[发明专利]非易失性半导体存储装置及其制造方法

权利要求书

1.一种非易失性半导体存储装置，是电阻变化型的非易失性半导体存储装置，具备：

基板；以及

电阻变化元件，形成于所述基板上，通过电脉冲的施加而电阻值变化，并持续保持变化后的电阻值；

所述电阻变化元件具有：

下部电极层，形成于所述基板上；

电阻变化层，形成于所述下部电极层上，由金属氧化物构成；以及

上部电极层，形成于所述电阻变化层上；

所述下部电极层至少由第1导电层和形成于所述第1导电层上且与所述电阻变化层相接的第2导电层构成；

在所述第1导电层的上表面形成有该第1导电层被氧化而成的层、即氧化变质层。

2.如权利要求1所述的非易失性半导体存储装置，

所述电阻变化层和所述第2导电层的界面附近的氧量比所述第2导电层和所述第1导电层的界面附近的氧量少。

3.如权利要求1或2所述的非易失性半导体存储装置，

所述第2导电层和所述电阻变化层不暴露于大气中而连续形成。

4.如权利要求1～3中任一项所述的非易失性半导体存储装置，

还具备形成于所述上部电极层上的非欧姆性元件，

所述非欧姆性元件具有：

第1电极层，形成于所述上部电极层上；

半导体层或绝缘体层，形成于所述第1电极层上；以及

第2电极层，形成于所述半导体层或绝缘体层上。

5.如权利要求1～4中任一项所述的非易失性半导体存储装置，

所述电阻变化层是氧不足型的金属氧化物。

6.如权利要求5所述的非易失性半导体存储装置，

所述电阻变化层由作为氧不足度不同的金属氧化物的第1电阻变化层和第2电阻变化层构成。

7.一种非易失性半导体存储装置的制造方法，是电阻变化型的非易失性半导体存储装置的制造方法，其中，

包括在基板上形成电阻变化元件的工序，该电阻变化元件通过电脉冲的施加而电阻值变化，并持续保持变化后的电阻值，

形成所述电阻变化元件的工序包括：

在所述基板上形成下部电极层的工序；

在所述下部电极层上形成由金属氧化物构成的电阻变化层的工序；以及

在所述电阻变化层上形成上部电极层的工序；

所述下部电极层至少由第1导电层和形成于所述第1导电层上且与所述电阻变化层相接的第2导电层构成，

在所述第1导电层的上表面形成有该第1导电层被氧化而成的层、即氧化变质层，

所述第2导电层和所述电阻变化层不暴露于大气中而连续地形成。

8.如权利要求7所述的非易失性半导体存储装置的制造方法，

形成所述下部电极层的工序包括：

在所述基板上形成用于形成所述第1导电层的下部电极材料层的工序；

通过对所述下部电极材料层进行化学机械研磨，形成在上表面具有所述氧化变质层的所述第1导电层的工序；以及

在所述第1导电层上形成所述第2导电层的工序。

9.如权利要求8所述的非易失性半导体存储装置的制造方法，还包括：

在所述基板上形成条纹形状的下部电极布线的工序；

在包含所述下部电极布线上的所述基板上形成层间绝缘层的工序；

在所述层间绝缘层上的与所述下部电极布线对置的位置形成接触孔的工序；

在所述上部电极层上形成作为非欧姆性元件的一部分的第1电极层的工序；

在所述第1电极层上形成作为所述非欧姆性元件的一部分的半导体层或绝缘体层的工序；以及

在所述半导体层或绝缘体层上，以与所述下部电极布线立体交差的条纹形状形成作为所述非欧姆特性元件的一部分的第2电极层的工序；

在形成所述下部电极材料层的工序中，在所述接触孔和所述层间绝缘层上形成所述下部电极材料层，

在进行所述化学机械研磨的工序中，将所述层间绝缘层上的所述下部电极材料层除去。

10.如权利要求7～9中任一项所述的非易失性半导体存储装置的制造方法，

形成所述电阻变化元件的工序还包括：在形成所述第1导电层之后且形成所述第2导电层之前，将所述氧化变质层除去的工序。