[发明专利]非易失性存储装置及其制造方法

权利要求书

1.一种非易失性存储装置，是电阻值根据被施加的电脉冲的极性而变化的电阻变化型的非易失性存储装置，具备：

第1电极层，形成在半导体基板上；

电阻变化层，形成在上述第1电极层上；以及

第2电极层，形成在上述电阻变化层上；

上述电阻变化层由形成在上述第1电极层上的缺氧型的第1金属氧化物层、和形成在上述第1金属氧化物层上且具有比上述第1金属氧化物层的缺氧度小的缺氧度的第2金属氧化物层构成；

上述第2金属氧化物层是具有用TaO_y表示的组成的钽氧化物层，具有由多个柱状体构成的柱状构造，其中，2.1≤y。

2.如权利要求1所述的非易失性存储装置，

上述第1金属氧化物层是过渡金属的氧化物层。

3.如权利要求2所述的非易失性存储装置，

上述第1金属氧化物层是具有用TaO_x表示的组成的钽氧化物层，其中，0.8≤x≤1.9。

4.如权利要求1～3中任一项所述的非易失性存储装置，

上述第2金属氧化物层具有由竖立在上述第1金属氧化物层上的多个柱状体构成的柱状构造。

5.如权利要求1～4中任一项所述的非易失性存储装置，

上述多个柱状体的柱径小于16nm。

6.一种非易失性存储装置的制造方法，上述非易失性存储装置是电阻值根据被施加的电脉冲的极性而变化的电阻变化型的非易失性存储装置，上述制造方法包括：

第1工序，在半导体基板上形成构成第1电极层的第1电极材料层；

第2工序，在上述第1电极材料层上形成电阻变化层；以及

第3工序，在上述电阻变化层上形成构成第2电极的第2电极材料层；

上述第2工序包括：

第2-1工序，在上述第1电极材料层上形成缺氧型的第1金属氧化物层；以及

第2-2工序，在上述第1金属氧化物层上，形成具有比上述第1金属氧化物层的缺氧度小的缺氧度的第2金属氧化物层；

在上述第2-2工序中，通过溅射法，作为上述第2金属氧化物层而形成构成钽氧化物层的钽氧化物材料层，该钽氧化物层具有由多个柱状体构成的柱状构造。

7.如权利要求6所述的非易失性存储装置的制造方法，

在上述第2-2工序中，通过将具有用Ta₂O₅表示的组成的钽氧化物使用为溅射靶、并将稀有气体元素使用为溅射气体的溅射法，形成上述钽氧化物材料层。

8.如权利要求6或7所述的非易失性存储装置的制造方法，

在上述第2-2工序中，通过溅射法形成上述钽氧化物材料层时的成膜压力是0.2Pa以上且3Pa以下。

9.一种非易失性存储装置，是电阻值根据被施加的电脉冲的极性而变化的电阻变化型的非易失性存储装置，具备：

第1电极层，形成在半导体基板上；

电阻变化层，形成在上述第1电极层上；以及

第2电极层，形成在上述电阻变化层上；

上述电阻变化层由形成在上述第1电极层上的第2金属氧化物层、和形成在上述第2金属氧化物层上且具有比上述第2金属氧化物层的缺氧度大的缺氧度的第1金属氧化物层构成；

上述第2金属氧化物层是具有用TaO_y表示的组成的钽氧化物层，具有由多个柱状体构成的柱状构造，其中，2.1≤y。

10.如权利要求9所述的非易失性存储装置，

上述第1金属氧化物层是过渡金属的氧化物层。

11.如权利要求10所述的非易失性存储装置，

上述第1金属氧化物层是具有用TaO_x表示的组成的钽氧化物层，其中，0.8≤x≤1.9。

12.如权利要求9～11中任一项所述的非易失性存储装置，

上述第2金属氧化物层具有由竖立在上述第1电极层上的多个柱状体构成的柱状构造。