存储元件及其制造方法和半导体存储装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种存储元件及其制造方法和半导体存储装置。这里公开的存储元件包括：第一电极；形成在与第一电极相对的位置的第二电极；以及形成为置于第一电极与第二电极之间的可变电阻层。第一电极为管状物，并且形成为使其在与可变电阻层相反的一侧上比在可变电阻层的一侧上更厚。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及存储元件及其制造方法以及半导体存储装置。技术背景 包括非易失性存储器单元(诸如EEPR0M(电可擦写和可编程ROM)和闪存等)的 半导体装置现在被用在各种电子装置中。改善半导体装置的诸如重写次数和数据保持耐受 性等以及使半导体装置的结构小型化是重要的挑战。对于市场上已经能够买到的以浮动型为代表的闪存结构，由于电阻改变型存储器 从可靠性和小型化的观点来看具有优势，所以电阻改变型存储器已经引起了注意。电阻改 变型存储器包括ARAM、RRAM、PCRAM、MRAM以及Spin RAM等。这种电阻改变型存储器被认 为与简单结构、高速重写性能以及多值技术结合而适合于更高的性能、更高的集成度，并因 此引起了注意。在上述电阻改变型非易失性存储元件中，下电极与可变电阻层的接触面积越小， 电流密度增加得越多并且电场可以更加集中。因此可以有助于改善重写性能和特性变化的 稳定性。但是，下电极与可变电阻层的接触面积的减小受到光刻性能的限制，这使得小型 化变得困难。此外，一般和广泛使用的钨埋入型接触结构具有由于在中央部分中产生的缝 隙(孔)而引起特性变化产生的问题。此外，难以增大在电流流过造成电阻改变时产生的 热的辐射效率。作为参照示例，举例来说，以线状从下电极突起的突起电极物形成在下电极的两 侧的侧壁上，并且可变电阻层(可变电阻器)形成在突起电极物的上部上。公开了具有形成 在可变电阻层的上部上的上电极的电阻改变元件(例如，见日本专利公报No. 2007-180473 和日本专利公报No. 2007-180474,下文中分别称作专利文献1和2)。通过对突起电极物的 一部分进行氧化的方法形成可变电阻层，由此限制了电阻材料的选择。此外，因为可变电阻 层形成在形成为线状的突起电极物的上部上，所以电场趋向于集中在突起电极物在平面图 观察时的角部分处，并且因此电场不能均勻地集中在与可变电阻层接触的部分的整个区域 中。因此，容易地产生特性变化。
技术实现思路
所解决的问题是电场不能均勻地集中在下电极的与可变电阻层相接触的部分的 整个区域上，并且因此容易发生特性变化。期望通过将电场均勻地集中在下电极的与可变电阻层相接触的部分的整个区域 上，来消除特性变化。根据本专利技术的实施例，提供了一种存储元件，包括第一电极；形成在与第一电极 相对的位置的第二电极；以及形成为置于第一电极与第二电极之间的可变电阻层。第一电 极为管状物，并且形成为在与可变电阻层相反的一侧上比在可变电阻层的一侧上更厚。在根据本专利技术的上述实施例的存储元件中，第一电极形成为在与可变电阻层相反 的一侧上比在可变电阻层的一侧上更厚。换言之，可变电阻层一侧形成为比与可变电阻层 相反的一侧更薄。因此，电场容易集中在第一电极的可变电阻层一侧上。此外，因为第一电 极形成为管状物，所以可以均勻地升高电流密度并且将电场集中在第一电极的与可变电阻 层相接触的部分的整个区域处。因此，可以消除由于电场集中在角部分处而引起的特性变 化。此外，因为与可变电阻层相反的一侧形成为比可变电阻层的一侧更厚，所以在可变电阻 层中产生的热容易辐射到第一电极的下部。即，改善了热辐射特性。根据本专利技术的实施例，提供了一种制造存储元件的方法，所述方法包括以下步骤在层间绝缘膜中形成孔；在孔的内表面上以及层间绝缘膜的表面上形成电极形成膜；通过 对电极形成膜进行回蚀并且在孔的侧壁上留下电极形成膜，以使得电极形成膜在孔的底部 的一侧上比在孔的开口部的一侧上更厚，来形成第一电极；将绝缘膜埋入孔中；在层间绝 缘膜上形成与第一电极的上部相连接的可变电阻层；以及在可变电阻层上形成第二电极。在根据本专利技术的上述实施例的制造存储元件的方法中，通过对电极形成膜进行回 蚀并且在孔的侧壁上留下电极形成膜，以使得电极形成膜在孔的底部的一侧上比在孔的开 口部的一侧上更厚，来形成第一电极。换言之，第一电极形成为在孔的开口部的一侧上比在 孔的底部的一侧上更薄。因此，第一电极的可变电阻层一侧形成为有助于电场集中的形状。 此外，因为第一电极形成为管状物，所以电场可以均勻地集中在第一电极的与可变电阻层 相接触的上表面部分的整个区域处。因此，可以消除由于电场集中在角部分而引起的特性 变化。此外，因为通过留下电极形成膜，使得电极形成膜在孔的底部的一侧上比在孔的开口 部的一侧上更厚来形成第一电极，所以在可变电阻层中产生的热容易辐射到第一电极的下 部。即，改善了热辐射特性。根据本专利技术的实施例，提供了一种半导体存储装置，包括由形成在半导体衬底上 的绝缘栅场效应晶体管组成的选择晶体管；覆盖形成在半导体衬底上的选择晶体管的层间 绝缘膜；以及形成在层间绝缘膜上的存储元件。存储元件包括形成在层间绝缘膜上的第 一电极；形成在与第一电极相对的位置的第二电极；以及形成为置于第一电极与第二电极 之间的可变电阻层。第一电极为管状物，并且形成为在可变电阻层的相反一侧上比在可变 电阻层一侧上更厚。并且，在选择晶体管的栅电极的两侧形成在半导体衬底中的扩散层中 的一者连接到第一电极。根据本专利技术的上述实施例的半导体存储装置使用根据本专利技术的上述实施例的存 储元件，使得重写变得稳定并且改善了重写速度。根据本专利技术的上述实施例的存储元件可以均勻地增加电流密度并且将电场集中 在第一电极的与可变电阻层相接触的整个区域上。该存储元件因此具有能够执行稳定地数 据重写并且实现重写速度性能改善的优点。此外，在可变电阻层中产生的热辐射到第一电 极的下部的一侧，因此可以抑制由于热而引起的元件劣化。因此，该存储元件具有能够改善 重写次数目和数据保持可靠性的优点。根据本专利技术的上述实施例的制造存储元件的方法可以均勻地增加电流密度并且 将电场集中在第一电极的与可变电阻层相接触的整个区域上。该制造方法因此具有使得能 够执行稳定地数据重写并且实现重写速度性能改善的优点。此外，在可变电阻层中产生的 热辐射到第一电极的下部的一侧，因此可以抑制由于热而引起的元件劣化。因此，该制造方法具有能够改善重写次数和数据保持可靠性的优点本专利技术的上述实施例的半导体存储装置使重写稳定并且改善了重写速度。因此， 半导体存储装置具有能够改善可靠性并且改善工作速度的优点。附图说明图1是根据本专利技术的第一实施例的存储元件的第一示例的示意构造截面图；图2是根据第一实施例的存储元件的第二示例的示意构造截面图； 图3是根据第一实施例的存储元件的第三示例的示意构造截面图；图4是根据第一实施例的存储元件的第四到第六示例的示意构造截面图；图5A到图5G是根据本专利技术的第二实施例的制造存储元件的方法的第一示例的制 造过程截面图；图6A和图6B是根据第二实施例的制造存储元件的方法的第二示例的制造过程截 面图；图7A和图7B是根据第二实施例的制造存储元件的方法的第三示例的制造过程截 面图；图8是根据第三实施例的半导体存储装置的示例的示意构造截面图；以及图9是根据第三实施例的半导体存储装置的示例的电路图。具体实施例方式下文中将要描述实施本专利技术的方式(下文中称作实施例)。<1.第一实施例>将要参照图1的示意构造截面图来描述根据本专利技术的第一实施例的存储元件的 构造的第一示例。如图1所示，第三电极31形成在衬底(未示出)上的层间绝缘膜41内。例如，氮 化钨、氮化钛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种存储元件，包括：第一电极；第二电极，其形成在与所述第一电极相对的位置处；以及可变电阻层，其形成为置于所述第一电极与所述第二电极之间；其中，所述第一电极为管状物，并且形成为在与所述可变电阻层相反的一侧上比在所述可变电阻层的一侧上更厚。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：角野润，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]