JP2019046953A - 記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐久性が高い記憶装置を提供する。【解決手段】記憶装置は、第１金属を含み、少なくとも一部が結晶化された結晶含有層と、前記結晶含有層に接し、ゲルマニウム及び酸素を含むゲルマニウム酸素含有層と、を備える。【選択図】図１
Description
実施形態は、記憶装置に関する。
近年、抵抗変化型の記憶装置として、金属酸化物に酸素を脱着させることにより、抵抗状態を変化させるものがある。このような記憶装置においては、酸素の脱着に伴う特性の低下が問題となる。
実施形態の目的は、耐久性が高い記憶装置を提供することである。
実施形態に係る記憶装置は、第１金属を含み、少なくとも一部が結晶化された結晶含有層と、前記結晶含有層に接し、ゲルマニウム及び酸素を含むゲルマニウム酸素含有層と、を備える。
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る記憶装置を示す断面図である。
なお、図１においては、直感的な理解を助けるために、いくつかの層の代表的な組成を図中に記載しているが、これらの層の組成はこれには限定されない。後述する他の図についても同様である。
以下、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る記憶装置を示す断面図である。
なお、図１においては、直感的な理解を助けるために、いくつかの層の代表的な組成を図中に記載しているが、これらの層の組成はこれには限定されない。後述する他の図についても同様である。
図１に示すように、本実施形態に係る記憶装置１においては、電極１１及び電極１２が設けられている。電極１１及び電極１２は、例えば、チタン窒化物（ＴｉＮ）により形成されている。例えば、電極１１及び電極１２は、相互に直交する方向に延びる配線であってもよい。
電極１１上には、結晶含有層２１が設けられている。結晶含有層２１は、少なくとも一部が結晶化されている。すなわち、結晶含有層２１は、全体が結晶化されていてもよく、一部が結晶化されていて、残部がアモルファスであってもよく、微結晶とアモルファスが混在していてもよい。結晶含有層２１は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）及びタングステン（Ｗ）からなる群より選択された１以上の金属の酸化物、酸窒化物、シリケート又はアルミネートを含んでいる。結晶含有層２１の厚さは、例えば、６〜２０ｎｍ（ナノメートル）である。一例では、結晶含有層２１は、全体が結晶化されたチタン酸化物（ＴｉＯ）からなり、厚さは６ｎｍである。
結晶含有層２１上には、ゲルマニウム酸素含有層２２が設けられている。ゲルマニウム酸素含有層２２は結晶含有層２１に接している。ゲルマニウム酸素含有層２２は、ゲルマニウム（Ｇｅ）及び酸素（Ｏ）を含む。ゲルマニウム酸素含有層２２の厚さは、例えば、１〜１０ｎｍであり、例えば、５ｎｍ以下である。一例では、ゲルマニウム酸素含有層２２は、ゲルマニウム酸化物（ＧｅＯ）からなる単層であり、厚さは５ｎｍである。ゲルマニウム酸素含有層２２におけるゲルマニウム原子に対する酸素原子の数は、例えば、１以上２以下である。すなわち、ゲルマニウム酸素含有層２２の組成をＧｅＯｘと表したときに、ゲルマニウム酸素含有層２２全体の平均値をとると、ｘは１以上２以下である。ｘは２であることが好ましい。すなわち、ゲルマニウム酸素含有層２２は、ＧｅＯ２のみで構成されていることが望ましい。ｘが２である場合には、結晶含有層２１に対して十分な酸素を供給できると共に、ゲルマニウム酸素含有層２２の結晶構造が安定し、特性を制御しやすくなる。なお、ゲルマニウム酸素含有層２２においては、ｘが１である部分と、ｘが２である部分が混在していてもよい。この場合、ゲルマニウム酸素含有層２２全体の平均値としては、ｘは１より大きく２より小さい値となる。
ゲルマニウム酸素含有層２２上には、電極１２が配置されている。すなわち、電極１１と電極１２との間には、結晶含有層２１及びゲルマニウム酸素含有層２２がこの順に積層されている。
次に、ゲルマニウム酸素含有層２２の形成方法について説明する。
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態におけるゲルマニウム酸素含有層の形成方法を示す断面図である。
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態におけるゲルマニウム酸素含有層の形成方法を示す断面図である。
先ず、図２（ａ）に示すように、下地である結晶含有層２１上に、例えば、スパッタ法により、ゲルマニウムを堆積させて、ゲルマニウム層２２ａを形成する。このとき、ゲルマニウム層２２ａの厚さは、例えば、１原子層程度とする。この厚さで堆積を停止すれば、ゲルマニウム層２２ａは、厚さが均一な層状となる。
次に、図２（ｂ）に示すように、ゲルマニウム層２２ａに対して、酸化処理を施す。これにより、ゲルマニウム層２２ａが酸化されて、ゲルマニウム酸化層２２ｂとなる。この酸化処理は、ゲルマニウム酸化物の蒸発を抑制するために、できるだけ低温で行うことが好ましい。例えば、温度は２００℃以下とし、例えば室温であってもよい。このため、プラズマ又は紫外線等で励起したラジカル酸素を用いて、ラジカル酸化を行うことが好ましい。
次に、図２（ｃ）に示すように、ゲルマニウム酸化層２２ｂ上に、再びゲルマニウムを堆積させて、ゲルマニウム層２２ａを形成する。ゲルマニウム層２２ａの厚さは、例えば、１原子層程度とする。
次に、図２（ｄ）に示すように、ゲルマニウム層２２ａに対して、ラジカル酸化等の酸化処理を施して、ゲルマニウム酸化層２２ｂに変化させる。以後同様に、ゲルマニウムの堆積及び酸化を繰り返すことにより、所望の厚さのゲルマニウム酸化層を形成する。
なお、ゲルマニウムはシリコンと比較して凝集しやすく、仮に、図２（ａ）及び（ｃ）に示す工程において、ゲルマニウムを例えば５ｎｍ程度まで厚く堆積させると、凝集して粒子状となり、ゲルマニウム層２２ａの厚さは不均一になる。膜厚が不均一であると、薄膜部分に局所的に電界が印加されて、絶縁破壊される場合がある。不均一な膜を平坦にするためには、ゲルマニウム層２２ａを例えば２０ｎｍ以上に堆積させることが必要となる。このため、厚さが２０ｎｍ以下で、厚さが均一なゲルマニウム酸素含有層２２を形成することが困難になる。ゲルマニウム酸化物を堆積させた場合も同様である。
次に、本実施形態に係る記憶装置１の動作について説明する。
図１に示すように、記憶装置１に対して、電極１１が正極となり、電極１２が負極となるような正電圧を印加すると、記憶装置１の抵抗値が高くなる。この動作を「リセット」という。一方、電極１１が負極となり、電極１２が正極となるような逆電圧を印加すると、記憶装置１の抵抗値が低くなる。この動作を「セット」という。このリセット及びセットにより、記憶装置１の抵抗値を切り替えることができる。そして、記憶装置１の抵抗値に対応させて、記憶装置１にデータを記憶させることができる。また、電極１１と電極１２との間に電流を流し、抵抗値を測定することにより、記憶装置１に記憶されたデータを読み出す。
図１に示すように、記憶装置１に対して、電極１１が正極となり、電極１２が負極となるような正電圧を印加すると、記憶装置１の抵抗値が高くなる。この動作を「リセット」という。一方、電極１１が負極となり、電極１２が正極となるような逆電圧を印加すると、記憶装置１の抵抗値が低くなる。この動作を「セット」という。このリセット及びセットにより、記憶装置１の抵抗値を切り替えることができる。そして、記憶装置１の抵抗値に対応させて、記憶装置１にデータを記憶させることができる。また、電極１１と電極１２との間に電流を流し、抵抗値を測定することにより、記憶装置１に記憶されたデータを読み出す。
上述のリセット及びセットのメカニズムは、例えば、以下のように推定される。
結晶含有層２１中には酸素欠損サイト（図示せず）が存在している。このため、結晶含有層２１は、一定の導電性をもつ。一方、ゲルマニウム酸素含有層２２中には、可動酸素イオンが存在する。可動酸素イオンは、例えば、ゲルマニウム酸素含有層２２の格子間サイト等に存在すると考えられる。
結晶含有層２１中には酸素欠損サイト（図示せず）が存在している。このため、結晶含有層２１は、一定の導電性をもつ。一方、ゲルマニウム酸素含有層２２中には、可動酸素イオンが存在する。可動酸素イオンは、例えば、ゲルマニウム酸素含有層２２の格子間サイト等に存在すると考えられる。
この状態で、記憶装置１に正電圧を印加すると、ゲルマニウム酸素含有層２２中の可動酸素イオンが、電界の影響又は熱ドリフトにより、結晶含有層２１中に移動し、結晶含有層２１の酸素欠陥サイトを減少させる。この結果、記憶装置１がリセットされ、抵抗が増加する。
次に、記憶装置１に逆電圧を印加すると、電界の影響又は熱ドリフトにより、結晶含有層２１中の酸素イオンが、ゲルマニウム酸素含有層２２中に移動する。これにより、結晶含有層２１中の酸素欠陥サイトが増加する。この結果、記憶装置１がセットされ、抵抗が減少する。
次に、記憶装置１に逆電圧を印加すると、電界の影響又は熱ドリフトにより、結晶含有層２１中の酸素イオンが、ゲルマニウム酸素含有層２２中に移動する。これにより、結晶含有層２１中の酸素欠陥サイトが増加する。この結果、記憶装置１がセットされ、抵抗が減少する。
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、ゲルマニウム酸素含有層２２がゲルマニウムを含有している。ゲルマニウムはシリコンと比較して酸素との結合が弱いため、可動酸素イオンをより多く供給することができる。これにより、記憶装置１が高抵抗状態であるときの抵抗値と低抵抗状態であるときの抵抗値との差を増加させ、動作マージンを広げることができる。
本実施形態においては、ゲルマニウム酸素含有層２２がゲルマニウムを含有している。ゲルマニウムはシリコンと比較して酸素との結合が弱いため、可動酸素イオンをより多く供給することができる。これにより、記憶装置１が高抵抗状態であるときの抵抗値と低抵抗状態であるときの抵抗値との差を増加させ、動作マージンを広げることができる。
また、ゲルマニウム酸素含有層２２がゲルマニウムの他に酸素を含むことにより、リセットの際に結晶含有層２１に対してより多くの酸素イオンを供給することができる。これにより、より低い電圧により、セット及びリセットを生じさせることができる。低電圧で駆動させることにより、記憶装置１の耐久性が向上する。なお、本明細書における「耐久性」とは、セット及びリセットの繰り返しに対する動作特性の安定性をいい、所定の性能を維持できる繰り返し回数が多いほど、耐久性が優れている。ゲルマニウム酸素含有層２２における酸素濃度を調節することにより、記憶装置１の動作電圧及び耐久性を制御することができる。
更に、ゲルマニウム酸素含有層２２にゲルマニウムと酸素が含まれていることにより、ゲルマニウム酸素含有層２２は一定以上の抵抗値を持つ。例えば、ゲルマニウム単体のバンドギャップは０．７ｅＶ程度であるが、ゲルマニウム酸化物のバンドギャップは６．８ｅＶ程度であるため、抵抗が高い。これにより、電極１１と電極１２との間に電圧が印加されたときに、電界の一部はゲルマニウム酸素含有層２２に印加され、酸素イオンを確実に移動させることができる。また、結晶含有層２１に印加される電界が緩和されるため、結晶含有層２１が破壊されることを抑制できる。これによっても、記憶装置１の耐久性が向上する。
更にまた、本実施形態においては、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、薄いゲルマニウム層２２ａを堆積させ、これをラジカル酸化することにより、薄いゲルマニウム酸素含有層２２を均一に形成することができる。ゲルマニウム酸素含有層２２を薄く形成することにより、ゲルマニウム酸素含有層２２の抵抗値を抑え、記憶装置１の駆動電圧を低減すると共に、読出し電流を増加させることができる。また、ゲルマニウム酸素含有層２２中の欠陥密度を低減することができる。これによっても、記憶装置１の耐久性が向上する。また、ゲルマニウム層２２ａの酸化手段としてラジカル酸化を行うことにより、低温で酸化処理を施すことができるため、ゲルマニウムの凝集をより効果的に抑制することができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図３は、本実施形態に係る記憶装置を示す断面図である。
次に、第２の実施形態について説明する。
図３は、本実施形態に係る記憶装置を示す断面図である。
図３に示すように、本実施形態に係る記憶装置２においては、前述の第１の実施形態に係る記憶装置１（図１参照）と比較して、ゲルマニウム酸素含有層２２の替わりに、ゲルマニウム酸素含有層３２が設けられている。ゲルマニウム酸素含有層３２においては、ゲルマニウム酸化物からなるゲルマニウム酸化層３２ａと、単体のゲルマニウムからなるゲルマニウム層３２ｂとが交互に積層されている。但し、結晶含有層２１は、ゲルマニウム酸化層３２ａに接している。ゲルマニウム酸化層３２ａの厚さ、及び、ゲルマニウム層３２ｂの厚さは、それぞれ、例えば１ｎｍ程度である。
本実施形態によれば、ゲルマニウム酸素含有層３２を、ゲルマニウム酸化層３２ａとゲルマニウム層３２ｂとの積層構造としている。ゲルマニウム酸化層３２ａが結晶含有層２１に接することにより、前述の第１の実施形態と同様な動作特性及び耐久性を実現しつつ、ゲルマニウム層３２ｂを介在させることにより、ゲルマニウム酸素含有層３２全体の抵抗を低減し、記憶装置１の読出し電流を増加させることができる。また、ゲルマニウム酸化層３２ａの厚さとゲルマニウム層３２ｂの厚さの比を調整することにより、動作電圧と耐久性を制御することができる。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
なお、ゲルマニウム酸化層３２ａ及びゲルマニウム層３２ｂは、それぞれ１層ずつ設けられていてもよい。これにより、ゲルマニウム酸素含有層３２を形成する工程を短縮化できると共に、ゲルマニウム酸素含有層３２を薄膜化できるため、記憶装置２のセル構造を簡略化することができる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
図４は、本実施形態に係る記憶装置を示す断面図である。
次に、第３の実施形態について説明する。
図４は、本実施形態に係る記憶装置を示す断面図である。
図４に示すように、本実施形態に係る記憶装置３においては、前述の第１の実施形態に係る記憶装置１（図１参照）の構成に加えて、結晶含有層２１とゲルマニウム酸素含有層２２との間に、アモルファス層２３が設けられている。アモルファス層２３は結晶含有層２１及びゲルマニウム酸素含有層２２に接している。一方、本実施形態においては、ゲルマニウム酸素含有層２２は結晶含有層２１から離れている。
アモルファス層２３は、全体がアモルファスである。アモルファス層２３は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）及びタングステン（Ｗ）からなる群より選択された１以上の金属であって、結晶含有層２１に含まれる金属とは異なる金属の酸化物、酸窒化物、シリケート又はアルミネートを含む。アモルファス層２３の厚さは、例えば、１ｎｍ以下である。一例では、アモルファス層２３は、アモルファスのアルミニウム酸化物（ＡｌＯ）からなり、厚さは０．５ｎｍである。
本実施形態においては、結晶含有層２１とゲルマニウム酸素含有層２２との間にアモルファス層２３が介在していることにより、上述の動作に伴うチタンイオンの移動が抑制される。このため、セット及びリセットを繰り返しても、記憶装置３の特性が変化することを抑制できる。この結果、記憶装置３の耐久性を向上させることができる。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
また、ゲルマニウム酸素含有層２２の形成方法も、第１の実施形態と同様である。
なお、本実施形態においても、前述の第２の実施形態と同様に、ゲルマニウム酸素含有層２２の替わりに、ゲルマニウム酸化層３２ａとゲルマニウム層３２ｂとの積層体からなるゲルマニウム酸素含有層３２を設けてもよい。
また、ゲルマニウム酸素含有層２２の形成方法も、第１の実施形態と同様である。
なお、本実施形態においても、前述の第２の実施形態と同様に、ゲルマニウム酸素含有層２２の替わりに、ゲルマニウム酸化層３２ａとゲルマニウム層３２ｂとの積層体からなるゲルマニウム酸素含有層３２を設けてもよい。
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
図５は、本実施形態に係る記憶装置を示す断面図である。
次に、第４の実施形態について説明する。
図５は、本実施形態に係る記憶装置を示す断面図である。
図５に示すように、本実施形態に係る記憶装置４においては、前述の第３の実施形態に係る記憶装置３（図４参照）と比較して、ゲルマニウム酸素含有層２２の替わりに、ゲルマニウム酸素含有層４２が設けられている。ゲルマニウム酸素含有層４２においては、ゲルマニウム（Ｇｅ）及び酸素（Ｏ）に加えて、１種以上のＩＶ族元素、すなわち、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、錫（Ｓｎ）及び鉛（Ｐｂ）からなる群より選択された１種以上の元素を含んでいる。一例では、ゲルマニウム酸素含有層４２は、ゲルマニウムシリコン酸化物（ＧｅＳｉＯ）からなる単層である。
本実施形態においては、ゲルマニウム酸素含有層４２中のシリコン濃度を調節することにより、ゲルマニウム酸素含有層４２の抵抗値を制御することができる。また、アモルファス層２３がシリコンの移動を抑制することにより、結晶含有層２１中において、シリコン酸化物が形成されることを抑制できる。この結果、繰り返し動作に伴う記憶装置４の動作特性の劣化を抑制し、耐久性を高めることができる。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第３の実施形態と同様である。
なお、本実施形態においても、前述の第２の実施形態と同様に、ゲルマニウム酸化層３２ａとゲルマニウム層３２ｂとの積層体からなるゲルマニウム酸素含有層３２を設けてもよい。
なお、本実施形態においても、前述の第２の実施形態と同様に、ゲルマニウム酸化層３２ａとゲルマニウム層３２ｂとの積層体からなるゲルマニウム酸素含有層３２を設けてもよい。
（試練例１）
次に、試験例１について説明する。
図６（ａ）は試験例１において用いた第１の実施形態のサンプルを示す断面図であり、（ｂ）は比較例のサンプルを示す断面図であり、（ｃ）は横軸に電圧をとり縦軸に電流をとって各サンプルのＩ−Ｖ特性を示すグラフ図である。
図６（ｃ）の横軸は線形軸であり、縦軸は対数軸である。
次に、試験例１について説明する。
図６（ａ）は試験例１において用いた第１の実施形態のサンプルを示す断面図であり、（ｂ）は比較例のサンプルを示す断面図であり、（ｃ）は横軸に電圧をとり縦軸に電流をとって各サンプルのＩ−Ｖ特性を示すグラフ図である。
図６（ｃ）の横軸は線形軸であり、縦軸は対数軸である。
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、本試験例１においては、評価対象とするサンプルとして、サンプルＴ１及びＴ２を作製した。サンプルＴ１の構成は、第１の実施形態に係る記憶装置１（図１参照）と同様である。すなわち、２つの電極１１と電極１２との間に、結晶含有層２１としてＴｉＯ層を設け、ゲルマニウム酸素含有層２２としてＧｅＯ層を設けた。サンプルＴ２の構成は、サンプルＴ１に対して、ゲルマニウム酸素含有層２２の替わりに、単体のゲルマニウム層１２２を設けた。
図６（ｃ）に示すように、サンプルＴ１は、初期状態においては低抵抗状態Ｓ１であったが、所定の電圧を印加するとリセットし、高抵抗状態Ｓ２となった。また、図示していないが、逆電圧を印加するとセットし、高抵抗状態Ｓ２から低抵抗状態Ｓ１に移行した。このように、サンプルＴ１においては、低抵抗状態Ｓ１と高抵抗状態Ｓ２とを可逆的に切り替えることができた。このため、サンプルＴ１は記憶装置として機能する。
一方、サンプルＴ２は、初期状態においては一定の抵抗状態Ｓ３であったが、所定の電圧を印加すると、絶縁破壊され、より低い抵抗状態Ｓ４に移行した。以後は、どのような電圧を印加しても、抵抗状態Ｓ４のままであった。すなわち、抵抗状態Ｓ３から抵抗状態Ｓ４への移行は不可逆的であった。このため、サンプルＴ２は記憶装置として機能しない。
（試験例２）
次に、試験例２について説明する。
本試験例においては、ゲルマニウム酸素含有層の膜厚及び酸素濃度が相互に異なる複数のサンプルを作製し、各サンプルの特性を評価した。
図７は、列方向にゲルマニウム酸素含有層の膜厚をとり、行方向に酸素濃度をとって、ゲルマニウム酸素含有層の膜厚及び酸素濃度がサンプルの特性に及ぼす影響を示す表である。
次に、試験例２について説明する。
本試験例においては、ゲルマニウム酸素含有層の膜厚及び酸素濃度が相互に異なる複数のサンプルを作製し、各サンプルの特性を評価した。
図７は、列方向にゲルマニウム酸素含有層の膜厚をとり、行方向に酸素濃度をとって、ゲルマニウム酸素含有層の膜厚及び酸素濃度がサンプルの特性に及ぼす影響を示す表である。
ゲルマニウム酸素含有層２２の組成は、ＧｅＯ及びＧｅＯ２が安定であった。すなわち、ゲルマニウム酸素含有層２２の組成をＧｅＯｘと表したときに、ｘは１又は２が安定であった。このため、ｘの測定値が１より大きく２より小さい場合は、ＧｅＯとＧｅＯ２が混在しているものと推測される。
図７に示すように、ゲルマニウム酸素含有層２２の酸素濃度がゼロである場合、すなわち、ゲルマニウム酸素含有層２２が単体のゲルマニウム層である場合は、サンプルは全て絶縁破壊されてしまい、記憶装置として機能しなかった。
一方、ゲルマニウム酸素含有層２２に酸素が含まれていると、サンプルは絶縁破壊することなく、低抵抗状態と高抵抗状態が可逆的に切替可能であった。このため、これらのサンプルは記憶装置として機能した。
より詳細には、ゲルマニウム酸素含有層２２の厚さが２．０ｎｍ以下で、酸素濃度が高いサンプルは、動作電圧が低く、且つ、抵抗変化率、すなわち、低抵抗状態における抵抗値と高抵抗状態における抵抗値との差の割合が高く、記憶装置としての特性が極めて良好であった。
ゲルマニウム酸素含有層２２の厚さが２．０ｎｍよりも厚いと、ゲルマニウム酸素含有層２２の抵抗が高くなり、やや高い動作電圧が必要であった。但し、記憶装置に、高い動作電圧を印加できる駆動回路が設けられていれば、実用上、問題は生じない。また、ゲルマニウム酸素含有層２２の酸素濃度が低いと、抵抗変化率がやや低くなった。これは、ゲルマニウム酸素含有層２２から結晶含有層２１に供給できる可動酸素イオンの量が減少したためと推定される。但し、記憶装置に高精度な読出回路が設けられていれば、実用上、問題は生じない。
以上説明した実施形態によれば、耐久性が高い記憶装置を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の実施形態は、相互に組み合わせて実施することもできる。
１、２、３、４：記憶装置、１１、１２：電極、２１：結晶含有層、２２：ゲルマニウム酸素含有層、２２ａ：ゲルマニウム層、２２ｂ：ゲルマニウム酸化層、２３：アモルファス層、３２：ゲルマニウム酸素含有層、３２ａ：ゲルマニウム酸化層、３２ｂ：ゲルマニウム層、４２：ゲルマニウム酸素含有層、１２２：ゲルマニウム層、Ｓ１：低抵抗状態、Ｓ２：高抵抗状態、Ｓ３：抵抗状態、Ｓ４：抵抗状態、Ｔ１、Ｔ２：サンプル
Claims (13)
- 第１金属を含み、少なくとも一部が結晶化された結晶含有層と、
前記結晶含有層に接し、ゲルマニウム及び酸素を含むゲルマニウム酸素含有層と、
を備えた記憶装置。 - 第１金属を含み、少なくとも一部が結晶化された結晶含有層と、
前記結晶含有層に接し、前記第１金属とは異なる第２金属を含むアモルファス材料からなるアモルファス層と、
前記アモルファス層に接し、前記結晶含有層から離れ、ゲルマニウム及び酸素を含むゲルマニウム酸素含有層と、
を備えた記憶装置。 - 前記アモルファス層は、前記第２金属の酸化物、酸窒化物、シリケート又はアルミネートを含む請求項２記載の記憶装置。
- 前記第２金属は、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル及びタングステンからなる群より選択された１以上の金属である請求項３記載の記憶装置。
- 前記アモルファス層は、アルミニウム酸化物を含む請求項２〜４のいずれか１つに記載の記憶装置。
- 前記結晶含有層は、前記第１金属の酸化物、酸窒化物、シリケート又はアルミネートを含む請求項１〜５のいずれか１つに記載の記憶装置。
- 前記第１金属は、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタル及びタングステンからなる群より選択された１以上の金属である請求項６記載の記憶装置。
- 前記結晶含有層は、結晶化したチタン酸化物を含む請求項１〜７のいずれか１つに記載の記憶装置。
- 前記ゲルマニウム酸素含有層は、ゲルマニウム酸化物からなる請求項１〜８のいずれか１つに記載の記憶装置。
- 前記ゲルマニウム酸素含有層におけるゲルマニウム原子に対する酸素原子の数は、１以上２以下である請求項１〜９のいずれか１つに記載の記憶装置。
- 前記ゲルマニウム酸素含有層は、更に、１種以上のＩＶ族元素を含む請求項１〜１０のいずれか１つに記載の記憶装置。
- 前記ゲルマニウム酸素含有層は、
複数のゲルマニウム酸化層と、
複数のゲルマニウム層と、
を有し、
前記ゲルマニウム酸化層と前記ゲルマニウム層とは、交互に積層された請求項１〜８のいずれか１つに記載の記憶装置。 - 前記ゲルマニウム酸素含有層は、
ゲルマニウム酸化層と、
ゲルマニウム層と、
を有し、
前記ゲルマニウム酸化層は、前記結晶含有層と前記ゲルマニウム層との間に配置された請求項１〜８のいずれか１つに記載の記憶装置。
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-
2018
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