[发明专利]非易失性存储元件和其制造方法、以及使用了该非易失性存储元件的非易失性半导体装置

权利要求书

1.一种非易失性存储元件，其特征在于，包括：

第一电极；第二电极；和存在于所述第一电极与所述第二电极之间、且电阻值根据施加在两电极间的极性不同的电信号可逆地变化的电阻变化层，其中

所述电阻变化层在其厚度方向上具有：包含具有由TaO_x表示的组成的第一缺氧型钽氧化物的第一区域，其中0＜x＜2.5；和包含具有由TaO_y表示的组成的第二缺氧型钽氧化物的第二区域，其中x＜y＜2.5。

2.如权利要求1所述的非易失性存储元件，其特征在于：

所述电阻变化层具有叠层有至少两层作为所述第一区域的具有由TaO_x表示的组成的第一缺氧型钽氧化物层、和作为所述第二区域的具有由TaO_y表示的组成的第二缺氧型钽氧化物层的叠层结构，其中，0＜x＜2.5，x＜y＜2.5。

3.如权利要求2所述的非易失性存储元件，其特征在于：

所述第二缺氧型钽氧化物层与所述第一电极或者所述第二电极接触。

4.如权利要求3所述的非易失性存储元件，其特征在于：

将相比于与所述第二缺氧型钽氧化物层未接触的电极，在与所述第二缺氧型钽氧化物层接触的电极上施加具有更高的电位的电脉冲之后的第一电极与第二电极间的电阻值记为R_H；将相比于与所述第二缺氧型钽氧化物层未接触的电极，在与所述第二缺氧型钽氧化物层接触的电极上施加具有更低的电位的电脉冲之后的第一电极与第二电极间的电阻值记为R_L，此时，R_H＞R_L。

5.如权利要求1～4中任一项所述的非易失性存储元件，其特征在于：

所述TaO_x满足0.8≤x≤1.9。

6.如权利要求1～4中任一项所述的非易失性存储元件，其特征在于：

所述TaO_y满足2.1≤y＜2.5。

7.如权利要求2或3所述的非易失性存储元件，其特征在于：

所述第二缺氧型钽氧化物层的厚度小于所述第一缺氧型钽氧化物层的厚度。

8.如权利要求1～4中任一项所述的非易失性存储元件，其特征在于：

所述第二缺氧型钽氧化物层的厚度在1nm以上8nm以下。

9.一种非易失性半导体装置，其特征在于：

包括存储器陈列，该存储器陈列包括：

半导体基板；在所述半导体基板上形成为相互平行的多个第一电极配线；在所述多个第一电极配线的上方，以在与所述半导体基板的主面平行的面内相互平行、且与所述多个第一电极配线立体交叉的方式形成的多个第二电极配线；以及与所述多个第一电极配线和所述多个第二电极配线的立体交叉点相对应地设置的非易失性存储元件，其中

在将所述第一电极配线作为第一电极、将所述第二电极配线作为第二电极的情况下，所述非易失性存储元件各自具有存在于所述第一电极与所述第二电极之间、且电阻值根据两电极间的电压可逆地变化的电阻变化层，

所述电阻变化层在其厚度方向上具有：包含具有由TaO_x表示的组成的第一缺氧型钽氧化物的第一区域，其中0＜x＜2.5；和包含具有由TaO_y表示的组成的第二缺氧型钽氧化物的第二区域，其中x＜y＜2.5。