[发明专利]半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及包含非易失性存储装置的半导体器件技术。

背景技术

近年来，由多个NAND型闪速存储器和控制器构成的SSD(Solid State Drive：固态硬盘)被利用在服务器设备、膝上型个人计算机以及笔记本电脑等中。例如在非专利文献4中，公开了NAND型闪速存储器的擦除次数存在上限，数据写入尺寸与数据擦除尺寸相差很大。另外，例如在专利文献1、专利文献2、专利文献3以及专利文献4中，公开了NAND型闪速存储器的控制方法。

并且，在本发明者研究的技术中，有例如包含相变存储器的半导体器件。这种存储器使用至少包含锑(Sb)和碲(Te)的Ge-Sb-Te系、Ag-In-Sb-Te系等硫族(Chalcogenide)材料(或相变材料)作为记录层材料。另外，其选择元件可采用二极管。这样，例如，在非专利文献1中公开了使用了硫族材料和二极管的相变存储器的特性。

图1是表示使用了相变材料的电阻性存储元件的相变所必须的脉冲宽度与温度的关系的图。纵轴为温度，横轴为时间。如图1所示，在该存储元件中写入存储信息“0”时，施加将元件加热到硫族材料的熔点Ta以上再急剧地冷却这样的复位脉冲。通过缩短冷却时间t1(例如通过设定为大约1ns)，硫族材料成为高电阻的无定形(非晶体)状态。

相反地，在写入存储信息“1”时，施加将存储元件保持在低于熔点Ta、高于结晶温度Tx(与玻璃化转变点相同或高于玻璃化转变点)的温度范围内这样的置位脉冲。由此，硫族材料成为低电阻的多晶体状态。结晶所需要的时间t2根据硫族材料的组成不同而不同。在图1中示出的元件的温度依赖于存储元件本身发出的焦耳热以及向周围的热扩散。

另外，如非专利文献2的记载，若减小相变存储器的电阻元件构造，则相变膜的状态变化所需的功率变小。因此，在原理上，相变存储器正朝着精细化发展，人们正积极地进行研究。另外，在非专利文献3中，记载了硫族材料的低电阻化需要120ns左右，而高电阻化需要50ns左右时间的相变存储器。

在先技术文献：

专利文献

专利文献1：日本特开2008-146255号公报

专利文献2：日本特开平07-153285号公报

专利文献3：日本专利第3926985号公报

专利文献4：日本特开2004-240572号公报

非专利文献

非专利文献1：“IEEE国际固态电路大会，技术论文辑要(IEEE International Solid-State Circuits Conference、Digest of Technical Papers)”，(美国)，2007年，第472-473页

非专利文献2：“IEEE国际电子器件会议，技术文摘(IEEE International Electron Devices meeting、TECHNICAL DIGEST)”，(美国)，2001年，第803-806页

非专利文献3：“IEEE固态电路杂志(IEEE JOURNAL OD SOLID-STATE CIRCUIT，VOL.40，No1，2005年1月)”，(美国)，2005年，第293-300页

非专利文献4：NAND型闪速存储器的数据表(TC58NVG2S3ETA00)

发明内容

在本申请之前，本发明的发明人对利用于SSD(固态硬盘)或存储卡等存储器的NAND型闪速存储器的控制方法进行了研究。并且，发明人对使用了由硫族材料构成的记录层以及二极管的相变存储器的电阻值的特性进行了研究。以下，说明研究内容。

[对NAND型闪速存储器的控制方法的研究]

4Gbit的NAND型闪速存储器(TC58NVG2S3ETA00)由以4096个决形成的芯片构成，块由64个页形成(135168＝131072+4096字节)，页由(2048+64)字节形成。

SSD由多个NAND型闪速存储器以及控制这些闪速存储器的控制器构成。主机控制器与SSD通过SATA(Serial Advanced Technology Attachment：串行高级技术附件)接口连接。

下面，说明产生从主机控制器向SSD写入一页的数据写入命令时的写入工作。