【手続補正書】
【提出日】平成25年6月7日(2013.6.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極間に介在し、両電極間に与えられる電気的パルスに応じてその抵抗値が増加または減少する遷移金属酸化物層と、を備えた抵抗変化素子を駆動する駆動方法において、
前記遷移金属酸化物層は、前記第１電極に接続される第１の遷移金属酸化物層と、当該第１の遷移金属酸化物層よりも酸素含有率が高く、前記第２電極に接続される第２の遷移金属酸化物層とが積層されて構成されており、
第１の極性を有する書き込み電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、当該遷移金属酸化物層の抵抗状態を高抵抗状態から低抵抗状態へ変化させる書き込み過程と、
前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する消去電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、当該遷移金属酸化物層の抵抗状態を低抵抗状態から高抵抗状態へ変化させる消去過程と、
第１回目の書き込み過程の前に、前記消去電圧パルス以上の電圧値を有する前記第２の極性を有するブレーク電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、当該遷移金属酸化物層の初期状態の抵抗値を、前記高抵抗状態の抵抗値より大きい第1の抵抗値に低下させるブレーク過程と、
前記ブレーク過程の後であって第１回目の書き込み過程の前に、前記消去電圧パルス以上の電圧値を有する前記第２の極性を有する追加処理電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、前記ブレーク過程後の当該遷移金属酸化物層の第１の抵抗値をさらに低い第２の抵抗値にさせる追加処理過程とを有する、抵抗変化素子の駆動方法。
【請求項２】
前記第２の抵抗値は、前記高抵抗状態の抵抗値以上である、請求項１に記載の抵抗変化素子の駆動方法。
【請求項３】
前記追加処理過程では、複数の前記追加処理電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、前記遷移金属酸化物層の抵抗値を前記第２の抵抗値にさせる、請求項１または２に記載の抵抗変化素子の駆動方法。
【請求項４】
遷移金属Ｍのストイキオメトリーの構成の遷移金属酸化物の組成をＭＯｓと表したときに、
前記第１の遷移金属酸化物層は、ＭＯｘ（０＜ｘ＜ｓ）で表される組成を有し、
前記第２の遷移金属酸化物層は、ＭＯｙ（ｘ＜ｙ）で表される組成を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の抵抗変化素子の駆動方法。
【請求項５】
前記遷移金属酸化物層は、タンタル、ハフニウム、または、ジルコニウムの酸化物から構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載の抵抗変化素子の駆動方法。
【請求項６】
前記第２の遷移金属酸化物層は、タンタル、ハフニウム、または、ジルコニウムの酸化物から構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載の抵抗変化素子の駆動方法。
【請求項７】
前記第１の遷移金属酸化物層は、タンタル、ハフニウム、または、ジルコニウムの酸化物から構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載の抵抗変化素子の駆動方法。
【請求項８】
前記第１の遷移金属酸化物層は、ＴａＯx（但し、０．８≦ｘ≦１．９）で表される組成を有するタンタル酸化物で構成され、前記第２の遷移金属酸化物層は、ＴａＯy（但し、２．１≦ｙ）で表される組成を有するタンタル酸化物で構成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の抵抗変化素子の駆動方法。
【請求項９】
前記ブレーク過程において、前記ブレーク電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、前記遷移金属酸化物層に導電パスを形成する、請求項１から８のいずれか１項に記載の抵抗変化素子の駆動方法。
【請求項１０】
第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極間に介在し、両電極間に与えられる電気的パルスに応じてその抵抗値が増加または減少する遷移金属酸化物層とを具備する抵抗変化素子と、
前記抵抗変化素子に所定のパルス電圧を印加するパルス電圧印加部とを備え、
前記遷移金属酸化物層は、第１の遷移金属酸化物層と、当該第１の遷移金属酸化物層よりも酸素含有率が高い第２の遷移金属酸化物層とが積層されて構成されており、
前記パルス電圧印加部は、
第１の極性を有する書き込み電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、当該遷移金属酸化物層の抵抗状態を高抵抗状態から低抵抗状態へ変化させる書き込み過程と、
前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する消去電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、当該遷移金属酸化物層の抵抗状態を低抵抗状態から高抵抗状態へ変化させる消去過程と、
第１回目の書き込み過程の前に、消去電圧パルス以上の電圧値を有する前記第２の極性を有するブレーク電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、当該遷移金属酸化物層の初期状態の抵抗値を、第１の抵抗値に低下させるブレーク過程と、
前記ブレーク過程の後であって第１回目の書き込み過程の前に、前記消去電圧パルス以上の電圧値を有する前記第２の極性を有する追加処理電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、前記ブレーク過程後の当該遷移金属酸化物層の抵抗値をさらに低い第２の抵抗値にさせる追加処理過程とを実行する、不揮発性記憶装置。
【請求項１１】
前記第２の抵抗値は、前記高抵抗状態の抵抗値以上である、請求項１０に記載の不揮発性記憶装置。
【請求項１２】
前記パルス電圧印加部は、前記追加処理過程で、複数の前記追加処理電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、前記遷移金属酸化物層の抵抗値を前記第２の抵抗値にさせる、請求項１０または１１に記載の不揮発性記憶装置。
【請求項１３】
遷移金属Ｍのストイキオメトリーの構成の遷移金属酸化物の組成をＭＯｓと表したときに、
前記第１の遷移金属酸化物層は、ＭＯｘ（０＜ｘ＜ｓ）で表される組成を有し、
前記第２の遷移金属酸化物層は、ＭＯｙ（ｘ＜ｙ）で表される組成を有する、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の不揮発性記憶装置。
【請求項１４】
前記遷移金属酸化物層は、タンタル、ハフニウム、または、ジルコニウムの酸化物から構成される、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の不揮発性記憶装置。
【請求項１５】
前記第２の遷移金属酸化物層は、タンタル、ハフニウム、または、ジルコニウムの酸化物から構成される、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の不揮発性記憶装置。
【請求項１６】
前記第１の遷移金属酸化物層は、タンタル、ハフニウム、または、ジルコニウムの酸化物から構成される、請求項１０から１３のいずれか１項に記載の不揮発性記憶装置。
【請求項１７】
前記第１の遷移金属酸化物層は、ＴａＯx（但し、０．８≦ｘ≦１．９）で表される組成を有するタンタル酸化物で構成され、
前記第２の遷移金属酸化物層は、ＴａＯy（但し、２．１≦ｙ）で表される組成を有するタンタル酸化物で構成される、請求項１０から１２の何れか１項に記載の不揮発性記憶装置。
【請求項１８】
前記抵抗変化素子は、前記第１電極または前記第２電極に電気的に接続された電流制御素子をさらに備える、請求項１０から１７の何れか１項に記載の不揮発性記憶装置。
【請求項１９】
前記電流制御素子が選択トランジスタである、請求項１８に記載の不揮発性記憶装置。
【請求項２０】
前記電流制御素子がダイオードである、請求項１８に記載の不揮発性記憶装置。
【請求項２１】
前記ブレーク過程において、前記ブレーク電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、前記遷移金属酸化物層に導電パスを形成する、請求項１０から２０のいずれか１項に記載の不揮発性記憶装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の抵抗変化素子の駆動方法は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極間に介在し、両電極間に与えられる電気的パルスに応じてその抵抗値が増加または減少する遷移金属酸化物層とを備えた抵抗変化素子を駆動する駆動方法において、前記遷移金属酸化物層は、前記第１電極に接続される第１の遷移金属酸化物層と、当該第１の遷移金属酸化物層よりも酸素含有率が高く、前記第２電極に接続される第２の遷移金属酸化物層とが積層されて構成されており、第１の極性を有する書き込み電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、当該遷移金属酸化物層の抵抗状態を高抵抗状態から低抵抗状態へ変化させる書き込み過程と、前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する消去電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、当該遷移金属酸化物層の抵抗状態を低抵抗状態から高抵抗状態へ変化させる消去過程と、第１回目の書き込み過程の前に、前記消去電圧パルス以上の電圧値を有する前記第２の極性を有するブレーク電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、当該遷移金属酸化物層の初期状態の抵抗値を、前記高抵抗状態の抵抗値より大きい第1の抵抗値に低下させるブレーク過程と、前記ブレーク過程の後であって第１回目の書き込み過程の前に、前記消去電圧パルス以上の電圧値を有する前記第２の極性を有する追加処理電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、前記ブレーク過程後の当該遷移金属酸化物層の第１の抵抗値をさらに低い第２の抵抗値にさせる追加処理過程とを有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明の一の態様の不揮発性記憶装置は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極間に介在し、両電極間に与えられる電気的パルスに応じてその抵抗値が増加または減少する遷移金属酸化物層とを具備する抵抗変化素子と、前記抵抗変化素子に所定のパルス電圧を印加するパルス電圧印加部とを備え、前記遷移金属酸化物層は、第１の遷移金属酸化物層と、当該第１の遷移金属酸化物層よりも酸素含有率が高い第２の遷移金属酸化物層とが積層されて構成されており、前記パルス電圧印加部は、第１の極性を有する書き込み電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、当該遷移金属酸化物層の抵抗状態を高抵抗状態から低抵抗状態へ変化させる書き込み過程と、前記第１の極性とは異なる第２の極性を有する消去電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、当該遷移金属酸化物層の抵抗状態を低抵抗状態から高抵抗状態へ変化させる消去過程と、第１回目の書き込み過程の前に、消去電圧パルス以上の電圧値を有する前記第２の極性を有するブレーク電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、当該遷移金属酸化物層の初期状態の抵抗値を、第１の抵抗値に低下させるブレーク過程と、前記ブレーク過程の後であって第１回目の書き込み過程の前に、前記消去電圧パルス以上の電圧値を有する前記第２の極性を有する追加処理電圧パルスを前記第１電極と前記第２電極間に印加することによって、前記ブレーク過程後の当該遷移金属酸化物層の抵抗値をさらに低い第２の抵抗値にさせる追加処理過程とを実行することを特徴とする。