[发明专利]非易失性半导体存储装置及其写入方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用电阻变化型存储元件的交叉点型的非易失性半导体存储装置，特别涉及一种提高写入动作的稳定性的单元阵列构成与其写入方法。

背景技术

近年来，随着数字技术的进展，便携型信息设备以及信息家电等电子设备更趋高功能化。因此，非易失性半导体存储装置的大容量化、写入电力的降低、写入/写入时间的高速化、以及长寿命化的要求提高。

针对这样的要求，例如，正在研究开发具有使用所谓的电阻变化型存储元件构成的存储元件的非易失性半导体存储装置。电阻变化型存储元件是指如下的元件：电阻值根据电信号而变化，具有即使切断电信号其电阻值也被保持（非易失地被保持）这一性质，能够根据该电阻值的变化存储信息。

作为电阻变化型存储元件的代表性的元件，有MRAM（Magnetic Random Access Memory：磁性存储器），PRAM（Phase Change Random Access Memory：相变化存储器），ReRAM（Resistec Random Access Memory：电阻变化存储器；电阻变化元件）SPRAM（Spin Transfer Torque Random Access Memory：自旋注入存储器）等。

作为采用这些电阻变化型存储元件的非易失性半导体存储装置的构成方法的一例，公知有交叉点构成。在交叉点构成中，存储单元配置成阵列状（以下称为交叉点单元阵列）。具体而言，在垂直配置的位线和字线的交点位置上，设置由位线与字线夹着的各存储单元。

在交叉点构成中，若为了变更（写入）作为对象的存储单元中所包含的存储元件的电阻值，而对所对应的位线与字线施加电压，则在作为写入对象的存储单元中，除流过与施加在该存储单元的电压相对应的电流之外，还流过经由与作为写入对象的选择存储单元并联或者串联地连接的其他的多个非选择存储单元的电流（潜行电流：sneak current）。该潜行电流使得为了使作为写入对象的存储单元所包含的存储元件的电阻变化而需要的电流变动，从而导致在非易失性半导体存储装置中，妨碍稳定的写入动作（电阻变化动作）。

在专利文献1中公开了如下补偿方法：为了使交叉点单元阵列的写入动作稳定化，而对存储单元的电压降补偿的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009–140593号公报

发明的概要

发明欲解决的问题

但是，在专利文献1所述的半导体存储装置中，由于通过电阻变化元件与单向二极管的串联连接构成存储单元，因此能够流经存储单元的电流的方向只被限制于二极管正向地被加偏压的方向。因此，无法适用于将双极型电阻变化元件用于存储单元的情况，该双极型电阻变化元件为在使电阻变化元件的电阻从低电阻状态（LR状态）变化至高电阻状态（HR状态）时流经电阻变化元件的电流的方向、与从HR状态变化至LR状态时流经电阻变化元件的电流的方向不同的电阻变化元件。

再有，在所述半导体存储装置中，其目的在于使在写入时施加于存储单元的电压一定，但如后述，在使写入时流经的电流值一定对电阻变化特性的稳定化而言是优选的情况下，由于无法通过使电压一定而使电流值一定，因此无法适用。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明为交叉点型的非易失性半导体存储装置，其目的在于，即使在潜行电流存在时，也可以通过使在写入动作时该潜行电流所带来的影响降低，并使存储单元所包含的存储元件的电阻变化动作稳定化，来提供一种可靠性高的半导体存储装置及其写入方法。

用于解决问题的手段