JP2009295941A - Storage element and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記憶素子およびその製造方法に関し、詳しくは、第1電極と、第2電極と、第1電極と第2電極との間に介在し酸化物半導体により形成された酸化物半導体層と、を備え、第1電極を基準電圧として第2電極に正の第1電圧を印加することにより第1電極と第2電極との間に生じる電気的な抵抗状態としての第1抵抗状態と、第1電極を基準電圧として第2電極に負の第2電圧を印加することにより第1電極と第2電極との間に生じる電気的な抵抗の状態であって第1抵抗状態と異なる第2抵抗状態と、を用いて情報を記憶する記憶素子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a memory element and a method for manufacturing the same, and more particularly, a first electrode, a second electrode, and an oxide semiconductor layer formed of an oxide semiconductor interposed between the first electrode and the second electrode. And a first resistance state as an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a positive first voltage to the second electrode using the first electrode as a reference voltage, A state of electrical resistance generated between the first electrode and the second electrode by applying a negative second voltage to the second electrode using the first electrode as a reference voltage, and is different from the first resistance state. The present invention relates to a memory element that stores information using a resistance state and a manufacturing method thereof.
従来、この種の記憶素子としては、アルミウムにより形成された上部電極と、金により形成された下部電極と、上部電極と下部電極との間に介在しマンガン酸カルシウムプラセオジウム(Pr0.7Ca0.3MnO3)により形成された酸化物層とを備えるものが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。この記憶素子では、下部電極を0Vとして、上部電極に+5Vを印加すると下部電極と上部電極との間の電気的な抵抗状態が抵抗値の高い高抵抗状態となり、上部電極に−5Vを印加すると下部電極と上部電極との間の電気的抵抗状態が抵抗値の低い低抵抗状態となり、こうし抵抗状態の変化を用いて情報を記憶することができる。
上述の記憶素子では、上部電極に0Vから増加する電圧を印加すると、上部電極の電圧が+4Vのときに下部電極と上部電極との間の電流が急激に減少する「フォーミング」と呼ばれる現象が起こり、こうしたフォーミングを起こした後に初めて上述した抵抗状態の変化が生じることが知られている。つまり、上述の記憶素子では、工場などで製造された後、使用前に上部電極に+4V以上の電圧を印加してフォーミングを起こさないと情報が記憶できず、使い勝手の面で必ずしも満足がいくものとなっていない。したがって、こうしたフォーミングを行なうこと無く抵抗状態が変化する記憶素子が望ましい。 In the memory element described above, when a voltage increasing from 0 V is applied to the upper electrode, a phenomenon called “forming” occurs in which the current between the lower electrode and the upper electrode rapidly decreases when the voltage of the upper electrode is +4 V. It is known that the change in the resistance state described above occurs only after such forming. In other words, in the above-mentioned memory element, after being manufactured in a factory or the like, information cannot be stored unless a forming is caused by applying a voltage of +4 V or higher to the upper electrode before use, and the usability is always satisfactory. It is not. Therefore, a memory element in which the resistance state changes without performing such forming is desirable.
本発明の記憶素子およびその製造方法は、第1電極と第2電極との間に介在し酸化物半導体により形成された酸化物半導体層を備え、第1電極を基準電圧として第2電極に正の第1電圧を印加することにより第1電極と第2電極との間に生じる電気的な抵抗状態としての第1抵抗状態と、第1電極を基準電圧として第2電極に負の第2電圧を印加することにより第1電極と第2電極との間に生じる電気的な抵抗の状態であって第1抵抗状態と異なる第2抵抗状態と、を用いて情報を記憶する記憶素子において、使用する際の使い勝手を向上させることを主目的とする。 A memory element and a manufacturing method thereof according to the present invention include an oxide semiconductor layer formed of an oxide semiconductor interposed between a first electrode and a second electrode, and the first electrode serves as a reference voltage and is positively connected to the second electrode. A first resistance state as an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying the first voltage, and a negative second voltage applied to the second electrode using the first electrode as a reference voltage. Used in a memory element that stores information using a second resistance state different from the first resistance state, which is an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying The main purpose is to improve usability.
本発明の記憶素子およびその製造方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The memory element and the manufacturing method thereof according to the present invention adopt the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の記憶素子は、
第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在し酸化物半導体により形成された酸化物半導体層と、を備え、前記第1電極を基準電圧として前記第2電極に正の第1電圧を印加することにより前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電気的な抵抗状態としての第1抵抗状態と、前記第1電極を基準電圧として前記第2電極に負の第2電圧を印加することにより前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電気的な抵抗の状態であって前記第1抵抗状態と異なる第2抵抗状態と、を用いて情報を記憶する記憶素子であって、
前記第1電極及び前記第2電極のいずれか一方と前記酸化物半導体層との間に介在し、所定の絶縁性能を有する金属酸化物により前記酸化物半導体層より薄く形成された金属酸化物層を備える
ことを特徴とする。
The memory element of the present invention is
A first electrode; a second electrode; and an oxide semiconductor layer formed of an oxide semiconductor interposed between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode is used as a reference voltage. A first resistance state as an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a positive first voltage to the second electrode, and the first electrode as a reference voltage A second resistance state different from the first resistance state in an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a negative second voltage to the second electrode; A storage element for storing information using
A metal oxide layer interposed between one of the first electrode and the second electrode and the oxide semiconductor layer and formed thinner than the oxide semiconductor layer by a metal oxide having a predetermined insulation performance It is characterized by providing.
この本発明の記憶素子では、第1電極及び第2電極のいずれか一方と酸化物半導体層との間に所定の絶縁性能を有する金属酸化物により酸化物半導体層より薄く形成された金属酸化物層を介在させることにより、フォーミング無しに第2電極に印加する電圧を調整することにより第1抵抗状態または第2抵抗状態が生じて情報を記憶できる。これにより、使用する際の使い勝手を向上させることができる。ここで、「所定の絶縁性能を有する金属酸化物」は、電気抵抗率が1×1010Ω・m以上の金属酸化物とすることもできる。 In this memory element of the present invention, a metal oxide formed thinner than an oxide semiconductor layer by a metal oxide having a predetermined insulating performance between one of the first electrode and the second electrode and the oxide semiconductor layer By interposing the layer, the first resistance state or the second resistance state is generated by adjusting the voltage applied to the second electrode without forming, and information can be stored. Thereby, the usability at the time of using can be improved. Here, the “metal oxide having a predetermined insulation performance” may be a metal oxide having an electrical resistivity of 1 × 10 10 Ω · m or more.
金属酸化物層が電気抵抗率が1×1010Ω・m以上の金属酸化物により形成されてなる態様の本発明の記憶素子において、前記第2電極は、前記酸化物半導体と接触させるとショットキー接触を形成するショットキー金属により形成されてなり、前記金属酸化物層は、前記第2電極と前記酸化物半導体層との間に介在するよう形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、より適正に情報を記憶することができる。この場合において、前記酸化物半導体層は、導電型がp型の酸化物半導体により形成されてなるものとすることもできる。こうした酸化物半導体層が導電型がp型の酸化物半導体により形成されてなる態様の本発明の記憶素子において、前記酸化物半導体層は、マンガン酸カルシウムプラセオジウムにより形成されてなり、前記第2電極は、アルミウム,錫,鉄,マンガンのいずれかにより形成されてなり、前記金属酸化物層は、前記第2電極の酸化物により形成されてなるものとしたり、前記酸化物半導体層は、酸化ニッケルにより形成されてなり、前記第2電極は、アルミウム,チタン,錫のいずれかにより形成されてなり、前記金属酸化物層は、前記第2電極の酸化物により形成されてなるものとすることもできる。また、第2電極が前記酸化物半導体と接触させるとショットキー接触を形成するショットキー金属により形成されてなり、金属酸化物層が第2電極と酸化物半導体層との間に介在するよう形成されてなる態様の本発明の記憶素子において、前記酸化物半導体層は、導電型がn型の酸化物半導体により形成されてなるものとすることもできる。こうした酸化物半導体層が導電型がn型の酸化物半導体により形成されてなる態様の本発明の記憶素子において、前記酸化物半導体層は、酸化チタンまたはチタン酸ストロンチウムにより形成されてなり、前記第2電極は、アルミニウムまたはチタンにより形成されてなり、前記金属酸化物層は、酸化アルミニウム,酸化チタン,チタン酸ストロンチウム,酸化マンガン,酸化鉄,酸化コバルト,酸化錫のいずれかにより形成されてなるものとしたり、前記酸化物半導体層は、酸化チタンまたはチタン酸ストロンチウムにより形成されてなり、前記第2電極は、ニッケル,錫,マンガン,鉄,コバルトのいずれかにより形成されてなり、前記金属酸化物層は、前記第2電極の酸化物により形成されてなるものとすることもできる。 In the memory element of the present invention in which the metal oxide layer is formed of a metal oxide having an electrical resistivity of 1 × 10 10 Ω · m or more, the second electrode is shot when brought into contact with the oxide semiconductor. It may be formed of a Schottky metal that forms a key contact, and the metal oxide layer may be formed so as to be interposed between the second electrode and the oxide semiconductor layer. In this way, information can be stored more appropriately. In this case, the oxide semiconductor layer may be formed of an oxide semiconductor having a p-type conductivity. In the memory element of the present invention in which the oxide semiconductor layer is formed of an oxide semiconductor having a p-type conductivity, the oxide semiconductor layer is formed of calcium praseodymium manganate, and the second electrode Is formed of any one of aluminum, tin, iron, and manganese, and the metal oxide layer is formed of an oxide of the second electrode, or the oxide semiconductor layer is formed of nickel oxide. The second electrode may be formed of aluminum, titanium, or tin, and the metal oxide layer may be formed of an oxide of the second electrode. it can. Further, the second electrode is formed of a Schottky metal that forms a Schottky contact with the oxide semiconductor, and the metal oxide layer is interposed between the second electrode and the oxide semiconductor layer. In the memory element of the present invention, the oxide semiconductor layer may be formed of an oxide semiconductor having an n-type conductivity. In the memory element of the present invention in which the oxide semiconductor layer is formed of an n-type oxide semiconductor, the oxide semiconductor layer is formed of titanium oxide or strontium titanate. The two electrodes are formed of aluminum or titanium, and the metal oxide layer is formed of any of aluminum oxide, titanium oxide, strontium titanate, manganese oxide, iron oxide, cobalt oxide, and tin oxide. The oxide semiconductor layer is formed of titanium oxide or strontium titanate, and the second electrode is formed of any of nickel, tin, manganese, iron, and cobalt, and the metal oxide The layer may be formed of an oxide of the second electrode.
金属酸化物層が電気抵抗率が1×1010Ω・m以上の金属酸化物により形成されてなる態様の本発明の記憶素子において、前記第2電極は、前記酸化物半導体と接触させるとオーミック接触を形成する金属により形成されてなり、前記金属酸化物層は、前記第2電極と前記酸化物半導体層との間に介在するよう形成されてなるものとすることもできる。この場合において、前記酸化物半導体層は、マンガン酸カルシウムプラセオジウムにより形成されてなり、前記第2電極は、金により形成されてなり、前記金属酸化物層は、酸化アルミウムにより形成されてなるものとすることもできる。 In the memory element of the present invention in which the metal oxide layer is formed of a metal oxide having an electrical resistivity of 1 × 10 10 Ω · m or more, the second electrode is ohmic when brought into contact with the oxide semiconductor. The metal oxide layer may be formed so as to be interposed between the second electrode and the oxide semiconductor layer. In this case, the oxide semiconductor layer is made of calcium praseodymium manganate, the second electrode is made of gold, and the metal oxide layer is made of aluminum oxide. You can also
本発明の第1の記憶素子の製造方法は、
第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在し酸化物半導体により形成された酸化物半導体層と、を備え、前記第1電極を基準電圧として前記第2電極に正の第1電圧を印加することにより前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電気的な抵抗状態としての第1抵抗状態と、前記第1電極を基準電圧として前記第2電極に負の第2電圧を印加することにより前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電気的な抵抗の状態であって前記第1抵抗状態と異なる第2抵抗状態と、を用いて情報を記憶する記憶素子の製造方法であって、
基板上に第1の金属を堆積させて前記第1電極を形成する第1電極形成工程と、
前記形成された第1電極上に前記酸化物半導体を堆積させると共に電気抵抗率が1×1010Ω・m以上の金属酸化物を前記酸化物半導体より薄く堆積させることにより前記酸化物半導体層と前記金属酸化物により形成された金属酸化物層とを形成する酸化物半導体層金属酸化物層形成工程と、
前記形成された金属酸化物層上に前記第1の金属と異なる第2の金属を蒸着させることにより前記第2電極を形成する第2電極形成工程と、
を備えることを要旨とする。
The first method for manufacturing a memory element of the present invention is as follows.
A first electrode; a second electrode; and an oxide semiconductor layer formed of an oxide semiconductor interposed between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode is used as a reference voltage. A first resistance state as an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a positive first voltage to the second electrode, and the first electrode as a reference voltage A second resistance state different from the first resistance state in an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a negative second voltage to the second electrode; A method of manufacturing a storage element that stores information using
Forming a first electrode by depositing a first metal on a substrate; and
The oxide semiconductor layer is deposited on the formed first electrode and a metal oxide having an electric resistivity of 1 × 10 10 Ω · m or more is deposited thinner than the oxide semiconductor, An oxide semiconductor layer forming a metal oxide layer formed of the metal oxide, and a metal oxide layer forming step;
A second electrode forming step of forming the second electrode by evaporating a second metal different from the first metal on the formed metal oxide layer;
It is a summary to provide.
この本発明の第1の記憶素子の製造方法では、基板上に第1の金属を堆積させて第1電極を形成し、形成された第1電極上に酸化物半導体を堆積させると共に電気抵抗率が1×1010Ω・m以上の金属酸化物を酸化物半導体より薄く堆積させることにより酸化物半導体層と金属酸化物により形成された金属酸化物層とを形成し、形成された金属酸化物層上に第1の金属と異なる第2の金属を蒸着させることにより第2電極を形成する。これにより、酸化物半導体層と第2電極との間に介在する金属酸化物層を備える記憶素子を形成することができる。 In the first method for manufacturing a memory element according to the present invention, a first metal is deposited on a substrate to form a first electrode, an oxide semiconductor is deposited on the formed first electrode, and an electrical resistivity is obtained. Is formed by depositing a metal oxide having a thickness of 1 × 10 10 Ω · m or more thinner than an oxide semiconductor to form an oxide semiconductor layer and a metal oxide layer formed of the metal oxide. A second electrode is formed by evaporating a second metal different from the first metal on the layer. Thus, a memory element including a metal oxide layer interposed between the oxide semiconductor layer and the second electrode can be formed.
本発明の第2の記憶素子の製造方法は、
第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在し酸化物半導体により形成された酸化物半導体層と、を備え、前記第1電極を基準電圧として前記第2電極に正の第1電圧を印加することにより前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電気的な抵抗状態としての第1抵抗状態と、前記第1電極を基準電圧として前記第2電極に負の第2電圧を印加することにより前記第1電極と前記第2電極との間に生じる電気的な抵抗の状態であって前記第1抵抗状態と異なる第2抵抗状態と、を用いて情報を記憶する記憶素子の製造方法であって、
基板上に第1の金属を堆積させて前記第1電極を形成する第1電極形成工程と、
前記形成された第1電極上に前記酸化物半導体を堆積させて酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、
前記形成された酸化物半導体層上に前記第1の金属と異なる金属であって該金属の酸化物内での酸素の拡散係数が1×10-15cm2/sec以上である第2の金属を蒸着させることにより前記第2の金属により形成された前記第2電極と共に前記酸化物半導体層と前記第2電極との間に電気抵抗率が1×1010Ω・m以上の金属酸化物より形成された金属酸化物層を形成する第2電極金属酸化物層形成工程と、
を備えることを要旨とする。
The second method for manufacturing a memory element of the present invention is as follows.
A first electrode; a second electrode; and an oxide semiconductor layer formed of an oxide semiconductor interposed between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode is used as a reference voltage. A first resistance state as an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a positive first voltage to the second electrode, and the first electrode as a reference voltage A second resistance state different from the first resistance state in an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a negative second voltage to the second electrode; A method of manufacturing a storage element that stores information using
Forming a first electrode by depositing a first metal on a substrate; and
An oxide semiconductor layer forming step of forming the oxide semiconductor layer by depositing the oxide semiconductor on the formed first electrode;
A second metal that is different from the first metal on the formed oxide semiconductor layer and has an oxygen diffusion coefficient of 1 × 10 −15 cm 2 / sec or more in the oxide of the metal From a metal oxide having an electrical resistivity of 1 × 10 10 Ω · m or more between the oxide semiconductor layer and the second electrode together with the second electrode formed of the second metal by vapor deposition A second electrode metal oxide layer forming step for forming the formed metal oxide layer;
It is a summary to provide.
この本発明の第2の記憶素子の製造方法では、基板上に第1の金属を堆積させて前記第1電極を形成し、前記形成された第1電極上に前記酸化物半導体を堆積させて酸化物半導体層を形成し、形成された酸化物半導体層上に第1の金属と異なる金属であってこの金属の酸化物内での酸素の拡散係数が1×10-15cm2/sec以上である第2の金属を蒸着させることにより第2の金属により形成された第2電極と共に酸化物半導体層と第2電極との間に電気抵抗率が1×1010Ω・m以上の金属酸化物より形成された金属酸化物層を形成する。第2電極と共に酸化物半導体層と第2電極との間に金属酸化物を形成するから、より少ない工程で酸化物半導体層と第2電極との間に介在する金属酸化物層を備える記憶素子を形成することができる。 In the second method for manufacturing a memory element of the present invention, a first metal is deposited on a substrate to form the first electrode, and the oxide semiconductor is deposited on the formed first electrode. An oxide semiconductor layer is formed, and a diffusion coefficient of oxygen in the metal oxide which is different from the first metal on the formed oxide semiconductor layer is 1 × 10 −15 cm 2 / sec or more. Metal oxide having an electrical resistivity of 1 × 10 10 Ω · m or more between the oxide semiconductor layer and the second electrode together with the second electrode formed by vapor deposition of the second metal A metal oxide layer formed from a material is formed. Since the metal oxide is formed between the oxide semiconductor layer and the second electrode together with the second electrode, the memory element includes the metal oxide layer interposed between the oxide semiconductor layer and the second electrode in fewer steps Can be formed.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の第1実施例としてメモリ素子20の構成の概略を示す構成図である。メモリ素子20は、アルミ酸ランタン(LaAlO3)からなる基板10上に形成された第1電極22と、第1電極22上に形成された酸化物半導体層24と、酸化物半導体層24上に高い金属酸化物により形成された金属酸化物層26と、金属酸化物層26上に形成された第2電極28と、を備える。なお、基板10は、アルミ酸ランタンにより形成されているものとしたが、基板10内を流れる電流が無視できる程度に電気抵抗率が高い材料により形成されていればよく、電気抵抗率が1010Ω・mより大きい材料により形成されるのが望ましい。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of a
酸化物半導体層24は、p型の酸化物半導体であるマンガン酸カルシウムプラセオジウム(Pr1-xCaxMnO3、xは0.3〜0.5、実施例ではxは0.3。以下、PCMOという)により80nmの厚さに形成されている。
The
第1電極22は、酸化物半導体層24を形成するPCMOと格子定数の整合性が良く、且つ、電気的伝導性の良いニッケル酸ランタン(LaNiO,以下、LNOという)により20nmの厚さに形成されている。なお、第1電極22は、電気抵抗率が低い材料で形成されていればよく、電気抵抗率が10ー4Ω・mより小さい材料により形成されるのが望ましい。なお、第1電極22は、銀(Ag)により形成され第1電極22と電気的に接続された接続用電極30を備えており、接続用電極30を介して電圧が印加される。
The
第2電極28は、酸化物半導体層24を形成するPCMOと接触させたときに生じる次式(1)により計算されるショットキー障壁の高さφBPが値0より大きくなるショットキー接触を生じる金属により形成されており、実施例では、アルミニウム(Al)により形成されているものとした。式(1)中、EgはPCMOのバンドギャップ、qは電気素量、χはPCMOの電子親和力,φmはアルミニウムの仕事関数をそれぞれ示している。
The
φBP=Eg/q+χ-φm (1) φBP = Eg / q + χ-φm (1)
金属酸化物層26は、第2電極28の材料のアルミニウムの酸化物である酸化アルミニウム(AlOx,xは0より大きい実数)により3nmの厚さに形成されている。金属酸化物層26は、絶縁性能が高い材料、つまり、電気抵抗率が高い材料で形成されていればよく、電気抵抗率が1010Ω・mより大きい材料により形成されるのが望ましい。
The
次に、こうして構成されたメモリ素子20の製造方法について説明する。図2は、メモリ素子20の製造工程の概略を示すフローチャートである。最初に、強度0.7mJ/cm2,周波数1HzのKrFエキシマレーザを用いたパルスレーザデポジッション法(以下、PLD法という)により成長温度(基板10の温度)700℃、酸素分圧3.99Paで20nmの厚さのLNOを堆積させて第1電極22を形成する(ステップS100)。
Next, a method for manufacturing the
第1電極22を形成したら、形成した第1電極22上に、強度0.7mJ/cm2,周波数5HzのKrFエキシマレーザを用いたPLD法により成長温度(基板10の温度)を700℃、酸素分圧3.99Paで80nmの厚さのPCMOを堆積させてPCMO層を形成するとともに(ステップS110)、こうして形成したPCMO層上に、強度1.5mJ/cm2、周波数1HzのKrFエキシマレーザを用いたPLD法により成長温度(基板10の温度)を室温(約20°C)、酸素分圧を1.33×10Paで3nmの厚さのAlOx(xはAl:O=3:1〜1:0.7を満たす実数)を堆積させて酸化アルミニウム層を形成し(ステップS120)、イオンミリングにより酸化アルミニウム層,PCMO層の一部を順にエッチングして第1電極22の一部を露出させると共に酸化アルミニウムからなる金属酸化物層26とPCMOからなる酸化物半導体層24とを形成する(ステップS130)。なお、実施例では、第1電極22を形成した後に第1電極22上にPCMOと酸化アルミニウムとを順に堆積させてPCMO層と酸化アルミニウム層とを形成した後、イオンミリングによりPCMO層および酸化アルミニウム層の一部を順にエッチングして金属酸化物層26と酸化物半導体層24とを形成するものとしたが、第1電極22を形成した後に第1電極の一部を金属でマスクしてPCMOと酸化アルミニウムとを順に堆積させた後、マスクに用いた金属を除去することにより金属酸化物層26と酸化物半導体層24とを形成するものとしてもよい。
After the
続いて、形成した金属酸化物層26上に真空蒸着法によりAlを堆積させた後に堆積させたAl層をパターニングして第2電極28を形成し(ステップS140)、続いて、第1電極22の露出している部位に真空蒸着法によりAgを堆積させた後に堆積させたAg層をパターニングして接続用電極30を形成する(ステップS150)。こうして、第1電極22や酸化物半導体層24,金属酸化物層26をPLD法を用いて形成することにより、第1電極22や酸化物半導体層24,金属酸化物層26の表面を分子層レベルで平坦に形成することができる。なお、実施例では、PLD法により第1電極22,酸化物半導体層24,金属酸化物層26を形成するものとしたが、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法など他の薄膜を形成する方法であれば如何なる方法を用いて形成するものとしてもよい。
Subsequently, Al is deposited on the formed
こうして構成されたメモリ素子20の動作について説明する。図3は、メモリ素子の製造後、最初に、接続用電極30を介して第1電極22を接地(0V)して、第2電極28の電圧Vcを変化させて第1電極22と第2電極28との間に流れる電極間電流Icの絶対値|Ic|を測定した測定結果の一例を示す説明図である。図示するように、電圧Vcを+6Vにすると第1電極22と第2電極28との間の抵抗Rcが高くなる高抵抗状態となり、こうして高抵抗状態となると電圧Vcを下げても高抵抗状態が保持され、電圧Vcが−6Vになると抵抗Rcが低くなる低抵抗状態となり、こうして低抵抗状態となると電圧Vcが0Vになるまで低抵抗状態が保持される。したがって、メモリ素子20では、電圧Vcを+6Vまたは−6Vとしてメモリ素子20を高抵抗状態または低抵抗状態にすることにより情報を記憶することができ、電圧Vcを−6Vから0Vの間の電圧(例えば、−4V)として電極間電流Icを検出することにより記憶された情報を読み出すことができる。すなわち、メモリ素子20は、不揮発性のメモリとして機能するのである。図4は、電圧Vcに+6Vの振幅のパルス(パルスの電圧が0V〜+6V)を5回印加した後に−6Vの振幅のパルス(パルスの電圧が−6V〜0V)を5回印加することを繰り返したときの抵抗Rcの測定結果の一例を示す説明図である。実施例のメモリ素子20では、図示するように、パルス印加回数に対して抵抗Rcが比較的安定しており、抵抗状態の変化が比較的安定して起きていることがわかる。このように、メモリ素子20は、抵抗状態の変化を用いて適正に情報を記憶することができる。
The operation of the
図5は、金属酸化物層26を備えていない点を除いてメモリ素子20と同様の構成の従来のメモリ素子において電圧Vcを変化させたときの電極間電流Icの測定結果の一例を示す説明図である。従来のメモリ素子では、図示するように、最初に電極間電圧Vcを0Vから徐々に増加させて+3V付近で電流Icが急減する「フォーミング」を起こした後に、電圧Vcを+5Vにすると低抵抗状態となり、電圧Vcを−5Vにすると高抵抗状態となる。実施例のメモリ素子20では、図3に例示するように、最初にフォーミングを起こさせることなく抵抗状態の変化が生じている。これは、第2電極28と酸化物半導体層24との間に金属酸化物層26が介在するためだと考えられる。このように、メモリ素子20は、工場などで製造された後,使用前にフォーミングが起きるよう第2電極28に正の電圧を印加する必要がなく、従来のものに比して使い勝手がより向上したものとなっている。
FIG. 5 illustrates an example of a measurement result of the interelectrode current Ic when the voltage Vc is changed in a conventional memory element having the same configuration as the
以上説明した第1実施例のメモリ素子20では、第1電極22と、第2電極と、第1電極22上にマンガン酸カルシウムプラセオジウムにより形成された酸化物半導体層24とを備えるメモリ素子20において、第2電極28と酸化物半導体層24との間に金属酸化物層26を設けたから、フォーミング無しで情報を記憶することができる。これにより、メモリ素子20を使用する際の使い勝手の向上を図ることができる。
In the
第1実施例のメモリ素子20では、金属酸化物層26を3nmの厚さに形成するものとしたが、金属酸化物層26の厚さは1nmから5nm程度の厚さにすることが望ましい。図6は金属酸化物層26の厚さを1nmとした点を除いてメモリ素子20と同様の構成のメモリ素子において第2電極28の電圧Vcを変化させたときの電極間電流Icの測定結果の一例を示す説明図であり、図7は第2電極28に+6Vの振幅のパルスを5回印加した後に−6Vの振幅のパルスを5回印加することを繰り返したときの第1電極22と第2電極28との間の抵抗Rcの測定結果の一例を示す説明図である。図6に例示すように、金属酸化物層26の厚さが1nmである場合でも抵抗状態の変化が観測されている。なお、図4と図7とを比較するとわかるように、低抵抗状態での抵抗Rlに対する高抵抗状態での抵抗Rhの抵抗比(Rh/Rl)が、金属酸化物層26の厚さが3nmのときは103程度であるのに対して厚さが1nmのときには70程度と低くなっている。したがって、金属酸化物層26の厚さを薄くすることにより抵抗比が小さくなる傾向になると考えられる。
In the
第1実施例のメモリ素子20では、酸化アルミニウム層(金属酸化物層26)を酸素分圧1.33×10Paの下で形成するものとしたが、酸化アルミニウム層を形成する際の酸素分圧は1.33×10Paに限定されるものではなく、メモリ素子20に必要とされる特性に応じて適宜設定されるのが望ましく、例えば、1.33×10Pa未満としてもよい。図8は酸化アルミニウム層を形成する際に酸素分圧を1.33×10-2Paとした場合の電圧Vcを変化させたときの電流Icの測定結果の一例を示す説明図であり、図9は酸素分圧を1.33×10-2Paした場合の第2電極28に+7Vの振幅のパルスを5回印加した後に−7Vの振幅のパルスを5回印加することを繰り返したときの抵抗Rcの測定結果の一例を示す説明図であり、図10は酸化アルミニウム層を形成する際に酸素分圧を1.33×10-4Paとした場合の電圧Vcを変化させたときの電極間電流Icの測定結果の一例を示す説明図であり、図11は酸素分圧を1.33×10-4Paとした場合の第2電極28に+5Vの振幅のパルスを5回印加した後に−5Vの振幅のパルスを5回印加することを繰り返したときの抵抗Rcの測定結果の一例を示す説明図であり、図12は、図4,図9,図11の測定結果を用いた酸素分圧と抵抗Rcとの関係を示す説明図である。図8〜11に例示するように、メモリ素子は、酸素分圧が1.33×10-2Pa,1.33×10-4Paのいずれであっても二つの抵抗状態が観測されているので不揮発性メモリとして機能することができるが、図12に示すように、低抵抗状態の抵抗値Rlは酸素分圧が高くなってもさほど変化しないのに対して高抵抗状態での抵抗Rhは酸素分圧が高くなるほど大きくなる傾向がある。酸素分圧が高いほど酸化アルミニウム層に含まれる酸素の割合が高くなることから、酸化アルミニウム層の抵抗が高抵抗状態での抵抗Rhに何らか寄与していることが考えられる。したがって、酸化アルミニウム層を形成する際の酸素分圧を適宜調整することにより、高抵抗状態のときの抵抗値Rhを適宜調整して、メモリ素子20の特性を調整できると考えられる。
In the
次に、本発明の第2実施例としてのメモリ素子120について説明する。メモリ素子120は、第1実施例のメモリ素子20における第2電極28をアルミニウムに代えて錫(Sn)により形成している点や金属酸化物層26を酸化アルミニウムに代えて酸化錫(SnOx,xは値0より大きい実数)により形成している点,金属酸化物層26の厚さを0.4nm〜500nm程度としている点を除いて、同一の構成をしている。ここでは、重複した説明を回避するために、メモリ素子120の構成については詳細な説明は省略する。なお、錫は、アルミニウム同様、PCMOと接触させたときにショットキー接触を形成する金属である。
Next, a memory element 120 as a second embodiment of the present invention will be described. The memory element 120 includes a point in which the
続いて、こうして構成したメモリ素子120の製造方法について説明するが、重複した説明を回避するために、メモリ素子120の製造方法のうち、図2に例示したメモリ素子20の製造方法と同一の工程については同一の符号を付し詳細な説明については省略する。図13は、メモリ素子120の製造工程の概略を示すフローチャートである。メモリ素子120の製造は、最初に、PLD法により厚さ20nmのLNOを堆積させて第1電極22を形成し(ステップS100)、PLD法により第1電極22上に80nmのPCMO層を形成し(ステップS110)、イオンミリングによりPCMO層の一部をエッチングして第1電極22の一部を露出させると共にPCMOにより形成された酸化物半導体層24を形成する(ステップS130B)。
Subsequently, a method of manufacturing the memory device 120 configured as described above will be described. To avoid redundant description, the same steps as the method of manufacturing the
こうして酸化物半導体層24を形成したら、真空蒸着法により錫を堆積させてSn層を形成すると共に酸化物半導体層24との間に酸化錫により形成された金属酸化物層26を形成した後堆積したSn層を所定のマスクを用いてパターニングすることにより第2電極28を形成し(ステップS140B)、真空蒸着法により接続用電極30を形成する(ステップS150)。ここで、錫を堆積させることによりSn層(第2電極28)と酸化物半導体層24との間に金属酸化物層26を形成できるのは、酸化錫内の酸素の拡散係数が500℃で2.6×10-8cm2/secと比較的大きいためSnを堆積させることにより酸化物半導体層24中の酸素がSn層中に拡散して十分な厚さの金属酸化物層26を形成することができるからだと考えられる。これに対して、第1実施例のメモリ素子20では、酸化アルミニウム内の酸素の拡散係数が500℃で7.7×10-22cm2/secと小さくPCMO層(酸化物半導体層24)上にアルミニウムを堆積させても十分な厚さの金属酸化物層26を形成することができないため、PCMO層上に酸化アルミニウム層(金属酸化物層26)を形成する工程が別途必要となるのである。このように、第2実施例のメモリ素子120では、第2電極28の堆積と共に金属酸化物層26を形成することができるから、より少ない工程でメモリ素子120を形成することができる。
After the
続いて、こうしたメモリ素子120の動作について説明する。図14はメモリ素子の製造後、最初に、接続用電極30を介して第1電極22を接地(0V)して、第2電極28の電圧Vcを変化させて第1電極22と第2電極28との間に流れる電極間電流Icを測定した測定結果の一例を示す説明図であり、図15は電圧Vcに+6Vの振幅のパルスを5回印加した後に−6Vの振幅のパルスを5回印加することを繰り返したときの第1電極22と第2電極28との間の抵抗Rcの測定結果の一例を示す説明図である。図14に例示するように、メモリ素子120では、フォーミング無しに、電圧Vcを+5Vにすると抵抗Rcが高くなる高抵抗状態となり、こうして高抵抗状態となると電圧Vcを下げても高抵抗状態が保持され、電圧Vcが−5Vになると抵抗Rcが低くなる低抵抗状態となり、こうして低抵抗状態となると電圧Vcが0Vになるまで低抵抗状態が保持され、不揮発性のメモリとして動作可能なものとなっている。また、図15に例示するように、書き込み回数も良好な特性を示す。このように、メモリ素子120は、工場などで製造された後,使用前にフォーミングが起きるよう第2電極28に正の電圧を印加する必要がなく、使用する際にフォーミングが必要な従来のものに比して使い勝手がより向上したものとなっている。
Next, the operation of the memory element 120 will be described. In FIG. 14, after manufacturing the memory element, first, the
以上説明した第2実施例のメモリ素子120では、錫により形成された第2電極28と酸化物半導体層24との間に酸化錫により形成された金属酸化物層26を備えているから、フォーミング無しで情報を記憶することができる。これにより、使用する際にフォーミングが必要な従来のメモリ素子に比して、使用する際の使い勝手の向上を図ることができる。また、酸素の拡散係数が比較的高い錫を酸化物半導体層24上に蒸着させることにより、同一の工程で第2電極と共に金属酸化物層26を形成することができるから、酸素の拡散係数が比較的低い金属により第2電極28を形成するものに比してより少ない工程でメモリ素子120を形成することができる。
Since the memory element 120 of the second embodiment described above includes the
本発明の第2実施例のメモリ素子120では、第2電極28を錫により形成すると共に金属酸化物層26を錫の酸化物である酸化錫により形成するものとしたが、第2電極28を形成する金属はPCMOと接触させるとショットキー接触を形成すると共に金属酸化物中の酸素の拡散係数が1×10-15cm2/sec以上となる他の金属、例えば、鉄(Fe,酸化鉄(FeOx,xは値0以上の実数)内の酸素の拡散係数が500℃で2.1×10-15cm2/sec〜3.5×10-15cm2/sec)やマンガン(Mn,酸化マンガン(MnOx,xは値0以上の実数)内の酸素の拡散係数が900℃で2.7×10ー9cm2/sec)などにより第2電極28を形成するものとしてもよい。第2電極28を鉄により形成する場合、図13に例示した製造方法において、ステップS140Bの処理の後、温度200℃で高い真空下で20分間アニール処理を行なうことが望ましい。図16はアニール処理を行なわない場合において、第1電極22を接地(0V)して、第2電極28の電圧Vcを変化させて第1電極22と第2電極28との間に流れる電極間電流Icを測定した測定結果の一例を示す説明図であり、図17はアニール処理を行なった場合の接続用電極30を介して第1電極22を接地(0V)して、第2電極28の電圧Vcを変化させて第1電極22と第2電極28との間に流れる電極間電流Icを測定した測定結果の一例を示す説明図である。図17に例示するように、アニール処理を行なうことによりメモリ素子20に不揮発性メモリとして動作可能な抵抗状態の変化が生じる。これは、アニール処理によって酸化物半導体層24内の酸素の第2電極28側への拡散が促進されて、金属酸化物層26の形成が促進されるためだと考えられる。また、第2電極28をマンガンにより形成する場合、図13の製造方法のステップS140Bの処理において、180℃〜300℃の比較的低温でマンガンを蒸着させることにより第2電極28を形成するのが望ましい。
In the memory device 120 of the second embodiment of the present invention, the
次に、本発明の第3実施例としてのメモリ素子220について説明する。メモリ素子220は、第1実施例のメモリ素子20における第2電極28をアルミウムに代えてPCMOと接触させたときにオーミック接触を形成する金属である金(Au)により形成している点を除いて、メモリ素子20と同一の構成をしており、製造工程もメモリ素子20における第2電極28をアルミウムに代えて金により形成している点を除いて同一である。ここでは、重複した説明を回避するために、メモリ素子220の構成については詳細な説明は省略する。
Next, a memory element 220 as a third embodiment of the present invention will be described. The memory element 220 is formed of gold (Au), which is a metal that forms an ohmic contact when the
図18はメモリ素子の製造後、最初に、接続用電極30を介して第1電極22を接地(0V)して、第2電極28の電圧Vcを変化させて第1電極22と第2電極28との間に流れる電極間電流Icを測定した測定結果の一例を示す説明図であり、図19は電圧Vcに+5Vの振幅のパルスを5回印加した後に−5Vの振幅のパルスを5回印加することを繰り返したときの第1電極22と第2電極28との間の抵抗Rcの測定結果の一例を示す説明図である。図18に例示するように、フォーミング無しに、電圧Vcを+5Vにすると第1電極22と第2電極28との間の抵抗Rcが高くなる高抵抗状態となり、こうして高抵抗状態となると電圧Vcを下げても高抵抗状態が保持され、電圧Vcが−5Vになると抵抗Rcが低くなる低抵抗状態となり、こうして低抵抗状態となると電圧Vcが0Vになるまで低抵抗状態が保持され、不揮発性のメモリとして動作可能なものとなっている。また、図19に例示するように、書き込み回数も良好な特性を示す。こうした抵抗状態の変化を示すのは、金属酸化物層26を備えていないメモリ素子では、図20に示すように抵抗状態は電圧Vcに拘わらずオーミックな特性を示すことから、メモリ素子220が酸化物層を備えているためだと考えられる。このように、メモリ素子220では、工場などで製造された後,使用前にフォーミングが起きるよう第2電極28に正の電圧を印加する必要がなく、使用する際にフォーミングが必要な従来のものに比して使い勝手がより向上したものとなっている。
In FIG. 18, after manufacturing the memory element, first, the
以上説明した第3実施例のメモリ素子220では、金により形成された第2電極28と酸化物半導体層24との間に酸化アルミニウムにより形成された金属酸化物層26を備えているから、フォーミング無しで情報を記憶することができる。これにより、使用する際にフォーミングが必要なメモリ素子20に比して、メモリ素子20を使用する際の使い勝手のより向上を図ることができる。
Since the memory element 220 of the third embodiment described above includes the
第1〜第3実施例のメモリ素子20,120,220では、酸化物半導体層24はPCMOにより形成するものとしたが、例えば、ニッケル酸化物(NiO)などPCMOと異なる他のp型の酸化物半導体により形成するものとしてもよい。この場合、金属酸化物層26の材料と第2電極28の材料との組み合わせとしては、アルミニウムと酸化アルミニウムやチタンと酸化チタン(TiOx,xは、値0より大きい実数),錫と酸化錫などが望ましい。
In the
第1〜第3実施例のメモリ素子20,120,220では、酸化物半導体層24をp型の酸化物半導体により形成するものとしたが、例えば、酸化チタン(TiO2)やチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)など、n型の酸化物半導体により形成するものとしてもよい。この場合には、第2電極28を酸化物半導体層24の材料である酸化物半導体と接触させるとショットキー接触を形成するショットキー金属により形成するのが望ましい。この場合において、第2電極28をアルミニウムまたはチタンにより形成されているものとし、金属酸化物層26を酸化アルミニウム(AlOx,xは、値0より大きい実数),酸化チタン(TiOx,xは、値0より大きい実数),チタン酸ストロンチウム(SrTiOx,xは、値0より大きい実数),酸化マンガン(MnOx,xは、値0より大きい実数),酸化鉄(FeOx,xは、値0より大きい実数),酸化コバルト(CoOx,xは、値0より大きい実数),酸化錫(SnOx,xは、値0より大きい実数)のいずれかにより形成するのが望ましい。また、第2電極28を酸化物半導体層24の材料である酸化物半導体と接触させるとショットキー接触を形成するショットキー金属により形成し、金属酸化物層26はショットキー金属の酸化物により形成することもできる。この場合において、第2電極28の材料と金属酸化物層26の材料との組み合わせとしては、ニッケル(Ni)と酸化ニッケル(NiOx,xは、値0より大きい実数),錫と酸化錫(SnOx,xは、値0より大きい実数),マンガンと酸化マンガン(MnOx,xは、値0より大きい実数),鉄と酸化鉄(FeOx,xは、値0より大きい実数),コバルトと酸化コバルト(CoOx,xは、値0より大きい実数)とするが望ましい。酸化物半導体層24をn型の酸化物半導体により形成した場合には、第2電極28の電圧Vcを変化させて第1電極22と第2電極28との間に流れる電極間電流Icの絶対値|Ic|を測定すると、図3に例示したものと左右対称な図になると考えられる。つまり、電圧Vcを所定の負の電圧(例えば、−7V)にすると第1電極22と第2電極28との間の抵抗Rcが高くなる高抵抗状態となり、こうして高抵抗状態となると電圧Vcを上げても高抵抗状態が保持され、電圧Vcが所定の正の電圧(例えば、+7V)になると抵抗Rcが低くなる低抵抗状態となり、こうして低抵抗状態となると電圧Vcが0Vに下がるまで低抵抗状態が保持され、不揮発性のメモリとして動作できる。
In the
第1〜第3実施例のメモリ素子20,120,220では、第1電極22と第2電極28とを互いに異なる金属により形成するものとしたが、第1電極22と第2電極28とを同じ金属により形成するものとしてもよい。この場合、金属酸化物層26は、第2電極28と酸化物半導体層24との間に介在するものとしてもよいし、第1電極22と酸化物半導体層24との間に介在するものとしてもよい。
In the
第1〜第3実施例のメモリ素子20,120,220では、メモリ素子が基板10上に形成されているものとしたが、基板10に代えて、基板10より薄い薄膜状の絶縁性の高い材料により形成された絶縁層上に形成されているものとしてもよい。
In the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、記憶素子の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the memory element manufacturing industry.
10 基板、20,120,220 メモリ素子、22 第1電極、24 酸化物半導体層、26 金属酸化物層、28 第2電極、30 接続用電極。 10 substrate, 20, 120, 220 memory element, 22 first electrode, 24 oxide semiconductor layer, 26 metal oxide layer, 28 second electrode, 30 connection electrode.
Claims (13)
前記第1電極及び前記第2電極のいずれか一方と前記酸化物半導体層との間に介在し、所定の絶縁性能を有する金属酸化物により前記酸化物半導体層より薄く形成された金属酸化物層を備える
ことを特徴とする記憶素子。 A first electrode; a second electrode; and an oxide semiconductor layer formed of an oxide semiconductor interposed between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode is used as a reference voltage. A first resistance state as an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a positive first voltage to the second electrode, and the first electrode as a reference voltage A second resistance state different from the first resistance state in an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a negative second voltage to the second electrode; A storage element for storing information using
A metal oxide layer interposed between one of the first electrode and the second electrode and the oxide semiconductor layer and formed thinner than the oxide semiconductor layer by a metal oxide having a predetermined insulation performance A memory element comprising:
前記第2電極は、前記酸化物半導体と接触させるとショットキー接触を形成するショットキー金属により形成されてなり、
前記金属酸化物層は、前記第2電極と前記酸化物半導体層との間に介在するよう形成されてなる
記憶素子。 The memory element according to claim 2,
The second electrode is formed of a Schottky metal that forms a Schottky contact when brought into contact with the oxide semiconductor,
The memory element is formed by interposing the metal oxide layer between the second electrode and the oxide semiconductor layer.
前記酸化物半導体層は、マンガン酸カルシウムプラセオジウムにより形成されてなり、
前記第2電極は、アルミウム,錫,鉄,マンガンのいずれかにより形成されてなり、
前記金属酸化物層は、前記第2電極の酸化物により形成されてなる
記憶素子。 The storage element according to claim 4,
The oxide semiconductor layer is formed of calcium praseodymium manganate,
The second electrode is formed of any one of aluminum, tin, iron, and manganese,
The memory element, wherein the metal oxide layer is formed of an oxide of the second electrode.
前記酸化物半導体層は、酸化ニッケルにより形成されてなり、
前記第2電極は、アルミウム,チタン,錫のいずれかにより形成されてなり、
前記金属酸化物層は、前記第2電極の酸化物により形成されてなる
記憶素子。 The storage element according to claim 4,
The oxide semiconductor layer is made of nickel oxide,
The second electrode is made of aluminum, titanium, or tin,
The memory element, wherein the metal oxide layer is formed of an oxide of the second electrode.
前記酸化物半導体層は、酸化チタンまたはチタン酸ストロンチウムにより形成されてなり、
前記第2電極は、アルミニウムまたはチタンにより形成されてなり、
前記金属酸化物層は、酸化アルミニウム,酸化チタン,チタン酸ストロンチウム,酸化マンガン,酸化鉄,酸化コバルト,酸化錫のいずれかにより形成されてなる
記憶素子。 The storage element according to claim 7,
The oxide semiconductor layer is made of titanium oxide or strontium titanate,
The second electrode is made of aluminum or titanium,
The metal oxide layer is formed of any one of aluminum oxide, titanium oxide, strontium titanate, manganese oxide, iron oxide, cobalt oxide, and tin oxide.
前記酸化物半導体層は、酸化チタンまたはチタン酸ストロンチウムにより形成されてなり、
前記第2電極は、ニッケル,錫,マンガン,鉄,コバルトのいずれかにより形成されてなり、
前記金属酸化物層は、前記第2電極の酸化物により形成されてなる
記憶素子。 The storage element according to claim 7,
The oxide semiconductor layer is made of titanium oxide or strontium titanate,
The second electrode is formed of any one of nickel, tin, manganese, iron, and cobalt,
The memory element, wherein the metal oxide layer is formed of an oxide of the second electrode.
前記第2電極は、前記酸化物半導体と接触させるとオーミック接触を形成する金属により形成されてなり、
前記金属酸化物層は、前記第2電極と前記酸化物半導体層との間に介在するよう形成されてなる
記憶素子。 The memory element according to claim 2,
The second electrode is formed of a metal that forms an ohmic contact with the oxide semiconductor,
The memory element is formed by interposing the metal oxide layer between the second electrode and the oxide semiconductor layer.
前記酸化物半導体層は、マンガン酸カルシウムプラセオジウムにより形成されてなり、
前記第2電極は、金により形成されてなり、
前記金属酸化物層は、酸化アルミウムにより形成されてなる
記憶素子。 The storage element according to claim 10,
The oxide semiconductor layer is formed of calcium praseodymium manganate,
The second electrode is made of gold,
The memory element, wherein the metal oxide layer is formed of aluminum oxide.
基板上に第1の金属を堆積させて前記第1電極を形成する第1電極形成工程と、
前記形成された第1電極上に前記酸化物半導体を堆積させると共に電気抵抗率が1×1010Ω・m以上の金属酸化物を前記酸化物半導体より薄く堆積させることにより前記酸化物半導体層と前記金属酸化物により形成された金属酸化物層とを形成する酸化物半導体層金属酸化物層形成工程と、
前記形成された金属酸化物層上に前記第1の金属と異なる第2の金属を蒸着させることにより前記第2電極を形成する第2電極形成工程と、
を備える記憶素子の製造方法。 A first electrode; a second electrode; and an oxide semiconductor layer formed of an oxide semiconductor interposed between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode is used as a reference voltage. A first resistance state as an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a positive first voltage to the second electrode, and the first electrode as a reference voltage A second resistance state different from the first resistance state in an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a negative second voltage to the second electrode; A method of manufacturing a storage element that stores information using
Forming a first electrode by depositing a first metal on a substrate; and
The oxide semiconductor layer is deposited on the formed first electrode and a metal oxide having an electric resistivity of 1 × 10 10 Ω · m or more is deposited thinner than the oxide semiconductor, An oxide semiconductor layer forming a metal oxide layer formed of the metal oxide, and a metal oxide layer forming step;
A second electrode forming step of forming the second electrode by evaporating a second metal different from the first metal on the formed metal oxide layer;
A method for manufacturing a memory element.
基板上に第1の金属を堆積させて前記第1電極を形成する第1電極形成工程と、
前記形成された第1電極上に前記酸化物半導体を堆積させて酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、
前記形成された酸化物半導体層上に前記第1の金属と異なる金属であって該金属の酸化物内での酸素の拡散係数が1×10-15cm2/sec以上である第2の金属を蒸着させることにより前記第2の金属により形成された前記第2電極と共に前記酸化物半導体層と前記第2電極との間に電気抵抗率が1×1010Ω・m以上の金属酸化物より形成された金属酸化物層を形成する第2電極金属酸化物層形成工程と、
を備える記憶素子の製造方法。 A first electrode; a second electrode; and an oxide semiconductor layer formed of an oxide semiconductor interposed between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode is used as a reference voltage. A first resistance state as an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a positive first voltage to the second electrode, and the first electrode as a reference voltage A second resistance state different from the first resistance state in an electrical resistance state generated between the first electrode and the second electrode by applying a negative second voltage to the second electrode; A method of manufacturing a storage element that stores information using
Forming a first electrode by depositing a first metal on a substrate; and
An oxide semiconductor layer forming step of forming the oxide semiconductor layer by depositing the oxide semiconductor on the formed first electrode;
A second metal that is different from the first metal on the formed oxide semiconductor layer and has an oxygen diffusion coefficient of 1 × 10 −15 cm 2 / sec or more in the oxide of the metal From a metal oxide having an electrical resistivity of 1 × 10 10 Ω · m or more between the oxide semiconductor layer and the second electrode together with the second electrode formed of the second metal by vapor deposition A second electrode metal oxide layer forming step for forming the formed metal oxide layer;
A method for manufacturing a memory element.
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