TW200933943A - Nonvolatile semiconductor storage device - Google Patents
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200933943 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於使用可變電阻元件 壯非揮發性半導體記憶 裝置。 【先前技術】 . 以往’作為電可重寫之非揮發性記憶體,將具有浮動閘 • @構造之記憶單元NAND連接或峨連接而構成記憶單元 P車列之快閃記憶體為眾所周知。又,作為具有非揮發性且 彳施行高速之隨機存取之記憶體,強電介質記憶體亦屬已 知。 另一方面,作為謀求記憶單元之進一步之微細化之技 術,有在5己憶單元使用可變電阻元件之電阻變化型記憶體 之提案。作為可變電阻元件,已知有藉由硫屬化合物之結 晶/非晶化之狀態變化而使電阻值變化之相變化記憶體元 件、利用穿隧磁阻效應之電阻變化之MRAM元件、以導電 g 性聚合物形成電阻元件之聚合物強介電性RAM(PFRAM)之 §己憶體元件、及藉由電氣脈衝施加而引起電阻變化之 RRAM元件等(專利文獻j)。 此電阻變化型記憶體可換成電晶體而藉由肖特基二極體 與電阻變化元件之串聯電路構成記憶單元,故具有積層容 易而可藉由3維構造化,謀求進一步之高積體化之優點(專 利文獻2)。 [專利文獻1]日本特開2006-344349號、段落0021 [專利文獻2]日本特開2005-522045號 135481.doc 200933943 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 然而,在上述以往之電阻變化型記憶體中,雖藉由從外 部供應之能量,使内部之電阻值變化,但在單元狀熊之安 定性及資料保持性方面,實際情況是仍未達實用階段之地 . 步。 - 本發明之目的在於提供一種使用新的可變電阻元件並提 冑單元狀態之κ性及資料保持性之非揮發性半導體記憶 裝置》 [解決問題之技術手段] 本發明之一態樣之非揮發性半導體記憶裝置之特徵在於 包含丄複數第!布線;複數第2布線,其係與此等複數第; 布線交又;記憶單元,其係包含可變電阻元件者,該可變 電阻元件係在前述第i及第2布線之交又部連接於兩布線 間,利用電阻值之變化記憶資訊;及保護膜,其係覆蓋前 ❹ 冑可變電阻元件之侧面’抑制在前述可變電阻元件側面之 陽離子移動。 本發明之另-態樣之非揮發性半導體記憶裝置之特徵在 於包含:複數第i布線;複數第2布線,其係與此等複數第 1布線交又;記憶單元,其係包含可變電阻元件者,該可 ,電阻凡件係在前述第1及第2布線之交又部連接於兩布線 彳用電阻值之變化記憶資訊;及保護膜,其係覆蓋前 述可變電阻元件之側面,抑制在前述可變電阻元件側面之 還原反應、氧化反應及陰離子移動之至少一者。 13 548 丨.doc 200933943 【實施方式】 [發明之效果] 依據本發明,可提供一種使用新的可變電阻元件並提高 單讀態之安定性及資料保持十生之非揮發性半導體記憶裝 置。 以下,參照圖式說明本發明之實施型態。 - [第1實施型態] [全體構成] 圖1係有關本發明第丨實施型態之非揮發性記憶體之方塊 圖。 此非揮發性s己憶體係包含將使用後述之ReRAM(可變電 阻元件)之記憶單元配置成矩陣狀之記憶單元陣列1。在鄰 接於°己憶單元陣列1之位元線BL·方向之位置設有控制記憶 單元陣列1之位元線BL,並施行記憶單元之資料拭除、對 °己隐單元寫入資料及由記憶單元讀出資料之行控制電路 © 2又,在鄰接於記憶單元陣列1之字元線WL·方向之位置 叹有選擇記憶單元陣列1之字元線WL·,並施加記憶單元之 資料拭除、對記憶單元寫入資料及由記憶單元讀出資料所 需之電壓之列控制電路3。 資料輸出入緩衝器4係經由I/O線連接於未圖示之外部之 施行寫入資料之接收、栻除命令之接收、讀出資料 w、位址資料及命令資料之接收。資料輸出入緩衝器 接收到之寫入資料送至行控制電路2,接收由行控制電 路2讀屮今 資料而輸出至外部。由外部供應至資料輸出入 135481.doc 200933943 緩衝器4之位址係經由位址暫存器5被送至行控制電路二及 列控制電路3。又,由主機被供應至資料輸出入緩衝器4之 命令被送至命令介面6。命令介面6係接收來自主機之外部 控制信號,判斷輸入至資料輸出入緩衝器4之資料為寫入 資料、或命令或位址。若為命令,則將其轉送至狀態機器 . 7作為接收命令信號。狀態機器7係用於施行此 冑全體之管理’受理來自主機之命令,施行讀出、寫;J ❹ #除、資料之輸出人管理等。又,外部之主機也可接收狀 態機器7所管理之狀態資訊,判斷動作結果。又,此狀態 資訊也可利用於寫入、栻除之控制。 脈衝產生器9被狀態機器7所控制。脈衝產生器9可藉由 此控制,輸出任意之電壓、任意之時點之脈衝。在此,所 形成之脈衝可轉送至行控制電路2及列控制電路3所選擇之 任意布線。 又,記憶單元陣列1以外之週邊電路元件可形成於形成 ❿ 在布線層之記憶單元陣列1之正下方之Si基板,藉此,也 可使此非揮發記憶體之晶片面積大致等於記憶單元陣列【 之面積。 [記憶單元陣列及其週邊電路] 圖2係s己憶單元陣列丨之一部分之立體圖,圖3係在圖2之 線刀斷而在箭號方向所見之1個記憶單元份之剖面圖。 平行地配設字元線WL0〜WL2作為複數條第i布線,與此 交又而平行地配設位元線BL0〜BL2作為複數條第2布線, 在此等各交又部,以被兩布線夾持方式配置記憶單元 135481.doc 200933943 MC。第1及第2布線以对熱’且電阻值低之材料為宜,例 如可使用 W、WSi、NiSi、CoSi等。 記憶單元MC如圖3所示,係由可變電阻元件vr與非歐 姆元件NO之串聯連接電路所構成。 作為可變電阻元件VR ’使用可藉由電壓施加而經由電 流、熱、化學能等使電阻值變化之元件,在上下配置有執 行作為障壁金屬及接著層之功能之電極ELI、EL2。作為 電極材料’可使用 Pt、Au、Ag、TiAIN、SrRuO、RU、 RuN、Ir、Co、Ti、TiN、TaN、LaNiO、A1、PtlrOx、
PtRhOx、Rh/TaAlN等。又’ 可可吏定向 均勾 金屬膜。再者,也可另行***緩衝層、障壁金屬層、接著 層等。 可變電阻元件VR係含有作為過渡元素之陽離子之複合 化合物’可使用藉由陽離子之移動而使電阻值變化者 (ReRAM)。 圖4及圖5係表示此可變電阻元件之例之圖。圖4所示之 可變電阻元件VR係在電極層11、13間配置記錄層12。記 錄層12係由至少具有2種陽離子元素之複合化合物所構 成。陽離子元素之至少1種係具有不被完全充滿電子之(1轨 道之過渡元素,且鄰接之陽離子元素間之最短距離為〇 32 nm以下。具體上,以化學式AxMyXz(A與Μ為互異之元素) 表示’例如係由具有尖晶石構造(ΑΜ2〇4)、鈦鐵礦構造 (ΑΜ〇3)、銅鐵礦構造(aM02)、LiMoN2構造(ΑΜΝ2)、黑鎢 礦構造(ΑΜ〇4)、橄欖石構造(AMO4)、荷蘭晶石構造 135481.doc 200933943 (AxM〇2)、短氧化礦構造(ΑχΜ02)、鈣鈦礦構造(am〇3)等 結晶構造之材料所構成。 在圖4之例中,八為211 ’ Μ為Μη,X為〇。記錄層12内之 小白圓表示擴散離子(Ζη),大白圓表示陰離子(〇),小黑圓 表不過渡元素離子(Μη)。記錄層12之初始狀態為高電阻狀 態,但使電極層11處於固定電位,將負電壓施加至電極層 13側時’記錄層12中之擴散離子之一部分會向電極層13側 移動,記錄層12中之擴散離子對陰離子會相對地減少❶向 電極層13侧移動之擴散離子會由電極層13接收到電子,而 析出作為金屬’故形成金屬層14。在記錄層12之内部,陰 離子過剩’結果使記錄層12内之過渡元素離子之價數上 升。藉此’記錄層12因載子之注入而具有電子傳導性,而 完成設定動作。關於再生’只要通以不使構成記錄層12之 材料發生電阻變化之程度之微小之電流值即可。為了將程 式狀態(低電阻狀態)復位成初始狀態(高電阻狀態),例如 只要對記錄層12通以大電流充分時間而施行焦耳加熱,以 促進記錄層12之氧化還原反應即可。又,藉由施加與設定 時相反方向之電場,也可施行復位動作。 圖5之例係以第1化合物層15a與第2化合物層15b形成夾 在電極層11、13之記錄層15。第1化合物層15a係以配置於 電極層11側之化學式AxMlyXlz表記。第2化合物層15b係 配置於電極層13側,具有可收容第1化合物層15a之陽離子 元素之空隙。 在圖5之例中’第1化合物層15a之A為Mg、Ml為Μη、 135481.doc 200933943 XI為Ο。在第2化合物層15b中,含有以黑圓表示之Ti作為 過渡元素離子。又,第1化合物層15a内之小白圓表示擴散 離子(Mg),大白圓表示陰離子(◦),二重圓表示過渡元素 離子(Μη)。又’第1化合物層15a與第2化合物層15b也可積 層成2層以上之複數層。 ' 在此可變電阻元件VR中,以第1化合物層15a為陽極 ' 側’第2化合物層1 5b為陰極側之方式,將電位供應至電極 層11、13,使記錄層15產生電位斜度時,第1化合物層i5a 内之擴散離子之一部分會在結晶中移動,進入陰極側之第 2化合物層15b内。在第2化合物層15b之結晶中,具有可收 容擴散離子之空隙部位,故由第i化合物層15a側移動來之 擴散離子可收容於此空隙部位。因此,第1化合物層153内 之過渡元素離子之價數上升,第2化合物層l5b内之過渡元 素離子之價數減少。若假設在初始狀態,第1及第2化合物 層15a、15b處於高電阻狀態,則由於第合物層i5a内之 ❷ 擴散離子之一部分在第2化合物層15b内移動,在第1及第2 化合物之結晶中會產生傳導載子,可使兩者均具有電導 性。又,為了將程式狀態(低電阻狀態)復位成拭除狀態(高 電阻狀態),與前例同樣地,只要對記錄層丨5通以大電流 充分時間而施行焦耳加熱,以促進記錄層15之氧化還原反 應即可。又,藉由施加與設定時相反方向之電場,也可施 行復位動作。 非歐姆元件NO例如如圖6所示,係由(勾肖特基二極體、 (b)PN接合二極體、⑷PIN二極體等各種二極體、 135481.doc •12· 200933943 (d) MIM(Metal-Insulator-Metal :金屬-絕緣體·金屬)構造、 (e) SIS構造(Silicon-Insulator-Silicon :石夕-絕緣體-石夕)等所 構成。在此,也可***形成障壁金屬層、接著層之電極 EL2、EL3。又,使用二極體之情形,在其特性上,可施 行單極性動作,又,在MIM構造、SIS構造等之情形,可 施行雙極性動作。又,非歐姆元件NO與可變電阻元件VR 之配置既可使上下與圖3相反,也可使非歐姆元件NO之極 性上下反轉。 又,如圖7所示,也可採用將上述記憶體構造積層複數 層之三維構造。圖8係表示圖7之ΙΙ-ΙΓ剖面之剖面圖。圖示 之例係由單元陣列層ΜΑ0〜MA3構成之4層構造之記憶單元 陣列,字元線WLOj被其上下之記憶單元MC0、MCI所共 有,位元線BLli被其上下之記憶單元MCI、MC2所共有, 字元線WLlj被其上下之記憶單元MC2、MC3所共有。又, 也可不採用此種布線/單元/布線/單元之重複,而如布線/ 單元/布線/層間絕緣膜/布線/單元/布線般,在單元陣列間 介隔有層間絕緣膜。 又,記憶單元陣列1也可分成幾個記憶單元群之MAT。 前述之行控制電路2及列控制電路3既可依照各MAT、各磁 區、或各單元陣列層MA設置,也可由此等所共有。又, 為削減面積,也可由複數位元線BL所共有。 圖9係含有一段上述之記憶體構造之非揮發記憶體之剖 面圖。又,在本例中,以第1布線為位元線BL,第2布線為 字元線WL加以說明,與圖2所說明之位元線BL及字元線 135481.doc -13- 200933943 WL之關係相反,但與本發明之本質無關。在形成井22之 矽基板21上,形成有構成週邊電路之電晶體之雜質擴散層 23及閘極電極24 〇在其上沈積第1層間絕緣臈25。在此第! 層間絕緣膜25上,適宜地形成到達矽基板21之表面之通路 26。在第1層間絕緣膜25上,例如以w等低電阻金屬形成 • 構成記憶單元陣列之第1布線之位元線BL之第1金屬27。在 - 此第1金屬27之上層’形成障壁金屬28。又,也可在此第i ❹ 金屬27之下層形成障壁金屬。此等障壁金屬可藉由丁丨及
TiN之雙方或一方形成。在障壁金屬28之上方形成有二極 體等非歐姆元件29。此非歐姆元件29上,依序形成有第i 電極30、可變電阻元件31及第2電極32。藉此,將障壁金 屬28至第2電極32構成作為記憶單元MC。又,既可在第i 電極30之下部及第2電極32之上部***障壁金屬,也可在 上部電極3 0之下側及下部電極之上側***障壁金屬、接著 層等。在此’記憶單元MC之側面被作為離子移動抑制膜 〇 之保護膜33所覆蓋,鄰接之記憶單元MC與記憶單元MC之 間被第2層間絕緣膜34及第3層間絕緣膜35所填埋(但第2層 , 間絕緣膜34在圖9中未圖示)。另外,在記憶單元陣列之各 δ己憶單tgMC上,形成有構成向與位元線BL正交之方向延 ' 伸之第2布線之字元線WL之第2金屬36。在其上,形成第4 層間絕緣臈37及金屬布線層38,形成可變電阻記憶體之非 揮發記憶體。又,為了實現多層構造,只要將障壁金屬28 至第2電極32之積層與記憶單元MC間之保護膜33及第2、 第3間絕緣臈34、35之形成重複必要之層數份即可。 135481.doc 200933943 圖10A〜圖l〇C係表示上述之非揮發記憶體之程序流程。 在石夕基板21上,首先執行用於形成構成必要之週邊電路之 電晶體等之FEOL(Front End Of Line:線前段)程序(S1),在 其上沈積第1層間絕緣膜25(S2)。又,通路26也可預先在 此作成。 接著’形成第1金屬27以後之上層部。
❹ 圖11〜圖17係依照製程順序表示上層部之形成製程之立 體圖。一面適宜地參照此等圖η〜圖17,一面說明上層部 之形成程序。 如上所述,形成第1層間絕緣膜25及通路26後,依序在 其上執行作為記憶單元陣列之第1金屬27之層27a之沈積 (S3)、作為障壁金屬28之層28a之形成(S4)、作為非歐姆元 件29之層29a之沈積(S5)、作為第1電極30之層30a之沈積 (S6)、作為可變電阻元件31之層31a之沈積(S7)、及作為第 2電極32之層3 2a之沈積(S 8)。藉由以上之製程,形成圖丄丄 所示之上層部之積層構造。 在此,作為可變電阻元件31之層31a,可列舉如NiO、 TiO、WO之2元系金屬氧化膜、如z nmnO、MgMnO之3元 系金屬氧化膜等’ 2元系金屬氧化膜之情形,氧化時, Rset(Set時之電阻)會增加,還原時,Rset會減少。故將此 金屬氧化膜氧化、還原時’可謀求Rset之最適化。又,氡 化可變電阻元件材料之侧壁時,可避免進一步之氧化,獲 得安定之Rset。又,預先氧化側壁時,可使電阻變化元件 之電阻值難以變化’且具有資料保持性(Data Retenti〇n)之 135481.doc •15· 200933943 改善效果。 因此’如圖10B所示’在作為可變電阻元件31之層31&之 沈積製程(S7)中,可藉由變更温度、環境氣體,以施行 Rset之變更。又,在作為第2電極32之層32a之沈積製程 (S 8)之後’藉由在Ar環境氣體中等施行後退火(S11),呈現 ' 可施行還原之效果,而可施行Rset之調整。又,也有結晶 - 化等之膜質改善效果。此時之溫度、環境氣體等可加以變 更。其後,如圖12所示’為了形成沿著位元線bl之溝41而 施行積層體之分離,以最小間距之L/s施行第1蝕刻加工 (S12)。藉此’可露出可變電阻元件31之面臨溝41之側 面’故施行第1氧化膜形成作為保護膜33(S13)。在此,施 行 ISSG(In-Situ Steam Generation ;自然蒸氣產生)、 RTA(Rapid Thermal Annealing :快速加熱退火)、ΗΤ〇 ; (High Temperature Oxide:高溫氧化)等之氧化,溫度可改 變。藉此’形成如圖13之氧化膜所構成之保護膜33a。 φ 其次’在保護膜3 3 a所包覆之溝41中埋入第2層間絕緣膜 34(S 14)。此第2層間絕緣膜34之材料以絕緣性佳,低電 容,埋入特性良好者為合適。接著,施行利用CMp等之平 坦化處理,施行多餘之第2層間絕緣膜34及保護膜33a之除 去、與上部之第2電極32之露出(S 14)。此平坦化處理後之 剖面圖如圖14所示。此時,使用硬罩之情形,有必要施行 其蝕刻等。 其次,在CMP後之平坦化部積層作為第2金屬%之鎢等 之層36a(S16)。此製程後之狀態如圖15所示。 135481.doc -16- 200933943 其後,利用與第1蝕刻加工(s 12)交差之方向之L/S施行 第2触刻加工(S 17)。藉此,如圖1 6所示,形成沿著與位元 線BL正交之字元線wL之溝42,同時,在位元線bl與字元 線WL·之交又點自我匹配地形成分離成柱狀之記憶單元 MC °藉此’露出可變電阻元件3丨之面臨溝42之側面,故 • 施行第2氧化膜形成作為保護膜33(S18)。接著,施行第3 _ 層間絕緣膜之埋入(S19)與第3層間絕緣膜之平坦化(S2〇), 而可形成如圖17所示之交叉點型之記憶體陣列層。 〇 如此’藉由純質膜之重疊施行互相正交之L/S之2次圖案 化時’即可自我匹配地形成無偏離交又點型之單元部。 又’藉由重複形成以上之積層構造,可形成多層型之交 又點型之記憶單元陣列(S21)。此時,由障壁金屬28之沈 積(S4)開始重複時’可實現在上層與下層相鄰之記憶單元 陣列之布線之共有化之記憶單元陣列,又,由第1層間絕 緣膜25之形成(S2)開始重複時,可實現在上層與下層相鄰 φ 之記憶單元陣列之布線之不共有化之記憶單元陣列。 其後’藉由形成金屬布線層38之形成(S22),形成本實 施型態之非揮發性半導體記憶裝置。 在本實施型態中’作為離子移動抑制膜之保護膜33係氧 化膜,具體上,可列舉鉻(Cr)、鎢(W)、釩(V)、鈮(Nb)、 钽(Ta)、鈦(Ti)、锆(Zr)、鈐(Hf)、銃(Sc)、釔(Y)、处 (Tr)、猛(Μη)、鐵(Fe)、釕(ru)、锇(〇s)、鈷(c〇)、鎳 (Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鋁(A1)、鎵(Ga)、銦 (In)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、祕(Bi)或 135481.doc •17- 200933943 由鑭(La)至镥(Lu)之所謂稀土類元素等之氧化物。又,氧 化銘(Al2〇3)、氧化銅(CuO)、氧化矽(Si〇2)也可形成。 又,作為複合材料’例如,除了鈦酸鋇(BaTi03)、鈦酸 錄(SrTi〇3)、以外’下列材料也可形成薄膜,故可使用作 為保護膜:鈦酸鈣(CaTi〇3)、鈮酸鉀(KNb03)、鉍酸化鐵 (BiFe03)、鈮酸鋰(LiNb03)、釩酸鈉(Na3V04)、釩酸鐵 (FeV03)、鈦酸釩(TiV03)、鉻酸釩(CrV03)、釩酸鎳 (NiV03)、釩酸鎂(MgV03)、釩酸鈣(CaV03)、釩酸鑭 (LaV03)、鉬酸釩(VMo05)、鉬酸釩(V2Mo08)、釩酸鋰 (LiV205)、矽酸鎂(Mg2Si04)、矽酸鎂(MgSi03)、鈦酸锆 (ZrTi04)、鈦酸勰(SrTi03)、鎂酸鉛(PbMg03)、鈮酸鉛 (PbNb03)、硼酸鋇(BaB204)、鉻酸鑭(LaCr03)、鈦酸鋰 (LiTi204)、銅酸鑭(LaCu04)、鈦酸鋅(ZnTi03)、鎢酸鈣 (CaW04)等。 其中’例如下列材料絕緣性極高,故可適合使用作為保 護膜:氧化鋁(Al2〇3)、氧化矽(Si02)、鈦酸鋇(BaTi03)、 鈦酸锶(SrTi03)、鈦酸鈣(CaTi03)、鈮酸鉀(KNb03)、鉍酸 化鐵(BiFe03)、鈮酸鋰(LiNb03)、釩酸鈉(Na3V04)、矽酸 鎂(MgSi03)、鈦酸锆(ZrTi04)、鈦酸锶(SrTi03)、硼酸鋇 (BaB204)、鈦酸鋅(ZnTi03)等。 又,釩酸鐵(FeV03)、鉻酸釩(CrV03)、釩酸鑭 (LaV03)、鉬酸釩(V2Mo08)、鎂酸鉛(PbMg03)、鉻酸鑭 (LaCr03)、鎢酸鈣(CaW04)等之絕緣性也較為良好。 如上所述,藉由對2元系金屬氧化膜,施行氧化、還 135481.doc 200933943 原’進一步施行保護膜之薄膜形成,可施行仏“之最適 化’可減少金屬氧化膜之側壁漏電流,且也可施行對資料 保持性(Data Retention)之改善。 [第2實施型態] 在上述第1實施型態中’說明有關2元系金屬氧化膜之可 . 變電阻元件’但在本實施型態t,則說明有關使用3元系 - 以上之金屬氧化膜構成之可變電阻元件之例。考慮在如
ZnMn〇、MgMnO之3元系以上之金屬氧化膜中,過度氧化 時,Ο會增加,Rset會上升。又’過度還原時,〇會消失, Rset也會上升之情形。又,改變其他金屬離子之量時, Rset會變化。此係由於最終成為傳導體或絕緣體因金屬離 子與氧離子以何種方式結合而異之故。如此,在3元系以 上之金屬氧化膜中,需要〇離子與金屬離子之最適化與其 組成不變之作為離子移動抑制膜之保護膜。 在本實施型態中,與第丨實施型態同樣地,在執行圖1〇A ❹ 之步驟^至%之程序流程後,在作為可變電阻元件之層之 沈積(S7)中,可藉由變更溫度、環境氣體,改變複數金屬 離子與氧離子之組成量,並變更以^。又,在作為可變電 阻元件之層之沈積製程工程(S7)或作為第2電極之層之沈 ' 積(S8)後,藉由在心環境氣體十等施行圖10B之後退火
後’施行第1钮刻加工(S12),可 故在此與第1實施型態同樣地施 (S11)’可獲得與施行還原同·. „ 整。又,也有結晶化等之膜 境氣體等可加以變更。其後,施行第^ 露出可變電阻元件材料, 135481.doc -19· 200933943 行第1氧化膜形成(S13)。在此,施行ISSG、RTA、HTO等 之氧化。 在本實施型態中’作為離子移動抑制膜之保護膜33係氧 化膜,具體上’可列舉鉻(Cr)、鎢(W)、釩(V)、鈮(Nb)、 鈕(Ta)、鈦(Ti)、鍅(Zr)、铪(Hf)、銃(Sc)、纪(Y)、钍 (Tr)、錳(Μη)、鐵(Fe)、釕(Ru)、锇(Os)、鈷(Co)、鎳 (Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、銘(A1)、鎵(Ga)、銦 (In)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、絲(Bi)或 由鑭(La)至镥(Lu)之所謂稀土類元素等之氧化物。又,氧 化鋁(Ah〇3)、氧化銅(CuO)、氧化矽(Si02)也可形成》 又,作為複合材料,例如,除了鈦酸鋇(BaTi03)、鈦酸 錄(SrTi〇3)、以外,下列材料也可形成薄膜,故可使用作 為保護膜:鈦酸鈣(CaTi03)、鈮酸鉀(KNb03)、鉍酸化鐵 (BiFe03)、妮酸裡(LiNb03)、訊酸納(Na3V〇4)、飢酸鐵 (FeV03)、鈦酸釩(TiV03)、鉻酸釩(CrV03)、釩酸鎳 (NiV03)、釩酸鎂(MgV03)、釩酸鈣(CaV03)、釩酸鑭 (LaV〇3)、翻酸飢(VM0O5)、翻酸訊(V2M0O8)、飢酸鐘 (LiV205)、矽酸鎂(Mg2Si04)、矽酸鎂(MgSi03)、鈦酸锆 (ZrTi04)、鈦酸锶(SrTi03)、鎂酸鉛(PbMg03)、鈮酸鉛 (PbNb03)、硼酸鋇(BaB204)、鉻酸鑭(LaCr03)、鈦酸鋰 (LiTi204)、銅酸鑭(LaCu04)、鈦酸鋅(ZnTi03)、鎢酸鈣 (CaW04)等。 其中,例如下列材料絕緣性極高,故可適合使用作為保 護膜:氧化鋁(Al2〇3)、氧化矽(Si02)、鈦酸鋇(BaTi〇3)、 I35481.doc -20· 200933943 鈦酸锶(SrTi03)、鈦酸鈣(CaTi03)、鈮酸鉀(KNb03)、鉍酸 化鐵(BiFe03)、鈮酸鋰(LiNb03)、釩酸鈉(Na3V04)、矽酸 鎂(MgSi03)、鈦酸锆(ZrTi04)、鈦酸勰(SrTi05)、硼酸鋇 (BaB204)、鈦酸鋅(ZnTi03)等。 又’釩酸鐵(FeV03)、鉻酸釩(CrV03)、釩酸鑭 . (LaV03)、鉬酸釩(ν2Μο08)、鎂酸鉛(PbMg03)、鉻酸鑭 • (LaCrCh)、鎢酸鈣(CaW04)等之絕緣性也較為良好。 如上所述,藉由對3元系以上之金屬氧化膜,施行氧 化、還原,進一步施行保護膜之薄膜形成,可施行Rset之 最適化,可減少金屬氧化膜之側壁漏電流,且也可施行對 資料保持性(Data Retention)之改善。 [第3實施型態] 在上述第1實施型態中,使用氧化膜作為離子移動抑制 膜之保護膜33 ’但在第3實施型態中,使用氮化膜作為2系 金屬氧化膜33。將可變電阻元件之側壁氮化時,可避免進 φ 一步之金屬氧化膜之氧化,獲得安定之Rset。又,預先氮 化侧壁時,可使電阻變化元件之電阻值難以變化,且可施 行對Data Retention(資料保持性)之改善0 此時之程序流程如圖18 A及圖18B所示。異於圖ιοΒ及圖 ' 1〇C之點係在於:在第1蝕刻加工(S12)之後,***形成第i 氮化膜以取代形成第丨氧化膜(S13)之製程(S31)之點及 在第2蝕刻加工(S17)之後,***形成第2氮化膜以取代形 成第2氧化臈(S18)之製程(S32)之點。 在本實施型態中,作為離子移動抑制膜之保護膜33係氧 135481.doc •21 - 200933943 化膜,具體上,也可適用氮化鈦(TiN)、氮化鎵(GaN)、氮 化銦(InN)、氮化鋁(A1N)、氮化硼(BN)、氮化矽(Si3N4)、 氮化鎂(MgN)、氮化鉬(MoN)、氮化鈣(CaN)、氮化鈮 (NbN)、氮化组(TaN)、氮化飢(VN)、氮化鋅(ΖηΝ)、氮化 锆(ZrN)、氮化鐵(FeN)、氮化銅(CuN)、氮化鋇(BaN)、氮 化鑭(LaN)、氮化鉻(CrN)、氮化釔(YN)、氮化鋰(LiN)及 此等之複合氮化物等。此外,可適用鋇賽隆(BaSiAlON)、 鈣賽隆(CaSiAlON)、鈽賽隆(CeSiAlON)、鋰賽隆 (LiSiAlON)、鎂賽隆(MgSiAlON)、釩賽隆(ScSiAlON)、釔 賽隆(YSiAlON)、铒赛隆(ErSiAlON)、鉉賽隆(NdSiAlON) 等之ΙΑ、IIA、IIIB族之賽隆或多元賽隆等之氧氮化物。 又,也可適用氮化矽酸鑭(LaSiON)、氮化矽酸鑭銪 (LaEuSi202N3)、氧氮化矽(SiON3)等。 其中,例如下列材料絕緣性極高,故可適合使用作為保 護膜:氮化鎵(GaN)、氮化銦(InN)、氮化鋁(A1N)、氮化硼 (BN)、氮化石夕(Si3N4)、氮化鎮(MgN)、氮化爛(LaN)、氮化 鉻(CrN)、氮化釔(YN)、鋇賽隆(BaSiAlON)、氮化矽酸鑭 (LaSiON)、氮化矽酸鑭銪(LaEuSi202N3)、氧氮化矽 (SiON3)等。 又,氮化鉬(MoN)、氮化鈣(CaN)、氮化鈮(NbN)、氮化 釩(VN)、氮化鋅(ΖηΝ)、氮化锆(ZrN)、氮化鐵(FeN)、氮 化銅(CuN)、氮化鋇(BaN)、氮化鋰(LiN)等也顯示良好之 絕緣性能。 如上所述,藉由對2元系金屬氧化膜,施行氮化膜之薄 135481.doc •22- 200933943 膜化形成作為保護膜時’可施行Rset之最適化,可減少金 屬氧化膜之側壁漏電流,且也可施行對資料保持性(Data Retention)之改善《又,因氮化膜為可阻絕氫之材料故 也具有防止還原之效果。 [第4實施型態] - 在上述第3實施型態中,說明有關2元系金屬氧化膜之可 . 變電阻70件,但在本實施型態中,則說明有關使用3元系 鬱 以上之金屬氧化膜構成之可變電阻元件之例。考慮在如z nmn〇、MgMn0之3元系以上之金屬氧化臈中,過度氧化 時,Ο會增加,Rset會上升。又,過度還原時,〇會消失, Rset也會上升之情形,又,改變其他金屬離子之量時, Rset會變化。此係由於最終成為傳導體或絕緣體因金屬離 子與氧離子以何種方式結合而異之故。如此,在3元系以 上之金屬氧化膜中,需要〇離子與金屬離子之最適化與其 組成不變之作為離子移動抑制膜之保護膜。
❹ 在本實施型態中,與第3實施型態同樣地,在執行圖1〇A 之步驟S1至S6之程序流程後,在作為可變電阻元件之層之 沈積製程(S7)中’可藉由變更溫度、環境氣體,改變複數 金屬離子與氧離子之組成量,並變更Rset。又,在作為可 變電阻疋件之層之沈積(S7)或作為第2電極之層之沈積(S8) 後,藉由在Ar環境氣體中等施行圖18A之後退火(su),可 獲付與施行還原同等之效果,而可施行Rset之調整。又, 也有結晶化等之膜質改善效果。此時之溫度、環境氣體等 可加以變更。其後,施行第1蝕刻加工(S12),可露出可變 135481.doc •23- 200933943 電阻元件材料,故在此與第3實施型態同樣地施行第1氧化 膜形成(S13)。 在本實施型態中,作為離子移動抑制膜之保護膜33係氮 化膜,具體上,也可適用氮化鈦(TiN)、氮化鎵(GaN)、氮 化銦(InN)、氮化鋁(A1N)、氮化硼(BN)、氮化矽(Si3N4)、 氮化鎂(MgN)、氮化鉬(MoN)、氮化鈣(CaN)、氮化鈮 (NbN)、氮化组(TaN)、氮化飢(VN)、氮化鋅(ΖηΝ)、氮化 锆(ZrN)、氮化鐵(FeN)、氮化銅(CuN)、氮化鋇(BaN)、氮 化鑭(LaN)、氮化鉻(CrN)、氮化釔(YN)、氮化鋰(LiN)及 此等之複合氮化物等。此外,可適用鋇賽隆(BaSiAlON)、 鈣賽隆(CaSiAlON)、鈽賽隆(CeSiAlON)、鋰賽隆 (LiSiAlON)、鎂賽隆(MgSiAlON)、銃賽隆(ScSiAlON)、釔 赛隆(YSiAlON)、铒賽隆(ErSiAlON)、鉉賽隆(NdSiAlON) 等之IA、IIA、IIIB族之賽隆或多元賽隆等之氧氮化物。 又,也可適用氮化矽酸鑭(LaSiON)、氮化矽酸鑭銪 (LaEuSi202N3)、氧氮化矽(SiON3)等。 其中,例如下列材料絕緣性極高,故可適合使用作為保 護膜:氮化鎵(GaN)、氮化銦(InN)、氮化鋁(A1N)、氮化硼 (BN)、氮化石夕(Si3N4)、氮化鎮(MgN)、氮化鋼(LaN)、氮化 鉻(CrN)、氮化釔(YN)、鋇賽隆(BaSiAlON)、氮化矽酸鑭 (LaSiON)、氮化矽酸鑭銪(LaEuSi202N3)、氧氮化矽 (SiON3)等。 又,氮化鉬(MoN)、氮化鈣(CaN)、氮化鈮(NbN)、氮化 釩(VN)、氮化鋅(ΖηΝ)、氮化鍅(ZrN)、氮化鐵(FeN)、氮 135481.doc •24- 200933943 化銅(CuN)、氮化鋇(BaN)、氮化鋰(LiN)等也顯示良好之 絕緣性能。 如上所述,藉由對3元系以上之金屬氧化膜,施行氮化 膜之薄膜化形成時,可施行Rset之最適化,可減少金屬氧 化膜之側壁漏電流’且也可施行對資料保持性⑴灿 * Retention)之改善。又,因氮化膜為可阻絕氫之材料,故 . 也具有防止還原之效果。 [第5實施型態] 在上述各實施型態中,藉由氧化膜或氮化膜之單一薄膜 形成保護膜作為離子移動抑制膜,但也可藉由複數薄膜而 以多層構造形成保護膜。圖19係表示藉由保護膜33、43之 2層構造形成之例。如此,例如,如〇N或N〇或〇n〇、 ONONO等一般,藉由形成複數薄膜,可更良好地形成作 為保護膜。藉此,在薄膜内施行帶製程時,可防止來自外 部之電子之進入等,並可謀求金屬氧化膜之進一步之安定 ❿ 化。如此,對2元系或3元系以上之金屬氧化膜,作為保護 膜施行複數之薄膜化形成時,可施行以“之最適化,可減 >金屬氧化膜之側壁漏電流,且也可施行對資料保持性 (Data Retention)之改善。 • [第6實施型態] 在上述第1〜第5實施型態中,雖藉由氧化或氮化形成作 為離子移動抑制膜之保護膜33,但在2元系及3元系以上之 任何金屬氧化臈中’也可藉由沈積程序形成保護膜。此時 之程序流程如圖20A及圖細所示。與其他實施型態同樣 135481.doc •25- 200933943 地’在執行可變電阻元件之後退火(S11)之後,施行第1蝕 刻加工(S12),藉此,可露出可變電阻元件材料,故在此 施行第1保護膜沈積(S41)。 溫度可改變。藉此,可施行如圖13之作為保護膜之層 33a之沈積(S41)。又,如圖20B所示,在第2蝕刻加工(S17) • 之後’也可利用與上述同樣之程序施行第2保護膜之沈積 (S42)。 ©在此,作為氧化膜(Si02)、氮化膜、SiN、SiON、Al2〇3 及低介電常數絕緣膜,也可使用Si〇F.(氧化矽中添加氟 者)、SiOC(氧化矽申添加碳者)、有機聚合物系之材料 等。另外’也可沈積鉻(Cr)、鎢(W)、釩(V)、鈮(Nb)、钽 (Ta)、鈦(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、銃(Sc)、釔(Y)、钍(Tr)、 猛(Μη)、鐵(Fe)、釕(Ru)、餓(Os)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅 (Cu)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鋁(A1)、鎵(Ga)、銦(In)、矽 (Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、鉍(Bi)或由鑭 Q (La)至縳(Lu)之所謂稀土類元素等之氧化物。又,也可沈 積氧化鋁(Al2〇3)、氧化銅(CuO)、氧化矽(8丨〇2)等。 又’作為複合氧化物,例如,除了鈦酸鋇(BaTi03)、鈦 酸锶(SrTi〇3)以外’也可沈積鈦酸鈣(CaTi〇3)、鈮酸鉀 ' (KNb〇3)、鉍酸化鐵(BiFe03)、鈮酸鋰(LiNb03)、釩酸鈉 (Na3V04)、釩酸鐵(FeV03)、鈦酸釩(Ήν〇3)、鉻酸釩 (CrV03)、釩酸鎳(NiV03)、釩酸鎂(MgV03)、釩酸鈣 (CaV03)、飢酸爛(LaV03)、鉬酸釩(vm〇05)、鉬酸釩 (V2Mo08)、釩酸鋰(LiV205)、矽酸鎂(Mg2Si〇4)、矽酸鎂 135481.doc •26- 200933943 (MgSi03)、欽酸錯(ZrTi04)、鈦酸錄(SrTi〇3)、鎂酸錯 (PbMg03)、鈮酸鉛(PbNb03)、硼酸鋇(BaB2〇4)、鉻酸鑭 (LaCr03)、鈦酸鋰(LiTi204)、銅酸鑭(LaCu04)、鈦酸鋅 (ZnTi03)、鎢酸鈣(CaW04)等。 又’作為沈積之氮化膜’也可適用氮化鈦(TiN)、氮化 鎵(GaN)、氮化銦(InN)、氣化銘(A1N)、氮化蝴(BN)、氮 化矽(Si3N4)、氮化鎂(MgN)、氮化翻(m〇N)、氮化妈 (CaN)、氮化錕(NbN)、氮化钽(TaN)、氮化飢(VN)、氮化 鋅(ΖηΝ)、氮化錯(ZrN)、氮化鐵(FeN)、氮化銅(CuN)、氮 化鋇(BaN)、氮化網(LaN)、氮化鉻(CrN)、氮化紀(YN)、 氮化鋰(LiN)及此等之複合氮化物等。此外,可適用鋇賽 隆(BaSiAlON)、鈣赛隆(CaSiAlON)、鈽赛隆(CeSiAlON)、 鋰賽隆(LiSiAlON)、鎂賽隆(MgSiAlON)、釩賽隆 (ScSiAlON)、釔赛隆(YSiAlON)、铒赛隆(ErSiAlON)、鈦 賽隆(NdSiAlON)等之ΙΑ、IIA、IIIB族之赛隆或多元賽隆 等之氧氮化物。又,也可適用氮化矽酸鑭(LaSiON)、氮化 矽酸鑭銪(LaEuSi202N3)、氧氮化矽(SiON3)等。 又,作為形成薄而均勻之氧化膜或氮化膜作為第1及第2 保護膜之方法,例如,可利用ALD(Atomic Layer Deposition :原子層沈積法)。如上所述,對2元系、3元系 以上之任何金屬氧化膜中,施行保護膜之沈積時,也可施 行Rset之最適化,可減少金屬氧化膜之側壁漏電流,且也 可施行對資料保持性(Data Retention)之改善。又’因使用 氮化膜作為保護膜之情形,氮化膜為可阻絕氫之材料,故 135481.doc -27- 200933943 也具有防止還原之效果。 [第7實施型態] 在以上之實施型態中,形成或沈積氧化膜或氮化膜作為 保護膜’但在本實施型態中,使用含有共有鍵之材料作為 保護膜。藉由此材料’在2元系、3元系以上之任何金屬氧 化膜中,也可施行保護膜之形成。即,保護膜之任務在於 防止氧離子之進出、及其他金屬離子之進出。也就是說,
只要形成使離子難以移動之膜即可。使用具有共有鍵之材 料作為此時之保護膜時,可藉由共有鍵合,使保護膜本身 之劣化消失,可使離子之移動路徑消失,可消除金屬氧化 膜之劣化。作為此種保護膜,例如,可使用Si〇2及金剛 石、碳、DLC(Diamond Like Carbon :類鑽石碳臈)等。 如上所述,對2元系、3元系以上之任何金屬氧化膜,施 行共有鍵之保護膜之沈積時,也可施行Rset之最適化可 減少金屬氧化膜之侧壁漏電流,且也可施行對資料保持性 (Data Retention)之改善。 [第8實施型態] 在以上之實施型態中,形成或沈積氧化膜或氮化膜,或 使用具有共有鍵之材料作為保護膜。但在本實施型態中, 使用離子之價數較高之材料。藉由此材料,在2元系、3元 系以上之任何金屬氧化膜中,也可施行保護膜之形成。 即’保護膜之任務在於防止氧離子之Μ、及其他金屬離 子之進出。也就是說’只要形成使離子難以移動之膜即 可。使用離子之價數較高之材料作為此時之保護臈時,由 J35481.doc -28- 200933943 於離子之價數較高’可使保護膜本身難以移動,使離子之 移動路徑消失’可防止金屬氧化膜之離子之移動,並可消 除劣化。作為此種保護膜,例如,可使用Al2〇3及A1N等。 如上所述,對2元系、3元系以上之任何金屬氧化膜,施 行離子之價數較高之保護膜之沈積時,也可施行Rset之最 • 適化’可減少金屬氧化膜之侧壁漏電流,且也可施行對資 料保持性(Data Retention)之改善。 [第9實施型態] ❹ 在以上之實施型態中’係在第1及第2蝕刻所形成可變電 阻元件之侧面部形成作為保護膜之薄膜後,以第2及第3層 間絕緣膜34、3 5填埋構41、42間,但也可使此第2及第3層 間絕緣膜34、35本身執行作為金屬氧化膜之保護膜之功 能。 在本實施型態中,可藉由適宜地變更材料、成膜方法、 成膜溫度、環境氣體等,而施行任意膜之形成。 ❹ 作為保護膜’例如使用氧化膜(Si02)、氮化膜、SiN、
Si.ON、Ah〇3等時’作為低介電常數絕緣膜,也可使用 SiOF(氧化矽中添加氟者)、si0C(氧化矽中添加碳者)、有 機聚合物系之材料等。另外,也可列舉鉻(Cr)、鎢(W)、 釩(V)、鈮(Nb)、鈕(Ta)、鈦(Ti)、锆(Zr)、給(Hf)、釩 (Sc)、釔(γ)、鉦(Tr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、釕(Ru)、蛾 (Os)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鋁 (A1)、鎵(Ga)、銦(ιη)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(pb)、 録(Sb)、M(Bi)或由鑭(La)至镥(Lu)之所謂稀土類元素等之 135481.doc -29- 200933943 氧化物。又,也可形成氧化鋁(Al2〇3)、氧化銅(CuO)、氧 化矽(Si〇2)等。 又,作為複合氧化物,例如,除了鈦酸鋇(BaTi03)、鈦 酸锶(SrTi03)以外,也可形成鈦酸鈣(CaTi03)、鈮酸鉀 (KNb03)、鉍酸化鐵(BiFe03)、鈮酸鋰(LiNb03)、釩酸鈉 (Na3V04)、釩酸鐵(FeV03)、鈦酸釩(TiV03)、鉻酸釩 (CrV03)、釩酸鎳(NiV03)、釩酸鎂(MgV03)、釩酸鈣 (CaV03)、釩酸鑭(LaV03)、鉬酸釩(VMo05)、鉬酸釩 (V2Mo08)、釩酸鋰(LiV205)、矽酸鎂(Mg2Si04)、矽酸鎂 (MgSi03)、鈦酸锆(ZrTi04)、鈦酸锶(SrTi03)、鎂酸鉛 (PbMg03)、鈮酸鉛(PbNb03)、硼酸鋇(BaB204)、鉻酸鑭 (LaCr03)、鈦酸鋰(LiTi204)、銅酸鑭(LaCu04)、鈦酸鋅 (ZnTi03)、鎢酸鈣(CaW04)等。 又,在此,也可適用TiN、氮化鎵(GaN)、氮化銦 (InN)、氮化銘(A1N)、氮化蝴(BN)、氮化石夕(Si3N4)、氮化 鎂(MgN)、氮化鉬(MoN)、氮化鈣(CaN)、氮化鈮(NbN)、 氮化钽(TaN)、氮化釩(VN)、氮化鋅(ΖηΝ)、氮化锆 (ZrN)、氮化鐵(FeN)、氮化銅(CuN)、氮化鋇(BaN)、氮化 鑭(LaN)、氮化鉻(CrN)、氮化釔(YN)、氮化鋰(LiN)及此 等之複合氮化物等。此外,可適用鋇賽隆(BaSiAlON)、鈣 賽隆(CaSiAlON)、鈽賽隆(CeSiAlON)、 鋰賽隆 (LiSiAlON)、鎂賽隆(MgSiAlON)、銃赛隆(ScSiAlON)、釔 賽隆(YSiAlON)、铒賽隆(ErSiAlON)、鈥賽隆(NdSiAlON) 等之ΙΑ、IIA、IIIB族之賽隆或多元赛隆等之氧氮化物。 135481.doc • 30- 200933943 又,也可形成氮化石夕酸網(LaSiON)、氮化梦酸鋼銪 (LaEUSi2〇2N3)、氧氮化矽(SiON3)等作為層間絕緣膜。 如上所述,對2元系、3元系以上之任何金屬氧化膜,以 層間絕緣膜作為金屬氧化膜之保護膜時,也可施行Rset2 最適化,可減少金屬氧化膜之側壁漏電流,且也可施行對 ' 資料保持性(Data Retention)之改善。又,因使用氮化膜作 • 為保護膜之情形,氮化膜為可阻絕氫之材料,故也具有防 止還原之效果。 〇 【賦簡單說明】 圖1係有關本發明之第1實施型態之非揮發性記憶體之方 塊圖。 圖2係有關該實施型態之非揮發性記憶體之記憶單元陣 列之一部分之立體圖。 圖3係在圖2之M,線切斷而在箭號方向所見之1個記憶單 元份之剖面圖。 〇 圖4係表示有關該實施型態之可變電阻元件之一例之模 式的剖面圖。 圖5係表示有關該實施型態之可變電阻元件之另一例之 模式的剖面圖。 圖6(a)-(e)係表示有關該實施型態之非歐姆元件之例之 模式的剖面圖。 圖7係表示有關本發明之另一實施型態之記憶單元陣列 之一部分之立體圖。 圖8係在圖7之ll-π,線切斷而在箭號方向所見之1個記憶 135481.doc 31 200933943 單元份之剖面圖。 圖9係有關該實施型態之非揮發性記憶體之剖面圖。 圖l〇A係表示有關該實施型態之非揮發性 之 製程之流程圖。 之製& 圖10B係表示有關該實施型態之非揮發性記 製程之流程圖。 製^ 態之非揮發性記憶體之製造 圖10C係表示有關該實施型 製程之流程圖。
圖11係依照製程順序表示有關該實施型態之非揮發性弋 憶體之上層部之形成製程之立體圖。 圖12係依照製程順序表示冑關該實施型態之非揮發性記 憶體之上層部之形成製程之立體圖。 11 圖13係依照製程順序表示有關該實施型態之非揮發性呓 憶體之上層部之形成製程之立體圖。 圖14係依照製程順序表示有關該實施型態之非揮發性記 憶體之上層部之形成製程之立體圖。 圖15係依照製程順序表示有關該實施型態之非揮發性記 憶體之上層部之形成製程之立體圖。 圖16係依照製程順序表示有關該實施型態之非揮發性記 憶體之上層部之形成製程之立體圖。 圖17係依照製程順序表示有關該實施型態之非揮發性記 憶體之上層部之形成製程之立體圖。 圖1 8 A係表示有關本發明之第3實施型態之非揮發性記 憶體之製造製程之流程圖。 135481.doc -32- 200933943 圖18B係表示有關本發明 憶體之製造製程之流程圖。 之第3實施型態之非揮發性記 圖19係有關本發明 剖面圖。 之第5實施型態之非揮發性記憶體之 圖2 0 A係表示有關本發明之第3實施型態之 憶體之製造製程之流程圖。 赞性5己
圖20B係表示有關本發明之第3實施型態之非 憶體之製造製程之流程圖。 【主要元件符號說明】 ❹ 1 記憶單元陣列 2 行控制電路 3 列控制電路 4 資料輪出入緩衝器 5 位址暫存器 6 命令介面 7 狀態機器 9 脈衝產生器 21 矽基板 25 第1層間絕緣膜 26 通路 27 第1金屬 28 障壁金屬 29 非歐姆元件 30 第1電極 135481.doc -33· 200933943 31 可變電阻元件 32 第2電極 33 保護膜 34 第2層間絕緣膜 35 第3層間絕緣膜 36 第2金屬 37 第4層間絕緣膜 ❹ ❿ 135481.doc -34-
Claims (1)
- 200933943 十、申請專利範圍: 一種非揮發性半導體記憶裝置,其特徵在於包含: 複數第1布線; 複數第2布線,其係與此等複數第丨布線交叉; 圮憶單元,其係包含可變電阻元件者,該可變電陴元 件係在前述第丨及第2布線之交又部連接於兩布線間,利 用電阻值之變化記憶資訊;及 2. 保護骐,其係覆蓋前述可變電阻元件之側面,抑制在 前述可變電阻元件側面之陽離子移動。 一種非揮發性半導體記憶裝置,其特徵在於包含: 複數第1布線; 複數第2布線,其係與此等複數第丨布線交叉; δ己憶單元’其係包含可變電阻元件者該可變電阻元 件係在前述第1及第2布線之交又部連接於兩布線間利 用電阻值之變化記憶資訊;及 〇 保護膜’其係覆蓋前述可變電阻元件之側面,抑制在 前述可變電阻元件側面之還原反應、氧化反應及陰離子 移動之至少一者。 3.如4求項1或2之非揮發性半導體記憶裝置,其中前述保 護膜為氧化膜。 4’如印求項1或2之非揮發性半導體記憶裝置,其中前述保 遵膜為氮化膜。 5,如請求項1或2之非揮發性半導體記憶裝置,其中前述保 護膜為多層膜。 135481.doc
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