[发明专利]非易失性存储元件和使用该非易失性存储元件的非易失性半导体装置

权利要求书

1.一种非易失性存储元件，其特征在于，包括：

第一电极；

第二电极；和

电阻变化层，其位于所述第一电极与所述第二电极之间，以与所 述第一电极和所述第二电极相接的方式设置，根据施加在所述第一电 极与所述第二电极之间的极性不同的电信号可逆地变化，

所述电阻变化层由氧不足型的钽氧化物层构成，在将所述氧不足 型的钽氧化物层表示为TaO_x时，满足0.8≤x≤1.9，

所述第一电极和所述第二电极利用由相互不同的元素形成的材料 构成，

所述第一电极的标准电极电位V₁、钽的标准电极电位V_Ta和所述 第二电极的标准电极电位V₂满足V₁＜V₂且V_Ta＜V₂的关系。

2.如权利要求1所述的非易失性存储元件，其特征在于：

作为所述第一电极的标准电极电位V₁与钽的标准电极电位V_Ta的 差的V₁-V_Ta、和作为所述第二电极的标准电极电位V₂与钽的标准电极 电位V_Ta的差的V₂-V_Ta，满足0＜V₁-V_Ta＜V₂-V_Ta的关系。

3.如权利要求1所述的非易失性存储元件，其特征在于：

作为所述第一电极的标准电极电位V₁与钽的标准电极电位V_Ta的 差的V₁-V_Ta、和作为所述第二电极的标准电极电位V₂与钽的标准电极 电位V_Ta的差的V₂-V_Ta，满足V₁-V_Ta≤0＜V₂-V_Ta的关系。

4.如权利要求1所述的非易失性存储元件，其特征在于：

所述第一电极由选自W、Ni、Ta、Ti、Al和氮化钽中的材料构成， 所述第二电极由选自Pt、Ir、Pd、Ag和Cu中的材料构成。

5.如权利要求1所述的非易失性存储元件，其特征在于：

所述第一电极由选自Ta、Ti和Al中的材料构成，所述第二电极由 选自Pt、Ir、Pd、Ag、Cu、W、Ni和氮化钽中的材料构成。

6.如权利要求1所述的非易失性存储元件，其特征在于：

存在如下所述的第一状态和第二状态，其中，

所述第一状态为，在将以所述第一电极为基准对所述第二电极施 加正电压时的电阻值表示为R1、将以所述第一电极为基准对所述第二 电极施加负电压时的电阻值表示为R2时，电阻值按照R1和R2满足 R1＞R2的方式可逆地变化的状态；

所述第二状态为，在将以所述第一电极为基准对所述第二电极施 加负电压时的电阻值表示为R3、将以所述第一电极为基准对所述第二 电极施加正电压时的电阻值表示为R4时，电阻值按照R3和R4满足 R3≥R4的方式可逆地变化的状态，

作为R1相对于R2的比率的R1/R2、与作为R3相对于R4的比率 的R3/R4为R1/R2＞R3/R4。

7.如权利要求1所述的非易失性存储元件，其特征在于：

具有第二氧不足型的钽氧化物层，该第二氧不足型的钽氧化物层 设置在所述氧不足型的钽氧化物层与所述第二电极之间，包含氧含有 率比构成所述氧不足型的钽氧化物层的所述第一氧不足型的钽氧化物 高的第二氧不足型的钽氧化物。

8.如权利要求7所述的非易失性存储元件，其特征在于：

层叠有构成所述氧不足型的钽氧化物层的第一氧不足型的钽氧化 物层、和所述第二氧不足型的钽氧化物层。