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抵抗変化型メモリ及び抵抗変化型メモリの製造方法

国内特許コード	P140011123
整理番号	2013-047
掲載日	2014年11月19日
出願番号	特願2014-105646
公開番号	特開2015-220445
登録番号	特許第6356486号
出願日	平成26年5月21日(2014.5.21)
公開日	平成27年12月7日(2015.12.7)
登録日	平成30年6月22日(2018.6.22)
発明者	森本章治川江健山岸謙太山崎修平
出願人	国立大学法人金沢大学
発明の名称	抵抗変化型メモリ及び抵抗変化型メモリの製造方法
発明の概要	【課題】強誘電体を用いた抵抗変化型メモリにおいて、より簡単な構造にて強誘電性に起因した電気特性を発現させ、抵抗変化型メモリをより安定に動作させる。【解決手段】抵抗変化型メモリ１００は、強誘電体層１と、第１電極層３と、第２電極層５と、を備える。強誘電体層１は、ＢｉＦｅＯ_３のＢｉの一部がＮｄ又はＥｒによって元素置換された強誘電体により形成される。第１電極層３は、強誘電体層１の第１主面Ｐ_１上に、強誘電体層１の分極により変化する第１エネルギー障壁Ｅ_１、Ｅ_１’、Ｅ_１’’を有するように形成される。第２電極層５は、強誘電体層１の第２主面Ｐ_２上に、強誘電体層１の分極により変化する第２エネルギー障壁Ｅ_２、Ｅ_２’、Ｅ_２’’を有するように形成される。【選択図】図６Ａ
従来技術、競合技術の概要	従来、電圧を印加して（自発）分極を発生後に印加電圧を下げても（０Ｖにしても）分極が残る現象（残留分極）が発生する強誘電体材料が知られている。強誘電体材料は、このような電気的特性のため、電子デバイスとして、例えば、抵抗変化型メモリなどの応用が考えられている。特に、鉛（Ｐｂ）を含まないビスマス系酸化物材料であるビスマスフェライト系（例えば、ＢｉＦｅＯ_３）の材料は、その安全性に加えて、良好な強誘電性・圧電性を有しているため、不揮発メモリ、圧電デバイス材料などへの応用が幅広く検討されている。例えば、特許文献１及び非特許文献１には、ＢｉＦｅＯ_３系材料を用いた抵抗変化型メモリ（ＲｅｓｉｓｔｉｖｅＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ、ＲｅＲＡＭ）が開示されている。上記の抵抗変化型メモリは、第１電極の金属である白金（Ｐｔ）に、欠陥があり導電性を有する強誘電体物Ｂｉ_１－ｘＦｅＯ_３を整流接合し、さらに第２電極にオーミック接合して形成される。上記の抵抗変化型メモリにおいては、第１電極と第２電極の間に電圧を印加して、ＢｉＦｅＯ_３層に電気分極反転を起こさせることにより、安定なメモリ抵抗変化を実現している。
産業上の利用分野	本発明は、強誘電体を用いた抵抗変化型メモリに関する。
特許請求の範囲	【請求項1】ＢｉＦｅＯ_３のＢｉの一部がＮｄ又はＥｒによって元素置換された強誘電体により形成された強誘電体層と、前記強誘電体層中における分極により変化する第１エネルギー障壁を有するように、前記強誘電体層の第１主面上に形成された第１電極層と、前記強誘電体層中における分極により変化する第２エネルギー障壁を有するように、前記第１主面とは反対側の前記強誘電体層の主面である第２主面上に形成された第２電極層と、を備え、前記第１電極層の電位が前記第２電極層の電位よりも高い正方向に前記強誘電体層中において分極反転可能な第１電圧を印加してＯＮデータを書き込み、前記第１電極層の電位が前記第２電極層の電位よりも低い負方向に前記第１電圧を印加してＯＦＦデータを書き込み、前記正方向に前記強誘電体層中において分極反転しない第２電圧を印加してデータを読み出す第１動作モードと、前記負方向に前記第１電圧を印加してＯＮデータを書き込み、前記正方向に前記第１電圧を印加してＯＦＦデータを書き込み、前記負方向に前記第２電圧を印加してデータを読み出す第２動作モードと、をメモリ動作モードとして含む、抵抗変化型メモリ。
国際特許分類(IPC)	H01L 21/8239 メモリ構造 H01L 27/105 電界効果構成部品を含むもの H01L 45/00 電位障壁または表面障壁をもたず，整流，増幅，発振またはスイッチングに特に適用される固体装置，例．誘電体三極素子；オブシンスキー効果装置；それらの装置またはその部品の製造または処理に特に適用される方法または装置 H01L 49/00 Ｈ０１Ｌ２７／００～Ｈ０１Ｌ４７／００およびＨ０１Ｌ５１／００に分類されず，他のサブクラスにも分類されない固体装置；それらの装置またはその部品の製造または処理に特に適用される方法または装置 H01L 27/11507 メモリコア領域に特徴のあるもの
Fターム	5F083FR00 強誘電体メモリ 5F083FZ10 その他の半導体メモリ 5F083GA11 動作安定化 5F083JA17 ビスマス系層状化合物 5F083JA36 Ａｌ，Ａｌ系合金 5F083JA38 白金族元素，Ａｕ，及び，その合金 5F083JA42 酸化物導電体 5F083JA44 複酸化物 5F083JA45 ＡＢ０３（ペロブスカイト）型 5F083PR25 エピタキシャル成長
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出願権利状態	登録

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発明の名称	RESISTANCE CHANGE MEMORY AND METHOD OF MANUFACTURING RESISTANCE CHANGE MEMORY
発明の概要	PROBLEM TO BE SOLVED: To operate a resistance change memory using a ferroelectric more stably by expressing the electrical characteristics, resulting from the ferroelectricity, with a simpler structure. SOLUTION: A resistance change memory 100 includes a ferroelectric layer 1, a first electrode layer 3, and a second electrode layer 5. The ferroelectric layer 1 is formed of a ferroelectric where the B of BiFeO₃ is partially substituted by Nd or Er. The first electrode layer 3 is formed so as to have first energy barriers E₁, E₁', E₁'', changing by polarization of the ferroelectric layer 1, on the first principal surface P₁ of the ferroelectric layer 1. The second electrode layer 5 is formed to have second energy barriers E₂, E₂', E₂'', changing by polarization of the ferroelectric layer 1, on the second principal surface P1 of the ferroelectric layer 1.

発明の名称

RESISTANCE CHANGE MEMORY AND METHOD OF MANUFACTURING RESISTANCE CHANGE MEMORY

発明の概要

PROBLEM TO BE SOLVED: To operate a resistance change memory using a ferroelectric more stably by expressing the electrical characteristics, resulting from the ferroelectricity, with a simpler structure.
SOLUTION: A resistance change memory 100 includes a ferroelectric layer 1, a first electrode layer 3, and a second electrode layer 5. The ferroelectric layer 1 is formed of a ferroelectric where the B of BiFeO₃ is partially substituted by Nd or Er. The first electrode layer 3 is formed so as to have first energy barriers E₁, E₁', E₁'', changing by polarization of the ferroelectric layer 1, on the first principal surface P₁ of the ferroelectric layer 1. The second electrode layer 5 is formed to have second energy barriers E₂, E₂', E₂'', changing by polarization of the ferroelectric layer 1, on the second principal surface P1 of the ferroelectric layer 1.

※ （有）金沢大学ティ・エル・オーは、金沢大学の研究者の出願特許を産業界へ技術移転することを主目的として、金沢大学の教官の出資により設立された技術移転機関です。
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