[發明專利]可變電阻元件以及非易失性半導體存儲裝置

無效

• 申請號: 201310093687.3
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103325939A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 玉井幸夫;中野貴司;粟屋信義;相澤一雄;淺野勇;日向野直也;川越剛
• 申請（專利權）人: 夏普株式會社;爾必達存儲器股份有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L27/24;G11C16/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 毛立群;李浩

1.一種可變電阻元件，其中，

具備：在第一電極和第二電極之間包含金屬氧化物而構成的可變電阻體，根據給所述第一和第二電極間施加的電應力，所述第一和第二電極間的電阻可逆地進行變化，

在所述金屬氧化物中具有流過所述第一和第二電極間的電流的電流密度局部高的電流路徑，

在所述第一電極和所述第二電極中，至少電阻率更高的一個特定電極的電阻率為100μΩcm以上，

所述特定電極與所述可變電阻體接觸的接觸區域的短邊方向或短軸方向的尺寸相對于所述特定電極的膜厚為1.4倍以上。

2.根據權利要求1所述的可變電阻元件，其中，

所述特定電極以比所述可變電阻體大的短邊方向或短軸方向的尺寸形成，

所述特定電極從所述接觸區域的邊界延伸至所述特定電極的膜厚的0.7倍以上外側的區域。

3.根據權利要求1或2所述的可變電阻元件，其中，

所述特定電極由包含氮元素的材料、氧化物材料或摻雜了雜質的硅材料構成。

4.根據權利要求1～3的任一項所述的可變電阻元件，其中，

所述接觸區域的短邊方向或短軸方向的尺寸為50nm以下。

5.一種半導體裝置，具備：

半導體襯底；以及

設置在所述半導體襯底上的多個存儲器單元，每個所述存儲器單元包括可變電阻元件，

所述可變電阻元件包括：

第一導電層；

電阻率比所述第一導電層大的第二導電層，所述第二導電層的電阻率為100μΩcm以上，所述第二導電層的厚度為第一值；以及

可變電阻膜，介于所述第一導電層與所述第二導電層之間，用于在所述可變電阻膜與所述第二導電層之間規定接觸區域，所述接觸區域的形狀實質上是直徑為所述第一值的1.4倍以上的圓形。

6.根據權利要求5所述的半導體裝置，其中，

所述第二導電層包括第一表面，所述可變電阻膜包括與所述第一表面連接的第二表面，用于規定所述接觸區域，所述第一表面比所述第二表面大。

7.根據權利要求5或6所述的半導體裝置，其中，

所述第二導電層由包含氮元素的材料、氧化物材料以及摻雜了雜質的硅材料中的至少一種構成。

8.根據權利要求5至7中的任一項所述的半導體裝置，其中，

所述接觸區域的圓形形狀的直徑為50nm以下。

9.一種半導體裝置，具備：

半導體襯底；以及

設置在所述半導體襯底上的多個存儲器單元，每個所述存儲器單元包括可變電阻元件，

所述可變電阻元件包括：

第一導電層；

電阻率比所述第一導電層大的第二導電層，所述第二導電層的電阻率為100μΩcm以上，所述第二導電層的厚度為第一值；以及

可變電阻膜，介于所述第一導電層與所述第二導電層之間，用于在所述可變電阻膜與所述第二導電層之間規定接觸區域，所述接觸區域的形狀實質上是短軸為所述第一值的1.4倍以上的橢圓形。

10.根據權利要求9所述的半導體裝置，其中，

所述第二導電層包括第一表面，所述可變電阻膜包括與所述第一表面連接的第二表面，用于規定所述接觸區域，所述第一表面比所述第二表面大。

11.根據權利要求9或10所述的半導體裝置，其中，

所述第二導電層由包含氮元素的材料、氧化物材料以及摻雜了雜質的硅材料中的至少一種構成。

12.根據權利要求9至11中的任一項所述的半導體裝置，其中，

所述接觸區域的橢圓形形狀的所述短軸為50nm以下。