[發明專利]電阻變化存儲器元件

在審

• 申請號: 201380040723.8
• 申請日: 2013-08-11
• 公開（公告）號: CN104520991A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 兒子精祐;勝滿德;佐藤正幸;笹島裕一
• 申請（專利權）人: 太陽誘電株式會社
• 主分類號: H01L27/105
• 分類號: H01L27/105;H01L45/00;H01L49/00
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 路勇

技術領域

本發明涉及一種電阻變化存儲器元件。

背景技術

當前，作為可讀寫的存儲器而常規利用的是SRAM(Static?Random?Access?Memory，靜態隨機存取存儲器)、DRAM(Dynamic?RAM，動態隨機存取存儲器)、快速存儲器。SRAM除易失性的缺點以外，還因難以高集成化而無法大容量化，但可高速存取，由此用于高速緩沖存儲器等。DRAM也有易失性的缺點，此外由于為數據損壞讀出型，故而在讀出時必需進行復新動作，但活用其可大容量化的特性而多用于個人計算機的主存儲器。快速存儲器可保持電源斷開后的數據，因此用于比較小容量的數據保存，但寫入時間長于DRAM。

相對于該等常規存儲器，從高性能化的觀點考慮正在開發新型存儲器。例如提出如下方式的非易失性存儲器(也稱為“ReRAM(Resistive?Random?Access?Memory，電阻式隨機存取存儲器)”)，其使用通過施加電壓而使電阻可逆性地變化的可變電阻元件來保持數據。

構成ReRAM的元件成為依序積層有下部電極、電阻變化絕緣膜及上部電極的構造，且具有如下性質，即通過對上部電極與下部電極之間施加電壓脈沖，而可使電阻變化絕緣膜的電阻值可逆性地變化。讀出通過該可逆性的電阻變化動作而變化的電阻值，由此可實現電阻性非易失性存儲器。將ReRAM元件排列成矩陣狀而形成存儲胞陣列，并配置控制對存儲胞陣列的各存儲胞進行的數據寫入、刪除及讀出動作的周邊電路而構成ReRAM。

ReRAM的研究開發對象是以關于可使電阻變化的金屬氧化膜、及適于其的電極金屬材料的研究(例如專利文獻1、專利文獻2、非專利文獻1)等為對象來進行。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2012-33649號公報

[專利文獻2]日本專利特開2005-183570號公報

[專利文獻3]日本專利特開2010-15662號公報

[非專利文獻]

[非專利文獻1]Z.Wei，T.Takagi?et?al.IEDM(2008)Highly?Reliable?TaOx?ReRAM?and?Direct?EVidence?of?Redox?Reaction?Mechanism

[非專利文獻2]H.Momida，S.Nigo?et?al.APL.98，042102(2011)Effect?of?vacancy-type?oxygen?deficiency?on?electronic?structure?in?amorphous?alumina

[非專利文獻3]T.W.Hickmott?APL.88，2805(2000)Voltage-depend?dielectric?breakdown?and?Voltage-controlled?negative?resistance?in?anodized?Al-Al2O3-Au?diodes

[非專利文獻4]T.W.Hickmott?APL.100，083712(2006)A?breakdown?mechanism?in?metal-insulator-metal?structures

發明內容

[發明所要解決的問題]

揭示的ReRAM均設為以2個電極夾持絕緣體的正背面的2電極型構造，且利用通過施加電壓而使絕緣體電阻變化的現象。其理由在于，2電極構造的構造簡單，因此存儲器易于集成化，必然形成在金屬氧化膜與電極金屬之間的蕭特基障壁對開關機構發揮重要功能，并同時利用多個載子進行電流的輸送，因此具有高速動作的優點。

以2個電極夾持絕緣體的電阻變化膜的正背面的構造適于存儲器的高集成化。然而，在與其他半導體元件混載而使用的情形時，因在正背兩面配線，故而無法統一進行配線加工，此外配線間距離成為電阻變化膜的厚度而產生配線間成為絕緣不良的情形，由此存在難以與其他半導體元件混載的問題。

[解決問題的技術手段]

解決所述課題的形態是以下所示的項目(1)～(6)中所記載者。

(1)一種電阻變化存儲器元件，其包括：

電阻變化絕緣膜；

源極電極，其配置在所述電阻變化絕緣膜的第1主面上；

漏極電極，其配置在所述第1主面上；及

柵極電極，其配置在與所述第1主面上相向的所述電阻變化絕緣膜的第2主面上。