[发明专利]半导体器件有效

专利信息
申请号: 200580049865.6 申请日: 2005-09-21
公开(公告)号: CN101180683A 公开(公告)日: 2008-05-14
发明(设计)人: 长田健一;北井直树;河原尊之;柳泽一正 申请(专利权)人: 株式会社瑞萨科技
主分类号: G11C13/00 分类号: G11C13/00;H01L45/00;H01L27/105
代理公司: 北京市金杜律师事务所 代理人: 季向冈
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 半导体器件
【说明书】:

技术领域

本发明涉及半导体器件,尤其是涉及具有单片存储器(on chipmemory)的系统LSI(微型计算机等)或整体非易失性存储器这样的半导体器件。

背景技术

以谋求高速、高集成度的非易失性存储器为目的,目前正在进行相变存储器的开发。在非专利文献1和专利文献1、2中记载了相变存储器。

例如非专利文献1所示,在相变存储器中,利用称作硫属元素化物材料的相变元件根据状态的不同而其电阻不同的性质来存储信息。相变元件的改写是通过电流流经相变元件使其发热来进行的。在这样的改写动作中存在称作复位(RESET)动作的动作和称作置位(SET)动作的动作。复位动作是通过使相变元件保持较高温度而变为高阻抗状态(非晶状态)的电阻。置位动作是通过使相变元件在足够长的期间中保持较低温度而变为低阻抗状态(结晶状态)的动作。在不使相变元件的状态变化的范围内流过电流,识别其高阻抗/低阻抗,从而进行相变元件的读出。

此外,在专利文献1中记载着如下的方法,即:首先把相变元件保持在较高温度,然后按台阶状地下降到较低温度的状态,从而进行置位动作。此外,在专利文献2中记载着根据外界温度来改变写入条件和读出条件的方式。在专利文献2中,指出如下情况,即:由于所需要的置位电流和复位电流根据外界温度而发生变化,所以当将置位电流固定在最大值时,则由于外界温度的原因,由置位电流进行误动作的复位,将会丢失动作容限。此外,还指出了当将复位电流固定在最大值时,由于外界温度而产生过复位。进而,指出了因为复位状态的电阻值随外界温度而变化,所以将丢失读出判定时的动作容限。

因此,为了解决这些问题,示出使用与存储单元材料相同的硫属元素化物电阻而构成温度传感器,据此来进行温度修正的方法。即,在该方法中,由置于存储器阵列附近的温度传感器检测存储单元的温度变化,生成反映了该温度变化的基准电压,使用该基准电压生成依存于温度(反比例)的置位电流、复位电流和读出判定电流。

非专利文献1:“2002年IEEE国际固态电路会议,技术论文的摘要(2002 IEEE International Solid-State Circuits Conference,Digest ofTechnical Papers)”,p.202-203

专利文献1:美国专利第6487113号说明书

专利文献2:美国专利申请公开第2004/0151023号说明书

发明内容

本发明人研究了上述相变存储器的写入技术,得知了如下情况。

首先,本发明人在本申请之前,进行相变元件的特性评价,发现在考虑了元件等的离差时,只用温度修正无法确保动作容限。因此,研究首先把相变元件保持在较高温度然后保持在较低温度,从而进行复位动作的方法,改变外界温度来进行相变元件的特性评价。

其结果,发现如下情形,即:把相变元件保持在较高温度的条件采用几乎与复位时相同的写入条件是没有问题的,施加的电流也几乎不受外界的影响,动作容限宽。可是,在保持为较低温度时,由于外界温度而最佳的电压、电流条件发生改变。因此,如果着眼于这样的情况进行温度修正,就能扩大动作容限。

而作为进行温度修正的方式,例如考虑专利文献2所示那样的把相变元件作为温度传感器而加以利用的方式。这样一来就要求相变元件的电阻值依存于温度而发生变化,所以希望是非晶状态。可是,该状态不是稳定的状态,因此随着时间的经过,温度传感器自身的特性发生变化,有可能动作容限因该误差而降低。

本发明是鉴于这样的问题而提出的。本发明的上述及其他目的和新特征根据本说明书的记述和附图将会得到明确。

简单说明本申请所公开的发明中具有代表性的技术方案的概要如下。

本发明的半导体器件包括:通过置位动作而变为结晶状态,通过复位动作而变为非晶状态的存储元件;用于对该存储元件进行置位动作、复位动作和写入动作的各种输入输出电路。而且,在置位动作时,对存储元件施加第一脉冲后,连续施加第二脉冲,使该第二脉冲依存于外界的温度而发生变化。通过使用2阶段脉冲,使作为伴随着置位动作的写入电流值(电压值)和伴随着复位动作的写入电流值(电压值)的差的动作容限提高,进而,通过对第二脉冲施加温度修正,能抑制该动作容限伴随着温度依存的下降。

另外,对于复位动作,温度依存性对动作容限产生的影响小,最好是不施加这样的温度修正。据此,在MOS晶体管的耐压的确保和电路面积的降低方面能取得优势。

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