JP4642942B2 - 抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法及び抵抗変化型不揮発性記憶装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施の形態1における抵抗変化素子の書き込み方法及び不揮発性記憶装置について説明する。
(評価ステップ1)
図3(a) パルスV−I法によるフォーミング(初期LR化)
パルス電圧Vp=0V→−1.7V(0.1Vステップ)
(評価ステップ2)
図4 正負交互パルスによる抵抗変化測定(LR安定化シーケンス前)
パルス電圧Vp=−2.4V⇔+2.4V 41回印加
(評価ステップ3)
図3(b) パルスV−I測定 第1回目
パルス電圧Vp=0V→−2.4V→0V→+2.4V→0V(0.1Vステップ)
(評価ステップ4)
図3(c) パルスV−I測定 第2回目
パルス電圧Vp=0V→−2.4V→0V→+2.4V→0V(0.1Vステップ)
(評価ステップ5)
図3(d) パルスV−I測定 第3回目
パルス電圧Vp=0V→−2.4V→0V→+2.4V→0V(0.1Vステップ)
(評価ステップ6)
図5 正負交互パルスによる抵抗変化測定(LR安定化シーケンス実施後)
パルス電圧Vp=−2.4V⇔+2.4V 41回印加
図3(a)は、製造直後の最初のフォーミングでのパルスV−I特性グラフで、測定前の抵抗状態は高抵抗状態にある。パルス電圧Vpを0Vから負電圧側へ遷移させながら負のパルス電圧を印加して行くと、最初メモリセル105は高抵抗状態(初期状態)にあったが、パルス電圧VpがVth0を下回った(パルスVpの絶対値がVth0の絶対値を上回った)時に低抵抗状態に変化し、その抵抗レベルは、セル電流にして30μA程度である。このときにフォーミング(初期LR化)が完了する。メモリセルの抵抗状態が低抵抗側に動いた所でこれ以上の高電圧パルス印加を中止している。これは、初期でこれ以上のパルス電圧を印加するとその後の高抵抗状態の抵抗値が不安定になる傾向がある為である。
(1)第1のタイプのパルスV−I特性
製造直後の1回目のみハーフLRの状態が存在する場合・・・図3
メモリセルアレイ内において、大多数のセルがこれに該当する。
(2)第2のタイプのパルスV−I特性
2回目以降においてもハーフLRの状態が稀に存在する場合・・・図6
(3)第3のタイプのパルスV−I特性
2回目以降においてもハーフLRの状態が毎回存在する場合・・・図7
次に、前記3つのタイプの特徴及び正負交互パルス印加による抵抗変化について、詳細に説明する。
図3(d)に示す様な、メモリセル105のパルスV−I特性は、書込みパルス電圧Vpを0Vから負電圧方向に徐々に下げて行き、低抵抗化が開始される閾値電圧Vthを超えると高抵抗状態から低抵抗状態に変化し、更にパルス電圧Vpを下げると低抵抗化は止まり、メモリセルの抵抗変化は飽和状態になる。次に、書込みパルス電圧Vpを負電圧から正電圧に徐々に上げて行き、高抵抗化が開始される正の閾値電圧Vtlを超えると低抵抗状態から高抵抗状態に変化し、更にパルス電圧Vpを上げると高抵抗化は止まり、メモリセルの抵抗変化は飽和状態になる。
以上の様に構成された抵抗変化型不揮発性記憶装置200について、データを書き込む場合の低抵抗化書き込み、高抵抗化書き込み及び低抵抗安定化書き込み(追加書き込みともいう)に対応する書き込みサイクル、およびデータを読み出す場合の読み出しサイクルにおける動作例について、図15(a)〜図15(d)に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
前述のように我々発明者らは、メモリセル105の初期評価を行う中で、以下の特徴的な特性に気付いた。それは、製造直後に図3(a)の様に初期の低抵抗化(フォーミング)を実施し、その後に図4の様に交互パルス印加による書換えを実施しても、その抵抗変化特性は不安定であるが、一旦図3(b)に示すパルスV−I特性評価のシーケンス、特にVtl付近でかつVtlを越えないような正電圧パルスを印加すると、図8(d)に示すように下部電極付近の酸素イオンが放出されて下部電極近傍の酸化層15が低抵抗化されると推測され、図5に示す様に、交互パルス印加による抵抗変化特性が安定化する。更に、2回目以降のパルスV−I特性においても、図3(c)、図3(d)の様にハーフLRの状態は解消され、その後は特性タイプ1の正常特性を示すことを見い出した。
(0)選択するメモリセルを初期アドレスに設定する。
(1)最初に処理410でフォーミング工程を実施する。
(2)次に処理421で低抵抗安定化書込みの為の初回の正パルス電圧Vpを0.7Vに設定する。
(3)次に処理415で低抵抗安定化書込みの為の正電圧パルスをメモリセル105に印加する。
(4)次に判断処理422で正パルス電圧Vpが高抵抗化書込みの正電圧パルスVHR(ここでは2.4V)に到達したかを判断し、
もし到達していたら(処理422で「Yes」)、処理424へ進めて最終アドレスかを判断し、
最終アドレスであれば(処理422で「Yes」)、処理を終了(423)し、
最終アドレスでなければ(処理422で「No」)、処理425にて次のアドレスにインクリメントして、上記(1)のフォーミング工程410から実施する。
(5)処理414では正パルス電圧Vpを0.1Vだけ上昇させて設定する。
(6)次に再度処理415で低抵抗安定化書込みの為の正電圧パルスをメモリセル105に印加する。これは上記(4)と同じ処理である。
次に、本発明の実施の形態2における抵抗変化素子の書き込み方法及び不揮発性記憶装置について説明する。
(0)選択するメモリセルを先頭アドレスに設定する。
(1)処理410でVthを下回る低抵抗化が可能な負電圧パルスを印加して低抵抗化書込みを実施する。
(2)次に判断処理411で低抵抗状態がセル電流として規定電流ILRdet以上であるか否かを図12に示されるセンスアンプ204で判定する(ベリファイステップ)。そのために、センスアンプ204において、規定電流をILRdetに設定するために、制御回路210は、基準回路252内のゲートに入力される各信号をC1=VDD、C2=0V、C3=0Vに設定する。もし選択セルの電流が規定電流ILRdet以上であれば、出力SAOは0Vを出力するので、図10に示されるデータ出力端子Doutには「0」が出力され(処理411で「真」)、選択セルの電流が規定電流ILRdet未満であれば、SAOはVDDを出力するので、データ出力端子Doutには「1」が出力される(処理411で「偽」)。
(3)まず、処理421で低抵抗安定化書込みの為の初回の正パルス電圧Vpを0.7Vに設定し、
(4)次に処理415で低抵抗安定化書込みの為の正電圧パルスをメモリセル105に印加し、
(5)次に判断処理422で正パルス電圧Vpが高抵抗化書込みの正電圧パルス2.4Vに到達したかを判断し、
もし到達していたら(処理422で「真」)、処理410へ進めて低抵抗安定化書込みを終了とし、
もし到達していない場合は(処理422で「偽」)、処理414へ進め、
(6)処理414では正パルス電圧Vpを0.1Vだけ上昇させて設定し、
(7)次に再度処理415で低抵抗安定化書込みの為の正電圧パルスをメモリセル105に印加する。これは上記(4)と同じ処理である。
次に、ベリファイを用いないで正電圧パルスで低抵抗安定化書き込みをする本発明の実施の形態3における抵抗変化素子の書き込み方法及び不揮発性記憶装置について説明する。
次に、抵抗変化素子を確実に高抵抗状態から低抵抗状態に遷移させる本発明の実施の形態4における抵抗変化素子の書き込み方法及び不揮発性記憶装置について説明する。
(0)選択するメモリセルを先頭アドレスに設定する。
(1)処理410にて、低抵抗状態に変化させる為に低抵抗化閾値電圧Vth以下の負電圧パルスを印加する低抵抗化書込みを実施する。
(2)次に判断処理411で低抵抗状態がセル電流として規定電流ILRdet以上であるか否かをセンスアンプ204で判定する。そのために、センスアンプ204において、規定電流をILRdetに設定するために、制御回路210は、基準回路252内のゲートに入力される各信号をC1=VDD、C2=0V、C3=0Vに設定する。もし選択セルの電流が規定電流ILRdet以上であれば、出力SAOは0Vを出力するので、図10に示されるデータ出力端子Doutには「0」が出力され(処理411で「真」)、選択セルの電流が規定電流ILRdet未満であれば、出力SAOはVDDを出力するので、データ出力端子Doutには「1」が出力される(処理411で「偽」)。
(3)処理421にて、低抵抗安定化書込みを実施すべく高抵抗化閾値電圧Vtl以下の正電圧Vp=0.7Vをパルス電圧として設定する。
(4)処理415にて低抵抗安定化書込みの為の正電圧パルスを印加する。この時の正のパルス電圧は高抵抗化閾値電圧Vtlよりも十分低い値(例えば図7においては0.7V)からスタートする。
(5)次に判断処理413にて、再度低抵抗状態に変化したかを判定する為、センスアンプ204でベリファイ読出しを行い、セル電流が判定レベル以上であるかをベリファイ読出しの論理値結果にて判断する。センスアンプ204の設定は判断処理411と同じである。
(6)もし、セル電流が判定電流ILRdet未満の場合は(処理413で「偽」)、処理414にて、正のパルス電圧Vpを0.1V高く設定し、再度、上記(4)の処理415へ進める。
(0)選択するメモリセルを先頭アドレスに設定する。
(1)次に、処理410により低抵抗状態に変化する。
(2)次に判断処理411で低抵抗状態がセル電流として規定電流ILRdet以上であるか否かをセンスアンプ204で判定する。そのために、センスアンプ204において、規定電流をILRdetに設定するため、制御回路210は、基準回路252内のゲートに入力される各信号をC1=VDD、C2=0V、C3=0Vに設定する。
(3)処理421では正パルス電圧Vpを初期値の0.7Vに設定し、引き続いて処理415の低抵抗安定化書込みを実施し、
(4)判断処理417にて選択メモリセルが第2のセル電流判定レベルIHRdet以下の高抵抗状態に変化したかを判断する。そのために、センスアンプ204において、規定電流をIHRdetに設定するために、制御回路210は、基準回路252内のゲートに入力される各信号をC1=0V、C2=0V、C3=VDDに設定する。もし選択セルの電流が規定電流IHRdet以上であれば、出力SAOは0Vを出力するので、図10に示されるデータ出力端子Doutには「0」が出力され(処理417で「偽」)、一方、選択セルの電流が規定電流IHRdet未満であれば、出力SAOはVDDを出力するので、データ出力端子Doutには「1」が出力される(処理417で「真」)。
(5)次に判断処理411にて低抵抗状態を判断するが、メモリセルは特性(b)のハーフLRの状態であるので(処理411で「偽」)、セル電流は54μA程度と第1のセル電流判定レベルILRdetより低いことから、処理421へ進む。
(6)処理421では正パルス電圧Vpを初期値の0.7Vに設定し、処理415の低抵抗安定化書込みを実施し、判断処理417にて選択メモリセルが第2のセル電流判定レベルIHRdet以下の高抵抗状態に変化したかを判断し、もし高抵抗状態になっていないならば(処理417で「偽」)、判断処理413へ進む。判断処理413で第1のセル電流判定レベルILRdetより高いセル電流(低抵抗状態)と判断されるか(処理413で「真」)、または判断処理417で第2のセル電流判定レベルIHRdetより低いセル電流(高抵抗状態)と判断される(処理417で「真」)まで、判断処理415〜処理414のループを繰り返す。その間、低抵抗安定化書込みの正のパルス電圧は順次上昇しつつ処理415の低抵抗安定化書込みが実施される。図7(b)に示される特性における最大の低抵抗状態のセル電流は70μAであり、第1のセル電流判定レベルILRdet=62μAより高いので、パルス電圧上昇を伴って低抵抗安定化書込みを実施し続けると、第1のセル電流判定レベルILRdet以上となり、判断処理413のベリファイ判定条件を満足して「真」の方向に進み、低抵抗化書込みは完了となり、判断処理424へ進める。
(7)判断処理424では、選択メモリセルが最終アドレスかを判断し、最終アドレスではない場合は、「偽」の方向へ進め、処理425にて次のアドレスへインクリメントして選択メモリセルを1つ進め、上記(1)〜(6)の処理を実施する。
次に、低抵抗安定化書込み電圧を簡易に設定できる本発明の実施の形態5における抵抗変化素子の書き込み方法及び不揮発性記憶装置について説明する。
従って、Vtrlの電圧の大きさは、その前に低抵抗化させた時に印加した負パルス電圧の大きさから決定することができ、抵抗変化素子単体の場合は、Vtrl=|−Vprl|となる。
つまり、低抵抗状態から高抵抗状態への抵抗変化が開始される高抵抗化開始電圧の大きさ及びその時の電流の大きさは、低抵抗化を行った時に印加したパルス電圧の大きさ及びその時の電流の大きさと同じになる、といった特徴を有する。ここで、上述したように、高抵抗化開始電圧Vtrlは、負の電圧を印加してハーフLR状態となった抵抗変化素子を低抵抗状態に遷移させるLR安定化書き込み(低抵抗安定化書き込み)のために印加する正の電圧に相当する。よって、低抵抗化(ハーフLR化を含む)時に抵抗変化素子に流れた電流と同じ値で、かつ、逆方向の電流が流れるような正の電圧を抵抗変化素子に印加することで、ハーフLR状態から正常な低抵抗状態に確実に遷移させることができる。
(1)最初に処理410にて負電圧Veのパルス印加による低抵抗化書込みを実施し、
(2)次に判断処理411にて、低抵抗状態に変化したかを判定する為のベリファイ読出しをセンスアンプ204にて行い、セル電流が判定レベルILRdet以上であるかをベリファイ読出しの論理値結果を出力する端子Dout出力データにて判断する。セル電流が、判定レベルILRdet以上の場合は、センスアンプの判定結果として「0」のデータが出力端子Doutから出力され(処理411で「真」となり)、外部措置により低抵抗化書込みが終了となるので「真」の方向へ進み、判定レベルILRdet以下の場合は。特性タイプ2となっているのでセンスアンプの判定結果として「1」のデータが出力端子Doutから出力され(処理411で「偽」となり)、外部措置により「偽」の方向へ進め、
(3)前記手段によって求めた正電圧Vtlのパルス印加による低抵抗安定化書込みの処理420を実施する。ここでも正電圧Vtlは前記手段によって求めた正常な低抵抗状態に変化させる最適な電圧を設定するので、低抵抗安定化書込み420は一回のみの実施にて書込みは完了する。
11 上部電極
12 酸化層
13 抵抗変化層
14p、14t 下部電極
15 酸化層
104 トランジスタ
105 メモリセル
200 不揮発性記憶装置(抵抗変化型不揮発性記憶装置)
201 メモリ本体部
202 メモリセルアレイ
203 列選択回路
204 センスアンプ
205 データ出力回路
206 書き込み回路
207 行ドライバ
208 行選択回路
209 アドレス入力回路
210 制御回路
211 書込み用電源
212 低抵抗(LR)化用電源
213 高抵抗(HR)化用電源
214 低抵抗(LR)安定化書込み用電源
215 データ入力回路
221 LR化用基準電圧発生器
222、225、500、511、512 差動増幅回路
224 HR化用基準電圧発生器
226、227 3状態ドライバ
229 印加電圧コントローラ
231 電圧選択スイッチ群
232、246、247、248、503、505 固定抵抗
233、513 ドライバ
234、240、241、249、250、251、502、506 Nチャネルトランジスタ
235、242、243、501、504 Pチャネルトランジスタ
236 低抵抗安定化書込み回路
237 平滑容量
245 バッファ
262 メモリコントローラ
300 メモリセル
301 半導体基板
302a、302b N型拡散層領域
303a ゲート絶縁膜
303b ゲート電極
304、306、308、310 ビア
305、307、311 配線層
317 トランジスタ
507、508 擬似メモリセル回路
Claims (28)
- 第1電極及び第2電極を備え、前記第1及び第2電極間に印加する電圧の極性に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを可逆的に遷移する抵抗変化型不揮発性記憶素子に対するデータの書き込み方法であって、
前記抵抗変化型不揮発性記憶素子を高抵抗状態にするために、前記第1電極を基準に前記第2電極に正の第1の電圧を印加する高抵抗化書き込みステップと、
前記抵抗変化型不揮発性記憶素子を低抵抗状態にするために、前記第1電極を基準に前記第2電極に負の第2の電圧を印加する低抵抗化書き込みステップと、
前記低抵抗化書き込みステップによって前記負の第2の電圧が印加された後に、前記第1電極を基準に前記第2電極に正の第3の電圧を印加することによって前記抵抗変化型不揮発性記憶素子を低抵抗状態にする低抵抗安定化書き込みステップと
を含む抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法。 - 前記低抵抗化書き込みステップによる負の第2の電圧印加によって、前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値は、前記高抵抗状態における抵抗値である高抵抗値と前記低抵抗状態における抵抗値である低抵抗値との間の中間低抵抗値に変化する場合があり、
前記低抵抗安定化書き込みステップでは、前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値を、前記中間低抵抗値から前記低抵抗値に変化させる
請求項1記載の抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法。 - 前記低抵抗安定化書き込みステップでは、段階的に上昇する正の電圧を印加する
請求項2記載の抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法。 - 前記低抵抗安定化書き込みステップでは、段階的に上昇する正の電圧を印加することで、前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値を、前記中間低抵抗値から前記低抵抗値を経て前記高抵抗値に変化させる
請求項3記載の抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法。 - 前記低抵抗安定化書き込みステップでは、予め定められた前記正の第3の電圧を1回だけ印加することによって、前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値を、前記中間低抵抗値から前記低抵抗値に変化させる
請求項2記載の抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法。 - 前記予め定められた正の第3の電圧は、前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値が、低抵抗状態にある前記抵抗変化型不揮発性記憶素子がとり得る低抵抗値のうち最小の低抵抗値となるために印加すべき電圧以下である
請求項5記載の抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法。 - さらに、前記低抵抗化書き込みステップによって負の電圧が印加された後における前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値が前記低抵抗値であるか否かを判断する確認ステップを含み、
前記低抵抗安定化書き込みステップは、前記確認ステップで前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値が前記低抵抗値でないと判断された場合にだけ行われる
請求項2〜6のいずれか1項に記載の抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法。 - さらに、製造直後の前記抵抗変化型不揮発性記憶素子に対して前記高抵抗化書き込みステップ及び前記低抵抗化書き込みステップのいずれも行われていない場合に、前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値を前記高抵抗値以上の高抵抗値からそれよりも低い抵抗値に変化させるために、前記第1電極を基準に前記第2電極に負の電圧を印加するフォーミングステップを含み、
前記低抵抗安定化書き込みステップは、前記フォーミングステップに続いて行われる
請求項2〜7のいずれか1項に記載の抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法。 - 前記第3の電圧は、前記低抵抗化書き込みステップによって前記負の第2の電圧が印加されたときに前記抵抗変化型不揮発性記憶素子に流れる電流と同じ値の電流を当該抵抗変化型不揮発性記憶素子の第2電極から第1電極に流すのに必要な電圧である
請求項1又は2記載の抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法。 - 第1電極及び第2電極を備え、前記第1及び第2電極間に印加する電圧の極性に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを可逆的に遷移する抵抗変化型不揮発性記憶素子に対して、製造直後の初期状態から、記憶素子として使用できる状態に変化させる初期化方法であって、
製造直後の初期状態にある抵抗変化型不揮発性記憶素子に対して、その抵抗値を下げるために、前記第1電極を基準に前記第2電極に負の第4の電圧を印加するフォーミングステップと、
前記フォーミングステップによって前記負の第4の電圧が印加された後に、前記第1電極を基準に前記第2電極に正の電圧を印加することによって前記抵抗変化型不揮発性記憶素子を低抵抗状態にする低抵抗安定化書き込みステップと
を含む抵抗変化型不揮発性記憶素子の初期化方法。 - 前記フォーミングステップでは、前記負の第4の電圧を印加することによって、前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値を、前記高抵抗状態における抵抗値である高抵抗値よりも高い抵抗値から、前記高抵抗値と前記低抵抗状態における抵抗値である低抵抗値との間の中間低抵抗値に変化させ、
前記低抵抗安定化書き込みステップでは、前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値を前記中間低抵抗値から前記低抵抗値に変化させる
請求項10記載の抵抗変化型不揮発性記憶素子の初期化方法。 - 前記抵抗変化型不揮発性記憶素子は、複数個あり、
前記初期化方法はさらに、前記複数個の抵抗変化型不揮発性記憶素子から一つずつ順に選択していく選択ステップを含み、
前記フォーミングステップと前記低抵抗安定化書き込みステップとは、前記選択ステップで一つの抵抗変化型不揮発性記憶素子が選択される度に行われる
請求項10又は11記載の抵抗変化型不揮発性記憶素子の初期化方法。 - 抵抗変化型不揮発性記憶素子にデータを記憶させる抵抗変化型不揮発性記憶装置であって、
第1電極及び第2電極を有し前記第1及び第2電極間に印加する電圧の極性に応じて高抵抗状態と低抵抗状態とを可逆的に遷移する抵抗変化型不揮発性記憶素子とスイッチ素子とが直列に接続された複数のメモリセルから構成されるメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイの中から、少なくとも1つのメモリセルを選択する選択部と、
前記抵抗変化型不揮発性記憶素子に対してデータを書き込むための電源を供給する書き込み用電源と、
前記書き込み用電源から供給される電源に基づいて、前記選択部で選択されたメモリセルに含まれる前記抵抗変化型不揮発性記憶素子に対してデータを書き込むための電圧を印加する書き込み回路とを備え、
前記書き込み用電源は、
前記抵抗変化型不揮発性記憶素子を高抵抗状態にするための電源を供給する高抵抗化用電源と、
前記抵抗変化型不揮発性記憶素子を低抵抗状態にするための電源を供給する低抵抗化用電源と、
前記抵抗変化型不揮発性記憶素子を追加的に安定な低抵抗状態にするための電源を供給する低抵抗安定化書き込み用電源とを有し、
前記書き込み回路は、
前記高抵抗化用電源からの電源に基づいて、前記選択部で選択されたメモリセルに含まれる前記抵抗変化型不揮発性記憶素子を高抵抗状態にするのに必要な正の第1の電圧が前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の前記第1電極を基準に前記第2電極に印加されるように、当該メモリセルに電圧を印加する高抵抗化書き込み部と、
前記低抵抗化用電源からの電源に基づいて、前記選択部で選択されたメモリセルに含まれる前記抵抗変化型不揮発性記憶素子を低抵抗状態にするのに必要な負の第2の電圧が前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の前記第1電極を基準に前記第2電極に印加されるように、当該メモリセルに電圧を印加する低抵抗化書き込み部と、
前記低抵抗化書き込み部による前記負の第2の電圧印加の後に、前記低抵抗安定化書き込み用電源からの電源に基づいて、前記選択部で選択されたメモリセルに含まれる前記抵抗変化型不揮発性記憶素子を低抵抗状態にするのに必要な正の第3の電圧が前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の前記第1電極を基準に前記第2電極に印加されるように、当該メモリセルに電圧を印加する低抵抗安定化書き込み部とを有する
抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記低抵抗安定化書き込み部は、前記低抵抗化書き込み部による前記負の第2の電圧印加によって前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値が前記高抵抗状態における抵抗値である高抵抗値と前記低抵抗状態における抵抗値である低抵抗値との間の中間低抵抗値に変化した場合に、前記正の第3の電圧印加によって前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値を前記中間低抵抗値から前記低抵抗値に変化させる
請求項13記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記低抵抗安定化書き込み用電源は、複数の電圧から選択した1つの電圧を順に選択して供給することで、段階的に上昇する正の電圧を供給する
請求項14記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記低抵抗安定化書き込み部は、前記低抵抗安定化書き込み用電源からの電源に基づいて段階的に上昇する正の電圧を前記抵抗変化型不揮発性記憶素子に印加することで、前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値を、前記中間低抵抗値から前記低抵抗値を経て前記高抵抗値に変化させる
請求項15記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記低抵抗安定化書き込み用電源は、予め定められた正の電圧を供給し、
前記低抵抗安定化書き込み部は、前記低抵抗化書き込み部による前記負の第2の電圧印加の後に、前記低抵抗安定化書き込み用電源からの電源に基づいて前記予め定められた正の第3の電圧を1回だけ前記抵抗変化型不揮発性記憶素子に印加することによって、前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値を、前記中間低抵抗値から前記低抵抗値に変化させる
請求項14記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記低抵抗安定化書き込み用電源は、前記予め定められた正の第3の電圧として、前記抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値が、低抵抗状態にある前記抵抗変化型不揮発性記憶素子がとり得る低抵抗値のうち最小の低抵抗値となるために印加すべき電圧以下である電圧を供給する
請求項17記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記第3の電圧は、前記低抵抗化書き込み部によって前記負の第2の電圧が印加されたときに前記抵抗変化型不揮発性記憶素子に流れる電流と同じ値の電流を当該抵抗変化型不揮発性記憶素子の第2電極から第1電極に流すのに必要な電圧である
請求項13又は14記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記低抵抗安定化書き込み部は、
前記低抵抗状態における抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値と同じ抵抗値をもつ抵抗素子とスイッチ素子とが直列に接続された第1及び第2擬似メモリセルと、
前記低抵抗化用電源からの電源を入力とし、前記低抵抗化書き込み部が前記メモリセルを低抵抗化する時に印加する電圧と同じ値の電圧を、前記第1擬似メモリセルに印加する第1バッファアンプと、
前記第1擬似メモリセルに流れる電流と同じ値の電流を発生し、前記発生した電流を前記第2擬似メモリセルに印加するよう電流を制御する端子を有するカレントミラー回路と、
前記第2擬似メモリセルの両端に生じた電圧を入力とし、入力された前記電圧と同じ値の電圧を出力する第2バッファアンプとを有する
請求項19記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記第1バッファアンプは、非反転入力端子が前記低抵抗化用電源に接続され、反転入力端子が第1擬似メモリセルに接続され、出力端子が前記カレントミラー回路における前記電流を制御する端子に接続された差動増幅回路である
請求項20記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記第1及び第2擬似メモリセルでは、前記抵抗素子の一の端子と前記スイッチ素子の一の端子とが接続され、
前記第1バッファアンプは、前記第1擬似メモリセルを構成する抵抗素子の他の端子を基準に当該第1擬似メモリセルを構成するスイッチ素子の他の端子に対して、前記電圧を印加し、
前記カレントミラー回路は、前記第2擬似メモリセルを構成する抵抗素子の他の端子から当該第2擬似メモリセルを構成するスイッチ素子の他の端子に向けて電流が流れるように、前記電流を印加する
請求項20記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記第1及び第2擬似メモリセルでは、前記抵抗素子の一の端子と前記スイッチ素子の一の端子とが接続され、
前記第1バッファアンプは、前記第1擬似メモリセルを構成するスイッチ素子の他の端子を基準に当該第1擬似メモリセルを構成する抵抗素子の他の端子に対して、前記電圧を印加し、
前記カレントミラー回路は、前記第2擬似メモリセルを構成するスイッチ素子の他の端子から当該第2擬似メモリセルを構成する抵抗素子の他の端子に向けて電流が流れるように、前記電流を印加する
請求項20記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記第1及び第2擬似メモリセルに含まれるスイッチ素子は、MOSトランジスタであり、同一のゲート長及びゲート幅で構成されるゲートを有する
請求項20記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記第1及び第2擬似メモリセルに含まれる抵抗素子は、ポリシリコン又は半導体基板上の拡散層で構成される配線で構成される
請求項20記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記第1及び第2擬似メモリセルに含まれる抵抗素子は、前記低抵抗状態における抵抗変化型不揮発性記憶素子の抵抗値と同じ抵抗値に設定された可変抵抗素子である
請求項20記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記カレントミラー回路は、ゲートどうしが接続された第1及び第2MOSトランジスタから構成され、
前記第1MOSトランジスタは、前記第1擬似メモリセルに接続され、
前記第2MOSトランジスタは、前記第2擬似メモリセルに接続され、前記第1MOSトランジスタよりも大きな電流能力を有する
請求項20記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。 - 前記低抵抗安定化書き込み部はさらに、
前記第2バッファアンプから出力された電圧を、複数の分圧比から選択された一の分圧比で分圧して出力する低抵抗安定化書き込み用電源と、
前記低抵抗安定化書き込み用電源から出力される電圧を入力とし、入力された前記電圧と同じ値の電圧を出力する第3バッファアンプとを有する
請求項20記載の抵抗変化型不揮発性記憶装置。
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