可变电阻元件及其制造方法以及具有该可变电阻元件的非易失性半导体存储装置

摘要

本发明提供减少成形电压的元件间偏差并能够降低成形电压的结构的可变电阻元件及其制造方法、以及具有该可变电阻元件的高集成的非易失性半导体存储装置。可变电阻元件（2）构成为在第一电极（15）和第二电极（12）之间夹持电阻变化层（第一金属氧化物膜）（13）以及与第一电极（15）相接的控制层（第二金属氧化物膜）（14）。控制层（14）由功函数小（4.5eV以下）并且具有从电阻变化层抽取氧的能力的金属的氧化膜构成。第一电极由与该金属同样地功函数小的金属构成，并且，为了抑制来自控制层的氧的热扩散，以其氧化物生成自由能大于构成控制层的元素的氧化物生成自由能的材料构成。

主权项

一种可变电阻元件，在第一电极和第二电极之间夹持有作为第一金属的氧化物膜的第一金属氧化物膜，其中，在所述可变电阻元件中，通过实施成形处理，从而所述第一电极与第二电极间的电阻状态从所述成形处理前的初始高电阻状态变化为可变电阻状态，在所述可变电阻状态的所述可变电阻元件的所述第一电极和所述第二电极之间施加电应力，由此，所述可变电阻状态下的电阻状态在两个以上不同的电阻状态间转变，将该转变后的一个电阻状态用于信息的存储，在所述第一电极和所述第一金属氧化物膜之间插入含有氧的控制层，该控制层由能够从所述第一金属氧化物膜抽取氧的第二金属构成，并且，抑制从所述第一金属氧化物膜向所述第一电极的氧的热扩散，在构成所述控制层的所述第二金属与所述第一金属不同或者所述第二金属与所述第一金属相同的情况下，所述控制层和所述第一金属氧化物膜的氧浓度具有夹着所述第一金属氧化物膜和所述控制层的边界随着从所述第一金属氧化物膜朝向所述控制层而下降的浓度分布，构成所述控制层的除了氧以外的至少一种元素的氧化物生成自由能比构成所述第一电极的元素的氧化物生成自由能低，所述第二金属以及所述第一电极的功函数都为4.5eV以下。