(57)【要約】  本発明のスイッチング素子は、酸窒化物を含む抵抗変化層（１３）と、抵抗変化層（１３）に接して設けられた第１の電極（１１）と、抵抗変化層（１３）に接して設けられ、抵抗変化層（１３）に金属イオンを供給可能な材料を含む第２の電極（１２）と、を有する構成である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸窒化物を含む抵抗変化層と、
前記抵抗変化層に接して設けられた第１の電極と、
前記抵抗変化層に接して設けられ、前記抵抗変化層に金属イオンを供給可能な材料を含む第２の電極と、
を有するスイッチング素子。
【請求項２】
前記金属イオンが前記抵抗変化層内に析出することにより、前記第１および第２の電極の間の電気伝導度が大きくなり、析出した金属の一部が取り除かれることによって前記電気伝導度が小さくなる、請求項１記載のスイッチング素子。
【請求項３】
前記金属イオンの析出または除去が、前記第１および第２の電極間に電圧または電流を印加することによって起こる、請求項２記載のスイッチング素子。
【請求項４】
前記抵抗変化層がタンタルまたはシリコンを含む請求項１記載のスイッチング素子。
【請求項５】
前記第２の電極の材料が銅であり、前記第１の電極の前記抵抗変化層に接する部位が前記金属イオンを供給しない材料である、請求項１記載のスイッチング素子。
【請求項６】
前記抵抗変化層が酸窒化膜および酸化膜の積層構造からなり、該酸窒化膜が前記第２の電極と接する、請求項１に記載のスイッチング素子。
【請求項７】
酸化物を含む抵抗変化層と、
前記抵抗変化層に接して設けられたルテニウムを含む第１の電極と、
前記抵抗変化層に接して設けられ、前記抵抗変化層に金属イオンを供給可能な材料を含む第２の電極と、
を有するスイッチング素子。
【請求項８】
抵抗変化層と、該抵抗変化層に接する第１の電極と、前記抵抗変化層に接し、該抵抗変化層に金属イオンを供給可能な材料を含む第２の電極と、を有するスイッチング素子の製造方法であって、
前記抵抗変化層を形成する工程は、酸化物に対して４００℃以下でプラズマ窒化することにより酸窒化膜を形成する処理を含むものである、スイッチング素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学反応を利用したスイッチング素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
抵抗変化型のスイッチとして、電気化学反応を利用したスイッチング素子（以下、スイッチング素子と呼ぶ）が提案されている。その一例が特表２００２−５３６８４０号公報（以下では、文献１と称する）に開示されている。このスイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）などの半導体スイッチよりもサイズが小さく、オン抵抗が小さいことが知られている。【０００３】
図１は文献１に開示されたスイッチング素子の一構成例を示す断面模式図である。スイッチング素子は、第１電極３１と、第２電極３２と、これら２つの電極に接して設けられた抵抗変化層３３とを有する構成である。抵抗変化層３３は金属イオンが伝導するイオン伝導層でもある。【０００４】
低抵抗状態（オン状態）と高抵抗状態（オフ状態）は、第１と第２電極間に印加する正電圧または負電圧によって一方から他方、または他方から一方に遷移し、電圧の印加を止めると、遷移後の状態が保持される。【０００５】
図１に示したスイッチング素子の動作について説明する。【０００６】
第２電極３２を接地して、第１電極３１に負電圧を印加すると第２電極３２の金属が金属イオンになって抵抗変化層３３に溶解する。そして、抵抗変化層３３中の金属イオンが第１電極３２の表面に金属になって析出し、析出した金属により第１電極３１と第２電極３２を接続する金属デンドライトが形成される。金属デンドライトは抵抗変化層３３中の金属イオンが析出した金属析出物である。金属デンドライトで第１電極３１と第２電極３２が電気的に接続することで、スイッチがオン状態になる。【０００７】
一方、上記オン状態で第２電極３２を接地して、第１電極３１に正電圧を印加すると、金属デンドライトが抵抗変化層３３に溶解し、金属デンドライトの一部が切れる。これにより、第１電極３１と第２電極３２との電気的接続が切れ、スイッチがオフ状態になる。【０００８】
なお、電気的接続が完全に切れる前の段階から第１電極３１および第２電極３２間の抵抗が大きくなったり、電極間容量が変化したりするなど電気特性が変化し、最終的に電気的接続が切れる。電気特性の変化は、抵抗変化層内への金属析出により第１および第２電極の間の電気伝導度が大きかったのが、析出した金属の一部が取り除かれることにより電気伝導度が小さくなることによるものである。第１電極３１は、電圧を印加した際に、抵抗変化層中に金属イオンを供給しない材料であることが望ましい。また、上記オフ状態からオン状態にするには、再び第１電極３１に負電圧を印加すればよい。【０００９】
上記スイッチング素子は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）に代表されるプログラマブルデバイスや、メモリに用いることができる。プログラマブルロジックのスイッチは現在、半導体トランジスタで構成されているが、上記スイッチング素子を用いれば、半導体トランジスタで構成されるスイッチに比べてスイッチ面積の縮小（１／３０）、スイッチ抵抗の低減（１／５０）、スイッチング素子の配線層への作り込みが可能となる。そのため、チップ面積の縮小と配線遅延の改善が期待できる。また、メモリに用いることで、集積度を向上させることができる。その一例が「ジャーナル・オブ・ソリッド・ステート・サーキッツ、４０巻、１号、１６８頁〜１７６頁、２００５年」（以下では、文献２と称する）に開示されている。【００１０】
これまで、金属析出型のスイッチの抵抗変化層にカルコゲナイドまたは金属酸化物が用いられている。抵抗変化層にカルコゲナイドが用いられているスイッチが文献２に開示されている。また、抵抗変化層に金属酸化物が用いられているスイッチが、特開２００６−３１９０２８号公報に開示されている。具体的には、カルコゲナイドとしてＣｕＳ、ＡｇＳ、ＡｇＧｅＳ等のＣｕおよびＡｇとカルコゲンとの化合物が用いられる。また、金属酸化物としてはＴａＯ、ＧｄＯ、ＷＯ等が用いられる。【００１１】
上記スイッチング素子を集積回路の配線層中に形成することを目指している。集積回路はトランジスタが形成される半導体基板表面と、配線が形成される領域に大きく分けることができる。配線層は１０層程度の積層構造のためスイッチを３次元的に多数形成できることと、配線層間に形成することでスイッチの面積ペナルティを少なくできるメリットがある。【００１２】
さらに、配線層を形成する際の加工温度が最高でも４００℃あり、大半の加工工程は３５０℃以下の低温である。配線層の１層を形成するのに必要な温度、加熱時間はおおよそ３５０℃、３０分程度である。一方、トランジスタの形成には１０００℃以上の高温が必要となっている。トランジスタの形成後に上記スイッチング素子を形成するのであれば、スイッチの温度への耐性は、１０００℃の必要はなく、４００℃あればよい。このように、（１）スイッチを多数形成できること、（２）配線層間へ形成することで面積ペナルティが少ないこと、（３）スイッチ形成後に印加される温度が４００℃以下と比較的低温であること、などが配線層に形成するメリットである。【００１３】
配線層は大きくローカル配線層、セミグローバル配線層、グローバル配線層の３つの領域に分けることができる。ローカル配線層はトランジスタ直上の配線層で、その配線ピッチは最小加工寸法に等しく、微細かつ複雑である。一方、グローバル配線は、最小加工寸法の数十から数百倍の配線ピッチで形成されており、低抵抗となるように配線幅も太くなっている。【００１４】
多数のスイッチを形成するには、配線ピッチの小さいローカル配線層に形成するのが有利である。ローカル配線層にスイッチを形成した場合、スイッチより上層のセミグローバル配線やグローバル配線を形成する際の加熱工程に耐える熱耐性が必要となる。上述したように、配線層１層には３５０℃、３０分の熱が加わることから、スイッチが９層の配線層の形成に耐えるには、３０分を９回サイクルさせる際の熱履歴への耐性が必要となる。
【発明の概要】
【００１５】
一般に、熱によってスイッチング素子の第１電極構成金属であるＣｕやＡｇが容易に金属酸化物内部に拡散することが知られている。例えば、上記ＴａＯ、ＳｉＯおよびＣｕを接触させて３５０℃以上の熱を加えると、ＴａＯおよびＳｉＯ中へ中性のＣｕ原子が拡散して絶縁特性が劣化し、大きなリーク電流が観測されるようになる。重金属が酸化物中に固溶すると、バンドギャップの深い位置にトラップ準位を形成され、そのトラップを介したリーク電流が現れる。
【００１６】
一方、３５０℃以上の熱を上記の抵抗変化材料のカルコゲナイドに加えた場合、カルコゲナイドを構成する金属イオンの拡散が活発となり、カルコゲナイドの変形や組成変化などが起こってしまう。カルコゲナイドは金属酸化物と比較しても熱耐性が低い。
【００１７】
集積回路の配線層にスイッチング素子を実装するには、電極は、製造過程の熱処理でＣｕやＡｇの抵抗変化層への熱拡散が起こらない材料が好ましい。一方、抵抗が変化してスイッチとして動作するためには、電圧によってＣｕイオンやＡｇイオンが抵抗変化層を移動する必要がある。
【００１８】
本発明の目的の一例は、配線を形成する際の熱工程に対する熱耐性が向上したスイッチング素子およびその製造方法を提供することである。
【００１９】
本発明の一側面のスイッチング素子は、酸窒化物を含む抵抗変化層と、抵抗変化層に接して設けられた第１の電極と、抵抗変化層に接して設けられ、抵抗変化層に金属イオンを供給可能な材料を含む第２の電極と、を有する構成である。
【００２０】
また、本発明の一側面のスイッチング素子の製造方法は、抵抗変化層と、抵抗変化層に接する第１の電極と、抵抗変化層に接し、抵抗変化層に金属イオンを供給可能な材料を含む第２の電極と、を有するスイッチング素子の製造方法であって、抵抗変化層を形成する工程は、酸化物に対して４００℃以下でプラズマ窒化することにより酸窒化膜を形成する処理を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は関連するスイッチング素子の一構成例を示す断面模式図である。
【図２】図２は第１の実施形態のスイッチング素子の一構成例を示す断面模式図である。
【図３】図３は実施例１のスイッチング素子の一構成例を示す断面模式図である。
【図４Ａ】図４Ａは実施例１のスイッチング素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは実施例１のスイッチング素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは実施例１のスイッチング素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは実施例１のスイッチング素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】図５は実施例１のスイッチング素子の特性を測定するための回路の構成を示す図である。
【図６】図６は実施例１のスイッチング素子の電流・電圧特性を示す図である。
【図７】図７は実施例２のスイッチング素子の電流・電圧特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
本実施形態のスイッチング素子の構成を説明する。図２は本実施形態のスイッチング素子の一構成例を示す断面図である。
【００２３】
図２に示すように、本実施形態のスイッチング素子は、第１電極１１と、第２電極１２と、これら両方の電極に接触する抵抗変化層１３とを有する構成である。そして、抵抗変化層１３は材料に酸窒化物を含んでいる。本実施形態では、第１電極１１の材料は白金（Ｐｔ）であり、第２電極１２の材料は銅である。
【００２４】
なお、第１電極１１は、少なくとも抵抗変化層１３と接する部位が白金のように抵抗変化層１３に金属イオンを供給しない材料であればよい。第２電極１２は、少なくとも抵抗変化層１３と接する部位が銅のように抵抗変化層１３に金属イオンを供給可能な材料であればよい。
【００２５】
本実施形態では、抵抗変化層１３として酸窒化タンタル（ＴａＯＮ）を用いるが、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）または酸窒化タンタルシリケート（ＴａＳｉＯＮ）についても同様の効果が得られる。さらに、酸窒化タンタルシリケートでは、酸窒化タンタルにシリコン（Ｓｉ）を混入することにより、熱処理によって増大するリーク電流を抑制する効果が追加される。
【００２６】
抵抗変化層１３は、上記の酸窒化膜と酸化膜の積層構造でもよい。具体的には、酸化タンタルと酸窒化タンタルの積層構造であり、酸窒化タンタルが第２電極１２と接する。
【実施例１】
【００２７】
本実施例のスイッチング素子の構成を説明する。図３は本実施例のスイッチング素子の一構成例を示す断面模式図である。【００２８】
図３に示すように、スイッチング素子は、シリコン酸化膜２６で覆われたシリコン基板２５上に設けられ、第１電極２１と、第２電極２２と、これら２つの電極に接して設けられた抵抗変化層２３とを有する構造である。抵抗変化層２３は膜厚１５ｎｍの酸窒化タンタルで形成され、第１電極２１は膜厚４０ｎｍの白金で形成され、第２電極２２は膜厚１００ｎｍの銅で形成されている。【００２９】
第１電極２１の一部はシリコン酸化膜から成る絶縁層２４で覆われ、一部は絶縁層２４の開口部を介して抵抗変化層２３と接している。本実施例では、図３に示すように、第１電極２１の側面と、上面の一部が絶縁層２４で覆われている。そして、第１電極２１の上面のうち絶縁層２４で覆われていない部位が、絶縁層２４に設けられた開口部を介して抵抗変化層２３と接している。【００３０】
上述の構成により、絶縁層２４の開口部にスイッチング素子が形成され、第１電極２１と抵抗変化層２３の接触面積に相当する、スイッチの接合面積が開口部程度の大きさになっている。スイッチ部分以外の第２電極２２と第１電極２１との間が絶縁層２４で分離されているので、オフ時のリーク電流を抑制できる。【００３１】
次に、図３に示したスイッチング素子の製造方法について説明する。【００３２】
図４Ａから図４Ｄは本実施例のスイッチング素子の製造方法を説明するための断面図である。【００３３】
シリコン基板２５の表面に膜厚３００ｎｍのシリコン酸化膜２６を形成する。白金をスパッタリング法によりシリコン酸化膜２６の上に形成し、形成した白金をエッチングにより所望のパターンに加工して第１電極２１を形成する（図４Ａ）。【００３４】
続いて、絶縁層２４として膜厚４０ｎｍのシリコン酸化膜を、第１電極２１を覆ってシリコン酸化膜２６の上にスパッタリング法により形成する。リソグラフィおよびエッチング技術により開口部４１を絶縁層２４に形成する（図４Ｂ）。開口部４１においては第１電極２１の上面の一部が露出している。ここでは、絶縁層２４をシリコン酸化膜としたが、シリコン酸窒化物などの他の絶縁性膜でもよい。【００３５】
開口部４１と絶縁層２４の上にレジストをスピンコートする。リソグラフィ技術によりレジストのパターニングを行い、図４Ｃに示すレジストマスク４２を形成する。レジストマスク４２の開口に露出した第１電極２１に対して酸素プラズマ処理を行い、第１電極２１の表面からレジスト残渣などの有機物等を取り除いてその表面をクリーニングする。酸素プラズマ処理の後、レジストマスク４２の上および開口に酸窒化タンタル膜を形成する。酸窒化タンタル膜の形成には、次に示す方法１または方法２を用いる。【００３６】
方法１：酸化タンタル膜をスパッタリング法により基板上に形成し、形成した酸化タンタル膜に対してプラズマ窒化を行って酸窒化タンタル膜を形成する。プラズマ窒化の処理温度は、高くても４００℃程度、通常、３５０℃以下２００℃以上であり、熱窒化と比較して低温であることから、プラズマ窒化は配線層にスイッチを形成する際には有利である。【００３７】
方法２：酸化タンタルのターゲットに対して、窒素ガスとアルゴンガス等の不活性ガスの混合ガス雰囲気でスパッタリングを行うことで、ターゲットから飛び出した酸化タンタルと混合ガス雰囲気中の窒素とが基板上に堆積する。このようにして酸窒化タンタル膜をスパッタリング法により基板上に形成する。ここで、基板温度は３５０℃程度とする。【００３８】
上記方法１または方法２で酸窒化タンタル膜を形成した後、真空蒸着法またはスパッタリング法により膜厚１００ｎｍの銅を酸窒化タンタル膜の上に堆積させる。その後、レジストマスク４２とともにレジストマスク４２の上に形成された酸窒化タンタル膜と銅を除去し、抵抗変化層２３および第２電極２２を形成する（図４Ｄ）。【００３９】
なお、抵抗変化層２３が酸窒化タンタル膜単層の場合を説明したが、酸窒化タンタルと酸化タンタルの積層構造でもよい。この積層構造は、次に示す方法３または方法４で形成することが可能である。いずれの方法でも酸窒化タンタルが第２電極２２に接するように積層構造を形成する。【００４０】
方法３：スパッタリング法とプラズマ窒化処理を組み合わせて上記積層構造を形成する方法である。酸化タンタル膜をスパッタリング法により形成し、形成した酸化タンタル膜に対してプラズマ窒化処理を行って酸窒化タンタル膜とし、酸窒化タンタル膜の上に酸化タンタル膜をスパッタリング法により形成する。【００４１】
方法４：スパッタリング法により上記積層構造を形成する方法である。酸化タンタルのターゲットを用い、成長雰囲気を酸素とアルゴンの混合気体とするスパッタリング法で酸化タンタル膜を形成する。続いて、ターゲットを変えずに、成長雰囲気を窒素とアルゴンの混合気体とするスパッタリング法で酸窒化タンタル膜を酸化タンタル膜の上に形成する。【００４２】
また、上述の製造方法では、開口部４１を第１電極２１のパターンよりも小さく形成し、第２電極２２および抵抗変化層２３のパターンを開口部４１よりも大きく形成することで、スイッチの接合面積が開口部４１の大きさで決まる。第１電極２１、第２電極２２および抵抗変化層２３のパターンについては、開口部４１のパターンとの余裕を設けておけばよく、加工精度を高くする必要はない。第１電極２１の上に開口部４１が形成され、開口部４１の第１電極２１の露出面を抵抗変化層２３が被覆すればよい。複数のスイッチング素子を作製する場合、各スイッチング素子の開口部４１を精度よく形成すれば、複数のスイッチング素子の特性を均一にすることができる。【００４３】
次に、図３に示したスイッチング素子の動作について説明する。図５はスイッチング素子の特性を測定するための回路の構成を示す図である。【００４４】
図５に示すように、測定回路は、スイッチング素子ＳＷにＭＯＳＦＥＴ２７が直列に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２７のドレイン電極Ｄがスイッチング素子ＳＷの第１電極２１に接続され、ソース電極Ｓが接地されている。ゲート電極Ｇに５Ｖの電圧ＶＧを印加し、スイッチング素子ＳＷの第２電極２２に印加する電圧を変化させたときにスイッチング素子ＳＷに流れる電流を測定した。ＭＯＳＦＥＴ２７は、最大電流を制御するためにスイッチング素子に流れる電流を制御する役割を果たす。【００４５】
測定対象となる本実施例のスイッチング素子の抵抗変化層２３には、膜厚１５ｎｍの酸窒化タンタルを上記方法２により形成したものを用いた。また、特性比較のために、第１電極および第２電極のそれぞれの材料は本実施例と同じで、抵抗変化層に膜厚１５ｎｍの酸化タンタルを用いたサンプルも準備した。第１電極に白金を用いている。以下に、スイッチング素子の測定結果を説明する。【００４６】
図６はスイッチング素子の電流・電圧特性を示すグラフである。横軸は第２電極に印加する電圧を示し、縦軸はスイッチング素子に流れる電流を示す。スイッチング素子に流れる電流が２ｍＡ以下になるように制御した。グラフに示す実線は抵抗変化層に酸窒化タンタルを用いた場合の電流・電圧特性であり、破線は抵抗変化層に酸化タンタルを用いた場合の電流・電圧特性である。【００４７】
まず、本実施例のスイッチング素子の第２電極２２に正電圧を印加して、０Ｖから６Ｖまで徐々に高くし、その後、０Ｖまで徐々に戻した。そのときの電流値の変化を図６で見ると、スイッチング素子の初期状態はオフ状態であり、印加電圧が５Ｖ付近になったところでオン状態に遷移している。その後、印加電圧が５Ｖから６Ｖに変化し、さらに０Ｖに戻るまでの間は、ＭＯＳＦＥＴ２７の電流・電圧特性が観測されている。一方、第２電極２２に負電圧を印加してみる。印加電圧を０Ｖから−２．５Ｖに変化させ、その後、０Ｖに戻した。そのときの電流値の変化を図６でみると、−０．８Ｖ付近でオフ状態に遷移していることがわかる。【００４８】
特定比較のためサンプルのスイッチング素子の特性について見てみる。このサンプルでは、上述したように、本実施例の素子の抵抗変化層と同じ膜厚の酸化タンタルを抵抗変化層に用いている。抵抗変化層が酸化タンタルの場合、図６の破線に示すように、オフからオン状態に遷移する電圧は３Ｖであった。この結果から、抵抗変化層２３を酸化タンタルから酸窒化タンタルにすることにより、スイッチング電圧が高くなっていることがわかる。スイッチング電圧の高電圧化は、銅イオンの拡散速度が小さくなっていることに起因する。【００４９】
次に、熱耐性試験を行った結果を説明する。【００５０】
本実施例のスイッチング素子とサンプルのスイッチング素子に対して、３５０℃で１時間の熱処理を行い、図６の電流・電圧特性がどのように変化するかを検証した。その結果、抵抗変化層２３に酸窒化タンタルを用いた場合は、スイッチング電圧にわずかな変化があったものの、電流・電圧特性が大きく変わることはなかった。一方、抵抗変化層２３に酸化タンタルを用いた場合には、オフ状態が熱処理によってオン状態へ遷移し、負の電圧を印加してもオフ状態へ遷移させることはできなかった。【００５１】
以上のことから、本実施形態のスイッチング素子によれば、抵抗変化層として金属酸窒化物を用いることより、配線を形成する際の熱工程に対する熱耐性を向上させることができる。【００５２】
（第２の実施形態）
本実施形態のスイッチング素子の構成を、図２を参照して説明する。【００５３】
本実施形態のスイッチング素子では、第２電極１２の材料は第１の実施形態と同様に銅であるが、第１電極１１の材料はルテニウム（Ｒｕ）であり、抵抗変化層１３は酸化物を含む材料である。なお、第１電極１１は、少なくとも抵抗変化層１３と接する部位がルテニウムであればよい。第２電極１２は、少なくとも抵抗変化層１３と接する部位が銅のように抵抗変化層１３に金属イオンを供給可能な材料であればよい。【００５４】
本実施形態では、抵抗変化層１３として酸化タンタル（ＴａＯ）を用いるが、酸化シリコン（ＳｉＯ）または酸化タンタルシリケート（ＴａＳｉＯ）についても同様の効果が得られる。酸化タンタルにシリコン（Ｓｉ）を混入することにより、熱処理によって増大するリーク電流を抑制する効果が追加されるのは、第１の実施形態と同様である。
【実施例２】
【００５５】
本実施例のスイッチング素子の構成を、図３を参照して説明する。【００５６】
本実施例のスイッチング素子は、図３に示した構成で、抵抗変化層２３を酸化タンタル膜とし、第１電極２１の材料をルテニウムとしている。その他の構成は実施例１と同様であるため、その詳細な説明を省略する。【００５７】
なお、製造方法については、実施例１の第１電極２１の材料をルテニウムとし、抵抗変化層２３の酸窒化タンタルを酸化タンタルとしていることを除いて、実施例１と同様であるため、その詳細な説明を省略する。【００５８】
次に、本実施例のスイッチング素子の動作を説明する。スイッチング素子の測定に用いた回路は図５に示した回路と同様であり、測定方法も実施例１と同様であり、その詳細な説明を省略する。【００５９】
測定対象となる本実施例のスイッチング素子の第１電極２１には、ルテニウムを用いた。また、特性比較のために、第２電極および抵抗変化層のそれぞれの材料は本実施例と同じで、第１電極に白金を用いたサンプルも準備した。抵抗変化層には、酸化タンタルを用いており、膜厚は１５ｎｍよりも厚くしている。【００６０】
図７はスイッチング素子の電流・電圧特性を示すグラフである。横軸は第２電極に印加する電圧を示し、縦軸はスイッチング素子に流れる電流を示す。スイッチング素子に流れる電流が５ｍＡ以下になるように制御した。グラフに示す実線は第１電極２１にルテニウムを用いた場合の電流・電圧特性であり、破線は第１電極２１に白金を用いた場合の電流・電圧特性である。【００６１】
実施例１で説明した測定方法と同様にして、第２電極２２に電圧を印加してスイッチング素子に流れる電流を測定した。その結果、図７に示すように、本実施例のスイッチング素子は、破線に示す白金と同様な特性が得られており、第１電極２１にルテニウムを用いることが可能であることがわかる。本実施例のスイッチング素子に熱処理を行ってもスイッチング電圧に大きな変化はなかった。なお、ルテニウムは、酸化しても金属の性質を示すこと、エッチングが白金と比較して容易であるなどの利点がある。【００６２】
本実施形態のスイッチング素子は、抵抗変化層として金属酸化物を用い、第１電極にルテニウムを用いることより、第１の実施形態と同様な効果が得られるだけでなく、第１電極が酸化しても金属の性質を有し、かつ、白金に比べて加工をしやすいという効果が得られる。なお、第１の実施形態の第１電極にルテニウムを用いてもよい。【００６３】
本発明の効果の一例として、配線を形成する際の熱工程に対する熱耐性が向上する。【００６４】
以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。【００６５】
なお、この出願は、２００８年６月２６日に出願された日本出願の特願２００８−１６７３３３の内容が全て取り込まれており、この日本出願を基礎として優先権を主張するものである。
【符号の説明】
【００６６】
１１、２１    第１電極
１２、２２    第２電極
１３、２３    抵抗変化層
２４    絶縁層
２５    シリコン基板
２６    シリコン酸化膜
２７  ＭＯＳＦＥＴ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2009157479.tif 000007
【図４Ｃ】
2009157479.tif 000008
【図４Ｄ】
2009157479.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2009157479.tif 000014
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