[发明专利]可变电阻式存储器装置及其制造方法

说明书

本发明提供一种具有经改良的三维结构的可变电阻式存储器装置及其制造方法。本发明的可变电阻式存储器包括：多个柱，在基板的主面的垂直方向延伸；多个位线，在水平方向延伸；以及存储器单元，形成在多个柱与多个位线的交叉部；存储器单元包含形成在柱的外周的栅极绝缘膜、形成在栅极绝缘膜的外周并提供通道区域的半导体膜、及形成在半导体膜的外周的一部分的可变电阻元件。可变电阻元件的外周的电极区域与邻接的一对位线的一个连接，半导体膜与邻接的一对位线的另一个连接。

技术领域

本发明涉及一种使用可变电阻式的存储器单元的可变电阻式存储器装置及其制造方法，尤其涉及一种包含可变电阻式的存储器单元的阵列的三维结构。

背景技术

可变电阻式随机存取存储器(以下，略记为可变电阻式存储器)可按照列地址及行地址而随机地选择存储器单元，从经选择的存储器单元中读出数据、或将数据写入经选择的存储器单元。为了谋求高积集化而利用三维结构制造可变电阻式存储器的技术例如由专利文献(美国专利申请公开第2017/0330916号公报)公开。如图1所示，专利文献的可变电阻式存储器包含作为位线的在垂直方向延伸的导电性柱10，在水平方向延长的字线30A、字线30B，以及形成在柱10与字线30A、字线30B的交叉部的互补型的电阻存储器元件20A、电阻存储器元件20B来构成。互补型的电阻存储器元件20A、电阻存储器元件20B分别包含第一半导体氧化膜21、作为中间电极的导电膜22、第二半导体氧化膜23。将互补型的电阻存储器元件20A、电阻存储器元件20B物理式地分离，由此抑制在存储器元件间产生不期望的潜行电流(sneak current)。但为了保持作为可变电阻元件的可靠性，必须以固定的膜厚均质地且再现性良好地形成这些半导体氧化膜。但是，为了所述目的的制造步骤并不容易，作为结果，存在导致制造成本的增加或良率的下降的担忧。

发明内容

本发明是解决此种现有的问题者，其目的在于提供一种具有经改善的三维结构的可变电阻式存储器装置。

本发明的可变电阻式存储器装置包括：多个垂直构件，在基板的主面的垂直方向延伸，包含第一导电型的半导体材料；多个水平构件，在所述基板的主面的水平方向延伸，包含半导电材料；以及存储器单元，形成在所述多个垂直构件与所述多个水平构件的各个交叉部；所述存储器单元包含形成在所述垂直构件的外周的栅极绝缘膜、形成在所述栅极绝缘膜的外周的包含第二导电型的半导体材料的半导体膜、及形成在所述半导体膜的外周的一部分的可变电阻膜，所述可变电阻膜的外周的电极区域与邻接的一对水平构件的一个连接，所述半导体膜与邻接的一对水平构件的另一个连接。

根据本发明，在多个垂直构件与多个水平构件的各交叉部形成存储器单元，并以可变电阻膜的外周的电极区域与一个水平构件电连接，半导体膜与另一个水平构件电连接的方式构成存储器单元，由此可提供使存储器单元阵列的三维结构与现有相比变得简易、且使制造步骤变得容易的可变电阻式存储器装置。

附图说明

图1是表示现有的三维结构的可变电阻式存储器的概略构成的图；

图2是表示本发明的实施例的可变电阻式存储器的整体构成的图。

图3(A)以及图3(B)是表示本发明的实施例的可变电阻式存储器的存储器单元阵列的一部分的概略构成的图，图3(A)表示立体图，图3(B)表示平面图；

图4是图3(B)的A-A线的概略剖面图；

图5(A)～图5(J)是说明本实施例的存储器单元阵列的制造步骤的图；

图6(A)以及图6(B)是表示在本实施例中选择了存储器单元时的存取用晶体管与可变电阻元件的连接关系的图；

图7(A)以及图7(B)是表示根据本发明第二实施例的存储器单元阵列的构成的图；

图8是示意性地表示根据本发明第二实施例的存储器单元阵列的三维结构的图；