电阻变化型非易失性存储装置的检查方法及电阻变化型非易失性存储装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够检测使用了电流控制元件的存储单元阵列的故障存储单元的电阻变化型非易失性存储装置的检查方法及电阻变化型非易失性存储装置。具备存储单元阵列（202）、存储单元选择电路（203、204）和读出电路（206）的电阻变化型非易失性存储装置（200）的检查方法，包括以下步骤：当基于第2电压读出存储单元的电阻状态时，若电阻变化元件（R11）是低电阻状态且电流控制元件（D11）中流过规定值以上的电流，则判定为电流控制元件（D11）具有短路异常的步骤；当基于第1电压读出存储单元的电阻状态时，判定电阻变化元件（R11）的状态是低电阻状态还是高电阻状态的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对由所谓的电阻变化型非易失性存储元件(电阻变化元件)和电流控制元件构成的存储单元的故障进行检查的方法、以及具有这样的功能的电阻变化型非易失性存储装置。
技术介绍
近年来，随着半导体微细加工技术的进步，存储装置(存储器)的高密度化、大容量化显著发展。在非易失性存储装置的领域中，FLASH存储器和EEPROM的技术的进步显著，成本也不断降低。尤其是FLASH存储器的成本逐年降低。在该背景下，使用了 FLASH存储器的系统正在从用于内置于家电产品等中的程序存储器件到存储音乐、图像、动态图像等数据的数据存储器件的多个领域中得到利用。通过进一步实现成本的降低，可期待将非易失性存储装置应用于所有领域。现有技术的非易失性存储装置中，基于FLASH存储器制造 技术的进步实现了微细化及成本降低。但是，近年来，认为使用了浮栅(floating gate)的FLASH存储器的微细化已逐渐接近界限。在该状况下，从进一步实现单元面积的缩小和降低成本的观点来看，新的非易失性存储装置引人关注。作为新的非易失性存储装置，具有使用电阻变化元件构成的存储单元的非易失性存储装置的研究开发正在发展。所谓电阻变化元件是指，具有电阻值根据电信号而可逆变化的性质、并且能够非易失地存储与该电阻值对应的数据的元件。作为使用了电阻变化元件的非易失性存储装置，通常公知有这样的非易失性存储装置，其中，按矩阵状阵列配置有在正交配置的位线和字线之间的交点附近的位置串联连接了 MOS晶体管和电阻变化元件的、被称作所谓ITlR型的存储单元。ITlR型中，2个端子的电阻变化元件的一端与位线或源极线相连，另一端与晶体管的漏极端子或源极端子相连。晶体管的栅极端子与字线相连。源极线与位线或字线平行配置。此外，作为其他存储单元结构，还通常公知有交叉点结构的非易失性存储装置，其中，按矩阵状阵列配置有在正交配置的位线和字线之间的交点位置串联连接了作为电流控制元件的二极管和电阻变化元件的、被称作所谓IDIR型的存储单元(例如，参考专利文献1、2)。专利文献I中，示出了将具有双向性的电阻变化特性的可变电阻元件用作存储单元的IDlR型的非易失性存储装置。图17是现有技术的非易失性存储单元的结构图。图17示出了将存储单元1280配置在位线1210和字线1220相交的部位上的交叉点结构的存储单元阵列，其中，存储单元1280将可变电阻元件1260和非线性元件1270串联连接，可变电阻元件1260将可变电阻体1230夹在上部电极1240及下部电极1250之间。这里，可变电阻元件1260是电阻值根据所施加的电压的极性而可逆地转变为低电阻状态和高电阻状态的具有双向性的电阻变化特性的可变电阻元件。非线性元件1270用于减少在非选择单元中流过的所谓的漏电流，例如由压敏电阻(varistor)构成。交叉点结构的存储单元阵列能够以布线间距来配置存储单元，还能够三维地层叠存储单元阵列，所以能够实现大容量。专利文献2中，示出了将单向的可变电阻元件用作存储单元的IDlR型存储单元中的非线性元件的故障检测方法。图18是现有技术的非易失性存储单元阵列的结构图。图18中，将串联连接了单向的可变电阻元件和具有阳极和阴极的单向二极管元件而得到的存储单元配置在位线BL1、BL2、BL3和字线WL、WL2、WL3相交的部位。若是正常的二极管元件，则通过向所有位线施加Vdd电位、向设有字线施加Vss电位，从而在反向偏置的状态下不流过电流，但若是故障二极管元件，则由于在反向偏置的状态下也流过DC电流，所以存在故障二极管元件的位线的电位从Vdd电位下降。专利文献2中，公开了将该故障二极管元件所属的位线检测为故障位线的情况。图19是使用了现有技术的单向二极管的存储单元的模型。如图19所示，公开了以下方案专利文献2所记载的故障检测电路2053具备位线电源电路2054、锁存电路2531和开关电路2055，与连接有位线选择电路2024的位线相连，在备用单元2052中进行连接有故障二极管元件的故障位线的检测。现有技术文献 专利文献专利文献I :日本特开2006 - 203098号公报(图2)专利文献2 :日本特开2009 — 199695号公报(图6)专利技术概要专利技术要解决的问题但是，若使存储单元阵列的容量增大，则有存储单元故障的发生增加的趋势。现有技术的IDlR型交叉点阵列结构中，若在被用作电流控制元件的二极管元件中发生了漏电流异常，则在选择了发生该漏电流异常的故障存储单元的情况下，不能进行正常的读出。另夕卜，即使在选择了正常的存储单元的情况下也会受到故障存储单元的影响，从而即使故障存储单元仅有I个，也会误检测为在含有该故障存储单元的位线或字线的多个存储单元中发生了故障，从而不能确定故障存储单元的地址。因此，具有通过物理解析、FIB解析等来解析故障的原因极其困难的问题。另外，在专利文献2所示的结构中，记载了具有阳极和阴极的单向二极管元件的故障位线的检测方法。即，记载了利用正向施加电压则流过电流而反向施加电压则不流过电流这一点来检测发生了漏电流异常的故障位线的方法。通过使所有位线为Vdd电位、所有字线为Vss电位而使二极管元件为反偏置状态，从而在所有存储单元正常的情况下不流过电流，但若存在发生了漏电流异常的故障存储单元，则从含有该故障存储单元的位线对字线流过漏电流。通过判定该漏电流，能够检测产生了漏电流异常的故障位线。但是，在使用了双向型的电流控制元件(例如MSM 二极管、MM 二极管等)的存储单元中，在哪一个方向上施加电压都流过电流，所以具有无法检测发生了漏电流异常的故障存储单元的问题。另外，专利文献2中，如图19所示，由于故障检测电路2053仅与位线相连，所以具有虽然能够检测发生了漏电流异常的故障位线但是无法检测与该故障位线相连的哪个存储单元发生了故障的问题
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于，提供一种能够对使用了电流控制元件的存储单元阵列的故障存储单元进行检测的电阻变化型非易失性存储装置的检查方法及电阻变化型非易失性存储装置。解决问题所采用的手段为达成上述目的，本专利技术的一实施方式的电阻变化型非易失性存储装置的检查方法，所述电阻变化型非易失性存储装置具备存储单元阵列，具有由电阻变化元件和电流控制元件构成的多个存储单元，所述多个存储单元配置在多个字线和多个位线之间的立体交叉点，所述电阻变化元件向低电阻状态和高电阻状态的至少两个状态变化，所述电流控制元件与所述电阻变化元件串联连接，当施加电压超过规定的阈值电压时，流过被视为导通状态的电流；存储单元选择电路，从所述多个字线中选择至少一个，并从所述多个位线中选择至少一个，由此来选择存储单元；以及读出电路，向所选出的存储单元施加电压，以使得向所选出的所述存储单元的所述电流控制元件施加比所述阈值电压高的第I电压及比所述阈值电压低的第2电压，从而读出所选出的所述存储单元的电阻状态；该电阻变化型非易失性存储装置的检查方法包括以下步骤当基于所述第2电压读出所述存储单元的电阻 状态时、若所述电阻变化元件为低电阻状态且在所述电流控制元件中流过规定值以上的电流则判定为所述电流控制元件具有短路异常的步骤；以及当基于所述第I电压读出所述存储单元的电阻状态时、判定所述电阻变化元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.07 JP 2010-2003811.一种电阻变化型非易失性存储装置的检查方法， 所述电阻变化型非易失性存储装置具备 存储单元阵列，具有由电阻变化元件和电流控制元件构成的多个存储单元，所述多个存储单元配置在多个字线和多个位线之间的立体交叉点，所述电阻变化元件向低电阻状态和高电阻状态的至少两个状态变化，所述电流控制元件与所述电阻变化元件串联连接，当施加电压超过规定的阈值电压时，流过被视为导通状态的电流； 存储单元选择电路，从所述多个字线中选择至少一个，并从所述多个位线中选择至少一个，由此来选择存储单元；以及 读出电路，向所选出的存储单元施加电压，以使得向所选出的所述存储单元的所述电流控制元件施加比所述阈值电压高的第I电压及比所述阈值电压低的第2电压，从而读出所选出的所述存储单元的电阻状态； 该电阻变化型非易失性存储装置的检查方法包括以下步骤 当基于所述第2电压读出所述存储单元的电阻状态时、若在所述电流控制元件中流过规定值以上的电流则判定为所述电流控制元件具有短路异常的步骤；以及 当基于所述第I电压读出所述存储单元的电阻状态时、判定所述电阻变化元件的状态是低电阻状态还是高电阻状态的步骤。2.根据权利要求I所述的电阻变化型非易失性存储装置的检查方法， 所述第2电压比所述第I电压低所述阈值电压的电压值。3.根据权利要求I或2所述的电阻变化型非易失性存储装置的检查方法， 在判定为所述电流控制元件具有短路异常的步骤之前，还包括对所述存储单元进行低电阻状态的写入动作的步骤； 若所述电流控制元件中未流过所述规定值以上的电流，则判定为所述电流控制元件正4.根据权利要求I 3中的任一项所述的电阻变化型非易失性存储装置的检查方法， 在通过所述第2电压读出所述存储单元的电阻状态后，通过所述第I电压读出所述存储单元的电阻状态。5.根据权利要求I 4中的任一项所述的电阻变化型非易失性存储装置的检查方法， 所述规定值是向低电阻状态的正常的所述电流控制元件施加了所述阈值电压、且所述电流控制元件被视作截止状态的情况下的在所述电流控制元件中流过的电流的最大值。6.一种电阻变化型非易失性存储装置，具备 多个字线，在第I平面内相互平行地配置； 多个位线，在与所述第I平面平行的第2平面内相互平行且与所述字线立体交叉地配置； 存储单元阵列，具有由电阻变化元件和电流控制元件构成的多个存储单元，所述多个存储单元配置在所述多个字线和所述多个位线之间的立体交叉点，所述电阻变化元件向低电阻状态和高电阻状态的至少两个状态变化，所述电流控制元件与所述电阻变化元件串联连接，且当施加电压超过规定的阈值电压时，流过被视为导通状态的电流； 存储单元选择电路，从所述多个字线中选择至少I个，并从所述多个位线中选择至少一个，由此来选择存储单元；以及读出电路，读出所选出的所述存储单元的电阻状态； 所述读出电路具有 位线控制电压生成电路，生成比所述阈值电压高的第I电压和比所述阈值电压低的第2电压，并分别从第I输出端子及第2输出端子输出； 位线电压切换电路，与所述位线控制电压生成电路相连，切换并输出所述第I电压和所述第2电压； 位线电压限制电路，该位线电压限制电路的输出端子与所述存储器选择电路相连，该位线电压限制电路的控制端子与所述位线电压切换电路相连；以及 检测电路，通过向所述位线电压限制电路的控制端子施...

【专利技术属性】
技术研发人员：友谷裕司，岛川一彦，东亮太郎，加藤佳一，池田雄一郎，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：