本发明专利技术提供一种动作偏差较小、而且能够实现稳定动作的非易失性存储元件及非易失性存储装置。该非易失性的存储元件具有：第１电极（１０２）；第２电极（１０６）；电阻变化层（１０５），介于这两个电极（１０２和１０６）之间而形成，而且与两个电极（１０２和１０６）连接，根据施加到两个电极（１０２和１０６）之间的电压的极性，可逆地在高电阻状态和低电阻状态之间转变；固定电阻层（１０４），介于两个电极（１０２和１０６）之间而形成，而且与电阻变化层（１０５）的至少一部分并联地电连接，其电阻值在电阻变化层（１０５）为高电阻状态时的电阻值的０．１倍～１０倍的范围内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电阻值根据电信号可逆地变化的非易失性存储元件、及具有该非易失 性存储元件的非易失性存储装置。
技术介绍
近年来，具有使用所谓电阻变化型的非易失性存储元件(下文中也简称为电阻变 化元件)构成的存储器单元的非易失性存储装置的研发得到推进。其中，电阻变化型的非 易失性存储元件是指具有电阻值根据电信号可逆地变化的性质，还能够非易失性地存储与 该电阻值对应的信息的元件。更具体地讲，是指根据施加的电压的极性而可逆地在高电阻 状态和低电阻状态之间转变的非易失性的存储元件。作为这种使用电阻变化元件的非易失性存储装置，通常公知的非易失性存储装置 通过将被称为所谓1T1R(1晶体管1电阻体)型的存储器单元配置成矩阵状阵列而构成，该 ITlR型的存储器单元在相互正交地配置的位线与字线的交点的位置串联地连接MOS晶体 管和电阻变化元件(例如参照专利文献1等)。专利文献1公开了利用将钙钛矿型结晶构造的氧化物用作电阻变化元件的ITlR 型存储器单元构成的非易失性存储装置。另外，除了 1T1R(1晶体管1电阻体)型存储器单元阵列之外，采用所谓交叉点 (cross point)构造的存储器单元阵列也广为公知。在交叉点构造中，在被正交地配置的位 线与字线的交点的位置，各个存储器单元介于位线和字线之间构成。专利文献3公开了将具有双向性的电阻变化元件用作存储器单元的非易失性存 储装置。其中公开了将降低流向非选择单元的所谓泄漏电流作为目的，存储器单元的二极 管采用例如压敏电阻(7夕)作为双向非线性元件。另外，也公开了交叉点构造。专利文献2公开的非易失性存储装置，具有采用了具有多层构造的三维交叉点构 造的电阻变化元件的存储器单元阵列。非专利文献1公开了将电阻变化元件层和单向二极管相结合的存储器单元构造。 另外，也公开了多层构造。可是，采用电阻变化元件的非易失性存储元件在施加过剩的电压、或流过过剩的 电流的情况下，电阻值大幅变化，存在不能体现电阻变化的问题。针对这种问题，通过限制电压或电流来实现稳定的动作(例如参照专利文献4)。 在专利文献4中，在存储器单元阵列的外部设置并联电阻电路及串联电阻电路，由此防止 对存储器单元施加过剩的电压，防止过剩的电流流向存储器单元。现有技术文献专利文献专利文献1日本特开2005-25914号公报(图2)专利文献2日本特开2006-203098号公报(图2、图5)专利文献3日本特开2005-311322号公报(图4)专利文献4国际公开第2008/059946号公报(图1、图5)非专利文献非专利文献1I. G. Beak 等，“Multi-layer Cross-Point Binary OxideResistive Memory (OxRRAM) for Post-NAND Storage Application, IEDM2005(IEEE inter national ELECTRON DEVICES meeting 2005)，769—772，Session 31 (Fig. 7, Fig. 11),2005 年 12 月 5 日专利技术概要专利技术要解决的问题但是，在上述的现有技术中，在位线和字线中存在布线电阻，存在由于该布线电阻 使得在布线和非易失性存储元件之间产生分压的问题。并且，由于在各个非易失性存储元 件中布线长度不同，所以即使对字线施加相同的电压脉冲，施加给与该字线连接的各个非 易失性存储元件的电压也不同。因此，各个非易失性存储元件的高电阻及低电阻的电阻值 存在偏差，另外在存储器单元阵列由于规模增大而布线变长时，不能忽视由于布线间等的 寄生电容而形成的瞬态(過渡的C )电压或电流的变化。即，与位于布线距离较短的部位 的存储器单元相比，位于布线距离较长的部位的存储器单元由于布线电阻和寄生电容而引 起的瞬态电压或电流增大。结果，即使在存储器单元阵列的外部设置限制电路，产生不能准 确进行数据的写入及读出的情况的可能性依旧很大。
技术实现思路
本专利技术就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种动作偏差较小、而且能 够实现稳定动作的非易失性存储元件及非易失性存储装置。为了达到上述目的，本专利技术的非易失性存储元件是非易失性的存储元件，其特征 在于，具有第1电极；第2电极；电阻变化层，介于所述第1及第2电极之间而形成，而且与 所述第1及第2电极连接，根据施加到所述第1及第2电极之间的电压的极性，可逆地在高 电阻状态和低电阻状态之间转变；以及固定电阻层，介于所述第1及第2电极之间而形成， 而且与所述电阻变化层的至少一部分并联地电连接。另外，其特征在于，所述固定电阻层的 电阻值在所述电阻变化层为高电阻状态时的电阻值的0. 1倍 10倍的范围内。另外，从兼 顾抑制电阻值的偏差和确保窗口的意义上讲，优选所述固定电阻层的电阻值在所述电阻变 化层为高电阻状态时的电阻值的0. 5倍 2倍之间，更优选是处于与所述电阻变化层为高 电阻状态时的电阻值相同的范围的值。根据这种结构，由于在非易失性存储元件自身形成有固定电阻层，所以能够减小 元件整体的电阻值偏差，并且防止由于瞬态电流而过度成为高电阻，由此能够正确地进行 数据的写入及读出。其中，也可以构成为，所述电阻变化层具有高电阻层和低电阻层至少两层的层叠 结构，所述固定电阻层的至少一部分与所述高电阻层并联地电连接。另外，也可以是，所述高电阻层与所述第1电极连接，所述低电阻层与所述第2电 极连接，所述固定电阻层与所述第1电极电连接。另外，也可以是，所述固定电阻层与所述高电阻层相接，并与所述第1及第2电极电连接。另外，所述非易失性存储元件还可以构成为具有形成为填充所述第1及第2电极 之间的层间绝缘层，所述电阻变化层及所述固定电阻层形成于在所述层间绝缘层形成的贯 通孔即开口部中。此时，也可以是，所述固定电阻层环绕所述开口部的内壁的至少一部分涂敷形成， 所述电阻变化层形成为填充所述开口部的内部的被所述固定电阻层包围的空间，也可以是 与此相反，所述电阻变化层形成为涂敷所述开口部的内壁，所述固定电阻层形成为填充被 所述固定电阻层包围的空间。另外，也可以是，在所述层间绝缘层形成有多个所述开口部，在所述多个所述开口 部中的一个开口部形成有填充该开口部的所述电阻变化层，在所述多个所述开口部中的另 一个开口部形成有填充该开口部的所述固定电阻层。另外，本专利技术的非易失性存储装置是使多个非易失性存储元件存储数据的非易失 性存储装置，其特征在于，具有存储器单元阵列，将包括所述非易失性存储元件的多个存 储器单元配置成二维状态；选择电路，从所述存储器单元阵列中选择至少一个存储器单元； 写入电路，使由所述选择电路选择的存储器单元中包含的非易失性存储元件变换为高电阻 状态或者低电阻状态；读出放大器，判定由所述选择电路选择的存储器单元中包含的非易 失性存储元件处于高电阻状态还是低电阻状态。根据这种结构，由于在非易失性存储元件自身形成有固定电阻层，所以能够减小 元件整体的电阻值偏差，并且防止由于瞬态电流而过度成为高电阻，由此能够正确进行数 据的写入及读出。其中，所述存储器单元可以是将所述非易失性存储元件和整流元件串联连接形成 的电路，还可以是将所述非易失性存储元件和晶体管串联连接形成的电路。另外，所述存储器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非易失性存储元件，是非易失性的存储元件，具有： 第１电极； 第２电极； 电阻变化层，介于所述第１及第２电极之间而形成，而且与所述第１及第２电极连接，根据施加到所述第１及第２电极之间的电压的极性，可逆地在高电阻状态和低电阻状态之间转变；以及 固定电阻层，介于所述第１及第２电极之间而形成，而且与所述电阻变化层的至少一部分并联地电连接，其电阻值在所述电阻变化层为高电阻状态时的电阻值的０．１倍～１０倍的范围内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2009-4-30 2009-1115171.一种非易失性存储元件，是非易失性的存储元件，具有 第1电极；第2电极；电阻变化层，介于所述第1及第2电极之间而形成，而且与所述第1及第2电极连接， 根据施加到所述第1及第2电极之间的电压的极性，可逆地在高电阻状态和低电阻状态之 间转变；以及固定电阻层，介于所述第1及第2电极之间而形成，而且与所述电阻变化层的至少一部 分并联地电连接，其电阻值在所述电阻变化层为高电阻状态时的电阻值的0. 1倍 10倍的 范围内。2.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，所述固定电阻层的电阻值在所述电阻变化层为高电阻状态时的电阻值的0.5倍 2倍 的范围内。3.根据权利要求1所述的非易失性存储元件，所述固定电阻层的电阻值是处于与所述电阻变化层为高电阻状态时的电阻值相同的 范围的值。4.根据权利要求1 3中任意一项所述的非易失性存储元件， 所述电阻变化层具有高电阻层和低电阻层至少两层的层叠结构， 所述固定电阻层的至少一部分与所述高电阻层并联地电连接。5.根据权利要求4所述的非易失性存储元件， 所述高电阻层与所述第1电极连接，所述低电阻层与所述第2电极连接， 所述固定电阻层与所述第1电极电连接。6.根据权利要求4或5所述的非易失性存储元件， 所述固定电阻层与所述高电阻层相接。7.根据权利要求1 6中任意一项所述的非易失性存储元件， 所述固定电阻层与所述第1及第2电极电连接。8.根据权利要求1 7中任意一项所述的非易失性存储元件， 还具有形成为填充所述第1及第2电极之间的层间绝缘膜，所述电阻变化层...
【专利技术属性】
技术研发人员：片山幸治，高木刚，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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