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JP4756080B2 - Method for manufacturing nonvolatile memory device - Google Patents

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JP4756080B2 JP2009075258A JP2009075258A JP4756080B2 JP 4756080 B2 JP4756080 B2 JP 4756080B2 JP 2009075258 A JP2009075258 A JP 2009075258A JP 2009075258 A JP2009075258 A JP 2009075258A JP 4756080 B2 JP4756080 B2 JP 4756080B2
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Description

本発明は、不揮発性記憶装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a nonvolatile memory device.

不揮発性記憶装置として多用されているフラッシュメモリは、集積度の向上に対して限界があるとされている。フラッシュメモリより高集積度が可能な不揮発性記憶装置として、例えば電気抵抗が可変の記憶層(記憶部)を2枚の電極に挟んだ構成の、クロスポイント型不揮発性記憶装置が注目されている(例えば、特許文献1)。そして、このクロスポイント型不揮発性記憶装置を積層した3次元構造の不揮発性記憶装置もある。   A flash memory frequently used as a non-volatile storage device is considered to have a limit for improving the degree of integration. As a non-volatile memory device capable of higher integration than a flash memory, for example, a cross-point type non-volatile memory device having a configuration in which a memory layer (memory unit) having a variable electric resistance is sandwiched between two electrodes has attracted attention. (For example, patent document 1). There is also a non-volatile memory device having a three-dimensional structure in which the cross-point type non-volatile memory devices are stacked.

このようなクロスポイント型不揮発性記憶装置の製造において、例えばメモリセルとなる記憶層をビット線に対応した形状に加工し、それらの間に層間絶縁膜を埋め込んだ後、この上にワード線用のメタル膜を積層し、フォトリソグラフィでワード線に対応した形状に加工された例えばシリコン酸化膜をマスクとして、ドライエッチング加工によってワード線が形成される。   In manufacturing such a cross-point type nonvolatile memory device, for example, a memory layer to be a memory cell is processed into a shape corresponding to a bit line, an interlayer insulating film is embedded between them, and then a word line is formed thereon. A word line is formed by dry etching using, for example, a silicon oxide film formed by laminating a plurality of metal films and processed into a shape corresponding to the word line by photolithography.

この時、記憶層の加工の際に、記憶層の下部の方が上部よりも面積が大きいテーパが生じることがあり、この状態の記憶層の間に層間絶縁膜を埋め込むと、層間絶縁膜と記憶層との界面では、記憶層の上を層間絶縁膜が覆う形状となる。この状態において、ワード線を形成する加工を行うと、ビット線上のワード線どうしの間に、層間絶縁膜の影になって加工されない記憶層が残り、ワード線間ショートを生じさせてしまうという問題があった。   At this time, when the memory layer is processed, the lower part of the memory layer may have a taper having a larger area than the upper part. If an interlayer insulating film is embedded between the memory layers in this state, the interlayer insulating film and At the interface with the memory layer, the interlayer insulating film covers the memory layer. In this state, if the processing for forming the word lines is performed, a memory layer that is not processed by the shadow of the interlayer insulating film remains between the word lines on the bit lines, causing a short circuit between the word lines. was there.

特開2007−184419号公報JP 2007-184419 A

本発明は、配線間の記憶部の加工不良を低減した高歩留まりの不揮発性記憶装置の製造方法を提供する。   The present invention provides a method for manufacturing a high-yield nonvolatile memory device in which processing defects in a memory portion between wirings are reduced.

本発明の一態様によれば、第1方向に延在する複数の第1電極と、前記第1方向に対して非平行な第2方向に延在し、前記第1電極の上に設けられた複数の第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、印加された電界及び通電された電流の少なくともいずれかによって抵抗が変化する第1記憶層を有する第1記憶部と、を有する不揮発性記憶装置の製造方法であって、基板の主面の上に、第1電極となる第1電極膜と、第1記憶部となる第1記憶部膜と、を積層する工程と、前記第1電極膜と前記第1記憶部膜とを第1方向に延在する帯状に加工する工程と、前記加工された前記第1電極膜及び前記第1記憶部膜どうしの間に犠牲層を埋め込む工程と、前記第1記憶部膜及び前記犠牲層の上に、第2電極となる第2電極膜を形成する工程と、前記第2電極膜の上に前記犠牲層よりもエッチング速度が遅いマスク層を形成する工程と、前記マスク層をマスクとして、前記第2電極膜を第2方向に延在する帯状に加工する工程と、前記マスク層をマスクとして、前記第1記憶部膜の前記犠牲層から露出した部分を除去して、前記第1記憶部膜を前記第1方向に沿った側壁と前記第2方向に沿った側壁とを有する柱状に加工する工程と、前記犠牲層を除去して、前記犠牲層に覆われていた前記第1記憶部膜を露出させる工程と、前記露出した前記第1記憶部膜を除去する工程と、を備えたことを特徴とする不揮発性記憶装置の製造方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, a plurality of first electrodes extending in a first direction and a second direction that is non-parallel to the first direction are provided on the first electrode. A plurality of second electrodes, and a first memory layer provided between the first electrode and the second electrode, the resistance of which varies according to at least one of an applied electric field and an energized current. A non-volatile memory device manufacturing method having a memory unit, comprising: a first electrode film serving as a first electrode; and a first memory film serving as a first memory unit on a main surface of a substrate. A step of laminating, a step of processing the first electrode film and the first memory film into a strip extending in a first direction, and the processed first electrode film and the first memory film And a step of embedding a sacrificial layer between the first memory portion film and the sacrificial layer, a second electrode film serving as a second electrode Forming a mask layer having a slower etching rate than the sacrificial layer on the second electrode film, and extending the second electrode film in the second direction using the mask layer as a mask. A step of processing into a strip shape, using the mask layer as a mask, removing a portion of the first memory portion film exposed from the sacrificial layer, and removing the first memory portion film from the side wall along the first direction; Processing into a columnar shape having sidewalls along the second direction, removing the sacrificial layer to expose the first memory film covered by the sacrificial layer, and exposing the exposed first There is provided a method for manufacturing a non-volatile memory device, comprising the step of removing one memory portion film.

本発明の別の一態様によれば 第1方向に延在する複数の第1電極と、前記第1方向に対して非平行な第2方向に延在し、前記第1電極の上に設けられた複数の第2電極と、前記第2方向に対して非平行な第3方向に延在し、前記第2電極の上に設けられた複数の第3電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、印加された電界及び通電された電流の少なくともいずれかによって抵抗が変化する第1記憶層を有する第1記憶部と、前記第2電極と前記第3電極との間に設けられ、印加された電界及び通電された電流の少なくともいずれかによって抵抗が変化する第2記憶層を有する第2記憶部と、を有する不揮発性記憶装置の製造方法であって、基板の主面の上に、第1電極となる第1電極膜と、第1記憶部となる第1記憶部膜と、を積層する工程と、前記第1電極膜と前記第1記憶部膜とを第1方向に延在する帯状に加工する工程と、前記加工された前記第1電極膜及び前記第1記憶部膜どうしの間に犠牲層を埋め込む工程と、前記第1記憶部膜及び前記犠牲層の上に、第2電極となる第2電極膜と、第2記憶部となる第2記憶部膜と、を積層する工程と、前記第2記憶部膜の上に、前記犠牲層よりもエッチング速度が遅いマスク層を形成する工程と、前記マスク層をマスクとして、前記第2電極膜と前記第2記憶部膜とを第2方向に延在する帯状に加工する工程と、前記マスク層をマスクとして、前記第1記憶部膜の前記犠牲層から露出した部分を除去して、前記第1記憶部膜を前記第1方向に沿った側壁と前記第2方向に沿った側壁とを有する柱状に加工する工程と、前記犠牲層を除去して、前記犠牲層に覆われていた前記第1記憶部膜を露出させる工程と、前記露出した前記第1記憶部膜を除去する工程と、を備えたことを特徴とする不揮発性記憶装置の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a plurality of first electrodes extending in a first direction, and extending in a second direction non-parallel to the first direction and provided on the first electrode A plurality of second electrodes, a plurality of third electrodes extending in a third direction non-parallel to the second direction and provided on the second electrode, the first electrode, A first memory unit provided between the second electrode and having a first memory layer whose resistance changes according to at least one of an applied electric field and an energized current; the second electrode; and the third electrode; A non-volatile memory device having a second memory layer having a second memory layer, the resistance of which varies between at least one of an applied electric field and an energized current, On the main surface of the first electrode film, a first electrode film serving as a first electrode, and a first memory section film serving as a first memory section , A step of processing the first electrode film and the first memory portion film into a strip shape extending in a first direction, the processed first electrode film and the first memory portion A step of embedding a sacrificial layer between the films, a second electrode film serving as a second electrode on the first memory unit film and the sacrificial layer, a second memory unit film serving as a second memory unit, A step of forming a mask layer having an etching rate slower than that of the sacrificial layer on the second memory portion film, and the second electrode film and the second memory using the mask layer as a mask. A step of processing the part film into a strip extending in the second direction, and using the mask layer as a mask, a portion exposed from the sacrificial layer of the first memory part film is removed, and the first memory part film A columnar shape having a side wall along the first direction and a side wall along the second direction And removing the sacrificial layer to expose the first memory portion film covered with the sacrificial layer, and removing the exposed first memory portion film. A non-volatile memory device manufacturing method is provided.

本発明によれば、配線間の記憶部の加工不良を低減した高歩留まりの不揮発性記憶装置の製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the high yield non-volatile memory device which reduced the processing defect of the memory | storage part between wiring is provided.

本発明の第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法を例示するフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the invention. 本発明の第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される不揮発性記憶装置の構成を例示する模式図である。1 is a schematic view illustrating the configuration of a nonvolatile memory device manufactured by a method of manufacturing a nonvolatile memory device according to a first embodiment of the invention. 本発明の第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される不揮発性記憶装置の構成を例示する模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a nonvolatile memory device manufactured by a method for manufacturing a nonvolatile memory device according to a first embodiment of the invention. 本発明の第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in order of the processes, illustrating the method for manufacturing the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the invention. 図4に続く工程順模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in order of the steps, following FIG. 4. 図5に続く工程順模式的断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in order of the steps, following FIG. 5. 図6に続く工程順模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view in order of the steps, following FIG. 6. 図7に続く工程順模式的断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view in order of the steps, following FIG. 7. 図8に続く工程順模式的断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view in order of the steps, following FIG. 8. 図9に続く工程順模式的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view in order of the steps, following FIG. 9. 比較例の不揮発性記憶装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。7 is a schematic cross-sectional view in order of the processes, illustrating a method for manufacturing a nonvolatile memory device according to a comparative example. 図11に続く工程順模式的断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view in order of the steps, following FIG. 11. 図12に続く工程順模式的断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view in order of the steps, following FIG. 12. 本発明の第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法を例示するフローチャート図である。FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the invention. 本発明の第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される不揮発性記憶装置の構成を例示する模式図である。FIG. 6 is a schematic view illustrating the configuration of a nonvolatile memory device manufactured by a method for manufacturing a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the invention. 本発明の第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される不揮発性記憶装置の構成を例示する模式的断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a nonvolatile memory device manufactured by a method for manufacturing a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the invention. 本発明の第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。FIG. 5D is a schematic cross-sectional view in order of the process, illustrating a method for manufacturing a nonvolatile memory device according to a second embodiment of the invention. 図17に続く工程順模式的断面図である。FIG. 18 is a schematic cross-sectional view in order of the steps, following FIG. 17. 本発明の第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される別の不揮発性記憶装置の構成を例示する模式的斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view illustrating the configuration of another nonvolatile memory device manufactured by the method for manufacturing a nonvolatile memory device according to the second embodiment of the invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される不揮発性記憶装置の構成を例示する模式図である。
すなわち、図2(a)は斜視図であり、図2(b)は平面図である。
図3は、本発明の第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される不揮発性記憶装置の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、図3(a)は図2(b)のA−A’断面図であり、図3(b)は図2(b)のB−B’断面図であり、図3(c)は図2(b)のC−C’断面図であり、図3(d)は図2(b)のD−D’断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a schematic view illustrating the configuration of the nonvolatile memory device manufactured by the nonvolatile memory device manufacturing method according to the first embodiment of the invention.
2A is a perspective view, and FIG. 2B is a plan view.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the nonvolatile memory device manufactured by the nonvolatile memory device manufacturing method according to the first embodiment of the invention.
3A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2B, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 2B, and FIG. It is CC 'sectional drawing of FIG.2 (b), FIG.3 (d) is DD' sectional drawing of FIG.2 (b).

図4は、本発明の第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図5は、図4に続く工程順模式的断面図である。
図6は、図5に続く工程順模式的断面図である。
図7は、図6に続く工程順模式的断面図である。
図8は、図7に続く工程順模式的断面図である。
図9は、図8に続く工程順模式的断面図である。
図10は、図9に続く工程順模式的断面図である。
図4〜図10の各図において、図(a)は、図2(b)のA−A’線に対応する断面図であり、図(b)は、図2(b)のB−B’線に対応する断面図であり、図(c)は、図2(b)のC−C’線に対応する断面図であり、図(a)は、図2(b)のD−D’線に対応する断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view in order of the processes, illustrating the method for manufacturing the nonvolatile memory device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view in order of the processes following FIG.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in order of the processes following FIG.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view in order of the processes following FIG.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view in order of the processes following FIG.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view in order of the processes following FIG.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view in order of the processes following FIG.
4A to 10B, FIG. 4A is a cross-sectional view corresponding to line AA ′ in FIG. 2B, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 2C is a cross-sectional view corresponding to line CC 'in FIG. 2B, and FIG. 2A is a cross-sectional view corresponding to line DD in FIG. 2B. It is sectional drawing corresponding to a line.

まず、図2及び図3によって、本発明の第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される不揮発性記憶装置について説明する。
図2及び図3に表したように、本実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される不揮発性記憶装置10は、第1方向に延在する複数の第1電極110と、第1方向に対して非平行な第2方向に延在し、第1電極110の上に設けられた複数の第2電極140と、第1電極110と第2電極140との間に設けられ、印加された電界及び通電された電流の少なくともいずれかによって抵抗が変化する第1記憶層132を有する第1記憶部130と、を有する。第1電極110は、例えば、基板105の主面106の上に設けられる。
First, a nonvolatile memory device manufactured by the method for manufacturing a nonvolatile memory device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As illustrated in FIGS. 2 and 3, the nonvolatile memory device 10 manufactured by the method of manufacturing a nonvolatile memory device according to this embodiment includes a plurality of first electrodes 110 extending in a first direction, Extending in a second direction non-parallel to one direction, provided between the plurality of second electrodes 140 provided on the first electrode 110, and between the first electrode 110 and the second electrode 140, And a first memory unit 130 having a first memory layer 132 whose resistance is changed by at least one of an applied electric field and an energized current. For example, the first electrode 110 is provided on the main surface 106 of the substrate 105.

第1方向と第2方向とは、互いに非平行であり、例えば、3次元的に交差する。以下では、第1方向と第2方向とが互いに直交する場合として説明する。   The first direction and the second direction are not parallel to each other and, for example, intersect three-dimensionally. Hereinafter, the case where the first direction and the second direction are orthogonal to each other will be described.

ここで、第1方向をX軸方向とし、第2方向をX軸方向に対して直交するY軸方向とする。そして、X軸方向とY軸方向とに直交する方向をZ軸方向とする。基板105の主面106はZ軸方向に対して垂直であり、X−Y平面に対して平行である。第1電極110はX−Y平面に平行な平面内で、X軸方向に帯状に延在する。第2電極140は、X−Y平面に平行な平面内で、Y軸方向に帯状に延在する。   Here, the first direction is the X-axis direction, and the second direction is the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction. A direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction is taken as a Z-axis direction. The main surface 106 of the substrate 105 is perpendicular to the Z-axis direction and parallel to the XY plane. The first electrode 110 extends in a strip shape in the X-axis direction within a plane parallel to the XY plane. The second electrode 140 extends in a band shape in the Y-axis direction within a plane parallel to the XY plane.

そして、第1電極110と第2電極140とが3次元的に交差する、第1電極110と第2電極140との間に第1記憶部130が設けられ、これが第1メモリセル135となる。すなわち、不揮発性記憶装置10は、抵抗変化膜を利用したクロスポイント型の不揮発性記憶装置である。   The first memory unit 130 is provided between the first electrode 110 and the second electrode 140 where the first electrode 110 and the second electrode 140 intersect three-dimensionally, and this becomes the first memory cell 135. . That is, the nonvolatile memory device 10 is a cross-point nonvolatile memory device using a resistance change film.

なお、例えば、第1電極110がビット線とされ、第2電極140がワード線とされる。ただし、本発明において、第1電極110と第2電極140とは、互いに入れ替えが可能であり、第1電極110をワード線とし、第2電極140をビット線としても良い。   For example, the first electrode 110 is a bit line, and the second electrode 140 is a word line. However, in the present invention, the first electrode 110 and the second electrode 140 can be interchanged, and the first electrode 110 may be a word line and the second electrode 140 may be a bit line.

第1記憶部130は、第1記憶層132を有する。第1記憶層132は、印加された電界及び通電された電流の少なくともいずれかによって抵抗が変化する層であり、第1記憶層132には、抵抗変化材料や、相変化に伴って抵抗が変化する相変化材料などを用いることができる。また、第1記憶層132は、抵抗変化材料の層や相変化材料の層に、各種の導電膜や各種のバリア膜を積層したものを用いても良い。   The first storage unit 130 includes a first storage layer 132. The first memory layer 132 is a layer whose resistance is changed by at least one of an applied electric field and an energized current. The first memory layer 132 has a resistance change material and a resistance change according to a phase change. For example, a phase change material can be used. Further, the first memory layer 132 may be formed by laminating various conductive films and various barrier films on a resistance change material layer or a phase change material layer.

第1記憶層132には、例えば、NiO、TiO、CoO、TaO、MnO、WO、Al、FeO、HfO、ZnMn、ZnFe、ZnCo、ZnCr、ZnAl、CuCoO、CuAlO、NiWO4、NiTiO、CoAl、MnAl、ZnNiTiO、及び、PrCa1−xMnOなどを用いることができる。
また、第1記憶層132には、上記の各種の化合物にドーパントを添加したものを用いても良い。
ただし、本発明は上記に限らず、第1記憶層132に用いられる材料は任意である。
For example, the first storage layer 132 includes NiO x , TiO x , CoO x , TaO x , MnO x , WO x , Al 2 O 3 , FeO x , HfO x , ZnMn 2 O 4 , ZnFe 2 O 4 , ZnCo 2 O 4, ZnCr 2 O 4 , ZnAl 2 O 4, CuCoO 2, CuAlO 2, NiWO 4, NiTiO 3, CoAl 2 O 4, MnAl 2 O 4, ZnNiTiO 4, and, like Pr x Ca 1-x MnO 3 Can be used.
In addition, the first memory layer 132 may be obtained by adding a dopant to the above-described various compounds.
However, the present invention is not limited to the above, and the material used for the first memory layer 132 is arbitrary.

第1記憶部130は、さらに、例えばダイオードなどの第1整流素子131を有することができる。本具体例では、第1整流素子131は、第1電極110と第1記憶層132との間に設けられているが、第1整流素子131は、第2電極140と第1記憶層132との間に設けられても良い。第1整流素子131には、例えばPINダイオードやショットキーダイオードなどの各種の整流機能を有する素子を用いることができる。また、第1整流素子131には、整流機能を有する素子と各種の導電膜や各種のバリア膜を積層したものを用いることができる。   The first storage unit 130 can further include a first rectifying element 131 such as a diode. In this specific example, the first rectifying element 131 is provided between the first electrode 110 and the first memory layer 132, but the first rectifying element 131 includes the second electrode 140, the first memory layer 132, and the like. It may be provided between. As the first rectifying element 131, an element having various rectifying functions such as a PIN diode and a Schottky diode can be used. As the first rectifying element 131, a device in which an element having a rectifying function and various conductive films and various barrier films are stacked can be used.

このように、不揮発性記憶装置10においては、第1電極110、第1記憶部130及び第2電極140が、Z軸方向に積層され、1層のメモリセルアレイ(第1メモリセルアレイ101)を有している。ただし、本発明の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される不揮発性記憶装置は、メモリセルアレイをZ軸方向に複数積層した構成を有していても良い。以下では、まず、簡単のために、不揮発性記憶装置10が1層のメモリセルアレイを有する場合として説明する。   As described above, in the nonvolatile memory device 10, the first electrode 110, the first memory unit 130, and the second electrode 140 are stacked in the Z-axis direction and have a single-layer memory cell array (first memory cell array 101). is doing. However, the nonvolatile memory device manufactured by the method for manufacturing a nonvolatile memory device according to the embodiment of the present invention may have a configuration in which a plurality of memory cell arrays are stacked in the Z-axis direction. In the following, first, for the sake of simplicity, the case where the nonvolatile memory device 10 has a single-layer memory cell array will be described.

なお、図3(a)〜(d)に表したように、第1電極110と第2電極140との間に形成される第1メモリセル135の周りには、酸化シリコン等からなる第1層間絶縁膜180が埋め込まれている。   As shown in FIGS. 3A to 3D, the first memory cell 135 formed between the first electrode 110 and the second electrode 140 is surrounded by a first oxide made of silicon oxide or the like. An interlayer insulating film 180 is embedded.

また、後述するように、第1記憶部130(第1整流素子131及び第1記憶層132)の加工の際に、第1記憶部130がテーパ形状となることがある。具体的には、第1記憶部130のX−Y平面に平行な平面で切断した時の断面積が、下側(基板105の側)で大きく、上側(基板105とは反対の側)で小さくなる形状となることがある。   Further, as will be described later, the first storage unit 130 may be tapered when the first storage unit 130 (the first rectifying element 131 and the first storage layer 132) is processed. Specifically, the cross-sectional area when the first storage unit 130 is cut along a plane parallel to the XY plane is large on the lower side (the substrate 105 side) and on the upper side (the side opposite to the substrate 105). The shape may become smaller.

なお、本願明細書及び図面においては、説明のために、第1記憶部130のテーパを強調して表示し説明している。   In the specification and drawings of the present application, for the sake of explanation, the taper of the first storage unit 130 is highlighted and described.

本実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法においては、第1記憶部130がテーパ形状を有している場合にも加工不良を発生させない。   In the method for manufacturing the nonvolatile memory device according to the present embodiment, processing defects do not occur even when the first memory unit 130 has a tapered shape.

以下、図1及び図4〜図10を参照しながら、本実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法について説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the nonvolatile memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 4 to 10.

まず、図4に表したように、基板105の主面106の上に、第1電極110となる第1電極膜110fと、第1記憶部130となる第1記憶部膜130fと、を積層する。第1記憶部膜130fは、具体的には、第1整流素子131となる第1整流素子膜131fと、第1記憶層132となる第1記憶層膜132fと、の積層膜である。
この工程が、図1に例示したステップS110に相当する。
First, as illustrated in FIG. 4, the first electrode film 110 f to be the first electrode 110 and the first memory film 130 f to be the first memory section 130 are stacked on the main surface 106 of the substrate 105. To do. Specifically, the first memory portion film 130 f is a stacked film of a first rectifying element film 131 f that becomes the first rectifying element 131 and a first memory layer film 132 f that becomes the first memory layer 132.
This process corresponds to step S110 illustrated in FIG.

そして、図4に表したように、第1電極膜110fと第1記憶部膜130fとを第1方向(例えばX軸方向)に延在する帯状に加工する。ここでは、第1方向はX軸方向とされる。
この工程が、図1に例示したステップS120に相当する。
Then, as illustrated in FIG. 4, the first electrode film 110 f and the first memory portion film 130 f are processed into a strip shape extending in the first direction (for example, the X-axis direction). Here, the first direction is the X-axis direction.
This process corresponds to step S120 illustrated in FIG.

すなわち、フォトリソグラフィによって、第1電極110が延在する第1方向に帯状に加工されたシリコン酸化膜のマスク(図示しない)を用いて、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)によって、第1電極膜110f及び第1記憶部膜130fを加工する。   That is, the first electrode film is formed by, for example, RIE (Reactive Ion Etching) using a silicon oxide film mask (not shown) processed into a strip shape in the first direction in which the first electrode 110 extends by photolithography. 110f and the first memory film 130f are processed.

この時、図4に表したように、第1記憶部膜130fは、テーパ状に加工されることがある。   At this time, as shown in FIG. 4, the first memory portion film 130 f may be processed into a tapered shape.

すなわち、第1電極膜110fと第1記憶部膜130fとを第1方向に延在する帯状に加工することで、第1記憶部膜130fの第1電極膜110fの側における帯の幅(すなわち、第1方向に対して垂直な方向の長さ)は、第1電極膜110fとは反対の側における帯の幅(すなわち、第1方向に対して垂直な方向の長さ)よりも長くなる。   That is, by processing the first electrode film 110f and the first memory film 130f into a band shape extending in the first direction, the width of the band on the first electrode film 110f side of the first memory film 130f (that is, the first memory film 130f) , The length in the direction perpendicular to the first direction) is longer than the width of the band on the side opposite to the first electrode film 110f (that is, the length in the direction perpendicular to the first direction). .

そして、図5に表したように、前記加工された第1電極膜110f及び第1記憶部膜130fどうしの間に犠牲層181を埋め込む。
この工程が、図1に例示したステップS130に相当する。
Then, as shown in FIG. 5, a sacrificial layer 181 is embedded between the processed first electrode film 110f and the first memory portion film 130f.
This process corresponds to step S130 illustrated in FIG.

本具体例では、犠牲層181には、有機膜であるノボラック樹脂が用いられる。すなわち、第1電極膜110f、第1記憶部膜130f及び基板105の上にノボラック樹脂を塗布し、第1電極膜110f及び第1記憶部膜130fどうしの間にノボラック樹脂を埋め込み、熱処理でノボラック樹脂を硬化させる。   In this specific example, the sacrificial layer 181 is made of a novolac resin that is an organic film. That is, a novolac resin is applied on the first electrode film 110f, the first memory portion film 130f, and the substrate 105, and the novolac resin is embedded between the first electrode film 110f and the first memory portion film 130f, and the novolak resin is subjected to heat treatment. The resin is cured.

その後、例えば、アンモニアと酸素を含むプラズマを用いてエッチバックして、ノボラック樹脂の膜厚を減少させる。その後、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)や塗布法により例えば酸化シリコンからなる第1キャップ層182(キャップ層)を埋め込み、CMP(Chemical Mechanical Polishing)によって平坦化する。   Thereafter, for example, etching back is performed using a plasma containing ammonia and oxygen to reduce the thickness of the novolac resin. Thereafter, a first cap layer 182 (cap layer) made of, for example, silicon oxide is embedded by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) or a coating method, and planarized by CMP (Chemical Mechanical Polishing).

これにより、CMPで平坦化される界面よりも下方に犠牲層181が配置され、その上に第1キャップ層182が積層された構造を形成することができ、この後の処理によって犠牲層181に意図しない損傷が与えられることを抑制する。なお、酸化シリコンからなる第1キャップ層182の膜厚は、犠牲層181への損傷を抑制する範囲内で、薄いことが望ましい。
なお、この第1キャップ層182は必要に応じて設けられれば良く、省略しても良い。
As a result, a structure in which the sacrificial layer 181 is disposed below the interface to be planarized by CMP and the first cap layer 182 is laminated thereon can be formed, and the sacrificial layer 181 is formed by the subsequent processing. Suppress unintended damage. Note that the thickness of the first cap layer 182 made of silicon oxide is desirably thin as long as damage to the sacrificial layer 181 is suppressed.
The first cap layer 182 may be provided as necessary and may be omitted.

その後、図6に表したように、第1電極膜110f、第1記憶部膜130f及び犠牲層181(及び第1キャップ層)の上に、第2電極140となる第2電極膜140fを形成する。
この工程が、図1に例示したステップS140に相当する。
After that, as illustrated in FIG. 6, the second electrode film 140 f to be the second electrode 140 is formed on the first electrode film 110 f, the first memory portion film 130 f, and the sacrificial layer 181 (and the first cap layer). To do.
This process corresponds to step S140 illustrated in FIG.

そして、図7に表したように、フォトリソグラフィによって第2電極140の形状に加工されたマスク層150を形成する。
この工程が、図1に例示したステップS150に相当する。
Then, as shown in FIG. 7, a mask layer 150 processed into the shape of the second electrode 140 is formed by photolithography.
This process corresponds to step S150 illustrated in FIG.

このマスク層150は、犠牲層181よりもエッチング速度が遅く、例えば、犠牲層181としてノボラック樹脂が使用された場合には、マスク層150には、酸化シリコンが用いられる。   The mask layer 150 has an etching rate slower than that of the sacrificial layer 181. For example, when a novolac resin is used as the sacrificial layer 181, silicon oxide is used for the mask layer 150.

そして、マスク層150をマスクとして、第2電極膜140fを第2方向に延在する帯状に加工する。この加工には、例えばRIEが用いられる。
この工程が、図1に例示したステップS160に相当する。
Then, using the mask layer 150 as a mask, the second electrode film 140f is processed into a strip shape extending in the second direction. For this processing, for example, RIE is used.
This process corresponds to step S160 illustrated in FIG.

その後、マスク層150をマスクとして、酸化シリコンからなる第1キャップ層182をドライエッチングまたは希フッ酸処理により除去する。
なお、既に説明したように、第1キャップ層182は必要に応じて設けられるものであり、第1キャップ層182を形成しない場合には、この工程は省略される。また、第1キャップ層182が薄い場合には、第1キャップ層182を除去する工程を特に設けず、後述する工程において、他の加工の際に第1キャップ層182を除去しても良い。
Thereafter, using the mask layer 150 as a mask, the first cap layer 182 made of silicon oxide is removed by dry etching or dilute hydrofluoric acid treatment.
As already described, the first cap layer 182 is provided as necessary, and this step is omitted when the first cap layer 182 is not formed. In addition, when the first cap layer 182 is thin, the step of removing the first cap layer 182 is not particularly provided, and the first cap layer 182 may be removed during other processing in a step described later.

そして、図8に表したように、マスク層150をマスクとして、第1記憶部膜130fの犠牲層181から露出した部分を、柱状に加工する。この柱状とは、第1方向(X軸方向)に沿った側壁と、第2方向(Y軸方向)に沿った側壁とを有する形状である。
この工程が、図1に例示したステップS170に相当する。
Then, as illustrated in FIG. 8, using the mask layer 150 as a mask, a portion of the first memory portion film 130 f exposed from the sacrificial layer 181 is processed into a columnar shape. This columnar shape is a shape having a side wall along the first direction (X-axis direction) and a side wall along the second direction (Y-axis direction).
This process corresponds to step S170 illustrated in FIG.

すなわち、既に説明したステップS120において、第1記憶部膜130fが、第1方向(X軸方向)に沿った側壁を有する帯状に加工されているので、ステップS170では、第1記憶部膜130fが、第2方向(Y軸方向)に沿った側壁を有するように加工することで、柱状に加工する。   That is, in step S120 already described, the first memory film 130f is processed into a strip shape having side walls along the first direction (X-axis direction). Therefore, in step S170, the first memory film 130f is By processing so as to have a side wall along the second direction (Y-axis direction), it is processed into a columnar shape.

なお、本具体例では、第1記憶部膜130fの第2方向に沿った側壁もテーパを有する形状となる場合を例示している。   In this specific example, the case where the side wall along the second direction of the first memory portion film 130f also has a tapered shape is illustrated.

この時、図8(c)に例示したように、図2(b)のC−C’線断面においては、第1記憶部膜130fがテーパ形状を有しており、その部分において第1記憶部膜130fは犠牲層181に覆われているので、第1記憶部膜130fが犠牲層181に覆われている部分は、エッチングされずに残る。   At this time, as illustrated in FIG. 8C, in the cross section taken along the line CC ′ of FIG. 2B, the first memory portion film 130f has a tapered shape, and the first memory in the portion is formed. Since the partial film 130f is covered with the sacrificial layer 181, the portion where the first memory film 130f is covered with the sacrificial layer 181 remains without being etched.

そして、図9に表したように、犠牲層181を除去して、犠牲層181に覆われていた第1記憶部膜130fを露出させる。
この工程が、図1に例示したステップS171に相当する。
Then, as illustrated in FIG. 9, the sacrificial layer 181 is removed to expose the first memory portion film 130 f covered with the sacrificial layer 181.
This process corresponds to step S171 illustrated in FIG.

犠牲層181としてノボラック樹脂を用いた場合には、例えば、酸素ガス、または、酸素とアンモニアとの混合ガス、を用いたプラズマを用いて、犠牲層181が除去できる。   When a novolac resin is used as the sacrificial layer 181, the sacrificial layer 181 can be removed using plasma using oxygen gas or a mixed gas of oxygen and ammonia, for example.

この時、犠牲層181として、マスク層150(例えば酸化シリコン)よりもエッチング速度が早い、例えばノボラック樹脂が用いられているので、マスク層150に実質的に損傷を与えることなく、犠牲層181を除去できる。   At this time, as the sacrificial layer 181, for example, a novolac resin having an etching rate faster than that of the mask layer 150 (eg, silicon oxide) is used, so that the sacrificial layer 181 is formed without substantially damaging the mask layer 150. Can be removed.

そして、図10に表したように、露出した第1記憶部膜130fを除去する。
この工程が、図1に例示したステップS172に相当する。
Then, as illustrated in FIG. 10, the exposed first memory portion film 130 f is removed.
This process corresponds to step S172 illustrated in FIG.

そして、この後、例えば、マスク層150を除去し、そして、犠牲層181を、例えば、酸素、アンモニア、水素、水等を含むプラズマによる等方性のエッチングによって除去し、その後、第1電極膜110f、第1記憶部膜130f及び第2電極膜140fどうしの間に、第1層間絶縁膜180となる酸化シリコンを、例えばCVDやSOG(Spin On Glass)等の手法によって埋め込んで、図2及び図3に例示した不揮発性記憶装置10が形成できる。   Then, for example, the mask layer 150 is removed, and the sacrificial layer 181 is removed by isotropic etching with plasma containing, for example, oxygen, ammonia, hydrogen, water, etc., and then the first electrode film 110f, between the first memory portion film 130f and the second electrode film 140f, silicon oxide to be the first interlayer insulating film 180 is embedded by a technique such as CVD or SOG (Spin On Glass), for example. The nonvolatile memory device 10 illustrated in FIG. 3 can be formed.

なお、上記では、ステップS172の後に、犠牲層181を除去し、その後、第1層間絶縁膜180を形成したが、ステップS172の後に犠牲層181を除去せず、犠牲層181を残した状態で、第1層間絶縁膜180を形成しても良い。   In the above description, the sacrificial layer 181 is removed after step S172, and then the first interlayer insulating film 180 is formed. However, the sacrificial layer 181 is not removed after step S172, and the sacrificial layer 181 is left. The first interlayer insulating film 180 may be formed.

(比較例)
図11は、比較例の不揮発性記憶装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図12は、図11に続く工程順模式的断面図である。
図13は、図12に続く工程順模式的断面図である。
なお、図11は、本実施形態に係る図7に対比される図であり、図12は、本実施形態に係る図8に対比される図であり、図13は、本実施形態に係る図9に対比される図である。
(Comparative example)
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view in order of the processes, illustrating the method for manufacturing the nonvolatile memory device according to the comparative example.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view in order of the processes following FIG.
FIG. 13 is a schematic cross-sectional view in order of the processes following FIG.
11 is a diagram compared with FIG. 7 according to the present embodiment, FIG. 12 is a diagram compared with FIG. 8 according to the present embodiment, and FIG. 13 is a diagram according to the present embodiment. FIG.

図11に表したように、比較例の不揮発性記憶装置の製造方法においては、基板105の上に第1電極膜110f及び第1記憶部膜130fを積層し(ステップS110)、第1電極膜110fと第1記憶部膜130fとを第1方向に延在する帯状に加工し(ステップS120)、その後、第1電極膜110f及び第1記憶部膜130fのそれぞれの間に、酸化シリコンからなる層間絶縁膜190を埋め込む。   As shown in FIG. 11, in the method for manufacturing the nonvolatile memory device of the comparative example, the first electrode film 110f and the first memory film 130f are stacked on the substrate 105 (step S110), and the first electrode film is formed. 110f and the first memory portion film 130f are processed into a strip shape extending in the first direction (step S120), and thereafter, silicon oxide is formed between the first electrode film 110f and the first memory portion film 130f. An interlayer insulating film 190 is embedded.

そして、第2電極140となる第2電極膜140fを形成し(ステップS140)、マスク層150を形成し(ステップS150)、このマスク層150をマスクとして第2電極膜140fを第2方向に延在する帯状に加工する(ステップS160)。このマスク層150にも層間絶縁膜190と同じ酸化シリコンが用いられる。   Then, a second electrode film 140f to be the second electrode 140 is formed (step S140), a mask layer 150 is formed (step S150), and the second electrode film 140f is extended in the second direction using the mask layer 150 as a mask. The existing belt is processed (step S160). The same silicon oxide as the interlayer insulating film 190 is also used for the mask layer 150.

すなわち、本実施形態に係る製造方法においては、ステップS130においては、マスク層150(例えば酸化シリコン)よりもエッチング速度が早い犠牲層181(例えばノボラック樹脂)が、第1電極膜110f及び第1記憶部膜130fのそれぞれの間に埋め込まれたが、比較例の製造方法の場合には、マスク層150とエッチング速度が同じ層間絶縁膜190(例えば酸化シリコン)が用いられている。   That is, in the manufacturing method according to the present embodiment, in step S130, the sacrificial layer 181 (for example, novolac resin) whose etching rate is faster than that of the mask layer 150 (for example, silicon oxide) is the first electrode film 110f and the first memory. In the manufacturing method of the comparative example, an interlayer insulating film 190 (for example, silicon oxide) having the same etching rate as that of the mask layer 150 is used.

そして、比較例の場合には、図12に表したように、第1記憶部膜130fの層間絶縁膜190から露出した部分を柱状に加工し(ステップS171)、図13に表したように、層間絶縁膜190を除去しようとした際に、層間絶縁膜190とマスク層150とでエッチングの選択比が取れないため、層間絶縁膜190の除去のためのエッチングによって、マスク層150の膜厚が薄くなる。また、マスク層150の線幅が狭くなる。   In the case of the comparative example, as shown in FIG. 12, the portion exposed from the interlayer insulating film 190 of the first memory portion film 130f is processed into a columnar shape (step S171), and as shown in FIG. When the interlayer insulating film 190 is to be removed, the etching selectivity between the interlayer insulating film 190 and the mask layer 150 cannot be obtained. Therefore, the thickness of the mask layer 150 is reduced by the etching for removing the interlayer insulating film 190. getting thin. Further, the line width of the mask layer 150 is reduced.

すなわち、例えば、ドライエッチングで層間絶縁膜190(シリコン酸化膜)を除去しようとすると、マスク層150(シリコン酸化膜)の膜減り量が著しく、その後のドライエッチングのマスクとしては不十分となる。そして、ドライエッチングで層間絶縁膜190を除去する際に、層間絶縁膜190と第1電極膜110fとの選択比が十分でない場合、第1電極膜110fの配線部分、特に、第1電極膜110fの配線の引き出し部分がエッチングされてしまい、配線抵抗の増大や断線の問題がある。   That is, for example, if the interlayer insulating film 190 (silicon oxide film) is to be removed by dry etching, the amount of film reduction of the mask layer 150 (silicon oxide film) is significant, which is insufficient as a mask for subsequent dry etching. When the interlayer insulating film 190 is removed by dry etching, if the selection ratio between the interlayer insulating film 190 and the first electrode film 110f is not sufficient, the wiring portion of the first electrode film 110f, particularly the first electrode film 110f. As a result, the wiring lead-out portion is etched, and there is a problem of increase in wiring resistance or disconnection.

一方、希フッ酸等の薬液を用いて層間絶縁膜190を除去しようとした場合には、等方的にエッチングされるため、マスク層150の横方向の後退によってマスク寸法が小さくなってしまう。また、配線端部にあるコンタクト用の引き出し線部分の下層のシリコン酸化膜も除去されるため、引き出し線部分の下方に支えとなるものがないため、薬液の乾燥時の表面張力等により倒壊する問題が発生する。   On the other hand, when the interlayer insulating film 190 is removed using a chemical solution such as dilute hydrofluoric acid, the mask dimension is reduced by the receding of the mask layer 150 in the lateral direction because the etching is isotropic. In addition, since the silicon oxide film under the lead line portion for contact at the end of the wiring is also removed, there is no support below the lead line portion, so it collapses due to surface tension when the chemical solution is dried A problem occurs.

このように、比較例の場合には、層間絶縁膜190の除去工程においてマスク層150に損傷を与える。   As described above, in the comparative example, the mask layer 150 is damaged in the step of removing the interlayer insulating film 190.

そして、比較例の場合には、マスク層150の形状をある程度維持しようとすると、層間絶縁膜190の除去が不完全となる。   In the case of the comparative example, if the shape of the mask layer 150 is maintained to some extent, the removal of the interlayer insulating film 190 becomes incomplete.

このため、図13(c)に表したように、残存する層間絶縁膜190に覆われた第1記憶部膜130fが、この後の工程で除去されずに残ってしまい、例えば第2電極140どうしのショートを発生させる原因となる。   For this reason, as shown in FIG. 13C, the first memory portion film 130 f covered with the remaining interlayer insulating film 190 remains without being removed in the subsequent process, for example, the second electrode 140. This causes a short circuit between the two.

これに対し、本実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法においては、エッチング速度が相対的にマスク層150よりも早い材料の犠牲層181を用いることで、犠牲層181の除去の際に、マスク層150に損傷を与えることが抑制され、マスク層150から露出した領域において第1記憶部膜130fを覆っている犠牲層181を実質的に完全に除去できる。これにより、第1記憶部膜130fがテーパ状に加工され、第1記憶部膜130fのテーパ部分が犠牲層181に覆われた構成の場合においても、犠牲層181を完全に除去して、第1記憶部膜130fを露出させ、犠牲層181の影になって残存する第1記憶部膜130fを除去できる。そして、第1電極膜110fの特に配線部分における配線抵抗や断線の問題も回避できる。   On the other hand, in the method for manufacturing the nonvolatile memory device according to this embodiment, the sacrificial layer 181 made of a material whose etching rate is relatively faster than that of the mask layer 150 is used. Damage to the mask layer 150 is suppressed, and the sacrificial layer 181 covering the first memory portion film 130f in the region exposed from the mask layer 150 can be substantially completely removed. As a result, even when the first memory portion film 130f is processed into a tapered shape and the tapered portion of the first memory portion film 130f is covered with the sacrificial layer 181, the sacrificial layer 181 is completely removed, The first memory portion film 130f is exposed, and the first memory portion film 130f remaining in the shadow of the sacrificial layer 181 can be removed. And the problem of wiring resistance and disconnection in the wiring part of the first electrode film 110f can be avoided.

このように、本実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によれば、配線間の記憶部の加工不良を低減した高歩留まりの不揮発性記憶装置の製造方法が提供される。   Thus, according to the method for manufacturing a nonvolatile memory device according to the present embodiment, a method for manufacturing a nonvolatile memory device with a high yield in which processing defects in the memory unit between the wirings are reduced is provided.

なお、上記では、本実施形態の効果の説明を分かりやすくするために、第1記憶部膜130fがテーパ形状を有する場合として説明したが、第1記憶部膜130fの側壁が、X−Y平面に対して実質的に垂直である場合においても、本実施形態に係る製造方法を用いると、加工プロセスのマージンが拡大でき、この場合にも、配線間の記憶部の加工不良を低減し、歩留まりを向上できる。   In the above description, in order to make the explanation of the effect of the present embodiment easier to understand, the case where the first memory portion film 130f has a tapered shape has been described. However, the side wall of the first memory portion film 130f has an XY plane. Even when the manufacturing method according to this embodiment is used, the manufacturing process margin can be expanded even when the manufacturing method according to this embodiment is substantially vertical. Can be improved.

本実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法において、マスク層150と犠牲層181とで、マスク層150の方が犠牲層181よりもエッチング速度が遅ければ良い。   In the method for manufacturing the nonvolatile memory device according to this embodiment, the mask layer 150 and the sacrificial layer 181 need only have an etching rate slower than that of the sacrificial layer 181.

例えば、犠牲層181にノボラック樹脂等のエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の有機膜を用いた場合には、マスク層150には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン及び炭化シリコンよりなる群から選択された少なくともいずれかを用いることができる。   For example, when an organic film such as an epoxy resin such as a novolac resin or an acrylic resin is used for the sacrificial layer 181, the mask layer 150 is selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and silicon carbide. At least one of them can be used.

犠牲層181として塗布型の溶液を用いる場合には、表面張力が小さく濡れ性の高いものを用いることが望ましい。これにより、加工された第1電極膜110f及び第1記憶部膜130fどうしの間に濡れ性良く塗布でき、ボイドなどの発生を抑制できる。   In the case where a coating-type solution is used as the sacrificial layer 181, it is desirable to use a material with low surface tension and high wettability. Thereby, it can apply | coat with wettability between the processed 1st electrode film 110f and the 1st memory | storage part film | membrane 130f, and generation | occurrence | production of a void etc. can be suppressed.

また、例えば、犠牲層181に酸化シリコンを用いた場合には、マスク層150は、例えば、窒化シリコン及び炭化シリコンの少なくともいずれかを用いることができる。   For example, when silicon oxide is used for the sacrificial layer 181, the mask layer 150 can use, for example, at least one of silicon nitride and silicon carbide.

なお、既に説明したように、ステップS130(加工された第1電極膜110f及び第1記憶部膜130fどうしの間への犠牲層181の埋め込み)の後、加工された第1電極膜110f及び第1記憶部膜130fどうしの間に、犠牲層181よりもエッチング速度の遅い第1キャップ層182(例えば酸化シリコンからなる膜)を埋め込むことで、犠牲層181への損傷を抑制することができる。   As already described, after step S130 (embedding of the sacrificial layer 181 between the processed first electrode film 110f and the first memory portion film 130f), the processed first electrode film 110f and the first electrode film 110f are processed. By burying the first cap layer 182 (for example, a film made of silicon oxide) whose etching rate is slower than that of the sacrificial layer 181 between the one memory portion films 130f, damage to the sacrificial layer 181 can be suppressed.

また、ステップS171の犠牲層181の除去工程には、犠牲層181に有機材料を用いた場合には、O、H、HO、NH及びCHよりなる群からなる少なくともいずれかを有するガス含むプラズマを用いた処理を採用することができる。これにより、大きなイオンエネルギーを必要とせず、有機材料からなる犠牲層181をエッチングすることができ、マスク層150の後退量を少なくすることができ、加工プロセスのマージンが拡大できる。 Further, in the step of removing the sacrificial layer 181 in step S171, when an organic material is used for the sacrificial layer 181, at least one of the group consisting of O 2 , H 2 , H 2 O, NH 3 and CH 4 is used. A treatment using a plasma containing a gas having the following can be employed. Accordingly, the sacrificial layer 181 made of an organic material can be etched without requiring large ion energy, the retreat amount of the mask layer 150 can be reduced, and the margin of the processing process can be expanded.

なお、ステップS171における犠牲層181の除去には、例えば、マイクロ波を用いたダウンフロープラズマを用いた等方的なエッチングを用いても良く、また、例えばRIEを用いた異方的なエッチングを用いても良い。   For removal of the sacrificial layer 181 in step S171, for example, isotropic etching using downflow plasma using microwaves may be used, and anisotropic etching using RIE, for example, may be used. It may be used.

この時、犠牲層181を等方的にエッチングすると第2電極140(マスク層150)の下に位置する犠牲層181もエッチングされるが、異方的に犠牲層181をエッチングした場合は、第2電極140(マスク層150)の下に位置する犠牲層181は完全には除去されない。   At this time, if the sacrificial layer 181 is isotropically etched, the sacrificial layer 181 located under the second electrode 140 (mask layer 150) is also etched, but if the sacrificial layer 181 is anisotropically etched, The sacrificial layer 181 located under the two electrodes 140 (mask layer 150) is not completely removed.

また、犠牲層181を除去するプロセスにおいて、酸素を多く含むプラズマを用いた場合、第1電極110や第2電極140がタングステンのように酸化されやすい材料である場合や、第1記憶層132が酸化により特性が変化し易い場合は、第1電極膜110f、第2電極膜140f及び第1記憶部膜130fの側壁に、ALD(Atomic Layer Deposition)法等によって、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の保護膜を形成することで、側壁の酸化及び反応を抑制することができる。   In the process of removing the sacrificial layer 181, when plasma containing a large amount of oxygen is used, the first electrode 110 and the second electrode 140 are easily oxidized materials such as tungsten, or the first memory layer 132 is formed. If the characteristics are likely to change due to oxidation, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or the like is formed on the sidewalls of the first electrode film 110f, the second electrode film 140f, and the first memory portion film 130f by an ALD (Atomic Layer Deposition) method or the like. By forming the protective film, oxidation and reaction of the sidewall can be suppressed.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法は、メモリセルアレイが複数層積層された不揮発性記憶装置に適用される。
(Second Embodiment)
The method for manufacturing a nonvolatile memory device according to the second embodiment of the present invention is applied to a nonvolatile memory device in which a plurality of memory cell arrays are stacked.

図14は、本発明の第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
図15は、本発明の第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される不揮発性記憶装置の構成を例示する模式図である。
すなわち、図15(a)は斜視図であり、図15(b)は平面図である。
図16は、本発明の第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される不揮発性記憶装置の構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、図16(a)は図15(b)のA−A’断面図であり、図16(b)は図15(b)のB−B’断面図であり、図16(c)は図15(b)のC−C’断面図であり、図16(d)は図15(b)のD−D’断面図である。
図17は、本発明の第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図18は、図17に続く工程順模式的断面図である。
図15及び図16に表したように、第2の実施形態に係る製造方法によって製造される不揮発性記憶装置20においては、メモリセルアレイがZ軸方向に複数積層して設けられる。第1メモリセルアレイ101に関しては、第1の実施形態に関して説明したのと同様とすることができるので説明を省略する。
FIG. 14 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the nonvolatile memory device according to the second embodiment of the invention.
FIG. 15 is a schematic view illustrating the configuration of a nonvolatile memory device manufactured by the method for manufacturing a nonvolatile memory device according to the second embodiment of the invention.
15A is a perspective view, and FIG. 15B is a plan view.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a nonvolatile memory device manufactured by the method for manufacturing a nonvolatile memory device according to the second embodiment of the invention.
16A is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 15B, FIG. 16B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 15B, and FIG. It is CC 'sectional drawing of FIG.15 (b), FIG.16 (d) is DD' sectional drawing of FIG.15 (b).
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view in order of the processes, illustrating the method for manufacturing the nonvolatile memory device according to the second embodiment of the invention.
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view in order of the steps, following FIG.
As illustrated in FIGS. 15 and 16, in the nonvolatile memory device 20 manufactured by the manufacturing method according to the second embodiment, a plurality of memory cell arrays are stacked in the Z-axis direction. Since the first memory cell array 101 can be the same as that described in the first embodiment, the description thereof is omitted.

不揮発性記憶装置20においては、第1メモリセルアレイ101の上に、第2メモリセルアレイ201がZ軸方向に積層される。
第2メモリセルアレイ201は、第2電極140と、第3電極240と、第2電極140と第3電極240との間に設けられた第2記憶部230と、を有する。第2メモリセルアレイ201における第2電極140は、第1メモリセルアレイ101における第2電極140と兼用されている。第2電極140は、例えばワード線であり、第3電極240は、例えばビット線である。
In the nonvolatile memory device 20, the second memory cell array 201 is stacked on the first memory cell array 101 in the Z-axis direction.
The second memory cell array 201 includes a second electrode 140, a third electrode 240, and a second storage unit 230 provided between the second electrode 140 and the third electrode 240. The second electrode 140 in the second memory cell array 201 is also used as the second electrode 140 in the first memory cell array 101. The second electrode 140 is, for example, a word line, and the third electrode 240 is, for example, a bit line.

また、第2記憶部230は、第2記憶層232を有する。第2記憶層232は、印加された電界及び通電された電流の少なくともいずれかによって抵抗が変化する層である。   In addition, the second storage unit 230 includes a second storage layer 232. The second memory layer 232 is a layer whose resistance changes according to at least one of an applied electric field and an energized current.

第2記憶部230は、さらに、第2整流素子231を有することができる。本具体例では、第2整流素子231は、第2電極140と第2記憶層232との間に設けられているが、第2整流素子231は、第3電極240と第2記憶層232との間に設けられても良く、積層順は任意である。   The second storage unit 230 can further include a second rectifier element 231. In this specific example, the second rectifying element 231 is provided between the second electrode 140 and the second memory layer 232, but the second rectifying element 231 includes the third electrode 240, the second memory layer 232, and the like. The stacking order is arbitrary.

第2記憶部230、第2記憶層232、第2整流素子231及び第3電極240には、第1記憶部130、第1記憶層132、第1整流素子131及び第1電極110(または第2電極140)に関して説明した構成及び材料を適用することができるので説明を省略する。   The second storage unit 230, the second storage layer 232, the second rectifier element 231, and the third electrode 240 include the first storage unit 130, the first storage layer 132, the first rectifier element 131, and the first electrode 110 (or the first electrode 110). Since the configurations and materials described with respect to the two electrodes 140) can be applied, description thereof will be omitted.

なお、図16(a)〜(d)に表したように、第2電極140と第3電極240との間に形成される第2メモリセル235の周りには、酸化シリコン等からなる第2層間絶縁膜280が埋め込まれている。   16A to 16D, the second memory cell 235 formed between the second electrode 140 and the third electrode 240 is surrounded by a second made of silicon oxide or the like. An interlayer insulating film 280 is embedded.

このような構成を有する不揮発性記憶装置20の製造方法を、図14、図17及び図18を参照しながら説明する。   A method for manufacturing the nonvolatile memory device 20 having such a configuration will be described with reference to FIGS.

まず、図17に表したように、基板105の主面106の上に、第1電極110となる第1電極膜110fと、第1記憶部130となる第1記憶部膜130fと、を積層する(図14に例示したステップS210)。そして、第1電極膜110fと第1記憶部膜130fとを第1方向に延在する帯状に加工する(ステップS220)。なお、この時、第1記憶部膜130fがテーパ状に加工されることがある。   First, as illustrated in FIG. 17, the first electrode film 110 f to be the first electrode 110 and the first memory film 130 f to be the first memory section 130 are stacked on the main surface 106 of the substrate 105. (Step S210 illustrated in FIG. 14). Then, the first electrode film 110f and the first memory portion film 130f are processed into a strip shape extending in the first direction (step S220). At this time, the first memory portion film 130f may be processed into a tapered shape.

そして、加工された第1電極膜110f及び第1記憶部膜130fどうしの間に犠牲層181を埋め込む(ステップS230)。犠牲層181として、例えばノボラック樹脂を用いる。   Then, a sacrificial layer 181 is embedded between the processed first electrode film 110f and the first memory portion film 130f (step S230). For example, a novolac resin is used as the sacrificial layer 181.

そして、第1記憶部膜130f及び犠牲層181の上に、第2電極140となる第2電極膜140fと、第2記憶部230となる第2記憶部膜230fと、を積層する(ステップS240)。第2記憶部膜230fは、例えば、第2整流素子231となる第2整流素子膜231fと、第2記憶層232となる第2記憶層膜232fと、を有する。   Then, the second electrode film 140f to be the second electrode 140 and the second memory film 230f to be the second memory part 230 are stacked on the first memory part film 130f and the sacrificial layer 181 (Step S240). ). The second memory portion film 230f includes, for example, a second rectifying element film 231f that becomes the second rectifying element 231 and a second memory layer film 232f that becomes the second memory layer 232.

そして、第2記憶部膜230fの上に、犠牲層181よりもエッチング速度が遅いマスク層150を形成する(ステップS250)。マスク層150として、例えば酸化シリコンを用いる。   Then, a mask layer 150 having an etching rate slower than that of the sacrificial layer 181 is formed on the second memory portion film 230f (step S250). As the mask layer 150, for example, silicon oxide is used.

そして、マスク層150をマスクとして、第2電極膜140fと第2記憶部膜230fとを第2方向に延在する帯状に加工する(ステップS260)。そして、マスク層150をマスクとして、第1記憶部膜130fの犠牲層181から露出した部分を、第1方向に沿った側壁と第2方向に沿った側壁とを有する柱状に加工する(ステップS270)。   Then, using the mask layer 150 as a mask, the second electrode film 140f and the second memory portion film 230f are processed into a strip shape extending in the second direction (step S260). Then, using the mask layer 150 as a mask, the portion of the first memory portion film 130f exposed from the sacrificial layer 181 is processed into a columnar shape having side walls along the first direction and side walls along the second direction (step S270). ).

この時、図17(c)に例示したように、図15(b)のC−C’線断面においては、第1記憶部膜130fがテーパ形状を有しており、その部分において第1記憶部膜130fは犠牲層181に覆われているので、第1記憶部膜130fが犠牲層181に覆われている部分は、エッチングされずに残る。   At this time, as illustrated in FIG. 17C, in the cross section taken along the line CC ′ of FIG. 15B, the first memory portion film 130 f has a tapered shape, and the first memory in that portion is formed. Since the partial film 130f is covered with the sacrificial layer 181, the portion where the first memory film 130f is covered with the sacrificial layer 181 remains without being etched.

そして、図18に表したように、犠牲層181を除去して、犠牲層181に覆われていた第1記憶部膜130fを露出させる(ステップS271)。
犠牲層181としてノボラック樹脂を用いた場合には、例えば、酸素ガス、または、酸素とアンモニアとの混合ガス、を用いたプラズマを用いて、犠牲層181が除去できる。
Then, as shown in FIG. 18, the sacrificial layer 181 is removed, and the first memory portion film 130f covered with the sacrificial layer 181 is exposed (step S271).
When a novolac resin is used as the sacrificial layer 181, the sacrificial layer 181 can be removed using plasma using oxygen gas or a mixed gas of oxygen and ammonia, for example.

この時、犠牲層181として、マスク層150(例えば酸化シリコン)よりもエッチング速度が早い、例えばノボラック樹脂が設けられているので、マスク層150に実質的に損傷を与えることなく、犠牲層181を除去できる。   At this time, since the sacrificial layer 181 is provided with, for example, a novolac resin having a higher etching rate than the mask layer 150 (eg, silicon oxide), the sacrificial layer 181 is formed without substantially damaging the mask layer 150. Can be removed.

そして、露出した第1記憶部膜130fを除去する(ステップS272)。
そして、この後、例えば、マスク層150を除去し、そして、犠牲層181を、例えば、酸素、アンモニア、水素、水等を含むプラズマによる等方性のエッチングによって除去し、その後、第1電極膜110f、第1記憶部膜130f及び第2電極膜140fどうしの間に、第1層間絶縁膜180となる酸化シリコンを例えばCVDやSOG等の手法によって埋め込む。
これにより、1層目のメモリセルアレイ101が形成できる。
Then, the exposed first memory portion film 130f is removed (step S272).
Then, for example, the mask layer 150 is removed, and the sacrificial layer 181 is removed by isotropic etching with plasma containing, for example, oxygen, ammonia, hydrogen, water, etc., and then the first electrode film 110f, between the first memory portion film 130f and the second electrode film 140f, silicon oxide to be the first interlayer insulating film 180 is buried by a technique such as CVD or SOG.
Thereby, the first-layer memory cell array 101 can be formed.

この時、第1層間絶縁膜180は、例えば、基板105から第2電極140までの深さまで設け、それよりも上側には、例えばノボラック樹脂からなる2層目の犠牲層を形成し、その後、第2記憶部膜230fと2層目の犠牲層との上に、第3電極240となる第3電極膜を形成し、1層目のメモリセルアレイ101と同様にして、第3電極膜を加工し、第2記憶部膜230fを柱状に加工し、その後、第2層間絶縁膜280を埋め込んで、図15及び図16に例示した不揮発性記憶装置20が製造できる。   At this time, the first interlayer insulating film 180 is provided, for example, to a depth from the substrate 105 to the second electrode 140, and a second sacrificial layer made of, for example, a novolac resin is formed on the first interlayer insulating film 180, and then A third electrode film to be the third electrode 240 is formed on the second memory portion film 230f and the second sacrificial layer, and the third electrode film is processed in the same manner as the first memory cell array 101. Then, the non-volatile memory device 20 illustrated in FIGS. 15 and 16 can be manufactured by processing the second memory portion film 230f into a columnar shape and then embedding the second interlayer insulating film 280.

このように、本実施形態に係る製造方法によって、メモリセルアレイが2層積層され、1層目と2層目とで、第2電極140が共有された不揮発性記憶装置20が製造でき、この場合も、配線間の記憶部の加工不良を低減し、歩留まりを向上できる。   As described above, the manufacturing method according to the present embodiment can manufacture the nonvolatile memory device 20 in which two layers of memory cell arrays are stacked and the second electrode 140 is shared between the first layer and the second layer. However, it is possible to reduce processing defects in the memory portion between the wirings and improve the yield.

なお、上記では、メモリセルアレイが2層積層される場合について説明したが、メモリセルアレイが任意の数積層された不揮発性記憶装置に、本実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法は応用できる。   In the above description, the case where two layers of memory cell arrays are stacked has been described. However, the method for manufacturing a nonvolatile memory device according to this embodiment can be applied to a nonvolatile memory device in which an arbitrary number of memory cell arrays are stacked.

図19は、本発明の第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法によって製造される別の不揮発性記憶装置の構成を例示する模式的斜視図である。
図19に表したように、本実施形態に係る製造方法によって製造される別の不揮発性記憶装置21は、メモリセルアレイが4層積層されている。すなわち、不揮発性記憶装置21は、第1〜第4メモリセルアレイ101、201、301及び401を有する。それぞれのメモリセルアレイの構成は、不揮発性記憶装置10及び20と同様である。
FIG. 19 is a schematic perspective view illustrating the configuration of another nonvolatile memory device manufactured by the nonvolatile memory device manufacturing method according to the second embodiment of the invention.
As shown in FIG. 19, another nonvolatile memory device 21 manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment has four memory cell arrays stacked. That is, the nonvolatile memory device 21 includes first to fourth memory cell arrays 101, 201, 301, and 401. The configuration of each memory cell array is the same as that of the nonvolatile memory devices 10 and 20.

すなわち、第3メモリセルアレイ301は、第3電極240と、第4電極340と、第3電極240と第4電極340との間に設けられた第3記憶部330と、を有す。第3記憶部330は、第3記憶層332と第3整流素子層331とを有す。   That is, the third memory cell array 301 includes the third electrode 240, the fourth electrode 340, and the third storage unit 330 provided between the third electrode 240 and the fourth electrode 340. The third storage unit 330 includes a third storage layer 332 and a third rectifying element layer 331.

第4メモリセルアレイ401は、第4電極340と、第5電極440と、第4電極340と第5電極440との間に設けられた第4記憶部430と、を有す。第4記憶部430は、第4記憶層432と第4整流素子層431とを有す。   The fourth memory cell array 401 includes a fourth electrode 340, a fifth electrode 440, and a fourth storage unit 430 provided between the fourth electrode 340 and the fifth electrode 440. The fourth storage unit 430 includes a fourth storage layer 432 and a fourth rectifying element layer 431.

第3電極240は、第2メモリセルアレイ201と第3メモリセルアレイ301とで共有されており、第4電極340は、第3メモリセルアレイ301と第4メモリセルアレイ401とで共有されている。   The third electrode 240 is shared by the second memory cell array 201 and the third memory cell array 301, and the fourth electrode 340 is shared by the third memory cell array 301 and the fourth memory cell array 401.

このように、3層以上のメモリセルアレイを有し、積層された互いのメモリセルアレイ間で電極を共有する不揮発性記憶装置も、第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法を応用することで製造できる。   As described above, the nonvolatile memory device having the memory cell array of three or more layers and sharing the electrodes between the stacked memory cell arrays also applies the manufacturing method of the nonvolatile memory device according to the second embodiment. Can be manufactured.

なお、メモリセルアレイが積層され、積層された互いのメモリセルアレイ間で電極を共有しない不揮発性記憶装置の場合は、第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置の製造方法を応用することで製造できる。   In the case of a nonvolatile memory device in which memory cell arrays are stacked and electrodes are not shared between the stacked memory cell arrays, it can be manufactured by applying the method for manufacturing the nonvolatile memory device according to the first embodiment. .

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、不揮発性記憶装置を構成する基板、電極、記憶部、記憶層、整流素子、層間絶縁膜など各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, a specific configuration of each element such as a substrate, an electrode, a storage unit, a storage layer, a rectifying element, and an interlayer insulating film constituting a nonvolatile memory device can be appropriately selected from a known range by those skilled in the art. Are included in the scope of the present invention as long as they can be carried out in the same manner and the same effects can be obtained.

また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。   Moreover, what combined any two or more elements of each specific example in the technically possible range is also included in the scope of the present invention as long as the gist of the present invention is included.

その他、本発明の実施の形態として上述した不揮発性記憶装置の製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての不揮発性記憶装置の製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。   In addition, based on the method for manufacturing a nonvolatile memory device described above as an embodiment of the present invention, all methods for manufacturing a nonvolatile memory device that can be implemented by a person skilled in the art with appropriate design changes are also included in the gist of the present invention. As long as it is included, it belongs to the scope of the present invention.

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。   In addition, in the category of the idea of the present invention, those skilled in the art can conceive of various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the present invention. .

10、20、21 不揮発性記憶装置
101 第1メモリセルアレイ
105 基板
106 主面
110 第1電極
110f 第1電極膜
130 第1記憶部
130f 第1記憶部膜
131 第1整流素子
131f 第1整流素子膜
132 第1記憶層
132f 第1記憶層膜
135 第1メモリセル
140 第2電極
140f 第2電極膜
150 マスク層
180 第1層間絶縁膜
181 犠牲層
182 第1キャップ層
190 層間絶縁膜
201 第2メモリセルアレイ
230 第2記憶部
230f 第2記憶部膜
231 第2整流素子
231f 第2整流素子膜
232 第2記憶層
232f 第2記憶層膜
235 第2メモリセル
240 第3電極
280 第2層間絶縁膜
301 第3メモリセルアレイ
330 第3記憶部
331 第3整流素子
332 第3記憶層
340 第4電極
401 第4メモリセルアレイ
430 第4記憶部
431 第4整流素子
432 第4記憶層
440 第5電極
10, 20, 21 Nonvolatile memory device 101 First memory cell array 105 Substrate 106 Main surface 110 First electrode 110f First electrode film 130 First memory portion 130f First memory portion film 131 First rectifier element 131f First rectifier element film 132 first memory layer 132f first memory layer film 135 first memory cell 140 second electrode 140f second electrode film 150 mask layer 180 first interlayer insulating film 181 sacrificial layer 182 first cap layer 190 interlayer insulating film 201 second memory Cell array 230 Second memory portion 230f Second memory portion film 231 Second rectifier element 231f Second rectifier element film 232 Second memory layer 232f Second memory layer film 235 Second memory cell 240 Third electrode 280 Second interlayer insulating film 301 Third memory cell array 330 Third storage unit 331 Third rectifying element 332 Third storage Layer 340 Fourth electrode 401 Fourth memory cell array 430 Fourth memory unit 431 Fourth rectifier 432 Fourth memory layer 440 Fifth electrode

Claims (7)

第1方向に延在する複数の第1電極と、前記第1方向に対して非平行な第2方向に延在し、前記第1電極の上に設けられた複数の第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、印加された電界及び通電された電流の少なくともいずれかによって抵抗が変化する第1記憶層を有する第1記憶部と、を有する不揮発性記憶装置の製造方法であって、
基板の主面の上に、第1電極となる第1電極膜と、第1記憶部となる第1記憶部膜と、を積層する工程と、
前記第1電極膜と前記第1記憶部膜とを第1方向に延在する帯状に加工する工程と、
前記加工された前記第1電極膜及び前記第1記憶部膜どうしの間に犠牲層を埋め込む工程と、
前記第1記憶部膜及び前記犠牲層の上に、第2電極となる第2電極膜を形成する工程と、
前記第2電極膜の上に前記犠牲層よりもエッチング速度が遅いマスク層を形成する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記第2電極膜を第2方向に延在する帯状に加工する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記第1記憶部膜の前記犠牲層から露出した部分を除去して、前記第1記憶部膜を前記第1方向に沿った側壁と前記第2方向に沿った側壁とを有する柱状に加工する工程と、
前記犠牲層を除去して、前記犠牲層に覆われていた前記第1記憶部膜を露出させる工程と、
前記露出した前記第1記憶部膜を除去する工程と、
を備えたことを特徴とする不揮発性記憶装置の製造方法。
A plurality of first electrodes extending in a first direction; a plurality of second electrodes extending in a second direction non-parallel to the first direction and provided on the first electrode; A non-volatile memory having a first memory portion, which is provided between the first electrode and the second electrode and has a first memory layer whose resistance is changed by at least one of an applied electric field and an energized current A device manufacturing method comprising:
Laminating a first electrode film to be a first electrode and a first memory part film to be a first memory part on a main surface of the substrate;
Processing the first electrode film and the first memory film into a strip extending in a first direction;
Burying a sacrificial layer between the processed first electrode film and the first memory film;
Forming a second electrode film to be a second electrode on the first memory film and the sacrificial layer;
Forming a mask layer having an etching rate slower than that of the sacrificial layer on the second electrode film;
Using the mask layer as a mask, processing the second electrode film into a strip shape extending in a second direction;
Using the mask layer as a mask, a portion of the first memory portion film exposed from the sacrificial layer is removed, and the first memory portion film is made to have a side wall along the first direction and a side wall along the second direction. A step of processing into a column having
Removing the sacrificial layer to expose the first memory film covered by the sacrificial layer;
Removing the exposed first memory film;
A method for manufacturing a nonvolatile memory device, comprising:
第1方向に延在する複数の第1電極と、前記第1方向に対して非平行な第2方向に延在し、前記第1電極の上に設けられた複数の第2電極と、前記第2方向に対して非平行な第3方向に延在し、前記第2電極の上に設けられた複数の第3電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、印加された電界及び通電された電流の少なくともいずれかによって抵抗が変化する第1記憶層を有する第1記憶部と、前記第2電極と前記第3電極との間に設けられ、印加された電界及び通電された電流の少なくともいずれかによって抵抗が変化する第2記憶層を有する第2記憶部と、を有する不揮発性記憶装置の製造方法であって、
基板の主面の上に、第1電極となる第1電極膜と、第1記憶部となる第1記憶部膜と、を積層する工程と、
前記第1電極膜と前記第1記憶部膜とを第1方向に延在する帯状に加工する工程と、
前記加工された前記第1電極膜及び前記第1記憶部膜どうしの間に犠牲層を埋め込む工程と、
前記第1記憶部膜及び前記犠牲層の上に、第2電極となる第2電極膜と、第2記憶部となる第2記憶部膜と、を積層する工程と、
前記第2記憶部膜の上に、前記犠牲層よりもエッチング速度が遅いマスク層を形成する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記第2電極膜と前記第2記憶部膜とを第2方向に延在する帯状に加工する工程と、
前記マスク層をマスクとして、前記第1記憶部膜の前記犠牲層から露出した部分を除去して、前記第1記憶部膜を前記第1方向に沿った側壁と前記第2方向に沿った側壁とを有する柱状に加工する工程と、
前記犠牲層を除去して、前記犠牲層に覆われていた前記第1記憶部膜を露出させる工程と、
前記露出した前記第1記憶部膜を除去する工程と、
を備えたことを特徴とする不揮発性記憶装置の製造方法。
A plurality of first electrodes extending in a first direction; a plurality of second electrodes extending in a second direction non-parallel to the first direction and provided on the first electrode; Extending in a third direction non-parallel to the second direction, provided between the plurality of third electrodes provided on the second electrode, the first electrode and the second electrode, An electric field provided between the first memory portion having the first memory layer whose resistance changes according to at least one of an applied electric field and an energized current, and the second electrode and the third electrode. And a second memory unit having a second memory layer whose resistance changes according to at least one of the energized currents, and a method for manufacturing a nonvolatile memory device,
Laminating a first electrode film to be a first electrode and a first memory part film to be a first memory part on a main surface of the substrate;
Processing the first electrode film and the first memory film into a strip extending in a first direction;
Burying a sacrificial layer between the processed first electrode film and the first memory film;
Laminating a second electrode film to be a second electrode and a second memory film to be a second memory part on the first memory part film and the sacrificial layer;
Forming a mask layer having a slower etching rate than the sacrificial layer on the second memory film;
Using the mask layer as a mask, processing the second electrode film and the second memory film into a strip extending in a second direction;
Using the mask layer as a mask, a portion of the first memory portion film exposed from the sacrificial layer is removed, and the first memory portion film is made to have a side wall along the first direction and a side wall along the second direction. A step of processing into a column having
Removing the sacrificial layer to expose the first memory film covered by the sacrificial layer;
Removing the exposed first memory film;
A method for manufacturing a nonvolatile memory device, comprising:
前記第1電極膜と前記第1記憶部膜とを第1方向に延在する帯状に加工することで、前記第1記憶部膜の前記第1電極膜の側における前記第1方向に対して垂直な方向の長さは、前記第1電極膜とは反対の側における前記第1方向に対して垂直な方向の長さよりも長くされることを特徴とする請求項1また2に記載の不揮発性記憶装置の製造方法。   By processing the first electrode film and the first memory film into a strip shape extending in the first direction, the first memory film on the side of the first electrode film with respect to the first direction 3. The non-volatile device according to claim 1, wherein a length in a vertical direction is longer than a length in a direction perpendicular to the first direction on a side opposite to the first electrode film. Of manufacturing a volatile memory device. 前記犠牲層は、有機材料であり、前記マスク層は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン及び炭化シリコンよりなる群から選択されたいずれかであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置の製造方法。   The sacrificial layer is an organic material, and the mask layer is any one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and silicon carbide. A method for manufacturing the nonvolatile memory device according to claim 1. 前記犠牲層は、酸化シリコンであり、前記マスク層は、窒化シリコン及び炭化シリコンのいずれかであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置の製造方法。   The method of manufacturing a nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the sacrificial layer is silicon oxide, and the mask layer is one of silicon nitride and silicon carbide. . 前記加工された前記第1電極膜及び前記第1記憶部膜どうしの間への犠牲層の埋め込みの後、前記加工された前記第1電極膜及び前記第1記憶部膜どうしの間に前記犠牲層よりもエッチング速度の遅いキャップ層を埋め込むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置の製造方法。   After the sacrificial layer is embedded between the processed first electrode film and the first memory film, the sacrificial layer is formed between the processed first electrode film and the first memory film. 6. The method for manufacturing a nonvolatile memory device according to claim 1, wherein a cap layer having an etching rate slower than that of the layer is embedded. 前記犠牲層の除去は、O、H、HO、NH及びCHよりなる群からなる少なくともいずれかを有するガス含むプラズマを用いた処理であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置の製造方法。 The removal of the sacrificial layer is a treatment using a plasma containing a gas having at least one of the group consisting of O 2 , H 2 , H 2 O, NH 3 and CH 4 . 6. A method for manufacturing a nonvolatile memory device according to any one of items 6 to 6.
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