專利名稱：電阻變化型元件、半導(dǎo)體裝置、和其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電阻變化型元件、半導(dǎo)體裝置、和其制造方法。更詳 細(xì)地說(shuō)，涉及使用由于電壓脈沖的施加而電阻值發(fā)生變化的電阻變化 材料的電阻變化型元件、半導(dǎo)體裝置、和電阻變化型元件的制造方法。
背景技術(shù)：
CMR (Colossal Magneto-Resistance:巨磁阻)材料等電阻變化材 料，具有電阻值根據(jù)施加的電壓脈沖的大小、極性而發(fā)生很大變化， 并且即使在電壓降低時(shí)該變化仍然保存的特性。近年來(lái)，利用這樣的 特性，使用電阻變化材料的電阻變化型元件、使用該電阻變化型元件 的非易失存儲(chǔ)器等半導(dǎo)體器件正在被開(kāi)發(fā)。
電阻變化型元件，例如以由一對(duì)電極夾著由電阻變化材料構(gòu)成的 薄膜或者松散(bulk)材料的方式構(gòu)成。在使用時(shí)，在該電極間施加電 脈沖，電阻變化材料的電阻值發(fā)生變化。例如，當(dāng)施加正的電壓脈沖 時(shí)電阻值增加(例如1MQ左右)，當(dāng)施加負(fù)的電壓脈沖時(shí)電阻值減少 (例如lkQ左右)。這樣，由于電壓脈沖，電阻變化材料的電阻值發(fā)生 很大變化，因此通過(guò)使用該電極讀取電阻值，能夠?qū)㈦娮枳兓驮?'利用于非易失存儲(chǔ)器元件等中。
作為現(xiàn)有的電阻變化型元件和其制造方法，具有在專利文獻(xiàn)1中 公開(kāi)的結(jié)構(gòu)。圖39是表示該電阻變化型元件陣列的概要結(jié)構(gòu)的截面圖， 圖39 (a)是與位線28平行的截面，圖39 (b)是與字線23平行的截 面。如圖39所示，集成多個(gè)電阻變化型元件50而構(gòu)成電阻變化型元 件陣列500。電阻變化型元件陣列500中，在基板21上隔開(kāi)規(guī)定的間 隔平行地形成有由N+區(qū)域23構(gòu)成的字線。在N+區(qū)域23上，以規(guī)定的 間隔，形成由P+區(qū)域24、勢(shì)壘金屬25、下部電極26、 PCMO存儲(chǔ)材 料(電阻變化材料)27構(gòu)成的疊層的元件，周圍埋有層間絕緣層22。 元件的上端在以規(guī)定的間隔平行地形成的上部電極28 (位線)上接線。
通過(guò)使字線與位線正交，各元件被配置為矩陣狀，能夠用作存儲(chǔ)器陣 列。
在電阻變化型元件陣列500的制造方法中，在形成在基板21上的 N+區(qū)域23、 P+區(qū)域24、勢(shì)壘金屬25、下部電極26之上堆積PCMO存 儲(chǔ)材料27。被堆積的PCMO存儲(chǔ)材料27通過(guò)CMP (Chemical Mechanical Process:化學(xué)機(jī)械處理)被平滑化，并在其上形成上部電 極28。
專利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)2004-128486號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)實(shí)際制作并使用電阻變化型元件 時(shí)，存在動(dòng)作不穩(wěn)定，缺乏可靠性的問(wèn)題。
本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而提出的，其目的在于提供能夠改善 電阻變化型元件的動(dòng)作不良的電阻變化型元件、半導(dǎo)體裝置和其制造 方法。
為了穩(wěn)定電阻變化型元件的動(dòng)作、提高可靠性，本發(fā)明者銳意研 究。研究的結(jié)果表明，如果在堆積電阻變化材料之后，通過(guò)CMP使上 表面平滑化或者通過(guò)蝕刻形成側(cè)面，則表面附近的電阻變化材料發(fā)生 劣化。認(rèn)為劣化是因?yàn)殡娮枳兓牧媳谎趸蛘弑贿€原，物性易于發(fā) 生變化。劣化與電阻變化型元件的動(dòng)作不良、可靠性的下降相關(guān)聯(lián)。 基于這樣的認(rèn)知，發(fā)明者想到，通過(guò)使電極本身朝向電阻變化材料形 成為凸?fàn)睿娏髟谥醒氩勘仍谥苓叢扛?，從而很難受到易于劣化 的側(cè)面的影響。另外還想到，在堆積電阻變化材料之后，如果在進(jìn)行 CMP、蝕刻之前堆積電極材料，則電極和電阻變化層的界面很難受到 劣化的影響。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的電阻變化型元件的制造方法包括 在設(shè)置于基板上的層間絕緣層中、且底部具有下部電極的接觸孔中， 以上述接觸孔中的上表面位于上述層間絕緣層的上表面的下方的方式 堆積電阻變化材料的工序；在堆積的上述電阻變化材料之上，以上述 接觸孔中的上表面位于上述層間絕緣層的上表面的上方的方式堆積上 部電極材料的工序；和通過(guò)CMP對(duì)具有疊層的上述電阻變化材料和上
述上部電極材料的電阻變化型元件進(jìn)行元件分離的工序。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，電阻變化材料與上部電極的界面不會(huì)由于CMP
而發(fā)生劣化。而且，上部電極相對(duì)于電阻變化層形成為凸?fàn)睢Ｓ纱耍?br> 很難受到電阻變化材料的劣化的影響，能夠制造動(dòng)作不良得以改善的
電阻變化型元件。
在上述電阻變化型元件的制造方法中，堆積上述電阻變化材料的
工序也可以通過(guò)MOD法或者M(jìn)OCVD法使電阻變化材料堆積。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，能夠容易地以在接觸孔內(nèi)具有凹部的方式堆積 電阻變化材料。通過(guò)以填埋該凹部的方式堆積上部電極材料，使得上 部電極相對(duì)于電阻變化層形成為凸?fàn)?。由此，很難受到電阻變化材料 的劣化的影響，能夠制造動(dòng)作不良得以改善的電阻變化型元件。
此外，本發(fā)明的電阻變化型元件的制造方法包括在基板上形成 下部電極膜的工序；對(duì)上述下部電極膜進(jìn)行蝕刻，沿寬度方向以規(guī)定 的周期重復(fù)形成具有規(guī)定的寬度的下部電極的工序；利用氧化硅或者 氮化硅覆蓋上述下部電極，形成層間絕緣層的工序；對(duì)上述層間絕緣 層進(jìn)行圖案形成，并進(jìn)行蝕刻由此形成與下部電極連通的接觸孔的工 序；通過(guò)MOD法或者M(jìn)OCVD法，以使上述接觸孔中的上表面位于 上述層間絕緣層的上表面的下方的方式堆積電阻變化材料的工序；在 堆積的上述電阻變化材料上，以上述接觸孔中的上表面位于上述層間 絕緣層的上表面的上方的方式堆積上部電極材料的工序；和通過(guò)CMP 對(duì)具有疊層的上述電阻變化材料和上述上部電極材料的電阻變化型元 件進(jìn)行元件分離的工序。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，在通過(guò)蝕刻形成的接觸孔中依次疊層電阻變化 材料和上部電極材料，之后進(jìn)行利用CMP的平滑化和元件分離。艮P， 在進(jìn)行CMP之前，在電阻變化材料上疊層上部電極材料。由此，電阻 變化層與上部電極的界面不會(huì)由于CMP而劣化。依據(jù)這樣的制造方法， 能夠良好地保持該界面的狀態(tài)，因此能夠容易并且可靠地制造電阻變 化型元件陣列，其矩陣狀地形成有很難受到電阻變化材料的劣化的影 響且動(dòng)作不良得以改善的電阻變化型元件。
另外，為了解決上述課題，本發(fā)明的電阻變化型元件包括電阻 值依據(jù)施加的電壓脈沖發(fā)生變化的電阻變化層、和夾著上述電阻變化
層的第一電極和第二電極，其中，上述第一電極或上述第二電極的與 上述電阻變化層接觸的面，朝向上述電阻變化層形成為凸?fàn)睢?br> 在這樣的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)殡姌O本身朝向電阻變化材料形成為凸?fàn)睿?所以電流在中央部比在周邊部更集中，很難受到易于劣化的側(cè)面的影 響。由此，能夠改善電阻變化型元件的動(dòng)作不良。
在上述電阻變化型元件中，上述電阻變化型元件形成在基板上， 上述第一電極和上述第二電極中，以靠近上述基板的電極作為下部電 極，以另一電極作為上部電極，上述上部電極朝向上述基板側(cè)形成為 凸?fàn)睢?br> 在這樣的結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樯喜侩姌O朝向電阻變化材料形成為凸?fàn)睿?所以電流在中央部比在周邊部更集中，很難受到易于劣化的側(cè)面的影 響。由此，能夠改善電阻變化型元件的動(dòng)作不良。其中，所謂"基板 上"，也包括在電阻變化型元件和基板之間配置有其它的層、材料的結(jié) 構(gòu)。
在上述電阻變化型元件中，還可以包括形成在上述基板上的絕緣 層，在上述絕緣層中形成有接觸孔，上述電阻變化層和上述上部電極 僅形成在上述接觸孔的上端的下側(cè)，在上述接觸孔內(nèi)的上端的內(nèi)側(cè)周 邊部，存在上述電阻變化層而不存在上述上部電極。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，能夠使用作上部電極的材料的量為最小限度。 其中，所謂"基板上"也包括在絕緣層和基板之間配置有其它的層、 材料的結(jié)構(gòu)。
在上述電阻變化型元件中，形成為上述凸?fàn)畹牟课豢梢詢H為一個(gè)。 形成為上述凸?fàn)畹拿妫韵蛏鲜鲭娮枳兓瘜拥耐怀隽繌纳鲜鲭姌O的周 邊部朝向中央部連續(xù)增加的方式突出。沿上述電阻變化層的厚度方向 切斷的截面中，形成為上述凸?fàn)畹拿嫠傻倪吔缈梢猿使瓲顝澢?。?成為上述凸?fàn)畹拿婵梢跃哂型霠畹男螤睢?br> 在這樣的結(jié)構(gòu)中，能夠使電流密度緩慢集中到接觸孔的中央部。 由此，能夠進(jìn)一步改善電阻變化型元件的動(dòng)作不良。
在上述電阻變化型元件中，可以以與上述下部電極電連接的方式 在上述基板上形成有二極管。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，存儲(chǔ)單元之間的串?dāng)_減少。由此能夠防止電流
的逆流，提高能量效率，并且能夠提高作為存儲(chǔ)器的動(dòng)作精度。
在上述電阻變化型元件中，可以以與上述下部電極電連接的方式 在上述基板上形成有電場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)能動(dòng)地進(jìn)行晶體管的ON/OFF，能夠進(jìn)一步 可靠地減少存儲(chǔ)單元間的串?dāng)_。由此能夠防止電流的逆流，提高能量 效率，并且能夠提高作為存儲(chǔ)器的動(dòng)作精度。
另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，具有矩陣狀地形成有多個(gè)上述電阻 變化型元件的非易失存儲(chǔ)器部。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，能夠使用動(dòng)作不良得以改善的電阻變化型元件 形成非易失存儲(chǔ)器。由此能夠改善使用電阻變化型元件的非易失存儲(chǔ) 器的動(dòng)作不良。
此外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，也可以疊層有矩陣狀地形成有多個(gè) 上述電阻變化型元件的非易失存儲(chǔ)器部。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)疊層使用動(dòng)作不良得以改善的電阻變化型 元件的非易失存儲(chǔ)器，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作不良的改善和高集成化。
而且，上述的所謂"形成為凸?fàn)?是指突出、鼓起、隆起等狀態(tài)。
本發(fā)明的上述目的、其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)以下參照附圖 的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明能夠變得明確。
本發(fā)明具有如上所述的結(jié)構(gòu)，能夠起到改善電阻變化型元件的動(dòng) 作不良的效果。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件的截面結(jié)構(gòu) 的一個(gè)例子的示意圖，(a)是表示與位線平行的截面的示意圖，(b) 是表示與字線平行的截面的示意圖。
圖2是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，在基板上形成下部電極膜的工序的圖，(a)為表示上表面的示 意圖，(b)為表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖3是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成下部電極的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b) 為表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖4是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方
法中，形成層間絕緣膜的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b) 為表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖5是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成接觸孔的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b)為 表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖6是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，堆積電阻變化材料的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b) 為表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖7是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，堆積上部電極材料的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b) 為表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖8是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，對(duì)電阻變化型元件進(jìn)行元件分離的工序的圖，(a)為表示上表 面的示意圖，(b)為表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖9是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成位線的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b)為表 示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖IO是表示圖1的電阻變化型元件陣列的等價(jià)電路的電路圖。
圖11是表示在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，在基板上形成硅氧化物層的工序的圖，(a)為表示上表面的示 意圖，(b)是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖12是表示在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，對(duì)硅氧化物層進(jìn)行蝕刻的工序的圖，(a)為表示上表面的示意 圖，(b)是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖13是表示在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，通過(guò)離子注入形成N"區(qū)域的工序的圖，(a)為表示上表面的示 意圖，(b)是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖14是表示在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，以覆蓋N"區(qū)域的方式形成硅氧化物層的工序的圖，(a)為表示 上表面的示意圖，(b)是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖15是表示在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方
法中，形成用于形成P+區(qū)域的開(kāi)口的工序的圖，(a)為表示上表面的 示意圖，(b)是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖16是表示在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，通過(guò)離子注入形成P+區(qū)域的工序的圖，(a)為表示上表面的示 意圖，(b)是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖17是表示在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成下部電極207的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b) 是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖18是表示在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，在下部電極207上形成電阻變化層209、上部電極210、位線211 的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b)是表示沿著X-X，線的 截面的示意圖。
圖19是表示圖18的電阻變化型元件陣列的等價(jià)電路的電路圖。
圖20是表示在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，在基板上形成硅氧化物層的工序的圖，(a)為表示上表面的示 意圖，(b)是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖21是表示在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，在硅氧化物層上形成用于形成柵極電極的開(kāi)口的工序的圖，(a) 為表示上表面的示意圖，(b)是表示沿著X-X，線的截面的示意圖。
圖22是表示在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成柵極電極的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b) 是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖23是表示在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，以覆蓋柵極電極的方式形成硅氧化物層的工序的圖，(a)為表 示上表面的示意圖，(b)是表示沿著X-X，線的截面的示意圖。
圖24是表示在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，在硅基板上形成N+區(qū)域的工序的圖，(a)為表示上表面的示意 圖，(b)是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖25是表示在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成用于堆積下部電極的開(kāi)口的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b)是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖26是表示在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成下部電極、電阻變化層、和上部電極的工序的圖，(a)為 表示上表面的示意圖，(b)是表示沿著X-X，線的截面的示意圖。
圖27是表示在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成柵極導(dǎo)通部和源極導(dǎo)通部的工序的圖，(a)為表示上表面 的示意圖，(b)是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖28是表示在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成字線、位線、板極(plate)線的工序的圖，(a)為表示上 表面的示意圖，(b)是表示沿著X-X，線的截面的示意圖。
圖29是表示圖28的電阻變化型元件陣列的等價(jià)電路的電路圖。
圖30是表示在本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，在基板上形成下部電極膜的工序的圖，(a)為表示上表面的示 意圖，(b)是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖31是表示在本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成下部電極的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b) 是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖32是表示在本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成層間絕緣膜的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b) 是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖33是表示在本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成接觸孔的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b)是 表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖34是表示在本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，堆積電阻變化材料的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b) 是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖35是表示在本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成電阻變化層的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b) 是表示沿著X-X'線的截面的示意圖。
圖36是表示在本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方 法中，形成上部電極的工序的圖，(a)為表示上表面的示意圖，(b)
是表示沿著x-x'線的截面的示意圖。
圖37是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的電阻變化型元件的截面結(jié)構(gòu) 的一個(gè)例子的示意圖，(a)為表示與位線平行的截面的示意圖，(b) 是表示與字線平行的截面的示意圖。
圖38是表示疊層第一實(shí)施方式的電阻變化型元件，成為具有疊層 結(jié)構(gòu)的交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的情況下的截面的概略圖。
圖39是表示現(xiàn)有技術(shù)的電阻變化型元件的截面結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的 示意圖，(a)是表示與位線平行的截面的示意圖，(b)是表示與字線 平行的截面的示意圖。
符號(hào)說(shuō)明
10電阻變化型元件 20電阻變化型元件 21基板 22層間絕緣層
23 N+區(qū)域
24 P+區(qū)域 25勢(shì)壘金屬 26下部電極
27 PCMO存儲(chǔ)材料
28上部電極
30電阻變化型元件
40電阻變化型元件
50電阻變化型元件
100電阻變化型元件陣列
101基板
102下部電極膜
103下部電極
104層間絕緣層
105接觸孔
106電阻變化材料
107上部電極材料
108電阻變化層 109上部電極 110位線 111絕緣層 112凹部
200電阻變換型元件陣列
201基板
202硅氧化物層
203 N+區(qū)域
204硅氧化物層
205接觸孔
206 P+區(qū)域
207下部電極
208層間絕緣層
209電阻變化層
210上部電極
211位線
212 二極管
213凹部
300電阻變化型元件陣列
301基板
302硅氧化物層
303開(kāi)口
304柵極電極
305硅氧化物層
306N+區(qū)域
307開(kāi)口
308層間絕緣層
309接觸孔
310下部電極
311電阻變化層
312上部電極 313柵極導(dǎo)通部 314源極導(dǎo)通部 315A、 315B字線 316板極線 317絕緣層 318位線 319凹部
320 FET
321 FET
400電阻變化型元件陣列
401基板
402下部電極膜
403下部電極
404層間絕緣層
405接觸孔
406電阻變化材料
407電阻變化層
408位線
500電阻變化型元件陣列
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。 (第一實(shí)施方式)
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件在從截面看時(shí)的 結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的截面圖，(a)是表示與位線平行的截面的截面圖，(b) 是表示與字線平行的截面的截面圖。圖IO是表示圖1的電阻變化型元 件陣列的等價(jià)電路的電路圖。以下，參照?qǐng)D1和圖10，說(shuō)明本實(shí)施方 式的電阻變化型元件10的結(jié)構(gòu)。
如圖1 (a)、 (b)所示，集成多個(gè)本實(shí)施方式的電阻變化型元件 10而構(gòu)成電阻變化型元件陣列100。該電阻變化型元件陣列100具有 基板101。在基板101上，以規(guī)定的間距相互平行地形成有多個(gè)帶狀的
下部電極103。該下部電極103也作為字線發(fā)揮功能。在各下部電極 103上，沿著其長(zhǎng)度方向相互隔開(kāi)間隔地形成有多個(gè)島狀的電阻變化層 108。在各電阻變化層108的上面形成有凹部112。并且，以填埋凹部 112的方式形成有上部電極109。并且，以填埋下部電極103彼此之間 的間隙和電阻變化層108彼此之間的間隙的方式形成有層間絕緣膜 104。該層間絕緣膜104的上表面、上部電極109的上表面和電阻變化 層108的上表面形成一個(gè)大致平坦的面。在該大致平坦的面上形成有 多個(gè)帶狀的位線IIO。位線110以規(guī)定的間距相互平行地形成。并且， 在俯視圖中，位線110以與下部電極(字線)103正交的方式形成，上 述島狀的電阻變化層108以位于該位線110與下部電極103的各個(gè)交 點(diǎn)的方式形成。在俯視圖中，電阻變化層108大致形成為矩形，其外 部尺寸(size)形成為比位線110的寬度和下部電極103的寬度小。根 據(jù)上述結(jié)構(gòu)，如圖9和圖10所示，形成電阻變化型元件陣列100 (交 叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列)，其在沿a方向延伸的下部電極(字線)103和沿b 方向延伸的位線110的各交點(diǎn)，矩陣狀地具有電阻變化型元件10。
作為基板IOI，例如使用硅基板。層間絕緣層104例如由氧化硅、 氮化硅、氮氧化硅等構(gòu)成。層間絕緣層104的厚度優(yōu)選為 200nm 400nm。下部電極103、上部電極109、和位線IIO例如由Pt、 Ir、 IrOx、 RuOx (其中x為0 2)、 Cu、 TiN、 W等構(gòu)成。下部電極103 的厚度優(yōu)選為100nm 200nm。位線110的厚度優(yōu)選為100nm 200nm。 下部電極103的寬度例如為約1.2um，鄰接的下部電極103彼此之間 的間隔(間隙)例如約為0.5um (間距約為1.7um)。
作為電阻變化層108，能夠使用由化學(xué)式A3y(式中A為選自Ni、 Fe、 Al、 Hf、 Zr、 Ti、 Ba、 Sr、 La、 Si、 Y中的一個(gè)或多個(gè)元素，B為 選自O(shè)、 N、 F中的一個(gè)或多個(gè)元素)表示的材料?；蛘撸鳛殡娮枳?化層108，也能夠使用由化學(xué)式AxA，^ByOz (式中A為選自La、 Ce、 Bi、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Y、 Sc、 Yb、 Lu、 Gd中的一個(gè)或多個(gè)元素，A， 為選自Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Pb、 Zn、 Cd中的一個(gè)或多個(gè)元素，B為選 自Mn、 V、 Fe、 Co、 Nb、 Cr、 Mo、 W、 Zr、 Hf、 Ni中的一個(gè)或多個(gè) 元素，x為0 l之間，y為0 2之間，z為l 7之間)表示的材料。電
阻變化層108的優(yōu)選厚度為100nm 200nm。電阻變化層108的寬度和 長(zhǎng)度例如均為約0.8 um。
圖2 圖9是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件的制 造方法的各工序的圖，在各圖中(a)為表示上表面的示意圖，(b)為 表示沿著各圖(a)的X-X'線的截面的示意圖。此外，圖2是表示在基 板上形成下部電極膜的工序的圖。圖3是表示形成下部電極的工序的 圖。圖4是表示形成層間絕緣層的工序的圖。圖5是表示形成接觸孔 的工序的圖。圖6是表示堆積電阻變化材料的工序的圖。圖7是表示 堆積上部電極材料的工序的圖。圖8是表示對(duì)電阻變化型元件進(jìn)行元 件分離的工序的圖。圖9是表示形成位線的工序的圖。以下，參照?qǐng)D2 圖9說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件10的制造方法。
在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電阻變化型元件10的制造方法中，首 先，在基板101上通過(guò)濺射或CVD等堆積下部電極膜102 (圖2的工 序)。接下來(lái)，通過(guò)對(duì)下部電極膜102進(jìn)行圖案形成并進(jìn)行蝕刻，以規(guī) 定的間距相互平行地形成具有規(guī)定的寬度的下部電極103 (圖3的工 序)。接下來(lái)，在下部電極103上，形成由氧化硅或氮化硅構(gòu)成的層間 絕緣層104 (圖4的工序)。接下來(lái)，在層間絕緣層104上，通過(guò)圖案 形成和蝕刻，形成到達(dá)下部電極103的接觸孔105 (圖5的工序)。接 下來(lái)，利用MOD法或者M(jìn)OCVD法，以填埋接觸孔105并且覆蓋層 間絕緣層104的方式堆積電阻變化材料，形成電阻變化材料膜106 (圖 6的工序)。此時(shí)，控制電阻變化材料的堆積量，使得接觸孔105中的 電阻變化材料膜106位于層間絕緣層104的上表面的下方。在堆積電 阻變化材料時(shí)，由于在接觸孔105的存在部位和其他的部位上堆積的 面的高度(距離基板101的距離，以下相同)不同，所以堆積后的高 度也根據(jù)部位的不同而不同。電阻變化材料膜106的上表面的高度在 接觸孔105中較低，在其周邊較高。此時(shí)，在接觸孔105的存在部位 上，最低的部位的電阻變化材料膜106的上表面的高度低于周圍的層 間絕緣層104的上表面。接下來(lái)，在電阻變化材料膜106上通過(guò)濺射、 CVD等堆積上部電極材料，形成上部電極材料膜107 (圖7的工序)。 此時(shí)，控制上部電極材料的堆積量，使得接觸孔105中的上部電極材 料膜107的上表面位于層間絕緣層104的上表面的上方。上部電極材
料膜107的厚度優(yōu)選為200nm以上。在堆積上部電極材料膜107時(shí)， 由于接觸孔105的存在部位與其他部位上的堆積面的高度不同，所以 堆積后的上部電極材料膜107的上表面的高度也根據(jù)部位的不同而不 同。上部電極材料膜107的上表面的高度，在接觸孔105中較低，在 其周圍較高。此時(shí)，在接觸孔105的存在部位上，最低的部位的電阻 變化材料膜106的上表面的高度，比周圍的層間絕緣層104的上表面 高。接下來(lái)，通過(guò)CMP使被疊層的電阻變化材料膜106和上部電極材 料膜107平滑化，電阻變化型元件10被元件分離(圖8的工序)。于 是，在各電阻變化型元件10中，形成電阻變化層108和上部電極109。 另外，層間絕緣層104的上表面、電阻變化層108的上表面、和上部 電極109的上表面形成一個(gè)大致平坦的面。接下來(lái)，在該大致平坦的 面上，沿著與下部電極103正交的方向，并且以覆蓋上部電極109的 方式(以電連接的方式)，以規(guī)定的間距相互平行地形成具有規(guī)定的寬 度的位線110，形成圖1 (a)、 (b)的電阻變化型元件陣列100 (圖9 的工序)。
接下來(lái)，基于圖1和圖IO說(shuō)明以上述結(jié)構(gòu)制造的電阻變化型元件 10的動(dòng)作。對(duì)電阻變化型元件10的寫入以下述方式進(jìn)行。在上部電極 109和下部電極103的大小為縱X橫4.6umX1.6um、電極的厚度是 上部電極109為100nm、下部電極為200nm、電阻變化層108 (FeO膜) 的厚度為100nm的情況下，作為施加在上部電極109和下部電極103 之間的電壓脈沖的一個(gè)例子，能夠是正側(cè)為1.7V,負(fù)側(cè)為1.8V，時(shí)間 寬度為100納秒。當(dāng)施加負(fù)側(cè)的電壓脈沖時(shí)，例如電阻值為1MQ左右， 當(dāng)施加正側(cè)的電壓脈沖時(shí)變成lkQ。因此，通過(guò)根據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位的 "1"和"0"的值分別施加"負(fù)側(cè)的電壓脈沖"和"正側(cè)的電壓脈沖"， 能夠進(jìn)行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的寫入。此外，這里所說(shuō)的"正側(cè)"表示上部電極 109相對(duì)于下部電極103為正。下部電極103被接地，上部電極109 為正或者負(fù)。
通過(guò)在上部電極109與下部電極103之間流通定電流，并檢測(cè)在 上部電極109與下部電極103之間出現(xiàn)的電壓，進(jìn)行電阻變化型元件 10中存儲(chǔ)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的讀取。例如，流通150 u A (0.15mA)的定電 流，測(cè)定上述電壓。并且，通過(guò)使檢測(cè)出的電壓與位的"1"或者"0"
1
相對(duì)應(yīng)，能夠讀出被存儲(chǔ)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
本實(shí)施方式的電阻變化型元件10的特征在于上部電極109的下表 面形成為凸?fàn)?以向下方彎曲的方式形成)這一點(diǎn)。更具體地說(shuō)，上
部電極109在中央部(與基板101平行的截面中的中央部，以下相同) 比周邊部(與基板101平行的截面中的周邊部，以下相同)更向電阻 變化層108側(cè)鼓起。更具體而言，在本實(shí)施方式中，在設(shè)置于層間絕 緣層104的孔(圖5中的接觸孔105)的內(nèi)部，依次疊層電阻變化層 108和上部電極109。反映這樣的制造方法，在本發(fā)明中，每個(gè)電阻變 化型元件10中的凹部112的個(gè)數(shù)(或者在上部電極中形成為凸?fàn)畹牟?位的個(gè)數(shù))原則上為一個(gè)。另外，凹部112的深度(形成凹部112的 電阻變化層108的上端面和層間絕緣層104的上端面的高度差)從孔 的周邊部一直到中央部連續(xù)地增加，在中央部最大，在周邊部最小。 以其它的方式表達(dá)，上部電極109向電阻變化層108側(cè)突出的部分的 厚度(突出量)，從孔的周邊部一直到中央部連續(xù)地增加，在中央部最 大，在周邊部最小。再以其它的方式表達(dá)，上部電極109與電阻變化 層108的接觸面形成為碗狀。從沿電阻變化層的厚度方向切斷的截面 看，電阻變化層108與上部電極109的接觸面所形成的邊界，典型地 成為彎曲為弓狀的形狀。
通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，相比于周邊部，下部電極103和上部電極109 之間的距離在中央部較短。在這樣的結(jié)構(gòu)中，兩電極間的電阻在中央 部變得更低，在對(duì)兩電極施加電位差的情況下，在中央部電場(chǎng)變得更 強(qiáng)，并且電流也在中央部變得集中。另外，電阻變化層108由于蝕刻 等周邊部容易劣化。在本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中由于電場(chǎng)和電流在中央部 集中，所以很難受到周邊部的電阻變化材料的劣化的影響，動(dòng)作穩(wěn)定 且可靠性提高。即，能夠改善在制作工序中發(fā)生的電阻變化材料的劣 化引起的電阻變化型元件的動(dòng)作不良。具體而言，如果長(zhǎng)時(shí)間使用電 阻變化型元件，低電阻時(shí)的值和高電阻時(shí)的值的差逐漸變小，最終沒(méi) 有差別。但是，根據(jù)本實(shí)施方式的電阻變化型元件，由于能夠防止電 阻變化材料的劣化，所以能夠使電阻變化的次數(shù)變多，產(chǎn)生使壽命變 長(zhǎng)等的效果。
另外，由于凹部112的深度或上部電極109的厚度連續(xù)地變化，
所以電流不會(huì)集中在一點(diǎn)，而能夠在一定程度的范圍內(nèi)緩慢地集中。 即，在中央部電流密度變高，電流密度從中央部一直到周邊部連續(xù)地
降低。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，由寫入產(chǎn)生的對(duì)電阻變化層108的應(yīng)力(stress) 被分散，由寫入引起的電阻變化層108的劣化很難集中在特定的部位。 由此，具有即使進(jìn)行多次的寫入，也很難發(fā)生由電阻變化層108的劣 化引起的動(dòng)作不良的效果。
本實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方法的特征在于，以填埋接 觸孔105的方式堆積電阻變化材料膜106，在通過(guò)CMP等進(jìn)行平滑化 之前，直接堆積上部電極材料膜107。另外，本實(shí)施方式的電阻變化型 元件的制造方法的另一特征在于，在堆積電阻變化材料和上部電極材 料的工序中，通過(guò)控制堆積量，使電阻變化材料膜106與上部電極材 料膜107的界面中最低的部分比層間絕緣層104的上表面的高度低。
電阻變化材料在氧化還原反應(yīng)中很敏感，容易被氧化或者被還原 而使作為電阻變化材料的特性劣化。例如以鐵為例，作為電阻變化材 料以Fe304為主體，包括Fe203、 FeO等。Fe304由于溫度、周圍的氣 氛而產(chǎn)生反應(yīng)，當(dāng)Fe20" FeO的量發(fā)生變化時(shí)，電阻變化型元件的動(dòng) 作變得不穩(wěn)定，可靠性降低。
根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，由于依據(jù)接觸孔105的形狀堆積面 也會(huì)上下移動(dòng)，作為結(jié)果，在電阻變化層108的上表面形成凹部112， 以填埋該凹部112的方式形成上部電極109。通過(guò)該結(jié)構(gòu)，電阻變化型 元件IO很難受到易于劣化的周邊部的影響。另外，即使通過(guò)CMP進(jìn) 行平滑化直至到達(dá)層間絕緣層104并進(jìn)行元件分離，在接觸孔105的 內(nèi)部也會(huì)殘留上部電極109。由此，電阻變化層108和上部電極109 的界面不會(huì)由于CMP而劣化，能夠保持電阻變化層108為良好的狀態(tài) 地制造電阻變化型元件10。 (第二實(shí)施方式)
本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電阻變化型元件，是在第一實(shí)施方式的 電阻變化型元件10的下部電極上電連接有二極管的結(jié)構(gòu)，下部電極和 二極管以外的結(jié)構(gòu)與電阻變化型元件10相同。由此，對(duì)第一實(shí)施方式 的電阻變化型元件與第二實(shí)施方式的電阻變化型元件中的共通的要 素，標(biāo)注相同的名稱并省略說(shuō)明。
圖18是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電阻變化型元件的結(jié)構(gòu)的一
個(gè)例子的示意圖，圖18 (a)為上表面圖，圖18 (b)是沿著圖18 (a) 的x-x'線的截面圖。圖19是表示圖18的電阻變化型元件陣列的等價(jià) 電路的電路圖。以下，參照?qǐng)D18和圖19說(shuō)明本實(shí)施方式的電阻變化 型元件20的結(jié)構(gòu)。
如圖18 (a)、 (b)所示，集成多個(gè)本實(shí)施方式的電阻變化型元件 20而構(gòu)成電阻變化型元件陣列200。該電阻變化型元件陣列200具有 基板201。在基板201中，多個(gè)N+區(qū)域203，在俯視圖中呈帶狀地、并 且從其表面跨越規(guī)定的深度、以規(guī)定的間距相互平行地形成。在各N" 區(qū)域203中，沿其長(zhǎng)度方向相互隔開(kāi)間隔地形成有多個(gè)阱狀的P+區(qū)域 206。各P+區(qū)域206從N+區(qū)域203的表面跨越規(guī)定的深度而形成。在 本實(shí)施方式中，該N+區(qū)域203構(gòu)成字線。在P+區(qū)域206之上，以幾乎 相同的寬度和長(zhǎng)度形成下部電極207，在下部電極207上排列有由電阻 變化層209和上部電極210構(gòu)成的元件。在電阻變化層209的上面形 成有凹部213。并且，以填埋凹部213的方式形成有上部電極210。以 填埋下部電極207彼此之間的間隙和電阻變化層209彼此之間的間隙 的方式形成有層間絕緣層208。該層間絕緣層208的上表面、電阻變化 層209的上表面和上部電極210的上表面形成一個(gè)大致平坦的面。在 該大致平坦的面上形成有多個(gè)帶狀的位線211。位線211以規(guī)定的間距 相互平行地形成。并且，在俯視圖中，位線211以與N+區(qū)域203 (字 線)正交的方式形成，以位于該位線211與N+區(qū)域203 (字線)的各 交點(diǎn)的方式形成有P+區(qū)域206、下部電極207、和電阻變化層209。在 俯視圖中，P+區(qū)域206、下部電極207、和電阻變化層209形成為大致 矩形，其外形尺寸(size)形成為比位線211的寬度和N"區(qū)域203 (字 線)的寬度小。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，如圖18和圖19所示，在沿a方向 延伸的N"區(qū)域203 (字線)與沿b方向延伸的位線211的各交點(diǎn)上， 形成矩陣狀地具有電阻變化型元件20 (存儲(chǔ)單元)和PN結(jié)型的二極 管212的電阻變化型元件陣列200 (交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列)。
N+區(qū)域203例如通過(guò)在硅基板中注入P離子而得到。N+區(qū)域203 的厚度(深度)例如為約100 um。 N+區(qū)域203的寬度例如約為1.2 u m，鄰接的N+區(qū)域203彼此之間的間隔(間隙)例如約為0.5um。 P+
區(qū)域206例如通過(guò)在硅基板中注入BF2離子而得到。P+區(qū)域206的厚 度(深度)例如約為100 "m。
圖11 圖18是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電阻變化型元件陣列 200的制造方法的各工序的圖，各圖中(a)為表示上表面的示意圖，
(b)是表示沿著各圖(a)中的X-X，線的截面的示意圖。此外，圖ll 是表示在基板上形成硅氧化物層的工序的圖。圖12是表示對(duì)硅氧化物 層進(jìn)行蝕刻的工序的圖。圖13是表示通過(guò)離子注入形成N+區(qū)域的工序 的圖。圖14是表示以覆蓋N+區(qū)域的方式形成硅氧化物層的工序的圖。 圖15是表示形成用于形成P+區(qū)域的開(kāi)口的工序的圖。圖16是表示通 過(guò)離子注入形成P+區(qū)域的工序的圖。圖17是表示形成下部電極207的 工序的圖。圖18是表示在下部電極207上形成電阻變化層209、上部 電極210、位線211的工序的圖。以下，參照?qǐng)D11 圖18對(duì)本發(fā)明的 第二實(shí)施方式的電阻變化型元件20的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
在本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電阻變化型元件20的制造方法中，首 先，在基板201上堆積硅氧化物層202 (圖11的工序)。接下來(lái)，通過(guò) 對(duì)硅氧化物層202進(jìn)行圖案形成并進(jìn)行蝕刻，以規(guī)定的間距相互平行 地形成具有規(guī)定的寬度的槽212 (圖12的工序)。接下來(lái)，以該硅氧化 物層202作為掩模注入P離子，在槽212的下方形成跨越規(guī)定的深度 的N"區(qū)域203 (圖13的工序)。接下來(lái)，除去硅氧化物層202，堆積新 的硅氧化物層204 (圖14的工序)。接下來(lái)，在N+區(qū)域203上，以按 規(guī)定的間隔排列的方式在硅氧化物層204上，通過(guò)使用平板印刷
(lithography)技術(shù)的圖案形成和蝕刻，形成開(kāi)口 205 (圖15的工序)。 接下來(lái)，以該硅氧化物層204作為掩模注入BF2離子，在N+區(qū)域203 上以規(guī)定的間隔形成阱狀的P+區(qū)域206 (圖16的工序)。接下來(lái)，通 過(guò)濺射和CMP，以填埋開(kāi)口 205的方式形成下部電極207 (圖17的工 序)。接下來(lái)，在下部電極207上，形成電阻變化層209、上部電極210、 位線211、層間絕緣膜208，形成電阻變化型元件陣列200 (圖18的工 序)。關(guān)于圖18的工序，由于與實(shí)施方式1同樣，所以省略詳細(xì)的說(shuō) 明。
本實(shí)施方式的電阻變化型元件20的動(dòng)作(寫入和讀取)與第一實(shí) 施方式相同，因此省略說(shuō)明。
本實(shí)施方式的電阻變化型元件20具有與第一實(shí)施方式的電阻變化
型元件10相同的特征和效果。進(jìn)而，電阻變化型元件20，在下部電極 207之下具有由P+區(qū)域206和N+區(qū)域203形成的PN結(jié)型的二極管212， N+區(qū)域203作為字線發(fā)揮功能。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)單元之間的串 擾(crosstalk)減少。即，在第一實(shí)施方式的電阻變化型元件10中， 存在由于存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)、施加的電壓、電流而使得在鄰接的存儲(chǔ)單 元中流通電流的情況。如果在非本意的通路中流通電流，則會(huì)產(chǎn)生由 于多余的電流而使電耗增加，或者在作為目標(biāo)的存儲(chǔ)單元中不能夠以 希望的強(qiáng)度、時(shí)間施加電壓脈沖等問(wèn)題。另一方面，在本實(shí)施方式的 電阻變化型元件20中，通過(guò)具有二極管212，能夠防止電流的逆流， 提高能量效率，并且能夠提高作為存儲(chǔ)器的動(dòng)作精度。
另外，本實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方法具有與第一實(shí)施 方式同樣的特征。而且，根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，能夠制造在下 部電極上電連接有PN結(jié)型二極管的交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列。 (第三實(shí)施方式)
本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件，在第一實(shí)施方式的電 阻變化型元件10的下部電極上電連接有FET (電場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，下 部電極和FET以外的結(jié)構(gòu)都與電阻變化型元件10相同。由此，對(duì)第一 實(shí)施方式的電阻變化型元件和第三實(shí)施方式的電阻變化型元件中的共 通的要素標(biāo)注同一名稱并省略說(shuō)明。
圖28是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件的結(jié)構(gòu)的一 個(gè)例子的示意圖，圖28 (a)為上表面圖，圖28 (b)是沿著圖28 (a) 的x-x'線的截面圖。圖29是表示圖28的電阻變化型元件陣列的等價(jià) 電路的電路圖。以下，參照?qǐng)D28和圖29說(shuō)明本實(shí)施方式的電阻變化 型元件30的結(jié)構(gòu)。
如圖28 (a)、 (b)所示，集成多個(gè)本實(shí)施方式的電阻變化型元件 30而構(gòu)成電阻變化型元件陣列300。該電阻變化型元件陣列300具有 基板301。在基板301中，多個(gè)阱狀的T^區(qū)域306，以規(guī)定的間隔形成 為以a方向作為列方向、以b方向作為行方向的矩陣狀。N+區(qū)域306 的俯視圖中的形狀例如為正方形。以該矩陣狀的N+區(qū)域306的沿a方 向延伸的3列為單位，以被各列N+區(qū)域306夾著的方式形成有兩列島
狀的柵極電極304。柵極電極304的俯視圖中的形狀例如為正方形。通 過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，電阻變化型元件陣列300中，每三個(gè)N+區(qū)域306就具 有兩個(gè)柵極電極304。柵極電極304和基板301通過(guò)未圖示的絕緣層被 絕緣。在柵極電極304上形成有角柱狀的柵極導(dǎo)通部313。在3列一組 的N+區(qū)域306中與中央的一列對(duì)應(yīng)的N+區(qū)域306上，形成有角柱狀的 源極導(dǎo)通部314。在源極導(dǎo)通部314的兩側(cè)的N+區(qū)域306上，分別形 成有下部電極310、電阻變化層311、上部電極312以該順序疊層而構(gòu) 成的電阻變化型元件30。在電阻變化層311的上面形成有凹部319。 并且，以填埋凹部319的方式形成有上部電極312。以填埋電阻變化型 元件30、柵極導(dǎo)通部313、源極導(dǎo)通部314的間隙的方式形成有層間 絕緣層308。層間絕緣層308的上表面、電阻變化層311的上表面、上 部電極312的上表面、柵極導(dǎo)通部313的上表面和源極導(dǎo)通部314的 上表面形成一個(gè)大致平坦的面。在該大致平坦的面上，以規(guī)定的間距 相互平行地形成有多個(gè)帶狀的板極線316、字線315A、字線315B。以 填埋板極線316的間隙和字線315A、字線315B的間隙并且覆蓋它們 的方式形成有絕緣層317。在絕緣層317之上，以規(guī)定的間距相互平行 地形成有多個(gè)帶狀的位線318。位線318通過(guò)上部電極312的正上方， 通過(guò)以貫通絕緣層317的方式設(shè)置的導(dǎo)通部與各上部電極312電連接。 在俯視圖中，沿b方向延伸的位線318和沿a方向延伸的板極線316 以相互正交的方式形成。在俯視圖中，下部電極310、電阻變化層311、 和源極導(dǎo)通部314大致形成為矩形，其外形尺寸(size)形成得比N+區(qū) 域306小。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，如圖29所示，形成電阻變化型元件陣列 300 (交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列)，其中，板極線316和位線318通過(guò)電阻變 化型元件30 (存儲(chǔ)單元)和與其連接的FET320、 FET321相互連接， FET320、 FET321的柵極電極304分別與沿a方向延伸的字線315A、 字線315B連接，。
柵極電極304例如由CoSi構(gòu)成。柵極導(dǎo)通部313、源極導(dǎo)通部314 例如由鎢構(gòu)成。字線315A、字線315B、板極線316、位線318例如由 Pt、 Ir、 IrOx、 RuOx (其中x為0 2)等構(gòu)成。絕緣層317例如由氧化 硅或者氮化硅構(gòu)成，N+區(qū)域203例如通過(guò)對(duì)硅基板注入P離子而得到。 N+區(qū)域203的厚度(深度)例如約為100nm。絕緣層317的厚度(深
度)例如為300nm。字線315A、字線315B、位線318、和板極線316 的厚度(深度)例如分別為100nm、 100nm、 100nm、 100nm。字線315A、 字線315B、位線318、和板極線316的寬度例如分別為1.1 "m、 1.1 ti m、 2 y m、 2 ti m。
圖20 圖28是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件陣 列300的制造方法的各工序的圖，各圖中(a)為表示上表面的示意圖， (b)是表示沿著各圖(a)中的X-X'線的截面的示意圖。此外，圖20 是表示在基板上形成硅氧化物層的工序的圖。圖21是表示在硅氧化物 層上形成用于形成柵極電極的開(kāi)口的工序的圖。圖22是表示形成柵極 電極的工序的圖。圖23是表示以覆蓋柵極電極的方式形成硅氧化物層 的工序的圖。圖24是表示在硅基板上形成N+區(qū)域的工序的圖。圖25 是表示形成用于堆積下部電極的開(kāi)口的工序的圖。圖26是表示形成下 部電極、電阻變化層和上部電極的工序的圖。圖27是表示形成柵極導(dǎo) 通部和源極導(dǎo)通部的工序的圖。圖28是表示形成字線、位線、和板極 線的工序的圖。以下，參照?qǐng)D20 圖28對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的電 阻變化型元件30的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
在本發(fā)明的第三實(shí)施方式的電阻變化型元件30的制造方法中，首 先，在基板301上堆積硅氧化物層302 (圖20的工序)。接下來(lái)，通過(guò) 對(duì)硅氧化物層202進(jìn)行圖案形成并進(jìn)行蝕刻，以規(guī)定的間隔形成用于 形成柵極電極的開(kāi)口 303 (圖21的工序)。接下來(lái)，以該硅氧化物層 202作為掩模，通過(guò)濺射、CVD等在開(kāi)口 303中形成柵極電極304 (圖 22的工序)。接下來(lái)，以覆蓋柵極電極304的方式，堆積硅氧化物層 305 (圖23的工序)。接下來(lái)，在硅氧化物層305中，通過(guò)使用平板印 刷技術(shù)的圖案形成和蝕刻，形成用于形成N+區(qū)域306的開(kāi)口 307，并 從上方注入P離子，在開(kāi)口 307的底部形成阱狀的N+區(qū)域306 (圖24 的工序)。接下來(lái)，除去硅氧化物層305，形成層間絕緣層308，形成 用于堆積下部電極310、電阻變化層311、上部電極312的開(kāi)口 309 (圖 25的工序)。接下來(lái)，在開(kāi)口 309中疊層下部電極310、電阻變化層311、 上部電極312 (圖26的工序)。關(guān)于圖26的工序，由于與實(shí)施方式1 同樣所以省略詳細(xì)說(shuō)明。接下來(lái)，通過(guò)圖案形成和蝕刻，形成用于形 成柵極導(dǎo)通部313和源極導(dǎo)通部314的開(kāi)口，堆積柵極導(dǎo)通部313和
源極導(dǎo)通部314 (圖27的工序)。接下來(lái)，通過(guò)圖案形成和濺射、CVD 等，形成字線315A、字線315B、板極線316，在其上形成絕緣層317， 在圖案形成和蝕刻之后，通過(guò)濺射、CVD等形成位線318，從而形成 電阻變化型元件陣列300 (圖28的工序)。
接下來(lái)，基于圖29說(shuō)明以上述結(jié)構(gòu)制造的電阻變化型元件30的 動(dòng)作。本實(shí)施方式的電阻變化型元件陣列300中，相對(duì)一根板極線316 存在兩根字線315A、 315B。對(duì)電阻變化型元件30的寫入(對(duì)電阻變 化型元件30的電壓脈沖的施加)按照以下的順序進(jìn)行。首先，決定位 線318和板極線316的組合。接下來(lái)，選擇與該板極線316鄰接的字 線315A、 315B中的任一方，對(duì)該板極線施加電壓。此時(shí)，如果在字 線315A上施加電壓，則FET321為0N，如果在字線315B上施加電壓， 則FET320為ON。在擇一地使一方的FET為ON的同時(shí)在該組合的位 線318和板極線316之間施加電壓脈沖。通過(guò)這樣的動(dòng)作，擇一地僅 對(duì)連接該位線318和該板極線316的兩個(gè)電阻變化型元件30中的一方 施加電壓脈沖。電壓脈沖的強(qiáng)度、時(shí)間、電阻變化元件30的電阻值等 與實(shí)施方式l相同，所以省略說(shuō)明。
與寫入時(shí)同樣，擇一地使一方的FET為ON，同時(shí)在上部電極312 和下部電極310之間流通定電流，通過(guò)檢測(cè)在上部電極312和下部電 極310之間出現(xiàn)的電壓，進(jìn)行被存儲(chǔ)在電阻變化型元件30中的數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)的讀取。由于流通的電流的大小等與第一實(shí)施方式同樣所以省略說(shuō) 明。
本實(shí)施方式的電阻變化型元件30具有與第一實(shí)施方式的電阻變化 型元件10同樣的特征和效果。進(jìn)而，電阻變化型元件30在下部電極 308下具有FET，通過(guò)該FET，位線和板極線被電連接。通過(guò)這樣的結(jié) 構(gòu)，存儲(chǔ)單元間的串?dāng)_減少。即，在第一實(shí)施方式的電阻變化型元件 10中，存在由于存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)、施加的電壓、電流導(dǎo)致電流在鄰接 的存儲(chǔ)單元中流通的情況。當(dāng)電流在非本意的通路中流通時(shí)，會(huì)產(chǎn)生 由于多余的電流而使電耗增加，或者在作為目標(biāo)的存儲(chǔ)單元中不能夠 以希望的強(qiáng)度、時(shí)間施加電壓脈沖等問(wèn)題。在本實(shí)施方式的電阻變化 型元件30中，通過(guò)使施加在字線315A、字線315B上的電壓變化，能 夠使FET320、 FET321為ON/OFF。由此，通過(guò)僅使希望的部位(歹ij)
的FET為ON，能夠更可靠地防止電流的逆流，提高能量效率，并且
提高作為存儲(chǔ)器的動(dòng)作精度。
另外，本實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方法，具有與第一實(shí) 施方式同樣的特征。進(jìn)而，根據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，能夠制造出
每一個(gè)位線和板極線的交點(diǎn)都具有通過(guò)FET電連接的兩個(gè)電阻變化型 元件(存儲(chǔ)單元)的交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列。 (第四實(shí)施方式)
本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電阻變化型元件，在下部電極相對(duì)電阻 變化層形成為凸?fàn)?以向上方彎曲的方式形成)這一點(diǎn)上，與上部電 極形成為凸?fàn)畹牡谝粚?shí)施方式的電阻變化型元件不同。另外，該結(jié)構(gòu) 中的材料、大小等與第一實(shí)施方式同樣，所以省略說(shuō)明。
圖36是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電阻變化型元件的結(jié)構(gòu)的一 個(gè)例子的示意圖，圖36 (a)為上表面圖，圖36 (b)是沿著圖36 (a) 的x-x'線的截面圖。等價(jià)電路與圖10同樣，所以省略說(shuō)明。以下，參 照?qǐng)D36說(shuō)明本實(shí)施方式的電阻變化型元件40的結(jié)構(gòu)。
如圖36 (a)、 (b)所示，集成多個(gè)本實(shí)施方式的電阻變化型元件 40而構(gòu)成電阻變化型元件陣列400。該電阻變化型元件陣列400具有 基板401。在基板101上，以規(guī)定的間距相互平行地形成有多個(gè)帶狀的 下部電極403。下部電極403沿著長(zhǎng)度方向的中心軸形成為朝向上方的 凸?fàn)?。該下部電極403作為字線發(fā)揮功能。在各下部電極上，沿其長(zhǎng) 度方向相互隔開(kāi)間隔地形成有多個(gè)島狀的電阻變化層407。以填埋下部 電極403彼此之間的間隙和電阻變化層407彼此之間的間隙的方式形 成有層間絕緣層404。該層間絕緣層404的上表面和電阻變化層407 的上表面形成一個(gè)大致平坦的面。在該大致平坦的面上形成有多個(gè)帶 狀的上部電極(位線)408。上部電極408以規(guī)定的間距相互平行地形 成。并且，在俯視圖中，上部電極408以與下部電極403 (字線)正交 的方式形成，以位于該上部電極408和下部電極403的各交點(diǎn)的方式 形成有上述島狀的電阻變化層407。在俯視圖中，電阻變化層407形成 為大致矩形，其外形尺寸(size)形成得比上部電極408的寬度和下部 電極403的寬度小。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，形成在沿b方向延伸的上部電 極408和沿a方向延伸的下部電極403的各交點(diǎn)上，矩陣狀地具有電
阻變化型元件40的電阻變化型元件陣列400 (交叉點(diǎn)存儲(chǔ)器陣列)。
圖30 圖36是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電阻變化型元件40 的制造方法的各工序的圖，各圖中(a)為表示上表面的示意圖，(b) 是表示沿著各圖(a)的X-X'線的截面的示意圖。而且，圖30是表示 在基板上形成下部電極膜的工序的圖。圖31是表示形成下部電極的工 序的圖。圖32是表示形成層間絕緣層的工序的圖。圖33是表示形成 接觸孔的工序的圖。圖34是表示堆積電阻變化材料的工序的圖。圖35 是表示形成電阻變化層的工序的圖。圖36是表示形成上部電極的工序 的圖。以下，參照?qǐng)D30 圖36說(shuō)明本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電阻變化 型元件40的制造方法。
本發(fā)明的第四實(shí)施方式的電阻變化型元件40的制造方法中，首先， 在基板401上堆積下部電極膜402(圖30的工序)。接著，通過(guò)干蝕刻， 使下部電極膜402形成圖案，以規(guī)定的間距相互平行地形成具有規(guī)定 的寬度的下部電極403 (圖31的工序)。在該工序中，首先將蝕刻離子 的入射角度設(shè)定為相對(duì)于晶片面為卯度，使基板露出。之后，將入射 角度改變?yōu)?5度，形成錐度(taper)。在形成下部電極403之后，堆 積層間絕緣層404 (圖32的工序)。接下來(lái)，在層間絕緣層404中以到 達(dá)下部電極403的方式，以規(guī)定的間隔形成接觸孔405(圖33的工序)。 接下來(lái)，以覆蓋接觸孔405的方式通過(guò)MOD法或者M(jìn)OCVD法形成 電阻變化材料膜406 (圖34的工序)。接下來(lái)，電阻變化材料膜406 通過(guò)CMP等被平滑化，形成電阻變化層407，電阻變化型元件40被元 件分離(圖35的工序)。層間絕緣層404的上表面、電阻變化層407 的上表面形成一個(gè)大致平坦的面。接下來(lái)，在該大致平坦的面上，以 與下部電極403正交的方式并且以覆蓋電阻變化層407的方式(以電 連接的方式)，相互平行地以規(guī)定的間距形成具有規(guī)定寬度的上部電極 408 (位線)，由此形成電阻變化型元件陣列400 (圖36的工序)。
本實(shí)施方式的電阻變化型元件40的動(dòng)作(寫入和讀取)與第一實(shí) 施方式相同，所以省略說(shuō)明。
本實(shí)施方式的電阻變化型元件40的特征在于，下部電極403相對(duì) 于電阻變化層407形成為凸?fàn)?。更具體的說(shuō)，當(dāng)觀看下部電極403的 上表面時(shí)，長(zhǎng)度方向的中心軸部分與其兩側(cè)相比較更向上方突出。根
據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，相比于周邊部，下部電極403和上部電極408之間的 距離在中央部更短。因此，與第一實(shí)施方式的電阻變化型元件10同樣， 很難受到周邊部的電阻變化材料的劣化的影響，動(dòng)作穩(wěn)定且可靠性提 高。即，能夠改善由在制作工序中發(fā)生的電阻變化材料的劣化引起的 電阻變化型元件的動(dòng)作不良。
本實(shí)施方式的電阻變化型元件的制造方法，在將下部電極形成為 凸?fàn)钪笤谄渖隙逊e電阻變化材料這一點(diǎn)上與第一實(shí)施方式不同。依 據(jù)本實(shí)施方式的制造方法，能夠制造成對(duì)的電極的一方的中央部朝向 電阻變化層形成為凸?fàn)畹碾娮枳兓驮?(第五實(shí)施方式)
圖37是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的電阻變化型元件在從截面看 時(shí)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的截面圖，(a)是表示與位線平行的截面的截面 圖，(b)是表示與字線平行的截面的截面圖。以下，參照?qǐng)D37說(shuō)明本 實(shí)施方式的電阻變化型元件50的結(jié)構(gòu)。
如圖37 (a)、 (b)所示，本實(shí)施方式的電阻變化型元件50是在第 一實(shí)施方式的電阻變化型元件10中，將下部電極103置換為下部電極 503，將上部電極109置換為上部電極509，將位線110置換為位線510 的結(jié)構(gòu)。集成多個(gè)電阻變化型元件50而構(gòu)成電阻變化型元件陣列500。 其它方面，電阻變化型元件50與電阻變化型元件10相同，所以對(duì)相 互共通的部分標(biāo)注同一符號(hào)和名稱，省略說(shuō)明。
位線510例如由A1、 Cu、 TiN、 Ti等構(gòu)成。下部電極503和上部 電極509例如由Pt、 TaN等構(gòu)成。SP，在本實(shí)施方式中，電極(下部 電極503和上部電極509)與配線(位線510)由相互不同的材料形成。 因此在本實(shí)施方式中，電極(下部電極503和上部電極509)與配線(位 線510)明確地為相互不同的部件。下部電極503的厚度優(yōu)選為 100nm 200nm。位線510的厚度優(yōu)選為100nm 200nm。下部電極503 的寬度例如約為1.2"m，鄰接的下部電極503彼此之間的間隔(間隙) 例如約為0.5 um (間距約為1.7 um)。凹部112的形狀等與第一實(shí)施 方式相同所以省略說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，反映制造方法，上部電極 509 (構(gòu)成上部電極509的材料)僅存在于在層間絕緣層104中形成的 孔(圖5中的接觸孔105)的內(nèi)部(層間絕緣層104的上端面的下側(cè)、
或者接觸孔105的上端的下側(cè))。另外，上部電極509與層間絕緣層104 不接觸，上部電極509的上端的周圍被電阻變化層108包圍。即，在 形成于層間絕緣層104的孔(圖5中的接觸孔105)內(nèi)的上端的內(nèi)側(cè)周 邊部中，僅存在電阻變化層108，而不存在上部電極509 (構(gòu)成上部電 極509的材料)。
電阻變化型元件50的制造方法與圖2 圖9所示的第一實(shí)施方式 的電阻變化型元件的制造方法相同。即在第一實(shí)施方式中的制造方法 的說(shuō)明中，如果將下部電極103替換為下部電極503，將上部電極109 替換為上部電極509，將位線110替換為位線510，則能夠以同樣的方 法制造電阻變化型元件50。因此，省略詳細(xì)的說(shuō)明。
由于電阻變化型元件50的動(dòng)作與第一實(shí)施方式中的電阻變化型元 件10的動(dòng)作相同，所以省略說(shuō)明。即在第一實(shí)施方式中的動(dòng)作的說(shuō)明 中，如果將下部電極103替換為下部電極503，將上部電極109替換為 上部電極509，將位線110替換為位線510，則能夠以同樣的方法使電 阻變化型元件50動(dòng)作。因此，省略詳細(xì)的說(shuō)明。
當(dāng)然本實(shí)施方式的電阻變化型元件50也具有與電阻變化型元件 10相同的特征和效果。而且電阻變化型元件50在以下方面還具有特 征。S卩，電極材料一般價(jià)格昂貴，需要盡可能地減少使用量。另一方 面，配線(位線等)需要跨越元件的整個(gè)面而形成，需要大量的材料。 在電阻變化型元件50中，使構(gòu)成電極的材料和構(gòu)成配線(位線)的材 料不同，將形成上部電極509所需要的材料抑制在最小限度，因此能 夠大幅削減制造成本。另外，通過(guò)使配線和電極的材料不同，作為配 線能夠使用Al、Cu等被限定的材料，同時(shí)為了確實(shí)地產(chǎn)生電阻的變化， 能夠使用適當(dāng)?shù)牟牧献鳛殡姌O。
(第一實(shí)施方式 第五實(shí)施方式的變形例)
第一實(shí)施方式 第五實(shí)施方式的電阻變化型元件陣列，也可以對(duì) 其進(jìn)行疊層，構(gòu)成具有疊層結(jié)構(gòu)的電阻變化型元件陣列(交叉點(diǎn)結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)器)。圖38是表示對(duì)第一實(shí)施方式的電阻變化型元件陣列進(jìn)行疊 層，成為具有疊層結(jié)構(gòu)的電阻變化型元件陣列的情況下的截面的概略 圖。如圖所示，在基板101上形成第一實(shí)施方式的電阻變化型元件陣 列100之后，堆積由硅氧化物等構(gòu)成的絕緣層111，之后通過(guò)重復(fù)第一
實(shí)施方式中所示的工序，能夠制造電阻變化型元件陣列被疊層的電阻 變化型元件陣列。
或者，也可以是，第一實(shí)施方式 第五實(shí)施方式的電阻變化型元 件，在其上安裝公知的周邊電路，從而成為半導(dǎo)體裝置。
第一實(shí)施方式 第五實(shí)施方式的電阻變化型元件，即使對(duì)電極施 加的電壓為零，電阻變化層的電阻值也能夠被維持。該電阻值的不同
(ON/OFF)例如能夠根據(jù)施加的電流和計(jì)測(cè)的電壓的關(guān)系而容易地求 得。由此，在第一實(shí)施方式 第四實(shí)施方式的電阻變化型元件上安裝 公知的周邊電路，從而成為非易失存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知本發(fā)明的很多的改良和其 他的實(shí)施方式。因此，上述說(shuō)明僅應(yīng)被解釋為例示，以向本領(lǐng)域的技 術(shù)人員教授實(shí)施本發(fā)明的最佳方式為目的。能夠不脫離本發(fā)明的主旨 地對(duì)其結(jié)構(gòu)和/或功能的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)質(zhì)上的變更。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的電阻變化型元件、半導(dǎo)體裝置和其制造方法，作為能夠 改善電阻變化型元件的動(dòng)作不良的電阻變化型元件、半導(dǎo)體裝置和其 制造方法是有用的。
權(quán)利要求
1. 一種電阻變化型元件的制造方法，其特征在于，包括在設(shè)置于基板上的層間絕緣層中、且底部具有下部電極的接觸孔中，以所述接觸孔中的上表面位于所述層間絕緣層的上表面的下方的方式堆積電阻變化材料的工序；在堆積的所述電阻變化材料之上，以所述接觸孔中的上表面位于所述層間絕緣層的上表面的上方的方式堆積上部電極材料的工序；和通過(guò)CMP對(duì)具有疊層的所述電阻變化材料和所述上部電極材料的電阻變化型元件進(jìn)行元件分離的工序。
2. 如權(quán)利要求1所述的電阻變化型元件的制造方法，其特征在于 堆積所述電阻變化材料的工序，通過(guò)MOD法或者M(jìn)OCVD法使電阻變化材料堆積。
3. —種電阻變化型元件的制造方法，其特征在于，包括 在基板上形成下部電極膜的工序；對(duì)所述下部電極膜進(jìn)行蝕刻，沿寬度方向以規(guī)定的周期重復(fù)形成 具有規(guī)定的寬度的下部電極的工序；利用氧化硅或氮化硅覆蓋所述下部電極，形成層間絕緣層的工序;對(duì)所述層間絕緣層進(jìn)行圖案形成并進(jìn)行蝕刻，由此形成與下部電 極連通的接觸孔的工序；通過(guò)MOD法或者M(jìn)OCVD法，以使所述接觸孔中的上表面位于 所述層間絕緣層的上表面的下方的方式堆積電阻變化材料的工序；在堆積的所述電阻變化材料上，以所述接觸孔中的上表面位于所 述層間絕緣層的上表面的上方的方式堆積上部電極材料的工序；和通過(guò)CMP對(duì)具有疊層的所述電阻變化材料和所述上部電極材料的 電阻變化型元件進(jìn)行元件分離的工序。
4. 一種電阻變化型元件，其包括電阻值依據(jù)施加的電壓脈沖發(fā)生變化的電阻變化層；和 夾著所述電阻變化層的第一電極和第二電極，其特征在于 所述第一電極或所述第二電極的與所述電阻變化層接觸的面，朝 向所述電阻變化層形成為凸?fàn)睢?br> 5. 如權(quán)利要求4所述的電阻變化型元件，其特征在于 所述電阻變化型元件形成在基板上，所述第一電極和所述第二電極中，以靠近所述基板的電極作為下 部電極，以另一電極作為上部電極，所述上部電極朝向所述基板側(cè)形成為凸?fàn)睢?br> 6. 如權(quán)利要求5所述的電阻變化型元件，其特征在于 還包括形成在所述基板上的絕緣層， 在所述絕緣層中形成有接觸孔，所述電阻變化層和所述上部電極僅形成在所述接觸孔的上端的下在所述接觸孔內(nèi)的上端的內(nèi)側(cè)周邊部，存在所述電阻變化層而不 存在所述上部電極。
7. 如權(quán)利要求4所述的電阻變化型元件，其特征在于 形成為所述凸?fàn)畹牟课粌H為一個(gè)。
8. 如權(quán)利要求4所述的電阻變化型元件，其特征在于 形成為所述凸?fàn)畹拿妫韵蛩鲭娮枳兓瘜拥耐怀隽繌乃鲭姌O的周邊部朝向中央部連續(xù)增加的方式突出。
9. 如權(quán)利要求4所述的電阻變化型元件，其特征在于 沿所述電阻變化層的厚度方向切斷的截面中，形成為所述凸?fàn)畹拿嫠傻倪吔绯使瓲顝澢?br> 10. 如權(quán)利要求4所述的電阻變化型元件，其特征在于 形成為所述凸?fàn)畹拿婢哂型霠畹男螤睢?br> 11. 如權(quán)利要求5所述的電阻變化型元件，其特征在于 以與所述下部電極電連接的方式在所述基板上形成有二極管。
12. 如權(quán)利要求5所述的電阻變化型元件，其特征在于 以與所述下部電極電連接的方式在所述基板上形成有電場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
13. —種半導(dǎo)體裝置，其特征在于包括矩陣狀地形成有多個(gè)權(quán)利要求4所述的電阻變化型元件的非 易失存儲(chǔ)器部。
14. 一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于-疊層有矩陣狀地形成有多個(gè)權(quán)利要求4所述的電阻變化型元件的 非易失存儲(chǔ)器部。
全文摘要
本發(fā)明提供電阻變化型元件、半導(dǎo)體裝置和其制造方法。電阻變化型元件的制造方法包括在設(shè)置于基板上的層間絕緣層(104)中且底部具有下部電極(103)的接觸孔(105)中，以接觸孔(105)中的上表面位于層間絕緣層(104)的上表面的下方的方式堆積電阻變化材料(106)的工序；在堆積的電阻變化材料(106)之上，以接觸孔(105)中的上表面位于層間絕緣層(104)的上表面的上方的方式堆積上部電極材料的工序；和通過(guò)CMP對(duì)具有疊層的電阻變化材料(106)和上部電極材料的電阻變化型元件進(jìn)行元件分離的工序。
文檔編號(hào)H01L45/00GK101395717SQ20078000738
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者三河巧, 川島良男, 高木剛, 魏志強(qiáng) 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社