(57)【要約】【課題】抵抗変化型メモリにおいてイオンを移動させるためのエネルギーを低減する。【解決手段】正極層１３の上面の電極１４ａ，１４ｂの間に、固体電解質層１５、負極層１６、上部電極層１７、の順に積層された構造を備えた積層部２０ｂを設け、固体電解質層１５、負極層１６、上部電極層１７のうちの少なくとも１つ（図１の例では、負極層１６と上部電極層１７）において、自身の下層と接する部分のｘ方向の長さＬ２を、電極１４ａ，１４ｂの間の距離Ｌ１より短くする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上方に形成された第１の電極層と、前記第１の電極層の上面に形成された正極層または負極層の一方である第２の電極層とを有する第１の積層部と、
前記第２の電極層の上面において第１の方向に離間して形成された２つの電極と、
前記第２の電極層の上面の前記２つの電極の間に、固体電解質層、前記正極層または前記負極層の他方である第３の電極層、第４の電極層、の順に積層された構造を備え、前記固体電解質層、前記第３の電極層、前記第４の電極層のうちの少なくとも１つは、自身の下層と接する部分の前記第１の方向の長さが、前記２つの電極の間の距離より短い第２の積層部と、
を有する抵抗変化型メモリ。
【請求項２】
前記第２の積層部において、前記第３の電極層は、平面視で、前記２つの電極の各々から離れて１つ設けられている、
請求項１に記載の抵抗変化型メモリ。
【請求項３】
前記第２の積層部において、前記第３の電極層は、前記固体電解質層の上面において、前記第１の方向に互いに離間して複数設けられている、
請求項１に記載の抵抗変化型メモリ。
【請求項４】
前記第２の積層部において、前記固体電解質層の前記第２の電極層と接する部分は、平面視で、前記２つの電極の各々から離れて１つ設けられている、
請求項１に記載の抵抗変化型メモリ。
【請求項５】
前記第２の積層部において、前記固体電解質層の前記第２の電極層と接する部分は、前記第１の方向に互いに離間して複数設けられている、
請求項１に記載の抵抗変化型メモリ。
【請求項６】
基板上方に第１の電極層と、前記第１の電極層の上面に設けられる正極層または負極層の一方である第２の電極層とを有する第１の積層部を形成する工程と、
前記第２の電極層の上面に第１の方向に離間して２つの電極を形成する工程と、
前記第２の電極層の上面の前記２つの電極の間に、固体電解質層、前記正極層または前記負極層の他方である第３の電極層、第４の電極層、の順に積層された構造を備え、前記固体電解質層、前記第３の電極層、前記第４の電極層のうちの少なくとも１つは、自身の下層と接する部分の前記第１の方向の長さが、前記２つの電極の間の距離より短い第２の積層部を形成する工程と、
を有する抵抗変化型メモリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗変化型メモリ及び抵抗変化型メモリの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
抵抗値が増減可能な抵抗変化型メモリは、蓄積電荷量ではなく抵抗値をデータとして保持できること、データ保持のための電力が不要であること、などから不揮発性メモリとして利用可能である（たとえば、特許文献１参照）。なお、抵抗変化型メモリは、従来のメモリの代わりとなるだけではなく、人工シナプスなどの脳型デバイスへの適用が期待されている。抵抗変化型メモリは多値抵抗が可能であることから、たとえば、抵抗値を学習の習熟度として活用できる。
【０００３】
抵抗変化型メモリの１つとして、全固体二次電池構造を採用したものがある（たとえば、特許文献２参照）。全固体二次電池構造を採用した抵抗変化型メモリは、たとえば、基板上に下部電極、正極層、固体電解質層、負極層、上部電極を順に積層し、正極層上の両端に電極を設けた構造となっている。このような構造において、上部電極と下部電極との間に電圧を印加することで、正極層から負極層へイオンを導入または、正極層から負極層へイオンを取り出すことで、正極層の抵抗が変化し、電極間（正極層内）に流れる電流が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４５１４３号公報
【特許文献２】特開２００９−７６６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、全固体二次電池構造を採用した従来の抵抗変化型メモリでは、イオンの利用量や移動量が多く、イオンを移動させるためのエネルギーが大きいという問題があった。
１つの側面では、本発明は、イオンを移動させるためのエネルギーを低減可能な抵抗変化型メモリ及び抵抗変化型メモリの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの実施態様では、基板上方に形成された第１の電極層と、前記第１の電極層の上面に形成された正極層または負極層の一方である第２の電極層とを有する第１の積層部と、前記第２の電極層の上面において第１の方向に離間して形成された２つの電極と、前記第２の電極層の上面の前記２つの電極の間に、固体電解質層、前記正極層または前記負極層の他方である第３の電極層、第４の電極層、の順に積層された構造を備え、前記固体電解質層、前記第３の電極層、前記第４の電極層のうちの少なくとも１つは、自身の下層と接する部分の前記第１の方向の長さが、前記２つの電極の間の距離より短い第２の積層部と、を有する抵抗変化型メモリが提供される。
【０００７】
また、１つの実施態様では、抵抗変化型メモリの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
１つの側面では、本発明は、抵抗変化型メモリにおいてイオンを移動させるためのエネルギーを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した断面図である。
【図２】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した平面図である。
【図３】正極層内のリチウムの量と導電率との一例の関係を示す図である。
【図４】比較例の抵抗変化型メモリを示す断面図である。
【図５】比較例の抵抗変化型メモリを示す平面図である。
【図６】比較例の抵抗変化型メモリの正極層の一例のエネルギーバンド図である。
【図７】比較例の抵抗変化型メモリの正極層内のリチウムの量と正極層に流れる電流の大きさとの関係の一例を示す図である。
【図８】比較例の抵抗変化型メモリの正極層の他の例のエネルギーバンド図である。
【図９】比較例の抵抗変化型メモリの正極層内のリチウムの量と正極層に流れる電流の大きさとの関係の他の例を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層の一例のエネルギーバンド図である。
【図１１】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層内のリチウムの量と正極層に流れる電流の大きさの一例の関係を示す図である。
【図１２】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層の他の例のエネルギーバンド図である。
【図１３】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層内のリチウムの量と正極層に流れる電流の大きさの一例の関係を示す図である。
【図１４】電流変化の計算例を示す図である。
【図１５】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その１）。
【図１６】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その２）。
【図１７】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その３）。
【図１８】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その４）。
【図１９】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その５）。
【図２０】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その６）。
【図２１】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その７）。
【図２２】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その８）。
【図２３】第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その９）。
【図２４】第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した断面図である。
【図２５】第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した平面図である。
【図２６】第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層の一例のエネルギーバンド図である。
【図２７】第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層内のリチウムの量と正極層に流れる電流の大きさの一例の関係を示す図である。
【図２８】第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層の他の例のエネルギーバンド図である。
【図２９】第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層内のリチウムの量と正極層に流れる電流の大きさの一例の関係を示す図である。
【図３０】第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その１）。
【図３１】第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その２）。
【図３２】第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その３）。
【図３３】第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その４）。
【図３４】第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その５）。
【図３５】第３の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した断面図である。
【図３６】第３の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した平面図である。
【図３７】第３の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その１）。
【図３８】第３の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その２）。
【図３９】第３の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その３）。
【図４０】第３の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その４）。
【図４１】第３の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その５）。
【図４２】第３の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その６）。
【図４３】第３の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である（その７）。
【図４４】第４の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した断面図である。
【図４５】第４の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した断面図である。
【００１１】
また、図２は、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した平面図である。なお、図１は、図２のＡ−Ａ線における断面図である。
第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０は、基板１１の上方に形成された電極層（以下、下部電極層という）１２と、下部電極層１２の上面に形成された正極層または負極層の一方である電極層（以下正極層とする）１３とを含む積層部２０ａを有する。また、抵抗変化型メモリ１０は、正極層１３の上面においてｘ方向に離間して形成された２つの電極１４ａ，１４ｂを有する。
【００１２】
また、抵抗変化型メモリ１０は、正極層１３の上面の電極１４ａ，１４ｂの間に、固体電解質層１５、正極層または負極層の他方である電極層（以下負極層とする）１６、電極層（以下、上部電極層という）１７、の順に積層された積層部２０ｂを有する。この積層部２０ｂでは、負極層１６と上部電極層１７は、自身の下層（負極層１６においては固体電解質層１５、上部電極層１７においては負極層１６）と接する部分のｘ方向の長さＬ２が、電極１４ａ，１４ｂの間の距離Ｌ１よりも短い。また、負極層１６と上部電極層１７は、平面視で、電極１４ａ，１４ｂの各々から離れて１つ設けられている。
【００１３】
上記の抵抗変化型メモリ１０に用いられる材料としては、たとえば、以下のようなものがある。
基板１１は、たとえば、シリコン（Ｓｉ）基板、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）基板などの各種半導体基板である。
【００１４】
下部電極層１２及び電極１４ａ，１４ｂ、上部電極層１７は、たとえば、タンタル（Ｔａ）を用いて形成される。なお、下部電極層１２及び電極１４ａ，１４ｂ、上部電極層１７は、タンタルに限らず、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、プラチナ（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）などを用いて形成されてもよい。
【００１５】
正極層１３と負極層１６との間で移動させるイオン２１をリチウム（Ｌｉ）イオンとする場合、正極層１３、固体電解質層１５、負極層１６は、以下のような材料を用いて形成される。たとえば、正極層１３は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）を用いて形成され、固体電解質層１５は、リン酸リチウムオキシナイトライド（ＬｉＰＯＮ）を用いて形成され、負極層１６は、リチウムを用いて形成される。なお、正極層１３は、コバルト酸リチウムに限らず、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）などを用いて形成されてもよい。また、固体電解質層１５は、リン酸リチウムオキシナイトライドに限らず、ランタンドープチタン酸リチウム（（Ｌａ，Ｌｉ）ＴｉＯ３）などを用いて形成されてもよい。また、負極層１６は、リチウムに限らず、黒鉛（Ｃ）、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）などを用いて形成されてもよい。
【００１６】
正極層１３と負極層１６との間で移動させるイオン２１を亜鉛（Ｚｎ）イオンとする場合、正極層１３、固体電解質層１５、負極層１６は、以下のような材料を用いて形成される。たとえば、正極層１３は、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）などを用いて形成され、固体電解質層１５は、リン酸ジルコニウム亜鉛（ＺｎＺｒ４（ＰＯ４）６）などを用いて形成され、負極層１６は、亜鉛などを用いて形成される。
【００１７】
正極層１３と負極層１６との間で移動させるイオン２１を銅イオンとする場合、正極層１３、固体電解質層１５、負極層１６は、以下のような材料を用いて形成される。たとえば、正極層１３は、銅マンガン酸化物（ＣｕｎＭｎＯ３（ｎ＝０．４−０．８））などを用いて形成され、固体電解質層１５は、ルビジウム（Ｒｂ）、銅、ヨウ素（Ｉ）及び塩素（Ｃｌ）による材料（ＲｂＣｕ４Ｉ２−ｘＣｌ３＋ｘ（ｘ＝０．２５−０．５））などを用いて形成され、負極層１６は、銅などを用いて形成される。
【００１８】
以下の説明では、正極層１３はコバルト酸リチウム、固体電解質層１５はリン酸リチウムオキシナイトライド、負極層１６はリチウムを用いて形成されるものとするが、上記のような様々な材料を適用可能である。
【００１９】
図３は、正極層内のリチウムの量と導電率との一例の関係を示す図である。図３において、縦軸は導電率を表し、横軸は正極層内のリチウムの量を表す。
図３に示されているように、正極層１３内のリチウムの量がＶ０からＶ１までは、量が増えると正極層１３の導電率が上がるが、Ｖ１からＶ２までは量が増えると導電率が下がる。
【００２０】
含まれるリチウムの量がＶ０からＶ１の範囲である正極層１３が用いられる場合、上部電極層１７に負の電圧を印加してイオン２１（リチウムイオン）を正極層１３から取り出すことで、正極層１３内のリチウムの量が少なくなり導電率が下がる。これにより、電極１４ａと電極１４ｂの間に電圧を印加したときに、たとえば、矢印２２の方向に流れる電流が小さくなる。
【００２１】
一方、含まれるリチウムの量がＶ１からＶ２の範囲である正極層１３が用いられる場合、下部電極層１２に負の電圧を印加してイオン２１（リチウムイオン）を負極層１６から正極層１３に導入することで、正極層１３内のリチウムの量が多くなり導電率が下がる。これにより、電極１４ａと電極１４ｂの間に電圧を印加したときに、たとえば、矢印２２の方向に流れる電流が小さくなる。
【００２２】
なお、正極層１３として、リチウムを含む材料以外の材料を用いた場合にも、図３に示したような特性となる。
以下、抵抗変化型メモリ１０の効果を説明する前に、比較例として負極層と上部電極層の各々のｘ方向の長さが、距離Ｌ１以上である抵抗変化型メモリを示す。
【００２３】
図４は、比較例の抵抗変化型メモリを示す断面図である。また、図５は、比較例の抵抗変化型メモリを示す平面図である。なお、図４は、図５のＢ−Ｂ線における断面図である。図４、図５において、図１に示した要素と同じ要素については同一符号が付されている。
【００２４】
図４に示されている抵抗変化型メモリ１０ａは、負極層１６ａと上部電極層１７ａの各々のｘ方向の長さＬ３が、距離Ｌ１以上となっている。
このような抵抗変化型メモリ１０ａにおいて、正極層１３内のリチウムの量が図３に示したＶ０からＶ１の範囲である場合、正極層１３のエネルギーバンドは、たとえば、以下のようになる。
【００２５】
図６は、比較例の抵抗変化型メモリの正極層の一例のエネルギーバンド図である。
図６の例では、正極層１３内のリチウムの量が多い場合（たとえば、図３においてＶ１に近い場合）、フェルミ準位は、価電子帯に位置している。このため、正極層１３は、金属と同様に高い導電性を示すようになる（つまり、抵抗が小さくなる）。一方、正極層１３からリチウムを取り出し、正極層１３内のリチウムの量が少なくなると、図６に示されているように、フェルミ準位が価電子帯と伝導帯の間の禁制帯に位置するようになる。このため、正極層１３は、半導体または絶縁体として機能し、導電性が下がる（つまり、抵抗が大きくなる）。
【００２６】
図７は、比較例の抵抗変化型メモリの正極層内のリチウムの量と正極層に流れる電流の大きさとの関係の一例を示す図である。図７において、縦軸は電流を表し、横軸は正極層１３内のリチウムの量を表す。なお、横軸は右にいくほどリチウムの量が少なくなることを示す。
【００２７】
電極１４ａと電極１４ｂの間に電圧を印加したときに正極層１３に流れる電流は、正極層１３内のリチウムの量が少なくなるほど小さくなる。このため、上部電極層１７ａに印加する負の電圧を（マイナス方向に）大きくしていく、または、負の電圧を印加する時間を長くして、正極層１３からリチウムを取り出していくことで、正極層１３の抵抗の連続的な変化が可能となる。つまり、多値抵抗化が可能となる。
【００２８】
一方、抵抗変化型メモリ１０ａにおいて、正極層１３内のリチウムの量が図３に示したＶ１からＶ２の範囲である場合、正極層１３のエネルギーバンドは、たとえば、以下のようになる。
【００２９】
図８は、比較例の抵抗変化型メモリの正極層の他の例のエネルギーバンド図である。
図８の例では、正極層１３内のリチウムの量が少ない場合（たとえば、図３においてＶ１に近い場合）、フェルミ準位は、伝導帯に位置している。このため、正極層１３は、金属と同様に高い導電性を示すようになる（つまり、抵抗が小さくなる）。一方、正極層１３にリチウムを導入し、正極層１３内のリチウムの量が多くなると、図８に示されているように、フェルミ準位が価電子帯と伝導帯の間の禁制帯に位置するようになる。このため、正極層１３は、半導体または絶縁体として機能し、導電性が下がる（つまり、抵抗が大きくなる）。
【００３０】
図９は、比較例の抵抗変化型メモリの正極層内のリチウムの量と正極層に流れる電流の大きさとの関係の他の例を示す図である。図９において、縦軸は電流を表し、横軸は正極層１３内のリチウムの量を表す。なお、横軸は右にいくほどリチウムの量が多くなることを示す。
【００３１】
電極１４ａと電極１４ｂの間に電圧を印加したときに正極層１３に流れる電流は、正極層１３内のリチウムの量が多くなるほど小さくなる。このため、下部電極層１２に印加する負の電圧を（マイナス方向に）大きくしていく、または、負の電圧を印加する時間を長くして、負極層１６ａから正極層１３にリチウムを導入していくことで、正極層１３の抵抗の連続的な変化が可能となる。つまり、多値抵抗化が可能となる。
【００３２】
しかしながら、上記比較例の抵抗変化型メモリ１０ａでは、負極層１６ａ及び上部電極層１７ａにおける上記の長さＬ３が、距離Ｌ１よりも長く、イオン２１が移動する領域が図１に示した抵抗変化型メモリ１０よりも大きい。このため、イオン２１の利用量や移動量が多くなり、イオン２１を移動させるためのエネルギーが大きい。
【００３３】
これに対して、図１に示した抵抗変化型メモリ１０では、負極層１６や上部電極層１７における上記の長さＬ２が、距離Ｌ１よりも短く、イオン２１が移動する領域が抵抗変化型メモリ１０ａよりも小さい。このため、イオン２１の利用量や移動量を少なくでき、イオン２１を移動させるためのエネルギーを低減できる。また、負極層１６が小さくて済むため、コストを低減できる。
【００３４】
以下、長さＬ２を距離Ｌ１よりも短くしても、正極層１３の抵抗を変化させることができる理由を説明する。
図１に示した抵抗変化型メモリ１０において、正極層１３内のリチウムの量が、図３に示したＶ０からＶ１の範囲であり、リチウムを正極層１３から取り出していく際のエネルギーバンドは、たとえば、以下のようになる。
【００３５】
図１０は、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層の一例のエネルギーバンド図である。
第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０では、正極層１３において、負極層１６及び上部電極層１７の直下の部分では、リチウムが正極層１３から取り出されていく際、図１０に示されているように、フェルミ準位が禁制帯に位置するようになる。上部電極層１７に印加する負の電圧を（マイナス方向に）大きくしていく、または、負の電圧を印加する時間を長くしていくと、正極層１３内においてリチウムの量が少ない箇所が広がり、それに対応してフェルミ準位が禁制帯に位置する領域も図１０の矢印方向に広がっていく。つまり、正極層１３において半導体または絶縁体として機能する領域が広がり、正極層１３の抵抗が大きくなっていく。
【００３６】
図１１は、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層内のリチウムの量と正極層に流れる電流の大きさの一例の関係を示す図である。図１１において、縦軸は電流を表し、横軸はリチウムの量を表す。なお、横軸は右にいくほどリチウムの量が少なくなることを示す。また、図７に示した比較例の抵抗変化型メモリ１０ａにおける正極層１３内のリチウムの量と正極層１３に流れる電流の大きさとの関係が、比較のために点線で示されている。
【００３７】
比較例の抵抗変化型メモリ１０ａと同様に、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０においても、電極１４ａと電極１４ｂの間に電圧を印加したときに正極層１３に流れる電流は、正極層１３内のリチウムの量が少なくなるほど小さくなる。このため、上部電極層１７に印加する負の電圧を（マイナス方向に）大きくしていく、または、負の電圧を印加する時間を長くして、正極層１３からリチウムを取り出していくことで、正極層１３の抵抗の連続的な変化が可能となる。つまり、多値抵抗化が可能となる。
【００３８】
さらに、図１１に示されているように、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０では、抵抗変化型メモリ１０ａよりも正極層１３内のリチウムの量の少ない変化によって、大きく電流が変化する。これは、図１０に示したフェルミ準位が禁制帯に位置する領域の大きさの変化に敏感なトンネル電流の影響により、わずかなリチウムの量の変化で大きく電流を変えることができるためである。そのため、図１１に示されているように、抵抗変化型メモリ１０ａよりも正極層１３内のリチウムの量の少ない変化によって、たとえば、電流（抵抗）を抵抗変化型メモリ１０ａと同様の範囲で変化させることができる。
【００３９】
一方、図１に示した抵抗変化型メモリ１０において、正極層１３内のリチウムの量が、図３に示したＶ１からＶ２の範囲であり、リチウムを負極層１６から正極層１３に導入していく際のエネルギーバンドは、たとえば、以下のようになる。
【００４０】
図１２は、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層の他の例のエネルギーバンド図である。
第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０では、正極層１３において、負極層１６及び上部電極層１７の直下の部分では、リチウムを負極層１６から正極層１３に導入していく際、図１２に示されているように、フェルミ準位が禁制帯に位置するようになる。下部電極層１２に印加する負の電圧を（マイナス方向に）大きくしていく、または、負の電圧を印加する時間を長くしていくと、正極層１３内においてリチウムの量が多い箇所が広がり、それに対応して、フェルミ準位が禁制帯に位置する領域も図１２の矢印方向に広がっていく。つまり、正極層１３において半導体または絶縁体として機能する領域が広がり、正極層１３の抵抗が大きくなっていく。
【００４１】
図１３は、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層内のリチウムの量と正極層に流れる電流の大きさの一例の関係を示す図である。図１３において、縦軸は電流を表し、横軸はリチウムの量を表す。なお、横軸は右にいくほどリチウムの量が多くなることを示す。また、図９に示した比較例の抵抗変化型メモリ１０ａにおける正極層１３内のリチウムの量と正極層１３に流れる電流の大きさとの関係が、比較のために点線で示されている。
【００４２】
比較例の抵抗変化型メモリ１０ａと同様に、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０においても、電極１４ａと電極１４ｂの間に電圧を印加したときに正極層１３に流れる電流は、正極層１３内のリチウムの量が多くなるほど小さくなる。このため、下部電極層１２に印加する負の電圧を（マイナス方向に）大きくしていく、または、負の電圧を印加する時間を長くして、負極層１６から正極層１３にリチウムを導入していくことで、正極層１３の抵抗の連続的な変化が可能となる。つまり、多値抵抗化が可能となる。
【００４３】
さらに、図１３に示されているように、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０では、抵抗変化型メモリ１０ａよりも正極層１３内のリチウムの量の少ない変化によって、大きく電流が変化する。これは、図１２に示したフェルミ準位が禁制帯に位置する領域の大きさの変化に敏感なトンネル電流の影響により、わずかなリチウムの量の変化で大きく電流を変えることができるためである。そのため、図１３に示されているように、抵抗変化型メモリ１０ａよりも正極層１３内のリチウムの量の少ない変化によって、たとえば、電流（抵抗）を抵抗変化型メモリ１０ａと同様の範囲で変化させることができる。
【００４４】
なお、下部電極層１２または上部電極層１７に印加する電圧を上記のように変化させていったときの電流の減少の度合い（抵抗の変化の度合いに相当する）は、上記の長さＬ２によって変わる。
【００４５】
図１４は、電流変化の計算例を示す図である。
図１４では、下部電極層１２と上部電極層１７に電圧を印加しないときの電流を１とした場合の、ＥＸＰ（−２×（２×１３．６×２×Ｅ）＾０．５×Ｌ２×０．０５２９１７７）の式により計算された電流が示されている。Ｅは電圧印加に伴うエネルギーを表わし、Ｅが大きいほど、大きな電圧が印加され、正極層１３へ導入されるリチウムの量または正極層１３から取り出されるリチウムの量が多いことを意味する。なお、上記式の（２×１３．６×２×Ｅ）＾０．５は、（２×１３．６×２×Ｅ）の平方根を表す。また、上記式の「２×１３．６×２×」や「×０．０５２９」は単位の換算を行うための乗算部分である。
【００４６】
図１４に示されているように、長さＬ２が長いほど、電圧変化（エネルギー変化）に対して、大きく電流が変化し、より少ないエネルギーでの多値抵抗化が可能となるが、必要とするリチウムの量が増加する。このため、長さＬ２は、図１４に示すような電流の変化を考慮して適切な長さに設定することが望ましい。
【００４７】
なお、図１の例では、負極層１６と上部電極層１７のｘ方向の長さＬ２は同じであるが、異なっていてもよい。負極層１６と上部電極層１７の一方のｘ方向の長さが距離Ｌ１よりも長くてもよい。ただ、負極層１６と上部電極層１７の両方を長さＬ２に揃えることで、下部電極層１２と上部電極層１７との間に電圧を印加する際に、電界の広がりを抑制でき、より効率よく抵抗値の制御が可能になる。
【００４８】
また、図２の例では、上部電極層１７（及び負極層１６）のｙ方向の長さは、電極１４ａ，１４ｂのｙ方向の長さと同じであるがこれに限定されない。負極層１６と上部電極層１７のｙ方向の長さを、電極１４ａ，１４ｂのｙ方向の長さよりも短くしてもよいし長くしてもよい。ただ、負極層１６及び上部電極層１７と、電極１４ａ，１４ｂのｙ方向の長さを同じにすることで、電極１４ａ，１４ｂの間の正極層１３の領域において、抵抗を一様に制御できる。
【００４９】
以下、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０の製造方法の例を説明する。
図１５から図２３は、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である。
【００５０】
まず、図１５に示されているように、基板１１の上に絶縁体層３０が形成され、絶縁体層３０の上に下部電極層１２及び正極層１３が順次積層される。なお、前述の図１では絶縁体層３０の図示は省略されているが、絶縁体層３０はなくてもよい。絶縁体層３０は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）などを用いて形成される。
【００５１】
その後、図示が省略されているが、正極層１３の上にタンタルなどによる電極層が形成され、その上に、酸化シリコンまたは窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）などによるハードマスク層が形成される。そして、たとえば、フォトリソグラフィー工程及び反応性イオンエッチング工程によって、ハードマスク層がパターニングされ、パターニングされたハードマスク層をマスクにして電極層がエッチングされ、電極１４ａ，１４ｂが形成される。その後、ハードマスク層を除去することで図１６に示される構造が得られる。
【００５２】
その後、正極層１３の上面と、電極１４ａ，１４ｂを覆うように固体電解質層１５ａが形成される（図１７）。図示が省略されているが、その後、固体電解質層１５ａの上に上記と同様にハードマスク層が形成され、たとえば、フォトリソグラフィー工程及び反応性イオンエッチング工程によって、ハードマスク層がパターニングされる。そして、パターニングされたハードマスク層をマスクにして固体電解質層１５ａがエッチングされ、固体電解質層１５が形成される。その後、ハードマスク層を除去することで図１８に示される構造が得られる。
【００５３】
さらに、図１８に示される構造の上にレジスト層が形成され、レジスト層がパターニングされ、図１９に示されるようなレジスト層３１が形成される。レジスト層３１には、固体電解質層１５の上面の一部を露出させる開口部が、電極１４ａ，１４ｂの間に位置するように形成されている。
【００５４】
その後、図１９に示される構造の上に電極層３２ａが形成される（図２０）。そしてレジスト層３１を除去するとともに、レジスト層３１の上の電極層３２ａを除去するリフトオフ手法によって、固体電解質層１５の上面の一部に上部電極／負極層３２が形成される（図２１）。なお、本製造方法の説明の例では、上部電極／負極層３２は、導電性を有する材料（たとえば、リチウム）により形成されるものとし、図１に示した負極層１６と上部電極層１７の両方の役割を果たすものとしている。つまり、上部電極／負極層３２の下層部分が負極層１６、上層部分が上部電極層１７として機能する。なお、上部電極／負極層３２の上に上部電極層１７を別に形成してもよい。
【００５５】
その後、下部電極層１２、電極１４ａ，１４ｂ及び上部電極／負極層３２と電気的に接続する配線を形成する工程が行われる。まず、図２１に示される構造の上に、たとえば、酸化シリコンまたは窒化シリコンなどによるカバー層３３が形成される（図２２）。その後、図示を省略するが、カバー層３３の上にハードマスク層が形成され、たとえば、フォトリソグラフィー工程及び反応性イオンエッチング工程によって、ハードマスク層がパターニングされる。そして、パターニングされたハードマスク層をマスクにしてカバー層３３がエッチングされ、下部電極層１２、電極１４ａ，１４ｂ及び上部電極／負極層３２の各々の上面の一部が露出される。
【００５６】
その後、詳細は省略するが、通常の配線形成工程により、下部電極層１２、電極１４ａ，１４ｂ及び上部電極／負極層３２に電気的に接続する配線３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄが形成される（図２３）。なお、図２３では、説明のために配線３４ａ，３４ｃ，３４ｄが同一図面上に示されているが、配線３４ａ，３４ｃは、固体電解質層１５が設けられていない箇所を通って、電極１４ａ，１４ｂに接続される。また、配線３４ｄは、正極層１３が設けられていない箇所を通って下部電極層１２に接続される。
【００５７】
以上の製造工程により、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０を製造できる。
（第２の実施の形態）
図２４は、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した断面図である。
【００５８】
また、図２５は、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した平面図である。なお、図２４は、図２５のＣ−Ｃ線における断面図である。また、図２４、図２５において、図１、図２に示した第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０と同じ要素については同一符号が付されている。
【００５９】
第２の実施の形態の抵抗変化型メモリ４０は、正極層１３の上面に積層された積層部４３が、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０の積層部２０ｂと異なっている。
積層部４３は、固体電解質層１５の上面において、ｘ方向に互いに離間して設けられた負極層４１ａ，４１ｂと、負極層４１ａ，４１ｂの上に形成された上部電極層４２ａ，４２ｂを有する。
【００６０】
負極層４１ａと上部電極層４２ａのｘ方向の長さＬ２ａと、負極層４１ｂと上部電極層４２ｂのｘ方向の長さＬ２ｂの和は、電極１４ａ，１４ｂの間の距離Ｌ１よりも短い。
負極層４１ａ，４１ｂや上部電極層４２ａ，４２ｂに用いられる材料としては、前述の第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０の負極層１６や上部電極層１７に用いられる材料と同じである。
【００６１】
上記のような抵抗変化型メモリ４０では、負極層４１ａ，４１ｂや上部電極層４２ａ，４２ｂにおける上記の長さＬ２ａ，Ｌ２ｂの和が、距離Ｌ１よりも短く、イオン２１ａ，２１ｂが移動する領域が図４に示した抵抗変化型メモリ１０ａよりも小さい。このため、イオン２１ａ，２１ｂの利用量や移動量を少なくでき、イオン２１ａ，２１ｂを移動させるためのエネルギーを低減できる。また、負極層４１ａ，４１ｂが小さくて済むため、コストを低減できる。
【００６２】
以下の説明では、正極層１３はコバルト酸リチウム、固体電解質層１５はリン酸リチウムオキシナイトライド、負極層４１ａ，４１ｂはリチウムを用いて形成されるものとする。ただし、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０に関して説明したように、上記の材料の代わりに、様々な材料を適用可能である。
【００６３】
図２４に示した抵抗変化型メモリ４０において、正極層１３内のリチウムの量が、図３に示したＶ０からＶ１の範囲であり、リチウムを負極層４１ａ，４１ｂから正極層１３に導入していく際のエネルギーバンドは、たとえば、以下のようになる。
【００６４】
図２６は、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層の一例のエネルギーバンド図である。
第２の実施の形態の抵抗変化型メモリ４０では、正極層１３において、負極層４１ａ，４１ｂの直下の部分に挟まれた部分では、リチウムが正極層１３に導入されていく際、図２６に示されているように、フェルミ準位が禁制帯に位置するようになる。下部電極層１２に印加する負の電圧を（マイナス方向に）大きくしていく、または、負の電圧を印加する時間を長くしていくと、正極層１３内においてリチウムの量が多い箇所が広がり、それに対応してフェルミ準位が禁制帯に位置する領域は図２６の矢印方向に狭まっていく。つまり、正極層１３において半導体または絶縁体として機能する領域が狭まり、正極層１３の抵抗が小さくなっていく。
【００６５】
図２７は、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層内のリチウムの量と正極層に流れる電流の大きさの一例の関係を示す図である。図２７において、縦軸は電流を表し、横軸はリチウムの量を表す。なお、横軸は右にいくほどリチウムの量が少なくなることを示す。また、図７に示した比較例の抵抗変化型メモリ１０ａにおける正極層１３内のリチウムの量と正極層１３に流れる電流の大きさとの関係が、比較のために点線で示されている。
【００６６】
比較例の抵抗変化型メモリ１０ａと同様に、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリ４０においても、電極１４ａと電極１４ｂの間に電圧を印加したときに正極層１３に流れる電流は、正極層１３内のリチウムの量が多くなるほど大きくなる。このため、下部電極層１２に印加する負の電圧を（マイナス方向に）大きくしていく、または、負の電圧を印加する時間を長くして、正極層１３にリチウムを導入していくことで、正極層１３の抵抗の連続的な変化が可能となる。つまり、多値抵抗化が可能となる。
【００６７】
さらに、図２７に示されているように、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリ４０では、抵抗変化型メモリ１０ａよりも正極層１３内のリチウムの量の少ない変化によって、大きく電流が変化する。そのため、図２７に示されているように、抵抗変化型メモリ１０ａよりも正極層１３内のリチウムの量の少ない変化によって、たとえば、電流（抵抗）を抵抗変化型メモリ１０ａと同様の範囲で変化させることができる。
【００６８】
一方、図２４に示した抵抗変化型メモリ４０において、正極層１３内のリチウムの量が、図３に示したＶ１からＶ２の範囲であり、リチウムを正極層１３から取り出していく際のエネルギーバンドは、たとえば、以下のようになる。
【００６９】
図２８は、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層の他の例のエネルギーバンド図である。
第２の実施の形態の抵抗変化型メモリ４０では、正極層１３において、負極層４１ａ，４１ｂの直下の部分に挟まれた部分では、リチウムが正極層１３から取り出されていく際、図２８に示されているように、フェルミ準位が禁制帯に位置するようになる。上部電極層４２ａ，４２ｂに印加する負の電圧を（マイナス方向に）大きくしていく、または、負の電圧を印加する時間を長くしていくと、正極層１３内においてリチウムの量が少ない箇所が広がり、それに対応してフェルミ準位が禁制帯に位置する領域は図２８の矢印方向に狭まる。つまり、正極層１３において半導体または絶縁体として機能する領域が狭まり、正極層１３の抵抗が小さくなっていく。
【００７０】
図２９は、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの正極層内のリチウムの量と正極層に流れる電流の大きさの一例の関係を示す図である。図２９において、縦軸は電流を表し、横軸はリチウムの量を表す。なお、横軸は右にいくほどリチウムの量が多くなることを示す。また、図９に示した比較例の抵抗変化型メモリ１０ａにおける正極層１３内のリチウムの量と正極層１３に流れる電流の大きさとの関係が、比較のために点線で示されている。
【００７１】
比較例の抵抗変化型メモリ１０ａと同様に、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリ４０においても、電極１４ａと電極１４ｂの間に電圧を印加したときに正極層１３に流れる電流は、正極層１３内のリチウムの量が少なくなるほど大きくなる。このため、上部電極層４２ａ，４２ｂに印加する負の電圧を（マイナス方向に）大きくしていく、または、負の電圧を印加する時間を長くして、正極層１３からリチウムを取り出していくことで、正極層１３の抵抗の連続的な変化が可能となる。つまり、多値抵抗化が可能となる。
【００７２】
さらに、図２９に示されているように、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリ４０では、抵抗変化型メモリ１０ａよりも正極層１３内のリチウムの量の少ない変化によって、大きく電流が変化する。そのため、図２９に示されているように、抵抗変化型メモリ１０ａよりも正極層１３内のリチウムの量の少ない変化によって、たとえば、電流（抵抗）を抵抗変化型メモリ１０ａと同様の範囲で変化させることができる。
【００７３】
前述の第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０は、下部電極層１２または上部電極層４２ａ，４２ｂに印加する負の電圧を（マイナス方向に）大きくしていく、または、負の電圧を印加する時間を長くして、正極層１３の抵抗を小さくする場合に用いられる。これに対し第２の実施の形態の抵抗変化型メモリ４０は、下部電極層１２または上部電極層４２ａ，４２ｂに印加する負の電圧を（マイナス方向に）大きくしていく、または、負の電圧を印加する時間を長くして、正極層１３の抵抗を大きくする場合に用いられる。
【００７４】
なお、抵抗変化型メモリ４０では、正極層１３内のリチウムの量が、図３に示したＶ０からＶ１の範囲である場合、抵抗変化型メモリ１０と異なり、リチウムの量が比較的少ない正極層１３において、抵抗の大きな変化が見られる（図２７参照）。これにより、抵抗変化型メモリ４０は、抵抗変化型メモリ１０よりも、リチウムの量が少ない正極層１３を用いることができる。
【００７５】
また、下部電極層１２または上部電極層１７に印加する電圧を上記のように変化させていったときの電流の減少の度合いは、上記の長さＬ２ａ，Ｌ２ｂの和によって変わる。第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０において長さＬ２が長いほど、電圧変化（エネルギー変化）に対して、大きく電流が変化するのと同様に、長さＬ２ａ，Ｌ２ｂの和が長いほど、電圧変化に対して大きく電流が変化する。しかし、必要とするリチウムの量が増加するため、長さＬ２ａ，Ｌ２ｂの和は、電圧変化に対する電流の変化の大きさを考慮して適切な長さに設定することが望ましい。
【００７６】
なお、図２４の例では、負極層４１ａと上部電極層４２ａのｘ方向の長さＬ２ａは同じであるが、異なっていてもよい。同様に、負極層４１ｂと上部電極層４２ｂのｘ方向の長さＬ２ｂは、異なっていてもよい。ただ、負極層４１ａと上部電極層４２ａの両方の長さをＬ２ａ、負極層４１ｂと上部電極層４２ｂの両方の長さをＬ２ｂに揃えることで、下部電極層１２と上部電極層４２ａ，４２ｂとの間に電圧を印加する際に、電界の広がりを抑制でき、より効率よく抵抗値の制御が可能になる。
【００７７】
また、図２５の例では、上部電極層４２ａ，４２ｂ（及び負極層４１ａ，４１ｂ）のｙ方向の長さは、電極１４ａ，１４ｂのｙ方向の長さと同じであるがこれに限定されない。負極層４１ａ，４１ｂと上部電極層４２ａ，４２ｂのｙ方向の長さを、電極１４ａ，１４ｂのｙ方向の長さよりも短くしてもよいし長くしてもよい。ただ、負極層４１ａ，４１ｂ及び上部電極層４２ａ，４２ｂと、電極１４ａ，１４ｂのｙ方向の長さを同じにすることで、電極１４ａ，１４ｂの間の正極層１３の領域において、抵抗を一様に制御できる。
【００７８】
また、図２４の例では、負極層４１ａ，４１ｂと上部電極層４２ａ，４２ｂは各々２つあるが、これに限定されない。たとえば、固体電解質層１５の上面の全面に１つの負極層を形成し、その負極層の上に上部電極層４２ａ，４２ｂを形成してもよい。また、負極層４１ａ，４１ｂの各々に接続する１つの上部電極層を、負極層４１ａ，４１ｂの上に形成してもよい。また、負極層や上部電極層を３つ以上形成してもよい。また、下層に接する部分が、ｘ方向に複数に分かれているような負極層や上部電極層を用いることもできる。
【００７９】
以下、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリ４０の製造方法の例を説明する。
図３０から図３４は、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である。
【００８０】
図３０に示されている構造までの製造工程は、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０の製造工程（図１５から図１８）と同じである。
図１８に示される構造の上にレジスト層が形成され、レジスト層がパターニングされ、図３０に示されるようなレジスト層５０が形成される。レジスト層５０には、固体電解質層１５の上面の２箇所を露出させる２つの開口部が、電極１４ａ，１４ｂの間に位置するように形成されている。
【００８１】
その後、図３０に示される構造の上に電極層５１が形成される（図３１）。そしてレジスト層５０を除去するとともに、レジスト層５０の上の電極層５１を除去するリフトオフ手法によって、固体電解質層１５の上面の２箇所に上部電極／負極層５１ａ，５１ｂが形成される（図３２）。なお、本製造方法の説明の例では、上部電極／負極層５１ａ，５１ｂは、導電性を有する材料（たとえば、リチウム）により形成されるものとし、図２４に示した負極層４１ａ，４１ｂと上部電極層４２ａ，４２ｂの両方の役割を果たすものとしている。つまり、上部電極／負極層５１ａ，５１ｂの下層部分が負極層４１ａ，４１ｂ、上層部分が上部電極層４２ａ，４２ｂとして機能する。なお、上部電極／負極層５１ａ，５１ｂの上に上部電極層４２ａ，４２ｂを別に形成してもよい。
【００８２】
その後、下部電極層１２、電極１４ａ，１４ｂ及び上部電極／負極層５１ａ，５１ｂと電気的に接続する配線を形成する工程が行われる。まず、図３２に示される構造の上に、たとえば、酸化シリコンまたは窒化シリコンなどによるカバー層５２が形成される（図３３）。その後、図示を省略するが、カバー層５２の上にハードマスク層が形成され、たとえば、フォトリソグラフィー工程及び反応性イオンエッチング工程によって、ハードマスク層がパターニングされる。そして、パターニングされたハードマスク層をマスクにしてカバー層５２がエッチングされ、下部電極層１２、電極１４ａ，１４ｂ及び上部電極／負極層５１ａ，５１ｂの各々の上面の一部が露出される。
【００８３】
その後、詳細は省略するが、通常の配線形成工程により、下部電極層１２、電極１４ａ，１４ｂ及び上部電極／負極層５１ａ，５１ｂに電気的に接続する配線５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅが形成される（図３４）。なお、図３４では、説明のために配線５３ａ，５３ｄ，５３ｅが同一図面上に示されているが、配線５３ａ，５３ｄは、固体電解質層１５が設けられていない箇所を通って、電極１４ａ，１４ｂに接続される。また、配線５３ｅは、正極層１３が設けられていない箇所を通って下部電極層１２に接続される。
【００８４】
以上の製造工程により、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリ４０を製造できる。
（第３の実施の形態）
図３５は、第３の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した断面図である。
【００８５】
また、図３６は、第３の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した平面図である。なお、図３５は、図３６のＤ−Ｄ線における断面図である。また、図３５、図３６において、図１、図２に示した第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０と同じ要素については同一符号が付されている。
【００８６】
第３の実施の形態の抵抗変化型メモリ６０は、正極層１３の上面に積層された積層部６４が、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０の積層部２０ｂと異なっている。
積層部６４は、固体電解質層６１、負極層６２、上部電極層６３が順次正極層１３の上面の電極１４ａ，１４ｂの間に積層された構造であるが、固体電解質層６１が自身の下層（正極層１３）に接する部分のｘ方向の長さＬ３は、距離Ｌ１よりも短い。負極層６２と上部電極層６３のｘ方向の長さは、距離Ｌ１より長い。なお、負極層６２と上部電極層６３のｘ方向の長さは、長さＬ３と同じであってもよい。
【００８７】
このような第３の実施の形態の抵抗変化型メモリ６０では、エネルギーバンドの変化が、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０のエネルギーバンドの変化（図１０、図１２参照）と同様となる。そのため、抵抗変化型メモリ６０は、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０と同様の効果が得られる。
【００８８】
なお、図３５の例では、固体電解質層６１は、断面視で、Ｉ字状になっているが、これに限定されず、正極層１３に接する部分のｘ方向の長さＬ３が、距離Ｌ１よりも短ければ、断面視で、Ｔ字状またはテーパー状などに加工されていてもよい。
【００８９】
また、図３６の例では、固体電解質層６１の正極層１３に接する部分のｙ方向の長さは、電極１４ａ，１４ｂのｙ方向の長さと同じであるがこれに限定されない。固体電解質層６１の正極層１３に接する部分のｙ方向の長さを、電極１４ａ，１４ｂのｙ方向の長さよりも短くしてもよいし長くしてもよい。ただ、固体電解質層６１の正極層１３に接する部分と、電極１４ａ，１４ｂのｙ方向の長さを同じにすることで、電極１４ａ，１４ｂの間の正極層１３の領域において、抵抗を一様に制御できる。
【００９０】
以下、第３の実施の形態の抵抗変化型メモリ６０の製造方法の例を説明する。
図３７から図４３は、第３の実施の形態の抵抗変化型メモリの各製造工程における要部断面模式図である。
【００９１】
図３７に示されている構造までの製造工程は、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０の製造工程（図１５、図１６）と同じである。
図１６に示される構造の上に絶縁体層７０ａが形成され（図３７）、たとえば、フォトリソグラフィー工程及び反応性イオンエッチング工程によって、絶縁体層７０ａがパターニングされ、図３８に示されるような絶縁体層７０が形成される。なお、前述の図３５では、絶縁体層７０は、図示が省略されている。
【００９２】
その後、図３８に示される構造の上にレジスト層が形成され、レジスト層がパターニングされ、図３９に示されるようなレジスト層７１が形成される。レジスト層７１には、絶縁体層７０の上面の一部を露出させる開口部が、電極１４ａ，１４ｂの間に位置するように形成されている。
【００９３】
そして、レジスト層７１をマスクに、上記開口部がエッチングされ、正極層１３の一部が露出される。その後、正極層１３の露出部分に接触するように、固体電解質層６１ａが形成される（図４０）。そしてレジスト層７１を除去するとともに、レジスト層７１の上の固体電解質層６１ａを除去するリフトオフ手法によって、正極層１３の上面において、電極１４ａ，１４ｂの間に、固体電解質層６１が形成される（図４１）。
【００９４】
その後、フォトリソグラフィー工程及び反応性イオンエッチング工程によって、図４１に示した構造のうち、絶縁体層７０及び固体電解質層６１ａの上に上部電極／負極層７２が形成される（図４２）。
【００９５】
なお、本製造方法の説明の例では、上部電極／負極層７２は、導電性を有する材料（たとえば、リチウム）により形成されるものとし、図３５に示した負極層６２と上部電極層６３の両方の役割を果たすものとしている。つまり、上部電極／負極層７２の下層部分が負極層６２、上層部分が上部電極層６３として機能する。なお、上部電極／負極層７２の上に上部電極層６３を別に形成してもよい。
【００９６】
その後、下部電極層１２、電極１４ａ，１４ｂ及び上部電極／負極層７２と電気的に接続する配線を形成する工程が行われる。まず、図４２に示される構造の上に、たとえば、酸化シリコンまたは窒化シリコンなどによるカバー層７３が形成される。その後、図示を省略するが、カバー層７３の上にハードマスク層が形成され、たとえば、フォトリソグラフィー工程及び反応性イオンエッチング工程によって、ハードマスク層がパターニングされる。そして、パターニングされたハードマスク層をマスクにしてカバー層７３、絶縁体層７０がエッチングされ、下部電極層１２、電極１４ａ，１４ｂ及び上部電極／負極層７２の各々の上面の一部が露出される。
【００９７】
その後、詳細は省略するが、通常の配線形成工程により、下部電極層１２、電極１４ａ，１４ｂ及び上部電極／負極層７２に電気的に接続する配線７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄが形成される（図４３）。なお、図４３では、説明のために配線７４ａ，７４ｃ，７４ｄが同一図面上に示されているが、配線７４ａ，７４ｃは、上部電極／負極層７２が設けられていない箇所を通って、電極１４ａ，１４ｂに接続される。また、配線７４ｄは、正極層１３が設けられていない箇所を通って下部電極層１２に接続される。
【００９８】
以上の製造工程により、第３の実施の形態の抵抗変化型メモリ６０を製造できる。
（第４の実施の形態）
図４４は、第４の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した断面図である。
【００９９】
また、図４５は、第４の実施の形態の抵抗変化型メモリの一例を模式的に示した平面図である。なお、図４４は、図４５のＥ−Ｅ線における断面図である。また、図４４、図４５において、図１、図２に示した第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０と同じ要素については同一符号が付されている。
【０１００】
第４の実施の形態の抵抗変化型メモリ８０は、正極層１３の上面に積層された積層部８４が、第１の実施の形態の抵抗変化型メモリ１０の積層部２０ｂと異なっている。
積層部８４は、固体電解質層８１、負極層８２、上部電極層８３が順次正極層１３の上面の電極１４ａ，１４ｂの間に積層された構造であるが、固体電解質層８１の下層（正極層１３）に接する部分は、ｘ方向に離間して２つ設けられている。そして、その接する部分のｘ方向の長さＬ３ａ，Ｌ３ｂの和は、距離Ｌ１よりも短い。負極層８２と上部電極層８３の上記方向の長さは、距離Ｌ１より長い。
【０１０１】
このような第４の実施の形態の抵抗変化型メモリ８０では、エネルギーバンドの変化が、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリ４０のエネルギーバンドの変化（図２６、図２８参照）と同様となる。そのため、抵抗変化型メモリ８０は、第２の実施の形態の抵抗変化型メモリ４０と同様の効果が得られる。
【０１０２】
なお、図４５の例では、固体電解質層８１の正極層１３に接する部分のｙ方向の長さは、電極１４ａ，１４ｂのｙ方向の長さと同じであるがこれに限定されない。固体電解質層８１の正極層１３に接する部分のｙ方向の長さを、電極１４ａ，１４ｂのｙ方向の長さよりも短くしてもよいし長くしてもよい。ただ、固体電解質層８１の正極層１３に接する部分と、電極１４ａ，１４ｂのｙ方向の長さを同じにすることで、電極１４ａ，１４ｂの間の正極層１３の領域において、抵抗を一様に制御できる。
【０１０３】
また、図４４、図４５の例では、固体電解質層８１の正極層１３に接する部分は２箇所であるがこれに限定されず、ｘ方向に互いに離間して３箇所以上設けられていてもよい。であってもよい。
【０１０４】
なお、図面を用いた説明を省略するが、第４の実施の形態の抵抗変化型メモリ８０につういても、通常のフォトリソグラフィー工程及び反応性イオンエッチング工程などを用いて製造可能である。
【０１０５】
以上、実施の形態に基づき、本発明の抵抗変化型メモリ及び抵抗変化型メモリの製造方法の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１０６】
１０  抵抗変化型メモリ
１１  基板
１２  下部電極層
１３  正極層
１４ａ，１４ｂ  電極
１５  固体電解質層
１６  負極層
１７  上部電極層
２０ａ，２０ｂ  積層部
２１  イオン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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