[發(fā)明專(zhuān)利]非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110215067.3
• 申請(qǐng)日: 2011-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102347445A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大西潤(rùn)哉;山崎信夫;石原數(shù)也;井上雄史;玉井幸夫;粟屋信義
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 夏普株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01L45/00
• 分類(lèi)號(hào): H01L45/00
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李浩;王忠忠

1.?一種非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，將在第一電極與第二電極之間夾持電阻變化層而成的可變電阻元件用于信息存儲(chǔ)中，其特征在于,

所述可變電阻元件在所述電阻變化層與所述第一電極之間被插入電阻值固定的緩沖層而成；

所述電阻變化層包含n型第一金屬氧化物；

所述緩沖層包含n型第二金屬氧化物；

所述第一金屬氧化物的導(dǎo)帶底的能量比所述第二金屬氧化物的導(dǎo)帶底的能量高；

所述第二電極與所述電阻變化層歐姆接觸；

所述第一電極的功函數(shù)比所述第二電極的功函數(shù)大。

2.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，其特征在于,

所述第一金屬氧化物的帶隙比所述第二金屬氧化物的帶隙大。

3.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，其特征在于,

所述第一金屬氧化物的生成能量的絕對(duì)值比所述第二金屬氧化物的生成能量的絕對(duì)值大。

4.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，其特征在于,

通過(guò)實(shí)施成形處理，所述可變電阻元件的所述第一和第二電極間的電阻狀態(tài)從所述成形處理前的初始高電阻狀態(tài)變化到可變電阻狀態(tài)；

通過(guò)向所述可變電阻狀態(tài)的所述可變電阻元件的所述第一電極與所述第二電極間施加電應(yīng)力，所述可變電阻狀態(tài)下的電阻狀態(tài)在兩個(gè)以上不同的電阻狀態(tài)間遷移，將該遷移后的一個(gè)電阻狀態(tài)用于信息存儲(chǔ)中；

所述緩沖層作為電阻進(jìn)行動(dòng)作，該電阻對(duì)伴隨所述成形處理的完成而流過(guò)所述可變電阻元件的兩電極間的急劇的電流增大進(jìn)行抑制。

5.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，其特征在于,

所述電阻變化層包含Hf或Zr的任意一種元素的氧化物而成。

6.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，其特征在于,

所述緩沖層包含Ti、Ta、Zn、Nb、W的任意一種元素的氧化物而成。

7.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，其特征在于,

所述第一電極包含Ti氮化物、Ta氮化物或從W、Ni、Co中選擇的金屬中的任意一種而成。

8.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，其特征在于,

所述第二電極包含從Ti、Ta、Al、Hf、Zr中選擇的金屬中的任意一種而成。

9.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，其特征在于,

所述緩沖層包含Ti或Ta的氧化物，并且，所述第一電極包含Ti氮化物或Ta氮化物而成。

10.?根據(jù)權(quán)利要求1～9之一所述的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，其特征在于,

所述可變電阻元件具有:

貫通所述第一電極上的層間絕緣膜的開(kāi)口部；

覆蓋所述開(kāi)口部的內(nèi)側(cè)壁面和底面的電阻變化層；以及

覆蓋所述開(kāi)口部?jī)?nèi)的所述電阻變化層的所述第二電極，

在所述開(kāi)口部的底部，所述電阻變化層與作為構(gòu)成所述第一電極的金屬的氧化物的所述緩沖層接觸；

所述電阻變化層經(jīng)所述緩沖層與所述第一電極連接。

11.?根據(jù)權(quán)利要求1～9之一所述的非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，其特征在于,

所述可變電阻元件具有:

貫通下部布線上的層間絕緣膜的開(kāi)口部；

填充所述開(kāi)口部的第一電極；

覆蓋所述開(kāi)口部的上表面的所述電阻變化層；以及

形成于所述電阻變化層上的所述第二電極，

在所述開(kāi)口部的上部，形成作為構(gòu)成所述第一電極的金屬的氧化物的所述緩沖層；

在所述開(kāi)口部上表面，所述電阻變化層經(jīng)所述緩沖層與所述第一電極連接。