(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-23
(54)【発明の名称】メモリデバイスのためのバイア形成
(51)【国際特許分類】
H01L 21/8239 20060101AFI20220616BHJP
H01L 45/00 20060101ALI20220616BHJP
H01L 49/00 20060101ALI20220616BHJP
H01L 21/768 20060101ALI20220616BHJP
【FI】
H01L27/105 449
H01L27/105 448
H01L45/00 Z
H01L45/00 A
H01L49/00 Z
H01L21/90 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021552543
(86)(22)【出願日】2020-12-04
(85)【翻訳文提出日】2021-10-25
(86)【国際出願番号】 US2020063415
(87)【国際公開番号】W WO2021126558
(87)【国際公開日】2021-06-24
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】595168543
【氏名又は名称】マイクロン テクノロジー,インク.
(74)【代理人】
【識別番号】100121083
【氏名又は名称】青木 宏義
(74)【代理人】
【識別番号】100138391
【氏名又は名称】天田 昌行
(74)【代理人】
【識別番号】100074099
【氏名又は名称】大菅 義之
(72)【発明者】
【氏名】エコノミー デイビッド ロス
(72)【発明者】
【氏名】ビーマー アンドリュー レスリー
【テーマコード(参考)】
5F033
5F083
【Fターム(参考)】
5F033HH19
5F033HH20
5F033HH21
5F033HH28
5F033HH32
5F033HH34
5F033HH36
5F033JJ19
5F033KK01
5F033MM05
5F033PP06
5F033PP14
5F033PP15
5F033PP20
5F033QQ08
5F033QQ09
5F033QQ48
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5F033XX01
5F083FZ10
5F083JA60
5F083MA06
5F083MA16
5F083PR40
(57)【要約】
メモリデバイス内のバイア形成のための方法、システム、およびデバイスが説明される。メモリアレイのためのメモリセル・スタックが形成され得る。いくつかの実施例では、メモリセル・スタックは記憶素子を備え得る。バイアは、メモリアレイの外側のエリア内にも形成され得、バイアは、バイアを取り囲む材料から突出し得る。次いで材料がメモリセル・スタックの上、さらにはバイアの上に形成され得、バイアの少なくとも一部が露出するまで、前記障壁材料の前記頂面が平坦化され得る。それによって、その後で形成される材料が、バイアの頂部に直接的に接触すると共に、当初に形成された材料の一部がメモリセル・スタックの上にとどまり得る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板の第1のエリアの上に、記憶素子を備えるメモリセル・スタックを形成すること、
前記基板の第2のエリアの上に、誘電体材料を貫いて延びるバイアを形成すること、
前記メモリセル・スタックおよび前記バイアの上に障壁材料を形成すること、
前記障壁材料の頂面を平坦化すること、ならびに
前記障壁材料の上に、メモリアレイのアクセス線のための金属を形成すること
を含む方法。
【請求項2】
前記平坦化に少なくとも部分的に基づいて、前記バイアの上から前記障壁材料を除去すること
をさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記平坦化の後、前記障壁材料が前記メモリセル・スタックの上にとどまる請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記平坦化の後、前記障壁材料が前記バイアの側壁にとどまる請求項2に記載の方法。
【請求項5】
前記平坦化の後、前記障壁材料が前記誘電体材料の上にとどまる請求項2に記載の方法。
【請求項6】
前記障壁材料を形成する前に、前記誘電体材料の頂面および前記バイアの頂面に第1の平坦化プロセスを適用することであって、前記第1の平坦化プロセス後に、前記バイアの前記頂面が前記誘電体材料の前記頂面の上に突出する、適用すること
をさらに含む請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記第1の平坦化プロセスが、前記バイア内に含まれる材料よりも高速に前記誘電体材料を除去する請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記メモリセル・スタックと第2のメモリセル・スタックとの間に絶縁領域を形成することであって、
前記絶縁領域が第2の誘電体材料を含み、
前記メモリセル・スタックが電極を含み、
前記第1の平坦化プロセスが、前記電極の頂面および前記絶縁領域の頂面に適用され、
前記第1の平坦化プロセスが、前記電極内に含まれる材料よりも高速に前記第2の誘電体材料を除去する、
形成することをさらに含む請求項6に記載の方法。
【請求項9】
前記誘電体材料と前記第2の誘電体材料が異なる材料である請求項8に記載の方法。
【請求項10】
前記金属が前記バイアの頂面に接触する請求項1に記載の方法。
【請求項11】
前記平坦化の後、前記障壁材料が波状の下面および平坦な頂面を有する請求項1に記載の方法。
【請求項12】
前記障壁材料の前記頂面を平坦化することが、
前記障壁材料の前記頂面に化学機械平坦化(CMP)プロセスを適用すること
を含む請求項1に記載の方法。
【請求項13】
それぞれの記憶素子をそれぞれ含む複数のメモリセル・スタックと、
前記複数のメモリセル・スタックと、前記誘電体材料を貫いて延びるバイアとの間に配設された誘電体材料と、
前記複数のメモリセル・スタックおよび前記誘電体材料の上に配設された障壁材料と、
前記複数のメモリセル・スタックの上から前記バイアの上まで延びるアクセス線であって、前記障壁材料の頂面および前記バイアの頂面と接触するアクセス線と
を備える装置。
【請求項14】
前記障壁材料が前記バイアの側壁と接触する請求項13に記載の装置。
【請求項15】
前記バイアの前記側壁が、前記誘電体材料の頂面の上に延びる請求項14に記載の装置。
【請求項16】
前記バイアの一部が前記障壁材料によって取り囲まれる請求項13に記載の装置。
【請求項17】
前記障壁材料の前記頂面が平坦であり、前記障壁材料の底面の少なくとも一部が共形かつ波状である請求項13に記載の装置。
【請求項18】
前記複数のメモリセル・スタックのうちのメモリセル・スタックが電極を備え、
前記電極の一部が前記障壁材料の一部の上にある請求項13に記載の装置。
【請求項19】
前記複数のメモリセル・スタックのうちのメモリセル・スタックの間に配設された第2の誘電体材料であって、前記障壁材料が前記第2の誘電体材料と接触する、第2の誘電体材料
をさらに備える請求項13に記載の装置。
【請求項20】
前記それぞれの記憶素子がカルコゲナイド材料を含む請求項13に記載の装置。
【請求項21】
前記障壁材料が窒化物を含む請求項13に記載の装置。
【請求項22】
前記障壁材料がタングステン窒化シリコンを含み、
前記アクセス線がタングステンを含む請求項21に記載の装置。
【請求項23】
それぞれの記憶素子および前記それぞれの記憶素子の上のそれぞれの電極をそれぞれ含む複数のメモリセル・スタックを形成すること、
誘電体材料を形成すること、
前記誘電体材料と接触するバイアを形成することであって、前記誘電体材料が、前記バイアと前記複数のメモリセル・スタックとの間にある、形成すること、
前記複数のメモリセル・スタックおよび前記バイアの上に障壁材料を形成すること、
前記バイアの頂面を露出させるために前記障壁材料の一部を除去すること、ならびに
前記バイアの前記頂面および前記障壁材料と接触する金属を形成すること
を含む方法。
【請求項24】
前記障壁材料の前記一部を除去することが、
前記バイアの前記頂面が露出するまで、前記障壁材料の頂面を研磨すること
を含む請求項23に記載の方法。
【請求項25】
前記障壁材料を形成する前に、前記バイアが前記誘電体材料から突出するまで、前記誘電体材料の頂面を研磨すること
をさらに含む請求項23に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
相互参照
本特許出願は、2018年8月13に出願されたEconomy等による「ACCESS LINE GRAIN MODULATION IN A MEMORY DEVICE」という名称の米国特許出願第16/102,494号の一部継続出願であり、その優先権を主張する、2020年1月17日に出願されたEconomy等による「VIA FORMATION FOR A MEMORY DEVICE」という名称の米国特許出願第16/746,645号の優先権を主張し、それぞれが本出願の譲受人に譲渡され、それぞれが参照によりその全体が本明細書に明白に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
以下は、一般にはクロスポイント・メモリアレイ内のメモリセル・スタックを製造することに関し、より詳細には、メモリデバイス内のアクセス線グレイン変調およびバイア形成のための方法に関する。
【0003】
メモリデバイスは、コンピュータ、ワイヤレス通信デバイス、カメラ、デジタル・ディスプレイなどの様々な電子デバイス内に情報を記憶するために広く使用されている。情報は、メモリデバイスの相異なる状態をプログラムすることによって記憶される。たとえば、2進デバイスは、しばしば論理「1」または論理「0」で示される2つの状態を有する。他のシステムでは、3つ以上の状態が記憶され得る。記憶された情報にアクセスするために、電子デバイスのコンポーネントは、メモリデバイス内の記憶された状態を読み取り、または感知し得る。情報を記憶するために、電子デバイスのコンポーネントは、メモリデバイス内に状態を書き込み、またはプログラムし得る。
【0004】
磁気ハードディスク、ランダム・アクセス・メモリ(RAM)、読取り専用メモリ(ROM)、ダイナミックRAM(DRAM)、シンクロナス・ダイナミックRAM(SDRAM)、強誘電体RAM(FeRAM)、磁気RAM(MRAM)、抵抗変化型RAM(RRAM)、フラッシュメモリ、相変化メモリ(PCM)などを含む様々なタイプのメモリデバイスが存在する。メモリデバイスは揮発性または不揮発性であり得る。不揮発性メモリ、たとえばFeRAMは、外部電源がない場合であっても長期間にわたってその記憶した論理状態を維持し得る。揮発性メモリデバイス、たとえばDRAMは、外部電源によって周期的にリフレッシュされない限り、時間の経過につれてその記憶した状態を失うことがある。様々なタイプのメモリアーキテクチャも存在する。たとえば、PCMメモリセルのアレイが、クロスポイント・メモリアレイを形成するためにクロスポイント・アーキテクチャで構成され得る。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【
図4】本開示の実施形態による製造技法の一例を示す図である。
【
図5】本開示の実施例による、メモリデバイス内のアクセス線グレイン変調をサポートする例示的メモリアレイを示す図である。
【
図6】本開示の実施形態による、メモリデバイス内のアクセス線グレイン変調のための方法を示す図である。
【
図7】本開示の実施形態による、メモリデバイス内のアクセス線グレイン変調のための方法を示す図である。
【
図9】本開示の実施形態による製造技法の一例を示す図である。
【
図10】本開示の実施形態による製造技法の一例を示す図である。
【
図11】本開示の実施形態による製造技法の一例を示す図である。
【
図12】本明細書で開示される実施例による、メモリデバイス内のアクセス線グレイン変調のための方法を示すフローチャートである。
【
図13】本明細書で開示される実施例による、メモリデバイス内のアクセス線グレイン変調のための方法を示すフローチャートである。
【
図14】本明細書で開示される実施例による、メモリデバイス内のアクセス線グレイン変調のための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0006】
あるメモリデバイスは、少なくとも部分的に、様々な材料のスタックを形成することによって形成され得る(たとえば、材料のスタックが形成され得、追加の処理ステップがスタックに適用され得る)。いくつかのケースでは、相異なるスタックの層が順番に形成され得、スタックの形成は、スタックの第1の層の頂部に追加の層を形成することを含み得る。第1の層の頂面の構造(たとえば、頂面のトポグラフィ)により、追加の層は同様の構造(たとえば、トポグラフィ)を有し得る。たとえば、スタックの追加の層が第1の層の非平面(たとえば、波状)頂面と接触して形成される場合、第1の層の非平面または波状パターンが、追加の層に対して上方に伝播し、追加の層でも非平面または波状頂面が引き起こされ得る。
【0007】
波状頂面は、一方または両方の層を含むコンポーネント、ならびに/あるいは追加の層の波状頂面の上または頂部に他の層を含むコンポーネントの挙動に影響を及ぼし得る。たとえば、所与の層内の材料の挙動、またはメモリデバイス全体の挙動(たとえば、メモリデバイスのコンポーネントに関連する抵抗率、電流送達、またはその両方)は、追加の層の波状頂面の存在に依存し(たとえば、存在によって影響を受け)得る。したがって、1つまたは複数の層の起伏を最小限に抑えることにより、いくつかの実施例についてのメモリデバイスの性能が改善され得る。
【0008】
本明細書の教示によれば、メモリセルを製造することは、次の層を形成する前に層を平坦化する(たとえば、研磨あるいは平滑化する)ことを含み得る。たとえば、当初は障壁材料の波状頂面(たとえば、波状の、あるいは厚さまたはトポグラフィが不均一な頂面)が得られる技法を使用して、障壁材料が製造され得る。いくつかのケースでは、障壁材料の上に金属層を形成する前に障壁材料が平坦化され得る。金属層形成前に障壁材料を平坦化することにより、(障壁材料の中間平坦化ステップなしに形成された場合に金属層内に存在し得えた起伏に比べて)得られる金属層の起伏がなくなり、または少なくとも減少する。したがって、金属層は、より予測可能で一様な挙動、あるいはより望ましい挙動を有し得る。
【0009】
たとえば、金属層の粒度が増大し得、その結果、金属層から形成されるアクセス線の抵抗率が減少し、メモリデバイス全体にわたって電流送達が増大する。障壁材料の頂面を平坦化することによって金属層の粒度を増大させることにより、メモリデバイス形成の複雑さも低減され得る(たとえば、アクセス線を形成するために使用される金属量の減少により、各ステップの複雑さも低減され得る)。したがって、本明細書で説明されるこれらおよび他の製造技法は、メモリセルの挙動および性能を改善し、当業者によって理解され得る他の利点を有し得る。
【0010】
いくつかのケースでは、メモリデバイス内にバイアも形成され得る。たとえば、バイアは、導電性材料で形成され得、メモリデバイスのある層のコンポーネント(たとえば、メモリセルのアレイのアクセス線)を、メモリデバイスの上位層または下位層のコンポーネント(たとえば、メモリセルの下に配置され得るアクセス線ドライバ)に結合し得る。いくつかのケースでは、バイアは、バイア・エリア、バイア領域、またはソケット領域と呼ばれることのある基板の第1のエリアの上に形成され得、メモリアレイが、アレイ・エリアまたはアレイ領域と呼ばれることのある、基板の第2のエリアの上に形成され得る。いくつかのケースでは、バイア・エリアとアレイ・エリアは非重複であり得る。
【0011】
いくつかのケースでは、メモリデバイス形成のアスペクト(たとえば、当初は障壁材料の波状頂面が得られるアスペクトなど)により、少なくとも一時的に(たとえば、少なくとも製造のある段階で)バイアを取り囲む1つまたは複数の材料から突出するバイアが生じ得、それによって、バイアの頂面が、少なくとも一時的に1つまたは複数の周囲の材料の頂面の上にあり、バイアの1つまたは複数の側壁が露出する。たとえば、バイアは誘電体材料によって取り囲まれ(たとえば、誘電体材料内に形成され)得、バイアは少なくとも一時的に誘電体材料の頂面の上に突出し得る。
【0012】
前述の障壁材料などの材料が、アレイの1つまたは複数のメモリセルの上にあり、さらには1つまたは複数のバイアの上にあるように付着あるいは形成され得る。材料は、アレイ・エリア内に含まれるときに利点を有し得(たとえば、障壁材料が、改善されたリセット電流特性などのメモリセルについての電流特性に有益な影響を及ぼし得る)、任意の数の理由(たとえば、コスト、複雑さ)で、アレイ・エリアの上にだけ材料を形成することが実際的ではなく、あるいは望ましくないことがある。たとえば、障壁材料は、バイア・エリアとアレイ・エリアを共に含むエリアの上に、潜在的にはダイまたはウェハの表面全体の上に、ブランケット層(シート)として形成され得る。
【0013】
当初はバイアの頂面(たとえば、バイアの突出部分)をカバーするように材料が形成される場合、有益には、追加の層を形成する前に材料を平坦化することにより、バイアの上から材料が除去され、追加の層がバイアと直接的に接触することが可能となり得る。たとえば、障壁材料がバイアの突出部分の上に形成される場合、有益には、障壁材料を平坦化することにより、バイアの少なくとも一部(たとえば、バイアの頂面)が露出し得、それによって、その後に形成されるアクセス線がバイアと直接的に接触し得る。したがって、そのような実施例では、平坦化は、障壁材料がバイアの上、したがってバイアとアクセス線との間にとどまる実施例に比べて、バイアとアクセス線との間の抵抗を低減し得る。さらに、そのような平坦化された材料はアレイ・エリアの上にとどまり得(たとえば、平坦化により、バイアの上面を露出するのに十分な材料の一部が除去されるが、材料の残っているより低い部分、または露出が少ない部分が残され得る)、そのことにより、本明細書で説明されるように、あるいは当業者によって理解され得るように、1つまたは複数の関連する利点がもたらされ得る。
【0014】
上記で導入された本開示の特徴が、
図1~4および8~11の例示的製造技法の文脈で以下でさらに説明される。本開示のこれらおよび他の特徴は、
図5の例示的メモリアレイと、メモリセルおよびデバイスの製造に関する
図6および7および
図12~14のフローチャートとによって図示され、それらを参照しながら説明される。
【0015】
以下の1~5で示される材料またはコンポーネントを形成するために様々な技法が使用され得る。こうした技法には、薄膜成長技法の中でもとりわけ、たとえば、化学気相堆積(CVD)、有機金属気相堆積(MOCVD)、物理気相堆積(PVD)、スパッタ堆積、原子層堆積(ALD)、または分子線エピタキシ(MBE)が含まれ得る。たとえば、化学エッチング(「ウェット・エッチング」とも呼ばれる)、プラズマ・エッチング(「ドライ・エッチング」とも呼ばれる)、または化学機械平坦化(CMP)が含まれ得るいくつかの技法を使用して、材料が除去され得る。
【0016】
図1Aおよび1Bは、製造の様々な段階でメモリセル・スタックを製造する方法を示す中間メモリアレイ構造の概略図である。
【0017】
図1Aを参照すると、いくつかの実施例によれば、中間アレイ構造100-aは、以下でさらに詳述されるように、第1のメモリセル・スタック105-a、第2のメモリセル・スタック105-b、および第3のメモリセル・スタック105-cを最終的に形成するように処理されるセル・スタックのアスペクトを含み得る。いくつかのケースでは、第1のメモリセル・スタック105-a、第2のメモリセル・スタック105-b、および第3のメモリセル・スタック105-cを含む領域が、3つの別個のメモリセル(たとえば、メモリセル・スタック105内の記憶コンポーネント)を含むように最終的に構成され(たとえば、製造され)得る。したがって、第1のメモリセル内に記憶されたデータは、第2および第3のメモリセル内に記憶されたデータとは無関係であり、第2のメモリセル内に記憶されたデータは、第1および第3のメモリセル内に記憶されたデータとは無関係であり、第3のメモリセル内に記憶されたデータは、第1および第2のメモリセル内に記憶されたデータとは無関係である。
【0018】
3つのメモリセル・スタック105-a、105-b、および105-cが示されているが、実際には、任意の数のメモリセル・スタック105が形成され得ることを当業者は理解されよう。いくつかのケースでは、メモリセル・スタック105を製造することは、基板(図示せず)の上に金属層110を形成することを含み得る。金属層110は、1つまたは複数のアクセス線、たとえばメモリセル・スタック105内に含まれるメモリセルのためのワード線またはビット線を形成するために使用され得る。
【0019】
いくつかのケースでは、メモリセル・スタック105を製造することは、金属層110の上に第1の電極材料115を形成することを含み得る。第1の電極材料115は、1つまたは複数の底部電極コンポーネントを形成するように使用され得、たとえば底部電極は、それぞれメモリセル・スタック105-a、105-b、および105-cに対応する。
【0020】
方法は、第1の電極材料115の上にセレクタ材料120を形成することを含み得る。セレクタ材料120は、1つまたは複数の選択コンポーネントを形成するために使用され得、たとえばセレクタ・コンポーネントは、それぞれメモリセル・スタック105-a、105-b、および105-cに対応する。いくつかのケースでは、セレクタ材料120はカルコゲナイド材料を含み得る。
【0021】
方法は、セレクタ材料120の上に第2の電極材料125を形成することを含み得る。第2の電極材料125は、1つまたは複数の中間電極コンポーネントを形成するために使用され得、たとえば中間電極は、それぞれメモリセル・スタック105-a、105-b、および105-cに対応する。
【0022】
方法は、第2の電極材料125の上に記憶材料130を形成することを含み得る。記憶材料130は、1つまたは複数の記憶コンポーネントを形成するために使用され得、たとえば記憶コンポーネントは、それぞれメモリセル・スタック105-a、105-b、および105-cに対応する。いくつかのケースでは、記憶材料130はカルコゲナイド材料を含み得る。記憶材料130は、セレクタ材料120と同一のもの、またはセレクタ材料120とは異なるものであり得る。さらに、中間アレイ構造100-aの実施例は、記憶材料130がセレクタ材料120の上にあるものとして示しているが、いくつかの実施例では、記憶材料130およびセレクタ材料120の位置が交換され得る。さらに、いくつかの実施例では、メモリセル・スタック105および対応するメモリセル・スタックには別々のセレクタ材料120および第2の電極材料125が欠けていることがあり、記憶材料130は自己選択的であり得る。
【0023】
方法は、記憶材料130の上に第3の電極材料135を形成することを含み得る。第3の電極材料135は、1つまたは複数の頂部電極コンポーネントを形成するために使用され得、たとえば頂部電極は、それぞれメモリセル・スタック105-a、105-b、および105-cに対応する。
【0024】
電極材料115、125、および135はそれぞれ炭素を含み得る。いくつかのケースでは、電極材料115、125、および135のうちの1つまたは複数は、2つのサブレイヤ(図示せず)から構成され得、したがってそれから形成された電極は2層電極と呼ばれることがある。このケースでは、少なくとも1つのサブレイヤは炭素を含み得、炭素ベースの材料と呼ばれることがある。電極材料115、125、および135は、たとえば、堆積技法の中でもとりわけ、PVD、CVD、ALDなどの堆積技法によって形成され得る。
【0025】
中間アレイ構造100-aの各層は当初、ウェハなどの基板のダイ全体の表面エリアの上にブランケット層として形成され得る。
【0026】
次に
図1Bの中間アレイ構造100-bを参照すると、分離領域140-aおよび140-bが、メモリセル・スタック105を互いに分離および隔離するように、メモリセル・スタック105-aと105-b、および/または105-bと105-cの間で形成され得る。分離領域140-aおよび140-bは、必要に応じて特徴を画定するためにフォトマスクおよびフォトリソグラフィを使用し得る様々なエッチング技法または他の除去技法を使用して形成され得る。
【0027】
図1Bは、ある平面(たとえば、x-z平面)内の中間アレイ構造100-bの断面図を示し、したがって分離領域140-aおよび140-bを、ある次元(たとえば、x次元)でメモリセル・スタック105-a、105-b、および105-cを分離しているものとして示すが、同様の技法が、メモリセル・スタック105-a、105-b、および105-c、ならびに別の次元(たとえば、y次元)での対応するメモリセル・スタックを分離するように別の平面(たとえば、y-z平面)内で適用され得、それによって、メモリセル・スタック105-a、105-b、および105-cに対応するメモリセル・スタックがそれぞれピラーを備え得ることを当業者は理解されよう。さらに、いくつかのケースでは、
図1Bで別々の分離領域140-aおよび140-bとして現れ得るものは、いくつかの代替では、異なる平面内で結合され得、したがって1つの連続する分離領域140を備え得ることを当業者は理解されよう。
【0028】
図2Aおよび2Bは、メモリセル・スタックを製造する方法を示す追加の中間メモリアレイ構造の概略図である。
【0029】
図2Aの中間アレイ構造200-aを製造することは、誘電体材料205を堆積することを含み得る。たとえば、分離領域140-aおよび140-bが誘電体材料205で充填され得る。したがって、誘電体材料205は別々のメモリセル・スタックの間に堆積し、またははさまれ得る。そのケースでは、誘電体材料205は、1つまたは複数のメモリセル・スタック105を取り囲み得る。
【0030】
図2Bの中間アレイ構造200-bを製造することは、波状表面210を形成することを含み得る。いくつかの実施例では、波状表面210は「ラップ」トポグラフィと呼ばれることがあり、第3の電極材料135および誘電体材料205の上に形成され得る。たとえば、波状表面210は、メモリセル・スタック105-a、105-b、および105-c、ならびに分離領域140-aおよび140-bのすべてではないとしても少なくとも一部にわたって延在し得る。ラップ・トポグラフィは、波状表面210の上の1つまたは複数の層で複製され得、いくつかのケースでは、メモリセル・スタック105の構造的安定性および他のアスペクト・メモリアレイを改善し得る。
【0031】
いくつかのケースでは、波状表面210は、第3の電極材料135の頂面と、誘電体材料205の頂面とを研磨またはエッチングすることによって形成され得る。いくつかの実施例では、第3の電極材料135の頂面と、誘電体材料205の頂面とを研磨またはエッチングすることにより、第3の電極材料135および誘電体材料205が異なる速度で除去され得る。たとえば、誘電体材料205が第3の電極材料135よりも高い(速い)速度で除去され得、その結果、波状表面210が生じ得る。したがって、いくつかの実施例では、第1の速度で第3の電極材料135を除去すること、および/または第1の速度とは異なる第2の速度で誘電体材料205を除去することによって波状表面210が形成され得る。
【0032】
いくつかの実施例では、第3の電極材料135および誘電体材料205の頂面にCMPプロセスを適用することによって波状表面210が形成され得る。いくつかのケースでは、第3の電極材料135の頂面を研磨することは、堆積プロセスに関連する真空シールを破ることを含み得る。このケースでは、真空環境外部の中間アレイ構造200-bを研磨することにより、第3の電極材料135および誘電体材料205の頂部が酸素に露出し得、かつ/または研磨プロセス自体が酸化を導入し得るので、第3の電極材料135が酸化炭素を含むことになり得る。いくつかの他のケースでは、メモリセル・スタックを製造することは、第3の電極材料135および誘電体材料205の研磨を含まないことがあり、第3の電極材料135は酸化炭素を含まないことがある。
【0033】
図3Aおよび3Bは、障壁材料305を有するメモリセル・スタックを製造する方法を示す追加の中間メモリアレイ構造の概略図である。いくつかのケースでは、障壁材料305は、中間アレイ構造300-aの第3の電極材料135および誘電体材料205の上に形成され得る。
【0034】
図3Aの中間アレイ構造300-aは、第3の電極材料135の上面の上、および誘電体材料205の上面の上の障壁材料305の堆積、すなわち
図2Bを参照して説明された波状表面210の上の障壁材料305の堆積を示す。いくつかのケースでは、障壁材料305は、第3の電極材料135および誘電体材料205と直接的に接触し得る。障壁材料305を堆積させるために様々な技法が使用され得る。こうした技法には、限定はしないが、薄膜成長技法の中でもとりわけ、PVD、CVD、MOCVD、スパッタ堆積、ALD、またはMBEが含まれ得る。いくつかのケースでは、障壁材料305は、窒化タングステン(WN)などの窒化金属、ケイ化タングステン(WSix)などのケイ化金属、またはタングステン窒化シリコン(WSiN)などの金属窒化シリコンを含み得る。いくつかの実施例では、障壁材料305は、第3の電極材料135の炭素と、障壁材料305の頂部に堆積した層(たとえば、以下でさらに詳細に論じられるような金属層)との間の熱障壁の一例であり得る。
【0035】
最初に形成されるとき、障壁材料305は波状の頂面310を含み得る。たとえば、障壁材料305は波状表面210の頂部に堆積され得る。いくつかの実施例では、最初に形成されるとき、障壁材料305は、メモリセル・スタック105-a、105-b、および105-c、ならびに分離領域140-aおよび140-bで一様な厚さを含み得、したがって障壁材料305の底部波状表面(たとえば、波状表面210)と同様の波状パターンを有する頂面310を含み得る。
【0036】
明快のため、および図解を簡単にするために図示されていないが、いくつかのケースでは、図示されるアレイ構造は、障壁材料305の下に堆積したライナ材料も含み得ることを理解されよう。たとえば、ライナ材料は、障壁材料305の底面と、第3の電極材料135の頂面および誘電体材料205の頂面との間(たとえば、障壁材料305の底面と波状表面210との間)にはさまれ得る。
【0037】
図3Bの中間アレイ構造300-bに示されるように、いくつかの実施例では、障壁材料305の頂面310は平坦化され、あるいは平滑化され得る。障壁材料305の頂面310を平坦化するために様々な技法が使用され得る。こうした技法には、限定はしないが、化学エッチング、プラズマ・エッチング、または研磨(たとえば、CMP)が含まれ得る。
【0038】
いくつかの実施例では、頂面310を処理することにより、障壁材料305が一様な厚さを有することから、様々な厚さを有することに変更され得る。たとえば、メモリセル・スタック105-a(たとえば、第2の領域または第2のタイプの領域)の上に配設された(たとえば、メモリセル・スタック105-aと重複する)領域内の障壁材料305の厚さ(たとえば、第2の厚さ)は、分離領域140-a(たとえば、第1の領域)の上に配設された(たとえば、分離領域140-aと重複する)領域内の障壁材料305の厚さ(たとえば、第1の厚さ)よりも薄いことがある。いくつかの実施例では、障壁材料305の厚さは、波状表面210に対応する界面が維持される限り、メモリデバイスの性能に影響を及ぼさないことがある。たとえば、
図3Bを参照して論じられるように、厚さの要件または制約がないことにより、平坦化プロセスの柔軟性が可能となり得る。
【0039】
図4は、金属層405を有するメモリセル・スタックを製造する方法を示す追加の中間アレイ構造400の概略図であり得る。いくつかのケースでは、金属層405は、中間アレイ構造400の障壁材料305の上に形成され得る。いくつかのケースでは、金属層405は、障壁材料305の頂面310(本明細書で説明されるように平坦化され、あるいは平滑化されていることがある)と直接的に接触し得る。
【0040】
図4の中間アレイ構造400は、障壁材料305の頂面310上の金属層405の堆積を示す。金属層405を堆積させるために様々な技法が使用され得る。こうした技法には、限定はしないが、薄膜成長技法の中でもとりわけ、PVD、CVD、MOCVD、スパッタ堆積、ALD、またはMBEが含まれ得る。いくつかのケースでは、金属層405はアクセス線(たとえば、ワード線、ビット線など)の一例であり得る。たとえば、金属層405は、タングステン、タンタル、モリブデンなどの耐火金属を含み得る。いくつかのケースでは、障壁材料305(たとえば、WN、WSix、またはWSiNを含む)は、第3の電極材料135(たとえば、炭素を含む)と金属層405(たとえば、タングステン、タンタル、またはモリブデンを含む)との間に堆積するとき、リセット電流の利点または他の利点をもたらし得る。
【0041】
いくつかのケースでは、メモリセル・スタック105-aは中心点410-aを含み得、メモリセル・スタック105-bは中心点410-bを含み得る。中心点410-aおよび中心点410-bは、メモリセル・スタックの中心の一例であり得る。距離415は、中心点410-aと中心点410-bとの間の距離の一例であり得る。たとえば、距離415はセル・ピッチ距離の一例であり得る。
【0042】
いくつかのケースでは、金属層405の平坦化または他の平滑化が行われない場合、金属層405は、距離415に実質的に対応する(たとえば、実質的に等しい)平均粒度を有し得る。たとえば、金属層405の平坦化または他の平滑化がない場合、金属層405の平均粒度は波状表面210のトポグラフィに実質的に対応し得、波状表面210のトポグラフィは距離415に実質的に対応し得る。
【0043】
しかしながら、障壁材料305の頂面310が本明細書で説明されるように平坦化され、あるいは平滑化される場合、金属層405は、距離415よりも大きい(たとえば、距離415の2倍よりも大きい)平均粒度を有し得る。たとえば、障壁材料305の頂面310が本明細書で説明されるように平坦化され、あるいは平滑化される場合、金属層405の粒度は、金属層405内に含まれる金属材料のブランケット膜堆積について観測されるものに近づき、または実質的に等しいものであり得る(たとえば、金属層405がタングステン、タンタル、またはモリブデンを含む場合、約250nm、またはいくつかのケースでは最大で300nmまたは350nm)。いくつかのケースでは、金属層405内の平均粒度を増大させることにより、メモリデバイス内のアクセス線についての抵抗が減少し、電流送達が増大し、金属層405の厚さを削減するための機会がもたらされ得る。いくつかのケースでは、障壁材料305の頂面310を平坦化することにより、(たとえば、減少した金属量を使用して金属層405が形成され得るので)メモリデバイスのエッチング複雑さが低減され、メモリデバイスの構造的歩留まりが向上し得る。
【0044】
明快のため、および図解を簡単にするために図示されていないが、図示されるアレイ構造が他の層の上または下に(たとえば、基板の上に)形成され得、他の層にはとりわけ、様々な周辺回路および支援回路が含まれ得ることを理解されよう。たとえば、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)トランジスタが、列および行ドライバ回路およびセンス増幅器回路、ならびに前述の列および行を通じてそのような回路をメモリアレイに接続するソケットおよび配線内に組み込まれ得る。さらに、他の層は、1つまたは複数のメモリアレイ、またはアレイの「デック」を含み得、
図1~4の実施例に示される構造は、メモリアレイの1つのデックに対応し得、メモリアレイの任意の数の追加のデックの上または下にあり得る。
【0045】
明快のため、および図解を簡単にするために図示されていないが、図示されるアレイ構造は誘電体材料205に隣接して(たとえば、誘電体材料205と接触して)堆積された共形ライナも含み得ることを理解されよう。たとえば、共形ライナは、誘電体材料205の側面と、メモリセル・スタックの側面との間にはさまれ得る。
【0046】
x-z平面内の処理のみが
図1~4を参照して図示され、説明されるが、同様の処理が(たとえば、y-z平面内の断面図によって示されることになるような)別の方向の同様のプロセスを続行し得ることを当業者は理解されよう。たとえば、メモリアレイ形成は、直交する(たとえば、y)方向のスタック画定を続行し、金属層405からのアクセス線を形成し、各メモリセル・スタック105についてのピラーを作成し、それによって電極、セレクタ・コンポーネント、および記憶コンポーネントを隣接するメモリセル・スタック105から互いに分離(絶縁)し得る。さらに、
図1~4を参照して説明されるような処理ステップが反復され、メモリデバイスの任意の数のレベルが形成され得る。
【0047】
図5は、本開示の様々な実施例による、メモリデバイス内のアクセス線グレイン変調をサポートする例示的メモリアレイ500を示す。メモリアレイ500は電子メモリ装置とも呼ばれることがある。メモリアレイ500は、相異なる状態を記憶するようにプログラム可能なメモリセル・スタック505を含む。各メモリセル・スタック505は1つまたは複数のメモリセルを含み得る。いくつかのケースでは、メモリセル・スタック505は、論理「0」および論理「1」と示される2つの状態の一方を記憶するようにプログラム可能であり得る。いくつかのケースでは、メモリセル・スタック505は、3つ以上の論理状態のうちの1つを記憶するように構成され得る。メモリセル・スタック505は、
図1~4を参照して説明されるメモリセル・スタック105の例であり得る。
【0048】
メモリアレイ500は3次元(3D)メモリアレイであり得、2次元(2D)メモリアレイが互いの頂部に形成される。これにより、2Dアレイに比べて、単一のダイまたは基板上に形成され得るメモリセル数が増加し得、それにより、製造コストが削減され、またはメモリアレイの性能が向上し、あるいはその両方であり得る。
図5に示される実施例によれば、メモリアレイ500は、2つのレベルのメモリセル・スタック505を含み、したがって3次元メモリアレイと見なされ得る。しかしながら、レベル数は2に限定されない。メモリセル・スタック505が各レベルにわたって互いに実質的に位置合せされ得るように、各レベルが位置合せまたは配置され得る。
【0049】
メモリセル・スタック505の各行が、アクセス線510およびアクセス線515に接続される。アクセス線510およびアクセス線515は、
図1~4を参照して説明されるように、対応する金属層110または金属層405の例であり得るか、または対応する金属層110または金属層405から形成され得る。アクセス線510およびアクセス線515は、それぞれワード線510およびビット線515とも呼ばれることがある。ビット線515はディジット線515とも呼ばれることがある。ワード線およびビット線、またはその類似への参照は、理解または動作を失うことなく相互交換可能である。
【0050】
ワード線510およびビット線515は、アレイを作成するために互いに実質的に垂直であり得る。2つのメモリセル・スタック505が、ディジット線515などの共通導電線を共有し得る。すなわち、ディジット線515は、上側メモリセル・スタック505の底部電極、および下側メモリセル・スタック505の頂部電極と電子的に通信中であり得る。したがって、いくつかのケースでは、単一のアクセス線510、515が、1つまたは複数のメモリセル・スタック505の第1のグループ(たとえば、アクセス線510、515の下の1つまたは複数のメモリセル・スタック505のグループ)についてのワード線510として機能し得、1つまたは複数のメモリセル・スタック505の第2のグループ(たとえば、アクセス線510、515の上の1つまたは複数のメモリセル・スタック505のグループ)についてのビット線515として機能し得る。他の構成が可能であり得、たとえば、メモリセル・スタック505は、メモリ記憶素子との非対称電極界面を含み得る。いくつかの実施例では、
図1~4を参照することを含めて、本明細書で説明されるように、メモリセル・スタック505内の障壁材料の頂面を平坦化することによって、アクセス線510および515の粒度が向上し得る。
【0051】
一般には、ワード線510やディジット線515などの2つの導電線の交点に1つのメモリセル・スタック505が配置され得る。この交点は、メモリセルのアドレスと呼ばれることがある。目標メモリセル・スタック505は、通電したワード線510とディジット線515の交点に配置されたメモリセル・スタック505であり得、すなわち、ワード線510およびディジット線515は、その交点のメモリセル・スタック505内に含まれるメモリセルを読み取り、またはメモリセルに書き込むために通電され得る。同一のワード線510またはディジット線515と電子的に通信中の(たとえば、同一のワード線510またはディジット線515に接続された)他のメモリセル・スタック505は、非目標メモリセル・スタック505と呼ばれることがある。
【0052】
上記で論じられたように、電極(たとえば、第3の電極材料135および第1の電極材料115)が、それぞれメモリセル・スタック505およびワード線510またはディジット線515に結合され得る。電極という用語は電気的導体を指すことがあり、いくつかのケースでは、メモリセル・スタック505に対する電気的接点として利用され得る。電極は、メモリアレイ500の素子またはコンポーネントの間の導電経路を与えるトレース、ワイヤ、導電線、導電層などを含み得る。
【0053】
ワード線510およびディジット線515を活動化または選択することにより、読取りや書込みなどの操作がメモリセル・スタック505に対して実施され得、活動化または選択することは、それぞれの線に電圧または電流を印加することを含み得る。ワード線510およびビット線515は、金属(たとえば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、金(Au)、タングステン(W)、チタン(Ti)など)、金属合金、炭素、導電性ドープ半導体、または他の導電性材料、合金、もしくは化合物などの導電性材料から作成され得る。
【0054】
メモリセル・スタック505にアクセスすることは、行デコーダ520および列デコーダ530を通じて制御され得る。たとえば、行デコーダ520は、メモリ・コントローラ540から行アドレスを受け取り、受け取った行アドレスに基づいて適切なワード線510を活動化し得る。同様に、列デコーダ530は、メモリ・コントローラ540から列アドレスを受け取り、適切なディジット線515を活動化し得る。したがって、ワード線510およびディジット線515を活動化することにより、メモリセル・スタック505がアクセスされ得る。
【0055】
アクセス時に、センス・コンポーネント525によってメモリセル・スタック505が読み取られ、または感知され得る。たとえば、センス・コンポーネント525は、メモリセル・スタック505にアクセスすることによって生成された信号に基づいて、メモリセル・スタック505の記憶された論理状態を判定するように構成され得る。信号は電圧または電流を含み得、センス・コンポーネント525は、電圧センス増幅器、電流センス増幅器、またはその両方を含み得る。たとえば、電圧が(対応するワード線510およびディジット線515を使用して)メモリセル・スタック505に印加され得、得られる電流の大きさは、メモリセル・スタック505の電気抵抗に依存し得、メモリセル・スタック505の電気抵抗は、メモリセル・スタック505によって記憶された論理状態を反映し得る。同様に、電流がメモリセル・スタック505に印加され得、電流を生み出すための電圧の大きさは、メモリセル・スタック505の電気抵抗に依存し、メモリセル・スタック505の電気抵抗は、メモリセル・スタック505によって記憶された論理状態を反映し得る。センス・コンポーネント525は、信号を検出および増幅するために様々なトランジスタまたは増幅器を含み得、信号を検出および増幅することはラッチングと呼ばれることがある。次いで、メモリセル・スタック505の検出された論理状態が出力535として出力され得る。いくつかのケースでは、センス・コンポーネント525は、列デコーダ530または行デコーダ520の一部であり得る。あるいは、センス・コンポーネント525は、列デコーダ530または行デコーダ520に接続され、またはそれと電子的に通信中であり得る。
【0056】
メモリ・コントローラ540は、様々なコンポーネント、たとえば行デコーダ520、列デコーダ530、およびセンス・コンポーネント525を通じて、メモリセル・スタック505の動作(読取り、書込み、再書込み、リフレッシュ、放電など)を制御し得る。いくつかのケースでは、行デコーダ520、列デコーダ530、およびセンス・コンポーネント525のうちの1つまたは複数が、メモリ・コントローラ540と共に配置され得る。メモリ・コントローラ540は、所望のワード線510およびディジット線515を活動化するために、行および列アドレス信号を生成し得る。メモリ・コントローラ540はまた、メモリアレイ500の動作中に使用される様々な電圧または電流を生成および制御し得る。たとえば、メモリ・コントローラ540は、1つまたは複数のメモリセル・スタック505にアクセスした後、ワード線510またはディジット線515に放電電圧を印加し得る。
【0057】
一般には、本明細書で論じられる印加される電圧または電流の振幅、形状、または持続時間は調節または変更され得、メモリアレイ500を操作する際に論じられる様々な操作について異なり得る。さらに、メモリアレイ500内の1つ、複数、またはすべてのメモリセル・スタック505が同時にアクセスされ得、たとえば、すべてのメモリセル・スタック505、またはメモリセル・スタック505のグループが単一の論理状態にセットされるリセット操作中に、メモリアレイ構造100の複数またはすべてのセルが同時にアクセスされ得る。
【0058】
図6は、本開示の実施形態による、メモリデバイス内のアクセス線グレイン変調のための方法600を示すフローチャートを示す。方法600の動作は、本明細書で説明されるような様々な製造技法に従って実施され得る。たとえば、方法600の動作は、
図1~5を参照して論じられるような製造技法によって実施され得る。
【0059】
605で、クロスポイント・メモリアレイ内のメモリセル・スタックが形成され得る。メモリセル・スタックは記憶素子を備え得る。605の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、605の動作の態様は、
図1~5を参照して論じられた製造技法を使用して実施され得る。
【0060】
610で、障壁材料がメモリセル・スタックの上に形成され得る。610の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、610の動作の態様は、
図1~5を参照して論じられた製造技法を使用して実施され得る。
【0061】
615で、障壁材料の頂面が平坦化され得る。615の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、615の動作の態様は、
図1~5を参照して論じられた製造技法を使用して実施され得る。
【0062】
620で、クロスポイント・メモリアレイのアクセス線のための金属層が形成され得る。いくつかのケースでは、平坦化の後、障壁材料の頂面に金属層が形成され得る。いくつかの実施例では、620の動作の態様は、
図1~5を参照して論じられた製造技法を使用して実施され得る。
【0063】
いくつかの実施例では、装置は、汎用または専用ハードウェアを使用して前述の製造の態様を実施し得る。装置は、クロスポイント・メモリアレイ内のメモリセル・スタックを形成するための特徴、手段、または命令を含み得、メモリセル・スタックは記憶素子を備える。装置は、メモリセル・スタックの上に障壁材料を形成するための特徴、手段、または命令をさらに含み得る。装置はまた、障壁材料の頂面を平坦化するための特徴、手段、または命令を含み得る。装置はさらに、障壁材料の頂面上に、クロスポイント・メモリアレイのアクセス線のための金属層を形成するための特徴、手段、または命令を含み得る。
【0064】
前述の方法および装置のいくつかの実施例では、障壁材料の頂面を平坦化することは、障壁材料の頂面にCMPプロセスを適用することを含み得る。方法および装置のいくつかの実施例では、障壁材料を形成することは、PVDプロセス、CVDプロセス、ALDプロセス、またはそれらの任意の組合せを介して障壁材料を堆積させることを含み得る。いくつかのケースでは、メモリセル・スタックを形成することは電極層を形成することを含み得、電極層は炭素を含み得る。いくつかのケースでは、電極層を形成することは、電極層PVDプロセス、CVDプロセス、ALDプロセス、またはそれらの任意の組合せを堆積させることを含み得る。
【0065】
前述の方法および装置のいくつかの実施例は、電極層の少なくとも一部を除去するためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含み得る。前述の方法および装置のいくつかの実施例では、金属層が障壁材料の頂面と接触する。いくつかのケースでは、メモリセル・スタックを形成することは誘電体材料を堆積させることを含み得、誘電体材料は、メモリセル・スタックと第2のメモリセル・スタックとの間にはさまれる。前述の方法および装置のいくつかの実施例は、誘電体材料の一部と、メモリセル・スタックの電極層の一部とを除去するためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含み得る。
【0066】
前述の方法および装置のいくつかの実施例では、電極層の除去は第1の速度で行われ、誘電体材料の除去は、第1の速度とは異なる第2の速度で行われ、誘電体材料の一部と、電極層の一部とを除去することにより、障壁材料の下に波状表面が形成される。前述の方法および装置のいくつかの実施例では、障壁材料はWN、WSix、またはWSiNを含み、アクセス線のための金属層はタングステン、タンタル、またはモリブデンを含む。
【0067】
図7は、本開示の実施形態による、メモリデバイス内のアクセス線グレイン変調のための方法700を示すフローチャートを示す。方法700の動作は、本明細書で説明されるような様々な製造技法に従って実施され得る。たとえば、方法700の動作は、
図1~5を参照して論じられたような製造技法によって実施され得る。
【0068】
705で、メモリセル・スタックが形成され得る。705の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、705の動作の態様は、
図1~5を参照して論じられた製造技法を使用することであり得る。
【0069】
710で、メモリセル・スタックの上に、頂面および底面を有する障壁材料が形成され得る。710の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、710の動作の態様は、
図1~5を参照して論じられた製造技法を使用して実施され得る。
【0070】
715で、障壁材料の頂面を研磨することによって障壁材料の頂面が縮小され得る。715の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、715の動作の態様は、
図1~5を参照して論じられた製造技法を使用して実施され得る。
【0071】
720で、アクセス線のための金属層が、障壁材料の頂面の上に形成され得る。720の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、720の動作の態様は、
図1~5を参照して論じられた製造技法を使用して実施され得る。
【0072】
いくつかの実施例では、装置は、汎用または専用ハードウェアを使用して記載の製造の態様を実施し得る。装置は、メモリセル・スタックを形成するための特徴、手段、または命令を含み得る。装置はさらに、メモリセル・スタックの上に頂面および底面を有する障壁材料を形成するための特徴、手段、または命令を含み得る。装置は、障壁材料の頂面を研磨することによって障壁材料の頂面を縮小するための特徴、手段、または命令をさらに含み得る。装置は、障壁材料の頂面の上にアクセス線のための金属層を形成するための特徴、手段、または命令をさらに含み得る。
【0073】
前述の方法および装置のいくつかの実施例は、メモリセル・スタックの電極層の頂面をエッチングするためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含み得る。前述の方法および装置のいくつかの実施例は、電極層と第2のメモリセル・スタックとの間にはさまれた誘電体材料の頂面をエッチングするためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含み得る。前述の方法および装置のいくつかの実施例は、電極層の頂面をエッチングすること、および誘電体材料の頂面をエッチングすることに少なくとも部分的に基づいて波状表面を形成するためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含み得る。
【0074】
前述の方法および装置のいくつかの実施例は、波状表面の頂部に障壁材料を形成するためのプロセス、特徴、手段、または命令をさらに含み得る。前述の方法および装置のいくつかの実施例では、障壁材料を形成することは、メモリセル・スタックの電極層と障壁材料の底面との間の界面を形成することを含み得、界面は起伏パターンを有する。方法および装置のいくつかの実施例では、障壁材料の頂面を縮小することは、障壁材料の頂面にCMPプロセスを適用することによって、障壁材料を一様な厚さを有することから様々な厚さを有することに変更することを含み得る。
【0075】
前述の方法は可能な実施例を説明すること、ならびに動作およびステップは再配置あるいは修正され得ること、ならびに他の実施例が可能であることに留意されたい。さらに、方法のうちの2つ以上からの実施形態が組み合わされ得る。
【0076】
いくつかのケースでは、本明細書で説明されるような様々な製造技法に従って製造されるデバイス、システム、または装置は、クロスポイント・メモリアレイ内のメモリセル・スタックであって、記憶素子を備えるメモリセル・スタックと、メモリセル・スタックの上に配設された障壁材料であって、平坦化された頂面を有する障壁材料と、平坦化された障壁材料の頂面と接触する、アクセス線のための金属層とを含み得る。
【0077】
前述のデバイス、システム、または装置のいくつかの実施例では、障壁材料は波状底面を有し得る。いくつかのケースでは、障壁材料は、メモリセル・スタックの上の第1の領域で第1の厚さを有し得、障壁材料は、第2の領域で第2の厚さを有し得、第2の領域は、第1の領域と、第2のメモリセル・スタックの上の第3の領域との間にはさまれる。
【0078】
いくつかの実施例では、デバイス、システム、または装置は、メモリセル・スタックを取り囲む誘電体材料をさらに含み得、誘電体材料は、障壁材料と接触する頂面を有し、第2の領域は誘電体材料の上にある。前述のデバイス、システム、または装置のいくつかのケースでは、第2の厚さは第1の厚さ未満であり得る。
【0079】
いくつかの実施例では、障壁材料は、WNなどの窒化金属、WSixなどのケイ化金属、またはWSiNなどの金属窒化シリコンを含み得、金属層は、タングステン、タンタル、モリブデンなどの耐火金属を含み得る。デバイス、システム、または装置はまた、メモリセル・スタック内に電極層を含み得、電極層は障壁材料の底面と接触する頂面を有し、電極層の頂面と障壁材料の底面との間の界面が、変動する距離だけ金属層から分離される。いくつかの他の実施例では、電極層は炭素を含み得る。
【0080】
いくつかの実施例では、メモリセル・スタックの中心が、直に隣接するメモリセル・スタックの中心からセル・ピッチ距離だけ分離され得る。いくつかのケースでは、金属層は、セル・ピッチ距離の2倍よりも大きい平均粒度を有し得る。
【0081】
図8Aおよび8Bは、メモリデバイスのための製造の方法を示す追加の中間メモリアレイ構造の概略図である。
【0082】
図8Aの中間アレイ構造800-aは、
図2Aを参照して本明細書で説明されたような中間アレイ構造200-aのアスペクトを含み得る。中間アレイ構造800-aは、誘電体材料805およびバイア810をさらに含み得る。誘電体材料805は、任意の数のメモリセル・スタック105のそばの(たとえば、隣接する)エリア内に形成され得る。たとえば、誘電体材料805は、基板の第1のエリアの上にあり得るバイア・エリア内に形成され得、メモリセル・スタック105は、基板の第2のエリアの上にあり得るアレイ・エリア内に形成され得る。いくつかのケースでは、基板の第1のエリアと第2のエリアは非重複であり得る。
【0083】
誘電体材料805によって占有されるメモリデバイス内の空間(領域)は、メモリセル・スタック105内に含まれる材料の一部またはすべてなどの、以前に含まれた任意の数の他の材料または構造を有し得る。たとえば、
図1Aを参照して本明細書で説明されたような中間アレイ構造100-aの層は、ブランケット層として形成されていることがあり、あるいは誘電体材料805によって占有される空間を以前に占有していたことがある。いくつかのケースでは、追加のメモリセル・スタック105が、誘電体材料805によって占有される空間内に以前に形成されていたことがある。
【0084】
以前に誘電体材料805によって占有される空間内にあった材料または構造は、エッチング除去されていることがあり、あるいは本明細書で説明される様々な除去技法などの任意の適切な技法を使用して除去されていることがある。いくつかのケースでは、以前に誘電体材料805によって占有される空間内にあった材料または構造は、チョップ・マスクと呼ばれることのあるマスキング・ステップに基づいて除去されていることがあり、マスキング・ステップは、アレイ・エリア(したがってメモリアレイ)と、アレイ・エリアの間、またはアレイ・エリアの外側のバイア・エリアとの境界を画定する働きをし得る。以前に誘電体材料805によって占有される空間内にあった材料または構造は空隙(たとえば、トレンチ)を生み出し得、次いで空隙は誘電体材料805で充填され得る。本明細書で説明される様々な形成技法などの任意の適切な技法を使用して、誘電体材料805が堆積され、あるいは形成されていることがある。いくつかの実施例では、誘電体材料805は、メモリセル・スタック105の間に形成された誘電体材料205と同一の材料であり得る。他の実施例では、誘電体材料805は、メモリセル・スタック105の間に形成された誘電体材料205とは異なる材料であり得る。たとえば、誘電体材料805は酸化物を含み得、誘電体材料205は同一または異なる酸化物を含み得る。
【0085】
バイア810は、誘電体材料805をエッチングして誘電体材料805の一部を除去することによって形成され得る。誘電体材料805の一部は、本明細書で説明される様々な除去技法などの、任意の適切な技法を使用してエッチングされ、あるいは除去され得る。それによって、空間(たとえば、穴、空隙)が誘電体材料805内に形成され得、次いでバイア材料が空間内に堆積され、あるいは形成され、バイア810が形成され得る。したがって、バイア810は誘電体材料805によって取り囲まれ得る。さらに、誘電体材料805は(場合によっては、任意の数の他の材料と共に)バイア810とメモリセル・スタック105との間にあり得る。一例として、バイア材料はタングステン(W)であり得る。空間、したがってバイア810は誘電体材料805を貫いて延びる。いくつかのケースでは、バイア810の頂面は、最初に形成されるとき、誘電体材料805の頂面と同一の(または少なくとも実質的に同一の)高さであり得る。
【0086】
いくつかのケースでは、バイア810は、任意の数の他のバイア(明快のために図示せず)の上に形成され得、他のバイアは、バイア810と位置合せされ(たとえば、同軸であり)得るが、
図8Aに示されるものの下の他の層内に含まれる(たとえば、他の層を貫いて延びる)。したがって、任意の数のバイア810が接続され、メモリデバイス内の任意の数の層を通過する相互接続が集合的に形成され得る。
【0087】
さらに、図示の明快さのために、ただ1つのバイア810が示されているが、任意の数の同様または類似のバイアが誘電体材料805内に同時に形成され得ることを理解されたい。たとえば、バイアのグループがバイア810と同一のバイア領域内の、(たとえば、やはり誘電体材料805内に形成された)メモリデバイスの同一の層またはレベルに配置され得る。さらに、バイア810が誘電体材料805内に形成され、誘電体材料805によって取り囲まれるものとして説明および図示されるが、代替として、バイア810が、複数の材料の集合を含む任意の他のタイプの材料内に形成され、またはそれによって取り囲まれ得ることを理解されたい。
【0088】
次に
図8Bを参照すると、中間アレイ構造800-bを製造することにより、バイア810の一部が周囲の誘電体材料805から突出し得る。いくつかのケースでは、突出部分は、バイア810が誘電体材料805の頂面から突出するまで、中間アレイ構造800-aの頂面(したがって、誘電体材料805の頂面とバイア810の頂面)を研磨またはエッチングする(たとえば、第1の平坦化プロセスを適用する)ことから生じ得る。いくつかの実施例では、バイア810の突出部分は、誘電体材料805およびバイア810の頂面にCMPプロセスを適用することによって形成され得る。
【0089】
たとえば、誘電体材料805の頂面と、バイア810内に含まれる材料の頂面とを研磨またはエッチングすることにより、誘電体材料805と、バイア810内に含まれる材料とが異なる速度で除去され得る。たとえば、誘電体材料805が、バイア810内に含まれる材料よりも高い(速い)速度で除去され得、その結果、バイア810の突出部分が生じ得る。したがって、いくつかの実施例では、第1の速度で誘電体材料805を除去すること、および/または第1の速度とは異なる第2の速度でバイア810内に含まれる材料を除去することによってバイア810の突出部分が形成され得る。そのようなケースでは、(たとえば、誘電体材料805の頂面が、基板の上で比較的大きい量だけ高さが減少し得るので)バイア810(たとえば、突出部分)の頂面の高さが、誘電体材料805の頂面の高さよりも高くなり得る。したがって、いくつかのケースでは、バイア810の1つまたは複数の側壁が露出され、誘電体材料805の頂面の上に延び得る。
【0090】
いくつかの実施例では、
図2Bおよび中間アレイ構造200-bを参照して上記で説明された波状表面210が生じ得る同一のプロセスのうちの1つまたは複数の結果として、バイア810の突出部分が形成され得る。たとえば、波状表面210が生じる同一のCMPプロセスにより、さらにバイア810が周囲の誘電体材料805から突出し得る。
【0091】
図8Bの実施例は、バイア810の上面がメモリセル・スタック105の最上部の上(最上部より高い)ものとして示すが、他の実施例では、バイア810の上面がメモリセル・スタック105の最上部と同一の高さ、または最上部の下にある(最上部より低い)ことを理解されたい。たとえば、いくつかのケースでは、バイア810を含むバイア領域内の誘電体材料805の上面が、分離領域140内の誘電体材料205の上面よりも大きい範囲で(たとえば、
図2Bを参照して説明されたような研磨またはエッチング・プロセスのために)凹み(くぼみ)得、したがって、必ずしも上面バイア810がメモリセル・スタック105の最上部よりも高い高さになくても、バイア810が誘電体材料805から突出し得る。いくつかのケースでは、上面バイア810が分離領域140の最下部よりも低い高さである場合であっても、バイア810は誘電体材料805から突出しうる。
【0092】
図9は、メモリデバイスのための製造の方法を示す追加の中間アレイ構造900の概略図である。いくつかのケースでは、中間アレイ構造900の実施例に示されるように、障壁材料305が、中間アレイ構造900のバイア810の上と、場合によっては、さらに第3の電極材料135、誘電体材料205、および誘電体材料805のうちの一部またはすべての上に形成され得る。したがって、いくつかのケースでは、障壁材料305が、
図2Bおよび8Bを参照して説明された波状表面210の上と、さらに誘電体材料805およびバイア810の上に堆積し得る。障壁材料305は、たとえばブランケット層として堆積し、あるいは形成され得、したがって第3の電極材料135、誘電体材料205、誘電体材料805、およびバイア810の頂面と直接的に接触し得る。
【0093】
障壁材料305を堆積させるために様々な技法が使用され得る。こうした技法には、限定はしないが、薄膜成長技法の中でもとりわけ、PVD、CVD、MOCVD、スパッタ堆積、ALD、またはMBEが含まれ得る。いくつかのケースでは、障壁材料305は窒化物を含み得る。たとえば、障壁材料305は、窒化タングステン(WN)などの窒化金属、ケイ化タングステン(WSix)などのケイ化金属、またはタングステン窒化シリコン(WSiN)などの金属窒化シリコンを含み得る。しかしながら、代替として、障壁材料305は任意の他の適切な障壁材料を含み得ることを理解されたい。いくつかの実施例では、障壁材料305は、第3の電極材料135の炭素と、障壁材料305の頂部に堆積した層(たとえば、以下でさらに詳細に論じられるような金属層)との間の熱障壁の一例であり得る。
【0094】
最初に形成されるとき、障壁材料305は波状の頂面310を含み得る。たとえば、障壁材料305は波状表面210の頂部に堆積され得る。いくつかの実施例では、最初に形成されるとき、障壁材料305は、メモリセル・スタック105-a、105-b、および105-c、分離領域140-aおよび140-b、誘電体材料805、ならびにバイア810の上の一様な厚さを含み得る。したがって、最初に形成されるとき、障壁材料305は、障壁材料305の底部波状表面(たとえば、波状表面210)と同様の波状パターンを含む頂面310を含み得る。追加または代替として、障壁材料305の頂面310は、バイア810の突出部分を含めて、誘電体材料805およびバイア810の頂面のプロファイルと類似のトポグラフィを反映し、あるいは有し得る。たとえば、障壁材料305は、バイア810の頂面とバイアの1つまたは複数(たとえば、すべて)の側壁の両方と接触し、あるいはバイア810の突出部分のすべての表面と接触し得る。
【0095】
アレイ・エリアの上の(たとえば、メモリセル・スタック105および分離領域140の上の)障壁材料305の存在は、本明細書の別の箇所で説明されるように、あるいは当業者なら理解し得るように、1つまたは複数の利点を有し得る。一例として、アレイ・エリアの上の障壁材料305の存在は、リセット電流の利点、または記憶材料130をプログラムすること、あるいはメモリセル・スタック105を含むメモリアレイを操作することに関する他の電気的利点をもたらし得る。別の例として、アレイ・エリアの上の障壁材料305の存在は、下側波状表面210、およびラップ・トポグラフィの使用に関する構造的利点をもたらし得る。しかしながら、バイア810の上の(たとえば、バイア領域の上の)障壁材料305の存在は、バイア810と、バイア810と直接的または間接的に結合されるように意図される、その後にバイア810の上に形成される任意の構造(たとえば、その後に形成されるアクセス線またはメモリデバイスの上位層の他のバイア810)との間の抵抗の増大などの1つまたは複数の欠点を有し得る。
【0096】
図10は、メモリデバイスのための製造の方法を示す追加の中間アレイ構造1000の概略図である。中間アレイ構造1000で示されるように、いくつかの実施例では、障壁材料305が形成された後、障壁材料305の頂面310が平坦化され、あるいは平滑化され得る。障壁材料305の頂面310を平滑するために様々な技法が使用され得る。こうした技法には、限定はしないがCMPが含まれ得る。いくつかの実施例では、障壁材料305の頂面310は、
図3Bおよび中間アレイ構造300-bを参照して上記で説明された同一のプロセスのうちの1つまたは複数を使用して平坦化され得る。たとえば、メモリセル・スタック105および誘電体材料205の上(たとえば、アレイ・エリアの上)、ならびにバイア810および誘電体材料805の上(たとえば、バイア・エリアの上)の障壁材料305の表面310を平坦化し、あるいは平滑化するために同一のCMPプロセスが使用され得る。
【0097】
いくつかのケースでは、突出バイア810の少なくとも頂面が露出するまで、障壁材料の頂面305が研磨され、あるいは処理され(たとえば、除去され)得る。障壁材料305は、平坦化プロセス後にメモリセル・スタック105および分離領域140の上(たとえば、アレイ・エリアの上)にとどまり、いくつかのケースでは、誘電体材料805の上にもとどまり得る。たとえば、(たとえば、
図9を参照して説明されたように)最初に形成されるときの障壁材料305の厚さは、バイア810が誘電体材料805から突出する量よりも大きい(たとえば、バイア810の突出部分の1つまたは複数の側壁の高さよりも大きい)ので、障壁材料305は、平坦化プロセス後に中間アレイ構造1000-bの他のアスペクトの上にとどまり得る。
【0098】
図10の実施例は、バイア810の上面がメモリセル・スタック105の最上部よりも上にあるもの(より高い)として示すが、たとえば
図8を参照して上記で説明されたように、他の実施例では、バイア810の上面がメモリセル・スタック105の最上部より下(より低い)、さらには分離領域140の最下部より下の高さであることを理解されたい。少なくともいくつかのそのような実施例では、障壁材料305の研磨(平滑化)後の上面310は、大域的にアレイ・エリアの上、およびバイア・エリアの上と同一の高さではないことがある。
【0099】
いくつかのケースでは、平坦化の後、障壁材料305は、バイア810の1つまたは複数の側壁の少なくとも一部と接触したままであり得る。たとえば、バイア810の突出部分の側壁が、障壁材料305と接触したままであり得る。障壁材料305はまた、誘電体材料805の上にとどまり得る。そのようなケースでは、バイア810の一部が、障壁材料によって少なくとも部分的に取り囲まれることになり得る。
図10の実施例は、バイア810の頂面が障壁材料の頂面305と同じレベルであるものとして示すが、いくつかのケースでは、
図8Bを参照してバイア810が誘電体材料805から突出することになることに関して説明されたのと類似の機構を通じて、バイア810は障壁材料の頂面305から突出することになり得ることを理解されたい。
【0100】
障壁材料305の上面310の起伏を除去する(または少なくとも低減する)ことは、その後に障壁材料の上に形成される層の起伏をなくし(または少なくとも削減し)、それによって、その後に形成されるアクセス線の粒度の増大を促進することなど、本明細書の別の箇所で説明されたように、あるいは当業者なら理解し得るように、1つまたは複数の利点を有し得る。さらに、バイア810の上から障壁材料305を除去することにより、当初はバイア810をカバーしないように障壁材料305を形成することに関連付けられ得る追加のコスト、複雑さ、または他の欠点を回避しながら、バイア810と、バイア810と直接的または間接的に結合される、その後にバイア810の上に形成される任意の構造(たとえば、その後に形成されるアクセス線または他のバイア810)との間の抵抗が減少し得る。
【0101】
明快のため、および図解を簡単にするために図示されていないが、いくつかのケースでは、図示されるアレイ構造は、障壁材料305の下に(たとえば、ブランケット層として)形成されるライナまたは他の追加の材料も含み得ることを理解されよう。たとえば、障壁材料305の底面と、第3の電極材料135の頂面および誘電体材料205の頂面との間に(たとえば、障壁材料305の底面と波状表面210との間に)ライナ材料が挿入され得る。いくつかの実施例では、最初に形成されるとき、障壁材料305の底面と、バイア810の頂面ならびに誘電体材料805の頂面との間にライナ材料が挿入され得る。バイアの頂面の上から障壁材料305を除去することについて説明されたのと同様の処理動作を使用して、ライナ材料がバイア810の頂面から除去され得る。
【0102】
図11は、メモリデバイスのための製造の方法を示す追加の中間アレイ構造1100の概略図である。いくつかのケースでは、障壁材料305の上に金属層405が形成され得る。たとえば、金属層405は、障壁材料305の頂面310(本明細書で説明されたように平坦化され、あるいは平滑化されていることがある)と直接的に接触し得る。いくつかの実施例では、金属層405はバイア810と直接的に接触し得る。たとえば、金属層405は、メモリセル・スタックの上からバイアの上まで延在し得る(たとえば、金属層405はブランケット層として堆積し、あるいは形成され得る)。
【0103】
いくつかのそのようなケースでは、以前にバイア810の頂面から障壁材料305を除去したために、金属層405はバイア810の頂面と接触し得る。金属層405とバイア810との間の直接的接触により、接触抵抗の減少が支援され得、それによってメモリデバイス全体の性能が改善される。たとえば、その後で金属層405からアクセス線(たとえば、メモリセル・スタック105-a、105-b、および105-cに対応するメモリセルについてのビット線またはワード線)が形成され得、アクセス線はバイア810と直接的に接触し得、それによって、アクセス線とバイア810との間、したがってアクセス線と、バイア810に結合され得る任意の他の構造(たとえば、アクセス線のためのドライバ)との抵抗が減少する。したがって、本明細書で説明されるこれらおよび他の製造技法は、当業者なら理解し得る他の利点と共に、メモリセルの挙動および性能を改善する。
【0104】
金属層405を形成するために様々な技法が使用され得る。こうした技法には、限定はしないが、薄膜成長技法の中でもとりわけ、PVD、CVD、MOCVD、スパッタ堆積、ALD、またはMBEが含まれ得る。いくつかのケースでは、金属層405は、タングステン、タンタル、モリブデンなどの耐火金属を含み得る。いくつかのケースでは、障壁材料305(たとえば、WN、WSix、またはWSiNを含む)は、第3の電極材料135(たとえば、炭素を含む)と金属層405(たとえば、タングステン、タンタル、またはモリブデンを含む)との間に堆積するとき、リセット電流の利点または他の利点をもたらし得る。
【0105】
明快のため、および図解を簡単にするために図示されていないが、図示されるアレイ構造が他の層の上または下に(たとえば、基板の上に)形成され得、他の層にはとりわけ、様々な周辺回路および支援回路が含まれ得ること、ならびにバイア810が、金属層405またはその中に形成された構造を上位層または下位層の構造に結合し得ることを理解されよう。たとえば、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)トランジスタが、列および行ドライバ回路およびセンス増幅器回路内に組み込まれ得、バイア810は、金属層405内に形成されたアクセス線を対応するドライバに結合し得る。さらに、他の層は、1つまたは複数のメモリアレイ、またはアレイの「デック」を含み得、
図8~11の実施例に示される構造は、メモリアレイの1つのデックに対応し得、メモリアレイの任意の数の追加のデックの上または下にあり得る。
【0106】
図12は、本開示の態様による、メモリデバイスのための製造の方法1200を示すフローチャートを示す。方法1200の動作は、本明細書で説明されるようなメモリデバイスまたはそのコンポーネントを形成するために使用され得る。たとえば、方法1200の動作は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法によって実施され得る。
【0107】
1205で、基板の第1のエリアの上に、記憶素子を含むメモリセル・スタックが形成され得る。1205の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1205の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0108】
1210で、基板の第2のエリアの上に、誘電体材料を貫いて延びるバイアが形成され得る。1210の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1210の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0109】
1215で、メモリセル・スタックおよびバイアの上に障壁材料が形成され得る。1215の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1215の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0110】
1220で、障壁材料の頂面が平坦化され得る。1220の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1220の動作の態様は、
図1~6を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0111】
1225で、障壁材料の上に、メモリアレイのアクセス線のための金属が形成され得る。1225の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1225の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0112】
いくつかの実施例では、本明細書で説明されるような装置は、方法1200などの方法を実施し得る。装置は、基板の第1のエリアの上に、記憶素子を含むメモリセル・スタックを形成し、基板の第2のエリアの上に、誘電体材料を貫いて延びるバイアを形成し、メモリセル・スタックおよびバイアの上に障壁材料を形成し、障壁材料の頂面を平坦化し、障壁材料の上に、メモリアレイのアクセス線のための金属を形成するための特徴、手段、または命令(たとえば、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体)を含み得る。
【0113】
方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例は、平坦化に少なくとも部分的に基づいて、バイアの上から障壁材料を除去するための動作、特徴、手段、または命令をさらに含み得る。方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、平坦化の後、障壁材料はメモリセル・スタックの上にとどまり得る。方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、平坦化の後、障壁材料はバイアの側壁にとどまり得る。方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、平坦化の後、障壁材料は誘電体材料の上にとどまり得る。
【0114】
方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例は、平坦化に基づいて、バイアの上から障壁材料を除去するための動作、特徴、手段、または命令をさらに含み得る。方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、平坦化の後、障壁材料はメモリセル・スタックの上にとどまる。方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、平坦化の後、障壁材料はバイアの側壁にとどまる。方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、平坦化の後、障壁材料は誘電体材料の上にとどまる。
【0115】
方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例は、障壁材料を形成する前に、誘電体材料の頂面およびバイアの頂面に第1の平坦化プロセスを適用するための動作、特徴、手段、または命令をさらに含み得、第1の平坦化プロセス後に、バイアの頂面が誘電体材料の頂面の上に突出し得る。方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、第1の平坦化プロセスは、バイア内に含まれる材料よりも高速に誘電体材料を除去する。
【0116】
方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例は、メモリセル・スタックと第2のメモリセル・スタックとの間に絶縁領域を形成するための動作、特徴、手段、または命令をさらに含み得、絶縁領域は第2の誘電体材料を含み、メモリセル・スタックは電極を含み、第1の平坦化プロセスは、電極の頂面および絶縁領域の頂面に適用され、第1の平坦化プロセスは、電極内に含まれる材料よりも高速に第2の誘電体材料を除去する。
【0117】
方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、誘電体材料と第2の誘電体材料は異なる材料であり得る。方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、金属はバイアの頂面と接触し得る。方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、平坦化の後、障壁材料は、波状の下面および平坦な頂面を有し得る。方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、波状の下面は、障壁材料の下の1つまたは複数の材料と共形であり得る。
【0118】
方法1200および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、障壁材料の頂面を平坦化することは、障壁材料の頂面にCMPプロセスを適用するための動作、特徴、手段、または命令を含み得る。
【0119】
図13は、本開示の態様による、メモリデバイスのための製造の方法1300を示すフローチャートを示す。方法1300の動作は、本明細書で説明されるようなメモリデバイスまたはそのコンポーネントを形成するために使用され得る。たとえば、方法1300の動作は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法によって実施され得る。
【0120】
1305で、記憶素子を含むメモリセル・スタックが、基板の第1のエリアの上に形成され得る。1305の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1305の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0121】
1310で、誘電体材料を貫いて延びるバイアが、基板の第2のエリアの上に形成され得る。1310の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1310の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0122】
1315で、メモリセル・スタックおよびバイアの上に障壁材料が形成され得る。1315の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1315の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0123】
1320で、障壁材料の頂面が平坦化され得る。1320の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1320の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0124】
1325で、平坦化に基づいて、バイアの上から障壁材料が除去され得る。1325の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1325の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0125】
1330で、メモリアレイのアクセス線のための金属が、障壁材料の上に形成され得る。1330の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1330の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0126】
図14は、本開示の態様による、メモリデバイスのための製造の方法1400を示すフローチャートを示す。方法1400の動作は、本明細書で説明されるようなメモリデバイスまたはそのコンポーネントを形成するために使用され得る。たとえば、方法1400の動作は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法によって実施され得る。
【0127】
1405で、それぞれの記憶素子およびそれぞれの記憶素子の上のそれぞれの電極をそれぞれ含むメモリセル・スタックのセットが形成され得る。1405の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1405の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0128】
1410で、誘電体材料が形成され得る。1410の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1410の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0129】
1415で、誘電体材料と接触するバイアが形成され得、誘電体材料は、バイアとメモリセル・スタックのセットとの間にある。1415の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1415の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0130】
1420で、メモリセル・スタックのセットおよびバイアの上に障壁材料が形成され得る。1420の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1420の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0131】
1425で、バイアの頂面を露出させるために障壁材料の一部が除去され得る。1425の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1425の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0132】
1430で、バイアの頂面および障壁材料に接触する金属が形成され得る。1430の動作は、本明細書で説明される方法に従って実施され得る。いくつかの実施例では、1430の動作の態様は、
図8~11を参照して説明されたような製造技法を使用して実施され得る。
【0133】
いくつかの実施例では、本明細書で説明されるような装置は、方法1400などの方法を実施し得る。装置は、それぞれの記憶素子およびそれぞれの記憶素子の上のそれぞれの電極をそれぞれ含むメモリセル・スタックのセットを形成すること、誘電体材料を形成すること、誘電体材料と接触するバイアを形成することであって、誘電体材料が、バイアとメモリセル・スタックのセットとの間にある、形成すること、メモリセル・スタックのセットおよびバイアの上に障壁材料を形成すること、バイアの頂面を露出させるために障壁材料の一部を除去すること、ならびにバイアの頂面および障壁材料と接触する金属を形成することのための特徴、手段、または命令(たとえば、プロセッサによって実行可能な命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体)を含み得る。
【0134】
方法1400および本明細書で説明される装置のいくつかの実施例では、障壁材料の一部を除去することは、バイアの頂面が露出するまで、障壁材料の頂面を研磨するための動作、特徴、手段、または命令を含み得る。
【0135】
方法1400および本明細書で説明される装置のいくつかの例は、障壁材料を形成する前に、バイアが誘電体材料から突出するまで、誘電体材料の頂面を研磨するための動作、特徴、手段、または命令をさらに含み得る。
【0136】
本明細書で説明される方法は可能な実施例であること、動作およびステップは再配置あるいは修正され得ること、ならびに他の実施例が可能であることに留意されたい。さらに、方法のうちの2つ以上からの各部分が組み合わされ得る。
【0137】
装置が説明される。装置は、それぞれの記憶素子をそれぞれ含むメモリセル・スタックのセットと、メモリセル・スタックのセットと誘電体材料を貫いて延びるバイアとの間に配設された誘電体材料と、メモリセル・スタックのセットおよび誘電体材料の上に配設された障壁材料と、メモリセル・スタックのセットの上からバイアの上まで延びるアクセス線とを含み得、アクセス線は障壁材料の頂面およびバイアの頂面と接触する。
【0138】
いくつかの実施例では、障壁材料はバイアの側壁と接触する。いくつかの実施例では、バイアの側壁は、誘電体材料の頂面の上に延びる。いくつかの実施例では、バイアの一部が障壁材料によって取り囲まれ得る。いくつかの実施例では、障壁材料の頂面は平坦であり得、障壁材料の底面の少なくとも一部が共形かつ波状であり得る。いくつかの実施例では、障壁材料の底面も、障壁材料の下の1つまたは複数の材料と共形であり得る。
【0139】
いくつかの実施例では、セットのメモリセル・スタックは電極を含み、電極の一部は障壁材料の一部の上にあり得る。装置のいくつかの実施例は、セットのメモリセル・スタックの間に配設された第2の誘電体材料を含み得、障壁材料は第2の誘電体材料と接触し得る。
【0140】
いくつかの実施例では、それぞれの記憶素子はカルコゲナイド材料を含む。いくつかの実施例では、障壁材料は窒化物を含む。いくつかの実施例では、障壁材料はタングステン窒化シリコンを含み、アクセス線はタングステンを含む。
【0141】
本明細書で使用される「層(layer)」という用語は、幾何学的構造の層(stratum)またはシートを指す。各層は、3次元(たとえば、高さ、幅、および深さ)有し得、表面の一部またはすべてをカバーし得る。たとえば、層は、2つの次元が第3の次元、たとえば薄膜よりも大きい3次元構造であり得る。層は、異なる素子、コンポーネント、および/または材料を含み得る。いくつかのケースでは、ある層は2つ以上のサブレイヤから構成され得る。添付の図のうちのいくつかでは、例示のために3次元層の2つの次元が図示される。しかしながら、層が3次元の性質であることを当業者は理解されよう。
【0142】
本明細書では、「電極」という用語は電気的導体を指すことがあり、いくつかのケースでは、メモリセルまたはメモリアレイの他のコンポーネントに対する電気的接点として利用され得る。電極は、メモリアレイの素子またはコンポーネントの間の導電経路を与えるトレース、ワイヤ、導電線、導電層などを含み得る。
【0143】
「電子的通信」、「導電性接触」、「接続される」、および「結合される」という用語は、コンポーネントの間の信号の流れをサポートするコンポーネント間の関係を指すことがある。任意の時刻に、何らかの導電経路が、コンポーネントの間の信号の流れをサポートし得るコンポーネントの間にある場合、コンポーネントは、互いに電子的に通信している(または導電性接触している、または接続される、または結合される)と見なされる。任意の所与の時刻に、互いに電子的通信している(または導電性接触している、または接続される、または結合される)コンポーネントの間の導電経路は、接続されるコンポーネントを含むデバイスの動作に基づいて開回路または閉回路であり得る。接続されるコンポーネントの間の導電経路は、コンポーネントの間の直接的導電経路であり得、または接続されるコンポーネントの間の導電経路は、スイッチ、トランジスタ、または他のコンポーネントなどの中間コンポーネントを含み得る間接的導電経路であり得る。いくつかの実施例では、接続されるコンポーネントの間の信号の流れは、たとえば、スイッチやトランジスタなどの1つまたは複数の中間コンポーネントを使用して、一時中断され得る。
【0144】
本明細書では、「実質的に」という用語は、修飾される特性(たとえば、実質的に、という用語で修飾される動詞または形容詞)が絶対的なものである必要はなく、特性の利点を達成するのに十分なだけ近いことを意味する。
【0145】
本明細書で論じられるスイッチング・コンポーネントまたはトランジスタは、電界効果トランジスタ(FET)を表し得、ソース、ドレイン、およびゲートを含む3端末デバイスを含み得る。端末は、導電性材料、たとえば金属を通じて他の電子的素子に接続され得る。ソースおよびドレインは導電性であり得、高濃度にドープされた、たとえば縮退した半導体領域を含み得る。ソースとドレインは、低濃度にドープされた半導体領域またはチャネルによって分離され得る。チャネルがn型(すなわち、多数キャリアが電子である)である場合、FETはn型FETと呼ばれることがある。チャネルがp型(すなわち、多数キャリアが正孔である)である場合、FETはp型FETと呼ばれることがある。チャネルは絶縁ゲート酸化物によってキャッピングされ得る。チャネル導電率は、ゲートに電圧を印加することによって制御され得る。たとえば、n型FETまたはp型FETにそれぞれ正の電圧または負の電圧を印加することにより、チャネルが導電性になり得る。トランジスタのしきい電圧以上の電圧がトランジスタ・ゲートに印加されるとき、電圧トランジスタは「オン」になり、または「活動化され」得る。トランジスタのしきい電圧未満の電圧がトランジスタ・ゲートに印加されるとき、トランジスタは「オフ」になり、または「非活動化され」得る。
【0146】
本明細書で使用される「例示的」という用語は、「一例、実例、または例示としての役割を果たすこと」を意味し、「好ましい」または「他の例よりも有利である」ことを意味しない。
【0147】
カルコゲナイド材料は、元素S、Se、およびTeのうちの少なくとも1つを含む材料または合金であり得る。本明細書で論じられる相変化材料はカルコゲナイド材料であり得る。カルコゲナイド材料は、S、Se、Te、Ge、As、Al、Sb、Auインジウム(In)、ガリウム(Ga)、スズ(Sn)、ビスマス(Bi)、パラジウム(Pd)、コバルト(Co)、酸素(O)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、または白金(Pt)の合金を含み得る。例示的カルコゲナイド材料および合金は、限定はしないが、Ge-Te、In-Se、Sb-Te、Ga-Sb、In-Sb、As-Te、Al-Te、Ge-Sb-Te、Te-Ge-As、In-Sb-Te、Te-Sn-Se、Ge-Se-Ga、Bi-Se-Sb、Ga-Se-Te、Sn-Sb-Te、In-Sb-Ge、Te-Ge-Sb-S、Te-Ge-Sn-O、Te-Ge-Sn-Au、Pd-Te-Ge-Sn、In-Se-Ti-Co、Ge-Sb-Te-Pd、Ge-Sb-Te-Co、Sb-Te-Bi-Se、Ag-In-Sb-Te、Ge-Sb-Se-Te、Ge-Sn-Sb-Te、Ge-Te-Sn-Ni、Ge-Te-Sn-Pd、またはGe-Te-Sn-Ptを含み得る。本明細書では、ハイフン付きの化学組成表記は、特定の化合物または合金に含まれる元素を示し、示される元素を含むすべての化学量論組成を表すものとする。たとえば、Ge-TeはGexTeyを含み得、ただしxおよびyは任意の正の整数であり得る。可変抵抗材料の他の例には、2つ以上の金属、たとえば遷移金属、アルカリ土類金属、および/または希土類金属を含む二元金属酸化物材料または混合原子価酸化物が含まれ得る。実施形態は、メモリセルのメモリ素子に関連する特定の可変抵抗材料に限定されない。たとえば、可変抵抗材料の他の例が、メモリ素子を形成するために使用され得、可変抵抗材料の他の例には、とりわけカルコゲナイド材料、巨大磁気抵抗材料、またはポリマーベースの材料が含まれ得る。
【0148】
本明細書で論じられるデバイスは、シリコン、ゲルマニウム、シリコン・ゲルマニウム合金、ガリウム砒素、窒化ガリウムなどの半導体基板上に形成され得る。いくつかのケースでは、基板は半導体ウェハである。他のケースでは、基板は、シリコン・オン・グラス(SOG)やシリコン・オン・サファイア(SOP)などのシリコン・オン・インシュレータ(SOI)基板、または別の基板上の半導体材料のエピタキシャル層であり得る。基板または基板のサブ領域の導電率は、限定はしないがリン、ホウ素、またはヒ素を含む様々な化学種を使用するドーピングを通じて制御され得る。イオン注入によって、または任意の他のドーピング手段によって、基板の初期形成または成長中にドーピングが実施され得る。
【0149】
添付の図面と共に本明細書で述べられる説明は、例示的構成を説明し、実施され得るすべての実施例、または特許請求の範囲内にあるすべての実施例を表すわけでない。発明を実施するための形態は、記載の技法の理解を与えるために特定の詳細を含む。しかしながら、これらの技法は、これらの特定の詳細なしに実施され得る。いくつかの例では、記載の実施例の概念を曖昧にすることを避けるために、周知の構造およびデバイスがブロック図形式で示される。
【0150】
添付の図では、類似の構成要素または特徴が同一の参照符号を有し得る。さらに、同一のタイプの様々な構成要素が、参照符号の後に、ダッシュおよび類似の構成要素を区別する第2の符号を続けることによって区別され得る。本明細書で最初の参照符号だけが使用される場合、第2の参照符号に関わりなく、同一の第1の参照符号を有する類似の構成要素のうちの任意の1つに説明が適用可能である。
【0151】
特許請求の範囲を含む本明細書では、項目のリスト(たとえば、「少なくとも1つ」または「1つまたは複数」などの語句が前置きする項目のリスト)で使用される「または」は包含的リストを示し、したがってA、B、またはCのうちの少なくとも1つのリストは、AまたはBまたはC、あるいはABまたはACまたはBC、あるいはABC(すなわち、AおよびBおよびC)を意味する。さらに、本明細書では、「に基づいて(based on)」という語句は、条件の閉集合に対する参照とは解釈されないものとする。たとえば、「条件Aに基づいて」と記述される例示的ステップは、本開示の範囲から逸脱することなく、条件Aと条件Bの両方に基づき得る。言い換えれば、本明細書では、「に基づいて」という語句は、「に少なくとも部分的に基づいて」という語句と同様に解釈されるものとする。
【0152】
本明細書の説明は、当業者が本開示を作成または使用することを可能にするために与えられる。本開示に対する様々な修正が当業者には容易に明らかとなり、本明細書で定義される一般原理は、本開示の範囲から逸脱することなく他の変形形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書で説明される実施例および設計に限定されず、本明細書で開示される原理および新規な特徴に適合する最も広い範囲が許可されるべきである。
【手続補正書】
【提出日】2021-10-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0001】
相互参照
本特許出願は、2020年12月4日に出願されたEconomy等による「VIA FORMATION FOR A MEMORY DEVICE」という名称のPCT出願番号PCT/US2020/063415の優先権を主張し、それが本出願の譲受人に譲渡され、それが参照によりその全体が本明細書に明白に組み込まれる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0057
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0057】
一般には、本明細書で論じられる印加される電圧または電流の振幅、形状、または持続時間は調節または変更され得、メモリアレイ500を操作する際に論じられる様々な操作について異なり得る。さらに、メモリアレイ500内の1つ、複数、またはすべてのメモリセル・スタック505が同時にアクセスされ得、たとえば、すべてのメモリセル・スタック505、またはメモリセル・スタック505のグループが単一の論理状態にセットされるリセット操作中に、中間アレイ構造100の複数またはすべてのセルが同時にアクセスされ得る。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0114
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】