[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

本申请要求在2012年4月26日提交的韩国专利申请No.10-2012-0043788的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

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，更具体地，涉及具有一种具有自衬底层叠多个存储器单元的三维结构的可变电阻存储器件及其制造方法。

背景技术

可变电阻存储器件是指基于在不同电阻状态之间实现变换功能的特性而储存数据的器件，每个电阻状态根据外部激励而改变。可变电阻存储器件包括阻变随机存取存储器（resistive random access memory，ReRAM）、相变RAM（phase change RAM，PCRAM）和旋转转移力矩-RAM（spin transfer torque-RAM，STT-RAM）。可变电阻存储器件因能够形成为简单结构而被研究。而且，可变电阻存储器件可以具有诸如非易失性等各种优异性能。

在可变电阻存储器件中，ReRAM包括可变电阻层和形成在可变电阻层之上和之下的电极，可变电阻层由可变电阻物质例如基于钙钛矿的物质或过渡金属氧化物形成。根据施加给电极的电压，在可变电阻层中细丝电流路径（filament current path）产生或消失。当可变电阻层变为低电阻状态时，细丝电流路径产生。否则，如果可变电阻层变为高电阻状态，则细丝电流路径消失。从高电阻状态变换到低电阻状态被称为设定操作。相反，从低电阻状态变换到高电阻状态被称为复位操作。

同时，为了提高这种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（cross point cell array structure）。交叉点单元阵列结构包括多个存储单元，所述多个存储单元位于沿一个方向延伸的多个位线和沿与位线交叉的另一个方向延伸的多个字线之间的交叉点处。

但是，为了形成交叉点单元阵列结构，存在制造方法复杂且制造成本提高的问题，因为必须重复多个掩模工艺来将位线和字线图案化到最小临界尺寸。

发明内容

本发明的实施例涉及一种可变电阻存储器件及其制造方法，所述可变电阻存储器件包括用于提高存储器单元的集成度的电极，所述可变电阻存储器件经由简化的制造工艺通过数量减少的掩模工艺而形成。

根据本发明的一个实施例，一种可变电阻存储器件可以包括：从衬底垂直伸出的垂直电极；沿着垂直电极层叠的第一水平电极；沿着垂直电极层叠的第二水平电极；以及插入在垂直电极与第一和第二水平电极之间的可变电阻层，其中第一和第二水平电极布置在彼此交叉的方向上。

根据本发明的另一个实施例，一种可变电阻存储器件的制造方法可以包括以下步骤：在衬底上交替层叠多个第一层间电介质层和多个第一牺牲层；限定出沿一个方向与第一层间电介质层和第一牺牲层交叉而延伸的第一沟槽；在第一沟槽内形成第一电介质层；选择性刻蚀第一电介质层，以及限定出将第一牺牲层和衬底暴露的第一孔；沿着第一孔的侧壁顺序地形成第一可变电阻层和第一垂直电极；在第一沟槽的两侧限定出沿着与第一沟槽相同的方向与第一层间电介质层和第一牺牲层交叉而延伸的第二沟槽；去除经由第二沟槽暴露出的第一牺牲层；以及在因去除了第一牺牲层而产生的空间中形成第一水平电极。

根据本发明的又一个实施例，一种可变电阻存储器件的制造方法可以包括以下步骤：在衬底上交替层叠多个第一层间电介质层和多个第一牺牲层；限定出沿着一个方向与第一层间电介质层和第一牺牲层交叉而延伸的第一沟槽；在第一沟槽中形成第一电介质层；在第一沟槽的两侧限定出在与第一沟槽相同的方向上与第一层间电介质层和第一牺牲层交叉而延伸的第二沟槽；去除经由第二沟槽暴露出的第一牺牲层；在因去除了第一牺牲层而产生的空间中形成第一水平电极；选择性刻蚀第一电介质层并且限定出将第一水平电极和衬底暴露的第一孔；以及沿着第一孔的侧壁顺序地形成第一可变电阻层和第一垂直电极。

根据以上描述的实施例，电极被共用，以提高存储器单元的集成度。掩模工艺的数量减少以简化制造工艺，由此降低制造成本。

附图说明

图1A至1J是解释根据本发明的第一实施例的可变电阻存储器件及其制造方法的立体图。

图2A至2H是解释根据本发明的第二实施例的可变电阻存储器件及其制造方法的立体图。

图3A和3B是解释根据本发明的第三实施例的可变电阻存储器件及其制造方法的立体图。

图4是示出应用根据本发明的一个实施例的可变电阻存储器件的信息处理系统的框图。

具体实施方式