[发明专利]交叉点型电阻变化非易失性存储装置

摘要

提供一种交叉点型电阻变化非易失性存储装置。存储器单元（51）形成于形成多层的X方向的位线（53a和53b）与Y方向的字线（52a）的各交点位置。在对沿Z方向对齐的每个位线组、沿Y方向排列了字线共用的多个垂直阵列面的多层交叉点构造中，共同连接的偶数层的位线（53b）通过偶数层位线选择开关元件（1002）、共同连接的奇数层的位线（53a）通过奇数层位线选择开关元件（1001）来切换控制与全局位线（56）的连接/不连接。偶数层位线选择开关（1002）以及奇数层位线选择开关元件（1001）具有位线的选择功能和低电阻化写入时的电流限制功能。

主权项

一种交叉点型电阻变化非易失性存储装置，该交叉点型电阻变化非易失性存储装置具有：衬底；以及形成于所述衬底上并配置了多个存储器单元的存储器单元阵列，所述存储器单元具有电阻变化元件和双向的电流控制元件，所述电阻变化元件通过被施加极性不同的电压而在低电阻状态和高电阻状态的至少两种状态间可逆地变化，所述双向的电流控制元件与所述电阻变化元件串联连接并具有非线性的电流电压特性，所述各个存储器单元形成于多个位线与多个字线的各个交点位置，并且被夹在该位线和该字线之间，该多个位线形成接近所述衬底的主面的第1层和远离所述衬底的主面的第2层并沿X方向延伸，该多个字线形成于所述第1层的位线和所述第2层的位线之间并沿Y方向延伸，在将形成于所述第1层的位线和所述字线的交点位置的所述存储器单元作为第1存储器单元，将形成于所述第2层的位线和所述字线的交点位置的所述存储器单元作为第2存储器单元，将按照沿层重叠的方向即Z方向排列的所述多个位线组的每个位线组而构成的、沿所述Y方向排列配置的至少一个XZ面中的每个XZ面作为垂直阵列面的情况下，所述至少一个垂直阵列面共同具有垂直地贯通所述至少一个垂直阵列面的所述多个字线，在所述至少一个垂直阵列面的每个垂直阵列面中，所述第1层的位线与在Z方向上相连的第1通孔连接，而且所述第2层的位线与在Z方向上相连的第2通孔连接，包含于所述存储器单元中的所述电阻变化元件是在Z方向上顺序地配置第1电极和电阻变化层和第2电极而构成的，并且具有在以所述第1电极为基准对所述第2电极施加规定电压以上的电压时变化为所述高电阻状态、而在以所述第2电极为基准对所述第1电极施加规定电压以上的电压时变化为所述低电阻状态的特性，构成所述第1存储器单元的电阻变化元件和构成所述第2存储器单元 的电阻变化元件，在Z方向上按照相同的顺序配置所述第1电极和所述电阻变化层和所述第2电极，所述交叉点型电阻变化非易失性存储装置还具有：全局位线，按所述至少一个垂直阵列面的每个垂直阵列面设置；第1位线选择开关元件，按所述至少一个垂直阵列面的每个所述垂直阵列面设置，由PMOS晶体管和NMOS晶体管中的一方构成，源极或者漏极端子的一端与所述第1通孔连接，所述源极或者漏极端子的另一端与所述全局位线连接；以及第2位线选择开关元件，按所述至少一个垂直阵列面的每个所述垂直阵列面设置，由与PMOS晶体管和NMOS晶体管中的所述一方不同的另一方构成，源极或者漏极端子的一端与所述第2通孔连接，所述源极或者漏极端子的另一端与所述全局位线连接。