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公開番号2024044634
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-02
出願番号2022150281
出願日2022-09-21
発明の名称記憶装置
出願人キオクシア株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10B 61/00 20230101AFI20240326BHJP()
要約【課題】特性の優れたスイッチング素子を有する記憶装置を提供する。
【解決手段】実施形態の記憶装置は、第1の導電層と、第2の導電層と、第3の導電層と、第1の導電層と第2の導電層との間に設けられた抵抗変化層と、第2の導電層と第3の導電層との間に設けられたスイッチング層と、を備える。第1の導電層と第3の導電層との間に第2の導電層が設けられる。スイッチング層は、第1の領域と、第2の領域と、第1の領域と第2の領域との間の第3の領域と、を含み、第1の領域は、Sn、Ga、Zn、Ta、Ti、及びInから選ばれる第1の元素と、O又はNと、を含み、第2の領域は、Sn、Ga、Zn、Ta、Ti、及びInから選ばれる第2の元素と、O又はNと、を含み、第3の領域は、Zr、Y、Ce、Hf、Al、Mg、及びNbから選ばれる第3の元素と、O又はNと、Te、Sb、Bi、Ti、及びZnから選ばれる金属元素と、を含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１の導電層と、
第２の導電層と、
第３の導電層と、
前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に設けられた抵抗変化層と、
前記第２の導電層と前記第３の導電層との間に設けられたスイッチング層と、を備え、
前記第１の導電層と前記第３の導電層との間に前記第２の導電層が設けられ、
前記スイッチング層は、第１の領域と、第２の領域と、前記第１の領域と前記第２の領域との間に設けられた第３の領域と、を含み、
前記第１の領域は、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、及びインジウム（Ｉｎ）からなる群から選ばれる少なくとも一つの第１の元素と、酸素（Ｏ）又は窒素（Ｎ）と、を含み、
前記第２の領域は、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、及びインジウム（Ｉｎ）からなる群から選ばれる少なくとも一つの第２の元素と、酸素（Ｏ）又は窒素（Ｎ）と、を含み、
前記第３の領域は、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、及びニオブ（Ｎｂ）から成る群から選ばれる少なくとも一つの第３の元素と、酸素（Ｏ）又は窒素（Ｎ）と、テルル（Ｔｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、チタン（Ｔｉ）、及び亜鉛（Ｚｎ）からなる群から選ばれる少なくとも一つの金属元素と、を含む、記憶装置。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記第１の元素と前記第２の元素は、同一の元素である、請求項１記載の記憶装置。
【請求項３】
前記金属元素は前記第１の元素と異なり、前記金属元素は前記第２の元素と異なる、請求項１記載の記憶装置。
【請求項４】
前記第３の領域の前記第１の導電層から前記第２の導電層に向かう第１の方向の厚さは、前記第１の領域の前記第１の方向の厚さ及び前記第２の領域の前記第１の方向の厚さより厚い、請求項１記載の記憶装置。
【請求項５】
前記第３の領域の電子親和力は、前記第１の領域の電子親和力及び前記第２の領域の電子親和力よりも小さい、請求項１記載の記憶装置。
【請求項６】
前記第１の領域は、前記第１の元素の酸化物、前記第１の元素の窒化物、及び前記第１の元素の酸窒化物からなる群から選ばれる少なくとも一つの第１の物質を含み、
前記第２の領域は、前記第２の元素の酸化物、前記第２の元素の窒化物、及び前記第２の元素の酸窒化物からなる群から選ばれる少なくとも一つの第２の物質を含み、
前記第３の領域は、前記第３の元素の酸化物、前記第３の元素の窒化物、及び前記第３の元素の酸窒化物からなる群から選ばれる少なくとも一つの第３の物質と、前記金属元素を含む金属と、を含む請求項１記載の記憶装置。
【請求項７】
前記第３の領域に含まれる前記第３の物質のモル分率は５０ｍｏｌ％以上である、請求項６記載の記憶装置。
【請求項８】
前記第３の領域に含まれる前記金属のモル分率は１０ｍｏｌ％以上である、請求項６記載の記憶装置。
【請求項９】
前記第３の物質の電子親和力は、前記第１の物質の電子親和力及び前記第２の物質の電子親和力よりも小さい、請求項６記載の記憶装置。
【請求項１０】
前記第１の領域は、第１の部分と、前記第１の部分と前記第３の領域との間に設けられた第２の部分を含み、前記第２の部分の酸素原子濃度は前記第１の部分の酸素原子濃度より高い、請求項１記載の記憶装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、記憶装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
大容量の不揮発性記憶装置として、クロスポイント型の２端子の記憶装置がある。クロスポイント型の２端子の記憶装置は、メモリセルの微細化・高集積化が容易である。
【０００３】
クロスポイント型の２端子の記憶装置のメモリセルは、例えば、抵抗変化素子とスイッチング素子を有する。メモリセルがスイッチング素子を有することで、選択メモリセル以外のメモリセルに流れる電流が抑制される。
【０００４】
スイッチング素子には、低いリーク電流、高いオン電流、及び高い信頼性など、優れた特性を備えることが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許第８３９５９２８号明細書
米国特許第９０２９１８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、特性の優れたスイッチング素子を有する記憶装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の記憶装置は、第１の導電層と、第２の導電層と、第３の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に設けられた抵抗変化層と、前記第２の導電層と前記第３の導電層との間に設けられたスイッチング層と、を備え、前記第１の導電層と第３の導電層の間に前記第２の導電層が設けられ、前記スイッチング層は、第１の領域と、第２の領域と、前記第１の領域と前記第２の領域との間に設けられた第３の領域と、を含み、前記第１の領域は、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、及びインジウム（Ｉｎ）からなる群から選ばれる少なくとも一つの第１の元素と、酸素（Ｏ）又は窒素（Ｎ）と、を含み、前記第２の領域は、スズ（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、及びインジウム（Ｉｎ）からなる群から選ばれる少なくとも一つの第２の元素と、酸素（Ｏ）又は窒素（Ｎ）と、を含み、前記第３の領域は、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、及びニオブ（Ｎｂ）から成る群から選ばれる少なくとも一つの第３の元素と、酸素（Ｏ）又は窒素（Ｎ）と、テルル（Ｔｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、チタン（Ｔｉ）、及び亜鉛（Ｚｎ）からなる群から選ばれる少なくとも一つの金属元素と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１の実施形態の記憶装置のブロック図。
第１の実施形態の記憶装置のメモリセルの模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の課題の説明図。
第１の実施形態のスイッチング素子の電流電圧特性の説明図。
第１の実施形態の記憶装置の作用及び効果の説明図。
第１の実施形態の第１の変形例の記憶装置のメモリセルの模式断面図。
第１の実施形態の第２の変形例の記憶装置のメモリセルの模式断面図。
第２の実施形態の記憶装置のメモリセルの模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材などには同一の符号を付し、一度説明した部材などについては適宜その説明を省略する。
【００１０】
本明細書中の記憶装置を構成する部材の化学組成の定性分析及び定量分析は、例えば、二次イオン質量分析法（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＩＭＳ）、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥｎｅｒｇｙＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ－ｒａｙＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＤＸ）や電子エネルギー損失分光法（ＥｌｅｃｔｒｏｎＥｎｅｒｇｙＬｏｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＥＬＳ）などにより行うことが可能である。また、記憶装置を構成する部材の厚さ、部材間の距離等の測定には、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）を用いることが可能である。また、記憶装置を構成する部材の構成物質の同定、構成物質の存在割合の計測には、例えば、Ｘ線光電子分光分析（Ｘ－ｒａｙＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＰＳ）を用いることが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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