[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910007170.1
• 申請日: 2009-02-13
• 公開（公告）號: CN101552321A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黑土健三;寺尾元康;高浦則克;藤崎芳久;小野和夫;屜子佳孝
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24;H01L21/8239
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所
• 代理人: 楊宏軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法，特別涉及一種技術(shù)，所述技術(shù)有效地適用于使用利用電阻差識別存儲信息的固體電解質(zhì)材料的存儲單元，例如高密度集成存儲電路、或者存儲電路和邏輯電路設(shè)置在同一半導(dǎo)體基板上的邏輯混載型存儲器、或者具有模擬電路的半導(dǎo)體集成電路裝置，并且，本發(fā)明還涉及一種在低電壓下工作、高速且具有非易失性的隨機存取存儲器。

背景技術(shù)

作為使用固體電解質(zhì)材料的記錄技術(shù)，提出了一種固體電解質(zhì)存儲器。非專利文獻1及2中詳細(xì)記述了固體電解質(zhì)存儲器。用圖2說明此存儲器的存儲部和其周邊的結(jié)構(gòu)。固體電解質(zhì)存儲器具有存儲部RM被BEC和上部電極15夾持的結(jié)構(gòu)。存儲部RM具有固體電解質(zhì)層21和成為離子供給源的電極22的層合結(jié)構(gòu)。固體電解質(zhì)21中遷移率高的離子移動。“遷移率高的離子”是指在某些電解質(zhì)中施加一定電壓時移動距離長的離子。電極22的材料是遷移率高的元素A(例如，Cu)。

固體電解質(zhì)21的材料例如是組成為Cu和S的合金，固體電解質(zhì)21含有離子A。BEC由離子電導(dǎo)率低的栓塞材料13和密合層14的層合形成。上部電極15使用遷移率低的金屬材料。由此防止在施加電場時發(fā)生移動。在存儲部RM的電阻低的“ON狀態(tài)”下，固體電解質(zhì)中由金屬A形成的導(dǎo)電性長絲連接電極22-BEC之間。

另一方面，存儲部RM的電阻高的“OFF狀態(tài)”下，導(dǎo)電性長絲被切斷。動作方法如下所述。測定存儲部RM的電阻，使其高低分別對應(yīng)于“0”和“1”，讀出值。使存儲部RM為“ON狀態(tài)”的“ON動作”如下進行。通過對電極22施加正電壓，氧化電極22，形成離子A。然后，離子A在固體電解質(zhì)中進行離子導(dǎo)電，在下部電極BEC或長絲附近被還原，由此使長絲生成或成長。長絲連接電極22-BEC之間，使存儲部RM變?yōu)榈碗娮琛Ｊ勾鎯Σ縍M為“OFF狀態(tài)”的“OFF動作”如下進行。通過對電極A施加負(fù)電壓，將構(gòu)成長絲的金屬A氧化，形成離子A。然后，離子A擴散到固體電解質(zhì)中。

另外，非專利文獻3中公開了由Cu及Ta、O構(gòu)成、組成比接近Cu-Ta-O＝1∶2∶6的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。以下，將上述結(jié)晶稱為Cu-Ta-O結(jié)晶。

專利文獻1中記載了使用氧化物材料的半導(dǎo)體存儲器。通過金屬長絲的形成或消失，使電阻發(fā)生變化。專利文獻1的半導(dǎo)體存儲器的金屬長絲的生成·消失部位不在氧化物材料內(nèi)。

另外，專利文獻2中記載了結(jié)構(gòu)為在2個電極間夾持例如CuTe(銅碲化合物)和GdOx(釓氧化物)層合的半導(dǎo)體存儲器，闡述了通過向GdOx材料內(nèi)添加金屬元素(例如Cu)提高存儲層的耐壓性的方法。

[專利文獻1]US6,891,186

[專利文獻2]特開2006-351780號公報

[非專利文獻1]T.Sakamoto，S.Kaeriyama，H.Sunamura，M.Mizuno，H.Kawaura，T.Hasegawa，K.Terabe，T.Nakayama，M.Aono，IEEEInternational?Solid-State?Circuits?Conference(ISSCC)2004，Digest，(出版國美國)，2004年，p.16.3

[非專利文獻2]M.N.Kozicki，C.Gopalan，M.Balakrishnan，M.Park，M.Mitkova，Proc.Non-Volatile?Memory?Technology?Symposium(NVMTS)2004，(出版國美國)，2004年，p.10～17

[非專利文獻3]Journal?of?applied?physics，Vol.96，p.4400-4404

發(fā)明內(nèi)容