[发明专利]存储元件、存储元件制造方法和存储装置

说明书

相关申请的交叉参考

本申请包含与2010年12月13日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2010-276749所公开的内容和2011年6月2日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2011-124610所公开的内容相关的主题，因此将这两项日本优先权申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及存储元件、存储元件制造方法和存储装置，所述存储元件能够基于在包括离子源层和电阻变化层的存储层中观察到的电特性的任何变化来存储信息。

背景技术

目前普遍采用NOR型或NAND型闪速存储器(flash memory)作为用于数据存储的半导体非易失性存储器。然而，考虑到在写入和擦除时所需要的高电压以及被注入至浮置栅极(floating gate)中的电子的数量有限，这样的半导体非易失性存储器已经被指出在微细化加工方面存在局限性。

为了克服在微细化加工方面的这种局限性，目前提出的下一代非易失性存储器例如是电阻式随机存取存储器(Resistance Random Access Memory；ReRAM)或相变式随机存取存储器(Phase-Change Random Access Memory；PRAM)。在这些电阻变化型存储器每一者中，利用由热量或电场所导致的原子或离子的迁移而形成了传导路径，因此这些电阻变化型存储器每一者都应当呈现出电阻值的变化。

作为示例，日本专利申请公报特开第2009-141151号披露了一种存储元件，该存储元件包括位于两个电极之间的离子源层和高电阻层(电阻变化层)。该离子源层含有硫族元素和金属元素，该高电阻层是氧化钆膜。在该存储元件中，当施加电压时会致使金属元素(离子)移动，从而在高电阻层中形成传导路径。

然而，在该日本专利申请公报特开第2009-141151号所披露的电阻变化型存储器中，在传导路径形成时和传导路径消失时，向不会发生离子迁移的任何部分都施加了高电压，从而导致了由氧化钆膜制成的高电阻层的劣化。高电阻层的这种劣化也会对存储特性产生影响，即，会导致电阻变化型存储器中所谓的绝缘强度(dielectric strength)的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明期望提供一种存储元件，这种存储元件能够抑制由于存储层的劣化而导致的存储特性变差，并且本发明还提供这种存储元件的制造方法以及设有这种存储元件的存储装置。

本发明一个实施方案的第一种存储元件包括依次设置的第一电极、存储层和第二电极。所述存储层包括：电阻变化层，所述电阻变化层含有氟化物；以及离子源层，所述离子源层布置于所述电阻变化层与所述第二电极之间。

本发明另一实施方案的第二种存储元件包括依次设置的第一电极、存储层和第二电极。所述存储层包括：电阻变化层，所述电阻变化层位于所述第一电极侧；以及离子源层，所述离子源层布置于所述电阻变化层与所述第二电极之间。所述第一电极含有氟(F)或磷(P)。

本发明又一实施方案的存储元件制造方法是上述第二种存储元件的制造方法，其包括下列步骤：形成含有氟(F)或磷(P)的第一电极；在所述第一电极上依次设置电阻变化层和离子源层，由此形成存储层；以及在所述存储层上形成第二电极。

本发明再一实施方案的第一种存储装置和第二种存储装置均包括脉冲施加部和多个存储元件，所述脉冲施加部选择性地向所述多个存储元件施加电压脉冲或电流脉冲，各所述存储元件包括依次设置第一电极、存储层和第二电极。这些存储元件中的每一者由上述第一种存储元件或第二种存储元件构成。