电阻变化型存储装置及其驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电阻变化型存储装置及其驱动方法。实施方式的电阻变化型存储装置具备：第1配线层、第2配线层、电阻变化部件以及控制电路。所述第1配线层具有在第1方向延伸且沿着相对于所述第1方向交叉的第2方向排列的多条第1配线。所述第2配线层具有在所述第2方向延伸且沿着所述第1方向排列的多条第2配线。所述第2配线层相对于所述第1配线层，配置在相对于所述第1方向及所述第2方向两者正交的第3方向。所述电阻变化部件连接于各所述第1配线与各所述第2配线之间。所述控制电路在将所述电阻变化部件的电阻状态从第1状态切换为第2状态时，向1条所述第1配线与所述多条第2配线之间施加第1时间的第1电压，且在施加所述第1电压后，与所述1条第1配线连接的多个所述电阻变化部件中的1个以上的所述电阻变化部件的电阻状态为第1状态时，向所述1条第1配线与所述多条第2配线之间施加第2时间的第2电压，所述第2时间比所述第1时间长，所述第2电压为与所述第1电压相同极性且低于所述第1电压。

Resistance change type memory device and driving method thereof

The invention relates to a resistance change type memory device and a driving method thereof. The resistance change type storage device of the embodiment has first wiring layers, second wiring layers, a resistance change component and a control circuit. The first wiring layer has a plurality of first wirings extending in the first direction and arranged in a second direction intersecting with respect to the first directions. The second wiring layer has a plurality of second wirings extending in the second direction and arranged in the first direction. The second wiring layer is disposed in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction with respect to the first wiring layer. The change of resistance components connected between each of the first wiring and the second wiring. The control circuit in the resistance state of the resistance changes from first parts of the switch state to the second state, first to first times the voltage applied between the 1 and the first wiring and the plurality of second lines, and in the application of the first voltage, resistance is connected to the 1 wiring first the more of the resistance change components in 1 or more of the components of the resistance change of the first state, second to second times the voltage applied between the 1 and first line of the plurality of second lines, the second time than the first time, the second voltage is the same and the first voltage polarity and voltage is lower than that of the first.

【技术实现步骤摘要】
电阻变化型存储装置及其驱动方法相关申请本申请享有以美国临时专利申请62/304,608号(申请日：2016年3月7日)及美国专利申请15/262,575号(申请日：2016年9月12日)为基础申请的优先权。本申请通过参照这些基础申请而包含基础申请的全部内容。
实施方式涉及一种电阻变化型存储装置及其驱动方法。
技术介绍
近年来，在平面型非易失性存储装置中，存储单元的微细化逐渐地达到极限。因此，作为新一代存储装置，较多地提出立体排列存储单元的装置。其中，尤其认为交替积层包含多条字线的字线配线层与包含多条位线的位线配线层、且在各字线与各位线之间连接电阻变化部件的交叉点型存储装置有利于高集成化。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供一种动作高速且可靠性高的电阻变化型存储装置及其驱动方法。实施方式的电阻变化型存储装置具备：第1配线层、第2配线层、电阻变化部件及控制电路。所述第1配线层具有在第1方向延伸且沿着相对于所述第1方向交叉的第2方向排列的多条第1配线。所述第2配线层具有在所述第2方向延伸且沿着所述第1方向排列的多条第2配线。所述第2配线层相对于所述第1配线层，配置在相对于所述第1方向及所述第2方向两者正交的第3方向。所述电阻变化部件连接于各所述第1配线与各所述第2配线之间。所述控制电路在将所述电阻变化部件的电阻状态从第1状态切换为第2状态时，向1条所述第1配线与所述多条第2配线之间施加第1时间的第1电压，且在施加所述第1电压后，与所述1条第1配线连接的多个所述电阻变化部件中的1个以上的所述电阻变化部件的电阻状态为第1状态时，向所述1条第1配线与所述多条第2配线之间施加第2时间的第2电压，所述第2时间比所述第1时间长，所述第2电压为与所述第1电压相同极性且低于所述第1电压。实施方式的电阻变化型存储装置具备：第1配线层、第2配线层、电阻变化部件及控制电路。所述第1配线层具有在第1方向延伸且沿着相对于所述第1方向交叉的第2方向排列的多条第1配线。所述第2配线层具有在所述第2方向延伸且沿着所述第1方向排列的多条第2配线。所述第2配线层相对于所述第1配线层，配置在相对于所述第1方向及所述第2方向两者正交的第3方向。所述电阻变化部件连接于各所述第1配线与各所述第2配线之间。所述电阻变化部件具有金属层、及配置在所述第1配线与所述金属层之间且电阻率高于所述金属层的电阻率的电阻变化层。所述控制电路在将所述电阻变化部件从低电阻状态切换为高电阻状态时，向所述电阻变化部件，施加第1时间的所述第1配线的电位高于所述第2配线的电位的第1电压，且在施加所述第1电压后，所述电阻变化部件的电阻状态为低电阻状态时，向所述电阻变化部件施加第2时间的第2电压，所述第2时间比所述第1时间长，所述第2电压为与所述第1电压相同极性且低于所述第1电压。实施方式的电阻变化型存储装置的驱动方法是将电阻变化部件的电阻状态从第1状态切换为第2状态。所述电阻变化型存储装置包括第1配线层、第2配线层及所述电阻变化部件。所述第1配线层包括在第1方向延伸且沿着相对于所述第1方向交叉的第2方向排列的多条第1配线。所述第2配线层包括在所述第2方向延伸且沿着所述第1方向排列的多条第2配线。所述第2配线层相对于所述第1配线层，配置在相对于所述第1方向及所述第2方向两者正交的第3方向。所述电阻变化部件连接于各所述第1配线与各所述第2配线之间。所述切换是向1条所述第1配线与所述多条第2配线之间施加第1时间的第1电压。所述切换是在施加所述第1电压后，与所述1条第1配线连接的多个所述电阻变化部件中的1个以上的电阻变化部件的电阻状态为第1状态时，向所述1条第1配线与所述多条第2配线之间，施加第2时间的第2电压，所述第2时间比所述第1时间长，所述第2电压为与所述第1电压相同极性且低于所述第1电压。附图说明图1是表示第1实施方式的电阻变化型存储装置的立体图。图2是表示第1实施方式的电阻变化型存储装置的剖视图。图3A～图3C是表示第1实施方式的电阻变化型存储装置的各状态的示意性剖视图。图4是表示在第1实施方式的电阻变化型存储装置中删除动作前的各存储单元的状态的图。图5是表示第1实施方式的电阻变化型存储装置的删除动作的流程图。图6是横轴取时间、纵轴取各部的电位而表示第1实施方式的电阻变化型存储装置的删除动作的波形图。图7～图9是表示在第1实施方式的电阻变化型存储装置的删除动作中施加给各配线的电位与各存储单元的状态的图。图10A是横轴取删除电压、纵轴取施加时间而表示将一半的存储单元复位的删除电压与施加时间的关系的曲线图。图10B是横轴取删除电压、纵轴取存储单元的破坏率而表示删除电压与破坏率的关系的曲线图。图11是表示横轴取时间、纵轴取各部的电位而表示第2实施方式的电阻变化型存储装置的删除动作的波形图。图12是表示在第2实施方式的电阻变化型存储装置的删除动作中施加给各配线的电位的图。具体实施方式(第1实施方式)首先，对第1实施方式进行说明。图1是表示本实施方式的电阻变化型存储装置的立体图。图2是表示本实施方式的电阻变化型存储装置的剖视图。本实施方式的电阻变化型存储装置为非易失性存储装置，为CBRAM(ConductiveBridgingRandomAccessMemory：导电桥接随机存取存储器)。如图1所示，在本实施方式的电阻变化型存储装置1(以下，也简称为“装置1”)中，利用形成于硅衬底11上的晶体管及以此为电路而连接的配线层，形成驱动存储单元部13的控制电路40，并在其上设置存储单元部13。晶体管的栅极构造及配线层设置在层间绝缘膜12内。在存储单元部13中，多层字线配线层14与多层位线配线层15沿着相对于硅衬底11的上表面垂直的方向(以下，称为“上下方向”)交替积层。在各字线配线层14中，设有多条字线WL。多条字线WL在相对于硅衬底11的上表面平行的一方向(以下，称为“字线方向”)延伸，并沿着相对于硅衬底11的上表面平行的方向且相对于字线方向交叉、例如正交的方向(以下，称为“位线方向”)排列。在各位线配线层15中，设有在位线方向延伸且沿着字线方向排列的多条位线BL。字线WL彼此、位线BL彼此、字线WL与位线BL相互不连接。此外，为了将各字线WL及各位线BL在其端部与下层配线层连接而形成有接点(未图示)。利用设置在下层的控制电路40，进行要施加给各位线BL及各字线WL的电压的控制或在配线中流动的电流量的传感等动作。而且，在各字线WL与各位线BL的最近接点，设有在上下方向延伸的支柱16。支柱16为具备两种电阻状态的电阻变化部件，其形状例如为圆柱状、四角柱状或圆角的大致四角柱状。支柱16连接于字线WL与位线BL之间，由1根支柱16构成1个存储单元。即，装置1是将存储单元配置在字线WL与位线BL的每一个最近接点的交叉点型装置。字线WL、位线BL及支柱16的相互之间由嵌入膜17(参照图2)嵌入。以下，对支柱16的构成进行说明。如图2所示，支柱16有支柱16a及支柱16b，该支柱16a是在下方即硅衬底11(参照图1)侧配置有字线WL，在上方配置有位线BL，该支柱16b是在下方配置有位线BL，在上方配置有字线WL。在支柱16a中，从下方即字线WL侧朝向上方即位线BL侧，设有电流限制层20、电极层2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻变化型存储装置，其特征在于具备：第1配线层，具有在第1方向延伸且沿着相对于所述第1方向交叉的第2方向排列的多条第1配线；第2配线层，具有在所述第2方向延伸且沿着所述第1方向排列的多条第2配线，且相对于所述第1配线层，配置在相对于所述第1方向及所述第2方向两者正交的第3方向；电阻变化部件，连接于各所述第1配线与各所述第2配线之间；以及控制电路，在将所述电阻变化部件的电阻状态从第1状态切换为第2状态时，向1条所述第1配线与所述多条第2配线之间施加第1时间的第1电压，且在施加所述第1电压后，与所述1条第1配线连接的多个所述电阻变化部件中的1个以上的所述电阻变化部件的电阻状态为第1状态时，向所述1条第1配线与所述多条第2配线之间施加第2时间的第2电压，所述第2时间比所述第1时间长，所述第2电压为与所述第1电压相同极性且低于所述第1电压。

【技术特征摘要】
2016.03.07 US 62/304,608;2016.09.12 US 15/262,5751.一种电阻变化型存储装置，其特征在于具备：第1配线层，具有在第1方向延伸且沿着相对于所述第1方向交叉的第2方向排列的多条第1配线；第2配线层，具有在所述第2方向延伸且沿着所述第1方向排列的多条第2配线，且相对于所述第1配线层，配置在相对于所述第1方向及所述第2方向两者正交的第3方向；电阻变化部件，连接于各所述第1配线与各所述第2配线之间；以及控制电路，在将所述电阻变化部件的电阻状态从第1状态切换为第2状态时，向1条所述第1配线与所述多条第2配线之间施加第1时间的第1电压，且在施加所述第1电压后，与所述1条第1配线连接的多个所述电阻变化部件中的1个以上的所述电阻变化部件的电阻状态为第1状态时，向所述1条第1配线与所述多条第2配线之间施加第2时间的第2电压，所述第2时间比所述第1时间长，所述第2电压为与所述第1电压相同极性且低于所述第1电压。2.根据权利要求1所述的电阻变化型存储装置，其特征在于：所述控制电路反复施加所述第2电压，直至与所述1条第1配线连接的所有所述电阻变化部件的电阻状态变为所述第2状态。3.根据权利要求1所述的电阻变化型存储装置，其特征在于：所述控制电路在施加所述第1电压后，施加所述第2电压前，向所述1条第1配线与所述多条第2配线之间，同时施加与所述第1电压相反极性的第3电压，由此检测与所述1条第1配线连接的多个电阻变化部件的电阻状态。4.根据权利要求1所述的电阻变化型存储装置，其特征在于：所述控制电路在施加所述第1电压后，施加所述第2电压前，向所述1条第1配线与1条所述第2配线之间，施加与所述第1电压相反极性的第3电压，由此检测所述电阻变化部件的电阻状态。5.根据权利要求1所述的电阻变化型存储装置，其特征在于：所述第2状态的所述电阻变化部件的电阻值高于所述第1状态的所述电阻变化部件的电阻值。6.根据权利要求5所述的电阻变化型存储装置，其特征在于：所述电阻变化部件具有：金属层；以及电阻变化层，连接于所述第1配线与所述金属层之间，电阻率高于所述金属层的电阻率，且所述金属层所含的金属离子能够可逆地通过其内部；且所述第1电压是所述第1配线的电位高于所述第2配线的电位。7.根据权利要求5所述的电阻变化型存储装置，其特征在于：所述电阻变化部件具有：金属层，包含银或铜；以及电阻变化层，连接于所述第1配线与所述金属层之间，且包含硅及氧；且所述第1电压是所述第1配线的电位高于所述第2配线的电位。8.根据权利要求1所述的电阻变化型存储装置，其特征在于：所述第1配线层与所述第2配线层沿着所述第3方向交替积层。9.一种电阻变化型存储装置，其特征在于具备：第1配线层，具有在第1方向延伸且沿着相对于所述第1方向交叉的第2方向排列的多条第1配线；第2配线层，具有在所述第2方向延伸且沿着所述第1方向排列的多条第2配线，且相对于所述第1配线层，配置在相对于所述第1方向及所述第2方向两者正交的第3方向；电阻变化部件，连接于各所述第1配线与各所述第2配线之间，所述电阻变化部件具有金属层、及配置在所述第1配线与所述金属层之间且电阻率高于所述金属层的电阻率的电阻变化层；以及控制电路，在将所述电阻变化部件从低电阻状态切换为高电阻状态时，向所述电阻变化部件，施加第1时间的所述第1配线的电位高于所述第2配线的电位的第1电压，且在施加所述第1电压后，所述电阻变化部件的电阻状态为低电阻状态时，向所述电阻变化部件施...

【专利技术属性】
技术研发人员：新屋敷悠介，杉前纪久子，市原玲华，
申请(专利权)人：东芝存储器株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP