KR102139870B1 - Resistive memory device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

저항 메모리 디바이스 및 그 제조방법이 개시된다. 저항 메모리 디바이스는 복수의 워드라인과, 복수의 비트라인과, 복수의 워드라인과 복수의 비트라인 사이에 배치되어 복수의 워드라인 중의 하나와 복수의 비트라인 중의 하나와 각각 전기적으로 연결된 복수의 저항 메모리 셀을 포함한다. 복수의 저항 메모리 셀 각각은 저항 변화층과 저항 변화층을 워드라인과 전기적으로 연결하는 상부 전극을 포함하며, 상부 전극은 저항 변화층의 일부분에 접촉되는 기둥형이다. 기둥형 상부 전극은 절연층에 홀을 형성하고 홀을 금속물질로 충진하여 형성한다.A resistive memory device and a method of manufacturing the same are disclosed. The resistive memory device includes a plurality of word lines, a plurality of bit lines, and a plurality of resistors disposed between the plurality of word lines and the plurality of bit lines and electrically connected to one of the plurality of word lines and one of the plurality of bit lines, respectively. Memory cells. Each of the plurality of resistive memory cells includes a resistive change layer and an upper electrode that electrically connects the resistive change layer to a word line, and the upper electrode has a columnar shape contacting a portion of the resistive change layer. The columnar upper electrode is formed by forming a hole in the insulating layer and filling the hole with a metal material.

Description

저항 메모리 디바이스 및 그 제조방법{RESISTIVE MEMORY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}RESISTIVE MEMORY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 저항 메모리 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스위칭 전압 산포가 저감된 저항 메모리 디바이스 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of resistance memory, and more particularly, to a resistance memory device with reduced switching voltage distribution and a method of manufacturing the same.

저항 메모리 디바이스는 특정 전압에서 저항 변화 물질을 이용한 메모리 디바이스이다. 저항 변화 물질에 셋(set) 전압 이상의 전압이 인가되면 저항 변화 물질의 저항이 낮아지며 이때는 전도성 필라멘트가 저항 변화 물질 내에 생성되어 ON 상태가 된다. 또한 리셋(reset) 전압 이상이 저항 변화 물질에 인가되면 저항이 높아지며, 이때는 생성된 전도성 필라멘트가 끊어져서 OFF 상태가 된다. 이러한 특정 전압에 따라 저항이 달라지는 저항 변화 물질의 특성을 이용한 비휘발성 메모리 소자가 저항 메모리 소자이다.A resistive memory device is a memory device using a resistive change material at a specific voltage. When a voltage greater than or equal to a set voltage is applied to the resistance-changing material, the resistance of the resistance-changing material is lowered. At this time, a conductive filament is generated in the resistance-changing material and turned ON. In addition, when a reset voltage abnormality is applied to the resistance change material, the resistance is increased, and in this case, the generated conductive filament is cut off and turned OFF. A resistive memory device is a nonvolatile memory device using characteristics of a resistance change material whose resistance varies according to a specific voltage.

이와 같이 전도성 필라멘트의 생성 및 단락에 의해 동작하는 저항 메모리 디바이스가 가지는 가장 큰 문제점은 동작 전압의 산포가 크다는 것이다. 현대에 사용되는 모든 메모리 칩들은 최소 1 Gbit 이상이며 이는 칩 하나에 메모리 소자가 최소 10억개라는 뜻이다. 개별 메모리 소자의 동작 전압의 차이가 크다면 전체 칩을 안정적으로 동작시킬 수 없다. 극단적인 경우 읽기 동작에서의 센싱 마진(sensing margin)이 충분히 확보되지 않아서 0과 1을 제대로 구분하지 못한다.The biggest problem of the resistive memory device operating by the generation and short circuit of the conductive filament is that the distribution of the operating voltage is large. All memory chips used in modern times are at least 1 Gbit or more, which means that there is at least 1 billion memory devices per chip. If the difference between the operating voltages of the individual memory elements is large, the entire chip cannot be operated stably. In the extreme case, the sensing margin in the read operation is not sufficiently secured, so that 0 and 1 cannot be properly distinguished.

전도성 필라멘트는 결정 구조 내의 공공(vacancy) 형성 및 이동에 의하거나, 금속 전극의 금속의 이온화 및 이동에 의해 형성된다. 이러한 공공 및 이온의 발생은 어느 정도 무작위성을 갖고 있어서 필라멘트가 생성되는 위치 및 형상이 항상 일정하지는 않다. 이로 인하여 동작 전압 또한 단위 소자 별로 다르거나, 더 심한 경우 같은 단위 소자 내에서도 동작할 때마다 다르게 형성되기도 한다.Conductive filaments are formed by vacancy formation and movement in the crystal structure, or by ionization and movement of metals in the metal electrode. The generation of such voids and ions has a certain degree of randomness, so the location and shape in which the filament is generated are not always constant. Due to this, the operating voltage may also be different for each unit element, or in a more severe case, it may be formed differently whenever it operates within the same unit element.

공공 및 이온의 생성의 확률은 전기장의 세기에 의해 지배되며, 전기장이 특별히 센 곳을 인위적으로 생성하여 해당 부위에서 필라멘트가 생성되도록 하는 시도가 있었다. 이를 테면, 한국 특허 공개 10-2008-0048757호에는 평면형 상부 전극의 중심 부위가 돌출된 형태를 가져서 해당 돌출 부위에서 전도성 필라멘트가 우선적으로 생성되는 구성을 제안한 바 있다.The probability of the generation of vacancy and ions is dominated by the strength of the electric field, and attempts have been made to artificially create a place where the electric field is particularly strong, so that filaments are generated at the site. For example, Korean Patent Publication No. 10-2008-0048757 proposed a configuration in which a central portion of a planar upper electrode has a protruding shape, and a conductive filament is preferentially generated at the protruding portion.

그러나, 위의 공개 특허는 상부 전극이 형성되는 저항 변화층의 상면에 상부 전극의 돌출부에 대응하는 홈이 있어야 가능한 구성으로서, 그러한 홈의 형성은 실질적으로 재현되기 쉽지 않다는 문제가 있다. 이를 테면, 해당 공개 특허에서는 저항 변화층의 상면 전체에 대하여 화학적 식각을 적용하면 저항 변화층 내에 존재하는 그레인바운더리를 따라 차등적으로 식각되어 홈이 형성된다. 그렇게 홈이 형성된 저항 변화층 상면에 상부 전극층을 형성하면 홈에 충진되면서 돌출된 부위를 가지는 평면형 상부 전극이 제공된다. 동일 공개 특허에서 개시된 또 다른 방식은 하부 전극 상에 금속 볼을 배치한 후 그 위에 저항 변화층을 형성함으로써 돌출된 평면형 하부 전극을 형성하는 것이다. 그러나, 전자는 홈의 형성 양태가 제각각이어서 재현성이 몹시 떨어지며, 이는 산업상 적용이 어렵다. 후자의 경우에는 하부 전극 상에 저항 변화층이 형성되는 제한된 구성에만 적용이 가능하다는 단점이 있고, 또한 돌출부의 형상을 제어하는 것이 사실상 어렵다.However, the above published patent has a problem in that a groove corresponding to the protrusion of the upper electrode is required on the upper surface of the resistance change layer on which the upper electrode is formed, and the formation of such a groove is not easily reproduced. For example, in the corresponding patent, chemical etching is applied to the entire upper surface of the resistive change layer to differentially etch along a grain boundary existing in the resistive change layer to form a groove. When the upper electrode layer is formed on the upper surface of the resistance change layer in which the groove is formed, a flat upper electrode having a protruding portion while being filled in the groove is provided. Another method disclosed in the same patent is to form a protruding planar lower electrode by placing a metal ball on the lower electrode and then forming a resistive change layer thereon. However, in the former, groove formation patterns are different, and reproducibility is extremely poor, which is difficult to apply industrially. In the latter case, there is a disadvantage that it can be applied only to a limited configuration in which a resistance change layer is formed on the lower electrode, and it is also difficult to control the shape of the protrusion.

한국 특허 공개 10-2008-0048757호Korean Patent Publication 10-2008-0048757

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 감안한 것으로서, 스위칭 전압 산포가 저감된 저항 메모리 디바이스를 제공한다.The present invention provides a resistance memory device in which switching voltage distribution is reduced in view of the above-described problems of the prior art.

본 발명은 또한 상술한 개선된 저항 메모리 디바이스를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing the improved resistive memory device described above.

본 발명은 스위칭 전압 산포가 저감된 메모리 셀 구조를 가지는 저항 메모리 다비이스를 제공한다. 본 발명의 채용되는 저항 메모리 셀은 상부 전극 또는 상부 전극이 평면형이 아닌 기둥형으로서, 하위의 저항 변화층의 일부 부위에 전기적으로 접속되는 금속 전극이다. 상부 전극이 기둥형으로 형성됨으로써 상부 전극과 저항 변화층 간에 실질적으로 점 접촉이 구현된다. 이렇게 저항 변화층의 특정 부위에 기둥형 금속 전극이 접촉하므로써 해당 부위에 전계를 의도적으로 집중시켜서 정해진 위치에 필라멘트를 형성할 수 있다. 평면형 상부 전극을 채용하는 기존의 저항 메모리 셀은 필라멘트 형성이 랜덤하게 형성되는 초기 결함(initial defect)에 결정되는데 반해, 본 발명에 따라 기둥형 상부 전극을 채용하는 메모리 셀은 초기 결함에 영향을 받지 않고 정해진 위치에 필라멘트를 형성하여 전계의 산포가 대폭적으로 저감된다.The present invention provides a resistive memory device having a memory cell structure with reduced switching voltage distribution. The resistance memory cell employed in the present invention is a metal electrode that is electrically connected to a portion of a lower resistance change layer as a top electrode or a pillar shape in which the top electrode is not planar. Since the upper electrode is formed in a columnar shape, substantially point contact is realized between the upper electrode and the resistance change layer. In this way, by contacting the pillar-shaped metal electrode to a specific portion of the resistance change layer, the electric field can be intentionally focused on the corresponding portion to form a filament at a predetermined position. Conventional resistive memory cells employing a planar upper electrode are determined by initial defects in which filament formation is randomly formed, whereas memory cells employing a columnar upper electrode according to the present invention are not affected by initial defects. Without forming a filament at a predetermined position, the dispersion of the electric field is greatly reduced.

본 발명의 일 실시예에 따른 저항 메모리 디바이스는, 복수의 워드라인; 복수의 비트라인; 및 상기 복수의 워드라인과 상기 복수의 비트라인 사이에 배치되어 상기 복수의 워드라인 중의 하나와 상기 복수의 비트라인 중의 하나와 각각 전기적으로 연결된 복수의 저항 메모리 셀;을 포함하고, 상기 복수의 저항 메모리 셀 각각은 저항 변화층과 상기 저항 변화층을 워드라인과 전기적으로 연결하는 상부 전극을 포함하며, 상기 상부 전극은 상기 저항 변화층의 일부분에 접촉되는 기둥형이다.A resistance memory device according to an embodiment of the present invention includes: a plurality of word lines; A plurality of bit lines; And a plurality of resistive memory cells disposed between the plurality of word lines and the plurality of bit lines and electrically connected to one of the plurality of word lines and one of the plurality of bit lines, respectively. Each of the memory cells includes a resistive change layer and an upper electrode electrically connecting the resistive change layer to a word line, and the upper electrode has a column shape contacting a portion of the resistive change layer.

상기 저항 변화층은 해당 상부 전극의 하단부가 삽입되는 홈을 제공하고, 상기 상부 전극 각각은 하단부가 상기 저항 변화층의 각 홈에 삽입될 수 있다.The resistance change layer provides a groove into which the lower end of the upper electrode is inserted, and each of the upper electrodes can be inserted into each groove of the resistance change layer.

상기 상부 전극은 아래방향으로 둘레가 작아지는 원뿔대 또는 각뿔대 형상을 가질 수 있다.The upper electrode may have a truncated cone or pyramid shape with a smaller circumference in the downward direction.

상기 복수의 저항 메모리 셀 각각은 상기 저항 변화층의 하면에 연결된 셀렉터(selector)를 더 포함할 수 있다.Each of the plurality of resistance memory cells may further include a selector connected to a bottom surface of the resistance change layer.

상기 저항 변화층의 각각은 상기 복수의 비트라인들의 길이방향으로 연장되어 인접하는 셀들간에 연결된 형태이거나, 각각의 셀마다 분리된 형태를 가지는 것일 수 있다.Each of the resistance change layers may extend in the length direction of the plurality of bit lines and be connected between adjacent cells, or may have a separate shape for each cell.

본 발명은 또한 저항 메모리 디바이스 제조방법을 제공하며, 이는: (Ⅰ) 복수의 비트라인을 배열하여 형성하는 단계; (Ⅱ) 상기 복수의 비트라인 각각의 상에 복수의 저항 메모리 셀을 형성하는 단계; (Ⅲ) 상기 복수의 비트라인과 교차하는 방향으로 배열되어 상기 복수의 저항 메모리 셀 중의 정해진 메모리 셀들과 전기적으로 연결되는 복수의 워드라인을 형성하는 단계;를 포함한다. 상기 단계 (Ⅱ)는 상기 복수의 비트라인 각각 상에 서로 이격된 복수의 셀렉터와, 상기 복수의 셀렉터 상에 배치되는 복수의 저항 변화층과, 상기 복수의 저항 변화층 상에 배치되는 복수의 상부 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 상부 전극의 형성은 상기 복수의 저항 변화층 상에 해당 저항 변화층에 대응하는 적어도 하나의 홀을 제공하도록 복수의 홀을 가지는 절연층을 형성한 후 상기 홀 각각에 금속을 충진하는 것으로 구현될 수 있다.The present invention also provides a method for manufacturing a resistive memory device, which comprises: (I) arranging and forming a plurality of bit lines; (II) forming a plurality of resistive memory cells on each of the plurality of bit lines; (III) forming a plurality of word lines arranged in a direction intersecting the plurality of bit lines and electrically connected to predetermined memory cells of the plurality of resistive memory cells. The step (II) includes a plurality of selectors spaced apart from each other on each of the plurality of bit lines, a plurality of resistance change layers disposed on the plurality of selectors, and a plurality of upper portions arranged on the plurality of resistance change layers. And forming an electrode. The formation of the upper electrode may be implemented by forming an insulating layer having a plurality of holes to provide at least one hole corresponding to the corresponding resistance change layer on the plurality of resistance change layers, and then filling each hole with metal. Can.

상기 단계 (Ⅱ)에서 상기 복수의 홀은 상기 절연층을 건식각 또는 습식각하여 콘 형상으로 형성할 수 있다.In step (II), the plurality of holes may be formed in a cone shape by dry or wet etching the insulating layer.

상기 단계 (Ⅱ)에서 상기 복수의 홀은 상기 절연층을 식각하여 형성하고 상기 식각에서 하위의 저항 변화층의 일부분이 제거되도록 오버 에치를 수행할 수 있다.In the step (II), the plurality of holes may be formed by etching the insulating layer, and over-etching may be performed to remove a portion of the lower resistance change layer from the etching.

본 발명에 따르면, 스위칭 전압 산포가 저감된 저항 메모리 디바이스가 제공된다. 본 발명에 채용되는 저항 메모리 셀은 기둥형 상부 전극을 구비하여 특정 위치에 필라멘트를 집중적으로 생성할 수 있다. 또한 본 발명은 제조방법은 상기의 기둥형 상부 전극의 틀(홀)에 해당하는 절연층을 형성한 후 금속물질을 그 홀들에 충진하기 때문에 원하는 동일한 형상을 반복적으로 용이하게 재현할 수 있다. 나아가 본 발명의 이러한 방식은 다양한 형상과 사이즈의 기둥형 전극을 형성할 수 있는 이점도 있다.According to the present invention, a resistance memory device with reduced switching voltage distribution is provided. The resistive memory cell employed in the present invention is provided with a columnar upper electrode to intensively generate a filament at a specific location. In addition, according to the present invention, since a metal layer is filled in the holes after forming an insulating layer corresponding to the frame (hole) of the columnar upper electrode, the same shape desired can be easily and repeatedly reproduced. Furthermore, this method of the present invention also has the advantage of being able to form columnar electrodes of various shapes and sizes.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저항 메모리 디바이스를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 저항 메모리 디바이스에 채용되는 저항 메모리 셀을 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 저항 메모리 디바이스의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예의 저항 메모리 셀에서 기둥형 상부 전극의 하단 폭에 따른 전계 집중 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
1 is a view showing a resistance memory device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a resistance memory cell employed in the resistance memory device of FIG. 1.
3 to 12 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a resistance memory device according to an embodiment of the present invention.
13 shows a simulation result of electric field concentration according to the bottom width of the columnar upper electrode in the resistance memory cell of the embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.

본 발명은 스위칭 전압 산포가 저감된 저항 메모리 디바이스 및 그 제조방법에 관한 것이다. 참고적으로, 이하에서는 워드라인과 비트라인 사이에 개재된 셀은 '메모리 셀'로 지칭하고, 메모리 셀, 워드라인 및 비트라인을 포함하는 구성을 저항 메모리 디바이스로 지칭한다.The present invention relates to a resistive memory device with reduced switching voltage distribution and a method for manufacturing the same. For reference, hereinafter, a cell interposed between a word line and a bit line is referred to as a'memory cell', and a configuration including a memory cell, a word line and a bit line is referred to as a resistive memory device.

본 발명의 저항 메모리 디바이스 또는 저항 메모리 셀은 기둥형 상부 전극을 가진다. 이러한 기둥형 상부 전극은 저항 변화층과 실질적으로 점접촉으로 전기적으로 연결된다. 따라서 해당 접촉 부위로부터 전도성 필라멘트가 집중적으로 형성될 수 있고, 스위치 전압 산포를 대폭적으로 저감한다.The resistive memory device or resistive memory cell of the present invention has a columnar upper electrode. The columnar upper electrode is electrically connected to the resistance change layer in substantially point contact. Therefore, a conductive filament can be intensively formed from the contact site, and the distribution of the switch voltage is greatly reduced.

일실시예에서, 기둥형 상부 전극은 절연층에 저면에 저항 변화층을 노출하는 홀을 형성한 후 홀에 금속물질을 충진하여 형성될 수 있다. 일실시예에서, 기둥형 상부 전극은 아래로 갈수록 둘레(또는 폭)이 줄어드는 원뿔, 원뿔대, 각뿔, 또는 각뿔대 형상일 수 있다. 이러한 기둥형 상부 전극의 구조는 절연층을 건식각 또는 습식각하여 얻어질 수 있다.In one embodiment, the pillar-shaped upper electrode may be formed by forming a hole exposing the resistance change layer on the bottom surface of the insulating layer and then filling the hole with a metal material. In one embodiment, the columnar upper electrode may be in the form of a cone, truncated cone, pyramid, or truncated pyramid with decreasing circumference (or width) as it goes downward. The structure of the columnar upper electrode can be obtained by dry or wet etching the insulating layer.

몇몇 실시예에서는 기둥형 상부 전극의 하단부위가 저항 변화층이 제공하는 홈에 삽입되거나 저항 변화층의 상면에 접촉하는 형태일 수 있다.In some embodiments, the lower end portion of the columnar upper electrode may be inserted into a groove provided by the resistance change layer or may be in a form in contact with an upper surface of the resistance change layer.

다른 실시예에서 기둥형 상부 전극은 다양한 둘레를 가지는 원통형(실린더형)일 수 있다. 또 다른 실시예에서 기둥형 상부 전극은 아래로 갈수록 둘레가 커지는 원뿔, 원뿔대, 각뿔, 또는 각뿔대 형상일 수 있다.In another embodiment, the columnar upper electrode may be cylindrical (cylindrical) having various circumferences. In another embodiment, the columnar upper electrode may have a cone shape, a truncated cone, a pyramid shape, or a pyramid shape having a larger circumference.

본 발명의 저항 메모리 디바이스 제조방법은 상술한 다양한 형상과 사이즈를 가지는 기둥형 상부 전극의 형성을 위해 상부 전극의 틀 역할을 하는 절연층을 형성하고 금속물질을 충진하여 원하는 기둥형 상부 전극을 형성한다. 상부 전극의 틀이 되는 절연층은 마스크 패턴 및 식각 방식의 선택에 의해 다양한 기둥형 상부 전극을 얻을 수 있다. 이러한 본 발명의 제조 방식은 근본적으로 동일한 형상과 사이즈를 가지는 상부 전극을 용이하게 반복적으로 형성할 수 있도록 한다.In the method for manufacturing a resistance memory device of the present invention, an insulating layer serving as a frame for an upper electrode is formed for forming a columnar upper electrode having various shapes and sizes, and a desired columnar upper electrode is formed by filling a metal material. . The insulating layer that forms the upper electrode can obtain various pillar-shaped upper electrodes by selecting a mask pattern and an etching method. The manufacturing method of the present invention makes it possible to easily and repeatedly form an upper electrode having essentially the same shape and size.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저항 메모리 디바이스 나타내는 단면도이다. 도 2는 도 1의 저항 메모리 디바이스에 채용된 메모리 셀을 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a resistance memory device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a memory cell employed in the resistance memory device of FIG. 1.

도 1 및 2를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 저항 메모리 디바이스(100)는 복수의 워드라인(110), 워드라인(110)과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 비트라인(120), 및 워드라인(110)들과 비트라인(120)들의 사이의 교차지점들에 개재된 복수의 저항 메모리 셀을 포함한다. 각 저항 메모리 셀은 복수의 워드라인 중의 하나 및 복수의 비트라인 중의 하나와 각각 전기적으로 연결된다.1 and 2, the resistance memory device 100 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of word lines 110 and a plurality of bit lines 120 arranged in a direction intersecting the word lines 110. And a plurality of resistive memory cells interposed at intersections between the word lines 110 and the bit lines 120. Each resistive memory cell is electrically connected to one of the plurality of word lines and one of the plurality of bit lines, respectively.

도 2는 도 1의 일부분에 대한 단면도로서 저항 메모리 셀을 보여준다. 여기서는 저항 메모리 셀이 하부전극(비트라인, 120), 셀렉터(selector, 130), 저항 변화층(140), 및 상부 전극(150)으로 구성된다. 본 발명의 디바이스에 채용되는 저항 메모리 셀은 상부 전극(150)이 기둥형이며, 이는 하위의 저항 변화층(140) 상면의 일부분, 바람직하게는 정해진 위치에서 실질적으로 점접촉으로 연결된다.2 is a cross-sectional view of a portion of FIG. 1 showing a resistive memory cell. Here, the resistance memory cell is composed of a lower electrode (bit line, 120), a selector (selector, 130), a resistance change layer 140, and an upper electrode 150. In the resistance memory cell employed in the device of the present invention, the upper electrode 150 has a columnar shape, which is connected in a substantially point contact at a part of the upper surface of the lower resistance change layer 140, preferably at a predetermined position.

바람직하게, 본 발명의 일실시예에 따른 디바이스(100)에 채용되는 메모리 셀의 상부 전극(150)은 아래방향으로 갈수록 둘레가 작아지는 원뿔, 원뿔대, 각뿔, 또는 각뿔대 형상을 가질 수 있다. 또한 바람직하게는 상부 전극(150)의 하단부가 저항 변화층(140)의 상면에서 소정 깊이로 삽입될 수 있다. 이를 위해, 저항 변화층(140)은 상부 전극(150)의 하단부가 삽입될 수 있는 홈(141)을 제공할 수 있고, 이러한 홈(141)은 절연층(180)을 형성하기 위한 식각 공정에서 저항 변화층(140)의 상부 일부를 더불어 식각하는 오버 에치로 형성할 수 있다. 즉, 아래의 제조방법의 설명에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 절연층(180)에 홀(181)을 형성하기 위한 식각 공정에서 오버 에치를 행함으로써 저항 변화층(140)의 상면 부위의 홈(141)을 형성한 후, 상부 전극판(17)을 위한 금속물질을 홈(141) 내부까지 충진하여 구현될 수 있다.Preferably, the upper electrode 150 of the memory cell employed in the device 100 according to an embodiment of the present invention may have a cone, cone, pyramid, or pyramid shape with a smaller circumference. Also, preferably, the lower end of the upper electrode 150 may be inserted at a predetermined depth from the upper surface of the resistance change layer 140. To this end, the resistance change layer 140 may provide a groove 141 into which the lower end of the upper electrode 150 can be inserted, and this groove 141 is used in an etching process to form the insulating layer 180. A portion of the upper portion of the resistance change layer 140 may be formed by over-etching. That is, as described in more detail in the description of the manufacturing method below, by performing an over-etch in the etching process for forming the hole 181 in the insulating layer 180, the groove of the upper surface portion of the resistance change layer 140 After forming the 141, the metal material for the upper electrode plate 17 may be implemented by filling the groove 141 to the inside.

일실시예에서는 상술한 식각 공정에 건식각 또는 습식각을 적용하여 홀(181)의 형상을 콘 형상으로 제조함으로써 상부 전극(150)의 형상이 콘 형상이 될 수 있다. 이러한 원뿔, 원뿔대, 각뿔, 또는 각뿔대 형상을 가지는 상부 전극(150)은 워드라인(110)과의 접촉 면적이 저항 변화층(140)과의 접촉 면적보다 크다.In one embodiment, the shape of the upper electrode 150 may be a cone shape by manufacturing the shape of the hole 181 in a cone shape by applying a dry or wet angle to the above-described etching process. The upper electrode 150 having the shape of a cone, cone, pyramid, or pyramid has a contact area with the word line 110 greater than that with the resistance change layer 140.

상부 전극(150)의 형상과 저항 변화층(140)과의 연결 구성은 전계가 정해진 지점에 집중되도록 하여, 해당 지점에 필라멘트가 형성되도록 하여 전계의 산포를 대폭적으로 저감시킨다.The shape of the upper electrode 150 and the connection configuration of the resistance change layer 140 allow the electric field to be concentrated at a predetermined point, thereby forming a filament at that point, thereby greatly reducing the dispersion of the electric field.

본 발명의 다른 실시예들에서는 상부 전극의 형상이 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 기둥형 상부 전극은 각각 지름이 다른 원기둥(실린더)형이거나 아래로 갈수록 둘레가 넓어지는 원뿔대형 또는 각뿔대형일 수 있다.In other embodiments of the present invention, the shape of the upper electrode may be variously changed. For example, the columnar upper electrode may be a cylindrical (cylinder) type having a different diameter, or may be a conical or pyramid having a wider circumference.

도 3 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 저항 메모리 디바이스 제조방법을 설명하기 위해 도시한 단면도이다. 도면에서 상부에 위치하는 도면('a'로 나타낸 도면들)은 도 1에 나타낸 방위에서 X방향에서 바라본 단면도이고, 하부에 위치하는 도면('b'로 나타낸 도면들)은 도 1에 나타낸 방위에서 Y방향에서 바라본 단면도이다.3 to 11 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a resistance memory device according to an embodiment of the present invention. In the drawing, the upper position of the drawing (the drawings indicated by'a') is a cross-sectional view as viewed in the X direction from the orientation shown in FIG. It is a sectional view seen from the Y direction.

도 3과 같이 예를 들어 실리콘 기판(S) 상에 복수의 비트라인(120)을 배열 형성한다. 복수의 비트라인(120)들은 예를 들어 기판(S) 상에 금속막을 증착한 후 포토리소그래피 공정을 통하여 패터닝 형성할 수 있다. 비트라인(120)에 적용될 수 있는 물질은 예를 들어 W, WSi, NiSi, CoSi 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As shown in FIG. 3, for example, a plurality of bit lines 120 are formed on the silicon substrate S. The plurality of bit lines 120 may be patterned through a photolithography process after depositing a metal film on the substrate S, for example. Materials that can be applied to the bit line 120 include, for example, W, WSi, NiSi, and CoSi, but are not limited thereto.

도 4에 나타낸 바와 같이, 상면이 평탄하면서 비트라인(120)들의 상면을 노출하는 절연층(160)을 형성한다. 이는 예를 들어 SiO2와 같은 절연막을 비트라인(120)을 충분히 덮도록 기판(S)과 비트라인(120) 상에 증착한 후, 절연막에 대하여 CMP(Chemical Mechanical Planarization) 작업을 수행하여 구현될 수 있다. 상술한 바와 같이 절연층(160)은 비트라인(120)들의 상면을 노출하도록 평탄화된다.4, an insulating layer 160 exposing the upper surfaces of the bit lines 120 is formed while the upper surfaces are flat. This may be implemented, for example, by depositing an insulating film such as SiO 2 on the substrate S and the bit line 120 to sufficiently cover the bit line 120, and then performing a CMP (Chemical Mechanical Planarization) operation on the insulating film. Can. As described above, the insulating layer 160 is planarized to expose the top surfaces of the bit lines 120.

도 5에 나타낸 바와 같이, 각 비트라인(120) 상에 셀렉터(130)를 형성한다. 셀렉터(130)는 예를 들어 폴리실리콘으로 형성되는 다이오드일 수 있다. 셀렉터(130)는 예를 들어 폴리실리콘막을 적층한 후 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝하여 형성할 수 있고, 비트라인(120)들과 워드라인(110)들의 교차점이 되는 각 지점들에 각각 배치된다.5, a selector 130 is formed on each bit line 120. The selector 130 may be, for example, a diode formed of polysilicon. The selector 130 may be formed by, for example, laminating a polysilicon film and then patterning it through a photolithography process, and is disposed at each point that is an intersection of the bit lines 120 and the word lines 110.

이어 도 6에 나타낸 바와 같이, 절연층(170)을 형성하여 평탄면을 제공한다. 절연층(170)은 예를 들어 실리콘산화막과 같은 절연막을 셀렉터(130)를 덮도록 전면에 증착한 후, CMP를 통한 평탄화를 수행하여 구현될 수 있다. 도면에 나타낸 바와 같이 평탄화를 통해 셀렉터(130)들의 상면이 노출된다.Subsequently, as shown in FIG. 6, an insulating layer 170 is formed to provide a flat surface. The insulating layer 170 may be implemented by depositing an insulating film such as a silicon oxide film on the entire surface to cover the selector 130 and then performing planarization through CMP. As shown in the figure, the top surfaces of the selectors 130 are exposed through planarization.

도 7에 나타낸 바와 같이, 각 셀렉터(130) 상에 저항 변화층(140)을 형성한다. 저항 변화층(140)은 예를 들어 Nb2O5, NiO, MgO, TiO2, ZrO2, CuO2, Nb:SrTiO3, Cr:SrTiO3, Cr:SrZrO3, AlN, ZrN, CrN, FeN, Si3N4을 포함하는 물질을 전면에 적층한 후 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝하여 형성할 수 있으나, 적용되는 물질은 이에 한정되지 않는다. 도시한 실시예에서는 저항 변화층(140)이 비트라인(120)의 길이방향으로 연장되어 인접하는 셀들과 공유된 구조를 나타낸다. 도시하지는 않았지만 본 발명의 다른 실시예는 셀마다 분리된 저항 변화층을 구비하는 구성을 포함한다.As shown in FIG. 7, a resistance change layer 140 is formed on each selector 130. Resistance variable layer 140, for example, Nb 2 O 5, NiO, MgO , TiO 2, ZrO 2, CuO 2, Nb: SrTiO 3, Cr: SrTiO 3, Cr: SrZrO 3, AlN, ZrN, CrN, FeN , Si 3 N 4 It may be formed by laminating the material on the front surface and patterned through a photolithography process, but the applied material is not limited thereto. In the illustrated embodiment, the resistance change layer 140 extends in the longitudinal direction of the bit line 120 to show a structure shared with adjacent cells. Although not shown, another embodiment of the present invention includes a configuration having a resistive change layer separated for each cell.

도 8에 나타낸 바와 같이, 저항 변화층(140)들을 덮으면서 상면이 평탄한 절연층(180)을 형성한다. 절연층(180)은 상부 전극판(17)의 틀이 되는 절연층이기 때문에, 본 단계에서는 다른 절연층들과는 달리 저항 변화층(140)의 상면을 노출하지 않는다. 따라서, 상면이 평탄한 절연층(180)의 형성은 실리콘산화막과 같은 절연막을 전면에 형성한 후 절연막에 대하여 CMP 공정을 적용하여 구현할 수 있다.8, an insulating layer 180 having a flat top surface is formed while covering the resistance change layers 140. Since the insulating layer 180 is an insulating layer forming the upper electrode plate 17, unlike the other insulating layers, the upper surface of the resistance change layer 140 is not exposed in this step. Accordingly, the formation of the insulating layer 180 having a flat top surface may be implemented by forming an insulating film such as a silicon oxide film on the entire surface and then applying a CMP process to the insulating film.

도 9에 나타낸 바와 같이, 절연층(180)에 복수의 홀(181)을 형성한다. 복수의 홀(181)들이 각 셀에 적어도 하나 이상이 배치되도록 형성하며, 포토리소그래피 공정을 통해 패터닝한다. 절연층(180)에 형성되는 홀(181)들은 저면에 저항 변화층(140)을 노출하도록 형성한다. 바람직하게는 식각 공정에서 저항 변화층(140)의 상면에 소정 깊이의 홈(141)이 형성되도록 오버 에치를 수행할 수 있다. 또한, 바람직하게는 도시한 실시예에서와 같이 건식각 또는 습식각을 적용하여 홀(181)들이 아래로 향할수록 둘레(또는 폭)가 작아지는 콘 형상이 되도록 할 수 있다. 이는 마스크 형성 과정에서 어느 정도 마진을 부여하더라도 저항 변화층(140)이 노출되는 홀(181)의 저면 부위의 면적을 미세하게 형성하는 것이 가능하도록 해준다.9, a plurality of holes 181 are formed in the insulating layer 180. A plurality of holes 181 are formed such that at least one is disposed in each cell, and are patterned through a photolithography process. The holes 181 formed in the insulating layer 180 are formed to expose the resistance change layer 140 on the bottom surface. Preferably, in the etching process, over-etching may be performed so that a groove 141 having a predetermined depth is formed on the upper surface of the resistance change layer 140. In addition, preferably, a dry or wet angle may be applied as in the illustrated embodiment, so that the circumference (or width) becomes smaller as the holes 181 are directed downward, thereby forming a cone shape. This makes it possible to minutely form the area of the bottom portion of the hole 181 to which the resistance change layer 140 is exposed even if a margin is given to some extent in the mask forming process.

도 10에 나타낸 바와 같이, 복수의 홀(181)을 포함하는 절연층(180) 전면에 상부 전극을 위한 금속물질을 증착한다. 이러한 증착에 의해 금속물질들이 복수의 홀(181)들에 충진된다. 상부 전극판(17)을 위한 금속은 Ti, Al, Ta, TaN, TiN 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As shown in FIG. 10, a metal material for an upper electrode is deposited on the entire surface of the insulating layer 180 including the plurality of holes 181. Metal materials are filled in the plurality of holes 181 by the deposition. The metal for the upper electrode plate 17 may include Ti, Al, Ta, TaN, TiN, and the like, but is not limited thereto.

이어 도 11에 나타낸 바와 같이, 복수의 홀(181)들에 충진된 금속을 제외한 나머지 금속들을 제거함으로써 상부 전극(150)을 형성한다. 절연층(180)의 상면에 위치하는 금속의 제거는 예를 들어 CMP를 이용할 수 있다.Next, as shown in FIG. 11, the upper electrode 150 is formed by removing the remaining metals except for the metal filled in the plurality of holes 181. The removal of the metal located on the top surface of the insulating layer 180 may use CMP, for example.

도 11의 확대도에서 보이는 바와 같이, 저항 변화층(140)에 형성되는 홈(141) 및 그에 충진되어 형성되는 기둥형 상부 전극의 하단부의 모양이 달라질 수있다. 이를테면, 라운드가 진 형태이거나 각진 모서리가 얻어질 수 있다.As shown in the enlarged view of FIG. 11, the shape of the lower portion of the groove 141 formed in the resistance change layer 140 and the columnar upper electrode formed by filling the groove 141 may be changed. For example, rounded or angled corners can be obtained.

도 12에 나타낸 바와 같이, 비트라인(120)들과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 워드라인(110)을 형성한다. 워드라인(110)에 적용할 수 있는 금속은 예를 들어 W, WSi, NiSi, CoSi 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 워드라인(110)은 절연층(180)에서 노출된 상부 전극(150)들과 전기적으로 연결된다. 도면 부호 190은 워드라인(110)들의 패터닝 후에 형성된 절연층이다.12, a plurality of word lines 110 arranged in a direction intersecting the bit lines 120 is formed. The metal applicable to the word line 110 may include, for example, W, WSi, NiSi, CoSi, etc., but is not limited thereto. The word line 110 is electrically connected to the upper electrodes 150 exposed from the insulating layer 180. Reference numeral 190 is an insulating layer formed after patterning of the word lines 110.

도 1은 위와 같은 위와 같은 과정을 통해 제조된 본 발명의 디바이스(100)에서 층간 절연막으로도 불리우는 절연층(160, 170, 180, 190)을 제외한 상태로 도시한 도면이다.1 is a view illustrating a state in which the insulating layers 160, 170, 180, and 190, also called interlayer insulating layers, are excluded from the device 100 of the present invention manufactured through the above-described process.

도 13은 본 발명의 일실시예의 저항 메모리 셀에서 기둥형 상부 전극의 하단 폭에 따른 전계 집중 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도면에서 (a) 내지 (c)는 본 발명에 채용된 상부 전극으로서 하단 폭이 각각 1nm, 3nm, 그리고 5nm이다. 도면에서 (d)는 평면형 상부 전극을 채용한 기존의 저항성 메모리 셀의 전계 집중 시뮬레이션 결과이다. 도 13에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 저항성 메모리 디바이스에 채용된 하단부로 갈수록 둘레가 작아지는 상부 전극(a, b, c)은 전계가 집중되고 있는 것을 보여주며, 반면에 (d)와 같은 기존의 평면형 상부 전극을 채용한 메모리 셀의 경우 전계 집중이 일어나지 않는 것을 보여준다.13 shows a simulation result of electric field concentration according to the bottom width of the columnar upper electrode in the resistance memory cell of the embodiment of the present invention. In the drawing (a) to (c) are the upper electrodes employed in the present invention, the bottom width is 1nm, 3nm, and 5nm, respectively. In the drawing, (d) is a result of electric field concentration simulation of a conventional resistive memory cell employing a planar upper electrode. As can be seen in FIG. 13, the upper electrodes (a, b, c) whose circumference becomes smaller toward the lower end employed in the resistive memory device of the present invention show that the electric field is concentrated, while (d) and In the case of a memory cell employing the same conventional planar upper electrode, it shows that electric field concentration does not occur.

이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.As described above, specific embodiments have been described in the detailed description of the present invention, but it is apparent to those skilled in the art that various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.

100: 저항 메모리 디바이스, 110: 워드라인, 120: 비트라인, 130: 셀렉터, 140: 저항변화층, 150: 상부 전극, 160, 170, 180, 190: 절연층, 141: 홈, 181: 홀100: resistance memory device, 110: word line, 120: bit line, 130: selector, 140: resistance change layer, 150: upper electrode, 160, 170, 180, 190: insulating layer, 141: groove, 181: hole

Claims (8)

저항 메모리 디바이스로서:
복수의 워드라인;
복수의 비트라인; 및
상기 복수의 워드라인과 상기 복수의 비트라인 사이에 배치되어 상기 복수의 워드라인 중의 하나와 상기 복수의 비트라인 중의 하나와 각각 전기적으로 연결된 복수의 저항 메모리 셀;을 포함하고,
상기 복수의 저항 메모리 셀 각각은 저항 변화층과 상기 저항 변화층을 워드라인과 전기적으로 연결하는 상부 전극을 포함하며,
상기 상부 전극은 상기 저항 변화층의 일부분에 접촉되는 기둥형이고,
상기 저항 변화층은 해당 상부 전극의 하단부가 삽입되는 홈을 제공하고, 상기 상부 전극은 하단부가 상기 저항 변화층의 홈에 삽입되는 저항 메모리 디바이스.
As a resistive memory device:
A plurality of word lines;
A plurality of bit lines; And
And a plurality of resistive memory cells disposed between the plurality of word lines and the plurality of bit lines and electrically connected to one of the plurality of word lines and one of the plurality of bit lines, respectively.
Each of the plurality of resistance memory cells includes a resistance change layer and an upper electrode electrically connecting the resistance change layer to a word line,
The upper electrode has a columnar shape in contact with a portion of the resistance change layer,
The resistive change layer provides a groove into which the lower end of the upper electrode is inserted, and the upper electrode is a resistive memory device into which the lower end is inserted into the groove of the resistive change layer.
청구항 1에 있어서,
상기 저항 변화층의 홈에 삽입된 상기 상부 전극의 하단부는 라운드진 형태를 갖는 저항 메모리 디바이스.
The method according to claim 1,
A lower end portion of the upper electrode inserted into the groove of the resistive change layer has a round shape.
청구항 1에 있어서,
상기 상부 전극은 아래방향으로 둘레가 작아지는 원뿔대 또는 각뿔대 형상을 가지는 것인 저항 메모리 디바이스.
The method according to claim 1,
The upper electrode is a resistive memory device having a conical or pyramidal shape with a smaller circumference in the downward direction.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 저항 메모리 셀 각각은 상기 저항 변화층의 하면에 연결된 셀렉터(selector)를 더 포함하는 것인 저항 메모리 디바이스.
The method according to claim 1,
Each of the plurality of resistive memory cells further includes a selector connected to a lower surface of the resistive change layer.
청구항 1에 있어서,
상기 저항 변화층의 각각은 상기 복수의 비트라인들의 길이방향으로 연장되어 인접하는 셀들간에 연결된 형태이거나, 각각의 셀마다 분리된 형태를 가지는 것인 저항 메모리 디바이스.
The method according to claim 1,
Each of the resistance changing layers extends in a length direction of the plurality of bit lines and is connected to adjacent cells or has a separate shape for each cell.
저항 메모리 디바이스 제조방법으로서:
(Ⅰ) 복수의 비트라인을 배열하여 형성하는 단계;
(Ⅱ) 상기 복수의 비트라인 각각의 상에 복수의 저항 메모리 셀을 형성하는 단계;
(Ⅲ) 상기 복수의 비트라인과 교차하는 방향으로 배열되어 상기 복수의 저항 메모리 셀 중의 정해진 메모리 셀들과 전기적으로 연결되는 복수의 워드라인을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 단계 (Ⅱ)는 상기 복수의 비트라인 각각 상에 서로 이격된 복수의 셀렉터와, 상기 복수의 셀렉터 상에 배치되는 복수의 저항 변화층과, 상기 복수의 저항 변화층 상에 배치되는 복수의 상부 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 상부 전극의 형성은 상기 복수의 저항 변화층 상에 해당 저항 변화층에 대응하는 적어도 하나의 홀을 제공하도록 복수의 홀을 가지는 절연층을 형성한 후 상기 홀 각각에 금속을 충진하는 것이고,
상기 복수의 홀은 상기 절연층을 식각하여 형성하고, 상기 식각에서 하위의 저항 변화층의 일부분이 제거되도록 오버 에치를 수행하는 것인 저항 메모리 디바이스 제조방법.
As a method for manufacturing a resistive memory device:
(I) arranging and forming a plurality of bit lines;
(II) forming a plurality of resistive memory cells on each of the plurality of bit lines;
(III) forming a plurality of word lines arranged in a direction crossing the plurality of bit lines to be electrically connected to predetermined memory cells of the plurality of resistive memory cells.
The step (II) includes a plurality of selectors spaced apart from each other on each of the plurality of bit lines, a plurality of resistance change layers disposed on the plurality of selectors, and a plurality of upper portions arranged on the plurality of resistance change layers. Forming an electrode,
The formation of the upper electrode is to form an insulating layer having a plurality of holes to provide at least one hole corresponding to the corresponding resistance change layer on the plurality of resistance change layers, and then fill each hole with metal.
The plurality of holes are formed by etching the insulating layer, and over etching is performed to remove a portion of the lower resistance change layer from the etching.
청구항 6에 있어서, 상기 단계 (Ⅱ)에서,
상기 복수의 홀은 상기 절연층을 건식각 또는 습식각하여 콘 형상으로 형성하는 것인 저항 메모리 디바이스 제조방법.
The method according to claim 6, in step (II),
The plurality of holes are dry memory or wet etching the insulating layer to form a cone shape.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20120004847A (en) * 2010-07-07 2012-01-13 주식회사 하이닉스반도체 Semiconductor device and method for fabrication the same
KR102465966B1 (en) * 2016-01-27 2022-11-10 삼성전자주식회사 Memory device and electronic apparatus comprising the same memory device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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