[发明专利]半导体装置

说明书

本申请为变更后的同一申请人“瑞萨电子株式会社”(变更前同为“株式会社瑞萨科技”)在申请日2009年9月24日申请的、申请号为“200910178504.1”、发明名称为“半导体装置”的中国专利申请的分案申请。而上述申请号为  “200910178504.1”的中国专利申请又是变更后的同一申请人“瑞萨电子株式会社”(变更前同为“株式会社瑞萨科技”)在申请日2005年12月30日申请的、申请号为“200510097060.0”、发明名称为“半导体装置”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置及半导体存储装置，尤其是涉及在非易失性存储器或系统LSI(微型计算机等)上安装的单片存储器。

背景技术

以高速、高度集成的非易失性存储器为目标，相变存储器的开发正在进展中。对于相变存储器，在非专利文献1、2、3或专利文献1中有所记述。例如，如非专利文献1所示，在相变存储器中，采用被称为硫族化合物材料的相变材料作为电阻性的存储元件，利用该存储元件的电阻因相变材料的状态不同而不同这一点，来存储信息。通过使电流流过而发热，从而使材料的状态发生变化来进行相变电阻的改写。也被称为复位(RESET)动作的高电阻化(非晶化)通过保持在较高温度下来进行，也被称为设置(SET)动作的低电阻化(结晶化)通过在足够的期间保持较低温度来进行。相变材料的读出动作在不使相变电阻的状态发生变化的范围内通过流过电流来进行。

在非专利文献2及专利文献1中，对相变电阻的特性进行了记述。并且，在非专利文献3中，对由相变电阻和NMOS晶体管构成的存储器单元进行了记载。

在这些文献中，不限于高速的ROM(Read-Only Memory)，还记述了非易失性RAM(Random Access Memory)的可能性，也言及到同时具有ROM和RAM的功能的综合型存储器的实现。由于相变存储器中相变电阻的电极面积小的相变存储器以小功率使相变电阻变化，所以容易定标(scaling，スケ一リンゲ)。另外，由于相变电阻变化大，所以可实现高速的读出动作。根据这些理由，期待实现基于相变存储器的高速非易失性存储器。

在实现同样的高速非易失性存储器的目的下，提出了在存储元件中使用强电介质材料的强电介质存储器。强电介质存储器在存储元件的电容器的绝缘材料中使用强电介质材料，利用其极化状态来存储信息。对存储元件施加电压，使其极化状态发生变化来进行强电介质存储器的改写。在专利文献2中指出如下技术问题：在强电介质存储器中，在电源断开中途在存储元件的电容器的两端产生了电位差时，强电介质的极化逆转，存储的数据被破坏。作为其解决方案，公开了使全部字线为非选择电平的内部电路。另外，在专利文献3中指出如下技术问题：在电源接通时，在存储元件的电容器的两端产生电位差，强电介质的极化逆转，存储的数据被破坏。作为其解决方案，公开了使位线和阳极(プレ-ト)线为同电位的技术。

非专利文献1：IEEE国际固态电路会议，技术论文文摘，第202页-第203页(2002年)(2002IEEE International Solid-state Circuits Conference，Digest of Technical Papers，pp.202-203.)

非专利文献2：IEEE国际电子设备会议，技术文摘，第923页-第926页(2002年)(2002IEEE International Electron Devices Meeting，Technical Digest，pp.923-926.)

非专利文献3：非易失性半导体存储器专题学术讨论会，技术论文文摘，第91页-第92页(2003年)(2003Non-Volatile Semiconductor Memory Workshop，Digest of Technical Papers，pp.91-92.)

专利文献1：特开2003-100084号公报

专利文献2：特开平8-124377号公报

专利文献3：特开平8-124379号公报

发明内容