非易失性半导体存储装置及其读出方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种交叉点型非易失性存储装置，能够抑制由于潜行电流而引起的存储单元中包含的存储元件的电阻值的检测灵敏度低下。交叉点型非易失性存储装置具有：多个位线，与多个字线垂直；由存储单元构成的交叉点单元阵列（1），根据在其立体交差点配置的电信号以可逆的方式在2个以上的状态下使电阻值变化；偏移检测单元阵列（2E），构成为包括偏移检测单元，该偏移检测单元的字线共通，具有比存储单元的高电阻状态下的电阻值高的电阻值；读出电路（读出放大器（7）等），利用在交叉点单元阵列（1）的选择位线中流过的电流判别选择存储单元的电阻状态；以及电流源（6），在读出动作的期间内，对偏移检测单元阵列供给电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使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，特别涉及提高了读出信号的判别性的单元阵列结构及其读出方法。
技术介绍
近年来，伴随数字技术的进展，便携型信息设备和信息家电等的电子设备进一步实现高功能化。因此，非易失性存储装置的大容量化、写入电力的降低、写入/读出时间的闻速化以及长寿命化的要求提闻。针对这样的要求，现有的使用浮栅的闪存的微细化有所发展。另一方面，作为代替闪存的元件，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也保持该电阻值(保持为非易失)的性质，能够通过该电阻值的变化来存储信息。作为电阻变化型存储元件的代表性的元件，具有MRAM (Magnetic Random AccessMemory :磁性存储器)、PRAM (PhaseChange Random Access Memory :相变存储器)、ReRAM(ResistanceRandom Access Memory :电阻变化存储器；电阻变化兀件)、SPRAM (SpinTransfe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】2011.07.21 JP 2011-1603781.一种非易失性半导体存储装置，具有多个字线，在第I平面内以相互平行的方式形成；多个位线，在与所述第I平面平行的第2平面内以相互平行且与所述多个字线立体交差的方式形成；第I交叉点单元阵列，由针对所述多个字线与所述多个位线的各个立体交差点设置的第I种类的单元的集合体构成；I条以上的虚拟位线，在所述第2平面内以相互平行且与所述多个字线立体交差的方式形成；第2交叉点单元阵列，针对所述多个字线与所述虚拟位线的各个立体交差点设置所述第I种类的单元和第2种类的单元中的任意一方，由针对任意的所述虚拟位线分别至少具有一个以上的第I种类的单元和第2种类的单元的集合体构成；字线选择电路，从所述多个字线中选择I条字线作为选择字线；位线选择电路，从所述多个位线中选择I条位线作为选择位线；虚拟位线选择电路，从所述I条以上的虚拟位线中选择至少I条虚拟位线作为选择虚拟位线；读出电路，经由所述选择字线和所述选择位线对所述第I交叉点单元阵列中的对应的第I种类的单元即选择单元施加规定电压，利用在所述选择位线中流过的电流判别所述选择单元的电阻状态；以及电流源，在所述读出电路的读出动作的期间内，通过所述选择虚拟位线对所述第2交叉点单元阵列供给电流，所述第I种类的单元构成为包括电阻变化元件，该电阻变化元件进行根据在对应的字线和对应的位线之间施加的电信号以可逆的方式在2个以上的电阻状态下变化的存储动作，所述第2种类的单元构成为包括偏移检测单元，该偏移检测单元与在对应的字线和对应的虚拟位线之间施加的电信号无关，具有比所述电阻变化元件进行所述存储动作时的高电阻状态下的所述电阻变化元件的电阻值高的电阻值，所述虚拟位线选择电路在所述读出电路的读出动作的期间内，选择在与所述选择字线之间的立体交差点配置有所述第2种类的单元的虚拟位线，作为所述选择虚拟位线。2.一种非易失性半导体存储装置，具有多个字线，在第I平面内以相互平行的方式形成；多个位线，在与所述第I平面平行的第2平面内以相互平行且与所述多个字线立体交差的方式形成；第I交叉点单元阵列，由针对所述多个字线与所述多个位线的各个立体交差点设置的第I种类的单元的集合体构成；I条以上的虚拟位线，在所述第2平面内以相互平行且与所述多个字线立体交差的方式形成；第2交叉点单元阵列，针对所述多个字线与所述虚拟位线的各个立体交差点设置所述第I种类的单元和第2种类的单元中的任意一方，由针对任意的所述虚拟位线分别至少具有一个以上的第I种类的单元和第2种类的单元的集合体构成；字线选择电路，从所述多个字线中选择I条字线作为选择字线；位线选择电路，从所述多个位线中选择I条位线作为选择位线；虚拟位线选择电路，从所述I条以上的虚拟位线中选择至少I条虚拟位线作为选择虚拟位线；读出电路，经由所述选择字线和所述选择位线对所述第I交叉点单元阵列中的对应的第I种类的单元即选择单元施加规定电压，利用在所述选择位线中流过的电流判别所述选择单元的电阻状态；以及电流检测电路，在所述读出电路的读出动作的期间内，检测通过所述选择虚拟位线而在所述第2交叉点单元阵列中流过的电流，所述第I种类的单元构成为包括电阻变化元件，该电阻变化元件进行根据在对应的字线和对应的位线之间施加的电信号以可逆的方式在2个以上的电阻状态下变化的存储动作，所述第2种类的单元构成为包括偏移检测单元，该偏移检测单元与在对应的字线和对应的虚拟位线之间施加的电信号无关，具有比所述电阻变化元件进行所述存储动作时的高电阻状态下的所述电阻变化元件的电阻值高的电阻值，所述虚拟位线选择电路在所述读出电路的读出动作的期间内，选择在与所述选择字线之间的立体交差点配置有所述第2种类的单元的虚拟位线，作为所述选择虚拟位线，所述读出电路根据与在所述选择位线中流过的电流对应的值和基于由所述电流检测电路检测到的在所述第2交叉点单元阵列中流过的电流的值，判别所述选择单元的电阻状态。3.如权利要求2所述的非易失性半导体存储装置，其中，所述非易失性半导体存储装置还具有第I电流合成电路，由所述第I种类的单元构成，生成第I合成电流，该第I合成电流是在设定为所述2个以上的电阻状态中的第I电阻状态的参照单元中流过的电流和将由所述电流检测电路检测到的电流放大X倍而得到的电流的合成电流；以及第2电流合成电路，由所述第I种类的单元构成，生成第2合成电流，该第2合成电流是在设定为所述2个以上的电阻状态中的第2电阻状态的参照单元中流过的电流和将由所述电流检测电路检测到的电流放大X倍而得到的电流的合成电流，所述读出电路将对所述第I合成电流和所述第2合成电流进行平均后的参照电平作为判定基准，判别所述电阻状态。4.如权利要求2所述的非易失性半导体存储装置，其中，所述读出电路具有第I负载电路和第2负载电路，通过所述第2负载电路供给由所述电流检测电路检测到的电流的规定倍的电流，通过所述第I负载电路生成与所供给的电流和在所述选择位线中流过的电流的差分相当的电压，通过对所生成的电压和规定的基准电压进行比较，判别所述选择单元的电阻状态。5.如权利要求2所述的非易失性半导体存储装置，其中，所述电流检测电路生成在依赖于所述电流的放电时间内确定定时的定时信号，所述读出电路根据所述定时信号，对表示所述电阻状态的数据进行锁存。6.如权利要求2所述的非易失性半导体存储装置，其中，所述非易失性半导体存储装置还具有监视端子，该监视端子是与由所述虚拟位线选择电路选择出的虚拟位线连接的端子，能够从所述非易失性半导体存储装置的外部进行探测。7.如权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：岛川一彦，辻清孝，东亮太郎，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：