具备多个存储器单元和引出布线（12），该引出布线（12）对多个存储器单元共通地设置，多个存储器单元中的各个存储器单元具备形成在基板（1）上的晶体管（6）、以及电阻变化元件（10），该电阻变化元件（10）具有：下部电极（7）；上部电极（9），含有贵金属；以及电阻变化层（8），夹持在下部电极（7）和上部电极（9）之间；电阻变化层（8）的电阻值根据经由晶体管（6）施加在下部电极（7）和上部电极（9）之间的电脉冲而可逆地变化；引出布线（12）与多个存储器单元的上部电极（9）直接相接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，该存储装置具有存储器单元，该存储器单元由电阻值基于电信号可逆地变化的所谓电阻变化元件和晶体管构成。
技术介绍
近年来，具有使用所谓电阻变化元件构成的存储器单元的存储装置得到了研究开发。在此，电阻变化元件是指，具有通过电信号而 电阻值可逆地变化的性质、并且能够将与该电阻值对应的信息非易失地存储的元件。作为使用这样的电阻变化元件的存储装置，已知有如下构成的存储装置在相互正交地配置的位线和字线及源极线的交点的位置，以矩阵状阵列配置了串联连接有MOS晶体管及电阻变化元件而成的、被称为ITlR (I晶体管I电阻体)型的存储器单元(例如参照专利文献I 3)。在专利文献I中，公开了由ITlR型存储器单元构成的存储装置，该ITlR型存储器单元将I丐钛矿(perovskite)型结晶构造的氧化物作为电阻变化元件来使用。图10是表示专利文献I中示出的以往的存储器单元的截面的示意图。存储器单元1011具备选择晶体管1006，由在半导体基板1001上制作的、作为第一扩散层区域的源极区域1002及作为第二扩散层区域的漏极区域1003、和形成于栅极氧化膜1004上的栅极电极1005构成；电阻变化元件1010，将通过电压施加而电阻值变化的电阻变化层1008夹持在下部电极1007和上部电极1009之间而构成。在此，电连接的漏极区域1003和下部电极1007经由导电性通孔(via)1050a串联连接。此外，上部电极1009经由导电性通孔1050b与成为位线的金属布线1012连接。此夕卜，源极区域1002经由导电性通孔1050c与成为源极线的金属布线1013连接。此外，栅极电极1005与字线(未图示)连接。另外，在专利文献I中，作为电阻变化层1008，公开有Pr1^xCaxMnO3 (PCMO), La1 _,SrxMnO3 (LSMO)等。在以上那样构成的存储器单元1011中，通过对上部电极1009施加Vpp的电压脉冲，对源极区域1002施加Vss的电压脉冲，对栅极电极施加规定的电压振幅Vwp的电压脉冲，能够使电阻变化层1008从低电阻状态变化为高电阻状态。在此，Vpp是通过电压开关电路(未图示)赋予的数据写入或删除用的电压，Vss是接地电压，Vwe是电阻变化元件1010从高电阻状态变化为低电阻状态的阈值电压以上的值的电压。此外，通过对上部电极1009施加Vss的电压脉冲，对源极区域1002施加Vpp的电压脉冲，对栅极电极施加规定的电压振幅Vwe的电压脉冲，能够使电阻变化层1008从高电阻状态变化为低电阻状态。同样地，在专利文献2中，公开有由ITlR型存储器单元构成的存储装置，该ITlR型存储器单元将作为由过渡金属和氧构成的二元系氧化物(binary oxide)的钽氧化物作为电阻变化元件来使用。此外，从关于电阻变化元件的最近的研究结果可知，通过将构成电阻变化元件的电阻变化层设为具有两个层的层叠构造，作为电阻变化元件能够得到更好的特性。例如，在专利文献3中公开了 由具有以TaOx (其中0 < X < 2. 5)表示的组成的钽氧化物和具有以TaOy (其中X < y < 2. 5)表示的组成的钽氧化物的层叠构造来构成电阻变化层，从而不需要形成エ序，并且能够得到具有高速且可逆而稳定的重写特性和良好的电阻值的保持特性的电阻变化元件。在先技术文献专利文献专利文献I :特开2005 — 25914号公报专利文献2 :国际公开第2008 / 59701号专利文献3 :国际公开第2008 / 149484号专利技术概要专利技术所要解决的课题构成电阻变化元件的电阻变化层通常使用PCMO或TaOx (x > 0)等过渡金属氧化物，此外，作为电极材料通常使用钼(Pt)等贵金属类。将由这样的材料构成的电阻变化元件集成化在所谓硅半导体上而构成存储装置时，存在多种问题。其中之ー为，由于电阻变化元件的电极材料(特别是Pt等贵金属类)和绝缘层(通常使用氧化硅(SiO2))的密接性较差而导致的问题。按照图10进行说明，在上部电极1009的表面及侧面和覆盖上部电极1009的绝缘层1051 (通常为SiO2)之间，由于Pt等电极材料和SiO2等绝缘层1051的密接性较差，导致产生间隙。因此，在形成向上部电极1009的导电性通孔1050b时，用于形成导电性通孔1050b的金属材料可能会从上述间隙漏出。详细地说，例如作为用于形成导电性通孔1050b的金属材料而使用钨(W)的情况下，作为金属材料气体使用的六氟化钨(WF6)从上述的上部电极1009和绝缘层1051的间隙漏出，从而W覆盖上部电极1009而形成。结果，在上部电极1009和导电性通孔1050b的接合部分产生形状异常(即形状不良)。该形状异常成为电阻变化元件1010的特性异常的原因，并且从与上部电极1009连接的布线的可靠性的观点来看，也并不优选。即，由于上部电极1009和导电性通孔1050b的接合部分的形状异常，电阻变化元件的初始电阻值等电特性也存在不均匀。图11是将Pt用作上部电极、将SiO2用作绝缘层而试做的电阻变化元件的截面SEM照片。在正常的状态下，W仅在为了形成导电性通孔而设置的接触孔的内部形成，而在图11中，能够确认在上部电极和导电性通孔的接合部分，W从导电性通孔的接触孔漏出，覆盖上部电极的一部分(在图11中以白色虚线包围、表示为W的部分)，在上部电极1009和导电性通孔1050b的接合部分产生了形状异常。此外，在形成向电阻变化元件的上部电极的导电性通孔时，通常采用下面的エ序来形成导电性通孔在形成了覆盖上部电极的绝缘层(通常为SiO2)之后，通过通常的干刻法形成贯通绝缘层而到达上部电极的接触孔，接着通过CVD法等在接触孔内填充金属材料(通常使用W)。在此，在形成接触孔的干刻的エ序中，为了不产生绝缘层的蚀刻残余，通过所谓过蚀刻，以将露出到接触孔内的上部电极稍微蚀刻的方式进行干刻。结果，形成的接触孔的底部的被蚀刻的部分的上部电极的膜厚，比未蚀刻的其他部分的上部电极的膜厚薄。即，在上部电极形成有凹状的坑洼。另外，其趋势为，若将接触孔微细化，则由于采用利用了更高密度的等离子体的干刻法，在过蚀刻的エ序中，向上述的上部电极的坑洼更加容易发生。这样，在形成了导电性通孔的电阻变化元件中，无法避免导电性通孔形成时的上部电极的膜厚的不均匀的产生。由于该上部电极的膜厚的不均匀，电阻变化元件的初始电阻值等电特性也产生不均匀。以下，对于这一点详细叙述。本专利技术人们在创造本专利技术时，新发现了电阻变化元件的初始电阻值依存于电阻变化元件的上部电极膜厚。以下对这一点进行说明。图12是表示上部电极采用Pt、电阻变化层采用TaOx、下部电极采用氮化钽(TaN)、而使上部电极的Pt的膜厚取5nm、10nm及20nm的电阻变化元件的初始电阻值的图表。在图12中，对于各Pt膜厚，示出了上部电极的面积为0.5 iim见方(在图12中记为“0.5i!m□”。以下同样)、lum见方、5pm见方的3种电阻变化元件的初始电阻值。在图12中，对于3种电极的面积的每ー种，各制作了约40个元件，对初始电阻值进行计测并 示出其中央值(中位数)。另外，在本试料制作时，在电阻变化层上成膜上部电极之前，对电阻变化层的表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.28 JP 2009-2974301.一种存储装置，具备 多个存储器单元；以及 引出布线，对所述多个存储器单元共通地设置； 所述多个存储器单元分别具备 多个晶体管，形成在基板上；以及 多个电阻变化元件，具有下部电极、含有贵金属的上部电极、以及夹持在所述下部电极与所述上部电极之间的电阻变化层； 根据经由所述晶体管施加在所述下部电极与所述上部电极之间的电脉冲，所述电阻变 化层的电阻值可逆地变化； 所述引出布线构成为与所述多个存储器单元的所述上部电极直接相接。2.如权利要求I所述的存储装置， 所述电阻变化层包含 第一层，含有缺氧型的第一过渡金属氧化物，该第一过渡金属氧化物具有以MOx表示的组成，其中M为过渡金属，O为氧；以及 第二层，形成在所述第一层之上，含有第二过渡金属氧化物，该第二过渡金属氧化物具有以MOy表示的组成，其中X < y ; 所述第二层与所述上部电极相接。3.如权利要求I或2所述的存储装置， 所述电阻变化层的侧壁的至少一部分被绝缘层覆盖。4.如权利要求I 3中某一项所述的存储装置， 所述电阻变化层由从钽、铪、锆中选择的某一种过渡金属的氧化物构成。5.如权利要求I 4中某一项所述的存储装置， 所述引出布线由具有导电性的材料的层叠构造物构成，并且与所述上部电极直接相接的部...
【专利技术属性】
技术研发人员：有田浩二，三河巧，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。