电阻变化元件的制造方法包括：在基板上的层间绝缘膜中形成导电性塞柱的工序(1000~1004)；以将在上述导电性塞柱周围产生的上述层间绝缘膜的凹部及跨多个上述导电性塞柱产生的上述层间绝缘膜的凹部除去，并使上述导电性塞柱的上部从上述层间绝缘膜上表面突出的方式，使上述层间绝缘膜上表面平坦的工序(1005)；在上述层间绝缘膜及上述导电性塞柱上，形成与上述导电性塞柱电连接的下部电极层的工序(1006)；将上述下部电极层上表面的突出部除去，使上述下部电极层上表面平坦的工序(1007)；在上述下部电极层上形成电阻变化层的工序(1008)；在上述电阻变化层上形成上部电极层的工序(1008)；及加工形成下部电极、电阻变化层及上部电极的工序(1009)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于电信号而电阻值可逆地变化的和通过该制造方法制成的电阻变化元件。
技术介绍
近年，将所谓电阻变化元件作为存储元件用于存储单元的非易失性存储装置的研究开发盛行。所谓电阻变化元件是指，具有根据电信号而电阻值可逆地变化的性质，并将与电阻值相对应的信息非易失性地存储的元件。 图14是示意性地表示具有专利文献I中所示的以往的电阻变化元件的存储单元结构的截面图。存储单元900是将选择晶体管906与电阻变化元件910串联连接的、ITlR型(I个晶体管、I个电阻体)存储单元。选择晶体管906由形成在基板901上的源极区域902、漏极区域903以及形成在栅极氧化膜904上的栅电极905构成。此外，电阻变化元件910由电阻变化层908、夹持电阻变化层908的下部电极907以及上部电极909构成。导电性塞柱(plug) 916形成在层间绝缘膜914中，将选择晶体管906的漏极区域903与电阻变化元件910的下部电极907电连接。导电性塞柱917将作为位线起作用的金属布线912与上部电极909电连接。导电性塞柱918将作为源极线起作用的金属布线913与源极区域902电连接。栅电极905与字线(未图示)电连接。存储单元900通过在金属布线(位线)912、金属布线(源极线)913之间、以及字线上分别施加规定的电脉冲，由此能够使电阻变化层908从低电阻状态向高电阻状态变换，或者从高电阻状态向低电阻状态变化。在专利文献I中公开有一种ITlR型存储装置，将钙钛矿型结晶构造的氧化物即Pr1^xCaxMnO3(PCMO),La1^xSrxMnO3(LSMO)等用于电阻变化元件。在专利文献2、3中公开有一种ITlR型存储装置，将迁移金属的氧化物即钽氧化物用于电阻变化元件。此外，已知一种存储装置，配置了将二极管与电阻变化元件串联连接的IDlR型(I个二极管+ I个电阻体)存储单元。在IDlR型存储装置中，二极管起到防止向非选择存储单元的迂回电流的作用。在专利文献4、5中公开有一种IDlR型存储装置。在专利文献4中公开有一种由肖特基二极管和单极型的电阻变化元件构成的IDlR型存储装置。在专利文献5中公开有一种由双极性的电流控制元件和双极型的电阻变化元件构成的IDlR型存储装置。作为双极性的电流控制元件，例如已知MIM 二极管(Metal-Insulator-Metal :金属-绝缘体-金属)、MSM 二极管(Metal-Semiconductor-Metal :金属-半导体-金属)以及变阻器(varistor)等二端子元件。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开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2009/50833号专利文献4 :日本特开2004-319587号公报专利文献5 :日本特开2006-203098号公报专利文献6 :日本特开2004-241508号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题以下，使用图15对作为以往例表示的电阻变化元件910(图14)的制造方法进行说明。图15(ar(e)是示意性地表示以往的ITlR型存储单元的制造方法的一个例子的工序图，图15(a)是接触孔形成后的截面图，图15(b)是向接触孔内填充了导电材料之后的截面图，图15(c)是导电性塞柱形成后的截面图，(d)是电阻变化元件的上部电极材料成膜后的截面图，图15(e)是电阻变化元件形成后的截面图。首先，在形成了选择晶体管906等的基板901上，对由氧化硅(SiO2)等绝缘体构成的层间绝缘膜914进行成膜。接下来，使用通常的光刻法以及干式蚀刻法，形成贯通层间绝缘膜914、且达到基板901上所形成的布线或元件(在图14中为选择晶体管906的漏极区域903)的接触孔915 (图15(a))。接下来，在接触孔915内以及层间绝缘膜914上，使用CVD法堆积构成导电性塞柱916的导电材料(以下简称为“导电材料916”)(图15(b))。然后，使用CMP (Chemical Mechanical Polishing :化学机械抛光)法来研磨除去层间绝缘膜914的上表面所堆积的导电材料916 (图15 (c))。由此，在接触孔915内形成导电性塞柱916。之后，使用溅射法，在导电性塞柱916以及层间绝缘膜914的上表面，依次堆积下部电极907、电阻变化层908、上部电极909 (图15(d))。最后，通过干式蚀刻法对下部电极907、电阻变化层908、上部电极909进行统一加工，形成电阻变化元件910 (图15(e))。此外，以上的电阻变化元件910的制造方法，不仅能够应用于电阻变化元件910构成ITlR型存储单元的情况，在电阻变化元件910构成IDlR型存储单元的情况下也同样能够应用。然而，在以往的电阻变化元件910中，存在由于其制造方法而产生形状偏差的课题。以下，对产生该形状偏差的原因进行说明。在图15(c)所示的CMP工序中，导电材料916通过过度研磨(over-polishing)而被研磨除去。所谓过度研磨是指，用于将层间绝缘膜914上所堆积的导电材料916完全除去的研磨。由此，能够吸收导电材料916的膜厚偏差或者研磨速度的偏差。通常，在导电材料的CMP工序中，以残留层间绝缘膜914的方式将导电材料916研磨除去，因此导电材料916的研磨速率被设定为比层间绝缘膜914的研磨速率高。但是，由于该研磨速率之差，接触孔915内所填充的导电材料916的上部也会被稍微磨削，作为其结果，导电性塞柱916的上部成为才层间绝缘膜914上表面凹陷的形状。并且，通过该过度研磨，在层间绝缘膜914的上表面，产生被称为凹口(recess)、侵蚀(erosion)的凹陷。根据过度研磨的条件，还有时导电性塞柱916的上端面比凹口或者侵蚀的底面部更向上突出。在该情况下，导电性塞柱916的上端面成为从层间绝缘膜914的上表面凹陷的形状。图16(ar(c)是示意性地表示以往的的一个例子的工序图，图16(a)是对通过CMP工序的过度研磨而产生的凹口进行了考虑的导电性塞柱形成后的截面图，图16(b)是侵蚀的概略说明图，图16(c)是除了 CMP工序的凹口还考虑了侵蚀的效果的导电性塞柱形成后的截面图。图16(a)不意性地表不在导电性塞 柱916形成后产生了凹口的兀件的截面图。图16(b)示意性地表示专利文献7 :日本特开2002-343794号公报所示的产生了侵蚀的元件的截面图。图16(c)示意性地表示复合产生了凹口以及侵蚀的元件的截面图。所谓凹口(recess)是指，在接触孔915上部形成的层间绝缘膜914表面的凹陷(图15 (C)、图16(a))。其如下所示地形成。首先，当在图15(c)所示的CMP工序中进行过度研磨时，如上述那样，接触孔915内所填充的导电材料916的上部被稍微磨削。由此，在接触孔915上部的内周面上，露出层间绝缘膜914的一部分。接下来，该层间绝缘膜914的露出面在过度研磨时也被稍微磨削。作为其结果，接触孔915上部的层间绝缘膜914成为带有锥面那样的凹陷的形状。将其称为凹口。所谓侵蚀(erosion)是指，在过度研磨时，在导电性塞柱916等的细微布线的区域附近，本来未被研磨的层间绝缘膜914与导电材本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.21 JP 2010-1400811.一种电阻变化元件的制造方法，包括 在基板上形成层间绝缘膜的工序； 在上述层间绝缘膜内形成接触孔的工序； 在上述接触孔内以及上述层间绝缘膜上堆积导电材料的工序； 通过将堆积在上述层间绝缘膜上的上述导电材料除去，由此在上述接触孔内形成导电性塞柱的工序； 以将在上述导电性塞柱周围产生的上述层间绝缘膜的凹部、以及跨多个上述导电性塞柱而产生的上述层间绝缘膜的凹部除去，并使上述导电性塞柱的上部从上述层间绝缘膜的上表面突出的方式，使上述层间绝缘膜的上表面平坦的工序； 在上述层间绝缘膜以及上述导电性塞柱上，形成与上述导电性塞柱电连接的下部电极层的工序； 将上述下部电极层的上表面的突出部除去，而使上述下部电极层的上表面平坦的工序; 在上述下部电极层上，形成基于电脉冲的施加而电阻值可逆地变化的电阻变化层的工序; 在上述电阻变化层上形成上部电极层的工序；以及 在由上述下部电极层、上述电阻变化层以及上述上部电极层构成的层叠构造中，残留上述导电性塞柱的附近部分的上述层叠构造，而将其它部分的层叠构造除去的工序。2.如权利要求I记载的电阻变化元件的制造方法，其中， 在使上述层间绝缘膜的上表面平坦的工序中，使用CMP法。3.如权利要求2记载的电阻变化元件的制造方法，其中， 在使上述下部电极层的上表面平坦的工序中，使用CMP法。4.如权利要求I记载的电阻变化元件的制造方法，其中， 在残留上述导电性塞柱的附近部分的上述层叠构造，而将其它部分的层叠构造除去的工序中，使用干式蚀刻法。5.如权利要求I记载的电阻变化元件的制造方法，其中， 上述下部电极层由钛(Ti)、钽(Ta)、钨(W)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN)以及氮化钨(W...
【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：
国别省市：
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