기억 소자 및 기억 장치 document_id A220623040261

본 발명은, 정보를 기록할 수 있는 기억 소자(素子), 및 기억 소자를 이용한 기억 장치에 관한 것이다. 컴퓨터 등의 정보 기기에서는, 랜덤·액세스·메모리로서, 동작이 고속이고, 고밀도인 DRAM이 널리 사용되고 있다. 그렇지만, DRAM은, 전자 기기(電子機器)에 이용되는 일반적인 논리 회로 LSI나 신호 처리와 비교해서 제조 프로세스가 복잡하기 때문에, 제조 코스트가 비싸지고 있다. 또, DRAM은, 전원(電源)을 끄면 정보가 사라져(消; looses) 버리는 휘발성(揮發性) 메모리이며, 빈번하게 리프레시 동작, 즉 기입(書入; write; 써넣음)한 정보(데이터)를 판독출력(讀出; read; 읽어냄)하고, 다시 증폭해서, 재차(再度) 다시 기입하는 동작을 행할 필요가 있다. 그래서, 전원을 꺼도 정보가 사라지지 않는 불휘발성(不揮發性) 메모리로서, 예를 들면 FeRAM(강유전체(强誘電體) 메모리)나 MRAM(자기(磁氣) 기억 소자) 등이 제안되어 있다. 이들 메모리의 경우, 전원을 공급하지 않더라도 기입한 정보를 장시간 계속 보존유지(保持; preservation, retention, maintain)하는 것이 가능하게 된다. 또, 이들 메모리의 경우, 불휘발성으로 하는 것에 의해, 리프레시 동작을 불필요하게 해서, 그 만큼(分) 소비 전력을 저감할 수 있다고 생각된다. 그렇지만, 상술한 불휘발성 메모리는, 각 메모리 셀을 구성하는 메모리 소자의 축소화(縮小化)에 따라서, 기억 소자로서의 특성을 확보하는 것이 곤란하게 된다. 이 때문에, 디자인 룰의 한계나 제조 프로세스 상(上)의 한계까지 소자를 축소화하는 것은 어렵다. 그래서, 축소화에 적합한 구성의 메모리로서, 새로운 타입의 기억 소자가 제안되어 있다. 이 기억 소자는, 2개의 전극 사이에, 어떤(한) 금속을 포함하는 이온 도전체(導電體)를 끼운(挾; sandwich) 구조이다. 그리고, 2개의 전극의 어느것인가(any) 한쪽에 이온 도전체 중에 포함되는 금속을 포함하게 하는 것에 의해, 2개의 전극 사이에 전압을 인가(印加; apply)한 경우에, 전극 중에 포함되는 금속이 이온 도전체 중으로 이온으로서 확산(擴散)하기 때문에, 이것에 의해 이온 도전체의 저항값 혹은 캐패시턴스 등의 전기(電氣) 특성이 변화한다. 이 특성을 이용해서, 메모리 디바이스를 구성하는 것이 가능하다(예를 들면, 특허 문헌 1, 비특허 문헌 1 참조). 구체적으로는, 이온 도전체는 카르코게나이드와 금속과의 고용체(固溶體; solid solution)로 이루어지고, 더욱 구체적으로는, AsS, GeS, GeSe에 Cu, Ag, Zn이 고용(固溶; dissolve)된 재료로 이루어지고, 2개의 전극의 어느것인가 한쪽의 전극에는, Cu, Ag, Zn을 포함하고 있다(상기 특허 문헌 1 참조). 또, 결정(結晶; crystalline) 산화물 재료를 이용한 각종 비휘발성 메모리도 제안되어 있고, 예를 들면, Cr이 도프(dope)된 SrZrO3 결정 재료를, SrRuO3 혹은 Pt에 의한 하부 전극과, Au 혹은 Pt에 의한 상부 전극에 의해 끼운 구조의 디바이스에서, 극성(極性)이 다른(異) 전압의 인가에 의해 가역적(可逆的)으로 저항이 변화하는 것에 의한 메모리가 보고되어 있다(비특허 문헌 2 참조). 다만, 그 원리 등의 상세(詳細)는 불명(不明)하다. [특허 문헌 1] 일본 특표(特表; JP-A) 제2002-536840호 공보 [비특허 문헌 1] 일본 닛케이(日經) 일렉트로닉스　2003년 1월 20일호(제104페이지) [비특허 문헌 2] A.Beck et al., Appl.Phys.Lett., 77, (2000년), p.139