本发明专利技术提供电阻变化型元件和使用它的电阻变化型存储装置，电阻变化型元件（１０）包括：第一电极；第二电极；以及配置在第一电极（２）与第二电极（４）之间并与第一电极（２）和第二电极（４）电连接的电阻变化层（３），其中，电阻变化层（３）包含具有以（Ｚｎ↓［ｘ］Ｆｅ↓［１－ｘ］）Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［４］的化学式表示的尖晶石结构的材料，并且该电阻变化型元件（１０）具有下述特性：通过在第一电极（２）与第二电极（４）之间施加第一电压脉冲，第一电极（２）与第二电极（４）之间的电阻上升；通过在第一电极（２）与第二电极（４）之间施加极性与第一电压脉冲相同的第二电压脉冲，第一电极（２）与第二电极（４）之间的电阻下降。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电阻变化型元件和电阻变化型存储装置。更详细地说， 涉及电阻根据施加的电压脉冲变化的电阻变化型元件和利用它的电阻 变化型存储装置。
技术介绍
随着电子设备的数字技术的发展，为了保存图像等数据，非易失 性电阻变化型元件的大容量化、写入电力的降低、写入/读出时间的高 速化、和长寿命化的要求越来越高。相对于这样的要求，使用现有的浮置栅(floating gate)的FLASH存储器的微细化存在极限。作为存在能够应对上述要求的可能性的第一现有技术，提出了使 用钙铁矿材料(例如，Pr(h)CaxMn03、 LaSrMn03、 GdBaCoxOY等)的非易失性电阻变化型元件(专利文献1)。该 技术在,丐铁矿材料上施加规定的电压脉冲(持续时间短的波状的电压) 使其电阻值增大或减少，使数据与变化的电阻值相对应，由此存储数 据。用于使存储器阵列大容量化的一个方法是叠层多个存储器阵列。 为了叠层存储器阵列，有望通过交叉点(crosspoint)结构构成存储器 阵列。在交叉点结构的存储器阵列中，必须防止邻接的存储器阵列间 的串扰(漏电流)。为了防止串扰，在各存储器单元中与存储元件串联 地配置二极管是有效的。在以极性不同的电压脉冲切换电阻值的情况 下，在任一个方向中均需要流过电流，需要双向电流限制元件(施加 电压的绝对值不到临界电压时电阻值大，施加电压的绝缘值在临界电 压以上时电阻值极小的元件例如，变阻器Uaristor))。双向电流限 制元件的结构复杂，此外，即使使用双向电流限制元件，由于与电阻 变化型元件的电阻值的关系等也存在难以设计的问题。作为能够以相同极性的电压脉冲切换电阻值的第二现有技术，存 在利用以下特性的非易失性电阻变化型元件通过在过渡金属氧化物(NiO、 V20、 ZnO、 Nb2Os、 Ti02、 W03、或CoO)的膜上施加上述 电压脉冲，该过渡金属氧化膜的电阻值发生变化(参照专利文献2)。 使用过渡金属氧化物膜的电阻变化型元件中，能够实现叠层交叉点型 存储器阵列的结构，其中，该交叉点型存储器阵列使用二极管。作为第三现有技术，提出有以下述方式构成的电阻变化元件以 电极夹着具有钙铁矿结构的材料，且写入时的电压脉冲全部为相同极 性(被单极性驱动)(专利文献3、专利文献4)。作为第四现有技术，提出有以下述方式构成的电阻变化元件以电极夹着具有尖晶石(spinel)结构的材料层，用于实现高电阻的电脉 冲的极性和实现低电阻的电脉冲的极性不同(被双极驱动)(专利文献 5)。但是，在上述第一现有技术、上述第三现有技术中，动作的稳定 性和再现性不充分。具有(Pro.7Ca。.3Mn03)这样的钙铁矿结构的氧化 物结晶，为了其结晶化通常需要65(TC 85(TC的高温，因此，当导入 半导体制造工艺中时，存在其他的材料劣化的问题。为了构成交叉点型存储器阵列，能够使用二极管进行写入这令人 满意。为了利用二极管，优选具有写入时的电压脉冲全部为相同极性 (能够单极驱动)的特性。但是，具有该特性的电阻变化型元件仅已 知数种，希望能够开发出具有同样的特性的其它的电阻变化型元件。专利文献l:美国专利第6204139号说明书专利文献2:日本特开2004 — 363604号公报专利文献3:日本特开2004—204348号公报专利文献4:日本特开2004 — 241396号公报专利文献5:日本特开2004 — 080259号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供能够在低温下制造，并且具有写入时的电 压脉冲全部为相同极性(能够单极(unipolar)驱动)的特性的新的电 阻变化型元件和使用它的电阻变化型存储装置。本专利技术者们对用于电阻变化型元件的电阻变化层的材料进行了努 力的研究。结果发现，如果使用在Fe304中混有作为杂质的Zn的材料，则能够进行单极驱动。关于该结构，已知制造温度低(例如30(TC以下)。 在上述第二现有技术中，为了使得电阻变化层稳定地表示规定的 电阻值，需要在制造(层形成)之后施加高电压的被称为"成形(forming)"的动作。如果对每个元件进行成形，则存在具有非常多元 件的电阻变化型存储装置等的制造需要较长时间的问题。在本专利技术中， 对是否需要成形进行研究的结果是，发现，如果适当调整Zn混合率， 则能够不需要成形。艮P，本专利技术的电阻变化型元件包括第一电极；第二电极；以及 配置在上述第一电极与上述第二电极之间的与上述第一电极和上述第 二电极电连接的电阻变化层，其中，上述电阻变化层包含具有以(ZnxFei—x) Fe204的化学式表示的尖晶石结构的材料，并且具有下述特 性通过在上述第一电极与上述第二电极之间施加具有第一电压的第 一电压脉冲，上述第一电极与上述第二电极之间的电阻下降；通过在 上述第一电极与上述第二电极之间施加具有极性与上述第一电压相同 的第二电压的第二电压脉冲，上述第一电极与上述第二电极之间的电 阻上升。关于该结构，能够提供能够在低温下制造，并且具有写入时的电 压脉冲全部为相同极性(能够单极驱动)的特性的新的电阻变化型元 件。上述电阻变化型元件也可以是通过下述动作存储信息的单极驱动 用的电阻变化型元件通过在上述第一电极与上述第二电极之间施加具有第一电压的第一电压脉冲，使上述第一电极与上述第二电极之间的电阻下降；通过在上述第一电极与上述第二电极之间施加具有极性 与上述第一电压相同的第二电压的第二电压脉冲，使上述第--电极与 上述第二电极之间的电阻上升。关于该结构，能够使用能够在低温下制造，并且具有写入时的电 压脉冲全部为相同极性(能够单极驱动)的特性的新的电阻变化型元 件，实现利用单极驱动的存储动作。在上述电阻变化型元件中也可以是，上述第一电压脉冲的脉冲宽 度是第一脉冲宽度，上述第二电压脉冲的脉冲宽度是第二脉冲宽度， 相比于上述第--脉冲宽度，上述第二脉冲宽度更长。8利用上述结构，能够可靠地执行向高电阻状态的写入。 在上述电阻变化型元件中，X可以是0.65以上1以下。 利用该结构，能够提供能够在低温下制造，并且可靠地具有写入时的电压脉冲全部为相同极性(能够单极驱动)的特性的新的电阻变化型元件。在上述电阻变化型元件中，X可以是0.65以上0.85以下。利用该结构，在制造能够在低温下制造，并且可靠地具有写入时 的电压脉冲全部为相同极性(能够单极驱动)的特性的新的电阻变化 型元件时，不需要成形。在上述电阻变化型元件中，也可以设置电连接在上述第一电极或 上述第二电极上的整流元件。在上述电阻变化型元件中，上述整流元 件也可以是二极管。在该结构中，通过设置整流元件或二极管，能够将电阻变化型元 件应用于交叉点存储器。在上述电阻变化型元件中，上述第一电极和上述第二电极中的至 少任一方可以是使用选自Ag、 Au、 Pt、 Ru、 Ru02、 Ir、 Ir02、 TiO、 TiN、 TiAlN、 Ta、 TaN中的一种或多种材料构成的电极。利用该结构，能够提供能够稳定动作的电阻变化型元件。在上述电阻变化型元件中，上述电阻变化层的厚度可以是200nm 以下。利用该结构，在图案化工艺中使用光刻法的情况下，容易加工， 能够令用于使电阻变化型元件的电阻值变化的电压脉冲的电压值较 低。此外，本专利技术的电阻变化型存储装置包括上述电阻本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电阻变化型元件，其特征在于，包括： 第一电极； 第二电极；和 配置在所述第一电极与所述第二电极之间并与所述第一电极和所述第二电极电连接的电阻变化层，其中 所述电阻变化层包含具有以（Ｚｎ↓［ｘ］Ｆｅ↓［１－ｘ］）Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［４］的化学式表示的尖晶石结构的材料， 该电阻变化型元件具有下述特性： 通过在所述第一电极与所述第二电极之间施加具有第一电压的第一电压脉冲，所述第一电极与所述第二电极之间的电阻下降； 通过在所述第一电极与所述第二电极之间施加具有极性与所述第一电压相同的第二电压的第二电压脉冲，所述第一电极与所述第二电极之间的电阻上升。
【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：村冈俊作，小佐野浩一，藤井觉，
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]
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