半导体存储装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体存储装置，抑制由区块单位的擦除或字单位的编程引起的耐久特性的下降。本发明专利技术的电阻变化型存储器(100)包括：存储阵列(110)，通过可逆性且非易失性的可变电阻元件来存储数据；以及控制器(120)，在响应来自外部的擦除指令，擦除存储阵列(110)的选择的区块时，不变更区块的数据，而是设定表示区块为擦除状态的EF标志。控制器(120)还包括读取单元，此读取单元在响应来自外部的读取指令，读取存储阵列(110)的选择的字时，基于EF标志，输出选择的字的数据或表示擦除的数据。

【技术实现步骤摘要】
半导体存储装置
本专利技术涉及一种半导体存储装置，尤其涉及一种利用了可变电阻元件的电阻变化型存储器。
技术介绍
作为代替闪速存储器(flashmemory)的非易失性存储器(non-volatilememory)，利用了可变电阻元件的电阻变化型存储器已受到关注。电阻变化型存储器作为如下存储器而为人所知，此存储器将脉冲电压施加至金属氧化物等的膜，可逆且非易失性地设定膜的电阻，由此来存储数据。电阻变化型存储器能够利用电压来改写数据，因此，消耗电力小，另外，因为采用了包含一个晶体管+一个电阻器的较简单的构造，所以单元面积小至约6F2(F为配线的直径，且为数十nm左右)，能够实现高密度化，而且有读取时间为10纳秒左右的与DRAM同样快速的优点(专利文献1、2等)。图1是表示现有的电阻变化型存储器的存储阵列(memoryarray)的典型结构的电路图。一个存储单元组(memorycellunit)包含可变电阻元件与串联地连接于所述可变电阻元件的存取用的晶体管。m×n(m、n为1以上的整数)个单元组形成为二维阵列状，晶体管的栅极连接于字线，漏极区域连接于可变电阻元件的一个电极，源极区域连接于源极线。可变电阻元件的另一个电极连接于位线。可变电阻元件包含氧化铪(HfOx)等金属氧化物的薄膜，且能够根据所施加的脉冲电压的大小及极性，可逆且非易失性地将电阻值设定为低电阻状态或高电阻状态。将可变电阻元件设定(或写入)为高电阻状态称为设置(SET)，设定(写入)为低电阻状态称为重置(RESET)。能够通过字线、位线及源极线，以位单位来选择单元组。例如，在对单元组M11进行写入的情况下，通过字线WL1使晶体管导通，将与设置或重置对应的电压施加至位线BL1、源极线SL1。由此，对可变电阻元件进行设置或重置。在对单元组M11进行读取的情况下，通过字线WL1使晶体管导通，将用于读取的电压施加至位线BL1、源极线SL1。在位线BL1中具有与可变电阻元件的设置或重置对应的电压或电流，通过传感器电路来检测所述电压或电流。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特开2012-64286号公报[专利文献2]日本专利特开2008-41704号公报[专利技术所要解决的问题]电阻变化型存储器与闪速存储器不同，能够将数据直接从“0”切换(改写)为“1”，或从“1”切换(改写)为“0”，而闪速存储器是通过擦除将数据设为“1”，并通过编程将数据设为“0”，并不存在将数据从“0”编程为“1”的动作。因此，在打算利用电阻变化型存储器替代闪速存储器的情况下，较理想的是使电阻变化型存储器以与闪速存储器具有兼容性的规格进行动作。即，要求电阻变化型存储器对应于闪速存储器所使用的擦除等指令(command)。因此，若电阻变化型存储器对区块擦除指令进行了断言(assert)，则电阻变化型存储器需要对目标区块中所含的全部的存储单元进行重置(将数据切换为“1”)。但是，若被重置的存储单元中有存储有数据“1”的存储单元，则对于此种存储单元来说，未必需要进行重置。反复地进行不必要的改写会无端地消耗电阻变化型存储器的改写限制次数，致使耐久特性变差。图2是表示现有的电阻变化型存储器的概略结构的图。电阻变化型存储器10包含存储阵列20、控制器30、数据选择部40、数据输入部50及数据输出部60。电阻变化型存储器10能够进行例如与或非(NOR)型闪速存储器具有兼容性的动作，控制器30对应于闪速存储器所使用的区块擦除指令、编程指令、读取指令等。控制器30能够以区块单位进行擦除，以字单位进行编程或读取。在图例中表示了如下例子，即，存储阵列20包含多个区块，一个区块包含128字，一个字包含32位。图3是对电阻变化型存储器的与NOR型闪速存储器具有兼容性的擦除动作进行说明的流程。控制器30从外部接收擦除指令及应擦除的区块的地址(S10)后，从存储阵列20中选择应擦除的区块[n](S12)，对所选择的区块[n]内的全部字进行重置(S14)。此处，若数据“1”表示擦除，则控制器30会将数据“1”写入至选择区块[n]的全部字。例如，如图6(A)所示，若选择区块[n]的第m个字[n，m]为“00000002h”，则将此字改写为“FFFFFFFFh”。图4是对编程动作进行说明的流程。在进行编程动作之前，需要进行擦除动作。控制器30从外部接收编程指令及地址(S20)，而且从外部接收应编程的输入数据DIN，将此输入数据DIN设置于输入部50(S22)后，在进行编程之前，将包含所选择的字的区块[n]擦除(S24)。即，将区块[n]的全部字重置为数据“1”。在区块[n]的擦除结束后，将输入部50所保持的输入数据DIN编程至所选择的字(S26)。例如，如图6(B)所示，应编程的数据DIN为“FFFFFFFEh”，所选择的字中存储的数据为“00000002h”。控制器30将包含所选择的字的区块[n]全部擦除，即，将数据“1”写入至全部字，其次，将数据“00000001h”写入至所选择的字。即使为1位的编程，也需要擦除区块，因此，将数据“1”再次写入至区块[n]中存储有数据“1”的存储单元。图5是对读取动作进行说明的流程。控制器30从外部接收读取指令及地址(S30)后，读取所选择的字(S32)，从数据输出部60输出读取的数据(S34)。
技术实现思路
本专利技术是解决所述现有问题的专利技术，目的在于提供如下半导体存储装置，此半导体存储装置抑制与区块单位的擦除或字单位的编程相伴的耐久特性的下降。[解决问题的技术手段]本专利技术的半导体存储装置包括：存储阵列，通过可逆性且非易失性的可变电阻元件来存储数据；擦除单元，在响应来自外部的擦除指令，擦除所述存储阵列的选择的区块时，不变更所述区块的数据，而是设定表示所述区块为擦除状态的第一标志数据(flagdata)；以及读取单元，在响应来自外部的读取指令，读取所述存储阵列的选择的字时，基于所述第一标志数据，输出选择的字的数据或表示擦除的数据。优选为所述读取单元在所述第一标志数据表示擦除状态时，与所述选择的字中所存储的数据无关地输出表示擦除的数据。优选为所述读取单元在所述第一标志数据表示非擦除状态时，输出所述选择的字中所存储的数据。优选为半导体存储装置还包括编程单元，此编程单元响应来自外部的编程指令，将输入数据编程至所述存储阵列的选择的字，所述编程单元将所述第一标志数据设定为非擦除状态。优选为所述编程单元对选择的字中所存储的数据与输入数据进行比较，并根据比较结果，将所述输入数据或所述输入数据的反向转换数据编程至所述选择的字，且设定用以对用于编程的数据进行判别的第二标志数据。优选为所述编程单元根据所述比较结果，对所述选择的字的不一致的数据进行反转。优选为在所述输入数据与所述选择的字中所存储的数据之间的不一致的比例为50％以上的情况下，将所述输入数据编程至所述选择的字，在不足50％的情况下，将所述反向转换数据编程至所述选择的字，第二标志数据表示对所述输入数据或所述反向转换数据进行编程。优选为所述读取单元还基于所述第二标志数据，输出选择的字的数据或所述数据的反向转换数据。优选为所述存储阵列包括存储第一标志数据及第二标志数据的标志区域，所述标志区域与存储单元的各字对应地设置。优选为所述擦除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体存储装置，其特征在于包括：存储阵列，通过可逆性且非易失性的可变电阻元件来存储数据；擦除单元，在响应来自外部的擦除指令，擦除所述存储阵列的选择的区块时，不变更所述区块的数据，而是设定表示所述区块为擦除状态的第一标志数据；以及读取单元，在响应来自外部的读取指令，读取所述存储阵列的选择的字时，基于所述第一标志数据，输出所述选择的字的数据或表示所述擦除的数据。

【技术特征摘要】
2017.03.09 JP 2017-0444711.一种半导体存储装置，其特征在于包括：存储阵列，通过可逆性且非易失性的可变电阻元件来存储数据；擦除单元，在响应来自外部的擦除指令，擦除所述存储阵列的选择的区块时，不变更所述区块的数据，而是设定表示所述区块为擦除状态的第一标志数据；以及读取单元，在响应来自外部的读取指令，读取所述存储阵列的选择的字时，基于所述第一标志数据，输出所述选择的字的数据或表示所述擦除的数据。2.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于：所述读取单元在所述第一标志数据表示所述擦除状态时，与所述选择的字中所存储的数据无关地输出表示所述擦除的数据。3.根据权利要求1或2所述的半导体存储装置，其特征在于：所述读取单元在所述第一标志数据表示非擦除状态时，输出所述选择的字中所存储的数据。4.根据权利要求1或2所述的半导体存储装置，其特征在于：所述半导体存储装置还包括编程单元，所述编程单元响应来自外部的编程指令，将输入数据编程至所述存储阵列的选择的字，所述编程单元将所述第一标志数据设定为非擦除状态。5.根据权利要求4所述的半导体存储装置，其特征在于：所述编程单元对所述选择的字中所存储的数据与所述输入数据进行比较，并根据比较结果，将所述输入数据或所述输入数据的反向转换数据编程至所述选择的字，且设定用以对用于编程的数据进行判别的第二标志数据。6.根据权利要求5所述的半导体存储装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：服部规男，矢野胜，
申请(专利权)人：华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71