[发明专利]电阻变化元件的驱动方法和非易失性存储装置

说明书

技术领域

本发明涉及根据被施加的电脉冲其电阻值发生变化的电阻变化元件的驱动方法，以及实施该方法的非易失性存储装置。

背景技术

近年，随着电子设备的数字技术的进展，为了保存图像等的数据，对非易失性电阻变化元件的大容量化、写入电力的降低化、写入/读出时间的高速化和长寿命化等的要求提高。对于这样的要求，现有的利用浮置栅极的闪存的微细化的应对是有限度的。

作为可能能够应对上述要求的第一现有技术，提案有使用钙钛矿材料（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，对钙钛矿材料施加极性不同的电压脉冲（持续时间短的波状的电压）而使其电阻值增大或减小，通过使数据与变化的电阻值对应而存储数据。

另外，作为能够使用同极性的电压脉冲对电阻值进行切换的第二现有技术，还存在利用通过对过渡金属氧化物（NiO、V₂O、ZnO、Nb₂O₅、TiO₂、WO₃、或CoO）的膜施加脉冲宽度不同的电压脉冲而该过渡金属氧化物膜的电阻值发生变化的情况的非易失性电阻变化元件（参照专利文献2）。使用过渡金属氧化物膜的电阻变化元件中，也实现了使用二极管的交叉点型存储器阵列层叠的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:美国专利第6204139号说明书

专利文献2：日本特开2004-363604号公报

发明内容

但是，为了实现所期望的稳定性，对于现有的电阻变化元件和驱动方法，期望稳定性的进一步提高。

本发明鉴于这样的情况而完成，其主要的目的在于，提供一种能够使电阻变化元件稳定地发生电阻变化的电阻变化元件的驱动方法，以及实施该方法的非易失性存储装置。

用于解决课题的技术手段

为了解决上述技术问题，本发明的一实施方式的电阻变化元件的驱动方法，是驱动电阻变化元件的驱动方法，该电阻变化元件包括：第一电极；第二电极；和设置在上述第一电极与上述第二电极之间，响应施加至上述第一电极与上述第二电极之间的电压脉冲电阻值发生变化的金属氧化物层，上述金属氧化物层具有与上述第一电极连接的第一氧化物区域，和与上述第二电极连接并且氧含有率比上述第一氧化物区域高的第二氧化物区域，该电阻变化元件的驱动方法包括：写入过程，其通过将第一极性的写入电压脉冲施加至上述第一电极与上述第二电极之间，使上述金属氧化物层的电阻状态从高向低变化而成为写入状态；消去过程，其通过将与上述第一极性不同的第二极性的消去电压脉冲施加至上述第一电极与上述第二电极之间，使上述金属氧化物层的电阻状态从低向高变化而成为消去状态；和初始过程，其在第一次上述写入过程之前，通过将上述第一极性的初始电压脉冲施加至上述第一电极与上述第二电极之间，使上述金属氧化物层的电阻值从上述金属氧化物层的初始状态的电阻值向其他的电阻值变化，设上述金属氧化物层的上述初始状态的电阻值为R0，设上述写入状态的电阻值为RL，设上述消去状态的电阻值为RH，设上述其他的电阻值为R2，设上述初始电压脉冲施加时流过上述金属氧化物层的电流的最大值为IbRL，设上述写入电压脉冲施加时流过上述金属氧化物的电流的最大值为IRL，设上述消去电压脉冲施加时流过上述金属氧化物的电流的最大值为IRH时，满足R0＞RH＞R2≥RL，|IRL|＞|IbRL|。