[发明专利]电阻变化存储器元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种电阻变化存储器元件。

背景技术

当前，作为可读写的存储器而常规利用的是SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存取存储器)、DRAM(Dynamic RAM，动态随机存取存储器)、快速存储器。SRAM除易失性的缺点以外，还因难以高集成化而无法大容量化，但可高速存取，由此用于高速缓冲存储器等。DRAM也有易失性的缺点，此外由于为数据损坏读出型，故而在读出时必需进行复新动作，但活用其可大容量化的特性而多用于个人计算机的主存储器。快速存储器可保持电源断开后的数据，因此用于比较小容量的数据保存，但写入时间长于DRAM。

相对于该等常规存储器，从高性能化的观点考虑正在开发新型存储器。例如提出如下方式的非易失性存储器(也称为“ReRAM(Resistive Random Access Memory，电阻式随机存取存储器)”)，其使用通过施加电压而使电阻可逆性地变化的可变电阻元件来保持数据。

构成ReRAM的元件成为依序积层有下部电极、电阻变化绝缘膜及上部电极的构造，且具有如下性质，即通过对上部电极与下部电极之间施加电压脉冲，而可使电阻变化绝缘膜的电阻值可逆性地变化。读出通过该可逆性的电阻变化动作而变化的电阻值，由此可实现电阻性非易失性存储器。将ReRAM元件排列成矩阵状而形成存储胞阵列，并配置控制对存储胞阵列的各存储胞进行的数据写入、删除及读出动作的周边电路而构成ReRAM。

ReRAM的研究开发对象是以关于可使电阻变化的金属氧化膜、及适于其的电极金属材料的研究(例如专利文献1、专利文献2、非专利文献1)等为对象来进行。

[先前技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2012-33649号公报

[专利文献2]日本专利特开2005-183570号公报

[专利文献3]日本专利特开2010-15662号公报

[非专利文献]

[非专利文献1]Z.Wei，T.Takagi et al.IEDM(2008)Highly Reliable TaOx ReRAM and Direct EVidence of Redox Reaction Mechanism

[非专利文献2]H.Momida，S.Nigo et al.APL.98，042102(2011)Effect of vacancy-type oxygen deficiency on electronic structure in amorphous alumina

[非专利文献3]T.W.Hickmott APL.88，2805(2000)Voltage-depend dielectric breakdown and Voltage-controlled negative resistance in anodized Al-Al2O3-Au diodes

[非专利文献4]T.W.Hickmott APL.100，083712(2006)A breakdown mechanism in metal-insulator-metal structures

发明内容

[发明所要解决的问题]

揭示的ReRAM均设为以2个电极夹持绝缘体的正背面的2电极型构造，且利用通过施加电压而使绝缘体电阻变化的现象。其理由在于，2电极构造的构造简单，因此存储器易于集成化，必然形成在金属氧化膜与电极金属之间的萧特基障壁对开关机构发挥重要功能，并同时利用多个载子进行电流的输送，因此具有高速动作的优点。

以2个电极夹持绝缘体的电阻变化膜的正背面的构造适于存储器的高集成化。然而，在与其他半导体元件混载而使用的情形时，因在正背两面配线，故而无法统一进行配线加工，此外配线间距离成为电阻变化膜的厚度而产生配线间成为绝缘不良的情形，由此存在难以与其他半导体元件混载的问题。

[解决问题的技术手段]

解决所述课题的形态是以下所示的项目(1)～(6)中所记载者。

(1)一种电阻变化存储器元件，其包括：

电阻变化绝缘膜；

源极电极，其配置在所述电阻变化绝缘膜的第1主面上；

漏极电极，其配置在所述第1主面上；及

栅极电极，其配置在与所述第1主面上相向的所述电阻变化绝缘膜的第2主面上。