JP5842912B2 - Resistance memory device and writing method thereof - Google Patents
Resistance memory device and writing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP5842912B2 JP5842912B2 JP2013505870A JP2013505870A JP5842912B2 JP 5842912 B2 JP5842912 B2 JP 5842912B2 JP 2013505870 A JP2013505870 A JP 2013505870A JP 2013505870 A JP2013505870 A JP 2013505870A JP 5842912 B2 JP5842912 B2 JP 5842912B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- write
- terminal
- resistance
- writing
- resistance memory
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 65
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 45
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 10
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 9
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 8
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 7
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 6
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 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
-
- 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
- G11C13/0061—Timing circuits or methods
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B63/00—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
Description
本発明は抵抗記憶装置の書き込み方法に関し、特に書き込みに電流をともない、この電流経路の抵抗が低抵抗から高抵抗に変化する書き込み過程を有する抵抗記憶素子を用いる抵抗記憶装置およびその書き込み方法に関する。 The present invention relates to a writing method for a resistance memory device, and more particularly to a resistance memory device using a resistance memory device having a writing process in which the resistance of a current path changes from a low resistance to a high resistance with a current during writing and a writing method thereof.
この種の抵抗記憶装置としては、例えば、ナノブリッジ素子を抵抗記憶素子として用いてクロスバースイッチを構成するものがあった。
まず、抵抗記憶素子の例として、ナノブリッジ素子と呼ばれる構造について説明する。図6に非特許文献1(2010 IEEE ELECTRON DEVICES MEETING TECHNICAL DIGEST(pp.303−306))で報告されたナノブリッジ素子の例を示す。同図では、ナノブリッジ素子の断面形状と動作を示し、ルテニウム(Ru)電極101と固体電解質層102と銅(Cu)電極103とを積層した構造のナノブリッジ素子である。素子抵抗を低抵抗に変化させるには、まず図6Aに示すように、Cu電極103にプラスの電圧(+V)を印加することでCuイオン(Cu+)をRu電極101へ向かう方向に移動させる。これにより、固体電解質層102内にCu導電領域132を形成して(図6B参照)、Cu電極103とRu電極101の間を低抵抗(ON)にする。逆に、図6Cに示すように、Ru電極101にプラスの電圧(+V)を印加するとCuイオンがCu電極103へ向かう方向に移動してCu電極103に回収されるため、Cu電極103とRu電極101の間は高抵抗(OFF)に変化する(図6D参照)。このように、図6に示すナノブリッジ素子では、電圧の印加方向により抵抗を変化させることができる。
次に、このナノブリッジ素子を用いて構成したクロスバースイッチについて図7を用いて説明する。本例では交差する2系統の配線群、例えば、ビット線B1乃至B3とワード線W1乃至W3の交差部分に両配線を接続するようにナノブリッジ素子A11乃至A33が配置されている。初期状態ではすべてのナノブリッジ素子が高抵抗の状態とする。ナノブリッジ素子A11を低抵抗にして配線B1と配線W1間を電気的接続状態にするには、B1とW1にそれぞれ電圧Vddと0Vを、その他の配線にVdd/2を印加する。Vddをナノブリッジ素子が低抵抗に変化する閾値電圧Vthより大きく、かつVdd/2がVthより小さくなるように設定することで、所望のナノブリッジ素子A11だけ低抵抗に変化させることができる。これにより所望の1対の配線B1とW1が低抵抗で接続されることになる。
配線間を電気的に切断するには逆向きの電圧−Vddを印加して、ナノブリッジ素子を高抵抗に変化させる。これらの動作により、2系統の配線群同士の接続を自由に切り替えるクロスバースイッチを構成することができる。
ほかの抵抗記憶素子の例として、特許文献1(国際公開番号WO2005/008783)で示された抵抗記憶素子の例を図8に示す。図8では、絶縁膜としてシリコン酸化膜がシリコン基板に被覆された基板155上に形成されたゲート電極153と、ゲート電極153上に形成されたイオン伝導体154と、イオン伝導体154上に形成されたソース電極151およびドレイン電極152とを有する。イオン伝導体154は電気化学反応のための金属イオンを含んでいる。また、ソース電極151とドレイン電極152は互いに所定の距離を隔てて形成さている。
ゲート電極153は、印加される電圧の大きさにより、ソース電極151とドレイン電極152の間に延在するイオン伝導体154の伝導度を制御するためのものである。ソース電極51、ドレイン電極152およびゲート電極153は相互に電気的に絶縁された状態で配置されている。ゲート電極153は電気化学反応によってイオン伝導体154に金属イオンを供給するための材料を含んでいる。ソース電極151およびドレイン電極152のイオン伝導体154と接する部位には電気化学反応によってイオン伝導体と反応しない材料(例えば、白金等)が用いられているため、ソース電極151およびドレイン電極152は金属イオンを供給しない。
上記構成の抵抗記憶素子の動作について説明する。ソース電極151およびドレイン電極152に対してゲート電極153に正の電圧を印加すると、近接するソース電極151およびドレイン電極152上に金属イオンの還元反応によって金属が析出する。そして、ソース電極151およびドレイン電極152間のギャップに析出した金属のためにソース電極151およびドレイン電極152が電気的に接続されて、スイッチはオン状態に遷移する。
一方、ソース電極151およびドレイン電極152に対してゲート電極153に負の電圧を印加すると、電極間のギャップにおいて析出した金属が取り除かれてオフ状態に遷移する。これらのオン状態およびオフ状態は、ゲート電極153への電圧印加を中止しても、それぞれの状態が保持される。この抵抗記憶素子はソース電極とドレイン電極の間の抵抗値を、これらとは別のゲート電極に印加する電圧で制御する。イオン伝導体の導電性が変化しているためゲート電極とソース・ドレイン電極との間の抵抗も変化している。
このような抵抗記憶素子は、前述のような電気的接続経路を切り替えるスイッチ用途や、データを記憶するメモリ用途などに用いられる。As this type of resistance memory device, for example, there is a device that forms a crossbar switch using a nanobridge element as a resistance memory element.
First, a structure called a nanobridge element will be described as an example of a resistance memory element. FIG. 6 shows an example of a nanobridge element reported in Non-Patent Document 1 (2010 IEEE ELECTRON DEVICES MEETING TECHNICAL DIGEST (pp. 303-306)). The figure shows the cross-sectional shape and operation of the nanobridge element, which is a nanobridge element having a structure in which a ruthenium (Ru)
Next, a crossbar switch configured using this nanobridge element will be described with reference to FIG. In this example, the nanobridge elements A11 to A33 are arranged so as to connect both wirings to two intersecting wiring groups, for example, at the intersections of the bit lines B1 to B3 and the word lines W1 to W3. In the initial state, all nanobridge elements are in a high resistance state. In order to make the nanobridge element A11 have a low resistance so that the wiring B1 and the wiring W1 are in an electrically connected state, voltages Vdd and 0V are applied to B1 and W1, respectively, and Vdd / 2 is applied to the other wirings. By setting Vdd to be larger than the threshold voltage Vth at which the nanobridge element changes to low resistance and Vdd / 2 to be lower than Vth, only the desired nanobridge element A11 can be changed to low resistance. As a result, a desired pair of wirings B1 and W1 are connected with low resistance.
In order to electrically disconnect between the wirings, a reverse voltage -Vdd is applied to change the nanobridge element to a high resistance. With these operations, it is possible to configure a crossbar switch that freely switches the connection between two wiring groups.
As another example of the resistance memory element, an example of the resistance memory element disclosed in Patent Document 1 (International Publication No. WO2005 / 008783) is shown in FIG. In FIG. 8, a gate electrode 153 formed on a substrate 155 in which a silicon oxide film is covered with a silicon substrate as an insulating film, an ion conductor 154 formed on the gate electrode 153, and formed on the ion conductor 154. The source electrode 151 and the
The gate electrode 153 is for controlling the conductivity of the ion conductor 154 extending between the source electrode 151 and the
The operation of the resistance memory element having the above configuration will be described. When a positive voltage is applied to the gate electrode 153 with respect to the source electrode 151 and the
On the other hand, when a negative voltage is applied to the gate electrode 153 with respect to the source electrode 151 and the
Such a resistance memory element is used for a switch for switching the electrical connection path as described above, a memory for storing data, and the like.
図6に示す抵抗記憶素子を低抵抗から高抵抗に変化させた時の書き込み後抵抗値のばらつきを繰り返し測定した結果を、2つの書き込みパルス幅(t1、t2)について図9に示す。図9の横軸は抵抗値を示し、縦軸は抵抗値分布の標準偏差を示す。図中の点線t1で示すように、パルス幅が短い場合でも抵抗記憶素子は高抵抗に変化するが、図中の実線t2で示すように、パルス幅が長いほどより高抵抗に分布することがわかる。これは、時間とともに固体電解質層内のイオンの移動が進むことによるためと考えられる。
スイッチ用途でもメモリ用途でも、高抵抗状態では電流が流れないことが理想であり、流れる分は損失となるため、できるだけ高い抵抗を実現できることが望ましい。このことから、書き込み端子間の抵抗を低抵抗から高抵抗に変化させる場合、書き込みパルスは長い方が望ましい。
書き込み方法として、たとえば1抵抗記憶素子ずつ長い時間をかけて書き込みを行うと、すべての書き込み抵抗記憶素子を処理するのに長時間かかってしまう。一方、複数の抵抗記憶素子を一度に書き込む方法が考えられるが、書き込み時点では各抵抗記憶素子は低抵抗であるため、選択抵抗記憶素子数が多いほど瞬間的に大きな電流が流れてしまう。
このため複数の抵抗記憶素子を同時に書き込むには、大電流に対応できるよう電源回路や配線の電流耐性を設計する必要があるが、この対応は装置面積を大きくしてしまう。このように、抵抗値が非常に高い高抵抗状態を得ようとした場合、書き込み時間の短縮と装置面積の抑制とを両立することが困難という問題があった。
本発明の目的は、上述した課題を解決した抵抗記憶装置およびその書き込み方法を提供することにある。FIG. 9 shows results of repeatedly measuring resistance variation after writing when the resistance memory element shown in FIG. 6 is changed from low resistance to high resistance with respect to two writing pulse widths (t1, t2). The horizontal axis in FIG. 9 indicates the resistance value, and the vertical axis indicates the standard deviation of the resistance value distribution. As shown by the dotted line t1 in the figure, the resistance memory element changes to a high resistance even when the pulse width is short, but as the pulse width is long, the resistance memory element is distributed to a higher resistance as shown by the solid line t2. Recognize. This is presumably because the movement of ions in the solid electrolyte layer proceeds with time.
Whether it is a switch application or a memory application, it is ideal that a current does not flow in a high resistance state, and the flow amount is a loss. For this reason, when the resistance between the write terminals is changed from a low resistance to a high resistance, it is desirable that the write pulse be long.
As a writing method, for example, if writing is performed over a long time for each resistance memory element, it takes a long time to process all the writing resistance memory elements. On the other hand, a method of writing a plurality of resistance memory elements at a time is conceivable. However, since each resistance memory element has a low resistance at the time of writing, a larger current flows instantaneously as the number of selected resistance memory elements increases.
For this reason, in order to simultaneously write a plurality of resistance memory elements, it is necessary to design the current resistance of the power supply circuit and the wiring so as to cope with a large current, but this correspondence increases the device area. As described above, when trying to obtain a high resistance state having a very high resistance value, there is a problem that it is difficult to achieve both shortening of the writing time and suppression of the device area.
An object of the present invention is to provide a resistance memory device and a writing method thereof in which the above-described problems are solved.
本発明の抵抗記憶装置は、第1の書き込み端子と、第2の書き込み端子と、第1の読み出し端子と、第2の読み出し端子と、前記第1の書き込み端子と前記第2の書き込み端子とを電気的に接続する第1の可変抵抗体と、前記第1の読み出し端子と前記第2の読み出し端子とを電気的に接続する第2の可変抵抗体とを有し、前記第1の書き込み端子と前記第2の書き込み端子との間に電圧を印加することで前記第1の可変抵抗体と前記第2の可変抵抗体の抵抗値がそれぞれ変化する抵抗記憶素子を複数有し、前記第1の可変抵抗体を低抵抗から高抵抗に変化させる書き込み手段を有し、前記書き込み手段は、単数もしくは複数の抵抗記憶素子を選択し前記第1の書き込み端子と前記第2の書き込み端子との間に第1の書き込み電圧を第1の書き込み時間印加する第1の書き込み手段と、前記第1の書き込み手段による書き込みの後、複数の抵抗記憶素子を選択し前記第1の書き込み端子と前記第2の書き込み端子との間に第2の書き込み電圧を第2の書き込み時間印加する第2の書き込み手段であり、さらに第2の書き込み手段での選択素子数が第1の書き込み手段での選択素子数より多く、かつ前記第2の書き込み時間が前記第1の書き込み時間より長時間であることを特徴としている。
また、本発明の抵抗記憶装置の書き込み方法は、抵抗記憶素子を複数有する抵抗記憶装置に対し、第1の可変抵抗体が低抵抗から高抵抗に変化する書き込み処理において、単数もしくは複数の抵抗記憶素子を選択し第1の書き込み端子と第2の書き込み端子との間に第1の書き込み電圧を第1の書き込み時間印加する第1の処理と、複数の抵抗記憶素子を選択し第1の書き込み端子と第2の書き込み端子との間に第2の書き込み電圧を第2の書き込み時間印加する第2の処理を順に行う書き込み方法であって、さらに第2の処理での選択素子数が第1の処理での選択素子数より多く、かつ第2の書き込み時間が第1の書き込み時間より長時間であることを特徴としている。The resistance memory device of the present invention includes a first write terminal, a second write terminal, a first read terminal, a second read terminal, the first write terminal, and the second write terminal. A first variable resistor that electrically connects the first read terminal and the second variable resistor that electrically connects the second read terminal and the first write A plurality of resistance memory elements, each of which changes a resistance value of the first variable resistor and the second variable resistor by applying a voltage between the terminal and the second write terminal; Writing means for changing one variable resistor from a low resistance to a high resistance, wherein the writing means selects one or a plurality of resistance memory elements and connects the first write terminal and the second write terminal. In between the first write voltage A first write means for applying a write time; and after writing by the first write means, a plurality of resistance memory elements are selected and a second write terminal is connected between the first write terminal and the second write terminal. Second writing means for applying a writing voltage for a second writing time, and the number of selected elements in the second writing means is larger than the number of selected elements in the first writing means, and the second writing time. Is longer than the first writing time.
Further, the writing method of the resistance memory device according to the present invention provides a resistance memory device having a plurality of resistance memory elements in a writing process in which the first variable resistor changes from low resistance to high resistance. A first process of selecting an element and applying a first write voltage between a first write terminal and a second write terminal for a first write time; and selecting a plurality of resistance memory elements to perform a first write A writing method for sequentially performing a second process of applying a second write voltage between a terminal and a second write terminal for a second write time, wherein the number of selected elements in the second process is the first. This is characterized in that the number of selected elements in the process is larger and the second writing time is longer than the first writing time.
この発明によれば、抵抗記憶素子の書き込み時に流れる電流の増加を抑制しながら、書き込み時間を短縮することができる。 According to the present invention, the write time can be shortened while suppressing an increase in current flowing during writing of the resistance memory element.
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
[図1A]
本発明の第一の実施の形態を適用する抵抗記憶素子の等価回路図である。
[図1B]
図1Aの抵抗記憶素子の要部構成を示す概略断面図である。
[図2]
本発明の第一の実施の形態を示す書き込み処理を示すフロー図である。
[図3A]
本発明の第一の実施の形態を適用する抵抗記憶素子の別の等価回路図である。
[図3B]
図3Aの抵抗記憶素子の要部構成を示す概略断面図である。
[図4A]
発明の第二の実施の形態を適用する抵抗記憶素子の別の等価回路図である。
[図4B]
図4Aの抵抗記憶素子の要部構成を示す概略断面図である。
[図5A]
発明の第三の実施の形態を適用する抵抗記憶素子の別の等価回路図である。
[図5B]
図5Aの抵抗記憶素子の要部構成を示す概略断面図である。
[図6A−図6D]
非特許文献1に開示の抵抗記憶素子とその動作を示す概略断面図である。
[図7]
図6に示す抵抗記憶素子を用いたクロスバースイッチ回路を示す要部概要図である。
[図8]
特許文献1に開示の抵抗記憶素子を示す要部概略断面図である。
[図9]
図6の抵抗記憶素子の特性図である。
[図10A]
本発明の第一の実施例の動作方法を説明するクロスバースイッチ回路を示す要部概要図である。
[図10B]
図10Aのクロスバースイッチ回路の要部構成を示す概略斜視図である。
[図11]
各印加電圧パルスと各抵抗記憶素子での印加電圧値との関係を示すタイミングチャートを示す。
[図12]
各印加電圧パルスと各抵抗記憶素子での抵抗値との関係を示すタイミングチャートを示す。The above-described object and other objects, features, and advantages will become more apparent from the preferred embodiments described below and the accompanying drawings.
[FIG. 1A]
It is an equivalent circuit diagram of the resistance memory element to which the first embodiment of the present invention is applied.
[Fig. 1B]
It is a schematic sectional drawing which shows the principal part structure of the resistance memory element of FIG. 1A.
[Figure 2]
It is a flowchart which shows the write-in process which shows 1st embodiment of this invention.
[FIG. 3A]
It is another equivalent circuit schematic of the resistance memory element to which the first embodiment of the present invention is applied.
[FIG. 3B]
It is a schematic sectional drawing which shows the principal part structure of the resistance memory element of FIG. 3A.
[FIG. 4A]
It is another equivalent circuit schematic of the resistance memory element to which the second embodiment of the invention is applied.
[FIG. 4B]
It is a schematic sectional drawing which shows the principal part structure of the resistance memory element of FIG. 4A.
[FIG. 5A]
It is another equivalent circuit schematic of the resistance memory element to which the third embodiment of the invention is applied.
[FIG. 5B]
It is a schematic sectional drawing which shows the principal part structure of the resistance memory element of FIG. 5A.
[FIGS. 6A-6D]
It is a schematic sectional drawing which shows the resistance memory element of the
[Fig. 7]
It is a principal part schematic diagram which shows the crossbar switch circuit using the resistance memory element shown in FIG.
[Fig. 8]
It is a principal part schematic sectional drawing which shows the resistive memory element disclosed by
[Fig. 9]
FIG. 7 is a characteristic diagram of the resistance memory element in FIG. 6.
[FIG. 10A]
It is a principal part schematic diagram which shows the crossbar switch circuit explaining the operation | movement method of the 1st Example of this invention.
[FIG. 10B]
It is a schematic perspective view which shows the principal part structure of the crossbar switch circuit of FIG. 10A.
[Fig. 11]
4 is a timing chart showing the relationship between each applied voltage pulse and the applied voltage value at each resistance memory element.
[Fig. 12]
3 is a timing chart showing the relationship between each applied voltage pulse and the resistance value at each resistance memory element.
本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
図1、図2を参照すると、本発明の第一の実施の形態として複数で抵抗記憶装置を構成する抵抗記憶素子の構成図と書き込み処理が示されている。
第一の実施の形態による抵抗記憶装置は、図1Aに等価回路図として示すように、第1の書き込み端子1と、第2の書き込み端子2と、第1の読み出し端子3と、第2の読み出し端子4と、第1の可変抵抗体5と、第2の可変抵抗体6とを有する。このような抵抗記憶装置の概略構成図の一例を図1Bに示す。ここで、第2の可変抵抗体6は、第1の可変抵抗体5の抵抗値の変化に従い、抵抗値が変化するものとする。第1の可変抵抗体5は第1の書き込み端子1と第2の書き込み端子2と電気的に接続されており、第2の可変抵抗体6は第1の読み出し端子3と第2の読み出し端子4と電気的に接続されている。図1Bの構成において、第1の可変抵抗体5と第2の可変抵抗体6とは同じ材質でもよいが、磁気力等により互いに影響を及ぼすものであれば、互いに異なるものであっても構わない。一例として挙げれば、第1の可変抵抗体5として第1の強磁性体を、第2の可変抵抗体6として第2の強磁性体を用い、第1の強磁性体の磁気異方性が第2の強磁性体より大きくなるように材料や形状を選択する。第1の強磁性体の磁化方向を設定したい向きに磁場を与えた状態で第1の強磁性体に電流を流し発熱させると、適切な磁場強度と温度の条件において第1の強磁性体の磁化方向は印加磁場方向に変化する。磁場を停止した後も磁気異方性により磁化方向は維持され、第1の強磁性体から発生する磁場が第2の強磁性体に影響する。この磁場で磁化方向が変化する程度に第2の強磁性体の磁気異方性を小さく設定することで、第2の強磁性体の磁化方向も変化する。磁性体の抵抗値はその磁化方向により変化するため、第1の強磁性体と第2の強磁性体の抵抗値は変化する。また、書き込み電流を流す第1の強磁性体と読み出しを行う第2の強磁性体とが絶縁されている構造でも、第2の強磁性体の抵抗値を変化させることができる。
次に本抵抗記憶装置の書き込み方法について説明する。書き込みは、第1の書き込み端子1と第2の書き込み端子2との間に電圧を印加し、第1の可変抵抗体5に電流を流すことで行う。この電流の向きや大きさによって、第1の可変抵抗体5の抵抗値が高抵抗から低抵抗、もしくは低抵抗から高抵抗に変化するとともに、第2の可変抵抗体6の抵抗値も連動して変化する。
第1の可変抵抗体5の抵抗値が高抵抗から低抵抗に変化する書き込みにおいては、書き込む抵抗記憶素子を一つ、もしくは複数選択し、少なくとも所望の電圧を所望の時間印加することで行う。この書き込み方法については、図7を参照して背景技術で説明しているので、ここではその説明を割愛する。
第1の可変抵抗体5の抵抗値が低抵抗から高抵抗に変化する書き込みにおいては、図2に示すように、まず一つ、もしくは複数の所望の書き込み抵抗記憶素子(セル)を選択し(S1)、少なくとも所望の電圧V1を所望の時間t1印加する第1の処理を行う(S2)。この第1の処理を他の選択された複数の書き込み抵抗記憶素子(セル)に対しても行ない、全ての所望の書き込み素子(セル)への第1の処理が終わるまで繰り返した後、処理するセルが終了したことを確認したら(S3)、複数の所望の書き込み抵抗記憶素子(セル)を選択し(S4)、複数の選択された所望の書き込み抵抗記憶素子(セル)に対して、少なくとも所望の電圧V2を所望の時間t2印加する第2の処理を行う(S5)。処理するセルが終了すると(S6)、書き込みが終了する(S7)。ここで、第2の処理の選択素子数は第1の処理の選択素子数以上であり、さらにt2はt1より長時間である。
読み出しは、第2の可変抵抗体6の抵抗値を第1の読み出し端子3と第2の読み出し端子4とを介して評価して行う。
このような書き込みにより、本抵抗記憶装置を、データの記憶装置や、接続を切り替えるスイッチなどとして用いることができる。
このように、本発明では、少数の抵抗記憶素子を選択し、短時間の書き込み処理を行うことで、低電流である程度の高抵抗にする第1の処理と、第1の処理を繰り返して書き込みを行う抵抗記憶素子を処理した後、第1の処理より多くの素子を選択し、第1の処理より長い時間の書き込み処理を一度に行う第2の処理を行うことで、抵抗記憶素子のさらなる高抵抗化を行なっている。
第1の可変抵抗体5と第2の可変抵抗体6とは、図3に示すように電気的に接続されていても良い。すなわち、図3Aに示す等価回路図および図3Bに示す概略断面図に示すように、第1の可変抵抗体5および第2の可変抵抗体6として固体電解質5(6)の上面および下面に、第1の書き込み端子1および第2の書き込み端子2をそれぞれ設けている。一方、固体電解質5(6)の両側面には第1の読み出し端子3および第2の読み出し端子4をそれぞれ設けている。
電圧印加は、一つの電圧を一定期間印加するほか、印加中に電圧を増減させたり、極性を反転させたり、それぞれの印加時間を変えたりしてもよい。特に初期の抵抗値が低いため、初期は電圧を低く、以降に増加させる方法を採用することにより、漏れ電流を抑えることが可能である。
また、抵抗変化の過程はエネルギーバリアを超えて起こる現象が用いられているため、温度を上げることで変化しやすくなる。このため、まず書き込みとは逆の向きに電圧を印加して所望の時間電流を流すことで素子温度を上昇させ、その後正規の方向に電圧を印加して書き込みを行う方法も効果的である。
また、すべての抵抗記憶素子が高抵抗に到達すれば漏れ電流が所望の値以下に減少するため、第2の処理中、もしくは処理後に漏れ電流を評価し、所望の値に到達していれば第2の処理を終了する。所望の値に達成していなければ延長したり、再度行ったりする。これらの方法も時間短縮と高抵抗の達成の面で効果的である。
本実施の形態では、第1の処理において、いくつかの抵抗記憶素子を選択してある程度高抵抗化させる作業を分けて行うことで、すべての書き込みセルを選択すると流れてしまう瞬間的な大電流を軽減している。さらに、その後時間のかかる第2の処理をより多くの抵抗記憶素子に対して同時に行うことで書き込み時間を短縮している。ここで、ある程度高抵抗とは、低抵抗状態の抵抗値と高抵抗状態の抵抗値の間の抵抗値のことと定義し、以下では低抵抗と高抵抗との中間ということで中抵抗と呼ぶ。このように、書き込み電流の増加と書き込み時間の増加を抑制し、より高い抵抗値を利用できる抵抗記憶装置が得られる。
図4を参照すると、本発明の第二の実施の形態として抵抗記憶装置を構成する抵抗記憶素子の構成図が示されている。
第二の実施の形態による抵抗記憶装置は、図4に示すように、第1の書き込み端子1と、第2の書き込み端子2と、第2の読み出し端子4と、第1の可変抵抗体5と、第2の可変抵抗体6とを有する。第2の可変抵抗体6は、第1の可変抵抗体5の抵抗値の変化に従い、抵抗値が変化する。第1の可変抵抗体5は第1の書き込み端子1と第2の書き込み端子2と電気的に接続されており、第2の可変抵抗体6は第1の書き込み端子1と第2の読み出し端子4と電気的に接続されている。すなわち、図4Aに示す等価回路図および図4Bに示す概略断面図に示すように、第1の可変抵抗体5および第2の可変抵抗体6としての固体電解質5および6の上面に、読み出し端子3を兼ねる共通の第1の書き込み端子1を設けている。一方、固体電解質5および6の下面には第2の書き込み端子2および第2の読み出し端子4をそれぞれ設けている。
本実施の形態の書き込み方法は上記実施の形態と同様に、第1の書き込み端子1と第2の書き込み端子2との間に電圧を印加し、第1の可変抵抗体5に電流を流すことで行う。前述したように、第1の処理が終わった後、第2の処理を行う。一方、読み出し方法は、第1の書き込み端子1が第1の実施の形態の第1の読み出し端子3を兼ねているので、第2の可変抵抗体5(6)の抵抗値を第1の読み出し端子としての第1の書き込み端子1と第2の読み出し端子4とを介して評価して行う。
本実施の形態では、抵抗記憶素子の端子数が減少するため、装置面積を小さくすることができる。
図5を参照すると、本発明の第三の実施の形態として抵抗記憶装置を構成する抵抗記憶素子の構成図が示されている。
第三の実施の形態による抵抗記憶装置は、図5に示すように、第1の書き込み端子1と、第2の書き込み端子2と、第1の可変抵抗体5とを有する。第1の可変抵抗体5は第1の書き込み端子1と第2の書き込み端子2と電気的に接続されている。ここでは、第1の書き込み端子1および第2の書き込み端子2が第一の実施の形態の第1の読み出し端子3および第2の読み出し端子4をそれぞれ兼ねており、第1の可変抵抗体5が第一の実施の形態の第2の可変抵抗体6を兼ねている。
したがって、本実施の形態における書き込み方法は上述したと同様に、第1の書き込み端子1と第2の書き込み端子2との間に電圧を印加し、第1の可変抵抗体5に電流を流すことで行う。前述したように、第1の処理が終わった後、第2の処理を行う。
読み出し方法は上述したと同様に、第2の可変抵抗体を兼ねる第1の可変抵抗体5の抵抗値を第1の読み出し端子および第2の読み出し端子をそれぞれ兼ねる第1の書き込み端子1および第2の書き込み端子2を介して評価しておこなう。
本実施の形態では、さらに抵抗記憶素子の端子数が減少するため、装置面積をさらに小さくすることができる。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1 and FIG. 2, there are shown a configuration diagram and a writing process of a resistance memory element that constitutes a plurality of resistance memory devices as a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1A as an equivalent circuit diagram, the resistance memory device according to the first embodiment includes a
Next, a writing method of the resistance memory device will be described. Writing is performed by applying a voltage between the
In writing in which the resistance value of the first
In writing in which the resistance value of the first
Reading is performed by evaluating the resistance value of the second
By such writing, the resistance memory device can be used as a data memory device, a switch for switching connection, and the like.
As described above, in the present invention, by selecting a small number of resistance memory elements and performing a short-time write process, the first process for reducing the current to a certain degree with a low current and the first process are repeated. After the resistance memory element to be processed is processed, a larger number of elements than the first process are selected, and a second process in which a writing process for a longer time than the first process is performed at one time is performed. The resistance is increased.
The first
In addition to applying a single voltage for a certain period of time, the voltage may be increased or decreased during application, the polarity may be reversed, or the respective application times may be changed. In particular, since the initial resistance value is low, the leakage current can be suppressed by adopting a method in which the voltage is initially low and then increased.
In addition, since the phenomenon of resistance change uses a phenomenon that occurs beyond the energy barrier, it is likely to change by raising the temperature. For this reason, it is also effective to first apply a voltage in the opposite direction to the writing and flow the current for a desired time to increase the element temperature, and then apply the voltage in the normal direction to perform the writing.
In addition, if all the resistance memory elements reach high resistance, the leakage current decreases to a desired value or less. Therefore, the leakage current is evaluated during or after the second process, and if the desired value is reached. The second process is terminated. If the desired value is not achieved, it is extended or re-executed. These methods are also effective in reducing time and achieving high resistance.
In the present embodiment, an instantaneous large current that flows when all the write cells are selected by separately performing an operation of selecting some resistance memory elements and increasing the resistance to some extent in the first process. Has been reduced. Further, the second processing, which takes time thereafter, is simultaneously performed on a larger number of resistance memory elements, thereby reducing the writing time. Here, a certain amount of high resistance is defined as a resistance value between a resistance value in a low resistance state and a resistance value in a high resistance state, and hereinafter referred to as an intermediate resistance between the low resistance and the high resistance. . In this manner, a resistance memory device that can suppress an increase in write current and an increase in write time and can use a higher resistance value can be obtained.
Referring to FIG. 4, there is shown a configuration diagram of a resistance memory element constituting a resistance memory device as a second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, the resistance memory device according to the second embodiment includes a
In the writing method of the present embodiment, a voltage is applied between the
In this embodiment, since the number of terminals of the resistance memory element is reduced, the device area can be reduced.
Referring to FIG. 5, there is shown a configuration diagram of a resistance memory element constituting a resistance memory device as a third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the resistance memory device according to the third embodiment has a
Therefore, in the writing method in the present embodiment, as described above, a voltage is applied between the
As described above, in the reading method, the resistance value of the first
In this embodiment, since the number of terminals of the resistance memory element is further reduced, the device area can be further reduced.
次に、具体的な実施例を用いて本発明の動作を説明する。
図5に示した抵抗記憶素子を、図10Aに示したクロスバースイッチの構成に適用した場合について、本発明の第一の実施例の動作方法を説明する。図10Bは図10Aの概略構成図を示す。
本発明の第一の実施例は、抵抗記憶素子の抵抗値が低抵抗から高抵抗になる書き込みにおいて適用される。抵抗記憶素子A11、A22、A33が低抵抗であり、これらを高抵抗に書き換える場合について説明する。ほかの抵抗記憶素子は高抵抗とする。
まず、全ワード線Wと全ビット線BをVdd/2に設定する。次にワード線W1に電圧Vdd、たとえば1.5Vの印加電圧パルスを0.1ns〜1μsの時間印加する(第1の処理)。図11にワード線およびビット線での電位(0、Vdd/2、Vdd)と各抵抗記憶素子における電位差(0、V1、V2)との関係を示すタイミングチャートを示す。第1の処理を行うときは、書き込みを行う素子のワード線にVdd、ビット線に0を印加する。また、図12に各印加電圧パルス(0、Vdd/2、Vdd)と各抵抗記憶素子での抵抗値(低抵抗L、中抵抗M、高抵抗H)との関係を示すタイミングチャートを示す。
上記第1の処理により抵抗記憶素子A11の抵抗は、図12に示すように中抵抗(M)、たとえば1MΩに変化する。同様の処理をA22、A33に対しても行い、1MΩ程度に変化させる。
次に、B1〜B3を0Vとし、W1〜W3にたとえば1.2V〜3Vを10ns〜100μsで先の印加時間より長い時間(約100倍)印加する(第2の処理)。これにより図10のすべての抵抗記憶素子に電圧が印加されるが、もとから高抵抗(H)か、第1の処理で中抵抗(M)化しているので、流れる電流は少ない。この第2の処理により、A11、A22、A33の抵抗値はさらに高抵抗化が進み、たとえば500MΩにすることができる。このように高抵抗(H)を実現することで、高抵抗に設定された抵抗記憶素子を回路動作中に流れてしまう無駄な電流を低減できる。
第1の処理における印加電圧は、低いほど無駄な電流を少なくできるが、抵抗値の上昇量も少なくなってしまうため、第2の処理における電圧印加時の漏れ電流が増えてしまうことを考慮して設定する。最初低い電圧で増加するようなランプ波や階段波を用いると印加初期の漏れ電流を抑えることができ効果的である。
第2の処理における印加電圧は、低いほど抵抗記憶素子へのダメージが少なく、高いほど高抵抗化が早く進むため、抵抗記憶素子の特性と所望の動作速度を考慮して設定する。こちらにも最初低い電圧で増加するようなランプ波や階段波を用いると印加初期の漏れ電流を抑えることができ効果的である。
接続配線を切り替えるには、背景技術で述べたように、配線間に逆向きの電圧(−Vddを印加して、抵抗記憶素子を高抵抗に変化させる処理で切断した後、接続すべき抵抗記憶素子を低抵抗に変化させる書き込みを行う。この書き込み端子間の抵抗を高抵抗から低抵抗にする書き込みについても、背景技術で述べたのと同様である。
本例では、最初に1抵抗記憶素子ずつ高抵抗化を行ったが、複数の抵抗記憶素子ずつ処理することも可能であり、書き込み時に流れる電流量と必要な回路面積を考慮して決定することもできる。また、最終的な高抵抗化処理は全抵抗記憶素子に対して行ったが、漏れ電流が大きすぎないように、いくつかのブロックに分けて処理しても良い。
また、図8に示す抵抗記憶素子を用いた場合、前述のように図6に示す抵抗記憶素子を採用する場合とは動作のさせ方が異なるが、同様の効果が得られる。電圧印加は、一つの電圧を一定期間印加するほか、印加中に電圧を増減させたり、反転させたり、それぞれの印加時間を変えたりしてもよい。
本実施例に依れば、書き込み時の電流の増加を抑制し、書き込み時間を短縮しながら、高抵抗状態を利用することができる抵抗記憶装置が実現可能となる。
なお、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適宜変更され得ることは明らかである。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
第1の書き込み端子と、第2の書き込み端子と、第1の読み出し端子と、第2の読み出し端子と、前記第1の書き込み端子と前記第2の書き込み端子とを電気的に接続する第1の可変抵抗体と、前記第1の読み出し端子と前記第2の読み出し端子とを電気的に接続する第2の可変抵抗体とを有し、前記第1の書き込み端子と前記第2の書き込み端子との間に電圧を印加することで前記第1の可変抵抗体と前記第2の可変抵抗体の抵抗値がそれぞれ変化する抵抗記憶素子を複数有し、前記第1の可変抵抗体を低抵抗から高抵抗に変化させる書き込み手段を有し、前記書き込み手段は、単数もしくは複数の抵抗記憶素子を選択し前記第1の書き込み端子と前記第2の書き込み端子との間に第1の書き込み電圧を第1の書き込み時間印加する第1の書き込み手段と、前記第1の書き込み手段による書き込みの後、複数の抵抗記憶素子を選択し前記第1の書き込み端子と前記第2の書き込み端子との間に第2の書き込み電圧を第2の書き込み時間印加する第2の書き込み手段であり、さらに第2の書き込み手段での選択素子数が第1の書き込み手段での選択素子数より多く、かつ前記第2の書き込み時間が前記第1の書き込み時間より長時間であることを特徴とする抵抗記憶装置。
(付記2)
前記第2の書き込み電圧が前記第1の書き込み電圧より大きいことを特徴とする付記1記載に記載の抵抗記憶装置。
(付記3)
前記第1の書き込み手段により電圧が印加された前記抵抗記憶素子の抵抗値は前記第2の書き込み手段による書き込みの後の抵抗値より小さいことを特徴とする付記1に記載の抵抗記憶装置。
(付記4)
前記第2の書き込み時間が10ns〜100μsであることを特徴とする付記1から3のいずれか1項に記載の抵抗記憶装置。
(付記5)
前記第1の書き込み時間が0.1ns〜1μsであることを特徴とする付記1から4のいずれか1項に記載の抵抗記憶装置。
(付記6)
複数の前記抵抗記憶素子でクロスバースイッチを構成していることを特徴とする付記1から5のいずれか1項に記載の抵抗記憶装置。
(付記7)
前記第1の書き込み端子と前記第3の読み出し端子とが共通であることを特徴とする付記1から6のいずれか1項に記載の抵抗記憶装置。
(付記8)
前記第1の書き込み端子と前記第1の読み出し端子とが共通であり、かつ前記第2の書き込み端子と前記第2の読み出し端子とが共通であることを特徴とする付記1から6のいずれか1項に記載の抵抗記憶装置。
(付記9)
前記第1の可変抵抗体と前記第2の可変抵抗体とが電気的に接続されていることを特徴とする付記1から6のいずれか1項に記載の抵抗記憶装置。
(付記10)
第1の書き込み端子と、第2の書き込み端子と、第1の読み出し端子と、第2の読み出し端子と、前記第1の書き込み端子と前記第2の書き込み端子とを電気的に接続する第1の可変抵抗体と、前記第1の読み出し端子と前記第2の読み出し端子とを電気的に接続する第2の可変抵抗体とを有し、前記第1の書き込み端子と前記第2の書き込み端子との間に電圧を印加することで前記第1の可変抵抗体と前記第2の可変抵抗体の抵抗値がそれぞれ変化する抵抗記憶素子を複数有する抵抗記憶装置に対し、前記第1の可変抵抗体が低抵抗から高抵抗に変化する書き込み処理において、単数もしくは複数の抵抗記憶素子を選択し前記第1の書き込み端子と前記第2の書き込み端子との間に第1の書き込み電圧を第1の書き込み時間印加する第1の処理と、複数の抵抗記憶素子を選択し前記第1の書き込み端子と前記第2の書き込み端子との間に第2の書き込み電圧を第2の書き込み時間印加する第2の処理を順に行う書き込み方法であって、さらに第2の処理での選択素子数が第1の処理での選択素子数より多く、かつ前記第2の書き込み時間が前記第1の書き込み時間より長時間であることを特徴とする抵抗記憶装置の書き込み方法。
(付記11)
前記第2の書き込み手段による電圧印加中、もしくは電圧印加停止後に、書き込みを行った素子に流れる電流を評価し、所望の値に達していれば前記書き込み手段を終了し、達していなければ前記書き込み手段の延長、もしくは再度第2の書き込み手段を実行することを特徴とする付記1から9のいずれか1項に記載の抵抗記憶装置。
(付記12)
前記第2の書き込み電圧が前記第1の書き込み電圧より小さいことを特徴とする付記1に記載の抵抗記憶装置。
(付記13)
前記第1の書き込み電圧、および/または前記第2の書き込み電圧が印加中に増減、極性反転することを特徴とする付記1から5のいずれか1項に記載の抵抗記憶装置。
(付記14)
前記第1の書き込み電圧、および/または前記第2の書き込み電圧が印加中に増加する時間を有することを特徴とする付記1から6のいずれか1項に記載の抵抗記憶装置。
(付記15)
前記第1の可変抵抗体内部、および/または前記第2の可変抵抗体内部に記憶データにより低抵抗の導電領域が形成・消滅する抵抗記憶素子を用いていることを特徴とする付記1から14のいずれか1項に記載の抵抗記憶装置。
(付記16)
素子をグループ分けし、前記第2の書き込み手段をグループごとに行うことを特徴とする付記1から15のいずれか1項に記載の抵抗記憶装置。
この出願は、2011年3月22日に出願された日本出願特願2011−062170を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。Next, the operation of the present invention will be described using specific examples.
The operation method of the first embodiment of the present invention will be described in the case where the resistance memory element shown in FIG. 5 is applied to the configuration of the crossbar switch shown in FIG. 10A. FIG. 10B shows a schematic configuration diagram of FIG. 10A.
The first embodiment of the present invention is applied in writing in which the resistance value of the resistance memory element is changed from a low resistance to a high resistance. A case will be described in which the resistance memory elements A11, A22, and A33 have low resistance, and these are rewritten to high resistance. Other resistance memory elements have high resistance.
First, all word lines W and all bit lines B are set to Vdd / 2. Next, a voltage Vdd, for example, an applied voltage pulse of 1.5 V, for example, is applied to the word line W1 for a period of 0.1 ns to 1 μs (first process). FIG. 11 is a timing chart showing the relationship between the potential (0, Vdd / 2, Vdd) on the word line and the bit line and the potential difference (0, V1, V2) in each resistance memory element. When performing the first process, Vdd is applied to the word line of the element to be written, and 0 is applied to the bit line. FIG. 12 is a timing chart showing the relationship between each applied voltage pulse (0, Vdd / 2, Vdd) and the resistance value (low resistance L, medium resistance M, high resistance H) at each resistance memory element.
By the first process, the resistance of the resistance memory element A11 is changed to a medium resistance (M), for example, 1 MΩ, as shown in FIG. The same processing is performed for A22 and A33, and is changed to about 1 MΩ.
Next, B1 to B3 are set to 0 V, and for example, 1.2 V to 3 V is applied to W1 to W3 for 10 ns to 100 μs, which is longer (about 100 times) than the previous application time (second processing). As a result, a voltage is applied to all of the resistance memory elements in FIG. 10, but since the resistance is originally high (H) or has been changed to the middle resistance (M) in the first process, the flowing current is small. By this second processing, the resistance values of A11, A22, and A33 are further increased, and can be set to 500 MΩ, for example. By realizing the high resistance (H) in this way, it is possible to reduce a wasteful current that flows through the resistance memory element set to a high resistance during the circuit operation.
As the applied voltage in the first process is lower, the wasteful current can be reduced. However, since the amount of increase in the resistance value is also reduced, the leakage current at the time of voltage application in the second process is increased. To set. Using a ramp wave or staircase wave that increases at a low voltage at the beginning is effective in suppressing the leakage current at the initial application stage.
The applied voltage in the second process is set in consideration of the characteristics of the resistance memory element and a desired operation speed because the lower the damage to the resistance memory element is, the higher the resistance is increased. If a ramp wave or staircase wave that increases at a low voltage at first is used, the leakage current at the initial application can be suppressed, which is effective.
In order to switch the connection wiring, as described in the background art, a reverse voltage (−Vdd is applied between the wirings and the resistance memory element is changed to a high resistance, and then the resistance memory to be connected is disconnected. Writing in which the element is changed to low resistance is performed, and writing in which the resistance between the writing terminals is changed from high resistance to low resistance is the same as described in the background art.
In this example, the resistance is increased by one resistance memory element at the beginning. However, it is also possible to process a plurality of resistance memory elements, and it is determined in consideration of the amount of current flowing during writing and the required circuit area. You can also. In addition, although the final high resistance processing is performed on all the resistance memory elements, the processing may be divided into several blocks so that the leakage current is not too large.
Further, when the resistance memory element shown in FIG. 8 is used, the operation is different from the case where the resistance memory element shown in FIG. 6 is adopted as described above, but the same effect can be obtained. In addition to applying a single voltage for a certain period of time, the voltage may be increased or decreased or reversed during application, or the respective application times may be changed.
According to this embodiment, it is possible to realize a resistance memory device that can use the high resistance state while suppressing an increase in current during writing and shortening the writing time.
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is obvious that the embodiments can be appropriately changed within the scope of the technical idea of the present invention.
A part or all of the above-described embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.
(Appendix 1)
A first write terminal, a second write terminal, a first read terminal, a second read terminal, a first write terminal that electrically connects the first write terminal and the second write terminal. And a second variable resistor for electrically connecting the first read terminal and the second read terminal, the first write terminal and the second write terminal. A plurality of resistance memory elements that change the resistance values of the first variable resistor and the second variable resistor by applying a voltage between the first variable resistor and the first variable resistor. Writing means for changing the resistance from high to low, wherein the writing means selects one or a plurality of resistance memory elements and applies a first write voltage between the first write terminal and the second write terminal. Applying the first writing time to the first After writing by the write-in means and the first writing means, a plurality of resistance memory elements are selected, and a second write voltage is applied between the first write terminal and the second write terminal. A second writing means for applying a writing time; the number of selected elements in the second writing means is greater than the number of selected elements in the first writing means; and the second writing time is the first writing time. A resistance memory device characterized by being longer than time.
(Appendix 2)
The resistance memory device according to
(Appendix 3)
The resistance memory device according to
(Appendix 4)
4. The resistance memory device according to
(Appendix 5)
5. The resistance memory device according to
(Appendix 6)
The resistance memory device according to any one of
(Appendix 7)
The resistance memory device according to any one of
(Appendix 8)
Any one of
(Appendix 9)
The resistance memory device according to any one of
(Appendix 10)
A first write terminal, a second write terminal, a first read terminal, a second read terminal, a first write terminal that electrically connects the first write terminal and the second write terminal. And a second variable resistor for electrically connecting the first read terminal and the second read terminal, the first write terminal and the second write terminal. For the resistance memory device having a plurality of resistance memory elements that change the resistance values of the first variable resistor and the second variable resistor by applying a voltage between the first variable resistor and the first variable resistor, In a writing process in which the body changes from a low resistance to a high resistance, one or a plurality of resistance memory elements are selected, and a first write voltage is applied between the first write terminal and the second write terminal. Apply the first write time And a writing method of sequentially performing a second process of selecting a plurality of resistance memory elements and applying a second writing voltage between the first writing terminal and the second writing terminal for a second writing time. The number of selected elements in the second process is larger than the number of selected elements in the first process, and the second write time is longer than the first write time. To write resistance memory device.
(Appendix 11)
During the voltage application by the second writing means or after the voltage application is stopped, the current flowing through the element to which writing has been performed is evaluated, and if the desired value is reached, the writing means is terminated. The resistive memory device according to any one of
(Appendix 12)
The resistance memory device according to
(Appendix 13)
6. The resistance memory device according to any one of
(Appendix 14)
7. The resistance memory device according to any one of
(Appendix 15)
(Appendix 16)
16. The resistance memory device according to any one of
This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2011-062170 for which it applied on March 22, 2011, and takes in those the indications of all here.
1 第1の書き込み端子
2 第2の書き込み端子
3 第1の読み出し端子
4 第2の読み出し端子
5 第1の可変抵抗体
6 第2の可変抵抗体DESCRIPTION OF
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013505870A JP5842912B2 (en) | 2011-03-22 | 2012-02-28 | Resistance memory device and writing method thereof |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011062170 | 2011-03-22 | ||
JP2011062170 | 2011-03-22 | ||
PCT/JP2012/055492 WO2012128017A1 (en) | 2011-03-22 | 2012-02-28 | Resistive memory device and method for writing to same |
JP2013505870A JP5842912B2 (en) | 2011-03-22 | 2012-02-28 | Resistance memory device and writing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2012128017A1 JPWO2012128017A1 (en) | 2014-07-24 |
JP5842912B2 true JP5842912B2 (en) | 2016-01-13 |
Family
ID=46879174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013505870A Expired - Fee Related JP5842912B2 (en) | 2011-03-22 | 2012-02-28 | Resistance memory device and writing method thereof |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5842912B2 (en) |
WO (1) | WO2012128017A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9530496B2 (en) | 2013-06-24 | 2016-12-27 | Nec Corporation | Method for programming switching element |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005101535A (en) * | 2003-08-27 | 2005-04-14 | Nec Corp | Semiconductor device |
JP2007294592A (en) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Sony Corp | Method for driving storage device |
JP2007310956A (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Sharp Corp | Semiconductor memory device |
WO2007145199A1 (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Panasonic Corporation | Nonvolatile storage device, nonvolatile data recording media, nonvolatile device, and method for writing data into nonvolatile storage device |
JP2008146740A (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Sharp Corp | Semiconductor memory |
JP2008243263A (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Sharp Corp | Semiconductor memory device |
JP2008244090A (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Nec Corp | Switching device and method for manufacturing switching device |
JP2010114231A (en) * | 2008-11-06 | 2010-05-20 | Fujitsu Ltd | Variable resistance element and method for manufacturing the same |
JP2012216724A (en) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Nec Corp | Resistance storage device, and writing method thereof |
JP2012216725A (en) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Nec Corp | Resistive storage device and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4460552B2 (en) * | 2006-07-04 | 2010-05-12 | シャープ株式会社 | Semiconductor memory device |
JP5197448B2 (en) * | 2009-03-13 | 2013-05-15 | 株式会社東芝 | Resistance change memory device |
-
2012
- 2012-02-28 WO PCT/JP2012/055492 patent/WO2012128017A1/en active Application Filing
- 2012-02-28 JP JP2013505870A patent/JP5842912B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005101535A (en) * | 2003-08-27 | 2005-04-14 | Nec Corp | Semiconductor device |
JP2007294592A (en) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Sony Corp | Method for driving storage device |
JP2007310956A (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Sharp Corp | Semiconductor memory device |
WO2007145199A1 (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Panasonic Corporation | Nonvolatile storage device, nonvolatile data recording media, nonvolatile device, and method for writing data into nonvolatile storage device |
JP2008146740A (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Sharp Corp | Semiconductor memory |
JP2008243263A (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Sharp Corp | Semiconductor memory device |
JP2008244090A (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Nec Corp | Switching device and method for manufacturing switching device |
JP2010114231A (en) * | 2008-11-06 | 2010-05-20 | Fujitsu Ltd | Variable resistance element and method for manufacturing the same |
JP2012216724A (en) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Nec Corp | Resistance storage device, and writing method thereof |
JP2012216725A (en) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Nec Corp | Resistive storage device and manufacturing method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2012128017A1 (en) | 2014-07-24 |
WO2012128017A1 (en) | 2012-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI422025B (en) | Operating method of electrical pulse voltage for rram application | |
KR20100057795A (en) | Storage device drive method | |
CN102568565B (en) | Storage device | |
JP6094582B2 (en) | Semiconductor device and programming method | |
KR20120039518A (en) | Memory element, stacking, memory matrix and method for operation | |
WO2011158887A1 (en) | Semiconductor device and operation method for same | |
JP6245171B2 (en) | Semiconductor device and programming method | |
US20220059756A1 (en) | Magnetic memory structure and device | |
WO2016130134A1 (en) | Multilayered memristors | |
JP4749743B2 (en) | Magnetoresistive random access memory with high current density | |
US8189365B2 (en) | Semiconductor device configuration method | |
US20240274189A1 (en) | Semiconductor memory devices with differential threshold voltages | |
JP2015170700A (en) | Nonvolatile semiconductor storage device | |
US10783962B2 (en) | Resistive memory storage apparatus and writing method thereof including disturbance voltage | |
JP5842912B2 (en) | Resistance memory device and writing method thereof | |
US20140225646A1 (en) | Decoder circuits having metal-insulator-metal threshold switches | |
CN101322195A (en) | An electronic circuit with a memory matrix | |
JP2017037689A (en) | Semiconductor device and rewriting method for switch cell | |
JPWO2018051931A1 (en) | Semiconductor device and programming method thereof | |
US20170271588A1 (en) | Composite selector electrodes | |
JPWO2020158531A1 (en) | Storage device and programming method | |
JP7015568B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2011090755A (en) | Element control circuit, switching element, and element control method | |
CN105448330B (en) | Resistive random access memory device with and forming method thereof | |
US9112492B2 (en) | Non-volatile electronic logic module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150119 |
|
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: 20151020 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151102 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5842912 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |