[010引（實驗1)
[0109] 利用上述存儲元件1的制造方法制備各個樣品（實驗例1-1~1-4)。首先，在其 中將晶體管嵌入基座中的由TiN制成的下部電極10通過反向瓣射進行清洗之后，形成厚度 為2nm(或3nm)的B的膜，并且通過氧等離子體使B的膜氧化W形成BOx，從而形成作為電 阻變化層22的BOx的膜。接著，對于離子源層21，例如，在氣（seem)/氧（seem) = 75/5 流量比的混合有氧的氣（Ar)工藝氣體中，使用原子％比為50%的Hf和50%的Te進行反 應瓣射。因此，形成膜厚為45nm的HfTe-化膜。接著，形成厚度為30nm的WW形成上部電 極30。最后，在320°C下進行2小時的熱處理，然后進行圖案化W制備存儲元件1 (實驗例 1-1~1-4)。下面W"下部電極/電阻變化層/離子源層/上部電極"的順序說明各個樣 品的組成。需要指出的是，作為各個樣品中各層的膜厚，離子源層21的膜厚為45nm，上部電 極30的膜厚為30皿。
[0110] (實驗例l-l)TiN/B(2nm)-0x/H巧0Te50-0x/W;氧化時間120sec.
[01川（實驗例l-^TiN/BC3nm)-0x/H巧0Te50-0x/W;氧化時間 30sec.
[0112] (實驗例 1-3)TiN/Al(2nm) -Ox/H巧0Te50-0x/W
[0113] (實驗例 1-4)TiN/Hf(2nm) -Ox/H巧0Te50-0x/W
[0114] 制備由上述樣品（實驗例1-1~1-4)構成的各個存儲器陣列（每個都具有60 位），并且進行寫入操作。更具體地，在3. 8V的寫入電壓和10ym的寫入脈沖寬度下，調節(jié) M0S晶體管的柵極電壓W將寫入電流改變成在3~35yA的范圍內，讀出在各個寫入電流值 時的電導值。接著，對每個樣品進行溫度加速保持試驗（在150°C下進行1小時）W測量溫 度加速保持試驗（W下被簡單稱作"保持試驗"）前后每個樣品的電導值的變化。
[0115] 圖5示出了實驗例1-1的在寫入電流為9uA時的保持試驗前后的電導值的分布。 由圖中虛線包圍的區(qū)域表示保持試驗前后電導值的變動，即，電阻值在± 25 %內的變動。在 該種情況下，電阻值在±25%內的變動被當作是成功保持例。圖6是實驗例1-1中在各個 寫入電流值時電阻值的保持成功率的圖表。在該種情況下，在保持成功率為60%W上的電 流值為可保持最小寫入電流值（W下被簡單稱作"最小電流值"）的條件下，實驗例1-1的 最小電流值為9yA。另外，雖然該里未示出，但是實驗例1-2~1-4的最小電流值利用類似 標準來確定。表1匯總出了實驗例1-1~1-4的結果。
[0116] [表 1]
[0117]
【主權項】
1. 一種按順序設置有第一電極、存儲層和第二電極的存儲元件，所述存儲層包括： 離子源層，所述離子源層含有選自碲（Te)、硫（S)和硒（Se)中的一種或多種硫族元素 以及選自元素周期表的第4族元素、第5族元素和第6族元素中的一種或多種過渡金屬元 素；和 電阻變化層，所述電阻變化層含有硼（B)和氧（0)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的存儲元件，其中包含在所述電阻變化層中的硼（B)的一部分 或全部與氧（0)結合。
3. 根據(jù)權利要求1所述的存儲元件，其中所述電阻變化層包含選自鎢（W)、鉿（Hf)、碳 (C)、硅（Si)、鉭（Ta)、碳（C)、鎂（Mg)、銅（Cu)、鎳（Ni)、鋯（Zr)和釓（Gd)中的一種或多種 作為添加元素。
4. 根據(jù)權利要求3所述的存儲元件，其中包含在所述電阻變化層中的硼（B)的含量（B 的組成比/B與所述添加元素的總組成比）為30%以上。
5. 根據(jù)權利要求3所述的存儲元件，其中所述電阻變化層具有包括第一電阻變化層和 第二電阻變化層的層疊構造，第一電阻變化層含有硼（B)，第二電阻變化層含有氧化物或氮 化物形式的一種或多種的所述添加元素。
6. 根據(jù)權利要求5所述的存儲元件，其中第一電阻變化層含有氧（0)。
7. 根據(jù)權利要求5所述的存儲元件，其中第一電阻變化層和第二電阻變化層從第一電 極側按這種順序層疊。
8. 根據(jù)權利要求5所述的存儲元件，其中第二電阻變化層和第一電阻變化層從第一電 極側按這種順序層疊。
9. 根據(jù)權利要求1所述的存儲元件，其中所述離子源層含有氧（0)或氮（N)。
10. 根據(jù)權利要求1所述的存儲元件，其中通過向第一電極和第二電極進行電壓施加 而在所述電阻變化層內形成含有所述過渡金屬元素或含有氧缺陷的低電阻部來改變電阻 值。
11. 一種按順序設置有第一電極、存儲層和第二電極的存儲元件，所述存儲層包括： 離子源層，所述離子源層含有選自碲（Te)、硫（S)和硒（Se)中的一種或多種硫族元素 以及選自元素周期表的第4族元素、第5族元素和第6族元素中的一種或多種過渡金屬元 素；和 電阻變化層，所述電阻變化層含有選自元素周期表的第4族元素、第5族元素和第6族 元素中的一種或多種過渡金屬元素和氧（0)。
12. 根據(jù)權利要求11所述的存儲元件，其中所述電阻變化層具有包括第一電阻變化層 和第二電阻變化層的層疊構造，第一電阻變化層含有硼（B)和氧（0)，第二電阻變化層含有 氧化物或氮化物形式的一種或多種添加元素。
13. 根據(jù)權利要求12所述的存儲元件，其中第一電阻變化層、第二電阻變化層和所述 離子源層從第一電極側按這種順序層疊。
14. 根據(jù)權利要求12所述的存儲元件，其中第一電阻變化層含有碳（C)。
15. 根據(jù)權利要求11所述的存儲元件，其中所述離子源層包含鉿（Hf)作為所述過渡金 屬兀素。
16. 根據(jù)權利要求11所述的存儲元件，其中通過向第一電極和第二電極進行電壓施加 而在所述電阻變化層內形成含有所述過渡金屬元素或含有氧缺陷的低電阻部來改變電阻 值。
17. -種設置有多個存儲元件和脈沖施加裝置的存儲裝置，所述各存儲元件按順序包 括第一電極、存儲層和第二電極，所述脈沖施加裝置構造成選擇性地向所述多個存儲元件 施加電壓或電流的脈沖，所述存儲層包括： 離子源層，所述離子源層含有選自碲（Te)、硫（S)和硒（Se)中的一種或多種硫族元素 以及選自元素周期表的第4族元素、第5族元素和第6族元素中的一種或多種過渡金屬元 素；和 電阻變化層，所述電阻變化層含有硼（B)和氧（0)。
18. -種設置有多個存儲元件和脈沖施加裝置的存儲裝置，所述各存儲元件按順序包 括第一電極、存儲層和第二電極，所述脈沖施加裝置構造成選擇性地向所述多個存儲元件 施加電壓或電流的脈沖，所述存儲層包括： 離子源層，所述離子源層含有選自碲（Te)、硫（S)和硒（Se)中的一種或多種硫族元素 以及選自元素周期表的第4族元素、第5族元素和第6族元素中的一種或多種過渡金屬元 素；和 電阻變化層，所述電阻變化層含有選自元素周期表的第4族元素、第5族元素和第6族 元素中的一種或多種過渡金屬元素和氧（0)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種能夠實現(xiàn)低電流寫入時中間電阻保持性能提高的存儲元件和存儲裝置。本發(fā)明還提供了一種能夠實現(xiàn)隨機電報噪聲降低的存儲元件和存儲裝置。根據(jù)本技術的一個實施方案是按順序包括第一電極、存儲層和第二電極的存儲元件，所述存儲層設置有：離子源層，所述離子源層含有選自碲(Te)、硫(S)和硒(Se)中的至少一種硫族元素以及選自元素周期表的第4、5和6族的過渡金屬元素中的至少一種過渡金屬元素；和電阻變化層，所述電阻變化層含有硼(B)和氧(O)。根據(jù)本技術的另一個實施方案是按順序包括第一電極、存儲層和第二電極的存儲元件，所述存儲層設置有：上述的離子源層；和電阻變化層，所述電阻變化層含有選自元素周期表的第4、5和6族的過渡金屬元素中的至少一種過渡金屬元素和氧(O)。
【IPC分類】H01L27-105, H01L49-00, H01L45-00
【公開號】CN104813469
【申請?zhí)枴緾N201380060841
【發(fā)明人】大場和博, 清宏彰
【申請人】索尼公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2013年11月6日
【公告號】WO2014087784A1