JP5450911B2 - 不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法及び不揮発性記憶装置 - Google Patents
不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法及び不揮発性記憶装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5450911B2 JP5450911B2 JP2013548504A JP2013548504A JP5450911B2 JP 5450911 B2 JP5450911 B2 JP 5450911B2 JP 2013548504 A JP2013548504 A JP 2013548504A JP 2013548504 A JP2013548504 A JP 2013548504A JP 5450911 B2 JP5450911 B2 JP 5450911B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- nonvolatile memory
- resistance
- memory element
- voltage pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 76
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 144
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 73
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 claims description 42
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 23
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 20
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 12
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 207
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 28
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 20
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 18
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 11
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 11
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 6
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- STRZQWQNZQMHQR-UAKXSSHOSA-N 5-fluorocytidine Chemical compound C1=C(F)C(N)=NC(=O)N1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 STRZQWQNZQMHQR-UAKXSSHOSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- -1 for example Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910018279 LaSrMnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000002151 Microfilament Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010040897 Microfilament Proteins Proteins 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 210000003632 microfilament Anatomy 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005001 rutherford backscattering spectroscopy Methods 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0021—Auxiliary circuits
- G11C13/004—Reading or sensing circuits or methods
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0007—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising metal oxide memory material, e.g. perovskites
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
まず、本発明の実施の形態を説明する前に、本発明の基礎となった技術について説明する。
[不揮発性記憶素子の構成]
図1A及び図1Bは、実施の形態1に係る不揮発性記憶素子の構成を示す断面図である。
次に、本実施の形態の不揮発性記憶素子100の製造方法について説明する。なお、以下で説明する、各工程における手法、材料、膜厚、その他の条件等についてはあくまでも例示であり、本実施の形態はこれに限定されない。
以下では、上述のようにして作製された不揮発性記憶素子100の抵抗状態の保持特性について、本発明者等が実験によって新たに見出した知見について詳細に説明する。なお、以下で説明する、電圧値、パルス幅、印加回数、抵抗値等はあくまでも、当該知見を説明する実験例を示すものであり、本実施の形態はこれに限定されない。
不揮発性記憶素子100の第1の電極103及び第2の電極105に電気的パルス信号を与えることにより抵抗変化を起こさせた。以下では、電気的パルス信号として電圧パルスを用いた場合について説明する。なお、本明細書では、第1の電極103を基準にして電圧の正負を表現する。すなわち、第1の電極103に対して、高い電圧を第2の電極105に印加した場合の電圧は“正”であり、同じく低い電圧を第2の電極105に印加した場合の電圧は“負”である。不揮発性記憶素子100は、正の電圧が与えられた場合に高抵抗化し、負の電圧が与えられた場合に低抵抗化する。なお、本明細書中において、“正極性”は“不揮発性記憶素子を高抵抗化する電圧(高抵抗化書き込み電圧)と同極性”に読み替え可能であり、“負極性”は“不揮発性記憶素子を低抵抗化する電圧(低抵抗化書き込み電圧)と同極性”に読み替え可能である。
上述したようにして抵抗値を設定した不揮発性記憶素子201を室温に保持し、20秒毎に50mVの電圧を印加して不揮発性記憶素子201の抵抗値を測定した。なお、このような50mV程度の低い電圧では、不揮発性記憶素子201の抵抗値は変化しない。
上述したように、抵抗変化現象は、抵抗変化層104中に微小なフィラメントが形成され、この微小なフィラメント中で酸化還元反応が起こり、その抵抗値が変化することによって発生すると考えられる。したがって、今回発明者等が発見した揺らぎ現象も、この微小なフィラメント中の導通状態が何らかの影響で変化することにより発生していると考えられる。具体的には、酸素原子が不完全な結合をしたり、乖離をしたりすることで揺らぎが発生している可能性があると考えられる。また、微小なフィラメント内に存在するダングリングボンドに電子が捕獲されたり、放出されたりすることで、電気的なポテンシャルが変化して抵抗状態が揺らいでいる可能性も考えられる。したがって、微小なフィラメントが関係して抵抗値が増減するような構造を有する抵抗変化型の不揮発性記憶素子であれば、その程度の大小はあるものの、揺らぎ現象は必然的に発生するものであると推測される。
上述したように、正極性の揺らぎ抑制電圧パルスを用いることにより、抵抗値が増大する方向の揺らぎに対して、抵抗値を減少させることができる。他方、負極性の揺らぎ抑制電圧パルスを用いることにより、抵抗値が減少する方向の揺らぎに対して、抵抗値を増大させることができる。
不揮発性記憶素子に対して書き込みを行った後、揺らぎ現象によって抵抗値が設定抵抗値から大きく変化して、データの読み出し誤りが生じる可能性がある。このような不都合を回避するために、本実施の形態では、不揮発性記憶素子は、第1の電極と、第2の電極と、第1の電極及び第2の電極間に介在し、金属酸化物から構成され、周囲の領域に比べて酸素不足度の大きい微小領域を有する抵抗変化層とを備え、第1の電極及び第2の電極間に第1の電圧パルスを印加することにより抵抗変化層の抵抗状態が低抵抗状態から高抵抗状態へ変化し、第1の電極及び第2の電極間に第2の電圧パルスを印加することにより抵抗変化層の抵抗状態が高抵抗状態から低抵抗状態へ変化する特性を有し、抵抗変化層の抵抗状態に応じてデータが記憶されており、データ読み出し方法は、高抵抗化又は低抵抗化された抵抗変化層の第1の電極及び第2の電極間に、第1の電圧パルス及び第2の電圧パルスよりも電圧値の絶対値が小さい第3の電圧パルスを印加するステップと、第3の電圧パルスを印加するステップの後に、第1の電極及び第2の電極間に、第1の電圧パルス及び第2の電圧パルスよりも電圧値の絶対値が小さい第4の電圧パルスを印加して、抵抗変化層の抵抗状態を読み出すステップと、を含む。
以下、揺らぎ抑制電圧パルスの電圧値の範囲の一例について説明する。
実施の形態2は、実施の形態1において説明した不揮発性記憶素子を用いて構成される、1トランジスタ/1不揮発性記憶部型(1T1R型)の不揮発性記憶装置である。以下、この不揮発性記憶装置の構成及び動作について説明する。
実施の形態3は、実施の形態1において説明した不揮発性記憶素子を用いて構成される、クロスポイント型の不揮発性記憶装置である。ここで、クロスポイント型の不揮発性記憶装置とは、ワード線とビット線との交点(立体交差点)にアクティブ層を介在させた態様の記憶装置である。以下、この不揮発性記憶装置の構成及び動作について説明する。
101 基板
102 層間絶縁膜
103 第1の電極
104 抵抗変化層
104a 第1の酸化物層
104b 第2の酸化物層
105 第2の電極
106 微小領域
202 負荷抵抗
203,204 端子
300,400 不揮発性記憶装置
301,401 メモリセルアレイ
302,402 アドレスバッファ
303,403 制御部
304,404 行デコーダ
305,405 ワード線ドライバ
306,406 列デコーダ
307 ビット線/プレート線ドライバ
407 ビット線ドライバ
MC11〜MC33,MC311〜MC322 メモリセル
T311〜T322 選択トランジスタ
D11〜D33 電流制御素子
Claims (42)
- 抵抗変化型の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法であって、
前記不揮発性記憶素子は、
第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極間に介在し、金属酸化物から構成され、周囲の領域に比べて酸素不足度の大きい微小領域を有する抵抗変化層とを備え、
前記第1の電極及び前記第2の電極間に第1の電圧パルスを印加することにより前記抵抗変化層の抵抗状態が低抵抗状態から高抵抗状態へ変化し、前記第1の電極及び前記第2の電極間に第2の電圧パルスを印加することにより前記抵抗変化層の抵抗状態が高抵抗状態から低抵抗状態へ変化する特性を有し、
前記抵抗変化層の抵抗状態に応じてデータが記憶されており、
前記データ読み出し方法は、
高抵抗化又は低抵抗化された前記抵抗変化層の前記第1の電極及び前記第2の電極間に、前記第1の電圧パルス及び前記第2の電圧パルスよりも電圧値の絶対値が小さい第3の電圧パルスを印加するステップと、
前記第3の電圧パルスを印加するステップの後に、前記第1の電極及び前記第2の電極間に、前記第1の電圧パルス及び前記第2の電圧パルスよりも電圧値の絶対値が小さい第4の電圧パルスを印加して、前記抵抗変化層の抵抗状態を読み出すステップと、
を含む、不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記微小領域は、前記第2の電極から前記第1の電極に向けて形成され、前記第2の電極と接し前記第1の電極と接しない形状を有している、
請求項1に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記抵抗変化層は、抵抗値が時間経過に従ってランダムに変化する、揺らぎの特性を有する、
請求項1又は2に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記抵抗変化層は、第1の酸化物層と、前記第1の酸化物層よりも酸素不足度の大きい第2の酸化物層とを備え、前記微小領域は前記第1の酸化物層よりも酸素不足度が大きい、
請求項1乃至3の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記第1の酸化物層は前記第2の電極と接し、
前記微小領域は、前記第2の電極と接し、前記第2の電極から前記第1の酸化物層を貫いて前記第1の電極に向けて形成されている、
請求項4に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記不揮発性記憶素子は、データが記憶された後であって、次に抵抗状態を変化させるステップが実行されるまでの間に、前記抵抗状態を読み出すステップを複数回繰り返す場合、複数回の前記抵抗状態を読み出すステップのそれぞれを実行する前に、その都度前記第3の電圧パルスを印加するステップを実行する、
請求項1乃至5の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記第1の電圧パルスと前記第2の電圧パルスとは異なる極性である、
請求項1乃至6の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記第3の電圧パルスを印加するステップにおいて、前記第1の電極及び前記第2の電極間に前記第4の電圧パルスよりも電圧値の絶対値が大きい前記第3の電圧パルスを印加する、
請求項1乃至7の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記第1の電圧パルスと前記第3の電圧パルスとは同じ極性である、
請求項1乃至8の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記第2の電圧パルスと前記第3の電圧パルスとは同じ極性である、
請求項1乃至8の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 抵抗変化型の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法であって、
前記不揮発性記憶素子は、
第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極間に介在し、金属酸化物から構成され、周囲の領域に比べて酸素不足度の大きい微小領域を有する抵抗変化層とを備え、
前記第1の電極及び前記第2の電極間に第1の電流パルスを印加することにより、前記抵抗変化層の抵抗状態が低抵抗状態から高抵抗状態へ変化し、前記第1の電極及び前記第2の電極間に第2の電流パルスを印加することにより前記抵抗変化層の抵抗状態が高抵抗状態から低抵抗状態へ変化する特性を有し、
前記抵抗変化層の抵抗状態に応じてデータが記憶されており、
前記データ読み出し方法は、
高抵抗化又は低抵抗化された前記抵抗変化層の前記第1の電極及び前記第2の電極間に、前記第1の電流パルス及び前記第2の電流パルスよりも電流値の絶対値が小さい第3の電流パルスを印加するステップと、
前記第3の電流パルスを印加するステップの後に、前記第1の電極及び前記第2の電極間に、前記第1の電流パルス及び前記第2の電流パルスよりも電流値の絶対値が小さい第4の電流パルスを印加して、前記抵抗変化層の抵抗状態を読み出すステップと、
を含む、不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記微小領域は、前記第2の電極から前記第1の電極に向けて形成され、前記第2の電極と接し前記第1の電極と接しない形状を有している、
請求項11に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記抵抗変化層は、抵抗値が時間経過によってランダムに変化する、揺らぎの特性を有する、
請求項11又は12に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記抵抗変化層は、第1の酸化物層と、前記第1の酸化物層よりも酸素不足度の大きい第2の酸化物層とを備え、前記微小領域は前記第1の酸化物層よりも酸素不足度が大きい、
請求項11乃至13の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記第1の酸化物層は前記第2の電極と接し、
前記微小領域は、前記第2の電極と接し、前記第2の電極から前記第1の酸化物層を貫いて前記第1の電極に向けて形成されている、
請求項14に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記不揮発性記憶素子は、データが記憶された後であって、次に抵抗状態を変化させるステップが実行されるまでの間に、前記抵抗状態を読み出すステップを複数回繰り返す場合、複数回の前記抵抗状態を読み出すステップのそれぞれを実行する前に、その都度前記第3の電流パルスを印加するステップを実行する、
請求項11乃至15の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記第1の電流パルスと前記第2の電流パルスとは異なる極性である、
請求項11乃至16の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記第3の電流パルスを印加するステップにおいて、前記第1の電極及び前記第2の電極間に前記第4の電流パルスよりも電流値の絶対値が大きい前記第3の電流パルスを印加する、
請求項11乃至17の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記第1の電流パルスと前記第3の電流パルスとは同じ極性である、
請求項11乃至18の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記第2の電流パルスと前記第3の電流パルスとは同じ極性である、
請求項11乃至18の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 前記金属酸化物は、タンタル酸化物である、
請求項1乃至20の何れか1項に記載の不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法。 - 抵抗変化型の不揮発性記憶素子を有する不揮発性記憶装置であって、
前記不揮発性記憶素子は、
第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極間に介在し、金属酸化物から構成され、周囲の領域に比べて酸素不足度の大きい微小領域を有する抵抗変化層とを備え、
前記第1の電極及び前記第2の電極間に第1の電圧パルスを印加することにより前記抵抗変化層の抵抗状態が低抵抗状態から高抵抗状態へ変化し、前記第1の電極及び前記第2の電極間に第2の電圧パルスを印加することにより前記抵抗変化層の抵抗状態が高抵抗状態から低抵抗状態へ変化する特性を有し、
前記抵抗変化層の抵抗状態に応じてデータが記憶されており、
高抵抗化又は低抵抗化された前記抵抗変化層の前記第1の電極及び前記第2の電極間に、前記第1の電圧パルス及び前記第2の電圧パルスよりも電圧値の絶対値が小さい第3の電圧パルスを印加する第1の電圧印加部と、
高抵抗化又は低抵抗化された前記抵抗変化層の前記第1の電極及び前記第2の電極間に、前記第1の電圧パルス及び前記第2の電圧パルスよりも電圧値の絶対値が小さい、読み出し用の第4の電圧パルスを印加する第2の電圧印加部と、
前記第3の電圧印加部に前記第3の電圧の印加を指示する制御信号を出力する揺らぎ抑制モードと、前記揺らぎ抑制モードの後に、前記第4の電圧印加部に前記第4の電圧の印加を指示する制御信号を出力するデータ読み出しモードとを選択的に実行する制御部と、
を備える、
不揮発性記憶装置。 - 前記微小領域は、前記第2の電極から前記第1の電極に向けて形成され、前記第2の電極と接し前記第1の電極と接しない形状を有している、
請求項22に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記抵抗変化層は、抵抗値が時間経過に従ってランダムに変化する、揺らぎの特性を有する、
請求項22又は23に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記制御部は、
前記読み出しモードが複数回実行される場合、複数回の前記読み出しモードのそれぞれを実行する前にその都度、前記揺らぎ抑制モードを実行する、
請求項22乃至24の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の電圧パルスと前記第2の電圧パルスとは異なる極性である、
請求項22乃至25の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記抵抗変化層は、第1の酸化物層と、前記第1の酸化物層よりも酸素不足度の大きい第2の酸化物層とを含み、
前記第1の酸化物層中に、前記第1の酸化物層よりも酸素不足度の大きい微小領域を有する、
請求項22乃至26の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の酸化物層は前記第2の電極と接し、
前記微小領域は、前記第2の電極と接し、前記第2の電極から前記第1の酸化物層を貫いて前記第1の電極に向けて形成されている、
請求項27に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の電圧印加部が、前記第1の電極及び前記第2の電極間に前記第4の電圧パルスよりも電圧値の絶対値が大きい前記第3の電圧パルスを印加するように構成されている、
請求項22乃至27の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の電圧パルスと前記第3の電圧パルスとは同じ極性である、
請求項22乃至29の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第2の電圧パルスと前記第3の電圧パルスとは同じ極性である、
請求項22乃至29の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 抵抗変化型の不揮発性記憶素子を有する不揮発性記憶装置であって、
前記不揮発性記憶素子は、
第1の電極と、第2の電極と、前記第1の電極及び前記第2の電極間に介在し、金属酸化物から構成され、周囲の領域に比べて酸素不足度の大きい微小領域を有する抵抗変化層とを備え、
前記第1の電極及び前記第2の電極間に第1の電流パルスを印加することにより前記抵抗変化層の抵抗状態が低抵抗状態から高抵抗状態へ変化し、前記第1の電極及び前記第2の電極間に第2の電流パルスを印加することにより前記抵抗変化層の抵抗状態が高抵抗状態から低抵抗状態へ変化する特性を有し、
前記抵抗変化層の抵抗状態に応じてデータが記憶されており、
高抵抗化又は低抵抗化された前記抵抗変化層の前記第1の電極及び前記第2の電極間に、前記第1の電流パルス及び前記第2の電流パルスよりも電流値の絶対値が小さい第3の電流パルスを印加する第1の電流印加部と、
高抵抗化又は低抵抗化された前記抵抗変化層の前記第1の電極及び前記第2の電極間に、前記第1の電流パルス及び前記第2の電流パルスよりも電流値の絶対値が小さい、読み出し用の第4の電流パルスを印加する第2の電流印加部と、
前記第3の電流印加部に前記第3の電流の印加を指示する制御信号を出力する揺らぎ抑制モードと、前記揺らぎ抑制モードの後に、前記第4の電流印加部に前記第4の電流の印加を指示する制御信号を出力するデータ読み出しモードとを選択的に実行する制御部と、
を備える、
不揮発性記憶装置。 - 前記微小領域は、前記第2の電極から前記第1の電極に向けて形成され、前記第2の電極と接し前記第1の電極と接しない形状を有している、
請求項32に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記抵抗変化層は、抵抗値が時間経過に従ってランダムに変化する、揺らぎの特性を有する、
請求項32又は33に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記制御部は、
前記読み出しモードが複数回実行される場合、複数回の前記読み出しモードのそれぞれを実行する前にその都度、前記揺らぎ抑制モードを実行する、
請求項32乃至34の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の電流パルスと前記第2の電流パルスとは異なる極性である、
請求項32乃至35の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記抵抗変化層は、第1の酸化物層と、前記第1の酸化物層よりも酸素不足度の大きい第2の酸化物層とを含み、
前記第1の酸化物層中に、前記第1の酸化物層よりも酸素不足度の大きい微小領域を有する、
請求項32乃至36の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の酸化物層は前記第2の電極と接し、
前記微小領域は、前記第2の電極と接し、前記第2の電極から前記第1の酸化物層を貫いて前記第1の電極に向けて形成されている、
請求項37に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の電流印加部が、前記第1の電極及び前記第2の電極間に前記第4の電流パルスよりも電流値の絶対値が大きい前記第3の電流パルスを印加するように構成されている、
請求項32乃至38の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第1の電流パルスと前記第3の電流パルスとは同じ極性である、
請求項32乃至39の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記第2の電流パルスと前記第3の電流パルスとは同じ極性である、
請求項32乃至39の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。 - 前記金属酸化物は、タンタル酸化物である、
請求項32乃至41の何れか1項に記載の不揮発性記憶装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013548504A JP5450911B2 (ja) | 2012-02-17 | 2013-02-15 | 不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法及び不揮発性記憶装置 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012032318 | 2012-02-17 | ||
JP2012032318 | 2012-02-17 | ||
JP2013548504A JP5450911B2 (ja) | 2012-02-17 | 2013-02-15 | 不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法及び不揮発性記憶装置 |
PCT/JP2013/000835 WO2013121792A1 (ja) | 2012-02-17 | 2013-02-15 | 不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法及び不揮発性記憶装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5450911B2 true JP5450911B2 (ja) | 2014-03-26 |
JPWO2013121792A1 JPWO2013121792A1 (ja) | 2015-05-11 |
Family
ID=48983922
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013548504A Active JP5450911B2 (ja) | 2012-02-17 | 2013-02-15 | 不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法及び不揮発性記憶装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140056056A1 (ja) |
JP (1) | JP5450911B2 (ja) |
WO (1) | WO2013121792A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6380804B2 (ja) | 2014-04-16 | 2018-08-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 乱数処理装置および乱数処理方法 |
US9640270B2 (en) * | 2014-08-12 | 2017-05-02 | Sandisk Technologies Llc | System and method of using multiple read operations |
JP6587188B2 (ja) * | 2015-06-18 | 2019-10-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 乱数処理装置、集積回路カード、および乱数処理方法 |
EP3343212B1 (en) * | 2015-08-28 | 2019-11-06 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Gas sensor and fuel cell vehicle |
CN107315034B (zh) * | 2016-04-26 | 2021-06-08 | 新唐科技日本株式会社 | 气体检测装置以及氢检测方法 |
US11211123B2 (en) * | 2017-12-11 | 2021-12-28 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Semiconductor device |
US10886465B2 (en) | 2018-02-28 | 2021-01-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Resistive random access memory device |
KR20200129453A (ko) * | 2019-05-08 | 2020-11-18 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 전자장치, 메모리 소자, 및 메모리 소자의 동작방법 |
US11616196B2 (en) * | 2020-07-07 | 2023-03-28 | Tetramem Inc. | Low current RRAM-based crossbar array circuit implemented with switching oxide engineering technologies |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006179560A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 記憶素子の再生方法およびメモリ回路 |
JP2009076143A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Toshiba Corp | 抵抗変化メモリ装置 |
WO2011155210A1 (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | パナソニック株式会社 | 不揮発性記憶素子およびそれを備えた不揮発性記憶装置 |
JP2012022742A (ja) * | 2010-07-13 | 2012-02-02 | Toshiba Corp | 抵抗変化型メモリ |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008021750A (ja) * | 2006-07-11 | 2008-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 抵抗変化素子およびその製造方法、ならびにそれを用いた抵抗変化型メモリ |
JP4253038B2 (ja) * | 2007-06-05 | 2009-04-08 | パナソニック株式会社 | 不揮発性記憶素子およびその製造方法、並びにその不揮発性記憶素子を用いた不揮発性半導体装置 |
US8395927B2 (en) * | 2010-06-18 | 2013-03-12 | Sandisk 3D Llc | Memory cell with resistance-switching layers including breakdown layer |
-
2013
- 2013-02-15 US US14/111,831 patent/US20140056056A1/en not_active Abandoned
- 2013-02-15 JP JP2013548504A patent/JP5450911B2/ja active Active
- 2013-02-15 WO PCT/JP2013/000835 patent/WO2013121792A1/ja active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006179560A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-07-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 記憶素子の再生方法およびメモリ回路 |
JP2009076143A (ja) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Toshiba Corp | 抵抗変化メモリ装置 |
WO2011155210A1 (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | パナソニック株式会社 | 不揮発性記憶素子およびそれを備えた不揮発性記憶装置 |
JP2012022742A (ja) * | 2010-07-13 | 2012-02-02 | Toshiba Corp | 抵抗変化型メモリ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140056056A1 (en) | 2014-02-27 |
WO2013121792A1 (ja) | 2013-08-22 |
JPWO2013121792A1 (ja) | 2015-05-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5450911B2 (ja) | 不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法及び不揮発性記憶装置 | |
US9378817B2 (en) | Variable resistance nonvolatile memory element writing method and variable resistance nonvolatile memory device | |
JP5313413B2 (ja) | 抵抗変化素子の駆動方法、及び不揮発性記憶装置 | |
JP5390730B2 (ja) | 不揮発性記憶素子のデータ書き込み方法及び不揮発性記憶装置 | |
JP4880101B1 (ja) | 不揮発性記憶装置及びその駆動方法 | |
CN101952893B (zh) | 电阻变化元件的驱动方法及使用它的电阻变化型存储装置 | |
JP5209151B1 (ja) | 抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法 | |
US8957399B2 (en) | Nonvolatile memory element and nonvolatile memory device | |
US9202565B2 (en) | Write method for writing to variable resistance nonvolatile memory element and variable resistance nonvolatile memory device | |
JP2014032724A (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP5184721B1 (ja) | 抵抗変化型不揮発性記憶素子の書き込み方法 | |
US8687409B2 (en) | Variable resistance nonvolatile memory device | |
US8451647B2 (en) | Resistance control method for nonvolatile variable resistive element | |
JP2012528419A (ja) | メモリ素子、積層体、メモリマトリックス及びそれらの動作方法 | |
US9443906B2 (en) | TiOx based selector element | |
JP2014063549A (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP5680927B2 (ja) | 可変抵抗素子、及び、不揮発性半導体記憶装置 | |
JP2013254539A (ja) | 半導体記憶装置 | |
JP5380611B2 (ja) | 不揮発性記憶素子のデータ読み出し方法及び不揮発性記憶装置 | |
JP5431267B2 (ja) | 抵抗変化素子の駆動方法及び不揮発性記憶装置 | |
JP2012169000A (ja) | 抵抗変化素子の駆動方法、不揮発性記憶装置、抵抗変化素子および多値記憶方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131203 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131225 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5450911 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |