[发明专利]非易失性半导体存储器设备及其生产方法

权利要求书

1.一种非易失性半导体存储器设备，包括：

布置成矩阵形式的多个可变电阻元件，每个所述可变电阻元件包括第一电极、第二电极、以及夹在所述第一电极和所述第二电极之间的可变电阻器，其中通过在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压来使得由所述第一电极与所述第二电极之间的电流-电压特性所表示的电阻态变换到两个或更多个不同状态，并且按照非易失性的方式保持所述变换后的电阻态，其中，

在第一金属布线上方形成第一开口，以便穿透提供在所述第一金属布线上的层间绝缘膜；

在与所述第一金属布线提供为同一层的第二金属布线上方形成第二开口，以便穿透提供在所述第二金属布线上的层间绝缘膜；

在具有底部和侧壁的所述第一开口的至少整个底部上形成所述可变电阻器以便与所述第一金属布线相接触，并且所述第一电极被形成为覆盖所述第一开口中的所述可变电阻器，使得所述可变电阻元件由所述可变电阻器、所述第一电极、以及作为所述第一金属布线的至少一部分的所述第二电极形成；以及

所述可变电阻器沿着所述第二开口的侧壁存在于其底部的内周部分，在所述第二开口的底部的中心部分提供不具有所述可变电阻器的接触区；以及

第三金属布线被形成为通过所述接触区被直接连接到所述第二金属布线。

2.根据权利要求1所述的非易失性半导体存储器设备，其中，

所述第一开口的侧壁和所述第二开口的侧壁都被所述可变电阻器所覆盖。

3.根据权利要求1或2所述的非易失性半导体存储器设备，其中，

所述第一电极以插头的形式被填充在所述第一开口中。

4.根据权利要求1或2所述的非易失性半导体存储器设备，其中，

所述第二开口的开口面积大于所述第一开口的开口面积。

5.根据权利要求1或2所述的非易失性半导体存储器设备，其中，

所述第三金属布线被直接连接到所述第二金属布线和形成在所述第一开口中的第一电极。

6.根据权利要求1或2所述的非易失性半导体存储器设备，其中，

按照矩阵的形式在行和列的方向上把多个第一开口布置在所述第一金属布线上方；

属于同一列的第一电极通过在所述列方向上延伸的第三金属布线彼此连接；

关于每个所述第一开口来提供多个选择元件，每个所述选择元件的一端通过岛状的第一金属布线被连接到所述第二电极；以及

属于同一行的选择元件的另一端通过在所述行方向上延伸的第四布线彼此连接。

7.根据权利要求6所述的非易失性半导体存储器设备，其中，

所述选择元件是晶体管。

8.根据权利要求7所述的非易失性半导体存储器设备，其中，

所述选择元件是薄膜晶体管。

9.根据权利要求1或2所述的非易失性半导体存储器设备，其中，

按照矩阵的形式在行和列的方向上把多个第一开口布置在所述第一金属布线上方；

属于同一列的第一电极通过在所述列方向上延伸的第三金属布线彼此连接；以及

属于同一行的第二电极通过在所述行方向上延伸的第一金属布线彼此连接。

10.根据权利要求1或2所述的非易失性半导体存储器设备，其中，

所述可变电阻器由过渡金属氧化物或氧化铝或者过渡金属氮氧化物形成。

11.根据权利要求10所述的非易失性半导体存储器设备，其中，

所述可变电阻器由包含从至少Ni、Co、Ti、Ta、Hf、W、Cu和Al中选择的一种元素的氧化物或氮氧化物形成。