KR100816759B1 - 가변저항 스토리지를 갖는 비휘발성 기억 장치 및 동작방법 - Google Patents
가변저항 스토리지를 갖는 비휘발성 기억 장치 및 동작방법 Download PDFInfo
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Abstract
Description
Claims (30)
- 제 1 전극 및 제 2 전극; 및상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 개재된 가변 저항체를 포함하되,상기 가변 저항체는 임계전압을 가지되, 상기 임계전압 이상의 전압에서 저항-전압 곡선이 스위칭되어, 스위칭 이후의 전압에 대한 저항값이 스위칭 이전보다 큰 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 가변 저항체의 두께는 5Å 내지 10Å인 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 가변 저항체의 크기는 20㎚ 내지 60㎚인 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 가변 저항체는 마그네슘 산화막, 하프늄산화막, 지르코늄산화막, 티타늄산화막 및 실리콘산화막으로 구성된 그룹 중 선택된 하나 또는 둘 이상이 적층된 것임을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 가변 저항체의 임계전압은 스위칭된 후 상승하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 가변 저항체에 인가되는 전압이 임계전압보다 낮은 제 1 전압까지 상승 후 하강할 때,상기 제 1 전압에서 하강하는 구간의 저항값은 상기 제 1 전압으로 상승하는 구간의 전압-저항 곡선을 따라 회귀하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 6에 있어서,상기 가변 저항체에 인가되는 전압이 임계전압 이상의 스위칭 전압까지 상승 후 하강할 때 스위칭되고,상기 스위칭 전압에서 하강하는 구간의 저항값은 상기 스위칭 전압으로 상승하는 구간의 전압-저항 곡선과 다른 경로를 따라 회귀하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 7에 있어서,전압-저항 곡선에서, 전압이 하강하는 구간의 저항값은 상기 스위칭 전압으 로 상승하는 구간의 저항값보다 큰 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 7에 있어서,제 1 임계전압 이상의 스위칭 전압을 인가할 때, 상기 가변 저항체의 임계전압은 제 2 임계전압으로 상승하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 9에 있어서,임계전압이 상기 제 2 임계전압으로 상승한 후,인가전압이 상기 제 2 임계전압 이하의 제 2 전압까지 상승한 후 하강할 때, 상기 제 2 전압에서 하강하는 구간의 저항값은 상기 제 2 전압으로 상승하는 구간의 전압-저항 곡선을 따라 회귀하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 9에 있어서,상기 가변 저항체에 인가되는 전압이 상기 제 2 임계전압 이상의 제 2 스위칭 전압까지 상승한 후 하강할 때 2차 스위칭되고,상기 제 2 스위칭 전압에서 하강하는 구간의 저항값은 상기 제 2 스위칭 전압으로 상승하는 구간의 전압-저항 곡선과 다른 경로를 따라 회귀하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 11에 있어서,전압-저항 곡선에서, 상기 인가 전압이 하강하는 구간의 저항값은 상기 스위칭 전압으로 상승하는 구간의 저항값보다 큰 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 11에 있어서,상기 제 2 스위칭 전압이 인가될 때, 상기 가변 저항체의 임계전압은 제 3 임계전압으로 상승하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 13에 있어서,상기 제 3 임계전압은 상기 제 2 스위칭 전압인 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 가변 저항체는 전류-전압 곡선을 나타내되,상기 가변 저항체에 인가되는 전압이 상기 임계전압보다 낮은 제 1 전압까지 상승후 하강할 때,상기 제 1 전압으로부터 하강하는 구간의 전류값은 상기 제 1 전압으로 상승하는 구간의 제 1 전류-전압 곡선을 따라 회귀하고,상기 임계전압 이상의 스위칭 전압까지 상승 후 하강할 때,상기 스위칭 전압으로부터 하강하는 구간의 전류값은 상기 제 1 전류-전압 곡선과 다른 제 2 전류-전압 곡선을 따라 따라 회귀하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 15에 있어서,상기 임계전압보다 낮은 읽기 전압에서 전류값을 측정하여 데이터를 식별하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 16에 있어서,상기 제 1 전류-전압 곡선에서 상기 읽기 전압에 대한 제 1 전류값과, 상기 제 2 전류-전압 곡선에서 상기 읽기 전압에 대한 제 2 전류값에 각각 데이터값을 부여하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 15에 있어서,상기 스위칭 전압 펄스가 인가될 때, 상기 임계전압까지 상승하는 구간에서 전류값이 증가하고, 상기 임계전압부터 상기 스위칭 전압까지 상승하는 구간에서 전류값이 감소하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 가변 저항체가 스위칭된 후, 임계전압보다 큰 반대 극성의 전압을 인가할 때 상기 저항-전압 곡선은 초기화되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 스토리지 노드로서 가변 저항체를 포함하되,상기 가변 저항체는 저항-전압 곡선이 스위칭되는 임계전압을 가지고,상기 가변 저항체에 인가되는 전압이 상기 임계전압보다 낮은 제 1 전압까지 상승후 하강할 때, 저항-전압 곡선에서 전압이 하강하는 구간의 저항값은 전압이 상승하는 구간을 따라 회귀하고,상기 임계전압 이상의 스위칭 전압까지 상승 후 하강할 때, 저항-전압 곡선에서 상기 전압이 상승하는 구간의 저항값보다 전압이 하강하는 구간의 저항값이 크고,상기 임계전압 이상의 전압이 인가될 때 임계전압이 상승하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 20에서,상기 스위칭 전압이 인가될 때 상기 임계전압은 스위칭 전압으로 상승하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 20에 있어서,상기 스위칭 전압이 인가된 후 변화된 임계전압은 상기 스위칭 전압의 크기에 비례하여 상승하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 22에 있어서,상기 가변 저항체의 임계전압이 변환된 후,변환된 임계전압보다 낮은 제 2 전압까지 인가전압이 상승한 후 하강할 때, 저항-전압 곡선에서 전압이 하강하는 구간의 저항값은 전압이 상승하는 구간을 따라 회귀하고,변환된 임계전압 이상의 제 2 스위칭 전압까지 인가전압이 상승한 후 하강할 때, 저항-전압 곡선에서 전압이 상승하는 구간의 저항값보다 전압이 하강하는 구간의 저항값이 크고,상기 변환된 임계전압보다 높은 전압이 인가될 때 임계전압이 상승하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 청구항 20에 있어서,상기 임계전압 이상의 스위칭 전압까지 인가전압이 상승후 하강할 때,전압이 상승하는 구간과 전압이 하강하는 구간의 저항값의 차이는 상기 스위칭 전압의 크기에 비례하여 증가하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치.
- 스토리지 노드로서 가변 저항체를 포함하되; 상기 가변 저항체는 저항-전압 곡선이 스위칭되는 임계전압을 가지고, 임계전압보다 높은 스위칭 전압까지 인가전압이 상승할 때 인가전압에 비례하여 임계전압이 상승하고; 임계전압보다 낮은 전압까지 인가전압이 상승한 후 하강할 때, 전압이 하강하는 구간의 저항값은 전압이 상승하는 구간을 따라 회귀하고; 상기 임계전압 이상의 스위칭 전압까지 인가전압이 상승한 후 하강할 때, 전압이 하강하는 구간의 저항값은 전압이 상승하는 구간의 저항값보다 큰 경로를 따라 회귀하는 비휘발성 기억 장치에 있어서,상기 임계전압보다 높은 복수개의 기입 전압을 설정하는 단계;각 기입 전압에서 스위칭된 상태에 데이터값을 부유하는 단계;상기 임계전압보다 낮은 전압의 읽기 전압을 설정하는 단계;상기 읽기 전압에서 상기 가변 저항체를 통하여 흐르는 전류를 측정하여 상기 데이터값을 식별하는 단계를 포함하는 비휘발성 기억 장치의 동작 방법.
- 청구항 25에 있어서,상기 가변 저항체에 반대 극성의 소거 전압을 인가하여 상기 가변 저항체의 저항값 및 임계전압을 초기화하는 단계를 포함하는 비휘발성 기억 장치의 동작 방법.
- 청구항 25에 있어서,전압 펄스로 기입전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치의 동작 방법.
- 청구항 25에 있어서,상기 스위칭 전압까지 점진적으로 상승하는 기입 전압을 인가하는 것을 특징 으로 하는 비휘발성 기억 장치의 동작 방법.
- 청구항 25에서,기입 전압의 오름차순으로 기입된 스토리지에 바이너리 디짓을 부여하고,바이너리 디짓 순서대로 기입 하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치의 동작 방법.
- 청구항 25에서,기입 전압의 오름차순으로 기입된 스토리지에 바이너리 디짓을 부여하고,바이너리 디짓에 관계없이 랜덤 기입 하는 것을 특징으로 하는 비휘발성 기억 장치의 동작 방법.
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