[发明专利]非易失性存储元件及非易失性存储装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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1T1R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1T1R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(バリスタ)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1】I.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

发明概要

发明要解决的问题

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(過渡的に)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。

发明内容

本发明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。