JP2002203392A - メモリ、書き込み装置、読み出し装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多値の情報を記憶し、書き込みおよび読み出
しの容易な相変化メモリを提供すること。 【解決手段】 メモリ１１は、電流パルスの印加による
温度上昇に起因して結晶相と非晶質相との間で可逆的な
相変化を起こすことにより情報を記録する第１の記録層
３と、第２の記録層５とを備える。第１の記録層３の結
晶化温度Ｔ_x1と第２の記録層５の結晶化温度Ｔ_x2との関
係が、Ｔ_x1＜Ｔ_x2であり、第１の記録層３の結晶化時間
ｔ_x1と第２の記録層５の結晶化時間ｔ_x2との関係が、ｔ
_x1＞ｔ_x2であり、第１の記録層３が非晶質相の場合の抵
抗値をＲ_a1、第１の記録層３が結晶相の場合の抵抗値を
Ｒ_c1、第２の記録層５が非晶質相の場合の抵抗値を
Ｒ_a2、第２の記録層５が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c2と
すると、Ｒ_a1＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋Ｒ_c2、Ｒ_a2＋Ｒ_c1、Ｒ_c1＋
Ｒ_c2が互いに異なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶相と非晶質相
との間で起こる可逆的な相変化を利用して情報を記憶す
る相変化メモリ、そのメモリに情報を書き込む書き込み
装置およびそのメモリに書き込まれた情報を読み出す読
み出し装置、およびその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電流等の電気エネルギーの印加によって
情報を記録する、または消去することが可能な相変化メ
モリが知られている。相変化メモリに用いられる記録層
の材料は、電気エネルギーの印加による温度上昇に起因
して結晶相と非晶質相との間で可逆変化を生じる。通
常、結晶相の電気抵抗は低抵抗であり、非晶質相の電気
抵抗は高抵抗である。相変化メモリとは、このような結
晶相と非晶質相との間の電気抵抗の違いを利用して、２
値を記録する不揮発性メモリである。

【０００３】近年、メモリに記録されるべき情報量の増
大に伴い、さらに容量の大きいメモリが求められてい
る。相変化メモリの容量を増大するために、２値を記
録するメモリセルの面積を縮小し、このメモリセルをマ
トリクス状に配置すること（面密度の向上）、または
１つのメモリセルに多値の情報を記憶することが提案さ
れている。本明細書において、多値とは２よりも多い個
数の値をいう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】の面密度の向上に
は、フォトリソグラフィー等の製造技術における微細化
プロセスに限界があり、相変化メモリの記憶容量を飛躍
的に大きくすることはできない。の１つのメモリセル
に多値の情報を記録する技術として、特表平１１−５１
０３１７に開示される従来技術が知られている。この従
来技術では、メモリセルの１つの記録層の抵抗値を段階
的に制御することによって、そのメモリセルに多値の情
報が記憶される。しかし、１つの記録層の相状態を段階
的に制御することは、結晶相と非晶質相の２つの相状態
を制御することに比べて非常に困難である。

【０００５】本発明は、このような課題を考慮してなさ
れたものであって、多値の情報を記憶し、書き込みおよ
び読み出しの容易な相変化メモリ、その相変化メモリに
情報を書き込む書き込み装置、その相変化メモリに書き
込まれた情報を読み出す読み出し装置およびその方法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によるメモリは、
電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
を記録する第１の記録層と、電流パルスの印加による温
度上昇に起因して結晶相と非晶質相との間で可逆的な相
変化を起こすことにより情報を記録する第２の記録層と
を備えるメモリであって、前記第１の記録層の結晶化温
度Ｔ_x1と前記第２の記録層の結晶化温度Ｔ_x2との関係
が、Ｔ_x1＜Ｔ_x2であり、前記第１の記録層の結晶化時間
ｔ_x1と前記第２の記録層の結晶化時間ｔ_x2との関係が、
ｔ_x1＞ｔ_x2であり、前記第１の記録層が非晶質相の場合
の抵抗値をＲ_a1、前記第１の記録層が結晶相の場合の抵
抗値をＲ_c1、前記第２の記録層が非晶質相の場合の抵抗
値をＲ_a2、前記第２の記録層が結晶相の場合の抵抗値を
Ｒ_c2とすると、Ｒ_a1＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋Ｒ_c2、Ｒ_a2＋Ｒ_c1、
Ｒ_c1＋Ｒ_c2が互いに異なり、これにより上記目的が達成
される。

【０００７】前記第１の記録層の融点Ｔ_m1は、関係４０
０≦Ｔ_m1（℃）≦８００を満たしてもよい。

【０００８】前記第２の記録層の融点Ｔ_m2は、関係３０
０≦Ｔ_m2（℃）≦７００を満たしてもよい。

【０００９】前記第１の記録層の結晶化温度Ｔ_x1は、関
係１３０≦Ｔ_x1（℃）≦２３０を満たしてもよい。

【００１０】前記第２の記録層の結晶化温度Ｔ_x2は、関
係１６０≦Ｔ_x2（℃）≦２６０を満たしてもよい。

【００１１】前記第１の記録層の結晶化時間ｔ_x1は、関
係５≦ｔ_x1（ｎｓ）≦２００を満たしてもよい。

【００１２】前記第２の記録層の結晶化時間ｔ_x2は、関
係２≦ｔ_x2（ｎｓ）≦１５０を満たしてもよい。

【００１３】前記第１の記録層は、Ｇｅ、Ｓｂ、および
Ｔｅの３つの元素を含み、前記第２の記録層が、（Ｓｂ
−Ｔｅ）−Ｍ１を含み、ここでＭ１はＡｇ、Ｉｎ、Ｇ
ｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｕ、およびＭｎからなる群か
ら少なくとも１つ選択されてもよい。

【００１４】前記第１の記録層は基板上に堆積され、前
記第２の記録層上に上部電極が堆積されてもよい。

【００１５】前記基板と前記第１の記録層との間に下部
電極が堆積されてもよい。

【００１６】前記第１の記録層と前記第２の記録層との
間に中間層が堆積されてもよい。

【００１７】前記第１の記録層が非晶質相の場合の比抵
抗ｒ_a1は、１．０≦ｒ_a1（Ω・ｃｍ）≦１×１０⁷であ
ってもよい。

【００１８】前記第２の記録層が非晶質相の場合の比抵
抗ｒ_a2は、２．０≦ｒ_a2（Ω・ｃｍ）≦２×１０⁷であ
ってもよい。

【００１９】前記第１の記録層が結晶相の場合の比抵抗
ｒ_c1は、１×１０^-3≦ｒ_c1（Ω・ｃｍ）≦１．０であっ
てもよい。

【００２０】前記第２の記録層が結晶相の場合の比抵抗
ｒ_c2は、１×１０^-3≦ｒ_c2（Ω・ｃｍ）≦１．０であっ
てもよい。

【００２１】本発明による書き込み装置は、メモリに情
報を書き込む書き込み装置であって、前記メモリは、電
流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非晶
質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報を
記録する第１の記録層と、電流パルスの印加による温度
上昇に起因して結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変
化を起こすことにより情報を記録する第２の記録層とを
備えるメモリであって、前記第１の記録層の結晶化温度
Ｔ_x1と前記第２の記録層の結晶化温度Ｔ_x2との関係が、
Ｔ_x1＜Ｔ_x2であり、前記第１の記録層の結晶化時間ｔ_x1
と前記第２の記録層の結晶化時間ｔ_x2との関係が、ｔ_x1
＞ｔ_x2であり、前記第１の記録層が非晶質相の場合の抵
抗値をＲ_a1、前記第１の記録層が結晶相の場合の抵抗値
をＲ_c1、前記第２の記録層が非晶質相の場合の抵抗値を
Ｒ_a2、前記第２の記録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c2
とすると、Ｒ_a1＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋Ｒ_c2、Ｒ_a2＋Ｒ_c1、Ｒ_c1
＋Ｒ_c2が互いに異なり、前記書き込み装置は、少なくと
も第１〜第３の電流パルスを発生させるパルス発生部
と、前記少なくとも第１〜第３の電流パルスを前記第１
の記録層および前記第２の記録層に印加する印加部とを
備え、前記パルス発生部は、前記第１の記録層を非結晶
相から結晶相に相変化させ、前記第２の記録層の相状態
を維持する場合には、Ｔ_x1≦Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔおよび
ｔ_x1≦ｔなる時間ｔに相当する前記第１の電流パルスを
発生し、前記第１の記録層の相状態を維持し、前記第２
の記録層を非晶質相から結晶相に相変化させる場合に
は、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔおよびｔ_x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時間
ｔに相当する前記第２の電流パルスを発生し、前記第１
の記録層および前記第２の記録層を結晶相から非晶質相
に相変化させる場合には、前記第１および第２の記録層
の融点のうち低くない方の融点以上の温度に相当する前
記第３の電流パルスを発生し、これにより上記目的が達
成される。

【００２２】前記第１の電流パルスの振幅Ｉ_c1およびパ
ルス幅ｔ_c1は、それぞれ０．０２≦Ｉ_c1（ｍＡ）≦１０
および５≦ｔ_c1（ｎｓ）≦２００であってもよい。

【００２３】前記第２の電流パルスの振幅Ｉ_c2およびパ
ルス幅ｔ_c2は、それぞれ０．０５≦Ｉ_c2（ｍＡ）≦２０
および２≦ｔ_c2（ｎｓ）≦１５０であってもよい。

【００２４】前記第３の電流パルスの振幅Ｉ_a1およびパ
ルス幅ｔ_a1は、それぞれ０．１≦Ｉ _a1（ｍＡ）≦２００
および１≦ｔ_a1（ｎｓ）≦１００であってもよい。

【００２５】前記パルス発生部は、前記第１の記録層お
よび前記第２の記録層を非晶質相から結晶相に相変化さ
せる場合に、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔおよびｔ_x1≦ｔなる時
間ｔに相当する第４の電流パルスを発生してもよい。

【００２６】前記第４の電流パルスの振幅Ｉ_c12および
パルス幅ｔ_c12は、それぞれ０．０５≦Ｉ_c12（ｍＡ）≦
２０および５≦ｔ_c12（ｎｓ）≦２００であってもよ
い。

【００２７】前記パルス発生部は、前記第１の記録層の
融点Ｔ_m1と前記第２の記録層の融点Ｔ_m2との関係がＴ_m1
≠Ｔ_m2であり、前記融点Ｔ_m1またはＴ_m2のうちの低い方
の融点を有する記録層を結晶相から非晶質相に相変化さ
せ、前記融点Ｔ_m1またはＴ_m2のうちの高い方の融点を有
する記録層を結晶相に維持する場合に、前記低い方の融
点以上かつ前記高い方の融点未満の温度に相当する第５
の電流パルスを発生してもよい。

【００２８】前記第５の電流パルスの振幅Ｉ_a2およびパ
ルス幅ｔ_a2が、それぞれ０．０５≦Ｉ_a2（ｍＡ）≦１６
０および１≦ｔ_a2（ｎｓ）≦１００であってもよい。

【００２９】本発明による読み出し装置は、メモリに書
き込まれた情報を読み出す読み出し装置であって、前記
メモリは、電流パルスの印加による温度上昇に起因して
結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こすこと
により情報を記録する第１の記録層と、電流パルスの印
加による温度上昇に起因して結晶相と非晶質相との間で
可逆的な相変化を起こすことにより情報を記録する第２
の記録層とを備えるメモリであって、前記第１の記録層
の結晶化温度Ｔ_x1と前記第２の記録層の結晶化温度Ｔ_x2
との関係が、Ｔ_x1＜Ｔ_x2であり、前記第１の記録層の結
晶化時間ｔ_x1と前記第２の記録層の結晶化時間ｔ_x2との
関係が、ｔ_x1＞ｔ_x2であり、前記第１の記録層が非晶質
相の場合の抵抗値をＲ_a1、前記第１の記録層が結晶相の
場合の抵抗値をＲ_c1、前記第２の記録層が非晶質相の場
合の抵抗値をＲ_a2、前記第２の記録層が結晶相の場合の
抵抗値をＲ_c2とすると、Ｒ_a1＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋Ｒ_c2、Ｒ_a2
＋Ｒ_c1、Ｒ_c1＋Ｒ_c2が互いに異なり、前記読み出し装置
は、電流パルスを前記第１および第２の記録層に印加す
る印加部と、前記第１および第２の記録層の抵抗の和を
測定する抵抗測定器と、前記抵抗の和が前記４つの異な
る抵抗の和のいずれに一致するかを判定する判定部とを
備え、これにより上記目的が達成される。

【００３０】前記電流パルスは、前記第１および第２の
記録層の相変化を生じない大きさの振幅Ｉ_rを有しても
よい。

【００３１】前記電流パルスの振幅Ｉ_rは、Ｉ_r（ｍＡ）
≦０．０２であってもよい。

【００３２】本発明によるメモリは、電流パルスの印加
による温度上昇に起因して結晶相と非晶質相との間で可
逆的な相変化を起こすことにより情報を記録するＮ個の
記録層（Ｎ＞２、Ｎは自然数）を備えるメモリであっ
て、第ｍの記録層の結晶化温度をＴ_xm（１≦ｍ≦Ｎ）と
すると、前記Ｎ個の記録層のそれぞれの結晶化温度は、
関係Ｔ_x1＜Ｔ_x2＜…＜Ｔ_xm-1＜Ｔ_xm＜Ｔ_xm+1＜…＜Ｔ_xN
を満たし、前記第ｍの記録層の結晶化時間をｔ_xmとする
と、前記Ｎ個の記録層のそれぞれの結晶化時間は、関係
ｔ_x1＞ｔ_x2＞…＞ｔ_xm-1＞ｔ_xm＞ｔ_xm+1＞…＞ｔ_xNを満
たし、前記Ｎ個の記録層の各記録層が非晶質相の場合の
抵抗値、および前記Ｎ個の記録層の各記録層が結晶相の
場合の抵抗値がすべて異なり、前記Ｎ個の記録層の抵抗
の和は、２ ^N個の異なる値をとり、これにより上記目的
が達成される。

【００３３】本発明による書き込み装置は、メモリに情
報を書き込む書き込み装置であって、前記メモリは、電
流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非晶
質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報を
記録するＮ個の記録層（Ｎ＞２、Ｎは自然数）を備える
メモリであって、第ｍの記録層の結晶化温度をＴ_xm（１
≦ｍ≦Ｎ）とすると、前記Ｎ個の記録層のそれぞれの結
晶化温度は、関係Ｔ_x1＜Ｔ_x2＜…＜Ｔ_xm-1＜Ｔ_xm＜Ｔ
_xm+1＜…＜Ｔ_xNを満たし、前記第ｍの記録層の結晶化時
間をｔ_xmとすると、前記Ｎ個の記録層のそれぞれの結晶
化時間は、関係ｔ _x1＞ｔ_x2＞…＞ｔ_xm-1＞ｔ_xm＞ｔ_xm+1
＞…＞ｔ_xNを満たし、前記Ｎ個の記録層の各記録層が非
晶質相の場合の抵抗値、および前記Ｎ個の記録層の各記
録層が結晶相の場合の抵抗値がすべて異なり、前記Ｎ個
の記録層の抵抗の和は、２^N個の異なる値をとり、前記
書き込み装置は、少なくともＮ個の結晶化電流パルスお
よび非晶質化電流パルスを発生させるパルス発生部と、
前記少なくともＮ個の結晶化電流パルスおよび非晶質化
電流パルスを前記Ｎ個の記録層に印加する、印加部とを
備え、前記パルス発生部は、前記第ｍの記録層のみを非
晶質相から結晶相に相変化させ、前記第ｍの記録層を除
く記録層の相状態を維持する場合には、Ｔ_xm≦Ｔ_x＜Ｔ
_x(m+1)なる温度Ｔ_xおよびｔ_xm≦ｔ_x＜ｔ_x(m-1)なる時間
ｔ_xに相当する結晶化電流パルスを発生し、前記Ｎ個の
記録層すべてを結晶相から非晶質相に相変化させる場合
には、前記Ｎ個の記録層の融点のうちもっとも高い融点
以上の温度に相当する前記非晶質化電流パルスを発生
し、これにより上記目的が達成される。

【００３４】前記パルス発生部は、前記Ｎ個の記録層す
べてを非晶質相から結晶相に相変化させる場合に、Ｔ_xN
≦Ｔ_xなる温度Ｔ_xおよびｔ_x1≦ｔ_xなる時間ｔ_xに相当す
る電流パルスを発生してもよい。

【００３５】前記パルス発生部は、前記Ｎ個の記録層の
うち第ｍの記録層から第（ｍ＋ｎ−１）の記録層を非晶
質相から結晶相に相変化させる場合に、Ｔ_x(m+n-1)≦Ｔ
_x＜Ｔ_x(m+n)なる温度Ｔ_xおよびｔ_xm≦ｔ_x＜ｔ_x(m-1)な
る時間ｔ_xに相当する電流パルスを発生してもよい。

【００３６】前記パルス発生部は、前記Ｎ個の記録層の
うち少なくとも１つの記録層のそれぞれが温度Ｔ_m以下
の融点を有し、前記Ｎ個の記録層の前記少なくとも１つ
の記録層を除く記録層のそれぞれが温度Ｔ_mよりも高い
融点を有し、前記少なくとも１つの記録層のそれぞれを
結晶相から非晶質相に相変化させ、前記少なくとも１つ
の記録層のそれぞれを除く記録層を結晶相に維持する場
合に、前記温度Ｔ_mに相当する電流パルスを発生しても
よい。

【００３７】本発明による読み出し装置は、メモリに書
き込まれた情報を読み出す読み出し装置であって、前記
メモリは、電流パルスの印加による温度上昇に起因して
結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こすこと
により情報を記録するＮ個の記録層（Ｎ＞２、Ｎは自然
数）を備えるメモリであって、第ｍの記録層の結晶化温
度をＴ_xm（１≦ｍ≦Ｎ）とすると、前記Ｎ個の記録層の
それぞれの結晶化温度は、関係Ｔ_x1＜Ｔ_x2＜…＜Ｔ_xm-1
＜Ｔ_xm＜Ｔ_xm+1＜…＜Ｔ_xNを満たし、前記第ｍの記録層
の結晶化時間をｔ_xmとすると、前記Ｎ個の記録層のそれ
ぞれの結晶化時間は、関係ｔ_x1＞ｔ_x2＞…＞ｔ_xm-1＞ｔ
_xm＞ｔ_xm+1＞…＞ｔ_xNを満たし、前記Ｎ個の記録層の各
記録層が非晶質相の場合の抵抗値、および前記Ｎ個の記
録層の各記録層が結晶相の場合の抵抗値がすべて異な
り、前記Ｎ個の記録層の抵抗の和は、２^N個の異なる値
をとり、前記読み出し装置は、電流パルスを前記Ｎ個の
記録層に印加する印加部と、前記Ｎ個の記録層の抵抗の
和を測定する抵抗測定器と、前記抵抗の和が前記２^N個
の異なる抵抗の和のいずれに一致するかを判定する、判
定部とを備え、これにより上記目的が達成される。

【００３８】本発明による書き込み方法は、メモリに情
報を書き込む書き込み方法であって、前記メモリは、電
流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非晶
質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報を
記録する第１の記録層と、電流パルスの印加による温度
上昇に起因して結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変
化を起こすことにより情報を記録する第２の記録層とを
備えるメモリであって、前記第１の記録層の結晶化温度
Ｔ_x1と前記第２の記録層の結晶化温度Ｔ_x2との関係が、
Ｔ_x1＜Ｔ_x2であり、前記第１の記録層の結晶化時間ｔ_x1
と前記第２の記録層の結晶化時間ｔ_x2との関係が、ｔ_x1
＞ｔ_x2であり、前記第１の記録層が非晶質相の場合の抵
抗値をＲ_a1、前記第１の記録層が結晶相の場合の抵抗値
をＲ_c1、前記第２の記録層が非晶質相の場合の抵抗値を
Ｒ_a2、前記第２の記録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c2
とすると、Ｒ_a1＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋Ｒ_c2、Ｒ_a2＋Ｒ_c1、Ｒ_c1
＋Ｒ_c2が互いに異なり、前記書き込み方法は、少なくと
も第１〜第３の電流パルスを発生させる工程と、前記少
なくとも第１〜第３の電流パルスを前記第１の記録層お
よび前記第２の記録層に印加する工程とを包含し、前記
発生させる工程は、前記第１の記録層を非結晶相から結
晶相に相変化させ、前記第２の記録層の相状態を維持す
る場合には、Ｔ_x1≦Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔおよびｔ_x1≦ｔ
なる時間ｔに相当する前記第１の電流パルスを発生し、
前記第１の記録層の相状態を維持し、前記第２の記録層
を非晶質相から結晶相に相変化させる場合には、Ｔ_x2≦
Ｔなる温度Ｔおよびｔ_x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時間ｔに相当す
る前記第２の電流パルスを発生し、前記第１の記録層お
よび前記第２の記録層を結晶相から非晶質相に相変化さ
せる場合には、前記第１および第２の記録層の融点のう
ち低くない方の融点以上の温度に相当する前記第３の電
流パルスを発生する、工程であり、これにより上記目的
が達成される。

【００３９】本発明による読み出し方法は、メモリに書
き込まれた情報を読み出す読み出し方法であって、前記
メモリは、電流パルスの印加による温度上昇に起因して
結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こすこと
により情報を記録する第１の記録層と、電流パルスの印
加による温度上昇に起因して結晶相と非晶質相との間で
可逆的な相変化を起こすことにより情報を記録する第２
の記録層とを備えるメモリであって、前記第１の記録層
の結晶化温度Ｔ_x1と前記第２の記録層の結晶化温度Ｔ_x2
との関係が、Ｔ_x1＜Ｔ_x2であり、前記第１の記録層の結
晶化時間ｔ_x1と前記第２の記録層の結晶化時間ｔ_x2との
関係が、ｔ_x1＞ｔ_x2であり、前記第１の記録層が非晶質
相の場合の抵抗値をＲ_a1、前記第１の記録層が結晶相の
場合の抵抗値をＲ_c1、前記第２の記録層が非晶質相の場
合の抵抗値をＲ_a2、前記第２の記録層が結晶相の場合の
抵抗値をＲ_c2とすると、Ｒ_a1＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋Ｒ_c2、Ｒ_a2
＋Ｒ_c1、Ｒ_c1＋Ｒ_c2が互いに異なり、前記読み出し方法
は、電流パルスを前記第１および第２の記録層に印加す
る工程と、前記第１および第２の記録層の抵抗の和を測
定する工程と、前記抵抗の和が前記４つの異なる抵抗の
和のいずれに一致するかを判定する工程とを包含し、こ
れにより上記目的が達成される。

【００４０】本発明による書き込み方法は、メモリに情
報を書き込む書き込み方法であって、前記メモリは、電
流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非晶
質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報を
記録するＮ個の記録層（Ｎ＞２、Ｎは自然数）を備える
メモリであって、第ｍの記録層の結晶化温度をＴ_xm（１
≦ｍ≦Ｎ）とすると、前記Ｎ個の記録層のそれぞれの結
晶化温度は、関係Ｔ_x1＜Ｔ_x2＜…＜Ｔ_xm-1＜Ｔ_xm＜Ｔ
_xm+1＜…＜Ｔ_xNを満たし、前記第ｍの記録層の結晶化時
間をｔ_xmとすると、前記Ｎ個の記録層のそれぞれの結晶
化時間は、関係ｔ _x1＞ｔ_x2＞…＞ｔ_xm-1＞ｔ_xm＞ｔ_xm+1
＞…＞ｔ_xNを満たし、前記Ｎ個の記録層の各記録層が非
晶質相の場合の抵抗値、および前記Ｎ個の記録層の各記
録層が結晶相の場合の抵抗値がすべて異なり、前記Ｎ個
の記録層の抵抗の和は、２^N個の異なる値をとり、前記
書き込み方法は、少なくともＮ個の結晶化電流パルスお
よび非晶質化電流パルスを発生させる工程と、前記少な
くともＮ個の結晶化電流パルスおよび非晶質化電流パル
スを前記Ｎ個の記録層に印加する工程とを包含し、前記
発生させる工程は、前記第ｍの記録層のみを非晶質相か
ら結晶相に相変化させ、前記第ｍの記録層を除く記録層
の相状態を維持する場合には、Ｔ_xm≦Ｔ_x＜Ｔ_{x (m+1)}な
る温度Ｔ_xおよびｔ_xm≦ｔ_x＜ｔ_x(m-1)なる時間ｔ_xに相
当する結晶化電流パルスを発生し、前記Ｎ個の記録層す
べてを結晶相から非晶質相に相変化させる場合には、前
記Ｎ個の記録層の融点のうちもっとも高い融点以上の温
度に相当する前記非晶質化電流パルスを発生する、工程
であり、これにより上記目的が達成される。

【００４１】本発明による読み出し方法は、メモリに書
き込まれた情報を読み出す読み出し方法であって、前記
メモリは、電流パルスの印加による温度上昇に起因して
結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こすこと
により情報を記録するＮ個の記録層（Ｎ＞２、Ｎは自然
数）を備えるメモリであって、第ｍの記録層の結晶化温
度をＴ_xm（１≦ｍ≦Ｎ）とすると、前記Ｎ個の記録層の
それぞれの結晶化温度は、関係Ｔ_x1＜Ｔ_x2＜…＜Ｔ_xm-1
＜Ｔ_xm＜Ｔ_xm+1＜…＜Ｔ_xNを満たし、前記第ｍの記録層
の結晶化時間をｔ_xmとすると、前記Ｎ個の記録層のそれ
ぞれの結晶化時間は、関係ｔ_x1＞ｔ_x2＞…＞ｔ_xm-1＞ｔ
_xm＞ｔ_xm+1＞…＞ｔ_xNを満たし、前記Ｎ個の記録層の各
記録層が非晶質相の場合の抵抗値、および前記Ｎ個の記
録層の各記録層が結晶相の場合の抵抗値がすべて異な
り、前記Ｎ個の記録層の抵抗の和は、２^N個の異なる値
をとり、前記読み出し方法は、電流パルスを前記Ｎ個の
記録層に印加する工程と、前記Ｎ個の記録層の抵抗の和
を測定する工程と、前記抵抗の和が前記２^N個の異なる
抵抗の和のいずれに一致するかを判定する工程とを包含
し、これにより上記目的が達成される。

【００４２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は、本発明
によるメモリに接続された書き込み／読み出し装置の構
成を示す。書き込み／読み出し装置１２は、メモリ１１
に情報を書き込む、またはメモリ１１に書き込まれた情
報を読み出す。

【００４３】書き込み／読み出し装置１２は、電流パル
スを発生させるパルス発生部７と、メモリ１１の抵抗を
測定する抵抗測定部８と、スイッチ９、１０と、パルス
発生部７によって発生された電流パルスをメモリ１１に
印加する印加部１３と、抵抗測定部８によって測定され
たメモリ１１の抵抗値を判定する判定部１６とを含む。

【００４４】メモリ１１は、基板１と、基板１上に堆積
された下部電極２と、下部電極２上に堆積された第１の
記録層３と、第１の記録層３上に堆積された中間層４
と、中間層４上に堆積された第２の記録層５と、第２の
記録層５上に堆積された上部電極６とを含む。

【００４５】基板１としては、例えば、ポリカーボネー
ト等の樹脂板、ガラス板、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等のセ
ラミック板、Ｓｉ板、Ｃｕ等の各種金属板等が用いられ
得るがこれらに限定されない。実施の形態１では、基板
１としてＳｉ基板を用いた。下部電極２および上部電極
６としては、例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、
Ｔｉ、Ｗ等の単体金属材料、およびこれらの組み合わせ
（合金材料）が用いられ得るが、第１の記録層３および
第２の記録層５に電気エネルギーを印加することができ
る任意の電極材料を用いることができる。中間層４は、
第１の記録層３と第２の記録層５との間で各記録層を構
成する原子が拡散することを防ぐために設けられる。中
間層４は好ましくは導電性であり、例えば、Ａｌ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ等の単体金属材料、お
よびこれらの組み合わせ（合金材料）が用いられ得る
が、これらに限定されない。実施の形態１では、下部電
極２、中間層４および上部電極６にＰｔを用いた。

【００４６】なお、下部電極２および／または上部電極
６に代えて、第１の記録層３および第２の記録層５に電
流パルスを印加することが可能な任意の構成が採用され
得る。例えば、基板１が導電性である場合には、下部電
極２は省略され得る。中間層４は、第１の記録層３およ
び第２の記録層５の材質が、それらの間で互いに原子が
拡散しないような材質である場合には、省略してもよ
い。

【００４７】第１の記録層３および第２の記録層５の材
料は、電流パルス等の電気エネルギーの印加による温度
上昇に起因して、結晶相と非晶質相との間で可逆的な相
変化を起こす材料である。第１の記録層３および第２の
記録層５の材料は、以下の条件１〜条件３を満たすよう
に選択される。

【００４８】条件１：第１の記録層３の結晶化温度Ｔ_x1
および第２の記録層５の結晶化温度Ｔ_x2の関係が、Ｔ_x1
＜Ｔ_x2を満たす。本明細書において、結晶化温度とは、
記録層の材料が、非晶質相から結晶相に変化する温度を
いう。

【００４９】条件２：第１の記録層３の結晶化時間ｔ_x1
および第２の記録層５の結晶化時間ｔ_x2の関係が、ｔ_x1
＞ｔ_x2を満たす。本明細書において結晶化時間とは、記
録層の材料が、非晶質相から結晶相に変化するまでに要
する時間をいう。

【００５０】条件３：第１の記録層３が非晶質相である
場合の抵抗値をＲ_a1、第１の記録層３が結晶相の場合の
抵抗値をＲ_c1、第２の記録層５が非晶質相である場合の
抵抗値をＲ_a2、第２の記録層５が結晶相である場合の抵
抗値をＲ_c2とすると、Ｒ_a1＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋Ｒ_c2、Ｒ_c1＋
Ｒ_a2、Ｒ_c1＋Ｒ_c2が互いに異なる。

【００５１】条件１と条件２とが満たされることによっ
て、第１の記録層３の相状態と第２の記録層５の相状態
とをそれぞれ所望の状態（非晶質相または結晶相）に設
定することが可能になる。さらに、条件３が満たされる
ことによって、第１の記録層３の相状態と第２の記録層
５の相状態との組み合わせである４つの状態を区別して
検出することができる。従って、メモリ１１の第１の記
録層３および第２の記録層５は、その４つの状態に対応
する４値（２ビット）の情報を担持することができる。
各記録層を結晶相と非晶質相との間でのみ制御すればよ
いので、１つの記録層の相状態を段階的に制御すること
に比べて制御が容易である。

【００５２】第１の記録層３の結晶化温度Ｔ_x1は、好ま
しくは、１３０≦Ｔ_x1（℃）≦２３０である。第２の記
録層５の結晶化温度Ｔ_x2は、好ましくは、１６０≦Ｔ_x2
（℃）≦２６０である。第１の記録層３の結晶化時間ｔ
_x1は、好ましくは、５≦ｔ_x1（ｎｓ）≦２００である。
第２の記録層５の結晶化時間ｔ_x2は、好ましくは、３≦
ｔ_x2（ｎｓ）≦１５０である。第１の記録層３が非晶質
相である場合の比抵抗ｒ_a1は、好ましくは、１．０≦ｒ
_a1（Ω・ｃｍ）≦１×１０⁷である。第２の記録層５が
非晶質相である場合の比抵抗ｒ_a2は、好ましくは、２．
０≦ｒ_a2（Ω・ｃｍ）≦２×１０⁷である。第１の記録
層３が結晶相である場合の比抵抗ｒ_c1は、好ましくは、
１×１０^-3≦ｒ_c1（Ω・ｃｍ）≦１．０である。第２の
記録層５が結晶相である場合の比抵抗ｒ_c2は、好ましく
は、１×１０^-3≦ｒ_c2（Ω・ｃｍ）≦１．０である。実
施の形態１において第１の記録層３および第２の記録層
５の融点Ｔ_m1、Ｔ_m2の関係は、Ｔ_m1＞Ｔ_m2であるとする
が、これら融点の関係は任意であり得る。本実施の形態
１では、第１の記録層３および第２の記録層５の融点Ｔ
_m1、Ｔ_m2は、それぞれ６３０℃および５５０℃である。
第１の記録層３の融点Ｔ_m1は、好ましくは、４００≦Ｔ
_m1（℃）≦８００である。第２の記録層５の融点Ｔ
_m2は、好ましくは、３００≦Ｔ_m2（℃）≦７００であ
る。

【００５３】第１の記録層３は、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅの３
つの元素を含む。第２の記録層５は、（Ｓｂ−Ｔｅ）−
Ｍ１で表される材料系を含み、ここでＭ１は、Ａｇ、Ｉ
ｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、ＡｕおよびＭｎからなる
群から少なくとも１つ選択される。実施の形態１では、
第１の記録層３および第２の記録層５にそれぞれＧｅ ₈
Ｓｂ₂Ｔｅ₁₁および（Ｓｂ_0.7Ｔｅ_0.3）₉₅Ｇｅ₅を用い
た。

【００５４】実施の形態１で用いた第１の記録層３およ
び第２の記録層５の結晶化温度Ｔ_x1、Ｔ_x2は、それぞれ
１７０℃および２００℃であった。第１の記録層３およ
び第２の記録層５の結晶化時間ｔ_x1、ｔ_x2は、それぞれ
１３０ｎｓおよび８０ｎｓであった。

【００５５】また、実施の形態１では、Ｐｔ下部電極２
は面積１０μｍ×１０μｍ、厚さ０．１μｍであり、第
１の記録層３のＧｅ₈Ｓｂ₂Ｔｅ₁₁は面積５μｍ×５μ
ｍ、厚さ０．１μｍであり、Ｐｔ中間層４は面積５μｍ
×５μｍ、厚さ０．１μｍであり、第２の記録層５の
（Ｓｂ_0.7Ｔｅ_0.3）₉₅Ｇｅ₅は面積５μｍ×５μｍ、厚
さ０．１μｍであり、Ｐｔ上部電極６は面積５μｍ×５
μｍ、厚さ０．１μｍであった。この構成において、第
１の記録層３および第２の記録層５が非晶質相の場合の
抵抗値Ｒ_a1、Ｒ_a2は、それぞれ１０００Ωおよび１５０
０Ωであった。第１の記録層３および第２の記録層５が
結晶相の場合の抵抗値Ｒ_c1、Ｒ_c2は、それぞれ５Ωおよ
び１０Ωであった。

【００５６】メモリ１１は、表１に示されるように、状
態１〜状態４の４つの異なる状態を有する。状態１〜状
態４は、第１の記録層３および第２の記録層５の各相状
態（非晶質相と結晶相）の組み合わせである。表１は、
メモリ１１のとり得る状態１〜４における第１の記録層
３および第２の記録層５の相状態と抵抗の和を示す。

【００５７】

【表１】 第１の記録層３と第２の記録層５の両方が非晶質相であ
る場合（状態１）、第１の記録層３の抵抗と第２の記録
層５の抵抗の和は、Ｒ_a1＋Ｒ_a2となる。第１の記録層３
が結晶相であり、第２の記録層５が非晶質相である場合
（状態２）、第１の記録層３の抵抗と第２の記録層５の
抵抗の和は、Ｒ_c1＋Ｒ_a2となる。第１の記録層３が非晶
質相であり、第２の記録層５が結晶相である場合（状態
３）、第１の記録層３の抵抗と第２の記録層５の抵抗の
和は、Ｒ_a1＋Ｒ_c2となる。第１の記録層３と第２の記録
層５の両方が結晶相である場合（状態４）、第１の記録
層３の抵抗と第２の記録層５の抵抗の和は、Ｒ_c1＋Ｒ_c2
となる。上述したように、各抵抗の和は状態１〜４で異
なっている。

【００５８】次に、メモリ１１の作製手順を以下の工程
Ｓ１１０１〜Ｓ１１０６に説明する。

【００５９】Ｓ１１０１：表面を処理した基板１をスパ
ッタリング装置内に準備する。

【００６０】Ｓ１１０２：Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐ
ｔ、Ｔｉ、Ｗ等の単体金属ターゲットまたはこれらの合
金金属ターゲットをＡｒガス雰囲気中でスパッタリング
することにより下部電極２が堆積される。

【００６１】Ｓ１１０３：Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅの３つの元
素を含む合金ターゲットをＡｒガス雰囲気、Ｋｒガス雰
囲気、Ａｒガスと酸素ガスまたは窒素ガスのうち少なく
とも一方を含む反応性ガスとの混合ガス雰囲気、および
Ｋｒガスと反応性ガスとの混合ガス雰囲気からなる群か
ら選択される雰囲気中でスパッタリングすることによっ
て下部電極２上に第１の記録層３が堆積される。

【００６２】Ｓ１１０４：Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐ
ｔ、Ｔｉ、Ｗ等の単体金属ターゲットまたはこれらの合
金金属ターゲットをＡｒガス雰囲気中でスパッタリング
することにより中間層４が第１の記録層３上に堆積され
る。

【００６３】Ｓ１１０５：（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｍ１で表さ
れる材料系を含む（ここでＭ１は、Ａｇ、Ｉｎ、Ｇｅ、
Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、ＡｕおよびＭｎからなる群から少な
くとも１つ選択される）合金ターゲットをＡｒガス雰囲
気、Ｋｒガス雰囲気、Ａｒガスと酸素ガスまたは窒素ガ
スのうち少なくとも一方を含む反応性ガスとの混合ガス
雰囲気、およびＫｒガスと反応性ガスとの混合ガス雰囲
気からなる群から選択される雰囲気中でスパッタリング
することによって中間層４上に第２の記録層５が堆積さ
れる。

【００６４】Ｓ１１０６：Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐ
ｔ、Ｔｉ、Ｗ等の単体金属ターゲットまたはこれらの合
金金属ターゲットをＡｒガス雰囲気中でスパッタリング
することにより上部電極６が第２の記録層５上に形成さ
れる。

【００６５】上述した作製手順の工程Ｓ１１０１〜Ｓ１
１０６において、下部電極２、第１の記録層３、中間層
４、第２の記録層５および上部電極６を堆積するため
に、スパッタリング装置を用いたが、各層を堆積するこ
とができる任意の薄膜堆積装置を用いることができる。
実施の形態１では、工程Ｓ１１０１においてＳｉ基板１
の表面を窒素雰囲気中で窒化処理した。このようにして
作製された下部電極２および上部電極６のそれぞれにＡ
ｕリード線をボンディングし、印加部１３を介して読み
出し／書き込み装置１２に接続した。

【００６６】次にメモリ１１に情報を書き込む方法およ
びメモリ１１に書き込まれた情報を消去する方法を説明
する。メモリ１１への情報の書き込みおよび消去を行う
場合、スイッチ９が閉じられ、スイッチ１０が開かれ
る。パルス発生部７は、第１の記録層３および第２の記
録層５の相状態を所望の相状態に変化させるために必要
な振幅とパルス幅を有する電流パルスを発生する。パル
ス発生部７によって発生された電流パルスは、印加部１
３を介して第１の記録層３と第２の記録層５とに印加さ
れる。

【００６７】図２は、第１の記録層３および第２の記録
層５の相状態に関する状態遷移図である。

【００６８】本実施の形態１において、表１に示される
状態１から状態２、状態１から状態３、状態１から状態
４、状態２から状態３、状態２から状態４、状態３から
状態２、状態３から状態４、状態４から状態２および状
態４から状態３へ変化させる動作を書き込みと呼ぶ。一
方、状態２から状態１、状態３から状態１および状態４
から状態１へ変化させる動作を消去と呼ぶ。第１の記録
層３および第２の記録層５の相状態を所望の相状態に変
化させることによって、メモリ１１に情報が書き込まれ
る、またはメモリ１１に書き込まれた情報が消去され
る。

【００６９】以下、図２を参照しながら、メモリ１１に
情報を書き込むおよび／または消去する方法を各工程ご
とに説明する。

【００７０】工程Ｓ１：状態１を状態２に、または状態
３を状態４に変化させる場合、すなわち、第１の記録層
３を非結晶相から結晶相に相変化させ、第２の記録層５
の相状態を維持する場合には、パルス発生部７（図１）
は第１の電流パルスを発生し、印加部１３（図１）を介
してその第１の電流パルスを第１の記録層３および第２
の記録層５に印加する。第１の電流パルスは、Ｔ_x1≦Ｔ
＜Ｔ_x2なる温度Ｔおよびｔ_x1＜ｔなる時間ｔに相当する
電流パルスである。電流パルスの具体的な波形の例は、
図３を参照して後述される。

【００７１】工程Ｓ２：状態１を状態３に、または状態
２を状態４に変化させる場合、すなわち、第１の記録層
の相状態を維持し、第２の記録層５を非晶質相から結晶
相に相変化させる場合には、パルス発生部７は第２の電
流パルスを発生し、印加部１３を介してその第２の電流
パルスを第１の記録層３および第２の記録層５に印加す
る。第２の電流パルスは、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔおよびｔ
_x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時間ｔに相当する電流パルスである。

【００７２】工程Ｓ３：状態４を状態１に変化させる場
合、すなわち、第１の記録層３および第２の記録層５を
結晶相から非晶質相に相変化させる場合には、パルス発
生部７は第３の電流パルスを発生し、印加部１３を介し
てその第３の電流パルスを第１の記録層３および第２の
記録層５に印加する。第３の電流パルスは、第１の記録
層３および第２の記録層５の融点のうち低くない方の融
点以上の温度に相当する電流パルスである。

【００７３】工程Ｓ４：状態１を状態４に変化させる場
合、すなわち、第１の記録層３および第２の記録層５を
非晶質相から結晶相に相変化させる場合には、パルス発
生部７は第４の電流パルスを発生し、印加部１３を介し
てその第４の電流パルスを第１の記録層３および第２の
記録層５に印加する。第４の電流パルスは、Ｔ_x2≦Ｔな
る温度Ｔおよびｔ_x1≦ｔなる時間ｔに相当する電流パル
スである。なお、工程Ｓ４は必須の工程ではない。なぜ
なら工程Ｓ４は、工程Ｓ２次いで工程Ｓ１、または工程
Ｓ１次いで工程Ｓ２を行うことによって代替され得るか
らである。図２には、工程Ｓ４が必須の工程でないこと
を示すために、工程Ｓ４に対応する状態遷移を表す矢印
が破線で示されている。

【００７４】工程Ｓ５：第１の記録層３および第２の記
録層５の各融点Ｔ_m1、Ｔ_m2が、Ｔ_m1＞Ｔ_m2を満たし、状
態４を状態２に変化させる場合、すなわち第１の記録層
３を結晶相に維持し、第２の記録層５を結晶相から非晶
質相に相変化させる場合には、パルス発生部７は第５の
電流パルスを発生し、印加部１３を介してその第５の電
流パルスを第１の記録層３および第２の記録層５に印加
する。第５の電流パルスは、Ｔ_m2≦Ｔ＜Ｔ_m1なる温度Ｔ
に相当する電流パルスである。工程Ｓ５は必須の工程で
はない。なぜなら工程Ｓ５は、工程Ｓ３次いで工程Ｓ１
を行うことによって代替され得るからである。図２に
は、工程Ｓ５が必須の工程でないことを示すために、工
程Ｓ５に対応する状態遷移を破線で示されている。な
お、第１の記録層３および第２の記録層５の各融点
Ｔ_m1、Ｔ_m2が、Ｔ_m1＜Ｔ_m2を満たす場合には、Ｔ_m1≦Ｔ
＜Ｔ_m2なる温度Ｔに相当する第５の電流パルスを第１の
記録層３および第２の記録層５に印加することによっ
て、状態４から状態３に変化させることができる。

【００７５】上述の工程Ｓ１〜Ｓ３さえあれば、第１の
記録層３および第２の記録層５の相状態を状態１〜状態
４の任意の状態から任意の状態に変化させることができ
る。例えば、状態２を状態１に変化させる場合には、工
程Ｓ２および工程Ｓ３を行えばよい。状態３を状態１に
変化させる場合には、工程Ｓ１および工程Ｓ３を行えば
よい。状態２を状態３に変化させる場合には、工程Ｓ
２、工程Ｓ３、次いで工程Ｓ２を行えばよい。状態３を
状態２に変化させる場合には、工程Ｓ１、工程Ｓ３、次
いで工程Ｓ１を行えばよい。状態４を状態３に変化させ
る場合には、工程Ｓ３、次いで工程Ｓ２を行えばよい。

【００７６】第１の記録層３および第２の記録層５の現
在の相状態が既知である場合には、上記の各工程を組み
合わせることによって第１の記録層３および第２の記録
層５を所望の相状態に相変化させることができる。現在
の相状態（初期状態）は、図４を参照して説明される読
み出し方法を用いて知ることができる。なお、工程Ｓ２
次いで工程Ｓ１、または工程Ｓ１次いで工程Ｓ２を行う
ことによって、第１の記録層３および第２の記録層５の
相状態は、任意の状態から状態４に変化する。このよう
にして得られた状態４を初期状態として用いて、第１の
記録層３および第２の記録層５の相状態を所望の相状態
に相変化させてもよい。これによって、読み出し手順が
省略される。初期状態として使用することができる状態
は、状態４に限定されない。

【００７７】次に、各状態へ変化させるための電流パル
スの波形について説明する。

【００７８】図３は、２つの記録層の相状態を変化させ
るための種々の電流パルスの波形を示す。図１に示すパ
ルス発生部７は、種々のパルス振幅（印加電流値）およ
び種々のパルス幅（電流印加時間）を有する電流パルス
を発生する。

【００７９】第１の電流パルス２１：図２で説明したよ
うに、第１の電流パルス２１は、状態１を状態２に、ま
たは状態３を状態４に変化させる場合に第１の記録層３
および第２の記録層５に印加される電流パルスである。
第１の電流パルス２１を第１の記録層３および第２の記
録層５に印加することによって、第１の記録層３および
第２の記録層５とは、ともに温度上昇し、ｔ_x1≦ｔなる
時間ｔの間、Ｔ_x1≦Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔになる。実施の
形態１では、第１の電流パルス２１のパルス振幅Ｉ_c1お
よびパルス幅ｔ_c1は、それぞれ２ｍＡおよび１５０ｎｓ
に設定された。パルス振幅Ｉ_c1およびパルス幅ｔ_c1は、
好ましくは、それぞれ０．０２≦Ｉ_c1（ｍＡ）≦１０お
よび５≦ｔ_c1（ｎｓ）≦２００である。第１の電流パル
ス２１を第１の記録層３および第２の記録層５に印加す
ることによって、第１の記録層３のみが結晶化温度Ｔ_x1
および結晶化時間ｔ_x1を達成し、第１の記録層３は非晶
質相から結晶相へ相変化し、第２の記録層５は現在の相
状態を維持する。

【００８０】このように、Ｔ_x1≦Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔお
よびｔ_x1≦ｔなる時間ｔに相当する第１の電流パルス２
１を第１の記録層３および第２の記録層５に印加するこ
とによって、第１の記録層３を非結晶相から結晶相に相
変化させ、第２の記録層５の相状態を維持することがで
きる。

【００８１】第２の電流パルス２２：第２の電流パルス
２２は、状態１を状態３に、または状態２を状態４に変
化させる場合に第１の記録層３および第２の記録層５に
印加される電流パルスである。第２の電流パルス２２を
第１の記録層３および第２の記録層５に印加することに
よって、第１の記録層３および第２の記録層５は、とも
に温度上昇し、ｔ_x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時間ｔの間、Ｔ_x2≦
Ｔなる温度Ｔになる。実施の形態１では、第２の電流パ
ルス２２のパルス振幅Ｉ_c2およびパルス幅ｔ_c2は、それ
ぞれ４ｍＡおよび１００ｎｓに設定された。パルス振幅
Ｉ_c2およびパルス幅ｔ_c2は、好ましくは、それぞれ０．
０５≦Ｉ_c2（ｍＡ）≦２０および２≦ｔ _c2（ｎｓ）≦１
５０である。このような第２の電流パルス２２を第１の
記録層３および第２の記録層５に印加することによっ
て、第２の記録層５のみが結晶化温度Ｔ_x2および結晶化
時間ｔ_x2を達成し、第１の記録層３は現在の相状態を維
持し、第２の記録層５は非晶質相から結晶相へ相変化す
る。

【００８２】このように、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔおよびｔ
_x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時間ｔに相当する第２の電流パルス２
２を第１の記録層３および第２の記録層５に印加するこ
とによって、第１の記録層の相状態を維持し、第２の記
録層を非晶質相から結晶相に相変化させることができ
る。

【００８３】第３の電流パルス２３：第３の電流パルス
２３は、状態４を状態１に変化させる場合に第１の記録
層３および第２の記録層５に印加される電流パルスであ
る。第３の電流パルス２３を第１の記録層３および第２
の記録層５に印加することによって、第１の記録層３お
よび第２の記録層５は、ともに温度上昇し、両方の記録
層の低くない方の融点以上の温度Ｔになる。実施の形態
１では、第３の電流パルス２３のパルス振幅Ｉ_a1および
パルス幅ｔ_a1は、それぞれ５０ｍＡおよび５０ｎｓに設
定された。パルス振幅Ｉ_a1およびパルス幅ｔ_a1は、好ま
しくは、それぞれ０．１≦Ｉ_a1（ｍＡ）≦２００および
１≦ｔ_a1（ｎｓ）≦１００である。このような第３の電
流パルス２３を第１の記録層３および第２の記録層５に
印加することによって、第１の記録層３および第２の記
録層５の両方がそれらの低くない方の融点（実施の形態
１ではＴ_m1＝６３０℃）以上を達成し、ともに溶融され
た後に急冷され、その結果第１の記録層３および第２の
記録層５の両方が結晶相から非晶質相へ相変化する。第
３の電流パルス２３のパルス振幅Ｉ_a1は、第１の記録層
３および第２の記録層５を非晶質相から結晶相へ相変化
させるために必要な電流値Ｉ_c1、Ｉ_c2と比較して大き
い。これは、第１の記録層３および第２の記録層５の結
晶化温度Ｔ_x1、Ｔ_x2よりも高い温度（Ｔ_m1＝６３０℃）
を達成するためである。

【００８４】このように、第１の記録層３および第２の
記録層５の融点のうち低くない方の融点以上の温度に相
当する第３の電流パルス２３を第１の記録層３および第
２の記録層５に印加することによって、第１の記録層３
および第２の記録層５を結晶相から非晶質相に相変化さ
せることができる。

【００８５】第１〜第３の電流パルス２１〜２３が、書
き込み／読み出し装置１２を用いて情報を書き込む際の
必須の電流パルスである。これら第１〜第３の電流パル
ス２１〜２３を組み合わせることによって、メモリ１１
を任意の状態から別の任意の状態へ変化させることがで
きる。

【００８６】第４の電流パルス２４：第４の電流パルス
２４は、状態１を状態４に変化させる場合に第１の記録
層３および第２の記録層５に印加される電流パルスであ
る。第４の電流パルス２４を第１の記録層３および第２
の記録層５に印加することによって、第１の記録層３お
よび第２の記録層５は、ともに温度上昇し、ｔ_x1≦ｔな
る時間ｔの間、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔになる。第４の電流
パルス２４のパルス振幅Ｉ_c12およびパルス幅ｔ_c12は、
それぞれ第２の電流パルス２２のパルス振幅Ｉ _c2および
第１の電流パルス２１のパルス幅ｔ_c1に等しい。実施の
形態１では、第４の電流パルス２４のパルス振幅Ｉ_c12
およびパルス幅ｔ_c12は、それぞれ４ｍＡ（＝Ｉ_c2）お
よび１５０ｎｓ（＝ｔ_c1）に設定された。パルス振幅Ｉ
_c12およびパルス幅ｔ_c12は、好ましくは、それぞれ０．
０５≦Ｉ_c12（ｍＡ）≦２０および５≦ｔ_c12（ｎｓ）≦
２００である。このような第４の電流パルス２４を第１
の記録層３および第２の記録層５に印加することによっ
て、第１の記録層３および第２の記録層５の両方が高い
方の結晶化温度Ｔ_x2および長い方の結晶化時間ｔ_x1を達
成し、第１の記録層３および第２の記録層５の両方が非
晶質相から結晶相へ相変化する。

【００８７】このように、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔおよびｔ
_x1≦ｔなる時間ｔに相当する第４の電流パルス２４を第
１の記録層３および第２の記録層５に印加することによ
って、第１の記録層３および第２の記録層５を非晶質相
から結晶相に相変化させることができる。

【００８８】上述したように、第４の電流パルス２４は
必須の電流パルスではない。なぜなら、第４の電流パル
ス２４の代わりに、第１の電流パルス２１および第２の
電流パルス２２が代替され得る。しかし、第１の電流パ
ルス２１および第２の電流パルス２２をメモリ１１に印
加することに比較して、第４の電流パルス２４をメモリ
１１に印加することは、状態１を状態４へより短時間で
変化させることができるという利点を有する。

【００８９】第５の電流パルス２５：第５の電流パルス
２５は、第１の記録層３の融点Ｔ_m1および第２の記録層
５の融点Ｔ_m2の関係がＴ_m1＞Ｔ_m2であり、状態４を状態
２に変化させる場合に第１の記録層３および第２の記録
層５に印加される電流パルスである。第５の電流パルス
２５を第１の記録層３および第２の記録層５に印加する
ことによって、第１の記録層３および第２の記録層５
は、ともに温度上昇し、Ｔ_m2≦Ｔ＜Ｔ_m1なる温度Ｔにな
る。第５の電流パルス２５のパルス振幅Ｉ_a2およびパル
ス幅ｔ_a2は、それぞれ３０ｍＡおよび５０ｎｓに設定さ
れた。パルス振幅Ｉ_a2およびパルス幅ｔ_a2は、好ましく
は、それぞれそれぞれ０．０５≦Ｉ_a2（ｍＡ）≦１６０
および１≦ｔ_a2（ｎｓ）≦１００である。このような第
５の電流パルス２５を第１の記録層３および第２の記録
層５に印加することによって、第１の記録層３および第
２の記録層５は、第１の記録層３の融点には達しないが
第２の記録層５の融点（実施の形態１ではＴ_m2＝５５０
℃）以上に達する。従って第１の記録層３は結晶相を維
持し、第２の記録層５のみが溶融され、急冷されて結晶
相から非晶質相に相変化する。なお、第５の電流パルス
２５は、第１の記録層３の融点Ｔ_m1および第２の記録層
５の融点Ｔ_m2の関係がＴ_m1＜Ｔ_m2の場合には、状態４を
状態３に変化させるために用いられ得る。

【００９０】このように、第１の記録層３の融点Ｔ_m1と
第２の記録層５の融点Ｔ_m2との関係がＴ_m1≠Ｔ_m2である
場合に、低い方の融点以上かつ高い方の融点未満の温度
に相当する第５の電流パルス２５を第１の記録層３およ
び第２の記録層５に印加することによって、低い方の融
点を有する記録層を結晶相から非晶質相に相変化させ、
高い方の融点を有する記録層を結晶相に維持することが
できる。

【００９１】上述したように、第５の電流パルス２５
は、第１の記録層３と第２の記録層５の融点が異なる場
合に有用であるが、必須の電流パルスではない。なぜな
ら第５の電流パルスの代わりに、第３の電流パルス２３
（または第２の電流パルス２２）および第１の電流パル
ス２１が代替され得る。しかし、第３の電流パルス２３
（または第２の電流パルス２２）および第１の電流パル
ス２１をメモリ１１に印加することに比較して、第５の
電流パルス２５をメモリ１１に印加することは、状態４
を状態２（または状態３）へより短時間で変化させるこ
とができるという利点を有する。

【００９２】次に第１〜第５の電流パルス２１〜２５の
うち少なくとも２つ以上を組み合わせた電流パルス２６
〜３３について説明する。

【００９３】電流パルス２６：電流パルス２６は、第３
の電流パルス２３と第１の電流パルス２１とを組み合わ
せた電流パルスである。状態４を状態２へ変化させる場
合、電流パルス２６は、第５の電流パルス２５の代わり
に用いられ得る。電流パルス２６を第１の記録層３およ
び第２の記録層５に印加することによって、第１の記録
層３および第２の記録層５は、ともに温度上昇し、ｔ_x1
≦ｔなる時間ｔの間に、両方の記録層の低くない方の融
点以上の温度Ｔになり溶融され、その後、急冷されて、
Ｔ_x1≦Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔになる。電流パルス２６は、
振幅Ｉ_a1（実施の形態１ではＩ_a1＝５０ｍＡ）に次いで
振幅Ｉ_c1（実施の形態１ではＩ_c1＝２ｍＡ）全体でｔ_c1
（実施の形態１ではｔ_c1＝１５０ｎｓ）となるように設
定された。

【００９４】上述したように、電流パルス２６は必須の
電流パルスではない。なぜなら電流パルス２６の代わり
に、第５の電流パルス２５が代替され得る。しかし、第
５の電流パルス２５をメモリ１１に印加することに比較
して、電流パルス２６をメモリ１１に印加することは、
第１の記録層３および第２の記録層５の融点が等しい場
合であっても状態４を状態２へ変化させることができる
という利点を有する。

【００９５】このように、両方の記録層の低くない方の
融点以上、次いでＴ_x1≦Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔを全体でｔ
_x1＜ｔなる時間ｔに相当する電流パルス２６を第１の記
録層３および第２の記録層５に印加することによって、
第１の記録層３および第２の記録層５は、結晶相から非
晶質相に相変化した後、第１の記録層３を非晶質相から
結晶相に相変化させ、第２の記録層５を非晶質相に維持
することができる。すなわち、メモリ１１は、状態４か
ら状態１を介して状態２へと変化する。

【００９６】電流パルス２７：電流パルス２７は、第３
の電流パルス２３と第２の電流パルス２２を組み合わせ
た電流パルスである。状態４を状態３に変化させる場合
に、電流パルス２７が用いられる。電流パルス２７を第
１の記録層３および第２の記録層５に印加することによ
って、第１の記録層３および第２の記録層５は、ともに
温度上昇し、ｔ_x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時間ｔの間、両方の記
録層の低くない方の融点以上の温度Ｔになり溶融され
る。その後急冷されて、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔになる。電
流パルス２７は、振幅Ｉ_a1に次いで振幅Ｉ_c2（実施の形
態１ではＩ_c2＝４ｍＡ）全体でｔ_c2（実施の形態１では
ｔ_c2＝１００ｎｓ）となるように設定された。

【００９７】このように、両方の記録層の低くない方の
融点以上、次いでＴ_x2≦Ｔなる温度Ｔを全体でｔ_x2≦ｔ
＜ｔ_x1なる時間ｔに相当する電流パルス２７を第１の記
録層３および第２の記録層５に印加することによって、
第１の記録層３および第２の記録層は、結晶相から非晶
質相に相変化した後、第１の記録層３を非晶質相に維持
し、第２の記録層５を非晶質相から結晶相に相変化させ
ることができる。すなわち、メモリ１１は、状態４から
状態１を介して状態３へと変化する。

【００９８】電流パルス２８：電流パルス２８は、第１
の電流パルス２１と第３の電流パルス２３とを組み合わ
せた電流パルスである。状態３を状態１に変化させる場
合に、電流パルス２８が用いられる。電流パルス２８を
第１の記録層３および第２の記録層５に印加することに
よって、第１の記録層３および第２の記録層５は、とも
に温度上昇し、ｔ_x1≦ｔなる時間ｔの間、Ｔ_x1≦Ｔ＜Ｔ
_x2なる温度Ｔになり、次いで両方の記録層の低くない方
の融点以上の温度Ｔになる。電流パルス２８は、振幅Ｉ
_c1、パルス幅ｔ_c1に次いで振幅Ｉ_a1、パルス幅ｔ_a1（実
施の形態１ではｔ_a1＝５０ｎｓ）となるように設定され
た。

【００９９】このように、Ｔ_x1≦Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔお
よびｔ_x1≦ｔなる時間ｔ、次いで第１の記録層３および
第２の記録層５の融点のうち低くない方の融点以上の温
度に相当する電流パルス２８を第１の記録層３および第
２の記録層５に印加することによって、第１の記録層３
を非晶質相から結晶相に相変化させ、第２の記録層５を
結晶相に維持し、次いで両方の記録層の結晶相を非晶質
相に相変化させることができる。すなわち、メモリ１１
の状態は、状態３から状態４を介して状態１へと変化す
る。

【０１００】電流パルス２９：電流パルス２９は、第２
の電流パルス２２と第３の電流パルス２３とを組み合わ
せた電流パルスである。状態２を状態１に変化させる場
合に、電流パルス２９が用いられる。電流パルス２９を
第１の記録層３および第２の記録層５に印加することに
よって、第１の記録層３および第２の記録層５は、とも
に温度上昇し、ｔ_x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時間ｔの間、Ｔ_x2≦
Ｔなる温度Ｔになり、次いで両方の記録層の低くない方
の融点以上の温度Ｔになる。電流パルス２９は、振幅Ｉ
_c2、パルス幅ｔ_c2に次いで振幅Ｉ_a1、パルス幅ｔ_a1とな
るように設定された。

【０１０１】このように、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔおよびｔ
_x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時間ｔ、次いで第１の記録層３および
第２の記録層５の融点のうち低くない方の融点以上の温
度に相当する電流パルス２９を第１の記録層３および第
２の記録層５に印加することによって、第１の記録層３
を結晶相に維持し、第２の記録層５を非晶質相から結晶
相に相変化させ、次いで両方の記録層の結晶相を非晶質
相に相変化させることができる。すなわち、メモリ１１
の状態は、状態２から状態４を介して状態１へと変化す
る。

【０１０２】電流パルス３０：電流パルス３０は、第４
の電流パルスと第３の電流パルスとを組み合わせた電流
パルスである。状態２または状態３を状態１に変化させ
る場合に、電流パルス３０が用いられる。電流パルス３
０は、電流パルス２８および電流パルス２９の代わりに
用いることができる。電流パルス３０を第１の記録層３
および第２の記録層５に印加することによって、第１の
記録層３および第２の記録層５は、ともに温度上昇し、
ｔ_x1≦ｔなる時間ｔの間、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔになり、
次いで両方の記録層の低くない方の融点以上の温度Ｔに
なる。電流パルス３０は、振幅Ｉ_c2、パルス幅ｔ_c1に次
いで、振幅Ｉ_a1、パルス幅ｔ_a1となるように設定され
た。

【０１０３】このように、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔおよびｔ
_x1≦ｔなる時間ｔ、次いで第１の記録層３および第２の
記録層５の融点のうち低くない方の融点以上の温度に相
当する電流パルス３０を第１の記録層３および第２の記
録層５に印加することによって、第１の記録層３および
第２の記録層５の各々が結晶相または非晶質相のいずれ
の相状態であっても、第１の記録層３および第２の記録
層５をともに結晶相に相変化させ、次いで両方の記録層
の結晶相を非晶質相に相変化させることができる。すな
わち、メモリ１１の状態は、状態２または状態３を状態
４を介して状態１へと変化する。

【０１０４】電流パルス３１：電流パルス３１は、第２
の電流パルス２２と電流パルス２７（第３の電流パルス
２３と第２の電流パルス２２との組み合わせ）とを組み
合わせた電流パルスである。状態２を状態３に変化させ
る場合に、電流パルス３１が用いられる。電流パルス３
１を第１の記録層３および第２の記録層５に印加するこ
とによって、第１の記録層３および第２の記録層５は、
ともに温度上昇し、ｔ _x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時間ｔの間、Ｔ
_x2≦Ｔなる温度Ｔになり、次いでｔ_x2≦ｔ＜ｔ _x1なる時
間ｔの間、両方の記録層の低くない方の融点以上の温度
Ｔになり、その後急冷されて、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔにな
る。電流パルス３１は振幅Ｉ_c2、パルス幅ｔ_c2、次いで
振幅Ｉ_a1、振幅Ｉ_c2全体でｔ_c2となるように設定され
た。

【０１０５】このように、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔおよびｔ
_x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時間ｔ、次いでｔ _x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時
間ｔの間、両方の記録層の低くない方の融点以上の温度
Ｔその後Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔに相当する電流パルス３１
を第１の記録層３および第２の記録層５に印加すること
によって、第１の記録層３を結晶相に維持し、第２の記
録層５を非晶質相から結晶相に相変化させ、次いで第１
の記録層３および第２の記録層５を結晶相から非晶質相
に相変化させる。その後第１の記録層３を非晶質相に維
持し、第２の記録層５を非晶質相から結晶相に相変化さ
せることができる。すなわち、メモリ１１の状態は、状
態２から状態４次いで状態１を介して状態３へと変化す
る。

【０１０６】電流パルス３２：電流パルス３２は、第１
の電流パルス２１と第５の電流パルス２５とを組み合わ
せた電流パルスである。状態３を状態２に変化させる場
合に、電流パルス３２が用いられる。電流パルス３２を
第１の記録層３および第２の記録層５に印加することに
よって、第１の記録層３および第２の記録層５は、とも
に温度上昇し、ｔ_x1≦ｔなる時間ｔの間、Ｔ_x1≦Ｔ＜Ｔ
_x2なる温度Ｔになり、次いでＴ_m2なる温度Ｔになる。電
流パルス３２は、振幅Ｉ_c1、パルス幅ｔ_c1、次いで振幅
Ｉ_a2（実施の形態１ではＩ_a2＝３０ｍＡ）、パルス幅ｔ
_a2（実施の形態１ではｔ_a2＝５０ｎｓ）となるように設
定された。

【０１０７】このように、Ｔ_x1≦Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔお
よびｔ_x1≦ｔなる時間ｔ、次いでＴ _m2なる温度Ｔに相当
する電流パルス３２を第１の記録層３および第２の記録
層５に印加することによって、第１の記録層３を非晶質
相から結晶相に相変化させ、第２の記録層５を結晶相に
維持し、次いで第１の記録層３を結晶相に維持し、第２
の記録層５を結晶相から非晶質相に相変化させることが
できる。すなわち、メモリ１１の状態は、状態３から状
態４を介して状態２へと変化する。

【０１０８】電流パルス３３：電流パルス３３は、第１
の電流パルス２１と電流パルス２６（第３の電流パルス
２３と第１の電流パルス２１との組み合わせ）とを組み
合わせた電流パルスである。状態３を状態２に変化させ
る場合、電流パルス３３が、電流パルス３２の代わりに
用いられ得る。電流パルス３３を第１の記録層３および
第２の記録層５に印加することによって、第１の記録層
３および第２の記録層５は、ともに温度上昇し、ｔ_x1≦
ｔなる時間ｔの間、Ｔ_x1≦Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔになり、
次いでｔ_x1≦ｔなる時間ｔの間に、両方の記録層の低く
ない方の融点以上の温度Ｔになり溶融され、その後急冷
されて、Ｔ_x1≦Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔになる。電流パルス
３３は、振幅Ｉ_c1、パルス幅ｔ_c1、次いで振幅Ｉ_a1、振
幅Ｉ_c1全体でｔ_c1となるように設定された。

【０１０９】このように、Ｔ_x1≦Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔお
よびｔ_x1≦ｔなる時間ｔ、その後両方の記録層の低くな
い方の融点以上、次いでＴ_x1≦Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔを全
体でｔ_x1≦ｔなる時間ｔに相当する電流パルス３３を第
１の記録層３および第２の記録層５に印加することによ
って、第１の記録層３を非晶質相から結晶相に相変化さ
せ、第２の記録層５を結晶相に維持し、次いで第１の記
録層３および第２の記録層５を結晶相から非晶質相に相
変化させる。その後第１の記録層３を非晶質相から結晶
相に相変化させ、第２の記録層５を非晶質相に維持する
ことができる。すなわち、メモリ１１の状態は、状態３
から状態４次いで状態１を介して状態２へと変化する。

【０１１０】電流パルス２８〜３３では、メモリ１１
は、一旦状態４を介して所望の状態へ変化している。こ
れは、第１の記録層３または第２の記録層５のいずれか
一方が非晶質相（高抵抗状態）である場合、印加された
電流パルスの電気エネルギーの大部分が、非晶質相であ
る記録層で消費されるので、他方の結晶相（低抵抗状
態）のみを非晶質相に相変化させるために必要な電気エ
ネルギーを結晶相である記録層に印加できないためであ
る。従って、一旦両方の記録層を結晶相に相変化させ、
次いでその両方の記録層を非晶質相に相変化させるよう
に、電流パルス２８〜３３は設定されている。

【０１１１】本発明による書き込み／読み出し装置１２
によれば、３つの電流パルスおよび３つの電流パルスの
組み合わせを用いることで、第１の記録層３および第２
の記録層５の相状態を結晶相と非晶質相との間で制御
し、第１の記録層３および第２の記録層５の任意の相状
態から所望の相状態へ相変化させることができる。

【０１１２】次にメモリ１１に書き込まれた情報を読み
出す方法を説明する。メモリ１１に書き込まれた情報を
読み出す際には、図１に示すスイッチ１０が閉じられ、
書き込み／読み出し装置１２が印加部１３を介してメモ
リ１１に接続される。抵抗測定部８は、第１の記録層３
および第２の記録層５に電流パルスＩ_rを印加し、その
際に下部電極２（図１）と上部電極６（図１）との間に
発生する電位差に基づいて、第１の記録層３および第２
の記録層５の抵抗値（第１の記録層３の抵抗値と第２の
記録層５の抵抗値との和）を検出する。電流パルスＩ_r
は、抵抗測定部８が発生する代わりに、パルス発生部７
が発生してもよい。この場合には、スイッチ９が閉じら
れる。電流パルスＩ_rは、第１の記録層３および第２の
記録層５の相変化が生じない大きさの振幅およびパルス
幅を有する。電流パルスＩ_rは、好ましくは、Ｉ_r（ｍ
Ａ）≦０．０２である。

【０１１３】図４は、本発明による、書き込み／読み出
し装置を用いたメモリ１１に書き込まれた情報を読み出
す方法を示すフローチャートである。以下、図４を参照
しながら、メモリ１１に書き込まれた情報を読み出す方
法を各工程ごとに説明する。

【０１１４】工程４０１：第１の記録層３および第２の
記録層５に電流パルスＩ_rを印加部１３を介して印加す
る。

【０１１５】工程４０２：抵抗測定部８が第１の記録層
３および第２の記録層５の抵抗の和を測定する。

【０１１６】工程４０３：判定部１６が、測定された抵
抗の和が、状態１〜４のいずれの状態の第１の記録層３
および第２の記録層５の抵抗の和に一致するかを判定す
る。これにより、メモリ１１に書き込まれた情報が読み
出される。

【０１１７】図２と図４を参照して説明した例では、書
き込み／読み出し装置１２が、書き込みと読み出しの機
能を兼ね備えるものとして説明した。しかしながら、書
き込み／読み出し装置１２は、書き込み（および消去）
と読み出しとのいずれかのみを行うように構成されてい
てもよい。書き込み／読み出し装置１２が、書き込み
（および消去）のみを行う場合には、抵抗測定器８およ
び判定部１６は省略され得る。この場合には、書き込み
／読み出し装置１２は、メモリ１１への情報の書き込み
（および消去）装置として機能する。書き込み／読み出
し装置１２が、読み出しのみを行う場合には、パルス発
生部７は省略してもよい。また、書き込み／読み出し装
置１２が、書き込み（および消去）と読み出しの機能を
切り換えるためのスイッチ９、１０は、手動で切り換え
られてもよいし、書き込み／読み出し装置１２の外部か
ら与えられるコマンドに基づいて、スイッチ９、１０を
制御する制御部が設けられていてもよい。

【０１１８】図１に示される例では、１つのメモリ１１
のみが用いられていた。しかし、複数のメモリ１１をマ
トリクス状に配置した構成を採用してもよい。

【０１１９】図５は、本発明のメモリをマトリクス状に
配置した記憶装置と記憶装置に接続された外部回路の構
成を示す。図１に示す構成要素と同一の構成要素には同
一の参照符号を付し、これらについての詳細な説明は省
略する。

【０１２０】外部回路５４は、パルス発生部７と、抵抗
測定部８、スイッチ９および１０と、判定部１６と、制
御部５１とを含む。記憶装置５８は、ロウデコーダおよ
びカラムデコーダを含む印加部１３と、ビット線５２
と、ワード線５３と、複数のメモリ１１から構成される
メモリアレイ５５とを含む。

【０１２１】制御部５１は、書き込み動作または読み出
し動作のいずれの動作を行うかを示すコマンド等の制御
情報をライン５６を介してそれぞれパルス発生部７およ
び抵抗測定部８に送る。パルス発生部７および抵抗測定
部８のそれぞれは、受け取った制御情報に応じて、スイ
ッチ９およびスイッチ１０の開閉を行い、書き込み動作
または読み出し動作を行う。制御部５１はまた、メモリ
アレイ５５のうちどのメモリ１１に電流パルスを印加す
るかを示すアドレス情報をライン５７を介して印加部１
３に送る。

【０１２２】印加部１３のロウデコーダおよびカラムデ
コーダはそれぞれ、受け取ったアドレス情報によって指
定されるメモリ１１のワード線５３およびビット線５２
を指定する。次いで、指定されたメモリ１１に電流パル
スが印加されて、書き込み動作または読み出し動作が行
われる。

【０１２３】図５に示すように図１のメモリ１１をマト
リクス状に配置することによって、記憶装置の記憶容量
を増大させることができる。

【０１２４】（実施の形態２）実施の形態１では、メモ
リ１１を構成する記録層が２層の場合を説明した。しか
し、メモリ１１を構成する記録層の数は、２に限定され
ない。実施の形態２では、メモリを構成する記録層がＮ
層（Ｎ＞２、Ｎは自然数）の場合を説明する。

【０１２５】図６は、Ｎ個の記録層６２から構成される
メモリ６０を示す。図１に示す構成要素と同一の構成要
素には同一の参照符号を付し、これらについての詳細な
説明は省略する。メモリ６０は、基板１と、下部電極２
と、第１〜第Ｎ−１の中間層６１と、Ｎ個の記録層６２
と、上部電極６とを含む。

【０１２６】第１〜第Ｎ−１の中間層６１は、図１の中
間層４と同様に、Ｎ個の記録層６２間で各記録層を構成
する原子が拡散することを防ぐために設けられる。第１
〜第Ｎ−１の中間層６１は好ましくは導電性であり、Ａ
ｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ等の単体金属材
料、およびこれらの組み合わせ（合金材料）が挙げられ
るが、これらに限定されない。

【０１２７】なお、下部電極２および／または上部電極
６に代えて、Ｎ個の記録層６２に電流パルスを印加する
ことが可能な任意の構成が採用され得る。例えば、基板
１が導電性である場合には、下部電極２は省略され得
る。第１〜第Ｎ−１の中間層６１は、Ｎ個の記録層６２
の材質が、それらの間で互いに原子が拡散しないような
材質である場合には、省略してもよい。

【０１２８】Ｎ個の記録層６２は、それぞれ電流パルス
などの電気エネルギーの印加による温度上昇に起因して
結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす材料
から構成される。Ｎ個の記録層６２の材料は、以下の条
件１〜条件３を満たすように選択される。

【０１２９】条件１：Ｎ個の記録層６２のうち第ｍ（１
≦ｍ≦Ｎ）の記録層の結晶化温度Ｔ _xmは、関係Ｔ_x1＜Ｔ
_x2＜…＜Ｔ_xm-1＜Ｔ_xm＜Ｔ_xm+1＜…＜Ｔ_xNを満たす。

【０１３０】条件２：Ｎ個の記録層６２のうち第ｍの記
録層の結晶化時間ｔ_xmは、関係ｔ_x1＞ｔ_x2＞…＞ｔ_xm-1
＞ｔ_xm＞ｔ_xm+1＞…＞ｔ_xNを満たす。

【０１３１】条件３：Ｎ個の記録層の各記録層が非晶質
相の場合の抵抗値、およびＮ個の記録層の各記録層が結
晶相の場合の抵抗値がすべて異なり、Ｎ個の記録層の抵
抗の和は、２^N個の異なる値をとる。

【０１３２】条件１と条件２とが満たされることによっ
て、Ｎ個の記録層６２のそれぞれの相状態を所望の状態
（非晶質相または結晶相）に設定することが可能にな
る。さらに、条件３が満たされることによって、Ｎ個の
記録層６２のそれぞれの相状態の組み合わせである２^N
個の状態を区別して検出することができる。２^N個の状
態に対応する２^N値（すなわちＮビット）の情報を担持
することができる。各記録層を結晶相と非晶質相との間
でのみ制御すればよいので、１つの記録層の相状態を段
階的に制御することに比べて制御が容易である。

【０１３３】このように構成されたメモリ６０は、図１
に示すメモリ１１の代わりに用いられる。図１に示す書
き込み／読み出し装置１２をメモリ６０への情報の書き
込みおよびメモリ６０に書き込まれた情報の読み出しに
用いる。

【０１３４】Ｎ個の記録層６２のそれぞれが、非晶質相
または結晶相のいずれかの状態をとることによって、メ
モリ６０は２^N個の状態のいずれかをとる。状態１は、
Ｎ個の記録層６２すべてが非晶質相である状態とする。
状態２^Nは、Ｎ個の記録層６２すべてが結晶相である状
態とする。状態１から任意の状態へ変化させる動作を書
き込みと呼ぶ。一方、状態１を除く任意の状態から状態
１へ変化させる動作を消去と呼ぶ。Ｎ個の記録層６２の
相状態を所望の相状態に変化させることによって、メモ
リ６０に情報が書き込まれるおよび／またはメモリ６０
に書き込まれた情報が消去される。

【０１３５】次に、メモリ６０に情報を書き込むまたは
メモリ６０に書き込まれた情報を消去する方法を説明す
る。

【０１３６】メモリ６０への情報の書き込みおよび消去
を行う場合、スイッチ９が閉じられ、スイッチ１０が開
かれる。パルス発生部７は、Ｎ個の記録層６２の相状態
を所望の相状態に変化させるために必要な振幅とパルス
幅とを有する電流パルスを発生する。電流パルスは、印
加部１３を介してＮ個の記録層６２に印加される。

【０１３７】図７は、Ｎ個の記録層６２の相状態を変化
させるための種々の電流パルスの波形を示す。

【０１３８】電流パルス（結晶化電流パルス）７０：結
晶化電流パルス７０は、第ｍの記録層のみを非晶質相か
ら結晶相に相変化させる場合に、Ｎ個の記録層６２に印
加される電流パルスである。１≦ｍ≦Ｎなるｍのそれぞ
れについて、結晶化電流パルスが存在する。結晶化電流
パルス７０をＮ個の記録層６２に印加することによっ
て、Ｎ個の記録層６２すべてが温度上昇し、ｔ_xm≦ｔ_x
＜ｔ_x(m-1)なる時間ｔ_xの間、Ｔ_xm≦Ｔ_x＜Ｔ_x(m+1)なる
温度Ｔ_xになる。振幅Ｉ_cmおよびパルス幅ｔ_cmを有する
結晶化電流パルス７０をＮ個の記録層６２に印加するこ
とによって、第ｍの記録層のみが、第ｍの記録層の結晶
化温度Ｔ_xmおよび結晶化時間ｔ_xmを達成し、非晶質相か
ら結晶相に相変化する。

【０１３９】このように、Ｔ_xm≦Ｔ_x＜Ｔ_x(m+1)なる温
度Ｔ_xおよびｔ_xm≦ｔ_x＜ｔ_x(m-1)なる時間ｔ_xに相当す
る結晶化電流パルス７０を印加部１３を介してＮ個の記
録層６２に印加することによって、第ｍの記録層のみを
非晶質相から結晶相に相変化させ、第ｍの記録層を除く
記録層の相状態を維持することができる。なお、上述し
た関係ｔ_xm≦ｔ_x＜ｔ_x(m-1)は、ｍ＝１の場合には、関
係ｔ_x1≦ｔ_xと読みかえられる。また、ｍ＝Ｎの場合に
は、関係Ｔ_xm≦Ｔ_x＜Ｔ_x(m+1)は、Ｔ_xN≦Ｔ_xと読みかえ
られる。

【０１４０】電流パルス（非晶質化電流パルス）７１：
非晶質化電流パルス７１は、メモリ６０の状態を状態２
^Nから状態１に変化させる場合、Ｎ個の記録層６２に印
加される電流パルスである。非晶質化電流パルス７１を
Ｎ個の記録層６２に印加することによって、Ｎ個の記録
層６２のすべてが、温度上昇し、Ｎ個の記録層６２の融
点のうちもっとも高い融点以上の温度になる。振幅Ｉ
_aN+1およびパルス幅ｔ_{aN +1}を有する非晶質化電流パルス
７１をＮ個の記録層６２に印加することによって、Ｎ個
の記録層６２のすべてが融点Ｔ_m1を達成し溶融される。
その後急冷されて、結晶相から非晶質相に相変化する。

【０１４１】このように、Ｎ個の記録層の融点のうちも
っとも高い融点以上の温度に相当する非晶質化電流パル
ス７１を印加部１３を介してＮ個の記録層６２に印加す
ることによって、Ｎ個の記録層６２のすべてを結晶相か
ら非晶質相に相変化させることができる。

【０１４２】Ｎ個の記録層６２のうち非晶質相である記
録層のそれぞれについての結晶化電流パルス７０をメモ
リ６０に順次印加することにより、任意の状態にあるメ
モリ６０を状態２^Nに変化させることができる。また、
状態２^Nにあるメモリ６０に非晶質化電流パルス７１を
印加することにより、メモリ６０を状態１に変化させる
ことができる。さらに、状態１にあるメモリ６０に、結
晶相に相変化させることが所望されるＮ個の記録層６２
のうちの１つ以上の記録層についての結晶化電流パルス
７０を順次印加することにより、メモリ６０を状態１か
ら任意の状態に変化させることができる。このように、
結晶化電流パルス７０および／または非晶質化電流パル
ス７１を単独または組み合わせて用いることにより、２
^N個の状態のうち任意の状態にあるメモリ６０を任意の
別の状態へ変化させることができる。

【０１４３】電流パルス７２：電流パルス７２は、Ｎ個
の記録層６２のうち第ｍの記録層から第（ｍ＋ｎ−１）
の記録層を非晶質相から結晶相に相変化させる場合に、
Ｎ個の記録層６２に印加部１３を介して印加される電流
パルスである。電流パルス７２をＮ個の記録層６２に印
加することによって、Ｎ個の記録層６２のすべてが、温
度上昇し、ｔ_xm≦ｔ_x＜ｔ_x(m-1)なる時間ｔ_x間、Ｔ
_x(m+n-1)≦Ｔ_x＜Ｔ_x(m+n)なる温度Ｔ_xになる。振幅Ｉ
_c(m+n-1)およびパルス幅ｔ_cmを有する電流パルス７２を
Ｎ個の記録層６２に印加することによって、第ｍ〜第
（ｍ＋ｎ−１）の記録層が結晶化温度Ｔ_x(m+n-1)および
結晶化時間ｔ_xmを達成し、非晶質相から結晶相に相変化
する。

【０１４４】このように、Ｔ_x(m+n-1)≦Ｔ_x＜Ｔ_x(m+n)
なる温度Ｔ_xおよびｔ_xm≦ｔ_x＜ｔ_{x(m -1)}なる時間ｔ_xに
相当する電流パルス７２を印加部１３を介してＮ個の記
録層６２に印加することによって、Ｎ個の記録層６２の
うち第ｍ〜第（ｍ＋ｎ−１）の記録層を非晶質相から結
晶相に相変化させることができる。

【０１４５】電流パルス７２は必須の電流パルスではな
い。なぜなら、結晶化電流パルス７０をメモリ６０に順
次印加することによっても、第ｍ〜第（ｍ＋ｎ−１）の
記録層を非晶質相から結晶相に相変化させることができ
るからである。しかし、結晶化電流パルス７０をメモリ
６０に順次印加することに比較して、電流パルス７２を
メモリ６０に印加することは、第ｍ〜第（ｍ＋ｎ−１）
の記録層をより短時間で非晶質相から結晶相に相変化さ
せることができるという利点を有する。

【０１４６】電流パルス７３：電流パルス７３は、状態
１を状態２^Nに変化させる場合、印加部１３を介してＮ
個の記録層６２に印加される電流パルスである。電流パ
ルス７３をＮ個の記録層６２に印加することによって、
Ｎ個の記録層６２のすべてが、温度上昇し、ｔ_x1≦ｔ_x
なる時間ｔ_xの間、Ｔ_xN≦Ｔ_xなる温度Ｔ_xになる。振幅
Ｉ_cNおよびパルス幅ｔ_c1を有する電流パルス７３をＮ個
の記録層６２に印加することによって、Ｎ個の記録層６
２のすべてが結晶化温度Ｔ_xNおよび結晶化時間ｔ _x1を達
成し、非晶質相から結晶相に相変化する。

【０１４７】このように、Ｔ_xN≦Ｔ_xなる温度Ｔ_xおよび
ｔ_x1≦ｔ_xなる時間ｔ_xに相当する電流パルス７３をＮ個
の記録層６２に印加することによって、Ｎ個の記録層６
２すべてを非晶質相から結晶相に相変化させることがで
きる。

【０１４８】電流パルス７３は必須の電流パルスではな
い。なぜなら、結晶化電流パルス７０をメモリ６０に順
次印加することによっても、Ｎ個の記録層６２のすべて
を非晶質相から結晶相に相変化させることができるから
である。しかし、結晶化電流パルス７０をメモリ６０に
順次印加することに比較して、電流パルス７３をメモリ
６０に印加することは、状態１を状態２^Nにより短時間
で変化させることができるという利点を有する。

【０１４９】電流パルス７４：電流パルス７４は、電流
パルス７３と非晶質化電流パルス７１とを組み合わせた
電流パルスである。このような電流パルス７４は、Ｎ個
の記録層６２のうち少なくとも１つの記録層が非晶質相
であり、メモリ６０を状態１に変化させる場合に、印加
部１３を介してＮ個の記録層６２に印加される電流パル
スである。電流パルス７４をＮ個の記録層６２に印加す
ることによって、Ｎ個の記録層６２のすべてが、温度上
昇し、ｔ_x1≦ｔ_xなる時間ｔ_xの間、Ｔ_x≧Ｔ_xNなる温度
Ｔ_xになり、次いでＮ個の記録層６２のうち最も融点の
高い温度になる。振幅Ｉ_cNおよびパルス幅ｔ_c1、次いで
振幅Ｉ_aN+1およびパルス幅ｔ_aN+1を有する電流パルス７
４をＮ個の記録層６２に印加することによって、Ｎ個の
記録層６２のすべてが結晶化温度Ｔ_xNおよび結晶化時間
ｔ_x1を達成し、非晶質相から結晶相に相変化する。次い
で、Ｎ個の記録層６２のすべてが、Ｎ個の記録層６２の
各融点のうち最も高い融点以上に達し溶融し、急冷され
て結晶相から非晶質相に相変化する。

【０１５０】電流パルス７４は必須の電流パルスではな
い。なぜなら、結晶化電流パルス７０をメモリ６０に順
次印加して、Ｎ個の記録層６２を状態２^Nに変化させ、
次いで非晶質化電流パルス７１をメモリ６０に印加する
ことによっても、状態２^Nから状態１に変化することが
できるからである。しかし、結晶化電流パルス７０をメ
モリ６０に順次印加し、非晶質化電流パルス７１を印加
することに比較して、電流パルス７４をメモリ６０に印
加することは、状態２^Nを除く任意の状態から状態１に
より短時間で変化させることができるという利点を有す
る。

【０１５１】電流パルス７５：電流パルス７５は、Ｎ個
の記録層６２のうち少なくとも１つの記録層のそれぞれ
が温度Ｔ_m以下の融点を有し、Ｎ個の記録層のうちの少
なくとも１つの記録層を除く記録層のそれぞれが温度Ｔ
_mよりも高い融点を有し、少なくとも１つの記録層のそ
れぞれを結晶相から非晶質相に相変化させ、少なくとも
１つの記録層のそれぞれを除く記録層を結晶相に維持す
る場合に、Ｎ個の記録層６２に印加される電流パルスで
ある。電流パルス７５をＮ個の記録層６２に印加するこ
とによって、Ｎ個の記録層６２すべてが、温度上昇し、
少なくとも１つの記録層のそれぞれが温度Ｔ_mとなる。
振幅Ｉ_cmおよびパルス幅ｔ_amを有する電流パルス７５を
Ｎ個の記録層６２に印加することによって、温度Ｔ_m以
下の融点を有する少なくとも１つの記録層のそれぞれの
みが温度Ｔ_mを達成し、結晶相から非晶質相に相変化す
る。

【０１５２】温度Ｔ_mは、Ｎ個の記録層６２の融点のう
ち最も低い融点以上かつＮ個の記録層６２のうち最も高
い融点未満となるように任意に選択され得る。このよう
に温度Ｔ_mを選択することにより、Ｎ個の記録層６２を
温度Ｔ_m以下の融点を有する少なくとも１つの記録層か
らなる低融点側のグループと、温度Ｔ_mより高い融点を
有する少なくとも１つの記録層からなる高融点側のグル
ープとに分けることができる。温度Ｔ_mに相当する電流
パルス７５をＮ個の記録層６２に印加することによっ
て、低融点側のグループに含まれる記録層のそれぞれを
結晶相から非晶質相に相変化させることができる。

【０１５３】電流パルス７５は、Ｎ個の記録層６２の融
点が異なる場合に有用であるが、必須の電流パルスでは
ない。なぜなら電流パルス７５の代わりに、非晶質化電
流パルス７１および結晶化電流パルス７０をメモリ６０
に順次印加することによっても、Ｎ個の記録層６２のう
ち所望の記録層のみを結晶相に相変化させることができ
るからである。しかし、非晶質化電流パルス７１および
結晶化電流パルス７０をメモリ６０に印加することに比
較して、電流パルス７５をメモリ６０に印加すること
は、メモリ６０をより短時間でＮ個の記録層６２のうち
所望の記録層のみを結晶相に相変化させることができる
という利点を有する。

【０１５４】Ｎ個の記録層６２の現在の相状態が既知で
ある場合には、上記の結晶化電流パルス７０と非晶質化
電流パルス７１とを組み合わせることによって、Ｎ個の
記録層６２を所望の相状態に相変化させることができ
る。現在の相状態（初期状態）は、図８を参照して説明
される読み出し方法を用いて知ることができる。なお、
ｍ＝１〜Ｎのそれぞれについての結晶化電流パルス７０
をメモリ６０に順次印加することによって（あるいは、
電流パルス７３をメモリ６０に印加することによっ
て）、メモリ６０の状態は、任意の状態から状態２^Nに
変化する。このようにして得られた状態２^Nを初期状態
として用いて、Ｎ個の記録層６２の相状態を所望の相状
態に相変化させてもよい。これによって、読み出し手順
が省略される。初期状態として使用することができる状
態は、状態２^Nに限定されない。

【０１５５】次にメモリ６０に書き込まれた情報を読み
出す方法を説明する。読み出し方法は、実施の形態１に
おいて図４を参照して説明された読み出し方法と同様で
ある。メモリ６０に書き込まれた情報を読み出す際に
は、図１に示すスイッチ１０が閉じられ、書き込み／読
み出し装置１２が印加部１３を介してメモリ６０に接続
される。抵抗測定部８は、Ｎ個の記録層６２に電流パル
スＩ_rを印加し、その際に下部電極２（図１）と上部電
極６（図１）との間に発生する電位差に基づいて、Ｎ個
の記録層６２の抵抗値（Ｎ個の記録層６２のそれぞれの
抵抗値の和）を検出する。電流パルスＩ_rは、Ｎ個の記
録層６２が相変化しない大きさの振幅およびパルス幅を
有する。

【０１５６】図８は、本発明による、書き込み／読み出
し装置１２を用いたメモリ６０に書き込まれた情報を読
み出す方法を示すフローチャートである。以下、図８を
参照しながら、メモリ６０に書き込まれた情報を読み出
す方法を各工程について説明する。

【０１５７】工程８０１：Ｎ個の記録層６２に電流パル
スＩ_rを印加部１３を介して印加する。

【０１５８】工程８０２：抵抗測定部８がＮ個の記録層
６２の抵抗の和を測定する。

【０１５９】工程８０３：判定部１６が、測定された抵
抗の和が、状態１〜２^Nのいずれの状態のＮ個の記録層
６２の抵抗の和に一致するかを判定する。これにより、
メモリ６０に書き込まれた情報が読み出される。

【０１６０】なお、図６のメモリ６０を図５に示される
ようにマトリクス状に配置し、記憶装置の記憶容量を増
大させることもまた可能である。

【０１６１】図６のメモリ６０は、Ｎ個の記録層６２
が、第１〜第Ｎの記録層の順で堆積されていた。しかし
ながら、第１〜第Ｎの記録層は、任意の順番（例えば、
ランダムな順番）で堆積されてもよい。

【０１６２】

【発明の効果】本発明のメモリは、電流パルスの印加に
よる温度上昇に起因して結晶相と非晶質相との間で可逆
的な相変化を起こすことにより情報を記録する第１の記
録層と、電流パルスの印加による温度上昇に起因して結
晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことに
より情報を記録する第２の記録層とを備える。第１の記
録層の結晶化温度Ｔ_x1と第２の記録層の結晶化温度Ｔ_x2
との関係が、Ｔ_x1＜Ｔ_x2であり、第１の記録層の結晶化
時間ｔ_x1と第２の記録層の結晶化時間ｔ_x2との関係が、
ｔ_x1＞ｔ_x2を満たすので、第１の記録層の相状態と第２
の記録層の相状態とをそれぞれ所望の状態（非晶質相ま
たは結晶相）に設定することが可能になる。さらに、第
１の記録層が非晶質相の場合の抵抗値をＲ_a1、第１の記
録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c1、第２の記録層が非
晶質相の場合の抵抗値をＲ_a2、第２の記録層が結晶相の
場合の抵抗値をＲ_c2とすると、Ｒ_a1＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋
Ｒ_c2、Ｒ _a2＋Ｒ_c1、Ｒ_c1＋Ｒ_c2が互いに異なるので、第
１の記録層の相状態と第２の記録層の相状態との組み合
わせである４つの状態を区別して検出することができ
る。第１の記録層および第２の記録層の相状態を結晶相
と非晶質相との間で制御するだけなので、制御が容易で
ある。なお、このようなメモリは、２つの記録層の限定
されず、２つより多くの記録層を用いた場合にも同様の
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるメモリに接続された書き込み／読
み出し装置の構成を示す図

【図２】第１の記録層および第２の記録層の相状態に関
する状態遷移図

【図３】２つの記録層の相状態を変化させるための種々
の電流パルスの波形を示す図

【図４】本発明による、書き込み／読み出し装置を用い
たメモリに書き込まれた情報を読み出す方法を示すフロ
ーチャート

【図５】本発明のメモリをマトリクス状に配置した記憶
装置と記憶装置に接続された外部回路の構成を示す図

【図６】Ｎ個の記録層から構成されるメモリを示す図

【図７】Ｎ個の記録層の相状態を変化させるための種々
の電流パルスの波形を示す図

【図８】本発明による、書き込み／読み出し装置を用い
たメモリに書き込まれた情報を読み出す方法を示すフロ
ーチャート

【符号の説明】

１ 基板 ２ 下部電極 ３ 第１の記録層 ４ 中間層 ５ 第２の記録層 ６ 上部電極 ７ パルス発生部 ８ 抵抗測定部 ９、１０ スイッチ １１ メモリ １２ 書き込み／読み出し装置 １３ 印加部 １６ 判定部

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電流パルスの印加による温度上昇に起因
   して結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こす
   ことにより情報を記録する第１の記録層と、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
   晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
   を記録する第２の記録層とを備えるメモリであって、 前記第１の記録層の結晶化温度Ｔ_x1と前記第２の記録層
   の結晶化温度Ｔ_x2との関係が、Ｔ_x1＜Ｔ_x2であり、 前記第１の記録層の結晶化時間ｔ_x1と前記第２の記録層
   の結晶化時間ｔ_x2との関係が、ｔ_x1＞ｔ_x2であり、 前記第１の記録層が非晶質相の場合の抵抗値をＲ_a1、前
   記第１の記録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c1、前記第
   ２の記録層が非晶質相の場合の抵抗値をＲ_a2、前記第２
   の記録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c2とすると、Ｒ_a1
   ＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋Ｒ_c2、Ｒ_a2＋Ｒ_c1、Ｒ_c1＋Ｒ_c2が互いに
   異なる、メモリ。
2. 【請求項２】 前記第１の記録層の融点Ｔ_m1は、関係４
   ００≦Ｔ_m1（℃）≦８００を満たす、請求項１に記載の
   メモリ。
3. 【請求項３】 前記第２の記録層の融点Ｔ_m2は、関係３
   ００≦Ｔ_m2（℃）≦７００を満たす、請求項１に記載の
   メモリ。
4. 【請求項４】 前記第１の記録層の結晶化温度Ｔ_x1は、
   関係１３０≦Ｔ_x1（℃）≦２３０を満たす、請求項１に
   記載のメモリ。
5. 【請求項５】 前記第２の記録層の結晶化温度Ｔ_x2は、
   関係１６０≦Ｔ_x2（℃）≦２６０を満たす、請求項１に
   記載のメモリ。
6. 【請求項６】 前記第１の記録層の結晶化時間ｔ_x1は、
   関係５≦ｔ_x1（ｎｓ）≦２００を満たす、請求項１に記
   載のメモリ。
7. 【請求項７】 前記第２の記録層の結晶化時間ｔ_x2は、
   関係２≦ｔ_x2（ｎｓ）≦１５０を満たす、請求項１に記
   載のメモリ。
8. 【請求項８】 前記第１の記録層は、Ｇｅ、Ｓｂ、およ
   びＴｅの３つの元素を含み、前記第２の記録層が、（Ｓ
   ｂ−Ｔｅ）−Ｍ１を含み、ここでＭ１はＡｇ、Ｉｎ、Ｇ
   ｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｂｉ、Ａｕ、およびＭｎからなる群か
   ら少なくとも１つ選択される、請求項１に記載のメモ
   リ。
9. 【請求項９】 前記第１の記録層は基板上に堆積され、
   前記第２の記録層上に上部電極が堆積される、請求項１
   に記載のメモリ。
10. 【請求項１０】 前記基板と前記第１の記録層との間に
    下部電極が堆積される、請求項９に記載のメモリ。
11. 【請求項１１】 前記第１の記録層と前記第２の記録層
    との間に中間層が堆積される、請求項１に記載のメモ
    リ。
12. 【請求項１２】 前記第１の記録層が非晶質相の場合の
    比抵抗ｒ_a1は、１．０≦ｒ_a1（Ω・ｃｍ）≦１×１０⁷
    である、請求項１に記載のメモリ。
13. 【請求項１３】 前記第２の記録層が非晶質相の場合の
    比抵抗ｒ_a2は、２．０≦ｒ_a2（Ω・ｃｍ）≦２×１０⁷
    である、請求項１に記載のメモリ。
14. 【請求項１４】 前記第１の記録層が結晶相の場合の比
    抵抗ｒ_c1は、１×１０^-3≦ｒ_c1（Ω・ｃｍ）≦１．０で
    ある、請求項１に記載のメモリ。
15. 【請求項１５】 前記第２の記録層が結晶相の場合の比
    抵抗ｒ_c2は、１×１０^-3≦ｒ_c2（Ω・ｃｍ）≦１．０で
    ある、請求項１に記載のメモリ。
16. 【請求項１６】 メモリに情報を書き込む書き込み装置
    であって、 前記メモリは、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
    晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
    を記録する第１の記録層と、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
    晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
    を記録する第２の記録層とを備えるメモリであって、 前記第１の記録層の結晶化温度Ｔ_x1と前記第２の記録層
    の結晶化温度Ｔ_x2との関係が、Ｔ_x1＜Ｔ_x2であり、 前記第１の記録層の結晶化時間ｔ_x1と前記第２の記録層
    の結晶化時間ｔ_x2との関係が、ｔ_x1＞ｔ_x2であり、 前記第１の記録層が非晶質相の場合の抵抗値をＲ_a1、前
    記第１の記録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c1、前記第
    ２の記録層が非晶質相の場合の抵抗値をＲ_a2、前記第２
    の記録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c2とすると、Ｒ_a1
    ＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋Ｒ_c2、Ｒ_a2＋Ｒ_c1、Ｒ_c1＋Ｒ_c2が互いに
    異なり、 前記書き込み装置は、 少なくとも第１〜第３の電流パルスを発生させるパルス
    発生部と、 前記少なくとも第１〜第３の電流パルスを前記第１の記
    録層および前記第２の記録層に印加する印加部とを備
    え、前記パルス発生部は、 前記第１の記録層を非結晶相から結晶相に相変化させ、
    前記第２の記録層の相状態を維持する場合には、Ｔ_x1≦
    Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔおよびｔ_x1≦ｔなる時間ｔに相当す
    る前記第１の電流パルスを発生し、 前記第１の記録層の相状態を維持し、前記第２の記録層
    を非晶質相から結晶相に相変化させる場合には、Ｔ_x2≦
    Ｔなる温度Ｔおよびｔ_x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時間ｔに相当す
    る前記第２の電流パルスを発生し、 前記第１の記録層および前記第２の記録層を結晶相から
    非晶質相に相変化させる場合には、前記第１および第２
    の記録層の融点のうち低くない方の融点以上の温度に相
    当する前記第３の電流パルスを発生する、書き込み装
    置。
17. 【請求項１７】 前記第１の電流パルスの振幅Ｉ_c1およ
    びパルス幅ｔ_c1は、それぞれ０．０２≦Ｉ_c1（ｍＡ）≦
    １０および５≦ｔ_c1（ｎｓ）≦２００である、請求項１
    ６に記載の書き込み装置。
18. 【請求項１８】 前記第２の電流パルスの振幅Ｉ_c2およ
    びパルス幅ｔ_c2は、それぞれ０．０５≦Ｉ_c2（ｍＡ）≦
    ２０および２≦ｔ_c2（ｎｓ）≦１５０である、請求項１
    ６に記載の書き込み装置。
19. 【請求項１９】 前記第３の電流パルスの振幅Ｉ_a1およ
    びパルス幅ｔ_a1は、それぞれ０．１≦Ｉ_a1（ｍＡ）≦２
    ００および１≦ｔ_a1（ｎｓ）≦１００である、請求項１
    ６に記載の書き込み装置。
20. 【請求項２０】 前記パルス発生部は、前記第１の記録
    層および前記第２の記録層を非晶質相から結晶相に相変
    化させる場合に、Ｔ_x2≦Ｔなる温度Ｔおよびｔ_x1≦ｔな
    る時間ｔに相当する第４の電流パルスを発生する、請求
    項１６に記載の書き込み装置。
21. 【請求項２１】 前記第４の電流パルスの振幅Ｉ_c12お
    よびパルス幅ｔ_c12は、それぞれ０．０５≦Ｉ_c12（ｍ
    Ａ）≦２０および５≦ｔ_c12（ｎｓ）≦２００である、
    請求項２０に記載の書き込み装置。
22. 【請求項２２】 前記パルス発生部は、前記第１の記録
    層の融点Ｔ_m1と前記第２の記録層の融点Ｔ_m2との関係が
    Ｔ_m1≠Ｔ_m2であり、前記融点Ｔ_m1またはＴ_m2のうちの低
    い方の融点を有する記録層を結晶相から非晶質相に相変
    化させ、前記融点Ｔ_m1またはＴ_m2のうちの高い方の融点
    を有する記録層を結晶相に維持する場合に、前記低い方
    の融点以上かつ前記高い方の融点未満の温度に相当する
    第５の電流パルスを発生する、請求項１６に記載の書き
    込み装置。
23. 【請求項２３】 前記第５の電流パルスの振幅Ｉ_a2およ
    びパルス幅ｔ_a2が、それぞれ０．０５≦Ｉ_a2（ｍＡ）≦
    １６０および１≦ｔ_a2（ｎｓ）≦１００である、請求項
    ２２に記載の書き込み装置。
24. 【請求項２４】 メモリに書き込まれた情報を読み出す
    読み出し装置であって、 前記メモリは、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
    晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
    を記録する第１の記録層と、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
    晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
    を記録する第２の記録層とを備えるメモリであって、 前記第１の記録層の結晶化温度Ｔ_x1と前記第２の記録層
    の結晶化温度Ｔ_x2との関係が、Ｔ_x1＜Ｔ_x2であり、 前記第１の記録層の結晶化時間ｔ_x1と前記第２の記録層
    の結晶化時間ｔ_x2との関係が、ｔ_x1＞ｔ_x2であり、 前記第１の記録層が非晶質相の場合の抵抗値をＲ_a1、前
    記第１の記録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c1、前記第
    ２の記録層が非晶質相の場合の抵抗値をＲ_a2、前記第２
    の記録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c2とすると、Ｒ_a1
    ＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋Ｒ_c2、Ｒ_a2＋Ｒ_c1、Ｒ_c1＋Ｒ_c2が互いに
    異なり、 前記読み出し装置は、 電流パルスを前記第１および第２の記録層に印加する印
    加部と、 前記第１および第２の記録層の抵抗の和を測定する抵抗
    測定器と、 前記抵抗の和が前記４つの異なる抵抗の和のいずれに一
    致するかを判定する判定部とを備える、読み出し装置。
25. 【請求項２５】 前記電流パルスは、前記第１および第
    ２の記録層の相変化を生じない大きさの振幅Ｉ_rを有す
    る、請求項２４に記載の読み出し装置。
26. 【請求項２６】 前記電流パルスの振幅Ｉ_rは、Ｉ_r（ｍ
    Ａ）≦０．０２である、請求項２５に記載の読み出し装
    置。
27. 【請求項２７】 電流パルスの印加による温度上昇に起
    因して結晶相と非晶質相との間で可逆的な相変化を起こ
    すことにより情報を記録するＮ個の記録層（Ｎ＞２、Ｎ
    は自然数）を備えるメモリであって、 第ｍの記録層の結晶化温度をＴ_xm（１≦ｍ≦Ｎ）とする
    と、前記Ｎ個の記録層のそれぞれの結晶化温度は、関係
    Ｔ_x1＜Ｔ_x2＜…＜Ｔ_xm-1＜Ｔ_xm＜Ｔ_xm+1＜…＜Ｔ_xNを満
    たし、 前記第ｍの記録層の結晶化時間をｔ_xmとすると、前記Ｎ
    個の記録層のそれぞれの結晶化時間は、関係ｔ_x1＞ｔ_x2
    ＞…＞ｔ_xm-1＞ｔ_xm＞ｔ_xm+1＞…＞ｔ_xNを満たし、 前記Ｎ個の記録層の各記録層が非晶質相の場合の抵抗
    値、および前記Ｎ個の記録層の各記録層が結晶相の場合
    の抵抗値がすべて異なり、前記Ｎ個の記録層の抵抗の和
    は、２^N個の異なる値をとる、メモリ。
28. 【請求項２８】 メモリに情報を書き込む書き込み装置
    であって、 前記メモリは、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
    晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
    を記録するＮ個の記録層（Ｎ＞２、Ｎは自然数）を備え
    るメモリであって、 第ｍの記録層の結晶化温度をＴ_xm（１≦ｍ≦Ｎ）とする
    と、前記Ｎ個の記録層のそれぞれの結晶化温度は、関係
    Ｔ_x1＜Ｔ_x2＜…＜Ｔ_xm-1＜Ｔ_xm＜Ｔ_xm+1＜…＜Ｔ_xNを満
    たし、 前記第ｍの記録層の結晶化時間をｔ_xmとすると、前記Ｎ
    個の記録層のそれぞれの結晶化時間は、関係ｔ_x1＞ｔ_x2
    ＞…＞ｔ_xm-1＞ｔ_xm＞ｔ_xm+1＞…＞ｔ_xNを満たし、 前記Ｎ個の記録層の各記録層が非晶質相の場合の抵抗
    値、および前記Ｎ個の記録層の各記録層が結晶相の場合
    の抵抗値がすべて異なり、前記Ｎ個の記録層の抵抗の和
    は、２^N個の異なる値をとり、 前記書き込み装置は、 少なくともＮ個の結晶化電流パルスおよび非晶質化電流
    パルスを発生させるパルス発生部と、 前記少なくともＮ個の結晶化電流パルスおよび非晶質化
    電流パルスを前記Ｎ個の記録層に印加する、印加部とを
    備え、前記パルス発生部は、 前記第ｍの記録層のみを非晶質相から結晶相に相変化さ
    せ、前記第ｍの記録層を除く記録層の相状態を維持する
    場合には、Ｔ_xm≦Ｔ_x＜Ｔ_x(m+1)なる温度Ｔ_xおよびｔ_xm
    ≦ｔ_x＜ｔ_x(m-1)なる時間ｔ_xに相当する結晶化電流パル
    スを発生し、 前記Ｎ個の記録層すべてを結晶相から非晶質相に相変化
    させる場合には、前記Ｎ個の記録層の融点のうちもっと
    も高い融点以上の温度に相当する前記非晶質化電流パル
    スを発生する、書き込み装置。
29. 【請求項２９】 前記パルス発生部は、前記Ｎ個の記録
    層すべてを非晶質相から結晶相に相変化させる場合に、
    Ｔ_xN≦Ｔ_xなる温度Ｔ_xおよびｔ_x1≦ｔ_xなる時間ｔ_xに相
    当する電流パルスを発生する、請求項２８に記載の書き
    込み装置。
30. 【請求項３０】 前記パルス発生部は、前記Ｎ個の記録
    層のうち第ｍの記録層から第（ｍ＋ｎ−１）の記録層を
    非晶質相から結晶相に相変化させる場合に、Ｔ_x(m+n-1)
    ≦Ｔ_x＜Ｔ_x(m+n)なる温度Ｔ_xおよびｔ_xm≦ｔ_x＜ｔ
    _x(m-1)なる時間ｔ_xに相当する電流パルスを発生する、
    請求項２８に記載の書き込み装置。
31. 【請求項３１】 前記パルス発生部は、前記Ｎ個の記録
    層のうち少なくとも１つの記録層のそれぞれが温度Ｔ_m
    以下の融点を有し、前記Ｎ個の記録層の前記少なくとも
    １つの記録層を除く記録層のそれぞれが温度Ｔ_mよりも
    高い融点を有し、前記少なくとも１つの記録層のそれぞ
    れを結晶相から非晶質相に相変化させ、前記少なくとも
    １つの記録層のそれぞれを除く記録層を結晶相に維持す
    る場合に、前記温度Ｔ_mに相当する電流パルスを発生す
    る、請求項２８に記載の書き込み装置。
32. 【請求項３２】 メモリに書き込まれた情報を読み出す
    読み出し装置であって、 前記メモリは、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
    晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
    を記録するＮ個の記録層（Ｎ＞２、Ｎは自然数）を備え
    るメモリであって、 第ｍの記録層の結晶化温度をＴ_xm（１≦ｍ≦Ｎ）とする
    と、前記Ｎ個の記録層のそれぞれの結晶化温度は、関係
    Ｔ_x1＜Ｔ_x2＜…＜Ｔ_xm-1＜Ｔ_xm＜Ｔ_xm+1＜…＜Ｔ_xNを満
    たし、 前記第ｍの記録層の結晶化時間をｔ_xmとすると、前記Ｎ
    個の記録層のそれぞれの結晶化時間は、関係ｔ_x1＞ｔ_x2
    ＞…＞ｔ_xm-1＞ｔ_xm＞ｔ_xm+1＞…＞ｔ_xNを満たし、 前記Ｎ個の記録層の各記録層が非晶質相の場合の抵抗
    値、および前記Ｎ個の記録層の各記録層が結晶相の場合
    の抵抗値がすべて異なり、前記Ｎ個の記録層の抵抗の和
    は、２^N個の異なる値をとり、 前記読み出し装置は、 電流パルスを前記Ｎ個の記録層に印加する印加部と、 前記Ｎ個の記録層の抵抗の和を測定する抵抗測定器と、 前記抵抗の和が前記２^N個の異なる抵抗の和のいずれに
    一致するかを判定する、判定部とを備える、読み出し装
    置。
33. 【請求項３３】 メモリに情報を書き込む書き込み方法
    であって、 前記メモリは、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
    晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
    を記録する第１の記録層と、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
    晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
    を記録する第２の記録層とを備えるメモリであって、 前記第１の記録層の結晶化温度Ｔ_x1と前記第２の記録層
    の結晶化温度Ｔ_x2との関係が、Ｔ_x1＜Ｔ_x2であり、 前記第１の記録層の結晶化時間ｔ_x1と前記第２の記録層
    の結晶化時間ｔ_x2との関係が、ｔ_x1＞ｔ_x2であり、 前記第１の記録層が非晶質相の場合の抵抗値をＲ_a1、前
    記第１の記録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c1、前記第
    ２の記録層が非晶質相の場合の抵抗値をＲ_a2、前記第２
    の記録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c2とすると、Ｒ_a1
    ＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋Ｒ_c2、Ｒ_a2＋Ｒ_c1、Ｒ_c1＋Ｒ_c2が互いに
    異なり、 前記書き込み方法は、 少なくとも第１〜第３の電流パルスを発生させる工程
    と、 前記少なくとも第１〜第３の電流パルスを前記第１の記
    録層および前記第２の記録層に印加する工程とを包含
    し、前記発生させる工程は、 前記第１の記録層を非結晶相から結晶相に相変化させ、
    前記第２の記録層の相状態を維持する場合には、Ｔ_x1≦
    Ｔ＜Ｔ_x2なる温度Ｔおよびｔ_x1≦ｔなる時間ｔに相当す
    る前記第１の電流パルスを発生し、 前記第１の記録層の相状態を維持し、前記第２の記録層
    を非晶質相から結晶相に相変化させる場合には、Ｔ_x2≦
    Ｔなる温度Ｔおよびｔ_x2≦ｔ＜ｔ_x1なる時間ｔに相当す
    る前記第２の電流パルスを発生し、 前記第１の記録層および前記第２の記録層を結晶相から
    非晶質相に相変化させる場合には、前記第１および第２
    の記録層の融点のうち低くない方の融点以上の温度に相
    当する前記第３の電流パルスを発生する、工程である、
    書き込み方法。
34. 【請求項３４】 メモリに書き込まれた情報を読み出す
    読み出し方法であって、 前記メモリは、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
    晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
    を記録する第１の記録層と、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
    晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
    を記録する第２の記録層とを備えるメモリであって、 前記第１の記録層の結晶化温度Ｔ_x1と前記第２の記録層
    の結晶化温度Ｔ_x2との関係が、Ｔ_x1＜Ｔ_x2であり、 前記第１の記録層の結晶化時間ｔ_x1と前記第２の記録層
    の結晶化時間ｔ_x2との関係が、ｔ_x1＞ｔ_x2であり、 前記第１の記録層が非晶質相の場合の抵抗値をＲ_a1、前
    記第１の記録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c1、前記第
    ２の記録層が非晶質相の場合の抵抗値をＲ_a2、前記第２
    の記録層が結晶相の場合の抵抗値をＲ_c2とすると、Ｒ_a1
    ＋Ｒ_a2、Ｒ_a1＋Ｒ_c2、Ｒ_a2＋Ｒ_c1、Ｒ_c1＋Ｒ_c2が互いに
    異なり、 前記読み出し方法は、 電流パルスを前記第１および第２の記録層に印加する工
    程と、 前記第１および第２の記録層の抵抗の和を測定する工程
    と、 前記抵抗の和が前記４つの異なる抵抗の和のいずれに一
    致するかを判定する工程とを包含する、読み出し方法。
35. 【請求項３５】 メモリに情報を書き込む書き込み方法
    であって、 前記メモリは、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
    晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
    を記録するＮ個の記録層（Ｎ＞２、Ｎは自然数）を備え
    るメモリであって、 第ｍの記録層の結晶化温度をＴ_xm（１≦ｍ≦Ｎ）とする
    と、前記Ｎ個の記録層のそれぞれの結晶化温度は、関係
    Ｔ_x1＜Ｔ_x2＜…＜Ｔ_xm-1＜Ｔ_xm＜Ｔ_xm+1＜…＜Ｔ_xNを満
    たし、 前記第ｍの記録層の結晶化時間をｔ_xmとすると、前記Ｎ
    個の記録層のそれぞれの結晶化時間は、関係ｔ_x1＞ｔ_x2
    ＞…＞ｔ_xm-1＞ｔ_xm＞ｔ_xm+1＞…＞ｔ_xNを満たし、 前記Ｎ個の記録層の各記録層が非晶質相の場合の抵抗
    値、および前記Ｎ個の記録層の各記録層が結晶相の場合
    の抵抗値がすべて異なり、前記Ｎ個の記録層の抵抗の和
    は、２^N個の異なる値をとり、 前記書き込み方法は、 少なくともＮ個の結晶化電流パルスおよび非晶質化電流
    パルスを発生させる工程と、 前記少なくともＮ個の結晶化電流パルスおよび非晶質化
    電流パルスを前記Ｎ個の記録層に印加する工程とを包含
    し、前記発生させる工程は、 前記第ｍの記録層のみを非晶質相から結晶相に相変化さ
    せ、前記第ｍの記録層を除く記録層の相状態を維持する
    場合には、Ｔ_xm≦Ｔ_x＜Ｔ_x(m+1)なる温度Ｔ_xおよびｔ_xm
    ≦ｔ_x＜ｔ_x(m-1)なる時間ｔ_xに相当する結晶化電流パル
    スを発生し、 前記Ｎ個の記録層すべてを結晶相から非晶質相に相変化
    させる場合には、前記Ｎ個の記録層の融点のうちもっと
    も高い融点以上の温度に相当する前記非晶質化電流パル
    スを発生する、工程である、書き込み方法。
36. 【請求項３６】 メモリに書き込まれた情報を読み出す
    読み出し方法であって、 前記メモリは、 電流パルスの印加による温度上昇に起因して結晶相と非
    晶質相との間で可逆的な相変化を起こすことにより情報
    を記録するＮ個の記録層（Ｎ＞２、Ｎは自然数）を備え
    るメモリであって、 第ｍの記録層の結晶化温度をＴ_xm（１≦ｍ≦Ｎ）とする
    と、前記Ｎ個の記録層のそれぞれの結晶化温度は、関係
    Ｔ_x1＜Ｔ_x2＜…＜Ｔ_xm-1＜Ｔ_xm＜Ｔ_xm+1＜…＜Ｔ_xNを満
    たし、 前記第ｍの記録層の結晶化時間をｔ_xmとすると、前記Ｎ
    個の記録層のそれぞれの結晶化時間は、関係ｔ_x1＞ｔ_x2
    ＞…＞ｔ_xm-1＞ｔ_xm＞ｔ_xm+1＞…＞ｔ_xNを満たし、 前記Ｎ個の記録層の各記録層が非晶質相の場合の抵抗
    値、および前記Ｎ個の記録層の各記録層が結晶相の場合
    の抵抗値がすべて異なり、前記Ｎ個の記録層の抵抗の和
    は、２^N個の異なる値をとり、 前記読み出し方法は、 電流パルスを前記Ｎ個の記録層に印加する工程と、 前記Ｎ個の記録層の抵抗の和を測定する工程と、 前記抵抗の和が前記２^N個の異なる抵抗の和のいずれに
    一致するかを判定する工程とを包含する、読み出し方
    法。