JP2009141151A - 記憶素子および記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】記憶素子1Aは、下部電極14および絶縁膜15上に記憶層17および上部電極18を備える。記憶層17は高抵抗層およびイオン源層の積層構造により構成されている。高抵抗層はGd(ガドリニウム)の酸化膜により形成され、イオン源層は、S(硫黄),Se(セレン)およびTe(テルル)などのカルコゲナイド元素と共に、Cu(銅),Zr(ジルコニウム),Al(アルミニウム)などの金属元素を含有する。絶縁膜15には凹部16が設けられ、この凹部16において下部電極14と記憶層17とが接する。凹部16の深さは、好ましくは2nm以上20nm以下、より好ましくは5nm以上16nm以下である。
【選択図】 図1
Description
上記の製造方法により、図1に示した断面構造を有する記憶素子1Aのデバイスを作製した。絶縁膜12,15にはTEOS−SiO2 層を用いた。下部電極14にはWZrNbを用い、その形状は直径280nmの円柱状とした。絶縁膜15の凹部16は円形とし、その底面(下部電極14と記憶層17との接する部分)の面積を400nm2 とした。記憶層17は、膜厚2nmのGd酸化膜(高抵抗層)および膜厚30nmのCuGeTeSi膜(イオン源層)の積層構造とした。上部電極18にはZr/Al膜を用いた。
一方、比較例1として、図7に示した記憶素子1Cを作製した。この記憶素子1Cは、記憶層27と下部電極24とが接する部分を凸部29とした点において、凹部26を有する記憶素子1Bと異なる。凸部29は、記憶層27を成膜する前に、選択的に絶縁膜22のみをエッチングすることにより形成した。なお、下部電極24は直径40nmの円柱状とした。各部の材料は実施例1と同様である。
上記9種類のデバイスについて、書き込みおよび消去の繰り返し動作時の抵抗変化(繰り返し特性)を測定した。繰り返し動作は、書き込み動作から始め、その後は書き込みおよび消去のサイクルを交互に行い、各書き込みおよび消去動作毎に抵抗値を測定した。
Claims (9)
- 第1電極上に記憶層,第2電極がこの順に積層され、前記記憶層の電気的特性の変化により情報の書き込みあるいは消去がなされる記憶素子であって、
前記第1電極を絶縁分離するための絶縁膜を有すると共に、前記絶縁膜に、深さが2nm以上20nm以下の凹部が設けられ、前記凹部において前記第1電極と前記記憶層とが接触している
ことを特徴とする記憶素子。 - 前記凹部の深さは、5nm以上16nm以下である
ことを特徴とする請求項1記載の記憶素子。 - 前記記憶層は、イオン伝導材料と共にCu(銅),Ag(銀),Ge(ゲルマニウム)およびZn(亜鉛)のうちの少なくとも1種の金属元素を含む
ことを特徴とする請求項2記載の記憶素子。 - 前記記憶層は、更に、Si(シリコン),Zr(ジルコニウム)およびAl(アルミニウム)のうちの少なくとも1種を含む
ことを特徴とする請求項3記載の記憶素子。 - 前記記憶層のイオン伝導材料は、S(硫黄),Se(セレン)およびTe(テルル)のうちの少なくとも1種である
ことを特徴とする請求項4に記載の記憶素子。 - 前記第1電極の側面および表面の一部が前記絶縁膜により覆われ、
前記凹部は前記第1電極の表面の一部領域に対応して設けられている
ことを特徴とする請求項1または5に記載の記憶素子。 - 前記第1電極の側面が前記絶縁膜により覆われ、前記凹部は前記第1電極の表面全体に対応して設けられている
ことを特徴とする請求項1または5に記載の記憶素子。 - 第1電極上に記憶層,第2電極がこの順に積層され、前記記憶層の電気的特性の変化により情報の書き込みあるいは消去がなされる複数の記憶素子と、前記複数の記憶素子に対して選択的に電圧または電流のパルスを印加するパルス印加手段とを備えた記憶装置であって、
前記記憶素子は、前記第1電極を絶縁分離するための絶縁膜を有すると共に、前記絶縁膜に、深さが2nm以上20nm以下の凹部が設けられ、前記凹部において前記第1電極と前記記憶層とが接触している
ことを特徴とする記憶装置。 - 前記凹部のリセス量は、5nm以上16nm以下である
ことを特徴とする請求項8記載の記憶素子。
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