电元件、存储装置和半导体集成电路制造方法及图纸

电元件具备第一端子（１）、第二端子（３）和可变电阻薄膜（２）。可变电阻薄膜（２）连接到第一端子（１）和第二端子（３）之间。并且，可变电阻薄膜（２）含Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］结晶相和Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］结晶相。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及了采用根据规定的电脉冲电阻增加/减少的可变电阻材料的电元件、存储装置和半导体集成电路。技术背景 近几年，随着电子机器的数字技术的进展，为了保存影像等数 据，愈来愈要求非易失性存储元件容量的增加以及数据转送的高速 化。对于这样的要求，在美国专利第6,204,139号公报明确提出了(譬如Pr(1-x)CaxMn03(PCMO) 、LaSrMnOs(LSMO)、 GdBaCoxOY(GBCO))等构成非易失性存储元件的技术。也就是，通 过向这些材料(以下记为可变电阻材料)给予规定的电脉沖来增加或 减少其电阻值、将其改变的电阻值用来存储不同数值，而作为存储 元件来使用。 作为根据电脉沖电阻值产生变化的材料，在美国专利第 6,204,139号公报公开了钙钛矿材料。并且，用非结晶碳精棒膜的 深受体能阶(acceptor level)和浅施子能阶(donor level),根据电荷 注入使电阻变化的存储元件也被公开(J.Appl.Phys., Vol.84,(1998)，p5647)。 并且，在日本特开2004-342843号公报(专利文献2)提出了一 种有关非易失性存储元件的技术，该非易失性存储元件为，通过在 非结晶氧化物(譬如Ti、 V、 Fe、 Co、 Y、 Zr、 Nb、 Mo、 Hf、 Ta、 W、 Ge、 Si中选出1个以上的元素的氧化物)设置银(Ag)或铜(Cu) 电极施加电压，使得作为电极材料的银(Ag)或铜(Cu)离子化扩散到 薄膜来改变非结晶氧化物的电阻。专利文献1美囯专利第6， 204， 139号公报专利文献2日本特开2004-342843号公报非专利文献1J. Appl. Phys. Vol. 84， (1998)， p5647
技术实现思路
—解决课题一 在使用这类的可变电阻材料形成存储元件时，在CMOS流程过 程中为了防止高溫造成的破坏等，最好是成膜时的基板温度为450 。C以下。但是，为了以具有4丐钛矿结构的材料进行成膜，通常成膜 时必须使基板温度为700。C以上。 并且，利用钙钛矿材料之类的可变电阻材料作为存储元件时， 最好是，对应所施加的规定的电脉沖的电阻变化为稳定(电阻变化的 大小为一定)。 本专利技术的目的在于实现稳定的电阻变化。并且，进一步地详 细来说，本专利技术的目的在于提供一种存储装置和半导体集成电路， 该存储装置和半导体集成电路使用了即使重复施加电脉冲其电阻变 化也是稳定的电元件。 一解决方法一 按照本专利技术的一个局面，电元件包括第一端子和第二端子、以 及可变电阻薄膜。可变电阻薄膜连接到所述第一端子和所述第二端 子之间。并且，可变电阻薄膜含Fe304结晶相和Fe203结晶相。 可以得知若对含Fe304结晶相和Fe203结晶相的薄膜施加规定 电脉冲则电阻值将产生变化。并且，也得知了和现有的可变电阻 薄膜的电阻变化相比，即使增加了电脉冲的施加次数，含Fe304结晶 相和Fe203结晶相的薄膜的电阻变化也为稳定(电阻变化的大小大体 上一定)。在所述电元件，譬如若利用可变电阻薄膜的电阻变化进行 信息的存储'再生，则能够作为存储元件来加以利用。并且，这个 存储元件，比起现有的电元件，能够稳定地进行存储*再生。并且， 在形成含Fe304结晶相和Fe203结晶相的薄膜时基板溫度为大约400 °C，因此，和半导体流程的匹配性良好。并且，可变电阻薄膜的材料并不是非结晶而是具有微结晶结构。因此，和现有的技术相比， 即使长时间使用也难以产生特性变化。 最好是，所述电元件，通过在第一端子和第二端子之间施加电脉冲来使该电元件的电阻值增加或减少以记录信息。并且，所述电 元件，按照该电元件的电阻值大小的差异读出记录的信息。 最好是，所述Fe203结晶相的体积比率和所述Fe304结晶相的体 积比率的合计为100体积％以下。Fe203结晶相对Fe304结晶相的相对 比率为95%以下。 在所述电元件，能够确保充分的电阻变化率同时能够实现高速 的电阻变化。 从降低电脉冲及制造流程(manufacturing process)上的观点， 最好是，所述电元件所使用的可变电阻薄膜的薄膜厚度为20Onm 以下。 最好是，所述第一端子及所述第二端子中的至少1个是以银、 金、铂、钌、二氧化钌、铱、二氧化铱的其中一个所构成的电极。 最好是，所述可变电阻薄膜不含碱金属及碱土金属。 钙钛矿材料中，譬如，存在有如高温超传导材料和CMR材料之 类的含有碱金属以及/或碱土金属的氧化物。使用这类材料形成存储 元件时，在半导体流程的清洗工序中这个材料中所含的碱金属及/ 或碱土金属将会溶出，因此作为存储元件的特性将会恶化。在所述 可变电阻薄膜，则能够防止在半导体流程的清洗工序中的电元件特 性的恶化。 按照本专利技术的另外一个局面，存储装置包括多条字线、多条 比特线、与所述多条比特线以一对一的方式对应的多条板极线、多 个晶体管、与所述多个晶体管以一对一的方式对应的多个电元件、 驱动多条字线的字线驱动部、以及驱动多条比特线和所述多条板极 线的比特线/板极线驱动部。多个晶体管的每一个与对应该晶体管的 电元件，在多条比特线的其中 一 条以及和该比特线对应的板极线之 间被串联连接。多个晶体管分别连接到和该晶体管对应的比特线以 及和该晶体管对应的电元件，栅极则连接到多条字线中的其中一条。多个电元件分别包括第一电极、第二电极和可变电阻薄膜。第一电 极连接到与该电元件对应的晶体管。第二电极连接到与该电元件对 应的板极线。可变电阻薄膜连接到第一电极和第二电极之间。可变电阻薄膜含Fe304结晶相和Fe203结晶相。 在所述存储装置，存储器(电元件)的电阻变化稳定，因此，能 够实现稳定的存储'再生。并且，构成存储器的可变电阻薄膜的材 料，并不是非结晶而是具有微结晶构造。因此，和现有技术相比， 即使长时间使用也能够维持存储器阵列(memory array)的可靠性。 最好是，向所述多个电元件的其中一个记录信息时，所述字线 驱动部向所述多条字线中打算进行存储所述信息的电元件所连接的 字线施加活化电压。并且，所述比特线/板极线驱动部，向所述多条 比特线中打算进行存储所述信息的电元件所连接的比特线施加第一 电务t冲，同时，向该比特线所对应的4反极线施加第二电l^冲。 在所述存储装置，由于仅向打算存储信息的电元件施加规定的 电脉冲，因此能够对该电元件写入信息。 最好是，再生所述多个电元件的其中一个所存储的信息时，所 述字线驱动部，向在所述多条字线中打算进行读出所述信息的电元 件所连接的字线施加活化电压。所述比特线/板极线驱动部，向所述 多条比特线中打算进行读出所述信息的电元件所连接的比特线施加 第一再生电压，同时，向与该比特线对应的板极线施加第二再生电 压。 在所述存储装置，由于仅向打算进行读出信息的电元件施加规 定的电压，因此，能够从该电元件读出信息。 按照本专利技术的进一步的局面，半导体集成电路包括所述存储 装置和进行规定运算的逻辑电路。逻辑电路具有存储模式及处理模 式。存储模式时，逻辑电路向所述存储装置存储比特数据。并且， 处理模式时，逻辑电路向所述存储装置读出所存储的比特数据。 按照本专利技术的进一步的局面，半导体集成电路包括所述存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电元件，其特征在于：包括：第一端子及第二端子、以及连接到所述第一端子和所述第二端子之间的可变电阻薄膜；所述可变电阻薄膜包含Ｆｅ↓［３］Ｏ↓［４］结晶相和Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］结晶相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：三谷觉，小佐野浩一，村冈俊作，名古久美男，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]