【課題】より安定に記憶保持が行えるメモリ装置が構成できるなど、金属酸化物を用いて安定した動作が得られる素子を提供できるようにする。
【解決手段】強誘電体層（１０４）を下部電極層（１０３）と上部電極（１０５）とで挾み、下部電極層（１０３）と上部電極（１０５）との間に所定の電圧（ＤＣ，パルス）を印加して強誘電体層（１０４）の抵抗値を変化させ、安定な高抵抗モードと低抵抗モードを切り替えれば、メモリ動作が得られる。読み出しは、上部電極（１０５）に、所定の電圧を印加したときの電流値を読み取ることで容易に行うことができる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に形成されて少なくとも２つの金属を含んだ金属酸化物から構成された所定の厚さの第１金属酸化物層と、
この第１金属酸化物層の一方の面に形成された第１電極と、
前記第１金属酸化物層の他方の面に形成された第２電極と、
前記基板の上に形成された非晶質状態の非晶質層と、
この非晶質層の上に形成されて結晶状態の導電性材料から構成された前記第１電極，この第１電極の上に形成された前記第１金属酸化物層，及びこの第１金属酸化物層の上に形成された前記第２電極より構成された複数の素子と、
これら素子の間の前記非晶質層の上に形成されて前記金属酸化物から構成された分離層と
を少なくとも備え、
前記分離層により複数の前記素子が分離され、
前記金属酸化物は、印加された電気信号により抵抗値が変化することを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項２】
請求項１記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記第１金属酸化物層と前記分離層とは、一体に形成されている
ことを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記金属酸化物は、
第１電圧値以上の電圧印加により第１抵抗値を持つ第１状態となり、
前記第１電圧とは極性の異なる第２電圧値以下の電圧印加により前記第１抵抗値と異なる第２抵抗値を持つ第２状態となる
ことを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記金属酸化物は、
第１電圧値を超える電圧印加により第１抵抗値を持つ第１状態となり、
前記第１電圧を超えない範囲の第２電圧値を超える電圧印加により前記第１抵抗値より高い第２抵抗値を持つ第２状態となる
ことを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記金属酸化物は、少なくとも第１金属，及び酸素から構成された基部層と、
前記第１金属，第２金属，及び酸素からなり、前記基部層の中に分散された複数の微粒子と
を少なくとも備えることを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項６】
請求項５記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記基部層は、前記第１金属，前記第２金属，及び酸素から構成され、化学量論的組成に比較して第２金属の組成比が小さい
ことを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項７】
請求項５記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記基部層は、前記第１金属，前記第２金属，及び酸素の柱状結晶を含むことを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項８】
請求項５記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記金属酸化物は、
前記基部層に接して配置され、少なくとも前記第１金属，及び酸素から構成され、柱状結晶及び非晶質の少なくとも１つである金属酸化物単一層を備える
ことを特徴とした２安定抵抗値取得装置。
【請求項９】
請求項８記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記金属酸化物単一層は、前記第１金属，前記第２金属，及び酸素の化学量論的組成に比較して第２金属の組成比が小さいことを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項１０】
請求項８記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記金属酸化物単一層は、前記微粒子を含まないことを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれか１項に記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記第１金属はチタンであり、前記第２金属はビスマスであり、前記基部層は、化学量論的組成に比較して過剰なチタンを含む層からなる非晶質状態であることを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記第１電極は、
ルテニウム、白金の少なくとも１つから構成され、
同一材料による単層構造，複数材料による積層構造の少なくとも１つである
ことを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記基板は導電性材料から構成されたものである
ことを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記第１電極と前記基板とは同一である
ことを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の２安定抵抗値取得装置において、
前記金属酸化物は、強誘電体であることを特徴とする２安定抵抗値取得装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の２安定抵抗値取得装置の製造方法であって、
所定の組成比で供給された不活性ガスと酸素ガスとからなる第１プラズマを生成し、少なくとも第１金属及び第２金属から構成されたターゲットに負のバイスを印加して前記第１プラズマより発生した粒子を前記ターゲットに衝突させてスパッタ現象を起こし、前記ターゲットを構成する材料を堆積することで、前記第１金属，前記第２金属及び酸素から構成された金属酸化物からなる前記第１金属酸化物層を形成する第１工程を備え、
前記第１プラズマは、電子サイクロトロン共鳴により生成されて発散磁界により運動エネルギーが与えられた電子サイクロトロン共鳴プラズマであり、
前記基板は所定温度に加熱された状態とする
ことを特徴とする２安定抵抗値取得装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の２安定抵抗値取得装置の製造方法において、
前記金属酸化物からなる層の表面に、所定の組成比で供給された不活性ガスと反応性ガスとからなる第２プラズマを照射する第２工程を備え、
前記第２プラズマは、電子サイクロトロン共鳴により生成されて発散磁界により運動エネルギーが与えられた電子サイクロトロン共鳴プラズマである
ことを特徴とする２安定抵抗値取得装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の２安定抵抗値取得装置の製造方法において、
前記反応性ガスは、酸素ガス、窒素ガス、フッ素ガス、水素ガスの少なくとも１つであることを特徴とする２安定抵抗値取得装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の２安定抵抗値取得装置の製造方法において、
前記第１工程において、前記基板は、金属酸化物のキュリー点温度以下に加熱することを特徴とする２安定抵抗値取得装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の２安定抵抗値取得装置の製造方法において、
前記基板に、前記プラズマにより生成されるイオンエネルギーを制御するための電圧を印加する
ことを特徴とする２安定抵抗値取得装置の製造方法。
【請求項２１】
請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の２安定抵抗値取得装置の製造方法において、
前記第１金属はチタンであり、前記第２金属はビスマスである
ことを特徴とする２安定抵抗値取得装置の製造方法。
【請求項２２】
請求項１６〜２１のいずれか１項に記載の２安定抵抗値取得装置の製造方法において、
前記ターゲットは、少なくとも前記第１金属と前記第２金属と酸素とから構成されたものであることを特徴とする２安定抵抗値取得装置の製造方法。

【図１Ａ】

【図１Ｂ】

【図２】

【図３】

【図４Ａ】

【図４Ｂ】

【図４Ｃ】

【図４Ｄ】

【図５】

【図６】

【図８】

【図９】

【図１０Ａ】

【図１０Ｂ】

【図１０Ｃ】

【図１０Ｄ】

【図１１Ａ】

【図１１Ｂ】

【図１１Ｃ】

【図１１Ｄ】

【図１１Ｅ】

【図１２Ａ】

【図１２Ｂ】

【図１２Ｃ】

【図１２Ｄ】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２２】

【図２３】

【図２４】

【図２５Ａ】

【図２５Ｂ】

【図２６】

【図２７】

【図２８】

【図２９】

【図３０】

【図３１】

【図３２Ａ】

【図３２Ｂ】

【図３２Ｃ】

【図３２Ｄ】

【図３２Ｅ】

【図３３】

【図３４】

【図３５Ａ】

【図３５Ｂ】

【図３５Ｃ】

【図３５Ｄ】

【図３６】

【図３７】

【図３８Ａ】

【図３８Ｂ】

【図３８Ｃ】

【図３９】

【図４０Ａ】

【図４０Ｂ】

【図４０Ｃ】

【図４０Ｄ】

【図４０Ｅ】

【図４１】

【図４２】

【図４３】

【図４４Ａ】

【図４４Ｂ】

【図４５】

【図４６】

【図４７】

【図４８Ａ】

【図４８Ｂ】

【図４８Ｃ】

【図４８Ｄ】

【図４８Ｅ】

【図４９】

【図５０Ａ】

【図５０Ｂ】

【図５０Ｃ】

【図５０Ｄ】

【図５１】

【図５２】

【図５３Ａ】

【図５３Ｂ】

【図５３Ｃ】

【図５４Ａ】

【図５４Ｂ】

【図５４Ｃ】

【図５４Ｄ】

【図５４Ｅ】

【図５５】

【図５６】

【図５８】

【図５９】

【図６１】

【図６２】

【図６３Ａ】

【図６３Ｂ】

【図６３Ｃ】

【図６３Ｄ】

【図６３Ｅ】

【図６３Ｆ】

【図６４】

【図６５Ａ】

【図６５Ｂ】

【図６５Ｃ】

【図６５Ｄ】

【図６６Ａ】

【図６６Ｂ】

【図６７Ａ】

【図６７Ｂ】

【図６８】

【図６９Ａ】

【図６９Ｂ】

【図６９Ｃ】

【図６９Ｄ】

【図６９Ｅ】

【図７０】

【図７１】

【図７２】

【図７４】

【図７５】

【図７６】

【図７７】

【図７８】

【図７９】

【図８０】

【図８１】

【図８２】

【図８３】

【図８４】

【図８５】

【図８６Ａ】

【図８６Ｂ】

【図８６Ｃ】

【図８７】

【図８８】

【図８９】

【図９０Ａ】

【図９０Ｂ】

【図９０Ｃ】

【図９０Ｄ】

【図９１】

【図９２Ａ】

【図９２Ｂ】

【図９３Ａ】

【図９３Ｂ】

【図９４】

【図９５】

【図９６】

【図９７Ａ】

【図９７Ｂ】

【図９８Ａ】

【図９８Ｂ】

【図９８Ｃ】

【図９８Ｄ】

【図９８Ｅ】

【図９９】

【図１００Ａ】

【図１００Ｂ】

【図１０１】

【図１０２Ａ】

【図１０２Ｂ】

【図１０３Ａ】

【図１０３Ｂ】

【図１０３Ｃ】

【図１０３Ｄ】

【図１０３Ｅ】

【図１０４】

【図１０５Ａ】

【図１０５Ｂ】

【図１０６Ａ】

【図１０６Ｂ】

【図１０７Ａ】

【図１０７Ｂ】

【図１０７Ｃ】

【図１０７Ｄ】

【図１０７Ｅ】

【図１０７Ｆ】

【図１０８】

【図１０９Ａ】

【図１０９Ｂ】

【図１１０】

【図１１１】

【図１１２Ａ】

【図１１２Ｂ】

【図１１２Ｃ】

【図１１２Ｄ】

【図１１２Ｅ】

【図１１２Ｆ】

【図１１３Ａ】

【図１１３Ｂ】

【図１１４Ａ】

【図１１４Ｂ】

【図１１４Ｃ】

【図１１５Ａ】

【図１１５Ｂ】

【図１１５Ｃ】

【図１１５Ｄ】

【図１１５Ｅ】

【図１１５Ｆ】

【図１１６】

【図１１７】

【図１１８】

【図１１９Ａ】

【図１１９Ｂ】

【図１１９Ｃ】

【図１１９Ｄ】

【図１１９Ｅ】

【図１１９Ｆ】

【図１２０】

【図１２１Ａ】

【図１２１Ｂ】

【図１２１Ｃ】

【図１２１Ｄ】

【図１２１Ｅ】

【図１２２】

【図１２３】

【図１２４】

【図１２５】

【図１２６Ａ】

【図１２６Ｂ】

【図１２６Ｃ】

【図１２６Ｄ】

【図１２６Ｅ】

【図１２７】

【図１２８】

【図１２９】

【図７Ａ】

【図７ａ】

【図７Ｂ】

【図７ｂ】

【図７Ｃ】

【図７ｃ】

【図７Ｄ】

【図７ｄ】

【図５７】

【図６０】

【図７３】

【公開番号】特開２０１０−１８７００４（Ｐ２０１０−１８７００４Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６６１３８（Ｐ２０１０−６６１３８）
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【分割の表示】特願２００６−５２４５５３（Ｐ２００６−５２４５５３）の分割
【原出願日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】