JP4903827B2 - 不揮発性記憶装置 - Google Patents
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Description
このようなプローブ型のメモリにおいては、記録媒体の背面の電極と記録媒体の表面に接触されるプローブ電極との間において、記録媒体に電圧を印加して抵抗を変化させて情報を記録し、また、情報の読み出しを行う。この時、記録媒体の表面に平行な平面内における抵抗の変化が高精度で制御されていない場合には、情報の記憶ビットの分離が不十分となり、情報の高密度化ができず、または、書き込み/読み出しのエラーが発生する。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
すなわち、同図(a)は平面図であり、同図(b)は同図(a)のA−A’線断面図である。
図1に表したように、本発明の実施形態の不揮発性記憶装置210は、抵抗が変化する記憶層7と、その記憶層7の第1主面7aに設けられた複数の第1電極8と、記憶層7の第1主面7aとは反対の側の第2主面7bに設けられた第2電極6と、プローブ電極9と、駆動部10と、を備える。なお、図1(a)においては、プローブ電極9及び駆動部10は省略されている。
また、記憶層7には、上記の各種の金属化合物にドーパントを添加したものを用いても良い。
後述するように、プローブ電極9は複数設けても良く、その数は任意である。
すなわち、同図は、不揮発性記憶装置210における記憶層7の特性を例示しており、横軸は記憶層7に印加される電圧Vであり、縦軸は記憶層7に流れる電流Iである。なお、縦軸は、電流Iを対数で表している。
基板5の上に、第2電極6となる導電性材料のPt(白金)の膜を形成し、その上に、記憶層7となる抵抗変化膜(例えばNiOx)を成膜し、リソグラフィとドライエッチングにより、抵抗変化膜に穴パターンを形成する。その後、穴の中に、第1電極8となる導電性材料のWを、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により埋め込み、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)法により平坦化する。これにより、図1に例示した構造を形成できる。この構造においては、第1電極8が記憶層7に埋め込まれている。
また、例えば、短時間で複数の記憶ビットに書き込むためには、プローブ電極9をアレイ状に複数設けることがあるが、この場合には、プローブ電極9の位置制御はさらに高い精度が要求される。
図3に表したように、本実施形態に係る別の不揮発性記憶装置211においては、XYスキャナ4の上に、第2電極6、記憶層7及び第1電極8の積層体が配置される。なお、同図では、基板5は省略されている。
複数のプローブ電極9は、それぞれ、プローブ基板9s内のマイクロアクチュエータを用いて個別に動作可能であるが、全てをまとめて同じ動作をさせて記憶層7のデータエリア7dに対してアクセスを行っても良い。
ドライバ20は、この位置情報に基づいてXYスキャナ4を駆動し、記憶層7をX軸方向及びY軸方向に移動させ、記憶層7の第1電極8とプローブ電極9との位置を決めることができる。
すなわち、同図(a)及び(b)は、本実施形態に係る不揮発性記憶装置における第1電極8の構成の変形例を例示しており、図1(a)のA−A’線断面に相当する断面図である。なお、これらの図においては、プローブ電極9及び駆動部10は省略されている。
すなわち、同図(a)及び(b)は、本実施形態に係る不揮発性記憶装置における第1電極8の構成の変形例を例示しており、図1(a)のA−A’線断面に相当する断面図である。なお、これらの図においては、プローブ電極9及び駆動部10は省略されている。
すなわち、同図(a)、(b)及び(c)は、本実施形態に係る不揮発性記憶装置における第1電極8の各種の平面形状を例示している。
すなわち、同図は図1(a)のA−A’線断面に相当する断面図である。
図7に表したように、本発明の実施形態に係る別の不揮発性記憶装置219においては、第2電極6が複数設けられている。これに以外は不揮発性記憶装置210と同様とすることができるので説明を省略する。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した不揮発性記憶装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての不揮発性記憶装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
5 基板
6 第2電極
7 記録層
7a 第1主面
7b 第2主面
7d データエリア
7s サーボエリア
8 第1電極
9 プローブ電極
9m プローブアレイ
9s プローブ基板
9x、9y マルチプレクスドライバ
10 駆動部
20 ドライバ
210〜219 不揮発性記憶装置
C1、C2、C3 角
E2 電界
HRS 高抵抗状態
I2 電流
LRS 低抵抗状態
V1 第1遷移電圧
V2 第2遷移電圧
Claims (16)
- 印加される電界及び通電される電流の少なくともいずれかによって抵抗が変化する記憶層と、
前記記憶層の第1主面に設けられた複数の第1電極と、
前記記憶層の前記第1主面とは反対の側の第2主面に設けられた第2電極と、
前記複数の第1電極に対向して設置され前記第1電極との相対的な位置関係が可変のプローブ電極と、
前記プローブ電極と前記第2電極とに接続され、前記プローブ電極を介して前記複数の第1電極のうちの少なくともいずれかと前記第2電極との間で、前記記憶層に電界を印加及び電流の通電の少なくともいずれかを生じさせることによって前記記憶層に情報の記録を行う駆動部と、
を備え、
前記複数の第1電極は、前記記憶層に埋め込まれており、前記複数の第1電極の前記第2電極側の面と前記第2電極との間の前記記憶層の厚さは、前記複数の第1電極が設けられていない部分の前記記憶層の厚さよりも薄いことを特徴とする不揮発性記憶装置。 - 前記プローブ電極は、前記第1主面に対して平行な平面内で可動であることを特徴とする請求項1記載の不揮発性記憶装置。
- 前記複数の第1電極の前記第1主面に平行な平面内における面積は、前記プローブ電極の前記第1主面に対向する側の先端の面積よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の不揮発性記憶装置。
- 前記第1電極の前記プローブ電極に対向する側の面の中心部は、周辺部よりも後退していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置。
- 前記第1電極の前記プローブ電極に対向する側の面の中心部は、周辺部よりも突出していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置。
- 前記記憶層は、抵抗変化材料及び相変化材料の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置。
- 前記記憶層は、NiO x 、TiO x 、CoO x 、TaO x 、MnO x 、WO x 、Al 2 O 3 、FeO x 、HfO x 、ZnMn 2 O 4 、ZnFe 2 O 4 、ZnCo 2 O 4 、ZnCr 2 O 4 、ZnAl 2 O 4 、CuCoO 2 、CuAlO 2 、NiWO 4、 NiTiO 3 、CoAl 2 O 4 、MnAl 2 O 4 、ZnNiTiO 4 、及び、Pr x Ca 1−x MnO 3 からなる群から選択された少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項6に記載の不揮発性記憶装置。
- 前記記憶層は、さらにドーパントを含むことを特徴とする請求項7記載の不揮発性記憶装置。
- 前記プローブ電極は、複数設けられることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置。
- 前記複数の第1電極は、前記第1主面に対して平行な平面内においてマトリクス状に配列していることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置。
- 前記第2電極は、前記記憶層の前記第2主面に複数設けられることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置。
- 前記複数の第1電極のそれぞれは、前記第1主面に対して平行な第1方向に沿って帯状に延在し、
前記複数の第2電極のそれぞれは、前記第1主面に対して平行で前記第1方向に対して垂直な第2方向に沿って帯状に延在することを特徴とする請求項11記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第2電極は、前記記憶層に埋め込まれていることを特徴とする請求項1〜12記載の不揮発性記憶装置。
- 前記複数の第1電極のそれぞれを前記第1主面に対して垂直な方向から見たときの平面形状は、円形または扁平円形であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置。
- 前記複数の第1電極のそれぞれを前記第1主面に対して垂直な方向から見たときの平面形状は、丸味を帯びた角を有する多角形であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置。
- 前記プローブ電極と前記記憶層とは直接接触しないことを特徴とする請求項1〜15のいずれか1つに記載の不揮発性記憶装置。
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