JP4778125B1 - 抵抗変化素子の駆動方法、初期処理方法、及び不揮発性記憶装置 - Google Patents
抵抗変化素子の駆動方法、初期処理方法、及び不揮発性記憶装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4778125B1 JP4778125B1 JP2011516184A JP2011516184A JP4778125B1 JP 4778125 B1 JP4778125 B1 JP 4778125B1 JP 2011516184 A JP2011516184 A JP 2011516184A JP 2011516184 A JP2011516184 A JP 2011516184A JP 4778125 B1 JP4778125 B1 JP 4778125B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transition metal
- metal oxide
- voltage pulse
- resistance
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 292
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims abstract description 213
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 224
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 104
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 28
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 claims description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 18
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 146
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 95
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 38
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 29
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 25
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 17
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 9
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005001 rutherford backscattering spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018279 LaSrMnO Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- -1 transition metal metal oxide Chemical class 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0021—Auxiliary circuits
- G11C13/0069—Writing or programming circuits or methods
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0007—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising metal oxide memory material, e.g. perovskites
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0021—Auxiliary circuits
- G11C13/0097—Erasing, e.g. resetting, circuits or methods
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0021—Auxiliary circuits
- G11C13/0069—Writing or programming circuits or methods
- G11C2013/0073—Write using bi-directional cell biasing
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0021—Auxiliary circuits
- G11C13/0069—Writing or programming circuits or methods
- G11C2013/0083—Write to perform initialising, forming process, electro forming or conditioning
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C2213/00—Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
- G11C2213/30—Resistive cell, memory material aspects
- G11C2213/32—Material having simple binary metal oxide structure
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C2213/00—Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
- G11C2213/70—Resistive array aspects
- G11C2213/72—Array wherein the access device being a diode
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C2213/00—Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
- G11C2213/70—Resistive array aspects
- G11C2213/79—Array wherein the access device being a transistor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
- H10N70/24—Multistable switching devices, e.g. memristors based on migration or redistribution of ionic species, e.g. anions, vacancies
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/881—Switching materials
- H10N70/883—Oxides or nitrides
- H10N70/8833—Binary metal oxides, e.g. TaOx
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
【選択図】図2
Description
[抵抗変化素子の構成]
まず、本発明の実施の形態1の抵抗変化素子の構成について説明する。
次に、抵抗変化素子10の製造方法について説明する。
次に、上述した製造方法により得られた抵抗変化素子10の動作について説明する。
以下、比較例1の抵抗変化素子の駆動方法について説明する。なお、この比較例1の駆動方法で駆動される抵抗変化素子の構成は、前述した抵抗変化素子10と同様であるため、説明を省略する。
次に、比較例2の抵抗変化素子の駆動方法について説明する。なお、この比較例2のの駆動方法で駆動される抵抗変化素子の構成も、前述した抵抗変化素子10と同様であるため、説明を省略する。
実施の形態2は、実施の形態1において説明した抵抗変化素子を備える不揮発性記憶装置である。以下、この不揮発性記憶装置の構成及び動作について説明する。
図19は、本発明の実施の形態2の不揮発性記憶装置の構成の一例を示すブロック図である。図19に示すように、不揮発性記憶装置200は、抵抗変化素子を具備するメモリアレイ201と、アドレスバッファ202と、制御部203と、行デコーダ204と、ワード線ドライバ205と、列デコーダ206と、ビット線/プレート線ドライバ207とを備えている。ここで、制御部203と、ワード線ドライバ205と、ビット線/プレート線ドライバ207とを、駆動部208と総称する。
以下、上述したように構成される不揮発性記憶装置200の動作例を、上記の記憶モード(メモリセルに入力データDinを書き込むモード)、リセットモード(メモリセルに書き込まれたデータをリセットするモード)、及び再生モード(メモリセルに書き込まれたデータを出力データDoutとして出力(再生)するモード)の各モードに分けて説明する。ここで、上記の第1書き込み過程及び第2書き込み過程は記憶モードにおいて実行され、第1消去過程及び第2消去過程はリセットモードにおいて実行される。
制御部203は、外部回路から入力データDinを受け取る。ここで、制御部203は、この入力データDinが「1」である場合に、「記憶電圧印加」を示す制御信号CONTをビット線/プレート線ドライバ207に出力する。一方、制御部203は、入力データDinが「0」である場合には制御信号CONTを出力しない。
制御部203は、「再生電圧印加」を指示する制御信号CONTをビット線/プレート線ドライバ207に出力する。
制御部203は、「リセット電圧印加」を示す制御信号CONTをビット線/プレート線ドライバ207に出力する。
実施の形態3は、実施の形態1において説明した抵抗変化素子を備えるクロスポイント型の不揮発性記憶装置である。ここで、クロスポイント型の不揮発性記憶装置とは、ワード線とビット線との交点(立体交差点)にアクティブ層を介在させた態様の記憶装置である。
図20は、本発明の実施の形態3の不揮発性記憶装置の構成の一例を示すブロック図である。図20に示すように、クロスポイント型の不揮発性記憶装置100は、抵抗変化素子を具備するメモリアレイ101と、アドレスバッファ102と、制御部103と、行デコーダ104と、ワード線ドライバ105と、列デコーダ106と、ビット線ドライバ107とを備えている。ここで、制御部103と、ワード線ドライバ105と、ビット線ドライバ107とを、駆動部108と総称する。
以下、上述したように構成される不揮発性記憶装置100の動作例を、上記の書き込みモード及び読み出しモードの各モードに分けて説明する。なお、ビット線及びワード線を選択する方法、並びに電圧パルスを印加する方法などについては、周知のものが利用可能であるため、詳細な説明を省略する。
メモリセルMC122に「1」を表す1ビットデータを書き込む(記憶する)場合、ビット線ドライバ107によりビット線B102が接地され、ワード線ドライバ105によりワード線W102と制御部103とが電気的に接続される。そして、制御部103により、ワード線W102に書き込み電圧パルスが印加される。
メモリセルMC122に書き込まれているデータを読み出す場合、ビット線ドライバ107によりビット線B102が接地され、ワード線ドライバ105によりワード線W102と制御部103とが電気的に接続される。そして、制御部103により、ワード線W102に読出電圧が印加される。ここで、読出電圧の電圧値は+0.4Vに設定される。
上記の実施の形態で説明した抵抗変化素子の駆動方法、およびそのような駆動方法を実行する不揮発性記憶装置においても、極めて稀に、第2書き込み過程または第2消去過程における書き込みに失敗する(つまり、抵抗変化層が所望の抵抗状態に変化しない)場合がある。そのような書き込みの失敗は、電圧パルスの印加後に抵抗変化素子が所望の抵抗状態になっているか(例えば、第2書き込み過程の後であれば低抵抗状態になっているか)を検証するベリファイ過程を実行することで検出される。
2 下部電極
3 抵抗変化層
3a 第1の遷移金属酸化物層(第1タンタル酸化物層)
3b 第2の遷移金属酸化物層(第2タンタル酸化物層)
4 上部電極
5 電源
10 抵抗変化素子
11 第1端子
12 第2端子
100 不揮発性記憶装置
101 メモリアレイ
102 アドレスバッファ
103 制御部
104 行デコーダ
105 ワード線ドライバ
106 列デコーダ
107 ビット線ドライバ
108 駆動部
W101、W102、W103 ワード線
B101、B102、B103 ビット線
MC111、MC112、MC113、MC121、MC122、MC123、MC131、MC132、MC133 メモリセル
D111、D112、D113、D121、D122、D123、D131、D132、D133 電流制御素子
200 不揮発性記憶装置
201 メモリアレイ
202 アドレスバッファ
203 制御部
204 行デコーダ
205 ワード線ドライバ
206 列デコーダ
207 ビット線/プレート線ドライバ
208 駆動部
W201、W202 ワード線
B201、B202 ビット線
P201、P202 プレート線
MC211、MC212、MC221、MC222 メモリセル
T211、T212、T221、T222 トランジスタ
Claims (20)
- 与えられる電気的パルスに応じてその抵抗値が増加および減少する遷移金属酸化物を備えた抵抗変化素子を駆動するための駆動方法であって、
前記遷移金属酸化物は、第1の遷移金属酸化物層と、当該第1の遷移金属酸化物層よりも酸素不足度が小さい第2の遷移金属酸化物層とが積層されて構成されており、
前記駆動方法は、
第1の極性の電圧パルスである書き込み電圧パルスを前記遷移金属酸化物に与えることによって、当該遷移金属酸化物の抵抗状態を高から低へ変化させる、1回以上の書き込み過程と、
前記第1の極性とは異なる第2の極性の電圧パルスである消去電圧パルスを前記遷移金属酸化物に与えることによって、当該遷移金属酸化物の抵抗状態を低から高へ変化させる、1回以上の消去過程とを有し、
第1回目から第N回目(Nは1以上)までの前記書き込み過程における書き込み電圧パルスの電圧値をVw1とし、第(N+1)回目以降の前記書き込み過程における書き込み電圧パルスの電圧値をVw2とした場合に|Vw1|>|Vw2|を満たし、且つ、第1回目から第M回目(Mは1以上)までの前記消去過程における消去電圧パルスのパルス幅をte1とし、第(M+1)回目以降の前記消去過程における消去電圧パルスのパルス幅をte2とした場合にte1>te2を満たしており、
第M回目の消去過程の次に第(N+1)回目の前記書き込み過程が続く、
抵抗変化素子の駆動方法。 - 第1回目から第M回目までの前記消去過程における消去電圧パルスの電圧値をVe1とし、第(M+1)回目以降の前記消去過程における消去電圧パルスの電圧値をVe2とした場合に|Ve1|>|Ve2|をさらに満たす、
請求項1に記載の抵抗変化素子の駆動方法。 - 第1回目から第N回目までの前記書き込み過程における書き込み電圧パルスのパルス幅をtw1とした場合にtw1<te1をさらに満たす、
請求項1または請求項2に記載の抵抗変化素子の駆動方法。 - te2×10≦te1をさらに満たす、
請求項1乃至請求項3の何れかに記載の抵抗変化素子の駆動方法。 - |Ve1|≧|Vw1|且つ|Ve2|≧|Vw2|をさらに満たす、
請求項1乃至請求項4の何れかに記載の抵抗変化素子の駆動方法。 - 前記第2の遷移金属酸化物の抵抗値は、前記第1の遷移金属酸化物の抵抗値よりも大きい、
請求項1乃至請求項5の何れかに記載の抵抗変化素子の駆動方法。 - 前記第1の遷移金属酸化物を構成する第1の遷移金属と、前記第2の遷移金属酸化物を構成する第2の遷移金属とは互いに異なり、前記第2の遷移金属の標準電極電位は、前記第1の遷移金属の標準電極電位より低い、
請求項1乃至請求項6の何れかに記載の抵抗変化素子の駆動方法。 - 前記第1の遷移金属酸化物は、TaOx(但し、0.8≦x≦1.9)で表される組成を有するタンタル酸化物で構成され、
前記第2の遷移金属酸化物は、TaOy(但し、2.1≦y<2.5)で表される組成を有するタンタル酸化物で構成される、
請求項1乃至請求項6の何れかに記載の抵抗変化素子の駆動方法。 - 第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に介在し、両電極間に与えられる電気的パルスに応じてその抵抗値が増加および減少する遷移金属酸化物を具備する抵抗変化素子と、駆動部とを備え、
前記遷移金属酸化物は、第1の遷移金属酸化物層と、当該第1の遷移金属酸化物層よりも酸素不足度が小さい第2の遷移金属酸化物層とが積層されて構成されており、
前記駆動部は、
第1の極性の電圧パルスである書き込み電圧パルスを前記第1電極と前記第2電極との間に与えることによって、前記遷移金属酸化物の抵抗状態を高から低へ変化させる書き込み過程と、
前記第1の極性とは異なる第2の極性の電圧パルスである消去電圧パルスを前記第1電極と前記第2電極との間に与えることによって、前記遷移金属酸化物の抵抗状態を低から高へ変化させる消去過程とを実行し、
第1回目から第N回目(Nは1以上)までの前記書き込み過程における書き込み電圧パルスの電圧値をVw1とし、第(N+1)回目以降の前記書き込み過程における書き込み電圧パルスの電圧値をVw2とした場合に|Vw1|>|Vw2|を満たし、且つ、第1回目から第M回目(Mは1以上)までの前記消去過程における消去電圧パルスのパルス幅をte1とし、第(M+1)回目以降の前記消去過程における消去電圧パルスのパルス幅をte2とした場合にte1>te2を満たしており、
第M回目の消去過程の次に第(N+1)回目の前記書き込み過程が続く、不揮発性記憶装置。 - 第1回目から第M回目までの前記消去過程における消去電圧パルスの電圧値をVe1とし、第(M+1)回目以降の前記消去過程における消去電圧パルスの電圧値をVe2とした場合に|Ve1|>|Ve2|をさらに満たす、
請求項9に記載の不揮発性記憶装置。 - 第1回目から第N回目までの前記書き込み過程における書き込み電圧パルスのパルス幅をtw1とした場合にtw1<te1をさらに満たす、
請求項9または請求項10に記載の不揮発性記憶装置。 - te2×10≦te1をさらに満たす、
請求項9乃至請求項11の何れかに記載の不揮発性記憶装置。 - |Ve1|≧|Vw1|且つ|Ve2|≧|Vw2|をさらに満たす、
請求項9乃至請求項12の何れかに記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第2の遷移金属酸化物の抵抗値は、前記第1の遷移金属酸化物の抵抗値よりも大きい、
請求項9乃至請求項13の何れかに記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の遷移金属酸化物を構成する第1の遷移金属と、前記第2の遷移金属酸化物を構成する第2の遷移金属とは互いに異なり、前記第2の遷移金属の標準電極電位は、前記第1の遷移金属の標準電極電位より低い、
請求項9乃至請求項14の何れかに記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の遷移金属酸化物は、TaOx(但し、0.8≦x≦1.9)で表される組成を有するタンタル酸化物で構成され、
前記第2の遷移金属酸化物は、TaOy(但し、2.1≦y<2.5)で表される組成を有するタンタル酸化物で構成される、
請求項9乃至請求項14の何れかに記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1電極または前記第2電極に電気的に接続された電流制御素子をさらに備える、
請求項9乃至請求項16の何れかに記載の不揮発性記憶装置。 - 前記電流制御素子が選択トランジスタである、
請求項17に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記電流制御素子がダイオードである、
請求項17に記載の不揮発性記憶装置。 - 与えられる電気的パルスに応じてその抵抗値が増加および減少する遷移金属酸化物を備えた抵抗変化素子に対して初期処理を行うための初期処理方法であって、
前記遷移金属酸化物は、第1の遷移金属酸化物層と、当該第1の遷移金属酸化物層よりも酸素不足度が小さい第2の遷移金属酸化物層とが積層されて構成されており、
第1の極性でかつ電圧値がVw2の書き込み電圧パルスを前記遷移金属酸化物に与えることによって、前記遷移金属酸化物の抵抗状態を高から低へ変化させる書き込み過程と、
前記書き込み過程に続いて、前記第1の極性とは異なる第2の極性でかつパルス幅がte2の消去電圧パルスを前記遷移金属酸化物に与えることによって、前記遷移金属酸化物の抵抗状態を低から高へ変化させる消去過程と、
を繰り返すことによって、前記抵抗変化素子へのデータの書き込みと消去とが行われる場合に、
前記初期処理方法は、
前記第1の極性でかつ|Vw1|>|Vw2|を満たす電圧値Vw1の電圧パルスを前記遷移金属酸化物に与えることによって、前記遷移金属酸化物の抵抗状態を高から低へ変化させる、1回以上の初期書き込み過程と、
前記初期書き込み過程に続いて、前記第2の極性でかつte1>te2を満たすパルス幅te1の電圧パルスを前記遷移金属酸化物に与えることによって、前記遷移金属酸化物の抵抗状態を低から高へ変化させる、1回以上の初期消去過程と、
を含み、最後の前記初期消去過程の次に最初の前記書き込み過程が続く、抵抗変化素子の初期処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011516184A JP4778125B1 (ja) | 2010-02-02 | 2011-02-01 | 抵抗変化素子の駆動方法、初期処理方法、及び不揮発性記憶装置 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010021661 | 2010-02-02 | ||
JP2010021661 | 2010-02-02 | ||
JP2011516184A JP4778125B1 (ja) | 2010-02-02 | 2011-02-01 | 抵抗変化素子の駆動方法、初期処理方法、及び不揮発性記憶装置 |
PCT/JP2011/000545 WO2011096194A1 (ja) | 2010-02-02 | 2011-02-01 | 抵抗変化素子の駆動方法、初期処理方法、及び不揮発性記憶装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP4778125B1 true JP4778125B1 (ja) | 2011-09-21 |
JPWO2011096194A1 JPWO2011096194A1 (ja) | 2013-06-10 |
Family
ID=44355212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011516184A Active JP4778125B1 (ja) | 2010-02-02 | 2011-02-01 | 抵抗変化素子の駆動方法、初期処理方法、及び不揮発性記憶装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8432721B2 (ja) |
JP (1) | JP4778125B1 (ja) |
CN (1) | CN102301425B (ja) |
WO (1) | WO2011096194A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9385314B2 (en) | 2008-08-12 | 2016-07-05 | Industrial Technology Research Institute | Memory cell of resistive random access memory and manufacturing method thereof |
JP4485605B2 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-06-23 | パナソニック株式会社 | 抵抗変化素子の駆動方法、初期処理方法、及び不揮発性記憶装置 |
US9153319B2 (en) * | 2011-03-14 | 2015-10-06 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Method for driving nonvolatile memory element, and nonvolatile memory device having a variable resistance element |
JP5222380B2 (ja) * | 2011-05-24 | 2013-06-26 | シャープ株式会社 | 可変抵抗素子のフォーミング処理方法および不揮発性半導体記憶装置 |
CN103081019B (zh) * | 2011-08-10 | 2015-08-19 | 松下电器产业株式会社 | 电阻变化型非易失性存储元件的写入方法 |
JP6180700B2 (ja) * | 2011-09-09 | 2017-08-16 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法 |
US9390797B2 (en) | 2011-12-13 | 2016-07-12 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Driving method of variable resistance element and non-volatile memory device |
JP2013157469A (ja) * | 2012-01-30 | 2013-08-15 | Sharp Corp | 可変抵抗素子、及び、不揮発性半導体記憶装置 |
WO2013140754A1 (ja) * | 2012-03-23 | 2013-09-26 | パナソニック株式会社 | 抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法および抵抗変化型不揮発性記憶装置 |
JP5689570B2 (ja) * | 2013-02-01 | 2015-03-25 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 不揮発性記憶装置のデータ記録方法および不揮発性記憶装置のデータ書き込み回路 |
WO2014119329A1 (ja) * | 2013-02-01 | 2014-08-07 | パナソニック株式会社 | 不揮発性記憶装置 |
TWI774436B (zh) * | 2016-09-21 | 2022-08-11 | 中國大陸商合肥睿科微電子有限公司 | 用於初始化電阻式記憶體裝置之技術 |
US10354729B1 (en) * | 2017-12-28 | 2019-07-16 | Micron Technology, Inc. | Polarity-conditioned memory cell write operations |
US11244720B2 (en) * | 2020-01-09 | 2022-02-08 | Kookmin University Industry Academy Cooperation Foundation | Electronic device and operating method of electronic device |
CN112002801B (zh) * | 2020-07-20 | 2021-09-07 | 厦门半导体工业技术研发有限公司 | 半导体器件和半导体器件的制造方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005059921A1 (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for initializing resistance-variable material, memory device containing a resistance-variable material, and method for initializing nonvolatile memory circuit including variable resistor |
JP2007004873A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Sony Corp | 記憶装置の初期化方法 |
JP2007004849A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-01-11 | Sony Corp | 記憶装置及び記憶装置の駆動方法 |
JP2007188559A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Sony Corp | 記憶装置の初期化方法 |
WO2008149484A1 (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-11 | Panasonic Corporation | 不揮発性記憶素子およびその製造方法、並びにその不揮発性記憶素子を用いた不揮発性半導体装置 |
WO2009145308A1 (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-03 | 日本電気株式会社 | 半導体装置、素子再生回路および素子再生方法 |
WO2010038442A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | パナソニック株式会社 | 抵抗変化素子の駆動方法、初期処理方法、及び不揮発性記憶装置 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6204139B1 (en) | 1998-08-25 | 2001-03-20 | University Of Houston | Method for switching the properties of perovskite materials used in thin film resistors |
US7767993B2 (en) * | 2002-04-04 | 2010-08-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Resistance change memory device |
US7663132B2 (en) * | 2002-04-04 | 2010-02-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Resistance change memory device |
US7460224B2 (en) | 2005-12-19 | 2008-12-02 | Opto Trace Technologies, Inc. | Arrays of nano structures for surface-enhanced Raman scattering |
US7242469B2 (en) | 2003-05-27 | 2007-07-10 | Opto Trace Technologies, Inc. | Applications of Raman scattering probes |
US7384792B1 (en) | 2003-05-27 | 2008-06-10 | Opto Trace Technologies, Inc. | Method of fabricating nano-structured surface and configuration of surface enhanced light scattering probe |
KR100773537B1 (ko) | 2003-06-03 | 2007-11-07 | 삼성전자주식회사 | 한 개의 스위칭 소자와 한 개의 저항체를 포함하는비휘발성 메모리 장치 및 그 제조 방법 |
JP2006222072A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-08-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP4742824B2 (ja) | 2005-11-10 | 2011-08-10 | ソニー株式会社 | 記憶装置の初期化方法 |
JP4203506B2 (ja) * | 2006-01-13 | 2009-01-07 | シャープ株式会社 | 不揮発性半導体記憶装置及びその書き換え方法 |
US8097878B2 (en) * | 2007-03-05 | 2012-01-17 | Intermolecular, Inc. | Nonvolatile memory elements with metal-deficient resistive-switching metal oxides |
US7629198B2 (en) * | 2007-03-05 | 2009-12-08 | Intermolecular, Inc. | Methods for forming nonvolatile memory elements with resistive-switching metal oxides |
US8144498B2 (en) * | 2007-05-09 | 2012-03-27 | Intermolecular, Inc. | Resistive-switching nonvolatile memory elements |
JP2009164580A (ja) * | 2007-11-07 | 2009-07-23 | Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw | 抵抗スイッチングNiO層を含むメモリ素子の製造方法、およびそのデバイス |
US8134194B2 (en) * | 2008-05-22 | 2012-03-13 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, memory cell constructions, and memory cell programming methods |
WO2010109876A1 (ja) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | パナソニック株式会社 | 抵抗変化素子の駆動方法及び不揮発性記憶装置 |
-
2011
- 2011-02-01 WO PCT/JP2011/000545 patent/WO2011096194A1/ja active Application Filing
- 2011-02-01 US US13/201,890 patent/US8432721B2/en active Active
- 2011-02-01 JP JP2011516184A patent/JP4778125B1/ja active Active
- 2011-02-01 CN CN2011800009655A patent/CN102301425B/zh active Active
-
2013
- 2013-02-20 US US13/771,485 patent/US8599602B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005059921A1 (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for initializing resistance-variable material, memory device containing a resistance-variable material, and method for initializing nonvolatile memory circuit including variable resistor |
JP2007004849A (ja) * | 2005-06-21 | 2007-01-11 | Sony Corp | 記憶装置及び記憶装置の駆動方法 |
JP2007004873A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Sony Corp | 記憶装置の初期化方法 |
JP2007188559A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Sony Corp | 記憶装置の初期化方法 |
WO2008149484A1 (ja) * | 2007-06-05 | 2008-12-11 | Panasonic Corporation | 不揮発性記憶素子およびその製造方法、並びにその不揮発性記憶素子を用いた不揮発性半導体装置 |
WO2009145308A1 (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-03 | 日本電気株式会社 | 半導体装置、素子再生回路および素子再生方法 |
WO2010038442A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | パナソニック株式会社 | 抵抗変化素子の駆動方法、初期処理方法、及び不揮発性記憶装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102301425A (zh) | 2011-12-28 |
US8599602B2 (en) | 2013-12-03 |
CN102301425B (zh) | 2013-10-30 |
US20130163308A1 (en) | 2013-06-27 |
US8432721B2 (en) | 2013-04-30 |
WO2011096194A1 (ja) | 2011-08-11 |
US20110299322A1 (en) | 2011-12-08 |
JPWO2011096194A1 (ja) | 2013-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4778125B1 (ja) | 抵抗変化素子の駆動方法、初期処理方法、及び不揮発性記憶装置 | |
JP4485605B2 (ja) | 抵抗変化素子の駆動方法、初期処理方法、及び不揮発性記憶装置 | |
JP5133471B2 (ja) | 抵抗変化型不揮発性素子の書き込み方法および記憶装置 | |
JP4628501B2 (ja) | 抵抗変化素子の駆動方法及び不揮発性記憶装置 | |
US8125818B2 (en) | Method of programming variable resistance element and variable resistance memory device using the same | |
JP5313413B2 (ja) | 抵抗変化素子の駆動方法、及び不揮発性記憶装置 | |
JP5069339B2 (ja) | 不揮発性可変抵抗素子の抵抗制御方法 | |
JP5369071B2 (ja) | 可変抵抗素子のフォーミング処理方法、及び、不揮発性半導体記憶装置 | |
JP2007109875A (ja) | 記憶素子,メモリ装置,半導体集積回路 | |
JP5312709B1 (ja) | 抵抗変化素子の駆動方法及び不揮発性記憶装置 | |
JP5431267B2 (ja) | 抵抗変化素子の駆動方法及び不揮発性記憶装置 | |
JP2011233211A (ja) | 抵抗変化素子の駆動方法及び不揮発性記憶装置 | |
JP2012169000A (ja) | 抵抗変化素子の駆動方法、不揮発性記憶装置、抵抗変化素子および多値記憶方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110607 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110630 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4778125 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140708 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |