JP2007149170A - Nonvolatile memory circuit and its drive method - Google Patents

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Kumio Nako
久美男 名古
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile memory in which influence of read-out disturbance and write-in disturbance in a nonvolatile memory having three dimensional structure is prevented and reliability is high, and which has high speed, large memory capacity, and a low bit cost. <P>SOLUTION: A potential of voltage applied to word lines and bit lines connected to memory cells is decided considering voltage threshold in which an electric resistance of a valuable resistance material constituting memory cells is changed rapidly. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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回路及びその駆動方法に関する。   The present invention relates to an electrically operated memory, and more particularly, to a nonvolatile memory circuit that does not require a power source for recording and a driving method thereof.

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 the 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、高集積化を図ったクロスポイントメモリアレイや、更にクロスポイントメモリを垂直スタックして高密度、高集積化を図った三次元メモリアレイが提案され、例えば「特許第3639786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, a cross-point memory array with high integration and a three-dimensional memory array with high density and high integration by vertically stacking cross-point memories have been proposed. For example, it is described in “Patent No. 3639786” As described above, a three-dimensional semiconductor memory having a multi-stage column portion as a memory cell is taught. The prior art will be described below with reference to the drawings.

図12は、従来の三次元半導体不揮発性メモリ40の断面図である。図12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. 12 is a cross-sectional view of a conventional three-dimensional semiconductor nonvolatile memory 40. A second conductor 42 is arranged orthogonal to the first conductor 41 of FIG. 12, and the column portion 43 of the memory cell is formed in all vertical portions where the first conductor 41 and the second conductor 42 intersect. Is done. A third conductor 44 is disposed orthogonal to the second conductor 42, and the column portion 43 of the memory cell is formed at all locations where 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 orthogonal thereto, and a column portion of the memory cell is formed three-dimensionally between these conductors.

図13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。
特許第3639786号公報
FIG. 13 shows a perspective view of the memory cell 50 of this conventional three-dimensional semiconductor nonvolatile memory. The column portion 53 of the memory cell sandwiched between the conductors 51 and 52 orthogonal to each other includes 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 Patent No. 3639786

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 portion and the state change portion, so that the process cost is high and it is difficult to reduce the bit cost.

柱部分のメモリセルを、ステアリング部を除去して状態変化部のみで構成することにより、コストを低減化することができるが、ダイオード等から成るステアリング部を取り除いて、状態変化部のみでメモリセルを構成した場合、書き込み、読み出し動作において、アクセスするメモリセルに隣接するメモリセル(特に、アクセスするメモリセルに隣接する直上段又は直下段のメモリセル)へのリーク電流経路が発生するために、書き込み動作時には、書き込みディスターブが起こり、正しい書き込み動作ができず、また、読み出し動作時にも、読み出しディスターブが起こり、読み出し動作時に正しい電流値を評価することができない、という課題がある。   The cost can be reduced by removing the steering part from the memory cell in the pillar part and only the state change part. However, the memory cell can be reduced only by the state change part by removing the steering part made of a diode or the like. In a write / read operation, a leakage current path to a memory cell adjacent to the memory cell to be accessed (particularly, a memory cell immediately above or immediately below the memory cell adjacent to the memory cell to be accessed) occurs. There is a problem in that a write disturb occurs during a write operation and a correct write operation cannot be performed, and a read disturb occurs during a read operation, and a correct current value cannot be evaluated during the read operation.

そこで、図14に示す如く、アクセスするメモリセルに隣接する直上段又は直下段のメモリセルへのリーク電流経路を回避するために、(導体−状態変化部のみで構成するメモリセル−導体)の単位が繰り返されるごとに絶縁体を形成した不揮発性メモリが提案されている。   Therefore, as shown in FIG. 14, in order to avoid a leakage current path to the memory cell immediately above or directly below the memory cell to be accessed (memory cell-conductor composed only of the conductor-state change portion) A nonvolatile memory in which an insulator is formed each time a unit is repeated has been proposed.

図14(a)は、絶縁体が形成された不揮発性メモリ60の構成を示す断面図である。この不揮発性メモリ60は、基板11の上に導体1、メモリセル1、導体2が形成されている。そして導体2の上には絶縁体61が形成されている。この絶縁体61の上に導体3、メモリセル2、導体4が形成されている。このように不揮発性メモリ60では、(導体−状態変化部のみで構成するメモリセル−導体)の単位が繰り返されるごとに絶縁体61が形成される構成になっている。   FIG. 14A is a cross-sectional view showing a configuration of the nonvolatile memory 60 in which an insulator is formed. In the nonvolatile memory 60, a conductor 1, a memory cell 1, and a conductor 2 are formed on a substrate 11. An insulator 61 is formed on the conductor 2. On the insulator 61, the conductor 3, the memory cell 2, and the conductor 4 are formed. As described above, the nonvolatile memory 60 is configured such that the insulator 61 is formed every time the unit of (memory cell-conductor formed only of the conductor-state change portion) is repeated.

図14(a)では、絶縁体61の上下に隣接する導体2,3は互いに直交しているが、図14(b)に示すように絶縁体61の上下に隣接する導体2,3は互いに平行に配置されていてもよい。   In FIG. 14A, the conductors 2 and 3 adjacent to the top and bottom of the insulator 61 are orthogonal to each other. However, as shown in FIG. 14B, the conductors 2 and 3 adjacent to the top and bottom of the insulator 61 are You may arrange | position in parallel.

このように絶縁体61を設けることにより、あるメモリセル(例えばメモリセル1)の可変抵抗材料621への電気的手段の印加によって他のメモリセル(例えばメモリセル2)の可変抵抗材料622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 insulator 61 in this manner, the variable resistance material 622 of another memory cell (for example, the memory cell 2) is affected by the application of electrical means to the variable resistance material 621 of a certain memory cell (for example, the memory cell 1). Inconvenience (such as resistance value changes) can be avoided.

(導体−状態変化部のみで構成するメモリセル−導体)の単位が繰り返されるごとに絶縁体を形成することにより、アクセスするメモリセルに隣接する直上段又は直下段のメモリセルへのリーク電流経路を回避することができるが、この場合、絶縁体を形成する必要があるため、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るという課題を生じる。   Leakage current paths to the memory cell immediately above or directly below the memory cell adjacent to the memory cell to be accessed by forming an insulator each time the unit of (memory-conductor composed of only the conductor-state change portion-conductor) is repeated However, in this case, since it is necessary to form an insulator, there arises a problem that the process cost becomes high and it is difficult to reduce the bit cost.

上記問題に鑑み、本発明の目的は、金属酸化物やカルコゲナイド化合物等を可変抵抗材料とする三次元メモリに於いて、読み出しディスターブ、及び書き込みディスターブの影響を回避して、書き込み動作、リセット動作、及び読み出し動作を、同様の電圧制御回路を用いて行うことが出来る駆動方法を提供するものであり、信頼性の高い、高速、大記憶容量の不揮発性メモリを低コストで提供することである。   In view of the above problems, the object of the present invention is to avoid the influence of read disturb and write disturb in a three-dimensional memory using a variable resistance material such as a metal oxide or a chalcogenide compound, write operation, reset operation, And a driving method capable of performing a read operation using a similar voltage control circuit, and providing a highly reliable, high-speed, large-capacity nonvolatile memory at low cost.

本発明の不揮発性メモリ回路は、略同一平面内で間隔を置いて配置されたビット線を含む複数の第1の電極と、略同一平面内で間隔を置いて配置されたワード線を含む複数の第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極に挟まれた可変抵抗材料から成り、前記第1の電極と前記第2の電極は互いに交差して複数段配置された三次元構造を有するメモリアレイと、メモリアレイに接続され、メモリアレイのワード線に電圧を印加するワード線駆動回路と、メモリアレイに接続され、メモリアレイのビット線に電圧を印加するビット線駆動回路と、ワード線駆動回路とビット線駆動回路に接続され、ワード線駆動回路とビット線駆動回路を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は選択された可変抵抗材料に第1の規定値の電圧を印加し、選択されていない可変抵抗材料には第2の規定値の電圧を印加するようにワード線駆動回路とビット線駆動回路を制御することによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を増加/減少させることを特徴とする。   The nonvolatile memory circuit of the present invention includes a plurality of first electrodes including bit lines arranged at intervals in substantially the same plane, and a plurality of word lines arranged at intervals in substantially the same plane. Of the first electrode and the variable resistance material sandwiched between the first electrode and the second electrode, the first electrode and the second electrode intersecting each other and arranged in a plurality of stages Memory array having original structure, word line drive circuit connected to memory array and applying voltage to word line of memory array, and bit line drive circuit connected to memory array and applying voltage to bit line of memory array And a control circuit that is connected to the word line driving circuit and the bit line driving circuit and controls the word line driving circuit and the bit line driving circuit, wherein the control circuit has a first specified value in the selected variable resistance material. Apply voltage, The resistance value of the selected variable resistance material is increased / decreased by controlling the word line driving circuit and the bit line driving circuit so as to apply the voltage of the second specified value to the variable resistance material that is not selected. It is characterized by making it.

ここで、「可変抵抗材料」は、所定の条件(極性、振幅、パルス幅など)の直流電圧又はパルス電圧等の電圧を印加することにより、可変抵抗材料の抵抗値が変化するという特性を有する材料である。   Here, the “variable resistance material” has a characteristic that the resistance value of the variable resistance material changes when a voltage such as a DC voltage or a pulse voltage under a predetermined condition (polarity, amplitude, pulse width, etc.) is applied. Material.

また本発明の不揮発性メモリ回路は、略同一平面内で間隔を置いて配置されたビット線を含む複数の第1の電極と、略同一平面内で間隔を置いて配置されたワード線を含む複数の第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極に挟まれた可変抵抗材料から成り、前記第1の電極と前記第2の電極は互いに交差して複数段配置された三次元構造を有するメモリアレイと、メモリアレイに接続され、メモリアレイのワード線に電圧を印加するワード線駆動回路と、メモリアレイに接続され、メモリアレイのビット線に電圧を印加するビット線駆動回路と、ワード線駆動回路とビット線駆動回路に接続され、ワード線駆動回路とビット線駆動回路を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は選択された可変抵抗材料には第3の規定値の電圧を印加し、選択された可変抵抗材料が接続されているワード線に接続される選択されていない可変抵抗材料には電圧を印加しないようにワード線駆動回路とビット線駆動回路を制御することによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を読み取ることを特徴とする。   The nonvolatile memory circuit of the present invention includes a plurality of first electrodes including bit lines arranged at intervals in substantially the same plane, and word lines arranged at intervals in substantially the same plane. A plurality of second electrodes and a variable resistance material sandwiched between the first electrodes and the second electrodes, and the first electrodes and the second electrodes are arranged in a plurality of stages so as to cross each other. A memory array having a three-dimensional structure, a word line driving circuit connected to the memory array and applying a voltage to the word line of the memory array, and a bit line driving connected to the memory array and applying a voltage to the bit line of the memory array And a control circuit connected to the word line driving circuit and the bit line driving circuit for controlling the word line driving circuit and the bit line driving circuit, wherein the control circuit has a third regulation for the selected variable resistance material. Mark the value voltage And by controlling the word line driving circuit and the bit line driving circuit so as not to apply a voltage to the unselected variable resistance material connected to the word line to which the selected variable resistance material is connected. The resistance value of the selected variable resistance material is read.

さらに本発明の不揮発性メモリ回路のワード線駆動回路は、パルス電圧を発生するパルス発生回路と、第1の規定値、第2の規定値、第3の規定値を設定する規定値設定回路とを有し、ワード線駆動回路もしくはビット線駆動回路は、可変抵抗材料に流れる電流を検出する電流検出回路をさらに有することが好ましい。   Furthermore, a word line driving circuit of a nonvolatile memory circuit according to the present invention includes a pulse generation circuit that generates a pulse voltage, a specified value setting circuit that sets a first specified value, a second specified value, and a third specified value, The word line driving circuit or the bit line driving circuit preferably further includes a current detection circuit for detecting a current flowing through the variable resistance material.

本発明の不揮発性メモリ回路の駆動方法は、メモリセルを構成する可変抵抗材料が金属酸化物又はカルコゲナイド化合物であることを特徴とし、この金属酸化物は、ペロブスカイト型構造、イルメナイト型構造、スピネル型構造の内のいずれかの結晶構造を有することが好ましく、又カルコゲナイド化合物は、ゲルマニウム、アンチモン、及びテルルを含有することが好ましく、更に、ゲルマニウム、アンチモン、及びテルルを含有すると共にインジウム、ガリウム、ビスマス、アルミニウム、錫、鉛、硼素、炭素、珪素、ランタノイド元素の内、少なくとも一種以上の添加元素を含有することがより好ましい。   The nonvolatile memory circuit driving method of the present invention is characterized in that the variable resistance material constituting the memory cell is a metal oxide or a chalcogenide compound, and the metal oxide has a perovskite structure, an ilmenite structure, and a spinel structure. Preferably, the chalcogenide compound contains germanium, antimony, and tellurium, and further contains germanium, antimony, and tellurium, and indium, gallium, bismuth. More preferably, it contains at least one additive element among aluminum, tin, lead, boron, carbon, silicon, and lanthanoid elements.

この金属酸化物が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)材料の内、少なくとも何れかであることが好ましく、チタン酸ストロンチウム、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内、少なくとも何れかであることがより好ましい。   When the metal oxide has a perovskite structure, it is preferably at least one of a ferroelectric material, a super giant magnetoresistive (CMR) material, and a high temperature superconducting (HTSC) material. Strontium titanate More preferably, it is at least one of barium strontium titanate, strontium zirconate, praseodymium calcium manganate, and barium calcium gadolinium cobaltate.

更に、ペロブスカイト型構造を有する金属酸化物は、ニオブ、クロム、バナジウム、スカンジウム又は他の遷移金属の内、少なくとも一種以上の添加元素を含有しても良い。   Furthermore, the metal oxide having a perovskite structure may contain at least one or more additive elements of niobium, chromium, vanadium, scandium or other transition metals.

又、前記金属酸化物が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又はタンタル酸リチウムであることがより好ましい。   Further, when the metal oxide has an ilmenite structure, it is preferably a ferroelectric material, and niobic acid containing at least one additional element of magnesium, indium, scandium, zinc, copper, and iron. More preferably, it is lithium or lithium tantalate.

又、金属酸化物が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、クロム酸ニッケル、マグネシウム酸アルミニウム、バナジウム酸アルミニウム、コバルト酸鉄、鉄酸化物、銅・鉄酸化物(銅フェライト)、亜鉛・鉄酸化物、マンガン・鉄酸化物、ニッケル・鉄酸化物の内のいずれかであることが好ましい。   When the metal oxide has a spinel structure, magnesium titanate, chromium magnesium oxide, nickel chromate, aluminum magnesium oxide, aluminum vanadate, iron cobaltate, iron oxide, copper / iron oxide (copper ferrite) ), Zinc / iron oxide, manganese / iron oxide, or nickel / iron oxide.

更に、前記金属酸化物は、鉄酸化物、銅酸化物、ニッケル酸化物、コバルト酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、ジルコニウム酸化物、タングステン酸化物、ハフニウム酸化物、アルミニウム酸化物の内、少なくとも何れかであることが好ましい。   Further, the metal oxide is iron oxide, copper oxide, nickel oxide, cobalt oxide, titanium oxide, niobium oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, hafnium oxide, aluminum oxide, It is preferably at least one of them.

本発明の不揮発性メモリ回路の駆動方法は、略同一平面内で間隔を置いて配置されたビット線を含む複数の第1の電極と、略同一平面内で間隔を置いて配置されたワード線を含む複数の第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極に挟まれた可変抵抗材料から構成され、前記第1の電極と前記第2の電極は互いに交差して複数段配置された三次元構造を有する不揮発性メモリ回路において、選択された可変抵抗材料には第1の規定値の電圧を印加し、選択されていない可変抵抗材料には第2の規定値の電圧を印加することによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を増加/減少させることを特徴とする。   A method of driving a nonvolatile memory circuit according to the present invention includes a plurality of first electrodes including bit lines arranged at intervals in substantially the same plane, and word lines arranged at intervals in substantially the same plane. A plurality of second electrodes, and a variable resistance material sandwiched between the first electrode and the second electrode, the first electrode and the second electrode intersecting each other to form a plurality of stages In a non-volatile memory circuit having a three-dimensional structure, a voltage having a first specified value is applied to a selected variable resistance material, and a voltage having a second specified value is applied to a non-selected variable resistance material. By applying, the resistance value of the selected variable resistance material is increased / decreased.

このとき、前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線及び前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線以外のビット線に印加する電圧が同電位であり、前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線には、前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線との電位差が前記第1の規定値となる電圧を印加し、前記選択された可変抵抗材料に接続されているワード線以外のワード線には、前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線に印加する電圧との電位差が前記第2の規定値となる電圧を印加することが好ましい。   At this time, the voltage applied to the word line connected to the selected variable resistance material and the bit line other than the bit line connected to the selected variable resistance material have the same potential, and the selected variable resistance The bit line connected to the material is connected to the selected variable resistance material by applying a voltage whose potential difference from the word line connected to the selected variable resistance material is the first specified value. It is preferable to apply a voltage at which a potential difference with respect to a voltage applied to the bit line connected to the selected variable resistance material is the second specified value to a word line other than the word line.

また、前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線及び前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線以外のビット線に印加する電圧が同電位であり、前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線に印加する電圧の電位は、前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線に印加する電圧の電位よりも低く設定することによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を減少させ、前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線及び前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線以外のビット線に印加する電圧が同電位であり、前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線に印加する電圧の電位は、前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線に印加する電圧の電位よりも高く設定することによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を増加させることが好ましい。   The voltage applied to the word line connected to the selected variable resistance material and the bit line other than the bit line connected to the selected variable resistance material have the same potential, and the selected variable resistance material The voltage potential applied to the word line connected to the selected variable resistance material is set to be lower than the voltage potential applied to the bit line connected to the selected variable resistance material. The voltage applied to the bit line other than the bit line connected to the word line connected to the selected variable resistance material and the bit line connected to the selected variable resistance material is reduced to a value, and the selected The voltage potential applied to the word line connected to the variable resistance material is set higher than the voltage potential applied to the bit line connected to the selected variable resistance material. It is preferable to increase the resistance of the variable resistance material said selected.

このとき、前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線を0V(GNDレベル)に設定して前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を減少させ、前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線を0V(GNDレベル)に設定して前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を増加させることが好ましい。   At this time, the word line connected to the selected variable resistance material is set to 0 V (GND level) to reduce the resistance value of the selected variable resistance material, and is connected to the selected variable resistance material. It is preferable to set the bit line to 0 V (GND level) to increase the resistance value of the selected variable resistance material.

また、本発明の不揮発性メモリ回路の駆動方法は、略同一平面内で間隔を置いて配置されたビット線を含む複数の第1の電極と、略同一平面内で間隔を置いて配置されたワード線を含む複数の第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極に挟まれた可変抵抗材料から成り、前記第1の電極と前記第2の電極は互いに交差して複数段配置された三次元構造を有する不揮発性メモリ回路において、選択された可変抵抗材料には第3の規定値の電圧を印加し、前記選択された可変抵抗材料が接続されているワード線に接続される選択されていない可変抵抗材料には電圧を印加しないことによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を読み取ることを特徴とする。   In addition, the driving method of the nonvolatile memory circuit of the present invention is arranged with a plurality of first electrodes including bit lines arranged at intervals in substantially the same plane and at intervals in substantially the same plane. A plurality of second electrodes including a word line; and a variable resistance material sandwiched between the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode and the second electrode intersect each other In a non-volatile memory circuit having a three-dimensional structure arranged in stages, a voltage of a third specified value is applied to a selected variable resistance material and connected to a word line to which the selected variable resistance material is connected The resistance value of the selected variable resistance material is read by applying no voltage to the unselected variable resistance material.

このとき、前記選択された可変抵抗材料が接続されているワード線に印加する電圧と、前記選択された可変抵抗材料が接続されているワード線に接続される選択されていない可変抵抗材料が接続されているビット線に印加する電圧が同電位であり、前記選択された可変抵抗材料が接続されているワード線と上下方向に隣接するワード線に印加する電圧と、前記選択された可変抵抗材料が接続されているビット線に印加する電圧が同電位であり、前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線には、前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線との電位差が前記第3の規定値となる電圧を印加することによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を読み取ることが好ましい。   At this time, the voltage applied to the word line to which the selected variable resistance material is connected and the unselected variable resistance material connected to the word line to which the selected variable resistance material is connected are connected. The voltage applied to the selected bit line has the same potential, the voltage applied to the word line adjacent to the word line to which the selected variable resistance material is connected, and the selected variable resistance material The voltage applied to the bit line connected to the same is the same potential, and the word line connected to the selected variable resistance material has a potential difference from the bit line connected to the selected variable resistance material. It is preferable to read the resistance value of the selected variable resistance material by applying a voltage that is the third specified value.

このとき、選択された可変抵抗材料に接続されたビット線を0V(GNDレベル)に設定して前記可変抵抗材料の抵抗値を読み取ることが好ましい。   At this time, it is preferable to set the bit line connected to the selected variable resistance material to 0 V (GND level) and read the resistance value of the variable resistance material.

さらに、前記第1の規定値は、前記可変抵抗材料の電気抵抗値が急激に変化するスレッシュホールド以上の電圧値であり、前記第2の規定値は、前記可変抵抗材料の電気抵抗値が急激に変化するスレッシュホールド未満の電圧値であり、前記第3の規定値は、前記可変抵抗材料の電気抵抗値が急激に変化するスレッシュホールド未満の電圧値であることが好ましい。また、前記電圧はパルス電圧であることが好ましい。   Further, the first specified value is a voltage value equal to or higher than a threshold at which the electric resistance value of the variable resistance material rapidly changes, and the second specified value is an electric resistance value of the variable resistance material. Preferably, the third specified value is a voltage value less than the threshold at which the electric resistance value of the variable resistance material changes abruptly. The voltage is preferably a pulse voltage.

本発明に係る不揮発性メモリ回路及び不揮発性メモリ回路の駆動方法によれば、ペロブスカイト、イルメナイト、スピネル等の構造をもつ金属酸化物やカルコゲナイド化合物等を可変抵抗材料とする三次元メモリに於いて、読み出しディスターブ、及び書き込みディスターブの影響を回避した信頼性の高い高速、大記憶容量の不揮発性メモリを低コストで提供することが出来る。   According to the nonvolatile memory circuit and the driving method of the nonvolatile memory circuit according to the present invention, in a three-dimensional memory using a metal oxide or chalcogenide compound having a structure such as perovskite, ilmenite, and spinel as a variable resistance material, A highly reliable high-speed and large-capacity nonvolatile memory that avoids the effects of read disturb and write disturb can be provided at low cost.

更に、本発明に係る不揮発性メモリ回路及び不揮発性メモリの駆動方法によれば、書き込み動作、リセット動作、及び読み出し動作を、同様の電圧制御回路を用いて行うことが出来る。   Furthermore, according to the nonvolatile memory circuit and the driving method of the nonvolatile memory according to the present invention, the write operation, the reset operation, and the read operation can be performed using the same voltage control circuit.

以下、本発明の実施の形態に係る不揮発性メモリ回路及び不揮発性メモリについて図面を用いて説明する。尚、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。
(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の上には可変抵抗材料からなる記録層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やカルコゲナイド化合物等の可変抵抗材料の連続層(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。
Hereinafter, a nonvolatile memory circuit and a nonvolatile memory according to embodiments 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.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the nonvolatile memory 10 according to the first embodiment. In this nonvolatile memory 10, the electrode layer 1 is formed on a substrate 11 such as 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 made of a variable resistance material is formed on the electrode layer 1. The recording layer 1 is composed of a continuous layer (one film) 131 of a variable resistance material such as a metal oxide or a chalcogenide compound 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又はカルコゲナイド化合物等の可変抵抗材料の連続層(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可変抵抗材料の連続層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 a variable resistance material such as a metal oxide or a chalcogenide compound whose electrical resistance value changes in response to given electrical means. ing. 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, Are provided with 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)に設けられた可変抵抗材料と電気的に接続されている。   Except for 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 variable resistors provided on both surfaces (upper and lower recording layers) of these electrodes. It is electrically connected to the material.

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、任意の電極間に電圧パルス或は電流パルス等の電気的手段を与えることにより、その電界が印加された両電極の交点に位置する領域のメモリセル(電極と可変抵抗材料の連続層131、132、133、134...の接触している領域がメモリセルになる。)を構成する可変抵抗材料の電気抵抗値を変化させ、情報(データ)の書き込み、リセット、及び読み出し動作を行う。   Then, by applying an electric means such as a voltage pulse or a current pulse between any electrodes, a memory cell (continuous layer 131 of electrodes and variable resistance material) in a region located at the intersection of both electrodes to which the electric field is applied. , 132, 133, 134... Are in contact with memory cells), and the electric resistance value of the variable resistance material constituting the memory cell is changed, and information (data) writing, resetting, and reading operations are performed. .

又、各電極121,122,…および各可変抵抗材料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。   Further, the thickness of each electrode 121, 122,... And each variable resistance material 131, 132,... Is preferably 10 nm to 1 μm, and the thickness of the silicon oxide is preferably 0.1 to 1 μm.

尚、基板はシリコンに限定されるものではなく、アルミン酸ランタン、ニオブ酸リチウム、窒化チタン、又は他の材料の非晶質、多結晶又は単結晶のいずれかである任意の適切な基板材料である。   The substrate is not limited to silicon, but can be any suitable substrate material that is either lanthanum aluminate, lithium niobate, titanium nitride, or any other material amorphous, polycrystalline or single crystal. is there.

前記可変抵抗材料131,132,…は、電圧パルス或は電流パルス、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可変抵抗材料であれば良く、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金属酸化物、又はGe-Sb-Te系等のカルコゲナイド化合物が好ましい。   The variable resistance material 131, 132,... Is a variable resistance material whose electrical resistance value changes by applying an electric means such as a voltage pulse or current pulse, DC voltage or DC current, AC voltage or AC current. A metal oxide having a crystal structure such as a perovskite structure, an ilmenite structure, or a spinel structure, or a chalcogenide compound such as a Ge—Sb—Te system is 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)材料の内の少なくとも何れかであり、特に、チタン酸ストロンチウム、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内、少なくとも何れかであることが好ましい。更に、ニオブ、クロム、バナジウム、スカンジウム又は他の遷移金属の内、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 type structure, it is at least one of a ferroelectric material, a super giant magnetoresistive (CMR) material, and a high temperature superconducting (HTSC) material, in particular, strontium titanate, barium titanate titanate, It is preferably at least one of strontium zirconate, praseodymium manganate, and barium calcium gadolinium cobaltate. Furthermore, at least one or more additive elements may be contained among niobium, 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又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.

又、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、クロム酸ニッケル、マグネシウム酸アルミニウム、バナジウム酸アルミニウム、コバルト酸鉄、鉄酸化物、銅・鉄酸化物(銅フェライト)、亜鉛・鉄酸化物、マンガン・鉄酸化物、ニッケル・鉄酸化物のうち少なくとも何れかであることが好ましい。   In the case of a spinel structure, magnesium titanate, chromium magnesium oxide, nickel chromate, aluminum magnesium oxide, aluminum vanadate, iron cobaltate, iron oxide, copper / iron oxide (copper ferrite), zinc / It is preferably at least one of iron oxide, manganese / iron oxide, and nickel / iron oxide.

また、前記金属酸化物は、鉄酸化物、銅酸化物、ニッケル酸化物、コバルト酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、ジルコニウム酸化物、タングステン酸化物、ハフニウム酸化物、アルミニウム酸化物のうち少なくともいずれかであることが好ましい。   The metal oxide may be iron oxide, copper oxide, nickel oxide, cobalt oxide, titanium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, hafnium oxide, aluminum oxide. It is preferable that it is at least any one of things.

図2は、実施の形態1に係る不揮発性メモリ20の別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可変抵抗材料の不連続層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2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)にのみ可変抵抗材料が形成されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing another configuration of the nonvolatile memory 20 according to the first embodiment. In this nonvolatile memory 20, the recording layers 1, 2, 3,... Are composed of discontinuous layers 231, 232, 233... Of variable resistance material whose electric resistance value changes in response to given electrical means. This is different from the nonvolatile memory 10 of FIG. As shown in FIG. 2, 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 directly above The variable resistance material 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.

このように可変抵抗材料を不連続層で構成することにより、図1の連続層から成る可変抵抗材料の場合と比較して、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。   By configuring the variable resistance material as a discontinuous layer in this manner, the distance between the plurality of electrodes arranged in parallel in substantially the same plane is extremely small compared to the case of the variable resistance material consisting of the continuous layers in FIG. Even when it becomes narrow, it has the effect that the influence of crosstalk between memory cells can be reduced.

又、図3は、実施の形態1に係る不揮発性メモリ30の別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。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing another configuration of the nonvolatile memory 30 according to the first 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.

このように図3に示す不揮発性メモリ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。   3 is provided with the adhesion layer 34, the adhesion strength between the substrate 11 and the electrode 121 of the lowermost electrode layer 1 is improved, and the uppermost electrode layer ( Since n + 1) is covered with the insulator 35, the reliability of the nonvolatile memory element can be improved.

尚、ここでは、可変抵抗材料が連続層の場合について述べたが、図2に示したように、可変抵抗材料が不連続層の場合であっても同様の効果を有する。また、複数の電極は概ね直交している例を示したが、必ずしも直交している必要はなく、互いに平行に配置されていても良い。   Although the case where the variable resistance material is a continuous layer has been described here, the same effect can be obtained even when the variable resistance material is a discontinuous layer as shown in FIG. Moreover, although the example in which the plurality of electrodes are substantially orthogonal is shown, it is not always necessary to be orthogonal, and they may be arranged in parallel to each other.

以下に、一例として、可変抵抗材料として厚み300nmの金属酸化物であるPCMO(マンガン酸カルシウムプラセオジウム)材料を使用して形成した三次元構造を有する不揮発性メモリを用いた場合について説明する。このPCMO材料は、正極性の電圧パルスを印加して電気抵抗値を低減させた後、負極性の電圧パルスを印加して電気抵抗値の増大を図ることが可能となる為、正極性パルスを印加した低抵抗状態をリセット状態、負極性パルスを印加した高抵抗状態を書き込み状態とした場合について、本発明の書き込み動作、リセット動作、及び読み出し動作について説明する。
(書き込み動作)
図4は本発明の実施の形態1に係るメモリセルへの書き込み動作を説明する回路図である。両電極の交点に位置する領域の可変抵抗材料(メモリセル)Rcが4×4のマトリクス状に5段配置して構成されたメモリアレイを考える。
Hereinafter, as an example, a case where a nonvolatile memory having a three-dimensional structure formed using a PCMO (calcium manganate praseodymium) material which is a metal oxide having a thickness of 300 nm as a variable resistance material will be described. This PCMO material can reduce the electrical resistance value by applying a positive voltage pulse and then increase the electrical resistance value by applying a negative voltage pulse. The write operation, reset operation, and read operation of the present invention will be described in the case where the applied low resistance state is the reset state and the high resistance state to which the negative pulse is applied is the write state.
(Write operation)
FIG. 4 is a circuit diagram for explaining a write operation to the memory cell according to the first embodiment of the present invention. Consider a memory array in which variable resistance materials (memory cells) Rc in a region located at the intersection of both electrodes are arranged in five stages in a 4 × 4 matrix.

図4(a)は、図1〜図3を用いて説明した三次元構造を有する不揮発性メモリに於ける二段目の記録層3のメモリセルを構成する可変抵抗材料Rcが4×4のマトリクス状に配置された状態の回路図を示し、図4(b)は、図5に示す如く10個のメモリセルを構成する可変抵抗材料Rcが垂直方向に重ねて一つのスタックになっている状態の回路図を示している。尚、図4(a)及び図4(b)に於けるワード線W23とビット線B23は同一物である。 FIG. 4A shows that the variable resistance material Rc constituting the memory cell of the second-stage recording layer 3 in the nonvolatile memory having the three-dimensional structure described with reference to FIGS. 1 to 3 is 4 × 4. FIG. 4B shows a circuit diagram in a state of being arranged in a matrix. As shown in FIG. 5, the variable resistance material Rc constituting ten memory cells is stacked in the vertical direction to form one stack. A circuit diagram of the state is shown. Incidentally, FIG. 4 (a) and 4 in the (b) the word line W 23 and the bit line B 23 are the same product.

各メモリセルを構成する可変抵抗材料Rcの1端子はワード線に、他の1端子はビット線に接続されている。図4に於いてメモリアレイに隣接した周辺回路は省略している。   One terminal of the variable resistance material Rc constituting each memory cell is connected to a word line, and the other terminal is connected to a bit line. In FIG. 4, peripheral circuits adjacent to the memory array are omitted.

本発明に係るPCMO材料の電気抵抗値が急激に変化する電圧パルスの振幅、即ちスレッシュホールド(閾値)は3.5V(パルス幅100ns)であった。従ってメモリセル(可変抵抗材料)へのデータの書き込みは、可変抵抗材料を挟む電極間に3.5Vを超える振幅の電圧パルスを与えれば書き込み動作が可能である。   The amplitude of the voltage pulse in which the electric resistance value of the PCMO material according to the present invention changes abruptly, that is, the threshold (threshold value) was 3.5 V (pulse width 100 ns). Therefore, data can be written into the memory cell (variable resistance material) by applying a voltage pulse having an amplitude exceeding 3.5 V between the electrodes sandwiching the variable resistance material.

このメモリアレイが非アクテイブ時(プリチャージ状態)には、全ビット線を0V(GNDレベル)、全ワード線を0V(GNDレベル)とする。   When this memory array is inactive (precharge state), all bit lines are set to 0V (GND level) and all word lines are set to 0V (GND level).

選択されたメモリセルへの書き込み動作を実行する(選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaの抵抗値を上昇させる)には、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されているワード線W23を0V(GNDレベル)とし、これと同電位になるように、選択メモリセルに接続されたビット線B23以外のビット線を0V(GNDレベル)とする。 In order to execute the write operation to the selected memory cell (increase the resistance value of the variable resistance material Rca in the selected memory cell), the word line W connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell. 23 is set to 0 V (GND level), and the bit lines other than the bit line B 23 connected to the selected memory cell are set to 0 V (GND level) so as to have the same potential.

そして、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されているビット線B23には、可変抵抗材料Rcaを挟む電極間がスレッシュホールドを超える電位差になるように、第1の規定値の電圧として正極性の4Vの電圧パルスを印加する。一方、可変抵抗材料Rca以外の可変抵抗材料に第2の規定値の電圧を印加するために、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されていないワード線には、各メモリセルを構成する可変抵抗材料Rcを挟む電極間がスレッシュホールド未満の電位差になるように第2の規定値の電圧として2Vの電圧パルスを印加する。各ワード線はワード線駆動回路(図示せず)により電位を確定する。 Then, the selected variable resistance material bit line B 23 connected to Rca forming the memory cell, as between electrodes sandwiching a variable resistive material Rca is potential difference exceeds the threshold voltage of the first specified value As a positive voltage pulse of 4V is applied. On the other hand, in order to apply the voltage of the second specified value to the variable resistance material other than the variable resistance material Rca, each memory cell is formed on the word line that is not connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell. A voltage pulse of 2V is applied as the voltage of the second specified value so that the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rc is less than the threshold. The potential of each word line is determined by a word line driving circuit (not shown).

この入力条件の下では、図4に示すように、選択メモリセルを特定するビット線B23とワード線W23の間には、ビット線B23から選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaを通り、矢印Aで示すワード電圧印加用ドライバに抜ける電流経路により、選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaのみに第1の規定値の電圧としてスレッシュホールド以上の電圧を印加することができる。また、可変抵抗材料Rca以外の可変抵抗材料には第2の規定値の電圧としてスレッシュホールド未満の電圧を印加するため、選択されたメモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaの電気抵抗値は、数百kΩ〜1MΩにまで上昇し、選択メモリセルへの書き込み動作を実行することができる。
(リセット動作)
図6は本発明の実施の形態1に係るメモリセルのリセット動作を説明する回路図である。図6(a)及び(b)は図4と同様、(a)は三次元構造を有する不揮発性メモリに於ける二段目の記録層3のメモリセルを構成する可変抵抗材料Rcが4×4のマトリクス状に配置された状態の回路図を示し、(b)は、10個のメモリセルを構成する可変抵抗材料Rcが垂直方向に重ねて一つのスタックになっている状態の回路図を示している。図6(a)及び(b)に於けるワード線W23とビット線B23は同一物である。
Under this input condition, as shown in FIG. 4, between the bit line B 23 for specifying the selected memory cell and the word line W 23 , the variable resistance material Rca in the selected memory cell passes from the bit line B 23. The voltage higher than the threshold can be applied as the first specified voltage only to the variable resistance material Rca in the selected memory cell by the current path that passes through the word voltage application driver indicated by the arrow A. In addition, since a voltage less than the threshold is applied as a second specified voltage to variable resistance materials other than the variable resistance material Rca, the electrical resistance value of the variable resistance material Rca forming the selected memory cell is several The voltage rises to 100 kΩ to 1 MΩ, and the write operation to the selected memory cell can be executed.
(Reset operation)
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating the reset operation of the memory cell according to the first embodiment of the present invention. 6 (a) and 6 (b) are the same as FIG. 4, and FIG. 6 (a) shows that the variable resistance material Rc constituting the memory cell of the second recording layer 3 in the nonvolatile memory having a three-dimensional structure is 4 ×. 4B is a circuit diagram in a state where four variable resistance materials Rc constituting ten memory cells are stacked vertically to form one stack. Show. The word line W 23 and the bit line B 23 in FIGS. 6A and 6B are the same.

選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaの抵抗値をリセットするには、選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaに接続されているビット線B23を0V(GNDレベル)とし、これと同電位になるように、選択メモリセルに接続されたワード線W23以外のワード線を0V(GNDレベル)とする。 In order to reset the resistance value of the variable resistance material Rca in the selected memory cell, the bit line B 23 connected to the variable resistance material Rca in the selected memory cell is set to 0 V (GND level) and has the same potential as this. as such, the word lines other than the word line W 23 connected to the selected memory cell and 0V (GND level).

そして、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されているワード線W23には、可変抵抗材料Rcaを挟む電極間がスレッシュホールドを超える電位差になるように、正極性の4Vの電圧パルスを印加し、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されていないビット線には、各メモリセルを構成する可変抵抗材料Rcを挟む電極間がスレッシュホールド未満の電位差になるように1Vの電圧パルスを印加する。 Then, a positive 4V voltage pulse is applied to the word line W 23 connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell so that the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rca exceeds the threshold. Is applied to the bit line that is not connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell, so that the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rc constituting each memory cell is less than the threshold. Apply a voltage pulse.

この入力条件の下では、図6に示すように、選択メモリセルを特定するビット線B23とワード線W23の間には、ワード線W23から選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaを通り、ビット線B23に抜ける矢印Aで示すビット電圧印加用ドライバに抜ける電流経路により、選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaのみに第1の規定値の電圧としてスレッシュホールド以上の電圧を印加することができる。また、可変抵抗材料Rca以外の可変抵抗材料には第2の規定値の電圧としてスレッシュホールド未満の電圧を印加するため、選択されたメモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaの電気抵抗値は、数百Ω〜数kΩにまで低減する。この一連の動作により、選択メモリセルのみに書き込み情報(データ)のリセット動作が行われることになる。
(読み出し動作)
図7は本発明の実施の形態1に係るメモリセルの読み出し動作を説明する回路図である。図7(a)及び(b)は図4及び6と同様の回路図を示している。
Under this input condition, as shown in FIG. 6, between the bit line B 23 specifying the selected memory cell and the word line W 23 , the variable resistance material Rca in the selected memory cell passes through the word line W 23. , by a current path passing the bit voltage application driver shown by the arrow a passing the bit line B 23, applying a variable resistance material Rca only the first threshold voltage higher than a specified voltage value in the selected memory cell Can do. In addition, since a voltage less than the threshold is applied as a second specified voltage to variable resistance materials other than the variable resistance material Rca, the electrical resistance value of the variable resistance material Rca forming the selected memory cell is several It is reduced to one hundred Ω to several kΩ. By this series of operations, the write information (data) is reset only in the selected memory cell.
(Read operation)
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a read operation of the memory cell according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 7A and 7B are circuit diagrams similar to FIGS.

このメモリアレイが非アクテイブ時(プリチャージ状態)には、書き込み動作と同様に、全ビット線を0V(GNDレベル)、全ワード線を0V(GNDレベル)とする。   When this memory array is inactive (precharge state), all bit lines are set to 0V (GND level) and all word lines are set to 0V (GND level), as in the write operation.

選択されたメモリセルの読み出し動作を実行するには、選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaに接続されているビット線B23を0V(GNDレベル)とし、これと同電位になるように、選択メモリセルに接続されたワード線W23以外のワード線を0V(GNDレベル)とする。 In order to execute the read operation of the selected memory cell, the bit line B 23 connected to the variable resistance material Rca in the selected memory cell is set to 0 V (GND level) and is selected so as to have the same potential. Word lines other than the word line W 23 connected to the memory cell are set to 0V (GND level).

そして、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されているワード線W23には、可変抵抗材料Rcaを挟む電極間がスレッシュホールド未満の電位差になるように、第3の規定値の電圧として正極性の1Vの電圧を印加し、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されていないビット線には、各メモリセルを構成する可変抵抗材料Rcを挟む電極間が0Vの電位差になるように1Vの電圧を印加する。 Then, the word line W 23 connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell has a voltage of the third specified value so that the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rca is less than the threshold. As a positive voltage of 1V is applied to the bit lines not connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell, the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rc constituting each memory cell is 0V. A voltage of 1V is applied so that

この入力条件の下では、図7に示すように、選択メモリセルを特定するビット線B23とワード線W23の間には、ワード線W23から選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaを通り、ビット線B23に抜ける矢印Aで示すビット電圧印加用ドライバに抜ける電流経路により、選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaのみに第3の規定値の電圧を印加することができる。その結果、選択メモリセルのみの読み出し動作を実行することができる。すなわちワード線W23に接続されている、可変抵抗材料Rca以外の可変抵抗材料に電流が流れると、ワード線W23から選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaを通り、ビット線B23に抜ける電流経路を流れる正確な電流値が測定できないので、ワード線W23に接続されている、可変抵抗材料Rca以外の可変抵抗材料に電流が流れないように、ワード線W23を挟む上下のビット線(B23は除く)B2nとB1n(nは1以上の整数)をワード線W23と同電位となるようにした。
(実施の形態2)
以下、実施の形態1で説明した三次元構造を有する不揮発性メモリを用いて、高抵抗状態を書き込み状態、低抵抗状態をリセット状態とした場合について、他の実施の形態について説明する。
(書き込み動作)
図8は本発明の実施の形態2に係るメモリセルへの書き込み動作を説明する回路図である。実施の形態1と同様、両電極の交点に位置する領域の可変抵抗材料(メモリセル)Rcが4×4のマトリクス状に5段配置して構成されたメモリアレイを考える。
Under this input condition, as shown in FIG. 7, between the bit line B 23 and the word line W 23 for specifying the selected memory cell, the variable resistance material Rca in the selected memory cell passes from the word line W 23. , by a current path passing the bit voltage application driver shown by the arrow a passing the bit line B 23, voltage can be applied to the third predetermined value only to the variable resistance material Rca in the selected memory cell. As a result, a read operation for only the selected memory cell can be executed. That is, when a current flows through a variable resistance material other than the variable resistance material Rca connected to the word line W 23 , a current flows from the word line W 23 through the variable resistance material Rca in the selected memory cell to the bit line B 23. since the exact value of the current flowing through the path can not be measured, is connected to the word line W 23, so that no current flows through the variable resistance material the variable resistance material other than Rca, upper and lower bit lines sandwiching the word line W 23 ( B 23 excluding) B 2n and B 1n (n was set to be the same potential integer of 1 or more) to the word line W 23.
(Embodiment 2)
Hereinafter, another embodiment will be described in the case where the high resistance state is a writing state and the low resistance state is a reset state using the non-volatile memory having the three-dimensional structure described in the first embodiment.
(Write operation)
FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a write operation to a memory cell according to the second embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment, consider a memory array in which variable resistance materials (memory cells) Rc in a region located at the intersection of both electrodes are arranged in five stages in a 4 × 4 matrix.

図8(a)及び(b)は実施の形態1と同様の回路図を示している。又、図8(a)及び(b)に示すワード線W23とビット線B23は同一物である。 FIGS. 8A and 8B are circuit diagrams similar to those in the first embodiment. Further, the word line W 23 and the bit line B 23 shown in FIGS. 8A and 8B are the same.

各メモリセルを構成する可変抵抗材料Rcの1端子はワード線に、他の1端子はビット線に接続されている。図8に於いてメモリアレイに隣接した周辺回路は省略している。   One terminal of the variable resistance material Rc constituting each memory cell is connected to a word line, and the other terminal is connected to a bit line. In FIG. 8, peripheral circuits adjacent to the memory array are omitted.

本発明に係るPCMO材料の電気抵抗値が急激に変化する電圧パルスの振幅、即ちスレッシュホールド(閾値)は3.5V(パルス幅100ns)であった。従ってメモリセル(可変抵抗材料)へのデータの書き込みは、可変抵抗材料を挟む電極間に3.5Vを超える振幅の電圧パルスを与えれば書き込み動作が可能である。   The amplitude of the voltage pulse in which the electric resistance value of the PCMO material according to the present invention changes abruptly, that is, the threshold (threshold value) was 3.5 V (pulse width 100 ns). Therefore, data can be written into the memory cell (variable resistance material) by applying a voltage pulse having an amplitude exceeding 3.5 V between the electrodes sandwiching the variable resistance material.

このメモリアレイが非アクテイブ時(プリチャージ状態)には、全ビット線を0V(GNDレベル)、全ワード線を0V(GNDレベル)とする。   When this memory array is inactive (precharge state), all bit lines are set to 0V (GND level) and all word lines are set to 0V (GND level).

選択されたメモリセルへの書き込み動作を実行する(選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaの抵抗値を上昇させる)には、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されているワード線W23には−4Vの電圧パルスを印加する。そして、これと同極性で同電位の電圧パルス−4Vを、選択メモリセルに接続されたビット線B23以外のビット線に印加する。 In order to execute the write operation to the selected memory cell (increase the resistance value of the variable resistance material Rca in the selected memory cell), the word line W connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell. A voltage pulse of −4V is applied to 23 . Then, a voltage pulse −4 V having the same polarity and the same potential is applied to the bit lines other than the bit line B 23 connected to the selected memory cell.

また、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されているビット線B23には、可変抵抗材料Rcaを挟む電極間がスレッシュホールドを超える電位差になるように、0V(GNDレベル)とする。そして、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されていないワード線には、各メモリセルを構成する可変抵抗材料Rcを挟む電極間がスレッシュホールド未満の電位差になるように−2Vを印加する。各ワード線はワード電圧印加用ドライバ(図示せず)により電位を確定する。 The bit line B 23 connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell is set to 0 V (GND level) so that the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rca exceeds the threshold. . Then, −2 V is applied to the word lines not connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell so that the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rc constituting each memory cell is less than the threshold. To do. The potential of each word line is determined by a word voltage application driver (not shown).

この入力条件の下では、図8に示す様に、選択メモリセルを特定するビット線B23とワード線W23の間には、ビット線B23から選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaを通り、矢印Aで示すワード電圧印加用ドライバに抜ける電流経路により、選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaのみにスレッシュホールド以上の電圧を印加することができ、選択されたメモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaの電気抵抗値は、数百kΩ〜1MΩにまで上昇し、選択メモリセルへの書き込み動作を実行することができる。
(リセット動作)
図9は本発明の実施の形態2に係るメモリセルのリセット動作を説明する回路図である。選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaの抵抗値をリセットするには、選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaと接続されているワード線W23に正極性の5Vの電圧パルスを印加する。そして、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されているビット線B23には、可変抵抗材料Rcaを挟む電極間がスレッシュホールドを超える電位差になるように、1Vを印加し、これと同極性で同電位のパルス電圧1Vを、選択メモリセルを特定するワード線W23以外のワード線に印加する。又、選択メモリセルと接続していない他のビット線には、可変抵抗材料Rcを挟む電極間がスレッシュホールド未満の電位差になるように2Vを印加する。
Under this input condition, as shown in FIG. 8, between the bit line B 23 specifying the selected memory cell and the word line W 23 , the variable resistance material Rca in the selected memory cell is passed from the bit line B 23. The voltage higher than the threshold can be applied only to the variable resistance material Rca in the selected memory cell by the current path that passes through the word voltage application driver indicated by the arrow A, and the variable resistance material that forms the selected memory cell The electric resistance value of Rca rises to several hundred kΩ to 1 MΩ, and a write operation to the selected memory cell can be executed.
(Reset operation)
FIG. 9 is a circuit diagram illustrating the reset operation of the memory cell according to the second embodiment of the present invention. To reset the resistance value of the variable resistance material Rca in the selected memory cell applies a voltage pulse of positive polarity 5V to the word line W 23 which is connected to the variable resistance material Rca in the selected memory cell. Then, 1 V is applied to the bit line B 23 connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell so that the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rca exceeds the threshold. the pulse voltage 1V having the same potential with the same polarity is applied to the word lines other than the word line W 23 identifying the selected memory cell. Further, 2 V is applied to the other bit lines not connected to the selected memory cell so that the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rc is less than the threshold.

この入力条件の下では、図9に示す様に、選択メモリセルを特定するビット線B23とワード線W23の間には、ワード線W23から選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaを通り、ビット線B23に抜ける矢印Aで示すビット電圧印加用ドライバに抜ける電流経路により、選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaのみにスレッシュホールド以上の電圧を印加することができ、選択されたメモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaの電気抵抗値は、数百Ω〜数kΩにまで低減する。この一連の動作により、選択メモリセルのみに書き込み情報(データ)のリセット動作が行われることになる。
(読み出し動作)
図10は本発明の実施の形態2に係るメモリセルの読み出し動作を説明する回路図である。このメモリアレイが非アクテイブ時(プリチャージ状態)には、書き込み動作と同様に、全ビット線を0V(GNDレベル)、全ワード線を0V(GNDレベル)とする。
Under this input condition, as shown in FIG. 9, between the bit line B 23 and the word line W 23 for specifying the selected memory cell, the variable resistance material Rca in the selected memory cell passes through the word line W 23. , by a current path passing the bit voltage application driver shown by the arrow a passing the bit line B 23, can be applied to the variable resistance material Rca only a threshold voltage higher than in the selected memory cell, the selected memory cell The electric resistance value of the variable resistance material Rca that forms the film is reduced to several hundred Ω to several kΩ. By this series of operations, the write information (data) is reset only in the selected memory cell.
(Read operation)
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating the read operation of the memory cell according to the second embodiment of the present invention. When this memory array is inactive (precharge state), all bit lines are set to 0V (GND level) and all word lines are set to 0V (GND level), as in the write operation.

選択されたメモリセルの読み出し動作を実行するには、選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaと接続されているワード線W23に2Vの電圧を印加する。そして、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されているビット線B23には、可変抵抗材料Rcaを挟む電極間がスレッシュホールド未満の電位差になるように、正極性の1Vの電圧を印加し、これと同極性で同電位の電圧1Vを、選択メモリセルを特定するワード線W23以外のワード線に印加する。又、選択メモリセルと接続していない他のビット線には、可変抵抗材料Rcを挟む電極間がスレッシュホールド未満の電位差になるように2Vを印加する。 To perform a read operation of the selected memory cell, a voltage of 2V to the word line W 23 which is connected to the variable resistance material Rca in the selected memory cell. Then, a positive 1V voltage is applied to the bit line B 23 connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell so that the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rca is less than the threshold. Then, a voltage 1 V having the same polarity and the same potential is applied to word lines other than the word line W 23 specifying the selected memory cell. Further, 2 V is applied to the other bit lines not connected to the selected memory cell so that the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rc is less than the threshold.

この入力条件の下では、図10に示すように、選択メモリセルを特定するビット線B23とワード線W23の間には、ワード線W23から選択メモリセル内の可変抵抗材料Rcaを通り、ビット線B23に抜ける矢印Aで示すビット電圧印加用ドライバに抜ける電流経路により、選択メモリセルのみの読み出し動作を実行することができる。
(実施の形態3)
以下、実施の形態1及び2で説明した三次元構造を有する不揮発性メモリを用いて、高抵抗状態を書き込み状態、低抵抗状態をリセット状態とした場合について、書き込み動作の後、同様の電圧制御回路を用いて読み出し動作を実行した場合の実施の形態について説明する。
Under this input condition, as shown in FIG. 10, between the bit line B 23 and the word line W 23 for specifying the selected memory cell, the variable resistance material Rca in the selected memory cell passes through the word line W 23. , by a current path passing the bit voltage application driver shown by the arrow a passing the bit line B 23, it is possible to perform a read operation of only the selected memory cell.
(Embodiment 3)
Hereinafter, using the nonvolatile memory having the three-dimensional structure described in the first and second embodiments, the same voltage control is performed after the writing operation in the case where the high resistance state is the writing state and the low resistance state is the reset state. An embodiment in which a read operation is performed using a circuit will be described.

本発明に係るPCMO材料の電気抵抗値が急激に変化する電圧パルスの振幅、即ちスレッシュホールド(閾値)は3.5V(パルス幅100ns)であったので、選択されたメモリセルの可変抵抗材料を挟む電極間に3.5Vを超える振幅の電圧パルスを与え、実施の形態1又は2で説明した書き込み動作を実行した。   Since the amplitude of the voltage pulse in which the electric resistance value of the PCMO material according to the present invention changes rapidly, that is, the threshold (threshold) is 3.5 V (pulse width 100 ns), the variable resistance material of the selected memory cell is selected. A voltage pulse having an amplitude exceeding 3.5 V was applied between the sandwiched electrodes, and the writing operation described in the first or second embodiment was performed.

その後、続いて、選択メモリセル内の可変抵抗材料と接続されているワード線に2Vの電圧を印加し、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料に接続されているビット線には、可変抵抗材料を挟む電極間がスレッシュホールド未満の電位差になるように、正極性の1Vの電圧を印加し、これと同極性で同電位の電圧1Vを、選択メモリセルに接続されていないワード線に印加し、選択メモリセルと接続していないビット線には、可変抵抗材料を挟む電極間が0Vの電位差になるように正極性の2Vの電圧を印加することにより、選択メモリセルのみの読み出し動作を実行した。   Subsequently, a voltage of 2 V is applied to the word line connected to the variable resistance material in the selected memory cell, and the variable resistance material is applied to the bit line connected to the variable resistance material forming the selected memory cell. A positive voltage of 1V is applied so that the potential difference between the electrodes across the electrode is less than the threshold, and a voltage of 1V having the same polarity and the same potential is applied to a word line not connected to the selected memory cell. The read operation of only the selected memory cell is executed by applying a positive 2V voltage to the bit line not connected to the selected memory cell so that the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material is 0V. did.

更に、選択メモリセル内の可変抵抗材料と接続されているワード線に正極性の5Vの電圧パルスを印加し、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料に接続されているビット線には、可変抵抗材料を挟む電極間がスレッシュホールドを超える電位差になるように、1Vを印加し、これと同極性で同電位のパルス電圧1Vを、選択メモリセルと接続されていないワード線に印加し、選択メモリセルと接続していない他のビット線には、可変抵抗材料を挟む電極間がスレッシュホールド未満の電位差になるように2Vを印加することにより、選択メモリセルの書き込み情報(データ)のリセット動作を行った。   Further, a positive 5V voltage pulse is applied to the word line connected to the variable resistance material in the selected memory cell, and the bit line connected to the variable resistance material forming the selected memory cell has a variable resistance. 1 V is applied so that the potential difference between the electrodes across the material exceeds the threshold, and a pulse voltage 1 V having the same polarity and the same potential is applied to a word line not connected to the selected memory cell, and the selected memory For other bit lines not connected to the cell, 2 V is applied so that the potential difference between the electrodes sandwiching the variable resistance material is less than the threshold, thereby resetting the write information (data) of the selected memory cell. went.

また上記の実施の形態における(書き込み動作)において、ワード線とビット線に印加する電圧の極性を逆にすることによって(リセット動作)を実現することも可能である。すなわち、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されているワード線W23を0V(GNDレベル)とし、これと同電位になるように、選択メモリセルに接続されたビット線B23以外のビット線を0V(GNDレベル)とし、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されているビット線B23には、可変抵抗材料Rcaを挟む電極間がスレッシュホールドを超える電位差になるように、負極性の−4Vの電圧パルスを印加し、選択メモリセルを形成する可変抵抗材料Rcaに接続されていないワード線には、各メモリセルを構成する可変抵抗材料Rcを挟む電極間がスレッシュホールド未満の電位差になるように−2Vの電圧パルスを印加すればよい。
《その他の実施形態》
上記実施形態1から3は、以下に示す構成であってもよい。
In the above-described embodiment (write operation), it is also possible to realize (reset operation) by reversing the polarity of the voltage applied to the word line and the bit line. That is, the word line W 23 connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell is set to 0 V (GND level), and other than the bit line B 23 connected to the selected memory cell so as to have the same potential. of the bit line and 0V (GND level), the selection variable resistance material Rca bit line is connected to the B 23 to form a memory cell, so that between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rca is potential difference exceeds threshold In addition, a negative voltage pulse of −4 V is applied to a word line that is not connected to the variable resistance material Rca forming the selected memory cell, and the threshold between the electrodes sandwiching the variable resistance material Rc constituting each memory cell is A voltage pulse of −2 V may be applied so that the potential difference is less than the hold.
<< Other Embodiments >>
Embodiments 1 to 3 may be configured as follows.

可変抵抗材料として、カルコゲナイド化合物を用いた三次元構造を有する不揮発性メモリであってもよく、このカルコゲナイド化合物は、ゲルマニウム、アンチモン、及びテルルを含有することが好ましい。   The variable resistance material may be a non-volatile memory having a three-dimensional structure using a chalcogenide compound, and the chalcogenide compound preferably contains germanium, antimony, and tellurium.

このカルコゲナイド化合物は、電気的手段により、高抵抗状態の非晶質(アモルファス)状態と低抵抗状態の結晶質状態に相変化する。電圧印加によるジュール熱の発生で、高抵抗の非晶質(アモルファス)状態から低抵抗の結晶質状態に変化し、一方、電圧印加によるジュール熱の発生で、一旦、結晶質の融点以上の温度に上げて、結晶を溶融し、その時点で印加電圧をGNDレベルに下げてやれば、高温からの急冷で、結晶質状態から非晶質状態に変化する。   This chalcogenide compound is phase-changed into an amorphous state in a high resistance state and a crystalline state in a low resistance state by electrical means. When Joule heat is generated by voltage application, it changes from a high resistance amorphous state to a low resistance crystalline state. On the other hand, Joule heat generation by voltage application causes a temperature above the melting point of the crystal once. When the crystal is melted and the applied voltage is lowered to the GND level at that time, the crystalline state changes to the amorphous state by rapid cooling from a high temperature.

つまり、高抵抗の非晶質(アモルファス)状態と低抵抗の結晶質状態の相互切り替えは、印加するパルス電圧で制御され、高抵抗状態を書き込み状態、低抵抗状態をリセット状態とした場合について、本発明の書き込み動作、リセット動作、及び読み出し動作は、同様の電圧制御回路を用いて実行することができる。   In other words, the mutual switching between the high-resistance amorphous state and the low-resistance crystalline state is controlled by the applied pulse voltage, and when the high-resistance state is the writing state and the low-resistance state is the reset state, The write operation, reset operation, and read operation of the present invention can be performed using a similar voltage control circuit.

更に、ゲルマニウム、アンチモン、及びテルルを含有するカルコゲナイド化合物が、インジウム、ガリウム、ビスマス、アルミニウム、錫、鉛、硼素、炭素、珪素、ランタノイド元素の内、少なくとも一種以上の添加元素を含有することにより、融点が下がるため、溶融温度の低下が図れ、低消費電力化が可能になる。
(実施の形態4)
図11は、実施の形態1〜3に示した不揮発性メモリ回路の周辺回路を含めた構成を示す図である。この不揮発性メモリ回路は、メモリアレイ1000と、ワード線駆動回路1100と、ビット線駆動回路1200と、制御部1300と、パルス発生回路1400と、レベルシフト回路1500と、電圧発生回路1600とを備えている。
Furthermore, the chalcogenide compound containing germanium, antimony, and tellurium contains at least one or more additive elements among indium, gallium, bismuth, aluminum, tin, lead, boron, carbon, silicon, and lanthanoid elements. Since the melting point is lowered, the melting temperature can be lowered and the power consumption can be reduced.
(Embodiment 4)
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration including peripheral circuits of the nonvolatile memory circuit described in the first to third embodiments. The nonvolatile memory circuit includes a memory array 1000, a word line driving circuit 1100, a bit line driving circuit 1200, a control unit 1300, a pulse generation circuit 1400, a level shift circuit 1500, and a voltage generation circuit 1600. ing.

メモリアレイ1000には、実施の形態1〜3に示した三次元構造を有する不揮発性メモリセルアレイが構成されている。   The memory array 1000 includes the nonvolatile memory cell array having the three-dimensional structure described in the first to third embodiments.

ワード線駆動回路1100は、メモリアレイ1000内のメモリセルへの書き込み・読み出し・リセット時に各ワード線に所定の電圧(パルス電圧、グランド電圧等)を与える。電圧の与え方については実施の形態1〜3において説明したとおりである。ワード線駆動回路1100内には複数のセレクタ1101が設けられている。各セレクタ1101は、メモリアレイ1000内の各ワード線に対応しており、制御部1300からの制御信号aに応じた電圧を選択して対応ワード線に与える。   The word line driving circuit 1100 applies a predetermined voltage (pulse voltage, ground voltage, etc.) to each word line at the time of writing / reading / resetting the memory cells in the memory array 1000. The method for applying the voltage is as described in the first to third embodiments. A plurality of selectors 1101 are provided in the word line driving circuit 1100. Each selector 1101 corresponds to each word line in the memory array 1000, selects a voltage corresponding to the control signal a from the control unit 1300, and applies it to the corresponding word line.

ビット線駆動回路1200は、メモリアレイ1000内のメモリセルへの書き込み・読み出し・リセット時に各ビット線に所定の電圧(パルス電圧、グランド電圧等)を与え、読み出し時には、選択メモリセルに対応するビット線を流れる電流を検出する。電圧の与え方については実施の形態1〜3において説明したとおりである。ビット線駆動回路1200内には複数のセレクタ1201と複数の電流検出回路1202とが設けられている。各セレクタ1201は、メモリアレイ1000内の各ビット線に対応しており、制御部1300からの制御信号bに応じた電圧を選択して対応ビット線に与える。各電流検出回路1202は、メモリアレイ1000内の各ビット線に対応しており、読み出し時に対応ビット線を流れる電流を検出する。   The bit line driving circuit 1200 applies a predetermined voltage (pulse voltage, ground voltage, etc.) to each bit line at the time of writing / reading / resetting to the memory cells in the memory array 1000, and at the time of reading, the bit corresponding to the selected memory cell Detect the current flowing through the wire. The method for applying the voltage is as described in the first to third embodiments. In the bit line driving circuit 1200, a plurality of selectors 1201 and a plurality of current detection circuits 1202 are provided. Each selector 1201 corresponds to each bit line in the memory array 1000, selects a voltage corresponding to the control signal b from the control unit 1300, and applies it to the corresponding bit line. Each current detection circuit 1202 corresponds to each bit line in the memory array 1000, and detects a current flowing through the corresponding bit line at the time of reading.

パルス発生回路1400により生成されたパルス電圧は複数のレベルシフト回路1500により振幅が調整され、振幅の異なる複数のパルス電圧V1〜V3が生成される。パルス電圧の数および振幅レベルは、メモリアレイ1000内のメモリセルへのアクセス時にワード線およびビット線に与える電圧に応じて定められる。電圧の与え方については実施の形態1〜3において説明したとおりである。制御部1300は、パルス発生回路1400からのパルス出力のタイミング等の制御を制御信号cにより行う。   The pulse voltage generated by the pulse generation circuit 1400 is adjusted in amplitude by a plurality of level shift circuits 1500, and a plurality of pulse voltages V1 to V3 having different amplitudes are generated. The number and amplitude level of the pulse voltage are determined according to the voltage applied to the word line and the bit line when accessing the memory cell in the memory array 1000. The method for applying the voltage is as described in the first to third embodiments. The control unit 1300 performs control such as timing of pulse output from the pulse generation circuit 1400 by the control signal c.

電圧発生回路1600は、メモリアレイ1000内のメモリセルからのデータ読み出し時にワード線および/またはビット線に与えられる電圧VR1〜VR2を発生する。発生する電圧レベルおよび数は、メモリアレイ1000内のメモリセルへのアクセス時にワード線および/またはビット線に与える電圧に応じて定められる。読み出し時の電圧の与え方については実施の形態1〜3において説明したとおりである。制御部1300は、電圧発生回路1600からの電圧出力のタイミング等の制御を制御信号dにより行う。   Voltage generation circuit 1600 generates voltages VR1 to VR2 applied to word lines and / or bit lines when data is read from memory cells in memory array 1000. The voltage level and number to be generated are determined according to the voltage applied to the word line and / or the bit line when accessing the memory cell in the memory array 1000. The method of applying the voltage at the time of reading is as described in the first to third embodiments. The control unit 1300 controls the timing of voltage output from the voltage generation circuit 1600 using the control signal d.

レベルシフト回路1500からのパルス電圧V1〜V3、電圧発生回路1600からの電圧VR1〜VR2、およびグランド電圧GNDがワード線駆動回路1100内の各セレクタ1101およびビット線駆動回路1200内の各セレクタ1201に与えられる。制御部1300は、メモリアレイ1000内のメモリセルへのアクセス時にワード線およびビット線に与える電圧に応じて、各セレクタ1101,1201にどの電圧を選択してワード線,ビット線に出力するかを制御信号a,bにより指定する。電圧の与え方については実施の形態1〜3において説明したとおりである。   The pulse voltages V1 to V3 from the level shift circuit 1500, the voltages VR1 to VR2 from the voltage generation circuit 1600, and the ground voltage GND are supplied to each selector 1101 in the word line driving circuit 1100 and each selector 1201 in the bit line driving circuit 1200. Given. The control unit 1300 selects which voltage is selected for each of the selectors 1101 and 1201 to be output to the word line and the bit line according to the voltage applied to the word line and the bit line when accessing the memory cell in the memory array 1000. Designated by control signals a and b. The method for applying the voltage is as described in the first to third embodiments.

なお、図11の例では、ビット線駆動回路1200内に電流検出回路1202を設けるようにしたが、ワード線駆動回路1100内に各ワード線に対応させて複数の電流検出回路を設け、読み出し時に対応ワード線を流れる電流をこの電流検出回路により検出するようにしてもよい。   In the example of FIG. 11, the current detection circuit 1202 is provided in the bit line driving circuit 1200. However, a plurality of current detection circuits are provided in the word line driving circuit 1100 corresponding to each word line, and at the time of reading. The current flowing through the corresponding word line may be detected by this current detection circuit.

本発明によれば、読み出しディスターブ、及び書き込みディスターブの影響を回避した信頼性の高い、高速、大記憶容量の不揮発性メモリを低コストで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 highly reliable, high-speed, large-capacity nonvolatile memory that avoids the effects of read disturb and write disturb can be realized at a low cost. Can be made smaller, lighter and thinner.

本発明の実施の形態1、2、又は3に係る不揮発性メモリの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the non-volatile memory which concerns on Embodiment 1, 2, or 3 of this invention. 本発明の実施の形態1、2、又は3に係る不揮発性メモリの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the non-volatile memory which concerns on Embodiment 1, 2, or 3 of this invention. 本発明の実施の形態1、2、又は3に係る不揮発性メモリの構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the non-volatile memory which concerns on Embodiment 1, 2, or 3 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るメモリセルへの書き込み動作を説明する回路図。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a write operation to the memory cell according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1、2、又は3に係るメモリセルを構成する可変抵抗材料が垂直方向に重ねて一つのスタックになっている状態を示す断面図。Sectional drawing which shows the state in which the variable resistance material which comprises the memory cell which concerns on Embodiment 1, 2, or 3 of this invention is piled up perpendicularly, and is one stack. 本発明の実施の形態1に係るメモリセルのリセット動作を説明する回路図。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a reset operation of the memory cell according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に係るメモリセルの読み出し動作を説明する回路図。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a read operation of the memory cell according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2に係るメモリセルへの書き込み動作を説明する回路図。FIG. 6 is a circuit diagram for explaining a write operation to a memory cell according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2に係るメモリセルのリセット動作を説明する回路図。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a reset operation of a memory cell according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2に係るメモリセルの読み出し動作を説明する回路図。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a read operation of a memory cell according to a second embodiment of the present invention. 周辺回路を含めた不揮発性メモリ回路の構成を示す図。The figure which shows the structure of the non-volatile memory circuit including a peripheral circuit. 従来の三次元構造を有する不揮発性メモリの断面図。Sectional drawing of the non-volatile memory which has the conventional three-dimensional structure. 図12のメモリセルの透視図。FIG. 13 is a perspective view of the memory cell of FIG. 12. 従来の三次元構造を有する不揮発性メモリの断面図。Sectional drawing of the non-volatile memory which has the conventional three-dimensional structure.

符号の説明Explanation of symbols

10、20、30 不揮発性メモリ
11 基板
121,122,123,124,125,126,127 電極
131,132,133,134,231,232,233,234,235,236 可変抵抗材料
34 密着層
35 絶縁体
1000 メモリアレイ
1100 ワード線駆動回路
1101,1201 セレクタ
1200 ビット線駆動回路
1202 電流検出回路
1300 制御部
1400 パルス発生回路
1500 レベルシフト回路
1600 電圧発生回路
10, 20, 30 Nonvolatile memory 11 Substrate 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127 Electrode 131, 132, 133, 134, 231, 232, 233, 234, 235, 236 Variable resistance material 34 Adhesion layer 35 Insulator 1000 Memory array 1100 Word line drive circuit 1101, 1201 Selector 1200 Bit line drive circuit 1202 Current detection circuit 1300 Control unit 1400 Pulse generation circuit 1500 Level shift circuit 1600 Voltage generation circuit

Claims (26)

略同一平面内で間隔を置いて配置されたビット線を含む複数の第1の電極と、略同一平面内で間隔を置いて配置されたワード線を含む複数の第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極に挟まれた可変抵抗材料から成り、前記第1の電極と前記第2の電極は互いに交差して複数段配置された三次元構造を有するメモリアレイと、
メモリアレイに接続され、メモリアレイのワード線に電圧を印加するワード線駆動回路と、
メモリアレイに接続され、メモリアレイのビット線に電圧を印加するビット線駆動回路と、
ワード線駆動回路とビット線駆動回路に接続され、ワード線駆動回路とビット線駆動回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は選択された可変抵抗材料に第1の規定値の電圧を印加し、選択されていない可変抵抗材料には第2の規定値の電圧を印加するようにワード線駆動回路とビット線駆動回路を制御することによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を増加/減少させることを特徴とする、
不揮発性メモリ回路。
A plurality of first electrodes including bit lines arranged at intervals in substantially the same plane; a plurality of second electrodes including word lines arranged at intervals in substantially the same plane; A memory array having a three-dimensional structure composed of a variable resistance material sandwiched between one electrode and the second electrode, wherein the first electrode and the second electrode intersect with each other and are arranged in a plurality of stages;
A word line driving circuit connected to the memory array and applying a voltage to the word lines of the memory array;
A bit line driving circuit connected to the memory array and applying a voltage to the bit lines of the memory array;
A word line driving circuit and a control circuit connected to the bit line driving circuit and controlling the word line driving circuit and the bit line driving circuit;
The control circuit applies a voltage having a first specified value to the selected variable resistance material, and applies a voltage having a second specified value to the unselected variable resistance material. The resistance value of the selected variable resistance material is increased / decreased by controlling a driving circuit,
Nonvolatile memory circuit.
略同一平面内で間隔を置いて配置されたビット線を含む複数の第1の電極と、略同一平面内で間隔を置いて配置されたワード線を含む複数の第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極に挟まれた可変抵抗材料から成り、前記第1の電極と前記第2の電極は互いに交差して複数段配置された三次元構造を有するメモリアレイと、
メモリアレイに接続され、メモリアレイのワード線に電圧を印加するワード線駆動回路と、
メモリアレイに接続され、メモリアレイのビット線に電圧を印加するビット線駆動回路と、
ワード線駆動回路とビット線駆動回路に接続され、ワード線駆動回路とビット線駆動回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は選択された可変抵抗材料には第3の規定値の電圧を印加し、選択された可変抵抗材料が接続されているワード線に接続される選択されていない可変抵抗材料には電圧を印加しないようにワード線駆動回路とビット線駆動回路を制御することによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を読み取ることを特徴とする、
不揮発性メモリ回路。
A plurality of first electrodes including bit lines arranged at intervals in substantially the same plane; a plurality of second electrodes including word lines arranged at intervals in substantially the same plane; A memory array having a three-dimensional structure composed of a variable resistance material sandwiched between one electrode and the second electrode, wherein the first electrode and the second electrode intersect with each other and are arranged in a plurality of stages;
A word line driving circuit connected to the memory array and applying a voltage to the word lines of the memory array;
A bit line driving circuit connected to the memory array and applying a voltage to the bit lines of the memory array;
A word line driving circuit and a control circuit connected to the bit line driving circuit and controlling the word line driving circuit and the bit line driving circuit;
The control circuit applies a voltage of a third specified value to the selected variable resistance material, and applies a voltage to the unselected variable resistance material connected to the word line to which the selected variable resistance material is connected. The resistance value of the selected variable resistance material is read by controlling the word line driving circuit and the bit line driving circuit so as not to apply
Nonvolatile memory circuit.
ワード線駆動回路は、パルス電圧を発生するパルス発生回路と、
第1の規定値、第2の規定値、第3の規定値を設定する規定値設定回路とをさらに有することを特徴とする、
請求項1または2に記載の不揮発性メモリ回路。
The word line drive circuit includes a pulse generation circuit that generates a pulse voltage, and
It further has a specified value setting circuit for setting the first specified value, the second specified value, and the third specified value,
The nonvolatile memory circuit according to claim 1.
ワード線駆動回路もしくはビット線駆動回路は、可変抵抗材料に流れる電流を検出する電流検出回路をさらに有することを特徴とする、
請求項1から3のいずれかに記載の不揮発性メモリ回路。
The word line drive circuit or the bit line drive circuit further includes a current detection circuit that detects a current flowing through the variable resistance material.
The nonvolatile memory circuit according to claim 1.
可変抵抗材料が金属酸化物であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の不揮発性メモリ回路。   The nonvolatile memory circuit according to claim 1, wherein the variable resistance material is a metal oxide. 可変抵抗材料がカルコゲナイド化合物であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の不揮発性メモリ回路。   The nonvolatile memory circuit according to claim 1, wherein the variable resistance material is a chalcogenide compound. 金属酸化物がペロブスカイト型構造、イルメナイト型構造、スピネル型構造の内のいずれかの結晶構造を有することを特徴とする請求項5に記載の不揮発性メモリ回路。   6. The nonvolatile memory circuit according to claim 5, wherein the metal oxide has a crystal structure of any one of a perovskite structure, an ilmenite structure, and a spinel structure. 金属酸化物が鉄酸化物、銅酸化物、ニッケル酸化物、コバルト酸化物、チタン酸化物、ニオブ酸化物、タンタル酸化物、ジルコニウム酸化物、タングステン酸化物、ハフニウム酸化物、アルミニウム酸化物の内、少なくとも何れかであることを特徴とする請求項5に記載の不揮発性メモリ回路。   Metal oxide is iron oxide, copper oxide, nickel oxide, cobalt oxide, titanium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, hafnium oxide, aluminum oxide, 6. The nonvolatile memory circuit according to claim 5, wherein the nonvolatile memory circuit is at least one of them. ペロブスカイト型構造を有する金属酸化物が、強誘電体材料、超巨大磁気抵抗(CMR)材料、及び高温超伝導(HTSC)材料の内、少なくとも何れかであることを特徴とする請求項7に記載の不揮発性メモリ回路。   The metal oxide having a perovskite structure is at least one of a ferroelectric material, a super giant magnetoresistive (CMR) material, and a high temperature superconducting (HTSC) material. Nonvolatile memory circuit. 前記ペロブスカイト型構造を有する金属酸化物が、チタン酸ストロンチウム、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内、少なくとも何れかであることを特徴とする請求項7または9に記載の不揮発性メモリ回路。   8. The metal oxide having a perovskite structure is at least one of strontium titanate, strontium barium titanate, strontium zirconate, calcium praseodymium manganate, and barium calcium gadolinium cobaltate. Or the nonvolatile memory circuit according to 9; 前記ペロブスカイト型構造を有する金属酸化物は、ニオブ、クロム、バナジウム、スカンジウム又は他の遷移金属の内、少なくとも一種以上の添加元素を含有することを特徴とする請求項10に記載の不揮発性メモリ回路。   11. The nonvolatile memory circuit according to claim 10, wherein the metal oxide having a perovskite structure contains at least one additional element of niobium, chromium, vanadium, scandium, or other transition metals. . イルメナイト型構造を有する金属酸化物が強誘電体材料であることを特徴とする請求項7に記載の不揮発性メモリ回路。   8. The nonvolatile memory circuit according to claim 7, wherein the metal oxide having an ilmenite structure is a ferroelectric material. イルメナイト型構造を有する金属酸化物が、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又はタンタル酸リチウムであることを特徴とする請求項12に記載の不揮発性メモリ回路。   13. The metal oxide having an ilmenite structure is lithium niobate or lithium tantalate containing at least one additive element of magnesium, indium, scandium, zinc, copper, and iron. The non-volatile memory circuit described in 1. スピネル型構造を有する金属酸化物が、チタン酸マグネシウム、マグネシウム酸クロム、クロム酸ニッケル、マグネシウム酸アルミニウム、バナジウム酸アルミニウム、コバルト酸鉄、鉄酸化物、銅・鉄酸化物(銅フェライト)、亜鉛・鉄酸化物、マンガン・鉄酸化物、ニッケル・鉄酸化物のうちのいずれかであることを特徴とする請求項7に記載の不揮発性メモリ回路。   Metal oxides with a spinel structure are magnesium titanate, chromium magnesium oxide, nickel chromate, aluminum magnesium oxide, aluminum vanadate, iron cobaltate, iron oxide, copper / iron oxide (copper ferrite), zinc / The nonvolatile memory circuit according to claim 7, wherein the nonvolatile memory circuit is any one of iron oxide, manganese / iron oxide, and nickel / iron oxide. カルコゲナイド化合物が、ゲルマニウム、アンチモン、及びテルルを含有することを特徴とする請求項6に記載の不揮発性メモリ回路。   The nonvolatile memory circuit according to claim 6, wherein the chalcogenide compound contains germanium, antimony, and tellurium. カルコゲナイド化合物が、ゲルマニウム、アンチモン、及びテルルを含有すると共にインジウム、ガリウム、ビスマス、アルミニウム、錫、鉛、硼素、炭素、珪素、ランタノイド元素の内、少なくとも一種以上の添加元素を含有することを特徴とする請求項6に記載の不揮発性メモリ回路。   The chalcogenide compound contains germanium, antimony, and tellurium, and contains at least one additional element of indium, gallium, bismuth, aluminum, tin, lead, boron, carbon, silicon, and lanthanoid elements. The nonvolatile memory circuit according to claim 6. 略同一平面内で間隔を置いて配置されたビット線を含む複数の第1の電極と、略同一平面内で間隔を置いて配置されたワード線を含む複数の第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極に挟まれた可変抵抗材料から構成され、前記第1の電極と前記第2の電極は互いに交差して複数段配置された三次元構造を有する不揮発性メモリ回路の駆動方法であって、
選択された可変抵抗材料には第1の規定値の電圧を印加し、選択されていない可変抵抗材料には第2の規定値の電圧を印加することによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を増加/減少させることを特徴とする、
不揮発性メモリ回路の駆動方法。
A plurality of first electrodes including bit lines arranged at intervals in substantially the same plane; a plurality of second electrodes including word lines arranged at intervals in substantially the same plane; A non-volatile memory circuit having a three-dimensional structure, which is composed of a variable resistance material sandwiched between one electrode and the second electrode, and wherein the first electrode and the second electrode intersect with each other and are arranged in a plurality of stages Driving method,
A resistance of the selected variable resistance material is applied by applying a voltage of a first specified value to the selected variable resistance material and applying a voltage of a second specified value to the unselected variable resistance material. Characterized by increasing / decreasing the value,
A method for driving a nonvolatile memory circuit.
前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線及び前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線以外のビット線に印加する電圧が同電位であり、
前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線には、前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線との電位差が前記第1の規定値となる電圧を印加し、
前記選択された可変抵抗材料に接続されているワード線以外のワード線には、前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線に印加する電圧との電位差が前記第2の規定値となる電圧を印加することを特徴とする、
請求項17に記載の不揮発性メモリ回路の駆動方法。
The voltage applied to the bit line other than the word line connected to the selected variable resistance material and the bit line connected to the selected variable resistance material is the same potential,
A bit line connected to the selected variable resistance material is applied with a voltage at which a potential difference from the word line connected to the selected variable resistance material is the first specified value;
For word lines other than the word line connected to the selected variable resistance material, the potential difference from the voltage applied to the bit line connected to the selected variable resistance material becomes the second specified value. A voltage is applied,
The method for driving a nonvolatile memory circuit according to claim 17.
前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線及び前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線以外のビット線に印加する電圧が同電位であり、前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線に印加する電圧の電位は、前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線に印加する電圧の電位よりも低く設定することによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を減少させ、
前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線及び前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線以外のビット線に印加する電圧が同電位であり、前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線に印加する電圧の電位は、前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線に印加する電圧の電位よりも高く設定することによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を増加させることを特徴とする、
請求項17または18に記載の不揮発性メモリ回路の駆動方法。
The voltage applied to the bit line other than the word line connected to the selected variable resistance material and the bit line connected to the selected variable resistance material has the same potential, and is connected to the selected variable resistance material. The potential of the voltage applied to the selected word line is set lower than the potential of the voltage applied to the bit line connected to the selected variable resistance material, thereby setting the resistance value of the selected variable resistance material. Decrease,
The voltage applied to the bit line other than the word line connected to the selected variable resistance material and the bit line connected to the selected variable resistance material has the same potential, and is connected to the selected variable resistance material. The potential of the voltage applied to the selected word line is set higher than the potential of the voltage applied to the bit line connected to the selected variable resistance material, thereby setting the resistance value of the selected variable resistance material. Characterized by increasing,
The method for driving a nonvolatile memory circuit according to claim 17 or 18.
前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線を0V(GNDレベル)に設定して前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を減少させ、
前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線を0V(GNDレベル)に設定して前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を増加させることを特徴とする、
請求項17から19のいずれかに記載の不揮発性メモリ回路の駆動方法。
A word line connected to the selected variable resistance material is set to 0 V (GND level) to reduce the resistance value of the selected variable resistance material;
The bit line connected to the selected variable resistance material is set to 0 V (GND level) to increase the resistance value of the selected variable resistance material.
The method for driving a nonvolatile memory circuit according to claim 17.
略同一平面内で間隔を置いて配置されたビット線を含む複数の第1の電極と、略同一平面内で間隔を置いて配置されたワード線を含む複数の第2の電極と、前記第1の電極と前記第2の電極に挟まれた可変抵抗材料から成り、前記第1の電極と前記第2の電極は互いに交差して複数段配置された三次元構造を有する不揮発性メモリ回路の駆動方法であって、
選択された可変抵抗材料には第3の規定値の電圧を印加し、前記選択された可変抵抗材料が接続されているワード線に接続される選択されていない可変抵抗材料には電圧を印加しないことによって、前記選択された可変抵抗材料の抵抗値を読み取ることを特徴とする、
不揮発性メモリ回路の駆動方法。
A plurality of first electrodes including bit lines arranged at intervals in substantially the same plane; a plurality of second electrodes including word lines arranged at intervals in substantially the same plane; A non-volatile memory circuit having a three-dimensional structure composed of a variable resistance material sandwiched between one electrode and the second electrode, wherein the first electrode and the second electrode intersect with each other and are arranged in a plurality of stages. A driving method comprising:
A voltage of the third specified value is applied to the selected variable resistance material, and no voltage is applied to the unselected variable resistance material connected to the word line to which the selected variable resistance material is connected. By reading the resistance value of the selected variable resistance material,
A method for driving a nonvolatile memory circuit.
前記選択された可変抵抗材料が接続されているワード線に印加する電圧と、前記選択された可変抵抗材料が接続されているワード線に接続される選択されていない可変抵抗材料が接続されているビット線に印加する電圧が同電位であり、
前記選択された可変抵抗材料が接続されているワード線と上下方向に隣接するワード線に印加する電圧と、前記選択された可変抵抗材料が接続されているビット線に印加する電圧が同電位であり、
前記選択された可変抵抗材料に接続されたワード線には、前記選択された可変抵抗材料に接続されたビット線との電位差が前記第3の規定値となる電圧を印加することを特徴とする、
請求項21に記載の不揮発性メモリ回路の駆動方法。
A voltage applied to a word line to which the selected variable resistance material is connected is connected to an unselected variable resistance material connected to the word line to which the selected variable resistance material is connected. The voltage applied to the bit line is the same potential,
The voltage applied to the word line adjacent in the vertical direction to the word line to which the selected variable resistance material is connected and the voltage applied to the bit line to which the selected variable resistance material is connected have the same potential. Yes,
The word line connected to the selected variable resistance material is applied with a voltage at which the potential difference from the bit line connected to the selected variable resistance material is the third specified value. ,
The method for driving a nonvolatile memory circuit according to claim 21.
選択された可変抵抗材料に接続されたビット線を0V(GNDレベル)に設定して前記可変抵抗材料の抵抗値を読み取ることを特徴とする、
請求項21または22に記載の不揮発性メモリ回路の駆動方法。
The bit line connected to the selected variable resistance material is set to 0 V (GND level) and the resistance value of the variable resistance material is read.
The method for driving a nonvolatile memory circuit according to claim 21 or 22.
前記第1の規定値は、前記可変抵抗材料の電気抵抗値が急激に変化するスレッシュホールド以上の電圧値であり、
前記第2の規定値は、前記可変抵抗材料の電気抵抗値が急激に変化するスレッシュホールド未満の電圧値であることを特徴とする、
請求項17または18に記載の不揮発性メモリ回路の駆動方法。
The first specified value is a voltage value equal to or higher than a threshold at which the electric resistance value of the variable resistance material rapidly changes,
The second specified value is a voltage value less than a threshold at which the electric resistance value of the variable resistance material changes rapidly,
The method for driving a nonvolatile memory circuit according to claim 17 or 18.
前記第3の規定値は、前記可変抵抗材料の電気抵抗値が急激に変化するスレッシュホールド未満の電圧値であることを特徴とする、
請求項21または22に記載の不揮発性メモリ回路の駆動方法。
The third specified value is a voltage value less than a threshold at which the electric resistance value of the variable resistance material changes rapidly,
The method for driving a nonvolatile memory circuit according to claim 21 or 22.
前記電圧はパルス電圧であることを特徴とする、
請求項17から25のいずれかに記載の不揮発性メモリ回路の駆動方法。
The voltage is a pulse voltage,
The method for driving a nonvolatile memory circuit according to claim 17.
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