JP2007157941A - Storage element and storage device - Google Patents
Storage element and storage device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007157941A JP2007157941A JP2005349787A JP2005349787A JP2007157941A JP 2007157941 A JP2007157941 A JP 2007157941A JP 2005349787 A JP2005349787 A JP 2005349787A JP 2005349787 A JP2005349787 A JP 2005349787A JP 2007157941 A JP2007157941 A JP 2007157941A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- memory
- layer
- thin film
- memory element
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、情報を記録することができる記憶素子、及び記憶素子を用いた記憶装置に係わる。 The present invention relates to a memory element capable of recording information and a memory device using the memory element.
コンピュータ等の情報機器においては、ランダム・アクセス・メモリとして、動作が高速で、高密度のDRAMが広く使用されている。 In information equipment such as a computer, a high-speed and high-density DRAM is widely used as a random access memory.
しかしながら、DRAMは、電子機器に用いられる一般的な論理回路LSIや信号処理と比較して製造プロセスが複雑であるため、製造コストが高くなっている。
また、DRAMは、電源を切ると情報が消えてしまう揮発性メモリであり、頻繁にリフレッシュ動作、即ち書き込んだ情報(データ)を読み出し、増幅し直して、再度書き込み直す動作を行う必要がある。
However, a DRAM has a higher manufacturing cost because a manufacturing process is more complicated than a general logic circuit LSI or signal processing used in an electronic device.
The DRAM is a volatile memory in which information disappears when the power is turned off, and it is necessary to frequently perform a refresh operation, that is, an operation of reading, amplifying, and rewriting the written information (data).
そこで、電源を切っても情報が消えない不揮発性のメモリとして、例えばFeRAM(強誘電体メモリ)やMRAM(磁気記憶素子)等が提案されている。
これらのメモリの場合、電源を供給しなくても書き込んだ情報を長時間保持し続けることが可能になる。
また、これらのメモリの場合、不揮発性とすることにより、リフレッシュ動作を不要にして、その分消費電力を低減することができると考えられる。
Thus, for example, FeRAM (ferroelectric memory), MRAM (magnetic memory element), and the like have been proposed as nonvolatile memories whose information does not disappear even when the power is turned off.
In the case of these memories, it is possible to keep the written information for a long time without supplying power.
In addition, in the case of these memories, it is considered that by making them non-volatile, the refresh operation is unnecessary and the power consumption can be reduced accordingly.
しかしながら、上述の不揮発性のメモリは、各メモリセルを構成するメモリ素子の縮小化に伴い、記憶素子としての特性を確保することが困難になってくる。
このため、デザインルールの限界や製造プロセス上の限界まで素子を縮小化することは難しい。
However, with the above-described nonvolatile memory, it is difficult to ensure characteristics as a memory element as the memory elements constituting each memory cell are reduced.
For this reason, it is difficult to reduce the element to the limit of the design rule and the limit of the manufacturing process.
そこで、縮小化に適した構成のメモリとして、新しいタイプの記憶素子が提案されている。
この記憶素子は、2つの電極の間に、ある金属を含むイオン導電体を挟んだ構造である。
そして、2つの電極のいずれか一方にイオン導電体中に含まれる金属を含ませることにより、2つの電極間に電圧を印加した場合に、電極中に含まれる金属がイオン導電体中にイオンとして拡散するため、これによりイオン導電体の抵抗値或いはキャパシタンス等の電気特性が変化する。
この特性を利用して、メモリデバイスを構成することが可能である(例えば特許文献1、非特許文献1参照)。
Therefore, a new type of storage element has been proposed as a memory having a configuration suitable for downsizing.
This memory element has a structure in which an ionic conductor containing a certain metal is sandwiched between two electrodes.
And by including the metal contained in the ionic conductor in one of the two electrodes, when a voltage is applied between the two electrodes, the metal contained in the electrode becomes an ion in the ionic conductor. Due to the diffusion, this changes the electrical properties such as resistance or capacitance of the ionic conductor.
A memory device can be configured using this characteristic (see, for example,
具体的には、イオン導電体はカルコゲナイドと金属との固溶体よりなり、さらに具体的には、AsS,GeS,GeSeにCu,Ag,Znが固溶された材料からなり、2つの電極のいずれか一方の電極には、Cu,Ag,Znを含んでいる(上記特許文献1参照)。 Specifically, the ionic conductor is made of a solid solution of chalcogenide and metal, and more specifically, made of a material in which Cu, Ag, Zn is dissolved in AsS, GeS, GeSe, and is one of the two electrodes. One electrode contains Cu, Ag, and Zn (see Patent Document 1).
さらに、結晶酸化物材料を用いた各種不揮発メモリも提案されており、例えば、CrがドープされたSrZrO3結晶材料を、SrRuO3或いはPtによる下部電極と、Au或いはPtによる上部電極とにより挟んだ構造のデバイスにおいて、極性の異なる電圧の印加により可逆的に抵抗が変化することによるメモリが報告されている(非特許文献2参照)。ただし、その原理等の詳細は不明である。
しかしながら、上述した、上部電極或いは下部電極のいずれかにCu,Ag,Znを含み、それらの電極にGeS或いはGeSeアモルファスカルコゲナイド材料が挟まれた構造の記憶素子や、結晶酸化物材料を用いた記憶素子は、抵抗のオン・オフ比、即ち低抵抗状態の抵抗値(オン抵抗)と高抵抗状態の抵抗値(オフ抵抗)との比が、非常に大きく、例えば4桁以上もある。 However, the above-described memory element having a structure in which either the upper electrode or the lower electrode contains Cu, Ag, Zn and GeS or GeSe amorphous chalcogenide material is sandwiched between these electrodes, or memory using a crystalline oxide material The element has a very large resistance on / off ratio, that is, a ratio of a resistance value in a low resistance state (on resistance) to a resistance value in a high resistance state (off resistance), for example, four or more digits.
そして、このように抵抗のオン・オフ比が非常に大きい記憶素子に対して、短い電圧パルスを印加した場合には、それらの抵抗値の中間値をとる場合がある。
記憶素子の抵抗値が中間値をとると、読み出し時にデータ識別のマージンが低下してしまう。
When a short voltage pulse is applied to a memory element having a very large resistance on / off ratio, an intermediate value of these resistance values may be obtained.
If the resistance value of the memory element takes an intermediate value, the data identification margin decreases at the time of reading.
この抵抗値が中間値をとる問題は、抵抗が変化する薄膜、例えばGeS,GeSe等の膜厚が比較的厚く(例えば10nm以上)なっているため、電圧を印加した場合の電界強度が比較的弱くなり、そのために、イオンとして移動すべきCu,Ag,Zn等の原子が一定の位置の間を移動するのではなく、その途中でトラップされてしまう結果であると考えられる。また、抵抗が変化する薄膜の膜厚が比較的厚いことから、記憶素子の動作速度が遅くなる。
さらに、記録・消去の動作時の電界強度が弱くなることから、移動後のイオン原子(記録過程又は消去過程の後にはイオン状態から非イオン状態に遷移している)が移動を再開するエネルギーレベルが低くなることが予想され、その結果として、不揮発性メモリとして必要なデータ保持特性を充分に確保することが困難になる。
The problem that the resistance value takes an intermediate value is that the film thickness of a thin film with variable resistance, for example, GeS, GeSe, etc. is relatively thick (for example, 10 nm or more). For this reason, it is considered that the result is that atoms such as Cu, Ag, and Zn that should move as ions do not move between certain positions but are trapped in the middle. In addition, since the thickness of the thin film whose resistance changes is relatively large, the operation speed of the memory element is reduced.
Furthermore, since the electric field strength during recording / erasing operation is weakened, the energy level at which ion atoms after movement (transition from the ionic state to the non-ionic state after the recording or erasing process) resumes moving. As a result, it becomes difficult to secure sufficient data retention characteristics necessary for the nonvolatile memory.
上述した問題の解決のために、本発明においては、データ保持特性の良好な記憶素子及びこれを用いた記憶装置を提供するものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a memory element with good data retention characteristics and a memory device using the same.
本発明の記憶素子は、第1の電極と第2の電極との間に記憶層が配置され、この記憶層に接して、Cu,Ag,Znから選ばれるいずれかの元素が含まれたイオン源層が設けられ、記憶層がNiO,CoO,CeO2から選ばれる1種類以上の酸化物から成るものである。
本発明の記憶装置は、上記本発明の記憶素子と、第1の電極側に接続された配線と、第2の電極側に接続された配線とを有し、記憶素子が多数配置されて成るものである。
In the memory element of the present invention, a memory layer is disposed between the first electrode and the second electrode, and ions containing any element selected from Cu, Ag, and Zn are in contact with the memory layer. source layer is provided, in which the storage layer is NiO, CoO, consisting of one or more oxides selected from CeO 2.
A memory device of the present invention includes the memory element of the present invention, a wiring connected to the first electrode side, and a wiring connected to the second electrode side, and a large number of memory elements are arranged. Is.
上述の本発明の記憶素子の構成によれば、第1の電極と第2の電極との間に記憶層が配置され、この記憶層に接して、Cu,Ag,Znから選ばれるいずれかの元素が含まれたイオン源層が設けられているので、記憶層の抵抗状態が変化することを利用して、情報を記録することが可能になる。 According to the configuration of the memory element of the present invention described above, the memory layer is disposed between the first electrode and the second electrode, and any one selected from Cu, Ag, and Zn is in contact with the memory layer. Since the ion source layer containing the element is provided, information can be recorded by utilizing the change in the resistance state of the memory layer.
具体的には、例えば、Cu,Ag,Znを含むイオン源層自身、或いはイオン源層に接する電極側に正電位を印加して記憶素子に電圧をかけると、イオン源層に含まれるCu,Ag,Zn(イオン源元素)がイオン化して記憶層内に拡散し、他方の電極側の部分で電子と結合して析出することにより、或いは、記憶層中に留まり絶縁膜の不純物準位を形成することによって、記憶層の抵抗値が低くなり、これにより情報の記録を行うことが可能になる。
また、この状態から、Cu,Ag,Znを含むイオン源層或いはイオン源層に接する一方の電極側に負電位を印加して記憶素子に負電圧をかけると、他方の電極側に析出していたCu,Ag,Znが再びイオン化して、一方の電極側に戻ることによって記憶層の抵抗値が元の高い状態に戻り、記憶素子の抵抗値も高くなるので、これにより記録した情報の消去を行うことが可能になる。
Specifically, for example, when a positive potential is applied to the ion source layer itself containing Cu, Ag, Zn, or the electrode side in contact with the ion source layer and a voltage is applied to the memory element, Cu, Ag, Zn (ion source element) is ionized and diffuses into the memory layer and is combined with electrons at the other electrode side and deposited, or the impurity level of the insulating film staying in the memory layer is reduced. By forming, the resistance value of the memory layer is lowered, and thus information can be recorded.
Further, from this state, when a negative potential is applied to the ion source layer containing Cu, Ag, Zn or one electrode in contact with the ion source layer and a negative voltage is applied to the memory element, it is deposited on the other electrode side. Since Cu, Ag, and Zn are ionized again and return to one electrode side, the resistance value of the memory layer returns to the original high state, and the resistance value of the memory element also increases, so that the recorded information is erased. It becomes possible to do.
そして、記憶層が、NiO,CoO,CeO2から選ばれる1種類以上の酸化物から成ることにより、高温環境下等でも安定して抵抗状態を維持することができ、良好なデータ保持特性を有する。
また、パルス幅の短い電圧パルスによっても記憶層に情報の記録を行うことが可能になる。
さらに、上述の酸化物を用いることにより、記憶層の耐熱性を向上することができるため、記憶素子の高温プロセス下での製造歩留まりを向上させることができると共に、記録・消去等記憶素子の動作時の局所的な温度上昇に対する安定性を改善して、例えば繰返し書き換え可能回数を増やすことができる。
さらにまた、上述の酸化物から成る記憶層は、膜厚を薄くしても充分な絶縁耐圧を有するため、高抵抗状態を容易に実現することができ、かつピンホール等の欠陥を少なくすることができるため、情報の記録を安定して行うことができる。
The storage layer is made of one or more kinds of oxides selected from NiO, CoO, and CeO 2 , so that the resistance state can be stably maintained even in a high temperature environment and the like, and the data retention characteristic is good. .
In addition, it is possible to record information in the storage layer even by a voltage pulse having a short pulse width.
Furthermore, since the heat resistance of the memory layer can be improved by using the above-described oxide, the manufacturing yield of the memory element under a high temperature process can be improved, and the operation of the memory element such as recording / erasing can be improved. It is possible to improve the stability against a local temperature rise at the time, for example, to increase the number of times that rewriting can be repeated.
Furthermore, since the memory layer made of the above oxide has a sufficient withstand voltage even if the film thickness is reduced, a high resistance state can be easily realized and defects such as pinholes can be reduced. Therefore, information recording can be performed stably.
上述の本発明の記憶装置の構成によれば、上記本発明の記憶素子と、第1の電極側に接続された配線と、第2の電極側に接続された配線とを有し、記憶素子が多数配置されて成ることにより、記憶素子に配線から電流を流して情報の記録や情報の消去を行うことができる。 According to the configuration of the memory device of the present invention described above, the memory element of the present invention, the wiring connected to the first electrode side, and the wiring connected to the second electrode side, By arranging a large number, the current can be passed from the wiring to the storage element, and information can be recorded or erased.
上述の本発明によれば、記憶素子が良好なデータ保持特性を有し、記憶層に記録された情報を安定して保持することができるため、記憶素子の信頼性を高めることが可能になる。
また、パルス幅の短い電圧パルスによっても情報の記録を行うことが可能になるため、情報の記録を高速に行うことが可能になる。
According to the above-described present invention, since the memory element has good data retention characteristics and can stably retain information recorded in the memory layer, the reliability of the memory element can be improved. .
In addition, since information can be recorded by a voltage pulse having a short pulse width, information can be recorded at high speed.
さらに、記憶素子の抵抗値の変化、特に記憶層の抵抗値の変化を利用して情報の記録を行っているため、記憶素子を微細化していった場合にも、情報の記録や記録した情報の保持が容易になる利点を有している。 Furthermore, since information is recorded by utilizing a change in the resistance value of the memory element, in particular, a change in the resistance value of the memory layer, even when the memory element is miniaturized, the information is recorded or recorded information. It has the advantage that the holding | maintenance of becomes easy.
従って、本発明により、高い信頼性を有する記憶装置を構成することができる。
また、記憶装置の高集積化(高密度化)や小型化を図ることができる。
Therefore, according to the present invention, a highly reliable storage device can be configured.
In addition, the storage device can be highly integrated (densified) and downsized.
まず、本発明の具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要について説明する。 First, an outline of the present invention will be described prior to description of specific embodiments of the present invention.
前述した記憶素子において、抵抗が変化することにより情報が記録される記録層となる薄膜(記憶用薄膜)は、高抵抗状態を容易に実現することができ、かつピンホール等の欠陥が少なくなるように、非常に薄い膜であるにもかかわらず、充分な絶縁耐性が得られることが望ましい。
また、低抵抗状態(オン状態)では比較的大きな電流密度の電流が流れジュール熱が発生し、かなりの高温状態での動作となるため、高温でも安定に動作するという観点から、融点が高い材料であることが望ましい。
In the memory element described above, the thin film (memory thin film) that becomes a recording layer on which information is recorded by changing the resistance can easily realize a high resistance state and has fewer defects such as pinholes. Thus, it is desirable that sufficient insulation resistance can be obtained even though the film is very thin.
In the low resistance state (ON state), a relatively large current density of current flows and Joule heat is generated, and the operation is performed in a considerably high temperature state. It is desirable that
そして、記憶素子が良好なデータ保持特性を有するように、記憶層の材料を選定することが望ましい。 It is desirable to select a material for the storage layer so that the storage element has good data retention characteristics.
そこで、本発明では、記憶素子の記憶層に、NiO,CoO,CeO2から選ばれる1種類以上の酸化物(各酸化物単体もしくは2種類以上を混合したもの)を用いる。
これにより、高温環境下等でも安定して抵抗状態を維持することができ、良好なデータ保持特性を有する。また、パルス幅の短い電圧パルスによっても記憶層に情報の記録を行うことが可能になる。
さらに、非常に薄い膜でも充分な絶縁耐性を得ることができ、これら酸化物の融点が比較的高温であるため記憶素子を高温でも安定に動作させることが可能になる。
Therefore, in the present invention, one or more kinds of oxides selected from NiO, CoO, and CeO 2 (each oxide alone or a mixture of two or more kinds) are used for the memory layer of the memory element.
As a result, the resistance state can be stably maintained even in a high temperature environment and the like, and the data retention characteristic is good. In addition, it is possible to record information in the storage layer even by a voltage pulse having a short pulse width.
Further, sufficient insulation resistance can be obtained even with a very thin film, and since the melting points of these oxides are relatively high, the memory element can be stably operated even at a high temperature.
本発明の一実施の形態として、記憶素子の概略構成図(断面図)を図1に示す。
この記憶素子10は、高電気伝導度の基板1、例えばP型の高濃度の不純物がドープされた(P++の)シリコン基板1上に下部電極2が形成され、この下部電極2上の絶縁層5に形成された開口を通じて下部電極2に接続するように、比較的高い抵抗値を有する記憶用薄膜(記憶層)3が形成され、この記憶用薄膜3上にCu,Ag,Zn、及びTe,S,Seのうちのいずれかの元素が含有された、イオン源層4が形成され、このイオン源層4上に上部電極6が形成されて構成されている。
As an embodiment of the present invention, a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of a memory element is shown in FIG.
In the
下部電極2には、半導体プロセスに用いられる配線材料、例えばTiW,Ti,W,Cu,Al,Mo,Ta,WN,TaN,シリサイド等を用いることができる。
この下部電極2に、例えばW膜を用いた場合には、膜厚を例えば10nm〜100nmの範囲にすればよい。
For the
For example, when a W film is used for the
また、イオン源層4には、Cu,Ag,Znの少なくともいずれか、さらに、Te,Se,Sのカルコゲナイド元素の少なくともいずれかを含有する、CuTe、GeSbTe,CuGeTe,AgGeTe、AgTe、ZnTe、ZnGeTe,CuS、CuGeS、CuSe,CuGeSe等に、さらに、ボロン、或いは希土類元素及びシリコンが、含有された膜を用いてイオン源層4を構成することができる。
In addition, the
特に、抵抗値が変化する部分を、比較的高い抵抗値を有する記憶用薄膜(記憶層)3に限定し、この高抵抗の記憶用薄膜3に比して、充分抵抗が低い材料(例えば、記憶用薄膜3のオン時の抵抗値よりも低い)という観点から、イオン源層4のカルコゲナイド元素としてはTeを用いることが望ましく、それらに、陽イオンとして容易に移動しやすい、Cu,Ag,Znを含んだ、CuTe,AgTe,ZnTeを主成分とする材料によりイオン源層3を形成することが望ましい。
さらに、イオン源層4の陽イオンとなる元素としてCuを用いて、CuTeを含む構成とすると、イオン源層4の抵抗を低くしてイオン源層4の抵抗変化を記憶用薄膜(記憶層)3の抵抗変化と比較して充分に小さくすることができるため、メモリ動作の安定性を向上することができるため、より好ましい。
このイオン源層4に、例えば、CuGeTe膜を用いた場合には、膜厚を例えば5nm〜50nmにすればよい。
In particular, the portion where the resistance value changes is limited to the memory thin film (memory layer) 3 having a relatively high resistance value, and a material having a sufficiently low resistance compared to the high resistance memory thin film 3 (for example, Te is preferably used as the chalcogenide element of the
Further, when Cu is used as an element that becomes a cation of the
For example, when a CuGeTe film is used for the
絶縁層5には、例えばハードキュア処理されたフォトレジスト、半導体装置に一般的に用いられるSiO2やSi3N4、その他の材料、例えばSiON,SiOF,Al2O3,Ta2O5,HfO2,ZrO2等の無機材料、フッ素系有機材料、芳香族系有機材料等を用いることができる。
上部電極6には、下部電極2と同様、通常の半導体配線材料が用いられる。
The insulating
As with the
本実施の形態の記憶素子10においては、特に、記憶用薄膜(記憶層)3を、NiO,CoO,CeO2から選ばれる1種類以上の酸化物から成る構成とする。
これにより、記憶用薄膜(記憶層)3の抵抗状態を高温環境下でも安定して維持することができるため、記憶素子10が良好なデータ保持特性を有する。また、パルス幅の短い電圧パルスによっても、記憶層3に書き込みや消去を行うことが可能になる。
さらに、これらの酸化物は、融点が高いことから、温度上昇に対する記憶用薄膜(記憶層)3の微細構造の安定化を図ることができる。
これにより、記憶用薄膜(記憶層)3の耐熱性を向上することができるため、記憶素子10の高温プロセス下での製造歩留まりを向上させることができる。
また、記録(書き込み、消去)等の記憶素子10の動作時の局所的な温度上昇に対する安定性を改善して、例えば繰返し書き換え可能回数を増やすことができる。
In the
As a result, the resistance state of the memory thin film (memory layer) 3 can be stably maintained even in a high temperature environment, so that the
Furthermore, since these oxides have a high melting point, the microstructure of the memory thin film (memory layer) 3 can be stabilized against a temperature rise.
Thereby, since the heat resistance of the memory thin film (memory layer) 3 can be improved, the manufacturing yield of the
Further, it is possible to improve the stability against a local temperature rise during the operation of the
また、上述の酸化物から成る記憶用薄膜(記憶層)3は、膜厚を薄くしても充分な絶縁耐圧を有する。
これにより、高抵抗状態を容易に実現することができ、かつピンホール等の欠陥を少なくすることができるため、情報の記録を安定して行うことができる。
Further, the memory thin film (memory layer) 3 made of the above-described oxide has a sufficient withstand voltage even when the film thickness is reduced.
Thus, a high resistance state can be easily realized and defects such as pinholes can be reduced, so that information can be recorded stably.
記憶用薄膜(記憶層)3の膜厚は、使用する酸化物材料にもよるが、好ましくは1nm〜10nmの範囲内とする。
記憶用薄膜(記憶層)3の膜厚が薄すぎると、下部電極2の表面粗さの影響により良好な状態で成膜することが困難になり、厚すぎるとイオンの移動距離が増えて動作速度が遅くなる。
The film thickness of the memory thin film (memory layer) 3 is preferably in the range of 1 nm to 10 nm, although it depends on the oxide material used.
If the film thickness of the memory thin film (memory layer) 3 is too thin, it becomes difficult to form a film in a good state due to the influence of the surface roughness of the
なお、記憶用薄膜(記憶層)3が、上述した酸化物(NiO,CoO,CeO2)の他にも、少量の他の元素を含有していても構わない。 Note that the memory thin film (memory layer) 3 may contain a small amount of other elements in addition to the oxides (NiO, CoO, CeO 2 ) described above.
本実施の形態の記憶素子10は、次のように動作させて、情報の記憶を行うことができる。
The
まず、Cu,Ag,Znが含まれたイオン源層4に、例えば正電位(+電位)を印加して、上部電極6側が正になるように、記憶素子10に対して正電圧を印加する。これにより、イオン源層4からCu,Ag,Znがイオン化して、記憶用薄膜3内を拡散していき、下部電極2側で電子と結合して析出する、或いは、記憶用薄膜3内部に拡散した状態で留まる。
すると、記憶用薄膜3内部にCu,Ag,Znを多量に含む電流パスが形成される、もしくは、記憶用薄膜3内部にCu,Ag,Znによる欠陥が多数形成されることによって、記憶用薄膜3の抵抗値が低くなる。記憶用薄膜3以外の各層は、記憶用薄膜3の記録前の抵抗値に比べて、元々抵抗値が低いので、記憶用薄膜3の抵抗値を低くすることにより、記憶素子10全体の抵抗値も低くすることができる。
First, for example, a positive potential (+ potential) is applied to the
Then, a current path containing a large amount of Cu, Ag, Zn is formed inside the memory
その後、正電圧を除去して、記憶素子10にかかる電圧をなくすと、抵抗値が低くなった状態で保持される。これにより、情報の記録(書き込み)を行うこと(記録過程)が可能になる。
After that, when the positive voltage is removed and the voltage applied to the
一方、Cu,Ag,Znが含まれたイオン源層4に、例えば負電位(−電位)を印加して、上部電極6側が負になるように、記憶素子10に対して負電圧を印加する。これにより、記憶用薄膜3内に形成されていた電流パス或いは不純物準位を構成するCu,Ag,Znがイオン化して、記憶用薄膜3内を移動してイオン源層4側に戻る。
すると、記憶用薄膜3内からCu,Ag,Znによる電流パス、もしくは、欠陥が消滅して、記憶用薄膜3の抵抗値が高くなる。記憶用薄膜3以外の各層は元々抵抗値が低いので、記憶用薄膜3の抵抗値を高くすることにより、記憶素子10全体の抵抗値も高くすることができる。
その後、負電圧を除去して、記憶素子10にかかる電圧をなくすと、抵抗値が高くなった状態で保持される。これにより、記録された情報を消去すること(消去過程)が可能になる。
On the other hand, for example, a negative potential (−potential) is applied to the
Then, current paths or defects due to Cu, Ag, and Zn disappear from the memory
After that, when the negative voltage is removed and the voltage applied to the
このような過程を繰返し行うことにより、記憶素子10に情報の記録(書き込み)と記録された情報の消去を繰返し行うことができる。
By repeating such a process, it is possible to repeatedly record (write) information on the
また、特に、イオン源層4が、上述の金属元素(Cu,Ag,Zn)に加えて、Te,S,Seから選ばれる元素即ちカルコゲン元素を含むことにより、イオン源層4内の金属元素(Cu,Ag,Zn)とカルコゲン元素(Te,S,Se)とが結合し、金属カルコゲナイド層を形成する。この金属カルコゲナイド層は、主に非晶質構造を有しており、例えば、金属カルコゲナイド層から成るイオン源層4に接する上部電極6側に正電位を印加すると、金属カルコゲナイド層に含まれる金属元素(Cu,Ag,Zn)がイオン化して、高抵抗を呈する記憶用薄膜3中に拡散し、下部電極2側の一部で電子と結合して析出することにより、或いは、記憶用薄膜3中に留まり絶縁膜の不純物準位を形成することによって、記憶用薄膜3の抵抗が低くなり、これにより情報の記録を行うことが可能になる。
この状態から、金属カルコゲナイド層から成るイオン源層4に接する上部電極6側に負電位を印加すると、下部電極2側に析出していた金属元素(Cu,Ag,Zn)が再びイオン化して、金属カルコゲナイド層に戻ることによることによって、記憶用薄膜3の抵抗が元の高い状態に戻り、記憶素子10の抵抗も高くなるので、これにより記録した情報の消去を行うことが可能になる。
In particular, the
From this state, when a negative potential is applied to the
そして、例えば、抵抗値の高い状態を「0」の情報に、抵抗値の低い状態を「1」の情報に、それぞれ対応させると、正電圧の印加による情報の記録過程で「0」から「1」に変え、負電圧の印加による情報の消去過程で「1」から「0」に変えることができる。 For example, if a state with a high resistance value is associated with information “0” and a state with a low resistance value is associated with information “1”, the information recording process by applying a positive voltage changes from “0” to “ It can be changed from “1” to “0” in the process of erasing information by applying a negative voltage.
なお、記憶用薄膜3は、記録前の初期状態は高抵抗であるのが一般的であるが、プロセス工程でのプラズマ処理、アニール処理等によって、初期に記録状態である低抵抗を呈していても構わない。
記録後の抵抗値は、記憶素子10のセルサイズ及び記憶用薄膜3の材料組成よりも、記録時に印加される電圧パルス或いは電流パルスの幅や電流量等の記録条件に依存し、初期抵抗値が100kΩ以上の場合には、およそ50Ω〜50kΩの範囲となる。
記録データを復調するためには、初期の抵抗値と記録後の抵抗値との比が、およそ2倍以上であれば充分であるので、記録前の抵抗値が100Ωで、記録後の抵抗値が50Ω、或いは、記録前の抵抗値が100kΩ、記録後の抵抗値が50kΩといった状況であれば充分であり、記憶用薄膜3の初期の抵抗値はそのような条件を満たすように設定される。記憶用薄膜3の抵抗値は、例えば、酸素濃度、膜厚、面積、さらには、不純物材料の添加によって調整することが可能である。
The memory
The resistance value after recording depends on the recording conditions such as the voltage pulse or current pulse width and current amount applied during recording rather than the cell size of the
In order to demodulate the recorded data, it is sufficient that the ratio of the initial resistance value and the resistance value after recording is approximately twice or more. Therefore, the resistance value before recording is 100Ω, and the resistance value after recording. Is 50 Ω, or the resistance value before recording is 100 kΩ and the resistance value after recording is 50 kΩ, and the initial resistance value of the memory
上述の実施の形態の記憶素子10の構成によれば、下部電極2と上部電極6との間に、記憶用薄膜3と、イオン源層4とが挟まれた構成とすることにより、例えば、イオン源層4側に正電圧(+電位)を印加して、上部電極6側が正になるようにした場合に、記憶用薄膜3内に、Cu,Ag,Znを多量に含む電流パスが形成されて、或いは記憶用薄膜3内に、Cu,Ag,Znによる欠陥が多数形成されることによって、記憶用薄膜3の抵抗値が低くなり、記憶素子10全体の抵抗値が低くなる。そして、正電圧の印加を停止して、記憶素子10に電圧が印加されないようにすることで、抵抗値が低くなった状態が保持され、情報を記録することが可能になる。
According to the configuration of the
また、上述した記録後の状態の記憶素子10に対して、例えば、イオン源層4に負電圧(−電位)を印加して、上部電極6側が負になるようにする。これにより、記憶用薄膜3内に形成されていた、Cu,Ag,Znによる電流パス、或いは欠陥が消滅して、記憶用薄膜3の抵抗値が高くなり、記憶素子10全体の抵抗値が高くなる。そして、負電圧の印加を停止して、記憶素子10に電圧が印加されないようにすることで、抵抗値が高くなった状態が保持され、記録されていた情報を消去することが可能になる。
Further, for example, a negative voltage (−potential) is applied to the
そして、記憶素子10の抵抗値の変化、特に記憶用薄膜3の抵抗値の変化を利用して情報の記憶を行っているため、記憶素子10を微細化していった場合にも、情報の記録や記録した情報の保存が容易になる。
Since information is stored by utilizing a change in the resistance value of the
また、本実施の形態の記憶素子10によれば、記憶用薄膜(記憶層)3を、NiO,CoO,CeO2から選ばれる1種類以上の酸化物から成る構成としたことにより、高温環境下等でも安定して抵抗状態を維持することができ、良好なデータ保持特性を有する。そして、パルス幅の短い電圧パルスによっても、記憶層3に情報の記録(書き込み、消去)を行うことが可能になる。
さらに、上述の酸化物を用いることにより、記憶層3の耐熱性を向上することができるため、記憶素子10の高温プロセス下での製造歩留まりを向上させることができると共に、記録(書き込み、消去)等の記憶素子10の動作時の局所的な温度上昇に対する安定性を改善して、例えば繰返し書き換え可能回数を増やすことができる。
さらにまた、上述の酸化物から成る記憶用薄膜(記憶層)3は、膜厚を薄くしても充分な絶縁耐圧を有するため、高抵抗状態を容易に実現することができ、かつピンホール等の欠陥を少なくすることができるため、情報の記録を安定して行うことができる。
In addition, according to the
Furthermore, since the heat resistance of the
Furthermore, the memory thin film (memory layer) 3 made of the above-mentioned oxide has a sufficient withstand voltage even if the film thickness is reduced, so that a high resistance state can be easily realized and a pinhole or the like can be realized. Therefore, information can be recorded stably.
また、本実施の形態の記憶素子10によれば、下部電極2、記憶用薄膜3、イオン源層4、上部電極6を、いずれもスパッタリングが可能な材料で構成することが可能である。例えば、各層の材料に適応した組成からなるターゲットを用いて、スパッタリングを行えばよい。
また、同一のスパッタリング装置内で、ターゲットを交換することにより、連続して成膜することも可能である。
Further, according to the
In addition, it is possible to continuously form a film by exchanging the target in the same sputtering apparatus.
なお、上述した実施の形態の記憶素子10において、記憶用薄膜3の酸化物薄膜は、酸化物のスパッタリングターゲットを用いる方法や、金属ターゲットを用いて、スパッタリング中に導入ガスとしてアルゴン等の不活性ガスと共に酸素を導入する方法、いわゆる反応性スパッタリング等の方法を用いることにより形成することが可能である。
さらに、スパッタリングの他、CVD法、或いは蒸着法等の方法によっても酸化物薄膜を形成することが可能である他、成膜時には金属状態であって、その後に、熱酸化或いは薬品処理等の手法によって酸化物薄膜を形成することも可能である。
In the
Furthermore, in addition to sputtering, an oxide thin film can be formed by a method such as CVD or vapor deposition. In addition, the film is in a metal state at the time of film formation, and thereafter a method such as thermal oxidation or chemical treatment. It is also possible to form an oxide thin film.
図1の記憶素子10は、例えば次のようにして製造することができる。
まず、電気伝導度の高い基板1、例えば高濃度のP型の不純物がドープされたシリコン基板上に、下部電極2、例えばW膜を堆積する。
その後に、下部電極2を覆うように絶縁層5を形成するが、フォトリソグラフィによって、絶縁層5の一部を除去し、下部電極2へのコンタクト部を形成する。
次に、記憶用薄膜3、例えば酸化ニッケル(NiO)膜を形成し、その後にイオン源層4、例えばCuTeGe膜を形成する。
続いて、例えばマグネトロンスパッタリング装置によって、上部電極6として、例えばW膜を成膜する。
その後、W膜を、例えばプラズマエッチング等によりパターニングする。プラズマエッチングの他には、イオンミリング、RIE(反応性イオンエッチング)等のエッチング方法を用いてパターニングを行うことができる。
このようにして、図1に示した記憶素子10を製造することができる。
The
First, a
Thereafter, the insulating
Next, a memory
Subsequently, for example, a W film is formed as the
Thereafter, the W film is patterned by, for example, plasma etching. Besides plasma etching, patterning can be performed using an etching method such as ion milling or RIE (reactive ion etching).
In this way, the
上述した実施の形態の記憶素子10を用いて、記憶素子10を多数、例えば列状やマトリクス状に配置することにより、記憶装置(メモリ)を構成することができる。
各記憶素子10に対して、その下部電極2側に接続された配線と、その上部電極6側に接続された配線とを設け、例えばこれらの配線の交差点付近に各記憶素子10が配置されるようにすればよい。
By using the
For each
具体的には、例えば下部電極2を行方向のメモリセルに共通して形成し、上部電極6に接続された配線を列方向のメモリセルに共通して形成し、電位を印加して電流を流す下部電極2と配線とを選択することにより、記録を行うべきメモリセルを選択して、このメモリセルの記憶素子10に電流を流して、情報の記録や記録した情報の消去を行うことができる。
Specifically, for example, the
そして、上述した実施の形態の記憶素子10は、容易にかつ安定して情報の記録及び情報の読み出しを行うことができ、特に、高温環境下及び長期のデータ保持安定性に優れた特性を有する。
また、上述した実施の形態の記憶素子10は、微細化していった場合においても、情報の記録や記録した情報の保持が容易になる。
従って、上述した実施の形態の記憶素子10を用いて記憶装置を構成することにより、記憶装置の集積化(高密度化)や小型化を図ることができる。
The
Further, even when the
Therefore, by configuring the storage device using the
なお、上述の実施の形態の記憶素子10では、イオン源層4と上部電極6とがそれぞれ異なる材料により別々に形成されているが、本発明では、電極にイオン源となる元素(Cu,Ag,Zn)を含有させて、電極層とイオン源層を兼用させても構わない。
In the
また、上述の実施の形態の記憶素子10では、記憶用薄膜3の上にイオン源層4を積層しているが、これらの積層順序を逆にして、イオン源層の上に記憶用薄膜を積層させても構わない。
Further, in the
(実施例)
次に、記憶素子を実際に作製して、特性を調べた。
(Example)
Next, the memory element was actually fabricated and the characteristics were examined.
<実験1>
シリコンウエハ上に、下部電極2としてW膜を20nmの膜厚で堆積し、その表面を覆ってフォトレジストを成膜し、その後、フォトリソグラフィ技術により露光と現像を行ってフォトレジストに開口(スルーホール)を形成した。その後、真空中においてアニール処理を行い、フォトレジストを変質させて、温度やエッチング等に対して安定なハードキュアレジストとして絶縁層5を形成した。その上に記憶用薄膜4となる酸化物層、次いでイオン源層3としてCu50Te35Ge15膜を20nmの膜厚で形成し、さらに上部電極6としてW膜を100nmの膜厚で形成した。
その後、フォトリソグラフィ技術により、プラズマエッチング装置を用いて、ハードキュアレジストから成る絶縁層5上に堆積したイオン源層4及び上部電極6をパターニングした。開口部の寸法は0.7μmφである。
このようにして、図1に示した構造の記憶素子10を作製して、記憶素子10の試料とした。
<
A W film having a thickness of 20 nm is deposited as a
Thereafter, the
In this way, the
そして、上述の製造方法により、記憶用薄膜3の酸化物層の材料や膜厚を変えて、それぞれの記憶素子10の試料を作製した。
内訳は、NiO膜(膜厚1nm,2nm,3nm)、Al2O3膜(膜厚1nm,2nm,3nm)、CoO膜(膜厚1.5nm,3nm,5nm)、CeO2膜(膜厚1nm,3nm,5nm)の合計12種類である。
And the sample of each memory |
The breakdown is NiO film (
(I−V特性)
これらの試料のそれぞれについて、I−V特性を測定した。
I−V測定は以下のように行った。
各試料の記憶素子10に対して、下部電極2と導通している低抵抗シリコン基板1の裏面を接地電位(グランド電位)に接続して、上部電極6に正電位(+電位)を印加した。
そして、上部電極6に印加する正電位を0Vから上昇させて、電流の変化を測定した。ただし、電流が1.5mAに達した所で電流リミッタが動作するように設定しておいて、それ以上は上部電極6に印加する正電位、即ち記憶素子に加わる電圧の絶対値が増加しないように設定した。
また、電流が1.5mAに達して電流リミッタが動作した状態から、上部電極6に印加する正電位を0Vまで減少させていき、電流の変化を測定した。引き続き、今度は、逆に上部電極6に負電位を印加し、電流が減少し、電流が流れなくなるような電圧まで負電圧の印加を増加させた後に、再び0電位に戻す操作を行った。
(IV characteristics)
The IV characteristics were measured for each of these samples.
The IV measurement was performed as follows.
For the
Then, the positive potential applied to the
Further, from the state where the current reached 1.5 mA and the current limiter was operated, the positive potential applied to the
このようにして得られるI−V特性の代表例を図2に示す。図2では、2つの試料のI−V特性をそれぞれ実線と破線とで示している。
そして、図2に示すように、最初に上部電極6に正電圧を印加し、抵抗値が高抵抗から低抵抗に変わるときの電圧を「初期書き込み電圧」と定義する。
また、0Vから初期書き込み電圧まで電圧を上昇させる過程において、1Vの電圧が印加されたときの微小電流をリーク電流と定義する。
A typical example of the IV characteristics obtained in this way is shown in FIG. In FIG. 2, the IV characteristics of the two samples are indicated by a solid line and a broken line, respectively.
Then, as shown in FIG. 2, a voltage when a positive voltage is first applied to the
Further, in the process of increasing the voltage from 0 V to the initial write voltage, a minute current when a voltage of 1 V is applied is defined as a leakage current.
記憶素子の各試料について、測定したI−V特性から、初期書き込み電圧及びリーク電流を求めた。ただし、初期書き込み電圧が1Vを下回る場合には、初期書き込み電圧を印加したときに流れた電流を代用してリーク電流とした。
測定結果として、記憶用薄膜3の膜厚と初期書き込み電圧との関係を図3Aに示し、記憶用薄膜3の膜厚とリーク電流との関係を図3Bに示す。
For each sample of the memory element, an initial write voltage and a leak current were obtained from the measured IV characteristics. However, when the initial write voltage is less than 1 V, the current that flows when the initial write voltage is applied is used as the leakage current.
As a measurement result, FIG. 3A shows the relationship between the film thickness of the memory
図3Aより、NiOを用いた場合においては、膜厚を3nmにしても、初期書き込み電圧があまり大きくならない。即ち、書き込み電圧を抑制できる点から有利であることがわかる。 From FIG. 3A, when NiO is used, the initial write voltage does not increase so much even if the film thickness is 3 nm. That is, it can be seen that it is advantageous in that the write voltage can be suppressed.
図3Bより、Al2O3を用いた場合において、膜厚が薄い領域でも他に比べて非常にリーク電流が小さいものが得られており、読み出し時に必要な電流が小さくて済むため、消費電力の点から有利であることがわかる。 As shown in FIG. 3B, when Al 2 O 3 is used, even in a thin film thickness region, a leakage current is very small compared to the others, and a current required for reading can be reduced. From this point, it can be seen that it is advantageous.
記憶用薄膜3に用いられる各種酸化膜の膜厚については、下部電極2の表面粗さを考慮すると、1nm程度が下限と考えられる。酸化膜が薄すぎると良好に成膜することが難しくなる。
また、メモリのIC等の電源電圧等の観点から、書き込み電圧は3Vを下回ることが望ましく、ここから記憶用薄膜3の膜厚の上限が決まる。
なお、NiOのように、膜厚に対する依存性が小さく、ある程度酸化膜を厚くしても書き込み電圧が3Vを下回る場合等でも、厚さは10nm以下が望ましい。なぜなら、本発明の記憶素子はイオンの移動により書き込み動作及び消去動作が行われており、記憶層3である酸化膜がイオンの移動距離に相当するため、酸化膜を厚くすれば、その分動作速度が遅くなるためである。
以上から、各酸化膜の膜厚は、それぞれ表1に示す範囲で設定されることが望ましい。
Regarding the film thicknesses of various oxide films used for the memory
Further, from the viewpoint of the power supply voltage or the like of the memory IC or the like, the write voltage is preferably less than 3 V, and the upper limit of the film thickness of the memory
It should be noted that, like NiO, the dependence on the film thickness is small, and even if the oxide film is thickened to some extent, the thickness is desirably 10 nm or less even when the write voltage is less than 3V. This is because the memory element of the present invention performs the writing operation and the erasing operation by the movement of ions, and the oxide film as the
From the above, it is desirable that the thickness of each oxide film is set within the range shown in Table 1.
<実験2>
図1に示した記憶素子10の代わりに、本発明の他の実施の形態として、図4に示す記憶素子20を作製して、特性を調べた。
図4に示す記憶素子20は、図1に示した先の実施の形態の記憶素子10と基本的な積層構造が同様であるが、下部電極2は、さらに小さいパターンで形成され、絶縁膜5に形成された開口内に埋め込まれている。
<
Instead of the
The
このような構成の記憶素子20は、以下のようにして製造することができる。
抵抗率の低いシリコン基板1上に、絶縁膜(例えば、Al2O3,Ta2O5等)5を一様にスパッタリングにより堆積し、その後にフォトリソグラフィにより下部電極形成用パターン(パターン部はレジストなし)をフォトレジストにより形成し、その後に、RIE(Reactive Ion Etching)により、絶縁膜5を部分的に除去する。
次に、下部電極2を形成する材料(例えば、W等)をスパッタリングにより一様に堆積させる。その後、CMP(化学的機械的研磨)法、或いはエッチバック法などにより表面を処理することにより、表面を平坦化して、下部電極材料が下部電極形成用パターン内にのみ残留するようにする。これにより下部電極2が所定のパターンで形成される。
次に、スパッタリングにより、記憶用薄膜(記憶層)3、イオン源層4、上部電極6の各層を連続的に形成する。
その後、フォトリソグラフィ及びエッチング処理により、これらの膜3,4,6をパターニングして、図4の構造の記憶素子20を作製することができる。
The
An insulating film (for example, Al 2 O 3 , Ta 2 O 5, etc.) 5 is uniformly deposited on the
Next, a material (for example, W) for forming the
Next, each layer of the memory thin film (memory layer) 3, the
Thereafter, these
そして、上述した製造方法により、シリコンウエハ上に、下部電極2としてW膜を200nmの膜厚で堆積し、その上に記憶用薄膜3として各種酸化膜(NiO膜、Al2O3膜、CoO膜、CeO2膜)を形成し、イオン源層4としてCu50Te35Ge15膜を20nmの膜厚で形成し、上部電極6としてW膜を200nmの膜厚で形成して、それぞれの酸化膜について図4に示した記憶素子20の試料を作製した。
なお、絶縁膜5は酸化珪素膜を形成し、下部電極形成用パターンのサイズは、およそ0.3μmφとした。
また、各酸化膜の膜厚は、表2に示す値とした。
Then, by the manufacturing method described above, a W film is deposited as a
The insulating
The thickness of each oxide film was set to the value shown in Table 2.
(書き込み特性)
これらの記憶素子20の各試料に対して、パルス電圧による書き込み動作及び消去動作を行った。
また、パルス幅を変化させてパルス電圧による書き込みを行い、書き込みが可能である最短のパルス幅を調べた。
結果を図5に示す。
(Write characteristics)
A writing operation and an erasing operation using a pulse voltage were performed on each sample of these
In addition, writing with a pulse voltage was performed while changing the pulse width, and the shortest pulse width that can be written was examined.
The results are shown in FIG.
図5より、NiOを用いた場合が最も短く、10−8秒(10n秒)のパルス電圧でも書き込みに成功した。
また、最も長いCoOを用いた場合でも、10−6秒(1μ秒)未満のパルス電圧で書き込みを行うことができるので、充分な動作速度を確保することができる。
From FIG. 5, the case where NiO was used was the shortest, and writing was successful even with a pulse voltage of 10 −8 seconds (10 n seconds).
Further, even when the longest CoO is used, writing can be performed with a pulse voltage of less than 10 −6 seconds (1 μsec), so that a sufficient operation speed can be ensured.
(データ保持特性)
次に、データ保持特性を確認した。
各種酸化膜を用いたサンプルにおいて、1μ秒のパルス幅のパルス電圧で書き込みした(低抵抗状態の)記憶素子と、書き込み後に消去した(高抵抗状態の)記憶素子とを、それぞれ20素子ずつ準備し、その状態で、200℃・1時間の熱処理を施した。
それぞれの記憶素子で、熱処理前後の抵抗値の状態を比較して、低抵抗状態或いは高抵抗状態が保持できている割合を調べた。
そして、熱処理後における、書き込み保持割合(0〜1)と消去保持割合(0〜1)との積(0〜1)を指標として、各種酸化膜を記憶用薄膜3に用いた記憶素子20について、それぞれ指標を求めた。例えば、書き込み保持割合が0.7であり、消去保持割合が0.8である場合には、指標は0.56となる。
結果として、指標を百分率(%)に換算して、図6に示す。
(Data retention characteristics)
Next, data retention characteristics were confirmed.
In samples using various oxide films, 20 memory elements each written with a pulse voltage having a pulse width of 1 μs (low resistance state) and 20 memory elements erased after writing (high resistance state) were prepared. In this state, heat treatment was performed at 200 ° C. for 1 hour.
In each memory element, the resistance value states before and after the heat treatment were compared, and the ratio at which the low resistance state or the high resistance state was maintained was examined.
Then, the
As a result, the index is converted into percentage (%) and shown in FIG.
図6からわかるように、特にNiOの指標が100%と高く、また、CeO2,CoOにおいても85%以上のデータが熱処理後でも保持されており、データ保持特性の観点からは、有利であることがわかる。 As can be seen from FIG. 6, the index of NiO is particularly high at 100%, and even in CeO 2 and CoO, data of 85% or more is retained even after heat treatment, which is advantageous from the viewpoint of data retention characteristics. I understand that.
(高温プロセス耐性)
実験2において記憶用薄膜3に使用した、各種酸化膜の融点を表3に示す。また、表3では、HfO2とSiO2についても併せて融点を示している。
(High temperature process resistance)
Table 3 shows melting points of various oxide films used for the memory
表3より、特にHfO2の融点が最も高く、高温プロセスに対しても変化が非常に小さいことが予想され、この点において有利であることがわかる。
また、絶縁層5等に用いられるSiO2の融点は1710℃であるので、CeO2,Al2O3,NiOは、SiO2よりも融点が高くなっており、SiO2よりも耐熱性を有しているので、高温プロセスに対しても変化が小さいことが予想される。
From Table 3, it can be seen that the melting point of HfO 2 is the highest and the change is expected to be very small even for a high temperature process, which is advantageous in this respect.
In addition, since the melting point of SiO 2 used for the insulating
なお、CoOは、SiO2より融点が低いが、融点が1451℃あるため、通常の記憶素子の製造工程においては、問題を生じないと考えられる。 Note that CoO has a lower melting point than SiO 2 but has a melting point of 1451 ° C., so that it is considered that no problem occurs in the normal manufacturing process of the memory element.
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
1 基板、2 下部電極、3 記憶用薄膜(記憶層)、4 イオン源層、5 絶縁層(絶縁膜)、6 上部電極、10,20 記憶素子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記記憶層に接して、Cu,Ag,Znから選ばれるいずれかの元素が含まれたイオン源層が設けられ、
前記記憶層が、NiO,CoO,CeO2から選ばれる1種類以上の酸化物から成る
ことを特徴とする記憶素子。 A memory layer is disposed between the first electrode and the second electrode,
An ion source layer containing any element selected from Cu, Ag, and Zn is provided in contact with the storage layer,
Storage elements wherein the storage layer is to, NiO, CoO, characterized in that it consists of one or more oxides selected from CeO 2.
前記第1の電極側に接続された配線と、
前記第2の電極側に接続された配線とを有し、
前記記憶素子が多数配置されて成る
ことを特徴とする記憶装置。 A memory layer is disposed between the first electrode and the second electrode, and in contact with the memory layer, any element selected from Cu, Ag, Zn, and any element selected from Te, S, Se An ion source layer containing such an element, and the storage layer is made of one or more oxides selected from NiO, CoO, and CeO 2 ;
Wiring connected to the first electrode side;
A wiring connected to the second electrode side,
A storage device comprising a large number of the storage elements.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005349787A JP2007157941A (en) | 2005-12-02 | 2005-12-02 | Storage element and storage device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005349787A JP2007157941A (en) | 2005-12-02 | 2005-12-02 | Storage element and storage device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007157941A true JP2007157941A (en) | 2007-06-21 |
Family
ID=38241922
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005349787A Pending JP2007157941A (en) | 2005-12-02 | 2005-12-02 | Storage element and storage device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007157941A (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009141151A (en) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Sony Corp | Memory element and memory |
JP2010010582A (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Fujitsu Ltd | Resistive element and method of manufacturing same |
JP2011091325A (en) * | 2009-10-26 | 2011-05-06 | Sony Corp | Storage device and method for manufacturing the same |
WO2012075722A1 (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-14 | 中国科学院微电子研究所 | Mos device with memory function and method for making the same |
JP2012515437A (en) * | 2009-01-12 | 2012-07-05 | マイクロン テクノロジー, インク. | Memory cell having dielectric memory element |
JP2014222760A (en) * | 2011-03-17 | 2014-11-27 | マイクロン テクノロジー, インク. | Semiconductor structure including conductive material, and memory cell |
US9530823B2 (en) | 2013-09-12 | 2016-12-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Memory device and method for manufacturing the same |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004342843A (en) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Sony Corp | Semiconductor storage element and semiconductor storage using the same |
JP2005197634A (en) * | 2003-11-28 | 2005-07-21 | Sony Corp | Memory element and memory device |
-
2005
- 2005-12-02 JP JP2005349787A patent/JP2007157941A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004342843A (en) * | 2003-05-15 | 2004-12-02 | Sony Corp | Semiconductor storage element and semiconductor storage using the same |
JP2005197634A (en) * | 2003-11-28 | 2005-07-21 | Sony Corp | Memory element and memory device |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009141151A (en) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Sony Corp | Memory element and memory |
JP2010010582A (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Fujitsu Ltd | Resistive element and method of manufacturing same |
US9721655B2 (en) | 2009-01-12 | 2017-08-01 | Micron Technology, Inc. | Memory cell having dielectric memory element |
JP2012515437A (en) * | 2009-01-12 | 2012-07-05 | マイクロン テクノロジー, インク. | Memory cell having dielectric memory element |
JP2011091325A (en) * | 2009-10-26 | 2011-05-06 | Sony Corp | Storage device and method for manufacturing the same |
CN102054529A (en) * | 2009-10-26 | 2011-05-11 | 索尼公司 | Memory device and fabrication process thereof |
US8685851B2 (en) | 2010-12-08 | 2014-04-01 | Institute of Microelectronics, Chinese Academy of Sciences | MOS device with memory function and manufacturing method thereof |
WO2012075722A1 (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-14 | 中国科学院微电子研究所 | Mos device with memory function and method for making the same |
JP2014222760A (en) * | 2011-03-17 | 2014-11-27 | マイクロン テクノロジー, インク. | Semiconductor structure including conductive material, and memory cell |
US9520558B2 (en) | 2011-03-17 | 2016-12-13 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor structures and memory cells including conductive material and methods of fabrication |
US9865812B2 (en) | 2011-03-17 | 2018-01-09 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming conductive elements of semiconductor devices and of forming memory cells |
US10411186B2 (en) | 2011-03-17 | 2019-09-10 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor devices including silver conductive materials |
US10862030B2 (en) | 2011-03-17 | 2020-12-08 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor devices comprising silver |
US9530823B2 (en) | 2013-09-12 | 2016-12-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Memory device and method for manufacturing the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4848633B2 (en) | Storage element and storage device | |
JP4396621B2 (en) | Storage element and storage device | |
KR101541573B1 (en) | Storage element and storage device | |
JP4815804B2 (en) | Storage element and storage device | |
JP4792714B2 (en) | Storage element and storage device | |
US7786459B2 (en) | Memory element and memory device comprising memory layer positioned between first and second electrodes | |
JP4715320B2 (en) | Storage element and storage device | |
KR101058856B1 (en) | Memory element and memory device using same | |
JP4613478B2 (en) | Semiconductor memory element and semiconductor memory device using the same | |
JP5423941B2 (en) | Storage element, manufacturing method thereof, and storage device | |
JP4742971B2 (en) | Storage element and storage device | |
JP2007157941A (en) | Storage element and storage device | |
JP4465969B2 (en) | Semiconductor memory element and semiconductor memory device using the same | |
JP2006319263A (en) | Method for manufacturing memory element, and method for manufacturing storage device | |
JP5434967B2 (en) | Storage element and storage device | |
JP4742887B2 (en) | Memory element and memory device | |
JP2007165474A (en) | Storage element and storage device | |
JP5360145B2 (en) | Storage element and storage device | |
JP5423940B2 (en) | Storage element manufacturing method and storage device manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081202 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110201 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110705 |