JP2001237380A - 可変抵抗素子およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents
可変抵抗素子およびそれを用いた半導体装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アンチフューズを用いたＦＰＧＡでは、回路
の書き込みはその動作特性上１回のみで、何度も書き換
えることは出来ない。また、ＳＲＡＭを用いたＦＰＧＡ
では回路の書き換えは何度も出来るが、消費電力が大き
くなり、電源ＯＦＦ時には記憶の保持が出来ないため、
情報をＲＡＭ待避させる必要がある。またフラッシュメ
モリは書き込み速度が約ミリ秒と遅く、書き込み電圧が
８〜１２Ｖと高い、あるいは書き込み／消去の繰り返し
が数十万回程度と少ない。 【解決手段】 端部に電極を有する抵抗体で構成される
可変抵抗素子において、前記抵抗体が下記物質群から選
ばれたいずれかの金属を主成分とする酸化物であること
を特徴とする可変抵抗素子を構成する。
の書き込みはその動作特性上１回のみで、何度も書き換
えることは出来ない。また、ＳＲＡＭを用いたＦＰＧＡ
では回路の書き換えは何度も出来るが、消費電力が大き
くなり、電源ＯＦＦ時には記憶の保持が出来ないため、
情報をＲＡＭ待避させる必要がある。またフラッシュメ
モリは書き込み速度が約ミリ秒と遅く、書き込み電圧が
８〜１２Ｖと高い、あるいは書き込み／消去の繰り返し
が数十万回程度と少ない。 【解決手段】 端部に電極を有する抵抗体で構成される
可変抵抗素子において、前記抵抗体が下記物質群から選
ばれたいずれかの金属を主成分とする酸化物であること
を特徴とする可変抵抗素子を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器に用いら
れる可変抵抗素子、半導体メモリ装置、半導体大規模集
積回路等に用いられる。
れる可変抵抗素子、半導体メモリ装置、半導体大規模集
積回路等に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】携帯性に優れ、ネットワークへのアクセ
スが容易に行える携帯情報端末用への要求が高まってい
る。これら情報携帯端末には、情報処理用のプロセッサ
が搭載されているが、通常はそれぞれの目的に応じてカ
スタマイズされた専用のＬＳＩが用いられている。近
年、情報機器の多様化に伴い、アンチフューズによる回
路再構成が可能なＦＰＧＡ、ＳＲＡＭを搭載し、ＬＳＩ
中に作り込まれたＩＰを逐次切り替えることで、多様な
情報処理に対応するＦＰＧＡなどが用いられるようにな
った。また、ＥＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨメモリは不揮発
性で電気的に記録の書き込み消去が可能であるため現在
各種機器、ＩＣカード等に搭載されている。しかしなが
ら、これらメモリの書き込み速度が約ミリ秒と遅く、書
き込み電圧が８〜１２Ｖと高い、あるいは書き込み／消
去の繰り返しが数十万回程度と少ないといった課題があ
る。
スが容易に行える携帯情報端末用への要求が高まってい
る。これら情報携帯端末には、情報処理用のプロセッサ
が搭載されているが、通常はそれぞれの目的に応じてカ
スタマイズされた専用のＬＳＩが用いられている。近
年、情報機器の多様化に伴い、アンチフューズによる回
路再構成が可能なＦＰＧＡ、ＳＲＡＭを搭載し、ＬＳＩ
中に作り込まれたＩＰを逐次切り替えることで、多様な
情報処理に対応するＦＰＧＡなどが用いられるようにな
った。また、ＥＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨメモリは不揮発
性で電気的に記録の書き込み消去が可能であるため現在
各種機器、ＩＣカード等に搭載されている。しかしなが
ら、これらメモリの書き込み速度が約ミリ秒と遅く、書
き込み電圧が８〜１２Ｖと高い、あるいは書き込み／消
去の繰り返しが数十万回程度と少ないといった課題があ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】アンチフューズを用い
たＦＰＧＡでは、回路の書き込みはその動作特性上１回
のみで、何度も書き換えることは出来ない。また、ＳＲ
ＡＭを用いたＦＰＧＡでは回路の書き換えは何度も出来
るが、消費電力が大きくなり、また、電源ＯＦＦ時には
記憶の保持が出来ないため、情報をＲＡＭ待避させる必
要がある。またフラッシュメモリは書き込み速度が約ミ
リ秒と遅く、書き込み電圧が８〜１２Ｖと高い、あるい
は書き込み／消去の繰り返しが数十万回程度と少ないと
いった課題がある。
たＦＰＧＡでは、回路の書き込みはその動作特性上１回
のみで、何度も書き換えることは出来ない。また、ＳＲ
ＡＭを用いたＦＰＧＡでは回路の書き換えは何度も出来
るが、消費電力が大きくなり、また、電源ＯＦＦ時には
記憶の保持が出来ないため、情報をＲＡＭ待避させる必
要がある。またフラッシュメモリは書き込み速度が約ミ
リ秒と遅く、書き込み電圧が８〜１２Ｖと高い、あるい
は書き込み／消去の繰り返しが数十万回程度と少ないと
いった課題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】端部に電極を有する抵抗
体で構成される可変抵抗素子において、前記抵抗体が下
記物質群から選ばれたいずれかの金属を主成分とする酸
化物であることを特徴とする可変抵抗素子を構成する。
金属酸化物として、物質群：銀、鉛、銅、Ｐｄ、Ｉｒか
ら選ばれたいずれかの金属酸化物を用いる。さらには、
前記可変抵抗素子を用いた、メモリを搭載した半導体装
置を構成する。さらには、前記可変抵抗素子を搭載した
大規模半導体集積回路を搭載した半導体装置を構成す
る。
体で構成される可変抵抗素子において、前記抵抗体が下
記物質群から選ばれたいずれかの金属を主成分とする酸
化物であることを特徴とする可変抵抗素子を構成する。
金属酸化物として、物質群：銀、鉛、銅、Ｐｄ、Ｉｒか
ら選ばれたいずれかの金属酸化物を用いる。さらには、
前記可変抵抗素子を用いた、メモリを搭載した半導体装
置を構成する。さらには、前記可変抵抗素子を搭載した
大規模半導体集積回路を搭載した半導体装置を構成す
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下に実施例を用いて、上記発明
を詳細に記述する。
を詳細に記述する。
【０００６】抵抗０．０１Ω・ｃｍのｐ型（１００）Ｓ
ｉ基板１上に膜厚１００ｎｍのＳｉＯ2膜２を熱酸化に
より形成した後、膜厚２００ｎｍの白金電極３をスパッ
タリング法で形成し、その後、ＣＶＤ法により膜厚５０
０ｎｍのＳｉＯ2４を形成したのち、イオンミリングに
より開口部を形成し、真空蒸着法により酸化銀５を堆積
したのち、ＣＭＰによる平坦化を行い、上部電極６をス
パッタリング法で形成し可変抵抗素子を作製した。本実
施例で作製した可変抵抗素子の断面模式図を図１に示
す。
ｉ基板１上に膜厚１００ｎｍのＳｉＯ2膜２を熱酸化に
より形成した後、膜厚２００ｎｍの白金電極３をスパッ
タリング法で形成し、その後、ＣＶＤ法により膜厚５０
０ｎｍのＳｉＯ2４を形成したのち、イオンミリングに
より開口部を形成し、真空蒸着法により酸化銀５を堆積
したのち、ＣＭＰによる平坦化を行い、上部電極６をス
パッタリング法で形成し可変抵抗素子を作製した。本実
施例で作製した可変抵抗素子の断面模式図を図１に示
す。
【０００７】可変抵抗素子の下部電極３と上部電極６の
間に電圧を印加して可変抵抗素子の電流-電圧測定を行
った。その結果を図２に示す。図に示すとおり、電圧の
印加により電流の履歴が観察される。本実施例で作製し
た可変抵抗素子では、５Ｖ以上の電圧印加で電流値が非
線形に約２桁変化し、履歴が認められた。この電圧履歴
は１０15回の繰り返しで全く変化が認められなかった。
６Ｖ印加時の抵抗は１ナノ秒以下の早さで変化し、測定
器の観測限界以下であった。銀酸化物の他に金属酸化物
として、鉛、銅、Ｐｄ、Ｉｒの酸化物を用いた場合にお
いても同様の結果が得られた。
間に電圧を印加して可変抵抗素子の電流-電圧測定を行
った。その結果を図２に示す。図に示すとおり、電圧の
印加により電流の履歴が観察される。本実施例で作製し
た可変抵抗素子では、５Ｖ以上の電圧印加で電流値が非
線形に約２桁変化し、履歴が認められた。この電圧履歴
は１０15回の繰り返しで全く変化が認められなかった。
６Ｖ印加時の抵抗は１ナノ秒以下の早さで変化し、測定
器の観測限界以下であった。銀酸化物の他に金属酸化物
として、鉛、銅、Ｐｄ、Ｉｒの酸化物を用いた場合にお
いても同様の結果が得られた。
【０００８】続いて、図３に示すように、可変抵抗素子
をダイオードと組み合わせてマトリックス状に配列させ
た回路素子を半導体基板上に作製した。ＸとＹのスイッ
チを順次切り替えてマトリックス素子を個別にアクセス
し、電流値による抵抗変化を検討したところ、それぞれ
の素子で、図２に示したのと同じ電流電圧特性が得ら
れ、ランダムアクセスメモリデバイスとしての動作が実
証された。
をダイオードと組み合わせてマトリックス状に配列させ
た回路素子を半導体基板上に作製した。ＸとＹのスイッ
チを順次切り替えてマトリックス素子を個別にアクセス
し、電流値による抵抗変化を検討したところ、それぞれ
の素子で、図２に示したのと同じ電流電圧特性が得ら
れ、ランダムアクセスメモリデバイスとしての動作が実
証された。
【０００９】さらには、本実施例では検討を行わなかっ
たが、例えば、図４に示すようにＭＯＳＦＥＴと組み合
わせた構成は、さらに高速の動作を実現するに有効であ
ることは、容易に理解できる。以上本実施例で示した構
成の可変抵抗素子を用いたメモリデバイスは、構成が簡
単で、高記録密度のメモリデバイスを実現することは極
めて容易である。
たが、例えば、図４に示すようにＭＯＳＦＥＴと組み合
わせた構成は、さらに高速の動作を実現するに有効であ
ることは、容易に理解できる。以上本実施例で示した構
成の可変抵抗素子を用いたメモリデバイスは、構成が簡
単で、高記録密度のメモリデバイスを実現することは極
めて容易である。
【００１０】
【発明の効果】以上述べてきたように、本願発明の実施
により、高速動作の可変抵抗素子が容易に提供され、さ
らには高記録密度の不揮発半導体メモリ装置を容易に提
供する事が可能で、その産業に及ぼす経済的効果は顕著
なものが期待される。
により、高速動作の可変抵抗素子が容易に提供され、さ
らには高記録密度の不揮発半導体メモリ装置を容易に提
供する事が可能で、その産業に及ぼす経済的効果は顕著
なものが期待される。
【図１】本発明に係る実施例で作製された可変抵抗素子
の断面図
の断面図
【図２】本発明に係る実施例で作製された可変抵抗素子
の電流−電圧特性を示す図
の電流−電圧特性を示す図
【図３】可変抵抗素子をマトリックス配列したときの実
施例を示す図
施例を示す図
【図４】ＭＯＳトランジスタと可変抵抗素子を組み合わ
せたメモリ素子の構成例を示す図
せたメモリ素子の構成例を示す図
１ Ｓｉ基板 ２ ＳｉＯ2 ３ 下部電極 ４ ＳｉＯ2 ５ 金属酸化物 ６ 上部電極
フロントページの続き (72)発明者 西川 孝司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 森田 清之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F038 AV17 CA02 DF05 EZ14 EZ20 5F064 AA08 BB02 BB12 CC22 GG10 5F083 FZ10 JA21 JA38
Claims (9)
- 【請求項１】端部に電極を有する抵抗体で構成される可
変抵抗素子において、前記抵抗体が銀を主成分とする酸
化物であることを特徴とする可変抵抗素子。 - 【請求項２】端部に電極を有する抵抗体で構成される可
変抵抗素子において、前記抵抗体が鉛を主成分とする酸
化物であることを特徴とする可変抵抗素子。 - 【請求項３】端部に電極を有する抵抗体で構成される可
変抵抗素子において、前記抵抗体が銅を主成分とする酸
化物であることを特徴とする可変抵抗素子。 - 【請求項４】端部に電極を有する抵抗体で構成される可
変抵抗素子において、前記抵抗体がＰｄを主成分とする
酸化物であることを特徴とする可変抵抗素子。 - 【請求項５】端部に電極を有する抵抗体で構成される可
変抵抗素子において、前記抵抗体がＩｒを主成分とする
酸化物であることを特徴とする可変抵抗素子。 - 【請求項６】可変抵抗素子に流す電流値により可変抵抗
素子の抵抗値が変化することを特徴とする請求項１〜５
のいずれかに記載の可変抵抗素子。 - 【請求項７】可変抵抗素子に流す電流の通電時間によ
り、可変抵抗素子の抵抗値が変化する事を特徴とする請
求項１〜６のいずれかに記載の可変抵抗素子。 - 【請求項８】請求項１〜６のいずれかに記載の可変抵抗
素子の抵抗変化を用いてメモリを構成したことを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項９】請求項１〜６のいずれかに記載の可変抵抗
素子を用いたことを特徴とする大規模半導体集積回路を
搭載した半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000048821A JP2001237380A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 可変抵抗素子およびそれを用いた半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000048821A JP2001237380A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 可変抵抗素子およびそれを用いた半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001237380A true JP2001237380A (ja) | 2001-08-31 |
Family
ID=18570853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000048821A Pending JP2001237380A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 可変抵抗素子およびそれを用いた半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001237380A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3515556B2 (ja) | 2001-12-04 | 2004-04-05 | 株式会社東芝 | プログラマブル素子、プログラマブル回路及び半導体装置 |
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-
2000
- 2000-02-25 JP JP2000048821A patent/JP2001237380A/ja active Pending
Cited By (20)
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