[发明专利]非易失性存储元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及非易失性存储元件及其制造方法，尤其是关于使用通过施加电脉冲使电阻值可逆地变化的材料来存储数据的非易失性存储元件及其制造方法。 

背景技术

近年，伴随电子设备中的数字技术的发展，为保存音乐、图像及信息等的数据，大容量且非易失性的存储装置的开发活跃地进行。例如，将强电介体作为电容元件使用的非易失性存储元件已经在很多领域使用。 

对于使用了这样的强电介体电容器的非易失性存储元件，有容易取得与通常的半导体工艺之间的匹配性、且在能够微型化这方面备受关注的存储装置。例如，有使用了TMR（Tunneling Magnetoresistive）元件等磁阻效应式的存储元件的非易失性存储元件、和使用了通过施加电脉冲使电阻值变化来持续保持其状态的电阻变化式的存储元件（电阻变化元件）的非易失性存储元件（以下将其称为ReRAM）等。 

例如，专利文献1作为实现非易失性存储元件的高集成化的构造之一公开了交叉点式构造。在该专利文献1公开的交叉点构造的非易失性存储元件中，以阵列状配置多个具有电阻变化元件的存储元件，该电阻变化元件被配置在处于多个第一布线和与该第一布线正交的多个第二布线之间的各交叉区域中的通孔内。另外，在该电阻变化元件中，串联地配置有具有非线性的电流电压特性的元件（非线性元件或电流控制元件）。具有该非线性的电流电压特性的元件是从阵列状的多个存储元件中有选择地激活规定的存储元件。具体来说，例如作为非线性元件使用MIM（Metal-Insulator-Metal）型二极管，对于该电阻变化元件，能够在双方向上进行电流控制。 

另外，例如专利文献2公开了不像上述专利文献1那样地在垂直方向 上而在水平方向上相邻地配置存储器存储元件（电阻变化元件）和控制元件（电流控制元件）的构造。该控制元件是为实现状态变化的存储器存储元件而构成的，并向该存储器存储元件供给电流。更具体来说，该存储器存储元件形成为截面积比控制元件的截面积小，由此，能够供给比破坏控制元件低的能级，也就是为使存储器存储元件作为状态变化内存元件所需的充分的电流量，而可靠地被击穿（存储器存储元件为反相的情况，低电阻化）。另外，控制元件为控制存储器存储元件的状态变化，以其控制通道结区域动作的方式构成。换言之，控制元件的截面积和存储器存储元件的截面积之比以如下方式构成，即，存储器存储元件作为状态变化的存储器存储元件发挥功能，而控制元件作为用于存储器存储元件的控制元件持续地动作。通过这样的结构，能够实现经济且大容量的内存构造。 

另外，例如在专利文献3中公开了如下结构，在垂直方向上串联地配置电阻变化元件和二极管，将构成电阻变化元件的可变电阻膜形成在接触孔内，并在接触孔上形成二极管，由此，实现比电阻变化元件的有效面积大的二极管的有效面积。在该专利文献3公开的结构中，能够使二极管的有效面积比电阻变化元件的有效面积大，从而能够进一步提高二极管的电流驱动能力。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1:美国专利第6753561号说明书 

专利文献2:日本特开2004-6777号公报 

专利文献3:国际公开第2008/047530号 

但是，在由电阻变化元件和电流控制元件构成的、进行电阻变化时需要大的电流的非易失性存储元件中，期望能够流动电阻变化所需的大电流、且对于量产工艺来说亲合性高的非易失存储元件的新构造及其制造方法。 

发明内容

本发明是鉴于上述情况而研发的，其目的是提供一种非易失性存储元件及其制造方法，是能够向非易失性存储元件供给大电流、与量产工艺的亲合性高、具有相互串联地连接的电阻变化元件和电流控制元件的交叉点 式构造的非易失性存储元件，其中，具有电阻变化元件、和能够供给电阻变化的初始击穿和电阻变化动作所需的足够的大电流的电流控制元件，具有对于量产工艺的亲合性，并具有非线性的电流控制元件。