專(zhuān)利名稱(chēng)：存儲(chǔ)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，信息設(shè)備，例如一計(jì)算機(jī)，使用大量的存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)記錄信息(數(shù)據(jù))。作為這樣的存儲(chǔ)設(shè)備，能夠以高速度操作的高密度DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)被廣泛的使用(例如，參見(jiàn)所引用的非專(zhuān)利參考文獻(xiàn)1)。
“VLSI MEMORY”，作者Ito Kioo，1994年11月5日由BaifuukanPublishing Company出版，第3到4頁(yè)上述提到的用于記錄信息的存儲(chǔ)設(shè)備要求在低電壓情況下，通過(guò)盡可能簡(jiǎn)單的方法來(lái)保存所記錄的信息。
然而，由于上述DRAM是非易失存儲(chǔ)器，其具有非常短的信息保存時(shí)間，并且其中保存的信息一旦斷電就失去了，所以上述DRAM必須非常頻繁的刷新(即，在重寫(xiě)信息已經(jīng)被讀出并且又一次被放大(amplify)之后，再次重寫(xiě)已寫(xiě)入信息的操作)。因此，它的電路設(shè)計(jì)變得很復(fù)雜，而它的電源消耗不可避免的增大了。
出于這個(gè)原因，到目前為止，需要能夠降低其電源消耗，并具有例如可替換DRAM的特性的存儲(chǔ)設(shè)備。
由于上述DRAM在生產(chǎn)過(guò)程中與一普通邏輯電路LSI(大規(guī)模集成)，以及適用于用戶(hù)電子設(shè)備的信號(hào)處理LSI相比是復(fù)雜的，這就出現(xiàn)了問(wèn)題，即存儲(chǔ)設(shè)備將不可避免的變得非常昂貴。
作為可能滿(mǎn)足上述需求的存儲(chǔ)設(shè)備，例如，可以是已知的具有如圖1所示配置的存儲(chǔ)設(shè)備。
附圖1是一示意性的橫截面圖，示出了一存儲(chǔ)設(shè)備的基本配置，特別是，它的放大比例的存儲(chǔ)器元件。
如圖1所示，一存儲(chǔ)器元件20具有這樣一種配置，在其中，電極間材料(interelectrode material)23夾在兩個(gè)電極中間(在圖1情況下是第一和第二電極21和22)。
包括如此配置的存儲(chǔ)器元件20的存儲(chǔ)設(shè)備，例如，使用一離子導(dǎo)電體作為電極間材料23，而且進(jìn)一步兩個(gè)電極21，22中任意一個(gè)(例如，第一電極21)包含作為離子擴(kuò)散到離子導(dǎo)電體中的金屬。由此，當(dāng)向存儲(chǔ)器元件20的兩個(gè)電極21，22加電壓時(shí)，電荷被提供給電極間材料23，而第一電極21中所包含的金屬就擴(kuò)散到離子導(dǎo)電體作為離子所構(gòu)成的電極間材料23中，借此離子導(dǎo)電體中的電子特性，例如電阻或電容就改變了，從而在存儲(chǔ)器元件20上記錄信息。
接下來(lái)，在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中操作這樣的存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)記錄(寫(xiě)或擦除)信息的方式將做出更加明確的說(shuō)明。
從高電平向低電平改變存儲(chǔ)器元件20的電阻的記錄操作在下文被稱(chēng)為信息的“寫(xiě)”，而從低電平向高電平改變存儲(chǔ)器元件20的電阻的記錄操作在下文將被稱(chēng)為信息的“擦除”。
例如，當(dāng)存儲(chǔ)設(shè)備在存儲(chǔ)器元件20上寫(xiě)信息時(shí)，一寫(xiě)電壓(正電壓)例如通過(guò)連接第一電極21的一內(nèi)部連接(未示出)被提供給第一電極21，借此，例如，包含在第一電極21中的金屬被電離，擴(kuò)散到離子導(dǎo)電體中，接合(bond)電極，并由此堆積。結(jié)果，離子導(dǎo)電體的電阻轉(zhuǎn)到低電平，而存儲(chǔ)器元件20的電阻也轉(zhuǎn)到低電平，由此使在存儲(chǔ)器元件20上寫(xiě)入信息成為可能。
例如，當(dāng)信息被從存儲(chǔ)器元件20中擦除時(shí)，例如，通過(guò)連接第二電極22的一內(nèi)部連接(未示出)，帶有與寫(xiě)電壓相反極性的擦除電壓(負(fù)電壓)被提供給第二電極22。結(jié)果，沉淀到離子導(dǎo)電體中的金屬被再一次電離，并返回第一電極21，由此，離子導(dǎo)電體的電阻回到初始高電平，而存儲(chǔ)器元件20的電阻也轉(zhuǎn)到高電平，因此，使從存儲(chǔ)器元件20中擦除信息成為可能。
圖2A，2B和3A，3B示出了一組例如與一組由上述存儲(chǔ)設(shè)備(例如，DRAM)執(zhí)行的記錄操作相應(yīng)的記錄操作。
圖2A，3A示出了DRAM的記錄操作，而圖3A，3B示出了包括如圖1所示存儲(chǔ)器元件20的存儲(chǔ)設(shè)備的記錄操作。
圖2A，2B示出了在不同的信息交替的在存儲(chǔ)器元件20上重復(fù)記錄了，例如，三次之后，信息從存儲(chǔ)器元件20讀出的方式。圖3A，3B示出了在相同的信息已經(jīng)在存儲(chǔ)器元件20上接連地記錄多次，例如，5次之后，在存儲(chǔ)器元件20上記錄不同的信息，并且從存儲(chǔ)器元件20中讀出信息的方式。
如通過(guò)圖2A，2B和圖3A，3B可以清楚看到的，在包括上述如圖1所示存儲(chǔ)器元件20的存儲(chǔ)設(shè)備上的信息寫(xiě)入操作(記錄操作，用于從一高電平向低電平改變電阻值)，在DRAM情況下對(duì)應(yīng)信息“1”的寫(xiě)入，以及信息擦除操作(記錄操作，用于從一低電平向高電平改變電阻值)在DRAM情況下對(duì)應(yīng)信息“0”的寫(xiě)入。
在包括如圖1所示存儲(chǔ)器元件20的存儲(chǔ)設(shè)備中，當(dāng)如附圖2B中所示信息已經(jīng)被交替的并且接連的寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件20中和從存儲(chǔ)器元件20中擦除之后，再?gòu)拇鎯?chǔ)器元件20中讀出信息時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。然而，當(dāng)在信息已經(jīng)如圖2B所示多次寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件20之后，從存儲(chǔ)器元件20擦除信息，然后再?gòu)闹凶x取，那么就會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題。
特別的，如圖4所示，當(dāng)信息重復(fù)和接連地寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件20時(shí)，存儲(chǔ)器元件20的電阻值進(jìn)一步下降得比預(yù)期在信息“1”隨著寫(xiě)入次數(shù)的增長(zhǎng)應(yīng)該被保存的狀態(tài)下已實(shí)現(xiàn)的電阻值更低。
當(dāng)存儲(chǔ)器元件20的電阻值如上所述下降，就必須將大量的電壓應(yīng)用于存儲(chǔ)器元件20中，來(lái)擦除接下來(lái)來(lái)自存儲(chǔ)器元件20的信息。
當(dāng)信息“0”和信息“1”在沒(méi)有限制的情況下，以任意的順序重復(fù)寫(xiě)入時(shí)(即，存儲(chǔ)設(shè)備需要無(wú)限制的記錄和讀取信息)，用于數(shù)據(jù)可重寫(xiě)存儲(chǔ)設(shè)備，例如DRAM的存儲(chǔ)器元件20，就需要以這種方式執(zhí)行記錄操作。
這一操作即在信息“1”已經(jīng)重復(fù)和連續(xù)地記錄在存儲(chǔ)器元件20上了之后，信息“0”被寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件20，如圖3A所示。
從而，當(dāng)在實(shí)際執(zhí)行中包括如圖1所示存儲(chǔ)器元件20的存儲(chǔ)設(shè)備實(shí)現(xiàn)一例如，可以替代DRAM的存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，假設(shè)在信息已經(jīng)重復(fù)寫(xiě)入之后，信息將從存儲(chǔ)器元件20中擦除(參見(jiàn)圖3B)，那么就必須將存儲(chǔ)器元件20所應(yīng)用的，需要擦除信息的電壓，設(shè)置為一很大值。
然而，在這樣的情況下，例如，要花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)從存儲(chǔ)器元件20中擦除已記錄的信息，而存儲(chǔ)器元件20自身的操作速度不可避免的就會(huì)下降。特別的，如果，以與圖3B假設(shè)的情況相反的方式，在記錄信息已經(jīng)從存儲(chǔ)器元件20中重復(fù)和連續(xù)地被擦除之后，信息寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件20，那么存儲(chǔ)器元件20自身的操作速度就會(huì)顯著下降。
到此為止已經(jīng)說(shuō)明了其中當(dāng)信息寫(xiě)入具有如圖1所示配置的存儲(chǔ)器元件0的時(shí)候(參見(jiàn)圖2A，2B)，存儲(chǔ)器元件20的電阻值隨著寫(xiě)入次數(shù)的增長(zhǎng)而進(jìn)一步的改變的情況，可以理解的是，依賴(lài)于存儲(chǔ)器元件的配置，當(dāng)信息重復(fù)和連續(xù)地寫(xiě)入這樣的存儲(chǔ)器元件中時(shí)，例如，存儲(chǔ)器元件的閾值電壓將隨著寫(xiě)入次數(shù)的增長(zhǎng)而改變。
在這樣的情況下，如前面提到的，要花費(fèi)大量時(shí)間從存儲(chǔ)器元件擦除已記錄信息，而且因此，存儲(chǔ)器元件自身的操作速度也不可避免的下降了。

發(fā)明內(nèi)容
由于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種可以不受任何限制地令人滿(mǎn)意地記錄信息的存儲(chǔ)設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種存儲(chǔ)設(shè)備，包括一存儲(chǔ)器元件和一施加裝置，用于在所述存儲(chǔ)器元件上施加一電壓，其中，隨著施加裝置向存儲(chǔ)器元件電壓的施加，存儲(chǔ)器元件改變特性來(lái)在其上記錄信息，當(dāng)在存儲(chǔ)器元件上連續(xù)記錄相同的信息時(shí)，存儲(chǔ)器元件進(jìn)一步改變它的特性，存儲(chǔ)設(shè)備具有一記錄方法，該方法包括，當(dāng)記錄信息時(shí)，檢測(cè)已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息內(nèi)容的步驟，比較已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息和要在存儲(chǔ)器元件上記錄的信息的步驟，如果所述兩個(gè)信息彼此不同，則向存儲(chǔ)器元件施加一電壓，以進(jìn)行正常信息記錄處理，以及如果所述兩個(gè)信息彼此相同，就不進(jìn)行正常信息記錄處理的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在存儲(chǔ)器元件上記錄信息時(shí)，檢測(cè)已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息內(nèi)容，并且比較已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息和要在存儲(chǔ)器元件上記錄的信息。如果已經(jīng)記錄的信息和要記錄的信息彼此不同，那么電壓施加裝置就向存儲(chǔ)器元件施加一電壓，從而通過(guò)一般的信息記錄處理在存儲(chǔ)器元件上記錄信息。如果已經(jīng)記錄的信息和要記錄的信息彼此相同，那么就不通過(guò)一般信息記錄處理在存儲(chǔ)器元件上記錄信息，從而，即使當(dāng)相同的信息內(nèi)容，例如，被連續(xù)記錄在存儲(chǔ)器元件上，也可以防止存儲(chǔ)器元件的特性變化的太多。
在上述存儲(chǔ)設(shè)備中，當(dāng)存儲(chǔ)器元件具有其中電極間材料夾在第一和第二電極中間的配置時(shí)，存儲(chǔ)器元件的配置可以非常簡(jiǎn)單。
如果上述存儲(chǔ)設(shè)備具有下述配置，即，其中在將信息記錄在存儲(chǔ)器元件上之前，通過(guò)從存儲(chǔ)器元件上讀取信息來(lái)檢測(cè)信息的內(nèi)容，而且如果要記錄的信息和已經(jīng)記錄的信息彼此相同，那么可以防止向存儲(chǔ)器元件上加電壓，這樣即使在其中例如，相同內(nèi)容的信息(例如“1”)被重復(fù)和連續(xù)地記錄在存儲(chǔ)器元件上之后，在存儲(chǔ)器元件上記錄不同內(nèi)容的信息(例如“0”)的記錄操作中，施加在存儲(chǔ)器元件上來(lái)記錄不同內(nèi)容信息的電壓也不需要增加，而且由此可以防止記錄操作延遲。
如果上述記錄裝置具有下述配置，即，其中，當(dāng)信息被記錄在存儲(chǔ)器元件上時(shí)，向存儲(chǔ)器元件上施加電壓，通過(guò)檢測(cè)存儲(chǔ)器元件電阻值的改變來(lái)檢測(cè)信息的內(nèi)容，而且如果要記錄的信息和已經(jīng)記錄的信息彼此相同，那么可以防止向存儲(chǔ)器元件上加電壓，因?yàn)椴恍枰獜拇鎯?chǔ)器元件讀取信息的處理，那么通過(guò)在前述的信息記錄在存儲(chǔ)器元件上之前、從存儲(chǔ)器元件上讀取記錄信息來(lái)檢測(cè)信息的內(nèi)容，因此，與檢測(cè)信息內(nèi)容的情況下需要的時(shí)間相比，在存儲(chǔ)器元件上記錄信息所需要的時(shí)間降低了。
如果上述存儲(chǔ)設(shè)備具有下述配置，即，其中如果要記錄的信息和已經(jīng)記錄的信息彼此相同，就進(jìn)一步確定是否存儲(chǔ)器元件的電阻值屬于正常值范圍，而且如果存儲(chǔ)器元件的電阻值不屬于正常值范圍，那么電壓施加裝置向存儲(chǔ)器元件加電壓，從而校正上面的電阻值，以便使其屬于正常值范圍，即使當(dāng)已經(jīng)重復(fù)和連續(xù)地多次將相同內(nèi)容(例如“1”)的信息記錄在存儲(chǔ)器元件上而且存儲(chǔ)器元件的電阻值改變到正常值范圍外之后，不同內(nèi)容的信息(例如“0”)被記錄在存儲(chǔ)器元件上時(shí)，電阻值也可以被校正，而且例如，可以降低記錄錯(cuò)誤的出現(xiàn)。
如果上述存儲(chǔ)設(shè)備具有下述配置，即，其中在信息被記錄到存儲(chǔ)器元件上之前，通過(guò)從存儲(chǔ)器元件上讀取信息來(lái)檢測(cè)信息的內(nèi)容，并且如果要記錄的信息和已經(jīng)記錄的信息彼此相同，而且如果存儲(chǔ)器元件的電阻值屬于正常值范圍，那么可以不向存儲(chǔ)器元件施加電壓，即使當(dāng)在例如，相同內(nèi)容(例如“1”)的信息多次重復(fù)和連續(xù)地記錄到存儲(chǔ)器元件上之后，不同內(nèi)容的信息(例如“0”)被記錄到存儲(chǔ)器元件上的時(shí)侯，提供給存儲(chǔ)器元件來(lái)記錄不同內(nèi)容信息的電壓也不需要增加，而且也可以防止記錄操作延遲。
在上述存儲(chǔ)設(shè)備中，如果電壓是一脈沖電壓，那么電流量可能減小，并且要求記錄信息的電流總量也可能減小。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種存儲(chǔ)設(shè)備，包括一存儲(chǔ)器元件和一施加裝置，用于在所述存儲(chǔ)器元件上施加一電壓，其中，隨著施加裝置向存儲(chǔ)器元件電壓的施加，存儲(chǔ)器元件改變特性來(lái)在其上記錄信息，當(dāng)在存儲(chǔ)器元件上連續(xù)記錄相同的信息時(shí)，存儲(chǔ)器元件進(jìn)一步改變它的特性，存儲(chǔ)設(shè)備具有一記錄方法，該方法包括，在記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息的內(nèi)容被擦除之后，在存儲(chǔ)器元件上記錄信息的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，由于記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息的內(nèi)容被擦除之后，才在存儲(chǔ)器元件上記錄信息，當(dāng)在存儲(chǔ)器元件上記錄信息時(shí)，從存儲(chǔ)器元件上讀取信息所需要的時(shí)間就可以降低，而與檢測(cè)已經(jīng)被記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息內(nèi)容的情況相比，記錄操作可以進(jìn)一步的提高速度。
進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明，在上述存儲(chǔ)設(shè)備中，當(dāng)存儲(chǔ)器元件具有其中電極間材料夾在第一和第二電極中間的配置時(shí)，存儲(chǔ)器元件的配置可以非常簡(jiǎn)單。
進(jìn)一步，在上述存儲(chǔ)設(shè)備中，當(dāng)電壓是脈沖電壓時(shí)，可以降低電流量，而要求在存儲(chǔ)器元件上記錄信息的電流總量也可能降低。


圖1是一示意性的橫截面圖，示出了一放大比例的用于存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)器元件的基本配置；圖2A和2B分別是涉及解釋一DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)的記錄操作的流程圖；圖3A和3B分別是涉及解釋一包括存儲(chǔ)器元件的存儲(chǔ)設(shè)備的記錄操作的流程圖；圖4是說(shuō)明信息寫(xiě)入次數(shù)和電阻值改變比率之間關(guān)系的圖；圖5是一示意性的橫截面圖，示出了一存儲(chǔ)設(shè)備，特別是，它的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)器元件；圖6是施加給如圖5所示存儲(chǔ)器元件的脈沖電壓的波形圖；圖7是涉及解釋其中在信息被記錄之前，通過(guò)讀取記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息來(lái)檢測(cè)信息內(nèi)容，以及電壓施加裝置禁止向存儲(chǔ)器元件施加脈沖電壓的實(shí)施例的流程圖；圖8是涉及解釋其中上述實(shí)施例中遇到的問(wèn)題可以被解決的另一個(gè)實(shí)施例的流程圖；圖9是涉及解釋進(jìn)一步的實(shí)施例的流程圖，其中確定是否存儲(chǔ)器元件的電阻值高于正常值范圍的上限，以及進(jìn)一步確定是否存儲(chǔ)器元件的電阻值低于正常值范圍的下限；以及圖10A到10C分別是示出了根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)器元件的其它配置的示意性的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將在下面結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。
在說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之前，根據(jù)本發(fā)明存儲(chǔ)設(shè)備的基本配置，以及它的操作將參考圖1來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
附圖1是一示意性的橫截面圖，示出了一存儲(chǔ)設(shè)備的基本配置，特別是，它的放大比例的存儲(chǔ)器元件。
如圖1所示，存儲(chǔ)器元件20具有其中一電極間材料23(interelectrodematerial)夾在兩個(gè)電極中間(在圖1情況下是第一和第二電極21和22)的配置。
包括具有如此配置的存儲(chǔ)器元件20的存儲(chǔ)設(shè)備，使用一離子導(dǎo)電體作為電極間材料23，例如，而且進(jìn)一步兩個(gè)電極21，22中任意一個(gè)(例如，第一電極21)包括一擴(kuò)散到離子導(dǎo)電體中作為離子的金屬。由此，當(dāng)向存儲(chǔ)器元件20的兩個(gè)電極21，22加電壓時(shí)，電荷被提供給電極間材料23，而第一電極21中所包括的金屬就擴(kuò)散到離子導(dǎo)電體作為離子所構(gòu)成的電極間材料23中，借此離子導(dǎo)電體中的電子特性，例如電阻或電容就改變了，從而在存儲(chǔ)設(shè)備上記錄信息。
根據(jù)本發(fā)明，存儲(chǔ)設(shè)備由通過(guò)利用特性，例如，電子特性的改變來(lái)記錄信息的存儲(chǔ)器元件組成，而本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。
接著，存儲(chǔ)設(shè)備，特別的，它的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)器元件將參照?qǐng)D5來(lái)說(shuō)明。
存儲(chǔ)器元件，通常用圖5中參考標(biāo)記1來(lái)表示，具有這樣的配置，其中電極間材料4夾在存儲(chǔ)器元件1上面所提供的第一電極2和存儲(chǔ)器元件1下面所提供的第二電極3中間。
電極間材料4由例如，包含某一金屬的離子導(dǎo)電體5(calcogenide離子導(dǎo)電體)組成。
在圖5的情況下，離子導(dǎo)電體5具有雙分子層結(jié)構(gòu)的配置，該結(jié)構(gòu)由在第一電極2的一面(上面)上所提供的離子導(dǎo)電體層51和由在第二電極3的一面(下面)上所提供的離子導(dǎo)電體層52組成。離子導(dǎo)電體層51由例如，GeSbTeAg構(gòu)成，離子導(dǎo)電體層52由例如，GeSbTe構(gòu)成。
然后，例如，離子導(dǎo)電體層51具有25nm的薄膜厚度，而離子導(dǎo)電體層52具有30nm的薄膜厚度。
制造包含離子導(dǎo)電體層51的GeSbTeAg，以便使包含屬于calcogenide元素的GeSbTe包括金屬Ag。
當(dāng)向電極間材料4的離子導(dǎo)電體5提供電荷時(shí)，離子導(dǎo)電體5所包括的Ag就被氧化來(lái)產(chǎn)生陽(yáng)離子6，而陽(yáng)離子6被還原而產(chǎn)生金屬Ag。由此，離子導(dǎo)電體4可以反復(fù)的在高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)之間改變它的電阻。
結(jié)果，基于離子導(dǎo)電體5的電阻的狀態(tài)，存儲(chǔ)器元件1可以記錄信息。在初始狀態(tài)，Ag處于金屬狀態(tài)，因此，離子導(dǎo)電體5處于高電阻值的狀態(tài)。接著，存儲(chǔ)器元件1的電阻值也類(lèi)似的在高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)之間，與離子導(dǎo)電體5的電阻值的狀態(tài)一致的進(jìn)行改變。
為了防止被損壞，第一和第二電極2和3，由電離時(shí)獲得的化合價(jià)數(shù)比當(dāng)在電極材料4(即離子導(dǎo)電體5)中包含的物質(zhì)(Ag)氧化產(chǎn)生陽(yáng)離子6時(shí)所獲得的化合價(jià)數(shù)(單化合價(jià)Ag+)高的物質(zhì)組成。更具體的說(shuō)，第一和第二電極2和3例如由TiW(鈦鎢)組成。
在氧化時(shí)所獲得的Ti(titanium，鈦)的化合價(jià)數(shù)是二價(jià)、三價(jià)或四價(jià)。在氧化時(shí)所獲得的W(tungsten，鎢)的化合價(jià)數(shù)是四價(jià)、五價(jià)或六價(jià)。
第一和第二電極2和3被形成為具有適于普通半導(dǎo)體設(shè)備的薄膜厚度，并且分別具有例如，100nm的薄膜厚度。
具有上述配置的存儲(chǔ)器元件1形成在襯底7上。
雖然沒(méi)有示出，存儲(chǔ)器元件1的第一和第二電極2和3分別用內(nèi)部連接來(lái)連接，而那些內(nèi)部連接分別被連接到合適的電路，例如一記錄電路，一擦除電路，或一讀取電路。進(jìn)一步的，雖然沒(méi)有示出，用于向存儲(chǔ)器元件1施加電壓的施加裝置設(shè)置在襯底7上，由此構(gòu)成存儲(chǔ)設(shè)備。
用于向存儲(chǔ)器元件1施加電壓的上述施加裝置可以設(shè)置在存儲(chǔ)器元件1的相同襯底7上，或者設(shè)置在同一襯底7的不同部分上。
對(duì)于實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中在上述存儲(chǔ)設(shè)備上記錄信息的操作(在其上寫(xiě)入或從中擦除)將作出更詳細(xì)的描述。
在以下說(shuō)明中，用于從高電平狀態(tài)向低電平狀態(tài)改變存儲(chǔ)器元件1的電阻值的記錄操作將被定義為信息“寫(xiě)入”，而用于從低電平狀態(tài)向高電平狀態(tài)改變存儲(chǔ)器元件1的電阻值的記錄操作將被定義為信息“擦除”。
上述施加裝置向存儲(chǔ)器元件1施加電壓，例如，一脈沖電壓，來(lái)在存儲(chǔ)器元件1上記錄信息。
當(dāng)信息被寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件1時(shí)，例如，寫(xiě)脈沖電壓(正電壓)通過(guò)連接到第一電極2的內(nèi)部連接，被加到第一電極2上，于是，第一電極2的面上的離子導(dǎo)電體層51中所包含的Ag電離，并擴(kuò)散到離子導(dǎo)電體層52中，隨后，與離子導(dǎo)電體層52的第二電極3的面上的電子結(jié)合，并堆積起來(lái)。結(jié)果，離子導(dǎo)電體5的電阻值下降，而且存儲(chǔ)器元件1的電阻值也下降，從而，使在存儲(chǔ)器元件1上寫(xiě)入信息變成可能。
當(dāng)信息從存儲(chǔ)器元件1中擦除時(shí)，例如，與寫(xiě)入電壓極性相反的擦除脈沖電壓(負(fù)電壓)通過(guò)連接到第二電極3的內(nèi)部連接，被加到第二電極3上，于是，離子導(dǎo)電體層52的第二電極3面上所堆積的Ag再一次電離，并返回到第一電極2上的離子導(dǎo)電體層51中。結(jié)果，離子導(dǎo)電體5的電阻值返回高電平狀態(tài)，而且存儲(chǔ)器元件1的電阻值也上升，從而，使從存儲(chǔ)器元件1擦除信息變成可能。
作為施加到存儲(chǔ)器元件1的脈沖電壓，可以施加具有例如在圖6中所示出的波形的脈沖電壓。
在圖6中所示波形的脈沖電壓的情況下，用于讀取第一和第二電極2及3之間電阻值的讀電壓(讀偏壓)V1不斷的加到存儲(chǔ)器元件1上，而進(jìn)一步寫(xiě)脈沖電壓(寫(xiě)偏壓)V2和擦除脈沖電壓(擦除偏壓)V3，交替重復(fù)的加到存儲(chǔ)器元件1上。
分別的，在時(shí)間段T2中，寫(xiě)電壓脈沖V2加到存儲(chǔ)器元件1上，而在時(shí)間段T3中，擦除電壓脈沖V3加到存儲(chǔ)器元件1上。
換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)信息被寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件1或從存儲(chǔ)器元件1中擦除時(shí)，不會(huì)連續(xù)向存儲(chǔ)器元件1施加恒定電壓，而是僅僅在預(yù)定時(shí)間段里(T2或T3)向存儲(chǔ)器元件1施加短脈沖電壓(V2或V3)。
例如，當(dāng)相同的信息，被連續(xù)寫(xiě)入包括如圖2A和2B所示配置的存儲(chǔ)器元件的存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，隨著寫(xiě)入次數(shù)的增加，電阻值下降得比預(yù)想保存信息時(shí)所獲得的電阻值(例如信息“1”的電阻值)更多。
為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本實(shí)施例，當(dāng)信息被寫(xiě)入存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)，將檢測(cè)已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息的內(nèi)容，并且對(duì)已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息和要記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息進(jìn)行互相比較。如果兩個(gè)信息彼此不同，那么就向存儲(chǔ)器元件1施加脈沖電壓，以及執(zhí)行一般的信息記錄處理。如果另一方面，兩個(gè)信息彼此相同，就不會(huì)執(zhí)行一般的信息記錄處理。
將參照?qǐng)D7的流程圖在下面說(shuō)明實(shí)施例，該實(shí)施例用于，如果在將信息記錄在存儲(chǔ)器元件1中之前、從存儲(chǔ)器元件1讀出已經(jīng)記錄的信息并檢測(cè)信息內(nèi)容之后，確定兩個(gè)信息彼此相同，則避免向存儲(chǔ)器元件1施加脈沖電壓。
在這一實(shí)施例中，我們分別將存儲(chǔ)器元件1的電阻值為高定義為信息“1”被寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件1中的狀態(tài)，還將存儲(chǔ)器元件1的電阻值為低定義為信息“0”被寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件1中的狀態(tài)。
在根據(jù)這個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備中，參照?qǐng)D7，隨著操作開(kāi)始，在步驟S1，在向存儲(chǔ)器元件1記錄信息之前，已經(jīng)記錄的信息從存儲(chǔ)器元件1中讀出。然后，控制轉(zhuǎn)到接下來(lái)的判定步驟S2，在那里確定已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息是“1”還是“0”。如果記錄信息是“1”，在判定步驟S2，被表示為“是”，那么控制轉(zhuǎn)到下一判定步驟S3，在那里確定要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息是不是“1”。如果新的信息是“1”，在判定步驟S3，被表示為“是”，那么控制轉(zhuǎn)到步驟S4，在那里不向存儲(chǔ)器元件1施加脈沖電壓以便信息“1”不被記錄在存儲(chǔ)器元件1上，即，存儲(chǔ)器元件1保持在初始狀態(tài)(沒(méi)有信息被記錄在存儲(chǔ)器元件1中)。
另一方面，如果已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息是“1”，在判定步驟S2，被表示為“是”，而如果要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息不是“1”(即“0”)，在判定步驟S3，被表示為“否”，控制轉(zhuǎn)到步驟S5。在步驟S5，執(zhí)行信息“0”的記錄(信息被擦除)，而已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息“1”從存儲(chǔ)器元件1中被擦除。換句話(huà)說(shuō)，執(zhí)行一般的記錄處理。
另一方面，在信息已經(jīng)從存儲(chǔ)器元件1中讀出之后，如果已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息不是“1”，而是“0”，在判定步驟S2，被表示為“否”，控制轉(zhuǎn)到下一判定步驟S6。在判定步驟S6確定是否要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息是“1”。如果新的信息是“1”，在判定步驟S6，被表示為“是”，那么控制轉(zhuǎn)到步驟S7，在這里，事實(shí)上執(zhí)行信息“1”的記錄(信息寫(xiě)入)。
如果要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息不是“1”(即“0”)，在判定步驟S6，被表示為“否”，控制轉(zhuǎn)到步驟S8，在這里，不執(zhí)行這一信息“0”的記錄(信息的擦除)，于是，存儲(chǔ)器元件1保持在初始狀態(tài)(沒(méi)有信息被記錄在存儲(chǔ)器元件1中)。
在圖7的情況下，步驟S1將信息從存儲(chǔ)器元件1讀出后，而且判定步驟S2確定已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息是“0”還是“1”之后，在判定步驟S2確定要記錄在存儲(chǔ)器元件1上的新的信息是“0”還是“1”。本發(fā)明并不限于此，而且以下變化也是可能的。即，在步驟S1信息已經(jīng)從存儲(chǔ)器元件1上讀出之后，并且在判定步驟S2確定要記錄在存儲(chǔ)器元件1上的新的信息是“0”還是“1”之后，可以確定已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息是“0”還是“1”。
另外，在已經(jīng)確定要記錄在存儲(chǔ)器元件1上的新的信息是“0”還是“1”之后，已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息可以從存儲(chǔ)器元件1上讀出，類(lèi)似步驟S1。在這種情況下，更可取的是，例如，僅僅在要記錄在存儲(chǔ)器元件1上的新的信息是“1”的時(shí)候，信息應(yīng)該從存儲(chǔ)器元件1上讀出。
另外，如果確定已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息是“0”，而且如果確定要記錄在存儲(chǔ)器元件1上的新的信息是“0”，那么就可以執(zhí)行信息“0”的記錄，或是可以如圖7所示不被執(zhí)行。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備，由于在將信息記錄在存儲(chǔ)器元件上之前、從存儲(chǔ)器元件上讀出已經(jīng)記錄的信息之后，如果確定已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息和要記錄在存儲(chǔ)器元件上的新的信息彼此相同，則不記錄信息并且存儲(chǔ)設(shè)備保持初始狀態(tài)，故即使在已經(jīng)重復(fù)和連續(xù)地執(zhí)行了、其中例如在相同內(nèi)容信息的寫(xiě)入之后不同內(nèi)容的信息要被從存儲(chǔ)器元件上擦除的記錄操作的情況下，施加在存儲(chǔ)器元件1上的以從存儲(chǔ)器元件1上擦除不同內(nèi)容信息的電荷數(shù)量也不需要被設(shè)置為很大的值。因此，可以在不需要大量時(shí)間的情況下，從存儲(chǔ)器元件1上擦除不同內(nèi)容的信息，因此，也可以防止記錄操作的速度的下降。因而，可以提高記錄操作的速度。
另外，由于存儲(chǔ)器元件1具有其中電極間材料4夾在第一和第二電極2和3之間的配置，與例如，DRAM存儲(chǔ)器元件的配置相比存儲(chǔ)器元件1的配置可以很簡(jiǎn)單。
另外，由于將脈沖電壓以作為電壓加到存儲(chǔ)器元件1上，電流量下降了，因而，使減少在存儲(chǔ)器元件1上記錄信息所需的電流總量成為可能。
在圖7所示實(shí)施例中，如果已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息是“1”的狀態(tài)，和要記錄在存儲(chǔ)器元件1上的新的信息也是“1”的狀態(tài)重復(fù)持續(xù)多次，那么在存儲(chǔ)器元件1上就不會(huì)執(zhí)行處理，而存儲(chǔ)器元件1保持原狀。
在其中將電荷加到電阻值保持在高電平的存儲(chǔ)器元件1上、以便存儲(chǔ)器元件1的電阻值下降的存儲(chǔ)器元件的情況下，電阻值逐漸的變?yōu)槌跏紶顟B(tài)，即，隨時(shí)間流逝變?yōu)楦唠娮锠顟B(tài)。結(jié)果，當(dāng)保持在低電阻狀態(tài)的存儲(chǔ)器元件1放置很長(zhǎng)一段時(shí)間的時(shí)候，存儲(chǔ)器元件1隨時(shí)間逝去變成高電阻狀態(tài)，而在那時(shí)出現(xiàn)記錄錯(cuò)誤。
更特別的，如果在圖7所示實(shí)施例中已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息是“1”的狀態(tài)，和要記錄在存儲(chǔ)器元件上的新的信息也是“1”的狀態(tài)重復(fù)持續(xù)多次，那么就出現(xiàn)記錄錯(cuò)誤。
能夠解決上述問(wèn)題的其他實(shí)施例將參考圖8的流程圖來(lái)說(shuō)明。
在根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備中，與圖7所示實(shí)施例情況相類(lèi)似，參見(jiàn)圖8，隨著操作開(kāi)始，控制轉(zhuǎn)到步驟S10。在步驟S10，將信息記錄到存儲(chǔ)器元件1上之前，已經(jīng)記錄的信息從信息存儲(chǔ)器元件1中讀出。控制轉(zhuǎn)到下一判定步驟S11，在那里，確定已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息是“1”或是“0”。
如果上述已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息是“1”，在判定步驟S11，被表示為“是”，那么控制轉(zhuǎn)到下一判定步驟S12。在下一判定步驟S12，確定要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息是不是“1”。如果，新的信息是“1”，在判定步驟S12被表示為“是”，那么控制轉(zhuǎn)到下一判定步驟S13。在判定步驟S13，確定是否存儲(chǔ)器元件1的電阻值落入正常值范圍。在這一實(shí)施例中，在判定步驟S13，確定是否存儲(chǔ)器元件1的電阻值不高于正常值范圍的上限。
至于預(yù)先歸一化了的電阻值，電阻值的正常值可以被設(shè)置成上限為0.1k″的狀態(tài)。
在本實(shí)施例中，如果存儲(chǔ)器元件1的電阻值超出了正常值范圍的上限，在判定步驟S13被表示為“否”，那么控制轉(zhuǎn)到步驟S111。在步驟S111，校正存儲(chǔ)器元件1的電阻值，以便落入正常值范圍。
如果在另一方面，存儲(chǔ)器元件1的電阻值落入正常值范圍，在判定步驟S13被表示為“是”，那么控制轉(zhuǎn)到步驟S14。在步驟S14，脈沖電壓不會(huì)加到存儲(chǔ)器元件1上，而由此信息“1”不會(huì)記錄到存儲(chǔ)器元件1上。于是，存儲(chǔ)器元件1上不執(zhí)行處理，而存儲(chǔ)器元件1保持原狀。
在步驟S10從存儲(chǔ)器元件1上讀出已經(jīng)記錄的信息之后，如果已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息是“1”，在判定步驟S11，被表示為“是”，而且如果要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息不是“1”(即，是“0”的情況)，在判定步驟S12，被表示為“否”，那么控制轉(zhuǎn)到步驟S15。在步驟S15，脈沖電壓加到存儲(chǔ)器元件1上，由此信息“0”被記錄(信息被擦除)，于是，已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息“1”從存儲(chǔ)器元件1中擦除。換句話(huà)說(shuō)，執(zhí)行一般的記錄處理。
另一方面，在步驟S10從存儲(chǔ)器元件1上讀出信息之后，如果已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息是“0”，在判定步驟S11，被表示為“否”，并且如果要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息是“1”，在判定步驟S16，被表示為“是”，那么控制轉(zhuǎn)到步驟S17。在步驟S17，實(shí)際上，信息“1”被記錄在存儲(chǔ)器元件1上(即，信息寫(xiě)入)。另一方面，如果要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息不是“1”(即，是“0”)，在判定步驟S16，被表示為“否”，那么，控制轉(zhuǎn)到步驟S18。在步驟S18，信息“0”不被記錄在存儲(chǔ)器元件1上(信息被從存儲(chǔ)器元件1中擦除)，于是，存儲(chǔ)器元件1上不執(zhí)行處理，而存儲(chǔ)器元件1保持原狀。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備，在存儲(chǔ)器元件1中記錄信息之前，已經(jīng)記錄的信息從存儲(chǔ)器元件1上讀出。如果這時(shí)要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息和已經(jīng)記錄的信息都是“1”，那么確定是否存儲(chǔ)器元件1的電阻值高于正常值范圍的上限。如果確定存儲(chǔ)器元件1的電阻值不高于正常值范圍的上限，那么不向存儲(chǔ)器元件1上記錄信息，而存儲(chǔ)器元件1保持初始狀態(tài)。如果另一方面，確定存儲(chǔ)器元件1的電阻值高于正常值范圍的上限，那么以使存儲(chǔ)器元件1的電阻值落入正常值范圍的方式校正電阻值。因此，當(dāng)例如已經(jīng)重復(fù)，連續(xù)多次將相同內(nèi)容的信息寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件1之后，不同內(nèi)容的信息從存儲(chǔ)器元件1中擦除時(shí)，即使信息沒(méi)有寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件1而存儲(chǔ)器元件1保持原狀，以便存儲(chǔ)器元件1的電阻值改變并超出正常值，那么也會(huì)校正存儲(chǔ)器元件1的電阻值，以便使其落入正常值范圍。結(jié)果這樣可以減少記錄錯(cuò)誤的發(fā)生。
并且在這一實(shí)施例中，由于存儲(chǔ)器元件1具有其中電極間材料4夾在第一和第二電極2和3之間的配置，與上面提到的實(shí)施例相同，與例如，DRAM的存儲(chǔ)器元件的配置相比存儲(chǔ)器元件1的配置可以很簡(jiǎn)單。
另外，也在這一實(shí)施例中，由于將脈沖電壓作為電壓加到存儲(chǔ)器元件1上，與上面提到的實(shí)施例相同，可以減少電流量，因而，使減少記錄信息所需的電流總量成為可能。
接著，將參考圖9的流程圖說(shuō)明另一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中確定是否存儲(chǔ)器元件1的電阻值高于正常值范圍的上限，而且其中確定是否存儲(chǔ)器元件1的電阻值不低于正常值范圍的下限。
在根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備中，與圖8所示實(shí)施例情況相類(lèi)似，參見(jiàn)圖9，在操作開(kāi)始之后，控制轉(zhuǎn)到步驟S30。在步驟S30，在將信息記錄到存儲(chǔ)器元件1上之前，將已經(jīng)記錄的信息從信息存儲(chǔ)器元件1中讀出。然后，控制轉(zhuǎn)到下一判定步驟S31，在那里，確定是否已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息是“1”。
如果已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息是“1”，在判定步驟S31，被表示為“是”，那么控制轉(zhuǎn)到下一判定步驟S32。在下一判定步驟S32，確定是否這次要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息是“1”。如果，要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息是“1”，在判定步驟S32被表示為“是”，那么控制轉(zhuǎn)到下一判定步驟S33。與上面提到的圖8的流程圖所示實(shí)施例相類(lèi)似，在判定步驟S33，確定是否存儲(chǔ)器元件1的電阻值高于正常值范圍的上限。
如果存儲(chǔ)器元件1的電阻值高于正常值范圍的上限，在判定步驟S33被表示為“否”，那么控制轉(zhuǎn)到步驟S311。在步驟S311，校正存儲(chǔ)器元件1的電阻值，以便落入正常值范圍。
如果在另一方面，存儲(chǔ)器元件1的電阻值不高于正常值范圍的上限，在判定步驟S33被表示為“是”，那么根據(jù)本實(shí)施例控制轉(zhuǎn)到下一判定步驟S34。在判定步驟S34，確定是否存儲(chǔ)器元件1的電阻值不低于正常值范圍的下限。
至于預(yù)先歸一化了的電阻值，正常值可以被設(shè)置在上限為0.1k″，下限為0.1k″的狀態(tài)。
如果存儲(chǔ)器元件1的電阻值低于正常值范圍，在判定步驟S34被表示為“否”，那么控制轉(zhuǎn)到步驟S321。在步驟S321，校正存儲(chǔ)器元件1的電阻值，以便落入正常值范圍。
如果存儲(chǔ)器元件1的電阻值不低于正常值范圍，在判定步驟S34被表示為“是”，那么控制轉(zhuǎn)到步驟S35。在步驟S35，脈沖電壓不會(huì)加到存儲(chǔ)器元件1上，而信息“1”不會(huì)記錄到存儲(chǔ)器元件1上。于是存儲(chǔ)器元件1保持原狀(存儲(chǔ)器元件1上不執(zhí)行處理)。
如果已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息是“1”，在判定步驟S31，被表示為“是”，并且如果要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息不是“1”(即，是“0”)，在判定步驟S32，被表示為“否”，那么控制轉(zhuǎn)到步驟S36。在步驟S36，脈沖電壓作為電壓加到存儲(chǔ)器元件1上，借此信息“0”被記錄在存儲(chǔ)器元件1上(信息被從存儲(chǔ)器元件1中擦除)，于是，已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息“1”被擦除。
在步驟S30從存儲(chǔ)器元件1上讀出已經(jīng)記錄的信息之后，如果記錄的信息不是“1”而是“0”，在判定步驟S31，被表示為“否”，而且如果這次要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息是“1”，在判定步驟S37，被表示為“是”，那么控制轉(zhuǎn)到步驟S38。在步驟S38，信息“1”被記錄在存儲(chǔ)器元件1上(即，信息寫(xiě)入)。
如果另一方面，這次要記錄在存儲(chǔ)器元件1中的新的信息不是“1”，在判定步驟S37，被表示為“否”，那么，控制轉(zhuǎn)到步驟S39。在步驟S39，該信息“0”不被記錄在存儲(chǔ)器元件1上而存儲(chǔ)器元件1保持原狀(存儲(chǔ)器元件1上不執(zhí)行處理)。
根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備，如果已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息與這次要寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件上的新的信息相同，那么確定是否存儲(chǔ)器元件的電阻值不高于正常值范圍的上限，并進(jìn)一步確定是否存儲(chǔ)器元件的電阻值不低于正常值范圍的下限。如果確定存儲(chǔ)器元件的電阻值不低于正常值范圍的下限，那么，沒(méi)有信息不被記錄在存儲(chǔ)器元件上，而存儲(chǔ)器元件保持原狀。如果確定存儲(chǔ)器元件的電阻值低于正常值范圍的下限，那么，校正存儲(chǔ)器元件的電阻值，以便使其落入正常值范圍。結(jié)果，可以確定存儲(chǔ)器元件的電阻值是高于還是低于正常值。因此，與前面提到的，僅僅確定是否上述存儲(chǔ)器元件的電阻值高于正常值范圍的上限的實(shí)施例的情況相比，存儲(chǔ)器元件的電阻值可以更準(zhǔn)確的校正，因此，可以更多的減少記錄錯(cuò)誤的出現(xiàn)。
進(jìn)一步的，也是在這一實(shí)施例中，由于存儲(chǔ)器元件1具有其中電極間材料4夾在第一和第二電極2和3之間的配置，與上面提到的實(shí)施例相同，與例如，DRAM存儲(chǔ)器元件的配置相比存儲(chǔ)器元件1的配置可以很簡(jiǎn)單。
另外，也是在這一實(shí)施例中，由于將脈沖電壓作為電壓加到存儲(chǔ)器元件1上，與上面提到的實(shí)施例相同，可以減少電流量，因而，使減少在存儲(chǔ)器元件1上記錄信息所需的電流總量成為可能。
雖然如圖7，8，9所示實(shí)施例中用于檢測(cè)已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息內(nèi)容的過(guò)程那樣，迄今為止已經(jīng)說(shuō)明了在將信息記錄在存儲(chǔ)器元件1上之前，從存儲(chǔ)器元件1上讀出已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息的情況，但本發(fā)明并不限于此也可以設(shè)想下面情況，例如，其中在信息記錄處理中檢測(cè)存儲(chǔ)器元件1的電阻狀態(tài)。
在這樣的情況下，例如，在存儲(chǔ)器元件1的電阻值從初始狀態(tài)的高電平狀態(tài)逐漸降為低電平狀態(tài)的過(guò)程中，可以在電阻值改變到確定值之前，即在電阻值開(kāi)始下降之后很短的時(shí)間段里，檢測(cè)存儲(chǔ)器元件1的電阻值。
然后，在信息記錄處理已經(jīng)開(kāi)始之后很短的時(shí)間段里，檢測(cè)存儲(chǔ)器元件1的電阻值。如果確定已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息與這次要寫(xiě)入存儲(chǔ)器元件1上的新的信息彼此相同，那么停止信息的記錄處理。換句話(huà)說(shuō)，停止隨后向存儲(chǔ)器元件1施加脈沖電壓，由此，可以最小化向存儲(chǔ)器元件所施加的不必要的脈沖電壓，而且可以防止存儲(chǔ)器元件1的電阻值變得過(guò)低或過(guò)高。
例如，當(dāng)這次要記錄在存儲(chǔ)器元件上1的新的信息是“1”時(shí)，即，電阻值保持在一低電平，作為信息記錄處理，通過(guò)向存儲(chǔ)器元件1加脈沖電壓以便降低電阻值，執(zhí)行上述“信息寫(xiě)入”。
在那時(shí)，當(dāng)在已經(jīng)開(kāi)始信息記錄處理之后很短的一段時(shí)間里，從存儲(chǔ)器元件1中所檢測(cè)到的電阻值非常低時(shí)，確定已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息是“1”，并且與這次要記錄在存儲(chǔ)器元件上1的新的信息相同。那么停止信息記錄處理。換句話(huà)說(shuō)，即停止隨后向存儲(chǔ)器元件上1施加脈沖電壓。
如果在另一方面，在已經(jīng)開(kāi)始信息記錄處理之后很短的一段時(shí)間里，存儲(chǔ)器元件1所檢測(cè)到的電阻值還很高，就確定已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息是“0”，并且與這次要記錄在存儲(chǔ)器元件上1的新的信息不同。那么就繼續(xù)執(zhí)行信息記錄處理，使存儲(chǔ)器元件1的電阻值完全從高電平狀態(tài)變成低電平狀態(tài)。換句話(huà)說(shuō)，即執(zhí)行一般的記錄操作(信息寫(xiě)入)。
如果這次要記錄在存儲(chǔ)器元件上1的新的信息，例如，是“0”，即電阻值為高，那么作為信息記錄處理，通過(guò)向存儲(chǔ)器元件上1施加脈沖電壓，以便提高電阻值來(lái)執(zhí)行上述“信息擦除”。
在那時(shí)，如果在已經(jīng)開(kāi)始信息記錄處理之后很短的一段時(shí)間里，從存儲(chǔ)器元件1中所檢測(cè)到的電阻值足夠高，那么就確定已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息是“0”，并且與這次要記錄在存儲(chǔ)器元件上1的新的信息相同。那么就停止信息記錄處理。換句話(huà)說(shuō)，即停止隨后向存儲(chǔ)器元件1施加脈沖電壓。
如果另一方面，在已經(jīng)開(kāi)始信息記錄處理之后很短的一段時(shí)間里，存儲(chǔ)器元件1所檢測(cè)到的電阻值還很低，就確定已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息是“1”，并且與這次要記錄在存儲(chǔ)器元件上1的新的信息不同。那么就執(zhí)行隨后的信息記錄處理，使存儲(chǔ)器元件1的電阻值完全從低電平狀態(tài)變成高電平狀態(tài)。換句話(huà)說(shuō)，即執(zhí)行一般的記錄操作(信息擦除)。
如上所述，由于在信息記錄處理過(guò)程中，檢測(cè)存儲(chǔ)器元件1的電阻值的狀態(tài)，與在將信息記錄在存儲(chǔ)器元件1上之前，讀出已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息的情況相比，例如，并不要求信息讀取處理，因而，可以減少在存儲(chǔ)器元件1上記錄信息所需的時(shí)間。
接下來(lái)，將在下面說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備。
根據(jù)這一實(shí)施例，在存儲(chǔ)器元件1上所記錄信息已經(jīng)被暫時(shí)擦除之后(即，在存儲(chǔ)器元件1的電阻值被設(shè)置為電阻值為高的初始狀態(tài)之后)，信息被記錄在存儲(chǔ)器元件1上。
并且在這一實(shí)施例中，通過(guò)向存儲(chǔ)器元件上1施加電壓，例如脈沖電壓，來(lái)在存儲(chǔ)器元件1上記錄信息。
更特別的，根據(jù)上述實(shí)施例，當(dāng)信息被記錄在存儲(chǔ)器元件上時(shí)，就檢測(cè)已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息內(nèi)容，并且互相比較已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息和要記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息。如果確定兩信息彼此不同，就向存儲(chǔ)器元件上1施加脈沖電壓，來(lái)執(zhí)行一般的信息記錄處理。如果確定兩信息彼此相同，就不執(zhí)行一般的記錄處理(例如，在將信息記錄在存儲(chǔ)器元件1上之前，從存儲(chǔ)器元件1中讀出已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息)。根據(jù)這一實(shí)施例，在存儲(chǔ)器元件1上所記錄的信息已經(jīng)從存儲(chǔ)器元件1中讀出之后，不將信息記錄在存儲(chǔ)器元件1上，而在存儲(chǔ)器元件1上記錄信息之前，從存儲(chǔ)器元件1中擦除所有記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息。
根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)設(shè)備，由于記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息已經(jīng)暫時(shí)從存儲(chǔ)器元件1上擦除之后(即，在存儲(chǔ)器元件1的電阻值被設(shè)置為電阻值保持為高電平的初始狀態(tài)之后)，信息被記錄在存儲(chǔ)器元件1上，故不考慮記錄在存儲(chǔ)器元件1上的信息值，就可以將擦除存儲(chǔ)器元件1上的信息所需要的脈沖電壓加到存儲(chǔ)器元件1上。
因此，如果向存儲(chǔ)器元件1施加從存儲(chǔ)器元件1上擦除信息所需要脈沖電壓過(guò)程的時(shí)間比例如，可以從存儲(chǔ)器元件1上讀取記錄信息過(guò)程的時(shí)間要少的話(huà)，與上述實(shí)施例中在將信息記錄在存儲(chǔ)器元件上之前，從存儲(chǔ)器元件中讀出已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息的情況相比，并不要求信息讀取處理，因此，可以更高速率執(zhí)行記錄操作。
另外，也是在這一實(shí)施例中，由于存儲(chǔ)器元件1具有其中電極間材料4夾在第一和第二電極2和3之間的配置，與上面提到的實(shí)施例相同，與例如，DRAM存儲(chǔ)器元件的配置相比存儲(chǔ)器元件1的配置可以很簡(jiǎn)單。
另外，也是在這一實(shí)施例中，由于將脈沖電壓作為電壓加到存儲(chǔ)器元件1上，與上面提到的實(shí)施例相同，可以減少電流量，因而，使減少記錄信息所需的電流總量成為可能。
在上述實(shí)施例中，雖然使用具有如圖5所示夾在第一和第二電極2和3之間的電極間材料4配置的存儲(chǔ)器元件1來(lái)配置存儲(chǔ)設(shè)備，本發(fā)明并不限于此，而且根據(jù)本發(fā)明的存儲(chǔ)設(shè)備可以使用如圖10A到10C所示配置的存儲(chǔ)器元件來(lái)進(jìn)行配置。
圖10A到10C分別是用于存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)器元件的示意性的橫截面圖。
首先，將參考圖10A來(lái)進(jìn)行說(shuō)明一存儲(chǔ)器元件，其在圖10A中一般用標(biāo)號(hào)30來(lái)表示。這一存儲(chǔ)器元件30，被認(rèn)為是具有被稱(chēng)為MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)類(lèi)型結(jié)構(gòu)的MNOS(金屬氮氧化物半導(dǎo)體)存儲(chǔ)器元件的存儲(chǔ)器元件。如圖10A所示，存儲(chǔ)器元件30包括襯底35，例如，在襯底35上形成第一和第二電極31和32，通過(guò)一絕緣層34在襯底35上形成第三電極33等等。
在這樣的存儲(chǔ)器元件30中，當(dāng)向第一和第三電極31和33施加電壓的時(shí)候，就向第三電極33提供電荷以在存儲(chǔ)器元件30上記錄(寫(xiě)入)信息。
另外，當(dāng)例如，向第三電極33施加電壓時(shí)，電流開(kāi)始流過(guò)第一和第二電極31和32的閥值電壓上升，從而流過(guò)第一和第二電極31和32的電流量改變，以便從存儲(chǔ)器元件30中讀取記錄的信息。
存儲(chǔ)器元件30能夠基于電特性的改變，在其上記錄信息。
接下來(lái)，將參考圖10B來(lái)進(jìn)行說(shuō)明一存儲(chǔ)器元件，其在圖10B中一般用標(biāo)號(hào)40來(lái)表示。如圖10B所示，存儲(chǔ)器元件40包括電極間材料44，在電極間材料44上表面的預(yù)定位置上所提供的第一和第三電極41和43，以及在電極間材料44下表面的預(yù)定位置上所提供的第二電極42。
在這樣的存儲(chǔ)器元件40中，例如，當(dāng)向第一和第二電極41和42施加電壓的時(shí)候，就向電極間材料44提供電荷，由此，在第一電極41中所包含的金屬就擴(kuò)散到電極間材料44中，并且粘到第二電極42的表面。結(jié)果，第二電極42的組成發(fā)生改變，從而在存儲(chǔ)器元件40上記錄(寫(xiě)入)信息。
另外，例如，隨著向第二電極42和第三電極43施加電壓，電流開(kāi)始流過(guò)第二和第三電極42和43的閾值電壓就改變，或者流過(guò)第二和第三電極42和43的電流量改變，以便從存儲(chǔ)器元件40中讀取記錄的信息。如上所述，存儲(chǔ)器元件40能夠基于這種電特性的改變，來(lái)記錄信息。
接下來(lái)，將參考圖10C來(lái)進(jìn)行說(shuō)明一存儲(chǔ)器元件，其在圖10C中一般用標(biāo)號(hào)50來(lái)表示。如圖10C所示，例如，存儲(chǔ)器元件50具有夾在第一和第二電極51和52之間的電極間材料541，和夾在第二和第三電極52和53之間的電極間材料542的配置。
根據(jù)這樣的存儲(chǔ)器元件50，例如，當(dāng)向第一和第二電極51和52施加電壓的時(shí)候，就向電極間材料541提供電荷，從而在第一電極51中所包含的金屬就擴(kuò)散到電極間材料541中，而由此，所擴(kuò)散的金屬就粘在第二電極52上。結(jié)果，第二電極52的組成發(fā)生改變，從而在存儲(chǔ)器元件50上記錄(寫(xiě)入)信息。
與上面提到的圖10B所示的存儲(chǔ)器元件40的情況相類(lèi)似，當(dāng)向第二電極52和第三電極53施加電壓時(shí)，電流開(kāi)始流過(guò)第二和第三電極52和53的閾值電壓就改變，或者流過(guò)第二和第三電極52和53的電流量改變，以便從存儲(chǔ)器元件50中讀取記錄的信息。如上所述，存儲(chǔ)器元件50能夠基于電特性的改變，在其上記錄信息。
根據(jù)該實(shí)施例，存儲(chǔ)設(shè)備能夠使用具有上述結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器元件30，40，50來(lái)構(gòu)成。
雖然在上述實(shí)施例中脈沖電壓具有如圖6所示的階梯狀波形，脈沖電壓的波形不限于這樣的階梯狀波形，其可以包括其它合適的波形，例如鋸齒波形和三角形波形。
雖然，迄今為止，象檢測(cè)信息內(nèi)容的操作一樣，從存儲(chǔ)器元件1中讀取記錄信息的操作(參見(jiàn)圖7，8和9的流程圖)，以及檢測(cè)存儲(chǔ)器元件1電阻值狀態(tài)的操作已經(jīng)在上面提到的實(shí)施例中進(jìn)行了描述，但是只要是這樣的操作能夠獲知記錄在存儲(chǔ)器元件1中的信息，根據(jù)本發(fā)明存儲(chǔ)設(shè)備的操作并不限定為上面提到的操作。
本發(fā)明適用于包括具有如下配置的存儲(chǔ)器元件的存儲(chǔ)設(shè)備，其中當(dāng)已經(jīng)連續(xù)的在其上記錄了相同的信息的時(shí)候，該存儲(chǔ)器元件進(jìn)一步可以改變它的特性。
根據(jù)本發(fā)明存儲(chǔ)設(shè)備，可以獲得能夠在不受任何限制的情況下完成記錄操作的存儲(chǔ)設(shè)備。
另外，可以獲得能夠高速執(zhí)行記錄操作，并且減少記錄錯(cuò)誤的發(fā)生的存儲(chǔ)設(shè)備。
因此，可以提供一種能夠穩(wěn)定的高速操作，并且能夠以例如DRAM替代的存儲(chǔ)設(shè)備。
另外，當(dāng)存儲(chǔ)器元件具有夾在第一和第二電極之間的電極間材料的配置時(shí)，由于存儲(chǔ)器元件的配置可以比例如，DRAM存儲(chǔ)器元件的配置簡(jiǎn)單，使提供具有配置制造便宜的存儲(chǔ)設(shè)備成為可能。
進(jìn)一步，當(dāng)向存儲(chǔ)器元件施加的電壓被設(shè)置成脈沖電壓時(shí)，由于減少了在存儲(chǔ)器元件上記錄信息所需的電流總量，使獲得降低電源消耗的存儲(chǔ)設(shè)備成為可能。
已經(jīng)參考

了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該可以理解的是本發(fā)明并不限定為那些明確的實(shí)施例，而在其中本領(lǐng)域技術(shù)人員可以不脫離如附加的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種存儲(chǔ)設(shè)備，包括一存儲(chǔ)器元件和一用于向所述存儲(chǔ)器元件施加電壓的施加裝置，其中，隨著所述施加裝置向所述存儲(chǔ)器元件施加電壓，所述存儲(chǔ)器元件改變其特性來(lái)在其上記錄信息，當(dāng)向存儲(chǔ)器元件連續(xù)記錄相同信息時(shí)，所述存儲(chǔ)器元件進(jìn)一步改變它的特性，所述存儲(chǔ)設(shè)備具有一記錄方法，包括步驟當(dāng)記錄所述信息時(shí)，檢測(cè)已經(jīng)記錄在所述存儲(chǔ)器元件上的信息內(nèi)容；將所述已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息和要記錄在所述存儲(chǔ)器元件上的信息進(jìn)行比較；如果所述兩信息彼此不同，就向所述存儲(chǔ)器元件上施加電壓，來(lái)執(zhí)行一般的信息記錄處理；以及當(dāng)所述兩信息彼此相同時(shí)，就禁止執(zhí)行所述一般的信息記錄處理。
2.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述存儲(chǔ)器元件具有電極間材料夾在第一和第二電極之間的配置。
3.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述記錄方法進(jìn)一步包括下面步驟，在記錄所述信息之前，讀取已經(jīng)記錄在所述存儲(chǔ)器元件上的信息，從而檢測(cè)所述信息內(nèi)容，以及當(dāng)所述兩信息彼此相同時(shí)，禁止向所述存儲(chǔ)器元件施加所述電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述記錄方法進(jìn)一步包括下面步驟，當(dāng)記錄所述信息時(shí)，向所述存儲(chǔ)器元件施加所述電壓，通過(guò)檢測(cè)所述存儲(chǔ)器元件的電阻值的改變來(lái)檢測(cè)所述信息內(nèi)容，以及當(dāng)所述兩信息彼此相同時(shí)，禁止向所述存儲(chǔ)器元件施加所述電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述記錄方法進(jìn)一步包括步驟，如果所述兩信息彼此相同時(shí)，進(jìn)一步確定是否所述存儲(chǔ)器元件的電阻值落在正常值范圍內(nèi)，以及如果所述電阻值沒(méi)有落在所述正常值范圍內(nèi)，就通過(guò)所述施加裝置向所述存儲(chǔ)器元件施加電壓來(lái)校正所述電阻值，以便所述電阻值落在所述正常值范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求4所述的存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述記錄方法進(jìn)一步包括步驟，在記錄所述信息之前，通過(guò)讀取已經(jīng)記錄在所述存儲(chǔ)器元件上的信息、檢測(cè)所述信息內(nèi)容，以及如果所述兩信息彼此相同，而且如果所述存儲(chǔ)器元件的電阻值落在所述正常值范圍內(nèi)，禁止所述電壓施加裝置向所述存儲(chǔ)器元件施加所述電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述電壓是一脈沖電壓。
8.一種存儲(chǔ)設(shè)備，包括一存儲(chǔ)器元件和一用于向所述存儲(chǔ)器元件施加電壓的施加裝置，其中，隨著所述施加裝置向所述存儲(chǔ)器元件施加電壓，所述存儲(chǔ)器元件改變其特性來(lái)在其上記錄信息，當(dāng)向存儲(chǔ)器元件連續(xù)記錄相同信息時(shí)，所述存儲(chǔ)器元件進(jìn)一步改變它的特性，所述存儲(chǔ)設(shè)備具有一記錄方法，包括步驟在記錄在所述存儲(chǔ)器元件上的信息內(nèi)容已經(jīng)被擦除之后，在所述存儲(chǔ)器元件上記錄信息。
9.如權(quán)利要求8所述的存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述存儲(chǔ)器元件具有電極間材料夾在第一和第二電極之間的配置。
10.如權(quán)利要求8所述的存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述電壓是一脈沖電壓。
全文摘要
一種存儲(chǔ)設(shè)備，包括一存儲(chǔ)器元件，和一用于向所述存儲(chǔ)器元件施加電壓的施加裝置，其中，隨著所述施加裝置向所述存儲(chǔ)器元件施加電壓，所述存儲(chǔ)器元件改變其特性來(lái)在其上記錄信息，當(dāng)向存儲(chǔ)器元件連續(xù)記錄相同信息時(shí)，所述存儲(chǔ)器元件進(jìn)一步改變它的特性。所述存儲(chǔ)設(shè)備具有一記錄方法，包括步驟當(dāng)記錄所述信息時(shí)，檢測(cè)已經(jīng)記錄在所述存儲(chǔ)器元件上的信息內(nèi)容；將已經(jīng)記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息和要記錄在存儲(chǔ)器元件上的信息進(jìn)行比較；如果所述兩信息彼此不同，就向存儲(chǔ)器元件上施加電壓，來(lái)執(zhí)行一般的信息記錄處理；以及當(dāng)所述兩信息彼此相同時(shí)，就禁止執(zhí)行一般的信息記錄處理。因而，根據(jù)本發(fā)明的所述存儲(chǔ)設(shè)備即使在連續(xù)記錄信息時(shí)，也可以令人滿(mǎn)意的執(zhí)行記錄操作。
文檔編號(hào)G11C13/02GK1574094SQ20041006840
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月27日
發(fā)明者石田實(shí), 荒谷勝久, 河內(nèi)山彰 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社