JP2007158344A - 金属層−絶縁層−金属層構造を備えるストレージノード、及び、そのストレージノードを備える不揮発性メモリ素子及びその動作方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のストレージノードは、順次に積層された第1金属層、第1絶縁層及び第2金属層を備え、さらにナノ構造層を備える。また、本発明のメモリ素子は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子に連結された上記に記載のストレージノードを含む。さらに、本発明の動作方法は、スイッチング素子とこれに連結されたストレージノードを備えるメモリ素子において、前記ストレージノードは順次に積層された第1金属層、第1絶縁層及び第2金属層を備え、さらにナノ構造層を備えるメモリ素子の動作方法において、前記スイッチング素子のチャンネルをオン(ON)状態に維持する段階と、前記ストレージノードに電圧を印加する段階と、を含む。
【選択図】図1
Description
まず、運転モード中にスイッチング素子のチャンネルをオン(ON)状態に維持する。
図6の第1及び第2グラフG1、G2を比較すると、スレショルド電圧Vthより低い所定の電圧やセット電圧より大きい所定の電圧(絶対値はセット電圧より小さな電圧)で本発明のMIMメモリ素子は相異なる二つの電流値、すなわち、相異なる二つの抵抗値を有しうる。従って、本発明のMIMメモリ素子にスレショルド電圧Vthより低い所定の電圧(例えば、第1絶縁膜62または第1及び第2絶縁膜62、70がアルミナ(Al2O3)である場合、5V)より低く、0より大きな電圧を印加して、本発明のMIMメモリ素子から電流を測定する。そして、前記測定された電流(あるいは抵抗)を基準電流(あるいは抵抗)と比較する。
消去動作は、本発明のMIMメモリ素子に前記リセット電圧を印加して実施しうる。
42 ゲート酸化膜
44 ゲート
46 第1層間絶縁層
48 第1コンタクトホール
50 第1導電性プラグ
52 パッド層
54 第2層間絶縁層
56 第2コンタクトホール
58 第2導電性プラグ
100 ストレージノード
66c フラーレン分子
S1、D1 第1及び第2不純物領域
Claims (37)
- 順次に積層された第1金属層、第1絶縁層及び第2金属層を備え、さらにナノ構造層を備えることを特徴とするストレージノード。
- 前記ナノ構造層は、前記第2金属層上に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のストレージノード。
- 前記ナノ構造層は、前記第1絶縁層と前記第2金属層との間に備えられたことを特徴とする請求項1に記載のストレージノード。
- 前記第1絶縁層と前記第2金属層との間に形成された他のナノ構造層をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のストレージノード。
- 前記ナノ構造層は、炭素ナノ構造層であることを特徴とする請求項2に記載のストレージノード。
- 前記二つのナノ構造層のうちいずれか1つはフラーレン層であり、残りは非フラーレン層であることを特徴とする請求項4に記載のストレージノード。
- 前記第2金属層上に順次に積層された第2絶縁層と第3金属層とがさらに備えられたことを特徴とする請求項1に記載のストレージノード。
- 前記ナノ構造層は、前記第3金属層上に備えられたことを特徴とする請求項7に記載のストレージノード。
- 前記ナノ構造層は、前記第2金属層と前記第2絶縁層との間に備えられたことを特徴とする請求項7に記載のストレージノード。
- 前記第2金属層と前記第2絶縁層との間に形成された他のナノ構造層をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載のストレージノード。
- 前記ナノ構造層は、炭素ナノ構造層であることを特徴とする請求項8に記載のストレージノード。
- 前記2つのナノ構造層のうちいずれか1つはフラーレン層であり、残りは非フラーレン層であることを特徴とする請求項10に記載のストレージノード。
- 前記第1絶縁層は、アルミニウム酸化物層、NiO層、ZrO2層、ZnO層及びTiO2層からなる群のうち選択されたいずれか1つであることを特徴とする請求項1に記載のストレージノード。
- 前記炭素ナノ構造層は、フラーレン層であることを特徴とする請求項5に記載のストレージノード。
- 前記第1及び第2金属層のうち少なくともいずれか1つは、金層、銅層、アルミニウム層、ニオブ層、銀層、タングステン層、コバルト層及びニッケル層からなる群のうち選択されたいずれか1つであることを特徴とする請求項1に記載のストレージノード。
- 前記ナノ構造層は、炭素ナノ構造層であることを特徴とする請求項3に記載のストレージノード。
- 前記ナノ構造層は、炭素ナノ構造層であることを特徴とする請求項4に記載のストレージノード。
- 前記ナノ構造層は、炭素ナノ構造層であることを特徴とする請求項9に記載のストレージノード。
- 前記ナノ構造層は、炭素ナノ構造層であることを特徴とする請求項10に記載のストレージノード。
- 前記第1絶縁層は、アルミニウム酸化物層、NiO層、ZrO2層、ZnO層及びTiO2層からなる群のうち選択されたいずれか1つであることを特徴とする請求項1に記載のストレージノード。
- 前記炭素ナノ構造層は、フラーレン層であることを特徴とする請求項11に記載のストレージノード。
- スイッチング素子と、
前記スイッチング素子に連結された請求項1に記載のストレージノードを含むことを特徴とするメモリ素子。 - スイッチング素子とこれに連結されたストレージノードを備えるメモリ素子において、前記ストレージノードは順次に積層された第1金属層、第1絶縁層及び第2金属層を備え、さらにナノ構造層を備えるメモリ素子の動作方法において、
前記スイッチング素子のチャンネルをオン(ON)状態に維持する段階と、
前記ストレージノードに電圧を印加する段階と、を含むことを特徴とするメモリ素子の動作方法。 - 前記電圧印加段階は、ビットデータを記録するためのセット電圧またはリセット電圧を印加する段階であることを特徴とする請求項23に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記電圧印加段階は、前記ストレージノードに記録されたビットデータを読み取るための読み取り電圧を印加する段階であることを特徴とする請求項23に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記電圧印加段階は、前記電圧を印加する前に前記ストレージノードに記録されたデータ状態を確認する段階を含むことを特徴とする請求項24に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記電圧印加段階は、前記ストレージノードに記録されたビットデータを消去するための消去電圧を印加する段階であることを特徴とする請求項23に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記読み取り電圧印加段階は、前記ストレージノードに流れる電流を測定し、前記測定された電流と基準電流とを比較する段階をさらに含むことを特徴とする請求項25に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記ストレージノードは、前記第2金属層上に順次に積層された第2絶縁層と第3金属層とをさらに備えることを特徴とする請求項23に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記ナノ構造層は、前記第3金属層上に備えられたことを特徴とする請求項29に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記ナノ構造層は、炭素ナノ構造層であることを特徴とする請求項23に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記ナノ構造層は、2つのフラーレン層を備えるか、1つのフラーレン層と1つの非フラーレン層を備えることを特徴とする請求項23に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記炭素ナノ構造層は、フラーレン層であることを特徴とする請求項31に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記第1及び第2金属層のうち少なくともいずれか1つは、金層、銅層、アルミニウム層、ニオブ層、銀層、タングステン層、コバルト層及びニッケル層からなる群のうち選択されたいずれか1つであることを特徴とする請求項25に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記第1絶縁層は、アルミニウム酸化物層、NiO層、ZrO2層、ZnO層及びTiO2層からなる群のうち選択されたいずれか1つであることを特徴とする請求項23に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記ナノ構造層は、炭素ナノ構造層であることを特徴とする請求項29に記載のメモリ素子の動作方法。
- 前記ナノ構造層は、2つのフラーレン層を備えるか、1つのフラーレン層と1つの非フラーレン層とを備えることを特徴とする請求項29に記載のメモリ素子の動作方法。
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