[发明专利]非易失性存储装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用了电阻变化型元件的非易失性存储装置。更详细而言，涉及一种非易失性存储装置，为了实现元件的细微化而在存储单元孔内形成含氧率不同的多个电阻变化层，并且防止多个电阻变化层间的氧扩散。

背景技术

近些年，随着电子设备的数字技术进展，而用于保存音乐、图像、信息等的数据的大容量且非易失性的存储装置的开发很积极。例如，在许多领域中已经采用将强电介质作为电容元件利用的非易失性储装置。进而，针对这样利用强电介质电容器的非易失性储装置，利用了因电脉冲的施加而电阻值变化、并继续保持该状态的材料的非易失性存储装置(以下，称为Resistive RAM，或ReRAM)，由于容易得到与通常的半导体过程的配合性，因此被关注。

专利文献1提出，以存储元件的小型化和存储装置的大容量化为目的，在以矩阵状配置的细微的孔内的每一个形成有电阻变化层的交叉点型的ReRAM。

而且，对于向细微孔内的埋入成膜过程，开发了化学气相沉积法(CVD法：Chemical Vapor Deposition)以及原子层薄膜沉积法(ALD法：Atomic Layer Deposition)等。ALD法的特点是，按每个单原子层进行膜生长，在纵横比(aspect ratio)高的细微孔内也能够进行保形(conformal)的膜生长。

非专利文献1以及2中报告了，通过ALD法成膜的TiO₂膜以及HfO₂膜，因电脉冲而表示电阻变化现象。

在专利文献2中，由于能够形成膜厚小且缺损少的致密的膜，因此漏电流变小，期待电阻变化特性的改进，而提出利用通过ALD法形成的NiO薄膜的电阻变化型非易失性存储元件。

并且，专利文献3公开，具备含氧率不同的两个电阻变化层的电阻变化元件。

进而，专利文献4公开，将缺氧氮型钽氧氮化物用作电阻变化元件的电阻变化元件。特点是，缺氧氮型钽氧氮化物层的氧相对于氮的含有率在1.08以上1.35以下。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：国际公开第2008/47711号

专利文献2：(日本)特开2007-84935号公报

专利文献3：国际公开第2008/149484号

专利文献4：国际公开第2008/146461号

(非专利文献)

非专利文献1：Journal Of Applied Physics 2005年98卷033715页

非专利文献2：Japanese Journal Of Applied Physics 2007年46卷4B号2172-2174页

发明概要

发明要解决的课题

然而，在利用专利文献3公开的电阻变化层形成非易失性存储装置的情况下，产生以下的问题。在非易失性存储装置的制造过程中，在形成多层布线时，在层间绝缘膜的成膜、插塞形成、布线形成、恢复退火等的工序中，电阻变化型元件被热处理。根据这样的热处理，在电阻变化元件的电阻变化层，氧从氧浓度高的第二钽氧化物层扩散到氧浓度低的第一钽氧化物层，据此，产生氧浓度特性的劣化。

进而，在孔内埋入并形成含氧率不同的两个电阻变化层的情况下存在的问题是，与通常的层叠构造不同，含氧率不同的两个电阻变化层，除了在下部电极膜正上面的孔底部以外，还在孔侧壁部分也两层相接，因此，成为有底筒状而界面部的面积非常增加，导致氧的相互扩散更容易产生。

发明内容

为了解决所述的以往的问题，本发明的目的在于提供一种非易失性存储装置，能够抑制第一电阻变化层与第二电阻变化层之间的相互扩散，存储装置稳定地工作。

用于解决课题的手段