JP2020155166A - Resistance change type memory and drive method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は抵抗変化型メモリ及びその駆動方法に関する。 An embodiment of the present invention relates to a resistance change type memory and a method for driving the same.
抵抗変化型メモリの一つとして相変化メモリが知られている。相変化メモリでは、抵抗変化膜を含むメモリセルを用いる。抵抗変化膜は、高抵抗状態と低抵抗状態との間を可逆的に変化することができる。抵抗変化膜を低抵抗状態から高抵抗状態に変化させる動作はリセット動作と呼ばれる。 A phase change memory is known as one of the resistance change type memories. In the phase change memory, a memory cell including a resistance change film is used. The resistance change film can reversibly change between a high resistance state and a low resistance state. The operation of changing the resistance change film from the low resistance state to the high resistance state is called a reset operation.
本発明の目的は、リセット動作の改良を図れる抵抗変化型メモリ及びその駆動方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a resistance change type memory capable of improving the reset operation and a method for driving the same.
実施形態の抵抗変化型メモリは、第1の抵抗状態と当該第1の抵抗状態よりも高い抵抗を有する第2の抵抗状態との間を可逆的に変化可能である第1の抵抗変化膜と、ゲート、ドレイン及びソースを有し、当該ソースが前記第1の抵抗変化膜の一端に接続された選択トランジスタと、前記ゲートに接続された第1の導電線と、前記ドレインに接続された第2の導電線と、前記第1の抵抗変化膜の他端に接続された第3の導電線と、前記第1の抵抗変化膜及び前記選択トランジスタを駆動する駆動部とを含む。前記駆動部は、前記第1の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態であるときに、前記選択トランジスタのしきい値電圧以上の第1の電圧を前記第1の導電線に印加し、前記第1の導電線に前記第1の電圧を印加している間に、前記第2の導電線と前記第3の導電線との間に、前記第1の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態から前記第2の抵抗状態に変わる第2の電圧を印加し、前記第2の導電線と前記第3の導電線との間に前記第2の電圧を印加している間に、前記しきい値電圧未満の第3の電圧を前記第1の導電線に印加する。 The resistance-changing memory of the embodiment has a first resistance-changing film capable of reversibly changing between a first resistance state and a second resistance state having a resistance higher than that of the first resistance state. A selection transistor having a gate, a drain, and a source, the source of which is connected to one end of the first resistance change film, a first conductive wire connected to the gate, and a first conductive wire connected to the drain. The second conductive wire, a third conductive wire connected to the other end of the first resistance change film, and a drive unit for driving the first resistance change film and the selection transistor are included. When the first resistance change film is in the first resistance state, the drive unit applies a first voltage equal to or higher than the threshold voltage of the selection transistor to the first conductive wire, and the drive unit applies the first voltage to the first conductive wire. While the first voltage is applied to the first conductive wire, the first resistance changing film is formed between the second conductive wire and the third conductive wire to form the first resistance. While applying a second voltage that changes from the state to the second resistance state and applying the second voltage between the second conductive wire and the third conductive wire, the above-mentioned A third voltage less than the threshold voltage is applied to the first conductive wire.
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。図面は、模式的または概念的なものであり、必ずしも現実のものと同一であるとは限らない。また、図面において、同一符号は同一または相当部分を付してあり、重複した説明は必要に応じて行う。また、簡略化のために、同一又は相当部分があっても符号を付さない場合もある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The drawings are schematic or conceptual and may not always be the same as the real ones. Further, in the drawings, the same reference numerals are given the same or corresponding parts, and duplicate explanations will be given as necessary. Further, for simplification, even if there are the same or equivalent parts, they may not be labeled.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る抵抗変化型メモリ1の構成を示す図である。抵抗変化型メモリ1は、メモリセルアレイ2と駆動部3とを含む。
メモリセルアレイ2は、図2に示すように、第1の方向に延在する複数のワード線WL(WL1,WL2,WL3,WL4,・・・)と、第1の方向と交差する第2の方向に延在する複数のビット線BL(BL1,BL2,BL3,BL4,・・・)と、複数のメモリセルMCとを含む。複数のメモリセルMCの各々は、複数のワード線WLと複数のビット線BLとの各交点に対応するように配置される。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a resistance
As shown in FIG. 2, the
メモリセルMCは、第1の抵抗状態(低抵抗状態)と当該第1の抵抗状態よりも高抵抗の第2の抵抗状態(高抵抗状態)との間を可逆的に変化可能である。以下、電圧が印加されていないメモリセルMCの状態が低抵抗状態であることをセット状態、電圧が印加されていないメモリセルMCの状態が高抵抗状態であることをリセット状態ともいう。 The memory cell MC can reversibly change between a first resistance state (low resistance state) and a second resistance state (high resistance state) having a higher resistance than the first resistance state. Hereinafter, the state of the memory cell MC to which no voltage is applied is referred to as a low resistance state, and the state of the memory cell MC to which no voltage is applied is also referred to as a reset state.
本実施形態では、メモリセルMCは、図3に示すように、選択トランジスタ(選択素子)11及び抵抗変化膜12を含む抵抗変化記憶素子である。図3には四つのメモリセルMC1〜MC4が示されている。メモリセルMC1において、選択トランジスタ11のゲートはワード線WL(WL0)に接続され、選択トランジスタ11のドレインはビット線BL(BL0)に接続され、選択トランジスタ11のソースは抵抗変化膜12の一端に接続され、抵抗変化膜12の他端はプレート線PLに接続されている。メモリセルMC2はメモリセルMC1と同様であるが、選択トランジスタ11のドレインはビット線BL(BL1)に接続される点で異なる。メモリセルMC3はメモリセルMC1と同様であるが、選択トランジスタ11のゲートがワード線WL(WL1)に接続される点で異なる。メモリセルMC4はメモリセルMC1と同様であるが、選択トランジスタ11のドレインはビット線BL(BL1)に接続され、選択トランジスタ11のゲートがワード線WL(WL1)に接続される点で異なる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the memory cell MC is a resistance change storage element including a selection transistor (selection element) 11 and a
抵抗変化膜12は、例えば、GeSbTe、又は、GeTe及びSbTeを積層した超格子を含む。抵抗変化膜12がGeSbTeを含む場合、抵抗変化型メモリ1はPCM(Phase Change Memory)である。抵抗変化膜12がGeTe及びSbTeを積層した超格子を含む場合、抵抗変化型メモリ1はiPCM(interfacial Phase Change Memory)である。
The
駆動部3はワード線、ビット線及びプレート線に電圧を制御することにより、メモリセル(抵抗変化膜、選択トランジスタ)を駆動する。本実施形態では、駆動部3は、図4に示すように、選択回路21、電圧発生印加回路22を含む。
選択回路21は、読み出し動作又は書き込み動作の対象となるメモリセルMCを選択するために必要なワード線、ビット線及びプレート線を選択する。電圧発生印加回路22は、読み出し動作又は書き込み動作に必要な、ワード線、ビット線及びプレート線に印加する電圧を発生し、これらの発生した電圧を選択回路21が選択したワード線、ビット線及びプレート線に印加する。
The
The
図5は、本実施形態の抵抗変化型メモリのセット動作を説明するための波形図(タイミングチャート)である。より詳細には、ワード線、ビット線、プレート線及びメモリセルに印加する電圧の波形を示している。横軸は時間であり、縦軸は電圧である。
リセット動作は、選択対象のメモリセルMC(以下、選択セルという)を低抵抗状態から高抵抗状態に変える書込み動作である。PCMの場合、抵抗変化膜を結晶状態(低抵抗状態)からアモルファス状態(高抵抗状態)に変える動作である。セット動作は、選択セルを高抵抗状態から低抵抗状態に変える書込み動作である。本実施形態では、図3のメモリセルMC1(以下、選択セルという)のリセット動作について説明する。
FIG. 5 is a waveform diagram (timing chart) for explaining the setting operation of the resistance change type memory of the present embodiment. More specifically, the waveforms of the voltages applied to the word lines, bit lines, plate lines and memory cells are shown. The horizontal axis is time and the vertical axis is voltage.
The reset operation is a write operation that changes the memory cell MC to be selected (hereinafter referred to as a selected cell) from a low resistance state to a high resistance state. In the case of PCM, it is an operation of changing the resistance changing film from a crystalline state (low resistance state) to an amorphous state (high resistance state). The set operation is a write operation that changes the selected cell from the high resistance state to the low resistance state. In this embodiment, the reset operation of the memory cell MC1 (hereinafter referred to as a selected cell) of FIG. 3 will be described.
駆動部3(図1)は、ワード線WL0(以下、選択ワード線という)に選択トランジスタのしきい値電圧以上の第1の電圧VH(例えば抵抗変化型メモリ1の電源電圧VDD)を印加する(ステップS1)。その結果は、メモリセルの選択トランジスタはオフ状態からオン状態に変わる。リセット動作の期間中、プレート線には0Vが印加され、ワード線WL1(非選択ワード線)にはVLが印加され、ビット線BL1(非選択ビット線)には0Vが印加される。 The drive unit 3 (FIG. 1) applies a first voltage VH (for example, the power supply voltage VDD of the resistance change type memory 1) equal to or higher than the threshold voltage of the selection transistor to the word line WL0 (hereinafter referred to as the selection word line). (Step S1). As a result, the selected transistor of the memory cell changes from the off state to the on state. During the reset operation, 0 V is applied to the plate line, VL is applied to the word line WL1 (non-selected word line), and 0 V is applied to the bit line BL1 (non-selected bit line).
次に、駆動部3は、選択ワード線に第1の電圧VHを印加している間に、ビット線BL0(以下、選択ビット線という)に第2の電圧V2を印加する(ステップS2)。選択ビット線とプレート線との間には電圧V2が印加されるので、選択セルには第2の電圧が印加される。ここでは、プレート線の電圧は0Vなので、選択セルには選択ビット線の電圧V2が印加されることになる。
Next, the
ここで、PCMは、同一物質の結晶状態とアモルファス状態とで生じる物理特性の差異を記憶情報として利用しており、情報の記憶にはカルコゲナイドと呼ばれるTe合金が用いられている。カルコゲナイドに電流印加を行った際に観測される典型的な電流―電圧特性を図18に示す。アモルファス状態にあるカルコゲナイドに印加する電流を上げていき、電圧が有る値に達すると、カルコゲナイド内部でインパクトイオン化が起こってキャリアが増倍して、急激に抵抗が低下する。この現象を起こす“しきい値電圧”以上の電圧を印加すれば大電流が流れてジュール熱が発生し、カルコゲナイドの温度が上昇する。印加する電圧を制御して、カルコゲナイドの温度を結晶化温度領域に保持すれば、多結晶状態遷移して抵抗が下がる。よって、セット動作により結晶化するためには、図10のセット動作しきい値電圧より高い電圧を印加する必要がある。 Here, PCM utilizes the difference in physical properties between the crystalline state and the amorphous state of the same substance as storage information, and a Te alloy called chalcogenide is used for storing the information. FIG. 18 shows typical current-voltage characteristics observed when a current is applied to chalcogenide. When the current applied to the chalcogenide in the amorphous state is increased and the voltage reaches a certain value, impact ionization occurs inside the chalcogenide, the carriers are multiplied, and the resistance drops sharply. If a voltage higher than the "threshold voltage" that causes this phenomenon is applied, a large current flows, Joule heat is generated, and the temperature of chalcogenide rises. If the applied voltage is controlled to keep the temperature of chalcogenide in the crystallization temperature region, the state transitions to the polycrystalline state and the resistance is lowered. Therefore, in order to crystallize by the set operation, it is necessary to apply a voltage higher than the set operation threshold voltage of FIG.
電圧V2は、リセット動作により選択セルに電流が流れて熱が発生し、選択セル中の抵抗変化膜にリセット電流領域に到達する電流が流れるために必要な電圧である。
次に、駆動部3は、選択ビット線に電圧V2を印加している間に、選択ワード線にしきい値電圧未満の第3の電圧(ここでは0V)を印加する(ステップS3)。なお、本明細書では、電圧を印加するという表現は、電圧を0Vに設定する場合も含むものとする。ステップS3の結果、、選択セルの選択トランジスタはオン状態からオフ状態に変わり、選択セルに流れる電流はただちに遮断する。その結果、選択セルは急冷され、抵抗変化膜はアモルファス化されて低抵抗状態から高抵抗状態に変わる。その後、駆動部3はビット線の電圧を0Vにする。
The voltage V2 is a voltage required for a current to flow through the selected cell due to the reset operation to generate heat, and for a current to reach the reset current region to flow through the resistance change film in the selected cell.
Next, the
図6は、比較例のリセット動作を説明するための示す波形図(タイミングチャート)である。
比較例では、選択ワード線に電圧VHを印加した後、選択ビット線に電圧V2を印加する。ここまでは実施形態と同じである。しかし、比較例の場合、選択ワード線の電圧がVHからVLになる前に、選択ビット線に印加する電圧はV2から0Vに変わる。比較例(図6)は、本実施形態(図5)とは異なり、選択ビット線に印加する電圧V2から0Vに変えてから一定の期間を過ぎてから選択セルの電圧は0Vとなる。これは、ビット線の配線抵抗や容量が原因である。
FIG. 6 is a waveform diagram (timing chart) for explaining the reset operation of the comparative example.
In the comparative example, the voltage VH is applied to the selected word line, and then the voltage V2 is applied to the selected bit line. Up to this point, it is the same as the embodiment. However, in the case of the comparative example, the voltage applied to the selection bit line changes from V2 to 0V before the voltage of the selection word line changes from VH to VL. In the comparative example (FIG. 6), unlike the present embodiment (FIG. 5), the voltage of the selected cell becomes 0 V after a certain period of time has passed after the voltage V2 applied to the selected bit line is changed to 0 V. This is due to the wiring resistance and capacitance of the bit wire.
図7(a)は、比較例の抵抗変化記憶素子の抵抗−パルス電圧の特性を示す図である。より詳細には、比較例のリセット動作時にビット線に印加したパルス電圧と、比較例のリセット動作後に読み出した抵抗変化記憶素子の抵抗との関係を示している。図7(a)において、U1はリセット状態からセット状態に変わり始める電圧を示している。U2はセット状態からリセット状態に変わり始める電圧を示している。U3は抵抗変化記憶素子が高抵抗化する電圧を示している。 FIG. 7A is a diagram showing the characteristics of the resistance-pulse voltage of the resistance change storage element of the comparative example. More specifically, the relationship between the pulse voltage applied to the bit line during the reset operation of the comparative example and the resistance of the resistance change storage element read after the reset operation of the comparative example is shown. In FIG. 7A, U1 shows a voltage at which the reset state starts to change to the set state. U2 indicates the voltage at which the set state starts to change to the reset state. U3 indicates the voltage at which the resistance change storage element increases the resistance.
図7(b)は、実施形態の抵抗変化記憶素子の抵抗−パルス電圧の特性を示す図である。より詳細には、実施形態のリセット動作時にビット線に印加したパルス電圧と、実施形態のリセット動作後に読み出した抵抗変化記憶素子の抵抗との関係を示している。図7(b)において、U0はセット状態からリセット状態に変わり始める電圧を示している。 FIG. 7B is a diagram showing the characteristics of the resistance-pulse voltage of the resistance change storage element of the embodiment. More specifically, the relationship between the pulse voltage applied to the bit line during the reset operation of the embodiment and the resistance of the resistance change storage element read after the reset operation of the embodiment is shown. In FIG. 7B, U0 shows the voltage at which the set state starts to change to the reset state.
図7(a)及び図7(b)から、本実施形態では、電圧U2より低い電圧U0からセット状態が壊れ始め、そして、電圧U2(<電圧U3)では抵抗変化記憶素子は既に高抵抗化していることが分かる。したがって、本実施形態によれば、リセット動作の低電圧化(リセット動作の改良)を図れるようになる。 From FIGS. 7 (a) and 7 (b), in the present embodiment, the set state starts to break from the voltage U0 lower than the voltage U2, and at the voltage U2 (<voltage U3), the resistance change storage element has already become high resistance. You can see that. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the voltage of the reset operation (improve the reset operation).
(第2の実施形態)
本実施形態では、クロスポイント型(3次元型)のメモリセルアレイを用いた抵抗変化型メモリを用いた場合について説明する。
図8は、本実施形態のメモリセルアレイを示す図である。
メモリセルアレイは、グローバルビット線GBL0,GBL1を含む。図8では、簡略化のため、二つのグローバルビット線ビット線GBL0,GBL1を示してある。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, a case where a resistance change type memory using a crosspoint type (three-dimensional type) memory cell array is used will be described.
FIG. 8 is a diagram showing a memory cell array of the present embodiment.
The memory cell array includes the global bit lines GBL0 and GBL1. In FIG. 8, for simplification, two global bit lines, bit lines GBL0 and GBL1, are shown.
メモリセルアレイは、グローバルビット線GBL0に接続された選択トランジスタ11を更に含む。グローバルビット線GBL0には選択トランジスタ11のドレインが接続される。図8では、簡略化のため、選択トランジスタ11の個数は2としてある。
図8において、グローバルビット線GBL0に接続された左側の選択トランジスタ11のゲート及びソースにはそれぞれグローバルワード線GWL0及びローカルビット線LBLが接続されている。このローカルビット線LBLにはメモリセル(以下、セルという)C000〜C003の一端が接続されている。セルC000〜C003の他端にはそれぞれローカルワード線LWL0〜LWL3が接続されている。各セルC000〜C003は抵抗変化膜12を含む。各セルC000〜C003の一端及び他端はそれぞれ抵抗変化膜12の一端及び他端である。
The memory cell array further includes a
In FIG. 8, the global word line GWL0 and the local bit line LBL are connected to the gate and source of the
一方、グローバルビット線GBL0に接続された右側の選択トランジスタ11のゲート及びソースにはそれぞれグローバルワード線GWL1及びローカルビット線LBLが接続されている。このローカルビット線LBLにはセルC010〜C013の一端が接続されている。セルC010〜C013の他端にはそれぞれローカルワード線LWL0〜LWL3が接続されている。各セルC010〜C013は抵抗変化膜12を含む。各セルC010〜C013の一端及び他端はそれぞれ抵抗変化膜12の一端及び他端である。
On the other hand, the global word line GWL1 and the local bit line LBL are connected to the gate and source of the
図8において、グローバルビット線GBL1に接続された左側の選択トランジスタ11のゲート及びソースにはそれぞれグローバルワード線GWL0及びローカルビット線LBLが接続されている。このローカルビット線LBLにはセルC100〜C103の一端が接続されている。セルC100〜C103の他端にはそれぞれローカルワード線LWL0〜LWL3が接続されている。
In FIG. 8, the global word line GWL0 and the local bit line LBL are connected to the gate and source of the
一方、グローバルビット線GBL1に接続された右側の選択トランジスタ11のゲート及びソースにはそれぞれグローバルワード線GWL1及びローカルビット線LBLが接続されている。このローカルビット線LBLにはセルC110〜C113の一端が接続されている。セルC110〜C113の他端にはそれぞれローカルワード線LWL0〜LWL3が接続されている。
On the other hand, the global word line GWL1 and the local bit line LBL are connected to the gate and source of the
図9は、本実施形態の抵抗変化型メモリのセット動作を説明するための波形図(タイミングチャート)である。本実施形態では、セルC000(以下、選択セルC000という)を低抵抗状態から高抵抗状態に変えるリセット動作について説明する。
駆動部3(図1)は、選択セルC000のリセット動作に用いるグローバルワード線GWL0(以下、選択GWL0という)に、選択トランジスタ11のしきい値電圧以上の電圧VHを印加する(ステップS1)。その結果、選択トランジスタ11はオフ状態からオン状態に変わる。選択GWL0に電圧VHを印加する前、選択GWL0の電圧VLである。リセット動作の期間中、ローカルワード線LWL1〜LWL3、グローバルビット線GBL1(以下、非選択GBL1という)、グローバルワード線GWL1(以下、非選択GWL1という)には電圧V1が印加される。
FIG. 9 is a waveform diagram (timing chart) for explaining the setting operation of the resistance change type memory of the present embodiment. In this embodiment, a reset operation for changing the cell C000 (hereinafter referred to as the selected cell C000) from the low resistance state to the high resistance state will be described.
The drive unit 3 (FIG. 1) applies a voltage VH equal to or higher than the threshold voltage of the
次に、駆動部3は、選択GWL0に電圧VHを印加している間に、選択セルC000の他端に接続されたローカルワード線LWL0(以下、選択LWL0という)に電圧V2を印加すると同時に、グローバルビット線GBL0(以下、選択GBL0という)の電圧をV1から0Vに変える(ステップS2)。その結果、選択セルC000には電圧V2が印加される。
Next, the
次に、選択GBL0の電圧が0Vの間に、選択GWL0にしきい値電圧未満の電圧VL)を印加する(ステップS3)。その結果、選択GWL0に繋がった選択トランジスタ11はオン状態からオフ状態に変わり、選択セルC000に流れる電流はただちに遮断する。その結果、選択セルC000は急冷され、抵抗変化膜はアモルファス化されて低抵抗状態から高抵抗状態に変わる。これにより、本実施形態でも第1の実施形態と同様の効果が得られる。その後、駆動部3は選択LWL0及び選択GBL0に電圧V1を印加する。
Next, while the voltage of the selected
なお、図9には選択セルCOOの他に、セルC001〜C003、セルC010〜C
013、セルC110〜C113、セルC100、セルC101〜C103の波形図も示してある。
上述した実施形態の上位概念、中位概念および下位概念の一部または全て、および、上述していないその他の実施形態は、例えば、以下の付記1−11、および、付記1−11の任意の組合せ(明らかに矛盾する組合せは除く)で表現できる。
[付記1]
第1の抵抗状態と当該第1の抵抗状態よりも高い抵抗を有する第2の抵抗状態との間を可逆的に変化可能である第1の抵抗変化膜と、
ゲート、ドレイン及びソースを有し、当該ソースが前記第1の抵抗変化膜の一端に接続された選択トランジスタと、
前記ゲートに接続された第1の導電線と、
前記ドレインに接続された第2の導電線と、
前記第1の抵抗変化膜の他端に接続された第3の導電線と、
前記第1の抵抗変化膜及び前記選択トランジスタを駆動する駆動部とを具備し、
前記駆動部は、
前記第1の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態であるときに、前記選択トランジスタのしきい値電圧以上の第1の電圧を前記第1の導電線に印加し、
前記第1の導電線に前記第1の電圧を印加している間に、前記第2の導電線と前記第3の導電線との間に、前記第1の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態から前記第2の抵抗状態に変わる第2の電圧を印加し、
前記第2の導電線と前記第3の導電線との間に前記第2の電圧を印加している間に、前記しきい値電圧未満の第3の電圧を前記第1の導電線に印加する抵抗変化型メモリ。
[付記2]
前記第1の導電線はワード線であり、
前記第2の導電線はビット線であり、
前記第3の導電線はプレート線である付記1に記載の抵抗変化型メモリ。
[付記3]
前記第1の導電線はグローバルワード線であり、
前記第2の導電線はグローバルビット線であり、
前記第3の導電線は第1のローカルワード線である付記1に記載の抵抗変化型メモリ。
[付記4]
前記第1の抵抗状態と前記第2の抵抗状態との間を可逆的に変化可能であり、一端が前記ソースに接続されたる第2の抵抗変化膜と、
前記第2の抵抗変化膜の他端に接続された第2のローカルワード線とを更に具備し、
前記駆動部は前記第2の抵抗変化膜を駆動する付記3に記載の抵抗変化型メモリ。
[付記5]
前記駆動部は、前記グローバルワード線に前記第1の電圧を印加している間に、前記グローバルビット線と前記第2のローカルワード線との間に第4の電圧を印加し、
前記第4の電圧は、前記第2の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態から前記第2の抵抗状態に変わる電圧よりも低い付記4に記載の抵抗変化型メモリ。
[付記6]
ローカルビット線を更に具備し、
前記第1の抵抗変化膜及び前記第2の抵抗変化膜は前記ローカルビット線を介して前記選択トランジスタの前記ソースに接続される付記5に記載の抵抗変化型メモリ。
[付記7]
第1の抵抗状態と当該第1の抵抗状態よりも高い抵抗を有する第2の抵抗状態との間を可逆的に変化可能である第1の抵抗変化膜と、
ゲート、ドレイン及びソースを有し、当該ソースが前記第1の抵抗変化膜の一端に接続された選択トランジスタと、
前記ゲートに接続された第1の導電線と、
前記ドレインに接続された第2の導電線と、
前記第1の抵抗変化膜の他端に接続された第3の導電線とを具備する抵抗変化型メモリの駆動方法であって、
前記第1の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態であるときに、前記第1の導電線に前記選択トランジスタのしきい値電圧以上の第1の電圧を印加し、
前記第1の導電線に前記第1の電圧を印加している間に、前記第2の導電線と前記第3の導電線との間に、前記第1の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態から前記第2の抵抗状態に変わる第2の電圧を印加し
前記第2の導電線と前記第3の導電線との間に前記第2の電圧を印加している間に、前記第1の導電線に前記しきい値電圧未満の第3の電圧を印加することを具備する抵抗変化型メモリの駆動方法。
[付記8]
前記第1の導電線はワード線であり、
前記第2の導電線はビット線であり、
前記第3の導電線はプレート線である付記7に記載の抵抗変化型メモリの駆動方法。
[付記9]
前記第1の導電線はグローバルワード線であり、
前記第2の導電線はグローバルビット線であり、
前記第3の導電線は第1のローカルワード線である付記8に記載の抵抗変化型メモリの駆動方法。
[付記10]
前記抵抗変化型メモリは、
前記第1の抵抗状態と前記第2の抵抗状態との間を可逆的に変化可能であり、一端が前記ソースに接続されたる第2の抵抗変化膜と、
前記第2の抵抗変化膜》の他端に接続された第2のローカルワード線とを更に具備する付記8に記載の抵抗変化型メモリの駆動方法。
[付記11]
前記グローバルワード線に前記第1の電圧を印加している間に、前記グローバルビット線と前記第2のローカルワード線との間に第4の電圧を印加することを更に具備し、
前記第4の電圧は、前記第2の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態から前記第2の抵抗状態に変わる電圧よりも低い低付記10に記載の駆動方法。
In addition to the selected cell COO, FIGS. 9 show cells C001 to C003 and cells C010 to C.
Waveform diagrams of 013, cells C110 to C113, cells C100, and cells C101 to C103 are also shown.
Some or all of the superordinate concepts, intermediate and subordinate concepts of the above-described embodiments, and other embodiments not described above, are, for example, any of the following Appendix 1-11 and Appendix 1-11. It can be expressed as a combination (excluding combinations that are clearly inconsistent).
[Appendix 1]
A first resistance change film capable of reversibly changing between a first resistance state and a second resistance state having a resistance higher than that of the first resistance state.
A selection transistor having a gate, a drain, and a source, the source of which is connected to one end of the first resistance change film.
The first conductive wire connected to the gate and
The second conductive wire connected to the drain and
A third conductive wire connected to the other end of the first resistance change film,
It includes the first resistance change film and a drive unit for driving the selection transistor.
The drive unit
When the first resistance change film is in the first resistance state, a first voltage equal to or higher than the threshold voltage of the selection transistor is applied to the first conductive wire.
While the first voltage is applied to the first conductive wire, the first resistance changing film is formed between the second conductive wire and the third conductive wire. A second voltage that changes from the resistance state to the second resistance state is applied,
While the second voltage is applied between the second conductive wire and the third conductive wire, a third voltage lower than the threshold voltage is applied to the first conductive wire. Resistive random access memory.
[Appendix 2]
The first conductive wire is a ward wire and is
The second conductive wire is a bit wire and is
The resistance change type memory according to
[Appendix 3]
The first conductive wire is a global word wire and is
The second conductive wire is a global bit wire and is
The resistance change type memory according to
[Appendix 4]
A second resistance changing film capable of reversibly changing between the first resistance state and the second resistance state, one end of which is connected to the source,
Further provided with a second local word line connected to the other end of the second resistance changing film.
The drive unit is the resistance change type memory according to
[Appendix 5]
While applying the first voltage to the global word line, the drive unit applies a fourth voltage between the global bit line and the second local word line.
The resistance change memory according to
[Appendix 6]
Further equipped with local bit lines,
The resistance change type memory according to Appendix 5, wherein the first resistance change film and the second resistance change film are connected to the source of the selection transistor via the local bit line.
[Appendix 7]
A first resistance change film capable of reversibly changing between a first resistance state and a second resistance state having a resistance higher than that of the first resistance state.
A selection transistor having a gate, a drain, and a source, the source of which is connected to one end of the first resistance change film.
The first conductive wire connected to the gate and
The second conductive wire connected to the drain and
A method for driving a resistance change type memory including a third conductive wire connected to the other end of the first resistance change film.
When the first resistance change film is in the first resistance state, a first voltage equal to or higher than the threshold voltage of the selection transistor is applied to the first conductive wire.
While the first voltage is applied to the first conductive wire, the first resistance changing film is formed between the second conductive wire and the third conductive wire. While applying a second voltage that changes from the resistance state to the second resistance state and applying the second voltage between the second conductive wire and the third conductive wire, the second voltage is applied. A method for driving a resistance change type memory, comprising applying a third voltage lower than the threshold voltage to the conductive wire of 1.
[Appendix 8]
The first conductive wire is a ward wire and is
The second conductive wire is a bit wire and is
The third conductive wire is a plate wire, which is the method for driving a resistance-changing memory according to
[Appendix 9]
The first conductive wire is a global word wire and is
The second conductive wire is a global bit wire and is
The method for driving a resistance-changing memory according to Appendix 8, wherein the third conductive wire is a first local word wire.
[Appendix 10]
The resistance change type memory is
A second resistance change film capable of reversibly changing between the first resistance state and the second resistance state, one end of which is connected to the source.
The method for driving a resistance-changing memory according to Appendix 8, further comprising a second local word line connected to the other end of the second resistance-changing film.
[Appendix 11]
Further comprising applying a fourth voltage between the global bit line and the second local word line while applying the first voltage to the global word line.
The driving method according to Appendix 10, wherein the fourth voltage is lower than the voltage at which the second resistance change film changes from the first resistance state to the second resistance state.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
BL…ビット線、GWL…グローバルワード線、LBL…ローカルビット線、LWL…ローカルワード線、MC,C000…メモリセル、WL…ワード線、1…抵抗変化型メモリ、2…メモリセルアレイ、3…駆動部、11…選択トランジスタ(選択素子)、12…抵抗変化膜、21…選択回路、22…電圧発生印加回路。 BL ... Bit line, GWL ... Global word line, LBL ... Local bit line, LWL ... Local word line, MC, C000 ... Memory cell, WL ... Word line, 1 ... Resistance change type memory, 2 ... Memory cell array, 3 ... Drive Part, 11 ... selection transistor (selection element), 12 ... resistance change film, 21 ... selection circuit, 22 ... voltage generation application circuit.
Claims (11)
ゲート、ドレイン及びソースを有し、当該ソースが前記第1の抵抗変化膜の一端に接続された選択トランジスタと、
前記ゲートに接続された第1の導電線と、
前記ドレインに接続された第2の導電線と、
前記第1の抵抗変化膜の他端に接続された第3の導電線と、
前記第1の抵抗変化膜及び前記選択トランジスタを駆動する駆動部とを具備し、
前記駆動部は、
前記第1の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態であるときに、前記選択トランジスタのしきい値電圧以上の第1の電圧を前記第1の導電線に印加し、
前記第1の導電線に前記第1の電圧を印加している間に、前記第2の導電線と前記第3の導電線との間に、前記第1の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態から前記第2の抵抗状態に変わる第2の電圧を印加し、
前記第2の導電線と前記第3の導電線との間に前記第2の電圧を印加している間に、前記しきい値電圧未満の第3の電圧を前記第1の導電線に印加する抵抗変化型メモリ。 A first resistance change film capable of reversibly changing between a first resistance state and a second resistance state having a resistance higher than that of the first resistance state.
A selection transistor having a gate, a drain, and a source, the source of which is connected to one end of the first resistance change film.
The first conductive wire connected to the gate and
The second conductive wire connected to the drain and
A third conductive wire connected to the other end of the first resistance change film,
It includes the first resistance change film and a drive unit for driving the selection transistor.
The drive unit
When the first resistance change film is in the first resistance state, a first voltage equal to or higher than the threshold voltage of the selection transistor is applied to the first conductive wire.
While the first voltage is applied to the first conductive wire, the first resistance changing film is formed between the second conductive wire and the third conductive wire. A second voltage that changes from the resistance state to the second resistance state is applied,
While the second voltage is applied between the second conductive wire and the third conductive wire, a third voltage lower than the threshold voltage is applied to the first conductive wire. Resistive random access memory.
前記第2の導電線はビット線であり、
前記第3の導電線はプレート線である請求項1に記載の抵抗変化型メモリ。 The first conductive wire is a ward wire and is
The second conductive wire is a bit wire and is
The resistance change type memory according to claim 1, wherein the third conductive wire is a plate wire.
前記第2の導電線はグローバルビット線であり、
前記第3の導電線は第1のローカルワード線である請求項1に記載の抵抗変化型メモリ。 The first conductive wire is a global word wire and is
The second conductive wire is a global bit wire and is
The resistance change type memory according to claim 1, wherein the third conductive wire is a first local word wire.
前記第2の抵抗変化膜の他端に接続された第2のローカルワード線とを更に具備し、
前記駆動部は前記第2の抵抗変化膜を駆動する請求項3に記載の抵抗変化型メモリ。 A second resistance changing film capable of reversibly changing between the first resistance state and the second resistance state, one end of which is connected to the source,
Further provided with a second local word line connected to the other end of the second resistance changing film.
The resistance change type memory according to claim 3, wherein the drive unit drives the second resistance change film.
前記第4の電圧は、前記第2の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態から前記第2の抵抗状態に変わる電圧よりも低い請求項4に記載の抵抗変化型メモリ。 While applying the first voltage to the global word line, the drive unit applies a fourth voltage between the global bit line and the second local word line.
The resistance change type memory according to claim 4, wherein the fourth voltage is lower than the voltage at which the second resistance change film changes from the first resistance state to the second resistance state.
前記第1の抵抗変化膜及び前記第2の抵抗変化膜は前記ローカルビット線を介して前記選択トランジスタの前記ソースに接続される請求項5に記載の抵抗変化型メモリ。 Further equipped with local bit lines,
The resistance change type memory according to claim 5, wherein the first resistance change film and the second resistance change film are connected to the source of the selection transistor via the local bit line.
ゲート、ドレイン及びソースを有し、当該ソースが前記第1の抵抗変化膜の一端に接続された選択トランジスタと、
前記ゲートに接続された第1の導電線と、
前記ドレインに接続された第2の導電線と、
前記第1の抵抗変化膜の他端に接続された第3の導電線とを具備する抵抗変化型メモリの駆動方法であって、
前記第1の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態であるときに、前記第1の導電線に前記選択トランジスタのしきい値電圧以上の第1の電圧を印加し、
前記第1の導電線に前記第1の電圧を印加している間に、前記第2の導電線と前記第3の導電線との間に、前記第1の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態から前記第2の抵抗状態に変わる第2の電圧を印加し
前記第2の導電線と前記第3の導電線との間に前記第2の電圧を印加している間に、前記第1の導電線に前記しきい値電圧未満の第3の電圧を印加することを具備する抵抗変化型メモリの駆動方法。 A first resistance change film capable of reversibly changing between a first resistance state and a second resistance state having a resistance higher than that of the first resistance state.
A selection transistor having a gate, a drain, and a source, the source of which is connected to one end of the first resistance change film.
The first conductive wire connected to the gate and
The second conductive wire connected to the drain and
A method for driving a resistance change type memory including a third conductive wire connected to the other end of the first resistance change film.
When the first resistance change film is in the first resistance state, a first voltage equal to or higher than the threshold voltage of the selection transistor is applied to the first conductive wire.
While the first voltage is applied to the first conductive wire, the first resistance changing film is formed between the second conductive wire and the third conductive wire. While applying a second voltage that changes from the resistance state to the second resistance state and applying the second voltage between the second conductive wire and the third conductive wire, the second voltage is applied. A method for driving a resistance change type memory, comprising applying a third voltage lower than the threshold voltage to the conductive wire of 1.
前記第2の導電線はビット線であり、
前記第3の導電線はプレート線である請求項7に記載の抵抗変化型メモリの駆動方法。 The first conductive wire is a ward wire and is
The second conductive wire is a bit wire and is
The method for driving a resistance-changing memory according to claim 7, wherein the third conductive wire is a plate wire.
前記第2の導電線はグローバルビット線であり、
前記第3の導電線は第1のローカルワード線である請求項8に記載の抵抗変化型メモリの駆動方法。 The first conductive wire is a global word wire and is
The second conductive wire is a global bit wire and is
The method for driving a resistance-changing memory according to claim 8, wherein the third conductive wire is a first local word wire.
前記第1の抵抗状態と前記第2の抵抗状態との間を可逆的に変化可能であり、一端が前記ソースに接続されたる第2の抵抗変化膜と、
前記第2の抵抗変化膜》の他端に接続された第2のローカルワード線とを更に具備する請求項9に記載の抵抗変化型メモリの駆動方法。 The resistance change type memory is
A second resistance changing film capable of reversibly changing between the first resistance state and the second resistance state, one end of which is connected to the source,
The method for driving a resistance-changing memory according to claim 9, further comprising a second local word line connected to the other end of the second resistance-changing film.
前記第4の電圧は、前記第2の抵抗変化膜が前記第1の抵抗状態から前記第2の抵抗状態に変わる電圧よりも低い低請求項10に記載の駆動方法。 Further comprising applying a fourth voltage between the global bit line and the second local word line while applying the first voltage to the global word line.
The driving method according to claim 10, wherein the fourth voltage is lower than the voltage at which the second resistance change film changes from the first resistance state to the second resistance state.
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