[发明专利]电阻变化元件的驱动方法以及非易失性存储装置

说明书

技术领域

本发明涉及电阻变化元件的驱动方法以及执行该方法的非易失性存储装置，该电阻变化元件的电阻值按照提供到的电脉冲发生变化。

背景技术

近些年，随着电子设备的数字技术的进展，为了保存图像等的数据，而对非易失性电阻变化元件的大容量化、写入电力的减少，写入/读出时间的高速化、以及长寿命化等的需求越来越高。针对这些需求，周知的是，由利用了现有的浮动栅的闪存的细微化的对应有限度。

对于有可能满足所述需求的第一以往技术，提出了利用钙钛矿(perovskite)材料(例如，Pr_(1-x)Ca_xMnO₃[PCMO]、LaSrMnO₃[LSMO]、GdBaCo_xO_y[GBCO]等)的非易失性电阻变化元件(参照专利文献1)。该技术中，向钙钛矿材料施加极性不同的电压脉冲(继续时间短的波状的电压)，使其电阻值增大或减少，使发生变化的电阻值与数据相对应，从而存储数据。

并且，对于利用极性相同的电压脉冲能够切换电阻值的第二以往技术，也存在利用了通过向过渡金属氧化物(NiO、V₂O、ZnO、Nb₂O₅、TiO₂、WO₃、或CoO)的膜施加脉冲宽度不同的电压脉冲，从而该过渡金属氧化物膜的电阻值发生变化这事宜的非易失性电阻变化元件(参照专利文献2)。对于利用了过渡金属氧化物膜的电阻变化元件，还实现了由利用了二极管的交叉点型存储阵列层叠而成的结构。

(先行技术文献)

(专利文献)

专利文献1：美国专利第6204139号说明书

专利文献2：日本国特开2004-363604号公报

然而，在所述第一以往技术中，明确存在工作的稳定性或再现性不足够的问题。进而，对于像Pr_0.7Ca_0.3MnO₃那样具有钙钛矿构造的氧化物晶体，通常，为了其晶化而需要650℃至850℃的高温，因此，若导入到半导体制造过程，则导致其它的材料的劣化的问题。

并且，在所述第二以往技术中，使电阻值从低电阻状态向高电阻状态发生变化时的电压的脉冲宽度非常长、即1msec.以上，因此依然存在很难实现高速工作的问题，因此期望能够进行稳定的高速工作的电阻变化元件。

发明内容

鉴于所述情况，本发明的主要目的在于，提供以低温来能够制造的电阻变化元件的驱动方法，并且，提供能够使电阻变化元件稳定且高速地发生电阻变化的电阻变化元件的驱动方法以及执行该方法的非易失性存储装置。

为了解决如上所述的问题，本发明的实施方案之一的电阻变化元件的驱动方法，驱动电阻变化元件，该电阻变化元件包括第一电极、第二电极以及金属氧化物，所述金属氧化物介于所述第一电极与所述第二电极之间，所述金属氧化物的电阻值按照提供的电脉冲增加或减少，其中，所述金属氧化物由第一氧化物层和第二氧化物层层叠而构成，该第一氧化物层与所述第一电极连接，该第二氧化物层的含氧率比该第一氧化物层高，该第二氧化物层与所述第二电极连接，所述驱动方法具有：写入过程，将具有第一极性的写入电压脉冲施加到所述第一电极与所述第二电极之间，从而使该金属氧化物的电阻状态从高向低发生变化，以成为写入状态；消除过程，将具有与所述第一极性不同的第二极性的消除电压脉冲施加到所述第一电极与所述第二电极之间，从而使该金属氧化物的电阻状态从低向高发生变化，以成为消除状态；以及初始过程，在第一次的写入过程之前，将具有所述第二极性的初始电压脉冲施加到所述第一电极与所述第二电极之间，从而使该金属氧化物的初始状态的电阻值发生变化，在所述金属氧化物的初始状态的电阻值为R0、所述写入状态的电阻值为RL、所述消除状态的电阻值为RH、所述初始电压脉冲的电压值为V0、所述写入电压的电压值为Vw、所述消除电压脉冲的电压值为Ve的情况下，满足R0＞RH＞RL、且满足|V0|＞|Ve|≥|Vw|。

在实施方案涉及的电阻变化元件的驱动方法中也可以，在所述初始过程后的所述金属氧化物的电阻值为R1的情况下，满足R0＞R1≥RH＞RL。