JP5110088B2 - 抵抗変化素子とその製造方法、及び抵抗変化素子を用いた半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
K. Kinoshita, et al., "Bias polarity dependent data retention of resistive random access memory consisting of binary transition metal oxide", Applied Physics Letter 89, 103509 (2006) S. Seo, et al., "Reproducible resistance switching in polycriystalline NiO films" Applied Physics Letter, Vol. 85, No. 23, 6 December, 2004 M. Fujimoto, et al., "High-speed Resistive Switching of TiO2/TiN Nano-Crystalline Thin Film", Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 45, No. 11, 2006, pp. L310-L312
半導体基板の上方に遷移金属窒化膜を形成する工程と、
前記遷移金属窒化膜上に遷移金属酸化膜を形成する工程と、
前記遷移金属酸化膜上に貴金属又は貴金属酸化物からなる貴金属膜を形成する工程と、
を含む。
複数の選択トランジスタと、
前記選択トランジスタにそれぞれ接続された複数の抵抗変化素子と、
を有し、
前記複数の抵抗変化素子のそれぞれは、
遷移金属窒化物を含む第1の電極と、
貴金属又は貴金属酸化物を含む第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に配置された遷移金属酸化膜と、
を備えることを特徴とする。
21、31、61、81、91 接地側電極(第1の電極又は下部電極)
31a、81a Ni電極膜
31b、81b NiN電極膜
22、32、62、82、92 抵抗変化膜
23、33、63、83、93 正極側電極(第2の電極又は上部電極)
50 半導体記憶装置(ReRAM)
51 接地線
68 ビット線
Tr 選択トランジスタ
Claims (8)
- 遷移金属窒化物を含む第1の電極と、
貴金属又は貴金属酸化物を含む第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に配置された遷移金属酸化膜と、
を有し、
前記遷移金属酸化膜中の遷移金属と、前記第1の電極を構成する遷移金属とが同一種であり、
前記遷移金属酸化膜は酸化ニッケル(NiO)であり、
前記第1の電極は、接地側がニッケル(Ni)、前記遷移金属酸化膜との界面側が窒化ニッケル(NiN)である
ことを特徴とする抵抗変化素子。 - 半導体基板の上方にニッケル(Ni)膜を形成し、前記ニッケル膜上に窒化ニッケル(NiN)膜を形成してNi膜とNiN膜を含む第1電極を形成し、
前記第1電極に含まれる遷移金属と同一種類の遷移金属を用いて、前記第1電極上に酸化ニッケル(NiO)膜を形成し、
前記酸化ニッケル膜上に貴金属又は貴金属酸化物からなる第2電極を形成する、
ことを特徴とする抵抗変化素子の製造方法。 - 前記窒化ニッケル膜の形成は、
ニッケルを含むターゲットを用いてスパッタ法により行われることを特徴とする請求項2に記載の抵抗変化素子の製造方法。 - 前記窒化ニッケル膜の形成は、
前記半導体基板の上方にニッケル膜を形成する工程と、
前記ニッケル膜を窒化する工程と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の抵抗変化素子の製造方法。 - 前記窒化する工程は、前記ニッケル膜を、窒素含有雰囲気で加熱することを特徴とする請求項4に記載の抵抗変化素子の製造方法。
- 前記窒化する工程は、前記ニッケル膜を、アンモニア含有雰囲気でプラズマ処理することを特徴とする請求項4に記載の抵抗変化素子の製造方法。
- 前記窒化ニッケル膜は、窒素含有雰囲気で、ニッケルを含むターゲットを用いてスパッタ法により形成され、
前記酸化ニッケル膜は、酸素含有雰囲気で、前記ターゲットを用いてスパッタ法により形成され、
前記窒化ニッケル膜の形成と前記酸化ニッケル膜の形成は、連続して行われることを特徴とする請求項3に記載の抵抗変化素子の製造方法。 - 複数の選択トランジスタと、
前記選択トランジスタにそれぞれ接続された複数の抵抗変化素子と、
を有し、
前記複数の抵抗変化素子のそれぞれは、
遷移金属窒化物を含む第1の電極と、
貴金属又は貴金属酸化物を含む第2の電極と、
前記第1の電極と前記第2の電極との間に配置された遷移金属酸化膜と、
を備え、
前記遷移金属酸化膜中の遷移金属と、前記第1の電極を構成する遷移金属とが同一種であり、
前記遷移金属酸化膜は酸化ニッケル(NiO)であり、
前記第1の電極は、接地側がニッケル(Ni)、前記遷移金属酸化膜との界面側が窒化ニッケル(NiN)である
ことを特徴とする半導体装置。
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