专利名称：电流控制元件和使用其的非易失性存储元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及相对于施加电压具有双向的整流特性的电流控制元件、具有该电流控制元件的非易失性存储元件。
背景技术：
近年来，伴随着数字技术的不断发展，便携式信息设备、信息家电等电子设备进一步向高功能化发展。伴随着电子设备的高功能化，所使用的非易失性存储装置的大规模化、高度集成化、高速化也得以迅速发展，并且其用途也迅速扩大。其中，已提出将电阻变化元件配置为阵列状的形态的非易失性存储装置，并希望其不断大规模化、高度集成化、高速化。电阻变化元件包括只能写入一次的和能够反复写入的。能够反复写入的电阻变化元件有两种。一种是通过施加相同极性的两种电脉冲来产生从高电阻状态至低电阻状态的变化(以下称为低电阻化)和从低电阻状态至高电阻状态的变化(以下称为高电阻化)的电阻变化元件，这种一般被称为单极(unipolar)型(或monopolar型)的电阻变化元件。另一种是通过施加不同极性的两种电脉冲来产生低电阻化和高电阻化的电阻变化元件，这种一般被称为双极型的电阻变化元件。在将电阻元件配置为阵列状的存储装置中，一般在电阻变化元件上串联连接晶体管、整流元件等电流控制元件，通过防止迂回电流所致的写入干扰和相邻的存储单元间的串扰等，来实现可靠的存储动作。一般来说，单极型的电阻变化元件为了进行高电阻化和低电阻化，能够利用同极性且不同大小的两种电压。当作为电流控制元件使用二极管时，能够利用单向型的二极管(在一个方向的电压极性中，具有非线性的电压电流特性(开关特性)的二极管，本质上仅在一个方向使电流流过的二极管)。因此，能够使包括电阻变化元件和电流控制元件的存储单元的结构简化。但是，单极型的电阻变化元件在复位(高电阻化)时存在电脉冲的脉冲宽度大、动作速度变慢的问题。另一方面，双极型的电阻变化元件能够在高电阻化和低电阻化的两种状态下利用脉冲宽度短的电脉冲，与单极型的电阻变化元件相比具有能够高速动作的优点。但是，为了进行高电阻化和低电阻化，需要利用极性不同的两种电压。当作为电流控制元件利用二极管时，需要双向型的二极管(在两个方向的电压极性中，具有非线性的电压电流特性(开关特性)的二极管，能够在两个方向使电流流过的二极管)。专利文献I公开了一种交叉点(crosspoint)型的存储装置，该存储装置具有作为电流控制元件将双向型的二极管(以下也称为“双向二极管”)与电阻变化元件串联连接的存储单元。作为双向型(双极型)的二极管，例如已知有MIM 二极管(Metal-1nsulator-Metal:金属-绝缘体-金属)、MSM 二极管(Metal-Semiconductor-Metal:金属_半导体-金属)、如专利文献I所示的变阻器(varistor)。
图14是一般的双向二极管的电压电流特性图。下面参照图14说明双向二极管的特性和所希望的性能。MIM 二极管、MSM 二极管、变阻器等双向二极管表现为非线性的电压电流特性，通过使插入电极材料或电极间的材料最优化，能够在本质上使电压电流特性对称化。即，能够实现针对正的施加电压的电流的变化和针对负的施加电压的电流的变化关于原点O本质上构成点对称的双向二极管。在双向二极管中，在施加电压为第一临界电压(图14中的范围A的下限电压)以下且第二临界电压(图14中的范围B的上限电压)以上的范围(也就是图14中的范围C)，电阻非常高，超过第一临界电压，或者，低于第二临界电压时，电阻急剧下降。即，这些二端子元件在施加电压为第二临界电压以上且第一临界电压以下时几乎不使电流流过，在施加电压超过第一临界电压或低于第二临界电压时使大电流流过，具有非线性的电阻特性(整流特性)。因此，通过将双向型的二极管串联连接至电阻变化元件构成存储单元，能够实现进行双极动作的高速的交叉点型的非易失性存储装置。然而，在电阻变化型的存储装置中，通过在电阻变化元件上施加电脉冲来使电阻变化元件高电阻化或低电阻化，并通过使各个电阻状态与各数据(例如O和I)对应，将数据写入到电阻变化元件。此时，通常需要使电阻变化元件流过较大的电流。以下，将使电阻变化元件高电阻化或低电阻化所需的电流称为电阻变化电流。例如，在专利文献I中公开的存储装置中，当向电阻变化元件写入数据时，使作为双向二极管的变阻器以30000A/cm2(在0.8μπιΧ0.8μπι的电极面积下约为200 μ Α)以上的电流密度流过电流。在电阻变化型的存储装置中使用的双向二极管要求具有使大于电阻变化电流的电流流过的能力(允许电流)。当双向二极管的允许电流不满足电阻变化电流时，元件的低电阻状态不发生变化，构成动作不良的原因。即，当向电阻变化元件写入或读出数据时，需要所选择的存储单元使用图14的范围A或B (双向二极管的ON状态)，同时未被选择的存储单元则利用范围C (双向二极管的OFF状态)来抑制泄漏电流(OFF电流)。如果不能充分抑制泄漏电流，则对所选择的存储单元的数据写入或读出会不能正常地进行。专利文献2公开了双向肖特基二极管(Schottky diode),其半导体层由非晶娃、多晶硅、InOx, ZnO等材料形成，并且与半导体层形成肖特基接触的电极由Pt、Au、Ag、TiN、Ta、Ru、TaN等贵金属或金属化合物以及类似的材料形成。先行技术文献专利文献专利文献1:日本特开2006-203098号公报专利文献2:日本特开2007-158325号公报
发明内容
发明要解决的课题但是，在现有的双向肖特基二极管中，在实际制造时，电压电流特性存在各个二极管之间变得参差不齐、发生低电流不良元件的问题。在正常的元件中，当施加2V电压时，流过约100 μ A左右的电流，但是在不良元件中，当施加2V电压时，仅流过InA左右的电流。若像这样元件间的参差不齐较大，产生电流驱动能力低的元件，则在作为模块装入电阻变化型存储装置时，在与电流驱动能力低的二极管元件连接的电阻变化元件中，电阻状态不发生变化，发生元件的动作不良。本发明是应对所述课题而开发的，其目的在于，在能够用于电阻变化型的非易失性存储装置的双向型的电流控制元件(对于施加电压具有良好的双向性的整流特性的元件)和使用其的非易失性存储元件或非易失性存储装置中，抑制电压电流特性在各个电流控制元件之间变得参差不齐的问题。用于解决课题的方法本发明人为了解决上述课题尤其是在允许电流大的双向二极管中，电压电流特性在各个二极管之间变得参差不齐的问题，进行了专心研究。结果发现，由于在制造工序中二极管的电极受到腐蚀，双向二极管的电压电流特性变得参差不齐，产生电流驱动能力低的元件。因此，通过例如在形成在导通孔(via hole)内部的接触栓(contact plug:接触式插塞)的下表面和二极管的上部电极之间，设置导电性的腐蚀抑制层，能够抑制特性的参差不齐。即，为了解决上述的课题，本发明的电流控制元件的制造方法包括:形成下部配线的步骤；以与下部配线电连接的方式形成第一电极层的步骤；在第一电极层之上，以与第一电极层物理接触的方式形成电流控制层的步骤；在电流控制层之上，以与电流控制层物理接触的方式形成第二电极层的步骤；在第二电极层之上，由与第二电极层不同的材料形成腐蚀抑制层的步骤；以覆盖腐蚀抑制层、第二电极层、电流控制层和第一电极层的方式形成层间绝缘层的步骤；在层间绝缘层中，以下部开口全部在腐蚀抑制层上开口的方式形成导通孔的步骤；和用含有水的洗净液将导通孔的内部洗净的步骤。在所述的结构中，二极管的第二电极层(上部电极层)被腐蚀抑制层保护，从而第二电极层不会露出在导通孔的底部。当形成与二极管的第二电极连接的接触栓时，即使将导通孔内部洗净，第二电极层也由于被腐蚀抑制层保护而不被腐蚀，并能够避免电压电流特性在各个电流控制元件之间变得参差不齐的问题。另外，本发明的电流控制元件的另一个制造方法包括:形成下部配线的步骤；以与下部配线电连接的方式形成第一电极层的步骤；在第一电极层之上，以与第一电极层物理接触的方式形成电流控制层的步骤；在电流控制层之上，以与电流控制层物理接触的方式形成第二电极层的步骤；在第二电极层之上，由与第二电极层不同的材料形成腐蚀抑制层的步骤；以覆盖腐蚀抑制层、第二电极层、电流控制层和第一电极层的方式形成层间绝缘层的步骤；在层间绝缘层中，以在下部开口腐蚀抑制层露出、第二电极层不露出的方式形成槽的步骤；和用含有水的洗净液将槽的内部洗净的步骤。在所述的结构中，二极管的第二电极层(上部电极层)被腐蚀抑制层保护，从而第二电极层不会露出在槽的底部。当形成与二极管的第二电极连接的上部配线时，即使将槽内部洗净，第二电极层也由于被腐蚀抑制层保护而不被腐蚀，并且能够避免电压电流特性在各个电流控制元件之间变得参差不齐的问题。在上述电流控制元件的制造方法中，形成导通孔的步骤也可以是，以从层间绝缘层的厚度方向观察，腐蚀抑制层在导通孔的下部开口的整个外周向外侧伸出的方式形成导通孔的步骤。在上述电流控制元件的制造方法中，形成腐蚀抑制层的步骤也可以是，由具有比构成第二电极层的材料的标准电极电位高的标准电极电位的材料形成腐蚀抑制层的步骤。在上述电流控制元件的制造方法中，形成腐蚀抑制层的步骤也可以是，由具有O以上的标准电极电位的材料形成腐蚀抑制层的步骤。在上述电流控制元件的制造方法中，形成腐蚀抑制层的步骤也可以是，由贵金属形成腐蚀抑制层的步骤。在上述电流控制元件的制造方法中，形成腐蚀抑制层的步骤也可以是，由具有导电性的金属氧化物形成腐蚀抑制层的步骤。在上述电流控制元件的制造方法中，形成第一电极层的步骤也可以是，由选自氮化钽、氮化钛、钨和金属氧化物中的至少一种材料形成第一电极层的步骤；形成电流控制层的步骤是，由氮化硅形成电流控制层的步骤；形成第二电极层的步骤也可以是，由选自氮化钽、氮化钛、钨和金属氧化物中的至少一种材料形成第一电极层的步骤。另外，本发明的非易失性存储元件的制造方法包括:通过上述电流控制元件的制造方法形成电流控制元件的步骤；和形成双极型的电阻变化元件的步骤，该双极型的电阻变化元件与电流控制元件串联连接，通过被施加极性不同的两种电脉冲，在高电阻状态和低电阻状态之间可逆地变化。本发明的电流控制元件为以覆盖形成在层间绝缘层的导通孔的下部开口的方式形成的电流控制元件，该电流控制元件包括:腐蚀抑制层，其在导通孔的下部开口的下部，以覆盖下部开口的全部的方式形成；第二电极层，其形成在腐蚀抑制层之下并由与腐蚀抑制层不同的材料构成；电流控制层，其形成在第二电极层之下并与第二电极层物理接触；和第一电极层，其形成在电流控制层之下并与电流控制层物理接触，由第一电极层、电流控制层和第二电极层构成MSM 二极管和MIM 二极管中的任一个，第一电极层与下部配线电连接。在所述的结构中，二极管的第二电极层(上部电极层)被腐蚀抑制层保护，从而第二电极层不会露出在导通孔的底部。当形成与二极管的第二电极连接的接触栓时，即使将导通孔内部洗净，第二电极层也由于被腐蚀抑制层保护而不被腐蚀，并能够避免电压电流特性在各个电流控制元件之间变得参差不齐的问题。其中，“下部开口 ”是指形成在导通孔的上下两端的两个开口中下侧的开口，“下部开口的下部”是指上述下侧的开口的下方。另外，本发明的另一个电流控制元件包括:下部配线；与下部配线电连接的第一电极层；电流控制层，其形成在第一电极层上并与第一电极层物理接触；第二电极层，其形成在电流控制层上并与电流控制层物理接触；腐蚀抑制层，其形成在第二电极层上并由与第二电极层不同的材料构成；和上部配线，其构成为填充形成在层间绝缘层中的槽，使得在该槽的下部开口腐蚀抑制层露出，由第一电极层、电流控制层和第二电极层构成MSM 二极管和MIM 二极管中的任一个，第二电极层经由腐蚀抑制层与上部配线电连接，第二电极层不与上部配线物理接触。在所述的结构中，二极管的第二电极层(上部电极层)被腐蚀抑制层保护，从而第二电极层不会露出在槽的底部。当形成与二极管的第二电极连接的上部配线时，即使将槽内部洗净，第二电极层也由于被腐蚀抑制层保护而不被腐蚀，并且能够避免电压电流特性在各个电流控制元件之间变得参差不齐的问题。在上述电流控制元件中，腐蚀抑制层也可以形成为，从层间绝缘层的厚度方向观察，在导通孔的下部开口的整个外周向外侧伸出。在上述电流控制元件中，也可以构成腐蚀抑制层的材料的标准电极电位，比构成第二电极层的材料的标准电极电位高。在上述电流控制元件中，也可以构成腐蚀抑制层的材料的标准电极电位为O以上。在上述电流控制元件中，构成腐蚀抑制层的材料也可以为贵金属。在上述电流控制元件中，构成腐蚀抑制层的材料也可以为具有导电性的金属氧化物。在上述电流控制元件中，也可以第一电极层和第二电极层由选自氮化钽、氮化钛、钨和金属氧化物中的至少一种材料构成。在上述电流控制元件中，电流控制层也可以由氮化硅构成。上述电流控制元件也可以构成为通过与下部配线电连接来带电。在本发明的非易失性存储元件具有上述电流控制元件和双极型的电阻变化元件，该双极型的电阻变化元件与电流控制元件串联连接，通过被施加极性不同的两种电脉冲，在高电阻状态和低电阻状态之间可逆地变化。本发明的非易失性存储装置包括:存储器阵列，上述非易失性存储元件配置为矩阵状；选择电路，其从存储阵列中选择至少一个非易失性存储元件；写入电路，其通过在由选择电路选择的非易失性存储元件上施加极性不同的两种电脉冲来使非易失性存储元件所含的电阻变化元件的电阻状态在高电阻状态和低电阻状态之间可逆变化。本发明的上述目的、其它目的、特征和优点能够通过参照附图在以下的优选实施方式的详细说明中变得明白。发明的效果本发明具有如上所述的结构，能够用于电阻变化型的非易失性存储装置的双向型的电流控制元件(对于施加电压具有良好的双向性的整流特性的元件)和使用其的非易失性存储元件或非易失性存储装置，能够抑制电压电流特性在各个电流控制元件之间变得参差不齐的问题。
图1A是表示第一实施方式的电流控制元件的概略结构的一个例子的截面图。图1B是从层间绝缘层的厚度方向观察第一实施方式的电流控制元件的概略结构的平面图。图2是表示使用氮化钽电极的MSM 二极管元件的概略结构的一个例子的示意图。图3是表示图2的MSM 二极管元件的电压电流特性的图。图4A是表示在第一实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，形成第一电极层的步骤的图。图4B是表示在第一实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，在第一电极层上以与第一电极层物理接触的方式形成电流控制层的步骤的图。图4C是表示在第一实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，在电流控制层上以与电流控制层物理接触的方式形成第二电极层的步骤的图。图5A是表示在第一实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，在第二电极层上由与第二电极层不同的材料形成腐蚀抑制层的步骤的图。图5B是表示在第一实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，对第一电极层、电流控制层、第二电极层以及腐蚀抑制层进行图案形成的步骤的图。图5C是表示在第一实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，以覆盖腐蚀抑制层的方式形成层间绝缘层的步骤的图。图6A是表示在第一实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，在层间绝缘层，以其全部的下部开口被腐蚀抑制层覆盖的方式形成导通孔的步骤的图。图6B是表示在第一实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，利用含有水的洗净液将导通孔的内部洗净的步骤的图。图6C是表示在第一实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，在导通孔的内部形成接触栓的步骤的图。图7A是表示实验例I中测定的配线图案I中的电压电流特性的图。图7B是表示实验例I中测定的配线图案2中的电压电流特性的图。图8A是表示观察实验例I中的配线图案2的电流控制元件的截面的结果的扫描型电子显微镜照片。图8B是对图8A进行描摹的图。图9A是表示实验例2中的电流控制元件的观察结果的、截面的扫描型电子显微镜照片。图9B是图9A的点I和点2中的扫描型俄歇电子能谱分析装置所测定的能谱。图1OA是表示实验例3中测定的设置有腐蚀抑制层的电流控制元件的电压电流特性的图。图1OB是表示实验例3中测定的未设置腐蚀抑制层的电流控制元件的电压电流特性的图。图1IA是表示观察实验例3中的电流控制元件的截面的结果的扫描型电子显微镜照片。图1lB是对图1lA进行描摹的图。图12是表示实验例4中测定的电压电流特性的图。图13A是表示第一实施方式的变形例的非易失性存储元件的概略结构的一个例子的截面图。图13B是图13A的等效电路图。图14是一般的双向二极管的电压电流特性图。图15A是表示第二实施方式的电流控制元件的概略结构的一个例子的图，并且为沿图15C的A-A’线截断的截面图。图15B是表示第二实施方式的电流控制元件的概略结构的一个例子的图，并且为沿图15C的B-B’线截断的截面图。
图15C是表示第二实施方式的电流控制元件的概略结构的一个例子的图，并且为从层间绝缘层的厚度方向观察的平面图。图16A是表示在第二实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，形成第一电极层的步骤的图。图16B是表示在第二实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，在第一电极层上以与第一电极层物理接触的方式形成电流控制层的步骤的图。图16C是表示在第二实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，在电流控制层上以与电流控制层物理接触的方式形成第二电极层的步骤的图。图17A是表示在第二实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，在第二电极层上由与第二电极层不同的材料形成腐蚀抑制层的步骤的图。图17B是表示在第二实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，对第一电极层、电流控制层、第二电极层和腐蚀抑制层进行图案形成的步骤的图。图17C是表示在第二实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，以覆盖腐蚀抑制层的方式形成层间绝缘层的步骤的图。图18A是表示在第二实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，在层间绝缘层中以在其下部开口使腐蚀抑制层露出的方式形成槽的步骤的图。图18B是表示在第二实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，以含有水的洗净液将槽的内部洗净的步骤的图。图18C是表示在第二实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子中，在槽的内部形成上部配线的步骤的图。图19A是表示第二实施方式的变形例的非易失性存储元件的概略结构的一个例子的截面图。图19B是图19A的等效电路图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。(第一实施方式)[结构]图1是表示本发明的实施方式的电流控制元件的概略结构的一个例子的图，图1A为截面图，图1B为从层间绝缘层的厚度方向观察的平面图。如图1A所示，电流控制元件100是以覆盖形成于层间绝缘层102的导通孔104的下部开口的方式形成的电流控制元件，其包括:以覆盖导通孔104的整个下部开口 105的方式形成的腐蚀抑制层106 ;形成在腐蚀抑制层106之下并且由与腐蚀抑制层106不同的材料构成的第二电极层108 (此处为上部电极108);形成在第二电极层108之下并且与第二电极层108物理接触的电流控制层110 ;和形成在电流控制层110之下并且与电流控制层110物理接触的第一电极层112 (此处为下部电极112)，其中由第一电极层112、电流控制层110和第二电极层108构成MSM 二极管和MM 二极管中的任一个。如图1B所示，腐蚀抑制层106优选形成为，从层间绝缘层102的厚度方向观察，在导通孔104的下部开口 105的整个外周向外侧伸出。
优选与构成第二电极层108的材料的标准电极电位(以标准氢电极为基准(OV)的电位)相比，构成腐蚀抑制层106的材料的标准电极电位较高。即，构成腐蚀抑制层106的材料优选由与构成第二电极层108的材料相比更难以氧化的材料构成。或者，构成腐蚀抑制层106的材料优选由与构成第二电极层108的材料相比耐腐蚀性更高的材料构成。另外，构成腐蚀抑制层106的材料的标准电极电位优选为0以上。腐蚀抑制层106优选由导电性材料构成，更优选由铱(标准电极电位:1.16V)构成。构成腐蚀抑制层106的材料可以是贵金属，也可以是具有导电性并且与构成第二电极层108的材料的标准电极电位相比具有更高的标准电极电位的金属氧化物(例如，IrO2, MoO2, RuO2等金属氧化物)。基板能够使用硅单晶基板或半导体基板，但理所当然并不限于此。电流控制元件100能够以较低的基板温度形成，所以能够在树脂材料等上形成电流控制元件100。在导通孔104的内部也可以形成有接触栓114。腐蚀抑制层106和导通孔104的内部的接触栓114在下部开ロ 105物理接触。第ニ电极层108例如能够经由腐蚀抑制层106和接触栓114连接至上部配线(无图示)。第一电极层112和第二电极层108分别由与构成电流控制层110的材料相比功函数(work function)更大的材料构成,构成腐蚀抑制层的材料优选为贵金属。例如，当电流控制层110由氮化硅构成时，第一电极层112和第二电极层108可以分别由选自氮化钽、氮化钛和钨中的至少ー种材料构成。另外，第一电极层112和第二电极层108也可以分别由与构成电流控制层110的材料相比功函数更大的金属氧化物构成。作为ー个例子，电流控制层110由氮化硅(SiNx，X的值满足0〈x彡0.85)构成，第一电极层112由氮化钽(TaN，Ta和N的摩尔比优选为Ta:N=l:l)构成，第二电极层108由氮化钽(TaN，Ta和N的摩尔比优选为Ta:N=l: 1，标`准电极电位优选为0.48V)构成。在上述结构中，在第一电极层112和电流控制层110之间形成肖特基接触，在第二电极层108和电流控制层110之间形成肖特基接触，由此电流控制元件100作为MSM ニ极管发挥作用。MSM ニ极管是在双向的电压极性上，具有当电压的绝对值小时电阻变大而当电压的绝对值超过规定值变大时电阻急剧减小的非线性的电压电流特性“开关(0N/0FF)特性”的ニ极管，其能够使电流双向流过。SiNx中的X的值为相对于I摩尔的Si原子的氮原子的摩尔数，表示氮化的程度(组成比)。SiNx的导电特性根据X的值而发生大的变化。具体而言，在所谓的化学计量学组成(x=l.33，即Si3N4)上是绝缘体，但是当使氮的比率小于上述比例时(S卩，使X的值减小)，SiNx也随之作为半导体发挥作用。MSM ニ极管为在金属电极间插入半导体的结构，能够通过金属和半导体层的肖特基结形成，并且能够实现比MM ニ极管更高的电流供给能力。MSM ニ极管或MIM ニ极管由于不像变阻器那样使用晶界等特性，于是难以被制造エ序中的热过程所左右，并能够期待得到參差不齐小的电流控制元件。当这样在MSM ニ极管的电流控制层110利用SiNx时，与电流控制层110接触的第一电极层112和第二电极层108优选为由可以与SiNx得到良好的肖特基界面的氮化钽构成。氮化钽由于比Cu配线匹配性更佳，所以本发明人对由氮化钽构成的电极进行了专心研究。图2是表示使用氮化钽电极的MSM ニ极管元件101的概略结构的一个例子的示意图。图3是表示图2的MSM ニ极管元件的电压电流特性的图。在图2中，对MSM ニ极管元件101和图1的电流控制元件100中共同的部件，标注相同的符号和名称，省略说明。构成MSM ニ极管元件101的电流控制层110的SiNx中的X为0.3，电流控制层110的厚度为10nm，第一电极层112与电流控制层110接触的部分的大小和第一电极层112与第二电极层108接触的部分的大小全都为0.5iimX0.5iim。如图3所示，在1.75V的电压中能够确保300 ii A以上的电流值。这时的电流密度为120000A/cm2。从以上的结果可知，通过组合由氮化钽构成的电极和由SiNx构成的电流控制层，能够得到允许电流(电流驱动能力)大的双向型的MSM ニ极管元件。[制造方法]图4、图5、图6是表示本发明的第一实施方式的电流控制元件的制造方法的ー个例子的图。下面，參照图4、图5、图6来说明本实施方式的电流控制元件的制造方法。首先，如图4A所示，例如在由单晶硅构成的基板(无图示)上形成下部配线118，以覆盖下部配线118的方式例如通过热氧化法形成由SiO2构成的厚度为200nm的层间绝缘层115，以贯通层间绝缘层而到达下部配线118的方式形成接触栓116，并以覆盖接触栓116的上端面的方式，通过在氩和氮的混合气体气氛下对Ta靶进行溅射，形成例如由TaN构成的厚度为IOOnm的第一电极层112 (形成第一电极层的步骤)。接着，如图4B所示，在第一电极层112上，以与第一电极层112物理接触的方式，通过在IS和氮的混合气体气氛下对多晶娃祀进行派射，形成例如由SiNx构成的厚度为IOnm的电流控制层110 (在第一电极层上以与第一电极层物理接触的方式形成电流控制层的步骤)。SiNx中的X的值能够通过改变溅射条件(氩和氮的气体流量比等)来改变。接着，如图4C所示，在电流控制层110上，以与电流控制层110物理接触的方式，通过在IS和氮的混合气体气氛下对Ta祀进行派射,形成例如由TaN构成的厚度为50nm的第二电极层108 (在电流控制层上以与电流控制层物理接触的方式形成第二电极层的步骤)。接着，如图5A所示，在第二电极层108上，例如通过溅射法形成与第二电极层108不同的材料(例如铱)的腐蚀抑制层106 (在第二电极层上，由与第二电极层不同的材料形成腐蚀抑制层的步骤)。其中，第一电极层112、电流控制层110、第二电极层108、腐蚀抑制层106的形成方法并不受到特别的限定，也可以不用溅射法。接着，如图5B所示，对第一电极层112、电流控制层110、第二电极层108和腐蚀抑制层106进行图案形成(对第一电极层、电流控制层、第二电极层和腐蚀抑制层进行图案形成的步骤)。接着，如图5C所示，以覆盖腐蚀抑制层106、第二电极层108、电流控制层110和第一电极层112的方式，形成层间绝缘层102，使其例如由SiO2构成并使腐蚀抑制层106上的最終完成的膜厚为200nm (以覆盖腐蚀抑制层的方式形成层间绝缘层的步骤)。接着，如图6A所示，在层间绝缘层102上以使其全部的下部开ロ被腐蚀抑制层106覆盖的方式形成导通孔104(在层间绝缘层上，以使其全部的下部开ロ在腐蚀抑制层上开ロ的方式形成导通孔的步骤)。接着，如图6B所示，利用含有水的溶剂(洗浄液)将导通孔104的内部洗浄(利用含有水的溶剂洗净导通孔的内部的步骤)。接着，如图6C所示，在导通孔104的内部形成接触栓114(在导通孔的内部形成接触栓的步骤)。具体而言，例如通过CVD法依次形成作为紧贴层的IOnm的T1、作为是配线的主材料的W的阻挡层的IOnm的TiN，之后，通过CVD法用钨来填埋导通孔104的内部。其中，代替钨，例如也可以使用铜。此时先形成对于铜的阻挡层(例如Ta或TaN)。其中，在图5B的步骤(对第一电极层112、电流控制层110、第二电极层108和腐蚀抑制层106进行图案形成的步骤)中，同时(利用相同的掩模)进行图案形成不是必须的。例如也可以在分别形成第一电极层112、电流控制层110、第二电极层108或腐蚀抑制层106时对各层分别进行图案形成。此时，第一电极层112、电流控制层110、第二电极层108和腐蚀抑制层106不被统一形成图案，从而不需要图5B的步骤。另外，在图6C中，在导通孔104的内部形成的部件，并不一定为埋入导通孔内使表面被平坦化的接触栓114，也可以形成通常的导通孔部(via)(配线的一部分在导通孔内与下层的配线连接的部分)。[实验例I]在实验例I中，关于与下部电极连接的配线(浮置(floating)配线，未接地的下部配线)的面积不同的两种结构(配线图案1、配线图案2)，制作多个电流控制元件，确认电压电流特性。首先，在Si基板上使铝沉积，并通过图案形成来形成下部配线118。在配线图案I中，使下部配线118的面积为约69iim2。在配线图案2中，使下部配线118的面积为约6700 u m2。在形成有该下部配线118的基板上，形成由SiOjQ成的层间绝缘层115 (下部配线上的最終膜厚:200nm)。之后，通过掩模和蚀刻，以在底部露出配线的方式，形成直径为
0.26um的下部导通孔，通过干法蚀刻形成下部导通孔，并使用弱氢氟酸类洗净液去除由干法蚀刻生成的聚合物(polymer)的蚀刻残渣。在形成有下部导通孔的状态下，(出于去除污染物质的目的)对晶片的表面和背面通过纯水实施旋转(spin)洗浄。之后，使钛(Ti)和氮化钛(TiN)依次沉积，进ー步由钨(W)填充其内部，从而形成下部接触栓116。使层间绝缘层115和下部接触栓116的上端面通过CMP露出在同一平面上，之后，使氮化钛(TiN，厚度为20nm)、氮化钽(TaN，Ta和N的摩尔比为Ta:N=l: 1，厚度为IOOnm,第一电极层112)、氮化硅(SiNx，Si和N的摩尔比为S1:N=l:0.3，厚度为IOnm,电流控制层110)、氮化钽(TaN，Ta和N的摩尔比为Ta:N=l:l，厚度为50nm，第二电极层108)依次沉积。以与下部接触栓116重叠的方式,通过在0.5iimX0.5iim的正方形上进行图案形成来形成电流控制元件(MSM ニ极管)。进一歩，以覆盖电流控制元件的方式，形成由SiO2构成的层间绝缘层102 (厚度为600nm)o之后，通过掩模和蚀刻，以在底部露出电流控制元件的第二电极层108的方式，通过干法蚀刻形成直径为0.26 的上部导通孔104，并且使用弱氢氟酸类洗净液去除由干法蚀刻生成的聚合物的蚀刻残渣。在电流控制元件的上部电极108上形成有导通孔104的状态下(出于去除污染物质的目的)，对晶片的表面和背面通过水进行旋转洗浄。之后，使钛(Ti)和氮化钛(TiN)依次沉积，进ー步以钨(W)填充其内部，从而形成接触栓114。最后使铝沉积,并通过图案形成来形成上部配线。在以上的方法中，分别关于配线图案I和配线图案2，在I个晶片上形成44个电流控制元件，对各个元件測定电压电流特性。对于配线图案I来说，使电流变化为10_8A、IO-7A,5 X 1(T7A、1(T6A、5 X 1(T6A、1(T5A、2 X 1(T5A、5 X 1(T5A、1(T4A，测定下部(第一)电极 112 和上部(第二)电极108之间的电压。对于配线图案2来说，即使是相同的电流，电压在44个元件之间也会有很大的參差不齐，所以将电压设为0.25V、0.5V、0.75V、1V、1.25V、1.5V、1.75V、2V，測定下部电极和上部电极之间的电流。图7A和图7B是表示实验例I中制作并且测定的电压电流特性的图，其中图7A是表示配线图案I的电压电流特性的图，图7B是表示配线图案2的电压电流特性的图。如图7A和图7B所示，在配线图案I中电压电流特性大致均匀，而与此相比，在配线图案2中，44个元件之间的电压电流特性表现出大的參差不齐。另外，也看到几个即使将电压上升为2V、电流也在10_9A以下、基本上不流过的元件(电流的驱动能力低的元件)。为了研究在配线图案2中在电压电流特性上产生较大的參差不齐的原因，使用扫描型电子显微镜观察元件的截面。图8是观察实验例I中的配线图案2的电流控制元件的截面的结果，其中图8A是扫描型电子显微镜照片，图8B是对图8A进行描摹的图。在图8中，1002为层间绝缘层(SiO2), 1004为钨区域(W)，1006为阻挡层(TiN)，1008为紧贴层(Ti)，1010为上部电极(TaN)中的变色的部分，1012为上部电极(TaN)中的没有变色的部分，1014为电流控制层(SiNx), 1016为下部电极(TaN)，1018为阻挡层(TiN)，1020为紧贴层(Ti)，1022为阻挡层(TiN)，1024为钨区域(W)。如图8所示，在配线图案2的电流控制元件中，在上部导通孔的附近，假定上部电极108 (TaN)变色，TaN变质。通过上述变质，上部电极108的电阻值等变得參差不齐，结果，推断出电压电流特性产生大的參差不齐。[实验例2]在实验例2中，为了研究在实验例I中在上部电极发生变质的原因，使用扫描型俄歇电子能谱分析装置(SAM:Scanning Auger Microprobe)进行測定。在实验例2中，在与实验例I的配线图案2同样结构的、使用与实验例I同样的制造方法制成的样品之中，对电压电流特性特别差的样品(測定困难的样品)进行了測定。这是因为电压电流特性差的样品被认为是在上部电极108的变质更加激烈。图9是表示实验例2中的电流控制元件的观察结果的图。图9A表示截面的扫描型电子显微镜照片，图9B表示图9A的点I和点2处的基于扫描型俄歇电子能谱分析装置的测定能谱。在图9B中，横轴是所发射的俄歇电子的动能(Kinetic Energy),纵轴为其相对强度(Intensity)。如图9A所示，可以知道，在实验例2中测定的样品中，上部电极的变质更加激烈，本应位于图中的B的位置的上部电极108的上端面根据位置隆起至图中的A的位置。另外，可以知道，上部电极108中变色的部分1010与导通孔104的底面相比更加扩展至外侧。观察这样的变质的状态，可以推测，变质并不是由形成导通孔104时的干法蚀刻所致的，而是由形成导通孔104之后的导通孔洗浄引起的。如图9B所示，与作为几乎不含氧的区域(接触栓)的点I处测定的能谱的氧的峰
(I)相比，作为上部电极108的变色的部分1010的点2处测定的能谱的氧的峰(2)更大。由此可推測，上部电极108的变色部分1010是因氧化而变质的。已知就Ta而言通过在表面形成氧化被膜所致的钝态，提高耐蚀性。然而，在形成接触吋，TaN的氧化层或Ta氧化物的被膜构成高电阻层，所以必须要去除。可以认为，不具备氧化被膜的Ta容易被腐蚀，在导通孔104内的洗净时的水洗过程中，形成Ta氧化物。在电流控制元件的制造中，在洗浄上部导通孔104的时刻，上部电极108经由下部电极112和下部接触栓116，与下部配线118电连接。在实验例2或实验例I的配线图案2中，下部配线118的面积大，容易带电。储存在下部配线118中的电荷流入至上部电极108，使上部电极108带电。并且，由于利用洗浄液洗浄上部导通孔104内，所以带电、水和氧复合作用而在金属表面生成局部电池，上部电极108被氧化,发生变质。Ta氧化的总反应式为2Ta + 5H20 + 5/202 — 2Ta (OH) 5化学反应式为2Ta — 2Ta5 + + 10e —(阳极反应)5/202 + 5H20 + 10e—— IO(OH)—(阴极反应)被氧化的Ta和TaN形成2Ta(0H)5或TaON，电流控制元件的上部电极108的电阻变大。其结果是，电压电流特性变得參差不齐。在实用化的器件的制造过程中，在洗浄上部导通孔104的时刻，与元件电连接的下部配线118的面积也变大，而常常变得容易带电。如果由于大面积的下部配线118，而容易发生电流控制元件的上部电极108的变质，电压电流特性的參差不齐变大，则实用化的器件的制造过程中有可能产生严重的问题。为了解决相关的问题，需要抑制上部电极108的氧化所致的变质。实验例I和实验例2的配线图案2为作为下部配线118具有大的焊点(pad)的结构，但是，在其结构为不是焊点而是长的配线为浮置(floating)配线(未接地的配线)的情况下，也有可能产生同样的问题。于是，本发明人想到在上部电极108上通过将难以氧化的材料作为腐蚀抑制层106进行配置并保护上部电极108，能够解决上述的问题。一般来说，标准电极电位被用作氧化容易程度的一个指标，意味着如果该值越大就越难以氧化，该值越小就越容易被氧化。Ta的标准电极电位为-0.6 (V),电极电位比氢的电位低，从而可以推测容易被氧化。作为腐蚀抑制层106的材料，优选为具有导电性并且难以氧化的材料。具体而言，优选为比上部电极108的材料，氧化还原电位(标准电极电位)更高的材料，例如优选使用标准电极电位为0以上的材料或贵金属(钼、钯、铱等)。另外，作为腐蚀抑制层106的材料，也可以使用因为已经被氧化所以难以氧化的材料。例如，也可以使用具有导电性的Ir02、MoO2> RuO2等的金属氧化物或含有贵金属的化合物。下面作为实验例3说明研究腐蚀抑制层106的有无所致的电压电流特性的參差不齐的区别的結果。[实验例3]在实验例3的电流控制元件中，将下部配线118设为与实验例I的配线图案2同样的结构。实验例3中的电流控制元件的制造方法中，在使构成上部电极108的氮化钽的层沉积之后，在对电流控制元件进行图案形成之前，使构成腐蚀抑制层106的铱(Ir)的层沉积，除此之外，与实验例I相同。实验例3中的电流控制元件的结构中，在上部电极108上，配置有由铱构成的腐蚀抑制层106，除此之外，与实验例I相同。腐蚀抑制层106的厚度为30nmo在实验例3中，在一个晶片上形成44个电流控制元件，对各个元件测定电压电流特性。图10是表示实验例3中测定的电压电流特性的图，图1OA是表示设置有腐蚀抑制层106的电流控制元件的电压电流特性的图，图1OB是表示未设置腐蚀抑制层的电流控制元件的电压电流特性的图。其中，图1OB与图7B是相同的图。如图1OA所示，通过设置腐蚀抑制层106，电流控制元件的电压电流特性的參差不齐急剧减小。图11是观察实验例3中的电流控制元件的截面的結果，图1lA是扫描型电子显微镜照片，图1lB是对图1lA进行描摹的图。图11中，1102为层间绝缘层(Si02)、1104为钨区域(W)、1106为阻挡层(TiN)、1108为紧贴层(Ti)UllO为腐蚀抑制层(Ir)、1112为上部电极(TaN)、1114为电流控制层(SiNx)、1116为下部电极(TaN)、1118为阻挡层(TiN)、1120为紧贴层(Ti)、1122为阻挡层(TiN)、1124 为钨区域(W)。如图11所示，在实验例3的元件中，在上部电极108中不存在如图6中观察到的变色的部分。由此可知，在实验例3中，上部电极108的变质受到抑制。在上部导通孔104的底部露出有腐蚀抑制层106 (Ir)，导通孔104未到达上部电极108 (TaN)的上表面。即，当洗浄上部导通孔104的内部时，上部电极108通过腐蚀抑制层106受到保护。其结果是可以认为，上部电极108的氧化所致的变质受到了抑制。[实验例4]接着，研究与实验例3同样结构的使构成电流控制层110的SiNx的X的值变化时的整流特性。电流控制层110 (SiNx层)的厚度设为10nm，x的值设为0.3、0.45、0.6。图12是表示实验例4中测定的电压电流特性的图。当元件的电流值为200 ii A (电流密度为80000A/cm2)吋，电压分别为，当SiNx中的X的值为x=0.3时电压为2V，x=0.45时电压为2.45V,x=0.6时电压为3.15V，从而得到了良好的双向型ニ极管(在两方向的电压极性中，具有非线性的开关特性)特性。[变形例]图13是表示本发明的第一实施方式的变形例的非易失性存储元件的概略结构的一个例子的图，图13A为截面图，图13B为等效电路图。如图13所示，通过将本实施方式的电流控制元件与通过施加极性不同的两种电脉冲而使高电阻状态和低电阻状态可逆地变化的双极型的电阻变化元件150 (例如，包括下部电极120、电阻变化层121、上部电极122)的组合，即通过作为双向型的电流控制元件使用，能够实现使用双极型的电阻变化元件150的交叉点型的非易失性存储元件160。电流控制元件的第一电极层112和电阻变化元件150的上部电极122通过接触栓116连接。电阻变化元件150的下部电极120和下部配线118通过接触栓119连接。下部配线118例如能够设为字线，上部配线103例如能够设为位线。双极型的非易失性存储元件160以不同极性的两种阈值电压控制电阻变化。在本实施方式中形成的电流控制元件能够通过改变SiNx的组成(氮的浓度)(使电极和半导体层的电位屏障变化)来调整电压电流特性，所以能够容易实现与电阻变化元件相应的电压电流特性(ON/OFF区域的设定)。电阻变化元件150的结构为由下部电极120和上部电极122夹着电阻变化层121的结构。作为电阻变化层121使用缺氧型的钽氧化物(以下标记为Ta氧化物)。在此，缺氧型的Ta氧化物是指与具有化学计量学组成的钽氧化物相比较，氧的含量(原子比:氧原子数占总原子数的比例)少的钽氧化物。通常，具有化学计量学组成的氧化物是绝缘体或者具有非常高的电阻值。在Ta氧化物的情况下，化学计量学上的氧化物的组成为Ta2O5, Ta与0的原子数的比例(0/Ta)为2.5。从而，在缺氧型的Ta氧化物中，Ta与0的原子比比0大，比2.5小。另外，在夹着电阻变化层121的上部电极122中使用铱(Ir)，在下部电极120中使用氮化钽(TaN)。电阻变化元件150为双极型的电阻变化元件。当在由上述Ta氧化物构成的电阻变化层121上施加规定的极性不同的电脉冲(电压的绝对值为规定值的极性不同的电脉冲)吋，电阻值在低电阻状态和高电阻状态发生可逆迁移。即，当以下部电极120为基准在上部电极122施加电压的绝对值为第一值并且具有第一极性的第一电脉冲时，电阻变化兀件150从低电阻状态(下部电极120和上部电极122之间的电阻较小的状态)变化为高电阻状态(下部电极120和上部电极122之间的电阻较大的状态)，而当以下部电极120为基准在上部电极122施加电压的绝对值为第二值(可以与第一值相等，也可以不同)并且具有与第一极性不同的第二极性的第二电脉冲时，从高电阻状态变化为低电阻状态。将此称为双极型的电阻变化(电阻变化)，通过将双极型的电阻变化元件与双极型(双向型)的电流控制元件组合，能够构成本变形例的非易失性存储元件 160。其中，电阻变化层121并不限于缺氧型的Ta氧化物，也可以在电阻变化层中使用镍(Ni)、铌(Nb)、钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)、钴(Co)、铁(Fe)、铜(Cu)、铬(Cr)等过渡金属的缺氧型的氧化膜。另外，电阻变化元件的下部电极120和上部电极122，除Ir之外，还可以使用Pt、Pd、Ag、Cu等，以及它们的合金。另外，电流控制元件也可以配置在电阻变化元件之下。(第二实施方式)[结构]图15是表示本发明的实施方式的电流控制元件的概略结构的ー个例子的图，图15A是沿图15C的A-A’线截断的截面图，图15B是沿图15C的B-B’线截断的截面图，图15C是从层间绝缘层的厚度方向观察的平面图。如图15A和图15B所示，电流控制元件200包括:下部配线218;与下部配线218电连接的第一电极层212 ;形成在第一电极层212上并与第一电极层212物理接触的电流控制层210 ;形成在电流控制层210上并与电流控制层210物理接触的第二电极层208 ;形成在第二电极层208上并与由与第二电极层不同的材料构成的腐蚀抑制层206 ;和上部配线214，其构成为填充形成在层间绝缘层202中的槽204使得在下部开ロ 205腐蚀抑制层206露出，由第一电极层212、电流控制层210和第二电极层构成MSM ニ极管和MM ニ极管中的任ー个，第二电极层208构成为经由腐蚀抑制层206与上部配线214电连接，第二电极层208不与上部配线214物理接触。在图15A和图15B所示的例中，上部配线214与腐蚀抑制层206物理接触，腐蚀抑制层206与第二电极层208物理接触。下部配线218与第一电极层212通过接触栓216电连接，但是接触栓216不是必须的，也可以省略。另外，也可以由同一部件构成下部配线218和第一电极层212。“槽”是指细长线状的开ロ。优选在一条槽的下侧形成有多个电流控制元件200。在图15C所示的例子中，腐蚀抑制层206形成为，从层间绝缘层202的厚度方向观察，在上部配线214的短边方向伸出至上部配线214的外侧，但是也可以从层间绝缘层202的厚度方向观察，腐蚀抑制层206完全由上部配线214覆盖。或者，也可以形成为从层间绝缘层202的厚度方向观察，上部配线214向腐蚀抑制层206的短边方向的外侧伸出。如图15C所例示，本实施方式的电流控制元件也可以形成在第一平面中沿第一方向相互平行延伸的多个下部配线218和与第一平面平行的第二平面中沿与第一方向交叉的第二方向相互平行延伸的多个上部配线214之间的各个立体交叉点上。上部配线214例如能够由以Cu作为主成分的导电层构成。上部配线的宽度和厚度例如能够设为250nm和300nm。第一电极层212、电流控制层210、第二电极层208、腐蚀抑制层206、层间绝缘层202、下部配线218和接触栓216能够设为与第一实施方式中的第一电极层112、电流控制层110、第二电极层108、腐蚀抑制层106、层间绝缘层102、下部配线118、接触栓116相同的结构，所以省略详细说明。[制造方法]图16、图17、图18是表示本发明的第二实施方式的电流控制元件的制造方法的一个例子的图。下面，參照图16、图17、图18，说明本实施方式的电流控制元件的制造方法。图16A、图16B、图16C、图17A、图17B、图17C所示的エ序能够设为与第一实施方式中图4A、图4B、图4C、图5A、图5B、图5C所示的エ序一祥，所以省略详细说明。图17C所示的エ序之后，如图18A所示，在层间绝缘层202，以在其下部开ロ露出腐蚀抑制层206并且不露出第二电极208的方式形成槽204(在层间绝缘层，以在其下部开ロ露出腐蚀抑制层的方式形成槽的步骤)。此时,优选从基板到槽204的底部的高度一定，并且与从基板到腐蚀抑制层206的上端面的高度一致。接着，如图18B所示，以含有水的洗浄液洗净槽204的内部(以含有水的洗浄液洗净槽的内部的步骤)。接着，如图18C所示，在槽204的内部形成上部配线214 (在槽的内部形成上部配线的步骤)。具体而言，例如通过CVD法依次形成作为紧贴层的IOnm的T1、作为是配线的主材料的W的阻挡层的IOnm的TiN，之后，通过CVD法用钨来填埋导通孔104的内部。其中，代替钨，例如也可以使用铜。此时先形成对于铜的阻挡层(例如Ta或TaN)。其中，图18C所示的步骤不是必须的，也可以省略。[变形例]图19表示本发明的第二实施方式的变形例的非易失性存储元件的概略结构的一个例子，图19A表示截面图，图19B表示等效电路图。如图19所示，在本变形例中，将电流控制元件与通过施加极性不同的两种电脉冲而使高电阻状态和低电阻状态可逆地变化的双极型的电阻变化元件250(例如，包括下部电极220、电阻变化层221、上部电极)组合。在上述结构中，通过作为双向型的电流控制元件使用本实施方式的电流控制元件，能够实现使用双极型的电阻变化元件250的交叉点型的非易失性存储元件260。电流控制元件的第一电极层212和电阻变化元件250的上部电极由同一部件构成。即，使第一电极层212作为电阻变化元件250的上部电极发挥作用。其中，第一电极层212和电阻变化元件250的上部电极也可以为不同部件。进一歩，也可以在第一电极层212和电阻变化元件250的上部电极之间配置接触栓。电阻变化元件250的下部电极220和下部配线218由接触栓219连接，但是接触栓219也可以省略。下部配线218例如能够为字线，上部配线214例如能够为位线。在双极型的非易失性存储元件260中，上述以外的结构能够与第一实施方式的变形例中的非易失性存储元件160—祥。因此，省略详细说明。由上述说明，对于本领域技术人员来说，能够对本发明进行多种改良或提出其他的实施方式。因此，上述说明仅应该作为例示解释，是为了将执行本发明的最好的方式教给本领域技术人员而提供的。能够不脱离本发明的精神地实质上变更其结构和/或功能的详细内容。产业上的可利用性本发明的电流控制元件、非易失性存储元件适用于个人计算机和便携式电话机等各种电子设备中使用的非易失性的存储装置等。符号的说明100电流控制元件102层间绝缘层103上部配线104导通孔105 下部开ロ106腐蚀抑制层108第二电极层110电流控制层112第一电极层114接触栓115层间绝缘层116接触栓118下部配线119接触栓120下部电极121电阻变化层122上部电极150电阻变化元件160非易失性存储元件
权利要求
1.一种电流控制元件的制造方法，其特征在于，包括: 形成下部配线的步骤； 以与所述下部配线电连接的方式形成第一电极层的步骤； 在所述第一电极层之上，以与所述第一电极层物理接触的方式形成电流控制层的步骤； 在所述电流控制层之上，以与所述电流控制层物理接触的方式形成第二电极层的步骤； 在所述第二电极层之上，由与所述第二电极层不同的材料形成腐蚀抑制层的步骤； 以覆盖所述腐蚀抑制层、第二电极层、电流控制层和第一电极层的方式形成层间绝缘层的步骤； 在所述层间绝缘层中，以下部开口全部在所述腐蚀抑制层上开口的方式形成导通孔的步骤；和 用含有水的洗净液将所述导通孔的内部洗净的步骤。
2.一种电流控制元件的制造方法，其特征在于，包括: 形成下部配线的步骤； 以与所述下部配线电连接的方式形成第一电极层的步骤； 在所述第一电极层之上，以与所述第一电极层物理接触的方式形成电流控制层的步骤； 在所述电流控制层之上，以与所述电流控制层物理接触的方式形成第二电极层的步骤； 在所述第二电极层之上，由与所述第二电极层不同的材料形成腐蚀抑制层的步骤； 以覆盖所述腐蚀抑制层、第二电极层、电流控制层和第一电极层的方式形成层间绝缘层的步骤； 在所述层间绝缘层中，以在下部开口所述腐蚀抑制层露出、第二电极层不露出的方式形成槽的步骤；和 用含有水的洗净液将所述槽的内部洗净的步骤。
3.按权利要求1所述的电流控制元件的制造方法，其特征在于: 形成所述导通孔的步骤是，以从所述层间绝缘层的厚度方向观察，所述腐蚀抑制层在所述导通孔的下部开口的整个外周向外侧伸出的方式形成导通孔的步骤。
4.按权利要求1或2所述的电流控制元件的制造方法，其特征在于: 形成所述腐蚀抑制层的步骤是，由具有比构成所述第二电极层的材料的标准电极电位高的标准电极电位的材料形成腐蚀抑制层的步骤。
5.按权利要求1或2所述的电流控制元件的制造方法，其特征在于: 形成所述腐蚀抑制层的步骤是，由具有O以上的标准电极电位的材料形成腐蚀抑制层的步骤。
6.按权利要求1或2所述的电流控制元件的制造方法，其特征在于: 形成所述腐蚀抑制层的步骤是，由贵金属形成腐蚀抑制层的步骤。
7.按权利要求1或2所述的电流控制元件的制造方法，其特征在于: 形成所述腐蚀抑制层的步骤是，由具有导电性的金属氧化物形成腐蚀抑制层的步骤。
8.按权利要求1或2所述的电流控制元件的制造方法，其特征在于: 形成所述第一电极层的步骤是，由选自氮化钽、氮化钛、钨和金属氧化物中的至少一种材料形成第一电极层的步骤； 形成所述电流控制层的步骤是，由氮化硅形成电流控制层的步骤； 形成所述第二电极层的步骤是，由选自氮化钽、氮化钛、钨和金属氧化物中的至少一种材料形成第一电极层的步骤。
9.一种非易失性存储元件的制造方法，其特征在于，包括:通过权利要求1或2所述的电流控制元件的制造方法形成电流控制元件的步骤；和形成双极型的电阻变化元件的步骤，该双极型的电阻变化元件与所述电流控制元件串联连接，通过被施加极性不同的两种电脉冲，在高电阻状态和低电阻状态之间可逆地变化。
10.一种电流控制元件，其为以覆盖形成于层间绝缘层的导通孔的下部开口的方式形成的电流控制元件，所述电流控制元件的特征在于，包括: 腐蚀抑制层，其在所述导通孔的下部开口的下部，以覆盖所述下部开口的全部的方式形成； 第二电极层，其形成在所述腐蚀抑制层之下并由与所述腐蚀抑制层不同的材料构成； 电流控制层，其形成在所述第二电极层之下并与所述第二电极层物理接触；和 第一电极层，其形成在所述电流控制层之下并与所述电流控制层物理接触， 由所述第一电极层、所述电流控制层和所述第二电极层构成MSM 二极管和MIM 二极管中的任一个， 所述第一电极层与下部配线电连接。
11.一种电流控制元件，其特征在于，包括: 下部配线； 与所述下部配线电连接的第一电极层； 电流控制层，其形成在所述第一电极层上并与所述第一电极层物理接触； 第二电极层，其形成在所述电流控制层上并与所述电流控制层物理接触； 腐蚀抑制层，其形成在所述第二电极层上并由与所述第二电极层不同的材料构成；和上部配线，其构成为填充形成在层间绝缘层中的槽，使得在该槽的下部开口腐蚀抑制层露出， 由所述第一电极层、所述电流控制层和所述第二电极层构成MSM 二极管和MIM 二极管中的任一个， 所述第二电极层经由所述腐蚀抑制层与所述上部配线电连接， 所述第二电极层不与所述上部配线物理接触。
12.按权利要求10所述的电流控制元件，其特征在于: 所述腐蚀抑制层形成为，从所述层间绝缘层的厚度方向观察，在所述导通孔的下部开口的整个外周向外侧伸出。
13.按权利要求10或11所述的电流控制元件，其特征在于: 构成所述腐蚀抑制层的材料的标准电极电位，比构成所述第二电极层的材料的标准电极电位高。
14.按权利要求10或11所述的电流控制元件，其特征在于:构成所述腐蚀抑制层的材料的标准电极电位为O以上。
15.按权利要求10或11所述的电流控制元件，其特征在于: 构成所述腐蚀抑制层的材料为贵金属。
16.按权利要求10或11所述的电流控制元件，其特征在于: 构成所述腐蚀抑制层的材料为具有导电性的金属氧化物。
17.按权利要求10或11所述的电流控制元件，其特征在于: 所述第一电极层和所述第二电极层由选自氮化钽、氮化钛、钨和金属氧化物中的至少一种材料构成， 所述电流控制层由氮化硅构成。
18.按权利要求10或11所述的电流控制元件，其特征在于: 通过与所述下部配线电连接而带电。
19.一种非易失性存储元件，其特征在于，包括: 权利要求10至18中的任一项所述的电流控制元件；和 双极型的电阻变化元件，其与所述电流控制元件串联连接，通过被施加极性不同的两种电脉冲，在高电阻 状态和低电阻状态之间可逆地变化。
全文摘要
本发明提供一种电流控制元件(100)，其为以覆盖形成于层间绝缘层(102)的导通孔(104)的下部开口(105)的方式形成的电流控制元件，该电流控制元件包括腐蚀抑制层(106)，其在导通孔的下部开口的下部以覆盖全部的下部开口的方式形成；第二电极层(108)，其形成在腐蚀抑制层之下，并由与腐蚀抑制层不同的材料构成；电流控制层(110)，其形成在第二电极层之下，并与第二电极层物理接触；和第一电极层(112)，其形成在电流控制层之下，并与电流控制层物理接触，其中，由第一电极层、电流控制层和第二电极层构成MSM二极管和MIM二极管中的任一个。
文档编号H01L49/02GK103098252SQ20118004424
公开日2013年5月8日 申请日期2011年9月16日 优先权日2010年9月17日
发明者宫永良子, 三河巧, 早川幸夫, 二宫健生, 有田浩二 申请人:松下电器产业株式会社