(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の金属電極にはさまれた抵抗変化膜を有する抵抗変化素子であって、
前記抵抗変化膜は、１atom％〜５atom％の濃度の窒素原子を含む金属酸化物の膜であることを特徴とする抵抗変化素子。
【請求項２】
トランジスタと、前記トランジスタに直列に接続される抵抗変化素子とがマトリクス状に配置される抵抗変化メモリであって、
前記抵抗変化素子は、
上部電極と、下部電極と、これらの電極間に挟まれる抵抗変化膜を備え、
前記抵抗変化膜は、１atom％〜５atom％の濃度の窒素原子を含む金属酸化物の膜である
ことを特徴とする抵抗変化メモリ。
【請求項３】
下部電極上に、１atom％〜５atom％の濃度の窒素原子を含む金属酸化物で抵抗変化膜を形成し、
前記抵抗変化膜上に、上部電極を形成する、
ことを特徴とする抵抗変化素子の作製方法。
【請求項４】
前記抵抗変化膜の形成は、前記下部電極上に前記金属酸化物の膜を形成し、前記金属酸化物の膜に前記１atom％〜５atom％の窒素をイオン注入することを特徴とする請求項３に記載の抵抗変化素子の作製方法。
【請求項５】
前記抵抗変化膜の形成は、反応雰囲気中に窒素ガスを含ませて、反応性スパッタ法により形成する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の抵抗変化素子の作製方法。
【請求項６】
前記抵抗変化膜の形成は、前記下部電極上に金属窒化膜を形成した後に酸化する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の抵抗変化素子の作製方法。
【請求項７】
半導体基板上に、トランジスタと、前記トランジスタに直列接続する抵抗変化素子を形成する工程を含む抵抗変化メモリの作製方法であって、
前記抵抗変化素子の形成は、前記トランジスタに電気的に接続される下部電極上に、１atom％〜５atom％の濃度の窒素原子を含む金属酸化物で抵抗変化膜を形成し、前記抵抗変化膜上に上部電極を形成する工程を含む、
ことを特徴とする抵抗変化メモリの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗値の変化を利用した抵抗変化素子と、これを用いた抵抗変化メモリに関し、特に、初期フォーミング電圧、及び／又は動作時のスイッチング（リセットおよびセット）に伴う消費電力を低減した抵抗変化素子および抵抗変化メモリとその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、不揮発メモリとして、電気的抵抗値の変化を利用した可変抵抗素子を含む不揮発メモリセルアレイが提案されている。抵抗値が可変の物質で記憶保持膜を形成し、異なる論理値を保持するメモリである。電気的抵抗値を変化させるひとつの方法として、結晶状態の変化、すなわち相変化を利用する方法があり、２つの電極の間に、相変化ナノ粒子を含む相変化物質層を配置した相変化メモリ素子が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この不揮発性メモリ素子では、相変化物質としてＴｉＯ2等の遷移金属酸化物を用い、電圧パルスと電流パルスの印加によって、相変化物質の状態を、非晶質（高抵抗）状態と結晶質（低抵抗）状態の間で変化させる。相変化物質層を流れる電流量を検出することによって、相変化メモリ素子に保存された情報の論理値を判断することができる。
【０００３】
また、相変化抵抗変化膜を、結晶粒径３０ｎｍ以下のアナターゼ型結晶構造の酸化チタン又は酸窒化チタンで構成する方法も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。この方法では、基板温度を１５０℃〜５００℃の条件で抵抗変化膜を成膜することによって、結晶粒径が３０ｎｍ以下のアナターゼ型結晶を形成し、電圧パルスの印加により結晶状態を変化させることによって、抵抗値を変えている。
【０００４】
結晶の相変化を利用した抵抗変化素子の他に、電圧パルスの印加によって、酸化物中に局所的に抵抗率が低下した領域、すなわち電気的な伝導経路（「フィラメントパス」と称する）が形成される現象を利用した抵抗変化素子も知られている（たとえば、非特許文献１および２参照）。この場合、材料によっては、最初にまず、フィラメントパスが形成可能な状態にするためのプロセス（「フォーミング」と称する）が必要なものもある。二酸化チタン（ＴｉＯ2）等がそうである。また、酸化ニッケル（ＮｉＯ）も成膜状態によってはフォーミングが必要な場合もある。フォーミングはいわば、抵抗変化機能を発現させるためのプロセスである。これに対して、特許文献１，２に開示される結晶状態（相）の変化を利用した抵抗変化素子は、フォーミングが不要である。
【０００５】
フォーミングにより、いったんフィラメントパスの形成が可能な状態になると、外部から電気的刺激を与えることによって、抵抗変化素子を容易に、金属的状態（又は縮退半導体的状態）から絶縁体的状態へリセットし、逆に、絶縁体的状態から金属的状態へセットすることが可能になる。抵抗変化材料が絶縁体状態（フィラメントパスの一部が破断して絶縁状態になる）のときは、抵抗変化素子は高抵抗状態であり、抵抗変化材料が金属的状態（フィラメントパスが形成）のときは、低抵抗状態である。フォーミング直後の状態としては、低抵抗状態の場合もあれば、高抵抗状態の場合もある。フォーミングがされた後は、電圧パルスを印加して、抵抗状態の書き込み、消去、読み出しを繰り返し行うことができる。
【特許文献１】特開２００６−１６５５５３号公報
【特許文献２】特開２００７−１８０２０２号公報
【非特許文献１】I. G. Baek, et al., Electron Devices Meeting, 2005. IEDM Technical Digest. IEEE International 5-7 Dec. 2005 p750-753
【非特許文献２】I. G. Baek, et al., Electron Devices Meeting, 2004. IEDM Technical Digest. IEEE International 13-15 Dec. 2004 p587-590
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二酸化チタン等の金属酸化物材料を白金（Ｐｔ）などの電極間に挟んで抵抗変化素子を形成した場合に生じるひとつの問題点は、低抵抗状態からリセットするときの電流量（消費電力）が大きいことにある。もうひとつの問題は、初期フォーミング電圧が７〜８Ｖと高いことである。
【０００７】
そこで、本発明は、スイッチングに伴う消費電力、及び／又は初期フォーミング電圧を低減した抵抗変化素子と、これを用いる抵抗変化メモリを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１の側面では、一対の金属電極にはさまれた抵抗変化膜を有する抵抗変化素子を提供する。この抵抗変化素子において、前記抵抗変化膜は、１atom％〜５atom％の濃度の窒素原子を含む金属酸化物の膜である。
【０００９】
たとえば、前記抵抗変化膜は、外部からの電気的刺激に応じて、電気的伝導経路が形成された低抵抗状態と、その経路の一部が破断した高抵抗状態のふたつの状態を交替（スイッチング）する機能を有する膜である。
【００１０】
ひとつの例では、前記抵抗変化膜は、電気的刺激により抵抗状態が変化する機能を発現するためにフォーミングが必要な膜である。たとえば、前記金属酸化物は、遷移金属酸化物、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、ＰＣＭＯ（Ｐｒ0.7Ｃａ0.3ＭｎＯ3）、クロム（Ｃｒ）を添加したペロブスカイト型酸化物を含む。
【００１１】
第２の側面では、トランジスタと、前記トランジスタに直列に接続される抵抗変化素子とがマトリクス状に配置される抵抗変化メモリを提供する。この抵抗変化メモリに用いられる抵抗変化素子は、上部電極と、下部電極と、これらの電極間に挟まれる抵抗変化膜を備え、前記抵抗変化膜は、１atom％〜atom５％の濃度の窒素原子を含む金属酸化物の膜である。
【００１２】
第３の側面では、抵抗変化素子の作製方法を提供する。この方法は、
下部電極上に、１atom％〜５atom％の濃度の窒素原子を含む金属酸化物で抵抗変化膜を形成し、
前記抵抗変化膜上に、上部電極を形成する、
工程を含む。
【００１３】
第４の側面では、抵抗変化メモリの作製方法を提供する。この方法は、
半導体基板上に、トランジスタと、前記トランジスタに直列接続する抵抗変化素子を形成する工程を含み、
前記抵抗変化素子の形成は、前記トランジスタに電気的に接続される下部電極上に、１atom％〜５atom％の窒素原子を含む金属酸化物で抵抗変化膜を形成し、前記抵抗変化膜上に上部電極を形成する工程を含む。
【００１４】
実施例では、前記金属酸化物は、外部からの電気的刺激によって電気的伝導経路が形成された状態とその一部が絶縁体に変わった状態の間を交替（スイッチング）することにより抵抗値が変化する。
【００１５】
別の実施例では、前記金属酸化物の種類によっては、記抵抗変化素子に初期電圧を印加して、前記伝導経路（あるいは容易にスイッチングして伝導経路を形成し得る状態）の形成機能を発現させる工程をさらに含む。
【発明の効果】
【００１６】
外部からの電気的な刺激に応じて抵抗値が変化する金属酸化物材料を金属電極で挟んだ抵抗変化素子において、スイッチングに伴う消費電力、および／又は初期フォーミング電圧を低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の良好な実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、抵抗変化素子の初期フォーミングと抵抗変化スイッチングの原理を説明する模式図である。図１（ａ）において、白金（Ｐｔ）の下部電極１１上に、抵抗変化膜１２を形成する。抵抗変化膜１２は、外部からの電気的な刺激に応じて抵抗値が変化する金属酸化物の膜であり、この例では、膜厚が数十ナノメートルの二酸化チタン（ＴｉＯ2）の膜である。ＴｉＯ2膜は、チタン（Ｔｉ）原子を堆積し、これを酸化することによって形成される。あるいは、反応性スパッタ法で、直接二酸化チタン膜１２を形成してもよい。二酸化チタン膜１２上に、白金（Ｐｔ）で上部電極１３を形成する。これによって、二酸化チタン膜１２を上下の白金電極１１、１３で挟む構造ができる。
【００１９】
二酸化チタン膜１２に初期フォーミング電圧を印加して、抵抗変化機能を発現させる。抵抗変化機能というのは、電気的刺激に応じて、抵抗値を可変にすることができる能力をいう。フォーミングを行う前は、母体の二酸化チタン膜１２は、酸素空孔や格子間酸素、格子間チタンなどの欠陥を含んでいても安定した絶縁体である。これに初期フォーミング電圧を印加することによって酸素空孔、格子間酸素（あるいは格子間チタン）が移動し、又は新たに発生して、局所的に欠陥濃度の密な領域（電気抵抗の低い領域）がフィラメント状に形成される。これが伝導経路（フィラメントパス）１５になると考えられる。このような電気的な伝導経路は複数形成され、その数が多いほど、低抵抗時の抵抗値は小さくなる。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、いったんフォーミングされると、二酸化チタン膜１２は、抵抗状態と高抵抗状態との間を容易に遷移（スイッチング）可能になる。図１（ｂ）の例では、高抵抗状態がリセット状態であり、低抵抗状態がセットされた状態である。抵抗変化スイッチングは、伝導経路１５の一部、特に、電極１３、１１に近い領域の伝導状態が、金属的な状態（低抵抗状態）１５Ｌと、絶縁体的な状態（高抵抗状態）の１５Ｈの間を行き来することによって起きる。その機構の詳細は明らかではないが、上述のように欠陥状態が変化することによって起きると考えられる。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態の抵抗変化素子の作製プロセスである。実施形態では、所定量の窒素（Ｎ）を含む抵抗変化膜２５を用いることによって、低抵抗状態から高抵抗状態への遷移バイアス電圧（リセット電圧）を低減する。より具体的には、抵抗変化膜中に１atom％〜５atom％濃度の窒素を導入する。以下、この明細書及び図面中で濃度を「％」で表わす場合は、特に断りのない限り、「atom％」をいうものとする。
【００２２】
まず、図２（ａ）に示すように、膜厚が１００ｎｍの二酸化珪素（ＳｉＯ2）膜２１上に２０ｎｍ厚のチタン（Ｔｉ）膜２２を形成し、その上に１００ｎｍ厚の白金（Ｐｔ）電極２３を形成する。その後、抵抗変化膜形成工程の一部として、反応性スパッタ法により、５０ｎｍ厚の二酸化チタン（ＴｉＯ2）膜２４を成膜する。反応性スパッタは、酸素（Ｏ）とアルゴン（Ａｒ）の混合ガス中で、圧力１．０Ｐａ、基板温度３００℃でチタン（Ｔｉ）をスパッタすることにより、酸化チタンを堆積する。抵抗変化膜の材料として、外部からの電気的刺激に応じてフィラメントパスの形成／解消が制御され得る材料であれば、ＴｉＯ2以外にも、任意の金属酸化物材料を用いることができる。たとえば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、ＰＣＭＯ（Ｐｒ0.7Ｃａ0.3ＭｎＯ3）、又はクロム（Ｃｒ）を添加したペロブスカイト型酸化物などである。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示すように、イオン注入法により、１〜５％濃度の窒素原子を二酸化チタン膜２４中に導入して、窒素添加抵抗変化膜２５を形成する。注入条件は、たとえば窒素濃度１％の場合、室温にて、１０keVで２.０Ｅ＋１４／ｃｍ2、２０keVのときは３.０Ｅ+１４／ｃｍ2、３０keVのときは１.０Ｅ+１５／ｃｍ2である。
【００２４】
次に、図２（ｃ）に示すように、１００ｎｍ厚の白金（Ｐｔ）電極２６を蒸着する。下部電極２３、抵抗変化膜２５、および上部電極２６で抵抗変化素子２０を構成する。密着層として機能するＴｉ膜２２を下部電極の一部としてもよい。
【００２５】
抵抗変化膜２５中の１〜５％の窒素は、後述するように、抵抗変化素子２０のリセット電圧を下げる効果があるので、スイッチングに伴う消費電力を低減することができる。リセット電圧を低くできると、リセット、セットの繰り返し可能回数を増やすことができるので、繰り返し耐性の向上効果にもつながる。窒素原子の添加はまた、抵抗変化膜２５がフォーミングを要する材料である場合に、初期フォーミング電圧を抑制する効果もある。
【００２６】
図３は、図２のサンプルにおいて、窒素添加量を０．５％、１．０％、２．０％、５．０％と変えた抵抗変化素子と、窒素原子を添加しない従来の抵抗変化素子のリセット時の電圧電流特性のグラフである。図４Ａ〜図４Ｅは、図３のグラフから、それぞれの添加量でのリセット時の電圧電流特性を個別に取り出して示すグラフである。図４Ａ〜４Ｅの各ループで、矢印で示すように、低抵抗状態（電流値が高い状態）から高抵抗状態（電流値が低い状態）に急峻に遷移する部分での電圧値が、リセット電圧である。各添加量でのループは、正常動作するサンプルの１０回平均値をとったものである。
【００２７】
低抵抗状態から高抵抗状態へ遷移するリセット電圧は、窒素添加量が１％を越えて増加するにしたがって、減少する。平均リセット電圧は、窒素を添加しないサンプルで１．７Ｖ（図４Ａ）、０．５％添加したものが１．８Ｖ（図４Ｂ）であるのに対し、窒素添加量を１．０％、２．０％、５．０％と増やすにしたがって、１．６Ｖ、１．６Ｖ、１．２Ｖ（それぞれ図４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ）と減少する。ただし、サンプルのうち、正常リセット動作したサンプルの数は、窒素添加量（濃度）２％のものが最も多く、５％のものが最も少なくなった。窒素添加濃度が５％を越えると、抵抗変化素子の正常動作を担保することが困難になるので、窒素添加量の好ましい範囲は、１％〜５％である。この範囲では、低いリセット電圧で（すなわち、迅速に）高抵抗状態に切り換わることができるので、スイッチング時の消費電力を低減することができる。
【００２８】
図５は、図２のサンプルにおいて、窒素添加量を０．５％、１．０％、２．０％、５．０％と変えた抵抗変化素子と、窒素原子を添加しない従来の抵抗変化素子の初期フォーミング電圧を比較するグラフである。図５において、徐々に電流値が増加（電気抵抗値が低下）した後に急峻に立ち上がる地点（矢印Ｆｏｒｍｉｎｇ）での電圧がフォーミング電圧である。図６Ａ〜図６Ｅは、図５に示すそれぞれの添加量での電圧電流特性を、個別に示すグラフであり、太線のループがフォーミング特性、破線で示す矢印がフォーミング電圧である。また、図６Ａ及び図６Ｂで、左上に細い実線で示す時計回りのループが、フォーミング直後のリセット時の電圧電流特性である。図６Ｃ〜図Ｅで、左上に細い実線で示す反時計回りのループが、セット時の電圧電流特性である。
【００２９】
窒素を添加しない従来の抵抗変化素子（添加量０％）では、フォーミング電圧は７．６Ｖであり、窒素添加量が０．５％では７．８Ｖ、１％では７．３Ｖとなる。すなわち、窒素添加量が０〜１％の範囲では、フォーミング電圧にさしたる変化はない。これに対して、窒素添加物が２％のときは６．９Ｖに低減し、５％になると２．９Ｖまで大幅に減少する。ただし、窒素添加量が５％を越えると、特性ばらつきが大きくなる。
【００３０】
このように、ＴｉＯ2のような金属酸化物に窒素原子を注入することによって、抵抗変化素子のリセット電圧を抑制できるだけでなく、初期フォーミングが必要な場合には、フォーミング電圧を抑制する効果も得られる。窒素添加量が５％を越えると、上述のように特性ばらつきが大きく、動作しない素子も多くなるので、添加する窒素量は１％〜５％、より望ましくは、２％〜５％である。
【００３１】
図７は、ＳＩＭＳ分析した窒素濃度の深さ依存性を示すグラフである。グラフの左端が抵抗変化膜２５（図２参照）の表面であり、そこから深さ５０ｎｍまでが抵抗変化膜（実施例では窒素添加ＴｉＯ2膜）である。実施形態では、ＴｉＯ2膜２４を形成した後に、窒素をイオン注入したが、これ以外にも、（１）反応性スパッタリングを行う際に、反応雰囲気中に窒素ガスを含ませておく方法や、（２）ＴｉＮ膜を堆積後に酸化する方法、などがある。
【００３２】
図８は、図２に示す抵抗変化素子を用いた抵抗変化メモリ３０の部分断面図である。抵抗変化素子を選択トランジスタに接続してマトリクス状に配置することによって、抵抗変化メモリセルアレイを構成することができる。
【００３３】
図８において、半導体基板５０は、素子分離膜５１によって、複数の素子領域に分離されている。半導体基板５０には、たとえばｐ型の不純物を導入して形成されたウェル５２が配置されている。ウェル５２の上に、ゲート絶縁膜５３を介して、ゲート電極５４が２本並んで配置されている。各ゲート電極５４の両側には、ウェル５２の表面領域にｎ型の不純物を高濃度に導入した高濃度不純物領域（ソース・ドレイン）５８ａ、５８ｂが配置され、ゲート電極５４とともにトランジスタＴｒを構成する。トランジスタＴｒの上層に配置される抵抗変化素子２０に接続される高濃度不純物領域５８ａは、トランジスタＴｒのドレインである。２つのトランジスタＴｒに共通に接続される高濃度不純物領域５８ｂはソースである。トランジスタＴｒのゲート電極５４は、ワード線となる。
【００３４】
トランジスタＴｒは、第１層間絶縁膜６１で覆われている。第１層間絶縁膜６１を垂直に貫通してタングステン（Ｗ）プラグ６２ａ、６２ｂが設けられ、それぞれ高濃度不純物領域５８ａ、５８ｂに接続される。第１層間絶縁膜６１上には、Ｗプラグ６２ａを上層に接続するパッド６３ａと、Ｗプラグ６２ｂに接続される接地線６３ｂが配置されている。パッド６３ａと接地線６３ｂは、第２層間絶縁膜６５に覆われている。第２層間絶縁膜６５を貫通して、トランジスタＴｒのドレイン５８ｂを、Ｗプラグ６２ａおよびパッド６３ａを介して上層の抵抗変化素子２０に接続するＷプラグ６６が設けられている。
【００３５】
抵抗変化素子２０は、下部電極（接地側電極）２３と、抵抗変化膜２５と上部電極２６を含む。実施形態では、下部電極２３と上部電極２５を白金（Ｐｔ）で形成しているが、白金（Ｐｔ）の他に、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、またはこれらの酸化物により形成してもよい。
【００３６】
抵抗変化膜２５は、実施形態では窒素添加ＴｉＯ2であるが、絶縁体あるいは半導体の性質を示す任意の酸化物に窒素を添加した抵抗変化材料で形成することができる。例えば、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕなどの遷移金属の酸化物に窒素を添加したもの、窒素添加Ａｌ2Ｏ3、窒素添加ＳｉＯ2、窒素添加ＰＣＭＯ（Ｐｒ0.7Ｃａ0.3ＭｎＯ3）、Ｃｒをドープしたペロブスカイト型酸化物（ＳｒＺｒＯ3等）に窒素を添加したもの、などである。
【００３７】
下部電極（接地側電極）２３と上部電極２６の双方を、白金（Ｐｔ）や、その他の貴金属で形成した場合、窒素を添加しない金属酸化物の抵抗変化膜を間に挟み込むと、そのフォーミング電圧は高くなる。これに対して、実施形態のように、金属酸化膜に１％〜５％の窒素を添加して抵抗変化膜２５を形成した場合は、下部電極２３と上部電極２６の双方を貴金属で形成しても、初期フォーミング電圧を低減することができる。また、抵抗変化素子２０のフォーミングの要否を問わず、スイッチング動作時の消費電力を抑制することができる。
【００３８】
図８の例では、Ｗプラグ６６は、抵抗変化素子２０の下部電極２３に接続される。図示はしないが、下部電極２３とＷプラグ６６の間に、Ｔｉ又はＴｉ／ＴｉＮ膜を挿入して、下部電極２３の一部としてもよい。
【００３９】
抵抗変化素子２０は、第３層間絶縁膜７２に覆われ、第３層間絶縁膜７２上には、ビット線７４がゲート電極５４と直交する方向に延びる。ビット線７４は、第３絶縁膜７２に形成されたタングステン（Ｗ）プラグ７３により、抵抗変化素子２０の上部電極２６に接続されている。
【００４０】
抵抗変化素子２０をセットするときは、トランジスタＴｒをＯＮ状態にして下部電極２３を接地電位とし、ビット線７４を介して抵抗変化素子２０に所定の電圧を印加する。そうすると、図６Ｃ〜図６Ｅの反時計回りの細い矢印で示すように、抵抗変化素子２０が低抵抗状態になる。この低抵抗状態は電源供給がなくなっても維持される。抵抗変化素子２０をリセットするときは、トランジスタＴｒをＯＮ状態にして下部電極２３を接地電位とし、ビット線７４を介して、抵抗変化素子２０に所定の電流を印加する。そうすると、図６Ａ〜図６ＢＥの時計回りの矢印で示すように、高抵抗状態にリセットされる。抵抗変化素子２０の状態を検出するときは、トランジスタＴｒをＯＮにして、ビット線７４と接地線６３ｂとの間の抵抗値を調べる。
【００４１】
このような不揮発性メモリでは、比較的高いフォーミング電圧を必要とする金属酸化物を抵抗変化膜の材料に用いた場合でも、適量範囲の窒素を添加することによって、フォーミング電圧を低減することができる。又、フォーミングの要否にかかわらず、スイッチングに伴う消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】抵抗変化素子におけるフォーミングと抵抗状態スイッチングを説明する模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る抵抗変化素子の作製工程図である。
【図３】さまざまな窒素添加量に対するリセット時の電圧電流特性のグラフである。
【図４Ａ】窒素添加量が０％のときのリセット時の電圧電流特性のグラフである。
【図４Ｂ】窒素添加量が０．５％のときのリセット時の電圧電流特性のグラフである。
【図４Ｃ】窒素添加量が１．０％のときのリセット時の電圧電流特性のグラフである。
【図４Ｄ】窒素添加量が２．０％のときのリセット時の電圧電流特性のグラフである。
【図４Ｅ】窒素添加量が５．０％のときのリセット時の電圧電流特性のグラフである。
【図５】さまざまな窒素添加量に対するフォーミング電圧を示すグラフである。
【図６Ａ】窒素添加量が０％のときのフォーミング電圧のグラフである。
【図６Ｂ】窒素添加量が０．５％のときのフォーミング電圧のグラフである。
【図６Ｃ】窒素添加量が１．０％のときのフォーミング電圧のグラフである。
【図６Ｄ】窒素添加量が２．０％のときのフォーミング電圧のグラフである。
【図６Ｅ】窒素添加量が５．０％のときのフォーミング電圧のグラフである。
【図７】ＳＩＭＳ分析による窒素濃度の深さ依存性を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に係る抵抗変化メモリの概略断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１、２３  下部電極
１２、２４  抵抗変化膜
１３、２６  上部電極
１５  伝導経路（フィラメントパス）
２０  抵抗変化素子
２５  窒素添加金属酸化膜（抵抗変化膜）
３０  抵抗変化メモリ
Ｔｒ  トランジスタ
５４  ゲート電極（ワード線）
５８ａ  トレイン
５８ｂ  ソース
７４  ビット線
【図２】
0005332149.tif 000002
【図３】
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【図４Ａ】
0005332149.tif 000004
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５】
0005332149.tif 000009
【図６Ａ】
0005332149.tif 000010
【図６Ｂ】
0005332149.tif 000011
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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