[發(fā)明專利]半導(dǎo)體存儲器件及其操作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010239636.3
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN101989454A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 北川真
• 申請（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號: G11C11/34
• 分類號: G11C11/34;G11C11/4096
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 黃小臨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及其數(shù)據(jù)存儲狀態(tài)根據(jù)施加到連接該器件的位線的電壓而改變的半導(dǎo)體存儲器件，并涉及用于操作該器件的方法。

背景技術(shù)

存在已知的非易失性存儲器件，其包括具有根據(jù)施加到連接該器件的位線的電壓而改變的數(shù)據(jù)存儲狀態(tài)的數(shù)據(jù)存儲元件。

存儲器件的代表性實(shí)例是比如DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器)和SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器)之類的易失性存儲器件。存儲器件的另一代表性實(shí)例是由FG(浮動(dòng)?xùn)艠O)類型存儲器代表的非易失性(閃速)EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)。對于更多信息，閱讀者可參考日本專利No.3142335(以下稱為專利文件1)。

順便說及，還存在允許以高速更新器件中存儲的數(shù)據(jù)的非易失性存儲器件。這種非易失性存儲器件可以用作允許以高速更新存儲在FG類型(閃速)EEPROM中的數(shù)據(jù)的FG類型(閃速)EEPROM。這種非易失性存儲器件的典型實(shí)例是引起很多注意的可變電阻存儲器件。

作為這種可變電阻存儲器件的典型實(shí)例，存在具有由電阻變化改變的數(shù)據(jù)存儲狀態(tài)的已知的所謂ReRAM(電阻隨機(jī)存取存儲器)，該電阻變化是作為提供導(dǎo)電離子到在可變電阻存儲器件的數(shù)據(jù)存儲元件中采用的導(dǎo)電薄膜并從導(dǎo)電薄膜牽引(drawing)導(dǎo)電離子的結(jié)果獲得的。對于關(guān)于ReRAM的更多信息，閱讀者可以參考日本專利特開No.2007-133930(以下稱為專利文件2)或比如K.Aratani等，“A?Novel?Resistance?Memory?with?High?Scalability?andNanosecond?Switching”，Technical?Digest?IEDM?2007，pp.783-786的文件(以下稱為非專利文件1)。

作為可變電阻存儲器件的另一實(shí)例，存在已知的可變相位存儲器件，其中由流過可變電阻存儲器件的電流的幅度和電流的流動(dòng)時(shí)間的長度來控制在可變電阻存儲器件的數(shù)據(jù)存儲元件中采用的導(dǎo)電薄膜的結(jié)晶時(shí)間發(fā)生的相位變化。對于關(guān)于可變相位存儲器件的更多信息，閱讀者可以參考日本專利特開No.2006-302465(以下稱為專利文件3)。

作為可變電阻存儲器件的又一實(shí)例，存在已知的MRAM(磁阻隨機(jī)存取存儲器)和旋轉(zhuǎn)注射存儲器(spin?injection?memory)。就是說，MRAM和旋轉(zhuǎn)注射存儲器可以被分類為具有與可變電阻存儲器件相同類型的存儲器件。MRAM是其中由流過存儲器件的電流的方向和電流的幅度確定在存儲器件中采用的磁膜的磁化方向的存儲器件。

包括(閃速)EEPROM的可變電阻存儲器件屬于非易失性存儲器件的種類，在每一該非易失性存儲器件中，由器件采用的數(shù)據(jù)存儲元件的數(shù)據(jù)存儲狀態(tài)根據(jù)施加到連接該器件的位線的電壓而改變。

(閃速)EEPROM采用用作數(shù)據(jù)存儲元件的存儲器晶體管。在該(閃速)EEPROM中，數(shù)據(jù)存儲元件的數(shù)據(jù)存儲狀態(tài)由于電荷注入電荷陷阱(chargetrap)中或在柵極絕緣薄膜中創(chuàng)建的FG(浮動(dòng)?xùn)艠O)的原因而改變。

但是，隨著數(shù)據(jù)存儲元件的小型化，電荷的注射變得難以控制。另外，為了實(shí)現(xiàn)多值存儲器，通常執(zhí)行所謂的寫檢驗(yàn)操作。對于細(xì)節(jié)，閱讀者可以參考專利文件1。

即使在比如ReRAM之類的可變電阻存儲器件中，在一些情況下在數(shù)據(jù)寫或擦除時(shí)間可執(zhí)行檢驗(yàn)操作。這是因?yàn)榇嬖谄渲泻髮憯?shù)據(jù)或后擦除數(shù)據(jù)取決于執(zhí)行數(shù)據(jù)更新(也就是說，寫或擦除)操作的次數(shù)的情況。在可變電阻存儲器件的情況下，由在該器件中采用的數(shù)據(jù)存儲元件的電阻表示后寫數(shù)據(jù)或后擦除數(shù)據(jù)。對于更多信息，閱讀者可參考專利文件2。

專利文件2公開了排除被認(rèn)為在數(shù)據(jù)寫操作之后執(zhí)行的預(yù)充電處理的高速操作序列。就是說，在已經(jīng)除去用于數(shù)據(jù)寫操作的寫偏壓之后，執(zhí)行基于在連接可變電阻存儲器件的位線上存儲的電荷的讀取-檢驗(yàn)操作。

具體地說，專利文件2公開了一技術(shù)，根據(jù)該技術(shù)，通過讀出后寫數(shù)據(jù)或后擦除數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)寫或擦除操作之后執(zhí)行檢驗(yàn)操作，以確定是否已經(jīng)以高度充分性執(zhí)行了數(shù)據(jù)寫或擦除操作。確定是否已經(jīng)以高度充分性執(zhí)行了數(shù)據(jù)寫或擦除操作的處理被稱為檢驗(yàn)處理。通過根據(jù)該技術(shù)重復(fù)地執(zhí)行數(shù)據(jù)寫或擦除和檢驗(yàn)操作的序列，可以防止執(zhí)行不正確的數(shù)據(jù)寫或擦除操作。關(guān)于檢驗(yàn)操作，可以通過簡單的電路和以高度的穩(wěn)定性執(zhí)行禁止控制(inhibitcontrol)是重要的。禁止控制是如果當(dāng)前檢驗(yàn)操作的結(jié)果指示已經(jīng)成功地執(zhí)行數(shù)據(jù)寫或擦除操作則禁止下一檢驗(yàn)操作的控制。