[发明专利]可变电阻存储器件及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年3月23日提交的申请号为10-2012-0030023的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种可变电阻存储器件及其制造方法，更具体而言，涉及一种包括可变电阻层的可变电阻存储器件及其制造方法，所述可变电阻层能够通过空位或离子的迁移或者物质的相变而改变电阻。

背景技术

可变电阻存储器件是指基于根据外部激励而改变电阻并在两种不同的电阻状态之间实施转换的这种特性来储存数据的器件。可变电阻存储器件包括阻变随机存取存储器（ReRAM）、相变RAM（PCRAM）以及自旋转移力矩RAM（STTRAM）。由于结构简单以及各种特性良好（诸如非易失性等），已经对可变电阻存储器件进行研究。

此外，为了改善可变电阻存储器件的集成度，已经提出了所谓的交叉点单元阵列结构。交叉点单元阵列结构是指这样的结构，即所述结构包括设置在沿一个方向延伸的多个位线和沿与所述位线相交叉的另一个方向延伸的多个字线之间的交叉点处的存储器单元。

然而，为了形成交叉点单元阵列结构，应当重复多个掩模工艺以将位线和字线图案化到最小的临界尺寸。另外，应当分开执行用于单元区和外围区的工艺。因此，制造工艺可能复杂，制造成本可能增加。

发明内容

本发明的实施例针对一种包括形成在多层中的字线以改善存储器单元的集成度的可变电阻存储器件及其制造方法，所述可变电阻存储器件可以减少掩模工艺的次数并且使得整个工艺容易和简单。

根据本发明的一个实施例，一种可变电阻存储器件包括：有源区，所述有源区在半导体衬底中由隔离层限定；半导体衬底中的沟槽，所述沟槽沿与有源区相交叉的方向延伸；结区，所述结区形成在位于沟槽两侧的有源区中；以及可变电阻图案，所述可变电阻图案插入在字线与结区之间。

根据本发明的另一个实施例，一种制造可变电阻存储器件的方法包括以下步骤：在半导体衬底中形成隔离层以限定有源区；在半导体衬底中限定沿与有源区相交叉的方向延伸的沟槽；在沟槽中顺序地形成可变电阻图案和字线；以及在位于沟槽两侧的有源区中形成结区。

一种非易失性存储器件包括：限定有源区的隔离层；以及多个层叠的字线，每个字线与可变电阻层附接以储存数据，其中，隔离层和多个层叠的字线位于衬底中的沟槽内，并且多个层叠的字线与有源区相交叉。

根据本发明的实施例，可以减少掩模工艺的次数，因而，整个工艺可以变得更加容易和简单。此外，由于字线形成在多层中，所以可以改善存储器单元的集成度。

附图说明

图1是说明根据本发明的实施例的可变电阻存储器件的单元区的布局的平面图。

图2A至图2K是说明根据本发明的实施例的可变电阻存储器件及其制造方法的截面图。

图3A至图3C是说明根据本发明的实施例的可变电阻存储器件中的接触插塞形成方法的截面图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。但是，本发明可以用不同的方式实施，而不应解释为局限于本发明所列的实施例。确切地说，提供这些实施例使得本说明书充分与完整，并向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在说明书中，相同的附图标记在本发明的不同附图与实施例中表示相似的部分。

附图并非按比例绘制，在某些情况下，为了清楚地示出实施例的特征可能对比例做夸大处理。当提及第一层在第二层“上”或在衬底“上”时，其不仅涉及第一层直接形成在第二层上或在衬底上的情况，还涉及在第一层与第二层之间或在第一层与衬底之间存在第三层的情况。

图1是说明根据本发明的实施例的可变电阻存储器件的单元区的布局的平面图。图2A至图2K是说明根据本发明的实施例的可变电阻存储器件及其制造方法的截面图。具体地，图2K是说明根据本发明的实施例的可变电阻存储器件的截面图。图2A至图2J是说明制造图2K的可变电阻存储器件的方法的工艺的截面图。各个图2A至图2K的单元区C示出沿着图1的线C-C’截取的截面。

参见图2A，当在具有单元区C和外围电路区P的半导体衬底100上形成掩模图案（未示出）以暴露出要形成隔离层105的区域之后，通过利用掩模图案作为刻蚀掩模来部分地刻蚀半导体衬底100而限定第一沟槽T1。半导体衬底100可以是P型硅衬底。