以下、本発明の実施の形態について図面を� ��照して詳細に説明する。 
 (第1の実施の形態)
 図1は、本発明の第1の実施形態に係る不揮� �性記憶装置の構成を例示する模式図である� � 
 図2は、本発明の第1の実施形態に係る不揮� �性記憶装置の構成を例示する模式的断面図� �ある。 
 なお、本願明細書と図2以降の各図について は、既出の図に関して前述したものと同様の 要素には同一の符号を付して詳細な説明は適 宜省略する。

 図1(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態に係� �不揮発性記憶装置の構成を例示する、それ� �れ、模式的斜視図及び模式的透過平面図で� �り、図2(a)は、図1のA-A’線断面図、図2(b)は� �図1のB-B’線断面図である。 
 図1、図2に表したように、本発明の第1の実� ��形態に係る不揮発性記憶装置10は、基板105� �主面106の上に設けられた第1の下側電極110と� ��第1の下側電極110と対向して設けられた第1� �上側電極140と、第1の下側電極110と第1の上側 電極140との間に設けられた第1の記憶部130と� �を備える。そして、第1の記憶部130の上に設� ��られた第2の下側電極210と、第2の下側電極21 0と対向して設けられた第2の上側電極240と、� ��2の下側電極210と第2の上側電極240との間に� �けられた第2の記憶部230と、をさらに備える� ��

 そして、第1の記憶部130は、第1の酸素組成� �を有する第1の金属酸化物を含み、第1の層厚 t ₁ を有する。そして、第2の記憶部230は、第2の� ��素組成比を有する第2の金属酸化物を含み、 第2の層厚t ₂ を有する。 
 図1、図2に例示した不揮発性記憶装置10では 、第1の上側電極140と第2の下側電極210とが互� ��に兼用されている構造であり、すなわち、� ��1上側電極140と第2の下側電極210とは同じで� �る。すなわち、不揮発性記憶装置10は、基板 105と、第1の方向に延在し、基板105の上に設� �られた複数の第1の電極(第1の下側電極)110と� ��第1の方向と交差する第2の方向に延在し、� �1の電極110の上に設けられた複数の第2の電極 (第1の上側電極)140と、第2の方向と交差する� �3の方向に延在し、第2の電極140の上に設けら れた複数の第3の電極(第2の上側電極)240と、� �1の電極110と第2の電極140との間に設けられ、 第1の酸素組成比及び第1の層厚t ₁ を有する第1の記憶部130と、第2の電極140と第3 の電極240との間に設けられ、第1の酸素組成� �と異なる第2の酸素組成比及び第1の層厚と異 なる第2の層厚t ₂ の少なくともいずれかを有する第2の記憶部23 0と、を備える。ただし、後述するように、� �発明はこれには限定されず、第1の上側電極1 40と第2の下側電極210とは別に設けても良い。

 ここで、第1の下側電極110と第1の記憶部13 0と第1の上側電極140とを第1の積層段101とする 。また、第2の下側電極210と第2の記憶部230と� ��2の上側電極240とを第2の積層段201とする。� �なわち、本実施形態の不揮発性記憶装置10は 、第1の積層段101と第2の積層段201が積層され� ��3次元構造の不揮発性記憶装置である。

 なお、第1の下側電極110の延在方向をX軸� �向とし、第1の上側電極140の延在方向をY軸と する。X軸方向とY軸方向とは、互いに実質的� ��直交する。そして、X軸とY軸とに直交する� �向をZ軸とする。そして、第2の下側電極210(� �1の上側電極140)の延在方向はY軸方向であり� �第2の上側電極240の延在方向はX軸方向である 。すなわち、第1の積層段101においては、第1� ��下側電極110と第1の上側電極140とは互いに三 次元的に交差しており(ここでは、両者は実� �的に直交している)、また第2の積層段201にお いては、第2の下側電極210と第2の上側電極240� ��は互いに三次元的に交差している(ここでは 、両者は実質的に直交している。)。

 ここで、図1、図2に示した不揮発性記憶装� �10は、第1の積層段101と第2の積層段201とを有� ��る2段の構造を有しているが、本発明はこれ に限らず、積層段の段数は3段以上であって� �良い。 
 また、図1及び図2においては、第1の下側電� ��110と第1の上側電極140(第2の下側電極210)と第 2の上側電極240とが互いに直交した具体例を� �したが、本発明はこれには限定されない。� �なわち、これら電極は必ずしも互いに直交� �ている必要はなく、隣接する電極どうしが� �次元的に交差する(非平行の)関係であればよ い。

 基板105には、例えばシリコン基板を用いる� ��とができ、このシリコン基板の上には、不� ��発性記憶装置を駆動する駆動回路を設ける� ��ともできる。 
 また、第1の記憶部130及び第2の記憶部230と� �ては、例えば、印加する電圧によって電気� �抗値が変化する、酸化ニッケル(NiO _x )、酸化チタン(TiO _x )、酸化マンガン(MnO _x )、ZnFe ₂ O ₄ 、ZnMn ₂ O ₄ 、Pr _x Ca _1-x MnO ₃ 等の他、各種の遷移金属酸化物等を用いるこ とができる。また、相転移型材料を用いるこ とができる。

 また、第1の下側電極110、第1の上側電極140(� ��2の下側電極210)、及び第2の上側電極240には� ��例えば、タングステン、タングステンシリ� ��イド、アルミニウム、銅等を用いることが� ��きる。 
 なお、下側電極110をビット線(BL)、上側電極 140をワード線(WL)と言う。ただし、下側電極11 0をワード線(WL)、上側電極140をビット線(BL)と しても良い。

 不揮発性記憶装置10において、第1の下側電� ��110に与える電位と第1の上側電極140に与える 電位の組み合わせによって、第1の記憶部130� �印加される電圧が変化し、その時の第1の記� ��部130の特性によって、情報を記憶すること� ��できる。この時、第1の記憶部130に印加され る電圧の極性に方向性を持たせるために、例 えば整流特性を有する第1のスイッチング素� �部120を設けることができる。第1のスイッチ� ��グ素子部120には、例えば、PINダイオードやM IM(Metal-Insulator-Metal)やショットキーダイオー� �素子などを用いることができる。 
 なお、図1、図2では、第1のスイッチング素� ��部120が、第1の下側電極110と第1の記憶部130� �の間に設けられている例を示しているが、� �1のスイッチング素子部120は、第1の上側電極 140と第1の記憶部130との間に設けても良い。� �た、第1のスイッチング素子部120は、第1の下 側電極110と第1の上側電極140とが対向する領� �以外の領域に設けても良い。

 同様に、第2の記憶部230に印加される電圧 の極性に方向性を持たせるために、第2のス� �ッチング素子部220を設けることができる。� �1、図2では、第2のスイッチング素子部220は� �第2の下側電極210と第2の記憶部230との間に設 けられている例を示しているが、第2のスイ� �チング素子部220は、第2の上側電極240と第2の 記憶部230との間に設けても良く、また、第2� �スイッチング素子部220は、第2の下側電極210� ��第2の上側電極240とが対向する領域以外の領 域に設けても良い。

 また、不揮発性記憶装置10において、第1の� ��側電極110と第1のスイッチング素子部120との 間、第1のスイッチング素子部120と第1の記憶� ��130との間、第1の記憶部130と第1の上側電極14 0との間のそれぞれに、図示しないバリアメ� �ル層を設けることもできる。 
 また、同様に、第2の下側電極210と第2のス� �ッチング素子部220との間、第2のスイッチン� ��素子部220と第2の記憶部230との間、第2の記� �部230と第2の上側電極240との間のそれぞれに� ��図示しないバリアメタル層を設けることも� ��きる。 これらのバリアメタル層としては� �窒化チタン(TiN)、窒化タンタル(TaN)等を用い� ��ことができる。

 また、第1の積層段101において、第1の下側� �極110と第1の上側電極140とが対向してできる� ��1の記憶セル部135同士の間の部分には、第1� �素子間絶縁領域180を設けることができる。� �た、第2の積層段201において、第2の下側電極 210と第2の上側電極240とが対向してできる第2� ��記憶セル部235同士の間の部分には、第2の素 子間絶縁領域280を設けることができる。これ ら、第1の素子間絶縁領域180及び第2の素子間� ��縁領域280には、例えば、酸化シリコン膜、� ��化シリコン膜、窒化アルミニウム膜等を用� ��ることができる。 
 そして、不揮発性記憶装置10においては、� �2の酸素組成比及び第2の層厚t ₂ の少なくともいずれかは、第1の酸素組成比� �び第1の層厚t ₁ と異なっている。不揮発性記憶装置10の場合� ��具体的には、第2の層厚t ₂ は、第1の層厚t ₁ と実質的に同じであるが、第2の酸素組成比� �第1の酸素組成比と異なっている。

 これにより、第1の記憶部130と第2の記憶� �230との間の、製造工程中の処理等に伴う履� �(以下、一例として熱履歴とする)の影響によ る特性の差異を縮小し、安定した動作を実現 した、記憶部が積層された不揮発性記憶装置 とその製造方法が得られる。

 図3は、本発明の第1の実施形態に係る不揮� �性記憶装置の記憶部に用いられる材料の特� �を例示するグラフ図である。 
 図3(a)~(c)は、不揮発性記憶装置の記憶部に� �いられるNiO _x のアニール条件を変えた時の電流-電圧特性� �例示している。横軸は、NiO _x 層に印加する印加電圧、縦軸は、NiO _x 層に流れる電流である。そして、図3(a)、(b)� �(c)は、それぞれ、アニール処理無し、300℃10 分間のアニール処理、400℃10分間のアニール� ��理の結果を例示している。

 図3(a)に表したように、アニール無しの場 合、フォーミング電圧は2.3Vであった。これ� �対し、図3(b)に表したように、アニール温度� ��300℃の場合、フォーミング電圧は5.4Vであっ た。そして、図3(c)に表したように、アニー� �温度が400℃の場合、フォーミング電圧は9.6V� ��あった。このように、アニール温度が高く� ��るにつれて、フォーミング電圧は上昇した� ��

 また、フォーミング後の高抵抗状態のオフ� ��流I _off を1Vで読み込んだ場合、オフ電流I _off は、アニール無し、300℃のアニール処理、400 ℃のアニール処理のそれぞれで、5.3×10 ^-4 A、2.3×10 ^-5 A、3.8×10 ^-6 Aとなった。 
 すなわち、抵抗変化膜(記憶部)として、NiO _x を用いた場合、NiO _x はアニール温度を高温にすると、オフ電流が 低下する傾向がある。また、同様に、アニー ル時間が長くなると、オフ電流が低下する。 また、ソフトブレイクダウンさせるためのフ ォーミング電圧もアニール条件により変化す る。

 この時、従来の積層型の不揮発性記憶装� ��においては、第1の記憶部130及び第2の記憶� �230に用いる膜は、同じ組成、同じ層厚で成� �を行っていた。このため、第1の積層段101の� ��1の下側電極110、第1のスイッチング素子部12 0、第1の記憶部130、第1の上側電極140、第1の� �子間絶縁領域180及び各種のバリア層は、第2� ��積層段201の各層の形成の際の成膜時の加熱� ��びアニールにより、加熱される。そして、� ��に形成済みの第1の記憶部130にもこの熱工程 が付加される。従って、第1の記憶部130と第2� ��記憶部230の熱履歴は異なっており、これが� ��第1の記憶部130の電気特性と第2の記憶部230� �電気特性とが異なる要因となる。

 このように、NiO _x 等の不揮発性記憶装置10の記憶部に用いられ� ��金属酸化物は、アニール条件、すなわち、� ��履歴により、電気特性が変化し、読み出し� ��に、オン・オフを判断する電流値が変化し� ��また、オフ電流やフォーミング電圧も変化� ��る。 
 この時、本実施形態の不揮発性記憶装置10� �おいては、NiO _x 膜を成膜する際に、第1の記憶部130と第2の記� ��部230とで、NiO _x 中の酸素組成比を変えていることで、このよ うな熱履歴に起因した記憶部の電気特性の違 いを補償でき、リセット電流やフォーミング 電圧を、第1の記憶部130と第2の記憶部230とで� ��質的に等しくすることができる。

 例えば、第1、第2の記憶部130、230となる膜� �成膜する際の成膜条件を変えることにより� �第1、第2の酸素組成比を変えることができる 。例えば、記憶部としてNiO _x を用いる場合、Niのターゲットを用いて、Ar� �O ₂ を添加したガスを用いたDCスパッタにより成� ��する。この時、例えば、Arガスの流量とO ₂ ガスの流量を変えることで、第1、第2の酸素� ��成比を変化させることができる。

 例えば、第1の記憶部130に対して第2の記憶� �230の方が、NiO _x 中の酸素組成比が低くなるように成膜条件を 調整する。これにより、第1、第2の記憶部130� ��230の各層における、オフ電流やフォーミン� ��電圧等の特性の差異を縮減することができ� ��。

 図4は、本発明の第1の実施形態の係る不揮� �性記憶装置の特性を例示するグラフ図であ� �。 
 すなわち、図4は、記憶部に用いられる材料 として、NiO _x 膜を、ArとO ₂ の流量を変えて成膜した時のフォーミング電 圧を例示しており、横軸は、O ₂ ガスの(O ₂ +Ar)ガスに対する流量比Rを表し、縦軸はフォ� ��ミング電圧V _f を表す。 
 図4に表したように、O ₂ ガスの流量比Rが高くなると、フォーミング� �圧V _f が低下している。このように、O ₂ ガスの流量比R、すなわち、ガスの組成を変� �ることによって、記憶部の酸素組成比を変� �、フォーミング電圧V _f を制御することができる。この特性を利用し て、第1の記憶部130と第2の記憶部230の製造工� ��中の熱履歴による特性の差異を補償するよ� ��に、第1の記憶部130と第2の記憶部230の成膜� �件を変え、酸素組成比を変えることで、第1� ��記憶部130と第2の記憶部230の特性を実質的に 同等にできる。

 これにより、不揮発性記憶装置10によっ� �、第1の記憶部130と第2の記憶部230との間の、 製造工程中の熱履歴の影響による特性の差異 を縮小し、安定した動作を実現した、記憶部 が積層された不揮発性記憶装置とその製造方 法が提供される。

 なお、この際、第1の記憶部130を形成する 工程と、第2の記憶部230を形成する工程と、� �、使用するターゲットは同じものを用いる� �とができる。すなわち、第1の記憶部130を形� ��する工程と、第2の記憶部230を形成する工程 と、で、同じターゲットを用いても使用する ガスの流量比、すなわち、組成比を変えるこ とにより、第1の記憶部130と第2の記憶部230と� ��、酸素組成比を変えることができる。これ� ��より、ターゲットの交換をしないで、製造� ��程中の処理等に伴う履歴の影響による特性� ��差異を縮小し、安定した動作を実現した、� ��憶部が積層された不揮発性記憶装置を得る� ��とができる。

 図5は、本発明の第1の実施形態に係る別の� �揮発性記憶装置の構成を例示する模式図で� �る。 
 図5に表したように、本発明の第1の実施形� �に係る別の不揮発性記憶装置11では、第1の� �側電極140と第2の下側電極210とが別に設けら� ��ている。すなわち、第1の上側電極140の上に 絶縁層205が設けられ、その上に、第2の下側� �極210が設けられている。これ以外の構成は� �不揮発性記憶装置10と同様とすることができ る。すなわち、不揮発性記憶装置11は、基板1 05と、第1の方向に延在し、基板105の上に設け られた複数の第1の電極(第1の下側電極)110と� �第1の方向と交差する第2の方向に延在し、第 1の電極110の上に設けられた複数の第2の電極( 第1の上側電極)140と、第3の方向に延在し、第 2の電極140の上に設けられた複数の第3の電極( 第2の下側電極)210と、第3の方向と交差する第 4の方向に延在し、第3の電極210の上に設けら� ��た複数の第4の電極(第2の上側電極)240と、第 1の電極110と第2の電極140との間に設けられ、� ��1の酸素組成比及び第1の層厚t ₁ を有する第1の記憶部130と、第3の電極210と第4 の電極240との間に設けられ、第1の酸素組成� �と異なる第2の酸素組成比及び第1の層厚t ₁ と異なる第2の層厚t ₂ の少なくともいずれかを有する第2の記憶部23 0と、を備える。

 このように、第1の上側電極140と第2の下� �電極210とが別に設けられた不揮発性記憶装� �11の場合も、第2の記憶部230の第2の酸素組成� ��を、第1の記憶部130の第1の酸素組成比と変� �ることにより、第1の記憶部130と第2の記憶部 230との間の、製造工程中の熱履歴の影響によ る特性の差異を縮小し、安定した動作を実現 した、記憶部が積層された不揮発性記憶装置 が提供される。

 なお、図5に例示した不揮発性記憶装置11に� ��いては、第2の下側電極210は、第1の下側電� �110と同じように、X軸方向に延在しているが� ��Y軸方向に延在するようにしても良い。この 場合は、第2の上側電極240の延在方向は、X軸� ��向とされる。
 さらに、第1の下側電極110と第1の上側電極14 0、あるいは、第2の下側電極210と第2の上側電 極240は、互いに直交している必要はなく、互 いに三次元的に交差する(非平行の)関係であ� ��ばよい。また、例えば、第1の上側電極140と 第2の下側電極210についても、互いに直交ま� �は平行である必要はなく、互いに三次元的� �交差する(非平行)の関係であってもよい。

 なお、上記において、第1の記憶部130と第2� �記憶部230とで酸素組成比を変えるための一� �として、成膜時に用いるガスの組成を変え� �(具体的にはO ₂ ガスの流量比Rを変える)例について説明した� ��、本発明はこれに限らない。

 例えば、第1の記憶部130と第2の記憶部230� �で用いるターゲットを変えても良い。さら� �、第1の記憶部130となる膜、及び、第2の記憶 部230となる膜のそれぞれを形成した後の、ア ニール処理などにおける雰囲気ガスの組成を 変えても良い。すなわち、第1の記憶部130と� �る膜、及び、第2の記憶部230となる膜のそれ� ��れの形成した後に、例えば酸素濃度が異な� ��雰囲気中での処理を行うことによって、第1 の記憶部130と第2の記憶部230とで酸素組成比� �変えることができる。

 さらに、上記の第1のスイッチング素子部 120及び第2のスイッチング素子部220が設けら� �る場合において、これらに用いられる膜の� �成を変えることにより、これらに隣接する� �1の記憶部130及び第2の記憶部230の酸素組成比 を変えることができる。例えば、第1のスイ� �チング素子部120となる膜を成膜する際に用� �るターゲットや用いるガスの酸素含有比を� �第2のスイッチング素子部220となる膜を成膜� ��る際に用いるターゲットや用いるガスの酸� ��含有比と変えることで、第1のスイッチング 素子部120における酸素含有比と、第2のスイ� �チング素子部220における酸素含有比と、を� �ならせることができる。これにより、第1の� ��イッチング素子部120からそれに隣接する第1 の記憶部130に拡散する酸素の量と、第2のス� �ッチング素子部220からそれに隣接する第2の� ��憶部230に拡散する酸素の量と、を異ならせ� ��ことができる。その結果、第1の記憶部130と 第2の記憶部230とで酸素組成比を異ならせる� �とができる。

 これらの手法によっても、製造工程中の� ��理等に伴う履歴の影響による特性の差異を� ��小し、安定した動作を実現した、記憶部が� ��層された不揮発性記憶装置が得られる。

 (第2の実施の形態)
 図6は、本発明の第2の実施形態に係る不揮� �性記憶装置の構成を例示する模式図である� � 
 図6に表したように、本発明の第2の実施形� �に係る不揮発性記憶装置20では、第2の記憶� �230の層厚t ₂ は、第1の記憶部130の層厚t ₁ と異なっている。具体的には、第2の記憶部23 0の層厚t ₂ は、第1の記憶部130の層厚t ₁ より厚く設定されている。

 すなわち、既に説明したように、第1の記憶 部130には、その後の第2の積層段201の製造工� �中における熱履歴により熱負荷がかかる。� �のため、例えば、第2の記憶部230のオフ電流� ��、第1の記憶部130のオフ電流より大きくなる 。このオフ電流の差異を補償するように、第 2の記憶部230の層厚t ₂ を第1の記憶部130の層厚t ₁ より大きくする。これにより、第1の記憶部13 0と第2の記憶部230との間の、製造工程中の熱� ��歴の影響による特性の差異を縮小し、安定� ��た動作を実現した、記憶部が積層された不� ��発性記憶装置が提供される。

 図7は、本発明の第2の実施形態に係る不揮� �性記憶装置の特性を例示するグラフ図であ� �。 すなわち、図7(a)、(b)は、記憶部にNiO _x を用いた場合の記憶部の層厚とフォーミング 電圧V _f との関係と、層厚とオフ抵抗R _off との関係を、それぞれ例示している。横軸は 層厚を表し、図7(a)の縦軸はフォーミング電� �V _f を表し、図7(b)の縦軸はオフ抵抗R _off を表す。なお、オフ抵抗R _off は、印加電圧が0.1Vの時の電流値から求めた� � 
 図7(a)に表したように、記憶部の層厚が厚く なるにつれてフォーミング電圧V _f が上昇している。また、図7(b)に表したよう� �、記憶部の層厚が厚くなるにつれてオフ抵� �R _off が上昇している。すなわち、オフ電流I _off が低下する。既に説明したように、これらフ ォーミング電圧V _f や、オフ抵抗R _off (すなわちオフ電流I _off )は、記憶部の製造工程中の熱履歴等によっ� �変化するので、これを補償するように、第1� ��記憶部130の層厚t ₁ と第2の記憶部230の層厚t ₂ とを変えることで、第1の記憶部130と第2の記� ��部230の製造工程中の熱履歴による特性の差� ��を縮小し、安定した動作を実現した、記憶� ��が積層された不揮発性記憶装置とその製造� ��法が提供される。

 なお、図5に例示したように、第1上側電極14 0と第2の下側電極210とが別に設けられた場合� ��、第2の記憶部230の層厚t ₂ を、第1の記憶部130の層厚t ₁ と異ならせることにより、第1の記憶部130と� �2の記憶部230との間の、製造工程中の熱履歴� ��影響による特性の差異を縮小し、安定した� ��作を実現した、記憶部が積層された不揮発� ��記憶装置が提供される。

 さらに、上に説明した、第2の記憶部230の第 2の酸素組成比を、第1の記憶部130の第1の酸素 組成比と変えること、及び、第2の記憶部230� �層厚t ₂ を、第1の記憶部130の層厚t ₁ と変えること、を同時に行っても良い。これ によっても、製造工程中の熱履歴の影響によ る特性の差異を縮小し、安定した動作を実現 した、記憶部が積層された不揮発性記憶装置 が提供される。

 (第3の実施の形態)
 図8は、本発明の第3の実施形態に係る不揮� �性記憶装置の構成を例示する模式図である� � 
 図9は、本発明の第3の実施形態に係る不揮� �性記憶装置の構成を例示する模式的断面図� �ある。 
 図8(a)、(b)は、本発明の第3の実施形態に係� �不揮発性記憶装置の構成を例示する、それ� �れ、模式的斜視図及び模式的透過平面図で� �り、図9(a)は、図8のA-A’線断面図、図9(b)は� �図8のB-B’線断面図である。 
 図8、図9に表したように、本発明の第3の実� ��形態に係る不揮発性記憶装置30は、図1、図2 に例示した、第1の積層段101と第2の積層段201� ��有する不揮発性記憶装置10に対し、さらに� �第3の積層段301及び第4の積層段401を備える。  
 すなわち、第2の記憶部230の上に設けられた 第3の下側電極310と、第3の下側電極310と対向� ��て設けられた第3の上側電極340と、第3の下� �電極310と第3の上側電極340との間に設けられ� ��第3の記憶部330と、をさらに備える。そして 、第3の記憶部330の上に設けられた第4の下側� ��極410と、第4の下側電極410と対向して設けら れた第4の上側電極440と、第4の下側電極410と� ��4の上側電極440との間に設けられた第4の記� �部430と、をさらに備える。なお、不揮発性� �憶装置30では、第1の上側電極140と第2の下側� ��極210とが同一であり、第2の上側電極240と第 3の下側電極310とが同一であり、第3の上側電� ��340と第4の下側電極410とが同一であるが、こ れらの電極はそれぞれ別に設けても良い。

 また、第3の下側電極310と第3の上側電極340� �が対向してできる第3の記憶セル部335同士の� ��の部分には、第3の素子間絶縁領域380を設け ることができる。また、第4の下側電極410と� �4の上側電極440とが対向してできる第4の記憶 セル部435同士の間の部分には、第4の素子間� �縁領域480を設けることができる。これら、� �3の素子間絶縁領域380及び第4の素子間絶縁領 域480にも、例えば、酸化シリコン膜、窒化シ リコン膜、窒化アルミニウム膜等を用いるこ とができる。 
 そして、第3の記憶部330は、第3の酸素組成� �を有する第3の金属酸化物を含み、第3の層厚 t ₃ を有する。そして、第4の記憶部430は、第4の� ��素組成比を有する第4の金属酸化物を含み、 第4の層厚t ₄ を有する。

 そして、本実施形態の不揮発性記憶装置30� �は、第1の酸素組成比、第2の酸素組成比、第 3の酸素組成比及び第4の酸素組成比、並びに� ��第1の層厚t ₁ 、第2の層厚t ₂ 、第3の層厚t ₃ 及び第4の層厚t ₄ の少なくともいずれかは互いに異なっている 。

 図6、図7に例示した本実施形態に係る不揮� �性記憶装置30では、第1の層厚t ₁ 、第2の層厚t ₂ 、第3の層厚t ₃ 及び第4の層厚t ₄ が同じで、第1の酸素組成比、第2の酸素組成� ��、第3の酸素組成比及び第4の酸素組成比が� �なっている例である。

 これにより、第1~第4の記憶部130、230、330� ��430の間の、製造工程中の熱履歴の影響によ� ��特性の差異を縮小し、安定した動作を実現� ��た、記憶部が積層された不揮発性記憶装置� ��提供される。

 例えば、第1~第4の記憶部130、230、330、430と� ��る膜を成膜する際の成膜条件を変えること� ��より、第1~第4の酸素組成比を変えることが� ��きる。例えば、記憶部としてNiO _x を用いる場合、Niのターゲットを用いて、Ar� �O ₂ を添加したDCスパッタにより成膜する。この� ��、例えば、Arガスの流量とO ₂ ガスの流量を変えることで、第1~第4の酸素組 成比を変化させることができる。 
 この場合、例えば、第1の記憶部130から第4� �記憶部430に行くに従ってNiO _x 中の酸素組成比が低くなるように成膜条件を 調整することができる。これにより、第1~第4 の記憶部130、230、330、340の各層における、高 抵抗状態のオフ電流の差異を縮減することが できる。

 (第4の実施の形態)
 図10は、本発明の第4の実施形態に係る不揮� ��性記憶装置の製造方法を例示するフローチ� ��ート図である。本具体例は、図1及び図2に� �して前述したように、第1の記憶部130と第2の 記憶部230との間で電極140を共有する構造の不 揮発性記憶装置の製造方法の一部を表す。 
 図10に例示したように、本発明の第4の実施� ��態に係る不揮発性記憶装置の製造方法では� ��まず、基板105の主面106に第1の下側電極110を 形成するための導電層を形成する(ステップS1 10)。

 そして、第1の下側電極110の上に、第1の酸� �組成比及び第1の層厚t ₁ を有する第1の記憶部130を形成するための層� �形成する(ステップS120)。例えば、第1の記憶� ��130を形成するための層として、金属酸化物� ��してNiO _x を、DCスパッタ等によって形成する。

 そして、第1の記憶部130の上に、第1の上� �電極140を形成するための導電層を形成する(� ��テップS130)。なお、例えば、この時、第1の� ��憶部130のパターンの形成と第1の上側電極140 のパターンの形成の一部を同時に行うことも できる。そして、第1の下側電極110と第1の記� ��部130との間、または、第1の記憶部130と第1� �上側電極140との間に、第1のスイッチング素� ��部120を形成することができる。また、これ� ��の層の間にバッファ層を形成することもで� ��る。

 そして、第1の上側電極140の上に、第1の酸� �組成比と異なる第2の酸素組成比及び第1の層 厚t ₁ と異なる第2の層厚t ₂ の少なくともいずれかを有する第2の記憶部23 0を形成するための層を形成する(ステップS140 )。例えば、既に説明したように、記憶部と� �る膜を成膜する際の酸素ガスの流量を変え� �ことによって第1酸素組成比と第2の酸素組成 比を変えることができる。また、記憶部とな る膜を成膜する際の、原料ガスの流量、印加 する電力、成膜時間等を変えることによって 、記憶部となる膜の厚さを変えることができ る。なお、この際、第2の酸素組成比は、第1� ��酸素組成比より低く設定することができる� ��また、第2の層t ₂ は、前記第1の層厚t ₁ より厚く設定することができる。

 そして、第2の記憶部230の上に第2の上側� �極240を形成するための導電層を形成する(ス� ��ップS150)。なお、例えば、この時、第2の記� ��部230のパターンの形成と第2の上側電極240の パターンの形成の一部を同時に行うこともで きる。そして、第2の下側電極210(第1の上側電 極140)と第2の記憶部230との間、または、第2の 記憶部230と第2の上側電極240との間に、第2の� ��イッチング素子部220を形成することができ� ��。また、これらの層の間にバッファ層を形� ��することもできる。

 このようにして、第1、第2の記憶部130、23 0の間の、製造工程中の熱履歴の影響による� �性の差異を縮小し、安定した動作を実現し� �、記憶部が積層された不揮発性記憶装置が� �供される。

 上記のように、第2の記憶部220を形成する 工程は、第1の記憶部130を形成する工程で用� �るガスとは異なる組成のガスを用いて気相� �膜する工程を含むことができる。 この時、 第2の記憶部230を形成する工程は、第1の記憶� ��130を形成する工程で用いるターゲットと同� ��ターゲットを用いることができる。

 また、第1の記憶部130を形成する工程にお ける第1の記憶部130となる膜を形成した後の� �理における雰囲気ガスの組成と、第2の記憶� ��230を形成する工程における第2の記憶部230と なる膜を形成した後の処理における雰囲気ガ スの組成と、を異ならせることができる。こ れにより、第1の記憶部130と第2の記憶部230と� ��、酸素組成比を異ならせることができる。

 さらに、本実施形態に係る不揮発性記憶� ��置の製造方法は、第1の電極110と第1の記憶� �130との間、及び、第2の電極140と第1の記憶部 130との間、の少なくともいずれかに、第1の� �イッチング素子部120を形成する工程と、第2� ��電極140と第2の記憶部230との間、及び、第3� �電極(例えば第2の上側電極240)と第2の記憶部2 30との間、の少なくともいずれかに、第1のス イッチング素子部120の酸素組成比とは異なる 第2のスイッチング素子部220を形成する工程� �、をさらに備えることができる。これによ� �、第1のスイッチング素子部120から第1の記憶 部130に拡散する酸素の量と、第2のスイッチ� �グ素子部220から第2の記憶部230に拡散する酸� ��の量と、を異ならせることができ、第1の記 憶部130と第2の記憶部230とで酸素組成比を異� �らせることができる。

 なお、上記において、図1、図2に例示し� �第1の積層段101及び第2の積層段201を有する不 揮発性記憶装置10の構造の製造方法について� ��明したが、図8、図9に例示した第1~第4の積� �段101、201、301、401を有する不揮発性記憶装� �30も同様の方法によって製造できる。

 図11は、本発明の第4の実施形態に係る不� ��発性記憶装置の製造方法の別の具体例を表� ��フローチャート図である。すなわち、本具� ��例は、図5に関して前述した構造の不揮発性 記憶装置を製造する工程の一部を表す。以下 、図5も参照しつつ、本具体例の製造方法に� �いて説明する。

 まず、基板105の主面106に第1の下側電極110 を形成するための導電層を形成する(ステッ� �S210)。

 そして、第1の下側電極110の上に、第1の酸� �組成比及び第1の層厚t ₁ を有する第1の記憶部130を形成するための層� �形成する(ステップS220)。例えば、第1の記憶� ��130を形成するための層として、金属酸化物� ��してNiO _x を、DCスパッタ等によって形成する。

 そして、第1の記憶部130の上に、第1の上� �電極140を形成するための導電層を形成する(� ��テップS230)。なお、例えば、この時、第1の� ��憶部130のパターンの形成と第1の上側電極140 のパターンの形成の一部を同時に行うことも できる。そして、第1の下側電極110と第1の記� ��部130との間、または、第1の記憶部130と第1� �上側電極140との間に、第1のスイッチング素� ��部120を形成することができる。また、これ� ��の層の間にバッファ層を形成することもで� ��る。

 そして、第1の上側電極140の上に、第2の� �側電極210を形成するための導電層を形成す� �(ステップS240)。

 そして、第2の下側電極210の上に、第1の酸� �組成比と異なる第2の酸素組成比及び第1の層 厚t ₁ と異なる第2の層厚t ₂ の少なくともいずれかを有する第2の記憶部23 0を形成するための層を形成する(ステップS250 )。例えば、既に説明したように、記憶部と� �る膜を成膜する際の酸素ガスの流量を変え� �ことによって第1酸素組成比と第2の酸素組成 比を変えることができる。また、記憶部とな る膜を成膜する際の、原料ガスの流量、印加 する電力、成膜時間等を変えることによって 、記憶部となる膜の厚さを変えることができ る。なお、この際、第2の酸素組成比は、第1� ��酸素組成比より低く設定することができる� ��また、第2の層厚t ₂ は、前記第1の層厚t ₁ より厚く設定することができる。

 そして、第2の記憶部230の上に、第2の上� �電極240を形成するための導電層を形成する(� ��テップS260)。なお、例えば、この時、第2の� ��憶部230のパターンの形成と第2の上側電極240 のパターンの形成の一部を同時に行うことも できる。そして、第2の下側電極210と第2の記� ��部230との間、または、第2の記憶部230と第2� �上側電極240との間に、第2のスイッチング素� ��部220を形成することができる。また、これ� ��の層の間にバッファ層を形成することもで� ��る。

 このようにして、第1、第2の記憶部130、23 0の間の、製造工程中の熱履歴の影響による� �性の差異を縮小し、安定した動作を実現し� �、記憶部が積層された不揮発性記憶装置が� �供される。

 以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施� ��形態について説明した。しかし、本発明は� ��これらの具体例に限定されるものではない� ��例えば、不揮発性記憶装置とその製造方法� ��構成する各要素の具体的な構成に関しては� ��当業者が公知の範囲から適宜選択すること� ��より本発明を同様に実施し、同様の効果を� ��ることができる限り、本発明の範囲に包含� ��れる。 
 また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を 技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、 本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に 含まれる。 
 その他、本発明の実施の形態として上述し� ��不揮発性記憶装置とその製造方法を基にし� ��、当業者が適宜設計変更して実施し得る全� ��の不揮発性記憶装置とその製造方法も、本� ��明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に� ��する。 
 その他、本発明の思想の範疇において、当� ��者であれば、各種の変更例及び修正例に想� ��し得るものであり、それら変更例及び修正� ��についても本発明の範囲に属するものと了� ��される。