[发明专利]电阻变化元件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于电信号而电阻值可逆地变化的电阻变化元件的制造方法和通过该制造方法制成的电阻变化元件。

背景技术

近年，将所谓电阻变化元件作为存储元件用于存储单元的非易失性存储装置的研究开发盛行。所谓电阻变化元件是指，具有根据电信号而电阻值可逆地变化的性质，并将与电阻值相对应的信息非易失性地存储的元件。

图14是示意性地表示具有专利文献1中所示的以往的电阻变化元件的存储单元结构的截面图。存储单元900是将选择晶体管906与电阻变化元件910串联连接的、1T1R型(1个晶体管、1个电阻体)存储单元。选择晶体管906由形成在基板901上的源极区域902、漏极区域903以及形成在栅极氧化膜904上的栅电极905构成。此外，电阻变化元件910由电阻变化层908、夹持电阻变化层908的下部电极907以及上部电极909构成。

导电性塞柱（plug）916形成在层间绝缘膜914中，将选择晶体管906的漏极区域903与电阻变化元件910的下部电极907电连接。导电性塞柱917将作为位线起作用的金属布线912与上部电极909电连接。导电性塞柱918将作为源极线起作用的金属布线913与源极区域902电连接。栅电极905与字线(未图示)电连接。存储单元900通过在金属布线(位线)912、金属布线(源极线)913之间、以及字线上分别施加规定的电脉冲，由此能够使电阻变化层908从低电阻状态向高电阻状态变换，或者从高电阻状态向低电阻状态变化。

在专利文献1中公开有一种1T1R型存储装置，将钙钛矿型结晶构造的氧化物即Pr_1-xCa_xMnO₃(PCMO)、La_1-xSr_xMnO₃(LSMO)等用于电阻变化元件。在专利文献2、3中公开有一种1T1R型存储装置，将迁移金属的氧化物即钽氧化物用于电阻变化元件。

此外，已知一种存储装置，配置了将二极管与电阻变化元件串联连接的1D1R型(1个二极管＋1个电阻体)存储单元。在1D1R型存储装置中，二极管起到防止向非选择存储单元的迂回电流的作用。

在专利文献4、5中公开有一种1D1R型存储装置。在专利文献4中公开有一种由肖特基二极管和单极型的电阻变化元件构成的1D1R型存储装置。在专利文献5中公开有一种由双极性的电流控制元件和双极型的电阻变化元件构成的1D1R型存储装置。作为双极性的电流控制元件，例如已知MIM二极管(Metal-Insulator-Metal：金属-绝缘体-金属)、MSM二极管(Metal-Semiconductor-Metal：金属-半导体-金属)以及变阻器（varistor）等二端子元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-25914号公报

专利文献2：国际公开第2008/59701号

专利文献3：国际公开第2009/50833号

专利文献4：日本特开2004-319587号公报

专利文献5：日本特开2006-203098号公报

专利文献6：日本特开2004-241508号公报

发明内容

发明要解决的课题

以下，使用图15对作为以往例表示的电阻变化元件910(图14)的制造方法进行说明。

图15(a)~(e)是示意性地表示以往的1T1R型存储单元的制造方法的一个例子的工序图，图15(a)是接触孔形成后的截面图，图15(b)是向接触孔内填充了导电材料之后的截面图，图15(c)是导电性塞柱形成后的截面图，(d)是电阻变化元件的上部电极材料成膜后的截面图，图15(e)是电阻变化元件形成后的截面图。