JPWO2007102212A1 - Manufacturing method of resistance change type memory element - Google Patents

Manufacturing method of resistance change type memory element Download PDF

Info

Publication number
JPWO2007102212A1
JPWO2007102212A1 JP2008503708A JP2008503708A JPWO2007102212A1 JP WO2007102212 A1 JPWO2007102212 A1 JP WO2007102212A1 JP 2008503708 A JP2008503708 A JP 2008503708A JP 2008503708 A JP2008503708 A JP 2008503708A JP WO2007102212 A1 JPWO2007102212 A1 JP WO2007102212A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistance state
manufacturing
film
metal oxide
resistance change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008503708A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
川野 浩康
浩康 川野
庄野 敬二
敬二 庄野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Publication of JPWO2007102212A1 publication Critical patent/JPWO2007102212A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/101Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration including resistors or capacitors only
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/011Manufacture or treatment of multistable switching devices
    • H10N70/021Formation of switching materials, e.g. deposition of layers
    • H10N70/026Formation of switching materials, e.g. deposition of layers by physical vapor deposition, e.g. sputtering
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/011Manufacture or treatment of multistable switching devices
    • H10N70/041Modification of switching materials after formation, e.g. doping
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/011Manufacture or treatment of multistable switching devices
    • H10N70/041Modification of switching materials after formation, e.g. doping
    • H10N70/043Modification of switching materials after formation, e.g. doping by implantation
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/011Manufacture or treatment of multistable switching devices
    • H10N70/061Shaping switching materials
    • H10N70/066Shaping switching materials by filling of openings, e.g. damascene method
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/20Multistable switching devices, e.g. memristors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/821Device geometry
    • H10N70/826Device geometry adapted for essentially vertical current flow, e.g. sandwich or pillar type devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/841Electrodes
    • H10N70/8418Electrodes adapted for focusing electric field or current, e.g. tip-shaped
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
    • H10N70/801Constructional details of multistable switching devices
    • H10N70/881Switching materials
    • H10N70/883Oxides or nitrides
    • H10N70/8833Binary metal oxides, e.g. TaOx
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B63/00Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices
    • H10B63/30Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices comprising selection components having three or more electrodes, e.g. transistors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B63/00Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices
    • H10B63/80Arrangements comprising multiple bistable or multi-stable switching components of the same type on a plane parallel to the substrate, e.g. cross-point arrays

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる抵抗変化型記憶素子の製造方法を提供する。上記目的を達成する本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法は、基板上に第1の導電体膜11を積層する工程と、第1の導電体膜11上に、製造後に印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜として作用する金属酸化膜12を積層する工程と、同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、上記金属酸化膜12それぞれの制御された一部領域に電磁波もしくは電子線を照射し、その一部領域を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程と、上記金属酸化膜12上に、上記第1の導電体膜11と対になることでその金属酸化膜に電圧を印加する第2の導電体膜13を積層する工程とを有することを特徴とする。Provided is a method for manufacturing a resistance change type storage element that can suppress variations in resistance values between the resistance change type storage elements while manufacturing a plurality of resistance change type storage elements of the same type. The manufacturing method of the resistance change type memory element of the present invention that achieves the above object includes a step of laminating the first conductor film 11 on the substrate, and the first conductor film 11 on the first conductor film 11 according to the applied voltage after manufacture. While the metal oxide film 12 acting as a resistance change type memory film that selectively holds the high resistance state and the low resistance state is laminated, and while manufacturing the same type of resistance change type memory element, the metal Irradiating an electromagnetic wave or an electron beam to each controlled partial region of each oxide film 12, and reforming the partial region into a conduction path that selectively holds a high resistance state and a low resistance state according to an applied voltage. And a step of laminating on the metal oxide film 12 a second conductor film 13 for applying a voltage to the metal oxide film by pairing with the first conductor film 11. It is characterized by.

Description

本発明は、印加電圧に応じて高抵抗状態と高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とが切り替わり高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a resistance change storage element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state by switching between a high resistance state and a low resistance state in which current flows more easily than the high resistance state in accordance with an applied voltage. About.

従来より、電源を切っても記憶内容を保持することができる不揮発性記憶素子の研究開発が盛んに行われている。   Conventionally, research and development of nonvolatile memory elements that can retain stored contents even when the power is turned off have been actively conducted.

最近、次世代型の新たな不揮発性記憶素子として、R−RAM(Resistance RAM)と呼ばれる抵抗変化型記憶素子が提案されている(例えば、特許文献1、非特許文献1、2参照)。   Recently, a resistance change type memory element called R-RAM (Resistance RAM) has been proposed as a new next generation type non-volatile memory element (see, for example, Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2).

このR−RAMは、印加電圧に応じて、高抵抗状態と、その高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わる抵抗変化型記憶膜を備え、高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する不揮発性記憶素子である。   This R-RAM includes a resistance change type memory film that switches between a high resistance state and a low resistance state in which a current flows more easily than the high resistance state in accordance with an applied voltage. The nonvolatile memory element is selectively held.

R−RAMは、高速性、大容量性、低消費電力性など、既存の不揮発性記憶素子を凌ぐ可能性を秘めており、将来性が期待されている。
特表平11−510317号公報 A.Beck et al.,Appl.Phys.Lett.Vol.77, p.139(2001) 日経マイクロデバイス誌、第238号、42頁(2005年)
The R-RAM has the possibility of surpassing existing nonvolatile memory elements such as high speed, large capacity, and low power consumption, and is expected to have a future.
Japanese National Patent Publication No. 11-510317 A. Beck et al. , Appl. Phys. Lett. Vol. 77, p. 139 (2001) Nikkei Microdevices Magazine, No. 238, 42 pages (2005)

上述した抵抗変化型記憶素子の研究開発によれば、抵抗変化型記憶素子のデバイス性能を決める重要な因子として電界誘起性の巨大抵抗変化(CER:Colossal electro―resistance)が挙げられている。そして、抵抗変化型記憶素子における高抵抗状態の電気抵抗率と低抵抗状態の電気抵抗率との比(以下、CER値と称する)が大きいほど、抵抗変化型記憶素子のデバイス性能が高まると言われている。   According to the above-described research and development of the resistance change type memory element, an electric field induced giant resistance change (CER) is cited as an important factor that determines the device performance of the resistance change type memory element. In addition, it is said that the device performance of the resistance change memory element increases as the ratio of the electrical resistance in the high resistance state to the electrical resistance in the low resistance state (hereinafter referred to as CER value) increases in the resistance change memory element. It has been broken.

このCER現象の発現機構はまだ十分には解明されておらず、諸説が唱えられている。例えば、抵抗変化型記憶膜に電圧を印加する電極膜とその抵抗変化型記憶膜との異種材料が接合することにより、接合界面において、電子の流れを不連続にする領域(ショットキー障壁や電子トラップ領域)が形成されることがCER現象の発現機構であると言われている。   The expression mechanism of this CER phenomenon has not yet been fully elucidated, and various theories have been put forward. For example, a region in which the flow of electrons is discontinuous (Schottky barrier or electron, etc.) at the junction interface by joining different types of materials between the electrode film for applying a voltage to the resistance change memory film and the resistance change memory film. It is said that the formation of the trap region is the mechanism of the CER phenomenon.

ここで、抵抗変化型記憶素子をデバイスとして機能させるためには、電極間に挟まれた抵抗変化型記憶膜のもとになる金属酸化膜にその金属酸化膜の絶縁耐圧に相当するような高い電圧を印加して一種の絶縁破壊処理を施すフォーミング処理が必要となる。このフォーミング処理を施すことにより、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜が形成される。このようなフォーミング処理にて膜厚方向(電極間)に伝導路を形成し、この形成された伝導路において上述のCER現象のメカニズムが作用している。   Here, in order for the resistance change type storage element to function as a device, the metal oxide film that is the source of the resistance change type storage film sandwiched between the electrodes has a high equivalent to the withstand voltage of the metal oxide film. A forming process for applying a voltage to perform a kind of dielectric breakdown process is required. By performing this forming process, a resistance change type memory film that selectively holds the high resistance state and the low resistance state according to the applied voltage is formed. A conduction path is formed in the film thickness direction (between the electrodes) by such forming treatment, and the mechanism of the above-described CER phenomenon acts on the formed conduction path.

図1は、従来の抵抗変化型記憶素子の一例を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional resistance change type memory element.

図1に示すように、この抵抗変化型記憶素子1aには、第1の導電体膜5および第2の導電体膜2との間に抵抗変化型記憶膜3が設けられている。この抵抗変化型記憶膜3は、もともとは絶縁性の金属酸化膜であるが、フォーミング処理用電源6により第1の導電体膜5および第2の導電体膜2との間にその金属酸化膜の絶縁耐圧に相当するような高い電圧が印加されると、一例として、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路4が金属酸化膜に形成される。この伝導路4が形成されることにより、金属酸化膜は、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜3になる。   As shown in FIG. 1, the resistance change memory element 1 a is provided with a resistance change memory film 3 between the first conductor film 5 and the second conductor film 2. This resistance change type memory film 3 is originally an insulating metal oxide film, but the metal oxide film is formed between the first conductor film 5 and the second conductor film 2 by the forming process power source 6. For example, when a high voltage corresponding to the withstand voltage is applied, a conductive path 4 that selectively holds a high resistance state and a low resistance state according to the applied voltage is formed in the metal oxide film. By forming the conduction path 4, the metal oxide film becomes the resistance change type memory film 3 that selectively holds the high resistance state and the low resistance state according to the applied voltage.

図2は、抵抗変化型記憶素子を採用した不揮発性記憶装置の一例を示す模式図である。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a nonvolatile memory device employing a resistance change type memory element.

この不揮発性記憶装置10には、抵抗変化型記憶素子10_1、10_2、10_3、10_4が設けられている。   The nonvolatile memory device 10 includes resistance change memory elements 10_1, 10_2, 10_3, and 10_4.

図2に示す抵抗変化型記憶素子10_1には伝導路10aが設けられ、抵抗変化型記憶素子10_2には3本の伝導路10b、10c、10dが設けられ、抵抗変化型記憶素子10_3には伝導路10fが設けられ、抵抗変化型記憶素子10_4には伝導路10eが設けられている。   The resistance change memory element 10_1 shown in FIG. 2 is provided with a conduction path 10a, the resistance change memory element 10_2 is provided with three conduction paths 10b, 10c, and 10d, and the resistance change memory element 10_3 has a conduction path. A path 10f is provided, and a resistance path type memory element 10_4 is provided with a conduction path 10e.

従来、フォーミング処理を施した場合、電気的絶縁性の最も弱い部分が絶縁破壊を起こしやすいため、通常、1つの抵抗変化型記憶素子に1本の伝導路が金属酸化膜に形成される。ここで、伝導路が形成される位置は、電気的絶縁性の最も弱い部分に依存して定まる。このため、フォーミング処理を施した場合、伝導路の形状や大きさは、各抵抗変化型記憶素子ごとに異なる。また、フォーミング処理の結果、まれな場合として、抵抗変化型記憶素子の伝導路が複数発生してしまうことがある。   Conventionally, when the forming process is performed, a portion having the weakest electrical insulating property is likely to cause a dielectric breakdown. Therefore, one conductive path is usually formed in a metal oxide film in one resistance change type memory element. Here, the position where the conduction path is formed is determined depending on the portion having the weakest electrical insulation. For this reason, when the forming process is performed, the shape and size of the conduction path are different for each resistance change type storage element. Further, as a result of the forming process, in rare cases, a plurality of conductive paths of the resistance change type memory element may be generated.

すなわち、従来のフォーミング処理では、伝導路が形成される位置だけでなく伝導路の形状や大きさを制御して製造することが困難であるため、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値がばらつきやすいという問題がある。   That is, in the conventional forming process, it is difficult to manufacture by controlling not only the position where the conduction path is formed but also the shape and size of the conduction path. There is a problem that it is easy.

本発明は、上記事情に鑑み、同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる抵抗変化型記憶素子の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention provides a method of manufacturing a resistance change type storage element that can suppress variations in resistance values between resistance change type storage elements while manufacturing a plurality of resistance change type storage elements of the same type. With the goal.

上記目的を達成する本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第1の製造方法は、
印加電圧に応じて高抵抗状態とその高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わりその高抵抗状態とその低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子を製造する抵抗変化型記憶素子の製造方法において、
基板上に第1の導電体膜を積層する工程と、
上記第1の導電体膜上に、製造後に印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜として作用する金属酸化膜を積層する工程と、
同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、上記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に電磁波もしくは電子線を照射することにより、その一部領域を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程と、
上記金属酸化膜上に、上記第1の導電体膜と対になることでその金属酸化膜に電圧を印加する第2の導電体膜を積層する工程とを有することを特徴とする。
The first manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change type memory element of the present invention that achieves the above-described object is as follows.
Resistor for manufacturing a variable resistance memory element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state in which a current flows more easily than the high resistance state depending on the applied voltage. In the method of manufacturing the changeable memory element,
Laminating a first conductor film on a substrate;
Laminating a metal oxide film that acts as a resistance change memory film that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with an applied voltage after manufacture on the first conductor film;
While manufacturing the resistance change type memory element of the same type, by irradiating the controlled partial area of each of the metal oxide films with an electromagnetic wave or an electron beam, the partial area is increased according to the applied voltage. Modifying the conductive path to selectively maintain a resistance state and a low resistance state;
And a step of laminating a second conductor film for applying a voltage to the metal oxide film by forming a pair with the first conductor film on the metal oxide film.

この第1の製造方法では、電磁波もしくは電子線を金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に照射し、従来の絶縁破壊に類似したフォーミング処理を施すことなく、その一部領域を伝導路に改質する。   In this first manufacturing method, an electromagnetic wave or an electron beam is irradiated onto each controlled partial region of each metal oxide film, and the partial region is used as a conduction path without performing a forming process similar to a conventional dielectric breakdown. Reform.

そのため、この第1の製造方法では、伝導路の形状や大きさが揃った抵抗変化型記憶素子が複数製造される。また、フォーミング処理の結果、それぞれの抵抗変化型記憶素子の伝導路の本数が異なって発生しまうという問題も解消する。   For this reason, in the first manufacturing method, a plurality of resistance change type memory elements having the same shape and size of the conduction path are manufactured. Further, the problem that the number of conductive paths of each resistance change type memory element is different as a result of the forming process is also solved.

したがって、同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。   Therefore, during the manufacture of a plurality of resistance change type storage elements of the same type, variation in resistance value between the resistance change type storage elements can be suppressed.

また、上記目的を達成する本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法うちの第2の製造方法は、
印加電圧に応じて高抵抗状態と該高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わりその高抵抗状態とその低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子を製造する抵抗変化型記憶素子の製造方法において、
基板上に第1の導電体膜を積層する工程と、
上記第1の導電体膜上に、製造後に印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜として作用する金属酸化膜を積層する工程と、
上記金属酸化膜上に電磁波透過性を有する第2の導電体膜を積層する工程と、
同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、上記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に電磁波を照射するとともに上記第1の導電体膜と上記第2の導電体膜との間に電圧を印加することにより、その一部領域を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程とを有することを特徴とする。
Moreover, the second manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change type memory element of the present invention that achieves the above-described object is:
Resistor for manufacturing a resistance variable memory element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state in which a current flows more easily than the high resistance state according to an applied voltage, and selectively holds the high resistance state and the low resistance state. In the method of manufacturing the changeable memory element,
Laminating a first conductor film on a substrate;
Laminating a metal oxide film that acts as a resistance change memory film that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with an applied voltage after manufacture on the first conductor film;
Laminating a second conductor film having electromagnetic wave permeability on the metal oxide film;
While manufacturing the resistance change type memory element of the same type, the controlled partial region of each of the metal oxide films is irradiated with electromagnetic waves, and the first conductive film and the second conductive film are The method includes a step of modifying a partial region into a conduction path that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with the applied voltage by applying a voltage therebetween.

この第2の製造方法では、金属酸化膜上に電磁波透過性を有する第2の導電体膜を備えることにより、第2の導電体膜を介して上記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に電磁波を照射する。そして、その一部領域に電磁波を照射するとともにフォーミング処理を施す適正な電圧を印加し、その一部領域を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する。   In this second manufacturing method, by providing a second conductive film having electromagnetic wave permeability on the metal oxide film, a controlled partial region of each of the metal oxide films via the second conductive film. Irradiate with electromagnetic waves. Then, an appropriate voltage is applied to irradiate the electromagnetic wave to the partial region and perform the forming process, and the partial region selectively holds the high resistance state and the low resistance state according to the applied voltage. To reform.

そのため、この第2の製造方法によっても、第1の製造方法と同様、伝導路の形状や大きさが揃った抵抗変化型記憶素子が複数製造される。また、フォーミング処理の結果、それぞれの抵抗変化型記憶素子の伝導路の本数が異なって発生しまうという問題も解消する。   Therefore, also by this 2nd manufacturing method, similarly to the 1st manufacturing method, a plurality of resistance change type memory elements with the same shape and size of the conductive path are manufactured. Further, the problem that the number of conductive paths of each resistance change type memory element is different as a result of the forming process is also solved.

したがって、この第2の製造方法によっても、同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。   Therefore, also by this second manufacturing method, variation in resistance values among the resistance change type storage elements can be suppressed while a plurality of the same type of resistance change type storage elements are manufactured.

また、上記目的を達成する本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第3の製造方法は、
印加電圧に応じて高抵抗状態と該高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わり該高抵抗状態と該低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子を製造する抵抗変化型記憶素子の製造方法において、
基板上に第1の導電体膜を積層する工程と、
上記第1の導電体膜上に、製造後に印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜として作用する金属酸化膜を積層する工程と、
同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、上記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に電磁波もしくは電子線を照射することにより、その一部領域に結合している金属原子と酸素原子との結合力を弱める工程と、
その金属酸化膜上に第2の導電体膜を積層する工程と、
上記第1の導電体膜と上記第2の導電体膜との間に電圧を印加することにより、上記一部領域を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程とを有することを特徴とする。
The third manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change type memory element of the present invention that achieves the above-described object is as follows.
Resistor for manufacturing a resistance variable memory element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state in which a current flows more easily than the high resistance state in accordance with an applied voltage. In the method of manufacturing the changeable memory element,
Laminating a first conductor film on a substrate;
Laminating a metal oxide film that acts as a resistance change memory film that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with an applied voltage after manufacture on the first conductor film;
While manufacturing the resistance change type memory element of the same type, by irradiating the controlled partial region of each of the metal oxide films with an electromagnetic wave or an electron beam, a metal atom bonded to the partial region and A step of weakening the binding force with oxygen atoms,
Laminating a second conductor film on the metal oxide film;
By applying a voltage between the first conductor film and the second conductor film, the partial region is selectively held in a high resistance state and a low resistance state according to the applied voltage. And a step of modifying the conductive path.

この第3の製造方法では、まず、電磁波もしくは電子線を上記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に照射し、その一部領域に結合している金属原子と酸素原子との結合力を弱めることにより、上記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域を伝導路のできやすい領域に変える。このため、電圧の印加によりその制御された一部領域が伝導路に改質される。   In this third manufacturing method, first, an electromagnetic wave or an electron beam is irradiated to each controlled partial region of the metal oxide film, and the bonding force between the metal atom and the oxygen atom bonded to the partial region is obtained. By weakening, the controlled partial region of each of the metal oxide films is changed to a region where a conduction path is easily formed. For this reason, the controlled partial region is reformed into a conduction path by applying a voltage.

このように、この第3の製造方法によっても、既に上述した製造方法と同様、伝導路の形状や大きさが揃った抵抗変化型記憶素子が複数製造される。また、フォーミング処理の結果、それぞれの抵抗変化型記憶素子の伝導路の本数が異なって発生しまうという問題も解消する。   As described above, according to the third manufacturing method as well, a plurality of resistance change type memory elements having the same shape and size of the conductive path are manufactured as in the manufacturing method described above. Further, the problem that the number of conductive paths of each resistance change type memory element is different as a result of the forming process is also solved.

したがって、この第3の製造方法によっても、同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。   Therefore, also by this third manufacturing method, variation in resistance values among the resistance change type storage elements can be suppressed while a plurality of the same type of resistance change type storage elements are manufactured.

また、上記目的を達成する本発明の抵抗変化型記憶素子のうちの第4の製造方法は、
印加電圧に応じて高抵抗状態と該高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わり該高抵抗状態と該低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子を製造する抵抗変化型記憶素子の製造方法において、
基板上に第1の導電体膜を積層する工程と、
上記第1の導電体膜上に、製造後に印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜として作用する金属酸化膜を積層する工程と、
同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、上記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域にイオンビームを注入することにより、その一部領域を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程と、
上記金属酸化膜上に、上記第1の導電体膜と対になることでその金属酸化膜に電圧を印加する第2の導電体膜を積層する工程とを有することを特徴とする。
In addition, the fourth manufacturing method of the resistance change type storage element of the present invention that achieves the above-described object is as follows.
Resistor for manufacturing a resistance variable memory element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state in which a current flows more easily than the high resistance state in accordance with an applied voltage. In the method of manufacturing the changeable memory element,
Laminating a first conductor film on a substrate;
Laminating a metal oxide film that acts as a resistance change memory film that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with an applied voltage after manufacture on the first conductor film;
While manufacturing the resistance change type memory element of the same type, by implanting an ion beam into each controlled partial region of each of the metal oxide films, the partial region is in a high resistance state according to the applied voltage. And a step of modifying the conductive path to selectively maintain the low resistance state,
And a step of laminating a second conductor film for applying a voltage to the metal oxide film by forming a pair with the first conductor film on the metal oxide film.

この第4の製造方法では、同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、金属酸化膜それぞれの制御された一部領域にイオンビームを注入し、その一部領域を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する。   In the fourth manufacturing method, while manufacturing the resistance change type memory element of the same type, an ion beam is implanted into a controlled partial region of each metal oxide film, and the partial region is set to an applied voltage. Accordingly, the conductive path is selectively modified to hold the high resistance state and the low resistance state.

そのため、この第4の製造方法によっても、既に上述した製造方法と同様、伝導路の形状や大きさが揃った抵抗変化型記憶素子が複数製造される。また、フォーミング処理の結果、それぞれの抵抗変化型記憶素子の伝導路の本数が異なって発生しまうという問題も解消する。   Therefore, also by this 4th manufacturing method, similarly to the manufacturing method already mentioned above, a plurality of resistance change type memory elements having the same shape and size of the conduction path are manufactured. Further, the problem that the number of conductive paths of each resistance change type memory element is different as a result of the forming process is also solved.

したがって、この第4の製造方法によっても、同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。   Therefore, even in the fourth manufacturing method, variation in resistance values among the resistance change type storage elements can be suppressed while a plurality of the same type of resistance change type storage elements are manufactured.

また、上記目的を達成する本発明の抵抗変化型記憶素子のうちの第5の製造方法は、
印加電圧に応じて高抵抗状態とその高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わりその高抵抗状態と該低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子を製造する抵抗変化型記憶素子の製造方法において、
基板上に第1の導電体膜を積層する工程と、
上記第1の導電体膜上に、絶縁膜を積層する工程と、
同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、前記絶縁膜それぞれの制御された一部領域に貫通孔を形成する工程と、
上記貫通孔に、製造後には印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路として作用する金属酸化物を充填する工程と、
上記絶縁膜および上記金属酸化物に第2の導電体膜を積層する工程と、
上記第1の導電体膜と上記第2の導電体膜との間に電圧を印加することにより、上記貫通孔内の金属酸化物を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程とを有することを特徴とする。
In addition, a fifth manufacturing method of the resistance change type memory elements of the present invention that achieves the above-described object is as follows.
A resistance for manufacturing a resistance change type storage element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state in which current flows more easily than the high resistance state according to an applied voltage, and selectively holds the high resistance state and the low resistance state. In the method of manufacturing the changeable memory element,
Laminating a first conductor film on a substrate;
Laminating an insulating film on the first conductor film;
Forming a through hole in a controlled partial region of each of the insulating films, while manufacturing the same type of resistance change type storage element;
Filling the through hole with a metal oxide that acts as a conduction path for selectively maintaining a high resistance state and a low resistance state in accordance with an applied voltage after manufacturing;
Laminating a second conductor film on the insulating film and the metal oxide;
By applying a voltage between the first conductor film and the second conductor film, the metal oxide in the through hole is changed between a high resistance state and a low resistance state according to the applied voltage. And a step of modifying the conductive path to be selectively retained.

この第5の製造方法では、絶縁膜それぞれの制御された一部領域に貫通孔を形成し、その貫通孔に、製造後には印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路として作用する金属酸化物を充填しているので、上記第1の導電体膜と上記第2の導電体膜との間に電圧を印加することにより、上記貫通孔内の金属酸化物が伝導路に改質する。   In the fifth manufacturing method, a through hole is formed in a controlled partial region of each insulating film, and a high resistance state and a low resistance state are selectively selected in the through hole according to an applied voltage after manufacturing. Since the metal oxide which acts as a conduction path to be held is filled, the metal oxide in the through hole can be obtained by applying a voltage between the first conductor film and the second conductor film. Things are transformed into a conduction path.

そのため、この第5の製造方法によっても、既に上述した製造方法と同様、伝導路の形状や大きさが揃った抵抗変化型記憶素子が複数製造される。また、フォーミング処理の結果、それぞれの抵抗変化型記憶素子の伝導路の本数が異なって発生しまうという問題も解消する。   Therefore, also by this fifth manufacturing method, a plurality of resistance change type memory elements having the same shape and size of the conductive path are manufactured as in the manufacturing method already described above. Further, the problem that the number of conductive paths of each resistance change type memory element is different as a result of the forming process is also solved.

したがって、この第5の製造方法によっても、同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。   Therefore, even in the fifth manufacturing method, variation in resistance values among the resistance change type storage elements can be suppressed while a plurality of the same type of resistance change type storage elements are manufactured.

また、上記目的を達成する本発明の抵抗変化型記憶素子のうちの第6の製造方法は、
印加電圧に応じて高抵抗状態と該高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わりその高抵抗状態とその低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子を製造する抵抗変化型記憶素子の製造方法において、
基板上に第1の導電体膜を積層する工程と、
上記第1の導電体膜上に、製造後に印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜として作用する金属酸化膜を積層する工程と、
同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、上記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に、その金属酸化膜の厚み方向の途中までの深さの穴を形成する工程と、
上記穴の内部を含む上記金属酸化膜上に、上記第1の導電体膜と対になることでその金属酸化膜に電圧を印加する第2の導電体膜を積層する工程と、
上記第1の導電体膜と上記第2の導電体膜との間に電圧を印加することにより、上記一部領域の金属酸化物を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程とを有することを特徴とする。
In addition, a sixth manufacturing method of the resistance change type storage elements of the present invention that achieves the above-described object is as follows.
Resistor for manufacturing a resistance variable memory element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state in which a current flows more easily than the high resistance state according to an applied voltage, and selectively holds the high resistance state and the low resistance state. In the method of manufacturing the changeable memory element,
Laminating a first conductor film on a substrate;
Laminating a metal oxide film that acts as a resistance change memory film that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with an applied voltage after manufacture on the first conductor film;
A step of forming a hole having a depth in the middle of the thickness direction of the metal oxide film in a controlled partial region of each of the metal oxide films while manufacturing the resistance change type memory element of the same type;
Laminating a second conductor film for applying a voltage to the metal oxide film by pairing with the first conductor film on the metal oxide film including the inside of the hole;
By applying a voltage between the first conductor film and the second conductor film, the metal oxide in the partial region is changed between a high resistance state and a low resistance state according to the applied voltage. And a step of modifying the conductive path to be selectively retained.

この第6の製造方法では、金属酸化膜それぞれの制御された一部領域にその金属酸化膜の厚み方向の途中までの深さの穴を掘り、第2の導電体膜を形成する際にその穴にもその第2の導電体膜と同じ導電体を埋める。このため、この第6の製造方法では、フォーミング処理を施すときに第2の導電体膜の先端部と第1の導電体膜との間の電界が強まり、その電界の強い箇所に伝導路が形成される。   In the sixth manufacturing method, when a second conductor film is formed by digging a hole having a depth halfway in the thickness direction of the metal oxide film in each controlled partial region of the metal oxide film, The hole is filled with the same conductor as the second conductor film. For this reason, in the sixth manufacturing method, when the forming process is performed, the electric field between the tip of the second conductor film and the first conductor film is strengthened, and a conduction path is formed at a portion where the electric field is strong. It is formed.

そのため、この第6の製造方法によっても、既に上述した製造方法と同様、伝導路の形状や大きさが揃った抵抗変化型記憶素子が複数製造される。また、フォーミング処理の結果、それぞれの抵抗変化型記憶素子の伝導路の本数が異なって発生しまうという問題も解消する。   Therefore, also in the sixth manufacturing method, a plurality of resistance change type memory elements having the same shape and size of the conductive path are manufactured as in the manufacturing method already described above. Further, the problem that the number of conductive paths of each resistance change type memory element is different as a result of the forming process is also solved.

したがって、この第6の製造方法によっても、同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。   Therefore, even in the sixth manufacturing method, variation in resistance values among the resistance change type storage elements can be suppressed while a plurality of the same type of resistance change type storage elements are manufactured.

以上、説明したように、同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。   As described above, during the manufacture of a plurality of the same type of resistance change type storage elements, variations in resistance values among the resistance change type storage elements can be suppressed.

従来の抵抗変化型記憶素子の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional resistance change type memory element. 抵抗変化型記憶素子を採用した不揮発性記憶装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the non-volatile memory device which employ | adopted the resistance change type memory element. 双極性抵抗変化型記憶膜を用いた抵抗変化型記憶素子の電流―電圧特性を示すグラフである。It is a graph which shows the current-voltage characteristic of the resistance change memory element using a bipolar resistance change memory film. 単極性抵抗変化型記憶膜を用いた抵抗変化型記憶素子の電流―電圧特性を示すグラフである。It is a graph which shows the current-voltage characteristic of the resistance change type memory element using a unipolar resistance change type memory film. 図3の場合と同じ単極性抵抗変化型記憶膜を用いた抵抗変化型記憶素子のフォーミング処理を説明する電流―電圧特性を示すグラフである。4 is a graph showing current-voltage characteristics for explaining a forming process of a resistance change type storage element using the same unipolar resistance change type storage film as in FIG. 3. 本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第1の製造方法の工程図である。It is process drawing of the 1st manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change memory element of this invention. 図6に示す第1の製造方法の各工程における処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in each process of the 1st manufacturing method shown in FIG. 第1の製造方法によって製造された同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数備えた不揮発性記憶装置の模式図である。It is a schematic diagram of a non-volatile memory device provided with a plurality of resistance change type memory elements of the same type manufactured by the first manufacturing method. 第1の製造方法によって製造された抵抗変化型記憶素子を採用した不揮発性記憶装置のメモリセルの概要図である。It is a schematic diagram of the memory cell of the non-volatile memory device which employs the resistance change type memory element manufactured by the first manufacturing method. 図9に示すメモリセルをクロスポイント構造に配置したメモリセルアレイの一例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a memory cell array in which the memory cells shown in FIG. 9 are arranged in a cross point structure. 本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第2の製造方法の工程図である。It is process drawing of the 2nd manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change memory element of this invention. 図11に示す第2の製造方法の各工程における処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in each process of the 2nd manufacturing method shown in FIG. 本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第3の製造方法の工程図である。It is process drawing of the 3rd manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change memory element of this invention. 図13に示す第3の製造方法の各工程における処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in each process of the 3rd manufacturing method shown in FIG. 本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第4の製造方法の工程図である。It is process drawing of the 4th manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change memory element of this invention. 図15に示す第4の製造方法の各工程における処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in each process of the 4th manufacturing method shown in FIG. 本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第5の製造方法の工程図である。It is process drawing of the 5th manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change memory element of this invention. 図17に示す第5の製造方法の各工程における処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in each process of the 5th manufacturing method shown in FIG. 本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第6の製造方法の工程図である。It is process drawing of the 6th manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change memory element of this invention. 図19に示す第6の製造方法の各工程における処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process in each process of the 6th manufacturing method shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

まず、現在知られている、抵抗変化型記憶素子の動作原理について述べる。   First, the operation principle of a resistance change type memory element that is currently known will be described.

図3は、双極性抵抗変化型記憶膜を用いた抵抗変化型記憶素子の電流―電圧特性を示すグラフであり、図4は、単極性抵抗変化型記憶膜を用いた抵抗変化型記憶素子の電流―電圧特性を示すグラフである。   FIG. 3 is a graph showing current-voltage characteristics of a resistance change type storage element using a bipolar resistance change type storage film. FIG. 4 is a graph showing a resistance change type storage element using a unipolar resistance change type storage film. It is a graph which shows an electric current-voltage characteristic.

抵抗変化型記憶素子は、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とが切り替わる抵抗変化型記憶膜が一対の電極間に狭持されたものである。この抵抗変化型記憶膜は、その多くが遷移金属を含む酸化物材料の膜であり、電気的特性の違いから大きく2つに分類される。   In the resistance change memory element, a resistance change memory film in which a high resistance state and a low resistance state are switched according to an applied voltage is sandwiched between a pair of electrodes. Many of the resistance change type memory films are oxide material films containing transition metals, and are roughly classified into two types based on the difference in electrical characteristics.

一方の抵抗変化型記憶膜は、高抵抗状態と低抵抗状態との間で抵抗状態を変化させるために互いに異なる極性の電圧を用いるタイプである。酸化物材料としては、クロム(Cr)等の不純物を微量にドープしたSrTiO3や、SrZrO3、あるいは超巨大磁気抵抗(CMR: Colossal Magneto−Resistance)を示すPr1xCaxMnO3やLa1xCaxMnO3等が用いられる。以下、抵抗状態の書き換えに極性の異なる電圧を要する上述の抵抗変化型記憶膜を双極性抵抗変化型記憶膜と呼ぶ。One resistance change type memory film is a type that uses voltages of different polarities in order to change the resistance state between a high resistance state and a low resistance state. Examples of the oxide material include SrTiO 3 doped with a small amount of impurities such as chromium (Cr), SrZrO 3 , Pr 1 -x Ca x MnO 3, or La 1, which exhibits a colossal magneto-resistance (CMR). 1x Ca x MnO 3 or the like is used. Hereinafter, the above-described resistance change type memory film that requires voltages having different polarities for rewriting the resistance state is referred to as a bipolar resistance change type memory film.

他方の抵抗変化型記憶膜は、高抵抗状態と低抵抗状態との間で抵抗状態を変化させるために極性の同じ電圧を用いるタイプである。酸化物材料としては、例えば、NiOxやTiOxのような単一の遷移金属の酸化物等が用いられる。以下、抵抗状態の書き換えに極性が同じ電圧を要する抵抗変化型記憶膜を単極性抵抗変化型記憶膜と呼ぶ。The other resistance change type memory film is a type that uses a voltage having the same polarity in order to change the resistance state between a high resistance state and a low resistance state. As the oxide material, for example, an oxide of a single transition metal such as NiO x or TiO x is used. Hereinafter, a resistance change memory film that requires a voltage having the same polarity for rewriting the resistance state is referred to as a unipolar resistance change memory film.

ここで、図3は、双極性抵抗変化型記憶膜を用いた抵抗変化型記憶素子の電流―電圧特性を示すグラフであり、非特許文献1に記載されたものである。このグラフは、典型的な双極性抵抗変化型記憶膜であるCrドープのSrZrO3を用いた電流―電圧特性を示している。Here, FIG. 3 is a graph showing a current-voltage characteristic of a resistance change type storage element using a bipolar resistance change type storage film, and is described in Non-Patent Document 1. This graph shows current-voltage characteristics using Cr-doped SrZrO 3, which is a typical bipolar resistance variable memory film.

初期状態において、抵抗変化型記憶素子は高抵抗状態である場合を考える。   Consider a case where the resistance change type storage element is in a high resistance state in the initial state.

印加電圧を0Vの状態から徐々に負電圧に増加していくと、流れる電流は曲線aに沿って、矢印の方向に変化し、その絶対値は徐々に増加する。印加する負電圧が更に大きくなり、約0.5Vを超えると、抵抗変化型記憶素子が高抵抗状態から低抵抗状態へスイッチする。これに伴い、電流の絶対値が急激に増加し、電流―電圧特性は点Aから点Bに遷移する。なお、以下の説明では、抵抗変化型記憶素子を高抵抗状態から低抵抗状態へ変化する動作を「セット」と呼ぶ。   As the applied voltage is gradually increased from 0V to a negative voltage, the flowing current changes along the curve a in the direction of the arrow, and its absolute value gradually increases. When the applied negative voltage further increases and exceeds about 0.5 V, the resistance change type storage element switches from the high resistance state to the low resistance state. Along with this, the absolute value of the current increases rapidly, and the current-voltage characteristic transitions from point A to point B. In the following description, the operation of changing the resistance change type storage element from the high resistance state to the low resistance state is referred to as “set”.

点Bの状態から徐々に負電圧を減少していくと、電流は曲線bに沿って矢印の方向に変化し、その絶対値は徐々に減少する。印加電圧が0Vに戻ると、電流も0Aとなる。   When the negative voltage is gradually decreased from the state of the point B, the current changes in the direction of the arrow along the curve b, and the absolute value thereof gradually decreases. When the applied voltage returns to 0V, the current also becomes 0A.

印加電圧を0Vの状態から徐々に正電圧に増加していくと、電流値は曲線cに沿って矢印の方向に変化し、その絶対値は徐々に増加する。印加する正電圧が更に大きくなり、約0.5Vを超えると、抵抗変化型記憶素子が低抵抗状態から高抵抗状態へスイッチする。これに伴い、電流の絶対値が急激に減少し、電流―電圧特性は点Cから点Dに遷移する。   When the applied voltage is gradually increased from 0V to a positive voltage, the current value changes in the direction of the arrow along the curve c, and the absolute value gradually increases. When the applied positive voltage further increases and exceeds about 0.5 V, the resistance change memory element switches from the low resistance state to the high resistance state. Along with this, the absolute value of the current sharply decreases, and the current-voltage characteristic transitions from point C to point D.

なお、以下の説明では、抵抗変化型記憶素子を低抵抗状態から高抵抗状態へ変化する動作を「リセット」と呼ぶ。   In the following description, the operation of changing the resistance change storage element from the low resistance state to the high resistance state is referred to as “reset”.

点Dの状態から徐々に正電圧を減少していくと、電流は曲線dに沿って矢印の方向に変化し、その絶対値は徐々に減少する。印加電圧が0Vに戻ると、電流も0Aとなる。   When the positive voltage is gradually decreased from the state of the point D, the current changes in the direction of the arrow along the curve d, and its absolute value gradually decreases. When the applied voltage returns to 0V, the current also becomes 0A.

それぞれの抵抗状態は、約±0.5Vの範囲で安定であり、電源を切っても保たれる。すなわち、高抵抗状態では、印加電圧が点Aの電圧の絶対値よりも低ければ、電流―電圧特性は曲線a、dに沿って線形的に変化し、高抵抗状態が維持される。同様に、低抵抗状態では、印加電圧が点Cの電圧の絶対値よりも低ければ、電流―電圧特性は曲線b、cに沿って線形的に変化し、低抵抗状態が維持される。   Each resistance state is stable in a range of about ± 0.5 V and is maintained even when the power is turned off. That is, in the high resistance state, if the applied voltage is lower than the absolute value of the voltage at the point A, the current-voltage characteristics change linearly along the curves a and d, and the high resistance state is maintained. Similarly, in the low resistance state, if the applied voltage is lower than the absolute value of the voltage at the point C, the current-voltage characteristics change linearly along the curves b and c, and the low resistance state is maintained.

このように、双極性抵抗変化型記憶膜を用いた抵抗変化型記憶素子は、高抵抗状態と低抵抗状態との間で抵抗状態を変化させるために、互いに異なる極性の電圧を印加するものである。   As described above, the resistance change type storage element using the bipolar resistance change type storage film applies voltages of different polarities in order to change the resistance state between the high resistance state and the low resistance state. is there.

一方、図4は、単極性抵抗変化型記憶膜を用いた抵抗変化型記憶素子の電流―電圧特性を示す図である。このグラフは、典型的な単極性抵抗変化型記憶膜であるTiOxを用いた場合である。On the other hand, FIG. 4 is a diagram showing current-voltage characteristics of a resistance change memory element using a unipolar resistance change memory film. This graph shows a case where TiO x which is a typical unipolar resistance change type memory film is used.

初期状態で、抵抗変化型記憶素子は高抵抗状態である場合を考える。   Consider a case where the resistance change type storage element is in a high resistance state in the initial state.

印加電圧を0Vから徐々に増加していくと、電流は曲線aに沿って、矢印の方向に変化し、その絶対値は徐々に増加する。印加する正電圧が更に大きくなり、約1.3Vを超えると、抵抗変化型記憶素子が高抵抗状態から低抵抗状態へスイッチ(セット)する。これに伴い、電流の絶対値が急激に増加し、電流―電圧特性は点Aから点Bに遷移する。なお、図4において、点Bにおける電流値が約20mAで一定になっているのは、急激な電流の増加による素子の破壊を防止するために電流制限を施しているためである。   As the applied voltage is gradually increased from 0 V, the current changes along the curve a in the direction of the arrow, and its absolute value gradually increases. When the applied positive voltage further increases and exceeds about 1.3 V, the resistance change type storage element switches (sets) from the high resistance state to the low resistance state. Along with this, the absolute value of the current increases rapidly, and the current-voltage characteristic transitions from point A to point B. In FIG. 4, the current value at point B is constant at about 20 mA because current limitation is applied to prevent element destruction due to a sudden increase in current.

点Bの状態から徐々に電圧を減少していくと、電流は曲線bに沿って矢印の方向に変化し、その絶対値は徐々に減少する。印加電圧が0Vに戻ると、電流も0Aとなる。   When the voltage is gradually decreased from the state of the point B, the current changes in the direction of the arrow along the curve b, and the absolute value thereof gradually decreases. When the applied voltage returns to 0V, the current also becomes 0A.

印加電圧を0Vから再度徐々に増加していくと、電流は曲線cに沿って矢印の方向に変化し、その絶対値は徐々に増加する。印加する正電圧が更に大きくなりなり約1.2Vを超えると、抵抗変化型記憶素子が低抵抗状態から高抵抗状態にスイッチ(リセット)する。これに伴い電流の絶対値が急激に減少し、電流―電圧特性は点Cから点Dに遷移する。   When the applied voltage is gradually increased again from 0 V, the current changes in the direction of the arrow along the curve c, and its absolute value gradually increases. When the applied positive voltage further increases and exceeds about 1.2 V, the resistance change storage element is switched (reset) from the low resistance state to the high resistance state. Along with this, the absolute value of the current rapidly decreases, and the current-voltage characteristic transitions from point C to point D.

点Dの状態から徐々に電圧を減少していくと、電流は曲線dに沿って矢印の方向に変化し、その絶対値は徐々に減少する。印加電圧が0Vに戻ると、電流も0Aとなる。   When the voltage is gradually decreased from the state of the point D, the current changes in the direction of the arrow along the curve d, and the absolute value thereof gradually decreases. When the applied voltage returns to 0V, the current also becomes 0A.

それぞれの抵抗状態は、セット、リセットに必要な電圧以下で安定である。すなわち、図4においては約1.0V以下で両状態ともに安定であり、電源を切っても保たれる。すなわち、低抵抗状態では、印加電圧が点Cの電圧よりも低ければ、電流―電圧特性は曲線cに沿って、低抵抗状態が維持される。   Each resistance state is stable below the voltage required for setting and resetting. That is, in FIG. 4, both states are stable at about 1.0 V or less, and are maintained even when the power is turned off. That is, in the low resistance state, if the applied voltage is lower than the voltage at the point C, the current-voltage characteristic is maintained along the curve c.

このように、単極性抵抗変化型記憶膜を用いた抵抗変化型記憶素子は、高抵抗状態と低抵抗状態との間で抵抗状態を変化させるために、極性の同じ電圧を印加するものである。   As described above, the resistance change type storage element using the unipolar resistance change type storage film applies a voltage having the same polarity in order to change the resistance state between the high resistance state and the low resistance state. .

なお、上記材料を用いて抵抗変化型記憶素子を形成する場合、抵抗変化型記憶素子形成直後の初期状態では図3及び図4に示すような特性は得られず、抵抗変化型記憶膜を高抵抗状態と低抵抗状態との間で可逆的に変化しうる状態にするためには、上述したフォーミング処理が必要となる。   Note that when a resistance change type memory element is formed using the above-described material, the characteristics shown in FIGS. 3 and 4 cannot be obtained in the initial state immediately after the resistance change type memory element is formed, and the resistance change type memory film has a high resistance. In order to obtain a state that can reversibly change between the resistance state and the low resistance state, the above-described forming process is required.

図5は、図4の場合と同じ単極性抵抗変化型記憶膜を用いた抵抗変化型記憶素子のフォーミング処理を説明する電流―電圧特性である。   FIG. 5 is a current-voltage characteristic illustrating the forming process of the resistance change storage element using the same unipolar resistance change storage film as in FIG.

抵抗変化型記憶素子の形成直後の初期状態では、図5に示すように、高抵抗でありかつフォーミング電圧は8V程度と非常に高くなっている。   In the initial state immediately after the formation of the resistance change memory element, as shown in FIG. 5, the resistance is high and the forming voltage is as high as about 8V.

初期状態においてこのフォーミング電圧よりも高い電圧を印加すると、図5に示すように、抵抗変化型記憶素子に流れる電流値が急激に増加し、すなわち抵抗変化型記憶素子のフォーミングが行われる。このフォーミングを行うことにより、抵抗変化型記憶素子は、図4に示すような電流―電圧特性を示すようになり、低抵抗状態と高抵抗状態とを可逆的に変化することができるようになる。   When a voltage higher than this forming voltage is applied in the initial state, as shown in FIG. 5, the value of the current flowing through the resistance change storage element increases rapidly, that is, the resistance change storage element is formed. By performing this forming, the resistance change type memory element exhibits current-voltage characteristics as shown in FIG. 4 and can reversibly change between a low resistance state and a high resistance state. .

次に、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第1の製造方法について説明する。   Next, the 1st manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change type memory element of the present invention is explained.

図6は、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第1の製造方法の工程図である。   FIG. 6 is a process diagram of the first manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change type storage element of the present invention.

また、図7は、図6に示す第1の製造方法の各工程における処理を示すフローチャートである。   Moreover, FIG. 7 is a flowchart which shows the process in each process of the 1st manufacturing method shown in FIG.

まず、第1の工程として、半導体基板上(不図示)にPtからなる第1の導電体膜11をスパッタリングに代表される真空製膜法により積層させる(ステップS100)。   First, as a first step, a first conductive film 11 made of Pt is laminated on a semiconductor substrate (not shown) by a vacuum film formation method typified by sputtering (step S100).

ここで、半導体基板の材料として、熱酸化膜付Siウェハを使用した。半導体基板の材料としては、熱酸化膜付Siウェハに限られず、例えば、MgO、Al23(サファイア)、TiO2、Cr23(ルビー)、NiO、CoO、MnO、ZnO、ZrO2、SrTiO3、SrZrO3、LaAlO3、GGG(ガドリニウム・ガリウム・非磁性ガーネット)、もしくはYIG(イットリウム・鉄・磁性ガーネット)などの酸化物の基板を用いることができる。また、上記の酸化物からなる半道体基板に限られず、CaF2、BaF2、MgF2、LiFなどの弗化物からなる半道体基板を用いることができる。Here, a Si wafer with a thermal oxide film was used as the material of the semiconductor substrate. The material of the semiconductor substrate is not limited to a Si wafer with a thermal oxide film. For example, MgO, Al 2 O 3 (sapphire), TiO 2 , Cr 2 O 3 (ruby), NiO, CoO, MnO, ZnO, ZrO 2 An oxide substrate such as SrTiO 3 , SrZrO 3 , LaAlO 3 , GGG (gadolinium / gallium / nonmagnetic garnet), or YIG (yttrium / iron / magnetic garnet) can be used. Further, the semiconductor substrate is not limited to the above-described oxide semiconductor substrate, and a semiconductor substrate made of a fluoride such as CaF 2 , BaF 2 , MgF 2 , or LiF can be used.

また、第1の導電体膜としては、Ptに限られず、例えば、Au、Pd、Ru、SrRuO3(SRO)、もしくはYBa2Cu37(YBCO)などを用いることができる。The first conductive film is not limited to Pt, and for example, Au, Pd, Ru, SrRuO 3 (SRO), YBa 2 Cu 3 O 7 (YBCO), or the like can be used.

続いて、第2の工程として、図6(a)に示すように、金属酸化膜12を第1の導電体膜11上に積層する(ステップS101)。なお、金属酸化膜12の積層には、酸化物ターゲットあるいは金属ターゲットを用いて(Ar+O2)混合ガスを導入して製膜する。Subsequently, as a second step, as shown in FIG. 6A, a metal oxide film 12 is laminated on the first conductor film 11 (step S101). The metal oxide film 12 is formed by introducing an (Ar + O 2 ) mixed gas using an oxide target or a metal target.

ここで、金属酸化膜としては、酸素欠損型の絶縁性金属酸化物、もしくは価数変動し易い遷移金属を含む絶縁性金属酸化物などである。具体的には、Ni酸化物、Co酸化物、Fe酸化物、Si酸化物、Al酸化物、Ti酸化物、Ce酸化物、Hf酸化物、Zr酸化物、Nb酸化物、Mg酸化物、Y酸化物、Cr酸化物、Zn酸化物、もしくはCu酸化物などを用いることができる。第1の製造方法では、金属酸化膜として、Ni酸化物を使用した。   Here, the metal oxide film is an oxygen-deficient insulating metal oxide or an insulating metal oxide containing a transition metal that easily changes in valence. Specifically, Ni oxide, Co oxide, Fe oxide, Si oxide, Al oxide, Ti oxide, Ce oxide, Hf oxide, Zr oxide, Nb oxide, Mg oxide, Y An oxide, Cr oxide, Zn oxide, Cu oxide, or the like can be used. In the first manufacturing method, Ni oxide was used as the metal oxide film.

続いて、第3の工程として、金属酸化膜のそれぞれの制御された一部領域に電磁波もしくは電子線を照射し、その一部領域を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路12bに改質する(図6(b)、ステップS102)。その結果、金属酸化膜12は、抵抗変化型記憶膜12aとして作用するようになる。   Subsequently, as a third step, each controlled partial region of the metal oxide film is irradiated with an electromagnetic wave or an electron beam, and the partial region is divided into a high resistance state and a low resistance state according to the applied voltage. The conductive path 12b that is selectively held is modified (FIG. 6B, step S102). As a result, the metal oxide film 12 functions as a resistance change type memory film 12a.

ここで、照射する電磁波もしくは電子線のエネルギーについて説明する。   Here, the energy of the electromagnetic wave or electron beam to be irradiated will be described.

金属酸化膜が共有結合性の金属酸化物結晶である場合、金属原子と酸素原子との結合エネルギーは、4〜6eV程度である。また、金属酸化膜がイオン結合性の金属酸化物結晶である場合、金属原子と酸素原子との結合エネルギーは、6〜8eV程度である。したがって、金属酸化膜から酸素原子が離脱するのに必要なエネルギーは、4eV程度以上でよいことがわかる。   When the metal oxide film is a covalent metal oxide crystal, the bond energy between the metal atom and the oxygen atom is about 4 to 6 eV. When the metal oxide film is an ion-bonding metal oxide crystal, the bond energy between the metal atom and the oxygen atom is about 6 to 8 eV. Therefore, it can be seen that the energy required for the oxygen atoms to desorb from the metal oxide film may be about 4 eV or more.

また、金属酸化膜の結晶中の酸素原子から電子が解離するのに必要なエネルギーは、3eV程度以上である。   Further, the energy required for electrons to dissociate from oxygen atoms in the crystal of the metal oxide film is about 3 eV or more.

したがって、金属酸化膜の制御された一部領域に電磁波もしくは電子線を照射し、その一部領域を伝導路に改質するためには、例えば、以下のエネルギーレベルの電磁波や電子線が好ましい。   Therefore, in order to irradiate a controlled partial region of the metal oxide film with an electromagnetic wave or an electron beam and modify the partial region into a conduction path, for example, an electromagnetic wave or an electron beam having the following energy level is preferable.

電磁波のうちのレーザとしては、He−Cdレーザ(325nm=3.8eV、442nm=2.8eV)、KrFエキシマレーザ(284nm=4.4eV)、ArFエキシマレーザ(193nm=6.4eV)、Xeエキシマランプ(172nm=7.2eV)、もしくはF2エキシマレーザ(152nm=8.2eV)などが挙げられる。   Among the electromagnetic waves, He—Cd laser (325 nm = 3.8 eV, 442 nm = 2.8 eV), KrF excimer laser (284 nm = 4.4 eV), ArF excimer laser (193 nm = 6.4 eV), Xe excimer A lamp (172 nm = 7.2 eV), an F2 excimer laser (152 nm = 8.2 eV), or the like can be given.

また、水銀ランプから発せられる電磁波としては、低圧水銀ランプ(185nm=6.7eV、254nm=4.9eV)や高圧水銀ランプ(254nm=4.9eV、313nm=4.0eV、365nm=3.4eV、405nm=3.1eV、436nm=2.8eV)などが挙げられる。   As electromagnetic waves emitted from the mercury lamp, a low pressure mercury lamp (185 nm = 6.7 eV, 254 nm = 4.9 eV) or a high pressure mercury lamp (254 nm = 4.9 eV, 313 nm = 4.0 eV, 365 nm = 3.4 eV, 405 nm = 3.1 eV, 436 nm = 2.8 eV).

また、メタルハライドランプ(200〜450nm=2.8〜6.2eV)を用いてもよい。   Further, a metal halide lamp (200 to 450 nm = 2.8 to 6.2 eV) may be used.

また、X線(0.154184nm(Cu−Kα)=8.0keV)や電子線(0.0025nm〜0.0037nm、加速電圧100〜200kVで、335〜496keV)を用いてもよい。   Alternatively, an X-ray (0.154184 nm (Cu—Kα) = 8.0 keV) or an electron beam (0.0025 nm to 0.0037 nm, acceleration voltage 100 to 200 kV, 335 to 496 keV) may be used.

なお、指向性が得られにくい電磁波を金属酸化膜12に照射する場合には、図6(b’)に示すように、電磁波を遮光マスク17を介して金属酸化膜に照射することにより、金属酸化膜12の一部領域は伝導路に改質される。   When irradiating the metal oxide film 12 with an electromagnetic wave that is difficult to obtain directivity, as shown in FIG. 6 (b ′), the metal oxide film is irradiated with the electromagnetic wave through the light shielding mask 17, thereby A partial region of the oxide film 12 is modified into a conduction path.

続いて、第4の工程として、図6(c)に示すように、抵抗変化型記憶膜12a上に、第1の導電体膜11と対になることで抵抗変化型記憶膜12aに電圧を印加する第2の導電体膜13を真空製膜法により積層させる(ステップS103)。   Subsequently, as a fourth step, as shown in FIG. 6C, a voltage is applied to the resistance change memory film 12a by being paired with the first conductor film 11 on the resistance change memory film 12a. The second conductor film 13 to be applied is laminated by a vacuum film forming method (step S103).

ここで、第2の導電体膜13として、Ptを使用したが、Ptに限定されず、例えば、Au、Pd、Ru、Ag、Cu、Al、Ti、Ta、もしくはWなどを用いることができる。   Here, Pt is used as the second conductor film 13, but is not limited to Pt. For example, Au, Pd, Ru, Ag, Cu, Al, Ti, Ta, or W can be used. .

以上の工程により抵抗変化型記憶素子1bを同時に又は順次に複数製造される。   A plurality of resistance change type memory elements 1b are manufactured simultaneously or sequentially by the above process.

次に、第1の製造方法によって製造された同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数備えた不揮発性記憶装置について説明する。   Next, a non-volatile memory device provided with a plurality of resistance change type memory elements of the same type manufactured by the first manufacturing method will be described.

図8は、第1の製造方法によって製造された同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数備えた不揮発性記憶装置の模式図である。   FIG. 8 is a schematic diagram of a nonvolatile memory device including a plurality of the same type of resistance change type memory elements manufactured by the first manufacturing method.

この不揮発性記憶装置には、抵抗変化型記憶素子を行方向及び列方向に複数配列しているメモリアレイが備えられている。   The nonvolatile memory device includes a memory array in which a plurality of resistance change storage elements are arranged in the row direction and the column direction.

このメモリアレイは配線を有し、後述するワード線とビット線とからなる配線の一方が行方向に複数配線され、他方が列方向に複数配列されることにより格子状になっている。そして、ワード線とビット線が交差する各格子点の位置に抵抗変化型記憶素子が配置されることによりメモリアレイを構成する。ここでワード線は、抵抗変化型記憶素子の電極のうちの一方と電気的に接続され、ビット線は、他方の電極と電気的に接続されている。抵抗変化型記憶素子を上記のように配置して電極間に電圧を印加する仕組みを備えた構造をクロスポイント型と称する。   This memory array has wiring. One of wirings consisting of word lines and bit lines, which will be described later, is arranged in the row direction, and the other is arranged in the column direction to form a lattice. Then, a resistance change storage element is arranged at each lattice point where the word line and the bit line intersect to constitute a memory array. Here, the word line is electrically connected to one of the electrodes of the resistance change memory element, and the bit line is electrically connected to the other electrode. A structure having a mechanism in which the resistance change type memory elements are arranged as described above and a voltage is applied between the electrodes is referred to as a cross-point type.

図8(a)は、不揮発性記憶装置16のメモリアレイの一部14a、14b、15a、15bを取り出して描いている。この不揮発性記憶装置16には、上述した第1の製造方法により製造された4つの抵抗変化型記憶素子16_1、16_2、16_3、16_4がメモリアレイの交差点に設けられている。図8(b)は、伝導路を明示的に描いた不揮発性記憶装置の模式図である。   FIG. 8A shows a part of the memory array 14a, 14b, 15a, 15b of the nonvolatile memory device 16 taken out. In the nonvolatile memory device 16, four resistance change memory elements 16_1, 16_2, 16_3, and 16_4 manufactured by the first manufacturing method described above are provided at the intersections of the memory arrays. FIG. 8B is a schematic diagram of a nonvolatile memory device in which a conduction path is explicitly drawn.

従来例(図2)と比較して、図8(b)には、4つの抵抗変化型記憶素子16_1、16_2、16_3、16_4それぞれに1本の伝導路16a、16b、16c、6dが形成しており、各々の伝導路の形状や大きさが同様である。また、各抵抗変化型記憶素子ごとの伝導路の本数も一致している。   Compared to the conventional example (FIG. 2), in FIG. 8B, one conductive path 16a, 16b, 16c, and 6d is formed in each of the four resistance change memory elements 16_1, 16_2, 16_3, and 16_4. The shape and size of each conduction path are the same. Further, the number of conduction paths for each resistance change type storage element is also the same.

次に、上述した第1の製造方法によって製造された抵抗変化型記憶素子の一実施形態の動作について説明する。   Next, the operation of one embodiment of the resistance change type storage element manufactured by the above-described first manufacturing method will be described.

図9は、第1の製造方法によって製造された抵抗変化型記憶素子を採用した不揮発性記憶装置のメモリセルの概要図である。   FIG. 9 is a schematic diagram of a memory cell of a nonvolatile memory device employing the resistance change type memory element manufactured by the first manufacturing method.

図9に示す不揮発性記憶装置のメモリセル100は、抵抗変化型記憶素子1とセル選択トランジスタ101とを有している。抵抗変化型記憶素子1は、その一端がビット線BLに接続され、他端がセル選択トランジスタ101のドレイン端子101aに接続されている。セル選択トランジスタ101のドレイン端子101bはソース線SLに接続され、セル選択トランジスタ101のゲート端子101cはワード線WLに接続されている。   A memory cell 100 of the nonvolatile memory device illustrated in FIG. 9 includes a resistance change storage element 1 and a cell selection transistor 101. The resistance change type storage element 1 has one end connected to the bit line BL and the other end connected to the drain terminal 101 a of the cell selection transistor 101. The drain terminal 101b of the cell selection transistor 101 is connected to the source line SL, and the gate terminal 101c of the cell selection transistor 101 is connected to the word line WL.

図10は、図9に示すメモリセルをクロスポイント構造に配置したメモリセルアレイの一例を示す回路図である。複数のメモリセルが列方向(図面縦方向)及び行方向(図面横方向)に隣接して形成されている。   FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a memory cell array in which the memory cells shown in FIG. 9 are arranged in a cross point structure. A plurality of memory cells are formed adjacent to each other in the column direction (vertical direction in the drawing) and the row direction (horizontal direction in the drawing).

列方向には、複数のワード線WL1、WL1_、WL2、WL2_・・・が配されており、列方向に並ぶメモリセルは、共通の信号線を共有している。また、列方向には、ソース線SL1、SL2、・・・が配され、列方向に並ぶメモリセルに共通の信号線を共有している。   A plurality of word lines WL1, WL1_, WL2, WL2_... Are arranged in the column direction, and the memory cells arranged in the column direction share a common signal line. Further, source lines SL1, SL2,... Are arranged in the column direction, and share a common signal line with the memory cells arranged in the column direction.

ここで、ワード線WL1_は、ワード線WL1の反転信号が出力されるワード線であり、ワード線WL2_はワード線WL2の反転信号が出力されるワード線であり、以下同様である。   Here, the word line WL1_ is a word line to which an inverted signal of the word line WL1 is output, the word line WL2_ is a word line to which an inverted signal of the word line WL2 is output, and so on.

なお、ソース線SLは、ワード線WL2本に1本づつ設けられている。   One source line SL is provided for every two word lines WL.

行方向(図面横方向)には、複数のビット線BL1、BL2、BL3、BL4・・・が配されており、行方向に並ぶメモリセルは共通の信号線を共有している。   A plurality of bit lines BL1, BL2, BL3, BL4... Are arranged in the row direction (horizontal direction in the drawing), and the memory cells arranged in the row direction share a common signal line.

次に、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第1の製造方法によって製造された抵抗変化型記憶素子の一実施形態を採用した不揮発性記憶装置1_1の動作を説明する。   Next, the operation of the nonvolatile memory device 1_1 that employs one embodiment of the resistance variable memory element manufactured by the first manufacturing method of the resistance variable memory elements of the present invention will be described.

はじめに、高抵抗状態から低抵抗状態への書き換え動作、すなわちセットの動作について説明する。ここで、説明をわかりやすくするため、書き換え対象のメモリセルは、図10に示す点線の四角で囲った、ワード線WL1およびビット線BL1に接続されたメモリセル100である。   First, the rewriting operation from the high resistance state to the low resistance state, that is, the set operation will be described. Here, for easy understanding, the memory cell to be rewritten is a memory cell 100 connected to the word line WL1 and the bit line BL1 surrounded by a dotted-line square shown in FIG.

まず、ワード線WL1に所定の電圧を印加し、セル選択トランジスタ101をオン状態にする。ソース線SL1は、基準電位、例えば、接地電位である0Vに接続する。   First, a predetermined voltage is applied to the word line WL1, and the cell selection transistor 101 is turned on. The source line SL1 is connected to a reference potential, for example, 0 V that is a ground potential.

次いで、ビット線BL1に、抵抗変化型記憶素子1をセットするに要する電圧と同じあるいはこれよりやや大きいバイアス電圧を印加する。例えば、図4の実線で示す特性を有する抵抗変化型記憶素子の場合、約1.5V程度のバイアス電圧を印加する。   Next, a bias voltage that is the same as or slightly larger than the voltage required to set the resistance change storage element 1 is applied to the bit line BL1. For example, in the case of a resistance change memory element having the characteristics shown by the solid line in FIG. 4, a bias voltage of about 1.5 V is applied.

バイアス電圧を印加することにより、ビット線BL1、抵抗変化型記憶素子1およびセル選択トランジスタ101を介してソース線SL1へ向かう電流経路が形成され、印加したバイアス電圧は、抵抗変化型記憶素子1の抵抗値RH及びセル選択トランジスタ101のチャネル抵抗RCSに応じてそれぞれ分配される。By applying a bias voltage, a current path toward the source line SL1 is formed via the bit line BL1, the resistance change type storage element 1 and the cell selection transistor 101, and the applied bias voltage is applied to the resistance change type storage element 1. Distribution is performed according to the resistance value R H and the channel resistance R CS of the cell selection transistor 101.

このとき、抵抗変化型記憶素子1の抵抗値RHは、セル選択トランジスタ101のチャネル抵抗RCSに比べて十分に大きいため、バイアス電圧のほとんどは抵抗変化型記憶素子1に印加される。これにより、抵抗変化型記憶素子1は、高抵抗状態から低抵抗状態に変化する。At this time, since the resistance value R H of the resistance change type storage element 1 is sufficiently larger than the channel resistance R CS of the cell selection transistor 101, most of the bias voltage is applied to the resistance change type storage element 1. Thereby, the resistance change type memory element 1 changes from the high resistance state to the low resistance state.

次いで、ビット線BL1に印加するバイアス電圧をゼロに戻した後、ワード線WL1に印加する電圧をオフにし、セットの動作を完了する。   Next, after the bias voltage applied to the bit line BL1 is returned to zero, the voltage applied to the word line WL1 is turned off to complete the set operation.

次に、低抵抗状態から高抵抗状態への書き換え動作、すなわちリセットの動作について説明する。書き換え対象のメモリセルは、ワード線WL1及びビット線BL1に接続されたメモリセル100である。   Next, the rewriting operation from the low resistance state to the high resistance state, that is, the resetting operation will be described. The memory cell to be rewritten is the memory cell 100 connected to the word line WL1 and the bit line BL1.

まず、ワード線WL1に所定の電圧を印加し、セル選択トランジスタ101をオン状態にする。ソース線SL1は、基準電位、例えば接地電位である0Vに接続する。   First, a predetermined voltage is applied to the word line WL1, and the cell selection transistor 101 is turned on. The source line SL1 is connected to a reference potential, for example, 0 V that is a ground potential.

次いで、ビット線BL1に、抵抗変化型記憶素子1をリセットするに要する電圧と同じ或いはこれよりやや大きいバイアス電圧を印加する。例えば、図4の実線で示す特性を有する抵抗変化型記憶素子の場合、約0.8V程度のバイアス電圧を印加する。   Next, a bias voltage that is the same as or slightly larger than the voltage required to reset the resistance change storage element 1 is applied to the bit line BL1. For example, in the case of a resistance change memory element having the characteristics shown by the solid line in FIG. 4, a bias voltage of about 0.8 V is applied.

バイアス電圧を印加することにより、ビット線BL1、抵抗変化型記憶素子1及びセル選択トランジスタ101を介してソース線SL1へ向かう電流経路が形成され、印加したバイアス電圧は、抵抗変化型記憶素子1の抵抗値RL及びセル選択トランジスタ101のチャネル抵抗RCSに応じてそれぞれに分配される。By applying a bias voltage, a current path toward the source line SL1 is formed via the bit line BL1, the resistance change type storage element 1, and the cell selection transistor 101, and the applied bias voltage is applied to the resistance change type storage element 1. They are distributed according to the resistance value R L and the channel resistance R CS of the cell selection transistor 101, respectively.

このとき、セル選択トランジスタ101のチャネル抵抗RCSは、抵抗変化型記憶素子1の抵抗値RLよりも十分に小さいため、印加したバイアス電圧のほとんどは抵抗変化型記憶素子1に印加される。これにより、抵抗変化型記憶素子1は、低抵抗状態から高抵抗状態に変化する。At this time, since the channel resistance R CS of the cell selection transistor 101 is sufficiently smaller than the resistance value R L of the resistance change storage element 1, most of the applied bias voltage is applied to the resistance change storage element 1. Thereby, the resistance change type memory element 1 changes from the low resistance state to the high resistance state.

リセット過程では、抵抗変化型記憶素子1が高抵抗状態に切り換わった瞬間、ほぼ全バイアス電圧が抵抗変化型記憶素子1に配分されるため、このバイアス電圧によって抵抗変化型記憶素子1が再度セットされることを防止する必要がある。このためには、ビット線BL1に印加するバイアス電圧は、セットに要する電圧よりも小さくしなければならない。   In the reset process, almost the entire bias voltage is distributed to the resistance change type storage element 1 at the moment when the resistance change type storage element 1 switches to the high resistance state, so that the resistance change type storage element 1 is set again by this bias voltage. Need to be prevented. For this purpose, the bias voltage applied to the bit line BL1 must be smaller than the voltage required for setting.

リセット過程では、セル選択トランジスタ101のチャネル抵抗RCSが抵抗変化型記憶素子1の抵抗値RLよりも十分に小さくなるように、これらトランジスタのゲート電圧を調整するとともに、ビット線BL1に印加するバイアス電圧を、リセットに必要な電圧以上、セットに必要な電圧未満に設定する。In the reset process, the gate voltages of these transistors are adjusted and applied to the bit line BL1 so that the channel resistance R CS of the cell selection transistor 101 is sufficiently smaller than the resistance value R L of the resistance change storage element 1. Set the bias voltage to a voltage higher than the voltage required for resetting and lower than the voltage required for the set.

次いで、ビット線BL1に印加するバイアス電圧をゼロに戻した後、ワード線WL1に印加する電圧をオフにし、リセットの動作を完了する。   Next, after the bias voltage applied to the bit line BL1 is returned to zero, the voltage applied to the word line WL1 is turned off to complete the reset operation.

次に、図10に示す不揮発性記憶装置1_1の読み出し方法について説明する。読み出し対象のメモリセル100は、ワード線WL1及びビット線BL1に接続されたメモリセル100である。   Next, a reading method of the nonvolatile memory device 1_1 illustrated in FIG. 10 is described. The memory cell 100 to be read is a memory cell 100 connected to the word line WL1 and the bit line BL1.

まず、ワード線WL1に所定の電圧を印加し、セル選択トランジスタ101をオン状態にする。ソース線SL1は、基準電位、例えば接地電位である0Vに接続する。   First, a predetermined voltage is applied to the word line WL1, and the cell selection transistor 101 is turned on. The source line SL1 is connected to a reference potential, for example, 0 V that is a ground potential.

次いで、ビット線BL1に、所定のバイアス電圧を印加する。このバイアス電圧は、抵抗変化型記憶素子1がいずれの抵抗状態にあるときも印加電圧によってセットやリセットが生じないように設定する。   Next, a predetermined bias voltage is applied to the bit line BL1. This bias voltage is set so that no set or reset is caused by the applied voltage when the resistance change storage element 1 is in any resistance state.

ビット線BL1にこのようなバイアス電圧を印加すると、ビット線BL1には抵抗変化型記憶素子1の抵抗値に応じた電流が流れる。したがって、ビット線BL1に流れるこの電流値を検出することにより、抵抗変化型記憶素子1がどのような抵抗状態にあるかを読み出せる。   When such a bias voltage is applied to the bit line BL1, a current corresponding to the resistance value of the resistance change storage element 1 flows through the bit line BL1. Therefore, by detecting this current value flowing through the bit line BL1, it is possible to read out what resistance state the resistance change storage element 1 is in.

以上より、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第1の製造方法によれば、同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。   As described above, according to the first manufacturing method of the resistance change type storage elements of the present invention, the resistance value between the resistance change type storage elements is manufactured while a plurality of the same type of resistance change type storage elements are manufactured. Variation of the is suppressed.

以上で、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第1の製造方法の説明を終了し、次に、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第2の製造方法について説明する。   This is the end of the description of the first manufacturing method of the variable resistance memory element manufacturing method of the present invention, and then the second manufacturing method of the variable resistance memory element manufacturing method of the present invention. Will be described.

なお、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第1の製造方法と本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第2の製造方法とでは、製造工程が一部異なるが、それ以外は同様の工程を有するため、相違点について主に説明する。   The first manufacturing method of the resistance change type memory element manufacturing method of the present invention and the second manufacturing method of the resistance change type memory element manufacturing method of the present invention are partially different in manufacturing process. However, since it has the same process other than that, a difference is mainly demonstrated.

図11は、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第2の製造方法の工程図である。   FIG. 11 is a process diagram of the second manufacturing method of the resistance-change memory element manufacturing method according to the present invention.

また、図12は、図11に示す第2の製造方法の各工程における処理を示すフローチャートである。   Moreover, FIG. 12 is a flowchart which shows the process in each process of the 2nd manufacturing method shown in FIG.

本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第1の製造方法と本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第2の製造方法との相違は、第2の製造方法が、金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に電磁波を照射するとともに電極間に電圧を印加して、その一部領域を伝導路に改質している点である。   The difference between the first manufacturing method of the resistance change type memory element manufacturing method of the present invention and the second manufacturing method of the resistance change type memory element manufacturing method of the present invention is that the second manufacturing method is the same. In addition, electromagnetic waves are applied to a controlled partial region of each metal oxide film, and a voltage is applied between the electrodes to modify the partial region into a conduction path.

まず、第1の工程として、半導体基板上(不図示)に第1の導電体膜21をスパッタリングに代表される真空製膜法により積層させる(ステップS200)。   First, as a first step, a first conductor film 21 is laminated on a semiconductor substrate (not shown) by a vacuum film formation method typified by sputtering (step S200).

次に、第2の工程として、図11(a)に示すように、金属酸化膜22を第1の導電体膜21上に真空製膜法により積層する(ステップS201)。   Next, as a second step, as shown in FIG. 11A, a metal oxide film 22 is stacked on the first conductor film 21 by a vacuum film forming method (step S201).

次に、第3の工程として、図11(b)に示すように、電磁波透過性を有する第2の導電体膜23を金属酸化膜22に真空製膜法により積層させる(ステップS202)。   Next, as a third step, as shown in FIG. 11B, a second conductor film 23 having electromagnetic wave permeability is laminated on the metal oxide film 22 by a vacuum film forming method (step S202).

続いて、第4の工程として、金属酸化膜22の制御された一部領域に電磁波を照射するとともに第1の導電体膜21と第2の導電体膜23との間にフォーミング処理用電源24による電圧を印加して、その一部領域を伝導路22bに改質する(図11(c)、ステップS203)。その結果、金属酸化膜22は、抵抗変化型記憶膜22aとして作用するようになる。   Subsequently, as a fourth step, a controlled partial region of the metal oxide film 22 is irradiated with electromagnetic waves, and a forming process power source 24 is provided between the first conductor film 21 and the second conductor film 23. Is applied to modify a part of the region to the conduction path 22b (FIG. 11 (c), step S203). As a result, the metal oxide film 22 functions as a resistance change memory film 22a.

以上の工程により抵抗変化型記憶素子1cを同時に又は順次に複数製造される。   A plurality of resistance change type memory elements 1c are manufactured simultaneously or sequentially by the above-described steps.

したがって、同一種類の抵抗変化型記憶素子1cを複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。   Therefore, during the manufacture of a plurality of resistance change type storage elements 1c of the same type, variations in resistance values among the resistance change type storage elements can be suppressed.

次に、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第3の製造方法について説明する。第3の製造方法では、まず、電磁波もしくは電子線を金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に照射し、その一部領域に結合している金属原子と酸素原子との結合力を弱めることにより、その一部領域を伝導路のできやすい領域に変えることを特徴としている。   Next, the 3rd manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change memory element of this invention is demonstrated. In the third manufacturing method, first, an electromagnetic wave or an electron beam is irradiated to each controlled partial region of each metal oxide film to weaken the bonding force between metal atoms and oxygen atoms bonded to the partial region. Thus, the partial region is changed to a region where a conduction path can be easily formed.

図13は、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第3の製造方法の工程図である。   FIG. 13 is a process diagram of the third manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change memory element of the present invention.

また、図14は、図13に示す第3の製造方法の各工程における処理を示すフローチャートである。   Moreover, FIG. 14 is a flowchart which shows the process in each process of the 3rd manufacturing method shown in FIG.

まず、第1の工程として、半導体基板上(不図示)に第1の導電体膜31をスパッタリングに代表される真空製膜法により積層させる(ステップS300)。   First, as a first step, a first conductor film 31 is laminated on a semiconductor substrate (not shown) by a vacuum film formation method typified by sputtering (step S300).

次に、第2の工程として、図13(a)に示すように金属酸化膜32を真空製膜法により第1の導電体膜31上に積層する(ステップS301)。   Next, as a second step, as shown in FIG. 13A, a metal oxide film 32 is laminated on the first conductor film 31 by a vacuum film forming method (step S301).

続いて、第3の工程として、図13(b)に示すように金属酸化膜32それぞれの制御された一部領域35に電磁波を照射し、その一部領域に結合している金属原子と酸素原子との結合力を弱める(ステップS302)。   Subsequently, as a third step, as shown in FIG. 13B, the controlled partial region 35 of each metal oxide film 32 is irradiated with electromagnetic waves, and the metal atoms and oxygen bonded to the partial region are irradiated. The bond strength with the atom is weakened (step S302).

続いて、第4の工程として、図13(c)に示すように第2の導電体膜33を金属酸化膜32に真空製膜法により積層させる(ステップS303)。   Subsequently, as a fourth step, as shown in FIG. 13C, the second conductor film 33 is laminated on the metal oxide film 32 by a vacuum film forming method (step S303).

最後に、第1の導電体膜31と第2の導電体膜32との間にフォーミング処理用電源34による電圧を印加して、一部領域35を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路35aに改質する(ステップS304)。その結果、金属酸化膜32は、抵抗変化型記憶膜32aとして作用するようになり、抵抗変化型記憶素子1dが製造される。   Finally, a voltage by the forming process power supply 34 is applied between the first conductor film 31 and the second conductor film 32, so that the partial region 35 has a high resistance state and a low resistance according to the applied voltage. The conductive path 35a that selectively holds the resistance state is modified (step S304). As a result, the metal oxide film 32 acts as a resistance change type memory film 32a, and the resistance change type memory element 1d is manufactured.

なお、上記第3の製造方法では、電磁波を用いたが、第1の製造方法と同様に電子線を用いてもよい。また、指向性が得られにくい電磁波を照射するときには、図6(b’)と同様に遮光マスクを介して照射することで伝導路35aを形成する。   Although the electromagnetic wave is used in the third manufacturing method, an electron beam may be used as in the first manufacturing method. In addition, when irradiating an electromagnetic wave whose directivity is difficult to obtain, the conduction path 35a is formed by irradiating it through a light shielding mask as in FIG. 6 (b ').

以上の工程により抵抗変化型記憶素子1dを同時に又は順次に複数製造される。したがって、同一種類の抵抗変化型記憶素子1dを複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。   A plurality of resistance change type memory elements 1d are manufactured simultaneously or sequentially by the above process. Therefore, during the manufacture of a plurality of resistance change type storage elements 1d of the same type, variations in resistance values among the resistance change type storage elements can be suppressed.

次に、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第4の製造方法について説明する。第4の製造方法では、まず、電磁波もしくは電子線の代わりにイオンビームを金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に照射し、その一部領域を伝導路に改質することを特徴としている。   Next, the 4th manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change type memory element of the present invention is explained. In the fourth manufacturing method, first, instead of electromagnetic waves or electron beams, an ion beam is irradiated to each controlled partial region of each metal oxide film, and the partial region is modified into a conduction path. .

図15は、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第4の製造方法の工程図である
また、図16は、図15に示す第4の製造方法の各工程における処理を示すフローチャートである。
FIG. 15 is a process diagram of the fourth manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change type memory element of the present invention. FIG. 16 shows processes in the respective steps of the fourth manufacturing method shown in FIG. It is a flowchart.

まず、第1の工程として、半導体基板上に第1の導電体膜41をスパッタリングに代表される真空製膜法により積層させる(ステップS400)。   First, as a first step, a first conductor film 41 is laminated on a semiconductor substrate by a vacuum film formation method typified by sputtering (step S400).

次に、第2の工程として、図15(a)に示すように金属酸化膜42を真空製膜法により第1の導電体膜41上に積層する(ステップS401)。   Next, as a second step, as shown in FIG. 15A, a metal oxide film 42 is stacked on the first conductor film 41 by a vacuum film forming method (step S401).

その次に、第3の工程として、金属酸化膜42の制御された一部領域にイオンビームを注入し、その一部領域を伝導路42bに改質する(ステップS402)。その結果、金属酸化膜42は、抵抗変化型記憶膜42aとして作用するようになる。なお、図15(b)に示すように、イオンビームを照射時にビームの拡がりの影響を取り除くために、遮光マスク43を用いることが好ましい。なお、集束イオンビームを採用することにより、遮光マスクを介さずにイオンを注入してもよい。   Next, as a third step, an ion beam is implanted into a controlled partial region of the metal oxide film 42, and the partial region is modified into a conduction path 42b (step S402). As a result, the metal oxide film 42 functions as a resistance change memory film 42a. As shown in FIG. 15B, it is preferable to use a light-shielding mask 43 in order to remove the influence of beam expansion when the ion beam is irradiated. Note that ions may be implanted without using a light shielding mask by employing a focused ion beam.

ここで、注入イオンの入射エネルギーは、10〜1000keVであり、イオンの注入深さは、10〜1000nm程度であることが好ましい。   Here, the incident energy of implanted ions is preferably 10 to 1000 keV, and the ion implantation depth is preferably about 10 to 1000 nm.

また。注入するイオン種がPt、Au、もしくはAgの場合には、イオン加速電圧は100kV、イオン電流は1.0mA、注入時間は2.0secであることが好ましい。   Also. When the ion species to be implanted is Pt, Au, or Ag, the ion acceleration voltage is preferably 100 kV, the ion current is 1.0 mA, and the implantation time is preferably 2.0 sec.

また、注入するイオン種がNiもしくはCuの場合には、イオン加速電圧は60kV、イオン電流は2.0mA、注入時間は1.0secであることが好ましい。   When the ion species to be implanted is Ni or Cu, the ion acceleration voltage is preferably 60 kV, the ion current is 2.0 mA, and the implantation time is 1.0 sec.

続いて、第4の工程として、金属酸化膜42に第2の導電体膜43を真空成膜法により積層して(ステップS403)、抵抗変化型記憶素子1eを製造する。   Subsequently, as a fourth step, the second conductive film 43 is stacked on the metal oxide film 42 by a vacuum film forming method (step S403), and the resistance change storage element 1e is manufactured.

以上の工程により抵抗変化型記憶素子1eを同時に又は順次に複数製造される。したがって、同一種類の抵抗変化型記憶素子1eを複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。   A plurality of resistance change type memory elements 1e are manufactured simultaneously or sequentially by the above process. Therefore, during the manufacture of a plurality of the same type of resistance change type storage elements 1e, variations in resistance values among the resistance change type storage elements can be suppressed.

次に、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第5の製造方法について説明する。この第5の製造方法では、まず、反応性イオンエッチングにより、絶縁膜それぞれの制御された一部領域に貫通孔を形成する。続いて、その貫通孔に、製造後には印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路として作用する金属酸化物を充填し、電極間にフォーミング処理を行うための電圧を印加してその一部領域を伝導路に改質することを特徴としている。   Next, the fifth manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change type memory element of the present invention will be described. In the fifth manufacturing method, first, through holes are formed in a controlled partial region of each insulating film by reactive ion etching. Subsequently, in order to fill the through hole with a metal oxide that acts as a conduction path that selectively holds a high resistance state and a low resistance state according to an applied voltage after manufacturing, and performs a forming process between the electrodes. It is characterized in that a part of the region is modified to a conduction path by applying a voltage of

図17は、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第5の製造方法の工程図である
また、図18は、図17に示す第5の製造方法の各工程における処理を示すフローチャートである。
FIG. 17 is a process diagram of the fifth manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change type memory element of the present invention. FIG. 18 shows processes in the respective steps of the fifth manufacturing method shown in FIG. It is a flowchart.

まず、第1の工程として、基板上(不図示)に第1の導電体膜51をスパッタリングに代表される真空製膜法により積層させる(ステップS500)。   First, as a first step, a first conductor film 51 is laminated on a substrate (not shown) by a vacuum film formation method typified by sputtering (step S500).

次に、第2の工程として、図17(a)に示すように絶縁膜52を真空製膜法により第1の導電体膜51上に積層する(ステップS501)。   Next, as a second step, as shown in FIG. 17A, an insulating film 52 is laminated on the first conductor film 51 by a vacuum film forming method (step S501).

ここで、絶縁体膜としてSiO2を用いたが、SiO2に限られず、Al23、MgO、もしくはZrO2などの絶縁体膜を用いてもよい。Here, although SiO 2 is used as the insulator film, the insulator film is not limited to SiO 2 , and an insulator film such as Al 2 O 3 , MgO, or ZrO 2 may be used.

その次に、第3の工程として、反応性イオンエッチングを用いて絶縁膜52の一部領域に貫通孔を形成する(図17(b))。なお、反応性イオンエッチングの代わりに集束イオンビームを用いて貫通孔を形成してもよい。   Next, as a third step, a through hole is formed in a partial region of the insulating film 52 by using reactive ion etching (FIG. 17B). Note that through holes may be formed using a focused ion beam instead of reactive ion etching.

続いて、その貫通孔に、製造後には印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路として作用する金属酸化物53を充填する(ステップS503)。   Subsequently, the through hole is filled with a metal oxide 53 that acts as a conduction path for selectively holding a high resistance state and a low resistance state in accordance with an applied voltage after manufacture (step S503).

ここでは、金属酸化物として、Ni酸化物を用いたが、Ni酸化物に限られず、Co酸化物、Fe酸化物、Si酸化物、Al酸化物、Ti酸化物、Ce酸化物、Hf酸化物、Zr酸化物、Nb酸化物、Mg酸化物、Y酸化物、Cr酸化物、Zn酸化物、もしくはCu酸化物などを用いることができる。   Here, Ni oxide is used as the metal oxide, but it is not limited to Ni oxide, but Co oxide, Fe oxide, Si oxide, Al oxide, Ti oxide, Ce oxide, Hf oxide. Zr oxide, Nb oxide, Mg oxide, Y oxide, Cr oxide, Zn oxide, Cu oxide, or the like can be used.

続いて、絶縁膜52および金属酸化物53に第2の導電体膜54を真空製膜法により積層する(ステップS504)。   Subsequently, the second conductor film 54 is laminated on the insulating film 52 and the metal oxide 53 by a vacuum film forming method (step S504).

最後に、第1の導電体膜51と第2の導電体膜54との間にフォーミング処理用電源55による電圧を印加して、貫通孔内の金属酸化物53を伝導路53aに改質する(ステップS505)。その結果、金属酸化物53および絶縁膜52は、抵抗変化型記憶膜52aとして作用するようになり、抵抗変化型記憶素子1fが製造される。   Finally, a voltage from the forming process power supply 55 is applied between the first conductor film 51 and the second conductor film 54 to reform the metal oxide 53 in the through hole into a conduction path 53a. (Step S505). As a result, the metal oxide 53 and the insulating film 52 act as a resistance change type memory film 52a, and the resistance change type memory element 1f is manufactured.

以上の工程により抵抗変化型記憶素子1fを同時に又は順次に複数製造される。したがって、同一種類の抵抗変化型記憶素子1fを複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。   A plurality of resistance change type memory elements 1f are manufactured simultaneously or sequentially by the above process. Therefore, during the manufacture of a plurality of resistance change type storage elements 1f of the same type, variations in resistance values among the resistance change type storage elements can be suppressed.

次に、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第6の製造方法について説明する。この第6の製造方法では、金属酸化膜それぞれの制御された一部領域にその金属酸化膜の厚み方向の途中までの深さの穴を形成し、その穴に第2の導電体膜を埋めることにより、第1の導電体膜と第2の導電体膜との間のおける印加電圧の強度分布を変えることを特徴としている。   Next, the sixth manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance change type memory element of the present invention will be described. In the sixth manufacturing method, a hole having a depth halfway in the thickness direction of the metal oxide film is formed in a controlled partial region of each metal oxide film, and the second conductor film is buried in the hole. Thus, the intensity distribution of the applied voltage between the first conductor film and the second conductor film is changed.

図19は、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法のうちの第6の製造方法の工程図である。   FIG. 19 is a process diagram of the sixth manufacturing method among the manufacturing methods of the resistance variable memory element of the present invention.

また、図20は、図19に示す第6の製造方法の各工程における処理を示すフローチャートである。   FIG. 20 is a flowchart showing processing in each step of the sixth manufacturing method shown in FIG.

まず、第1の工程として、半導体基板上(不図示)に第1の導電体膜61をスパッタリングに代表される真空製膜法により積層させる(ステップS600)。   First, as a first step, a first conductor film 61 is laminated on a semiconductor substrate (not shown) by a vacuum film formation method typified by sputtering (step S600).

次に、第2の工程として、図19(a)に示すように金属酸化膜62を真空製膜法により第1の導電体膜61上に積層する(ステップS601)。   Next, as a second step, as shown in FIG. 19A, a metal oxide film 62 is laminated on the first conductor film 61 by a vacuum film forming method (step S601).

その次に、第3の工程として、反応性イオンエッチングにより、金属酸化膜62の制御された一部領域に、その金属酸化膜62の厚み方向の途中までの深さの穴を形成する(図19(b)、ステップS602)。なお、反応性イオンエッチングの代わりに集束イオンビームを用いてもよい。   Next, as a third step, a hole having a depth halfway in the thickness direction of the metal oxide film 62 is formed in a controlled partial region of the metal oxide film 62 by reactive ion etching (FIG. 19 (b), step S602). A focused ion beam may be used instead of reactive ion etching.

続いて、真空製膜法により、穴の内部を含む金属酸化膜62に、第1の導電体膜61と対になることでその金属酸化膜62に電圧を印加する第2の導電体膜63を積層する(図19(c)、ステップS603)。   Subsequently, the second conductor film 63 that applies a voltage to the metal oxide film 62 by being paired with the first conductor film 61 on the metal oxide film 62 including the inside of the hole by a vacuum film forming method. Are stacked (FIG. 19C, step S603).

続いて、第1の導電体膜61と第2の導電体膜63との間にフォーミング処理用電源64による電圧を印加することにより、第2の導電体膜の先端部63aと第1の導電体膜61との間の電界が強くなる。そのため、上記一部領域の金属酸化物は、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路65に改質される(図19(d)、ステップS604)。その結果、金属酸化物62は、抵抗変化型記憶膜62aとして作用するようになり、抵抗変化型記憶素子1gが製造される。
以上の工程により抵抗変化型記憶素子1gを同時に又は順次に複数製造される。したがって、同一種類の抵抗変化型記憶素子1gを複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる。
Subsequently, by applying a voltage from the power supply for forming process 64 between the first conductor film 61 and the second conductor film 63, the leading end portion 63a of the second conductor film and the first conductor film 63 are applied. The electric field between the body film 61 becomes strong. Therefore, the metal oxide in the partial region is reformed into a conduction path 65 that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with the applied voltage (FIG. 19D, step S604). As a result, the metal oxide 62 acts as a resistance change type memory film 62a, and the resistance change type memory element 1g is manufactured.
A plurality of resistance change type memory elements 1g are manufactured simultaneously or sequentially by the above process. Therefore, during the manufacture of a plurality of resistance change type storage elements 1g of the same type, variations in resistance values among the resistance change type storage elements can be suppressed.

以上説明したように、本発明によれば、同一種類の抵抗変化型記憶素子を複数製造する間、各抵抗変化型記憶素子間の抵抗値のばらつきが抑えられる工夫が施された抵抗変化型記憶素子の製造方法が提供される。   As described above, according to the present invention, the resistance change type memory is devised so that variations in resistance values among the resistance change type memory elements can be suppressed while a plurality of the same type of resistance change type memory elements are manufactured. An element manufacturing method is provided.

なお、本発明の抵抗変化型記憶素子の製造方法によって得られる抵抗変化型記憶素子は、
高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する不揮発性記憶素子として利用するだけに限られず、例えば、高抵抗状態と低抵抗状態とを2値データに対応づけて、電子回路や電気回路に用いられる2値データの組み合わせからなるアドレスを選択するスイッチ素子として用いてもよい。
The resistance change type storage element obtained by the method of manufacturing the resistance change type storage element of the present invention is:
It is not limited to use as a non-volatile memory element that selectively holds a high resistance state and a low resistance state. For example, an electronic circuit or an electric circuit is associated with a high resistance state and a low resistance state in association with binary data. It may be used as a switch element for selecting an address composed of a combination of binary data used in the above.

Claims (6)

印加電圧に応じて高抵抗状態と該高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わり該高抵抗状態と該低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子を製造する抵抗変化型記憶素子の製造方法において、
基板上に第1の導電体膜を積層する工程と、
前記第1の導電体膜上に、製造後に印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜として作用する金属酸化膜を積層する工程と、
同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、前記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に電磁波もしくは電子線を照射することにより、該一部領域を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程と、
前記金属酸化膜上に、前記第1の導電体膜と対になることで該金属酸化膜に電圧を印加する第2の導電体膜を積層する工程とを有することを特徴とする抵抗変化型記憶素子の製造方法。
Resistor for manufacturing a resistance variable memory element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state in which a current flows more easily than the high resistance state in accordance with an applied voltage. In the method of manufacturing the changeable memory element,
Laminating a first conductor film on a substrate;
Laminating a metal oxide film acting as a resistance change type memory film that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with an applied voltage after manufacture on the first conductor film;
While manufacturing the resistance change type memory element of the same type, by irradiating the controlled partial area of each of the metal oxide films with electromagnetic waves or electron beams, the partial area is made high according to the applied voltage. Modifying the conductive path to selectively maintain a resistance state and a low resistance state;
And a step of laminating a second conductor film for applying a voltage to the metal oxide film by pairing with the first conductor film on the metal oxide film. A method for manufacturing a memory element.
印加電圧に応じて高抵抗状態と該高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わり該高抵抗状態と該低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子を製造する抵抗変化型記憶素子の製造方法において、
基板上に第1の導電体膜を積層する工程と、
前記第1の導電体膜上に、製造後に印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜として作用する金属酸化膜を積層する工程と、
前記金属酸化膜上に電磁波透過性を有する第2の導電体膜を積層する工程と、
同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、前記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に電磁波を照射するとともに前記第1の導電体膜と前記第2の導電体膜との間に電圧を印加することにより、該一部領域を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程とを有することを特徴とする抵抗変化型記憶素子の製造方法。
Resistor for manufacturing a resistance variable memory element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state in which a current flows more easily than the high resistance state in accordance with an applied voltage. In the method of manufacturing the changeable memory element,
Laminating a first conductor film on a substrate;
Laminating a metal oxide film acting as a resistance change type memory film that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with an applied voltage after manufacture on the first conductor film;
Laminating a second conductor film having electromagnetic wave permeability on the metal oxide film;
While manufacturing the resistance change type memory element of the same kind, the controlled partial region of each of the metal oxide films is irradiated with electromagnetic waves, and the first conductive film and the second conductive film are A step of modifying the partial region into a conduction path that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with the applied voltage by applying a voltage therebetween. A manufacturing method of a changeable memory element.
印加電圧に応じて高抵抗状態と該高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わり該高抵抗状態と該低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子を製造する抵抗変化型記憶素子の製造方法において、
基板上に第1の導電体膜を積層する工程と、
前記第1の導電体膜上に、製造後に印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜として作用する金属酸化膜を積層する工程と、
同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、前記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に電磁波もしくは電子線を照射することにより、該一部領域に結合している金属原子と酸素原子との結合力を弱める工程と、
該金属酸化膜上に第2の導電体膜を積層する工程と、
前記第1の導電体膜と前記第2の導電体膜との間に電圧を印加することにより、前記一部領域を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程とを有することを特徴とする抵抗変化型記憶素子の製造方法。
Resistor for manufacturing a resistance variable memory element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state in which a current flows more easily than the high resistance state in accordance with an applied voltage. In the method of manufacturing the changeable memory element,
Laminating a first conductor film on a substrate;
Laminating a metal oxide film acting as a resistance change type memory film that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with an applied voltage after manufacture on the first conductor film;
While manufacturing the resistance change type memory element of the same type, by irradiating the controlled partial area of each of the metal oxide films with an electromagnetic wave or an electron beam, the metal atoms bonded to the partial area and A step of weakening the binding force with oxygen atoms,
Laminating a second conductor film on the metal oxide film;
By applying a voltage between the first conductor film and the second conductor film, the partial region is selectively held in a high resistance state and a low resistance state according to the applied voltage. A process for producing a resistance change memory element, comprising a step of modifying the conductive path to be performed.
印加電圧に応じて高抵抗状態と該高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わり該高抵抗状態と該低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子を製造する抵抗変化型記憶素子の製造方法において、
基板上に第1の導電体膜を積層する工程と、
前記第1の導電体膜上に、製造後に印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜として作用する金属酸化膜を積層する工程と、
同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、前記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域にイオンビームを注入することにより、該一部領域を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程と、
前記金属酸化膜上に、前記第1の導電体膜と対になることで該金属酸化膜に電圧を印加する第2の導電体膜を積層する工程とを有することを特徴とする抵抗変化型記憶素子の製造方法。
Resistor for manufacturing a resistance variable memory element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state in which a current flows more easily than the high resistance state in accordance with an applied voltage. In the method of manufacturing the changeable memory element,
Laminating a first conductor film on a substrate;
Laminating a metal oxide film acting as a resistance change type memory film that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with an applied voltage after manufacture on the first conductor film;
While manufacturing the resistance change type memory element of the same type, an ion beam is implanted into each controlled partial region of each of the metal oxide films so that the partial region is in a high resistance state according to the applied voltage. And a step of modifying the conductive path to selectively maintain the low resistance state,
And a step of laminating a second conductor film for applying a voltage to the metal oxide film by pairing with the first conductor film on the metal oxide film. A method for manufacturing a memory element.
印加電圧に応じて高抵抗状態と該高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わり該高抵抗状態と該低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子を製造する抵抗変化型記憶素子の製造方法において、
基板上に第1の導電体膜を積層する工程と、
前記第1の導電体膜上に、絶縁膜を積層する工程と、
同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、前記絶縁膜それぞれの制御された一部領域に貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔に、製造後には印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路として作用する金属酸化物を充填する工程と、
前記絶縁膜および前記金属酸化物に第2の導電体膜を積層する工程と、
前記第1の導電体膜と前記第2の導電体膜との間に電圧を印加することにより、前記貫通孔内の金属酸化物を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程とを有することを特徴とする抵抗変化型記憶素子の製造方法。
Resistor for manufacturing a resistance variable memory element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state in which a current flows more easily than the high resistance state in accordance with an applied voltage. In the method of manufacturing the changeable memory element,
Laminating a first conductor film on a substrate;
Laminating an insulating film on the first conductor film;
Forming a through-hole in a controlled partial region of each of the insulating films while manufacturing the same type of resistance change type storage element;
Filling the through-hole with a metal oxide that acts as a conduction path for selectively holding a high resistance state and a low resistance state according to an applied voltage after manufacture;
Laminating a second conductor film on the insulating film and the metal oxide;
By applying a voltage between the first conductor film and the second conductor film, the metal oxide in the through hole is changed between a high resistance state and a low resistance state according to the applied voltage. And a step of modifying the conductive path to be selectively held.
印加電圧に応じて高抵抗状態と該高抵抗状態よりも電流が流れやすい低抵抗状態とに切り替わり該高抵抗状態と該低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶素子を製造する抵抗変化型記憶素子の製造方法において、
基板上に第1の導電体膜を積層する工程と、
前記第1の導電体膜上に、製造後に印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する抵抗変化型記憶膜として作用する金属酸化膜を積層する工程と、
同一種類の抵抗変化型記憶素子を製造している間、前記金属酸化膜それぞれの制御された一部領域に、該金属酸化膜の厚み方向の途中までの深さの穴を形成する工程と、
前記穴の内部を含む前記金属酸化膜上に、前記第1の導電体膜と対になることで該金属酸化膜に電圧を印加する第2の導電体膜を積層する工程と、
前記第1の導電体膜と前記第2の導電体膜との間に電圧を印加することにより、前記一部領域の金属酸化物を、印加電圧に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを選択的に保持する伝導路に改質する工程とを有することを特徴とする抵抗変化型記憶素子の製造方法。
Resistor for manufacturing a resistance variable memory element that selectively switches between a high resistance state and a low resistance state in which a current flows more easily than the high resistance state in accordance with an applied voltage. In the method of manufacturing the changeable memory element,
Laminating a first conductor film on a substrate;
Laminating a metal oxide film acting as a resistance change type memory film that selectively holds a high resistance state and a low resistance state in accordance with an applied voltage after manufacture on the first conductor film;
A step of forming a hole having a depth halfway in the thickness direction of the metal oxide film in a controlled partial region of each of the metal oxide films while manufacturing the resistance change type memory element of the same type;
Laminating a second conductor film for applying a voltage to the metal oxide film by pairing with the first conductor film on the metal oxide film including the inside of the hole;
By applying a voltage between the first conductor film and the second conductor film, the metal oxide in the partial region is changed between a high resistance state and a low resistance state according to the applied voltage. And a step of modifying the conductive path to be selectively held.
JP2008503708A 2006-03-08 2006-03-08 Manufacturing method of resistance change type memory element Pending JPWO2007102212A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2006/304492 WO2007102212A1 (en) 2006-03-08 2006-03-08 Resistive memory manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2007102212A1 true JPWO2007102212A1 (en) 2009-07-23

Family

ID=38474661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008503708A Pending JPWO2007102212A1 (en) 2006-03-08 2006-03-08 Manufacturing method of resistance change type memory element

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2007102212A1 (en)
WO (1) WO2007102212A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8551809B2 (en) * 2008-05-01 2013-10-08 Intermolecular, Inc. Reduction of forming voltage in semiconductor devices
US8094485B2 (en) * 2008-05-22 2012-01-10 Panasonic Corporation Variable resistance nonvolatile storage device with oxygen-deficient oxide layer and asymmetric substrate bias effect
JP4607256B2 (en) 2008-12-18 2011-01-05 パナソニック株式会社 Nonvolatile storage device and writing method thereof
CN112071979B (en) * 2020-08-26 2023-07-14 西安理工大学 Preparation method of grid array composite electrode resistance memory film

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003068983A (en) * 2001-06-28 2003-03-07 Sharp Corp Cross point memory having low crosstalk and electrically programmable resistance characteristics
WO2005041303A1 (en) * 2003-10-23 2005-05-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Resistance change element, manufacturing method thereof, memory including the element, and drive method of the memory
JP2005175202A (en) * 2003-12-11 2005-06-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Recording element

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003068983A (en) * 2001-06-28 2003-03-07 Sharp Corp Cross point memory having low crosstalk and electrically programmable resistance characteristics
WO2005041303A1 (en) * 2003-10-23 2005-05-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Resistance change element, manufacturing method thereof, memory including the element, and drive method of the memory
JP2005175202A (en) * 2003-12-11 2005-06-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Recording element

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007102212A1 (en) 2007-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8125817B2 (en) Nonvolatile storage device and method for writing into the same
KR101078541B1 (en) Memory element and memory device
US7786459B2 (en) Memory element and memory device comprising memory layer positioned between first and second electrodes
KR102356740B1 (en) Switch device and storage unit
US7400027B2 (en) Nonvolatile memory device having two or more resistance elements and methods of forming and using the same
EP2814073B1 (en) Self-rectifying RRAM element
US8395930B2 (en) Method of programming variable resistance element and nonvolatile storage device
KR102527408B1 (en) method of fabricating switching device and resistive random access memory
US8203875B2 (en) Anti-parallel diode structure and method of fabrication
JP2005317976A (en) Memory device utilizing multilayer structure with stepwise resistance value
JP2012238893A (en) Memory using mixed valence conductive oxides
JP2009289822A (en) Resistance change memory
JP2015521382A (en) Switching device structure and method
KR101188263B1 (en) Semiconductor Memory Device
WO2012169198A1 (en) Nonvolatile storage element, method of manufacturing thereof, initial breaking method, and nonvolatile storage device
US7935952B2 (en) Non-volatile memory device having threshold switching resistor, memory array including the non-volatile memory device and methods of manufacturing the same
US9373786B1 (en) Two terminal resistive access devices and methods of formation thereof
KR20140092360A (en) Memristive element based on hetero-junction oxide
KR20150093149A (en) Memory element and memory device
JPWO2007105284A1 (en) Resistance change memory element and method of manufacturing resistance change memory element
JPWO2007102212A1 (en) Manufacturing method of resistance change type memory element
Lu et al. State-of-the-art flash memory devices and post-flash emerging memories
TWI310237B (en) Methods of operating a bistable resistance random access memory with multiple memory layers and multilevel memory states
WO2021101582A1 (en) Electric field controllable spin filter tunnel junction magnetoresistive memory devices and methods of making the same
KR20170141508A (en) Switch, method for fabricating the same, resistive memory cell and electronic device including the same

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111206

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120327