存储装置和存储装置制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括多个存储元件的存储装置和该存储装置的制造方法，且具体地，涉及如下的包括多个存储元件的存储装置和该存储装置的制造方法:其中，各所述存储元件包括位于电极与离子源层之间的可变电阻层。
【背景技术】
[0002]一种用于使存储器微型化和大容量化的技术是将存储器扩展成三维结构，且最近已经提出了各种各样的结构或工艺。例如，专利文献I披露了如下的非易失性存储元件:其中，第一电极与第二电极交叉，且数据存储层、金属硅化物层和接合层被设置于各交叉处。
[0003]引用文献列表
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利申请特开JP 2010-10688A(图1)
【发明内容】
[0006]然而，在专利文献I中，数据存储层等等是被设置在位于第一电极与第二电极的交叉处的间隙中。因此，不利的是，在既垂直于第一电极也垂直于第二电极的方向(即如下方向:所述第一电极与所述第二电极在该方向上彼此面对，且所述数据存储层等等在该方向上被夹在这两者之间。以下，称为“第三方向”)上进行微型化是存在困难的。
[0007]鉴于上述问题，所期望的是，提供一种使得能够实现微型化的存储装置和该存储装置的制造方法。
[0008]根据本发明实施例的存储装置包括多个存储元件，各所述存储元件包括电极和存储层，其中所述存储层由多个层构成。所述多个层中的一个层沿第一方向延伸，且被沿所述第一方向布置着的所述多个存储元件共用。所述电极沿不同于所述第一方向的第二方向延伸，且被沿所述第二方向布置着的所述多个存储元件共用。
[0009]在根据本发明实施例的存储装置中，向所述电极施加电压能够使得所述存储层的电学性能(电阻值)改变成低电阻状态(写入状态)或高电阻状态(擦除状态)。
[0010]需要注意的是，写入/擦除操作与减小/增大电阻之间的对应关系是定义上的事情；这里，所述低电阻状态被定义为所述写入状态，而所述高电阻状态被定义为所述擦除状
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[0011]根据本发明实施例的存储装置制造方法是用于制造如下的存储装置的方法:所述存储装置包括多个存储元件，各所述存储元件包括电极和存储层，其中所述存储层由多个层构成。该制造方法包括下列的步骤(A)到(E)。
[0012]步骤(A):在基板上形成所述多个层中的沿第一方向延伸的一个层。
[0013]步骤(B):在所述一个层内的隔离沟中形成隔离绝缘膜。
[0014]步骤(C):在所述隔离绝缘膜中形成沿不同于所述第一方向的第二方向的孔结构，使得所述一个层从所述孔结构的内表面中露出。
[0015]步骤(D):在所述孔结构的所述内表面上形成所述多个层中的至少一个剩余层。
[0016]步骤(E):用所述电极填充所述孔结构。
[0017]根据本发明实施例的存储装置，用于构成所述存储层的所述多个层中的所述一个层是沿所述第一方向延伸且被沿所述第一方向布置着的所述多个存储元件共用的，而所述电极是沿不同于所述第一方向的所述第二方向延伸且被沿所述第二方向布置着的所述多个存储元件共用的。因此，能够实现在既垂直于所述第一方向也垂直于所述第二方向的第三方向上的微型化。
[0018]根据本发明实施例的存储装置制造方法，在所述基板上形成所述多个层中的沿所述第一方向延伸的所述一个层。在所述一个层内的所述隔离沟中形成所述隔离绝缘膜。在所述隔离绝缘膜中，形成沿不同于所述第一方向的所述第二方向的孔结构。在所述孔结构的所述内表面上形成所述多个层中的所述至少一个剩余层。用所述电极填充所述孔结构。因此，能够使上述的本发明实施例的存储装置变得更容易制造。
【附图说明】
[0019]图1是图示了根据本发明第一实施例的存储装置的基本构造的立体图。
[0020]图2是图示了图1中所示的存储装置的总体构造的立体图。
[0021]图3是图示了图2中所示的存储装置的构造的截面图。
[0022]图4是图示了根据参考例的存储装置的基本构造的立体图。
[0023]图5是图示了图4中所示的根据参考例的存储装置的构造的截面图。
[0024]图6是按照步骤的顺序图示了图3中所示的存储装置的制造方法的立体图。
[0025]图7是图示了在图6之后的工艺的立体图。
[0026]图8是图示了在图7之后的工艺的立体图。
[0027]图9是图示了在图8之后的工艺的立体图。
[0028]图10是沿着图9中的线X-X的截面图。
[0029]图11是图示了在图10之后的工艺的截面图。
[0030]图12是图示了在图11之后的工艺的截面图。
[0031]图13是图示了在图12之后的工艺的截面图。
[0032]图14是图示了在图13之后的工艺的立体图。
[0033]图15是沿着图14中的线XV-XV的截面图。
[0034]图16是按照步骤的顺序图示了图5中所示的根据参考例的存储装置的制造方法的截面图。
[0035]图17是图示了在图16之后的工艺的截面图。
[0036]图18是图示了在图17之后的工艺的截面图。
[0037]图19是图示了在图18之后的工艺的截面图。
[0038]图20是图示了在图19之后的工艺的截面图。
[0039]图21是图示了图1中所示的存储装置的写入状态的示例的图。
[0040]图22是图示了在向图1中所示的存储装置施加擦除电压时的示例的图。
[0041]图23是图示了图1中所示的存储装置的擦除状态的示例的图。
[0042]图24是图示了图1中所示的存储装置的写入状态的另一个示例的图。
[0043]图25是图示了在向图1中所示的存储装置施加擦除电压时的另一个示例的图。
[0044]图26是图示了图1中所示的存储装置的擦除状态的另一个示例的图。
[0045]图27是图示了在调查离子源层的厚度对存储器特性的影响的预备实验中所使用的测试设备的构造的截面图。
[0046]图28是图示了预备实验的测量系统的电路图。
[0047]图29是图示了在预备实验中被施加给测试设备的电压波形的图。
[0048]图30是图示了预备实验的结果(离子源层的厚度与设定电阻的变动之间的关系)的图。
[0049]图31是图示了在图18到图20中所示的根据参考例的存储装置的制造方法中要被形成于孔结构内的层构造的平面图。
[0050]图32是图示了图1中所示的根据本实施例的存储装置中的离子源层的厚度与设定电阻的变动之间的关系的图，以便与根据参考例的存储装置中的离子源层的厚度与设定电阻的变动之间的关系相比较。
[0051]图33是图示了在图12到图15中所示的根据本实施例的存储装置的制造方法中要被形成于孔结构内的层构造的平面图。
[0052]图34是按照步骤的顺序图示了根据本发明第二实施例的存储装置的制造方法的立体图。
[0053]图35是图示了在图34之后的工艺的立体图。
[0054]图36是沿着图35中的线XXXV1-XXXVI的截面图。
[0055]图37是图示了在图36之后的工艺的截面图。
[0056]图38是图示了在图37之后的工艺的截面图。
[0057]图39是图示了在图38之后的工艺的截面图。
[0058]图40是图示了在图39之后的工艺的立体图。
[0059]图41是沿着图40中的线XXXX1-XXXXI的截面图。
[0060]图42是图示了在图41之后的工艺的立体图。
[0061]图43是图示了在图42之后的工艺的立体图。
[0062]图44是图示了根据变形例I的存储装置的构造的立体图。
[0063]图45是图示了根据变形例2的存储装置的构造的立体图。
[0064]图46是图示了根据变形例3的存储装置的构造的立体图。
[0065]图47是图示了根据变形例4的存储装置的构造的立体图。
[0066]图48是图示了根据变形例5的存储装置的构造的立体图。
[0067]图49是图示了根据变形例6的存储装置的构造的立体图。
[0068]图50是图示了根据本发明第三实施例的存储装置的基本构造的立体图。
[0069]图51是按照步骤的顺序图示了图50中所示的存储装置的制造方法的截面图。
[0070]图52是图示了在图51之后的工艺的截面图。
[0071]图53是图示了在图52之后的工艺的截面图。
[0072]图54是图示了在图53之后的工艺的截面图。
[0073]图55是图示了在图54之后的工艺的截面图。
[0074]图56是图示了在图55之后的工艺的截面图。
[0075]图57是图示了在图56之后的工艺的截面图。
【具体实施方式】
[0076]以下，将参照附图详细地说明本发明的一些实施例。需要注意的是，说明的顺序如下。
[0077]1.第一实施例(其中离子源层平行于基板而延伸，电极垂直于该基板而延伸，且可变电阻层被设置于该离子源层与该电极之间的示例)
[0078]2.变形例1(其中离子源层和电极在平行于基板的平面内彼此垂直地延伸的示例)
[0079]3.变形例2 (其中可变电阻层被设置于电极的一侧的示例)
[0080]4.变形例3 (其中离子源层垂直于基板而延伸，电极平行于该基板而延伸，且可变电阻层被设置于该电极的一侧的示例)
[0081]5.变形例4(其中离子源层在平行于基板的平面内沿两个不同的方向延伸的示例)
[0082]6.变形例5 (离子源层的一部分被连接的示例)
[0083]7.变形例6(其中让变形例I中的离子源层和电极以不同于直角的角度交叉的方式延伸的示例)
[0084]8.第三实施例(其中背电极层被设置成与离子源层的第二表面接触的示例)
[0085]9.第四实施例(其中可变电阻层具有二极管的功能的示例)
[0086]第一实施例
[0087]图1图示了根据本发明第一实施例的存储装置的基本构造。图2图示了图1中所示的存储装置的总体构造。图3图示了沿着图2中的线II1-1II的截面构造。存储装置I可以是如下的三维存储器阵列:其中，多个电极10与多个离子源层20以立体的格子网阵状的方式交叉，且可变电阻层30被设置于它们的交叉处。可变电阻层30被夹在电极10与离子源层20之间而形成