JP2005347468A - Nonvolatile memory - Google Patents

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久美男 名古
Takeshi Takahashi
高橋  健
Koichi Osano
浩一 小佐野
Shunsaku Muraoka
俊作 村岡
Satoru Mitani
覚 三谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile memory, big in a memorizing capacity and low in a bit cost, with a low cost. <P>SOLUTION: The nonvolatile memory is provided with a plurality of electrode layers. A plurality of electrodes 121, 122, 123, 124..., are arranged in parallel with spaces in the substantially same plane on respective electrode layers. The electrodes 121, 123..., arranged on the odd number electrode layers are substantially orthogonal to the electrodes 122, 124..., arranged on the even number electrode layers, while metallic oxides 131, 132..., whose values of electric resistance are changed by an electric means are provided between the electrodes of continuous number electrode layers. Excluding the electrodes on the lowermost stage and the uppermost stage, both of the electrodes 121, 123..., on the odd number electrode layers and the electrodes 122, 124..., on the even number electrode layers are connected to the metallic oxides 131, 132..., provided on both surfaces of these electrodes. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電気的に動作するメモリに関し、特に、記録の保持に電源が不要な不揮発性メモリに関する。   The present invention relates to an electrically operated memory, and more particularly to a non-volatile memory that does not require a power source for recording retention.

近年、高度情報化社会の急激な進展により、高速、大容量のデータを扱う必要性が増大している。そのデータを保存するために、高速で不揮発性のメモリの実現が期待されている。   In recent years, due to the rapid development of an advanced information society, the need to handle high-speed and large-capacity data is increasing. In order to store the data, realization of a high-speed nonvolatile memory is expected.

不揮発性メモリとして、フラッシュメモリや強誘電体メモリ(FRAMと称す)が既に市場に投入され、携帯電話機やデジタルカメラ(DSCと称す)等で使うメモリ・カードが急進している。しかも、1Mバイト当りの単価は既に0.15米ドルを切り、年率2倍の大容量化と半分の低コスト化を実現してきた。これまでメモリ・カードは、MP3プレーヤ等の携帯型オーディオ機器やDSC向けのデータ格納用の記録媒体として市場が拡大してきた。   As a nonvolatile memory, a flash memory and a ferroelectric memory (referred to as FRAM) have already been put on the market, and a memory card used in a mobile phone, a digital camera (referred to as DSC) and the like has been rapidly advanced. Moreover, the unit price per 1 Mbyte has already dropped below 0.15 US dollars, and the capacity has been doubled and the cost has been reduced by half. Until now, the market for memory cards has been expanded as a storage medium for data storage for portable audio devices such as MP3 players and DSCs.

最近では、例えば、DVDレコーダやテレビで録画した番組をメモリ・カード経由で携帯電話機や携帯型情報機器等に取り込み再生する、というような機器間でのデータ交換に用いるブリッジ媒体としての用途が出てきた。これは、有線や無線のネットワークを代替するもので、ネットワークを使う場合と比較して、ユーザがより直感的な操作で扱え、携帯電話機など有料のネットワークを使う場合と比べて安価である。   Recently, for example, it has been used as a bridge medium used for exchanging data between devices such as a program recorded on a DVD recorder or a television set and played back on a mobile phone or portable information device via a memory card. I came. This is a substitute for a wired or wireless network, and can be handled by a user with a more intuitive operation than using a network, and is less expensive than using a paid network such as a mobile phone.

更に、データ格納用メモリだけではなく、アプリケーション・ソフトウェアや大半のハードウェアの機能を搭載したメモリ・カードの開発も検討され始めた。こうなると、メモリやソフトウェアばかりか、大半のハードウェアすらセット機器に搭載しておく必要がなく、機器の小型、軽量、薄型化が可能になる。   Furthermore, not only data storage memory but also development of memory cards equipped with application software and most hardware functions has begun to be considered. In this case, it is not necessary to install not only memory and software, but also most of the hardware in the set device, and the device can be made smaller, lighter and thinner.

このような背景から、不揮発性メモリには、更なる、ビットコストの低減化(大容量化、低コスト化)、及び高速化が求められている。   Against this background, the nonvolatile memory is required to further reduce the bit cost (larger capacity, lower cost) and higher speed.

従来、例えば公表特許公報「特表2002−530850号公報」に記載されたような、多段の柱部分をメモリ・セルとする三次元半導体メモリが教示されている。以下に、図面を用いて従来の技術を説明する。   Conventionally, for example, a three-dimensional semiconductor memory having a multi-stage column portion as a memory cell has been taught, as described in, for example, published patent publication “Japanese Patent Publication No. 2002-530850”. The prior art will be described below with reference to the drawings.

図7は、従来の三次元半導体不揮発性メモリの断面図である。図7の第1の導体41と直交して、第2の導体42が配置され、メモリ・セルの柱部分43は第1の導体41と第2の導体42が交差するすべての垂直方向部分に形成される。第2の導体42と直交して、第3の導体44が配置され、メモリ・セルの柱部分43は第2の導体42と第3の導体44が交差するすべての場所で形成される。同様にして、奇数の導体が一方向に延び、偶数の導体はそれと直交する方向に延び、これらの導体間に三次元的にメモリ・セルの柱部分が形成される。   FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional three-dimensional semiconductor nonvolatile memory. A second conductor 42 is disposed orthogonal to the first conductor 41 of FIG. 7, and the column portion 43 of the memory cell is located in all vertical portions where the first conductor 41 and the second conductor 42 intersect. It is formed. A third conductor 44 is disposed perpendicular to the second conductor 42, and the column portion 43 of the memory cell is formed everywhere the second conductor 42 and the third conductor 44 intersect. Similarly, odd-numbered conductors extend in one direction, even-numbered conductors extend in a direction perpendicular thereto, and the memory cell pillar portion is formed three-dimensionally between these conductors.

図8に、この従来の三次元半導体不揮発性メモリのメモリ・セル50の透視図を示す。互いに直交する導体51、52に挟まれたメモリ・セルの柱部分53は、ダイオード等から成るステアリング部54とアンチヒューズ等から成る状態変化部55で構成されている。
特表2002−530850号公報
FIG. 8 shows a perspective view of the memory cell 50 of this conventional three-dimensional semiconductor nonvolatile memory. A column portion 53 of the memory cell sandwiched between mutually perpendicular conductors 51 and 52 is constituted by a steering portion 54 made of a diode or the like and a state change portion 55 made of an antifuse or the like.
Japanese translation of PCT publication No. 2002-530850

しかしながら、従来の三次元不揮発性メモリは、柱部分のメモリ・セルをステアリング部と状態変化部で構成するため、プロセスコストが高くなり、ビットコストを下げることが困難であった。   However, in the conventional three-dimensional nonvolatile memory, the memory cell of the pillar portion is configured by the steering unit and the state change unit, so that the process cost is high and it is difficult to reduce the bit cost.

本発明の目的は、低コストで記録容量を増大させた不揮発性のメモリを提供することである。   An object of the present invention is to provide a nonvolatile memory with an increased recording capacity at a low cost.

本発明による不揮発性メモリは、基板と、前記基板の上に設けられた第1の電極層と、前記第1の電極層の上に設けられた第1の記録層と、前記第1の記録層の上に設けられた第2の電極層と、前記第2の電極層の上に設けられた第2の記録層と、前記第2の記録層の上に設けられた第3の電極層と、前記第3の電極層の上に設けられた第3の記録層と、前記第3の記録層の上に設けられた第4の電極層とを備え、前記第1から第4の電極層の各々は、互いに平行に配置された複数の導体を含み、前記第1から第3の記録層の各々は、与えられる電気的手段に応答して電気抵抗値が変化する金属酸化物を含み、前記第1の電極層に含まれる複数の導体は、前記第1の記録層に含まれる金属酸化物に電気的に接続されており、前記第2の電極層に含まれる複数の導体は、前記第1の記録層に含まれる金属酸化物と前記第2の記録層に含まれる金属酸化物とに電気的に接続されており、前記第3の電極層に含まれる複数の導体は、前記第2の記録層に含まれる金属酸化物と前記第3の記録層に含まれる金属酸化物とに電気的に接続されており、前記第4の電極層に含まれる複数の導体は、前記第3の記録層に含まれる金属酸化物に電気的に接続されている、ことを特徴とする。   The nonvolatile memory according to the present invention includes a substrate, a first electrode layer provided on the substrate, a first recording layer provided on the first electrode layer, and the first recording layer. A second electrode layer provided on the second layer, a second recording layer provided on the second electrode layer, and a third electrode layer provided on the second recording layer And a third recording layer provided on the third electrode layer, and a fourth electrode layer provided on the third recording layer, wherein the first to fourth electrodes Each of the layers includes a plurality of conductors arranged in parallel to each other, and each of the first to third recording layers includes a metal oxide whose electrical resistance value changes in response to a given electrical means. The plurality of conductors included in the first electrode layer are electrically connected to the metal oxide included in the first recording layer, and the second electrode layer The plurality of conductors included are electrically connected to the metal oxide included in the first recording layer and the metal oxide included in the second recording layer, and are included in the third electrode layer. The plurality of conductors electrically connected to the metal oxide included in the second recording layer and the metal oxide included in the third recording layer are included in the fourth electrode layer. The plurality of conductors are electrically connected to a metal oxide included in the third recording layer.

上記不揮発性メモリに情報を記録する際には、ある1つの電極層(たとえば第2の電極層)に含まれる複数の導体のうちの1つ(第1の導体)を選択し、この電極層の直上または直下の電極層(たとえば第3の電極層)に含まれる複数の導体のうちの1つ(第2の導体)を選択し、第1の導体と第2の導体との間に電気的手段を与える。この電気的手段に応答して、これら2つの電極層の間に設けられた記録層(たとえば第2の記録層)に含まれる金属酸化物のうち第1の導体と第2の導体とで挟まれた領域(第1の導体からの垂線が第2の導体と交差する領域)の電気抵抗値が変化する。この電気抵抗値の変化を利用して情報を記録する。すなわち、第1の導体と第2の導体とで挟まれた領域がメモリ・セル(メモリ領域)として機能する。このように、上記不揮発性メモリでは、メモリ・セル(メモリ領域)が金属酸化物層のみで形成されるため、低コストで記憶容量が増大する(低ビットコスト化)という効果が得られる。   When recording information in the non-volatile memory, one of the plurality of conductors (first conductor) included in one electrode layer (for example, the second electrode layer) is selected, and this electrode layer One of the plurality of conductors (second conductor) included in the electrode layer immediately above or immediately below (for example, the third electrode layer) is selected, and an electric current is generated between the first conductor and the second conductor. Give the right means. In response to this electrical means, the metal oxide included in the recording layer (for example, the second recording layer) provided between these two electrode layers is sandwiched between the first conductor and the second conductor. The electrical resistance value of the region (the region where the perpendicular from the first conductor intersects the second conductor) changes. Information is recorded using the change in the electrical resistance value. That is, a region sandwiched between the first conductor and the second conductor functions as a memory cell (memory region). As described above, in the nonvolatile memory, since the memory cell (memory region) is formed only of the metal oxide layer, an effect of increasing the storage capacity at a low cost (lowering the bit cost) can be obtained.

上記不揮発性メモリにおいて、前記第1から第4の電極層のうちのある1つの電極層に含まれる複数の導体のうちの1つ(第1の導体)と、前記ある1つの電極層の直上または直下の電極層に含まれる複数の導体のうちの1つ(第2の導体)との間に前記電気的手段を与え、前記第1から第4の電極層のうち前記第1の導体を含む電極層の直上または直下の電極層に含まれる複数の導体のうちの1つ(第3の導体)には、前記第1から第3の記録層のうち前記第1の導体と前記第3の導体との間に設けられた記録層に含まれる金属酸化物が前記電気的手段による影響を受けることを防ぐための電圧を与え、前記第1から第4の電極層のうち前記第2の導体を含む電極層の直上または直下の電極層に含まれる複数の導体のうちの1つ(第4の導体)には、前記第1から第3の記録層のうち前記第2の導体と前記第4の導体との間に設けられた記録層に含まれる金属酸化物が前記電気的手段による影響を受けることを防ぐための電圧を与える、ことが好ましい。   In the non-volatile memory, one of a plurality of conductors (first conductor) included in one electrode layer among the first to fourth electrode layers, and immediately above the one electrode layer Alternatively, the electrical means is provided between one of the plurality of conductors (second conductor) included in the electrode layer immediately below, and the first conductor of the first to fourth electrode layers is One of the plurality of conductors (third conductor) included in the electrode layer immediately above or immediately below the included electrode layer includes the first conductor and the third conductor among the first to third recording layers. A voltage is applied to prevent the metal oxide contained in the recording layer provided between the first and fourth electrode layers from being affected by the electrical means, and the second of the first to fourth electrode layers. One of the plurality of conductors included in the electrode layer immediately above or immediately below the electrode layer including the conductor (the fourth conductor). ), The metal oxide contained in the recording layer provided between the second conductor and the fourth conductor among the first to third recording layers is affected by the electrical means. It is preferable to apply a voltage to prevent this.

上記不揮発性メモリにおいて、前記第1の電極層に含まれる複数の導体と前記第2の電極層に含まれる複数の導体とは互いに交差しており、前記第2の電極層に含まれる複数の導体と前記第3の電極層に含まれる複数の導体とは互いに交差しており、前記第3の電極層に含まれる複数の導体と前記第4の電極層に含まれる複数の導体とは互いに交差している、ことが好ましい。   In the nonvolatile memory, the plurality of conductors included in the first electrode layer and the plurality of conductors included in the second electrode layer intersect each other, and a plurality of conductors included in the second electrode layer The conductor and the plurality of conductors included in the third electrode layer intersect each other, and the plurality of conductors included in the third electrode layer and the plurality of conductors included in the fourth electrode layer are mutually It is preferable that they intersect.

上記不揮発性メモリにおいて、前記第2の記録層に代えて絶縁層を備え、前記絶縁層は、前記第2の電極層に含まれる複数の導体と前記第3の電極層に含まれる複数の導体とを電気的に絶縁するものである、ことが好ましい。   The nonvolatile memory includes an insulating layer instead of the second recording layer, and the insulating layer includes a plurality of conductors included in the second electrode layer and a plurality of conductors included in the third electrode layer. Are preferably electrically insulated from each other.

上記不揮発性メモリにおいて、前記電気的手段は、電圧パルスまたは電流パルスである、ことが好ましい。   In the nonvolatile memory, the electrical means is preferably a voltage pulse or a current pulse.

上記不揮発性メモリにおいて、前記電気的手段は、直流電圧または直流電流である、ことが好ましい。   In the non-volatile memory, the electrical means is preferably a DC voltage or a DC current.

上記不揮発性メモリにおいて、前記電気的手段は、交流電圧または交流電流である、ことが好ましい。   In the non-volatile memory, the electrical means is preferably an alternating voltage or an alternating current.

上記不揮発性メモリにおいて、前記第1から第3の記録層のうちの少なくとも1つに含まれる金属酸化物は1つの膜で構成されている、ことが好ましい。   In the above nonvolatile memory, it is preferable that the metal oxide contained in at least one of the first to third recording layers is composed of one film.

上記不揮発性メモリにおいて、前記第1から第3の記録層のうちの少なくとも1つに含まれる金属酸化物は、略同一平面内で互いに間隔をおいて配置された複数の膜で構成されている、ことが好ましい。   In the above nonvolatile memory, the metal oxide included in at least one of the first to third recording layers is composed of a plurality of films that are spaced apart from each other in substantially the same plane. Is preferable.

上記不揮発性メモリにおいて、前記金属酸化物は、ペロブスカイト型構造を有する、ことが好ましい。   In the nonvolatile memory, the metal oxide preferably has a perovskite structure.

上記ペロブスカイト型構造を有する金属酸化物は、強誘電体材料、超巨大磁気抵抗(CMR)材料、高温超伝導(HTSC)材料のうちのいずれかである、ことが好ましい。   The metal oxide having a perovskite structure is preferably one of a ferroelectric material, a super giant magnetoresistive (CMR) material, and a high temperature superconducting (HTSC) material.

上記ペロブスカイト型構造を有する金属酸化物は、チタン酸ストロンチウムバリウム、ジルコン酸ストロンチウム、マンガン酸カルシウムプラセオジウム、コバルト酸バリウムカルシウムガドリニウムのうちのいずれかである、ことが好ましい。   The metal oxide having a perovskite structure is preferably any one of strontium barium titanate, strontium zirconate, calcium praseodymium manganate, and barium calcium gadolinium cobaltate.

上記ペロブスカイト型構造を有する金属酸化物は、クロム、バナジウム、スカンジウム又は他の遷移金属のうち少なくとも一種の添加元素を含有する、ことが好ましい。   The metal oxide having a perovskite structure preferably contains at least one additive element of chromium, vanadium, scandium, or other transition metals.

上記不揮発性メモリにおいて、前記金属酸化物は、イルメナイト型構造を有する、ことが好ましい。   In the nonvolatile memory, the metal oxide preferably has an ilmenite structure.

上記イルメナイト型構造を有する金属酸化物は、強誘電体材料である、ことが好ましい。   The metal oxide having an ilmenite structure is preferably a ferroelectric material.

上記イルメナイト型構造を有する金属酸化物は、マグネシウム、インジウム、スカンジウム、亜鉛、銅、鉄のうち少なくとも一種の添加元素を含有するニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムである、ことが好ましい。   The metal oxide having an ilmenite structure is preferably lithium niobate or lithium tantalate containing at least one additive element of magnesium, indium, scandium, zinc, copper, and iron.

上記添加元素の濃度は、0mol%を超え10mol%以下である、ことが好ましい。   The concentration of the additive element is preferably more than 0 mol% and 10 mol% or less.

上記不揮発性メモリにおいて、前記金属酸化物は、スピネル型構造を有する、ことが好ましい。   In the nonvolatile memory, the metal oxide preferably has a spinel structure.

上記スピネル型構造を有する金属酸化物は、チタン酸マグネシウム、マグネシウム酸クロム、マグネシウム酸アルミニウム、コバルト酸鉄のうちのいずれかである、ことが好ましい。   The metal oxide having the spinel structure is preferably any of magnesium titanate, chromium magnesium acid, aluminum magnesium acid, and iron cobaltate.

上記不揮発性メモリにおいて、前記複数の導体は、前記金属酸化物と化合物を形成しない材料で構成される、ことが好ましい。   In the above nonvolatile memory, the plurality of conductors are preferably made of a material that does not form a compound with the metal oxide.

上記不揮発性メモリにおいて、前記複数の導体は、前記金属酸化物と拡散または化学反応しない材料で構成される、ことが好ましい。   In the nonvolatile memory, it is preferable that the plurality of conductors are made of a material that does not diffuse or chemically react with the metal oxide.

上記不揮発性メモリにおいて、前記複数の導体は、プラチナ、銀、イリジウムのうちのいずれかで構成される、ことが好ましい。   In the nonvolatile memory, it is preferable that the plurality of conductors are made of any one of platinum, silver, and iridium.

上記不揮発性メモリにおいて、前記基板は、シリコンで構成される、ことが好ましい。   In the nonvolatile memory, the substrate is preferably made of silicon.

上記不揮発性メモリにおいて、前記基板の表面は、シリコン酸化物で被覆されている、ことが好ましい。   In the non-volatile memory, the surface of the substrate is preferably covered with silicon oxide.

上記不揮発性メモリにおいて、前記基板と前記第1の電極層との間に形成された密着層をさらに備える、ことが好ましい。   The nonvolatile memory preferably further includes an adhesion layer formed between the substrate and the first electrode layer.

上記密着層は、チタン、タンタル、チタン酸化物、タンタル酸化物のうちのいずれかで構成される、ことが好ましい。   The adhesion layer is preferably composed of any one of titanium, tantalum, titanium oxide, and tantalum oxide.

上記不揮発性メモリにおいて、最上段の電極層が絶縁体で被覆されている、ことが好ましい。   In the nonvolatile memory, the uppermost electrode layer is preferably covered with an insulator.

上記絶縁体がアルミニウム酸化物またはシリコン酸化物である、ことが好ましい。   The insulator is preferably aluminum oxide or silicon oxide.

本発明に係る不揮発性メモリによれば、メモリ・セル(メモリ領域)が金属酸化物層のみで形成されるため、低コストで記憶容量が増大する(低ビットコスト化)という効果が得られる。   According to the nonvolatile memory of the present invention, since the memory cell (memory region) is formed only of the metal oxide layer, an effect of increasing the storage capacity at a low cost (lowering the bit cost) can be obtained.

以下、本発明の実施の形態に係る不揮発性メモリについて図面を用いて説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, a nonvolatile memory according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, substantially the same members are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る不揮発性メモリ10の構成を示す断面図である。この三次元不揮発性メモリ10は、シリコン、または表面がシリコン酸化物で被覆されたシリコン等の基板11の上に電極層1が形成されている。電極層1には、略同一平面内で間隔をおいて平行に、複数の電極(導体)121が配置されている。電極層1の上には記録層1が形成されている。記録層1は、与えられる電気的手段に応答して電気抵抗値が変化する金属酸化物の連続層(1つの膜)131で構成されている。記録層1の上には電極層2が形成されている。電極層2には、略同一平面内で間隔をおいて平行に、複数の電極(導体)122が配置されている。電極層1に配置されている複数の電極121と電極層2に配置されている複数の電極122とは概ね互いに直交している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the nonvolatile memory 10 according to the first embodiment. In this three-dimensional nonvolatile memory 10, an electrode layer 1 is formed on a substrate 11 made of silicon or silicon whose surface is covered with silicon oxide. In the electrode layer 1, a plurality of electrodes (conductors) 121 are arranged in parallel at intervals in a substantially same plane. A recording layer 1 is formed on the electrode layer 1. The recording layer 1 is composed of a continuous layer (one film) 131 of metal oxide whose electric resistance value changes in response to an applied electrical means. An electrode layer 2 is formed on the recording layer 1. In the electrode layer 2, a plurality of electrodes (conductors) 122 are arranged in parallel and spaced apart in substantially the same plane. The plurality of electrodes 121 disposed on the electrode layer 1 and the plurality of electrodes 122 disposed on the electrode layer 2 are substantially orthogonal to each other.

電極層2の上には順に記録層2、電極層3、記録層3、電極層4、記録層4、…が形成されている。記録層2,3,…は、与えられる電気的手段に応答して電気抵抗値が変化する金属酸化物の連続層(1つの膜)132,133…で構成されている。電極層3,4,…には、略同一平面内で間隔をおいて平行に、複数の電極(導体)123,124…が配置されている。奇数番号の電極層に配置されている複数の電極123,…と偶数番号の電極層に配置されている複数の電極122,124…とは、概ね互いに直交し、連番号の電極層間に、電気的手段により電気抵抗値が変化する金属酸化物の連続層132,133,134…が設けられている。   On the electrode layer 2, a recording layer 2, an electrode layer 3, a recording layer 3, an electrode layer 4, a recording layer 4,. The recording layers 2, 3,... Are composed of continuous layers (one film) 132, 133,... Of metal oxide whose electric resistance changes in response to an applied electrical means. A plurality of electrodes (conductors) 123, 124,... Are arranged on the electrode layers 3, 4,. The plurality of electrodes 123,... Arranged in the odd-numbered electrode layers and the plurality of electrodes 122, 124,... Arranged in the even-numbered electrode layers are generally orthogonal to each other, Metal oxide continuous layers 132, 133, 134,..

最下層の電極121と最上層の電極を除き、奇数番号の電極層にある電極と偶数番号の電極層にある電極はともに、これらの電極の両面(上下の記録層)に設けられた金属酸化物と電気的に接続されている。   With the exception of the lowermost electrode 121 and the uppermost electrode, both the electrodes in the odd-numbered electrode layers and the electrodes in the even-numbered electrode layers are metal oxides provided on both surfaces (upper and lower recording layers) of these electrodes. It is electrically connected to the object.

各電極121,122,…および各金属酸化物膜131,132,…の厚みは10nm〜1μmが好ましく、シリコン酸化物の厚みは0.1〜1μmが好ましい。   The thickness of each electrode 121,122, ... and each metal oxide film 131,132, ... is preferably 10 nm to 1 µm, and the thickness of the silicon oxide is preferably 0.1 to 1 µm.

この金属酸化物131,132,…は、電圧パルスあるいは電流パルス、直流電圧あるいは直流電流、交流電圧あるいは交流電流等の電気的手段を印加することにより電気抵抗値が変化する金属酸化物であれば良く、ペロブスカイト型構造、イルメナイト型構造、或はスピネル型構造等の結晶構造を有するものが好ましい。   The metal oxides 131, 132,... Are metal oxides whose electrical resistance value is changed by applying electrical means such as voltage pulse or current pulse, DC voltage or DC current, AC voltage or AC current. Those having a crystal structure such as a perovskite structure, an ilmenite structure, or a spinel structure are preferable.

ペロブスカイト型構造を有する場合は、強誘電体材料、超巨大磁気抵抗(CMR)材料、及び高温超伝導(HTSC)材料のうち少なくとも何れかであり、特に、チタン酸ストロンチウムバリウム、ジルコン酸ストロンチウム、マンガン酸カルシウムプラセオジウム、コバルト酸バリウムカルシウムガドリニウムのうち少なくとも何れかであることが好ましい。さらに、クロム、バナジウム、スカンジウムまたは他の遷移金属のうち少なくとも一種以上の添加元素を含有していても良い。   In the case of having a perovskite structure, it is at least one of a ferroelectric material, a supergiant magnetoresistive (CMR) material, and a high temperature superconducting (HTSC) material. It is preferably at least one of calcium praseodymium oxide and barium calcium gadolinium cobaltate. Further, it may contain at least one additional element of chromium, vanadium, scandium, or other transition metals.

イルメナイト型構造を有する場合は、強誘電体材料であることが好ましく、マグネシウム、インジウム、スカンジウム、亜鉛、銅、鉄のうち少なくとも一種以上の添加元素を含有するニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムであることが好ましい。   When it has an ilmenite structure, it is preferably a ferroelectric material, and is lithium niobate or lithium tantalate containing at least one additional element of magnesium, indium, scandium, zinc, copper, and iron. Is preferred.

さらに、金属酸化物131,132,…がペロブスカイト型構造またはイルメナイト型構造を有する場合の添加元素の濃度は、0mol%を超え10mol%以下であることが好ましい。   Further, when the metal oxides 131, 132,... Have a perovskite type structure or an ilmenite type structure, the concentration of the additive element is preferably more than 0 mol% and not more than 10 mol%.

また、スピネル型構造を有する場合は、チタン酸マグネシウム、マグネシウム酸クロム、マグネシウム酸アルミニウム、コバルト酸鉄のうち少なくとも何れかであることが好ましい。   Moreover, when it has a spinel type structure, it is preferable that it is at least any one among magnesium titanate, chromium magnesium acid, aluminum magnesium acid, and iron cobaltate.

電極121,122,…は、金属酸化物131,132,…と化合物を形成しない材料、あるいは金属酸化物と拡散または化学反応しない材料であり、プラチナ、銀、イリジウムのうち少なくとも何れかであることが好ましい。   The electrodes 121, 122,... Are a material that does not form a compound with the metal oxides 131, 132,..., Or a material that does not diffuse or chemically react with the metal oxide, and are at least one of platinum, silver, and iridium. Is preferred.

この電極121,122,…は、それ自体がワード線またはビット線であるか、ワード線またはビット線と接続されている。奇数番号の電極層にある電極121,123,…がワード線自体であるかワード線と接続されている場合は、偶数番号の電極層にある電極122,124,…がビット線自体であるかビット線と接続されている。その逆の場合は、奇数番号の電極層にある電極121,123,…がビット線自体であるかビット線と接続され、偶数番号の電極層にある電極122,124,…がワード線自体であるかワード線と接続されている。   These electrodes 121, 122,... Themselves are word lines or bit lines, or are connected to word lines or bit lines. When the electrodes 121, 123,... In the odd-numbered electrode layers are word lines or connected to the word lines, are the electrodes 122, 124,. Connected to bit line. In the opposite case, the electrodes 121, 123,... In the odd-numbered electrode layers are bit lines themselves or connected to the bit lines, and the electrodes 122, 124,. Or connected to a word line.

そして、電極間に電圧パルスあるいは電流パルス等の電気的手段を与えることにより、これらの電極と接触している領域の金属酸化物の電気抵抗値を変化させ、高抵抗状態を論理“0”に、低抵抗状態を論理“1”に関連付けることによって、デジタル情報を保存する。つまり、電極と金属酸化物の連続層131、132、133、134...の接触している領域がメモリ・セルになる。   Then, by applying an electric means such as a voltage pulse or a current pulse between the electrodes, the electric resistance value of the metal oxide in the region in contact with these electrodes is changed, and the high resistance state is changed to logic “0”. Save the digital information by associating the low resistance state with a logic “1”. That is, continuous layers 131, 132, 133, 134. . . The area in contact with each other becomes a memory cell.

たとえば図2(a)において○で囲った領域についてみると、図2(b)に示すように、記録層1の金属酸化物膜131のうち電極層1の電極121と電極層2の電極122との両方に接触している領域M1、記録層2の金属酸化物膜132のうち電極層2の電極122と電極層3の電極123との両方に接触している領域M2、記録層3の金属酸化物膜133のうち電極層3の電極123と電極層4の電極124との両方に接触している領域M3がそれぞれメモリ・セルとなる。メモリ・セルM1〜M3と電極121〜124は図2(c)に示すように簡略表記することができる。この簡略表記を用いて記録・読み出し動作の一例について説明する。   2A, for example, as shown in FIG. 2B, in the metal oxide film 131 of the recording layer 1, the electrode 121 of the electrode layer 1 and the electrode 122 of the electrode layer 2 are shown. Of the recording layer 2, the region M 2 of the recording layer 2 in contact with both the electrode 122 of the electrode layer 2 and the electrode 123 of the electrode layer 3. In the metal oxide film 133, each region M3 in contact with both the electrode 123 of the electrode layer 3 and the electrode 124 of the electrode layer 4 is a memory cell. The memory cells M1 to M3 and the electrodes 121 to 124 can be simplified as shown in FIG. An example of the recording / reading operation will be described using this simplified notation.

メモリ・セルM2に情報を記録する場合、図3(a)に示すように、電極121,124に接地電圧GNDを与え、電極123に電圧(−Ecc)を与える。この状態で電極122に振幅(+Ecc)の記憶パルスを与える。これにより、メモリ・セルM2(金属酸化物膜の領域M2)には振幅(2Ecc)の電圧パルスが印加される。本実施形態における金属酸化物膜は、所定のしきい値Th(Ecc<Th<2Ecc)よりも大きい振幅の電圧パルスが与えられるとその電気抵抗値が変化する特性を有している。したがって、この電圧パルスによりメモリ・セルM2(金属酸化物膜の領域M2)の電気抵抗値が変化する。あるいは、図3(b)に示すように、電極121,124に接地電圧GNDを与え、電極123に電圧Eccを与え、この状態で電極122に振幅(−Ecc)の記憶パルスを与えてもよい。図3(a),(b)ではともに、メモリ・セルM2(金属酸化物膜の領域M2)に振幅(2Ecc)の電圧パルスが印加されるが、電圧パルスの極性が異なっている。与える電圧パルスの極性と抵抗値の変化(増減)の関係や電圧パルスの振幅等については、本願出願人による先願「特願2003−435269」等に詳しく記載されている。図3(a),(b)では、電極121,124に接地電圧GNDを与えているため、メモリ・セルM1,M3(金属酸化物膜の領域M1,M3)に与えられる電圧は上述のしきい値Thよりも小さくなる。これにより、メモリ・セルM2への電圧パルスの印加によってメモリ・セルM1,M3が影響を受ける(抵抗値が変化してしまう等)という不都合を回避できる。   When information is recorded in the memory cell M2, as shown in FIG. 3A, the ground voltage GND is applied to the electrodes 121 and 124, and the voltage (−Ecc) is applied to the electrode 123. In this state, a storage pulse having an amplitude (+ Ecc) is applied to the electrode 122. As a result, a voltage pulse having an amplitude (2 Ecc) is applied to the memory cell M2 (metal oxide film region M2). The metal oxide film in the present embodiment has a characteristic that its electric resistance value changes when a voltage pulse having an amplitude larger than a predetermined threshold value Th (Ecc <Th <2Ecc) is given. Therefore, the electric resistance value of the memory cell M2 (metal oxide film region M2) is changed by this voltage pulse. Alternatively, as shown in FIG. 3B, a ground voltage GND may be applied to the electrodes 121 and 124, a voltage Ecc may be applied to the electrode 123, and a storage pulse having an amplitude (−Ecc) may be applied to the electrode 122 in this state. . 3A and 3B, a voltage pulse having an amplitude (2 Ecc) is applied to the memory cell M2 (metal oxide film region M2), but the polarity of the voltage pulse is different. The relationship between the polarity of the voltage pulse to be applied and the change (increase / decrease) in the resistance value, the amplitude of the voltage pulse, and the like are described in detail in the prior application “Japanese Patent Application No. 2003-435269” by the applicant of the present application. In FIGS. 3A and 3B, since the ground voltage GND is applied to the electrodes 121 and 124, the voltage applied to the memory cells M1 and M3 (metal oxide film regions M1 and M3) is as described above. It becomes smaller than the threshold value Th. As a result, the inconvenience that the memory cells M1 and M3 are affected by the application of the voltage pulse to the memory cell M2 (such as the resistance value changing) can be avoided.

一方、メモリ・セルM2から情報を読み出す場合、図3(c)に示すように、電極123,124に接地電圧GNDを与え、電極121,122に電圧Eccを与える。この状態で電極122,123間の電圧あるいは電流レベルを読み取ることによりメモリ・セルM2から情報を読み出す。あるいは図3(d)に示すように、電極123,124に接地電圧GNDを与え、電極121,122に電圧(−Ecc)を与え、この状態で電極122,123間の電圧あるいは電流レベルを読み取ることによりメモリ・セルM2から情報を読み出す。なお、読み出し時に与える電圧等についても本願出願人による先願「特願2003−435269」等に詳しく記載されている。図3(c),(d)では、電極121に電圧Eccまたは−Eccを与え、電極124に接地電圧GNDを与えているため、メモリ・セルM1,M3(金属酸化物膜の領域M1,M3)には電圧および電流が印加されない。これにより、メモリ・セルM1,3に印加される電圧および/または電流によって電極122,123間の電圧あるいは電流レベルが変化してしまうという不都合を回避できる。   On the other hand, when information is read from the memory cell M2, the ground voltage GND is applied to the electrodes 123 and 124 and the voltage Ecc is applied to the electrodes 121 and 122, as shown in FIG. In this state, information is read from the memory cell M2 by reading the voltage or current level between the electrodes 122 and 123. Alternatively, as shown in FIG. 3D, the ground voltage GND is applied to the electrodes 123 and 124, the voltage (-Ecc) is applied to the electrodes 121 and 122, and the voltage or current level between the electrodes 122 and 123 is read in this state. As a result, information is read from the memory cell M2. The voltage applied at the time of reading is also described in detail in the prior application “Japanese Patent Application No. 2003-435269” by the present applicant. 3C and 3D, since the voltage Ecc or -Ecc is applied to the electrode 121 and the ground voltage GND is applied to the electrode 124, the memory cells M1, M3 (metal oxide film regions M1, M3) are applied. No voltage or current is applied to. This avoids the disadvantage that the voltage or current level between the electrodes 122 and 123 is changed by the voltage and / or current applied to the memory cells M1 and M3.

以上のように、実施の形態1の不揮発性メモリは、従来の三次元不揮発性メモリとは異なり、柱部分のメモリ・セルをステアリング部と状態変化部で構成する必要がなく、金属酸化物の連続層で構成することができるため、さらにプロセスコストが安くなり、ビットコストを下げることができる。   As described above, unlike the conventional three-dimensional nonvolatile memory, the nonvolatile memory according to the first embodiment does not require the pillar portion memory cell to be configured by the steering portion and the state change portion, and is made of a metal oxide. Since it can be formed of a continuous layer, the process cost can be further reduced and the bit cost can be reduced.

(実施の形態2)
図4は、実施の形態2に係る不揮発性メモリ20の構成を示す断面図である。この不揮発性メモリ20では、記録層1,2,3,…は、与えられる電気的手段に応答して電気抵抗値が変化する金属酸化物の不連続層231,232,233…で構成されており、この点で図1の不揮発性メモリ10と異なる。図4に示すように各記録層1,2,3,…は、直上の電極層に含まれる複数の電極と直下の電極層に含まれる複数の電極とで挟まれた領域(直上の電極層に含まれる電極からの垂線が直下の電極層に含まれる電極と交差する領域)にのみ金属酸化物膜が形成されている。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of the nonvolatile memory 20 according to the second embodiment. In this nonvolatile memory 20, the recording layers 1, 2, 3,... Are composed of discontinuous layers 231, 232, 233, etc. of metal oxides whose electrical resistance values change in response to given electrical means. This is different from the nonvolatile memory 10 of FIG. As shown in FIG. 4, each recording layer 1, 2, 3,... Is a region sandwiched between a plurality of electrodes included in the electrode layer immediately above and a plurality of electrodes included in the electrode layer immediately below (the electrode layer immediately above The metal oxide film is formed only in a region where the perpendicular from the electrode included in the electrode intersects the electrode included in the electrode layer immediately below.

このように金属酸化物を不連続層で構成することにより、実施の形態1の連続層から成る金属酸化物の場合と比較して、略同一平面内で平行に配置された複数の電極の間隔が極めて狭くなった場合においても、メモリ・セル間のクロストークの影響を低減できるという効果を有する。   Thus, by comprising a metal oxide by a discontinuous layer, compared with the case of the metal oxide which consists of a continuous layer of Embodiment 1, the space | interval of the several electrode arrange | positioned in parallel substantially in the same plane Even when the voltage becomes extremely narrow, the effect of crosstalk between memory cells can be reduced.

(実施の形態3)
図5は、実施の形態3に係る不揮発性メモリ30の構成を示す断面図である。この不揮発性メモリ30では、基板11と最下段の電極層1との間に、チタン、タンタル、チタン酸化物、タンタル酸化物等の密着層34が形成されている。この密着層34の厚みは、10nm〜100nmが好ましい。また、最上段の電極層(n+1)はアルミニウム酸化物またはシリコン酸化物等の絶縁体35で被覆されている。以上の点で図1の不揮発性メモリ10と異なる。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the nonvolatile memory 30 according to the third embodiment. In the nonvolatile memory 30, an adhesion layer 34 made of titanium, tantalum, titanium oxide, tantalum oxide, or the like is formed between the substrate 11 and the lowermost electrode layer 1. The thickness of the adhesion layer 34 is preferably 10 nm to 100 nm. The uppermost electrode layer (n + 1) is covered with an insulator 35 such as aluminum oxide or silicon oxide. This is different from the nonvolatile memory 10 of FIG.

このように実施の形態3の不揮発性メモリ30では密着層34が設けられているため、基板11と最下段の電極層1の電極121との付着強度が向上し、また、最上段の電極層(n+1)が絶縁体35で被覆されているため、不揮発性メモリ素子の信頼性を高めることができる。   As described above, since the adhesion layer 34 is provided in the nonvolatile memory 30 of Embodiment 3, the adhesion strength between the substrate 11 and the electrode 121 of the lowermost electrode layer 1 is improved, and the uppermost electrode layer is increased. Since (n + 1) is covered with the insulator 35, the reliability of the nonvolatile memory element can be improved.

なお、ここでは、金属酸化物が連続層の場合について述べたが、実施の形態2に示したように、金属酸化物が不連続層の場合であっても同様の効果を有する。   Although the case where the metal oxide is a continuous layer has been described here, the same effect can be obtained even when the metal oxide is a discontinuous layer as described in Embodiment 2.

(実施の形態4)
図6(a)は、実施の形態4に係る不揮発性メモリ40の構成を示す断面図である。この不揮発性メモリ40は、基板11の上に電極層1、記録層1、電極層2が形成されている。そして電極層2の上には絶縁層36が形成されている。この絶縁層36の上に電極層3、記録層2、電極層4が形成されている。このように実施の形態4に係る不揮発性メモリ40では、(電極層−記録層−電極層)の単位が繰り返されるごとに絶縁層36が形成される構成になっている。図6(a)では、絶縁層36の上下に隣接する電極層2,3の電極122,123は互いに直交しているが、図6(b)に示すように絶縁層36の上下に隣接する電極層2,3の電極122,123は互いに平行に配置されていてもよい。
(Embodiment 4)
FIG. 6A is a cross-sectional view showing the configuration of the nonvolatile memory 40 according to the fourth embodiment. In this nonvolatile memory 40, an electrode layer 1, a recording layer 1, and an electrode layer 2 are formed on a substrate 11. An insulating layer 36 is formed on the electrode layer 2. On this insulating layer 36, the electrode layer 3, the recording layer 2, and the electrode layer 4 are formed. As described above, the nonvolatile memory 40 according to Embodiment 4 has a configuration in which the insulating layer 36 is formed every time the unit of (electrode layer−recording layer−electrode layer) is repeated. 6A, the electrodes 122 and 123 of the electrode layers 2 and 3 adjacent to the upper and lower sides of the insulating layer 36 are orthogonal to each other, but are adjacent to the upper and lower sides of the insulating layer 36 as shown in FIG. 6B. The electrodes 122 and 123 of the electrode layers 2 and 3 may be arranged in parallel to each other.

このように絶縁層36を設けることにより、ある記録層(たとえば記録層1)の金属酸化物(131)への電気的手段の印加によって他の記録層(たとえば記録層2)の金属酸化物132が影響を受ける(抵抗値が変化してしまう等)という不都合を回避できる。   By providing the insulating layer 36 in this manner, the metal oxide 132 of another recording layer (for example, the recording layer 2) is applied by applying electrical means to the metal oxide (131) of a certain recording layer (for example, the recording layer 1). Can be avoided (for example, the resistance value changes).

なお、実施の形態3で示したように、基板11と最下段の電極層1との間に、チタン、タンタル、チタン酸化物、タンタル酸化物等の密着層が形成されていることが好ましく、また、最上段の電極層(n+1)がアルミニウム酸化物またはシリコン酸化物等の絶縁体で被覆されていることが好ましい。   As shown in the third embodiment, an adhesion layer such as titanium, tantalum, titanium oxide, tantalum oxide or the like is preferably formed between the substrate 11 and the lowermost electrode layer 1. The uppermost electrode layer (n + 1) is preferably covered with an insulator such as aluminum oxide or silicon oxide.

なお、ここでは、金属酸化物が連続層の場合について述べたが、実施の形態2に示したように、金属酸化物が不連続層の場合であっても同様の効果を有する。   Although the case where the metal oxide is a continuous layer has been described here, the same effect can be obtained even when the metal oxide is a discontinuous layer as described in Embodiment 2.

本発明によれば低コストで大容量(低ビットコスト)の不揮発性メモリを実現することができ、この不揮発性メモリを用いればセット機器の小型、軽量、薄型化が可能になる。   According to the present invention, a low-cost and large-capacity (low bit cost) nonvolatile memory can be realized. If this nonvolatile memory is used, a set device can be reduced in size, weight, and thickness.

本発明の実施の形態1に係る不揮発性メモリの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the non-volatile memory which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1に示した不揮発性メモリの記録・読み出し動作を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a recording / reading operation of the nonvolatile memory shown in FIG. 1. 図1に示した不揮発性メモリの記録・読み出し動作を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a recording / reading operation of the nonvolatile memory shown in FIG. 1. 本発明の実施の形態2に係る不揮発性メモリの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the non-volatile memory which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る不揮発性メモリの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the non-volatile memory which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る不揮発性メモリの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the non-volatile memory which concerns on Embodiment 4 of this invention. 従来の三次元半導体不揮発性メモリの断面図である。It is sectional drawing of the conventional three-dimensional semiconductor non-volatile memory. 図7のメモリ・セルの透視図である。FIG. 8 is a perspective view of the memory cell of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10,20,30,40 不揮発性メモリ
11 基板
121,122,123,124 電極
131,132,133,134,231,232,233,234 金属酸化物
34 密着層
35 絶縁体
10, 20, 30, 40 Nonvolatile memory 11 Substrate 121, 122, 123, 124 Electrode 131, 132, 133, 134, 231, 232, 233, 234 Metal oxide 34 Adhesion layer 35 Insulator

Claims (28)

基板と、
前記基板の上に設けられた第1の電極層と、
前記第1の電極層の上に設けられた第1の記録層と、
前記第1の記録層の上に設けられた第2の電極層と、
前記第2の電極層の上に設けられた第2の記録層と、
前記第2の記録層の上に設けられた第3の電極層と、
前記第3の電極層の上に設けられた第3の記録層と、
前記第3の記録層の上に設けられた第4の電極層とを備え、
前記第1から第4の電極層の各々は、
互いに平行に配置された複数の導体を含み、
前記第1から第3の記録層の各々は、
与えられる電気的手段に応答して電気抵抗値が変化する金属酸化物を含み、
前記第1の電極層に含まれる複数の導体は、前記第1の記録層に含まれる金属酸化物に電気的に接続されており、
前記第2の電極層に含まれる複数の導体は、前記第1の記録層に含まれる金属酸化物と前記第2の記録層に含まれる金属酸化物とに電気的に接続されており、
前記第3の電極層に含まれる複数の導体は、前記第2の記録層に含まれる金属酸化物と前記第3の記録層に含まれる金属酸化物とに電気的に接続されており、
前記第4の電極層に含まれる複数の導体は、前記第3の記録層に含まれる金属酸化物に電気的に接続されている、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
A substrate,
A first electrode layer provided on the substrate;
A first recording layer provided on the first electrode layer;
A second electrode layer provided on the first recording layer;
A second recording layer provided on the second electrode layer;
A third electrode layer provided on the second recording layer;
A third recording layer provided on the third electrode layer;
A fourth electrode layer provided on the third recording layer,
Each of the first to fourth electrode layers includes:
Including a plurality of conductors arranged parallel to each other;
Each of the first to third recording layers is
Including a metal oxide whose electrical resistance value changes in response to a given electrical means,
The plurality of conductors included in the first electrode layer are electrically connected to the metal oxide included in the first recording layer,
The plurality of conductors included in the second electrode layer are electrically connected to the metal oxide included in the first recording layer and the metal oxide included in the second recording layer,
The plurality of conductors included in the third electrode layer are electrically connected to the metal oxide included in the second recording layer and the metal oxide included in the third recording layer,
The plurality of conductors included in the fourth electrode layer are electrically connected to the metal oxide included in the third recording layer.
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記第1から第4の電極層のうちのある1つの電極層に含まれる複数の導体のうちの1つ(第1の導体)と、前記ある1つの電極層の直上または直下の電極層に含まれる複数の導体のうちの1つ(第2の導体)との間に前記電気的手段を与え、
前記第1から第4の電極層のうち前記第1の導体を含む電極層の直上または直下の電極層に含まれる複数の導体のうちの1つ(第3の導体)には、前記第1から第3の記録層のうち前記第1の導体と前記第3の導体との間に設けられた記録層に含まれる金属酸化物が前記電気的手段による影響を受けることを防ぐための電圧を与え、
前記第1から第4の電極層のうち前記第2の導体を含む電極層の直上または直下の電極層に含まれる複数の導体のうちの1つ(第4の導体)には、前記第1から第3の記録層のうち前記第2の導体と前記第4の導体との間に設けられた記録層に含まれる金属酸化物が前記電気的手段による影響を受けることを防ぐための電圧を与える、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
One of a plurality of conductors (first conductor) included in one electrode layer among the first to fourth electrode layers, and an electrode layer directly above or immediately below the one electrode layer Providing the electrical means to one of the plurality of included conductors (second conductor);
Of the first to fourth electrode layers, one of the plurality of conductors (third conductor) included in the electrode layer immediately above or directly below the electrode layer including the first conductor includes the first conductor layer. To a voltage for preventing the metal oxide contained in the recording layer provided between the first conductor and the third conductor of the third recording layer from being affected by the electrical means. Give,
Among the first to fourth electrode layers, one of the plurality of conductors (fourth conductor) included in the electrode layer immediately above or immediately below the electrode layer including the second conductor is the first conductor. To a voltage for preventing the metal oxide contained in the recording layer provided between the second conductor and the fourth conductor of the third recording layer from being affected by the electrical means. give,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記第1の電極層に含まれる複数の導体と前記第2の電極層に含まれる複数の導体とは互いに交差しており、
前記第2の電極層に含まれる複数の導体と前記第3の電極層に含まれる複数の導体とは互いに交差しており、
前記第3の電極層に含まれる複数の導体と前記第4の電極層に含まれる複数の導体とは互いに交差している、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The plurality of conductors included in the first electrode layer and the plurality of conductors included in the second electrode layer intersect each other,
The plurality of conductors included in the second electrode layer and the plurality of conductors included in the third electrode layer intersect each other,
A plurality of conductors included in the third electrode layer and a plurality of conductors included in the fourth electrode layer cross each other;
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記第2の記録層に代えて絶縁層を備え、
前記絶縁層は、
前記第2の電極層に含まれる複数の導体と前記第3の電極層に含まれる複数の導体とを電気的に絶縁するものである、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
An insulating layer instead of the second recording layer;
The insulating layer is
The plurality of conductors included in the second electrode layer and the plurality of conductors included in the third electrode layer are electrically insulated.
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記電気的手段は、
電圧パルスまたは電流パルスである、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The electrical means is
Voltage pulse or current pulse,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記電気的手段は、
直流電圧または直流電流である、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The electrical means is
DC voltage or DC current,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記電気的手段は、
交流電圧または交流電流である、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The electrical means is
AC voltage or AC current,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記第1から第3の記録層のうちの少なくとも1つに含まれる金属酸化物は1つの膜で構成されている、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The metal oxide contained in at least one of the first to third recording layers is composed of one film.
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記第1から第3の記録層のうちの少なくとも1つに含まれる金属酸化物は、略同一平面内で互いに間隔をおいて配置された複数の膜で構成されている、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The metal oxide contained in at least one of the first to third recording layers is composed of a plurality of films that are spaced apart from each other in substantially the same plane.
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記金属酸化物は、ペロブスカイト型構造を有する、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The metal oxide has a perovskite structure;
A non-volatile memory characterized by that.
請求項10において、
前記金属酸化物は、
強誘電体材料、超巨大磁気抵抗(CMR)材料、高温超伝導(HTSC)材料のうちのいずれかである、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 10,
The metal oxide is
One of a ferroelectric material, a giant magnetoresistive (CMR) material, a high temperature superconducting (HTSC) material,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項10または11において、
前記金属酸化物は、
チタン酸ストロンチウムバリウム、ジルコン酸ストロンチウム、マンガン酸カルシウムプラセオジウム、コバルト酸バリウムカルシウムガドリニウムのうちのいずれかである、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 10 or 11,
The metal oxide is
It is one of strontium barium titanate, strontium zirconate, praseodymium calcium manganate, barium calcium gadolinium cobaltate,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項12において、
前記金属酸化物は、
クロム、バナジウム、スカンジウム又は他の遷移金属のうち少なくとも一種の添加元素を含有する、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 12,
The metal oxide is
Containing at least one additional element of chromium, vanadium, scandium or other transition metals,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記金属酸化物は、イルメナイト型構造を有する、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The metal oxide has an ilmenite type structure,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項14において、
前記金属酸化物は、強誘電体材料である、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 14,
The metal oxide is a ferroelectric material;
A non-volatile memory characterized by that.
請求項14または15において、
前記金属酸化物は、
マグネシウム、インジウム、スカンジウム、亜鉛、銅、鉄のうち少なくとも一種の添加元素を含有するニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムである、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 14 or 15,
The metal oxide is
Lithium niobate or lithium tantalate containing at least one additive element of magnesium, indium, scandium, zinc, copper, iron,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項13または16において、
前記添加元素の濃度は、0mol%を超え10mol%以下である、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 13 or 16,
The concentration of the additive element is more than 0 mol% and not more than 10 mol%.
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記金属酸化物は、スピネル型構造を有する、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The metal oxide has a spinel structure,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項18において、
前記金属酸化物は、
チタン酸マグネシウム、マグネシウム酸クロム、マグネシウム酸アルミニウム、コバルト酸鉄のうちのいずれかである、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 18,
The metal oxide is
It is one of magnesium titanate, chromium magnesium oxide, aluminum magnesium acid, iron cobaltate,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記複数の導体は、
前記金属酸化物と化合物を形成しない材料で構成される、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The plurality of conductors are:
Composed of a material that does not form a compound with the metal oxide,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記複数の導体は、
前記金属酸化物と拡散または化学反応しない材料で構成される、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The plurality of conductors are:
Composed of a material that does not diffuse or chemically react with the metal oxide,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記複数の導体は、
プラチナ、銀、イリジウムのうちのいずれかで構成される、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The plurality of conductors are:
Composed of either platinum, silver or iridium,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記基板は、シリコンで構成される、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The substrate is made of silicon;
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1または23において、
前記基板の表面は、シリコン酸化物で被覆されている、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1 or 23,
The surface of the substrate is coated with silicon oxide;
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
前記基板と前記第1の電極層との間に形成された密着層をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリ。
In claim 1,
An adhesive layer formed between the substrate and the first electrode layer;
The non-volatile memory according to claim 1.
請求項25において、
前記密着層は、チタン、タンタル、チタン酸化物、タンタル酸化物のうちのいずれかで構成される、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 25,
The adhesion layer is composed of any one of titanium, tantalum, titanium oxide, and tantalum oxide.
A non-volatile memory characterized by that.
請求項1において、
最上段の電極層が絶縁体で被覆されている、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 1,
The uppermost electrode layer is covered with an insulator,
A non-volatile memory characterized by that.
請求項27において、
前記絶縁体がアルミニウム酸化物またはシリコン酸化物である、
ことを特徴とする不揮発性メモリ。
In claim 27,
The insulator is aluminum oxide or silicon oxide;
A non-volatile memory characterized by that.
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