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JP2017168598A - Semiconductor memory device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2017168598A
JP2017168598A JP2016051700A JP2016051700A JP2017168598A JP 2017168598 A JP2017168598 A JP 2017168598A JP 2016051700 A JP2016051700 A JP 2016051700A JP 2016051700 A JP2016051700 A JP 2016051700A JP 2017168598 A JP2017168598 A JP 2017168598A
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JP
Japan
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film
resistance change
wiring
memory device
semiconductor memory
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JP2016051700A
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Japanese (ja)
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佐々木 俊行
Toshiyuki Sasaki
俊行 佐々木
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Kioxia Corp
Original Assignee
Toshiba Memory Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】記憶動作の信頼性を向上できる半導体記憶装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、半導体記憶装置は、第1配線と、第1交差配線と、第1抵抗変化部と、第1絶縁部と、を含む。第1配線は、第1方向に延びる第1延在部分と、第1方向と交差する第2方向に突出した第1突出部分と、を含む。第1交差配線は、第1方向及び第2方向と交差する第3方向に延びる。第1抵抗変化部の少なくとも一部は、第1交差配線の少なくとも一部と第1突出部分との間に設けられる。第1絶縁部の少なくとも一部は、第2方向において第1延在部分の一部と第1交差配線の少なくとも一部との間に設けられる。【選択図】図1A semiconductor memory device and a method for manufacturing the same are provided. According to an embodiment, a semiconductor memory device includes a first wiring, a first cross wiring, a first resistance change unit, and a first insulating unit. The first wiring includes a first extending portion extending in the first direction and a first protruding portion protruding in the second direction intersecting the first direction. The first cross wiring extends in a third direction that intersects the first direction and the second direction. At least a portion of the first resistance change portion is provided between at least a portion of the first cross wiring and the first protruding portion. At least a portion of the first insulating portion is provided between a portion of the first extension portion and at least a portion of the first cross wiring in the second direction. [Selection] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、半導体記憶装置及びその製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor memory device and a method for manufacturing the same.

イオンメモリなどの抵抗変化型のメモリセルを用いた記憶装置がある。このような記憶装置において、メモリセルが3次元的に配置される。記憶装置において、隣り合うメモリセル間の影響により記憶動作の信頼性が低くなる場合がある。   There is a memory device using a resistance change type memory cell such as an ion memory. In such a memory device, memory cells are arranged three-dimensionally. In a memory device, the reliability of the memory operation may be lowered due to the influence between adjacent memory cells.

特開2011−129737号公報JP 2011-129737 A

本発明の実施形態は、記憶動作の信頼性を向上できる半導体記憶装置及びその製造方法を提供する。   Embodiments of the present invention provide a semiconductor memory device that can improve the reliability of a memory operation and a method of manufacturing the same.

本発明の実施形態によれば、半導体記憶装置は、第1配線と、第1交差配線と、第1抵抗変化部と、第1絶縁部と、を含む。前記第1配線は、第1方向に延びる第1延在部分と、前記第1方向と交差する第2方向に突出した第1突出部分と、を含む。前記第1交差配線は、前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に延びる。前記第1抵抗変化部の少なくとも一部は、前記第1交差配線の少なくとも一部と前記第1突出部分との間に設けられる。前記第1絶縁部の少なくとも一部は、前記第2方向において前記第1延在部分の一部と前記第1交差配線の前記少なくとも一部との間に設けられる。   According to the embodiment of the present invention, the semiconductor memory device includes a first wiring, a first cross wiring, a first resistance change unit, and a first insulating unit. The first wiring includes a first extending portion that extends in a first direction and a first protruding portion that protrudes in a second direction that intersects the first direction. The first cross wiring extends in a third direction that intersects the first direction and the second direction. At least a portion of the first resistance change portion is provided between at least a portion of the first cross wiring and the first protruding portion. At least a part of the first insulating portion is provided between a part of the first extension part and the at least part of the first cross wiring in the second direction.

図1(a)及び図1(b)は、第1の実施形態に係る半導体記憶装置を例示する模式的斜視図である。FIG. 1A and FIG. 1B are schematic perspective views illustrating the semiconductor memory device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体記憶装置を例示する模式的斜視図である。1 is a schematic perspective view illustrating a semiconductor memory device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体記憶装置を例示する模式的斜視図である。1 is a schematic perspective view illustrating a semiconductor memory device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を例示するフローチャート図である。1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a semiconductor memory device according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を例示する工程順の模式的斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view in order of the processes, illustrating the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を例示する工程順の模式的斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view in order of the processes, illustrating the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を例示する工程順の模式的斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view in order of the processes, illustrating the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を例示する工程順の模式的斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view in order of the processes, illustrating the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を例示する工程順の模式的斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view in order of the processes, illustrating the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を例示する工程順の模式的斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view in order of the processes, illustrating the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る別の半導体記憶装置を例示する模式的斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view illustrating another semiconductor memory device according to the first embodiment. 図12(a)及び図12(b)は、第2の実施形態に係る半導体記憶装置を例示する模式的斜視図である。FIG. 12A and FIG. 12B are schematic perspective views illustrating the semiconductor memory device according to the second embodiment.

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Even in the case of representing the same part, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
In the present specification and drawings, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

(第1の実施形態)
図1(a)及び図1(b)は、第1の実施形態に係る半導体記憶装置を例示する模式的斜視図である。
図1(a)に示すように、本実施形態に係る半導体記憶装置110は、第1配線11と、第1交差配線21と、第1抵抗変化部31と、第1絶縁部41と、を含む。
図1(b)において、第1配線11が抜き出されて描かれている。
(First embodiment)
FIG. 1A and FIG. 1B are schematic perspective views illustrating the semiconductor memory device according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1A, the semiconductor memory device 110 according to the present embodiment includes a first wiring 11, a first cross wiring 21, a first resistance change unit 31, and a first insulating unit 41. Including.
In FIG. 1B, the first wiring 11 is extracted and drawn.

第1配線11は、第1延在部分11e及び第1突出部分11pを含む。第1延在部分11eは、第1方向D1に延びる。第1突出部分11pは、第2方向D2に突出する。第2方向D2は、第1方向D1と交差する。   The first wiring 11 includes a first extending portion 11e and a first protruding portion 11p. The first extending portion 11e extends in the first direction D1. The first projecting portion 11p projects in the second direction D2. The second direction D2 intersects the first direction D1.

第1方向D1をZ方向とする。Z方向に対して垂直な1つの方向をX方向とする。Z方向及びX方向に対して垂直な方向をY方向とする。   The first direction D1 is the Z direction. One direction perpendicular to the Z direction is defined as the X direction. A direction perpendicular to the Z direction and the X direction is taken as a Y direction.

この例では、第2方向D2は、X方向に沿っている。第2方向D2は、例えば、−X方向である。   In this example, the second direction D2 is along the X direction. The second direction D2 is, for example, the −X direction.

第1交差配線21は、第3方向D3に延びる。第3方向D3は、第1方向D1及び第2方向D2と交差する。この例では、第3方向D3は、Y方向である。   The first cross wiring 21 extends in the third direction D3. The third direction D3 intersects the first direction D1 and the second direction D2. In this example, the third direction D3 is the Y direction.

第1抵抗変化部31の少なくとも一部は、第1交差配線21の少なくとも一部と、第1突出部分11pと、の間に設けられる。第1抵抗変化部31は、第1方向D1(Z方向)において、第1交差配線21の少なくとも一部、及び、第1突出部分11pと重なる。   At least a part of the first resistance change portion 31 is provided between at least a part of the first cross wiring 21 and the first protruding portion 11p. The first resistance change unit 31 overlaps at least a part of the first cross wiring 21 and the first protruding portion 11p in the first direction D1 (Z direction).

第1絶縁部41の少なくとも一部は、第2方向D2(この例では−X方向)において、第1延在部分11eの一部(部分11ea)と、第1交差配線21の上記の少なくとも一部と、の間に設けられる。   At least part of the first insulating portion 41 is at least one part of the first extending portion 11e (part 11ea) and the above-mentioned at least one of the first cross wirings 21 in the second direction D2 (in this example, −X direction). Between the two.

第1交差配線21と第1突出部分11pとの交差部分に、例えば、1つのメモリ部(第1メモリ部MP1)が形成される。   For example, one memory unit (first memory unit MP1) is formed at an intersection between the first intersecting wiring 21 and the first protruding portion 11p.

このように、半導体記憶装置110においては、例えば、Z方向に延びる第1延在部分11eの一部に、−X方向に突出した第1突出部分11pが設けられる。その第1突出部分11pとZ方向において離れて、第1交差配線21が設けられる。第1突出部分11pと第1交差配線21との間に形成される第1メモリ部MP1においては、電流は、Z方向に沿って流れる。第1メモリ部MP1と第1延在部分11eとの間が、第1絶縁部41により絶縁される。   As described above, in the semiconductor memory device 110, for example, the first protruding portion 11p protruding in the −X direction is provided in a part of the first extending portion 11e extending in the Z direction. A first cross wiring 21 is provided apart from the first protruding portion 11p in the Z direction. In the first memory unit MP1 formed between the first protruding portion 11p and the first cross wiring 21, the current flows along the Z direction. The first insulating part 41 insulates between the first memory part MP1 and the first extending part 11e.

半導体記憶装置110においては、第2交差配線22、第2抵抗変化部32及び第2絶縁部42がさらに設けられる。   In the semiconductor memory device 110, the second cross wiring 22, the second resistance change unit 32, and the second insulating unit 42 are further provided.

第2交差配線22は、第3方向D3(Y方向)に延びる。第2交差配線22は、第1方向D1(Z方向)において、第1交差配線21と並ぶ。第2抵抗変化部32の少なくとも一部は、第2交差配線22の少なくとも一部と、第1突出部分11pと、の間に設けられる。第2絶縁部42の少なくとも一部は、第2方向D2(−X方向)において、第1延在部分11eの別の一部(部分11eb)と、第2交差配線22の上記の少なくとも一部と、の間に設けられる。   The second cross wiring 22 extends in the third direction D3 (Y direction). The second cross wiring 22 is aligned with the first cross wiring 21 in the first direction D1 (Z direction). At least a part of the second resistance change portion 32 is provided between at least a part of the second cross wiring 22 and the first protruding portion 11p. At least a part of the second insulating part 42 is in the second direction D2 (−X direction), another part of the first extending part 11e (part 11eb), and at least a part of the second cross wiring 22 described above. And between.

第2交差配線22と第1突出部分11pとの交差部分に、例えば、別の1つのメモリ部(第2メモリ部MP2)が形成される。   For example, another memory part (second memory part MP2) is formed at the intersection of the second intersecting wiring 22 and the first protruding part 11p.

例えば、Z方向において、第1交差配線21と第2交差配線22との間に、第1突出部分11pが設けられる。2つの交差配線と突出部との間のそれぞれに、メモリ部が設けられる。2つのメモリ部と第1配線11(第1延在部分11e)との間は、第1絶縁部41及び第2絶縁部42により絶縁される。メモリ部(メモリセル)の側面(例えば、Z方向に沿う面)におけるリークが、これらの絶縁部により抑制される。メモリ部に記憶された情報が良好に保持される。実施形態においては、例えば、記憶動作の信頼性を向上できる半導体記憶装置が提供できる。   For example, the first projecting portion 11p is provided between the first cross wiring 21 and the second cross wiring 22 in the Z direction. A memory portion is provided between each of the two cross wirings and the protruding portion. The two memory portions and the first wiring 11 (first extending portion 11e) are insulated by the first insulating portion 41 and the second insulating portion 42. Leakage on the side surface (for example, the surface along the Z direction) of the memory unit (memory cell) is suppressed by these insulating units. The information stored in the memory unit is held well. In the embodiment, for example, a semiconductor memory device that can improve the reliability of the memory operation can be provided.

この例では、第1配線11は、第2延在部分11fをさらに含む。第2延在部分11fは、第1方向D1(Z方向)に延びる。第2延在部分11fは、第2方向D2(−X方向)において、第1延在部分11eと並ぶ。この例では、第2延在部分11fは、第1突出部分11pと接続されている。   In this example, the first wiring 11 further includes a second extending portion 11f. The second extending portion 11f extends in the first direction D1 (Z direction). The second extending portion 11f is aligned with the first extending portion 11e in the second direction D2 (−X direction). In this example, the second extending portion 11f is connected to the first protruding portion 11p.

第1延在部分11eと第2延在部分11fとの間に、第1交差配線21及び第1抵抗変化部31が配置される。   Between the first extending portion 11e and the second extending portion 11f, the first cross wiring 21 and the first resistance change portion 31 are disposed.

第1絶縁部41は、第2延在部分11fと第1交差配線21との間の領域に延びている。第1絶縁部41は、第2延在部分11fと第1交差配線21との間を絶縁する。   The first insulating portion 41 extends in a region between the second extending portion 11 f and the first cross wiring 21. The first insulating portion 41 insulates between the second extending portion 11 f and the first cross wiring 21.

この例では、第3交差配線23及び第4交差配線24がさらに設けられる。これらの交差配線は、第3方向D3(Y方向)に延びる。第1配線11は、2つめの突出部分11qをさらに含む。この突出部分11qが、Z方向において、第3交差配線23と第4交差配線24との間に設けられる。   In this example, a third cross wiring 23 and a fourth cross wiring 24 are further provided. These cross wirings extend in the third direction D3 (Y direction). The first wiring 11 further includes a second protruding portion 11q. The protruding portion 11q is provided between the third cross wiring 23 and the fourth cross wiring 24 in the Z direction.

第3交差配線23と突出部分11qとの間に、第3抵抗変化部33が設けられる。第4交差配線24と突出部分11qとの間に第4抵抗変化部34が設けられる。第3交差配線23と突出部分11qと交差部分に第3メモリ部MP3が形成される。第4交差配線24と突出部分11qとの交差部分に第4メモリ部MP4が形成される。第1〜第4メモリ部MP1〜MP4は、例えば、Z−X平面内に並ぶ。   A third resistance change portion 33 is provided between the third cross wiring 23 and the protruding portion 11q. A fourth resistance change portion 34 is provided between the fourth cross wiring 24 and the protruding portion 11q. A third memory portion MP3 is formed at the intersection of the third intersection wiring 23 and the protruding portion 11q. A fourth memory unit MP4 is formed at the intersection of the fourth intersecting wiring 24 and the protruding portion 11q. The first to fourth memory units MP1 to MP4 are arranged in the ZX plane, for example.

図1(a)に示すように、第2配線12及び第3配線13が、設けられる。第1〜第3配線11〜13は、Y方向に並ぶ。第2配線12及び第3配線13は、第1配線11と同様の構成を有する。第1〜第3配線11〜13と、第1〜第4交差配線21〜24との間の交点のそれぞれに、メモリ部が形成される。半導体記憶装置110においては、メモリ部が、X、Y及びZ方向の3次元に配置される。   As shown in FIG. 1A, the second wiring 12 and the third wiring 13 are provided. The first to third wirings 11 to 13 are arranged in the Y direction. The second wiring 12 and the third wiring 13 have the same configuration as the first wiring 11. A memory unit is formed at each of the intersections between the first to third wirings 11 to 13 and the first to fourth intersection wirings 21 to 24. In the semiconductor memory device 110, the memory unit is arranged three-dimensionally in the X, Y, and Z directions.

実施形態において、第1〜第3配線11〜13、及び、第1〜第4交差配線21〜24は、例えば、金属(例えばタングステンなど)を含む。これらの配線及び交差配線は、例えば、不純物を含む半導体を含んでも良い。   In the embodiment, the first to third wirings 11 to 13 and the first to fourth cross wirings 21 to 24 include, for example, a metal (for example, tungsten). These wirings and cross wirings may include, for example, a semiconductor containing impurities.

この例では、第1抵抗変化部31は、第1金属含有層31Mと、第1絶縁層31iと、を含む。第1金属含有層31Mは、例えば、銀、銅、アルミニウム及びテルルの少なくともいずれかを含む。第1絶縁層31iは、第1方向D1(Z方向)において、第1金属含有層31Mと並ぶ。図1(a)に示す例では、第1絶縁層31iは、第1金属含有層31Mと第1突出部分11pとの間に設けられている。すなわち、第1金属含有層31Mは、第1絶縁層31iと第1交差配線21との間に設けられている。   In this example, the first resistance change unit 31 includes a first metal-containing layer 31M and a first insulating layer 31i. The first metal-containing layer 31M includes, for example, at least one of silver, copper, aluminum, and tellurium. The first insulating layer 31i is aligned with the first metal-containing layer 31M in the first direction D1 (Z direction). In the example shown in FIG. 1A, the first insulating layer 31i is provided between the first metal-containing layer 31M and the first protruding portion 11p. That is, the first metal-containing layer 31M is provided between the first insulating layer 31i and the first cross wiring 21.

第1絶縁層31iは、例えば、酸化シリコンを含む。   The first insulating layer 31i includes, for example, silicon oxide.

第1交差配線21と第1突出部分11p(第1配線11)との間に電圧を印加すると、例えば、第1金属含有層11Mから、第1金属含有層11Mに含まれる金属のイオンが第1絶縁層31iの中に侵入する。例えば、フィラメントが形成される。この状態の抵抗は低い。例えば、逆極性の電圧を印加すると、金属のイオンは、第1金属含有層31Mに戻る。例えば、フィラメントは消える。この状態の抵抗は高い。   When a voltage is applied between the first intersecting wiring 21 and the first projecting portion 11p (first wiring 11), for example, ions of metal contained in the first metal-containing layer 11M are generated from the first metal-containing layer 11M. 1 It penetrates into the insulating layer 31i. For example, a filament is formed. The resistance in this state is low. For example, when a reverse polarity voltage is applied, metal ions return to the first metal-containing layer 31M. For example, the filament disappears. The resistance in this state is high.

例えば、第1金属含有層31Mの少なくとも一部が、第1交差配線21と第1絶縁層31iとの間に配置されている構成(図1(a)参照)において、2つの状態が形成される。第1状態においては、第1交差配線21の電位が、第1配線11の電位(すなわち、第1突出部分11pの電位)よりも高い。一方、第2状態においては、第1交差配線21の電位が第1配線11の電位よりも低い。第1状態における第1抵抗変化部31の抵抗は、第2状態における第1抵抗変化部31の抵抗よりも低い。第1状態において、例えばフィラメントが形成される。第2状態において、例えばフィラメントが消失する。第1状態は、例えば、書き込み状態であり、第2状態は、例えば、消去状態である。実施形態において、第1導体の電位が第2導体の電位よりも高いときに、第1導体から第2導体に向かって電流が流れる。第1金属含有層31Mは、例えばイオン供給層となる。第1絶縁層31iは、例えば抵抗変化層となる。   For example, in a configuration in which at least a part of the first metal-containing layer 31M is disposed between the first cross wiring 21 and the first insulating layer 31i (see FIG. 1A), two states are formed. The In the first state, the potential of the first cross wiring 21 is higher than the potential of the first wiring 11 (that is, the potential of the first protruding portion 11p). On the other hand, in the second state, the potential of the first cross wiring 21 is lower than the potential of the first wiring 11. The resistance of the first resistance change unit 31 in the first state is lower than the resistance of the first resistance change unit 31 in the second state. In the first state, for example, a filament is formed. In the second state, for example, the filament disappears. The first state is a write state, for example, and the second state is an erase state, for example. In the embodiment, when the potential of the first conductor is higher than the potential of the second conductor, a current flows from the first conductor toward the second conductor. The first metal-containing layer 31M becomes, for example, an ion supply layer. The first insulating layer 31i is, for example, a resistance change layer.

同様に、第2抵抗変化部32は、第2金属含有層32Mと、第2絶縁層32iと、を含む。第2金属含有層32Mは、銀、銅、アルミニウム及びテルルの少なくともいずれかを含む。第2絶縁層32iは、Z方向において第2金属含有層32Mと並ぶ。第2絶縁層32iは、例えば、酸化シリコンを含む。第2抵抗変化部32においても、第1抵抗変化部31に関して説明したのと同様の抵抗変化が生じる。第2金属含有層32Mは、例えばイオン供給層となる。第2絶縁層32iは、例えば抵抗変化層となる。   Similarly, the second resistance change unit 32 includes a second metal-containing layer 32M and a second insulating layer 32i. The second metal-containing layer 32M includes at least one of silver, copper, aluminum, and tellurium. The second insulating layer 32i is aligned with the second metal-containing layer 32M in the Z direction. The second insulating layer 32i includes, for example, silicon oxide. Also in the second resistance change unit 32, the same resistance change as described with respect to the first resistance change unit 31 occurs. The second metal-containing layer 32M becomes, for example, an ion supply layer. The second insulating layer 32i is, for example, a resistance change layer.

実施形態において、抵抗変化部の構成は、任意である。例えば、抵抗変化部は、酸化ニッケルなどの抵抗変化材料を含んでも良い。抵抗変化部は、相変化材料を含んでも良い。   In the embodiment, the configuration of the resistance change unit is arbitrary. For example, the resistance change portion may include a resistance change material such as nickel oxide. The resistance change unit may include a phase change material.

図1(a)に示すように、この例では、第2抵抗変化部32に含まれる積層膜の積層順は、第1抵抗変化部31に含まれる積層膜の積層順とは、逆である。この例では、第1交差配線21と第2交差配線22との間に、第1突出部分11pが配置される。第1交差配線21と第1突出部分11pとの間に第1絶縁層31iが配置される。第1交差配線21と第1絶縁層31iとの間に、第1金属含有層31Mが配置される。第2交差配線22と第1突出部分11pとの間に第2絶縁層32iが配置される。第2交差配線22と第2絶縁層32iとの間に、第2金属含有層32Mが配置される。   As shown in FIG. 1A, in this example, the stacking order of the stacked films included in the second resistance change unit 32 is opposite to the stacking order of the stacked films included in the first resistance change unit 31. . In this example, the first projecting portion 11p is disposed between the first cross wiring 21 and the second cross wiring 22. A first insulating layer 31i is disposed between the first cross wiring 21 and the first protruding portion 11p. A first metal-containing layer 31M is disposed between the first cross wiring 21 and the first insulating layer 31i. A second insulating layer 32i is disposed between the second cross wiring 22 and the first protruding portion 11p. A second metal-containing layer 32M is disposed between the second cross wiring 22 and the second insulating layer 32i.

この例では、第1絶縁層31iは、複数の領域(第1領域31a及び第2領域31b)を含む。第1領域31aは、第2領域31bと第1交差配線21との間に設けられる。第2絶縁層32iは、複数の領域(第3領域32a及び第4領域32b)を含む。第3領域32aは、第4領域32bと第2交差配線22との間に設けられる。これらの領域は、後述するように、製造過程において、異なる工程で形成される。形成された後においては、これらの領域に境界は、不明確でも良い。   In this example, the first insulating layer 31i includes a plurality of regions (a first region 31a and a second region 31b). The first region 31 a is provided between the second region 31 b and the first cross wiring 21. The second insulating layer 32i includes a plurality of regions (a third region 32a and a fourth region 32b). The third region 32 a is provided between the fourth region 32 b and the second cross wiring 22. As will be described later, these regions are formed in different steps in the manufacturing process. Once formed, the boundaries between these regions may be unclear.

図1(a)に示すように、この例では、第1絶縁部41は、第1抵抗変化部31の少なくとも一部と連続している。例えば、第1絶縁層31iに含まれる第2領域31bが、第1交差配線21と、第1延在部分11eの部分11eaと、の間に延びている。この延びた部分が、第1絶縁部41の少なくとも一部となっている。   As shown in FIG. 1A, in this example, the first insulating portion 41 is continuous with at least a part of the first resistance change portion 31. For example, the second region 31b included in the first insulating layer 31i extends between the first cross wiring 21 and the portion 11ea of the first extending portion 11e. This extended portion is at least a part of the first insulating portion 41.

同様に、第2絶縁部42は、第2抵抗変化部32の少なくとも一部と連続している。例えば、第2絶縁層32iに含まれる第4領域32bが、第2交差配線22と、第1延在部分11eの別の部分11ebと、の間に延びている。この延びた部分が、第2絶縁部42の少なくとも一部となっている。   Similarly, the second insulating part 42 is continuous with at least a part of the second resistance change part 32. For example, the fourth region 32b included in the second insulating layer 32i extends between the second cross wiring 22 and another portion 11eb of the first extending portion 11e. This extended portion is at least a part of the second insulating portion 42.

図1(a)に示すように、半導体記憶装置110において、第1中間層51aがさらに設けられている。第1中間層51aは、第1交差配線21と第1金属含有層31Mとの間に設けられる。第1中間層51aは、例えば、Ti、Ta及びWの少なくともいずれかの窒化物を含む。第1中間層51aは、例えば、バリアメタルとして機能する。   As shown in FIG. 1A, in the semiconductor memory device 110, a first intermediate layer 51a is further provided. The first intermediate layer 51a is provided between the first cross wiring 21 and the first metal-containing layer 31M. The first intermediate layer 51a includes, for example, a nitride of at least one of Ti, Ta, and W. The first intermediate layer 51a functions as a barrier metal, for example.

さらに、半導体記憶装置110においては、第1側面中間層51sが設けられている。第1側面中間層51sは、第1延在部分11e(部分11ea)と第1絶縁部41との間に設けられる。第1側面中間層51sは、例えば、Ti、Ta及びWの少なくともいずれかの窒化物を含む。第1側面中間層51sは、例えば、バリアメタルとして機能する。   Further, in the semiconductor memory device 110, a first side surface intermediate layer 51s is provided. The first side surface intermediate layer 51 s is provided between the first extending portion 11 e (portion 11 ea) and the first insulating portion 41. The first side surface intermediate layer 51s includes, for example, a nitride of at least one of Ti, Ta, and W. The first side surface intermediate layer 51s functions as a barrier metal, for example.

同様に、第2中間層52aがさらに設けられても良い。第2中間層52aは、第2交差配線22と第2金属含有層32Mとの間に設けられる。第2中間層52aは、例えば、第1中間層51aと同様の材料を含む。   Similarly, a second intermediate layer 52a may be further provided. The second intermediate layer 52a is provided between the second cross wiring 22 and the second metal-containing layer 32M. The second intermediate layer 52a includes, for example, the same material as that of the first intermediate layer 51a.

同様に、第2側面中間層52sが設けられても良い。第2側面中間層52sは、第1延在部分11e(部分11eb)と第2絶縁部42との間に設けられる。第2側面中間層52sは、例えば、第1側面中間層51sと同様の材料を含む。   Similarly, the second side surface intermediate layer 52s may be provided. The second side surface intermediate layer 52s is provided between the first extending portion 11e (portion 11eb) and the second insulating portion 42. The second side surface intermediate layer 52s includes, for example, the same material as that of the first side surface intermediate layer 51s.

図2は、第1の実施形態に係る半導体記憶装置を例示する模式的斜視図である。
図2は、図1のA1−A2線断面を例示する模式図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating the semiconductor memory device according to the first embodiment.
FIG. 2 is a schematic view illustrating a cross section taken along line A1-A2 of FIG.

図2に示すように、第1交差配線21と第2交差配線22との間、及び、第3交差配線23と第4交差配線24との間に、層間絶縁層ILLが設けられる。この例では、第1抵抗変化部31と第2抵抗変化部32との間、及び、第3抵抗変化部33と第4抵抗変化部34との間に層間絶縁層ILLが配置される。層間絶縁層ILLは、例えば窒化シリコンを含む。   As shown in FIG. 2, an interlayer insulating layer ILL is provided between the first cross wiring 21 and the second cross wiring 22 and between the third cross wiring 23 and the fourth cross wiring 24. In this example, an interlayer insulating layer ILL is disposed between the first resistance change unit 31 and the second resistance change unit 32 and between the third resistance change unit 33 and the fourth resistance change unit 34. The interlayer insulating layer ILL includes, for example, silicon nitride.

一方、第1交差配線21と第3交差配線23との間、及び、第2交差配線22と第4交差配線24との間に、絶縁部40が設けられる。絶縁部40は、第1抵抗変化部31と第3抵抗変化部33との間、及び、第2抵抗変化部32と第4抵抗変化部34との間にも設けられる。絶縁部40は、例えば、第1絶縁部41及び第2絶縁部42と連続しても良い。絶縁部40は、第1絶縁部41及び第2絶縁部42に用いられる材料を含んでも良い。   On the other hand, the insulating section 40 is provided between the first cross wiring 21 and the third cross wiring 23 and between the second cross wiring 22 and the fourth cross wiring 24. The insulating unit 40 is also provided between the first resistance change unit 31 and the third resistance change unit 33 and between the second resistance change unit 32 and the fourth resistance change unit 34. For example, the insulating part 40 may be continuous with the first insulating part 41 and the second insulating part 42. The insulating part 40 may include materials used for the first insulating part 41 and the second insulating part 42.

図3は、第1の実施形態に係る半導体記憶装置を例示する模式的斜視図である。
図3に示すように、半導体記憶装置110は、半導体基板10をさらに含んでも良い。半導体基板10は、面10a(例えば主面)を有する。半導体基板10の面10aの上に、配線(第1〜第3配線11〜13など)、交差配線(第1〜第4交差配線21〜24など)、抵抗変化部(第1〜第4抵抗変化部31〜34など)、及び、絶縁部(第1〜第4絶縁部41〜44)が設けられる。第1方向D1(Z方向)は、面10aと交差する。第1方向D1は、例えば、面10aに対して垂直である。第2方向D2(−X方向)及び第3方向D3(Y方向)は、面10aに沿う。第2方向D2及び第3方向D3は、例えば、面10aに対して実質的に平行である。半導体基板10は、メモリ部と電気的に接続された半導体回路(トランジスタなど)など(図示しない)を含んでも良い。
FIG. 3 is a schematic perspective view illustrating the semiconductor memory device according to the first embodiment.
As shown in FIG. 3, the semiconductor memory device 110 may further include a semiconductor substrate 10. The semiconductor substrate 10 has a surface 10a (for example, a main surface). On the surface 10 a of the semiconductor substrate 10, wiring (first to third wirings 11 to 13 etc.), cross wiring (first to fourth crossing wirings 21 to 24 etc.), resistance change portion (first to fourth resistances) Change portions 31 to 34, etc.) and insulating portions (first to fourth insulating portions 41 to 44) are provided. The first direction D1 (Z direction) intersects the surface 10a. The first direction D1 is, for example, perpendicular to the surface 10a. The second direction D2 (−X direction) and the third direction D3 (Y direction) are along the surface 10a. The second direction D2 and the third direction D3 are, for example, substantially parallel to the surface 10a. The semiconductor substrate 10 may include a semiconductor circuit (such as a transistor) electrically connected to the memory unit (not shown).

図3に示すように、面10aの上に、例えば絶縁層などの層10iが設けられても良い。さらに、例えば、コンタクト電極10cが設けられても良い。コンタクト電極10cは、例えば、層10i中をZ方向に沿って延びる。コンタクト電極10cは、配線(第1〜第3配線11〜13など)のそれぞれと、半導体基板10の半導体回路と、を電気的に接続する。さらに、コンタクト電極10dが設けられても良い。コンタクト電極10dは、例えば、層10i中をZ方向に沿って延びる。コンタクト電極10dは、交差配線(第1〜第4配線21〜24など)のそれぞれと、半導体基板10半導体回路と、を電気的に接続する。   As shown in FIG. 3, a layer 10i such as an insulating layer may be provided on the surface 10a. Further, for example, a contact electrode 10c may be provided. The contact electrode 10c extends, for example, in the layer 10i along the Z direction. The contact electrode 10 c electrically connects each of the wirings (first to third wirings 11 to 13 and the like) and the semiconductor circuit of the semiconductor substrate 10. Furthermore, a contact electrode 10d may be provided. The contact electrode 10d extends, for example, in the layer 10i along the Z direction. 10 d of contact electrodes electrically connect each of cross wiring (1st-4th wiring 21-24 etc.) and the semiconductor substrate 10 semiconductor circuit.

半導体記憶装置110においては、Z方向に延びる配線(第1〜第3配線11〜13など)は、コンタクト電極10cを介して半導体基板10と電気的に接続される。配線(第1〜第3配線11〜13など)と半導体基板10との間の接続は簡単である。   In the semiconductor memory device 110, wirings extending in the Z direction (first to third wirings 11 to 13 and the like) are electrically connected to the semiconductor substrate 10 through the contact electrodes 10c. The connection between the wiring (first to third wirings 11 to 13 and the like) and the semiconductor substrate 10 is simple.

一方、参考例において、X方向に延びる複数のX方向配線と、Y方向に延びる複数のY方向配線と、それらの間に設けられた抵抗変化素子部と、が設けられる。複数のX方向配線及び複数のY方向配線の組が、Z方向に複数積層される。このような参考例においては、Z方向の位置が異なるX方向配線、及び、Z方向の位置が異なるY方向配線のそれぞれに、コンタクト電極が設けられる。このため、接続が複雑である。コンタクト電極の数が多く、コンタクト電極が形成されるコンタクト領域の面積が大きくなる。逆に、メモリ部が設けられるメモリ領域の面積比率が低くなる。   On the other hand, in the reference example, a plurality of X-direction wirings extending in the X direction, a plurality of Y-direction wirings extending in the Y direction, and a resistance change element portion provided therebetween are provided. A plurality of sets of a plurality of X direction wirings and a plurality of Y direction wirings are stacked in the Z direction. In such a reference example, a contact electrode is provided on each of the X direction wirings having different positions in the Z direction and the Y direction wirings having different positions in the Z direction. For this reason, the connection is complicated. The number of contact electrodes is large, and the area of the contact region where the contact electrodes are formed increases. Conversely, the area ratio of the memory region in which the memory unit is provided is reduced.

実施形態に係る半導体記憶装置110においては、一方の配線群(第1〜第3配線11〜13など)はZ方向に延びるため、コンタクト電極10cの数が少ない。このため、コンタクト領域の面積が小さくでき、メモリ領域の面積比率を高くできる。例えば、大容量の記憶装置が得易い。   In the semiconductor memory device 110 according to the embodiment, since one wiring group (first to third wirings 11 to 13 and the like) extends in the Z direction, the number of contact electrodes 10c is small. For this reason, the area of the contact region can be reduced, and the area ratio of the memory region can be increased. For example, it is easy to obtain a large-capacity storage device.

図3に示すように、半導体記憶装置110において、Z方向に並ぶ交差配線の数は、任意である。図1は、図3に示す一部PAに対応する。   As shown in FIG. 3, in the semiconductor memory device 110, the number of cross wirings arranged in the Z direction is arbitrary. FIG. 1 corresponds to a partial PA shown in FIG.

以下、半導体記憶装置110の製造方法の例について説明する。
図4は、第1の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図5〜図10は、第1の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を例示する工程順の模式的斜視図である。
図4に示すように、積層体MLを形成する(ステップS110)。
例えば、図5に示すように、半導体基板10の面10aの上に、積層部MBを含む積層体MLを形成する。この例では、面10aの上に層10iが形成され、さらに、所定の位置にコンタクト電極10cが形成される。その上に、積層体MLが形成される。積層体MLは、例えば、Z方向に積層された複数の積層部MBを含む。以下、1つの積層部MBについて説明する。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the semiconductor memory device 110 will be described.
FIG. 4 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment.
5 to 10 are schematic perspective views in the order of steps illustrating the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment.
As shown in FIG. 4, the stacked body ML is formed (step S110).
For example, as illustrated in FIG. 5, the stacked body ML including the stacked portion MB is formed on the surface 10 a of the semiconductor substrate 10. In this example, a layer 10i is formed on the surface 10a, and a contact electrode 10c is formed at a predetermined position. A stacked body ML is formed thereon. The stacked body ML includes, for example, a plurality of stacked portions MB stacked in the Z direction. Hereinafter, one stacked unit MB will be described.

積層部MBは、第1導電膜21fと、第2導電膜22fと、層間絶縁膜ILfと、第1抵抗変化膜31fと、第2抵抗変化膜32fと、を含む。第2導電膜22fは、半導体基板10の面10aに対して交差する第1方向(例えば−Z方向)において、第1導電膜21fと離れる。層間絶縁膜ILfは、第1導電膜21fと第2導電膜22fとの間に設けられる。第1抵抗変化膜31fは、第1導電膜21fと層間絶縁膜ILfとの間に設けられる。第2抵抗変化膜32fは、第2導電膜22fと層間絶縁膜ILfとの間に設けられる。層間絶縁膜ILfは、層間絶縁層ILLの少なくとも一部となる。   The stacked unit MB includes a first conductive film 21f, a second conductive film 22f, an interlayer insulating film ILf, a first resistance change film 31f, and a second resistance change film 32f. The second conductive film 22f is separated from the first conductive film 21f in the first direction (for example, the −Z direction) intersecting the surface 10a of the semiconductor substrate 10. The interlayer insulating film ILf is provided between the first conductive film 21f and the second conductive film 22f. The first resistance change film 31f is provided between the first conductive film 21f and the interlayer insulating film ILf. The second resistance change film 32f is provided between the second conductive film 22f and the interlayer insulating film ILf. The interlayer insulating film ILf becomes at least a part of the interlayer insulating layer ILL.

第1導電膜21fは、例えば、交差配線の1つ(例えば第1交差配線21)となる。第2導電膜22fは、例えば、交差配線の別の1つ(例えば第2交差配線22)となる。層間絶縁膜ILfは、例えば、犠牲膜である。後述するように、層間絶縁膜ILfの少なくとも一部が除去され、層間絶縁膜ILfが形成されていた場所に、配線(第1〜第3配線11から13など)が形成される。第1抵抗変化膜31fは、例えば、第1抵抗変化部31の少なくとも一部となる。第2抵抗変化膜32fは、第2抵抗変化部32の少なくとも一部となる。   The first conductive film 21f is, for example, one of the cross wirings (for example, the first cross wiring 21). The second conductive film 22f is, for example, another cross wiring (for example, the second cross wiring 22). The interlayer insulating film ILf is a sacrificial film, for example. As will be described later, at least a part of the interlayer insulating film ILf is removed, and wirings (first to third wirings 11 to 13 and the like) are formed at the place where the interlayer insulating film ILf was formed. For example, the first resistance change film 31 f becomes at least a part of the first resistance change unit 31. The second resistance change film 32 f becomes at least a part of the second resistance change portion 32.

この例では、第1抵抗変化膜31fは、第1金属含有膜31Mf及び第1絶縁膜31iafを含む。この例では、第1導電膜21fと第1絶縁膜31iafとの間に、第1金属含有膜31Mfが配置される。第2抵抗変化膜32fは、例えば、第2金属含有膜32Mf及び第2絶縁膜32iafを含む。例えば、第2導電膜22fと第2絶縁膜32iafとの間に、第2金属含有膜32Mfが配置される。   In this example, the first resistance change film 31f includes a first metal-containing film 31Mf and a first insulating film 31iaf. In this example, the first metal-containing film 31Mf is disposed between the first conductive film 21f and the first insulating film 31iaf. The second resistance change film 32f includes, for example, a second metal-containing film 32Mf and a second insulating film 32iaf. For example, the second metal-containing film 32Mf is disposed between the second conductive film 22f and the second insulating film 32iaf.

この例では、積層部MBは、第1中間膜51af及び第2中間膜52afをさらに含む。第1中間膜51afは、第1導電膜21fと第1抵抗変化膜31fとの間に設けられる。第2中間膜52afは、第2導電膜22fと第2抵抗変化膜32fとの間に設けられる。後述するように、第1中間膜51afは第1中間層51aとなり、第2中間膜52afは、第2中間層52aとなる。   In this example, the stacked unit MB further includes a first intermediate film 51af and a second intermediate film 52af. The first intermediate film 51af is provided between the first conductive film 21f and the first resistance change film 31f. The second intermediate film 52af is provided between the second conductive film 22f and the second resistance change film 32f. As will be described later, the first intermediate film 51af becomes the first intermediate layer 51a, and the second intermediate film 52af becomes the second intermediate layer 52a.

例えば、半導体基板10の面10aの上に(層10iの上に)、SiO膜を形成する。その上に、W(タングステン)膜(例えば、第2導電膜22fとなる)を形成する。さらに、その上に、TiN膜(例えば、第2中間膜52afとなる)を形成する。その上に、Ag膜(例えば、第2金属含有膜32Mfとなる)を形成する。さらに、SiO膜(例えば、第2絶縁膜32iafとなる)を形成する。その上に、SiN膜(例えば、層間絶縁膜ILfとなる)を形成する。その上に、SiO膜(例えば、第1絶縁膜31iafとなる)を形成する。その上に、Ag膜(例えば、第1金属含有膜31Mfとなる)を形成する。その上に、TiN膜(例えば、第1中間膜51afとなる)。さらに、その上に、W膜(例えば、第1導電膜21fとなる)を形成する。これにより、1つの積層部MBが形成される。このような膜の形成を繰り返す。これにより、積層体MLが形成される。SiO膜は、例えば、TEOSを用いて形成される。 For example, an SiO 2 film is formed on the surface 10a of the semiconductor substrate 10 (on the layer 10i). A W (tungsten) film (for example, the second conductive film 22f) is formed thereon. Further, a TiN film (for example, the second intermediate film 52af) is formed thereon. An Ag film (for example, the second metal-containing film 32Mf) is formed thereon. Further, an SiO 2 film (for example, the second insulating film 32iaf) is formed. A SiN film (for example, the interlayer insulating film ILf) is formed thereon. A SiO 2 film (for example, the first insulating film 31iaf) is formed thereon. An Ag film (for example, the first metal-containing film 31Mf) is formed thereon. A TiN film (for example, the first intermediate film 51af) is formed thereon. Further, a W film (for example, the first conductive film 21f) is formed thereon. Thereby, one laminated part MB is formed. Such film formation is repeated. Thereby, the stacked body ML is formed. The SiO 2 film is formed using, for example, TEOS.

図4に示すように、積層体MLを分断する(ステップS120)。
例えば、図5に示すように、積層体MLの上に、マスクMLMを形成する。マスクは、Y方向に沿って延びる溝MLMTを有する。このマスクMLMを用いて、積層体MLに溝を形成する。
As shown in FIG. 4, the stacked body ML is divided (step S120).
For example, as shown in FIG. 5, a mask MLM is formed on the stacked body ML. The mask has a groove MLMT extending along the Y direction. Using this mask MLM, a groove is formed in the stacked body ML.

以下では、図5に示す1つの積層部MBについて図示する。   Hereinafter, one stacked unit MB illustrated in FIG. 5 is illustrated.

図6に示すように、このマスクMLMを用いた加工により、積層体MLに溝MLTが形成される。溝MLTは、第3方向D3に延びる。第3方向D3は、第1方向D1(Z方向)と交差する1つの方向であり、この例では、Y方向である。このようにして、積層体MLは、第2方向D2において、分断される。第2方向D2は、第1方向D1及び第3方向D3と交差する方向であり、この例では、X方向である。   As shown in FIG. 6, a groove MLT is formed in the stacked body ML by processing using the mask MLM. The groove MLT extends in the third direction D3. The third direction D3 is one direction that intersects the first direction D1 (Z direction), and in this example, is the Y direction. In this way, the stacked body ML is divided in the second direction D2. The second direction D2 is a direction that intersects the first direction D1 and the third direction D3, and in this example, is the X direction.

図4に示すように、溝MLTを第1絶縁材料膜で埋め込む(ステップS130)。
すなわち、図7に示すように、積層体MLの溝MLTを第1絶縁材料膜IMf1で埋め込む。第1絶縁材料膜IMf1は、Y方向に延びる。第1絶縁材料膜IMf1として、例えばSiO膜が形成される。第1絶縁材料膜IMf1の少なくとも一部は、例えば、絶縁部40となる。
As shown in FIG. 4, the trench MLT is filled with the first insulating material film (step S130).
That is, as shown in FIG. 7, the trench MLT of the multilayer body ML is filled with the first insulating material film IMf1. The first insulating material film IMf1 extends in the Y direction. For example, a SiO 2 film is formed as the first insulating material film IMf1. At least a part of the first insulating material film IMf1 becomes, for example, the insulating portion 40.

図4に示すように、第1絶縁材料膜IMf1を第3方向D3に分断する(ステップS140)。
すなわち、図8に示すように、第1絶縁材料膜IMf1に孔IMfhを形成する。孔IMfhは、Z方向に延びる。孔IMfhは、溝でも良い。孔IMfhにより、第1絶縁材料膜IMf1は、第3方向D3(Y方向)に分断される。分断された複数の第1絶縁材料膜IMf1は、第3方向D3(Y方向)に並ぶ。
As shown in FIG. 4, the first insulating material film IMf1 is divided in the third direction D3 (step S140).
That is, as shown in FIG. 8, the hole IMfh is formed in the first insulating material film IMf1. The hole IMfh extends in the Z direction. The hole IMfh may be a groove. The first insulating material film IMf1 is divided in the third direction D3 (Y direction) by the hole IMfh. The plurality of divided first insulating material films IMf1 are arranged in the third direction D3 (Y direction).

図4に示すように、第1抵抗変化膜31fの少なくとも一部と、第2抵抗変化膜32fの少なくとも一部と、の間に空間を形成する(ステップS150)。
すなわち、図9に示すように、孔IMfhを介して層間絶縁膜ILfの少なくとも一部を除去する。層間絶縁膜ILfが除去された領域に空間ILsが形成される。空間ILsは、第1抵抗変化膜31fの少なくとも一部と、第2抵抗変化膜32fの少なくとも一部と、の間に位置する。
As shown in FIG. 4, a space is formed between at least part of the first resistance change film 31f and at least part of the second resistance change film 32f (step S150).
That is, as shown in FIG. 9, at least a part of the interlayer insulating film ILf is removed through the hole IMfh. Space ILs is formed in the region from which interlayer insulating film ILf has been removed. The space ILs is located between at least a part of the first resistance change film 31f and at least a part of the second resistance change film 32f.

層間絶縁膜ILfとしてSiNを用いる場合、層間絶縁膜ILfの少なくとも一部の除去においては、例えば、熱燐酸を用いたウエット処理が行われる。除去において、例えば、フッ素ガス及び塩素ガスの少なくともいずれかを用いたCDE(Chemical Dry Etching)処理が行われても良い。この方法により、他の膜に対して高い選択比で、SiNの等方エッチングが実施される。   When SiN is used as the interlayer insulating film ILf, for example, a wet process using hot phosphoric acid is performed in removing at least a part of the interlayer insulating film ILf. In the removal, for example, a CDE (Chemical Dry Etching) process using at least one of fluorine gas and chlorine gas may be performed. By this method, isotropic etching of SiN is performed at a high selectivity with respect to other films.

図4に示すように、第2絶縁材料膜IMf2を形成する(ステップS160)。
例えば、図10に示すように、空間ILs及び孔IMfhの少なくともいずれかの中において、第1導電膜21f、第2導電膜22f、第1抵抗変化膜31f及び第2抵抗変化膜32fの表面に、第2絶縁材料膜IMf2を形成する。例えば、第1導電膜21f、第2導電膜22f、第1抵抗変化膜31f及び第2抵抗変化膜32fは、空間ILs及び孔IMfhの少なくともいずれかの中において、露出する。露出したこれらの膜の表面に、第2絶縁材料膜IMf2を形成する。第2絶縁材料膜IMf2として、例えばSiO膜が形成される。例えば、第2絶縁材料膜IMf2の一部及び第1絶縁膜31iafが、第1絶縁層31iとなる。第2絶縁材料膜IMf2の別の一部は、第1絶縁部41となる。第1金属含有膜31Mfが第1金属含有層31Mとなる。
As shown in FIG. 4, the second insulating material film IMf2 is formed (step S160).
For example, as shown in FIG. 10, in at least one of the space ILs and the hole IMfh, the surface of the first conductive film 21f, the second conductive film 22f, the first resistance change film 31f, and the second resistance change film 32f is formed. Then, a second insulating material film IMf2 is formed. For example, the first conductive film 21f, the second conductive film 22f, the first resistance change film 31f, and the second resistance change film 32f are exposed in at least one of the space ILs and the hole IMfh. A second insulating material film IMf2 is formed on the exposed surfaces of these films. For example, a SiO 2 film is formed as the second insulating material film IMf2. For example, a part of the second insulating material film IMf2 and the first insulating film 31iaf become the first insulating layer 31i. Another part of the second insulating material film IMf2 becomes the first insulating portion 41. The first metal-containing film 31Mf becomes the first metal-containing layer 31M.

この例では、第2絶縁材料膜IMf2の上に、TiN膜(第1側面中間膜51sf及び第2側面中間膜52sf)がさらに形成される。   In this example, a TiN film (a first side surface intermediate film 51sf and a second side surface intermediate film 52sf) is further formed on the second insulating material film IMf2.

図4に示すように、残余の領域に導電材料を埋め込む(ステップS170)。
すなわち、図10に示すように、第2絶縁材料膜IMf2を形成する工程(ステップS160)の後(この例では、上記のTiN膜の形成の後)に、導電材料CMf(例えばタングステン)を埋め込む。この導電材料CMfは、空間ILsの残余の領域、及び、孔IMfhの残余の領域に埋め込まれる。埋め込まれた導電材料CMfにより、配線(第1〜第3配線11〜13など、図1参照)が形成される。
As shown in FIG. 4, a conductive material is embedded in the remaining region (step S170).
That is, as shown in FIG. 10, after the step of forming the second insulating material film IMf2 (step S160) (in this example, after the formation of the TiN film), the conductive material CMf (for example, tungsten) is embedded. . The conductive material CMf is embedded in the remaining region of the space ILs and the remaining region of the hole IMfh. A wiring (first to third wirings 11 to 13, etc., see FIG. 1) is formed by the embedded conductive material CMf.

これにより、図1及び図3に例示した半導体記憶装置110が形成される。   Thereby, the semiconductor memory device 110 illustrated in FIGS. 1 and 3 is formed.

上記のように、この例では、第2絶縁材料膜IMf2を形成する工程(ステップS160)と、導電材料CMfを埋め込む工程(ステップS170)と、の間に、TiN膜を形成する工程がさらに設けられる。すなわち、ステップS160とステップS170との間に、第2絶縁材料膜IMf2の少なくとも一部に、Ti、Ta、及びWの少なくともいずれかの窒化物を含む膜(例えばTiN膜など)を形成する工程をさらに実施しても良い。この膜(例えばTiN膜など)が、例えば、第1側面中間層51s及び第2側面中間層52sとなる。   As described above, in this example, a step of forming a TiN film is further provided between the step of forming the second insulating material film IMf2 (step S160) and the step of embedding the conductive material CMf (step S170). It is done. That is, a process of forming a film (for example, a TiN film) containing a nitride of at least one of Ti, Ta, and W on at least a part of the second insulating material film IMf2 between Step S160 and Step S170. May be further implemented. This film (for example, a TiN film) becomes, for example, the first side surface intermediate layer 51s and the second side surface intermediate layer 52s.

上記の図9に関して説明した工程(空間ILsを形成する工程、ステップS150)において、第1方向D1と第2方向D2とを含む平面(Z−X平面)に沿う1つの断面において、空間ILsは、第1抵抗変化膜31fの全てと、第2抵抗変化膜32fの全てと、の間に形成される。これにより、Z−X平面に沿う1つの断面において、第1抵抗変化膜31fの全てと、第2抵抗変化膜32fの全てと、の間において、第1突出部分11pが設けられる。後述するように、空間ILsは、Z−X平面に沿う1つの断面において、第1抵抗変化膜31fの一部と、第2抵抗変化膜32fの一部と、の間に形成されても良い。   In the process described with reference to FIG. 9 (the process of forming the space ILs, step S150), in one cross section along the plane (ZX plane) including the first direction D1 and the second direction D2, the space ILs is The first resistance change film 31f is formed between the second resistance change film 32f and the second resistance change film 32f. Thereby, in one cross section along the Z-X plane, the first projecting portion 11p is provided between all of the first resistance change film 31f and all of the second resistance change film 32f. As will be described later, the space ILs may be formed between a part of the first resistance change film 31f and a part of the second resistance change film 32f in one cross section along the Z-X plane. .

図11は、第1の実施形態に係る別の半導体記憶装置を例示する模式的斜視図である。 図11に示すように、本実施形態に係る別の半導体記憶装置111も、第1配線11と、第1交差配線21と、第1抵抗変化部31と、第1絶縁部41と、を含む。半導体記憶装置111においては、第1抵抗変化部31に設けられる層の積層順が、半導体記憶装置110とは異なっている。これ以外は、半導体記憶装置110と同様なので説明を省略する。   FIG. 11 is a schematic perspective view illustrating another semiconductor memory device according to the first embodiment. As shown in FIG. 11, another semiconductor memory device 111 according to the present embodiment also includes a first wiring 11, a first cross wiring 21, a first resistance change unit 31, and a first insulating unit 41. . In the semiconductor memory device 111, the stacking order of the layers provided in the first resistance change unit 31 is different from that of the semiconductor memory device 110. Other than this, the semiconductor memory device 110 is the same as the semiconductor memory device 110, and the description thereof is omitted.

半導体記憶装置111において、第1抵抗変化部31は、第1金属含有層31Mと、第1絶縁層31iと、を含む。この場合も、第1金属含有層31Mは、銀、銅、アルミニウム及びテルルの少なくともいずれかを含む。第1絶縁層31iは、Z方向において、第1金属含有層31Mと並ぶ。半導体記憶装置111においては、第1金属含有層31Mの少なくとも一部は、第1突出部分11pと第1絶縁層31iとの間に配置される。   In the semiconductor memory device 111, the first resistance change unit 31 includes a first metal-containing layer 31M and a first insulating layer 31i. Also in this case, the first metal-containing layer 31M includes at least one of silver, copper, aluminum, and tellurium. The first insulating layer 31i is aligned with the first metal-containing layer 31M in the Z direction. In the semiconductor memory device 111, at least a part of the first metal-containing layer 31M is disposed between the first protruding portion 11p and the first insulating layer 31i.

半導体記憶装置111においても第1状態及び第2状態が形成される。第1状態においては、第1交差配線21の電位が、第1配線11の電位(第1突出部分11pの電位)よりも低い。第2状態においては、第1交差配線21の電位は、第1配線11の電位よりも高い。例えば、第1状態における第1抵抗変化部31の抵抗は、第2状態における第1抵抗変化部31の抵抗よりも低い。このような抵抗の差異を、記憶される情報に対応させる。   Also in the semiconductor memory device 111, the first state and the second state are formed. In the first state, the potential of the first cross wiring 21 is lower than the potential of the first wiring 11 (the potential of the first protruding portion 11p). In the second state, the potential of the first cross wiring 21 is higher than the potential of the first wiring 11. For example, the resistance of the first resistance change unit 31 in the first state is lower than the resistance of the first resistance change unit 31 in the second state. Such resistance difference is made to correspond to stored information.

この場合も。第1中間層51aが設けられても良い。第1中間層51aは、第1突出部分11pと第1絶縁層31iとの間に設けられる。第1中間層51aは、例えば、Ti、Ta及びWの少なくともいずれかの窒化物を含む。   Again. A first intermediate layer 51a may be provided. The first intermediate layer 51a is provided between the first protruding portion 11p and the first insulating layer 31i. The first intermediate layer 51a includes, for example, a nitride of at least one of Ti, Ta, and W.

(第2の実施形態)
図12(a)及び図12(b)は、第2の実施形態に係る半導体記憶装置を例示する模式的斜視図である。
図12(a)に示すように、本実施形態に係る半導体記憶装置120は、第1配線11と、第1交差配線21と、第1抵抗変化部31と、第1絶縁部41と、を含む。
図12(b)において、第1配線11が抜き出されて描かれている。
(Second Embodiment)
FIG. 12A and FIG. 12B are schematic perspective views illustrating the semiconductor memory device according to the second embodiment.
As shown in FIG. 12A, the semiconductor memory device 120 according to the present embodiment includes the first wiring 11, the first cross wiring 21, the first resistance change unit 31, and the first insulating unit 41. Including.
In FIG. 12B, the first wiring 11 is extracted and drawn.

半導体記憶装置120においても。第1配線11は、第1方向D1(Z方向)に延びる第1延在部分11eと、第1方向D1と交差する第2方向D2(−X方向)に突出した第1突出部分11pと、を含む。第1交差配線21は、第1方向D1及び第2方向D2と交差する第3方向D3(Y方向)に延びる。第1抵抗変化部31の少なくとも一部は、第1交差配線21の少なくとも一部と、第1突出部分11pと、の間に設けられる。第1絶縁部41の少なくとも一部は、第2方向D2において、第1延在部分11eの一部と、第1交差配線21の少なくとも一部と、の間に設けられる。   Also in the semiconductor memory device 120. The first wiring 11 includes a first extending portion 11e extending in the first direction D1 (Z direction), a first protruding portion 11p protruding in a second direction D2 (−X direction) intersecting the first direction D1, including. The first cross wiring 21 extends in a third direction D3 (Y direction) that intersects the first direction D1 and the second direction D2. At least a part of the first resistance change portion 31 is provided between at least a part of the first cross wiring 21 and the first protruding portion 11p. At least a portion of the first insulating portion 41 is provided between a portion of the first extending portion 11e and at least a portion of the first cross wiring 21 in the second direction D2.

この場合も、第1抵抗変化部31は、銀、銅、アルミニウム及びテルルの少なくともいずれかを含む第1金属含有層31Mと、第1方向D1において第1金属含有層31Mと並ぶ第1絶縁層31iと、を含む。第1抵抗変化部31において、抵抗の変化が生じる。   Also in this case, the first resistance change unit 31 includes the first metal-containing layer 31M including at least one of silver, copper, aluminum, and tellurium, and the first insulating layer aligned with the first metal-containing layer 31M in the first direction D1. 31i. In the first resistance change unit 31, a change in resistance occurs.

半導体記憶装置120において、第2配線12と、第2抵抗変化部32と、第2絶縁部42と、がさらに設けられる。半導体記憶装置120においては、第2配線12は、第1配線11と第2方向D2(−X方向)に並ぶ。すなわち、半導体記憶装置120における第2配線12の配置は、半導体記憶装置110におけるそれとは異なる。以下、第2配線12について説明する。   In the semiconductor memory device 120, the second wiring 12, the second resistance change unit 32, and the second insulating unit 42 are further provided. In the semiconductor memory device 120, the second wiring 12 is aligned with the first wiring 11 in the second direction D2 (−X direction). That is, the arrangement of the second wiring 12 in the semiconductor memory device 120 is different from that in the semiconductor memory device 110. Hereinafter, the second wiring 12 will be described.

第2配線12は、第2延在部分12eと、第2突出部分12pと、を含む。第2延在部分12eは、第1方向D1(Z方向)に延びる。第2延在部分12eは、第2方向D2において、第1延在部分11eと並ぶ。第2突出部分12pは、第2方向D2に沿って、第1突出部分11pに向けて突出する。第2延在部分12eと第1延在部分11eとの間に、分断絶縁部ILAが設けられる。第2配線12は、第1配線11と独立して制御できる。第1延在部分11eと第2延在部分12eとの間に、第1交差配線21及び第1抵抗変化部31が配置される。   The second wiring 12 includes a second extending portion 12e and a second protruding portion 12p. The second extending portion 12e extends in the first direction D1 (Z direction). The second extending portion 12e is aligned with the first extending portion 11e in the second direction D2. The second protruding portion 12p protrudes toward the first protruding portion 11p along the second direction D2. A divided insulating portion ILA is provided between the second extending portion 12e and the first extending portion 11e. The second wiring 12 can be controlled independently of the first wiring 11. Between the first extension portion 11e and the second extension portion 12e, the first cross wiring 21 and the first resistance change portion 31 are disposed.

第2抵抗変化部32は、第1交差配線21の一部と第2突出部分12pとの間に設けられる。この例では、第2抵抗変化部32は、第1抵抗変化部31と連続している。   The second resistance change portion 32 is provided between a part of the first cross wiring 21 and the second protruding portion 12p. In this example, the second resistance change unit 32 is continuous with the first resistance change unit 31.

第2絶縁部42は、第2方向D2(−X方向)において、第2延在部分12eの一部と、第1交差配線21と、の間に設けられる。この例では、第2絶縁部42は、第2抵抗変化部32の少なくとも一部と連続している。この例では、第2抵抗変化部32は、銀、銅、アルミニウム及びテルルの少なくともいずれかを含む第2金属含有層32Mと、第1方向D1において第2金属含有層32Mと並ぶ第2絶縁層32iと、を含む。第2絶縁部42は、第2抵抗変化部32の第2絶縁層32iの少なくとも一部と連続している。第2抵抗変化部32は、第1抵抗変化部31と連続している。   The second insulating portion 42 is provided between a part of the second extending portion 12e and the first cross wiring 21 in the second direction D2 (−X direction). In this example, the second insulating portion 42 is continuous with at least a part of the second resistance change portion 32. In this example, the second resistance change portion 32 includes a second metal-containing layer 32M including at least one of silver, copper, aluminum, and tellurium, and a second insulating layer aligned with the second metal-containing layer 32M in the first direction D1. 32i. The second insulating part 42 is continuous with at least a part of the second insulating layer 32 i of the second resistance change part 32. The second resistance change unit 32 is continuous with the first resistance change unit 31.

半導体記憶装置120においては、第1交差配線21と第1突出部分11pとの間に、第1メモリ部MP1が形成される。第1交差配線21と第2突出部分12pとの間に、第2メモリ部MP2が形成される。例えば、1つの交差配線(例えばビット線)と、2つの配線(例えば、第1配線11及び第2配線12、例えば、ワード線)と、の間に、おいて、1つの連続した抵抗変化部(イオン供給層及び抵抗変化層)が設けられる。2つのワード線の間において、独立した2つのメモリセル(メモリ部)が形成される。イオンメモリにおいては、電流のパスとなるフィラメントが抵抗変化層の中に局所的に形成される。局所的に形成されたフィラメントにより、メモリ機能が発現する。このため、ビット線、イオン供給層、抵抗変化層を共通化した場合においても、所望の動作が行われる。例えば、単位体積あたりのビット数を2倍にすることが可能となる。   In the semiconductor memory device 120, the first memory unit MP1 is formed between the first cross wiring 21 and the first protruding portion 11p. A second memory unit MP2 is formed between the first cross wiring 21 and the second protruding portion 12p. For example, one continuous resistance change unit between one cross wiring (for example, a bit line) and two wirings (for example, the first wiring 11 and the second wiring 12, for example, a word line). (Ion supply layer and resistance change layer) are provided. Two independent memory cells (memory portions) are formed between the two word lines. In the ion memory, a filament serving as a current path is locally formed in the variable resistance layer. A memory function is exhibited by locally formed filaments. Therefore, a desired operation is performed even when the bit line, the ion supply layer, and the resistance change layer are shared. For example, the number of bits per unit volume can be doubled.

半導体記憶装置120において、第2交差配線22が設けられる。第2交差配線22と第1突出部分11pとの間に、第3メモリ部MP3が形成される。第2交差配線22と第2突出部分12pとの間に、第4メモリ部MP4が形成される。   In the semiconductor memory device 120, a second cross wiring 22 is provided. A third memory unit MP3 is formed between the second cross wiring 22 and the first protruding portion 11p. A fourth memory unit MP4 is formed between the second cross wiring 22 and the second protruding portion 12p.

半導体記憶装置120においても、記憶動作の信頼性を向上できる。   Also in the semiconductor memory device 120, the reliability of the memory operation can be improved.

半導体記憶装置120においても、半導体基板10の面10aの上に、第1配線11、第1交差配線21、第1抵抗変化部31及び第1絶縁部41などが設けられても良い。第1方向D1は、面10aと交差する。第2方向D2及び第3方向D3は、面10aに沿う。   Also in the semiconductor memory device 120, the first wiring 11, the first cross wiring 21, the first resistance change unit 31, the first insulating unit 41, and the like may be provided on the surface 10 a of the semiconductor substrate 10. The first direction D1 intersects the surface 10a. The second direction D2 and the third direction D3 are along the surface 10a.

半導体記憶装置120は、例えば、図9に関して説明した工程(空間ILsを形成する工程、ステップS150)において、空間ILsを、Z−X平面に沿う1つの断面において、第1抵抗変化膜31fの一部と、第2抵抗変化膜32fの一部と、の間に形成する。すなわち、孔IMfhを介して層間絶縁膜ILfの一部を除去し、層間絶縁膜ILfの別の一部は残す。このように、空間ILsを形成する工程(ステップS150)は、第1方向D1と第2方向D2とを含む平面(Z−X平面)に沿う断面において、層間絶縁膜ILfの一部を、第1抵抗変化膜31fと第2抵抗変化膜32fとの間の一部に残すことを含んでも良い。これ例外は、図5〜図10に関して説明した工程と同様にして、半導体記憶装置120が作製できる。   In the semiconductor memory device 120, for example, in the process described with reference to FIG. 9 (process for forming the space ILs, step S150), the space ILs is separated from the first resistance change film 31f in one cross section along the ZX plane. And a portion of the second resistance change film 32f. That is, a part of the interlayer insulating film ILf is removed through the hole IMfh, and another part of the interlayer insulating film ILf is left. Thus, in the step of forming the space ILs (step S150), a part of the interlayer insulating film ILf is formed in the cross section along the plane (ZX plane) including the first direction D1 and the second direction D2. It may also be included in a part between the first resistance change film 31f and the second resistance change film 32f. With this exception, the semiconductor memory device 120 can be manufactured in the same manner as the steps described with reference to FIGS.

本実施形態に係る方法によれば、記憶動作の信頼性を向上できる半導体記憶装置の製造方法が提供できる。   The method according to the present embodiment can provide a method for manufacturing a semiconductor memory device that can improve the reliability of the memory operation.

実施形態によれば、記憶動作の信頼性を向上できる半導体記憶装置及びその製造方法を提供できる。   According to the embodiment, it is possible to provide a semiconductor memory device that can improve the reliability of the memory operation and a manufacturing method thereof.

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。   In the present specification, “vertical” and “parallel” include not only strictly vertical and strictly parallel, but also include, for example, variations in the manufacturing process, and may be substantially vertical and substantially parallel. is good.

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体記憶装置に含まれる配線、交差配線、抵抗変化部及び絶縁部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, embodiments of the present invention are not limited to these specific examples. For example, the specific configuration of each element such as a wiring, a cross wiring, a resistance changing portion, and an insulating portion included in the semiconductor memory device can be similarly implemented by appropriately selecting from a well-known range by those skilled in the art. As long as the same effect can be obtained, it is included in the scope of the present invention.

また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。   Moreover, what combined any two or more elements of each specific example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.

その他、本発明の実施の形態として上述した半導体記憶装置及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体記憶装置及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。   In addition, all semiconductor memory devices and methods for manufacturing the same that can be implemented by those skilled in the art based on the semiconductor memory devices and methods for manufacturing the semiconductor devices described above as embodiments of the present invention are also included in the gist of the present invention. As long as it is included, it belongs to the scope of the present invention.

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。   In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive of various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10…半導体基板、 10a…面、 10c、10d…コンタクト電極、 10i…層、 11…第1配線、 11M…第1金属含有層、 11e…第1延在部分、 11ea、11eb…部分、 11f…第2延在部分、 11p…第1突出部分、 11q…突出部分、 12…第2配線、 12e…第2延在部分、 12p…第2突出部分、 13…第3配線、 21…第1交差配線、 21f…第1導電膜、 22…第2交差配線、 22f…第2導電膜、 23…第3交差配線、 24…第4交差配線、 31…第1抵抗変化部、 31M…第1金属含有層、 31Mf…第1金属含有膜、 31a…第1領域、 31b…第2領域、 31f…第1抵抗変化膜、 31i…第1絶縁層、 31iaf…第1絶縁膜、 32…第2抵抗変化部、 32M…第2金属含有層、 32Mf…第2金属含有膜、 32a…第3領域、 32b…第4領域、 32f…第2抵抗変化膜、 32i…第2絶縁層、 32iaf…第2絶縁膜、 33…第3抵抗変化部、 34…第4抵抗変化部、 40…絶縁部、 41、42…第1、第2絶縁部、 51a…第1中間層、 51af…第1中間膜、 51s…第1側面中間層、 51sf…第1側面中間膜、 52a…第2中間層、 52af…第2中間膜、 52s…第2側面中間層、 52sf…第2側面中間膜、 110、111、120…半導体記憶装置、 CMf…導電材料、 D1〜D3…第1〜第3方向、 ILA…分断絶縁部、 ILL…層間絶縁層、 ILf…層間絶縁膜、 ILs…空間、 IMf1…第1絶縁材料膜、 IMf2…第2絶縁材料膜、 IMfh…孔、 MB…積層部、 ML…積層体、 MLM…マスク、 MLMT…溝、 MLT…溝、 MP1〜MP4…第1〜第4メモリ部、 PA…一部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor substrate, 10a ... Surface, 10c, 10d ... Contact electrode, 10i ... Layer, 11 ... 1st wiring, 11M ... 1st metal containing layer, 11e ... 1st extension part, 11ea, 11eb ... part, 11f ... 2nd extending part, 11p ... 1st protruding part, 11q ... protruding part, 12 ... 2nd wiring, 12e ... 2nd extending part, 12p ... 2nd protruding part, 13 ... 3rd wiring, 21 ... 1st crossing Wiring, 21f ... 1st conductive film, 22 ... 2nd cross wiring, 22f ... 2nd conductive film, 23 ... 3rd cross wiring, 24 ... 4th cross wiring, 31 ... 1st resistance change part, 31M ... 1st metal Containing layer, 31Mf ... first metal containing film, 31a ... first region, 31b ... second region, 31f ... first resistance change film, 31i ... first insulating layer, 31iaf ... first insulating film, 32 ... second resistance Changing part, 32M ... Two metal-containing layers, 32Mf ... second metal-containing film, 32a ... third region, 32b ... fourth region, 32f ... second resistance change film, 32i ... second insulating layer, 32iaf ... second insulating film, 33 ... first 3 resistance changing section, 34... 4th resistance changing section, 40... Insulating section, 41 and 42... First and second insulating sections, 51 a... First intermediate layer, 51 af ... first intermediate film, 51 s. 51sf ... first side surface intermediate film, 52a ... second intermediate layer, 52af ... second intermediate film, 52s ... second side surface intermediate layer, 52sf ... second side surface intermediate film, 110, 111, 120 ... semiconductor memory device, CMf: Conductive material, D1 to D3: First to third directions, ILA: Divided insulating part, ILL ... Interlayer insulating layer, ILf ... Interlayer insulating film, ILs ... Space, IMf1 ... First insulating material film, IMf2 ... Second Insulating material film, IMfh ... hole, MB ... laminated part, ML ... laminated body, MLM ... mask, MLMT ... groove, MLT ... groove, MP1 to MP4 ... first to fourth memory parts, PA ... partial

Claims (20)

第1方向に延びる第1延在部分と、前記第1方向と交差する第2方向に突出した第1突出部分と、を含む第1配線と、
前記第1方向及び前記第2方向と交差する第3方向に延びる第1交差配線と、
第1抵抗変化部と、
第1絶縁部と、
を備え、
前記第1抵抗変化部の少なくとも一部は、前記第1交差配線の少なくとも一部と前記第1突出部分との間に設けられ、
前記第1絶縁部の少なくとも一部は、前記第2方向において前記第1延在部分の一部と前記第1交差配線の前記少なくとも一部との間に設けられた、半導体記憶装置。
A first wiring including a first extending portion extending in a first direction and a first protruding portion protruding in a second direction intersecting the first direction;
A first cross wiring extending in a third direction intersecting the first direction and the second direction;
A first resistance change unit;
A first insulating part;
With
At least a part of the first resistance change part is provided between at least a part of the first cross wiring and the first protruding part,
The semiconductor memory device, wherein at least a part of the first insulating part is provided between a part of the first extension part and the at least part of the first cross wiring in the second direction.
半導体基板をさらに備え、
前記半導体基板の面の上に、前記第1配線、前記第1交差配線、前記第1抵抗変化部及び前記第1絶縁部が設けられ、
前記第1方向は、前記面と交差し、
前記第2方向及び前記第3方向は前記面に沿う、請求項1記載の半導体記憶装置。
A semiconductor substrate;
On the surface of the semiconductor substrate, the first wiring, the first cross wiring, the first resistance change unit, and the first insulating unit are provided,
The first direction intersects the surface;
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second direction and the third direction are along the surface.
前記第3方向に延び前記第1方向において前記第1交差配線と並ぶ第2交差配線と、
第2抵抗変化部と、
第2絶縁部と、
をさらに備え、
前記第2抵抗変化部の少なくとも一部は、前記第2交差配線の少なくとも一部と前記第1突出部分との間に設けられ、
前記第2絶縁部の少なくとも一部は、前記第2方向において前記第1延在部分の別の一部と前記第2交差配線の前記少なくとも一部との間に設けられた、請求項1または2に記載の半導体記憶装置。
A second cross wiring extending in the third direction and aligned with the first cross wiring in the first direction;
A second resistance change unit;
A second insulating portion;
Further comprising
At least a part of the second resistance change part is provided between at least a part of the second cross wiring and the first protruding part,
The at least part of the second insulating part is provided between another part of the first extension part and the at least part of the second cross wiring in the second direction. 2. The semiconductor memory device according to 2.
前記第1抵抗変化部は、
銀、銅、アルミニウム及びテルルの少なくともいずれかを含む第1金属含有層と、
前記第1方向において前記第1金属含有層と並ぶ第1絶縁層と、
を含む、請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。
The first resistance change unit includes:
A first metal-containing layer containing at least one of silver, copper, aluminum, and tellurium;
A first insulating layer aligned with the first metal-containing layer in the first direction;
The semiconductor memory device according to claim 1, comprising:
前記第1配線は、前記第1方向に延び前記第2方向において前記第1延在部分と並び前記第1突出部分と接続された第2延在部分をさらに含み、
前記第1延在部分と前記第2延在部分との間に前記第1交差配線及び前記第1抵抗変化部が配置された、請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。
The first wiring further includes a second extending portion extending in the first direction and connected to the first projecting portion along with the first extending portion in the second direction,
5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first cross wiring and the first resistance change portion are disposed between the first extension portion and the second extension portion. 6. .
前記第1方向に延び前記第2方向において前記第1延在部分と並ぶ第2延在部分と前記第2方向に沿って前記第1突出部分に向けて突出する第2突出部分とを含む第2配線であって、前記第1延在部分と前記第2延在部分との間に前記第1交差配線及び前記第1抵抗変化部が配置された、前記第2配線と、
前記第1交差配線の一部と前記第2突出部分との間に設けられた第2抵抗変化部と、
前記第2方向において前記第2延在部分の一部と前記第1交差配線との間に設けられた第2絶縁部と、
をさらに備えた、請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。
A second extending portion extending in the first direction and aligned with the first extending portion in the second direction; and a second protruding portion protruding toward the first protruding portion along the second direction. The second wiring, wherein the first intersecting wiring and the first resistance change portion are disposed between the first extending portion and the second extending portion;
A second resistance change portion provided between a part of the first cross wiring and the second protruding portion;
A second insulating portion provided between a part of the second extending portion and the first cross wiring in the second direction;
The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising:
前記第2絶縁部は、前記第2抵抗変化部の少なくとも一部と連続し、
前記第2抵抗変化部は、前記第1抵抗変化部と連続した、請求項6記載の半導体記憶装置。
The second insulating part is continuous with at least a part of the second resistance change part,
The semiconductor memory device according to claim 6, wherein the second resistance change unit is continuous with the first resistance change unit.
前記第1絶縁部は、前記第1抵抗変化部の少なくとも一部と連続している、請求項1〜7のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。   The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first insulating unit is continuous with at least a part of the first resistance change unit. 前記第1金属含有層の少なくとも一部は、前記第1交差配線と前記第1絶縁層との間に配置され、
前記第1交差配線の電位が前記第1配線の電位よりも高い第1状態における前記第1抵抗変化部の抵抗は、前記第1交差配線の前記電位が前記第1配線の前記電位よりも低い第2状態における前記第1抵抗変化部の抵抗よりも低い、請求項4記載の半導体記憶装置。
At least a part of the first metal-containing layer is disposed between the first cross wiring and the first insulating layer,
The resistance of the first resistance change portion in the first state in which the potential of the first cross wiring is higher than the potential of the first wiring is such that the potential of the first cross wiring is lower than the potential of the first wiring. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein the resistance is lower than the resistance of the first resistance change unit in the second state.
前記第1交差配線と前記第1絶縁層との間に設けられ、Ti、Ta及びWの少なくともいずれかの窒化物を含む第1中間層をさらに備えた請求項9記載の半導体記憶装置。   10. The semiconductor memory device according to claim 9, further comprising a first intermediate layer provided between the first cross wiring and the first insulating layer and including a nitride of at least one of Ti, Ta, and W. 11. 前記第1金属含有層の少なくとも一部は、前記第1突出部分と前記第1絶縁層との間に配置され、
前記第1交差配線の電位が前記第1配線の電位よりも低い第1状態における前記第1抵抗変化部の抵抗は、前記第1交差配線の前記電位が前記第1配線の前記電位よりも高い第2状態における前記第1抵抗変化部の抵抗よりも低い、請求項4記載の半導体記憶装置。
At least a part of the first metal-containing layer is disposed between the first protruding portion and the first insulating layer,
The resistance of the first resistance change portion in the first state in which the potential of the first cross wiring is lower than the potential of the first wiring is such that the potential of the first cross wiring is higher than the potential of the first wiring. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein the resistance is lower than the resistance of the first resistance change unit in the second state.
前記第1突出部分と前記第1金属含有層との間に設けられ、Ti、Ta及びWの少なくともいずれかの窒化物を含む第1中間層をさらに備えた請求項11記載の半導体記憶装置。   12. The semiconductor memory device according to claim 11, further comprising a first intermediate layer that is provided between the first protruding portion and the first metal-containing layer and includes a nitride of at least one of Ti, Ta, and W. 前記第1絶縁層は、酸化シリコンを含む、請求項4記載の半導体記憶装置。   The semiconductor memory device according to claim 4, wherein the first insulating layer includes silicon oxide. 前記第1延在部分と前記第1絶縁部との間に設けられ、Ti、Ta及びWの少なくともいずれかの窒化物を含む第1側面中間層をさらに備えた請求項1〜13のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。   The first side surface intermediate layer according to claim 1, further comprising a first side surface intermediate layer that is provided between the first extending portion and the first insulating portion and includes a nitride of at least one of Ti, Ta, and W. The semiconductor memory device according to one. 半導体基板の面の上に、積層部を含む積層体を形成する工程であって、前記積層部は、第1導電膜と、前記面に対して交差する第1方向において前記第1導電膜と離れた第2導電膜と、前記第1導電膜と前記第2導電膜との間に設けられた層間絶縁膜と、前記第1導電膜と前記層間絶縁膜との間に設けられた第1抵抗変化膜と、前記第2導電膜と前記層間絶縁膜との間に設けられた第2抵抗変化膜と、を含む、前記積層体を形成する前記工程と、
前記積層体に前記第1方向と交差する第3方向に延びる溝を形成して前記積層体を前記第1方向及び前記第3方向と交差する第2方向において分断する工程と、
前記溝を第1絶縁材料膜で埋め込む工程と、
前記第1絶縁材料膜に孔を形成して前記第1絶縁材料膜を前記第3方向に分断する工程と、
前記孔を介して前記層間絶縁膜の少なくとも一部を除去して前記第1抵抗変化膜の少なくとも一部と前記第2抵抗変化膜の少なくとも一部との間に空間を形成する工程と、
前記空間及び前記孔の少なくともいずれかの中において、前記第1導電膜、前記第2導電膜、前記第1抵抗変化膜及び前記第2抵抗変化膜に第2絶縁材料膜を形成する工程と、
前記第2絶縁材料膜を形成する前記工程の後に、前記空間の残余の領域及び前記孔の残余の領域に導電材料を埋め込む工程と、
を備えた半導体記憶装置の製造方法。
Forming a stacked body including a stacked portion on a surface of a semiconductor substrate, wherein the stacked portion includes a first conductive film and the first conductive film in a first direction intersecting the surface; The separated second conductive film, the interlayer insulating film provided between the first conductive film and the second conductive film, and the first provided between the first conductive film and the interlayer insulating film The step of forming the stacked body including a resistance change film, and a second resistance change film provided between the second conductive film and the interlayer insulating film;
Forming a groove extending in a third direction intersecting the first direction in the laminate and dividing the laminate in the first direction and the second direction intersecting the third direction;
Filling the groove with a first insulating material film;
Forming a hole in the first insulating material film to divide the first insulating material film in the third direction;
Removing at least part of the interlayer insulating film through the hole to form a space between at least part of the first resistance change film and at least part of the second resistance change film;
Forming a second insulating material film on the first conductive film, the second conductive film, the first resistance change film, and the second resistance change film in at least one of the space and the hole;
After the step of forming the second insulating material film, a step of embedding a conductive material in the remaining region of the space and the remaining region of the hole;
A method for manufacturing a semiconductor memory device comprising:
前記第1抵抗変化膜は、
銀、銅、アルミニウム及びテルルの少なくともいずれか第1金属含有膜と、
前記第1方向において前記第1金属含有膜と並ぶ第1絶縁材料膜と、
を含む、請求項15記載の半導体記憶装置の製造方法。
The first resistance change film includes:
A first metal-containing film of at least one of silver, copper, aluminum, and tellurium;
A first insulating material film aligned with the first metal-containing film in the first direction;
The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 15, comprising:
前記空間を形成する前記工程は、前記第1方向と前記第2方向とを含む平面に沿う断面において、前記空間を、前記第1抵抗変化膜の全てと前記第2抵抗変化膜の全てとの間に形成することを含む、請求項15または16に記載の半導体記憶装置の製造方法。   In the step of forming the space, in the cross-section along the plane including the first direction and the second direction, the space is formed with all of the first resistance change film and all of the second resistance change film. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 15, further comprising forming between them. 前記空間を形成する前記工程は、前記第1方向と前記第2方向とを含む平面に沿う断面において、前記層間絶縁膜の一部を、前記第1抵抗変化膜と前記第2抵抗変化膜との間の一部に残すことを含む、請求項15または16に記載の半導体記憶装置の製造方法。   In the step of forming the space, in a cross section along a plane including the first direction and the second direction, a part of the interlayer insulating film is formed on the first resistance change film and the second resistance change film. The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 15, further comprising: leaving a part between the two. 前記積層体は、前記第1方向に積層された複数の前記積層部を含む、請求項15〜18のいずれか1つに記載の半導体記憶装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 15, wherein the stacked body includes a plurality of the stacked portions stacked in the first direction. 前記第2絶縁材料膜を形成する前記工程と、前記導電材料を埋め込む前記工程と、の間に、前記第2絶縁材料膜の少なくとも一部に、Ti、Ta及びWの少なくともいずれかの窒化物を含む膜を形成する工程をさらに備えた請求項15〜19のいずれか1つに記載の半導体記憶装置の製造方法。   Between the step of forming the second insulating material film and the step of embedding the conductive material, at least part of the second insulating material film includes at least one of Ti, Ta and W nitrides. The method for manufacturing a semiconductor memory device according to claim 15, further comprising a step of forming a film including the semiconductor.
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