DE602004010744T2 - Aufzeichnungsverfahren zur Vermeidung von unnötigem Anlegen einer Spannung an ein Speicherelement - Google Patents

Aufzeichnungsverfahren zur Vermeidung von unnötigem Anlegen einer Spannung an ein Speicherelement Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Speichervorrichtung.
  • Beschreibung des Standes der Technik:
  • Gegenwärtig verwenden Informationsgeräte, beispielsweise ein Computer, eine große Anzahl von Speichervorrichtungen, um Information (Daten) aufzuzeichnen. Für solche Speichervorrichtungen wird ein DRAM (dynamic random-access memory = dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff), der mit einer hohen Geschwindigkeit betrieben werden kann, in großem Umfang verwandt (siehe beispielsweise die zitierte Nicht-Patent-Druckschrift 1).
    [Zitierte Nicht-Patent-Druckschrift 1]
  • „VLSI MEMORY", geschrieben von Ito Kioo, veröffentlicht durch Baifuukan Publishing Company, 5. November 1994, Seiten 3 bis 4.
  • Die oben erwähnte Speichervorrichtung zum Aufzeichnen von Information soll die aufgezeichnete Information mit Hilfe eines Verfahrens, das so einfach wie möglich ist, bei niedriger Spannung halten.
  • Da der oben erwähnte DRAM jedoch ein nicht-flüchtiger Speicher ist, der eine extrem kurze Informationshaltezeit hat und in dem die aufgezeichnete Information verloren geht, wenn er abgeschaltet wird, muss er sehr häufig aufgefrischt werden (das heißt, ein Verfahren zum erneuten Einschreiben von bereits geschriebener Information, nachdem die erneut eingeschriebene Information ausgelesen und erneut verstärkt wurde). Daher wird seine Schaltungsauslegung komplex und sein Stromverbrauch steigt unvermeidlich an.
  • Aus diesem Grund wurde eine Speichervorrichtung, deren Stromverbrauch reduziert werden kann und die Charakteristiken hat, die beispielsweise den DRAM ersetzen kann, bisher gefordert.
  • Da der oben erwähnte DRAM komplex bei dem Herstellungsverfahren ist im Vergleich zu einer gewöhnlichen logischen LSI-Schaltung (large-scale-integration = Integration in großem Maßstab) und einer Signalverarbeitungs-LSI, die für die Verwendung mit Verbraucherelektronikgeräten geeignet sind, gibt es das Problem, in dem eine Speichervorrichtung unvermeidlich kostspielig wird.
  • Als Speichervorrichtung, die die Möglichkeit hat, die oben erwähnten Erfordernisse zu erfüllen, ist eine Speichervorrichtung bekannt, die eine Anordnung hat, wie sie beispielsweise in 1 gezeigt ist.
  • 1 der beigefügten Zeichnungen ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die eine grundlegende Anordnung einer Speichervorrichtung, insbesondere ihr Speicherelement, in einem vergrößerten Maßstabe zeigt.
  • Wie in 1 gezeigt ist, hat ein Speicherelement 20 eine Anordnung, bei der ein Zwischenelektrodenmaterial 23 zwischen zwei Elektroden eingefügt ist (erste und zweite Elektroden 21 und 22 im Falle von 1).
  • Die Speichervorrichtung, die das Speicherelement 20 einschließt und solch eine Anordnung hat, verwendet beispielsweise einen Innenleiter als Zwischenelektrode 23, und des weiteren enthält eine der zwei Elektroden 21, 22 (beispielsweise die erste Elektrode 21) ein Metall, das als Ionen in den Innenleiter diffundiert wird. Wenn eine Spannung an die zwei Elektroden 21, 22 der Speichervorrichtung 20 angelegt wird, werden somit elektrische Ladungen zu dem Zwischenelektrodenmaterial 23 zugeführt, und das Metall, das in der ersten Elektrode 21 enthalten war, wird als Ionen in das Zwischenelektrodenmaterial 23, das aus dem Innenleiter zusammengesetzt ist, diffundiert, wodurch elektrische Charakteristiken, beispielsweise ein Widerstand oder eine Kapazität in dem Innenleiter verändert werden, um die Information auf dem Speicherelement 20 aufzuzeichnen.
  • Als nächstes wird die Art und Weise, in der solch eine Speichervorrichtung betrieben wird, um Information aufzuzeichnen (zu schreiben und zu löschen), in einer tatsächlichen Praxis mehr speziell beschrieben.
  • Ein Aufzeichnungsverfahren, um den Widerstand des Speicherelements 20 von einem hohen Niveau auf ein niedriges Niveau zu ändern, wird im folgenden als „Schreiben" von Information definiert, und ein Aufzeichnungsverfahren, um den Widerstand des Speicherelements 20 von einem niedrigen Niveau auf ein hohes Niveau zu ändern, wird im Folgenden als „Löschen" von Information bezeichnet.
  • Wenn die Speichervorrichtung beispielsweise Information auf dem Speicherelement 20 schreibt, wird eine Schreibspannung (positive Spannung) an die erste Elektrode 21 durch einen Verbindung (nicht gezeigt), die beispielsweise mit der ersten Elektrode 21 verbunden ist, angelegt, wodurch das beispielsweise in der ersten Elektrode 21 enthaltene Metall ionisiert wird, in den Innenleiter diffundiert wird, mit den Elektroden verbunden wird und dadurch abgeschieden wird. Als Ergebnis geht der Widerstand des Ionenleiters auf ein niedriges Niveau, und der Widerstand des Speicherelements 20 geht ebenfalls auf ein niedriges Niveau, wodurch es möglich gemacht wird, Information in dem Speicherelement 20 zu schreiben.
  • Wenn Information beispielsweise von dem Speicherelement 20 gelöscht wird, wird eine Löschspannung (negative Spannung) mit einer Polarität entgegengesetzt zu der Schreibspannung an die zweite Elektrode 22 durch eine Verbindung (nicht gezeigt), die beispielsweise mit der zweiten Elektrode 22 verbunden ist, angelegt. Folglich wird das Metall, das in dem Innenleiter abgeschieden worden ist, erneut ionisiert und zu der ersten Elektrode 21 zurückgebracht, wodurch der Widerstand des Ionenleiters zu dem ursprünglich hohen Niveau zurückgeht und der Widerstand des Speicherelements 20 auf ein hohes Niveau geht, wodurch es möglich gemacht wird, Information von dem Speicherelement 20 zu löschen.
  • Die 2A, 2B und die 3A, 3B zeigen eine Reihe von Aufzeichnungsverfahren, die einer Reihe von Aufzeichnungsverfahren entsprechen, die beispielsweise durch die oben erwähnte Speichervorrichtung (beispielsweise den DRAM) ausgeführt werden.
  • Die 2A, 3A zeigen die Aufzeichnungsverfahren des DRAM's, und die 3A und 3B zeigen die Aufzeichnungsverfahren der Speichervorrichtung, die das Speicherelement 20 enthält, wie in 1 gezeigt ist.
  • Die 2A, 2B zeigen die Art und Weise, in der Information von dem Speicherelement 20 ausgelesen wird, nachdem unterschiedliche Informationen abwechselnd auf dem Speicherelement 20 wiederholt, beispielsweise dreimal, aufgezeichnet worden sind. Die 3A, 3B zeigen die Art und Weise, in der die unterschiedlichen Informationen auf dem Speicherelement 20 aufgezeichnet werden und in der die Informationen aus dem Speicherelement 20 ausgelesen werden, nachdem die gleiche Information auf dem Speicherelement 20 mehrfach nacheinander, beispielsweise fünfmal, aufzeichnet worden ist.
  • Wie aus den 2A, 2B und den 3A, 3B deutlich wird, entspricht das Informations-Schreibverfahren an der Speichervorrichtung, die das oben erwähnte Speicherelement 20 enthält, wie in 1 gezeigt ist (Aufzeichnungsverfahren zum Ändern des Widerstandswertes von einem hohen Niveau in ein niedriges Niveau) dem Schreiben der Information „1" in dem Fall des DRAM's, und dem Informations-Löschverfahren (Aufzeichnungsverfahren zur Änderung des Widerstandswertes von einem niedrigen Niveau in ein hohes Niveau) entspricht dem Schreiben der Information „0" in dem Fall des DRAM's.
  • In der Speichervorrichtung, die das in 1 gezeigte Speicherelement 20 enthält, gibt es, wenn die Information aus dem Speicherelement 20 ausgelesen wird, nachdem die Information in das Speicherelement 20 alternierend und aufeinander folgend eingeschrieben und gelöscht worden ist, wie in 2B gezeigt ist, kein Problem. Wenn jedoch die Information von dem Speicherelement 20 gelöscht und dann ausgelesen wird, nachdem die Information mehrfach in das Speicherelement 20 eingeschrieben worden ist, wie in 2B gezeigt ist, gibt es das folgende Problem.
  • Insbesondere, wie in 4 gezeigt ist, wenn die Information wiederholt und aufeinander folgend in das Speicherelement 20 geschrieben wird, fällt der Widerstandswert des Speicherelements 20 weiter ab, so dass er niedriger wird als ein Widerstandswert, der absichtlich in dem Zustand realisiert werden sollte, in dem die Information „1" erhalten werden soll, wenn die Anzahl der Schreibvorgänge größer wird.
  • Wenn der Widerstandswert des Speicherelements 20 in der oben beschriebenen Weise abfällt, wird es erforderlich, eine große Spannung an das Speicherelement 20 anzulegen, um die Information von dem Speicherelement 20 das nächste Mal zu löschen.
  • Das Speicherelement 20 zur Verwendung mit der erneut beschreibbaren Datenspeichervorrichtung, beispielsweise dem DRAM, muss das Aufzeichnungsverfahren in dieser Weise durchführen, wenn die Information „0" und die Information „1" wiederholt in einer beliebigen Anordnung ohne Einschränkung geschrieben werden (das heißt, die Speichervorrichtung muss Information ohne jegliche Grenze aufzeichnen und lesen).
  • Dieses Verfahren ist derart, dass die Information „0" auf dem Speicherelement 20 geschrieben wird, nachdem die Information „1" auf dem Speicherelement 20 wiederholt und kontinuierlich aufgezeichnet worden ist, wie in 3A gezeigt ist.
  • Wenn die Speichervorrichtung, die das in 1 gezeigte Speicherelement 20 enthält, eine Speichervorrichtung realisiert, die in der tatsächlichen Praxis beispielsweise den DRAM ersetzen kann, wird es erforderlich, eine Spannung, die an das Speicherelement 20 angelegt wird und die zum Löschen der Information erforderlich ist, auf einen großen Wert unter der Annahme einzustellen, dass die Information von dem Speicherelement 20 gelöscht wird, nachdem die Information wiederholt geschrieben worden ist (siehe 3B).
  • In solch einem Fall ist jedoch eine Menge Zeit erforderlich, um die aufgezeichnete Information beispielsweise von dem Speicherelement 20 zu löschen, und die Betriebsgeschwindigkeit des Speicherelements 20 selbst nimmt unvermeidlich ab. Insbesondere, wenn die Information in das Speicherelement 20 eingeschrieben wird, nachdem die aufgezeichnete Information von dem Speicherelement 20 wiederholt und kontinuierlich in der Art und Weise entgegengesetzt zu dem in 3B angenommenen Fall gelöscht worden ist, nimmt die Betriebsgeschwindigkeit des Speicherelements 20 selbst erheblich ab.
  • Nachdem bisher der Fall beschrieben worden ist, bei dem der Widerstandswert des Speicherelements 20 weiter geändert wird, wenn die Anzahl der Schreibvorgänge größer wird, wenn die Information in dem Speicherelement 20, das die in 1 gezeigte Anordnung hat (siehe 2A, 2B), geschrieben worden ist, kann man daran denken, dass je nach der Anordnung des Speicherelements, wenn eine Information in solch ein Speicherelement wiederholt und kontinuierlich geschrieben wird, eine Schwellenspannung beispielsweise des Speicherelements sich ändert, wenn die Anzahl der Schreibvorgänge größer wird.
  • In solch einem Fall erfordert es, wie oben erwähnt wurde, eine Menge an Zeit, um die aufzeichnete Information von dem Speicherelement zu löschen, und daher fällt die Betriebsgeschwindigkeit des Speicherelements selbst unvermeidlich ab.
  • Die EP-0455238 offenbart ein Verfahren zur Verbesserung der Lebensdauer von Speichervorrichtungen mit einem EEPROM. Nach diesem Dokument wird jedes Mal dann, wenn eine temporäre Information von der Speichervorrichtung empfangen wird, der Inhalt des Speicherbereichs für temporäre Daten ausgelesen und mit der empfangenen, neuen, temporären Information verglichen. Wenn die neue temporäre Information identisch zu der ausgelösten Information des Speicherbereichs ist, gibt es kein Schreibverfahren und die neue temporäre Information wird nicht mehr verwendet.
  • Der Artikel „Silver incorporation in Ge-Se glasses used in programmable metallization cell devices", Journal of Non-Crystalline Solids, North-Holland Physics Publishing, Amsterdam, NL, Seiten 1023 bis 1027, offenbart Speichervorrichtungen, die auf einem Ionentransport in einer dünnen Schicht beruhen, um elektrisch programmierbare Widerstandszustände zu erzeugen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Im Hinblick auf das oben gesagte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speichervorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, Information in befriedigter Weise ohne Einschränkungsgrenze aufzuzeichnen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Speichervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Es wird eine Speichervorrichtung bereitgestellt, die ein Speicherelement und ein Ansteuerungsmittel aufweist, um eine Spannung an das Speicherelement anzulegen, wobei das Speicherelement seine Charakteristik ändert, um darauf eine Information mit der Anlegung einer Spannung an das Speicherelement durch die Ansteuerungsmittel aufzuzeichnen, wobei das Speicherelement ferner seine Charakteristik ändert, wenn die gleiche Information kontinuierlich auf dem gleichen Speicherelement aufgezeichnet ist, wobei die Speichervorrichtung geeignet ist, um den Inhalt der Information, die bereits auf dem Speicherelement gespeichert wurde, zu bestimmen, wenn die Information aufgezeichnet wird, um die Information, die bereits auf dem Speicherelement aufgezeichnet worden ist, mit der auf dem Speicherelement aufzuzeichnenden Information zu vergleichen, um eine Spannung an das Speicherelement anzulegen, um ein gewöhnliches Informations-Aufzeichnungsverfahren durchzuführen, wenn die zwei Informationen unterschiedlich zueinander sind, und um das gewöhnliche Informations-Aufzeichnungsverfahren abzuschalten, wenn die zwei Informationen miteinander identisch sind.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Information auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, der Inhalt der Information, die bereits auf dem Speicherelement aufgezeichnet ist, bestimmt, und die auf dem Speicherelement aufgezeichnete Information und die auf dem Speicherelement aufzuzeichnende Information werden miteinander verglichen. Wenn die aufgezeichnete Information und die aufzuzeichnende Information unterschiedlich voneinander sind, legt das Spannungs-Ansteuerungsmittel die Spannung an das Speicherelement an, um die Information auf dem Speicherelement durch das gewöhnliche Informations-Aufzeichnungsverfahren aufzuzeichnen. Wenn die aufgezeichnete Information und die aufzuzeichnende Information miteinander identisch sind, wird die Information nicht auf dem Speicherelement durch das gewöhnliche Informations-Aufzeichnungsverfahren aufgezeichnet, so dass selbst dann, wenn der Inhalt der gleichen Information beispielsweise kontinuierlich auf dem Speicherelement aufgezeichnet wurde, die Charakteristik des Speicherelements daran gehindert werden kann, in einem größeren Maße geändert zu werden.
  • In der oben beschriebenen Speichervorrichtung kann, wenn das Speicherelement eine Anordnung hat, bei der ein Zwischenelektrodenmaterial zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, die Anordnung des Speicherelements viel weitergehender vereinfacht werden.
  • Wenn die oben genannte Speichervorrichtung ein Anordnung hat, bei der der Inhalt der Information bestimmt wird, wird die Information von dem Speicherelement ausgelesen wird, bevor die Information auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, und bei der, wenn die aufzuzeichnende Information und die aufgezeichnete Information miteinander identisch sind, kann die Spannung daran gehindert werden, an das gleiche Element angelegt zu werden, und dann muss selbst bei einem Aufzeichnungsverfahren, bei dem eine Information mit einem unterschiedlichen Inhalt (beispielsweise „1") auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, nachdem die Information mit beispielsweise dem gleichen Inhalt (beispielsweise „1") auf dem Speicherelement wiederholt und kontinuierlich aufgezeichnet worden ist, die Spannung, die an das Speicherelement angelegt wird, um die Information mit einem unterschiedlichen Inhalt aufzuzeichnen, nicht größer werden, und daher kann verhindert werden, dass das Aufzeichnungsverfahren verzögert wird.
  • Wenn die oben erwähnte Aufzeichnungsvorrichtung eine Anordnung hat, bei der, wenn die Information auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, die Spannung an das Speicherelement angelegt wird, wird der Inhalt der Information dadurch bestimmt, dass eine Änderung eines Widerstandswertes des Speicherelements bestimmt wird, und, wenn die aufzuzeichnende Information und die aufgezeichnete Information identisch zueinander sind, wird verhindert, dass die Spannung an das Speicherelement angelegt wird, da ein Verfahren zum Lesen der Information von dem Speicherelement nicht erforderlich ist, der Inhalt der Information wird dadurch bestimmt, dass die aufgezeichnete Information von dem Speicherelement gelesen wird, bevor die vorher erwähnte Information auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, und folglich kann die Zeit, die erforderlich ist, um die Information auf dem Speicherelement aufzuzeichnen, im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Inhalt der Information bestimmt wird, kleiner werden.
  • Wenn die oben erwähnte Speichervorrichtung die Anordnung hat, bei der, wenn die aufgezeichnete Information und die aufzuzeichnende Information identisch zueinander sind, ferner bestimmt wird, ob ein Widerstandswert des Speicherelements in einen Bereich eins normierten Wertes fällt oder nicht, und, wenn der Widerstandswert des Speicherelements nicht in den Bereich der normierten Werte fällt, sodann die Spannungs-Ansteuerungsmittel eine Spannung an das Speicherelement angelegt wird, um den vorstehenden Widerstandswert so zu ändern, dass er in den Bereich des normierten Wertes fällt, kann selbst dann, wenn die Information mit einem unterschiedlichen Inhalt (beispielsweise „0") auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, nachdem die Information mit beispielsweise dem gleichen Inhalt (beispielsweise „1") auf dem Speicherelement mehrere Male wiederholt und kontinuierlich aufgezeichnet worden ist und der Widerstandswert des Speicherelements auf einen Wert außerhalb des normierten Wertes geändert wird, der Widerstandswert korrigiert werden, und das Auftreten beispielsweise eines Aufzeichnungsfehlers kann kleiner werden.
  • Wenn die oben erwähnte Speichervorrichtung die Anordnung hat, in der der Inhalt der Information dadurch bestimmt wird, dass die aufgezeichnete Information von dem Speicherelement gelesen wird, bevor die Information auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, und, wenn die aufgezeichnete Information und die aufzuzeichnende Information zueinander identisch sind und wenn ein Widerstandswert des Speicherelements in einem Bereich eines normierten Wertes fällt, kann verhindert werden, dass eine Spannung an das Speicherelement angelegt wird, muss selbst dann, wenn eine Information mit unterschiedlichem Inhalt (beispielsweise „0") auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, nachdem eine Information mit beispielsweise dem gleichen Inhalt (beispielsweise „1") auf dem Speicherelement viele Male wiederholt und kontinuierlich aufgezeichnet worden ist, die Spannung, die an das Speicherelement angelegt wird, um die Information mit dem unterschiedlichen Inhalt aufzuzeichnen, nicht erhöht werden, und es kann verhindert werden, dass das Aufzeichnungsverfahren verzögert wird.
  • In der oben erwähnten Speichervorrichtung kann, wenn die Spannung eine Pulsspannung ist die Menge des elektrischen Stromes kleiner werden, und die Gesamtmenge der elektrischen Ströme, die zum Aufzeichnen von Informationen erforderlich sind, kann kleiner werden.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Speichervorrichtung, die ein Speicherelement und ein Ansteuerungsmittel zum Anlegen einer Spannung an das Speicherelement aufweist, bereitgestellt, bei der das Speicherelement seine Charakteristik ändert, um darauf Information bei Anlegen einer Spannung an das Speicherelement durch die Ansteuerungsmittel aufzuzeichnen, wobei das Speicherelement des weiteren seine Charakteristik ändert, wenn die gleiche Information auf dem Speicherelement kontinuierlich aufgezeichnet wird, wobei die Speichervorrichtung ein Aufzeichnungsverfahren hat, welches den Schritt der Aufzeichnung von Information auf dem Speicherelement umfasst, nachdem der Inhalt der Information, der auf dem Speicherelement aufgezeichnet ist, gelöscht worden ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da die Information auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, nachdem der Inhalt der auf dem Speicherelement aufgezeichneten Information gelöscht worden ist, wenn die Information auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, die Zeit, die zum Lesen der Information von dem Speicherelement erforderlich ist, kleiner werden, und das Aufzeichnungsverfahren kann in seiner Geschwindigkeit weiter erhöht werden, im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Inhalt der Information, der bereits auf dem Speicherelement aufgezeichnet worden ist, bestimmt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann des Weiteren in der oben erwähnten Speichervorrichtung, wenn das Speicherelement eine Anordnung hat, bei der ein Zwischenelektrodenmaterial zwischen der ersten und der zweiten Elektrode eingefügt ist, die Anordnung des Speicherelements viel weitgehender vereinfacht werden.
  • In der oben erwähnten Speichervorrichtung kann des Weiteren, wenn die Spannung die Pulsspannung ist, die Menge an elektrischem Strom kleiner werden, und die Gesamtmenge der elektrischen Ströme, die zum Aufzeichnen der Information auf dem Speicherelement erforderlich sind, kann kleiner werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die eine grundlegende Anordnung eines Speicherelements zur Verwendung mit einer Speichervorrichtung in einem vergrößerten Maßstab zeigt;
  • 2A und 2B sind jeweils Flussdiagramme, auf die bei der Erläuterung der Aufzeichnungsverfahren eines DRAM's (dynamic random-access memory = dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff) Bezug genommen wird;
  • 3A, 3B sind jeweils Flussdiagramme, auf die bei der Erläuterung von Aufzeichnungsverfahren einer Speichervorrichtung mit einem Speicherelement Bezug genommen wird;
  • 4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Anzahl der Schreibvorgänge der Information und einer Rate zeigt, mit der sich der Widerstandswert ändert;
  • 5 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die eine Speichervorrichtung und insbesondere ihr Speicherelement, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 6 ist ein Diagramm von Weltformen von Pulsspannungen, die an das in 5 gezeigte Speicherelement angelegt werden;
  • 7 ist ein Flussdiagramm, auf das Bezug genommen wird, wobei der Inhalt der Information durch Lesen der aufgezeichneten Information auf dem Speicherelement gelesen wird, bevor die Information aufgezeichnet wird, und bei dem Spannungs-Ansteuerungsmittel außer Stande gebracht ist, eine Pulsspannung an das Speicherelement anzulegen;
  • 8 ist ein Flussdiagramm, auf das bei der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels Bezug genommen wird, bei dem ein Problem, das bei dem vorstehend erwähnten Flussdiagramm auftritt, gelöst werden kann;
  • 9 ist ein Flussdiagramm, auf das bei der Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels Bezug genommen wird, bei dem bestimmt wird, ob ein Widerstandswert eines Speicherelements höher als eine obere Grenze eines Bereichs eines normierten Wertes ist und bei dem weiterhin bestimmt wird, ob ein Widerstandswert eines Speicherelements niedriger als eine untere Grenze eines Bereichs eines normierten Wertes ist; und
  • 10A bis 10C sind jeweils schematische Querschnittsdarstellungen, die andere Anordnungen von Speicherelementen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird die grundlegende Anordnung einer Speichervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und ihre Arbeitsweisen unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
  • 1 der beigefügten Zeichnungen ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die eine grundlegende Anordnung einer Speichervorrichtung, insbesondere ihres Speicherelements in einem vergrößerten Maßstab zeigt.
  • Wie in 1 gezeigt ist, hat ein Speicherelement 20 eine Anordnung, bei der ein Zwischenelektrodenmaterial 23 zwischen zwei Elektroden (erste und zweite Elektroden 21 und 22 im Fall von 1) eingefügt ist.
  • Die Speichervorrichtung, die das Speicherelement 20 enthält, das solch eine Anordnung hat, verwendet beispielsweise einen Innenleiter als Zwischenelektrode 23, und des weiteren enthält eine der zwei Elektroden 21, 22, beispielsweise die erste Elektrode 21, ein Metall, das als Ionen in den Innenleiter diffundiert wird. Wenn eine Spannung an die zwei Elektroden 21, 22 des Speicherelements 20 angelegt wird, werden somit elektrische Ladungen zu dem Zwischenelektrodenmaterial 23 zugeführt, und das Metall, das in der ersten Elektrode 21 enthalten war, wird in das Zwischenelektrodenmaterial 23, das aus einem Innenleiter zusammengesetzt ist, als Ionen diffundiert, wodurch die elektrischen Charakteristiken, beispielsweise ein Widerstand oder eine Kapazität, in dem Ionenleiter geändert werden, um Information in der Speichervorrichtung aufzuzeichnen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Speichervorrichtung aus einem Speicherelement zusammengesetzt, um Information dadurch aufzuzeichnen, dass die Änderung der Charakteristiken, beispielsweise der elektrischen Charakteristiken, verwendet wird, und die vorliegende Erfindung kann die oben erwähnten Ziele erreichen. Im Folgenden wird eine Speichervorrichtung, insbesondere ihr Speicherelement, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
  • Ein Speicherelement, das allgemein durch die Bezugszahl 1 in 5 bezeichnet ist, hat eine Anordnung, bei der ein Zwischenelektrodenmaterial 4 zwischen einer ersten Elektrode 2, die auf der Oberseite des Speicherelements 1 vorgesehen ist, und einer zweiten Elektrode 3 eingefügt, die auf der Unterseite des Speicherelements 1 angeordnet ist.
  • Das Zwischenelektrodenmaterial 4 ist aus einem Innenleiter 5 (Chalkogenid-Ionenleiter) zusammengesetzt, der beispielsweise ein bestimmtes Metall enthält.
  • In dem Fall von 5 hat der Innenleiter 5 eine Anordnung mit einer zweischichtigen Struktur, die aus einer Ionenleiterschicht 51, die auf der Seite (Oberseite) der ersten Elektrode 2 vorgesehen ist, und eine Ionenleiterschicht 52, die auf der Seite (Unterseite) der zweiten Elektrode 3 vorgesehen ist. Die Ionenleiterschicht 51 ist beispielsweise aus GeSbTeAg hergestellt, und die Ionenleiterschicht 52 ist beispielsweise aus GeSbTe hergestellt.
  • Sodann hat die Ionenleiterschicht 51 eine Schichtdicke von beispielsweise 25 nm, und die Ionenleiterschicht 52 hat eine Schichtdicke von beispielsweise 30 nm.
  • Das GeSbTeAg, das die Ionenleiterschicht 51 bildet, ist so hergestellt, dass GeSbTe, das ein zu den Chalkogeniden gehörendes Element enthält, das Metall Ag enthält.
  • Wenn der Innenleiter 5 des Zwischenelektrodenmaterials 4 mit elektrischen Ladungen versorgt wird, wird das Ag, das in dem Innenleiter 5 enthalten, ionisiert, um positive Ionen 6 zu erzeugen, und die positiven Ionen 6 werden reduziert, um das Metall Ag zu erzeugen. Somit kann der Innenleiter 4 wiederholt seinen Widerstand zwischen einem Hochniveauzustand und einem Niedrigniveauzustand ändern.
  • Als Ergebnis wird das Speicherelement 1 in die Lage versetzt, Information auf der Grundlage des Zustandes des Widerstandes des Innenleiters 5 aufzuzeichnen. In dem Anfangszustand ist das Ag in den metallischen Zustand versetzt, und folglich ist der Innenleiter 5 in den Zustand mit hohem Widerstandswert versetzt. Sodann ändert sich der Widerstandswert des Speicherelements 1 auch zwischen dem Hochniveauzustand und dem Niedrigniveauzustand auf ähnliche Weise in Übereinstimmung mit dem Zustand des Widerstandswertes des Innenleiters 5.
  • Um zu verhindern, dass sie verschlechtert werden, sind die erste und die zweite Elektrode 2 und 3 aus einer Substanz hergestellt, deren Valenzzahl, die erhalten wird, wenn sie ionisiert wird, größer ist als die Valenzzahl (monovalentes Ag+), die erhalten wird, wenn eine Substanz (Ag), die in dem Zwischenelektrodenmaterial 4 (das heißt in dem Innenleiter 5) enthalten ist, ionisiert wird, um die positiven Ionen 6 zu erzeugen. Insbesondere sind die ersten und zweiten Elektroden 2 und 3 beispielsweise aus TiW (Titan-Wolfram) hergestellt.
  • Die Valenzzahl von Ti (Titan), die erhalten wird, wenn es oxidiert wird, ist zweiwertig oder dreiwertig oder vierwertig. Die Valenzzahl von W (Wolfram), die erhalten wird, wenn es oxidiert wird, ist vierwertig oder fünfwertig oder sechswertig.
  • Die ersten und zweiten Elektroden 2 und 3 sind so ausgebildet, dass sie Schichtdicken haben, die für allgemeine Halbleitervorrichtungen geeignet sind, und sie haben Schichtdicken von jeweils beispielsweise 100 nm.
  • Das Speicherelement 1, das die oben erwähnte Anordnung hat, ist auf dem Substrat 7 ausgebildet.
  • Obwohl dies nicht gezeigt ist, sind die ersten und zweiten Elektroden 2 und 3 des Speicherelements 1 jeweils mit Anschlussverbindungen verbunden, und diese Anschlussverbindungen sind mit geeigneten Schaltungen, beispielsweise einer Aufzeichnungsschaltung, einer Löschschaltung bzw. einer Leseschaltung verbunden. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist des Weiteren ein Ansteuerungsmittel zum Anlegen einer Spannung an das Speicherelement 1 auf dem Substrat 7 montiert, und dadurch ist die Speichervorrichtung aufgebaut.
  • Das vorstehende Ansteuerungsmittel zum Anlegen der Spannung an das Speicherelement 1 kann entweder auf dem gleichen Substrat 7 des Speicherelements 1 oder auf einem anderen Abschnitt des gleichen Substrats 7 vorgesehen sein.
  • Die Verfahren, mit denen Information in der tatsächlichen Praxis auf der vorstehenden Speichervorrichtung aufgezeichnet (geschrieben oder gelöscht) werden, werden mehr speziell beschrieben.
  • In der folgenden Beschreibung wird das Aufzeichnungsverfahren zum Ändern des Widerstandswertes des Speicherelements 1 von dem Hochniveauzustand zu dem Niedrigniveauzustand als „Schreiben" von Information und das Aufzeichnungsverfahren zum Ändern des Widerstandswertes des Speicherelements 1 von dem Niedrigniveauzustand zu dem Hochniveauzustand wird als „Löschen" von Information bezeichnet.
  • Das oben erwähnte Ansteuerungsmittel legt eine Spannung, beispielsweise eine Pulsspannung, an das Speicherelement 1 an, um Information in dem Speicherelement 1 aufzuzeichnen.
  • Wenn Information beispielsweise in das Speicherelement 1 geschrieben wird, wird eine Schreib-Pulsspannung (positive Spannung) an die erste Elektrode 2 durch die Anschlussverbindung, die mit der ersten Elektrode 2 verbunden ist, angelegt, wodurch das Ag, das in der Ionenleiterschicht 51 auf der Seite der ersten Elektrode 2 enthalten ist, ionisiert wird und in die Ionenleiterschicht 52 diffundiert wird, wonach es mit Elektronen auf der Seite der zweiten Elektrode 3 der Ionenleiterschicht 52 vereinigt und abgeschieden wird. Als Ergebnis fällt der Widertandswert des Innenleiters 5 ab, und der Widerstandswert des Speicherelements 1 fällt ebenfalls ab, so dass es möglich gemacht wird, Information in das Speicherelement 1 zu schreiben.
  • Wenn Information beispielsweise von dem Speicherelement 1 gelöscht wird, wird eine Lösch-Pulsspannung (negative Spannung) mit einer Polarität entgegengesetzt zu der beim Schreiben an die zweite Elektrode 3 durch die Anschlussverbindung angelegt, die mit der zweiten Elektrode 3 verbunden ist, wodurch das Ag, das auf der Seite der zweiten Elektrode 3 der Ionenleiterschicht 52 abgelagert ist, wiederum ionisiert wird und zu der Ionenleiterschicht 51 auf der Seite der ersten Elektrode 2 zurückgeführt wird. Folglich kehrt der Widerstandswert des Innenleiters 5 zu dem Hochniveauzustand zurück, und der Widerstandswert des Speicherelements 1 steigt ebenfalls an, so dass es möglich gemacht wird, die Information von dem Speicherelement 1 zu löschen.
  • Da Pulsspannungen an das Speicherelement 1 angelegt werden, können Pulsspannungen angelegt werden, deren Wellenformen beispielsweise in 6 gezeigt sind.
  • Im Falle von Pulsspannungen, deren Wellenformen in 6 gezeigt sind, wird eine Lesespannung (Lese-Vorspannung) V1 zum Lesen des Widerstandswertes zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 2 und 3 konstant an das Speicherelement 1 angelegt, und des Weiteren werden eine Schreib-Pulsspannung (Schreib-Vorspannung) V2 und eine Lösch-Pulsspannung (Lösch-Vorspannung) V3 alternierend und wiederholt an das Speicherelement 1 angelegt. Der Schreib-Spannungspuls V2 wird an das Speicherelement 1 während einer Zeitdauer T2 angelegt, und der Lösch-Spannungspuls V3 wird an das Speicherelement 1 während einer Zeitdauer T3 angelegt.
  • Mit anderen Worten wird, wenn Information in das Speicherelement 1 geschrieben oder davon gelöscht wird, eine konstante Spannung nicht kontinuierlich an das Speicherelement 1 angelegt, sondern eine kurze Pulsspannung (V2 oder V3) wird an das Speicherelement nur während einer vorgegebenen Zeitdauer (T2 oder T3) angelegt.
  • Wenn beispielsweise die gleiche Information kontinuierlich in die Speichervorrichtung geschrieben wird, die das Speicherelement enthält, das solch eine Anordnung hat, wie sie in den 2A und 2B gezeigt ist, fällt, wenn die Anzahl der Schreibvorgänge größer wird, der Widerstandswert mehr als der Widerstandswert, der beim Halten der Information erhalten wird, ab, als beabsichtigt ist (beispielsweise der Widerstandswert der Information „1").
  • Um das vorstehende Problem zu lösen, wird, wenn Information in die Speichervorrichtung geschrieben wird, der Inhalt der Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet ist, bestimmt, und die Information, die auf dem Speicherelement aufgezeichnet worden ist, und die Information, die auf dem Speicherelement aufgezeichnet werden soll, werden miteinander verglichen. Wenn die zwei Informationen unterschiedlich zueinander sind, wird die Pulsspannung an das Speicherelement 1 angelegt, und ein gewöhnliches Informations-Aufzeichnungsverfahren wird ausgeführt. Wenn andererseits die zwei Informationen zueinander identisch sind, wird das gewöhnliche Aufzeichnungsverfahren nicht ausgeführt.
  • Ein Beispiel dafür, dass die Pulsspannung nicht an das Speicherelement 1 angelegt wird, wenn festgestellt wird, dass die zwei Informationen zueinander identisch sind, nachdem die Information, die bereits aufgezeichnet worden ist, aus dem Speicherelement 1 ausgelesen worden ist und der Inhalt der Information bestimmt wurde, bevor die Information in dem Speicherelement 1 aufgezeichnet wird, wird unten unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 7 beschrieben.
  • In diesem Beispiel sei der Zustand, bei dem der Widerstandswert des Speicherelements 1 hoch ist, als der Zustand definiert, bei dem die Information „1" in der Speicherelement 1 geschrieben wird, und der Zustand, in dem der Widerstandswert des Speicherelements 1 niedrig ist, als der Zustand definiert, bei dem die Information „0" in das Speicherelement 1 eingeschrieben wird.
  • In der Speichervorrichtung wird Bezug nehmend auf 7 nach dem Start des Verfahrens an dem Schritt S1 die Information, die bereits aufgezeichnet worden ist, aus dem Speicherelement 1 gelesen, bevor die Information auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet wird. Sodann geht die Steuerung zu dem nächsten Entscheidungsschritt S2 weiter, an dem festgestellt wird, ob die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet wurde, gleich „1" oder „0" ist. Wenn die aufgezeichnete Information gleich „1" ist, was durch JA an dem Entscheidungsschritt S2 dargestellt ist, geht die Steuerung zu dem nächsten Entscheidungsschritt S3 weiter, an dem festgestellt wird, ob eine neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, gleich „1" ist oder nicht. Wenn die Information gleich „1" ist, was durch JA an dem Entscheidungsschritt S3 dargestellt ist, geht die Steuerung zu dem Schritt S4 weiter, an dem die Pulsspannung dicht an das Speicherelement 1 angelegt wird, so dass die Information „1" nicht auf dem Speicherelement 1 gespeichert wird, das heißt, dass das Speicherelement 1 in dem ursprünglichen Zustand bleibt (keine Information wird auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet).
  • Wenn die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, andererseits gleich „1" ist, was durch JA in dem Entscheidungsschritt S2 dargestellt ist, und wenn die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, nicht gleich „1" (das heißt „0") ist, wie durch NEIN an dem Entscheidungsschritt S3 dargestellt ist, geht die Steuerung zu einem Schritt S5 weiter. An dem Schritt S5 wird das Aufzeichnen der Information „0" ausgeführt (die Information wird gelöscht), und die Information „1", die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, wird von dem Speicherelement 1 gelöscht. Mit anderen Worten wird ein gewöhnliches Aufzeichnungsverfahren ausgeführt.
  • Andererseits, nachdem die Information aus dem Speicherelement 1 ausgelesen worden ist, wenn die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 gespeichert worden ist, nicht gleich „1" sondern „0" ist, wie durch NEIN an dem Entscheidungsschritt S2 dargestellt ist, geht die Steuerung zu dem nächsten Entscheidungsschritt S6 weiter. An dem Entscheidungsschritt S6 wird festgestellt, ob die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 gespeichert werden soll, gleich „1" ist, oder nicht. Wenn die neue Information gleich „1" ist, was durch JA an dem Entscheidungsschritt S6 dargestellt wird, geht die Steuerung zu einem Schritt S7 weiter, an dem Aufzeichnung der Information „1" (Information wird geschrieben) ausgeführt wird, wie sie ist.
  • Wenn die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, nicht gleich „1" (das heißt „0") ist, was durch ein NEIN bei dem Entscheidungsschritt S6 dargestellt wird, geht die Steuerung zu dem Schritt S8 weiter, an dem die Aufzeichnung dieser Information „0" (Löschen von Information) nicht ausgeführt wird, und folglich bleibt das Speicherelement 1 in dem ursprünglichen Zustand (keine Information wird auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet).
  • In dem Fall von 7 wird an dem Entscheidungsschritt S2 festgestellt, ob die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, gleich „0" oder „1" ist, nachdem die Information von dem Speicherelement 1 an dem Schritt S1 ausgelesen worden ist und nach dem an dem Entscheidungsschritt S2 festgestellt worden ist, ob die Information, die bereits in dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „0" oder „1" ist. Das vorliegende Beispiel ist nicht darauf eingeschränkt, und die folgende Variante ist ebenfalls möglich. Das heißt, das, nachdem die Information aus dem Speicherelement 1 an dem Schritt S1 ausgelesen worden ist, und nachdem an dem Entscheidungsschritt S2 festgestellt worden ist, ob die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, gleich „0" oder „1" ist, festgestellt werden kann, ob die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „0" oder „1" ist.
  • Nachdem festgestellt worden ist, ob die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, gleich „0" oder „1" ist, kann auch die Information, die bereits aufgezeichnet worden ist, aus dem Speicherelement 1 ähnlich zu dem Schritt S1 ausgelesen werden. In diesem Fall ist bevorzugt, dass die Information aus dem Speicherelement 1 nur dann ausgelesen werden sollte, wenn die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, beispielsweise gleich „1" ist.
  • Zusätzlich, wenn festgestellt wird, dass die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „0" ist und wenn festgestellt wird, dass die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, gleich „0" ist, kann das Aufzeichnen der Information „0" ausgeführt oder nicht ausgeführt werden, wie in 7 gezeigt ist.
  • Wie oben beschrieben wurde, muss gemäß der Speichervorrichtung dieses Beispiels, da keine Information aufgezeichnet wird und die Speichervorrichtung in dem ursprünglichen Zustand bleibt, wenn festgestellt wird, dass die Information, die bereits auf dem Speicherelement aufgezeichnet worden ist, und die neue Information, die auf dem Speicherelement aufgezeichnet werden soll, miteinander identisch sind, nachdem die Information, die bereits aufgezeichnet worden ist, von dem Speicherelement ausgelesen wurde, bevor die Information auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, selbst in dem Fall des Aufzeichnungsverfahrens, bei dem eine Information mit unterschiedlichem Inhalt von dem Speicherelement gelöscht werden soll, nachdem beispielsweise das Schreiben von Information mit dem gleichen Inhalt wiederholt und kontinuierlich ausgeführt worden ist, die Menge an elektrischen Ladungen, die an das Speicherelement 1 angelegt werden, um die Information mit unterschiedlichem Inhalt von dem Speicherelement zu löschen, nicht auf einen großen Wert eingestellt werden. Folglich kann eine Information mit unterschiedlichem Inhalt von dem Speicherelement 1 ohne eine Menge Zeit gelöscht werden, und folglich kann verhindert werden, dass die Geschwindigkeit des Aufzeichnungsverfahrens geringer wird. Somit kann die Geschwindigkeit des Aufzeichnungsverfahrens erhöht werden.
  • Da das Speicherelement 1 die Anordnung hat, in der das Zwischenelektrodenmaterial 4 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 2 und 3 angeordnet ist, kann die Anordnung des Speicherelements 1 auch vereinfacht werden im Vergleich zu dem eines Speicherelements zur Verwendungs- beispielsweise in einem DRAM.
  • Zusätzlich kann, da die Pulsspannung an das Speicherelement 1 als Spannung angelegt wird, die Größe der elektrischen Ströme herabgesetzt werden, und folglich wird es möglich, die Gesamtmenge an elektrischen Strömen, die zum Aufzeichnen von Information auf dem Speicherelement 1 benötigt wird, herabzusetzen.
  • In dem Beispiel, das in 7 gezeigt ist, wird, wenn der Zustand, bei dem die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet ist, gleich „1" ist, und in dem Zustand, in dem die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, ebenfalls gleich „1" ist, in einer großen Anzahl von Malen wiederholt fortgesetzt wird, keine Verarbeitung an dem Speicherelement 1 ausgeführt, und das Speicherelement 1 wird belassen, wie es ist.
  • In dem Fall des Speicherelements, bei dem die elektrischen Ladungen an das Speicherelement angelegt werden, dessen Widerstandswert auf einem hohen Niveau gehalten wird, so dass der Widerstandswert des Speicherelement anfällt, ändert sich der Widerstandswert sachte zu dem anfänglichen Zustand, das heißt, in den Zustand mit hohem Widerstand, während die Zeit vergeht. Als Ergebnis, wenn das Speicherelement 1, das auf einen Zustand mit niedrigem Widerstandswert gehalten wurde, während einer langen Zeit belassen wird, ändert sich das Speicherelement 1 in den Zustand mit hohem Widerstand mit dem Zeitablauf, und ein Aufzeichnungsfehler tritt zu dieser Zeit auf.
  • Wenn der Zustand, in dem die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 gespeichert worden ist, gleich „1" ist, und der Zustand, in dem die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, gleich „1" ist, wiederholt in einer großen Anzahl von Malen in dem Beispiel, das in 7 gezeigt ist, fortgesetzt wird, tritt ein Aufzeichnungsfehler auf.
  • Ein Ausführungsbeispiel, bei dem das oben erwähnte Problem gelöst werden kann, wird unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 8 beschrieben.
  • Bezug nehmend auf 8 geht in der Speichervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ähnlich wie bei dem Fall des Beispiels, das in 7 gezeigt ist, nach dem Start des Verfahrens die Steuerung zu einem Schritt S10 weiter. An dem Schritt S10 wird Information, die bereits aufgezeichnet worden ist, aus dem Speicherelement 1 ausgelesen, bevor Information auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet wird. Die Steuerung geht zu dem nächsten Entscheidungsschritt S11 weiter, an dem festgestellt wird, ob die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „1" oder „0" ist.
  • Wenn die vorstehende Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „1" ist, was durch ein JA an dem Entscheidungsschritt S11 dargestellt ist, geht die Steuerung zu dem nächsten Entscheidungsschritt S12 weiter. An dem nächsten Entscheidungsschritt S12 wird festgestellt, ob die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, gleich „1" ist. Wenn die neue Information gleich „1" ist, was durch JA an dem Entscheidungsschritt S12 dargestellt ist, geht die Steuerung zu dem nächsten Entscheidungsschritt S13 weiter. An dem Entscheidungsschritt S13 wird festgestellt, ob der Widerstandswert des Speicherelements 1 in einem Bereich eines normierten Wertes fällt oder nicht. In diesem Ausführungsbeispiel wird an dem Entscheidungsschritt S13 festgestellt, ob der Widerstandswert des Speicherelements nicht höher als eine obere Grenze des Bereichs des normierten Wertes ist.
  • In Bezug auf den vorher normierten Widerstandswert kann ein normierter Wert des Widerstandswertes in den Zustand eingestellt werden, in dem eine obere Grenze auf 0,1 k, eingestellt ist.
  • Wenn der Widerstandswert des Speicherelements 1 die obere Grenze des Bereichs für den normierten Wert übersteigt, was durch ein NEIN in dem Entscheidungsschritt S13 dargestellt ist, geht die Steuerung in diesem Ausführungsbeispiel zu dem Schritt S111 weiter. In dem Schritt S111 wird der Widerstandswert des Speicherelements 1 so korrigiert, dass er in den Bereich des normierten Wertes fällt.
  • Wenn andererseits der Widerstandswert des Speicherelements 1 in den Bereich des normierten Wertes fällt, was durch JA in dem Entscheidungsschritt S13 dargestellt ist, geht die Steuerung zu einem Schritt S14 weiter. An dem Schritt S14 wird keine Pulsspannung an das Speicherelement 1 angelegt, und folglich wird die Information „1" nicht auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet. Somit wird keine Verarbeitung an dem Speicherelement 1 ausgeführt, und das Speicherelement 1 wird so belassen, wie es ist.
  • Nachdem die Information, die bereits aufgezeichnet worden ist, von dem Speicherelement 1 an dem Schritt S10 ausgelesen worden ist, wenn die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „1" ist, was durch ein JA in dem Entscheidungsschritt S11 dargestellt ist, und wenn die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, nicht gleich „1" (das heißt in diesem Fall gleich „0") ist, was durch ein NEIN in dem Entscheidungsschritt S12 dargestellt ist, geht die Steuerung zu dem Schritt S15 weiter. An dem Schritt S15 wird die Pulsspannung an das Speicherelement 1 angelegt, wodurch die Information „0" aufgezeichnet wird (die Information wird gelöscht), und folglich wird die Information „1", die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, wird von dem Speicherelement 1 gelöscht. Mit anderen Worten wird ein gewöhnliches Aufzeichnungsverfahren ausgeführt.
  • Andererseits, nachdem die Information an dem Schritt S10 aus dem Speicherelement 1 ausgelesen worden ist, wenn die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „0" ist, was durch ein NEIN in dem Entscheidungsschritt S11 dargestellt ist, und wenn neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, gleich „1" ist, was durch ein JA an dem Entscheidungsschritt S16 dargestellt ist, geht sodann die Steuerung zu einem Schritt S17 weiter. An dem Schritt S17 wird die Information „1" auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet, wie es ist (Information wird geschrieben). Andererseits, wenn neue Information, die auf dem Speicherelement aufgezeichnet werden soll, nicht gleich „1" (das heißt gleich „0") ist, was durch ein NEIN an dem Entscheidungsschritt S16 dargestellt ist, geht sodann die Steuerung zu einem Schritt S18 weiter. An dem Schritt S18 wird diese Information „0" nicht auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet (Information wird von dem Speicherelement 1 gelöscht), und folglich wird keine Verarbeitung an dem Speicherelement 1 ausgeführt, und das Speicherelement 1 wird belassen, wie es ist.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß der Speichervorrichtung dieses Ausführungsbeispiels die Information, die bereits aufgezeichnet worden ist, aus dem Speicherelement 1 ausgelesen, bevor die Information auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet wird. Wenn neue Information auf dem Speicherelement dieses Mal aufgezeichnet werden soll und wenn die aufgezeichnete Information in beiden Fällen gleich „1" ist, dann wird festgestellt, ob der Widerstandswert des Speicherelements 1 die obere Grenze des Bereichs des normierten Wertes übersteigt oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Widerstandswert des Speicherelements 1 nicht höher als die obere Grenze des Bereichs des normierten Wertes ist, dann wird die Information nicht auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet, und das Speicherelement 1 wird in dem ursprünglichen Zustand belassen. Wenn andererseits festgestellt wird, dass der Widerstandswert des Speicherelements 1 die obere Grenze des Bereichs des normierten Wertes übersteigt, dann wird der Widerstandswert in einer solchen Weise korrigiert, dass der Widerstandswert des Speicherelements 1 in den Bereich des normierten Wertes fällt. Wenn Information mit einem unterschiedlichen Inhalt von dem Speicherelement 1 gelöscht wird, nachdem beispielsweise Information mit dem gleichen Inhalt in das Speicherelement 1 wiederholt und kontinuierlich eine große Anzahl von Malen geschrieben worden ist, kann somit selbst dann, wenn die Information nicht in das Speicherelement geschrieben wird, und wenn das Speicherelement so belassen wird, wie es ist, so dass der Widerstandswert des Speicherelements 1 sich ändert und den normierten Wert übersteigt, der Widerstandswert des Speicherelements so korrigiert wird, dass er in den normierten Wert fällt. Als Ergebnis kann das Auftreten von Aufzeichnungsfehlern vermindert werden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel kann, da das Speicherelement 1 die Anordnung hat, bei der das Zwischenelektrodenmaterial 4 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 2 und 3 angeordnet ist, ähnlich wie bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel die Anordnung des Speicherelements 1 auch vereinfacht werden im Vergleich zu der des Speicherelements beispielsweise eines DRAM's.
  • Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann, da die Pulsspannung an das Speicherelement 1 als Spannung angelegt wird, ähnlich wie bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel die Menge an elektrischen Strömen zusätzlich herabgesetzt werden, und folglich wird es möglich, die Gesamtmenge an elektrischen Strömen, die zum Aufzeichnen von Information erforderlich sind, herabzusetzen.
  • Im Folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem festgestellt wird, ob der Widerstandswert des Speicherelements 1 die obere Grenze des Bereichs des normierten Wertes übersteigt, und in dem festgestellt wird, ob der Widerstandswert des Speicherelements 1 nicht niedriger als eine untere Grenze des Bereichs des normierten Wertes ist, unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 9 beschrieben.
  • Bezug nehmend auf 9 geht in der Speichervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ähnlich wie in dem Fall des Ausführungsbeispiels, das in 8 gezeigt ist, nach dem Start des Verfahrens die Steuerung zu einem Schritt S30 weiter. An dem Schritt S30 wird Information, die bereits aufzeichnet worden ist, aus dem Speicherelement 1 ausgelesen, bevor Information auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet wird. Sodann geht die Steuerung zu dem nächsten Entscheidungsschritt S31 weiter, an dem festgestellt wird, ob die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „1" ist.
  • Wenn die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „1" ist, was durch ein JA an dem Entscheidungsschritt S31 dargestellt ist, geht die Steuerung zu dem nächsten Entscheidungsschritt S32 weiter. In dem Entscheidungsschritt S32 wird festgestellt, ob neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, dieses Mal gleich „1" ist. Wenn diese neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, gleich „1" ist, was durch ein JA an dem Entscheidungsschritt S32 dargestellt ist, geht die Steuerung zu dem nächsten Entscheidungsschritt S33 weiter. Ähnlich wie bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel, das in dem Flussdiagramm von 8 gezeigt ist, wird an dem Entscheidungsschritt S33 festgestellt, ob der Widerstandswert des Speicherelements 1 höher als die obere Grenze des Bereichs des normierten Wertes ist oder nicht.
  • Wenn der Widerstandswert des Speicherelements 1 höher als die obere Grenze des Bereichs des normierten Wertes ist, was durch NEIN an dem Entscheidungsschritt S33 dargestellt ist, geht die Steuerung zu einem Schritt S311 weiter. An dem Schritt S311 wird der Widerstandswert des Speicherelements 1 so korrigiert, dass er in den Bereich des normierten Wertes fällt.
  • Wenn andererseits der Widerstandswert des Speicherelements 1 nicht höher als die obere Grenze des Bereichs des normierten Wertes ist, was durch ein JA an dem Entscheidungsschritt S33 dargestellt ist, geht dann die Steuerung zu dem nächsten Entscheidungsschritt S34 bei diesem Ausführungsbeispiel weiter. An dem Entscheidungsschritt S34 wird festgestellt, ob der Widerstandswert des Speicherelements 1 nicht niedriger als die untere Grenze des Bereichs des normierten Wertes ist oder nicht.
  • In Bezug auf die vorher normierten Widerstandswerte können die normierten Werte in dem Zustand, in dem die obere Grenze auf 0,1 k, eingestellt ist, die untere Grenze auch 0,1 k, eingestellt werden.
  • Wenn der Widerstandswert des Speicherelements 1 niedriger als der Bereich des normierten Wertes ist, was durch ein NEIN an dem Entscheidungsschritt S34 dargestellt ist, geht dann die Steuerung zu einem Schritt S321 weiter. An dem Schritt S321 wird der Widerstandswert des Speicherelements 1 so korrigiert, dass er in dem Bereich des normierten Wertes fällt.
  • Wenn der Widerstandswert des Speicherelements 1 nicht niedriger als der Bereich des normierten Wertes ist, was durch ein JA an dem Entscheidungsschritt S34 dargestellt ist, geht dann die Steuerung zu einem Schritt S35 weiter. An dem Schritt S35 wird eine Pulsspannung nicht an das Speicherelement 1 angelegt, und die Information „1" wird nicht auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet. Somit wird das Speicherelement belassen, wie es ist (keine Verarbeitung wird an dem Speicherelement 1 ausgeführt).
  • Wenn die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „1" ist, was durch ein JA an dem Entscheidungsschritt S31 dargestellt ist, und wenn die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, nicht gleich „1" (das heißt „0"), was durch ein NEIN an dem Entscheidungsschritt S32 dargestellt ist, geht dann die Steuerung zu einem Schritt S36 weiter. An dem Schritt S36 wird die Pulsspannung an das Speicherelement 1 als die Spannung angelegt, durch die Information „0" an dem Speicherelement 1 aufgezeichnet wird (Information wird von dem Speicherelement 1 gelöscht), und folglich wird die Information „1", die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gelöscht.
  • Nachdem die Information, die bereits aufgezeichnet worden ist, aus dem Speicherelement 1 an dem Schritt S30 ausgelesen worden ist, wenn die aufgezeichnete Information nicht gleich „1" sondern „0" ist, was durch ein NEIN an dem Entscheidungsschritt S31 dargestellt ist, und wenn neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, dieses Mal gleich „1" ist, was durch ein JA an dem Entscheidungsschritt S37 dargestellt ist, geht die Steuerung zu einem Schritt S38 weiter. An dem Schritt S38 wird die Information „1" auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet (Information wird eingeschrieben).
  • Wenn andererseits die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, dieses Mal nicht gleich „1" ist, was durch ein NEIN an dem Entscheidungsschritt S37 dargestellt ist, geht die Steuerung dann zu einem Schritt S39 weiter. An dem Schritt S39 wird diese Information „0" nicht auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet, und das Speicherelement 1 wird so belassen, wie es ist (keine Verarbeitung wird an dem Speicherelement 1 ausgeführt).
  • Gemäß der Speichervorrichtung dieses Ausführungsbeispiels wird, wenn die Information, die bereits auf dem Speicherelement aufgezeichnet ist, dieses Mal identisch mit der neuen Information ist, die in das Speicherelement geschrieben werden soll, festgestellt, ob der Widerstandswert des Speicherelements nicht höher als die obere Grenze des Bereichs des normierten Wertes ist, und ferner wird festgestellt, ob der Widerstandswert des Speicherelements nicht niedriger als die untere Grenze des Bereichs des normierten Wertes ist oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Widerstandswert des Speicherelements nicht niedriger als die untere Grenze des Bereichs des normierten Wertes ist, wird sodann keine Information auf dem Speicherelement aufgezeichnet, das Speicherelement wird so belassen, wie es ist. Wenn festgestellt wird, dass der Widerstandswert des Speicherelements niedriger als die untere Grenze des Bereichs des normierten Wertes ist, kann sodann der Widerstandswert des Speicherelements so korrigiert werden, dass er in den Bereich des normierten Wertes fällt. Als Ergebnis kann festgestellt werden, ob der Widerstandswert des Speicherelements höher oder niedriger als der normierte Wert ist. Daher kann im Vergleich zu dem Fall des vorstehenden Ausführungsbeispiels, bei dem nur festgestellt werden kann, ob der oben erwähnte Widerstandswert des Speicherelements höher als die obere Grenze des Bereichs des normierten Wertes ist, der Widerstandswert des Speicherelements mit größerer Genauigkeit korrigiert werden, und folglich kann das Auftreten von Aufzeichnungsfehlern viel weitgehender herabgesetzt werden.
  • Da das Speicherelement 1 die Anordnung hat, bei der das Zwischenelektrodenmaterial 4 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 2 und 3 angeordnet ist, kann ferner auch in diesem Ausführungsbeispiel ähnlich wie bei dem Fall des oben erwähnten Ausführungsbeispiels die Anordnung des Speicherelements 1 vereinfacht werden im Vergleich zu der des Speicherelements von beispielsweise dem DRAM.
  • Da die Pulsspannung an das Speicherelement 1 als Spannung angelegt wird, kann zusätzlich auch in diesem Ausführungsbeispiel ähnlich wie bei dem Fall des oben erwähnten Ausführungsbeispiels die Menge der elektrischen Ströme herabgesetzt werden, und folglich wird es möglich, die Gesamtmenge an elektrischen Strömen, die zum Aufzeichnen von Information erforderlich sind, herabzusetzen.
  • Während der Fall, bei dem die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, aus dem Speicherelement 1 ausgelesen wird, bevor die Information auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet wird, bisher als Verfahren zur Bestimmung des Inhalts der Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, in den in den 7, 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und es kann solch ein Fall betrachtet werden, bei dem der Widerstandszustand des Speicherelements beispielsweise während eines Informations-Aufzeichnungsverfahrens bestimmt wird.
  • In solch einem Fall sollte bei dem Verfahren, in dem der Widerstandswert des Speicherelements 1 zunehmend von einem Hochniveauzustand in dem anfänglichen Zustand beispielsweise auf einen Niedrigniveauzustand abfällt, der Widerstandswert des Speicherelements 1 festgestellt werden, bevor der Widerstandswert sich auf einen vorgegebenen Wert ändert, das heißt nachdem der Widerstandswert beginnt, in einer relativ kurzen Zeitdauer abzufallen.
  • Sodann wird der Widerstandswert des Speicherelements 1 in einer kurzen Zeitdauer bestimmt, nachdem das Informations-Aufzeichnungsverfahren gestartet worden ist. Wenn festgestellt wird, dass die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, und die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 dieses Mal aufgezeichnet werden soll, miteinander identisch sind, wird sodann das Informations-Aufzeichnungsverfahren gestoppt. Mit anderen Worten wird die nachfolgende Beaufschlagung der Pulsspannung auf das Speicherelement 1 gestoppt, wodurch die Beaufschlagung einer unnötigen Pulsspannung auf das Speicherelement auf ein Minimum herabgesetzt werden kann, und es kann verhindert werden, dass der Widerstandswert des Speicherelements 1 auf ein übermäßig tiefes oder hohes Niveau geht.
  • Wenn beispielsweise eine neue Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll, dieses Mal gleich „1" ist, das heißt, wenn der Widerstandswert auf einem niedrigen Niveau gehalten wird, wird als Informations-Aufzeichnungsverfahren das oben erwähnte „Schreiben von Informationen" dadurch ausgeführt, dass die Pulsspannung an das Speicherelement 1 angelegt wird, um den Widerstandswert abzusenken.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn der Widerstandswert, der von dem Speicherelement 1 in einer kurzen Zeitdauer festgestellt wird, nachdem das Informations-Aufzeichnungsverfahren gestartet worden ist, genügend niedrig ist, festgestellt, dass die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „1" ist und identisch mit der neuen Information ist, die dieses Mal auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll. Sodann wird das Informations-Aufzeichnungsverfahren gestoppt. Mit anderen Worten wird die nachfolgende Beaufschlagung der Pulsspannung an das Speicherelement 1 gestoppt.
  • Wenn andererseits der Widerstandswert, der von dem Speicherelement 1 in einer kurzen Zeitdauer bestimmt wird, nachdem das Informations-Aufzeichnungsverfahren gestartet worden ist, jedoch hoch ist, dann wird festgestellt, dass die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „0" ist und unterschiedlich von der neuen Information ist, die auf dem Speicherelement 1 dieses Mal aufgezeichnet werden soll. Sodann wird das nachfolgende Informations-Aufzeichnungsverfahren kontinuierlich ausgeführt, und der Widerstandswert des Speicherelements 1 wird vollständig von dem Hochniveauzustand in den Niedrigniveauzustand geändert. Mit anderen Worten wird das gewöhnliche Aufzeichnungsverfahren (Schreiben von Information) ausgeführt.
  • Wenn die neue Information, die auf dem Speicherelement 1 dieses Mal aufgezeichnet werden soll, beispielsweise „0" ist, das heißt, dass der Widerstandswert hoch ist, dann wird als Informations-Aufzeichnungsverfahren das oben erwähnte „Löschen von Information" dadurch ausgeführt, dass die Pulsspannung an das Speicherelement 1 angelegt wird, um den Widerstandswert zu erhöhen.
  • An diesem Zeitpunkt wird, wenn der Widerstandswert, der von dem Speicherelement 1 in einer kurzen Zeitdauer bestimmt wird, nachdem das Informations-Aufzeichnungsverfahren gestartet worden ist, genügend hoch ist, sodann festgestellt, dass die Information, die bereits auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, gleich „0" ist und identisch mit der neuen Information ist, die dieses Mal auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll. Sodann wird das Informations-Aufzeichnungsverfahren gestoppt. Mit anderen Worten wird die nachfolgende Beaufschlagung der Pulsspannung an das Speicherelement 1 gestoppt.
  • Wenn andererseits der Widerstandswert, der von dem Speicherelement 1 in einer kurzen Zeitdauer bestimmt wird, nachdem das Informations-Aufzeichnungsverfahren gestartet worden ist, jedoch niedrig ist, dann wird festgestellt, dass die Information, die bereits auf dem Speicherelement aufgezeichnet worden ist, gleich „1" ist und unterschiedlich von der neuen Information ist, die dieses Mal auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet werden soll. Sodann wird das nachfolgende Informations-Aufzeichnungsverfahren ausgeführt, und der Widerstandswert des Speicherelements 1 wird vollständig von einem Niedrigniveauzustand in einen Hochniveauzustand geändert. Mit anderen Worten wird ein gewöhnliches Aufzeichnungsverfahren (Löschen von Information) ausgeführt.
  • Wie oben beschrieben wurde, ist es, da der Zustand des Widerstandswertes des Speicherelements 1 während des Informations-Aufzeichnungsverfahrens bestimmt wird im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Information, die bereits auf dem Aufzeichnungsmedium 1 aufgezeichnet worden ist, ausgelesen wird, bevor die Information auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet wird, beispielsweise das Informations-Leseverfahren nicht benötigt, und folglich kann die Zeit, die zum Aufzeichnen von Information auf dem Speicherelement 1 benötigt wird, herabgesetzt werden.
  • Als nächstes wird die Speichervorrichtung nach noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unten beschrieben.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, nachdem die Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet ist, temporär gelöscht worden ist (das heißt nachdem der Widerstandswert des Speicherelements 1 auf einen anfänglichen Zustand gesetzt worden ist, wo der Widerstandswert hoch ist), Information auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet.
  • Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird Information auf dem Speicherelement 1 dadurch aufgezeichnet, dass die Spannung, beispielsweise einer Pulsspannung, das Speicherelement 1 angelegt wird.
  • Sehr speziell wird gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel, wenn Information auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, der Inhalt der Information, die bereits auf dem Speicherelement aufgezeichnet worden ist, bestimmt, und die Information, die auf dem Speicherelement aufgezeichnet ist, und die Information, die auf dem Speicherelement aufgezeichnet werden soll, werden miteinander verglichen. Wenn festgestellt wird, dass die zwei Informationen unterschiedlich zueinander sind, wird die Pulsspannung an das Speicherelement 1 angelegt, um ein gewöhnliches Informations-Aufzeichnungsverfahren auszuführen. Wenn festgestellt wird, dass die zwei Informationen zueinander identisch sind, wird das gewöhnliche Aufzeichnungsverfahren nicht ausgeführt (beispielsweise wird die Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet ist, aus dem Speicherelement 1 ausgelesen, bevor die Information auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet wird). Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Information nicht auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet, nachdem die Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet worden ist, von dem Speicherelement ausgelesen worden ist, sondern die gesamte Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet ist, wird von dem Speicherelement 1 gelöscht, bevor Information auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet wird.
  • Gemäß der Speichervorrichtung dieses Ausführungsbeispiels kann, da die Information auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet wird, nachdem die Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet ist, temporär von dem Speicherelement 1 gelöscht worden ist (das heißt nachdem der Widerstandswert des Speicherelements 1 auf einen anfänglichen Zustand gesetzt worden ist, wo der Widerstandswert auf einem hohen Niveau gehalten wird), unabhängig von dem Wert der Information, die auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnet ist, die Pulsspannung, die zum Löschen von Information von dem Speicherelement 1 benötigt wird, an das Speicherelement 1 angelegt werden.
  • Folglich, wenn eine Zeit, während der eine Pulsspannung, die zum Löschen von Information von dem Speicherelement 1 benötigt wird, an das Speicherelement 1 angelegt wird, kürzer ist als eine Zeit, während der beispielsweise aufgezeichnete Information aus dem Speicherelement 1 ausgelesen werden kann, ist sodann im Vergleich zu dem Fall des oben erwähnten Ausführungsbeispiels, bei dem die Information, die bereits auf dem Speicherelement aufgezeichnet worden ist, von dem Speicherelement ausgelesen wird, bevor Information auf dem Speicherelement aufgezeichnet wird, das Informations-Leseverfahren nicht erforderlich, und folglich kann das Aufzeichnungsverfahren mit einer höheren Geschwindigkeit ausgeführt werden.
  • Ferner kann auch in diesem Ausführungsbeispiel, da das Speicherelement 1 die Anordnung hat, bei der Zwischenelektrodenmaterial 4 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 2 und 3 angeordnet ist, ähnlich wie bei dem Fall des oben erwähnten Ausführungsbeispiels die Anordnung des Speicherelements 1 vereinfacht werden im Vergleich zu der des Speicherelements für beispielsweise ein DRAM.
  • Ferner kann auch in diesem Ausführungsbeispiel, da die Pulsspannung an das Speicherelement 1 als Spannung angelegt wird, ähnlich wie bei dem Fall des oben erwähnten Ausführungsbeispiels die Menge an elektrischen Strömen herabgesetzt werden, und folglich wird es möglich, die gesamte Menge an elektrischen Strömen, die zum Aufzeichnen von Information erforderlich sind, herabgesetzt werden.
  • Während in den oben erwähnten Ausführungsbeispielen die Speichervorrichtung durch Verwendung des Speicherelements 1, das die Anordnung hat, bei der das Zwischenelektrodenmaterial 4 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 2 und 3 angeordnet ist, wie in 5 gezeigt ist, konfiguriert ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Speichervorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung können durch Verwendung von Speicherelementen aufgebaut werden, die Anordnungen haben, wie sie in den 10A bis 10C gezeigt sind.
  • Die 10A bis 10C sind schematische Querschnittsdarstellungen von Speicherelementen zur Verwendung mit jeweiligen Speichervorrichtungen.
  • Als erstes wird ein Speicherelement, das allgemein durch die Bezugzahl 30 in 10A bezeichnet ist, unter Bezugnahme auf 10A beschrieben. Dieses Speicherelement 30 ist ein Speicherelement, das als MNOS-(metalnitride-oxide semiconductor = Metall-Nitrid-Oxid-Halbleiter)Speicherelement bekannt, das eine so genannte MOS-(metal-oxide-semiconductor = Metall-Oxid-Halbleiter)Typ-Struktur hat. Wie in 10A gezeigt ist, weist das Speicherelement 30 ein Substrat 35, erste und zweite Elektroden 31 und 32, die beispielsweise auf dem Substrat 35 ausgebildet sind, und eine dritte Elektrode 33 auf, die auf dem Substrat 35 mittels einer Isolierschicht 34 ausgebildet ist, usw.
  • In solch einem Speicherelement 30 werden, wenn eine Spannung an die ersten und zweiten Elektroden 31 und 33 angelegt wird, elektrische Ladungen an die dritte Elektrode 33 zugeführt, um Information auf dem Speicherelement 30 aufzuzeichnen (zu schreiben).
  • Wenn eine Spannung beispielsweise an die dritte Elektrode 33 angelegt wird, steigt auch eine Schwellenspannung, bei der ein elektrischer Strom durch die ersten und zweiten Elektroden 31 und 32 zu fließen beginnt, an, so dass die Größe des elektrischen Stroms, der durch die ersten und zweiten Elektroden 31 und 32 fließt, sich ändert, um aufgezeichnete Information von dem Speicherelement 30 zu lesen.
  • Das Speicherelement 30 ist in der Lage, darauf Information auf der Grundlage von Änderungen der elektrischen Charakteristiken aufzuzeichnen.
  • Als nächstes wird ein Speicherelement, das allgemein durch die Bezugszahl 40 in 10B bezeichnet ist, unter Bezugnahme auf 10B beschrieben. Wie in 10B gezeigt ist, leistet das Speicherelement 40 ein Zwischenelektrodenmaterial 44, erste und dritte Elektroden 41 und 43, die an vorgegebenen Positionen der oberen Oberfläche des Zwischenelektrodenmaterial 44 vorgesehen sind, und eine zweite Elektrode 42 auf, die an einer vorgegebenen Position auf der unteren Oberfläche des Zwischenelektrodenmaterial 44 vorgesehen ist.
  • In solch einem Speicherelement 40 werden, wenn eine Spannung beispielsweise an die ersten und zweiten Elektroden 41 und 42 angelegt wird, elektrische Ladungen zu dem Zwischenelektrodenmaterial 44 zugeführt, wodurch Metall, das in der ersten Elektrode 41 enthalten ist, in das Zwischenelektrodenmaterial 44 diffundiert wird und an der Oberfläche der zweiten Elektrode 42 festgehalten wird. Als Ergebnis ändert sich die Zusammensetzung der zweiten Elektrode 42, um Information auf dem Speicherelement 40 aufzuzeichnen (zu schreiben).
  • Mit dem Anlegen einer Spannung an beispielsweise die zweiten und dritten Elektroden 42 und 43 ändert sich auch eine Schwellenspannung, bei der ein elektrischer Strom durch die zweiten und dritten Elektroden 42 und 43 zu fließen beginnt, oder eine Größe eines elektrischen Stromes, der durch die zweiten und dritten Elektroden 42 und 43 fließt, ändert sich, um dadurch aufgezeichnete Information von dem Speicherelement 40 zu lesen. Wie oben beschrieben wurde, ist das Speicherelement 40 in der Lage, Information auf der Grundlage von Änderungen solcher elektrischen Charakteristiken aufzuzeichnen.
  • Als nächstes wird ein Speicherelement, das allgemein mit der Bezugszahl 50 in 10C bezeichnet ist, unter Bezugnahme auf 10C beschrieben. Wie in 10C gezeigt ist, hat das Speicherelement 50 eine Anordnung, bei der ein Zwischenelektrodenmaterial 541 beispielsweise zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 51 und 52 angeordnet ist, wobei ein Zwischenelektrodenmaterial 542 zwischen der dritten und der vierten Elektrode 52 und 53 angeordnet ist.
  • Gemäß solch einem Speicherelement 50 werden, wenn eine Spannung beispielsweise an die ersten und zweiten Elektroden 51 und 52 angelegt wird, elektrische Ladungen zu dem Zwischenelektrodenmaterial 541 zugeführt, um ein Metall, das in der ersten Elektrode 51 enthalten ist, in das Zwischenelektrodenmaterial 541 zu diffundieren, und dadurch werden diffundierte Metalle an der zweiten Elektrode 52 festgehalten. Als Ergebnis ändert sich die Zusammensetzung der zweiten Elektrode 52, um Information auf dem Speicherelement 50 aufzuzeichnen (zu schreiben).
  • Ähnlich wie bei dem Fall des oben erwähnten Speicherelements 40, das in 10B gezeigt ist, wenn eine Spannung an die zweiten und dritten Elektroden 52 und 53 angelegt wird, ändert sich eine Schwellenspannung, an der ein elektrischer Strom durch die zweiten und dritten Elektroden 52 und 53 zu fließen beginnt, oder die Größe eines elektrischen Stromes, der durch die zweiten und dritten Elektroden 52 und 53 fließt, ändert sich, um aufgezeichnete Information von dem Speicherelement 50 zu lesen. Wie oben beschrieben wurde, ist das Speicherelement 50 in der Lage, darauf Information auf der Grundlage von Änderungen von elektrischen Charakteristiken aufzuzeichnen.
  • Während die Pulsspannung in den oben erwähnten Ausführungsbeispielen die treppenförmige Wellenform hat, die in 6 gezeigt ist, ist die Wellenform der Pulsspannung nicht auf solch eine treppenförmige Wellenform beschränkt, und sie kann andere geeignete Wellenformen, beispielsweise ein sägezahnförmige Wellenform und eine dreieckige Wellenform, enthalten.
  • Während das Verfahren zum Lesen aufgezeichneter Information von dem Speicherelement 1 (siehe Flussdiagramme der 8 und 9) und das Verfahren zum Bestimmen des Zustandes des Widerstandswertes von dem Speicherelement 1 bisher bei den oben erwähnten Ausführungsbeispielen als Verfahren zum Bestimmen des Inhalts von Information beschrieben worden sind, sind die Betriebsweisen der Speichervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Verfahren beschränkt, solange diese Verfahren in der Lage sind, auf dem Speicherelement 1 aufgezeichnete Information zu verstehen.
  • Die vorliegende Erfindung ist zur Verwendung mit einer Speichervorrichtung geeignet, die ein Speicherelement enthält, das eine Anordnung hat, bei der das Speicherelement des Weiteren seine Charakteristiken ändern kann, wenn die gleiche Information kontinuierlich darauf aufgezeichnet wird.
  • Gemäß der Speichervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Speichervorrichtung zu erhalten, bei der die Aufzeichnungsverfahren ohne Einschränkungen ausgeführt werden können.
  • Es ist auch möglich, eine Speichervorrichtung zu erhalten, bei der Aufzeichnungsverfahren mit einer hohen Geschwindigkeit ausgeführt werden können, und bei dem das Auftreten von Aufzeichnungsfehlern herabgesetzt werden kann.
  • Folglich ist es möglich, eine Speichervorrichtung bereitzustellen, die bei hoher Geschwindigkeit stabil arbeitet und die beispielsweise den DRAM ersetzen kann.
  • Wenn das Speicherelement die Anordnung hat, bei der das Zwischenelektrodenmaterial zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, da die Anordnung des Speicherelements im Vergleich zu dem Speicherelement beispielsweise von einem DRAM vereinfacht werden kann, des Weiteren möglich, eine Speichervorrichtung bereitzustellen, die eine Anordnung hat, die kostengünstig hergestellt werden kann.
  • Wenn die an das Speicherelement anzulegende Spannung auf eine Pulsspannung eingestellt wird, da die Gesamtmenge an elektrischen Strömen, die zum Aufzeichnen von Information auf dem Speicherelement erforderlich sind, herabgesetzt werden kann, ist es des Weiteren möglich, eine Speichervorrichtung zu erhalten, bei der der Stromverbrauch herabgesetzt werden kann.
  • Nachdem die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden sind, ist zu erkennen, dass die Erfindung nicht auf diese genauen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen hier durch den Durchschnittsfachmann ausgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims (6)

  1. Speichervorrichtung umfassend ein Speicherelement (1) und Ansteuerungsmittel zum Anlegen einer Spannung an das Speicherelement (1), worin das Speicherelement (1) seine Charakteristik ändert, um darauf eine Information bei Anlegen einer Spannung an das Speicherelement (1) durch die Ansteuerungsmittel aufzuzeichnen, wobei das Speicherelement (1) ferner seine Charakteristik ändert, wenn die Speicherinformation auf dem Speicherelement (1) kontinuierlich aufgezeichnet ist, wobei die Speichervorrichtung geeignet ist, um: – den Inhalt der Information, die bereits auf dem Speicherelement (1) gespeichert wurde, zu bestimmen, bevor neue Information auf dem Speicherelement (1) gespeichert wird; um – die Information, die bereits auf dem Speicherelement (1) gespeichert worden ist, mit der neuen Information, die auf dem Speicherelement (1) aufgezeichnet werden soll, zu vergleichen; um – eine Spannung an das Speicherelement (1) anzulegen, um ein gewöhnliches Informations-Aufzeichnungsverfahren durchzuführen, wenn die zwei Informationen unterschiedlich zueinander sind; und um – das gewöhnliche Informations-Aufzeichnungsverfahren abzuschalten, wenn die zwei Informationen miteinander identisch sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung in Antwort darauf, dass die zwei Informationen Identisch zueinander sind, geeignet ist, um ferner zu bestimmen, ob der Widerstandswert des Speicherelements (1) in einen Bereich normierter Werte fällt, oder um, wenn der Widerstandswert nicht In den Bereich der normierten Werte fällt, eine Spannung an das Speicherelement (1) durch die Ansteuerungsmittel anzulegen, um den Widerstandswert so zu korrigieren, dass der Widerstandswert in den Bereich der normierten Werte fällt.
  2. Speichervorrichtung nach Anspruch 1, worin das Speicherelement (1) eine Anordnung hat, bei der ein Zwischenelektrodenmaterial (4) zwischen ersten (2) und zweiten (3) Elektroden eingefügt ist.
  3. Speichervorrichtung nach Anspruch 1, worin die Speichervorrichtung ferner geeignet ist, um Informationen zu lesen, die bereits auf dem Speicherelement (1) gespeichert worden ist, um den Inhalt der Information vor der Aufzeichnung der neuen Information zu bestimmen, und um das Anlegen der Spannung an das Speicherelement (1) abzuschalten, wenn die zwei Informationen identisch zueinander sind.
  4. Speichervorrichtung nach Anspruch 1, worin die Speichervorrichtung ferner geeignet ist, um die Spannung an das Speicherelement (1) anzulegen, wenn die neue Information aufgezeichnet wird, um den Inhalt der Information durch Bestimmen einer Änderung eines Widerstandswert des Speicherelements (1) zu bestimmen, und um das Anlegen der Spannung an das Speicherelement (1) abzuschalten, wenn die zwei Informationen identisch zueinander sind.
  5. Speichervorrichtung nach Anspruch 1, worin die Speichervorrichtung ferner geeignet ist, um den Inhalt der Information zu bestimmen, indem die Information, die auf dem Speicherelement (1) gespeichert wurde, vor der Aufzeichnung der neuen Information gelesen wird, und um das Anlegen der Spannung durch die Spannungs-Ansteuerungsmittel an das Speicherelement abzuschalten, wenn die zwei Informationen identisch zueinander sind und wenn der Widerstandswert des Speicherelements In einen Bereich der normalisierten Werte fällt.
  6. Speichervorrichtung nach Anspruch 1, worin die Spannung eine Pulsspannung ist.
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