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JP2009043850A - Variable resistance element, and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2009043850A
JP2009043850A JP2007205802A JP2007205802A JP2009043850A JP 2009043850 A JP2009043850 A JP 2009043850A JP 2007205802 A JP2007205802 A JP 2007205802A JP 2007205802 A JP2007205802 A JP 2007205802A JP 2009043850 A JP2009043850 A JP 2009043850A
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JP
Japan
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electrode
interlayer insulating
insulating film
variable resistor
film
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Withdrawn
Application number
JP2007205802A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Shibuya
隆広 渋谷
Tetsuya Onishi
哲也 大西
Nobuyoshi Awaya
信義 粟屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication of JP2009043850A publication Critical patent/JP2009043850A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable resistance element in which the area of an electrically contributing region of a variable resistance element is made smaller, and to provide a manufacturing method thereof. <P>SOLUTION: The variable resistance element includes: a first electrode which is in a plate shape parallel to a substrate surface of a semiconductor substrate 10 and has a first opening portion in a first direction perpendicular to the substrate surface; an annular variable resistance element 13 whose outer side surface comes in contact with an inner wall surface of the first opening portion of the first electrode 11; a first interlayer insulating film 14 which has a second opening portion penetrating the film 14 in the first direction on the first opening portion formed on the first electrode; an annular second interlayer insulating film 15 formed in a side wall shape on the variable resistance element whose outer side surface comes in contact with an inner wall surface of the second opening portion of the first interlayer insulating film 14; and a second electrode 12 formed in contact with a top surface of the first interlayer insulating film 14, an inner side surface of the second interlayer insulating film 15, and an inner side surface of the variable resistance element 13. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、第1電極と第2電極の間に可変抵抗体が狭持され、前記第1電極と前記第2電極の間にパルス電圧が印加されることで両電極間の電気抵抗が変化する可変抵抗素子、及びその製造方法に関するものである。   In the present invention, a variable resistor is sandwiched between the first electrode and the second electrode, and a pulse voltage is applied between the first electrode and the second electrode, whereby the electric resistance between the two electrodes changes. The present invention relates to a variable resistance element and a manufacturing method thereof.

近年、フラッシュメモリに代わる高速動作可能な次世代不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM:Nonvolatile Random Access Memory)として、FeRAM(Ferroelectric RAM)、MRAM(Magnetic RAM)、PRAM(Phase Change RAM)等の様々なデバイス構造が提案され、高性能化、高信頼性化、低コスト化、及び、プロセス整合性という観点から、激しい開発競争が行われている。しかしながら、現状のこれらメモリデバイスには各々一長一短があり、SRAM、DRAM、フラッシュメモリの各利点を併せ持つ「ユニバーサルメモリ」の理想実現には未だ遠い。   In recent years, various devices such as FeRAM (Ferroelectric RAM), MRAM (Magnetic RAM), PRAM (Phase Change RAM), etc. as next-generation non-volatile random access memory (NVRAM) capable of high-speed operation instead of flash memory A structure has been proposed, and intense development competition has been conducted from the viewpoint of high performance, high reliability, low cost, and process consistency. However, each of these current memory devices has advantages and disadvantages, and it is still far from the ideal realization of a “universal memory” having the advantages of SRAM, DRAM, and flash memory.

これら既存技術に対して、電圧パルスを印加することによって可逆的に電気抵抗が変化する可変抵抗素子を用いた抵抗性不揮発性メモリRRAM(Resistive Random Access Memory)(登録商標)が提案されている。この構成を図14に示す。   In contrast to these existing technologies, a resistive non-volatile memory RRAM (Resistive Random Access Memory) (registered trademark) using a variable resistance element whose electric resistance reversibly changes by applying a voltage pulse has been proposed. This configuration is shown in FIG.

図14に示されるように、従来構成の可変抵抗素子90は、下部に形成されている第1電極11、可変抵抗体13、上部に形成される第2電極12が、この順に積層形成された構造となっており、第1電極11と第2電極12の間にパルス電圧を印加することにより、両電極間の抵抗値を可逆的に変化させることができる性質を有する。そして、この可逆的な抵抗変化動作(以下では「スイッチング動作」と称する)によって変化する抵抗値を読み出すことによって、新規な不揮発性半導体記憶装置が実現できる構成である。   As shown in FIG. 14, a conventional variable resistance element 90 has a first electrode 11 formed at the bottom, a variable resistor 13, and a second electrode 12 formed at the top stacked in this order. The structure is such that by applying a pulse voltage between the first electrode 11 and the second electrode 12, the resistance value between the two electrodes can be reversibly changed. A novel nonvolatile semiconductor memory device can be realized by reading a resistance value that changes by this reversible resistance change operation (hereinafter referred to as “switching operation”).

この不揮発性半導体記憶装置は、可変抵抗素子を備える複数のメモリセルそれぞれを行方向及び列方向にマトリクス状に配列してメモリセルアレイを形成するとともに、このメモリセルアレイの各メモリセルに対するデータの書き込み、消去、及び読み出し動作を制御する周辺回路を配置して構成される。そして、このメモリセルとしては、その構成要素の違いから、1つの可変抵抗素子Rのみから構成される(「1R型」と称される)メモリセルや、1つのメモリセルが1つの選択トランジスタTと1つの可変抵抗素子Rとから構成される(「1T/1R型」と称される)メモリセル等が存在する。   In this nonvolatile semiconductor memory device, a plurality of memory cells including variable resistance elements are arranged in a matrix in the row direction and the column direction to form a memory cell array, and data is written to each memory cell in the memory cell array. Peripheral circuits for controlling erase and read operations are arranged. This memory cell is composed of only one variable resistance element R (referred to as “1R type”) or a single select transistor T because of the difference in its constituent elements. And one variable resistance element R (referred to as “1T / 1R type”).

図15は、1R型のメモリセルの一構成例を示す等価回路図である。各メモリセルは可変抵抗素子90のみから構成されており、可変抵抗素子90の一方の電極はワード線(WL1〜WLn)に、また他方の電極はビット線(BL1〜BLm)に接続されている。さらに、各ワード線WL1〜WLnはそれぞれワード線デコーダ62に接続され、各ビット線BL1〜BLmはそれぞれビット線デコーダ61に接続されている。そして、アドレス入力(図示せず)に応じてメモリセルアレイ60内の特定のメモリセルへの書込み、消去及び読み出し動作の為の特定のビット線及びワード線が選択される構成である。   FIG. 15 is an equivalent circuit diagram showing a configuration example of a 1R type memory cell. Each memory cell includes only the variable resistance element 90, and one electrode of the variable resistance element 90 is connected to the word lines (WL1 to WLn), and the other electrode is connected to the bit lines (BL1 to BLm). . Furthermore, each word line WL1 to WLn is connected to a word line decoder 62, and each bit line BL1 to BLm is connected to a bit line decoder 61. A specific bit line and word line for writing, erasing and reading operations to a specific memory cell in the memory cell array 60 are selected according to an address input (not shown).

図16は図15におけるメモリセルアレイ60を構成するメモリセルの一例を示す概略斜視図である。図16に示されるように、下層において同一方向に複数の配線層が延伸して形成される第1電極11と、上層において、第1電極11の延伸方向とは異なる方向に複数の配線層が延伸して形成される第2電極12が、それぞれ交差するように配列されており、これらの一方がビット線を、他方がワード線を形成する。また、各電極の交点(通常、「クロスポイント」と称される)に可変抵抗体13を配した構造となっている。可変抵抗体13のスイッチング動作に対して電気的に寄与する部分は第1電極11と第2電極12の交差するクロスポイントの領域になる。   FIG. 16 is a schematic perspective view showing an example of a memory cell constituting the memory cell array 60 in FIG. As shown in FIG. 16, the first electrode 11 formed by extending a plurality of wiring layers in the same direction in the lower layer, and the plurality of wiring layers in a direction different from the extending direction of the first electrode 11 in the upper layer. The extended second electrodes 12 are arranged so as to cross each other, one of which forms a bit line and the other forms a word line. In addition, the variable resistor 13 is arranged at the intersection (usually called “cross point”) of each electrode. A portion that contributes electrically to the switching operation of the variable resistor 13 is a cross-point region where the first electrode 11 and the second electrode 12 intersect.

ここで、米国ヒューストン大のShangquing LiuやAlex Ignatiev等によって、超巨大磁気抵抗効果で知られるペロブスカイト材料電圧パルスを印加することによって可逆的に電気抵抗を変化させることが可能であることが開示されており(下記特許文献1、非特許文献1参照)、当該材料を用いて可変抵抗体13を構成することが可能である。この方法は超巨大磁気抵抗効果で知られるペロブスカイト材料を用いながらも、磁場の印加なしに室温においても数桁にわたる抵抗変化が現れるという極めて画期的なものである。なお、特許文献1では、可変抵抗体の材料としてペロブスカイト型酸化物である結晶性プラセオジウム・カルシウム・マンガン酸化物Pr1−XCaMnO(PCMO)膜が用いられている。 Here, Shangquing Liu, Alex Ignatiev, etc. of Houston University in the United States disclosed that it is possible to reversibly change the electrical resistance by applying a perovskite material voltage pulse known as the giant magnetoresistance effect. (See Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 below), and the variable resistor 13 can be configured using the material. Although this method uses a perovskite material known for its giant magnetoresistive effect, this method is extremely epoch-making in that a resistance change of several orders of magnitude appears even at room temperature without applying a magnetic field. In Patent Document 1, a crystalline praseodymium / calcium / manganese oxide Pr 1-X Ca X MnO 3 (PCMO) film, which is a perovskite oxide, is used as a variable resistor material.

また、他の可変抵抗体材料としては、チタン酸化(TiO)膜、ニッケル酸化(NiO)膜、酸化亜鉛(ZnO)膜、酸化ニオブ(Nb)膜などの遷移金属元素の酸化物についても、可逆的な抵抗変化を示すことが下記非特許文献2並びに特許文献2などによって開示されている。このうち、NiOを用いたスイッチング動作の現象が非特許文献3に詳細に報告されている。 Other variable resistor materials include oxides of transition metal elements such as titanium oxide (TiO 2 ) films, nickel oxide (NiO) films, zinc oxide (ZnO) films, and niobium oxide (Nb 2 O 5 ) films. Also, the following non-patent document 2 and patent document 2 disclose that reversible resistance change is exhibited. Among these, the phenomenon of the switching operation using NiO is reported in detail in Non-Patent Document 3.

米国特許第6204139号明細書US Pat. No. 6,204,139 特表2002−537627号公報JP 2002-537627 A Liu,S.Q.ほか、“Electric-pulse-induced reversible Resistance change effect in magnetoresistive films”,Applied Physics Letter, Vol.76,pp.2749-2751,2000年Liu, S.Q. et al., “Electric-pulse-induced reversible resistance change effect in magnetoresistive films”, Applied Physics Letter, Vol.76, pp.2749-2751,2000 H.Pagniaほか、“Bistable Switching in Electroformed Metal-Insulator-Metal Devices”,Phys.Stat.Sol.(a),vol.108,pp.11-65,1988年H. Pagnia et al., “Bistable Switching in Electroformed Metal-Insulator-Metal Devices”, Phys. Stat. Sol. (A), vol. 108, pp. 11-65, 1988. Baek,I.G.ほか、“Highly Scalable Non-volatile Resistive Memory using Simple Binary Oxide Driven by Asymmetric Unipolar Voltage Pulses”,IEDM 04,pp.587-590,2004年Baek, I.G., et al., “Highly Scalable Non-volatile Resistive Memory using Simple Binary Oxide Driven by Asymmetric Unipolar Voltage Pulses”, IEDM 04, pp. 587-590, 2004

ところで、上述した不揮発性記憶装置の情報の書き換え動作の際に、すなわち、第1電極11と第2電極12の間にパルス電圧を印加して可変抵抗体13の抵抗を所定の抵抗値に到達させるまでの間に、可変抵抗素子90には過渡電流が流れる。この電流は、抵抗の変化方向によって、書込電流或いは消去電流と称される。例えば、可変抵抗体の材料として遷移金属元素の酸化物を用いた場合、NiOを用いた非特許文献3では、0.3×0.7μmの電極面積で、書込電流及び消去電流は1mA程度であると報告されている。この電流の多寡は可変抵抗体13の電気的に寄与する領域の面積に応じているので、当該面積を縮小すれば書込電流及び消去電流を抑制することができ、不揮発性記憶装置としての消費電流を抑制することができる。 By the way, during the above-described information rewriting operation of the nonvolatile memory device, that is, by applying a pulse voltage between the first electrode 11 and the second electrode 12, the resistance of the variable resistor 13 reaches a predetermined resistance value. In the meantime, a transient current flows through the variable resistance element 90. This current is referred to as a write current or an erase current depending on the direction of resistance change. For example, when an oxide of a transition metal element is used as the variable resistor material, in Non-Patent Document 3 using NiO, the write current and the erase current are 1 mA with an electrode area of 0.3 × 0.7 μm 2. Is reported to be Since the amount of this current depends on the area of the electrically contributing region of the variable resistor 13, if the area is reduced, the write current and the erase current can be suppressed, and the consumption as a nonvolatile memory device can be suppressed. Current can be suppressed.

また、一般に可変抵抗体13の結晶性が良いと安定したスイッチング動作のメモリ素子を再現性良く達成できるが、この結晶性の向上は可変抵抗体の抵抗値を相対的に下げてしまう。可変抵抗体13の抵抗値は、可変抵抗体13の電気的に寄与する領域の面積に反比例するので、当該面積が大きいと可変抵抗素子90の抵抗は小さくなる。この場合、1R型のメモリセルでは、選択されたビット線あるいはワード線に接続された非選択セルに流れる寄生電流が大きくなり、当該配線に供給される電圧が不十分となって書き込みがなされないという同様の問題が発生する。   In general, if the crystallinity of the variable resistor 13 is good, a memory element with a stable switching operation can be achieved with good reproducibility, but this improvement in crystallinity relatively lowers the resistance value of the variable resistor. Since the resistance value of the variable resistor 13 is inversely proportional to the area of the electrically contributing region of the variable resistor 13, the resistance of the variable resistor element 90 is reduced when the area is large. In this case, in the 1R type memory cell, the parasitic current flowing through the non-selected cell connected to the selected bit line or word line increases, and the voltage supplied to the wiring becomes insufficient, so that writing is not performed. A similar problem occurs.

従って、可変抵抗体の電気的に寄与する領域の面積を小さくできれば、消費電流を抑制でき、かつ書込不能状態が起こりにくい安定したスイッチング動作のメモリ素子を再現性良く作成することが可能となる。しかしながら、上述した従来のメモリセルにおいては、可変抵抗体90の電気的に寄与する領域の面積は、図15に示すように、1R型のメモリセルでは第1電極11の配線と第2電極12の配線とが交差するクロスポイント領域の面積で規定される。このクロスポイント領域の面積は、プロセス時における電極あるいは絶縁膜等の加工能力を示す最小加工寸法によって制約を受けるため、図15の構造の下で当該クロスポイント領域の面積を縮小化するには限界がある。   Therefore, if the area of the electrically contributing region of the variable resistor can be reduced, it is possible to suppress the current consumption and to create a memory element with a stable switching operation that is unlikely to be in a writable state with high reproducibility. . However, in the conventional memory cell described above, the area of the electrically contributing region of the variable resistor 90 is equal to the wiring of the first electrode 11 and the second electrode 12 in the 1R type memory cell as shown in FIG. It is defined by the area of the cross-point region where the wiring intersects. Since the area of the cross-point region is restricted by the minimum processing dimension that indicates the processing capability of the electrode or the insulating film during the process, there is a limit in reducing the area of the cross-point region under the structure of FIG. There is.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、可変抵抗体の電気的に寄与する領域の面積のさらなる縮小化を可能とする可変抵抗素子及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a variable resistance element capable of further reducing the area of the electrically contributing region of the variable resistor and a method for manufacturing the same. To do.

上記目的を達成するための本発明に係る可変抵抗素子は、基板面と平行な板状で、当該基板面に垂直な第1方向に貫通する第1開口部を有する第1電極と、前記第1電極の前記第1開口部の内壁面に外側面が接する環状の可変抵抗体と、前記第1電極上に形成された前記第1開口部上において、前記第1方向に貫通する第2開口部を有する第1層間絶縁膜と、前記第1層間絶縁膜の前記第2開口部の内壁面に外側面が接する前記可変抵抗体上にサイドウォール状に形成された環状の第2層間絶縁膜と、前記第1層間絶縁膜の上面、前記第2層間絶縁膜の内側面、及び前記可変抵抗体の内側面、と接するように形成された第2電極と、を備えてなり、前記第1及び第2電極間に電圧印加されることにより前記第1及び第2電極間の電気抵抗が変化することを第1の特徴とする。   In order to achieve the above object, a variable resistance element according to the present invention has a plate-like shape parallel to a substrate surface, a first electrode having a first opening penetrating in a first direction perpendicular to the substrate surface, and the first electrode. An annular variable resistor whose outer surface is in contact with an inner wall surface of the first opening of one electrode, and a second opening penetrating in the first direction on the first opening formed on the first electrode First interlayer insulating film having a portion, and an annular second interlayer insulating film formed in a sidewall shape on the variable resistor whose outer surface is in contact with the inner wall surface of the second opening of the first interlayer insulating film And an upper surface of the first interlayer insulating film, an inner surface of the second interlayer insulating film, and an inner surface of the variable resistor, and a second electrode formed in contact with the first electrode. The electrical resistance between the first and second electrodes is changed by applying a voltage between the first and second electrodes. The first feature to be.

本発明に係る可変抵抗素子の上記第1の特徴構成によれば、第1開口部の内側面において環状に形成される可変抵抗体は、当該可変抵抗体の外周面において第1電極と接触し、内周面において第2電極と接触する構成となる。すなわち、可変抵抗体と第1電極との接触面積は、環状に形成される可変抵抗体の外側部分の側面積に相当し、可変抵抗体と第2電極との接触面積は、当該可変抵抗体の内側部分の側面積に相当する。従って、電気的に寄与する部分の面積が最小加工寸法に依存する従来のクロスポイント型可変抵抗素子と比較して、電気的に寄与する部分の面積を大幅に縮小化することができる。これにより、従来構成の可変抵抗素子よりも、消費電流が抑制され、かつ書き込み不能状態の起こりにくい安定したスイッチング動作が可能なメモリ素子を実現することができる。   According to the first characteristic configuration of the variable resistance element according to the present invention, the variable resistor formed in an annular shape on the inner surface of the first opening contacts the first electrode on the outer peripheral surface of the variable resistor. The inner peripheral surface is in contact with the second electrode. That is, the contact area between the variable resistor and the first electrode corresponds to the side area of the outer portion of the variable resistor formed in an annular shape, and the contact area between the variable resistor and the second electrode is the variable resistor. It corresponds to the side area of the inner part of the. Therefore, the area of the electrically contributing portion can be greatly reduced as compared with the conventional cross-point variable resistance element in which the area of the electrically contributing portion depends on the minimum processing size. Thereby, it is possible to realize a memory element capable of performing a stable switching operation in which current consumption is suppressed and a writing impossible state is unlikely to occur, compared to a variable resistance element having a conventional configuration.

また、本発明に係る可変抵抗素子は、上記第1の特徴構成に加えて、前記第1層間絶縁膜が、前記第1電極の前記第2開口部側の一部領域上にサイドウォール状に形成されるとともに、前記第1層間絶縁膜のサイドウォール状の側面に前記第2層間絶縁膜の側面が接する構成であることを第2の特徴とする。   In the variable resistance element according to the present invention, in addition to the first characteristic configuration, the first interlayer insulating film has a sidewall shape on a partial region of the first electrode on the second opening side. A second feature is that the side surface of the second interlayer insulating film is in contact with the sidewall-shaped side surface of the first interlayer insulating film.

本発明に係る可変抵抗素子の第2の特徴構成によれば、環状に形成される可変抵抗体の内径を小さくすることができる。従って、第1の特徴構成と比較して、可変抵抗体の内側面の面積を縮小することができ、これによって可変抵抗体と第2電極との接触面積が縮小化される。すなわち、電気的に寄与する領域の面積をさらに縮小化することができる。   According to the second characteristic configuration of the variable resistance element according to the present invention, the inner diameter of the annular variable resistor can be reduced. Therefore, the area of the inner surface of the variable resistor can be reduced as compared with the first characteristic configuration, and thereby the contact area between the variable resistor and the second electrode is reduced. That is, the area of the electrically contributing region can be further reduced.

また、本発明に係る可変抵抗素子は、基板面と平行な板状に形成される第1電極と、前記基板面に垂直な第1方向と平行な前記第1電極の外側面に、一方の側面が接する可変抵抗体と、前記第1電極上に形成される第1層間絶縁膜と、前記可変抵抗体上に、前記第1方向と平行な前記第1層間絶縁膜の外壁面に一方の面を接してサイドウォール状に形成された第2層間絶縁膜と、前記第1層間絶縁膜の上面、前記第2層間絶縁膜の側面であって当該第2層間絶縁膜を介して前記第1層間絶縁膜と対向する他方の側面、及び前記可変抵抗体の前記第1電極と接触していない他方の側面、と接するように形成された第2電極と、を備えてなり、前記第1及び第2電極間に電圧印加されることにより前記第1及び第2電極間の電気抵抗が変化することを第3の特徴とする。   The variable resistance element according to the present invention includes a first electrode formed in a plate shape parallel to the substrate surface, and an outer surface of the first electrode parallel to a first direction perpendicular to the substrate surface. One of the variable resistor that is in contact with the side surface, the first interlayer insulating film formed on the first electrode, and the outer wall surface of the first interlayer insulating film parallel to the first direction on the variable resistor. A second interlayer insulating film formed in a sidewall shape in contact with the surface, an upper surface of the first interlayer insulating film, a side surface of the second interlayer insulating film, and the first interlayer insulating film via the second interlayer insulating film A second electrode formed in contact with the other side surface facing the interlayer insulating film and the other side surface not in contact with the first electrode of the variable resistor. By applying a voltage between the second electrodes, the electrical resistance between the first and second electrodes changes. The the third feature.

本発明に係る可変抵抗素子の上記第3の特徴構成によれば、可変抵抗体は、一方の側面において第1電極の側面と接触し、第1電極と接触する面とは反対側の側面において、第2電極の内側面と接触する構成である。すなわち、可変抵抗体と両電極との接触面積は、当該可変抵抗体の側面の面積に依存することとなり、従来のクロスポイント型可変抵抗素子と比較して電気的に寄与する面積を大幅に縮小させることができる。これにより、従来構成の可変抵抗素子よりも、消費電流が抑制され、かつ書き込み不能状態の起こりにくい安定したスイッチング動作が可能なメモリ素子を実現することができる。   According to the third characteristic configuration of the variable resistance element according to the present invention, the variable resistor is in contact with the side surface of the first electrode on one side surface and on the side surface opposite to the surface in contact with the first electrode. In this configuration, the inner surface of the second electrode comes into contact. In other words, the contact area between the variable resistor and both electrodes depends on the area of the side surface of the variable resistor, and the area that contributes electrically is greatly reduced compared to the conventional cross-point variable resistor. Can be made. Thereby, it is possible to realize a memory element capable of performing a stable switching operation in which current consumption is suppressed and a writing impossible state is unlikely to occur, compared to a variable resistance element having a conventional configuration.

また、本発明に係る可変抵抗素子は、上記第3の特徴構成に加えて、同一方向に延伸する2つの前記第1電極が離間して対向するとともに、当該対向関係にある2つの前記第1電極を1組、あるいは複数組有する構成であり、対向関係にある前記第1電極に対応して、それぞれの前記第1電極に近接形成される前記第1層間絶縁膜、前記第2層間絶縁膜、及び前記可変抵抗体がそれぞれ離間して対向し、前記第2電極が、対向関係にある1組の前記第1層間絶縁膜、前記第2層間絶縁膜、及び前記可変抵抗体の全てに接触するように形成されることを第4の特徴とする。   In addition to the third feature configuration, the variable resistance element according to the present invention includes two first electrodes extending in the same direction that are spaced apart from each other and are in the opposing relationship. The first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film, which are configured to have one set or a plurality of sets of electrodes, and are formed adjacent to the first electrodes in correspondence with the first electrodes in an opposing relationship. And the variable resistors are spaced apart from each other and the second electrode is in contact with all of the pair of the first interlayer insulating film, the second interlayer insulating film, and the variable resistor in a facing relationship. The fourth feature is that it is formed as described above.

また、本発明に係る可変抵抗素子は、上記第1〜第4のいずれか一の特徴構成に加えて、前記可変抵抗体が、遷移金属元素の酸化物、または遷移金属の酸窒化物で構成されることを第5の特徴とする。   Further, in the variable resistance element according to the present invention, in addition to any one of the first to fourth characteristic configurations, the variable resistor is configured by an oxide of a transition metal element or an oxynitride of a transition metal. This is a fifth feature.

また、本発明に係る可変抵抗素子は、上記第5の特徴構成に加えて、前記可変抵抗体が、前記第1電極の一部が酸化されることで形成されたものであることを第6の特徴とする。   In addition to the fifth characteristic configuration, the variable resistance element according to the present invention is characterized in that the variable resistor is formed by oxidizing a part of the first electrode. It is characterized by.

また、本発明に係る可変抵抗素子は、上記第5または第6の特徴構成に加えて、前記可変抵抗体が、酸化チタンまたは酸窒化チタンであることを第7の特徴とする。   In addition to the fifth or sixth characteristic configuration, the variable resistance element according to the present invention has a seventh characteristic that the variable resistor is titanium oxide or titanium oxynitride.

また、上記目的を達成するための本発明に係る可変抵抗素子の製造方法は、上記第1〜第7のいずれか一の可変抵抗素子の製造方法であって、基板上に前記第1電極の材料となる第1電極材料膜を堆積後、加工する第1工程と、前記第1工程終了後、全面に前記第1層間絶縁膜の材料となる第1絶縁材料膜を堆積し、前記第1電極材料膜上に堆積された前記第1絶縁材料膜の所定領域を前記第1電極材料膜の一部が露出するまで開口して、前記第1層間絶縁膜を形成する第2工程と、前記第2工程終了後、露出された前記第1電極材料膜に対して、開口領域の上方から酸化処理を行い、少なくとも基板に垂直な方向に前記第1電極の膜厚分の酸化を進行させることで可変抵抗体膜及び前記第1電極を形成する第3工程と、前記第3工程終了後、底面に前記可変抵抗体膜が形成された開口領域内において、前記第1層間絶縁膜の側壁に沿って前記可変抵抗体膜上の一部に第2絶縁材料膜をサイドウォール状に堆積することで前記第2層間絶縁膜を形成する第4工程と、前記第4工程終了後、前記第2層間絶縁膜をマスクとして前記可変抵抗体膜に対して異方性エッチング処理を行い、前記第2層間絶縁膜下に側面が露出した前記可変抵抗体を形成する第5工程と、前記第5工程終了後、少なくとも前記可変抵抗体の露出した側面に接触するように全面に第2電極材料膜を堆積した後、加工することで前記第2電極を形成する第6工程と、を有することを第1の特徴とする。   A variable resistance element manufacturing method according to the present invention for achieving the above object is the method for manufacturing a variable resistance element according to any one of the first to seventh aspects, wherein the first electrode is formed on a substrate. A first step of depositing and processing a first electrode material film as a material, and after completion of the first step, depositing a first insulating material film as a material of the first interlayer insulating film on the entire surface, A second step of opening the predetermined region of the first insulating material film deposited on the electrode material film until a part of the first electrode material film is exposed to form the first interlayer insulating film; After completion of the second step, the exposed first electrode material film is oxidized from above the opening region, and oxidation is performed at least in the direction perpendicular to the substrate by the thickness of the first electrode. And a third step of forming the variable resistor film and the first electrode, and after the completion of the third step A second insulating material film is deposited in a sidewall shape on a part of the variable resistor film along the side wall of the first interlayer insulating film in the opening region where the variable resistor film is formed on the bottom surface. Then, after the fourth step of forming the second interlayer insulating film and after the completion of the fourth step, an anisotropic etching process is performed on the variable resistor film using the second interlayer insulating film as a mask, A fifth step of forming the variable resistor with the side surface exposed under the interlayer insulating film; and after the fifth step, a second electrode material film is formed on the entire surface so as to be in contact with at least the exposed side surface of the variable resistor. A first feature is to have a sixth step of forming the second electrode by processing after being deposited.

本発明に係る可変抵抗素子の製造方法の上記第1の特徴によれば、第3工程において、露出された第1電極材料膜を上方から酸化することで可変抵抗体膜が形成され、第5工程において、サイドウォール状の第2層間絶縁膜の下層に形成された可変抵抗体膜を残して可変抵抗体膜を除去することで可変抵抗体が形成される。このとき、開口領域が環状または矩形環状(以下、本特徴に係る説明内において単に「環状」と記載)であればその外周部に、また開口領域が基板面に平行な一の延伸方向に十分長く(例えば基板の向かい合う両辺間に)構成される場合には、その延伸方向に形成される対向する両側面に、可変抵抗体が形成され、開口領域の中央部に堆積されていた可変抵抗体膜が第5工程で除去される。そして、この開口領域の外周部あるいは対向両側面に形成される可変抵抗体の一方の側面(環状に形成される場合はその外側面)は第1電極と接触し、他方の側面(環状に形成される場合はその内側面)が露出された状態となる。その後、第6工程で第2電極材料膜が堆積されることで、前記他方の側面が第2電極と接触する可変抵抗体が形成される。   According to the first feature of the method of manufacturing a variable resistance element according to the present invention, in the third step, the exposed first electrode material film is oxidized from above to form a variable resistor film. In the step, the variable resistor is formed by removing the variable resistor film while leaving the variable resistor film formed below the sidewall-like second interlayer insulating film. At this time, if the opening region is circular or rectangular (hereinafter simply referred to as “annular” in the description of this feature), the opening region is sufficient in the outer peripheral portion and in one extending direction parallel to the substrate surface. When configured to be long (for example, between opposite sides of the substrate), the variable resistor is formed on the opposite side surfaces formed in the extending direction and deposited in the center of the opening region. The film is removed in the fifth step. Then, one side surface of the variable resistor formed on the outer peripheral portion of the opening region or on the opposite side surfaces (the outer surface when it is formed in an annular shape) is in contact with the first electrode and the other side surface (formed in an annular shape). When it is done, its inner surface) is exposed. Thereafter, a second electrode material film is deposited in the sixth step, thereby forming a variable resistor whose other side surface is in contact with the second electrode.

すなわち、本方法によれば、外側面で第1電極と、内側面で第2電極とそれぞれ接触する環状の可変抵抗体、あるいは、一方の側面で第1電極と、他方の側面で第2電極とそれぞれ接触しつつ、両電極との接触面の法線方向とは異なる一の方向に延伸する長方体状の可変抵抗体が形成される。従って、従来のクロスポイント型可変抵抗素子と比較して、電気的に寄与する領域の面積を縮小化することができる。   That is, according to the present method, the annular variable resistor is in contact with the first electrode on the outer surface and the second electrode on the inner surface, or the first electrode on one side and the second electrode on the other side. A rectangular variable resistor extending in one direction different from the normal direction of the contact surface with both electrodes is formed. Accordingly, the area of the electrically contributing region can be reduced as compared with the conventional cross-point variable resistance element.

また、本発明に係る方法によれば、可変抵抗体は、第5工程に係るエッチング処理によって形成されるところ、その可変抵抗体の大きさはエッチング処理時におけるマスクとなる第2層間絶縁膜の膜厚に依存する。可変抵抗体の大きさとは、可変抵抗体が環状に形成される場合には、その可変抵抗体の内径と外径の差分値に相当し、長方体状に形成される場合には、可変抵抗体が構成する面のうち、第1電極と接触する一の側面と、第2電極と接触する他の側面との間の距離に相当する。前者の場合には、可変抵抗体の大きさを調整することで、可変抵抗体そのものの抵抗値、並びに内側面で接触する第2電極との接触面積を調整することができる。また、後者の場合には、可変抵抗体の大きさを調整することで、可変抵抗体そのものの抵抗値を調整することができる。ここで、可変抵抗体の大きさは、第5工程に係るエッチング処理時におけるマスクとなる第2層間絶縁膜の膜厚に依存するため、第4工程において、サイドウォール状に堆積する第2層間絶縁膜の膜厚を適宜調整することにより、可変抵抗体の大きさを調整することができる。すなわち、第2層間絶縁膜の膜厚を調整することで、可変抵抗体の抵抗値や電極との接触面積を調整することが可能となる。   According to the method of the present invention, the variable resistor is formed by the etching process according to the fifth step, and the size of the variable resistor is that of the second interlayer insulating film serving as a mask during the etching process. Depends on film thickness. The size of the variable resistor corresponds to a difference value between the inner diameter and the outer diameter of the variable resistor when the variable resistor is formed in an annular shape, and is variable when formed in a rectangular shape. This corresponds to the distance between one side surface in contact with the first electrode and the other side surface in contact with the second electrode among the surfaces formed by the resistor. In the former case, by adjusting the size of the variable resistor, it is possible to adjust the resistance value of the variable resistor itself and the contact area with the second electrode in contact with the inner surface. In the latter case, the resistance value of the variable resistor itself can be adjusted by adjusting the size of the variable resistor. Here, since the size of the variable resistor depends on the film thickness of the second interlayer insulating film serving as a mask at the time of the etching process according to the fifth process, the second interlayer deposited in a sidewall shape in the fourth process. By appropriately adjusting the thickness of the insulating film, the size of the variable resistor can be adjusted. That is, by adjusting the film thickness of the second interlayer insulating film, the resistance value of the variable resistor and the contact area with the electrode can be adjusted.

従来のクロスポイント型の構成であれば、第1電極並びに第2電極と可変抵抗体との接触面積は、最小加工寸法に依存し、最小加工寸法によって決定される接触面積よりも大きい範囲でのみ調整が可能な構成であった。すなわち、製造される可変抵抗素子は、最小加工寸法で決定される最小の接触面積で構成されている場合が最も抵抗値の大きい状態であり、抵抗値を小さくする方向には調整が可能である反面、前記抵抗値よりも大きくする方向に調整することは事実上不可能であった。   In the case of a conventional cross-point configuration, the contact area between the first electrode and the second electrode and the variable resistor depends on the minimum processing dimension, and only in a range larger than the contact area determined by the minimum processing dimension. The configuration can be adjusted. That is, the variable resistance element to be manufactured is in a state where the resistance value is the largest when it is configured with the minimum contact area determined by the minimum processing dimension, and can be adjusted in the direction of decreasing the resistance value. On the other hand, it was practically impossible to adjust in the direction of increasing the resistance value.

しかし、本発明によれば、両電極と可変抵抗体との接触面積を、最小加工寸法で決定されるクロスポイント領域の面積よりも大幅に縮小させることができ、かつ、第2層間絶縁膜の膜厚を調整することで、従来の可変抵抗素子によって実現されていた最大抵抗値よりもさらに大きい抵抗値の範囲内で、可変抵抗素子の抵抗値の調整を行うことができる。すなわち、従来より大きい抵抗値の範囲内で所望の抵抗値を実現する可変抵抗素子の製造が可能となる。これにより、かかる方法で製造された可変抵抗素子を複数備えることで、消費電流が抑制され、かつ書込不能状態が起こりにくい安定した不揮発性半導体記憶装置が実現される。   However, according to the present invention, the contact area between the two electrodes and the variable resistor can be significantly reduced as compared with the area of the cross-point region determined by the minimum processing dimension, and the second interlayer insulating film By adjusting the film thickness, the resistance value of the variable resistance element can be adjusted within the range of the resistance value that is larger than the maximum resistance value realized by the conventional variable resistance element. That is, it becomes possible to manufacture a variable resistance element that achieves a desired resistance value within a range of resistance values larger than that of the conventional one. As a result, by providing a plurality of variable resistance elements manufactured by such a method, a stable nonvolatile semiconductor memory device in which current consumption is suppressed and a non-writable state hardly occurs is realized.

また、本発明に係る可変抵抗素子の製造方法は、上記第1の特徴に加えて、前記第1工程が、前記第1電極材料膜を所定の延伸方向にパターニングする工程を有し、前記第2工程が、前記第1工程において形成される前記第1電極材料膜の端縁部の上部領域を除く所定領域において、前記第1絶縁材料膜を円形状または矩形状に開口する工程であり、前記第4工程が、開口領域の内側壁に前記第2層間絶縁膜を環状または矩形環状に形成する工程であり、前記第5工程が、開口領域の下部領域に係る内側壁に前記可変抵抗体を環状または矩形環状に形成する工程であることを第2の特徴とする。   In the variable resistance element manufacturing method according to the present invention, in addition to the first feature, the first step includes a step of patterning the first electrode material film in a predetermined stretching direction. Two steps are steps of opening the first insulating material film in a circular shape or a rectangular shape in a predetermined region excluding an upper region of an edge portion of the first electrode material film formed in the first step, The fourth step is a step of forming the second interlayer insulating film in a ring shape or a rectangular ring shape on the inner side wall of the opening region, and the fifth step is a step of forming the variable resistor on the inner side wall of the lower region of the opening region. The second feature is that the step is formed in a ring shape or a rectangular shape.

本発明に係る可変抵抗素子の製造方法の上記第2の特徴によれば、可変抵抗体が環状または矩形環状に形成されるため、前記のとおり、第2層間絶縁膜の膜厚を調整することで第2電極との接触面積を調整することができる。従って、従来の可変抵抗素子では実現できなかった大きさの抵抗値の範囲内で、可変抵抗素子の抵抗値を柔軟に調整することができる。   According to the second feature of the method of manufacturing a variable resistance element according to the present invention, since the variable resistor is formed in an annular shape or a rectangular shape, the film thickness of the second interlayer insulating film is adjusted as described above. The contact area with the second electrode can be adjusted. Therefore, the resistance value of the variable resistance element can be flexibly adjusted within the range of the resistance value that cannot be realized by the conventional variable resistance element.

また、本発明に係る可変抵抗素子は、上記第1の特徴に加えて、前記第1工程が、前記第1電極材料膜を所定の延伸方向にパターニングする工程を有し、前記第2工程が、前記第1絶縁材料膜の所定領域において、前記第1電極材料膜の延伸方向に垂直な二辺の両端を結ぶように、前記延伸方向に平行な方向に一または複数の空隙を形成する工程であり、前記第4工程が、延伸形成された空隙内の内側壁に、前記延伸方向に延伸する前記第2層間絶縁膜を形成する工程であり、前記第5工程が、前記空隙内の下部領域に係る内側壁に、前記延伸方向に延伸する前記可変抵抗体を形成する工程であることを第3の特徴とする。   In the variable resistance element according to the present invention, in addition to the first feature, the first step includes a step of patterning the first electrode material film in a predetermined extending direction, and the second step includes Forming one or a plurality of voids in a direction parallel to the stretching direction so as to connect both ends of two sides perpendicular to the stretching direction of the first electrode material film in a predetermined region of the first insulating material film. The fourth step is a step of forming the second interlayer insulating film extending in the extending direction on the inner wall in the extended gap, and the fifth step is a lower portion in the gap. A third feature is a step of forming the variable resistor extending in the extending direction on the inner wall of the region.

本発明に係る可変抵抗素子の製造方法の上記第3の特徴によれば、空隙内の内側壁に可変抵抗体が形成される。そして、この可変抵抗体が、一の側面において第1電極と、他の側面において第2電極とそれぞれ接触する。かかる構成の場合、前記のとおり、第2層間絶縁膜の膜厚を調整することにより、可変抵抗体そのものの大きさを調整することができるため、従来の可変抵抗素子よりも大きい抵抗値の範囲内で、抵抗値を柔軟に調整することが可能となる。   According to the third feature of the method of manufacturing a variable resistance element according to the present invention, the variable resistor is formed on the inner wall in the gap. The variable resistor is in contact with the first electrode on one side and the second electrode on the other side. In the case of such a configuration, as described above, the size of the variable resistor itself can be adjusted by adjusting the film thickness of the second interlayer insulating film, so that the resistance value range is larger than that of the conventional variable resistance element. The resistance value can be flexibly adjusted.

さらに、本方法の場合、パターニングされた第1電極の側面で第1電極と可変抵抗体が接触することとなる。すなわち、製造後の第1電極には可変抵抗体形成のための開口領域を形成する必要がないため、第1工程に係るパターニング処理時においては、最小加工寸法で規定されるパターニング幅で第1電極材料膜をパターニングすることができる。従って、第1電極上に可変抵抗体形成のための開口領域を形成する必要のある第2の特徴に係る製造方法と比較して、さらに集積度を高めることができるという効果を有する。   Further, in the case of this method, the first electrode and the variable resistor come into contact with the side surface of the patterned first electrode. That is, since it is not necessary to form an opening region for forming the variable resistor in the manufactured first electrode, the first patterning width defined by the minimum processing dimension is used in the patterning process according to the first step. The electrode material film can be patterned. Therefore, compared with the manufacturing method according to the second feature in which the opening region for forming the variable resistor is required to be formed on the first electrode, there is an effect that the degree of integration can be further increased.

また、本発明に係る可変抵抗素子の製造方法は、上記第1〜第3のいずれか一の特徴に加えて、前記第2工程が、前記第1絶縁材料膜を堆積し、前記第1電極材料膜の一部が露出するまで所定領域を開口した後、当該開口領域において前記第1絶縁材料膜の側壁に沿って第3絶縁材料膜をサイドウォール状に堆積することで、前記第1及び第3絶縁材料膜からなる前記第1層間絶縁膜を形成する工程であることを第4の特徴とする。   In the variable resistance element manufacturing method according to the present invention, in addition to any one of the first to third features, the second step includes depositing the first insulating material film, and the first electrode. After opening a predetermined region until a part of the material film is exposed, a third insulating material film is deposited in a sidewall shape along the side wall of the first insulating material film in the opening region. A fourth feature is a step of forming the first interlayer insulating film made of the third insulating material film.

本発明に係る可変抵抗素子の上記第4の特徴によれば、第3工程の可変抵抗体膜形成工程に係る酸化処理前において、開口領域内に露出されている第1電極材料膜の露出面積をさらに縮小化することができる。すなわち、上記第1〜第3の特徴に係る可変抵抗素子の製造方法と比較して、可変抵抗体の大きさをさらに縮小化することができ、これによって可変抵抗素子の抵抗値をさらに大きくすることが可能となる。   According to the fourth feature of the variable resistance element according to the present invention, the exposed area of the first electrode material film exposed in the opening region before the oxidation process according to the variable resistor film forming step of the third step. Can be further reduced. That is, as compared with the variable resistance element manufacturing method according to the first to third features, the size of the variable resistor can be further reduced, thereby further increasing the resistance value of the variable resistance element. It becomes possible.

特に、可変抵抗体が環状に形成される場合、第2層間絶縁膜の膜厚のみならず第1層間絶縁膜の膜厚(第3絶縁材料膜の膜厚)によっても可変抵抗体と第1並びに第2電極との接触面積を調整することが可能となる。第1〜第3の特徴に係る製造方法の場合であっても、第2層間絶縁膜の膜厚を大きく設定することにより、環状に形成される可変抵抗体の内径を短くすることは可能であるが、可変抵抗体の外径は第2工程に係る開口領域形成工程によって決定されるため、開口領域形成時に係る開口領域の大きさを調整することによる他は、可変抵抗体の外径を短くすることはできない。しかしながら、本方法によれば、第3絶縁材料膜を堆積する堆積膜厚を調整することにより、可変抵抗体の外径についても短くすることができるため、可変抵抗体と第1電極との接触面積を適宜調整可能であり、これによって、従来構成よりも大きい抵抗値を実現しつつ、上記第1〜第3の各方法よりもさらに柔軟な抵抗値の調整が可能となる。   In particular, when the variable resistor is formed in an annular shape, not only the thickness of the second interlayer insulating film but also the thickness of the first interlayer insulating film (thickness of the third insulating material film) and the first In addition, the contact area with the second electrode can be adjusted. Even in the case of the manufacturing method according to the first to third characteristics, it is possible to shorten the inner diameter of the annular variable resistor by setting the film thickness of the second interlayer insulating film large. However, since the outer diameter of the variable resistor is determined by the opening region forming step according to the second step, the outer diameter of the variable resistor is determined by adjusting the size of the opening region when forming the opening region. It cannot be shortened. However, according to this method, the outer diameter of the variable resistor can be shortened by adjusting the deposited film thickness for depositing the third insulating material film, so that the contact between the variable resistor and the first electrode can be reduced. The area can be adjusted as appropriate, which makes it possible to adjust the resistance value more flexibly than the first to third methods while realizing a resistance value larger than that of the conventional configuration.

本発明の構成によれば、可変抵抗体の電気的に寄与する領域の面積の縮小化を可能とする可変抵抗素子が実現される。また、かかる可変抵抗素子により、従来構成の可変抵抗素子よりも、消費電流が抑制され、かつ書き込み不能状態の起こりにくい安定したスイッチング動作が可能なメモリ素子を実現することができる。   According to the configuration of the present invention, a variable resistance element that can reduce the area of the electrically contributing region of the variable resistor is realized. In addition, with such a variable resistance element, it is possible to realize a memory element capable of performing a stable switching operation in which current consumption is suppressed and a write-impossible state is unlikely to occur compared to a variable resistance element having a conventional configuration.

以下において、本発明に係る可変抵抗素子(以下、適宜「本発明素子」と称する)、及びその製造方法(以下、適宜「本発明方法」と称する)の各実施形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, each embodiment of a variable resistance element according to the present invention (hereinafter referred to as “the present invention element” as appropriate) and a manufacturing method thereof (hereinafter referred to as “the present invention method” as appropriate) will be described with reference to the drawings. To do.

[第1実施形態]
本発明素子及び本発明方法の第1実施形態(以下、適宜「本実施形態」と称する)について、以下の図1〜図6の各図を参照して説明する。なお、上述した図14〜図16の各図と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。
[First Embodiment]
A first embodiment (hereinafter referred to as “this embodiment” as appropriate) of the element of the present invention and the method of the present invention will be described with reference to the following FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the same component as each figure of FIGS. 14-16 mentioned above.

図1は、本実施形態に係る本発明素子の構造を示した概略断面構造図である。図1に示すように、本発明素子1は、下地絶縁膜16が形成された半導体基板10上に、第1電極11、第2電極12、可変抵抗体13、第1層間絶縁膜14、第2層間絶縁膜15、保護絶縁膜17、を備えて構成される。なお、図1を含む各概略構成図は、あくまで模式的に図示されたものであり、実際の構造の寸法の縮尺と図面の縮尺とは必ずしも一致するものではない。   FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of the element of the present invention according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the element 1 of the present invention has a first electrode 11, a second electrode 12, a variable resistor 13, a first interlayer insulating film 14, a first electrode on a semiconductor substrate 10 on which a base insulating film 16 is formed. A two-layer insulating film 15 and a protective insulating film 17 are provided. Note that each schematic configuration diagram including FIG. 1 is merely schematically shown, and the scale of the actual structure does not necessarily match the scale of the drawing.

第1電極11は、下地絶縁膜16上に形成されており、一部領域において、基板面と垂直な方向(以下、適宜「第1方向」と称する)に環状の開口部(以下、適宜「第1開口部」と称する)が形成されている。そして、第1電極11上には第1層間絶縁膜14が形成されている。この第1層間絶縁膜14は、第1開口部上において、前記第1方向に環状の開口部(以下、適宜「第2開口部」と称する)を有する。すなわち、第1電極11と第1層間絶縁膜14は、一部領域に開口部を有する積層構造(以下、「積層構造30」と称する)を形成する。   The first electrode 11 is formed on the base insulating film 16, and in a partial region, in a direction perpendicular to the substrate surface (hereinafter referred to as “first direction” where appropriate), an annular opening (hereinafter referred to as “ Referred to as a “first opening”). A first interlayer insulating film 14 is formed on the first electrode 11. The first interlayer insulating film 14 has an annular opening (hereinafter, referred to as “second opening” as appropriate) in the first direction on the first opening. That is, the first electrode 11 and the first interlayer insulating film 14 form a laminated structure having an opening in a partial region (hereinafter referred to as “laminated structure 30”).

可変抵抗体13は、下地絶縁膜16上において、前記第1開口部の内壁面に外側面が接する環状に形成されている。そして、この可変抵抗体13上には、前記第2開口部の内壁面に外側面が接するように第2層間絶縁膜15が環状に形成されている。この第2層間絶縁膜15は、第2開口部内側において、第1層間絶縁膜14の側壁にサイドウォール状に形成される。なお、図1に示すように、可変抵抗体13の上面位置が第1電極11の上面位置よりも基板面側に形成される場合には、第2層間絶縁膜15の一部が第1電極11の内壁面とも接するように形成される。   The variable resistor 13 is formed on the base insulating film 16 in a ring shape whose outer surface is in contact with the inner wall surface of the first opening. On the variable resistor 13, a second interlayer insulating film 15 is formed in an annular shape so that the outer surface is in contact with the inner wall surface of the second opening. The second interlayer insulating film 15 is formed in a sidewall shape on the side wall of the first interlayer insulating film 14 inside the second opening. As shown in FIG. 1, when the upper surface position of the variable resistor 13 is formed closer to the substrate surface than the upper surface position of the first electrode 11, a part of the second interlayer insulating film 15 is the first electrode. 11 is formed so as to be in contact with the inner wall surface.

また、第1層間絶縁膜14の上面、第2層間絶縁膜の内側面(開口部側の側面)、及び可変抵抗体13の内側面(開口部側の側面)と接するように第2電極12が形成されている。なお、第2電極12は、積層構造30が形成する開口部を完全には充填せず、上面に開口領域を有して形成されている。そして、この第2電極12の上面には保護絶縁膜17が形成されている。この保護絶縁膜17によって、前記積層構造30の内側に形成されていた開口部は完全に充填される。   The second electrode 12 is in contact with the upper surface of the first interlayer insulating film 14, the inner side surface (side surface on the opening side) of the second interlayer insulating film, and the inner side surface (side surface on the opening side) of the variable resistor 13. Is formed. Note that the second electrode 12 is formed so as not to completely fill the opening formed by the laminated structure 30 and to have an opening region on the upper surface. A protective insulating film 17 is formed on the upper surface of the second electrode 12. With this protective insulating film 17, the opening formed inside the laminated structure 30 is completely filled.

このように構成されるとき、可変抵抗体13は、積層構造30が形成する開口部側(内側)の側面において第2電極12と接触し(図1内の13b)、開口部と反対側(外側)の側面において第1電極11と接触する(図1内の13a)。言い換えれば、図14に示される従来構成と同様、本発明素子1においても、第1電極11と第2電極12の間に可変抵抗体13が狭持される構成を実現していることとなる。しかし、後述するように、図1に示されるような構成とすることで、従来の可変抵抗素子90と比べて可変抵抗体13の電気的に寄与する領域の面積(以下、適宜「寄与面積」と略記する)を大幅に縮小することができる。   When configured in this way, the variable resistor 13 is in contact with the second electrode 12 on the side surface on the opening side (inner side) formed by the laminated structure 30 (13b in FIG. 1), and on the side opposite to the opening ( It contacts the first electrode 11 on the outer side surface (13a in FIG. 1). In other words, similarly to the conventional configuration shown in FIG. 14, in the element 1 of the present invention, a configuration in which the variable resistor 13 is sandwiched between the first electrode 11 and the second electrode 12 is realized. . However, as will be described later, with the configuration shown in FIG. 1, the area of the electrically contributing region of the variable resistor 13 compared to the conventional variable resistance element 90 (hereinafter referred to as “contribution area” as appropriate). Can be greatly reduced.

図1に示すように、第2電極12は、その一部において第1電極11上に形成されている層間絶縁膜14の上層に形成されているため、本発明素子1を1R型のメモリセルに適用した場合、そのメモリセルアレイの平面模式図は便宜的に図2のように示すことができる。すなわち、第1電極11を構成する電極配線が、同一方向に複数延伸して形成され、この第1電極11の上部領域において、第2電極12を構成する別の電極配線が、第1電極11とは異なる方向に複数延伸して形成される。   As shown in FIG. 1, since the second electrode 12 is formed in a part above the interlayer insulating film 14 formed on the first electrode 11, a part of the second electrode 12 is formed as a 1R type memory cell. 2 is a schematic plan view of the memory cell array as shown in FIG. 2 for convenience. That is, a plurality of electrode wirings constituting the first electrode 11 are formed extending in the same direction, and another electrode wiring constituting the second electrode 12 is formed in the upper region of the first electrode 11. A plurality of stretches are formed in different directions.

以下において、まず本発明素子1の製造方法について説明を行った後、従来の可変抵抗素子90と本発明素子1との寄与面積の比較を行う。なお、製造方法の説明を行うに際し、第1電極11を構成する電極配線に沿って(図2におけるX1−X2線に沿って)切断した概略断面構造図と、第2電極12を構成する電極配線に沿って(図2におけるY1−Y2線に沿って)切断した概略断面構造図を、それぞれ各工程毎に図示して説明を行う。   In the following, after first describing the manufacturing method of the element 1 of the present invention, the contribution areas of the conventional variable resistance element 90 and the element 1 of the present invention are compared. In describing the manufacturing method, a schematic cross-sectional structure diagram cut along the electrode wiring constituting the first electrode 11 (along line X1-X2 in FIG. 2) and the electrode constituting the second electrode 12 A schematic cross-sectional structure diagram cut along the wiring (along the line Y1-Y2 in FIG. 2) will be described for each step.

図3及び図4は、本発明方法を用いて本発明素子1を製造する際の各工程における概略断面構造図を模式的に示したものであり、工程毎に図3(a)〜(d)、及び図4(a)〜(c)に分けて図示している(紙面の都合上2図面に分かれている)。また、図5は本発明方法の製造工程をフローチャートにしたものであり、以下の文中の各ステップ(ステップ#1〜#10)は図5に示されるフローチャートの各ステップを表すものとする。   3 and 4 schematically show a schematic cross-sectional structure diagram in each process when the element 1 of the present invention is manufactured using the method of the present invention, and FIGS. 3A to 3D are shown for each process. ) And FIGS. 4A to 4C (divided into two drawings for the sake of space). FIG. 5 is a flowchart showing the manufacturing process of the method of the present invention, and each step (steps # 1 to # 10) in the following sentence represents each step of the flowchart shown in FIG.

まず、図3(a)に示すように、半導体基板10上に、下地絶縁膜16を堆積した後(ステップ#1)、第1電極11の材料となる電極材料膜(以下、混同を生じない範囲で「第1電極材料膜11」と記載)を堆積し、X1−X2方向と平行に複数延伸する形状に加工する(ステップ#2)。ステップ#2において、堆積方法としては、一例として、TiN(窒化チタン)膜をスパッタリング法により膜厚50nm程度堆積する。また、加工方法としては、フォトリソグラフィ法及びエッチング法により加工する。   First, as shown in FIG. 3A, after depositing a base insulating film 16 on the semiconductor substrate 10 (step # 1), an electrode material film (hereinafter, no confusion) that becomes the material of the first electrode 11 is formed. (Described as “first electrode material film 11”) in a range, and processed into a shape extending a plurality of times parallel to the X1-X2 direction (step # 2). In step # 2, as an example of the deposition method, a TiN (titanium nitride) film is deposited by sputtering to a thickness of about 50 nm. Further, as a processing method, processing is performed by a photolithography method and an etching method.

次に、図3(b)に示すように、第1層間絶縁膜14の材料となる絶縁材料膜(以下、混同を生じない範囲で「第1絶縁材料膜14」と記載)を堆積後(ステップ#3)、第1電極材料膜11上の一部領域において、上面に第1電極材料膜11が露出するように開口部21を形成する(ステップ#4)。ステップ#3において、堆積方法としては、一例としてSiO(酸化シリコン)膜をCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)法により膜厚300nm程度堆積する。また、開口部21は、フォトリソグラフィ法及びエッチング法により行われ、一例として直径400nm程度の円筒形状に形成される。 Next, as shown in FIG. 3B, after depositing an insulating material film (hereinafter referred to as “first insulating material film 14” within a range that does not cause confusion) as a material of the first interlayer insulating film 14 ( Step # 3), in a partial region on the first electrode material film 11, an opening 21 is formed on the upper surface so that the first electrode material film 11 is exposed (step # 4). In step # 3, as an example of the deposition method, an SiO 2 (silicon oxide) film is deposited by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method to a thickness of about 300 nm. The opening 21 is formed by a photolithography method and an etching method, and is formed in a cylindrical shape having a diameter of about 400 nm as an example.

次に、図3(c)に示すように、酸素を含む250℃〜450℃程度の雰囲気下で熱酸化することにより、開口部21の底面に形成されている第1電極材料膜11に対して熱酸化処理を行い、可変抵抗体膜(以下、混同を生じない範囲で「可変抵抗体膜13」と記載)を形成する(ステップ#5)。上述したように、第1電極材料膜11としてTiN膜を成膜した場合には、本ステップ#5によって、TiON(酸窒化チタン)膜が形成されることとなる。   Next, as shown in FIG. 3C, the first electrode material film 11 formed on the bottom surface of the opening 21 is thermally oxidized in an atmosphere containing oxygen at about 250 ° C. to 450 ° C. Then, a thermal oxidation process is performed to form a variable resistor film (hereinafter referred to as “variable resistor film 13” within a range where no confusion occurs) (step # 5). As described above, when a TiN film is formed as the first electrode material film 11, a TiON (titanium oxynitride) film is formed by this step # 5.

なお、本ステップ#5において、開口部21の底面に形成されている第1電極材料膜11に対し、少なくとも基板10の基板面に垂直な方向に当該第1電極材料膜11の膜厚分(図3(b)中のd1に相当)の酸化を行うものとする。すなわち、当該ステップ#5によって、開口部21の底面には未酸化の第1電極材料膜11が存在せず、当該領域には可変抵抗体膜13が形成されているものとする。これにより、開口部21の外側の第1層間絶縁膜14下層には、第1電極11が形成されることとなる。なお、図3(c)では、開口部21の外側領域に形成されている第1電極材料膜11に対しては酸化処理が全く進行していないように図示しているが、当該領域の一部の電極材料膜11に対して酸化処理が進行しているとしても完成後の本発明素子1の機能に対して影響を与えるものではない。   In step # 5, the first electrode material film 11 formed on the bottom surface of the opening 21 is at least as thick as the first electrode material film 11 in the direction perpendicular to the substrate surface of the substrate 10 (see FIG. It is assumed that the oxidation of FIG. 3B (corresponding to d1) is performed. That is, by step # 5, the unoxidized first electrode material film 11 does not exist on the bottom surface of the opening 21, and the variable resistor film 13 is formed in the region. As a result, the first electrode 11 is formed in the lower layer of the first interlayer insulating film 14 outside the opening 21. In FIG. 3C, the first electrode material film 11 formed in the outer region of the opening 21 is illustrated as not undergoing oxidation treatment at all. Even if the oxidation treatment is in progress for the electrode material film 11 in the part, it does not affect the function of the element 1 of the present invention after completion.

次に、図3(d)に示すように、第2層間絶縁膜15の材料となる絶縁材料膜(以下、混同を生じない範囲で「第2絶縁材料膜15」と記載)を全面に堆積後、エッチバックを行うことで、可変抵抗体膜13上の開口部21の内側面にサイドウォール状に第2層間絶縁膜15を形成する(ステップ#6)。本ステップ#6によって、第2層間絶縁膜15は、開口部21の内側面において可変抵抗体膜13上に環状に形成され、開口部21とは反対側の外側面において、第1層間絶縁膜14並びに第1電極11と接触する構成となる。   Next, as shown in FIG. 3D, an insulating material film (hereinafter referred to as “second insulating material film 15” in a range that does not cause confusion) is deposited on the entire surface as a material of the second interlayer insulating film 15. Thereafter, etch back is performed to form the second interlayer insulating film 15 in a sidewall shape on the inner surface of the opening 21 on the variable resistor film 13 (step # 6). By this step # 6, the second interlayer insulating film 15 is formed in an annular shape on the variable resistor film 13 on the inner surface of the opening 21, and the first interlayer insulating film is formed on the outer surface opposite to the opening 21. 14 and the first electrode 11 are brought into contact with each other.

なお、本ステップ#6の一例としては、SiO膜をCVD法により膜厚170nm程度全面に堆積後、全面にエッチバックを施すことで開口部21の内側面に膜厚10nm程度残存させて第2層間絶縁膜15を形成することができる。本ステップ#6終了後においても、第2層間絶縁膜15の内側において一部の可変抵抗体膜13が露出されている。 As an example of this step # 6, a SiO 2 film is deposited on the entire surface of about 170 nm by the CVD method, and then etched back on the entire surface to leave about 10 nm on the inner surface of the opening 21. A two-layer insulating film 15 can be formed. Even after the completion of Step # 6, a part of the variable resistor film 13 is exposed inside the second interlayer insulating film 15.

次に、図4(a)に示すように、第2層間絶縁膜15をマスクとして、露出されている可変抵抗体膜13に対してエッチングを行い、第2層間絶縁膜15よりも開口部内側に形成されている可変抵抗体膜13を除去する(ステップ#7)。本ステップにより、第2層間絶縁膜15下層において、開口部の外側において第1電極11と接触し、内側が露出された状態の可変抵抗体13が形成される。   Next, as shown in FIG. 4A, the exposed variable resistor film 13 is etched using the second interlayer insulating film 15 as a mask, and the opening inner side than the second interlayer insulating film 15 is etched. The variable resistor film 13 formed in step S7 is removed (step # 7). By this step, the variable resistor 13 is formed in the lower layer of the second interlayer insulating film 15 in contact with the first electrode 11 outside the opening and the inside exposed.

なお、本ステップ#7では、少なくとも可変抵抗体13の内側の面が露出するようにエッチングを行うものとする。すなわち、図4(a)に示すように、本ステップ#7によって形成される開口部22は、底面に下地絶縁膜16が形成され、その内側面において、環状の可変抵抗体13と、その上層に環状かつサイドウォール状の第2層間絶縁膜15が形成されるとともに、開口部の内側面の最下層位置において、可変抵抗体13下層に形成される下地絶縁膜16の一部が露出する。   In step # 7, the etching is performed so that at least the inner surface of the variable resistor 13 is exposed. That is, as shown in FIG. 4A, the opening 22 formed in this step # 7 has the base insulating film 16 formed on the bottom surface, and the annular variable resistor 13 and the upper layer on the inner side surface thereof. In addition, a second interlayer insulating film 15 having a ring shape and a sidewall shape is formed, and a part of the base insulating film 16 formed under the variable resistor 13 is exposed at the lowermost layer position on the inner side surface of the opening.

次に、図4(b)に示すように、全面に第2電極12の材料となる電極材料膜(以下、混同を生じない範囲で「第2電極材料膜12」と記載)を全面に堆積する(ステップ#8)。本ステップの堆積方法としては、一例として、TiN膜をスパッタリング法により膜厚150nm程度堆積する。これにより、サイドウォール状に形成されている第2層間絶縁膜15上には20nm程度の膜厚で形成される。本ステップによって、第1層間絶縁膜14の上面、第2層間絶縁膜15の開口部22側の側面(内側面)、可変抵抗体13の開口部22側の側面(内側面)にそれぞれ接するように第2電極材料膜15が堆積される。   Next, as shown in FIG. 4B, an electrode material film (hereinafter referred to as “second electrode material film 12” in a range that does not cause confusion) is deposited on the entire surface as a material of the second electrode 12. (Step # 8). As an example of the deposition method in this step, a TiN film is deposited to a thickness of about 150 nm by sputtering. As a result, the film is formed with a thickness of about 20 nm on the second interlayer insulating film 15 formed in a sidewall shape. By this step, the upper surface of the first interlayer insulating film 14, the side surface (inner side surface) on the opening 22 side of the second interlayer insulating film 15, and the side surface (inner side surface) on the opening 22 side of the variable resistor 13 are in contact with each other. A second electrode material film 15 is deposited.

次に、図4(c)に示すように、第1電極11とは異なる方向(Y1−Y2方向)に複数延伸する形状に第2電極材料膜12に対して加工して第2電極12を形成した後(ステップ#9)、全面に保護絶縁膜17を堆積する(ステップ#10)。第2電極材料膜12の加工方法としては、ステップ#2に係る第1電極材料膜の場合と同様、フォトリソグラフィ法及びエッチング法により行う。また、ステップ#10に係る保護絶縁膜17の堆積方法としては、一例としてSiO膜をCVD法により膜厚500nm程度堆積する。 Next, as shown in FIG. 4 (c), the second electrode material film 12 is processed into a shape extending in a plurality of directions different from the first electrode 11 (Y1-Y2 direction), and the second electrode 12 is processed. After the formation (step # 9), a protective insulating film 17 is deposited on the entire surface (step # 10). The second electrode material film 12 is processed by photolithography and etching as in the case of the first electrode material film according to Step # 2. As an example of the method for depositing the protective insulating film 17 in Step # 10, an SiO 2 film is deposited to a thickness of about 500 nm by the CVD method.

ステップ#10終了後は、公知のコンタクトプラグ形成工程によって、第1電極11並びに第2電極12に対する電気的コンタクトを行うためのコンタクトプラグを保護絶縁膜17の所定領域に形成した後、公知の配線工程によって保護絶縁膜17上に配線層を形成する。多層配線の場合は、このプラグ形成工程及び配線工程を適宜複数回実行する。なお、図1に示される断面構造図は、このステップ#10終了後におけるX1−X2断面構造図の一部を示したものである。   After step # 10 is completed, a contact plug for making electrical contact with the first electrode 11 and the second electrode 12 is formed in a predetermined region of the protective insulating film 17 by a known contact plug formation process, and then a known wiring is formed. A wiring layer is formed on the protective insulating film 17 by a process. In the case of multilayer wiring, this plug formation process and wiring process are appropriately performed a plurality of times. The cross-sectional structure diagram shown in FIG. 1 shows a part of the X1-X2 cross-sectional structure diagram after step # 10.

本実施形態の構成によれば、可変抵抗体13は、サイドウォール状の第2層間絶縁膜15下層に形成され、開口部から見て外側領域において第1電極11と、内側領域において第2電極12とそれぞれ接触する構成となる。すなわち、可変抵抗体13と両電極との接触面積は、上層に形成される第2層間絶縁膜15の膜厚によって調整することができる。上述の方法によれば、第2層間絶縁膜15は自己整合的なプロセスで形成されるため、ステップ#6において第2絶縁材料膜15を堆積する際の堆積膜厚、並びにエッチバック時に残存させる膜厚を調整することで、第2層間絶縁膜15の膜厚を調整することができ、これによって可変抵抗体13と、第1電極11並びに第2電極12との接触面積の調整を行うことができる。   According to the configuration of the present embodiment, the variable resistor 13 is formed in the lower layer of the sidewall-like second interlayer insulating film 15, and when viewed from the opening, the first electrode 11 in the outer region and the second electrode in the inner region. 12 is in contact with each other. That is, the contact area between the variable resistor 13 and both electrodes can be adjusted by the film thickness of the second interlayer insulating film 15 formed in the upper layer. According to the above method, since the second interlayer insulating film 15 is formed by a self-aligned process, the deposited film thickness at the time of depositing the second insulating material film 15 in step # 6 and the etching back are left. By adjusting the film thickness, the film thickness of the second interlayer insulating film 15 can be adjusted, thereby adjusting the contact area between the variable resistor 13 and the first electrode 11 and the second electrode 12. Can do.

このように形成される本発明素子1は、可変抵抗体13と両電極との接触面積を従来構成よりも縮小することができる。この点につき、図6を参照して説明する。   The element 1 of the present invention formed in this way can reduce the contact area between the variable resistor 13 and both electrodes as compared with the conventional configuration. This point will be described with reference to FIG.

図6は、本発明素子1と従来の可変抵抗素子90との前記寄与面積を比較した概念図である。図6(a)には従来の可変抵抗素子90の場合が、図6(b)には本発明素子1の場合がそれぞれ示されている。なお、以下では、便宜上従来の可変抵抗素子90においても、図2と同様に、第1電極11がX1−X2方向、第2電極12がY1−Y2方向にそれぞれ延伸する構成であるとして説明する。   FIG. 6 is a conceptual diagram comparing the contribution areas of the element 1 of the present invention and the conventional variable resistance element 90. 6A shows the case of the conventional variable resistance element 90, and FIG. 6B shows the case of the element 1 of the present invention. In the following, for the sake of convenience, the conventional variable resistance element 90 will also be described as having a configuration in which the first electrode 11 extends in the X1-X2 direction and the second electrode 12 extends in the Y1-Y2 direction, as in FIG. .

図16を参照して上述したように、従来の可変抵抗素子90の場合、可変抵抗体13は第1電極11と第2電極12のクロスポイント領域に形成されることとなる。図6(a)においても、このことが図示されている。すなわち、下層においてX1−X2方向に延伸形成される第1電極11と、上層においてY1−Y2方向に延伸形成される第2電極12とが交差する領域に可変抵抗体13が形成されるため、前記寄与面積はこの交差面積に相当する。すなわち、両電極11及び12を最小加工寸法Fで形成した場合、寄与面積はFで記載される。 As described above with reference to FIG. 16, in the case of the conventional variable resistance element 90, the variable resistor 13 is formed in the cross point region of the first electrode 11 and the second electrode 12. This is also illustrated in FIG. That is, since the variable resistor 13 is formed in a region where the first electrode 11 extending in the X1-X2 direction in the lower layer and the second electrode 12 extending in the Y1-Y2 direction in the upper layer intersect, The contribution area corresponds to this intersection area. That is, when forming both electrodes 11 and 12 in the minimum processing dimension F, the contribution area is described in F 2.

一方、本発明素子1の場合、図1に示されるように、可変抵抗体13は、第1電極11と第2電極12とが交差する領域内において、第1電極11上に形成される環状の開口部の内側壁に所定の膜厚で堆積した第2層間絶縁膜15の下層に環状に形成される。そして、この環状の可変抵抗体13において、図6(b)に示すように、開口部の外側で下層の第1電極11と接触し、内側で上層の第2電極12と接触する。すなわち、可変抵抗体13と第1電極11との接触面積は、環状に形成される可変抵抗体13において外側部分の側面積に相当し、一方、第2電極12との接触面積は、可変抵抗体13の内側部分の側面積に相当する。すなわち、本発明素子1によれば、図6(a)に示される従来の可変抵抗素子90と比較して、寄与面積を大きく縮小することができる。さらに、可変抵抗体13と第1電極11並びに第2電極12との接触面積は、上記のとおり、第2層間絶縁膜15の膜厚によって調整可能であり、ステップ#6に係る第2絶縁材料膜15堆積時の堆積膜厚、並びにエッチバック時に残存させる膜厚を調整することにより、適宜縮小させることが可能である。   On the other hand, in the case of the element 1 of the present invention, as shown in FIG. 1, the variable resistor 13 is a ring formed on the first electrode 11 in a region where the first electrode 11 and the second electrode 12 intersect. Is formed in a ring shape below the second interlayer insulating film 15 deposited with a predetermined film thickness on the inner wall of the opening. In the annular variable resistor 13, as shown in FIG. 6B, the lower first electrode 11 is in contact with the outer side of the opening, and the upper second electrode 12 is in contact with the inner side of the opening. That is, the contact area between the variable resistor 13 and the first electrode 11 corresponds to the side area of the outer portion of the variable resistor 13 formed in an annular shape, while the contact area with the second electrode 12 is variable resistance. It corresponds to the side area of the inner part of the body 13. That is, according to the element 1 of the present invention, the contribution area can be greatly reduced as compared with the conventional variable resistance element 90 shown in FIG. Furthermore, as described above, the contact area between the variable resistor 13 and the first electrode 11 and the second electrode 12 can be adjusted by the film thickness of the second interlayer insulating film 15, and the second insulating material according to step # 6. The thickness can be reduced as appropriate by adjusting the thickness of the film 15 deposited and the thickness of the film remaining at the time of etch back.

本発明素子1によれば、従来の可変抵抗素子90と比較して、寄与面積を縮小化させることができる。このため、本発明素子1を用いて、図15に示すような不揮発性半導体記憶装置を構成することで、非選択メモリセルを流れる寄生電流を小さくすることができ、消費電流が抑制されるとともに、書込不能状態が起こりにくい安定したスイッチング動作が可能な不揮発性半導体記憶装置が実現できる。   According to the element 1 of the present invention, the contribution area can be reduced as compared with the conventional variable resistance element 90. Therefore, by configuring the nonvolatile semiconductor memory device as shown in FIG. 15 using the element 1 of the present invention, the parasitic current flowing through the non-selected memory cells can be reduced, and the consumption current is suppressed. Thus, it is possible to realize a nonvolatile semiconductor memory device capable of a stable switching operation in which an unwritable state hardly occurs.

[第2実施形態]
本発明素子及び本発明方法の第2実施形態(以下、適宜「本実施形態」と称する)について、以下の図7〜図11の各図を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
[Second Embodiment]
A second embodiment (hereinafter referred to as “this embodiment” as appropriate) of the element of the present invention and the method of the present invention will be described with reference to the following FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component same as 1st Embodiment, and the description is simplified.

図7は、本実施形態に係る本発明素子の構造を示した概略断面構造図である。図7に示すように、本発明素子1aは、第1実施形態に係る本発明素子1と同様、下地絶縁膜16が形成された半導体基板10上に、第1電極11、第2電極12、可変抵抗体13、第1層間絶縁膜14、第2層間絶縁膜15、保護絶縁膜17、を備えて構成される。   FIG. 7 is a schematic sectional view showing the structure of the element of the present invention according to this embodiment. As shown in FIG. 7, the inventive element 1 a includes the first electrode 11, the second electrode 12, and the like on the semiconductor substrate 10 on which the base insulating film 16 is formed, like the inventive element 1 according to the first embodiment. The variable resistor 13, the first interlayer insulating film 14, the second interlayer insulating film 15, and the protective insulating film 17 are configured.

そして、本発明素子1aは、第1実施形態の本発明素子1と比較して、第1電極11上に形成される第1層間絶縁膜14の一部が、サイドウォール状に形成された部分14bを有する点が異なる。以下では、第1電極11上において、サイドウォール形状を有しない領域の第1層間絶縁膜14を「第1層間絶縁膜14a」と記載し、サイドウォール状に構成される部分を「第1層間絶縁膜14b」と記載する。   In addition, the element 1a of the present invention is a part in which a part of the first interlayer insulating film 14 formed on the first electrode 11 is formed in a sidewall shape, as compared with the element 1 of the present invention of the first embodiment. 14b is different. Hereinafter, the first interlayer insulating film 14 in the region having no sidewall shape on the first electrode 11 will be referred to as “first interlayer insulating film 14a”, and the portion configured in the sidewall shape is referred to as “first interlayer insulating film 14a”. Insulating film 14b ".

すなわち、第1層間絶縁膜14は、環状の開口部を有する第1層間絶縁膜14aと、その開口部の内側壁に環状に形成されるサイドウォール状の第1層間絶縁膜14bで構成される。そして、この第1層間絶縁膜14bの開口部側の内壁面に外側面を接するように第2層間絶縁膜15が環状に形成される。   That is, the first interlayer insulating film 14 includes a first interlayer insulating film 14a having an annular opening and a sidewall-shaped first interlayer insulating film 14b formed in an annular shape on the inner wall of the opening. . Then, the second interlayer insulating film 15 is formed in an annular shape so that the outer surface is in contact with the inner wall surface on the opening side of the first interlayer insulating film 14b.

可変抵抗体13は、第1実施形態の場合と同様、第2層間絶縁膜15の下層において、環状に形成されており、外側面が第1電極11の開口部側の面と接触する。そして、第1層間絶縁膜14の上面、第2層間絶縁膜の内側面(開口部側の側面)、及び可変抵抗体13の内側面(開口部側の側面)と接するように第2電極12が形成されている。   As in the case of the first embodiment, the variable resistor 13 is formed in an annular shape in the lower layer of the second interlayer insulating film 15, and the outer surface is in contact with the opening side surface of the first electrode 11. The second electrode 12 is in contact with the upper surface of the first interlayer insulating film 14, the inner side surface (side surface on the opening side) of the second interlayer insulating film, and the inner side surface (side surface on the opening side) of the variable resistor 13. Is formed.

このように構成されるとき、可変抵抗体13は、第1実施形態と同様、第1電極11と第1層間絶縁膜14の積層構造30が形成する開口部側(内側)の側面において第2電極12と接触し(図1内の13b)、開口部と反対側(外側)の側面において第1電極11と接触する(図1内の13a)。すなわち、本実施形態に係る可変抵抗素子1aは、第1実施形態の本発明素子1と同様、第1電極11と第2電極12の間に可変抵抗体13が狭持される構成を実現していることとなる。そして、本実施形態の場合、後述するように、従来の可変抵抗素子90と比べて寄与面積を大幅に縮小することができ、さらに第1実施形態の可変抵抗素子1よりも寄与面積を縮小することができる。   When configured in this manner, the variable resistor 13 is the second on the side surface on the opening side (inside) formed by the stacked structure 30 of the first electrode 11 and the first interlayer insulating film 14 as in the first embodiment. It contacts the electrode 12 (13b in FIG. 1) and contacts the first electrode 11 on the side surface (outside) opposite to the opening (13a in FIG. 1). That is, the variable resistive element 1a according to the present embodiment realizes a configuration in which the variable resistor 13 is sandwiched between the first electrode 11 and the second electrode 12, as in the inventive element 1 of the first embodiment. Will be. In the case of this embodiment, as will be described later, the contribution area can be greatly reduced as compared with the conventional variable resistance element 90, and the contribution area can be further reduced as compared with the variable resistance element 1 of the first embodiment. be able to.

以下において、まず本発明素子1aの製造方法について説明を行った後、従来の可変抵抗素子90と本発明素子1aとの寄与面積の比較を行う。なお、製造方法の説明を行うに際しては、第1実施形態の場合と同様、第1電極11を構成する電極配線に沿って(図2におけるX1−X2線に沿って)切断した概略断面構造図と、第2電極12を構成する電極配線に沿って(図2におけるY1−Y2線に沿って)切断した概略断面構造図を、それぞれ各工程毎に図示して説明を行う。   In the following, the manufacturing method of the element 1a of the present invention will be described first, and then the contribution areas of the conventional variable resistance element 90 and the element 1a of the present invention will be compared. In the description of the manufacturing method, as in the case of the first embodiment, a schematic cross-sectional structure diagram cut along the electrode wiring constituting the first electrode 11 (along the X1-X2 line in FIG. 2). A schematic cross-sectional structure diagram cut along the electrode wiring constituting the second electrode 12 (along the line Y1-Y2 in FIG. 2) is illustrated and described for each process.

図8及び図9は、本発明方法を用いて本発明素子1を製造する際の各工程における概略断面構造図を模式的に示したものであり、工程毎に図8(a)〜(d)、及び図9(a)〜(c)に分けて図示している(紙面の都合上2図面に分かれている)。また、図10は本発明方法の製造工程をフローチャートにしたものであり、以下の文中の各ステップ(ステップ#11〜#22)は図10に示されるフローチャートの各ステップを表すものとする。また、第1実施形態で説明した工程(ステップ#1〜#10)と重複する工程については、その旨を記載して説明を簡略化する。   8 and 9 schematically show schematic cross-sectional structure diagrams in each process when the element 1 of the present invention is manufactured using the method of the present invention, and FIGS. 8A to 8D are shown for each process. ) And FIGS. 9A to 9C (divided into two drawings for the sake of space). FIG. 10 is a flowchart showing the manufacturing process of the method of the present invention, and each step (steps # 11 to # 22) in the following sentence represents each step of the flowchart shown in FIG. Moreover, about the process which overlaps with the process (step # 1-# 10) demonstrated in 1st Embodiment, that effect is described and description is simplified.

まず、図8(a)に示すように、ステップ#1と同様に、半導体基板10上に下地絶縁膜16を堆積後(ステップ#11)、ステップ#2と同様に、第1電極材料膜11を堆積し、X1−X2方向と平行に複数延伸する形状に加工する(ステップ#12)。   First, as shown in FIG. 8A, after the base insulating film 16 is deposited on the semiconductor substrate 10 (step # 11) as in step # 1, the first electrode material film 11 is formed as in step # 2. Are processed into a shape that extends in parallel with the X1-X2 direction (step # 12).

次に、図8(b)に示すように、ステップ#3と同様に、第1層間絶縁膜14aの材料となる絶縁材料膜(以下、混同を生じない範囲で「第1絶縁材料膜14a」と記載)を堆積後(ステップ#13)、ステップ#4と同様に、第1電極材料膜11上の一部領域において、上面に第1電極材料膜11が露出するように開口部21を形成する(ステップ#14)。   Next, as shown in FIG. 8B, as in step # 3, an insulating material film as a material of the first interlayer insulating film 14a (hereinafter referred to as “first insulating material film 14a” within a range where no confusion occurs). After the deposition (step # 13), in the same manner as in step # 4, an opening 21 is formed in a partial region on the first electrode material film 11 so that the first electrode material film 11 is exposed on the upper surface. (Step # 14).

次に、図8(c)に示すように、第1層間絶縁膜14bの材料となる絶縁材料膜(以下、混同を生じない範囲で「第3絶縁材料膜14b」と記載)を全面に堆積後(ステップ#15)、エッチバックを行うことで、第1電極材料膜11上の開口部21の内側面にサイドウォール状に第1層間絶縁膜14bを形成する(ステップ#16)。本ステップ#16により、開口部21を有する第1層間絶縁膜14aと、開口部21内に環状かつサイドウォール状に形成される第1層間絶縁膜14bとで構成される第1層間絶縁膜14が形成される。なお、ステップ#15及び#16の一例としては、第3絶縁材料膜14bとしてのSiO膜をCVD法により膜厚170nm程度全面に堆積後、全面にエッチバックを施すことで開口部21の内側面に膜厚10nm程度残存させて第1層間絶縁膜14bを形成することができる。本ステップにより、開口部の面積が第1層間絶縁膜14bの膜厚分縮小される(開口部21a)。 Next, as shown in FIG. 8C, an insulating material film (hereinafter referred to as “third insulating material film 14b” in a range that does not cause confusion) is deposited on the entire surface as a material of the first interlayer insulating film 14b. After (step # 15), by performing etch back, the first interlayer insulating film 14b is formed in a sidewall shape on the inner surface of the opening 21 on the first electrode material film 11 (step # 16). By this step # 16, the first interlayer insulating film 14 composed of the first interlayer insulating film 14a having the opening 21 and the first interlayer insulating film 14b formed in the opening 21 in a ring shape and in a side wall shape. Is formed. As an example of steps # 15 and # 16, an SiO 2 film as the third insulating material film 14b is deposited on the entire surface of about 170 nm by the CVD method, and then etched back on the entire surface to thereby form the inside of the opening 21. The first interlayer insulating film 14b can be formed with a film thickness of about 10 nm remaining on the side surface. By this step, the area of the opening is reduced by the thickness of the first interlayer insulating film 14b (opening 21a).

次に、図8(d)に示すように、ステップ#5と同様、酸素を含む250℃〜450℃程度の雰囲気下で熱酸化することにより、開口部21aの底面に形成されている第1電極材料膜11に対して熱酸化処理を行い、可変抵抗体膜13を形成する(ステップ#17)。本ステップにおいても、ステップ#5と同様、開口部21aの底面に形成されている第1電極材料膜11に対し、少なくとも基板10の基板面に垂直な方向に当該第1電極材料膜11の膜厚分(図8(c)中のd2に相当)の酸化を行うものとする。これにより、開口部21aの外側の第1層間絶縁膜14a下層には、第1電極11が形成されることとなる。   Next, as shown in FIG. 8D, the first formed on the bottom surface of the opening 21a is thermally oxidized in an atmosphere containing oxygen at about 250 ° C. to 450 ° C. as in Step # 5. A thermal oxidation process is performed on the electrode material film 11 to form the variable resistor film 13 (step # 17). Also in this step, as in step # 5, the film of the first electrode material film 11 is at least perpendicular to the substrate surface of the substrate 10 with respect to the first electrode material film 11 formed on the bottom surface of the opening 21a. It is assumed that the thickness (equivalent to d2 in FIG. 8C) is oxidized. As a result, the first electrode 11 is formed under the first interlayer insulating film 14a outside the opening 21a.

次に、図9(a)に示すように、ステップ#6と同様、第2絶縁材料膜15を全面に堆積後、エッチバックを行うことで、可変抵抗体膜13上の開口部21aの内側面にサイドウォール状に第2層間絶縁膜15を形成する(ステップ#18)。本ステップ#18によって、第2層間絶縁膜15は、開口部21aの内側面において可変抵抗体膜13上に環状に形成され、開口部21とは反対側の外側面において、第1層間絶縁膜14(14b)並びに第1電極11と接触する構成となる。   Next, as shown in FIG. 9A, as in step # 6, the second insulating material film 15 is deposited on the entire surface, and then etched back, so that the inside of the opening 21a on the variable resistor film 13 is obtained. A second interlayer insulating film 15 is formed on the side surface in a sidewall shape (step # 18). By this step # 18, the second interlayer insulating film 15 is formed in an annular shape on the variable resistor film 13 on the inner surface of the opening 21a, and on the outer surface opposite to the opening 21, the first interlayer insulating film. 14 (14b) and the first electrode 11 are brought into contact with each other.

なお、本ステップ#18の一例としては、SiO膜をCVD法により膜厚85nm程度全面に堆積後、全面にエッチバックを施すことで開口部21の内側面に膜厚5nm程度残存させて第2層間絶縁膜15を形成することができる。 As an example of this step # 18, an SiO 2 film is deposited on the entire surface of about 85 nm by the CVD method, and then etched back on the entire surface to leave about 5 nm on the inner surface of the opening 21. A two-layer insulating film 15 can be formed.

次に、図9(b)に示すように、ステップ#7と同様、第2層間絶縁膜15をマスクとして、露出されている可変抵抗体膜13に対してエッチングを行い、第2層間絶縁膜15よりも開口部内側に形成されている可変抵抗体膜13を除去する(ステップ#19)。本ステップにより、第2層間絶縁膜15下層において、開口部(開口部22a)の外側において第1電極11と接触し、内側が露出された状態の可変抵抗体13が形成される。   Next, as shown in FIG. 9B, as in step # 7, the exposed variable resistor film 13 is etched using the second interlayer insulating film 15 as a mask, and the second interlayer insulating film is etched. The variable resistor film 13 formed on the inner side of the opening than 15 is removed (step # 19). By this step, in the lower layer of the second interlayer insulating film 15, the variable resistor 13 is formed in contact with the first electrode 11 outside the opening (opening 22a) and exposed inside.

次に、図9(c)に示すように、ステップ#8と同様、全面に第2電極材料膜12を堆積する(ステップ#20)。本ステップによって、第1層間絶縁膜14の上面、第2層間絶縁膜15の開口部22側の側面(内側面)、可変抵抗体13の開口部22a側の側面(内側面)にそれぞれ接するように第2電極材料膜15が堆積される。   Next, as shown in FIG. 9C, the second electrode material film 12 is deposited on the entire surface as in Step # 8 (Step # 20). By this step, the upper surface of the first interlayer insulating film 14, the side surface (inner side surface) of the second interlayer insulating film 15 on the opening 22 side, and the side surface (inner side surface) of the variable resistor 13 on the opening 22 a side are brought into contact with each other. A second electrode material film 15 is deposited.

次に、図9(d)に示すように、ステップ#9と同様、第2電極材料膜12に対して加工して第2電極12を形成した後(ステップ#21)、ステップ#10と同様、全面に保護絶縁膜17を堆積する(ステップ#22)。その後は、公知のコンタクトプラグ形成工程、配線工程を行う。なお、図7に示される断面構造図は、このステップ#22終了後におけるX1−X2断面構造図の一部を示したものである。   Next, as shown in FIG. 9D, after the second electrode material film 12 is processed to form the second electrode 12 (step # 21), similarly to step # 9, the same as step # 10. Then, a protective insulating film 17 is deposited on the entire surface (step # 22). Thereafter, a known contact plug formation process and wiring process are performed. The cross-sectional structure diagram shown in FIG. 7 shows a part of the X1-X2 cross-sectional structure diagram after step # 22.

本実施形態の構成の場合も、第1実施形態と同様、可変抵抗体13は、サイドウォール状の第2層間絶縁膜15下層に形成され、開口部から見て外側領域において第1電極11と、内側領域において第2電極12とそれぞれ接触する構成となる。すなわち、可変抵抗体13と両電極との接触面積は、上層に形成される第2層間絶縁膜15の膜厚によって調整することができる。   Also in the case of the configuration of the present embodiment, the variable resistor 13 is formed in the lower layer of the second interlayer insulating film 15 in the side wall shape, and the first electrode 11 is formed in the outer region when viewed from the opening, as in the first embodiment. In the inner region, the second electrode 12 is brought into contact with each other. That is, the contact area between the variable resistor 13 and both electrodes can be adjusted by the film thickness of the second interlayer insulating film 15 formed in the upper layer.

このように形成される本発明素子1aは、可変抵抗体13と両電極との接触面積を従来構成よりも縮小することができる。この点につき、図11を参照して説明する。   The element 1a of the present invention formed in this way can reduce the contact area between the variable resistor 13 and both electrodes as compared with the conventional configuration. This point will be described with reference to FIG.

図11は、図6と同様に、本発明素子1aと従来の可変抵抗素子90との前記寄与面積を比較した概念図である。図11(a)には従来の可変抵抗素子90の場合が、図11(b)には本発明素子1aの場合がそれぞれ示されている。   FIG. 11 is a conceptual diagram comparing the contribution areas of the element 1a of the present invention and the conventional variable resistance element 90, as in FIG. FIG. 11A shows the case of the conventional variable resistance element 90, and FIG. 11B shows the case of the element 1a of the present invention.

本発明素子1aの場合、図7に示されるように、可変抵抗体13は、第1電極11と第2電極12とが交差する領域内において、第1電極11上に形成される環状の開口部内において、内側壁に形成される第1層間絶縁膜14bのさらに内側に形成される第2層間絶縁膜15の下層に環状に形成される。そして、図11(b)に示すように、この環状の可変抵抗体13の外側面において、下層に形成される第1電極11と接触し、内側面で上層の第2電極12と接触する。従って、本発明素子1aの場合も、第1実施形態に係る本発明素子1と同様、従来の可変抵抗素子90と比較して、寄与面積を大きく縮小することができる。さらに、可変抵抗体13と第1電極11並びに第2電極12との接触面積は、上記のとおり、第2層間絶縁膜15の膜厚によって調整可能であり、ステップ#18に係る第2絶縁材料膜15堆積時の堆積膜厚、並びにエッチバック時に残存させる膜厚を調整することにより、適宜縮小させることが可能である。   In the case of the element 1a of the present invention, as shown in FIG. 7, the variable resistor 13 has an annular opening formed on the first electrode 11 in a region where the first electrode 11 and the second electrode 12 intersect. In the part, it is formed in a ring shape below the second interlayer insulating film 15 formed further inside the first interlayer insulating film 14b formed on the inner side wall. Then, as shown in FIG. 11B, the outer surface of the annular variable resistor 13 is in contact with the first electrode 11 formed in the lower layer, and the inner surface is in contact with the second electrode 12 in the upper layer. Therefore, also in the case of the element 1a of the present invention, the contribution area can be greatly reduced as compared with the conventional variable resistance element 90, similarly to the element 1 of the present invention according to the first embodiment. Furthermore, the contact area between the variable resistor 13 and the first electrode 11 and the second electrode 12 can be adjusted by the film thickness of the second interlayer insulating film 15 as described above, and the second insulating material according to step # 18. The thickness can be reduced as appropriate by adjusting the thickness of the film 15 deposited and the thickness of the film remaining at the time of etch back.

また、本実施形態の場合、ステップ#19に係る可変抵抗体膜13のエッチング直前の段階で露出している可変抵抗体膜の面積を、第1層間絶縁膜14bの膜厚によっても調整することができる。すなわち、ステップ#17に係る熱酸化工程前において、あらかじめ第1層間絶縁膜14bの膜厚を十分に残存させて形成することにより、図8(c)の時点で露出される第1電極材料膜11の面積が縮小化される。これにより、ステップ#17に係る熱酸化工程によって生成される可変抵抗体膜13の基板面方向に係る長さ(厚み)を縮小化することができる。従って、ステップ#19に係るエッチング工程によって形成される環状の可変抵抗体13の、内径(内側面の直径)及び外径(外側面の直径)をそれぞれ短くすることができるため、両電極との接触面積をさらに縮小化することが可能となる。   In the case of this embodiment, the area of the variable resistor film exposed immediately before the etching of the variable resistor film 13 according to step # 19 is also adjusted by the film thickness of the first interlayer insulating film 14b. Can do. That is, the first electrode material film exposed at the time of FIG. 8C is formed by sufficiently leaving the film thickness of the first interlayer insulating film 14b in advance before the thermal oxidation process according to Step # 17. 11 area is reduced. Thereby, the length (thickness) in the substrate surface direction of the variable resistor film 13 generated by the thermal oxidation process according to Step # 17 can be reduced. Accordingly, the inner diameter (inner surface diameter) and the outer diameter (outer surface diameter) of the annular variable resistor 13 formed by the etching process according to step # 19 can be shortened. It is possible to further reduce the contact area.

第1実施形態の場合においても、ステップ#6で形成される第2層間絶縁膜15の膜厚を大きく設定することにより、ステップ#7終了後に環状に形成される可変抵抗体13の内径を短くすることは可能である。しかしながら、可変抵抗体13の外径については短くすることはできないため、可変抵抗体13と第1電極11との接触面積を第2実施形態の場合ほど縮小化することはできない。また、第2電極12と可変抵抗体13との接触面積を縮小化するためには第2層間絶縁膜15の膜厚を大きくする必要があるが、第2層間絶縁膜15の膜厚を大きくした場合、当該第2絶縁膜15下層に形成される可変抵抗体13の基板面方向の長さ(環状に形成される可変抵抗体13の厚み)が大きくなってしまう。すなわち、可変抵抗体13の抵抗値が第2層間絶縁膜15の厚みによって左右されるため、所定の抵抗値を実現するに際しては、第2層間絶縁膜15の膜厚には制約が課されることとなる。従って、かかる制約の下では第2層間絶縁膜15の厚みを一定程度以上大きくすることができない場合も想定され、このような場合には、従来構成よりは寄与面積を縮小化させることはできるものの、さらなる縮小化を図ることができない。   Also in the case of the first embodiment, by setting the film thickness of the second interlayer insulating film 15 formed in step # 6 to be large, the inner diameter of the variable resistor 13 formed in a ring shape after step # 7 is shortened. It is possible to do. However, since the outer diameter of the variable resistor 13 cannot be shortened, the contact area between the variable resistor 13 and the first electrode 11 cannot be reduced as in the second embodiment. Further, in order to reduce the contact area between the second electrode 12 and the variable resistor 13, it is necessary to increase the film thickness of the second interlayer insulating film 15, but the film thickness of the second interlayer insulating film 15 is increased. In this case, the length of the variable resistor 13 formed in the lower layer of the second insulating film 15 in the substrate surface direction (the thickness of the variable resistor 13 formed in an annular shape) becomes large. That is, since the resistance value of the variable resistor 13 depends on the thickness of the second interlayer insulating film 15, there are restrictions on the film thickness of the second interlayer insulating film 15 when realizing a predetermined resistance value. It will be. Therefore, under such restrictions, it may be assumed that the thickness of the second interlayer insulating film 15 cannot be increased beyond a certain level. In such a case, although the contribution area can be reduced as compared with the conventional configuration. Therefore, it cannot be further reduced.

本実施形態の場合、第1層間絶縁膜14bの膜厚によって環状に形成される可変抵抗体13の外径を調整することができるため、可変抵抗体13の基板面方向の長さ(厚み)に影響を与える第2層間絶縁膜15の膜厚を十分厚くすることなく寄与面積を小さくすることができる。また、製造後の可変抵抗素子1aが備える可変抵抗体13の所望抵抗値に応じて第2層間絶縁膜15の膜厚を調整することができるため、可変抵抗体13の抵抗値の調整と、寄与面積の縮小との両立が可能となる。   In the case of the present embodiment, the outer diameter of the variable resistor 13 formed in an annular shape can be adjusted by the film thickness of the first interlayer insulating film 14b, so the length (thickness) of the variable resistor 13 in the substrate surface direction. The contribution area can be reduced without sufficiently increasing the film thickness of the second interlayer insulating film 15 which affects the above. Further, since the film thickness of the second interlayer insulating film 15 can be adjusted according to the desired resistance value of the variable resistor 13 included in the manufactured variable resistor element 1a, the adjustment of the resistance value of the variable resistor 13; It is possible to achieve both reduction of the contribution area.

本発明素子1aによれば、従来の可変抵抗素子90と比較して、寄与面積を縮小化させることができる。このため、本発明素子1aを用いて、図15に示すような不揮発性半導体記憶装置を構成することで、非選択メモリセルを流れる寄生電流を小さくすることができ、消費電流が抑制されるとともに、書込不能状態が起こりにくい安定したスイッチング動作が可能な不揮発性半導体記憶装置が実現できる。   According to the element 1a of the present invention, the contribution area can be reduced as compared with the conventional variable resistance element 90. For this reason, by configuring the nonvolatile semiconductor memory device as shown in FIG. 15 using the element 1a of the present invention, the parasitic current flowing through the non-selected memory cells can be reduced, and the consumption current is suppressed. Thus, it is possible to realize a nonvolatile semiconductor memory device capable of a stable switching operation in which an unwritable state hardly occurs.

[別実施形態]
以下、別実施形態につき、説明する。
[Another embodiment]
Hereinafter, another embodiment will be described.

〈1〉 上述の各実施形態では、第1方向に延伸する第1電極11上の所定領域を開口することにより、可変抵抗体13を環状に形成するものとしたが、第1電極11に対して第1方向と同一の方向に空隙部を設けることによっても実現可能である。以下、第1実施形態の場合を例に挙げて説明するが、第2実施形態の場合でも同様に実現可能である。   <1> In each of the embodiments described above, the variable resistor 13 is formed in an annular shape by opening a predetermined region on the first electrode 11 extending in the first direction. This can also be realized by providing a gap in the same direction as the first direction. Hereinafter, the case of the first embodiment will be described as an example, but the same can be realized in the case of the second embodiment.

図12は、ステップ#2に係る加工処理終了後の平面模式図を、完成後の平面図と比較して図示したものである。図12(a)にステップ#2終了後の平面図を、図12(b)に完成後の平面図(図2と同図)をそれぞれ示している。   FIG. 12 shows a schematic plan view after completion of the processing according to Step # 2 in comparison with a plan view after completion. FIG. 12A shows a plan view after the end of step # 2, and FIG. 12B shows a plan view after completion (same as FIG. 2).

ステップ#2において、第1電極材料膜11を堆積後、X1−X2方向と平行に複数延伸する形状に加工する。このとき、上述の実施形態では、完成後の第1電極11と同一の幅でパターニング処理を行うのに対し、本実施形態では、隣接する2つの第1電極11の両外側間の長さ(図12内のd3に相当)をパターニング幅としてX1−X2方向に複数延伸する形状に加工する。   In Step # 2, after depositing the first electrode material film 11, it is processed into a shape that extends a plurality of times parallel to the X1-X2 direction. At this time, in the above-described embodiment, the patterning process is performed with the same width as that of the completed first electrode 11, whereas in this embodiment, the length between both outer sides of the two adjacent first electrodes 11 ( 12) (corresponding to d3 in FIG. 12) is processed into a shape extending a plurality of times in the X1-X2 direction as a patterning width.

以下、図13(a)〜(e)の平面図を参照して説明する。なお、X1−X2方向並びにY1−Y2方向に係る各断面構造図は、上記図3及び図4で図示したものと同一の構成となる。なお、図13に示す各平面図では、説明の便宜上、形成されている層間絶縁膜の一部を図示していない。   Hereinafter, description will be made with reference to the plan views of FIGS. Each cross-sectional structure diagram in the X1-X2 direction and the Y1-Y2 direction has the same configuration as that illustrated in FIGS. In each plan view shown in FIG. 13, a part of the formed interlayer insulating film is not shown for convenience of explanation.

図13(a)は、ステップ#4終了後における平面図である。本ステップ#4によって、第1層間絶縁膜14に対し、幅d3でX1−X2方向に延伸する第1電極材料膜11上の一部領域において、同方向に延伸する空隙部21が形成される。   FIG. 13A is a plan view after step # 4. By this step # 4, a void portion 21 extending in the same direction is formed in the partial region on the first electrode material film 11 extending in the X1-X2 direction with the width d3 with respect to the first interlayer insulating film 14. .

図13(b)は、ステップ#5終了後における平面図である。本ステップ#5によって、空隙部21の底面に露出されていた第1電極材料膜11が酸化されてX1−X2方向に延伸する可変抵抗体膜13が形成される。また、本ステップによって、X1−X2方向に複数延伸する第1電極11が形成される。   FIG. 13B is a plan view after step # 5. By this step # 5, the first electrode material film 11 exposed on the bottom surface of the gap 21 is oxidized and the variable resistor film 13 extending in the X1-X2 direction is formed. In addition, by this step, the first electrode 11 extending a plurality of times in the X1-X2 direction is formed.

図13(c)は、ステップ#6終了後における平面図である。本ステップ#6によって、X1−X2方向に延伸する第2層間絶縁膜15が可変抵抗体膜13上の空隙部21内壁部分にサイドウォール状に形成される。   FIG. 13C is a plan view after step # 6. By this step # 6, the second interlayer insulating film 15 extending in the X1-X2 direction is formed in a sidewall shape on the inner wall portion of the cavity 21 on the variable resistor film 13.

図13(d)は、ステップ#7終了後における平面図である。本ステップ#7によって、第2層間絶縁膜15の下層にある可変抵抗体膜13以外はエッチング除去され、第2層間絶縁膜15の内側には下地絶縁膜16がX1−X2方向に延伸するように露出される。また、隣接する第2層間絶縁膜15下層に形成される2つの可変抵抗体膜13が、それぞれの対向面を露出させる。   FIG. 13D is a plan view after step # 7. By this step # 7, portions other than the variable resistor film 13 under the second interlayer insulating film 15 are removed by etching, and the base insulating film 16 extends in the X1-X2 direction inside the second interlayer insulating film 15. Exposed to. In addition, the two variable resistor films 13 formed under the adjacent second interlayer insulating film 15 expose their opposing surfaces.

図13(e)は、ステップ#9終了後における平面図である。図13(d)において露出された対向する可変抵抗体膜13膜の露出面と、Y1−Y2方向に延伸する第2電極12とが接触する構成である。すなわち、第2層間絶縁膜15の下層位置に形成される可変抵抗体膜13は、一方の側面が第2電極12と、他方の側面が第1電極11とそれぞれ接触する構成となる。かかる工程を経て製造された可変抵抗素子は、図1と同様の断面構造を有する。すなわち、このような工程によって製造された可変抵抗素子においても、第1実施形態と同様、寄与面積の縮小化を図ることができる。特に、本工程によることで、第1実施形態の場合と比較して、第1電極材料膜11上に開口部を形成する必要がないため、第1電極11の幅(延伸方向に直交する方向の長さ)を最小加工寸法で形成することができ、集積度を高めることができるという効果を有する。   FIG. 13E is a plan view after step # 9. In FIG. 13D, the exposed exposed surface of the opposing variable resistor film 13 is in contact with the second electrode 12 extending in the Y1-Y2 direction. That is, the variable resistor film 13 formed in the lower layer position of the second interlayer insulating film 15 has a configuration in which one side surface is in contact with the second electrode 12 and the other side surface is in contact with the first electrode 11. The variable resistance element manufactured through this process has a cross-sectional structure similar to that shown in FIG. That is, also in the variable resistance element manufactured by such a process, the contribution area can be reduced as in the first embodiment. In particular, by this step, it is not necessary to form an opening on the first electrode material film 11 as compared with the case of the first embodiment, so the width of the first electrode 11 (the direction orthogonal to the stretching direction). Can be formed with a minimum processing dimension, and the degree of integration can be increased.

〈2〉 上記〈1〉に係る別実施形態では、ステップ#1において隣接する2つの第1電極11の両外側間の長さd3をパターニング幅としてX1−X2方向に複数延伸する形状に加工するものとしたが、ステップ#1において加工処理を行わず、ステップ#4において、隣接する第1電極11間に空隙部21を形成する方法によることもできる。この場合、パターニング工程を一工程省略することができるため、工程数を削減できるという効果を有する。   <2> In another embodiment according to the above <1>, in step # 1, the length d3 between the two outer sides of the two adjacent first electrodes 11 is used as a patterning width, and a plurality of shapes are stretched in the X1-X2 direction. However, it is also possible to use a method in which the gap 21 is formed between the adjacent first electrodes 11 in step # 4 without performing the processing in step # 1. In this case, since the patterning step can be omitted, the number of steps can be reduced.

また、上記〈1〉に記載の方法の場合、Y1側側面において可変抵抗体13と接触する第1電極11と、Y2側側面において可変抵抗体13と接触する第1電極11とがそれぞれ交互に形成される構成となる。このため、隣接する第1電極11間においては、可変抵抗体13と接触する側面位置が異なる状態であるため、接触する可変抵抗体13の形成位置を考慮すれば完全に同一の構成ではない。従って、製造プロセス過程において、Y1−Y2方向に係る対称性が失われると、場合によっては、隣接する第1電極11間で可変抵抗体13の接触面積に差異が生じる可能性がある。   In the method described in <1> above, the first electrode 11 that contacts the variable resistor 13 on the Y1 side surface and the first electrode 11 that contacts the variable resistor 13 on the Y2 side surface alternately. It becomes the structure formed. For this reason, between the adjacent first electrodes 11, the positions of the side surfaces in contact with the variable resistor 13 are different from each other, and therefore the configuration is not completely the same considering the formation position of the variable resistor 13 in contact. Accordingly, if the symmetry in the Y1-Y2 direction is lost during the manufacturing process, there may be a difference in the contact area of the variable resistor 13 between the adjacent first electrodes 11 in some cases.

しかし、本工程によれば、各第1電極11は、Y1側及びY2側の両側面において可変抵抗体13と接触する構成であるため、上記〈1〉と比較した場合、接触面積は増加するものの、各第1電極11と可変抵抗体13の接触面積の均一性を確実に担保することができる。なお、本工程によっても、従来構成と比較した場合には、寄与面積(可変抵抗体13の電気的に寄与する領域の面積)を縮小化できることは言うまでもない。   However, according to this process, since each 1st electrode 11 is the structure which contacts the variable resistor 13 in the both sides | surfaces of Y1 side and Y2 side, when compared with said <1>, a contact area increases. However, the uniformity of the contact area between each first electrode 11 and variable resistor 13 can be ensured. Needless to say, this process can also reduce the contribution area (the area of the electrically contributing region of the variable resistor 13) as compared with the conventional configuration.

〈3〉 上述の各実施形態において、開口部(21、21a、22、22a)の内側壁に形成される各層間絶縁膜(14、14b、15)並びに可変抵抗体13の形状を環状と記載したが、開口部の形状が矩形筒上である場合には層間絶縁膜並びに可変抵抗体13の形状も当然に矩形環状となる。すなわち、層間絶縁膜及び可変抵抗体の形状は環状に限定されるものではなく、開口部の形状に応じた形状となり、開口部の形状についても、円筒形状に限定されるものではなく、矩形筒形状やその他の通常の開口工程によって形成される形状で構成されるものとして構わない。   <3> In each of the above-described embodiments, the shape of each interlayer insulating film (14, 14b, 15) and variable resistor 13 formed on the inner wall of the opening (21, 21a, 22, 22a) is described as annular. However, when the shape of the opening is on a rectangular cylinder, the shape of the interlayer insulating film and the variable resistor 13 is naturally a rectangular ring. That is, the shape of the interlayer insulating film and the variable resistor is not limited to the annular shape, but is a shape corresponding to the shape of the opening, and the shape of the opening is not limited to the cylindrical shape, but is a rectangular tube. It may be configured by a shape or a shape formed by another normal opening process.

本発明に係る第1実施形態の可変抵抗素子の概略構造断面図1 is a schematic cross-sectional view of a variable resistance element according to a first embodiment of the present invention. 本発明に係る可変抵抗素子で構成されたメモリセルアレイの平面模式図Schematic plan view of a memory cell array composed of variable resistance elements according to the present invention 本発明の第1実施形態の製造方法を用いて本発明素子を製造する際の各工程毎の概略断面構造図(1)Schematic cross-sectional structure diagram (1) for each step when manufacturing the element of the present invention using the manufacturing method of the first embodiment of the present invention 本発明の第1実施形態の製造方法を用いて本発明素子を製造する際の各工程毎の概略断面構造図(2)Schematic cross-sectional structure diagram (2) for each step when the element of the present invention is manufactured using the manufacturing method of the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態の製造方法の工程を示すフローチャートThe flowchart which shows the process of the manufacturing method of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る可変抵抗素子と従来の可変抵抗素子とで電気的に寄与する面積を比較した概念図The conceptual diagram which compared the area which contributes electrically by the variable resistive element which concerns on 1st Embodiment of this invention, and the conventional variable resistive element 本発明に係る第2実施形態の可変抵抗素子の概略構造断面図Schematic structural sectional view of a variable resistance element according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態の製造方法を用いて本発明素子を製造する際の各工程毎の概略断面構造図(1)Schematic cross-sectional structure diagram for each step when manufacturing the element of the present invention using the manufacturing method of the second embodiment of the present invention (1) 本発明の第2実施形態の製造方法を用いて本発明素子を製造する際の各工程毎の概略断面構造図(2)Schematic cross-sectional structure diagram for each process when manufacturing the element of the present invention using the manufacturing method of the second embodiment of the present invention (2) 本発明の第1実施形態の製造方法の工程を示すフローチャートThe flowchart which shows the process of the manufacturing method of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る可変抵抗素子と従来の可変抵抗素子とで電気的に寄与する面積を比較した概念図The conceptual diagram which compared the area which electrically contributes with the variable resistive element which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and the conventional variable resistive element 従来の可変抵抗素子と比較したときの本発明に係る別実施形態の可変抵抗素子の平面模式図A schematic plan view of a variable resistance element according to another embodiment of the present invention when compared with a conventional variable resistance element. 本発明の別実施形態の製造方法を用いて本発明素子を製造する際の各工程毎の平面模式図Plane schematic diagram for each process when manufacturing the element of the present invention using the manufacturing method of another embodiment of the present invention. 従来の可変抵抗素子の基本的な構造を示す概略図Schematic showing the basic structure of a conventional variable resistance element 1R型メモリセルの一構成例を示す等価回路図Equivalent circuit diagram showing one configuration example of 1R type memory cell メモリセルの一例を示す概略斜視図Schematic perspective view showing an example of a memory cell

符号の説明Explanation of symbols

1、1a: 本発明に係る第1実施形態の可変抵抗素子
10: 半導体基板
11: 第1電極
12: 第2電極
13: 可変抵抗体
14: 第1層間絶縁膜
15: 第2層間絶縁膜
16: 下地絶縁膜
17: 保護絶縁膜
30: 第1電極と第1層間絶縁膜の積層構造
60: メモリセルアレイ
61: ビット線デコーダ
62: ワード線デコーダ
90: 従来の可変抵抗素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a: Variable resistance element of 1st Embodiment which concerns on this invention 10: Semiconductor substrate 11: 1st electrode 12: 2nd electrode 13: Variable resistor 14: 1st interlayer insulation film 15: 2nd interlayer insulation film 16 : Underlying insulating film 17: Protective insulating film 30: Laminated structure of first electrode and first interlayer insulating film 60: Memory cell array 61: Bit line decoder 62: Word line decoder 90: Conventional variable resistance element

Claims (11)

基板面と平行な板状で、当該基板面に垂直な第1方向に貫通する第1開口部を有する第1電極と、
前記第1電極の前記第1開口部の内壁面に外側面が接する環状の可変抵抗体と、
前記第1電極上に形成された前記第1開口部上において、前記第1方向に貫通する第2開口部を有する第1層間絶縁膜と、
前記第1層間絶縁膜の前記第2開口部の内壁面に外側面が接する前記可変抵抗体上にサイドウォール状に形成された環状の第2層間絶縁膜と、
前記第1層間絶縁膜の上面、前記第2層間絶縁膜の内側面、及び前記可変抵抗体の内側面、と接するように形成された第2電極と、を備えてなり、
前記第1及び第2電極間に電圧印加されることにより前記第1及び第2電極間の電気抵抗が変化する可変抵抗素子。
A first electrode having a plate-like shape parallel to the substrate surface and having a first opening penetrating in a first direction perpendicular to the substrate surface;
An annular variable resistor whose outer surface is in contact with the inner wall surface of the first opening of the first electrode;
A first interlayer insulating film having a second opening penetrating in the first direction on the first opening formed on the first electrode;
An annular second interlayer insulating film formed in a sidewall shape on the variable resistor whose outer surface is in contact with the inner wall surface of the second opening of the first interlayer insulating film;
A second electrode formed so as to be in contact with the upper surface of the first interlayer insulating film, the inner surface of the second interlayer insulating film, and the inner surface of the variable resistor;
A variable resistance element in which an electrical resistance between the first and second electrodes changes when a voltage is applied between the first and second electrodes.
前記第1層間絶縁膜が、前記第1電極の前記第2開口部側の一部領域上にサイドウォール状に形成されるとともに、前記第1層間絶縁膜のサイドウォール状の側面に前記第2層間絶縁膜の側面が接する構成であることを特徴とする請求項1に記載の可変抵抗素子。   The first interlayer insulating film is formed in a sidewall shape on a partial region of the first electrode on the second opening side, and the second interlayer insulating film is formed on the sidewall-shaped side surface of the first interlayer insulating film. The variable resistance element according to claim 1, wherein the side surfaces of the interlayer insulating film are in contact with each other. 基板面と平行な板状に形成される第1電極と、
前記基板面に垂直な第1方向と平行な前記第1電極の外側面に、一方の側面が接する可変抵抗体と、
前記第1電極上に形成される第1層間絶縁膜と、
前記可変抵抗体上に、前記第1方向と平行な前記第1層間絶縁膜の外壁面に一方の側面を接してサイドウォール状に形成された第2層間絶縁膜と、
前記第1層間絶縁膜の上面、前記第2層間絶縁膜の側面であって当該第2層間絶縁膜を介して前記第1層間絶縁膜の外壁面と対向する他方の側面、及び前記可変抵抗体の前記第1電極と接触していない他方の側面、と接するように形成された第2電極と、を備えてなり、
前記第1及び第2電極間に電圧印加されることにより前記第1及び第2電極間の電気抵抗が変化する可変抵抗素子。
A first electrode formed in a plate shape parallel to the substrate surface;
A variable resistor having one side surface in contact with an outer surface of the first electrode parallel to a first direction perpendicular to the substrate surface;
A first interlayer insulating film formed on the first electrode;
A second interlayer insulating film formed on the variable resistor in a sidewall shape with one side in contact with an outer wall surface of the first interlayer insulating film parallel to the first direction;
The upper surface of the first interlayer insulating film, the side surface of the second interlayer insulating film, the other side surface facing the outer wall surface of the first interlayer insulating film via the second interlayer insulating film, and the variable resistor A second electrode formed in contact with the other side surface not in contact with the first electrode, and
A variable resistance element in which an electrical resistance between the first and second electrodes changes when a voltage is applied between the first and second electrodes.
同一方向に延伸する2つの前記第1電極が離間して対向するとともに、当該対向関係にある2つの前記第1電極を1組、あるいは複数組有する構成であり、
対向関係にある前記第1電極に対応して、それぞれの前記第1電極に近接形成される前記第1層間絶縁膜、前記第2層間絶縁膜、及び前記可変抵抗体がそれぞれ離間して対向し、
前記第2電極が、対向関係にある1組の前記第1層間絶縁膜、前記第2層間絶縁膜、及び前記可変抵抗体の全てに接触するように形成されることを特徴とする請求項3に記載の可変抵抗素子。
The two first electrodes extending in the same direction are spaced apart and face each other, and the two first electrodes that are in the facing relationship have one set or a plurality of sets.
The first interlayer insulating film, the second interlayer insulating film, and the variable resistor, which are formed in proximity to the first electrodes, are opposed to each other, corresponding to the first electrodes in an opposing relationship. ,
4. The second electrode is formed so as to be in contact with all of the pair of the first interlayer insulating film, the second interlayer insulating film, and the variable resistor that are in an opposing relationship. The variable resistance element described in 1.
前記可変抵抗体が、遷移金属元素の酸化物、または遷移金属の酸窒化物で構成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の可変抵抗素子。   5. The variable resistance element according to claim 1, wherein the variable resistor includes an oxide of a transition metal element or an oxynitride of a transition metal. 前記可変抵抗体が、前記第1電極の一部が酸化されることで形成されたものであることを特徴とする請求項5に記載の可変抵抗素子。   6. The variable resistance element according to claim 5, wherein the variable resistor is formed by oxidizing a part of the first electrode. 前記可変抵抗体が、酸化チタンまたは酸窒化チタンであることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の可変抵抗素子。   The variable resistance element according to claim 5, wherein the variable resistor is titanium oxide or titanium oxynitride. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の可変抵抗素子の製造方法であって、
基板上に前記第1電極の材料となる第1電極材料膜を堆積後、加工する第1工程と、
前記第1工程終了後、全面に前記第1層間絶縁膜の材料となる第1絶縁材料膜を堆積し、前記第1電極材料膜上に堆積された前記第1絶縁材料膜の所定領域を前記第1電極材料膜の一部が露出するまで開口して、前記第1層間絶縁膜を形成する第2工程と、
前記第2工程終了後、露出された前記第1電極材料膜に対して、開口領域の上方から酸化処理を行い、少なくとも基板に垂直な方向に前記第1電極の膜厚分の酸化を進行させることで可変抵抗体膜及び前記第1電極を形成する第3工程と、
前記第3工程終了後、底面に前記可変抵抗体膜が形成された開口領域内において、前記第1層間絶縁膜の側壁に沿って前記可変抵抗体膜上の一部に第2絶縁材料膜をサイドウォール状に堆積することで前記第2層間絶縁膜を形成する第4工程と、
前記第4工程終了後、前記第2層間絶縁膜をマスクとして前記可変抵抗体膜に対して異方性エッチング処理を行い、前記第2層間絶縁膜下に側面が露出した前記可変抵抗体を形成する第5工程と、
前記第5工程終了後、少なくとも前記可変抵抗体の露出した側面に接触するように全面に第2電極材料膜を堆積した後、加工することで前記第2電極を形成する第6工程と、を有することを特徴とする可変抵抗素子の製造方法。
It is a manufacturing method of the variable resistance element according to any one of claims 1 to 7,
A first step of processing after depositing a first electrode material film as a material of the first electrode on a substrate;
After completion of the first step, a first insulating material film as a material of the first interlayer insulating film is deposited on the entire surface, and a predetermined region of the first insulating material film deposited on the first electrode material film is formed on the entire surface. A second step of forming the first interlayer insulating film by opening until a part of the first electrode material film is exposed;
After completion of the second step, the exposed first electrode material film is oxidized from above the opening region, and the oxidation of the film thickness of the first electrode proceeds at least in the direction perpendicular to the substrate. A third step of forming the variable resistor film and the first electrode,
After the third step, a second insulating material film is formed on a part of the variable resistor film along the side wall of the first interlayer insulating film in the opening region where the variable resistor film is formed on the bottom surface. A fourth step of forming the second interlayer insulating film by depositing in a sidewall shape;
After completion of the fourth step, anisotropic etching is performed on the variable resistor film using the second interlayer insulating film as a mask to form the variable resistor having a side surface exposed under the second interlayer insulating film. And a fifth step to
A sixth step of forming the second electrode by processing after depositing a second electrode material film over the entire surface so as to be in contact with at least the exposed side surface of the variable resistor after completion of the fifth step; A variable resistance element manufacturing method comprising:
前記第1工程が、前記第1電極材料膜を所定の延伸方向にパターニングする工程を有し、
前記第2工程が、前記第1工程において形成される前記第1電極材料膜の端縁部の上部領域を除く所定領域において、前記第1絶縁材料膜を円形状または矩形状に開口する工程であり、
前記第4工程が、開口領域の内側壁に前記第2層間絶縁膜を環状または矩形環状に形成する工程であり、
前記第5工程が、開口領域の下部領域に係る内側壁に前記可変抵抗体を環状または矩形環状に形成する工程であることを特徴とする請求項8に記載の可変抵抗素子の製造方法。
The first step includes a step of patterning the first electrode material film in a predetermined stretching direction;
The second step is a step of opening the first insulating material film in a circular shape or a rectangular shape in a predetermined region excluding an upper region of an edge portion of the first electrode material film formed in the first step. Yes,
The fourth step is a step of forming the second interlayer insulating film in an annular shape or a rectangular shape on the inner wall of the opening region,
9. The method of manufacturing a variable resistance element according to claim 8, wherein the fifth step is a step of forming the variable resistor in an annular shape or a rectangular shape on an inner wall of a lower region of the opening region.
前記第1工程が、前記第1電極材料膜を所定の延伸方向にパターニングする工程を有し、
前記第2工程が、前記第1絶縁材料膜の所定領域において、前記第1電極材料膜の延伸方向に垂直な二辺の両端を結ぶように、前記延伸方向に平行な方向に一または複数の空隙を形成する工程であり、
前記第4工程が、延伸形成された空隙内の内側壁に、前記延伸方向に延伸する前記第2層間絶縁膜を形成する工程であり、
前記第5工程が、前記空隙内の下部領域に係る内側壁に、前記延伸方向に延伸する前記可変抵抗体を形成する工程であることを特徴とする請求項8に記載の可変抵抗素子の製造方法。
The first step includes a step of patterning the first electrode material film in a predetermined stretching direction;
In the predetermined region of the first insulating material film, the second step includes one or more in a direction parallel to the stretching direction so as to connect both ends of the two sides perpendicular to the stretching direction of the first electrode material film. A step of forming voids,
The fourth step is a step of forming the second interlayer insulating film extending in the extending direction on the inner wall in the extended gap.
9. The variable resistance element manufacturing method according to claim 8, wherein the fifth step is a step of forming the variable resistor extending in the extending direction on an inner wall of the lower region in the gap. Method.
前記第2工程が、前記第1絶縁材料膜を堆積し、前記第1電極材料膜の一部が露出するまで所定領域を開口した後、当該開口領域において前記第1絶縁材料膜の側壁に沿って第3絶縁材料膜をサイドウォール状に堆積することで、前記第1及び第3絶縁材料膜からなる前記第1層間絶縁膜を形成する工程であることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の可変抵抗素子の製造方法。   In the second step, after depositing the first insulating material film and opening a predetermined region until a part of the first electrode material film is exposed, along the side wall of the first insulating material film in the opening region. 11. The step of forming the first interlayer insulating film made of the first and third insulating material films by depositing a third insulating material film in a sidewall shape. The manufacturing method of the variable resistance element of any one of Claims 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112599559A (en) * 2019-09-17 2021-04-02 铠侠股份有限公司 Semiconductor memory device with a plurality of memory cells

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