 a located in the lower layer and the variable resistance layer 44 is larger than the contact area between the conductive layer 42 b located in the upper layer and the variable resistance layer 44. Here, when the film thickness of the variable resistance layer 44 is increased, the forming voltage is increased, and when the contact area between the conductive layer 42 and the variable resistance layer 44 is increased, the forming voltage tends to be decreased. Therefore, even when the thickness of the lower variable resistance layer 44 is increased, the contact area between the conductive layer 42a and the variable resistance layer 44 is increased, so that the forming voltage does not increase. Thus, in the fourth embodiment, the lower variable resistance layer 44 can be reliably formed even when the same forming voltage is used from the upper layer to the lower layer.

[その他]
本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、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。これら新規な実施の形態は、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。これら実施の形態やその変形は、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。
[Others]
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the 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. 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.

例えば、図19及び図20に示すように、第4の実施の形態において複数の可変抵抗素子VRの抵抗値を均一に変化させ得る場合、導電層42a〜42dのZ方向の厚みLcは一定としても良い。   For example, as shown in FIGS. 19 and 20, when the resistance values of the plurality of variable resistance elements VR can be changed uniformly in the fourth embodiment, the thickness Lc in the Z direction of the conductive layers 42a to 42d is constant. Also good.

11…メモリセルアレイ、 12…行デコーダ、 13…列デコーダ、 14…上位ブロック、 15…電源、 16…制御回路、 20…基板、 30…選択トランジスタ層、 40…メモリ層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Memory cell array, 12 ... Row decoder, 13 ... Column decoder, 14 ... Upper block, 15 ... Power supply, 16 ... Control circuit, 20 ... Substrate, 30 ... Selection transistor layer, 40 ... Memory layer

Claims (11)

複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを備え、
前記メモリセルアレイは、
基板に対して垂直な第1方向に所定ピッチをもって積層され、前記基板に対して平行な第2方向に延びる複数の第1導電層と、
前記複数の第1導電層の側面に共通に設けられ且つ前記メモリセルとして機能するメモリ層と、
前記メモリ層を介して前記複数の第1導電層の側面に接する第1側面を有し、前記第1方向に延びる第2導電層とを備え、
第1位置における前記第1側面の前記第2方向の幅は、前記第1位置よりも下の第2位置における前記第1側面の前記第2方向の幅よりも狭く、
前記第1位置に配置された第1導電層の前記第1方向の厚みは、前記第2位置に配置された第1導電層の前記第1方向の厚みよりも厚く、
前記第1位置における前記第1導電層と前記第2導電層との対向面積、及び前記第2位置における前記第1導電層と前記第2導電層との対向面積は略一定である
ことを特徴とする半導体記憶装置。
Comprising a memory cell array having a plurality of memory cells;
The memory cell array includes:
A plurality of first conductive layers stacked at a predetermined pitch in a first direction perpendicular to the substrate and extending in a second direction parallel to the substrate;
A memory layer provided in common on the side surfaces of the plurality of first conductive layers and functioning as the memory cell;
A second conductive layer having a first side surface in contact with the side surfaces of the plurality of first conductive layers through the memory layer and extending in the first direction;
The width in the second direction of the first side surface at the first position is narrower than the width in the second direction of the first side surface at the second position below the first position,
Wherein the first direction of the thickness of the first first conductive layer disposed on the position, rather than thickness than the first direction of the thickness of the first conductive layer disposed on the second position,
The facing area between the first conductive layer and the second conductive layer at the first position and the facing area between the first conductive layer and the second conductive layer at the second position are substantially constant. A semiconductor memory device.
前記第1方向及び前記第2方向に直交する方向を第3方向とし、
前記第1位置における前記メモリ層の前記第3方向の厚みは、前記第2位置における前記メモリ層の前記第3方向の厚みよりも厚い
ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
A direction perpendicular to the first direction and the second direction is a third direction,
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a thickness of the memory layer in the first position in the third direction is larger than a thickness of the memory layer in the second position in the third direction.
前記メモリ層は可変抵抗層であり、
前記第1方向と前記第2方向で構成される面状に配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
The memory layer is a variable resistance layer;
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is arranged in a planar shape constituted by the first direction and the second direction.
前記第1導電層は、前記第1方向にみて櫛歯状に形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first conductive layer is formed in a comb shape when viewed in the first direction.
複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを備え、
前記メモリセルアレイは、
基板に対して垂直な第1方向に所定ピッチをもって積層され、前記基板に対して平行な第2方向に延びる複数の第1導電層と、
前記複数の第1導電層の側面に共通に設けられ且つ前記メモリセルとして機能するメモリ層と、
前記メモリ層を介して前記複数の第1導電層の側面に接する第1側面を有し、前記第1方向に延びる第2導電層とを備え、
第1位置における前記第1側面の前記第2方向の幅は、前記第1位置よりも上の第2位置における前記第1側面の前記第2方向の幅よりも狭く、
前記第1位置に配置された第1導電層の前記第1方向の厚みは、前記第2位置に配置された第1導電層の前記第1方向の厚みよりも厚く、
前記第1位置における前記第1導電層と前記導電層との対向面積、及び前記第2位置における前記第1導電層と前記第2導電層との対向面積は略一定である
ことを特徴とする半導体記憶装置。
Comprising a memory cell array having a plurality of memory cells;
The memory cell array includes:
A plurality of first conductive layers stacked at a predetermined pitch in a first direction perpendicular to the substrate and extending in a second direction parallel to the substrate;
A memory layer provided in common on the side surfaces of the plurality of first conductive layers and functioning as the memory cell;
A second conductive layer having a first side surface in contact with the side surfaces of the plurality of first conductive layers through the memory layer and extending in the first direction;
The width in the second direction of the first side surface at the first position is narrower than the width in the second direction of the first side surface at the second position above the first position,
Wherein the first direction of the thickness of the first first conductive layer disposed on the position, rather than thickness than the first direction of the thickness of the first conductive layer disposed on the second position,
The facing area between the first conductive layer and the conductive layer at the first position and the facing area between the first conductive layer and the second conductive layer at the second position are substantially constant. Semiconductor memory device.
前記第1方向及び前記第2方向に直交する方向を第3方向とし、
前記第1位置における前記メモリ層の前記第3方向の厚みは、前記第2位置における前記メモリ層の前記第3方向の厚みよりも厚い
ことを特徴とする請求項5記載の半導体記憶装置。
A direction perpendicular to the first direction and the second direction is a third direction,
6. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein a thickness of the memory layer in the first position in the third direction is thicker than a thickness of the memory layer in the second position in the third direction.
前記メモリ層は可変抵抗層であり、
前記第1方向と前記第2方向で構成される面状に配置されている
ことを特徴とする請求項5記載の半導体記憶装置。
The memory layer is a variable resistance layer;
The semiconductor memory device according to claim 5, wherein the semiconductor memory device is arranged in a planar shape constituted by the first direction and the second direction.
前記第1導電層は、前記第1方向にみて櫛歯状に形成されている
ことを特徴とする請求項5記載の半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 5, wherein the first conductive layer is formed in a comb shape when viewed in the first direction.
複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを備え、
前記メモリセルアレイは、
基板に対して垂直な第1方向に所定ピッチをもって積層され、前記基板に対して平行な第2方向に延びる複数の第1導電層と、
前記複数の第1導電層の側面に共通に設けられ且つ前記メモリセルとして機能するメモリ層と、
前記メモリ層を介して前記複数の第1導電層の側面に接する第1側面を有し、前記第1方向に延びる第2導電層とを備え、
第1位置における前記第1側面の前記第2方向の幅は、前記第1位置よりも上の第2位置における前記第1側面の前記第2方向の幅よりも狭く、
前記第1方向及び前記第2方向に直交する方向を第3方向とし、
前記第1位置における前記メモリ層の前記第3方向の厚みは、前記第2位置における前記メモリ層の前記第3方向の厚みよりも厚く、
前記第1位置に配置された第1導電層の前記第1方向の厚みは、前記第2位置に配置された第1導電層の前記第1方向の厚み以上である
ことを特徴とする半導体記憶装置。
Comprising a memory cell array having a plurality of memory cells;
The memory cell array includes:
A plurality of first conductive layers stacked at a predetermined pitch in a first direction perpendicular to the substrate and extending in a second direction parallel to the substrate;
A memory layer provided in common on the side surfaces of the plurality of first conductive layers and functioning as the memory cell;
A second conductive layer having a first side surface in contact with the side surfaces of the plurality of first conductive layers through the memory layer and extending in the first direction;
The width in the second direction of the first side surface at the first position is narrower than the width in the second direction of the first side surface at the second position above the first position,
A direction perpendicular to the first direction and the second direction is a third direction,
The third direction of thickness of the memory layer in the first position, rather thick than said third direction of thickness of the memory layer in the second position,
A thickness of the first conductive layer disposed at the first position in the first direction is equal to or greater than a thickness of the first conductive layer disposed at the second position in the first direction. apparatus.
前記メモリ層は可変抵抗層であり、
前記第1方向と前記第2方向で構成される面状に配置されている
ことを特徴とする請求項9記載の半導体記憶装置。
The memory layer is a variable resistance layer;
The semiconductor memory device according to claim 9, wherein the semiconductor memory device is arranged in a planar shape constituted by the first direction and the second direction.
前記第1導電層は、前記第1方向にみて櫛歯状に形成されている
ことを特徴とする請求項9記載の半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 9, wherein the first conductive layer is formed in a comb shape when viewed in the first direction.
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