JP5074583B2 - 不揮発性記憶素子の製造方法、および不揮発性記憶装置の製造方法 - Google Patents
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Description
図1(a)は本発明の実施の形態に係る不揮発性記憶素子10の記憶部の要部の構成を模式的に示す斜視図であり、図1(b)は、図1(a)のI−I線に沿った断面を示す断面図である。
tm2<tce<tm2+tue2 (1)
の関係が成り立つよう、接続電極層の膜厚(tce)を決定すればよい。
図5(a)は本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性記憶素子20の記憶部の要部の構成を模式的に示す斜視図であり、図5(b)は図5(a)のII−II線に沿った断面を示す断面図である。
tm2<tce<tm2+tue2 (2)
の関係が成り立つよう、接続電極層の膜厚(tce)を決定すればよい。
2 抵抗変化層
3 下部電極層
4 接続電極層
10、20 不揮発性記憶素子
11 基板
12 ソースおよびドレイン層
13 ゲート層
14 第1の絶縁層
15 第1のコンタクト
16 第2のコンタクト
17 第3のコンタクト
18 配線
19 第2の絶縁層
23 マスク層
24 レジスト膜
100、200 不揮発性記憶装置
101 上部領域幅
102 下部領域幅
920 半導体基板
921a ソース領域
921b ドレイン領域
922 ゲート絶縁層
923 ゲート電極
924 層間絶縁膜
925 コンタクトプラグ
931 下部電極
932 抵抗体
933 上部電極
Claims (14)
- 導電性を有する接続電極層と、非貴金属の窒化物からなりかつ導電性を有する下部電極層と、前記下部電極層より上方に形成されかつ貴金属からなる上部電極層と、前記下部電極層と前記上部電極層との間に介在させ、前記下部電極層および前記上部電極層間に与えられる電気的信号に基づいて可逆的に抵抗値が変化する抵抗変化層とを備えた不揮発性記憶素子の製造方法において、
前記接続電極層、前記下部電極層、前記抵抗変化層、前記上部電極層、およびマスク層をこの順に堆積させる工程と、
前記マスク層をレジスト膜をマスクとして所定の形状に形成する工程と、
前記所定の形状に形成されたマスク層をマスクとして前記上部電極層、前記抵抗変化層、および前記下部電極層をエッチングで所定の形状に形成する3層エッチング工程と、
前記マスク層と、前記接続電極層の前記3層エッチング工程で露出された領域とを同時に除去する工程と
を含む不揮発性記憶素子の製造方法。 - 前記3層エッチング工程において、前記マスク層をマスクとして前記上部電極層、前記抵抗変化層、および前記下部電極層を1回のエッチングで所定の形状に形成する
ことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性記憶素子の製造方法。 - 前記マスク層の前記3層エッチング工程の時のエッチングレートは、少なくとも前記3層エッチング工程の時の前記レジスト膜のエッチングレートより小さい
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の不揮発性記憶素子の製造方法。 - 前記上部電極層はPtまたはIrからなり、前記下部電極層はTaNからなり、前記接続電極層はTiAlNからなる
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の不揮発性記憶素子の製造方法。 - 導電性を有する接続電極層と、前記接続電極層より上方に形成されかつ貴金属からなる上部電極層と、前記接続電極層と前記上部電極層との間に介在させ、前記接続電極層および前記上部電極層間に与えられる電気的信号に基づいて可逆的に抵抗値が変化する抵抗変化層とを備えた不揮発性記憶素子の製造方法において、
前記接続電極層、前記抵抗変化層、前記上部電極層、およびマスク層をこの順に堆積させる工程と、
前記マスク層をレジスト膜をマスクとして所定の形状に形成する工程と、
前記所定の形状に形成されたマスク層をマスクとして前記上部電極層、および前記抵抗変化層をエッチングで所定の形状に形成する2層エッチング工程と、
前記マスク層と前記接続電極層の前記2層エッチング工程で露出された領域とを同時に除去する工程と
を含む不揮発性記憶素子の製造方法。 - 前記2層エッチング工程において、
前記マスク層をマスクとして前記上部電極層、および前記抵抗変化層を1回のエッチングで所定の形状に形成する
ことを特徴とする請求項5に記載の不揮発性記憶素子の製造方法。 - 前記マスク層の前記2層エッチング工程の時のエッチングレートは、少なくとも前記2層エッチング工程の時の前記レジスト膜のエッチングレートより小さい
ことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の不揮発性記憶素子の製造方法。 - 前記上部電極層はPtまたはIrからなり、前記接続電極層はTiAlNからなる
ことを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の不揮発性記憶素子の製造方法。 - 前記接続電極層は前記マスク層と同一のエッチングレートを有する
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の不揮発性記憶素子の製造方法。 - 前記接続電極層は前記マスク層と同一の材料により構成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の不揮発性記憶素子の製造方法。 - 半導体基板と、前記半導体基板上に形成された、互いに交差するように配列された複数のワード線および複数のビット線、前記複数のワード線および複数のビット線の交点に対応してそれぞれ設けられた複数のトランジスタ、並びに前記複数のトランジスタに一対一で対応して設けられた複数の不揮発性記憶素子とを備え、
前記不揮発性記憶素子のそれぞれは、導電性を有する接続電極層と、非貴金属の窒化物からなりかつ導電性を有する下部電極層と、前記下部電極層より上方に形成されかつ貴金属からなる上部電極層と、前記下部電極層と前記上部電極層との間に介在させ、前記下部電極層および前記上部電極層間に与えられる電気的信号に基づいて可逆的に抵抗値が変化する抵抗変化層とを備えた不揮発性記憶装置の製造方法において、
前記接続電極層、前記下部電極層、前記抵抗変化層、前記上部電極層、およびマスク層をこの順に堆積させる工程と、
前記マスク層をレジスト膜をマスクとして所定の形状に形成する工程と、
前記所定の形状に形成されたマスク層をマスクとして前記上部電極層、前記抵抗変化層、および前記下部電極層をエッチングで所定の形状に形成する3層エッチング工程と、
前記マスク層と前記接続電極層の前記3層エッチング工程で露出された領域とを同時に除去する工程と、
前記接続電極層及び前記上部電極層と電気的に接続される前記トランジスタおよび半導体集積回路を前記基板に形成する工程と
を含む不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記3層エッチング工程において、前記マスク層をマスクとして前記上部電極層、前記抵抗変化層、および前記下部電極層を1回のエッチングで所定の形状に形成する
ことを特徴とする請求項11に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。 - 半導体基板と、前記半導体基板上に形成された、互いに交差するように配列された複数のワード線および複数のビット線、前記複数のワード線および複数のビット線の交点に対応してそれぞれ設けられた複数のトランジスタ、並びに前記複数のトランジスタに一対一で対応して設けられた複数の不揮発性記憶素子とを備え、
前記不揮発性記憶素子のそれぞれは、導電性を有する接続電極層と、前記接続電極層より上方に形成されかつ貴金属からなる上部電極層と、前記接続電極層と前記上部電極層との間に介在させ、前記接続電極層および前記上部電極間に与えられる電気的信号に基づいて可逆的に抵抗値が変化する抵抗変化層とを備えた不揮発性記憶装置の製造方法において、
前記接続電極層、前記抵抗変化層、前記上部電極層、およびマスク層をこの順に堆積させる工程と、
前記マスク層をレジスト膜をマスクとして所定の形状に形成する工程と、
前記所定の形状に形成されたマスク層をマスクとして前記上部電極層、および前記抵抗変化層をエッチングで所定の形状に形成する2層エッチング工程と、
前記マスク層と前記接続電極層の前記2層エッチング工程で露出された領域とを同時に除去する工程と、
前記接続電極層及び前記上部電極層と電気的に接続される前記トランジスタおよび半導体集積回路を前記基板に形成する工程と
を含む不揮発性記憶装置の製造方法。 - 前記2層エッチング工程において、前記マスク層をマスクとして前記上部電極層、および前記抵抗変化層を1回のエッチングで所定の形状に形成する
ことを特徴とする請求項13に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。
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