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公开(公告)号：WO2007018026A1
公开(公告)日：2007-02-15
申请号：PCT/JP2006/314487
申请日：2006-07-21
Inventor： 細井 康成
CPC classification number: H01L45/04 , G11C13/0007 , G11C13/0026 , G11C2213/52 , G11C2213/79 , H01L27/2436 , H01L45/1233 , H01L45/145 , H01L45/1633 , H01L45/1675 , Y10T29/49082
Abstract: 第１電極と第２電極と可変抵抗体とを備え、該可変抵抗体が第１電極と第２電極とに挟持された領域に存し、両電極間に電圧パルスを印加することにより電気抵抗が変化する可変抵抗素子では、電極材料として貴金属電極を用いなければならないという制約があり、従来のＣＭＯＳプロセスとの整合性が悪いという問題があった。遷移金属元素の酸窒化物を可変抵抗体として適用した可変抵抗素子では、安定なスイッチング動作を示し、データの保持特性が良好で、書き込み電流も小さい。また、電極材料として必ずしも貴金属を必要としないので、既存のＣＭＯＳプロセスと整合性が高く容易に製造できる。また、導電性窒化物からなる下部電極表面を酸化して可変抵抗体材料を成膜するという簡便な工程で可変抵抗素子を形成することができる。
Abstract translation: 一种可变电阻元件，包括第一电极，第二电极和可变电阻器，其存在于保持在第一电极和第二电极之间的区域中，并且当在两个电极之间施加电压脉冲时电阻改变具有 存在限制必须使用贵金属电极作为电极材料并且与常规CMOS工艺不兼容的问题。 使用过渡金属元素的氧氮化物作为可变电阻器的可变电阻器元件具有稳定的开关操作，在数据保持特性方面是令人满意的，并且需要小的写入电流。 此外，由于不需要贵金属作为电极材料，因此与现有的CMOS工艺的兼容性高，易于制造。 可变电阻元件可以通过通过氧化由导电氮化物组成的下电极表面而将可变电阻器材料形成为膜的简单步骤来形成。
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公开(公告)号：WO2007125668A1
公开(公告)日：2007-11-08
申请号：PCT/JP2007/052833
申请日：2007-02-16
IPC: H01L27/10
CPC classification number: H01L27/101 , H01L27/2436 , H01L27/2463 , H01L45/04 , H01L45/1233 , H01L45/124 , H01L45/145 , H01L45/146 , H01L45/1616 , H01L45/1633 , H01L45/1691 , Y10T29/49082
Abstract: 可変抵抗体の電気的に寄与する領域の面積が上部電極若しくは下部電極等で規定される面積よりも微細な面積である構造の可変抵抗素子及びその製造方法を提供する。 ２つの電極間に電圧パルスを印加した際に、２つの電極間で可変抵抗体を介して電流が流れる電流路の断面形状が、２つの電極のいずれの線幅よりも細い線幅で形成され、製造プロセスにおける最小加工寸法よりも小さい線幅で形成されるため、従来の可変抵抗素子における電気的に寄与する領域よりも、その面積が縮小される。
Abstract translation: 提供一种可变电阻元件，其具有可变电阻器的可电供应区域的面积小于由上电极或下电极限定的面积的构造，以及制造可变电阻元件的方法。 当在两个电极之间施加电压脉冲时，在两个电极之间流过可变电阻器的电流路径的截面形状形成为具有比两个电极的宽度更小的宽度，而不是最小 制造工艺的工作尺寸，使得其面积小于现有技术的可变电阻元件中的电供应区域的面积。
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公开(公告)号：WO2007074642A1
公开(公告)日：2007-07-05
申请号：PCT/JP2006/324802
申请日：2006-12-13
IPC: H01L27/10
CPC classification number: H01L27/101 , H01L27/2436 , H01L45/08 , H01L45/1233 , H01L45/145 , H01L45/146 , H01L45/1625 , H01L45/1633 , Y10T29/49082
Abstract: 安定的な抵抗スイッチング動作が可能で、かつ良好な抵抗値保持特性を有する可変抵抗素子を提供する。上部電極１と下部電極３とに狭持された領域に可変抵抗体２を有する構成であって、この可変抵抗体２を、結晶粒径３０ｎｍ以下の酸化チタン又は酸窒化チタンで構成する。特に、可変抵抗体２を成膜する際に、基板温度を１５０°C～５００°Cの条件下で行うことにより、結晶粒径が３０ｎｍ以下のアナターゼ型結晶が形成される。このような構成の可変抵抗体２を有する可変抵抗素子によれば、電圧パルスを印加することで、可変抵抗体の結晶状態が変化することによって抵抗値が変化するため、フォーミングプロセスが不要であり、これによって安定した抵抗スイッチング動作が可能であるとともに、スイッチング回数を繰り返しても抵抗変動が少なく、又、高温下で長期間保管しても抵抗変動が小さいという優れた効果を備える。
Abstract translation: 提供一种能够进行稳定的电阻切换操作并具有优选的电阻值保持特征的可变电阻元件。 可变电阻元件包括由上电极（1）和下电极（3）夹持的可变电阻器（2）。 可变电阻器（2）由直径不大于30nm的结晶粒子的氧化钛或氮化钛形成。 当形成可变电阻器（2）的膜时，将衬底温度设定在150至500℃的范围内，以形成晶体直径不大于30nm的锐钛矿型晶体。 通过使用具有这种结构的具有可变电阻器（2）的可变电阻元件，可变电阻器的结晶状态通过施加电压脉冲而改变，并且电阻值改变。 因此，不需要成形工艺。 因此，即使重复切换，也可以获得稳定的电阻切换操作并且减小电阻波动。 此外，即使在高温下长期储存，也可以获得电阻波动小的优异效果。
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公开(公告)号：WO2008142919A1
公开(公告)日：2008-11-27
申请号：PCT/JP2008/056859
申请日：2008-04-07
Applicant: シャープ株式会社 , 独立行政法人 産業技術総合研究所 , 玉井 幸夫 , 島 久 , 秋永 広幸 , 高野 史好 , 細井 康成 , 粟屋 信義 , 大西 茂夫 , 石原 数也
CPC classification number: G11C13/0011 , G11C11/5614 , G11C11/5685 , G11C13/0007 , G11C13/0069 , G11C2013/0073 , G11C2013/0083 , G11C2013/009 , G11C2213/32 , G11C2213/34 , G11C2213/51 , G11C2213/56 , G11C2213/77 , H01L27/101 , H01L45/08 , H01L45/1233 , H01L45/146
Abstract: 高速且つ低消費電力動作が可能な可変抵抗素子を提供する。第１電極１１と第２電極１２の間に金属酸化物層１０を有し、第１及び第２電極間への電気的ストレスの印加に応じて、第１及び第２電極間の電気抵抗が可逆的に変化する可変抵抗素子であって、金属酸化物層１０が第１及び第２電極間を流れる電流の電流密度が局所的に高くなる電流経路であるフィラメント１３を有し、第１電極と第２電極の内の少なくとも何れか一方の特定電極１１と金属酸化物層１０の界面であって、少なくとも特定電極１１とフィラメント１３の界面近傍を含む一部に、特定電極１１に含まれる少なくとも１つの元素の酸化物であって、金属酸化物層１０の酸化物とは異なる界面酸化物１５を備える。
Abstract translation: 提供一种执行高速和低功耗操作的可变电阻元件。 在可变电阻元件中，金属氧化物层（10）设置在第一电极（11）和第二电极（12）之间，第一和第二电极之间的电阻根据电应力的应用而可逆地变化 在第一和第二电极之间。 金属氧化物层（10）具有灯丝（13），其是电流路径，其中在第一和第二电极之间流动的电流的密度局部增加。 至少包括位于至少第一电极或第二电极的指定电极（11）与灯丝（13）之间的界面附近的部分，在指定电极（11）和金属 氧化物层（10）具有界面氧化物（15），所述界面氧化物是包含在所述特定电极（11）中并与所述金属氧化物层（10）的氧化物不同的至少一种元素的氧化物。
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公开(公告)号：WO2008068992A1
公开(公告)日：2008-06-12
申请号：PCT/JP2007/071502
申请日：2007-11-05
CPC classification number: H01L27/101 , G11C13/0007 , G11C13/003 , G11C2213/15 , G11C2213/32 , G11C2213/34 , G11C2213/71 , G11C2213/72 , G11C2213/76 , G11C2213/77 , G11C2213/79 , H01L27/2409 , H01L27/2463 , H01L27/2481 , H01L45/04 , H01L45/1233 , H01L45/145 , H01L45/146 , H01L45/1633
Abstract: 正負何れかの極性の電圧を印加時間の長短に差異を設けることなく印加することで可変抵抗素子に対する安定した高速スイッチング動作可能な不揮発性半導体記憶装置を提供する。両端に所定条件を充足する電圧が印加されることで、当該両端の電流電圧特性で規定される抵抗特性が低抵抗状態と高抵抗状態の安定的に取り得る２つの抵抗特性間を遷移可能である２端子構造の可変抵抗素子であって、絶対値が第１閾値電圧以上の第１極性の電圧が印加されると低抵抗状態から高抵抗状態に遷移し、絶対値が第２閾値電圧以上の第２極性の電圧が印加されると高抵抗状態から低抵抗状態に遷移する特性を有する可変抵抗素子と、可変抵抗素子に直列に接続される負荷抵抗の調整可能な負荷回路と、直列回路の両端に電圧印加可能な電圧発生回路を備え、負荷回路の抵抗を調整することにより可変抵抗素子の状態間遷移を可能に構成される。
Abstract translation: 提供一种非易失性半导体存储装置，其能够通过在施加时间的周期内施加正极性或负极性的电压而无差异地对可变电阻元件进行稳定的高速开关操作。 非易失性半导体存储装置包括两端结构的可变电阻元件，其中由两端的电流 - 电压特性限定的电阻特性能够在能够采取低电阻状态的两个电阻特性和高电阻状态之间转变 通过向两端施加满足预定条件的电压，并且其特征在于从低电阻状态转变到高电阻状态，当第一极性的电压具有或高于第一阈值电压 当施加具有等于或高于第二阈值电压的绝对值的第二极性的电压时，从高电阻状态到低电阻状态。 进一步包括与可变电阻元件串联连接并具有可调负载电阻的负载电路，以及能够向串联电路的两端施加电压的电压产生电路。 通过调整负载电路的电阻，非易失性半导体存储装置构成为能够在可变电阻元件的状态之间转移。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：WO2007125674A1
公开(公告)日：2007-11-08
申请号：PCT/JP2007/053358
申请日：2007-02-23
CPC classification number: H01L45/1253 , H01L27/101 , H01L27/2436 , H01L27/2463 , H01L45/04 , H01L45/1226 , H01L45/1233 , H01L45/124 , H01L45/1273 , H01L45/145 , H01L45/146 , H01L45/16 , H01L45/1616 , H01L45/1625 , H01L45/1633 , H01L45/1691
Abstract: 可変抵抗体の電気的に寄与する領域の面積が上部電極若しくは下部電極等で規定される面積よりも微細な面積である構造の可変抵抗素子及びその製造方法を提供する。 下地基板５上に配置される下部電極１の上部には、突起電極物２が形成される。突起電極物２は、下部電極１の接触面と異なる面に可変抵抗体３と接触されており、この可変抵抗体３が突起電極物２との接触面と異なる面において上部電極４と接触している。これによって突起電極物２（可変抵抗体３）と上部電極４とのクロスポイント部分可変抵抗体の電気的に寄与している領域になるため、従来の可変抵抗素子における領域よりも、その面積が縮小される。
Abstract translation: 提供一种可变电阻元件，其具有可变电阻器的可电供应区域的面积小于由上电极或下电极限定的面积的构造，以及制造可变电阻元件的方法。 在布置在下床基板（5）上的下电极（1）上形成有突出的电极部件（2）。 该突出电极部件（2）在与下部电极（1）的接触面不同的面上与可变电阻器（3）接触，可变电阻器（3）在不同于与突出电极部件 2），具有上电极（4）。 结果，突出电极部件（2）（或可变电阻器（3））与上部电极（4）之间的交叉点部分成为可变电阻器的电力供应区域，使得它的面积比 在现有技术的可变电阻元件中的区域。
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公开(公告)号：WO2007080840A1
公开(公告)日：2007-07-19
申请号：PCT/JP2007/050058
申请日：2007-01-09
Applicant: シャープ株式会社 , 独立行政法人 産業技術総合研究所 , 細井 康成 , 粟屋 信義 , 井上 公
CPC classification number: G11C13/0069 , G11C13/0007 , G11C13/003 , G11C2013/009 , G11C2213/31 , G11C2213/32 , G11C2213/72 , G11C2213/76 , G11C2213/79
Abstract: 電圧印加によって抵抗特性の変化する可変抵抗素子に対する安定した高速スイッチング動作可能な不揮発性半導体記憶装置を提供する。可変抵抗素子への電圧印加を実行するための負荷回路が可変抵抗素子と電気的に直列接続可能に設けられ、負荷回路の負荷抵抗特性が２つの異なる特性間で切り換え可能に構成され、可変抵抗素子の抵抗特性が、低抵抗状態から高抵抗状態に遷移する場合と高抵抗状態から低抵抗状態に遷移する場合で負荷回路の２つの負荷抵抗特性が選択的に切り換り、可変抵抗素子と負荷回路の直列回路に印加された書き換え用電圧によって、可変抵抗素子に２つの抵抗特性の一方から他方へ遷移するのに必要な電圧が印加され、可変抵抗素子の抵抗特性が一方から他方に遷移した後は、可変抵抗素子に印加されている電圧が、選択されている負荷抵抗特性によって、他方の抵抗特性から一方の抵抗特性へ復帰不能な電圧となる。
Abstract translation: 提供一种能够对其电阻特性由施加电压改变的可变电阻元件进行稳定的高速切换操作的非易失性半导体存储装置。 用于向可变电阻元件施加电压的负载电路被布置成与可变电阻元件串联电连接。 负载电路具有被配置为在两个差异特性之间切换的负载电阻特性。 当可变电阻元件的电阻特性从低电阻状态变为高电阻状态时，并且当电阻特性从高电阻状态变为低电阻时，选择性地切换负载电路的两个负载电阻特性 州。 施加到可变电阻元件和负载电路的串联电路的重写电压将可变电阻元件中的两个电阻特性之一切换到另一个电压所需的电压。 在可变电阻元件的电阻特性从一个变化到另一个之后，施加到可变电阻元件的电压成为通过所选择的负载电阻特性使得从另一个电阻特性切换到一个电阻特性的电压。
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公开(公告)号：WO2008120579A1
公开(公告)日：2008-10-09
申请号：PCT/JP2008/055033
申请日：2008-03-19
IPC: G11C13/00
CPC classification number: G11C11/5685 , G11C13/0007 , G11C13/0069 , G11C2013/009 , G11C2213/31
Abstract: 可変抵抗素子を備えてなるメモリセルアレイに対するデータの書き換えを高速、低電力且つ確実に実行可能な半導体記憶装置を提供する。電気抵抗が第１書き換え電圧の印加で第１状態から第２状態に、第２書き換え電圧の印加で第２状態から第１状態に変化する可変抵抗素子２１の一端と、選択トランジスタ２２のソースまたはドレインを接続してなるメモリセル２０をマトリクス状に配列したメモリセルアレイ３０を有し、書き換え対象のメモリセル全数に対し、メモリセルを第１の所定数以下ずつ順次選択して、第１書き換え電圧の印加による書き換え動作を逐次実行し電気抵抗を第２状態に揃える初期化処理と、電気抵抗が第１状態となるべき一部のメモリセルに対して、メモリセルを第２の所定数以下ずつ順次選択して、第２書き換え電圧の印加による書き換え動作を逐次実行する個別書き換え処理と、を順次実行可能な書き換え手段を有する。
Abstract translation: 提供了一种半导体存储装置，其包括可变电阻元件，并且可以以低功率高速地可靠地在存储器阵列中执行数据重写。 半导体存储装置包括由矩阵排列的存储单元（20）形成的存储单元阵列（30）。 每个存储单元（20）通过将可变电阻元件（21）的一端连接到选择晶体管（22）的源极或漏极来形成。 当施加第一重写电压时，可变电阻元件（21）具有从第一状态变为第二状态的电阻，并且当施加第二重写电压时具有从第二状态变为第一状态的电阻。 半导体存储装置还包括用于连续执行初始化处理和单独重写处理的重写装置。 在初始化处理期间，对于每个第一预定数量或更少数次连续地选择要重写的所有存储器单元，并且通过施加第一重写电压来连续执行重写操作，以使电阻与第二状态对准。 在单独的重写处理期间，对于每个第二预定数量连续地选择具有进入第一状态的电阻的存储器，并且通过施加第二重写电压来连续执行重写操作。
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公开(公告)号：WO2008096674A1
公开(公告)日：2008-08-14
申请号：PCT/JP2008/051654
申请日：2008-02-01
Inventor： 細井 康成
IPC: G11C13/00
CPC classification number: G11C13/0007 , G11C11/5685 , G11C13/0069 , G11C2013/0071 , G11C2013/009 , G11C2213/15 , G11C2213/32 , G11C2213/34 , G11C2213/72 , G11C2213/77 , G11C2213/79 , H01L27/2409 , H01L27/2436 , H01L45/04 , H01L45/1233 , H01L45/145 , H01L45/146 , H01L45/1633
Abstract: 抵抗変化現象の統一的な現象把握に基づき構造設計された、精度高く安定した抵抗制御ができる信頼性の高い大規模な不揮発性半導体記憶装置を提供する。両端に電圧が印加されることで抵抗特性が遷移し、抵抗特性に応じて異なる情報が関連付けられることで情報の記憶が可能な可変抵抗素子を有するメモリセルを複数備えるメモリセルアレイ１１と、可変抵抗素子の一方の端子に直列に接続する負荷回路１４と、前記直列回路の両端に電圧を印加する電圧発生回路１７とを備える。可変抵抗素子が、負荷回路の負荷抵抗特性又は前記電圧発生回路からの発生電圧条件の何れか一方、又は双方を変更することで設定された遷移条件の下で電圧発生回路１４からの発生電圧が印加されると、少なくとも３つの異なる抵抗特性の中から選択される一の抵抗特性に対して選択的に遷移され、少なくとも３値の情報の記憶が可能に構成されている。
Abstract translation: 一种可靠的大型非易失性半导体存储器件，其结构是基于电阻变化现象的统一现象把握而设计的，并且其电阻被稳定地高精度地控制。 半导体存储装置包括由存储单元组成的存储单元阵列（11），每个存储单元具有可变电阻元件，当电压施加到元件的两端时，其电阻特性发生变化，并且每个元件具有不同的信息 可以根据电阻特性相关联地存储，串联连接到每个可变电阻元件的一个端子的负载电路（14）和用于向串联的两端施加电压的电压产生电路（17） 电路。 当在通过改变负载电路的负载电阻特性和发电电压的条件中的一个或两个所确定的转变条件下施加由电压产生电路（14）产生的电压时，电阻特性被选择性地变为 至少三种不同的电阻特性，并且至少三元信息可以存储在可变电阻元件中。
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公开(公告)号：WO2008068991A1
公开(公告)日：2008-06-12
申请号：PCT/JP2007/071501
申请日：2007-11-05
CPC classification number: G11C13/0007 , G11C13/0026 , G11C13/0038 , G11C13/0069 , G11C2013/009 , G11C2213/15 , G11C2213/32 , G11C2213/34 , G11C2213/72 , G11C2213/77 , G11C2213/79 , H01L27/101 , H01L27/1021 , H01L27/2409 , H01L27/2436 , H01L45/04 , H01L45/1233 , H01L45/145 , H01L45/146 , H01L45/1633
Abstract: 電圧印加によって抵抗特性の変化する可変抵抗素子を備えたメモリセルの複数に対して抵抗変化の異なる書き換え動作を個別同時に実行可能な不揮発性半導体記憶装置を提供する。書き換え対象の可変抵抗素子の抵抗特性を低抵抗状態から高抵抗状態に遷移させる第１書き換え動作と高抵抗状態から低抵抗状態に遷移させる第２書き換え動作の違いに応じて、２つの負荷抵抗特性の何れか一方を個別に選択可能に構成された負荷抵抗特性可変回路１４を、同一列のメモリセルに共通に接続するビット線ＢＬ０～３毎に備え、第１書き換え動作において印加する第１電圧パルスと第２書き換え動作において印加する第２電圧パルスを、負荷抵抗特性可変回路１４とビット線ＢＬ０～３を介して書き換え対象のメモリセルに印加する書き換え電圧パルス印加回路１３ａを備える。
Abstract translation: 提供了一种非易失性半导体存储器件，其能够对具有由电压应用改变的电阻特性的可变电阻元件的多个存储单元单独并且同时地执行不同电阻变化的重写操作。 对于与负载电阻特性变化电路（14）共同地与同一列的存储单元共同连接的位线（BL0〜BL3），设置非易失性半导体存储器件，其被构造成选择两个负载电阻 根据用于使重写目标可变电阻元件的电阻特性从低电阻状态转变到高电阻状态的第一重写操作的各个特性，以及用于使从高电阻状态转变到低电平的第二重写操作 电阻状态。 还提供了重写电压脉冲施加电路（13a），用于通过负载电阻特性变化电路（14）和位来施加在第一重写操作中施加的第一电压脉冲和要在第二重写操作中施加的第二电压脉冲 线（BL0〜BL3）到重写对象存储单元。
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