JPWO2005031752A1 - Multilevel memory and recording method for phase change recording medium therefor - Google Patents

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和也 中山
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Abstract

相変化型記録媒体への電気パルスの印加回数を制御することによって、抵抗値の段階的な変化を制御することで、抵抗値の違いによって多値情報を記録する。電気パルスは、相変化型記録媒体を高抵抗状態から低抵抗状態へと変化させる第一印加手段、低抵抗状態から高抵抗状態へと変化させる第二印加手段により段階的に抵抗値を変化させる。そして、記録された情報と書き込むべき情報との比較差分から、書き込むべき情報へ変化させるために必要な電気パルスが選択されその印加回数が算出される。本発明によって、回路構成が簡単で高集積化に好適な多値メモリが提供される。By controlling the number of electric pulses applied to the phase change recording medium, the stepwise change in the resistance value is controlled to record multi-value information according to the difference in resistance value. The electrical pulse changes the resistance value stepwise by the first application means for changing the phase change recording medium from the high resistance state to the low resistance state and the second application means for changing from the low resistance state to the high resistance state. . Then, from the comparison difference between the recorded information and the information to be written, an electric pulse necessary for changing to the information to be written is selected and the number of times of application is calculated. According to the present invention, a multi-value memory having a simple circuit configuration and suitable for high integration is provided.

Description

本発明は、相変化材料を用いた相変化型記録媒体へ多値情報を記録する方法、および該方法を適用した不揮発性の多値情報記録媒体を用いた多値メモリに関する。  The present invention relates to a method for recording multilevel information on a phase change recording medium using a phase change material, and a multilevel memory using a nonvolatile multilevel information recording medium to which the method is applied.

近年、高度情報化社会が進むに伴い、大容量のメモリデバイスに関する需要は増大の一途をたどり、高集積化、及び高性能化が要求されている。
大容量メモリ素子の実現には、素子自体を微細化する方法と、一つの素子に複数の情報を持たせる方法(多値化)に大別される。しかし、素子自体の微細化には限界があるため、素子に多値情報を記録する方法が望まれている。
一つの素子に複数の情報を記録する手段として、相変化材料を用いた相変化型情報記録媒体が挙げられる。
相変化材料には、いわゆるカルコゲン系材料を主成分とした合金が使用され、低い伝導性(高抵抗)の非晶質状態の抵抗率と、高い伝導性(低抵抗)の結晶状態の抵抗率には大きな差が存在するため、それぞれの状態(抵抗値)に論理値の「0」と「1」を割り当てて、記録素子として使用される。
このような相変化型情報記録媒体において、多値化すなわち「0」と「1」の2値以上の情報記録を実現させたものとして、米国特許第5536947号公報(特許文献1)に記載された方法がある。
特許文献1においては、記録素子の書き換え時に印加する電流値を制御することにより、記録素子の抵抗値を高抵抗状態と低抵抗状態との間の抵抗値を取るようにして、多値化が実現されることとなっている。
特許文献1に記載された、記録素子の書き換えを実現するための回路構成例を、図6に示す。101はワードライン、102はビットラインを示し、選択用トランジスタ110を介して記録素子104の一端とビットライン102が接続されている。記録素子104の他端は、定電圧源103に接続されている。ビットライン102は、記録素子104の書き換え電流を制御するスイッチ回路部106に接続されている。スイッチ回路部106は、複数の書き込みスイッチ107及び消去スイッチ108と、読み出しスイッチ109とから構成される。複数の書き込み及び消去スイッチ107、108を組み合わせることにより、書き換えの電流値が制御される。選択中の記録素子104の抵抗値は、読み出しスイッチ109を駆動して記録素子104に流れる電流を増幅/比較部105に入力することによって情報として出力される。接地電位と定電圧源103電位は電位の高低が逆の場合もある。
特許文献1に記載された書き換え方法においては、一つの記録素子104の書き換えのために多数のスイッチ107,108を用意しなければならないため、多くの部品が必要となってしまい、コストの増大を招くこととなる。さらに、スイッチ107、108の多用に伴ってスイッチ回路部106の占有面積が増加することとなり、高集積化に反することとなる。
In recent years, as the advanced information society progresses, the demand for large-capacity memory devices continues to increase, and high integration and high performance are required.
The realization of a large-capacity memory device is roughly classified into a method of miniaturizing the device itself and a method of giving a plurality of information to one device (multi-valued). However, since there is a limit to miniaturization of the element itself, a method for recording multi-value information on the element is desired.
As a means for recording a plurality of information in one element, a phase change type information recording medium using a phase change material can be mentioned.
For the phase change material, an alloy mainly composed of a so-called chalcogen-based material is used. The resistivity in the amorphous state with low conductivity (high resistance) and the resistivity in the crystalline state with high conductivity (low resistance). Since there is a large difference, the logic values “0” and “1” are assigned to the respective states (resistance values) and used as recording elements.
Such a phase change type information recording medium is described in US Pat. No. 5,536,947 (Patent Document 1) as realizing multi-value recording, that is, information recording of binary values of “0” and “1”. There is a way.
In Patent Document 1, the current value applied at the time of rewriting of the recording element is controlled so that the resistance value of the recording element takes a resistance value between the high resistance state and the low resistance state, and the multi-value is increased. Is to be realized.
An example of a circuit configuration for realizing rewriting of a recording element described in Patent Document 1 is shown in FIG. Reference numeral 101 denotes a word line, and 102 denotes a bit line. One end of the recording element 104 and the bit line 102 are connected via a selection transistor 110. The other end of the recording element 104 is connected to the constant voltage source 103. The bit line 102 is connected to a switch circuit unit 106 that controls the rewrite current of the recording element 104. The switch circuit unit 106 includes a plurality of write switches 107 and erase switches 108 and a read switch 109. By combining a plurality of write and erase switches 107 and 108, the rewrite current value is controlled. The resistance value of the selected recording element 104 is output as information by driving the read switch 109 and inputting the current flowing through the recording element 104 to the amplification / comparison unit 105. In some cases, the potential of the ground potential and the potential of the constant voltage source 103 are reversed.
In the rewriting method described in Patent Document 1, since a large number of switches 107 and 108 must be prepared for rewriting one recording element 104, a large number of parts are required, resulting in an increase in cost. Will be invited. Furthermore, the occupied area of the switch circuit unit 106 increases with the heavy use of the switches 107 and 108, which is against high integration.

本発明は、上記課題を解決するものであり、回路構成が簡単で高集積化に好適な、相変化型記録媒体への記録方法、およびそれを利用した多値メモリを提供することを目的とする。
本溌明の多値メモリの特徴およびその主たる作用効果は次のとおりである。
(1)本発明による多値メモリは、相変化型記録媒体の抵抗値の違いにより3値以上の情報を記憶するメモリ素子と、該メモリ素子に所定の電気パルスを複数回印加して情報を書き換える書換制御回路と、前記メモリ素子に通電して情報を読み取る読取制御回路とを備えていることを特徴とする。
この発明によれば、エネルギーパルスの大きさ(電流値)ではなく、電気パルスの印加回数によって、相変化型記録媒体の抵抗値を段階的に変化させることができ、抵抗値の違いに対応してそれぞれ情報を割り当てることで多値情報を記憶することが可能となる。
(2)本発明による多値メモリの好ましい態様は、上記(1)の発明を前提として、前記書換制御回路が、前記相変化型記録媒体の抵抗値を高抵抗に変化させる電気パルスを印加する第一印加手段と、前記相変化型記録媒体の抵抗値を低抵抗に変化させる電気パルスを印加する第二印加手段とを備えていることを特徴とする。
この発明によれば、印加する電気パルスによってメモリ素子の抵抗値を高抵抗から低抵抗、または、低抵抗から高抵抗へと可逆的に変化することができる。第一印加手段は、低抵抗から高抵抗へと変化させ、第二印加手段は、高抵抗から低抵抗へと変化させることができる。
(3)本発明の多値メモリの好ましい態様は、上記(2)の発明を前提として、前記書換制御回路が、前記読取制御回路により読み取られた情報と書き込むべき情報とを比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に基づき前記第一印加手段又は前記第二印加手段を選択する手段と、前記比較結果に基づき電気パルスの印加回数を算出する手段とを備えていることを特徴とする。
この発明によれば、まず、読取制御回路により読み取られた情報と書き込むべき情報とを比較して両者の対応する抵抗値の大小によって、印加すべき電気パルスを選訳する。書き込むべき情報が高抵抗の場合には第一印加手段が選択され、低抵抗の場合には第二印加手段が選択される。そして、両者の抵抗値の差分から書き込むべき情報に対応する抵抗値になるまでに必要な電気パルスの印加回数が決定されることとなる。
また、本発明の方法は、次の特徴を有する。
(4)本発明の第一番目の方法は、非晶質状態の相変化型記録媒体の抵抗値を段階的に低下させる方法であって、下記(a)の電気パルスを相変化型記録媒体に複数回印加することによって、該相変化型記録媒体の抵抗値を、前記電気パルスの印加回数に応じて段階的に低下させることを特徴とする。
(a)非晶質状態の相変化型記録媒体に対する1回の印加だけでは該相変化型記録媒体が完全な結晶状態へと遷移することはなく、複数回の印加によって結晶状態への遷移が段階的に進行するように、パルス電圧および/又はパルス幅が選択された電気パルス。
(5)上記(a)の電気パルスは、下記(A)の電気パルスよりも、パルス電圧および/又はパルス幅を小さくした電気パルスである。
(A)1回の印加によって相変化型記録媒体が完全に結晶化し該媒体の抵抗値が結晶化した時の値となる電気パルス。
(6)本発明の第二番目の方法は、結晶状態の相変化型記録媒体の抵抗値を段階的に上昇させる方法であって、下記(b)の電気パルスを相変化型記録媒体に印加し、該相変化型記録媒体の抵抗値を、前記電気パルスの印加回数に応じて段階的に上昇させることを特徴とする。
(b)結晶状態の相変化型記録媒体に対する1回の印加だけでは該相変化型記録喋体が完全な非晶質状態へと遷移することはなく、複数回の印加によって非晶質状態への遷移が印加毎に段階的に進行するように、パルス電圧および/又はパルス幅が選択された電気パルス。
(7)上記(b)の電気パルスは、下記(B)の電気パルスよりも、パルス幅を小さくした電気パルスである。
(B)1回の印加によって相変化型記録媒体が完全に非晶化するエネルギーを有する電気パルス。
相変化型記録媒体の抵抗値を段階的に変化(低下、上昇)させることは、元の段階を含んでその段階の種類だけ情報を書込み、書換えることを意味する。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a recording method on a phase change recording medium that has a simple circuit configuration and is suitable for high integration, and a multi-value memory using the same. To do.
The features of this multi-level memory and its main effects are as follows.
(1) A multilevel memory according to the present invention includes a memory element that stores information of three or more values according to a difference in resistance value of a phase change recording medium, and a predetermined electric pulse applied to the memory element a plurality of times to store information. A rewrite control circuit for rewriting and a read control circuit for reading information by energizing the memory element are provided.
According to the present invention, the resistance value of the phase-change recording medium can be changed in a stepwise manner not by the magnitude (current value) of the energy pulse but by the number of times the electric pulse is applied, corresponding to the difference in resistance value. Thus, multi-value information can be stored by assigning each information.
(2) In a preferred aspect of the multi-value memory according to the present invention, on the premise of the invention of (1), the rewrite control circuit applies an electric pulse for changing the resistance value of the phase change recording medium to a high resistance. It is characterized by comprising first application means and second application means for applying an electric pulse for changing the resistance value of the phase change recording medium to a low resistance.
According to the present invention, the resistance value of the memory element can be reversibly changed from a high resistance to a low resistance or from a low resistance to a high resistance by an applied electric pulse. The first application means can be changed from low resistance to high resistance, and the second application means can be changed from high resistance to low resistance.
(3) A preferred aspect of the multi-level memory of the present invention is based on the invention of (2) above, and the rewrite control circuit compares the information read by the read control circuit with the information to be written; And means for selecting the first application means or the second application means based on the comparison result of the comparison means, and means for calculating the number of times of applying the electric pulse based on the comparison result. .
According to the present invention, first, the information read by the reading control circuit is compared with the information to be written, and the electric pulse to be applied is selected according to the magnitude of the corresponding resistance value of both. When the information to be written is high resistance, the first application means is selected, and when the information is low resistance, the second application means is selected. Then, the number of application times of the electric pulse necessary to reach the resistance value corresponding to the information to be written is determined from the difference between the two resistance values.
The method of the present invention has the following features.
(4) A first method of the present invention is a method for stepwise decreasing the resistance value of an amorphous phase change recording medium, and the electric pulse of (a) below is applied to the phase change recording medium. The resistance value of the phase change recording medium is lowered stepwise according to the number of times of applying the electric pulse.
(A) The phase change recording medium does not transition to a complete crystal state by only one application to the phase change recording medium in the amorphous state, and the transition to the crystal state is not performed by multiple applications. An electrical pulse with a pulse voltage and / or pulse width selected to progress in stages.
(5) The electrical pulse (a) is an electrical pulse having a pulse voltage and / or a pulse width smaller than that of the electrical pulse (A) below.
(A) An electric pulse that takes a value when the phase change recording medium is completely crystallized by one application and the resistance value of the medium is crystallized.
(6) The second method of the present invention is a method for stepwise increasing the resistance value of the phase change recording medium in the crystalline state, and applying the electric pulse of (b) below to the phase change recording medium. The resistance value of the phase change recording medium is increased stepwise according to the number of times of application of the electric pulse.
(B) The phase-change recording medium does not transition to a completely amorphous state by only one application to the phase-change recording medium in the crystalline state. An electric pulse having a pulse voltage and / or a pulse width selected so that the transition of each proceeds stepwise with each application.
(7) The electric pulse of (b) is an electric pulse having a pulse width smaller than that of the electric pulse of (B) below.
(B) An electric pulse having the energy that the phase change recording medium is completely amorphized by one application.
Changing the resistance value of the phase change recording medium stepwise (decrease or increase) means that information is written and rewritten by the type of the step including the original step.

図1は、本発明に用いる相変化型記録媒体の概念説明図である。
図2は、本発明の実施形態に関する回路構成図である。
図3は、メモリ素子構造に関する概略断面図である。
図4は、書換処理に関する処理フロー図である。
図5は、本発明の実施形態に関する相変化型記録媒体の抵抗変化を示すグラフである。
図6は、従来の多値メモリの回路構成図である。
図面中の符号は、それぞれ次のものを示している。1;ワードライン、2;ビットライン、3;定電圧源、4;メモリ素子、5;増幅/比較部、6;スイッチ回路部、7;書き込みスイッチ、8;消去スイッチ、9;読み出しスイッチ、10;選択用トランジスタ、101;ワードライン、102;ビットライン、103;定電圧源、104;記録素子、105;増幅/比較部、106;スイッチ回路音部、107;書き込みスイッチ、108;消去スイッチ、109;読み出しスイッチ、110;選択用トランジスタ
FIG. 1 is a conceptual explanatory diagram of a phase change recording medium used in the present invention.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view relating to the memory element structure.
FIG. 4 is a process flow diagram relating to the rewrite process.
FIG. 5 is a graph showing the resistance change of the phase change recording medium according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a conventional multilevel memory.
Reference numerals in the drawings indicate the following. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Word line, 2; Bit line, 3; Constant voltage source, 4; Memory element, 5; Amplification / comparison part, 6; Switch circuit part, 7; Write switch, 8; Erase switch, 9; Selection transistor 101; word line 102; bit line 103; constant voltage source 104; recording element 105; amplification / comparison unit 106; switch circuit sound unit 107; write switch 108; erase switch 109; readout switch, 110; selection transistor

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
図1は、本発明の概念を説明する図である。図1(a)は、縦軸に相変化型記録媒体の抵抗値をとり、横軸に電気パルスの印加回数をとっている。また、図1(b)は、縦軸に印加する電気パルスの電圧をとり、横軸に時間をとっている。
図1(b)に示すような電気パルスを非晶質状態の相変化型記録媒体に与えた場合、相変化型記録媒体の抵抗値は、図1(a)のように段階的に変化するようになる。
このように、相変化型記録媒体の抵抗値を電気パルスによって3段階以上の値に低下させることが本発明による第一の方法である。
こうした現象は以下の通り説明される。
相変化型記録媒体が非晶質状態の時は、高抵抗な状態となっている。この状態において、相変化型記録媒体の温度が結晶化温度以上、かつ融点以下の状態で、ある一定時間以上保たれると、低抵抗な結晶状態へ遷移するようになる。したがって、相変化型記録媒体の温度を結晶化温度以上かつ融点以下(好ましくは融点未満)にするような熱量を発生させるエネルギーを与える電気パルスを与えることで、非晶質状態の相変化型記録媒体を結晶状態へ遷移させることができる。
このような電気パルスをセットパルスと称し、相変化型記録媒体の材料及びメモリ素子の構造等の条件により所定のパルス電圧及びパルス幅(時間)で決められる。このセットパルスが、上記(5)でいう(A)の電気パルスである。
セットパルスは相変化型記録媒体の材料及びメモリ素子の構造等によって異なるので、限定はされないが、汎用的な範囲の一例を挙げると、パルス電圧としては、0.1〜10(V)、好ましくは1〜3(V)が例示され、パルス幅としては1nsec〜1msec(1×10−〜1×10−(秒))、好ましくは50nsec〜1μsec(5×10−〜1×10−(秒))が例示される。
ところが、セットパルスよりもパルス電圧および/又はパルス幅が小さい電気パルスを非晶質状態の相変化型記録媒体に加えた場合、十分な熱量が発生しないため完全な結晶状態に遷移せず、非晶質状態と結晶状態とが一部混在する状態となる。
このような電気パルスを小セットパルスと称し、この小セットパルスが、上記(4)でいう(a)の電気パルスである。非晶質状態の相変化型記録媒体に対して、小セットパルスを一回だけ印加した場合は結晶状態に遷移した分抵抗値が若干低下し、続けて小セットパルスを印加することにより、結晶状態に遷移した分が増加し抵抗値がさらに低下することとなる。すなわち、図1に示されるように、小セットパルスの印加回数に応じて、抵抗値が段階的に低下することとなる。
相変化型記録媒体が完全に結晶状態となった後は、小セットパルスをさらに印加しても、抵抗値がそれ以上低下することはない。この場合、小セットパルスの間の間隔は前の小セットパルスによる熱の影響がなくなる程度の時間間隔にするとよい。
小セットパルスもまた、セットパルスと同様に、相変化型記録媒体の材料及びメモリ素子の構造等によって異なるので限定はされないが、一例を挙げると、パルス電圧としては0.1〜5(V)、好ましくは0.5〜3(V)が例示され、パルス幅としては1nsec〜0.5msec(1×10−9〜5×10−4(秒))、好ましくは50nsec〜1μsec(5×10−8〜1×10−6(秒))が例示される。
これらの範囲から、小セットパルスとして好ましく機能するように、上記セットパルスの値よりもパルス電圧および/又はパルス幅が小さくなるように適宜選択すればよい。
また、相変化型記録媒体の抵抗値を電気パルスによって3段階以上の値に上昇させることが本発明による第二の方法である。これは次のように説明される。
相変化型記録媒体が結晶状態の時は、低抵抗な状態となっている。この状態において、相変化型記録媒体の温度を融点以上(好ましくは融点を越える温度)に加熱した後、急冷させると、相変化型記録媒体は高抵抗な非晶質状態へ遷移する。このとき、冷却速度が遅いとメモリ素子は結晶化してしまう。したがって、メモリ素子を融点以上にするような熱量を発生させるエネルギーを与える電気パルスをパルス幅を小さくして与えることで、結晶状態の相変化型記録媒体を非晶質状態へ遷移させることができる。
このような電気パルスをリセットパルスと称し、相変化型記録媒体の材料及びメモリ素子の構造等の条件により所定のパルス電圧及びパルス幅(時間)で決められる。このリセットパルスが、上記(7)でいう(B)の電気パルスである。
リセットパルスもまた、上記セットパルスと同様に、相変化型記録媒体の材料及びメモリ素子の構造等によって異なるので限定はされないが、一例を挙げると、パルス電圧としては1〜15(V)、好ましくは1〜7(V)、パルス幅としては0.1nsec〜10msec(1×10−10〜1×10−2(秒))、好ましくは1nsec〜1μsec(1×10−9〜1×10−6(秒))が例示される。
そして、リセットパルスよりもパルス電圧又はパルス幅の小さい電気パルスを結晶状態の相変化型記録媒体に加えた場合十分な熱量が発生しないため完全には非晶質状態に遷移せず、非晶質状態と結晶状態とが一部混在する状態となる。
このような電気パルスを小リセットパルスと称し、この小リセットパルスが、上記(6)でいう(b)の電気パルスである。結晶状態の相変化型記録媒体に対して、小リセットパルスを一回だけ印加した場合は非晶質状態に遷移した分抵抗値が若干上昇し、続けて小リセットパルスを印加することにより、非晶質状態に遷移した分抵抗値がさらに上昇することとなる。すなわち、図1の場合とは逆に小リセットパルスの印加回数に応じて、抵抗値が段階的に上昇することとなる。
相変化型記録媒体が完全に非晶質状態となった後は、小リセットパルスをさらに印加しても、抵抗値がそれ以上上昇することはない。
小リセットパルスもまた、セットパルスと同様に、相変化型記録媒体の材料及びメモリ素子の構造等によって異なるので限定はされないが、一例を挙げると、パルス電圧としては1〜10(V)、好ましくは1〜5(V)、パルス幅としては0.1nsec〜1msec(1×10−10〜1×10−3(秒)、好ましくは1nsec〜100nsec(1×10−9〜1×10−7(秒))が例示される。
これらの範囲から、小リセットパルスとして好ましく機能するように、上記リセットパルスよりもパルス幅が小さくなるように適宜選択すればよい。
以上のように、相変化型記録媒体に加えられる小セットパルス又は小リセットパルスの印加回数に応じて、相変化型記録媒体の抵抗値を複数段階に変化させることができるため、相変化型記録媒体を用いたメモリ素子は、抵抗値の違いにより3値以上の情報を持たせることができる。
本発明に用いられる相変化型記録媒体としては、例えば、特許文献1に記載されたカルコゲン系(カルコゲナイド系)材料を主成分とした合金が挙げられる。
より具体的な材料組成の例を次に挙げる。
(a)Teを含む材料、例えばGeSbTeであって、x+y+z=100とした場合、xが5 atomic%以上、yが5 atomic%以上、zが5 atomic%以上のもの。
atomic%は、構成原素の原子数の比である。
(b)上記(a)の材料に、添加物として、Na,Mg,Al,P,S,Ca,Ga,As,Se,Cd,In,Sn,I,Cs,Ta,Re,Hg,Pb,Ag,W,Mo,Pt,Co,Ni,Si,Au,Cu,Fe,Bi,およびMnから選ばれる1以上の元素が含まれた材料。
(c)Teを含む材料、例えばGeBiTeであって、x+y+z=100とした場合、xが5 atomic%以上、yが5 atomic%以上、zが5 atomic%以上のもの。
(d)上記(c)の材料に、添加物として、Na,Mg,Al,P,S,Ca,Ga,As,Se,Cd,In,Sn,I,Cs,Ta,Re,Hg,Pb,Ag,W,Mo,Pt,Co,Ni,Si,Au,Cu,Fe,およびMnから選ばれる1以上の元素が含まれた材料。
(e)Teを含む材料、例えばGeCuTeであって、x+y+z=100とした場合、xが5 atomic%以上、yが5 atomic%以上、zが5 atomic%以上のもの。
(f)上記(e)の材料に、添加物として、Na,Mg,Al,P,S,Ca,Ga,As,Se,Cd,In,Sn,I,Cs,Ta,Re,Hg,Pb,Ag,W,Mo,Pt,Co,Ni,Si,Au,Fe,Bi,およびMnから選ばれる1以上の元素が含まれた材料。
(g)Teを含む材料、例えばSeSbTeであって、x+y+z=100とした場合、xが5 atomic%以上、yが5 atomic%以上、zが5 atomic%以上のもの。
(h)上記(g)の材料に、添加物として、Na,Mg,Al,P,S,Ca,Ga,As,Cd,In,Sn,I,Cs,Ta,Re,Hg,Pb,Ag,W,Mo,Pt,Co,Ni,Si,Au,Cu,Fe,Bi,およびMnから選ばれる1以上の元素が含まれた材料。
(i)Teを含む材料、例えばAsSbTeであって、x+y+z=100とした場合、xが5 atomic%以上、yが5 atomic%以上、zが5 atomic%以上のもの。
(j)上記(i)の材料に、添加物として、Na,Mg,Al,P,S,Ca,Ga,Se,Cd,In,Sn,I,Cs,Ta,Re,Hg,Pb,Ag,W,Mo,Pt,Co,Ni,Si,Au,Cu,Fe,Bi,およびMnから選ばれる1以上の元素が含まれた材料。
相変化型記録媒体の形状は限定されないが、小セットパルス、小リセットパルスを効果的に印加する点からは、印加電極間に配置される相変化型記録媒体の厚さ(=電極間距離)は1nm〜1μm程度、特に10nm〜200nmが好ましい値である。
上記のような相変化型記録媒体層を形成する方法は限定されず、公知の成膜法を用いてよいが、デバイスの形成プロセスの点からは、スパッタ法、フラッシュ蒸着などが好ましい形成方法として挙げられる。
図2は、本発明に係る実施形態に関する回路構成を示している。図2において、1はワードライン、2はビットラインを示し、選択用トランジスタ10を介してメモリ素子4の一端とビットライン2が接続されている。メモリ素子4の他端は、定電圧源3に接続されている。ビットライン2は、メモリ素子4の書き換えエネルギーパルスを制御するスイッチ回路部6に接続されている。スイッチ回路部6は、書換制御回路である書き込みスイッチ7及び消去スイッチ8と、読取制御回路である読み出しスイッチ9とから構成される。この回路構成は、既存の2値情報記録用のスイッチ回路構成と同等であるため、新たに本発明のスイッチ回路部6のための回路構成を設計しなくともよい。また、接地電位と定電圧源3の電位を逆に設定することもできる。
第一印加手段である書き込みスイッチ7を駆動させると、小セットパルスを印加することができ、第二印加手段である消去スイッチ8を駆動させると、小リセットパルスを印加することができる。メモリ素子4に小セットパルスあるいは小リセットパルスを印加して、メモリ素子4の抵抗値を複数段階に変化させることにより、一つのメモリ素子4に3値以上の情報をもたせることができる。選択中のメモリ素子4の抵抗値は、読み出しスイッチ9を駆動してメモリ素子4に流れる電流を増幅/比較部5に入力することによって、情報として出力される。
図3は、メモリ素子4及び選択用トランジスタ10の部分の断面構造を示している。シリコン基板20にはウェル部分21に拡散層22が形成されており、その上面に酸化膜23が積層されている。酸化膜23の上面にはソース電極24、ドレイン電極25及びゲート電極26が形成されており、ソース電極24及びドレイン電極25は酸化膜23を貫通してそれぞれ拡散層22と電気的に接続されている。以上のように選択用トランジスタ10は、MOS−FETとして構成される。
ソース電極24は、ビットライン2に相当する配線27と電気的に接続されており、ゲート電極26は、ワードライン1に相当する配線28と電気的に接続されている。メモリ素子4は、カルコゲナイド系材料からなる相変化型記録媒体層29を上部電極30と下部電極31とで挟んだ構造であり、下部電極31は、ビア31a及び金属層31bとで構成される。ビア31aは、高融点金属で作製されるため、相変化型記録媒体層29の相変化時においても、変形及び変質等することがない。また、ビア3aは、相変化型記録媒体層29との接触面積を金属層31bよりも小さくすることができるため、相変化型記録媒体層29の相変化部分の体積を小さくすることができ、セット電流あるいはリセット電流の低減が可能である。金属層31bは、ビットライン51を形成するときに同時に作製できる。そして、ビア31aがドレイン電極25と電気的に接続されている。
図3に示されるように、相変化型記録媒体層29は選択用トランジスタ10の上部に形成可能なため、相変化型記録媒体層29の形成のために新たに必要となる面積はほとんどなく、実装面積の低減が図られる。また、相変化型記録媒体層29を挟む上下電極30,31は、パルス印加後における放熱(冷却)板としての機能も持っている。そして、カルコゲナイド系材料を用いることは、通常のCMOSプロセスとの親和性が高く、システムオンチップ(SOC)等のメモリ部としての適用も可能である。
図4は、メモリ素子4に情報を書き込む処理フローを示している。書換処理が開始されると、書き込み情報(Rw)の読込処理がなされる(S100)。次に、読み出しスイッチ9を駆動して、メモリ素子4を通電しその抵抗値に対応した記録情報(Rm)を読み出す(S101)。そして、RwとRmとを比較し(S102)、Rwの方が大きい場合は、両者の差分から小リセットパルスの印加回数を算出し(S103)、消去スイッチ8を算出された印加回数分駆動制御して(S104)、終了する。Rwが大きくない場合には両者が等しい場合かチェックし(S105)、等しい場合にはそのまま終了する。RwがRmより小さい場合には、両者の差分から小セットパルスの印加回数を算出し(S106)、書き込みスイッチ7を算出された印加回数分駆動制御して(S107)、終了する。
一方、一度の印加で完全に結晶化するセットパルス、及び一度の印加で完全に非晶質化するリセットパルスを印加するスイッチを追加しても良い。これらを組み合わせることによってさらに書き換え速度を速くすることも可能となる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings. The embodiments described below are preferable specific examples for carrying out the present invention, and thus various technical limitations are made. However, the present invention is particularly limited in the following description. Unless otherwise specified, the present invention is not limited to these forms.
FIG. 1 is a diagram for explaining the concept of the present invention. In FIG. 1A, the vertical axis represents the resistance value of the phase change recording medium, and the horizontal axis represents the number of electric pulses applied. In FIG. 1B, the voltage of the electric pulse applied on the vertical axis is taken, and the time is taken on the horizontal axis.
When an electric pulse as shown in FIG. 1B is applied to an amorphous phase change recording medium, the resistance value of the phase change recording medium changes stepwise as shown in FIG. It becomes like this.
As described above, the first method according to the present invention is to reduce the resistance value of the phase change recording medium to three or more levels by an electric pulse.
Such a phenomenon is explained as follows.
When the phase change recording medium is in an amorphous state, it is in a high resistance state. In this state, when the temperature of the phase change recording medium is not lower than the crystallization temperature and not higher than the melting point and is maintained for a certain period of time, the crystal changes to a low resistance crystal state. Therefore, the phase change recording medium in an amorphous state can be obtained by applying an electric pulse that provides energy for generating a quantity of heat so that the temperature of the phase change recording medium is higher than the crystallization temperature and lower than the melting point (preferably lower than the melting point). The medium can be transitioned to the crystalline state.
Such an electric pulse is called a set pulse, and is determined by a predetermined pulse voltage and a pulse width (time) depending on conditions such as the material of the phase change recording medium and the structure of the memory element. This set pulse is the electric pulse (A) referred to in (5) above.
The set pulse varies depending on the material of the phase change recording medium and the structure of the memory element, and is not limited. However, as an example of a general-purpose range, the pulse voltage is preferably 0.1 to 10 (V), preferably the illustrated 1 to 3 (V) is, as the pulse width 1nsec~1msec (1 × 10- 9 ~1 × 10- 3 ( s)), preferably 50nsec~1μsec (5 × 10- 8 ~1 × 10 -6 (seconds)).
However, when an electric pulse having a pulse voltage and / or pulse width smaller than that of the set pulse is applied to the phase change recording medium in the amorphous state, a sufficient amount of heat is not generated, so that the transition to the complete crystal state does not occur. A crystalline state and a crystalline state are partially mixed.
Such an electric pulse is referred to as a small set pulse, and this small set pulse is the electric pulse (a) referred to in (4) above. When a small set pulse is applied only once to a phase change recording medium in an amorphous state, the resistance value slightly decreases by the amount of transition to the crystalline state, and then, by applying a small set pulse, the crystal The amount of transition to the state increases and the resistance value further decreases. That is, as shown in FIG. 1, the resistance value decreases step by step in accordance with the number of small set pulse applications.
After the phase change recording medium is completely crystallized, the resistance value does not decrease any further even if a small set pulse is further applied. In this case, the interval between the small set pulses may be set to a time interval such that the influence of heat by the previous small set pulse is eliminated.
Similarly to the set pulse, the small set pulse is not limited because it differs depending on the material of the phase change recording medium and the structure of the memory element. However, as an example, the pulse voltage is 0.1 to 5 (V). And preferably 0.5 to 3 (V), and the pulse width is 1 nsec to 0.5 msec (1 × 10 −9 to 5 × 10 −4 (second)), preferably 50 nsec to 1 μsec (5 × 10 5). -8 to 1 × 10 −6 (seconds)).
From these ranges, a pulse voltage and / or a pulse width may be appropriately selected so as to function preferably as a small set pulse so as to be smaller than the set pulse value.
In addition, the second method according to the present invention is to increase the resistance value of the phase change recording medium to three or more levels by an electric pulse. This is explained as follows.
When the phase change recording medium is in a crystalline state, it is in a low resistance state. In this state, if the temperature of the phase change recording medium is heated to a melting point or higher (preferably a temperature exceeding the melting point) and then rapidly cooled, the phase change recording medium transitions to a high resistance amorphous state. At this time, if the cooling rate is low, the memory element is crystallized. Therefore, the phase change type recording medium in the crystalline state can be transitioned to the amorphous state by applying an electric pulse that gives energy for generating an amount of heat that makes the memory element equal to or higher than the melting point with a reduced pulse width. .
Such an electric pulse is called a reset pulse, and is determined by a predetermined pulse voltage and a pulse width (time) depending on conditions such as the material of the phase change recording medium and the structure of the memory element. This reset pulse is the electric pulse (B) referred to in (7) above.
Similarly to the set pulse, the reset pulse is not limited because it varies depending on the material of the phase change recording medium and the structure of the memory element. However, as an example, the pulse voltage is preferably 1 to 15 (V), preferably is 1 to 7 (V), as the pulse width 0.1nsec~10msec (1 × 10 -10 ~1 × 10 -2 ( sec)), preferably 1nsec~1μsec (1 × 10 -9 ~1 × 10 - 6 (seconds)).
When an electric pulse having a pulse voltage or a pulse width smaller than the reset pulse is applied to the phase change recording medium in the crystalline state, a sufficient amount of heat is not generated, so that the amorphous state does not completely shift to the amorphous state. The state and the crystalline state are partially mixed.
Such an electric pulse is referred to as a small reset pulse, and this small reset pulse is the electric pulse of (b) referred to in (6) above. When a small reset pulse is applied only once to a crystalline phase change recording medium, the resistance value slightly rises by the transition to the amorphous state. The resistance value further increases by the amount of transition to the crystalline state. That is, contrary to the case of FIG. 1, the resistance value increases stepwise according to the number of times of applying the small reset pulse.
After the phase change recording medium is completely in an amorphous state, the resistance value does not increase any more even if a small reset pulse is further applied.
Similarly to the set pulse, the small reset pulse is not limited because it differs depending on the material of the phase change recording medium, the structure of the memory element, etc. For example, the pulse voltage is preferably 1 to 10 (V), preferably Is 1 to 5 (V), and the pulse width is 0.1 nsec to 1 msec (1 × 10 −10 to 1 × 10 −3 (second), preferably 1 nsec to 100 nsec (1 × 10 −9 to 1 × 10 −7). (Seconds)).
From these ranges, an appropriate selection may be made so that the pulse width is smaller than the reset pulse so that it preferably functions as a small reset pulse.
As described above, the resistance value of the phase change recording medium can be changed in a plurality of stages according to the number of times of applying the small set pulse or the small reset pulse applied to the phase change recording medium. A memory element using a medium can have information of three or more values due to a difference in resistance value.
Examples of the phase change recording medium used in the present invention include an alloy mainly composed of a chalcogen (chalcogenide) material described in Patent Document 1.
Examples of more specific material compositions are given below.
(A) A material containing Te, for example, Ge x Sb y Te z , where x + y + z = 100, x is 5 atomic% or more, y is 5 atomic% or more, and z is 5 atomic% or more.
Atomic% is the ratio of the number of atoms of the constituent element.
(B) As an additive to the material of (a), Na, Mg, Al, P, S, Ca, Ga, As, Se, Cd, In, Sn, I, Cs, Ta, Re, Hg, Pb , Ag, W, Mo, Pt, Co, Ni, Si, Au, Cu, Fe, Bi, and a material containing one or more elements selected from Mn.
(C) A material containing Te, for example, Ge x Bi y Te z , where x + y + z = 100, x is 5 atomic% or more, y is 5 atomic% or more, and z is 5 atomic% or more.
(D) In addition to the material of (c) above, Na, Mg, Al, P, S, Ca, Ga, As, Se, Cd, In, Sn, I, Cs, Ta, Re, Hg, Pb , Ag, W, Mo, Pt, Co, Ni, Si, Au, Cu, Fe, and a material containing one or more elements selected from Mn.
(E) A material containing Te, for example, Ge x Cu y Te z , where x + y + z = 100, x is 5 atomic% or more, y is 5 atomic% or more, and z is 5 atomic% or more.
(F) As an additive to the material of (e), Na, Mg, Al, P, S, Ca, Ga, As, Se, Cd, In, Sn, I, Cs, Ta, Re, Hg, Pb , Ag, W, Mo, Pt, Co, Ni, Si, Au, Fe, Bi, and a material containing one or more elements selected from Mn.
(G) A material containing Te, for example, Se x Sb y Te z , where x + y + z = 100, x is 5 atomic% or more, y is 5 atomic% or more, and z is 5 atomic% or more.
(H) As an additive to the material of (g), Na, Mg, Al, P, S, Ca, Ga, As, Cd, In, Sn, I, Cs, Ta, Re, Hg, Pb, Ag A material containing one or more elements selected from W, Mo, Pt, Co, Ni, Si, Au, Cu, Fe, Bi, and Mn.
(I) A material containing Te, for example, As X Sb y Te z , where x + y + z = 100, x is 5 atomic% or more, y is 5 atomic% or more, and z is 5 atomic% or more.
(J) In addition to the material of (i), Na, Mg, Al, P, S, Ca, Ga, Se, Cd, In, Sn, I, Cs, Ta, Re, Hg, Pb, Ag A material containing one or more elements selected from W, Mo, Pt, Co, Ni, Si, Au, Cu, Fe, Bi, and Mn.
The shape of the phase change recording medium is not limited, but from the viewpoint of effectively applying a small set pulse and a small reset pulse, the thickness of the phase change recording medium disposed between the applied electrodes (= interelectrode distance) Is about 1 nm to 1 μm, particularly 10 nm to 200 nm.
A method for forming the phase change recording medium layer as described above is not limited, and a known film formation method may be used. From the viewpoint of a device formation process, sputtering, flash vapor deposition, and the like are preferable. Can be mentioned.
FIG. 2 shows a circuit configuration according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, 1 is a word line, 2 is a bit line, and one end of the memory element 4 and the bit line 2 are connected via a selection transistor 10. The other end of the memory element 4 is connected to the constant voltage source 3. The bit line 2 is connected to a switch circuit unit 6 that controls a rewrite energy pulse of the memory element 4. The switch circuit unit 6 includes a write switch 7 and an erase switch 8 that are rewrite control circuits, and a read switch 9 that is a read control circuit. Since this circuit configuration is equivalent to the existing binary information recording switch circuit configuration, it is not necessary to newly design a circuit configuration for the switch circuit unit 6 of the present invention. Also, the ground potential and the potential of the constant voltage source 3 can be set in reverse.
When the write switch 7 which is the first application means is driven, a small set pulse can be applied, and when the erase switch 8 which is the second application means is driven, a small reset pulse can be applied. By applying a small set pulse or a small reset pulse to the memory element 4 and changing the resistance value of the memory element 4 in a plurality of stages, one memory element 4 can have information of three or more values. The resistance value of the selected memory element 4 is output as information by driving the read switch 9 and inputting the current flowing through the memory element 4 to the amplifying / comparing unit 5.
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the memory element 4 and the selection transistor 10. In the silicon substrate 20, a diffusion layer 22 is formed in a well portion 21, and an oxide film 23 is laminated on the upper surface thereof. A source electrode 24, a drain electrode 25, and a gate electrode 26 are formed on the upper surface of the oxide film 23. The source electrode 24 and the drain electrode 25 penetrate the oxide film 23 and are electrically connected to the diffusion layer 22, respectively. Yes. As described above, the selection transistor 10 is configured as a MOS-FET.
The source electrode 24 is electrically connected to a wiring 27 corresponding to the bit line 2, and the gate electrode 26 is electrically connected to a wiring 28 corresponding to the word line 1. The memory element 4 has a structure in which a phase change recording medium layer 29 made of a chalcogenide-based material is sandwiched between an upper electrode 30 and a lower electrode 31, and the lower electrode 31 includes a via 31a and a metal layer 31b. Since the via 31a is made of a refractory metal, even when the phase change of the phase change recording medium layer 29 is changed, it is not deformed or altered. Further, since the via 3a can make the contact area with the phase change recording medium layer 29 smaller than that of the metal layer 31b, the volume of the phase change portion of the phase change recording medium layer 29 can be reduced. The set current or reset current can be reduced. The metal layer 31b can be formed at the same time when the bit line 51 is formed. The via 31a is electrically connected to the drain electrode 25.
As shown in FIG. 3, since the phase change recording medium layer 29 can be formed on the selection transistor 10, there is almost no area newly required for forming the phase change recording medium layer 29. The mounting area can be reduced. Further, the upper and lower electrodes 30 and 31 sandwiching the phase change recording medium layer 29 also have a function as a heat radiation (cooling) plate after the pulse application. The use of a chalcogenide-based material has a high affinity with a normal CMOS process, and can be applied as a memory unit such as a system-on-chip (SOC).
FIG. 4 shows a processing flow for writing information to the memory element 4. When the rewrite process is started, the write information (Rw) is read (S100). Next, the read switch 9 is driven, the memory element 4 is energized, and the record information (Rm) corresponding to the resistance value is read (S101). Then, Rw and Rm are compared (S102). If Rw is larger, the number of small reset pulses applied is calculated from the difference between the two (S103), and the erase switch 8 is driven by the calculated number of applications. (S104) and the process ends. If Rw is not large, it is checked whether both are equal (S105). If Rw is smaller than Rm, the number of small set pulse applications is calculated from the difference between the two (S106), the write switch 7 is driven for the calculated number of applications (S107), and the process ends.
On the other hand, a switch that applies a set pulse that is completely crystallized by one application and a reset pulse that is completely amorphous by one application may be added. By combining these, the rewriting speed can be further increased.

図2で示した回路構成におけるメモリ素子4に、小セットパルスを印加したときの抵抗値の変化を図5に示す。図5では、縦軸にメモリ素子4の抵抗値をとり、横軸に小セットパルスの印加回数をとっている。
非晶質状態のメモリ素子4に、小セットパルスを印加する度に抵抗値を測定し、合計6回の小セットパルスを印加した。小セットパルスのパルス電圧(定電圧源3の電圧)は2.7V、パルス幅は500ns(ナノ秒)とした。図1に示した概念と同様に、小セットパルスを印加する度にメモリ素子4の抵抗値が段階的に減少していく様子が図5に示されている。この複数段階の各抵抗値に情報値を割り当てることにより、一つの素子に2値以上の情報をもたせることが出来る。図5においては、7値の情報をもたせることができる。なお、メモリ素子4に印加するエネルギーパルスの電源電圧、パルス幅及びパルス間隔は、メモリ素子4に用いる材料やその素子構造に強く依存する。
産業上の利用分野
本発明によれば、電気パルスの印加回数すなわちデジタル値によって、相変化型記録媒体の抵抗値の段階的な変化を制御することができる。電気パルスとしては、第一印加手段及び第二印加手段の2種類の電気パルスで書換制御を行うことができ、従来の2値情報の書換制御の場合と同じ回路構成となる。このため、従来の多値情報記録方法のように、エネルギーパルスの大きさ(電流値)を変化させることを目的とする複数のスイッチを用意する必要がない。したがって、従来の2値情報記録用のメモリと同程度の回路面積及び部品点数で多値情報の記録を可能にすることができる。さらに、従来の2値情報を記録する相変化型情報記録媒体を用いたメモリに使用していたスイッチ回路部の回路構成を利用できるため、大幅な設計変更の必要がない。
また、本発明においては、読取制御回路により読み取られた情報と書き込むべき情報との比較結果に基づいて、電気パルスを選択しその印加回数を決定するため、必要最小限の印加回数で抵抗値を変化させることができる。したがって、多値情報の記録においても消費電力の増加が抑えられる。
以上のことから、本発明は、従来の2値情報記録用のメモリと同程度に簡単な回路構成にて、多値情報を記録することが可能であり、すなわち高集積化に好適な多値メモリを提供することができる。
本出願は、日本で出願された特願2003−335133を基礎としておりそれの内容は本明細書に全て包含される。
FIG. 5 shows a change in resistance value when a small set pulse is applied to the memory element 4 in the circuit configuration shown in FIG. In FIG. 5, the vertical axis represents the resistance value of the memory element 4, and the horizontal axis represents the number of small set pulse applications.
The resistance value was measured every time a small set pulse was applied to the memory element 4 in the amorphous state, and a total of 6 small set pulses were applied. The pulse voltage of the small set pulse (voltage of the constant voltage source 3) was 2.7 V, and the pulse width was 500 ns (nanoseconds). Similar to the concept shown in FIG. 1, FIG. 5 shows a state in which the resistance value of the memory element 4 decreases stepwise each time a small set pulse is applied. By assigning an information value to each of the resistance values in a plurality of stages, one element can be given information of two or more values. In FIG. 5, 7-value information can be provided. Note that the power supply voltage, pulse width, and pulse interval of the energy pulse applied to the memory element 4 strongly depend on the material used for the memory element 4 and its element structure.
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the stepwise change in the resistance value of the phase change recording medium can be controlled by the number of electric pulses applied, that is, the digital value. As the electric pulse, rewriting control can be performed with two kinds of electric pulses of the first applying means and the second applying means, and the circuit configuration is the same as that in the case of conventional binary information rewriting control. Therefore, unlike the conventional multi-value information recording method, it is not necessary to prepare a plurality of switches for the purpose of changing the magnitude (current value) of the energy pulse. Therefore, it is possible to record multi-value information with a circuit area and the number of parts comparable to those of a conventional binary information recording memory. Furthermore, since the circuit configuration of the switch circuit unit used in the memory using the conventional phase change type information recording medium for recording binary information can be used, there is no need for a significant design change.
In the present invention, the electrical pulse is selected based on the comparison result between the information read by the reading control circuit and the information to be written, and the number of times of application is determined. Can be changed. Therefore, an increase in power consumption can be suppressed even when recording multi-value information.
From the above, the present invention can record multi-value information with a circuit configuration as simple as a conventional binary information recording memory, that is, multi-value suitable for high integration. Memory can be provided.
This application is based on Japanese Patent Application No. 2003-335133 filed in Japan, the contents of which are incorporated in full herein.

Claims (7)

相変化型記録媒体の抵抗値の違いにより3値以上の情報を記憶するメモリ素子と、該メモリ素子に所定の電気パルスを複数回印加して情報を書き換える書換制御回路と、前記メモリ素子に通電して情報を読み取る読取制御回路とを備えていることを特徴とする多値メモリ。A memory element that stores information of three or more values due to a difference in resistance value of a phase change recording medium, a rewrite control circuit that rewrites information by applying a predetermined electrical pulse to the memory element a plurality of times, and energizing the memory element And a reading control circuit for reading information. 書換制御回路は、相変化型記録媒体の抵抗値を高抵抗に変化させる電気パルスを印加する第一印加手段と、前記相変化型記録媒体の抵抗値を低抵抗に変化させる電気パルスを印加する第二印加手段とを備えていることを特徴とする請求の範囲1記載の多値メモリ。The rewrite control circuit applies a first applying means for applying an electric pulse for changing the resistance value of the phase change recording medium to a high resistance, and an electric pulse for changing the resistance value of the phase change recording medium to a low resistance. The multi-value memory according to claim 1, further comprising a second applying means. 上記書換制御回路は、前記読取制御回路により読み取られた情報と書き込むべき情報とを比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に基づき前記第一印加手段又は前記第二印加手段を選択する手段と、前記比較結果に基づき電気パルスの印加回数を算出する手段とを備えていることを特徴とする請求の範囲2記載の多値メモリ。The rewrite control circuit includes a comparison unit that compares information read by the read control circuit with information to be written, and a unit that selects the first application unit or the second application unit based on a comparison result of the comparison unit. The multi-value memory according to claim 2, further comprising: means for calculating the number of application times of the electric pulse based on the comparison result. 非晶質状態の相変化型記録媒体の抵抗値を段階的に低下させる方法であって、下記(a)の電気パルスを相変化型記録媒体に複数回印加することによって、該相変化型記録媒体の抵抗値を、前記電気パルスの印加回数に応じて段階的に低下させることを特徴とする、前記方法。
(a)非晶質状態の相変化型記録媒体に対する1回の印加だけでは該相変化型記録媒体が完全な結晶状態へと遷移することはなく、複数回の印加によって結晶状態への遷移が段階的に進行するように、パルス電圧および/又はパルス幅が選択された電気パルス。
A method of gradually reducing the resistance value of an amorphous phase change recording medium, wherein the phase change recording is performed by applying the electrical pulse of (a) below to the phase change recording medium a plurality of times. The method according to claim 1, wherein the resistance value of the medium is decreased stepwise in accordance with the number of times the electric pulse is applied.
(A) The phase change recording medium does not transition to a complete crystal state by only one application to the phase change recording medium in the amorphous state, and the transition to the crystal state is not performed by multiple applications. An electrical pulse with a pulse voltage and / or pulse width selected to progress in stages.
上記(a)の電気パルスが、下記(A)の電気パルスよりも、パルス電圧および/又はパルス幅を小さくした電気パルスである、請求の範囲4記載の方法。
(A)1回の印加によって相変化型記録媒体が完全に結晶化し該媒体の抵抗値が結晶化した時の値となる電気パルス。
5. The method according to claim 4, wherein the electric pulse (a) is an electric pulse having a pulse voltage and / or a pulse width smaller than that of the electric pulse (A) below.
(A) An electric pulse that takes a value when the phase change recording medium is completely crystallized by one application and the resistance value of the medium is crystallized.
結晶状態の相変化型記録媒体の抵抗値を段階的に上昇させる方法であって、下記(b)の電気パルスを相変化型記録媒体に印加し、該相変化型記録媒体の抵抗値を、前記電気パルスの印加回数に応じて段階的に上昇させることを特徴とする、前記方法。
(b)結晶状態の相変化型記録媒体に対する1回の印加だけでは該相変化型記録媒体が完全な非晶質状態へと遷移することはなく、複数回の印加によって非晶質状態への遷移が印加毎に段階的に進行するように、パルス電圧および/又はパルス幅が選択された電気パルス。
A method of stepwise increasing the resistance value of a phase change recording medium in a crystalline state by applying an electric pulse of (b) below to the phase change recording medium, The method is characterized in that it is raised stepwise according to the number of times of application of the electric pulse.
(B) The phase change recording medium does not transition to a completely amorphous state by only one application to the phase change recording medium in the crystalline state. An electric pulse whose pulse voltage and / or pulse width is selected so that the transition proceeds stepwise with each application.
上記(b)の電気パルスが、下記(B)の電気パルスよりも、パルス幅を小さくした電気パルスである、請求の範囲6記載の方法。
(B)1回の印加によって相変化型記録媒体が完全に非晶化するエネルギーを有する電気パルス。
The method according to claim 6, wherein the electric pulse of (b) is an electric pulse having a pulse width smaller than that of the electric pulse of (B) below.
(B) An electric pulse having the energy that the phase change recording medium is completely amorphized by one application.
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