[发明专利]可变阻抗元件以及非易失性半导体存储装置

权利要求书

1.一种可变阻抗元件，具备：

可变阻抗体和夹持所述可变阻抗体的第一电极以及第二电极，

形成于所述可变阻抗体中的细丝路径，根据向所述两电极间施加的电压进行开闭，由此，所述两电极间的电阻可逆地进行变化，

所述第一电极和所述第二电极由功函数相互不同的导电性材料构成，

所述第二电极的功函数大于所述第一电极的功函数，

所述可变阻抗体至少由包含阻抗变化层和高氧层的2层的多个层构成，

所述高氧层夹在所述第一电极和所述阻抗变化层之间，

相对于构成所述高氧层的金属氧化物或金属氮氧化物中的氧组成比的化学计量组成的比率大于相对于构成所述阻抗变化层的金属氧化物或金属氮氧化物中的氧组成比的化学计量组成的比率。

2.根据权利要求1中所述的可变阻抗元件，其中，

相对于构成所述阻抗变化层的金属氧化物或金属氮氧化物的氧化物生成的标准生成自由能构成为低于相对于构成所述高氧层的金属氧化物或金属氮氧化物的氧化物生成的标准生成自由能。

3.根据权利要求1或2中所述的可变阻抗元件，其中，

所述高氧层和所述阻抗变化层相接触。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的可变阻抗元件，其中，

所述阻抗变化层和所述高氧层分别由n型的金属氧化物或n型的金属氮氧化物构成。

5.根据权利要求4中所述的可变阻抗元件，其中，

所述阻抗变化层或所述高氧层是包含Hf、Ge、Zr、Ti、Ta、W、Al中的至少任一个元素的材料的氧化物或氮氧化物。

6.根据权利要求5中所述的可变阻抗元件，其中，

所述阻抗变化层由氧化铪（HfO_X）或氧化锆（ ZrO_X）构成，并且，相对于该Hf或Zr的氧的化学计量的组成比X在1.7≤X≤1.97的范围内。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的可变阻抗元件，其中，

所述第一电极由具有小于4.5eV的功函数的导电性材料构成，并且所述第二电极由具有4.5eV以上的功函数的导电性材料构成。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的可变阻抗元件，其中，

所述第一电极包含由Ti、Ta、Hf、Zr的任一个的过渡金属构成的导电性材料而构成。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的可变阻抗元件，其中，

所述第二电极包含氮化钛、氮氧化钛、氮化钽、氮氧化钽、氮化钛铝、W、WN_X、Ru、RuO_X、Ir、IrO_X、ITO的任一个的导电性材料而构成。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的可变阻抗元件，其中，

在与所述可变阻抗体相接触的所述第一电极上或所述第二电极上，形成有构成该电极的导电性材料的氧化物层或氮氧化物层。

11.一种非易失性半导体存储装置，具备：

在行或列方向中的至少一个方向排列有多个权利要求1～10中任一项所述的可变阻抗元件的存储器单元阵列。

12.一种非易失性半导体存储装置，具备：

在行方向、列方向、以及垂直于所述行方向和列方向的第三方向排列有多个权利要求1～10中任一项所述的可变阻抗元件的三维存储器单元阵列。