非易失性半导体存储装置及其制造方法

摘要

本发明提供具备大容量且能够廉价地制作的三维存储器单元阵列的非易失性半导体存储装置。在具备可变电阻元件的双端子型存储器单元的三维存储器单元阵列(1)中，在Z方向上邻接的存储器单元的各一端与分别在X及Y方向上配置多个，且在Z方向上延伸的中间选择线的一个连接，Z方向的相同位置的各存储器单元的另一端与在Z方向上配置多个的第三选择线的一个共通地连接，选择晶体管分别在X及Y方向上配置多个的二维阵列(2)与存储器单元阵列(1)在Z方向上邻接，在X方向上邻接的多个选择晶体管的栅与第一选择线共通地连接，在Y方向上邻接的多个选择晶体管的漏极与第二选择线共通地连接，多个选择晶体管的源极与中间选择线个别地连接，第一选择线与X解码器连接，第二选择线与Y解码器连接，第三选择线与Z解码器连接。

主权项

一种非易失性半导体存储装置，其特征在于，具有三维存储器单元阵列，其分别在相互正交的第一方向、第二方向及第三方向上以三维矩阵状配置有多个双端子型存储器单元，该双端子型存储器单元具有通过电压施加而使阻抗特性变化的非易失性的可变电阻元件，利用在所述第一方向及所述第二方向上平面性扩张的平板状的金属导电体形成的平板电极隔着层间绝缘膜在所述第三方向上层叠有两层以上，在所述平板电极的各层形成有多个沿所述第三方向贯通层叠的两层以上的所述平板电极和其间的所述层间绝缘膜的贯通孔，利用在所述第三方向上延伸的柱状的导电体形成的每一个柱状电极在所述贯通孔内不与所述平板电极接触地贯通，夹于一层的所述平板电极与一根所述柱状电极的环状部形成为一个一个地对应于所述存储器单元，成为所述可变电阻元件的可变阻抗材料作为构成所述平板电极的所述金属导电体的氧化物分别在所述环状部以环状形成，所述环状的可变阻抗材料的外周面与所述平板电极电连接，内周面与所述柱状电极电连接，所述可变电阻元件形成于每一个所述存储器单元，在所述第三方向的相同位置配置的多个所述存储器单元经由所述平板电极相互地连接，配置于所述第一方向和所述第二方向的各自的相同位置的多个所述存储器单元经由所述柱状电极相互连接，在各个所述环状部中，在所述可变阻抗材料的内周面形成有成为肖特基结的界面，所述环状部内的所述可变阻抗材料隔着所述层间绝缘膜在所述第三方向上分离而形成。