JP2016033843A - 不揮発性記憶装置およびその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
抵抗変化層40の抵抗値<<電流制限層60の抵抗値・・・(1)
の関係が成立すると、セット動作では、抵抗変化層40に電圧が印加されずに、抵抗変化層40内での金属イオン30aの拡散が起こり難くなる。つまり、セット動作ができないことを意味する。一方、
抵抗変化層40の抵抗値=電流制限層60の抵抗値・・・(2)
の関係が成立すると、電極間に印加される電圧の半分が抵抗変化層40に印加される。このため、セット電圧が最適値より上昇することになる。
抵抗変化層40の抵抗値>>電流制限層60の抵抗値・・・(3)
の関係が保つように、電流制限層60の抵抗値を設定する。
抵抗変化層40の抵抗値>電流制限層60の抵抗値・・・(4)
の関係が成立すると、フィラメント30fに電流が流れすぎて、フィラメント30fの破壊が起こる可能性がある。
抵抗変化層40の抵抗値(フィラメント30fの抵抗値)<<電流制限層60の抵抗値・・・(5)
の関係が成立すれば、電流制限層60によってフィラメント30fに流れる電流が制御できる。
Claims (17)
- 第1配線層と、
第2配線層と、
前記第1配線層と前記第2配線層との配線間に設けられた金属イオン源層と、
前記金属イオン源層と前記第1配線層との間に設けられ、前記金属イオン源層から放出される金属イオンがその内部に拡散することが可能な抵抗変化層と、
前記抵抗変化層にデータの書き込みを行うセット動作を行う際に、前記配線間に印加するセット電圧または前記セット電圧の印加時間を変え、前記抵抗変化層に多値データを書き込み、前記多値データのそれぞれを読み出す読み込む動作を行う際に、前記配線間に印加する読み込み電圧の差異に基づいて前記多値データを読み出す制御回路部と、
を備えた不揮発性記憶装置。 - 前記制御回路部は、前記セット動作を行う際に、
前記配線間に第1電圧を印加し前記抵抗変化層に第1データを書き込む第1セット動作、前記配線間に前記第1電圧よりも高い第2電圧を印加し前記抵抗変化層に第2データを書き込む第2セット動作、および前記配線間に前記第2電圧よりも高い第3電圧を印加し前記抵抗変化層に第3データを書き込む第3セット動作のいずれかのセット動作を行う請求項1に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記制御回路部は、前記読み込み動作を行う際に、
前記配線間に前記第1電圧よりも低い第4電圧を印加し、前記抵抗変化層に書き込まれたデータが前記第3データであるか否かを検知し、
前記抵抗変化層に書き込まれたデータが前記第3データでないと判断した場合、前記配線間に前記第4電圧より高く前記第1電圧よりも低い第5電圧を印加し、前記抵抗変化層に書き込まれたデータが前記第2データであるか否かを検知し、
前記抵抗変化層に書き込まれたデータが前記第2データでないと判断した場合、前記配線間に前記第5電圧より高く前記第1電圧よりも低い第6電圧を印加し、前記抵抗変化層に書き込まれたデータが前記第1データであるか否かを検知する制御を行う請求項2に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第3データの検知では、前記配線間に前記第4電圧を印加する前後の前記配線間の抵抗の変化に基づいて検知し、
前記第2データの検知では、前記配線間に前記第5電圧を印加する前後の前記配線間の抵抗の変化に基づいて検知し、
前記第1データの検知では、前記配線間に前記第6電圧を印加する前後の前記配線間の抵抗の変化に基づいて検知する請求項3に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記制御回路部は、前記第1セット動作を行う前に、
前記抵抗変化層に前記第1データが書き込まれているか否かの検知を行い、
前記抵抗変化層に前記第1データが書き込まれていないと判断した場合に、前記第1配線層に前記第2配線層よりも高い電位を印加するリセット動作を行うか、
前記制御回路部は、前記第2セット動作を行う前に、
前記抵抗変化層に前記第2データが書き込まれているか否かの検知を行い、
前記抵抗変化層に前記第2データが書き込まれていないと判断した場合に、前記リセット動作を行うか、
前記制御回路部は、前記第3セット動作を行う前に、
前記抵抗変化層に前記第3データが書き込まれているか否かの検知を行い、
前記抵抗変化層に前記第3データが書き込まれていないと判断した場合に、前記リセット動作を行う請求項2〜4のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置。 - 前記制御回路部は、前記第1セット動作、前記第2セット動作、および前記第3セット動作のいずれかの後に、前記配線間の電圧印加を停止する制御を行う請求項2〜5のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置。
- 前記第1配線層と前記抵抗変化層との間または前記第2配線層と前記金属イオン源層との間に設けられた電流制限層をさらに備え、
前記電流制限層の抵抗は、前記第1配線層と前記第2配線層との間に前記第1電圧を印加する場合に比べ前記第2電圧を印加する場合の方が低くなり、前記第2電圧を印加する場合に比べ前記第3電圧を印加する場合の方が低くなる請求項2〜6のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置。 - 前記制御回路部は、前記第2セット動作を行う場合、
前記第2電圧を印加する時間を、前記第1電圧を印加する時間よりも短く制御する請求項7に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記制御回路部は、前記第3セット動作を行う場合、
前記第3電圧を印加する時間を、前記第2電圧を印加する時間よりも短く制御する請求項7に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記電流制限層の抵抗は、前記セット動作前において、前記抵抗変化層の抵抗よりも低く、前記セット動作後において、前記抵抗変化層の抵抗よりも高い請求項7に記載の不揮発性記憶装置。
- 前記電流制限層は、前記第1配線層と前記抵抗変化層との間に設けられ、
前記抵抗変化層と前記電流制限層との間に第3配線層をさらに備えた請求項7に記載の不揮発性記憶装置。 - 第1配線層と、
第2配線層と、
前記第1配線層と前記第2配線層との配線間に設けられた金属イオン源層と、
前記金属イオン源層と前記第1配線層との間に設けられ、前記金属イオン源層から放出される金属イオンがその内部に拡散することが可能な抵抗変化層と、を備えた不揮発性記憶装置の駆動方法であり、
前記抵抗変化層にデータの書き込みを行うセット動作を行う際に、前記配線間に印加するセット電圧または前記セット電圧の印加時間を変え、前記抵抗変化層に多値データを書き込み、
前記多値データのそれぞれを読み出す読み込む動作を行う際に、前記配線間に印加する読み込み電圧の差異に基づいて前記多値データを読み出す不揮発性記憶装置の駆動方法。 - 前記セット動作を行う際に、
前記配線間に第1電圧を印加し抵抗変化層に第1データを書き込む第1セット動作、前記配線間に前記第1電圧よりも高い第2電圧を印加し前記抵抗変化層に第2データを書き込む第2セット動作、および前記配線間に前記第2電圧よりも高い第3電圧を印加し前記抵抗変化層に第3データを書き込む第3セット動作のいずれかのセット動作を行う請求項12に記載の不揮発性記憶装置の駆動方法。 - 前記読み込み動作を行う際に、
前記配線間に前記第1電圧よりも低い第4電圧を印加し、前記抵抗変化層に書き込まれたデータが前記第3データであるか否かを検知し、
前記抵抗変化層に書き込まれたデータが前記第3データでないと判断した場合、前記配線間に前記第4電圧より高く前記第1電圧よりも低い第5電圧を印加し、前記抵抗変化層に書き込まれたデータが前記第2データであるか否かを検知し、
前記抵抗変化層に書き込まれたデータが前記第2データでないと判断した場合、前記配線間に前記第5電圧より高く前記第1電圧よりも低い第6電圧を印加し、前記抵抗変化層に書き込まれたデータが前記第1データであるか否かを検知する請求項13に記載の不揮発性記憶装置の駆動方法。 - 前記第3データの検知では、前記配線間に前記第4電圧を印加する前後の前記配線間の抵抗の変化に基づいて検知し、
前記第2データの検知では、前記配線間に前記第5電圧を印加する前後の前記配線間の抵抗の変化に基づいて検知し、
前記第1データの検知では、前記配線間に前記第6電圧を印加する前後の前記配線間の抵抗の変化に基づいて検知する請求項14に記載の不揮発性記憶装置の駆動方法。 - 前記第1セット動作を行う前に、
前記抵抗変化層に前記第1データが書き込まれているか否かの検知を行い、
前記抵抗変化層に前記第1データが書き込まれていないと判断した場合に、前記第1配線層に前記第2配線層よりも高い電位を印加するリセット動作を行うか、
前記第2セット動作を行う前に、
前記抵抗変化層に前記第2データが書き込まれているか否かの検知を行い、
前記抵抗変化層に前記第2データが書き込まれていないと判断した場合に、前記リセット動作を行うか、
前記第3セット動作を行う前に、
前記抵抗変化層に前記第3データが書き込まれているか否かの検知を行い、
前記抵抗変化層に前記第3データが書き込まれていないと判断した場合に、前記リセット動作を行う請求項13〜15のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置の駆動方法。 - 前記第1セット動作、前記第2セット動作、および前記第3セット動作のいずれかの後に、前記配線間の電圧印加を停止する請求項13〜16のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置の駆動方法。
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