[发明专利]非易失性存储器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非易失性存储器及其制造方法，尤其涉及一种包含由沟道区域中形成有绝缘分离膜的晶体管所构成的存储单元的非易失性存储器及其制造方法。

背景技术

属于现有技术的韩国公开专利第2001-0056831号涉及一种形成半导体元件的反熔丝的方法，尤其涉及一种利用半导体衬底的直角形状的棱角部分使绝缘膜能够在更低的电压下容易破坏的半导体元件反熔丝的形成方法，根据上述技术的反熔丝形成方法包括如下步骤：在已完成下部工序的半导体衬底基板上形成预定的图案，以形成具有直角形状的棱角的结构；蒸镀栅氧化膜，并在栅氧化膜的上部层叠氮化膜/第一多晶硅膜；形成感光膜图案，以使半导体衬底的直角形状的棱角部分的第一多晶硅膜露出；对所露出的第一多晶硅膜进行干式蚀刻，以使半导体衬底的直角形状的棱角部分的氮化膜率先露出；对氮化膜进行干式蚀刻；蒸镀第二多晶硅膜并形成图案。若根据如上技术所述的半导体元件的反熔丝形成方法，则可以制造既能使用较低电压又能轻易破坏绝缘膜的反熔丝。

而且，属于现有技术的韩国公开专利第1997-0067848号涉及一种半导体存储器元件及其制造方法，该半导体存储器元件由存取字线信息的存取晶体管T、随着存取晶体管T的工作而通过位线将信息进行存储的存储(storage)节点电容器C、向存储节点电容器供应电荷的充电晶体管P所构成，从而能够向存储节点电容器供应持续性的电荷，由此可以提高半导体存储器元件的处理速度。

另外，非易失性半导体存储器为无需供应电源也能将存储于存储单元中的信息继续维持的半导体存储器。

这种非易失性存储装置能够电性编程，与本发明相关的存储装置的数据存储原理为通过将用于编程的高电压施加于作为存储层的绝缘膜或可变电阻之间，从而引起具有电阻产生变化的状态的现象，正是利用这一原理。

可通过包含在存储层中包含绝缘膜或可变电阻类的结构而构成的存储单元而实现这种非易失性存储器。

在所述存储层为绝缘膜的情况下，如果在绝缘膜之间的两电极，即第一电极和第二电极上施加用于编程的高电压而引起击穿(breakdown)，便将产生阻抗路径而使绝缘膜由绝缘状态转为导通状态。因此所述绝缘膜将成为反熔丝。可以定义为，如果所述绝缘膜为导通状态便是已编程的状态而存储数据“0”，而如果是绝缘状态则是未编程的状态而存储数据“1”。与此相反，也可以将导通状态定义为存储数据“1”而绝缘状态定义为存储数据“0”。

在所述存储层为可变电阻的情况下，可变电阻可采用阻变物质或相变物质。

在构成所述存储单元的可变电阻为阻变物质的情况下，如果在可变电阻之间的两电极，即第一电极和第二电极上施加设置电压(set voltage)以上的电压，则所述可变电阻的电阻处于较低状态，而如果施加复位电压(reset voltage)以上的电压，则所述可变电阻的电阻处于较高状态。因此可以定义为，所述可变电阻的电阻较低的状态则存储数据“0”，而电阻较高的状态则存储数据“1”。与此相反，也可以将电阻较低的状态定义为存储数据“1”而电阻较高的状态定义为存储数据“0”。

阻变物质正在利用钙钛矿(perowvskite)、过渡金属氧化物、硫系化合物等多种物质而处于开发之中。

利用阻变物质的存储器为可根据材料分为几个种类。第一，将庞磁电阻材料(Colossal Magnetoresistance-CMR)、Pr_1-XCa_XMnO₃(PCMO)等物质插入电极之间而利用借助电场的电阻变化；第二，将Nb₂O₅、TiO₂、NiO、Al₂O₃等二元氧化物制造为具有非化学计量组成而利用为阻变物质；第三，利用硫系化合物(Chalcogenide)，则无需像相变存储器(PRAM，phase change RAM)通过较高电流引起相变，而是在维持非晶结构的同时利用双向开关(Ovonic switch)的阀值电压变化所引起的电阻差；第四，向SrTiO₃、SrZrO₃等铁电材料中掺入铬(Cr)、铌(Nb)等而改变电阻状态；第五，可编程金属化单元(PMC，Programmable Metallization Cell)，向GeSe之类固体电解质中掺入离子迁移率较高的银(Ag)等，并根据通过电化学反应的介质内的导电性沟道的形成与否而造成两种电阻状态。此外通过实现稳定的两种电阻状态而具备存储特性的物质或工艺方法也逐渐出现。