[发明专利]非易失性半导体存储装置

权利要求书

1. 一种非易失性半导体存储装置，将在第一电极与第二电极之间夹持电阻变化层而成的可变电阻元件用于信息存储中，其特征在于,

所述可变电阻元件在所述电阻变化层与所述第一电极之间被插入电阻值固定的缓冲层而成；

所述电阻变化层包含n型第一金属氧化物；

所述缓冲层包含n型第二金属氧化物；

所述第一金属氧化物的导带底的能量比所述第二金属氧化物的导带底的能量高；

所述第二电极与所述电阻变化层欧姆接触；

所述第一电极的功函数比所述第二电极的功函数大。

2. 根据权利要求1所述的非易失性半导体存储装置，其特征在于,

所述第一金属氧化物的带隙比所述第二金属氧化物的带隙大。

3. 根据权利要求1所述的非易失性半导体存储装置，其特征在于,

所述第一金属氧化物的生成能量的绝对值比所述第二金属氧化物的生成能量的绝对值大。

4. 根据权利要求1所述的非易失性半导体存储装置，其特征在于,

通过实施成形处理，所述可变电阻元件的所述第一和第二电极间的电阻状态从所述成形处理前的初始高电阻状态变化到可变电阻状态；

通过向所述可变电阻状态的所述可变电阻元件的所述第一电极与所述第二电极间施加电应力，所述可变电阻状态下的电阻状态在两个以上不同的电阻状态间迁移，将该迁移后的一个电阻状态用于信息存储中；

所述缓冲层作为电阻进行动作，该电阻对伴随所述成形处理的完成而流过所述可变电阻元件的两电极间的急剧的电流增大进行抑制。

5. 根据权利要求1所述的非易失性半导体存储装置，其特征在于,

所述电阻变化层包含Hf或Zr的任意一种元素的氧化物而成。

6. 根据权利要求1所述的非易失性半导体存储装置，其特征在于,

所述缓冲层包含Ti、Ta、Zn、Nb、W的任意一种元素的氧化物而成。

7. 根据权利要求1所述的非易失性半导体存储装置，其特征在于,

所述第一电极包含Ti氮化物、Ta氮化物或从W、Ni、Co中选择的金属中的任意一种而成。

8. 根据权利要求1所述的非易失性半导体存储装置，其特征在于,

所述第二电极包含从Ti、Ta、Al、Hf、Zr中选择的金属中的任意一种而成。

9. 根据权利要求1所述的非易失性半导体存储装置，其特征在于,

所述缓冲层包含Ti或Ta的氧化物，并且，所述第一电极包含Ti氮化物或Ta氮化物而成。

10. 根据权利要求1～9之一所述的非易失性半导体存储装置，其特征在于,

所述可变电阻元件具有:

贯通所述第一电极上的层间绝缘膜的开口部；

覆盖所述开口部的内侧壁面和底面的电阻变化层；以及

覆盖所述开口部内的所述电阻变化层的所述第二电极，

在所述开口部的底部，所述电阻变化层与作为构成所述第一电极的金属的氧化物的所述缓冲层接触；

所述电阻变化层经所述缓冲层与所述第一电极连接。

11. 根据权利要求1～9之一所述的非易失性半导体存储装置，其特征在于,

所述可变电阻元件具有:

贯通下部布线上的层间绝缘膜的开口部；

填充所述开口部的第一电极；

覆盖所述开口部的上表面的所述电阻变化层；以及

形成于所述电阻变化层上的所述第二电极，

在所述开口部的上部，形成作为构成所述第一电极的金属的氧化物的所述缓冲层；

在所述开口部上表面，所述电阻变化层经所述缓冲层与所述第一电极连接。