專利名稱：非易失性半導體存儲裝置及其寫入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用電阻變化型存儲元件的交叉點型的非易失性半導體存儲裝置，特別涉及一種提高寫入動作的穩(wěn)定性的單元陣列構(gòu)成與其寫入方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著數(shù)字技術(shù)的進展，便攜型信息設(shè)備以及信息家電等電子設(shè)備更趨高功能化。因此，非易失性半導體存儲裝置的大容量化、寫入電力的降低、寫入/寫入時間的聞速化、以及長壽命化的要求提聞。針對這樣的要求，例如，正在研究開發(fā)具有使用所謂的電阻變化型存儲元件構(gòu)成的存儲元件的非易失性半導體存儲裝置。電阻變化型存儲元件是指如下的元件:電阻值根據(jù)電信號而變化，具有即使切斷電信號其電阻值也被保持(非易失地被保持)這一性質(zhì)，能夠根據(jù)該電阻值的變化存儲信息。作為電阻變化型存儲元件的代表性的元件，有MRAM (Magnetic Random AccessMemory:磁性存儲器),PRAM (Phase Change Random Access Memory:相變化存儲器)，ReRAM(Resistec Random Access Memory:電阻變化存儲器；電阻變化兀件)SPRAM(Spin TransferTorque Random Access Memory:自旋注入存儲器)等。作為采用這 些電阻變化型存儲元件的非易失性半導體存儲裝置的構(gòu)成方法的一例，公知有交叉點構(gòu)成。在交叉點構(gòu)成中，存儲單元配置成陣列狀(以下稱為交叉點單元陣列)。具體而言，在垂直配置的位線和字線的交點位置上，設(shè)置由位線與字線夾著的各存儲單元。在交叉點構(gòu)成中，若為了變更(寫入)作為對象的存儲單元中所包含的存儲元件的電阻值，而對所對應(yīng)的位線與字線施加電壓，則在作為寫入對象的存儲單元中，除流過與施加在該存儲單元的電壓相對應(yīng)的電流之外，還流過經(jīng)由與作為寫入對象的選擇存儲單元并聯(lián)或者串聯(lián)地連接的其他的多個非選擇存儲單元的電流(潛行電流:sneak current)。該潛行電流使得為了使作為寫入對象的存儲單元所包含的存儲元件的電阻變化而需要的電流變動，從而導致在非易失性半導體存儲裝置中，妨礙穩(wěn)定的寫入動作(電阻變化動作)。在專利文獻I中公開了如下補償方法:為了使交叉點單元陣列的寫入動作穩(wěn)定化，而對存儲單元的電壓降補償?shù)姆椒ā，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2009 - 140593號公報發(fā)明的概要發(fā)明欲解決的問題但是，在專利文獻I所述的半導體存儲裝置中，由于通過電阻變化元件與單向二極管的串聯(lián)連接構(gòu)成存儲單元，因此能夠流經(jīng)存儲單元的電流的方向只被限制于二極管正向地被加偏壓的方向。因此，無法適用于將雙極型電阻變化元件用于存儲單元的情況，該雙極型電阻變化元件為在使電阻變化元件的電阻從低電阻狀態(tài)(LR狀態(tài))變化至高電阻狀態(tài)(HR狀態(tài))時流經(jīng)電阻變化元件的電流的方向、與從HR狀態(tài)變化至LR狀態(tài)時流經(jīng)電阻變化元件的電流的方向不同的電阻變化元件。再有，在所述半導體存儲裝置中，其目的在于使在寫入時施加于存儲單元的電壓一定，但如后述，在使寫入時流經(jīng)的電流值一定對電阻變化特性的穩(wěn)定化而言是優(yōu)選的情況下，由于無法通過使電壓一定而使電流值一定，因此無法適用。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上的問題，本發(fā)明為交叉點型的非易失性半導體存儲裝置，其目的在于，即使在潛行電流存在時，也可以通過使在寫入動作時該潛行電流所帶來的影響降低，并使存儲單元所包含的存儲元件的電阻變化動作穩(wěn)定化，來提供一種可靠性高的半導體存儲裝置及其寫入方法。用于解決問題的手段為達所述目的，本發(fā)明的非易失性半導體存儲裝置的一方式，包括:多條字線，在第I平面內(nèi)相互平行地形成；多條位線，以在與所述第I平面平行的第2平面內(nèi)相互平行地且與所述多條字線立體交叉的方式形成；交叉點單元陣列，由針對所述多條字線與所述多條位線的各個立體交叉點設(shè)置的單元的集合體構(gòu)成；字線選擇電路，從所述多條字線中選擇特定的字線；位線選擇電路，從所述多條位線中選擇特定的位線；寫入控制電路，經(jīng)由所述字線選擇電路與所述字線連接，或者，經(jīng)由所述位線選擇電路與所述位線連接，用于對由所述字線選擇電路選擇的字線或者由所述位線選擇電路選擇的位線輸出寫入用的電信號；以及電流讀出電路，經(jīng)由所述位線選擇電路與所述位線連接，或者經(jīng)由所述字線選擇電路與所述字線連接，檢測流經(jīng)由所述位線選擇電路選擇的位線或者由所述字線選擇電路選擇的字線的電流，并變換為與所述電流的大小相應(yīng)的電信號；在所述的單元的集合體中，包括:存儲單元，包含有進行電阻值基于施加于所對應(yīng)的字線與所對應(yīng)的位線之間的電信號在兩個以上的狀態(tài)中可逆地變化的存儲動作的存儲元件；偏置電流檢測單元，具有高于所述存儲元件進行所述存儲動·作時的高電阻狀態(tài)下的所述存儲元件的電阻值的電阻值，而與施加于所對應(yīng)的字線與所對應(yīng)的位線之間的電信號無關(guān)；在將對與所述存儲單元連接的所述字線以及所述位線之間施加具有規(guī)定的極性與振幅的第I電壓并對所述存儲單元寫入規(guī)定的數(shù)據(jù)時流經(jīng)的電流作為第I寫入電流，將對與所述偏置電流檢測單元連接的所述字線以及所述位線之間施加所述第I電壓時流經(jīng)的電流作為潛行電流時，所述寫入控制電路以將高于所述第I寫入電流的第2寫入電流流經(jīng)所述存儲單元的方式，調(diào)節(jié)所述寫入用的電信號。另外，本發(fā)明的針對非易失性半導體存儲裝置的寫入方法的一方式，包括:過程A，選擇與所述偏置電流檢測單元連接的字線，以及與所述偏置電流檢測單元連接的位線；過程B，在選擇的所述字線與所述位線之間施加一定電壓，由電流讀出電路檢測此時從所述字線或者所述位線流出的潛行電流，并由寫入控制電路將檢測出的所述潛行電流變換為偏置電信號，該偏置電信號為與所述潛行電流的大小相應(yīng)的電信號；過程C，將所述偏置電信號保持于偏置電流值保持電路；過程D，將根據(jù)所述偏置電信號生成的寫入用的電信號輸出至寫入控制電路；過程E，以在所述潛行電流為第I電流時第I寫入電流流經(jīng)所述存儲單元，而在所述潛行電流為高于所述第I電流的第2電流時高于所述第I寫入電流的第2寫入電流流經(jīng)所述存儲單元的方式，相應(yīng)于所述偏置電信號調(diào)整所述寫入用的電信號。另外，本發(fā)明的非易失性半導體存儲裝置的其他的一方式，包括:過程F，選擇與所述寫入對象的存儲單元連接的第I字線、以及與設(shè)置在所述第I字線的第I偏置電流檢測單元連接的第I位線；過程G，在選擇的所述第I字線與所述第I位線之間施加一定電壓，由電流讀出電路A檢測此時從所述第I字線或者所述第I位線流出的第I潛行電流，并由寫入控制電路A將檢測出的所述第I潛行電流變換為第I偏置電信號，該第I偏置電信號為與所述第I潛行電流的大小相應(yīng)的電信號；過程H，將所述第I偏置電信號保持于第I偏置電流值保持電路；過程I，選擇與所述寫入對象的存儲單元連接的第2位線、以及與設(shè)置于所述第2位線的第2偏置電流檢測單元連接的第2字線；過程J，將與施加在過程G中選擇的所述第I字線和所述第I位線之間的電壓大小相同的電壓施加在選擇的所述第2字線與所述第2位線之間，由電流讀出電路A檢測此時從所述第2字線或者所述第2位線流出的第2潛行電流，并由寫入控制電路B將檢測出的所述第2潛行電流變換為第2偏置電信號，該第2偏置電信號為與所述第2潛行電流的大小相應(yīng)的電信號；過程K，將所述第2偏置電信號保持于第2偏置電流值保持電路；過程L，參照所述第I偏置電信號以及所述第2偏置電信號，生成與所述第I偏置電流值保持電路以及所述第2偏置電流值保持電路所保持的所述第I偏置電信號以及所述第2偏置電信號的平均值相當?shù)钠骄秒娦盘?；過程M，相應(yīng)于所述平均偏置電信號調(diào)整所述第I寫入用的電信號。發(fā)明效果在本發(fā)明的采 用電阻變化型存儲元件的交叉點型的非易失性半導體存儲裝置中，能夠抑制在交叉點型電路中形成問題的、在寫入動作時流經(jīng)存儲單元的電流受潛行電流的影響而不一定(固定)，從而寫入動作變得不穩(wěn)定這一問題。據(jù)此，可取得提高寫入動作的穩(wěn)定性的效果。


圖1是表示本發(fā)明的第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的構(gòu)成的模式圖。圖2中圖2 (a)是表示本發(fā)明的第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的交叉點單元陣列、字線以及位線的構(gòu)成的細節(jié)的平面圖，圖2 (b)是表示圖2 (a)的X-X’的截面構(gòu)成的截面圖。圖3為用于說明本發(fā)明的偏置電流檢測單元的其他構(gòu)成方法的截面圖。圖4為由ReRAM與MSM 二極管構(gòu)成本發(fā)明的存儲單元時的存儲單元的截面圖。圖5為表示本發(fā)明的存儲單元單體的電壓-電流特性的圖。圖6為用于說明本發(fā)明的第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的低電阻狀態(tài)的寫入方法的圖。圖7為用于說明本發(fā)明的第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的低電阻狀態(tài)的寫入方法(繼續(xù))的圖。圖8為本發(fā)明的第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的低電阻狀態(tài)的寫入流程圖。
圖9為用于說明本發(fā)明的第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的高電阻狀態(tài)的寫入方法的圖。圖10為用于說明本發(fā)明的第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的高電阻狀態(tài)的寫入方法(繼續(xù))的圖。圖11為本發(fā)明的第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的高電阻狀態(tài)的寫入流程圖。圖12是表示本發(fā)明的第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的其他構(gòu)成的模式圖。圖13為表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的構(gòu)成的模式圖。圖14是表示本發(fā)明的第2實施方式的變形例所涉及的非易失性半導體存儲裝置的構(gòu)成的模式圖。圖15為用于說明本發(fā)明的第2實施方式的變形例所涉及的非易失性半導體存儲裝置的寫入方法的圖。圖16為用于說明本發(fā)明的第2實施方式的變形例所涉及的非易失性半導體存儲裝置的寫入方法(繼續(xù))的圖。圖17為用于說明本發(fā)明的第2實施方式的變形例所涉及的非易失性半導體存儲裝置的寫入方法(繼續(xù))的圖。圖18為本發(fā)明的第2實施方式的變形例所涉及的非易失性半導體存儲裝置的寫入流程圖。圖19為表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的構(gòu)成的模式圖。圖20為用于說明本發(fā)明的第3實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的低電阻狀態(tài)的寫入方法的圖。圖21為用于說明本發(fā)明的第3實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的低電阻狀態(tài)的寫入方法(繼續(xù))的圖。圖22為用于說明本發(fā)明的第3實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的寫入流程圖。
具體實施例方式(成為本發(fā)明的基礎(chǔ)的見解)如上述，在交叉點構(gòu)成中，在正交配置的位線和字線的交點位置上，設(shè)置由位線與字線夾著的各存儲單元。存儲單元構(gòu)成為電阻變化型存儲元件單體或者電阻變化型存儲元件與二極管等的開關(guān)元件的串聯(lián)連接，存儲單元的一方的端子連接于字線，另一方的端子連接于位線。交叉點構(gòu)成與電阻變化型存儲元件通過存取晶體管連接于位線的所謂的ITlR構(gòu)成相比，具有適于大規(guī)模集成化的特征。在交叉點構(gòu)成中，存儲單元配置 成陣列狀(以下稱為交叉點單元陣列)。在交叉點構(gòu)成中，為了變更(寫入)作為對象的存儲單元所包含的存儲元件的電阻值，而對所對應(yīng)的位線與字線施加電壓。此時，在作為寫入對象的存儲單元中，除流經(jīng)與施加在該存儲單元的電壓相對應(yīng)的電流之外，還流經(jīng)經(jīng)由通過上下的位線以及字線與作為寫入對象的選擇存儲單元并聯(lián)或者串聯(lián)地連接的其他多個非選擇存儲單元的電流。在本說明書中，將該經(jīng)由作為寫入對象的存儲單元之外的其他存儲單元而流經(jīng)的電流的總和稱為“潛行電流(sneakcurrent)，，。潛行電流因存儲于交叉點單元陣列的數(shù)據(jù)的狀態(tài)(作為寫入的對象的存儲單元所屬的交叉點單元陣列內(nèi)的全部存儲單元所包含的存儲元件的電阻值及其分布)而變化。因此，在寫入對象的存儲單元的寫入時流經(jīng)寫入對象的存儲單元的電流會因不總是一定(固定)值的潛行電流的影響而變動。即，由于該潛行電流使得為使作為寫入對象的存儲單元所包含的存儲元件的電阻發(fā)生變化而所需的電流發(fā)生變動，因此在非易失性存儲裝置中，會妨礙穩(wěn)定的寫入動作(電阻變化動作)。通過使存儲單元構(gòu)成為串聯(lián)地連接開關(guān)元件與電阻變化型存儲元件，從而能夠某種程度減小該潛行電流。但是，由于潛行電流相應(yīng)于交叉點單元陣列的規(guī)模而增加，因此成為交叉點單元陣列的大規(guī)?；恼系K。為了交叉點單元陣列的穩(wěn)定的寫入動作，公知下述半導體存儲裝置:例如，通過存儲單元的寫入動作時的電流使得在布線部分發(fā)生電壓降，采用輔助電路有效地補償施加于存儲單元的電壓降低。在所述的半導體存儲裝置中，作為潛行電流抑制的方法通過電阻變化元件與單向二極管的串聯(lián)連接構(gòu)成存儲單元。據(jù)此，大致可抑制潛行電流，但能夠流經(jīng)存儲單元的電流的方向只可限制于二極管正向地被加偏壓的方向。因此，將如在使電阻變化元件的電阻從低電阻狀態(tài)(LR狀態(tài))變化至高電阻狀態(tài)(HR狀態(tài))時流經(jīng)電阻變化元件的電流的方向、與在從HR狀態(tài)變化至LR狀態(tài)時流經(jīng)電阻變化元件的電流的方向不同這樣的電阻變化元件(以后，記述為“雙極型電阻變化元件”)用于存儲單元的情況下，無法適用。再有，在所述半導體存儲裝置中，其目的在于使在寫入時施加于存儲單元的電壓一定，但是在使在寫入時流經(jīng)的電流值一定對電阻變化特性的穩(wěn)定化而言是優(yōu)選的情況下，由于無法通過使電壓一定而使電流值一定，因此無法適用。鑒于這樣的問題，下面，對作為交叉點型的非易失性半導體存儲裝置且可靠性高的半導體存儲裝置及其寫入方法進行說明，該半導體存儲裝置通過即使在潛行電流存在時也使在寫入動作時該潛行電流所帶來的影響降低，使存儲單元所包含的存儲元件的電阻變化動作穩(wěn)定化。為達所述目的，本發(fā)明的非易失性半導體存儲裝置的一方式，包括:多條字線，在第I平面內(nèi)相互平行地形成；多條位線，以在與第I平面平行的第2平面內(nèi)相互平行地且與多條字線立體交叉的方式形成；交叉點單元陣列，由針對多條字線與多條位線的各個立體交叉點設(shè)置的單元的集合體構(gòu)成；字線選擇電路，從多條字線中選擇特定的字線；位線選擇電路，從多條位線中選擇特定的位線；寫入控制電路，通過字線選擇電路連接于字線，或者，通過位線選擇電路連接于位線，用于向由字線選擇電路選擇的字線或者由位線選擇電路選擇的位線輸出寫入用的電信號；以及電流讀出電路，通過位線選擇電路連接于位線，或者，通過字線選擇電路連接于字線，檢測流經(jīng)由位線選擇電路選擇的位線或者由字線選擇電路選擇的字線的電流，并變換成與電流的大小相應(yīng)的電信號。另外，電流讀出電路將潛行電流變換為偏置電信號 ，具備有偏置電流值保持電路，該偏置電流值保持電路用于保持由電流讀出電路變換而得的偏置電信號。在單元的集合體中包括存儲單元以及偏置電流檢測單元，該存儲單元包括進行存儲動作的存儲元件，該存儲動作為基于施加于所對應(yīng)的字線與所對應(yīng)的位線之間的電信號，電阻值在兩個以上的狀態(tài)中可逆地變化；該偏置電流檢測單元具有高于存儲元件進行存儲動作時的最高電阻的狀態(tài)下的電阻值的電阻值，而與施加于所對應(yīng)的字線與所對應(yīng)的位線之間的電信號無關(guān)。寫入控制電路具有以將高于第I寫入電流的第2寫入電流流經(jīng)存儲單元的方式調(diào)節(jié)寫入用的電信號的功能。另外，寫入控制電路也可包括寫入控制電路A與寫入控制電路B，該寫入控制電路A用于向由字線選擇電路選擇的字線輸出第I寫入用的電信號，該寫入控制電路B用于向由位線選擇電路選擇的位線輸出第2寫入用的電信號。另外，第2寫入電流也可為第I寫入電流與潛行電流之和。另外，電流讀出電路也可包括電流讀出電路A與電流讀出電路B，該電流讀出電路A檢測從由位線選擇電路選擇的位線流出的潛行電流，并變換為第I偏置電信號，該第I偏置電信號為與潛行電流的大小相應(yīng)的電信號，該電流讀出電路B檢測從由字線選擇電路選擇的字線流出的潛行電流，并變換為第2偏置電信號，該第2偏置電信號為與潛行電流的大小相應(yīng)的電信號。偏置電流值保持電路也可包括偏置電流值保持電路A與偏置電流值保持電路B，該偏置電流值保持電路A用于保持由電流讀出電路A變換而得的第I偏置電信號，該偏置電流值保持電路B用于保持由電流讀出電路B變換而得的第2偏置電信號。在此，電信號為電流亦可為電壓亦可。另外，既可以是將電流或者電壓的模擬信號變換為數(shù)字信號而得的信號，或者，也可以是將數(shù)字信號變換為模擬信號而得的信號。另夕卜，也可為與電流或者電壓相應(yīng)地進行脈沖調(diào)制而得的信號。

通過設(shè)定這樣的構(gòu)成，通過選擇偏置電流檢測單元，能夠檢測在進行向?qū)懭雽ο蟮拇鎯卧袑懭霑r流經(jīng)的潛行電流的大致的大小。以從寫入控制電路A (寫入控制電路B)輸出的電流為電流Iui (Ihk)加上潛行電流而得的電流的方式，寫入控制電路A (寫入控制電路B)調(diào)整寫入用的電信號并輸出至字線(位線)，該電流Iui (Ihk)是為了對寫入對象的存儲單元進行寫入動作而流經(jīng)存儲元件的電流。據(jù)此，不會被存儲于交叉點單元陣列的數(shù)據(jù)影響，在寫入對象的存儲單元中，流經(jīng)有與為了對寫入對象的存儲單元進行寫入而流經(jīng)存儲元件的電流Iui (Ihe)大致相等的電流，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的寫入動作(第I實施方式)。本發(fā)明的非易失性半導體存儲裝置也可為如下構(gòu)成，S卩，以針對多條字線的每一條分別設(shè)置有一個偏置電流檢測單元，并且，針對多條位線的每一條分別設(shè)置有一個偏置電流檢測單元的方式，在交叉點單元陣列內(nèi)配置有偏置電流檢測單元。通過設(shè)定這樣的構(gòu)成，在寫入對象的存儲單元與偏置電流檢測單元中字線或者位線中的某一方相同，因此通過偏置電流檢測單元檢測的電流為更接近在對寫入對象的存儲單元進行寫入時流經(jīng)的潛行電流的值。因此，能夠?qū)⒘鹘?jīng)寫入對象的存儲單元的電流精度更加良好地保持于一定的值(第2實施方式)。再有，本發(fā)明的非易失性半導體存儲裝置在以針對多條字線的每一條分別設(shè)置一個偏置電流檢測單元，并且，針對多條位線的每一條分別設(shè)置一個偏置電流檢測單元的方式，在交叉點單元陣列內(nèi)配置偏置電流檢測單元的構(gòu)成中，也可以是:偏置電流值保持電路A具有用于保持由電流讀出電路A變換而得的第I偏置電信號以及第2偏置電信號的第I偏置電流值保持電路以及第2偏置電流值保持電路；偏置電流值保持電路B具有用于保持由電流讀出電路B變換而得的第I偏置電信號以及第2偏置電信號的第I偏置電流值保持電路以及第2偏置電流值保持電路。另外，非易失性半導體存儲裝置也可構(gòu)成為具有偏置電流運算電路A與偏置電流運算電路B，該偏置電流運算電路A參照保持于第I偏置電流值保持電路以及第2偏置電流值保持電路的兩個偏置電信號，生成與兩個偏置電信號的平均值相當?shù)钠骄秒娦盘?；該偏置電流運算電路B參照保持于第I偏置電流值保持電路以及第2偏置電流值保持電路的兩個偏置電信號，生成與兩個偏置電信號的平均值相當?shù)钠骄秒娦盘枴Ｔ儆?，寫入控制電路A以及寫入控制電路B即使在為使存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化而在存儲元件上流經(jīng)電流時也作為恒流源動作，具有利用第I字線、第I偏置電信號、第2位線、以及第2偏置電信號調(diào)節(jié)此時輸出的電流的值的功能，該第I字線與從交叉點單元陣列選擇的寫入對象的存儲單元連接；該第I偏置電信號為由選擇與設(shè)置于第I字線的第I偏置電流檢 測單元連接的第I位線而檢測的潛行電流而生成；第2位線與從交叉點單元陣列選擇的寫入對象的存儲單元連接；第2偏置電信號為由選擇與設(shè)置于第2位線的第2偏置電流檢測單元連接的第2字線而檢測的電流而生成。通過這樣的構(gòu)成，具有與寫入對象的存儲單元相同的字線的第I偏置電流檢測單元檢測的潛行電流、與具有與寫入對象的存儲單元相同的位線的第2偏置電流檢測單元檢測的潛行電流的平均值為更接近在對寫入對象的存儲單元進行寫入時流經(jīng)的潛行電流的值，因此能夠?qū)⒘鹘?jīng)寫入對象的存儲單元所包含的存儲元件的電流精度更加良好地保持于一定的值(第2實施方式的變形例)。本發(fā)明的非易失性半導體存儲裝置也可設(shè)為如下構(gòu)成，即多條位線包括只連接有存儲單元的多條位線、以及連接有存儲單元與偏置電流檢測單元雙方的多條偏置電流檢測位線，以設(shè)置于全部的多條偏置電流檢測位線的每一條上的偏置電流檢測單元的個數(shù)均等，并且，針對多條字線的每一條分別設(shè)置一個偏置電流檢測單元的方式，在交叉點單元陣列內(nèi)配置偏置電流檢測單元。該情況下，為檢測偏置電流而選擇的所述偏置電流檢測單元為針對從交叉點單元陣列選擇的寫入對象的存儲單元所連接的字線而設(shè)置的偏置電流檢測單元。再有，與以所述的偏置電流檢測單元只設(shè)置于特定的偏置電流檢測位線的方式而配置的構(gòu)成同樣地，也可設(shè)為如下構(gòu)成，即多條字線包括只連接有存儲單元的多條字線、以及設(shè)置有存儲單元與偏置電流檢測單元雙方的多條偏置電流檢測字線，以設(shè)置于全部的多條偏置電流檢測字線的每一條上的偏置電流檢測單元的個數(shù)均等，并且，針對多條位線的每一條分別設(shè)置一個偏置電流檢測單元的方式，在交叉點單元陣列內(nèi)配置偏置電流檢測單
J Li ο該情況下，為檢測電流而選擇的所述偏置電流檢測單元為針對連接于從交叉點單元陣列選擇出的寫入對象的存儲單元的位線而設(shè)置的偏置電流檢測單元。通過設(shè)為這樣的構(gòu)成，在選擇偏置電流檢測單元時，能夠?qū)⑼ㄟ^位線選擇電路(或者字線選擇電路)成為選擇對象的位線(或者字線)只限定于偏置電流檢測位線(或者偏置電流檢測字線)，因此可取得使進行位線選擇電路(或者字線選擇電路)的開關(guān)選擇的電路的電路設(shè)計變得容易的效果(第3實施方式)。另外，本發(fā)明所涉及的非易失性半導體存儲裝置未必需要具備字線選擇電路、位線選擇電路，至少具備如上所述的特征性的交叉點單元陣列便可。該交叉點單元陣列包括:存儲單元，包含有進行電阻值基于施加于所對應(yīng)的字線與所對應(yīng)的位線之間的電信號在兩個以上的狀態(tài)中可逆地變化的存儲動作的存儲元件；以及偏置電流檢測單元，具有高于存儲元件進行存儲動作時的高電阻的狀態(tài)下的存儲元件的電阻值的電阻值，而與施加于所對應(yīng)的字線與所對應(yīng)的位線之間的電信號無關(guān)；由于該交叉點單元陣列具有以上構(gòu)造，所以與由沒有構(gòu)造上的差異的存儲單元與虛擬單元而構(gòu)成的以往的交叉點單元陣列不同，能夠以高精度檢測潛行電流，能夠?qū)⒘鹘?jīng)寫入對象的存儲單元的電流精度更加良好地保持于一定的值。以下，對照

本發(fā)明的實施方式。另外，存在針對相同的要素賦予相同的標記并省略說明的情況。在本發(fā)明中，有關(guān)存儲元件或布線的形狀都是示意性的。再有，有關(guān)其個數(shù)等也設(shè)為易于圖示的個數(shù)。另外，在本說明書中，采用附圖只說明I層的交叉點單元陣列，但本發(fā)明不限于I層的交叉點單元陣列，有關(guān)2層以上的交叉點單元陣列，只要針對每I層的交叉點單元陣列適用本發(fā)明的構(gòu)成，也可取得同樣的效果。再有，在本說明書中，以通過從位線向字線側(cè)流經(jīng)電流使存儲元件的電阻進入高電阻狀態(tài)，通過從字線向位線側(cè)流經(jīng)電流使存儲元件的電阻進入低電阻狀態(tài)的情況為例來說明，但本發(fā)明不限于此。只要在選擇偏置電流檢測單元并檢測電流時流經(jīng)電流的方向與為了寫入存儲單元而實際地流經(jīng)電流的方向一致，便可取得同樣的效果。(第I實施方式)[裝置的構(gòu)成]`本發(fā)明的第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置1000如圖1所示，具備:多條字線2，在第I平面內(nèi)相互平行地形成；多條位線3，以在與第I平面平行的第2平面內(nèi)相互平行地且與多條字線2立體交叉的方式形成；交叉點單元陣列1，由針對多條字線2與多條位線3的各個立體交叉點而設(shè)置的多個單元(包括存儲單元4以及偏置電流檢測單元5)的集合體構(gòu)成；字線選擇電路10，從多條字線2中選擇特定的字線2 ;位線選擇電路11，從多條位線3中選擇特定的位線3 ;寫入控制電路22，通過字線選擇電路10連接于字線2，用于向由字線選擇電路10選擇的字線2輸出寫入用的電信號；以及電流讀出電路21，通過位線選擇電路11連接于選擇位線3，檢測在由位線選擇電路11選擇的位線3上流經(jīng)的潛行電流，并變換成作為與潛行電流的大小相應(yīng)的電信號的偏置電信號。在單元的集合體中，包括:多個存儲單元4，包含有進行電阻值基于施加于選擇的字線2與選擇的位線3之間的電信號在兩個以上的狀態(tài)下可逆地變化的存儲動作的電阻變化型存儲元件(存儲元件)；以及至少一個偏置電流檢測單元5，具有規(guī)定的高電阻值，與施加于所對應(yīng)的字線2和所對應(yīng)的位線3之間的電信號無關(guān)。電流讀出電路21以及寫入控制電路22，選擇偏置電流檢測單元5來測量潛行電流并暫時存儲，以使選擇的存儲單元4的規(guī)定的第I寫入電流加上潛行電流而得的第2寫入電流流經(jīng)選擇的存儲單元4的方式控制寫入控制電路22。下面，詳細地說明各構(gòu)成要素。
該非易失性半導體存儲裝置1000如上述，具備:多條字線2，與第I方向平行地形成為帶條狀；多條位線3，在與字線2交叉的方向(第2方向)上形成為帶條狀；以及交叉點單元陣列1，在字線2與位線3的俯視的交點上且形成于字線2與位線3之間。再有，交叉點單元陣列I包括多個存儲單元4以及一個以上的偏置電流檢測單元5。另外，在圖1所示的交叉點單元陣列I中，偏置電流檢測單元5配置于中心，但未必需要配置于中心，偏置電流檢測單元5配置于交叉點單元陣列I的何處皆可。再有，交叉點單元陣列I內(nèi)的偏置電流檢測單元5的個數(shù)不限于一個，兩個以上的偏置電流檢測單元5設(shè)置于同一交叉點單元陣列I內(nèi)亦可。另外，在上述的圖1中，構(gòu)成為將寫入控制電路22連接于字線2，將電流讀出電路21連接于位線3，但也可以構(gòu)成為將電流讀出電路21連接于字線2，將寫入控制電路22連接于位線3。另外，也可以是這樣的構(gòu)成:將兼具電流讀出電路的功能與寫入控制電路的功能的電路連接于字線2以及位線3的每一條，將一方作為電流讀出電路使用時將另一方作為寫入控制電路使用。圖2為更詳細地表示了圖1的交叉點單元陣列1、字線2以及位線3的構(gòu)成的圖。圖2 (a)為平面圖，圖2 (b)為表示圖2 (a)的X-X’的截面構(gòu)成的圖。如圖2 (a)以及圖2 (b)所示那樣地，本實施方式中的存儲單元4由存儲元件111、用于電連接存儲元件111與字線2的第I通孔110、以及用于電連接存儲元件111與位線3的第2通孔112構(gòu)成。存儲元件111由電阻變化型存儲元件、或者電阻變化型存儲元件與開關(guān)元件的串聯(lián)連接構(gòu)成。在此所采用的電阻變化型存儲元件是指，兩個端子間的電阻值相應(yīng)于電信號變化，具有即使切斷電信號其電阻值也被保持(非易失地被保持)這一性質(zhì)，并可根據(jù)該電阻值的變化存儲信息的元件。作為存儲元件111具有雙極型以及單極型的重寫特性，具體而言，能夠米用 MRAM(Magnetic Random Access Memory:磁性存儲器)、PRAM(Phase ChangeRandom Access Memor y:相變化存儲器)、ReRAM(Resistec Random Access Memory:電阻變化存儲器)SPRAM (Spin Transfer Torque Random Access Memory:自旋注入存儲器)等。存儲元件111所包含的電阻變化型存儲元件通過將高電阻的狀態(tài)(HR狀態(tài))與低電阻的狀態(tài)(LR狀態(tài))中的任一方與“I”建立對應(yīng)，將另一方與“O”建立對應(yīng)，存儲元件111存儲I比特的數(shù)據(jù)。另外，HR狀態(tài)以及LR狀態(tài)的寫入之中至少一方采用電流作為用于進行寫入的電信號，通過調(diào)整電流進行HR狀態(tài)或者LR狀態(tài)的寫入。該情況下，將在寫入時流經(jīng)的電流設(shè)為與HR狀態(tài)或者LR狀態(tài)的寫入對應(yīng)的一定值對電阻變化元件的穩(wěn)定化而言是優(yōu)選的。另外，在此所采用的開關(guān)元件中，能夠采用pn結(jié)二極管等的整流元件，或者由半導體層與隔著該半導體層的金屬電極體層(即，第I金屬電極以及第2金屬電極)的三層的層疊構(gòu)成來構(gòu)成的MSM(Metal-Semiconductor-Metal)二極管，由絕緣體層與隔著該絕緣體層的金屬電極體層的三層的層疊構(gòu)成來構(gòu)成的MIM (Metal-1nsulator-Metal) 二極管等，與偏壓的方向無關(guān)而具有非線性的ι-v特性的元件(以后，記述為“雙極型二極管”)。偏置電流檢測單元5作為一例,構(gòu)成為從存儲單元4除去第2通孔112。細節(jié)后述，偏置電流檢測單元5的作用為測定在交叉點單元陣列I中的潛行電流的大致的值。在此，潛行電流是指流經(jīng)偏置電流檢測單元5之外的存儲單元4的電流的總和。另外，作為偏置電流檢測單元5的構(gòu)成，只要為如下的構(gòu)成即可，即在偏置電流檢測單元5的上下的字線2以及位線3之間施加與寫入時幾乎相等的電位差時流經(jīng)偏置電流檢測單元5的電流，變得小于存儲元件111所包含的電阻變化型存儲元件為高電阻狀態(tài)下在存儲單元4的上下的字線2以及位線3之間施加用于寫入的電位差時流經(jīng)存儲單元4的電流。S卩、偏置電流檢測單元5具備如下構(gòu)成，即具有高于存儲單元4所具有的存儲元件111進行存儲動作時的高電阻狀態(tài)下的存儲元件111的電阻值的電阻值，而與施加于所對應(yīng)的字線2與所對應(yīng)的位線3之間的電信號無關(guān)。在圖2 (b)所示的偏置電流檢測單元5中，與存儲單元4的構(gòu)造比較，由于并未形成第2通孔112，因此在偏置電流檢測單元5的上下的字線2以及位線3之間施加寫入時的電位差時流經(jīng)偏置電流檢測單元5的電流幾乎變?yōu)榱?。該情況下，制造上，直到存儲元件111的形成以及其上的層間絕緣膜100的形成為止，存儲單元4與偏置電流檢測單元5并未產(chǎn)生差異，從而能夠消除在旁邊的所有位置上配置有存儲單元的存儲單元4與在旁邊配置有偏置電流檢測單元5的存儲單元4之間的布局之差所引起的對存儲元件的完成尺寸以及特性偏差的影響。在圖3 (a) (d)中表示偏置電流檢測單元5的其他構(gòu)造例。與存儲單元4的構(gòu)成比較，圖3 (a)所示的偏置電流檢測單元51具有并未形成用于電連接存儲元件111與字線2的通孔的構(gòu)造，圖3 (b)所示的偏置電流檢測單元52具有并未形成存儲元件111的構(gòu)造，圖3 (c)所示的偏置電流檢測單元53具有并未形成用于電連接存儲元件111與上下的字線2以及位線3的兩方通孔的構(gòu)造，圖3 Cd)所示的偏置電流檢測單元5具有存儲元件以及上下兩方通孔都未形成的構(gòu)造。無論任何的構(gòu)造，在偏置電流檢測單元5的上下的字線2以及位線3之間施加寫入時的電位差時，在偏置電流檢測單元5中也幾乎不流經(jīng)電流，因此可取得與圖2 (b)所示的偏置電流檢測單元5同樣的效果。在圖3 (a)、(b)及(C)所示的偏置電流檢測單元51 53的構(gòu)造中，存在如下效果，即，在由銅(Cu)的鑲嵌布線形成位 線3時，即使在形成為位線3的布線溝的形成時發(fā)生過腐蝕(over etching),與圖2 (b)所示的偏置電流檢測單元5的構(gòu)造相比也難以發(fā)生偏置電流檢測單元51 53的短路。再有，在圖3 (b)所示的構(gòu)造中，具有如下效果:即使由鎢(W)通孔以及Cu通孔形成第I通孔Iio時，由于能夠形成與存儲單元4同樣的偏置電流檢測單元52的凹陷量，因此可將存儲元件111的光刻工序下的局部的焦點邊緣(focus margin)的偏差變小。再有，在圖3 (c)所示的構(gòu)造中，由于并未形成存儲元件111的上下的通孔，因此即使在通孔腐蝕中發(fā)生過腐蝕，偏置電流檢測單元53也不會短路。再有，在圖3 (d)中，能夠以最高的概率防止制造工序中的偏差所引起的偏置電流檢測單元54的短路發(fā)生。圖1所示的非易失性半導體存儲裝置1000還包括字線選擇電路10以及位線選擇電路11。字線選擇電路10連接于字線2、并從字線2中選擇一條，使該選擇的字線2 (gp、選擇字線)連接于寫入控制電路22，其他的字線2例如處于開放狀態(tài)。位線選擇電路11連接于位線3、并從位線3中選擇一條，使該選擇的位線3 (即、選擇位線)連接于電流讀出電路21，其他的位線3例如處于開放狀態(tài)。未選擇的字線2以及位線3也可被施加如使開關(guān)元件斷開那樣的電壓。根據(jù)需要(后述)，寫入控制電路22作為從字線2向位線3流經(jīng)電流的方向上產(chǎn)生一定的電位的可變電壓源、或者，作為用于從字線2向位線3流經(jīng)峰值電流為一定的脈沖狀的電流的可變脈沖電流源來動作。
另外，電流讀出電路21將從位線3流入的潛行電流，變換為與從位線3流入的潛行電流的大小相應(yīng)的電信號，將變換而得的電信號(偏置電信號)輸出至偏置電流值保持電路23。在此，電信號為電流亦可為電壓亦可。另外，也可為將電流或者電壓的模擬信號變換為數(shù)字信號后的信號，或者，將數(shù)字信號變換為模擬信號后的信號。另外，也可為與電流或者電壓相應(yīng)地進行脈沖調(diào)制而得的信號。輸出的偏置電信號由偏置電流值保持電路23保持。偏置電流值保持電路23具有將該偏置電信號根據(jù)需要輸出至寫入控制電路22的功倉泛。[采用ReRAM時的例子]在圖4中，示出了采用電阻變化元件(ReRAM)作為存儲元件111的電阻變化型存儲元件，采用MSM 二極管作為開關(guān)元件時的存儲單元4的構(gòu)成的一例。如圖4所示，電阻變化元件570具有由第I電極511、低濃度氧化層521、高濃度氧化層522以及第2電極512構(gòu)成的層疊構(gòu)造。另外，二極管571具有由第2電極512、半導體層530以及第3電極513構(gòu)成的層疊構(gòu)造。在由圖4所示的存儲元件572中，第2電極512作為電阻變化元件570與二極管571兩方的電極而被共享，但在電阻變化元件570以及二極管571需要不同的材料時，也可設(shè)為由兩層以上的不同的材料構(gòu)成第2電極512的層疊的構(gòu)造。第I電極511以及第2電極512的材料能夠采用TaN (氮化鉭)、TiN (氮化鈦)或者W (鎢)等，在此采用膜厚50nm的TaN。第3電極513的材料能夠采用Pt (鉬)、Ir (銥)以及Pd (鈕)的任何一個，或者采用它們的合金，在此將Ir設(shè)為50nm。低濃度氧化層521以及高濃度氧化層522構(gòu)成電阻變化元件570的電阻變化層。電阻變化元件570的電阻變化由該電阻變化層的電阻變化引起。低濃度氧化層521 由第I金屬氧化物構(gòu)成，高濃度氧化層522由第2金屬氧化物構(gòu)成。在此，第2金屬氧化物與第I金屬氧化物相比缺氧度小。在電阻變化元件570的高濃度氧化層522中，形成有相應(yīng)于電脈沖的施加而缺氧度可逆地變化的微小的局部區(qū)域。該局部區(qū)域考慮為包括由氧化缺陷區(qū)域構(gòu)成的絲極(絲)。在低濃度氧化層521中，采用缺氧型的膜，該缺氧型的膜為與具有化學計量組成的氧化物相比作為原子比的氧的含有量較少的氧化物，在此說明采用鉭氧化物的情況。其只要以下面的方式便能夠形成。作為低濃度氧化層521的適當?shù)姆秶?，也可設(shè)為TaOx(0〈x〈2.5)，膜厚30nm以上且IOOnm以下。作為高濃度氧化層522,也可設(shè)為TaOy (x〈y),膜厚Inm以上且IOnm以下。另外，通過調(diào)整濺射時的氧氣流量對氬氣流量比，能夠調(diào)整TaOx的化學式的X的值。若按照具體的濺射時的工序說明，則首先，在濺射裝置內(nèi)設(shè)置襯底，對濺射裝置內(nèi)進行真空抽取直到7X 10_4Pa左右。并且，將鉭作為靶，將功率設(shè)為250W，將混合氬氣與氧氣的全氣壓力設(shè)為3.3Pa，將襯底的設(shè)定溫度設(shè)為30°C來實施濺射。使氧分壓比從1%變化至7%時，鉭氧化物層中的含氧率(即、氧原子相對于總原子的組成比(0/ (Ta+Ο))從約40%(TaOa66)向70% (TaO2.3)變化。能夠采用盧瑟福背散射法測量鉭氧化物層中的組成。另外，具有化學計量組成的氧化物在鉭氧化物的情況下，在此指作為絕緣體的Ta205。金屬氧化物通過設(shè)為缺氧型變得具有導電性。在本實施方式中，Ta2O5膜作為高濃度氧化層522堆積了6nm, TaO0 66作為低濃度氧化層521堆積了 50nm。另外，作為高濃度氧化層522以及低濃度氧化層521除缺氧型的鉭氧化膜以外，同樣地即使采用缺氧型的含鐵的氧化膜、或其他作為過渡金屬氧化物的鉿(Hf)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、鎢(W)、鎳(Ni)等的氧化物，也可構(gòu)成同樣的層疊構(gòu)造的電阻變化膜。另外，即使采用鋁(Al)的氧化物也可構(gòu)成同樣的層疊構(gòu)造的電阻變化膜。在這些膜的成膜方法中采用濺射法或CVD法等。在本實施方式中，高濃度氧化層522的缺氧度小于低濃度氧化層521的缺氧度。在此，缺氧度是指，在各個金屬中，相對于構(gòu)成其化學計量組成(存在多個化學計量組成時，在其中電阻值最高的化學計量組成)的氧化物的氧的量而不足的氧的比例。化學計量組成的金屬氧化物與其他的組成的金屬氧化物相比，更穩(wěn)定且具有更高的電阻值。例如，在作為過渡金屬的鉭(Ta)的情況下，化學計量氧化物的組成為Ta2O5，可表現(xiàn)為TaO2.5。TaO2.5的缺氧度為0%。例如TaO1.5的組成的缺氧型的鉭氧化物的缺氧度為:缺氧度=(2.5-1.5)/2.5=40%。另外，氧過剩的金屬氧化物的缺氧度為負的值。另外，在本說明書中，只要沒有特殊指明，缺氧度作為也包括正的值、O、負的值來說明。由于所述的金屬能夠取多個氧化狀態(tài)，因此能夠通過氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)不同的電阻狀態(tài)。已經(jīng)確認到，例如，在使用鉿氧化物時，在低濃度氧化層521的組成為HfOx的情況下X為0.9以上且1.6以下，并且，在高濃度氧化層522的組成為HfOy且y比x的值大的情況下，使電阻變化層的電阻值穩(wěn)定而高速地變化。該情況下，高濃度氧化層522的膜厚也可為3nm以上且4nm以下。另外，已經(jīng)確認到，在采用鋯氧化物時，在低濃度氧化層521的組成為ZrOx的情況下X為0.9以上且1.4以下，并且，在高濃度氧化層522的組成為ZrOy且y比X的值大的情況下，使電阻變化層的電阻值穩(wěn)定而高速地變化。該情況下，高濃度氧化層522的膜厚也可為Inm以上且5nm以下。如上述，通過由電阻高且膜厚薄的高濃度氧化層522與電阻低的低濃度氧化 層521的層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成電阻變化層，施加于電阻變化元件的電壓能夠?qū)﹄娮韪叩母邼舛妊趸瘜?22分配更多的電壓，更容易引起在高濃度氧化層522中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。再有，構(gòu)成低濃度氧化層521的第I金屬與構(gòu)成高濃度氧化層522的第2金屬也可采用不同的材料。該情況下，高濃度氧化層522與低濃度氧化層521相比缺氧度小，即電阻高亦可。通過采用這樣的構(gòu)成，在電阻變化時施加于電阻變化層的電壓對高濃度氧化層522分配更多的電壓，能夠更容易引起在高濃度氧化層522中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。另外，第I金屬與第2金屬采用彼此不同的材料的情況下，也可為第2金屬的標準電極電位低于第I金屬的標準電極電位?？煽紤]為，在電阻高的高濃度氧化層522中形成的微小的局部區(qū)域中引起氧化還原反應(yīng)從而絲極(filament，導電通路)變化，據(jù)此其電阻值(缺氧度)變化，發(fā)生電阻變化現(xiàn)象。例如，通過對低濃度氧化層521采用缺氧型的鉭氧化物，對高濃度氧化層522采用鈦氧化物(TiO2),據(jù)此能夠得到穩(wěn)定的電阻變化動作。鈦(標準電極電位=-1.63eV)與鉭(標準電極電位=-0.6eV)相比為標準電極電位低的材料。標準電極電位表示標準電極電位的值越大則越難氧化的特性。通過對高濃度氧化層522配置與低濃度氧化層521相比標準電極電位小的金屬氧化物，在高濃度氧化層522中更容易發(fā)生氧化還原反應(yīng)。另外，作為其他的組合，能夠?qū)Ω唠娮鑼拥母邼舛妊趸瘜?22采用鋁氧化物(Al2O3)15例如，也可對低濃度氧化層521采用缺氧型的鉭氧化物(TaOx)，對高濃度氧化層522采用鋁氧化物(Al2O3X構(gòu)成MSM二極管的半導體層530的材料采用缺氮型硅氮化物(SiNx)。另外，具有如此的半導體特性的SiNx膜能夠通過在采用例如Si祀的氮氣環(huán)境中的反應(yīng)派射(reactivesputtering)來形成。例如,只要在室溫條件下,將燃燒室的壓力設(shè)為0.1Pa IPa,將Ar/N2流量設(shè)為18sccm/2sccm來制造即可。在所述的條件下且以16nm的厚度制造具有半導體特性的SiNx時，在1.6V的電壓施加下可得到2.5X103A/cm2的電流密度，在0.8V的電壓施加下可得到5 X 102A/cm2的電流密度。因此，已經(jīng)確認到，采用這些電壓作為基準時，電流的導通/截止比為5，能夠足夠作為非易失性半導體存儲裝置1000的二極管元件使用。第I通孔110以及第2通孔112的材料采用W。層間絕緣膜501能夠采用TEOS-SiO膜、氮化硅(SiN)膜、低介電常數(shù)材料的氮化碳硅(SiCN)膜或碳氧化硅(SiOC)膜或者氟氧化硅(SiOF)膜等。再有，也可采用這些材料的層疊構(gòu)造。在此，采用TEOS-SiO膜。字線2以及位線3能夠采用在通常的半導體中使用的Cu (銅)布線或者Al-Cu(鋁-銅合金)布線等。在此，采用Al-Cu布線。在由所述的 構(gòu)成制造的電阻變化元件570中，剛制造之后的電阻值(初始電阻值)為高于通常的電阻變化動作時的高電阻(HR)狀態(tài)下的電阻值的電阻值。為了使制造后的未動作狀態(tài)(未進行存儲動作的狀態(tài))的元件處于能夠進行電阻變化動作(存儲動作)的狀態(tài)，需要初始擊穿動作(通過施加高于通常的電阻變化動作時的施加電壓的電壓使得處于能夠進行存儲動作的狀態(tài)(一般而言，低電阻化)的動作)。對作為用于存儲數(shù)據(jù)的存儲單元4而采用的電阻變化元件570需要實施初始擊穿動作，但在此，只要有意地對某一電阻變化元件570不實施初始擊穿動作,則由于包含該電阻變化元件570的存儲單元4處于高于通常的電阻變化動作時的高電阻(HR)狀態(tài)下的電阻值的電阻值的狀態(tài)，因此能夠作為偏置電流檢測單元5來使用。如此，采用圖4的電阻變化元件570時，通過初始擊穿動作的有無能夠區(qū)分制造存儲單元4與偏置電流檢測單元5。即，存儲單元4為在制造之后被施加了用于進行存儲動作的初始擊穿動作的單元，偏置電流檢測單元5為具有與存儲單元4相同的構(gòu)造，而在制造后之后未被施加初始擊穿動作的單元。據(jù)此，由于能夠選擇在制造后將哪個單元用作偏置電流檢測單元5，因此存在電路設(shè)計的自由度變寬的優(yōu)點。再有，由于并未產(chǎn)生存儲單元4與偏置電流檢測單元5的制造上的構(gòu)造的差異，因此能夠排除存儲單元4與偏置電流檢測單元5的布局之差所引起的對完成尺寸的影響。另外，如上述，采用圖4所示的電阻變化元件570時的效果并不只限定于本實施方式，后述的第2實施方式以及第3實施方式也有效。圖5為表示圖4所示的存儲單元4單體在完成初始擊穿動作之后的電阻變化動作的電壓-電流特性(曲線A)的圖。橫軸的電壓表示將位線3的電位高于字線2的情況作為正電壓，將位線3的電位低于字線2的情況作為負電壓。通過正方向的電壓施加電阻變化元件570的電阻從LR狀態(tài)向HR狀態(tài)變化，通過負方向的電壓施加電阻變化元件570的電阻從HR狀態(tài)向LR狀態(tài)變化。此時，為了穩(wěn)定地進行電阻變化動作，需要控制為使電阻變化從LR狀態(tài)至HR狀態(tài)時的最大電流(Ihe)與使電阻變化從HR狀態(tài)至LR狀態(tài)時的最大電流(Ilr)總是一定(固定)。以后，將在存儲單元4的字線2-位線3之間施加電壓從而使存儲單元4所包含的電阻變化元件的電阻值從HR狀態(tài)變化至LR狀態(tài)這一過程，記述為將存儲單元4寫入為LR狀態(tài)，同樣地將存儲單元4所包含的電阻變化元件的電阻值從LR狀態(tài)變化至HR狀態(tài)這一過程,記述為將存儲單元4寫入為HR狀態(tài)。在圖5中，合并顯示采用圖4所示的存儲單元4形成交叉點單元陣列I時的、為了將存儲單元4寫入為HR狀態(tài)以及LR狀態(tài)而在位線3以及字線2間施加電壓時流經(jīng)的電流(曲線A)、與此時流經(jīng)的潛行電流(曲線B)。圖5的潛行電流表示一例，根據(jù)存儲于交叉點單元陣列I的數(shù)據(jù)的狀態(tài)(作為寫入的對象的存儲單元4所屬的交叉點單元陣列I內(nèi)的全部存儲單元4所包含的存儲元件111的電阻值以及其分布)，存儲元件111的電壓-電流特性變化。因此，為了將存儲單元4寫入為HR狀態(tài)以及LR狀態(tài)，即使將產(chǎn)生寫入信號的電路的輸出控制于一定的電流，而由于潛行電流變動，實際流經(jīng)存儲單元4的電流也隨之變動，無法進行穩(wěn)定的寫入動作。為了解決該問題，需要控制產(chǎn)生寫入信號的電路的輸出，以便事先檢測潛行電流(1ffsetHE以及IrffsrtUi),并成為在潛行電流上加上要流經(jīng)寫入對象的存儲單元4的電流(Ihk以及Iui)而得的電流。[LR寫入方法]接著，采用圖6以及圖7，說明在本實施方式的非易失性半導體存儲裝置IOOOa中對存儲單元4寫入LR狀態(tài)的方法。圖6以及圖7為用于說明本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置IOOOa的低電阻狀態(tài)的寫入方法的圖。
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開始，說明使用于LR寫入的非易失性半導體存儲裝置IOOOa的構(gòu)成的一例。非易失性半導體存儲裝置IOOOa的構(gòu)成與圖1所示的非易失性半導體存儲裝置1000的構(gòu)成相同。S卩，如圖6所示，非易失性半導體存儲裝置IOOOa與圖1所示的非易失性半導體存儲裝置1000同樣，具備交叉點單元陣列1、字線2、位線3、字線選擇電路10、以及位線選擇電路11。另外，非易失性半導體存儲裝置IOOOa具備:寫入控制電路A22a，通過字線選擇電路10連接于選擇字線2，用于對由字線選擇電路10選擇的字線2輸出寫入用的電信號；電流讀出電路A21a，通過位線選擇電路11連接于位線3，檢測流經(jīng)由位線選擇電路11選擇的位線3的潛行電流，并變換為與潛行電流的大小相應(yīng)的電信號即偏置電信號；以及偏置電流值保持電路A23a，保持偏置電信號。電流讀出電路A21a控制寫入控制電路A22a，以便選擇偏置電流檢測單元5從而測定潛行電流并暫時存儲，并使第2寫入電流流經(jīng)選擇的存儲單元4，該第2寫入電流是在選擇的存儲單元4的規(guī)定的第I寫入電流上加上潛行電流而得的。S卩，根據(jù)需要(后述)，寫入控制電路A22a作為在從字線2向位線3流經(jīng)電流的方向上產(chǎn)生一定的電位的可變電壓源、或者，作為用于從字線2向位線3流經(jīng)峰值電流為一定的脈沖狀的電流的可變脈沖電流源來動作。電流讀出電路A21a將從位線3流入的潛行電流，變換為與從位線3流入的潛行電流的大小相應(yīng)的電信號，并將變換而得的電信號(偏置電信號)輸出至偏置電流值保持電路A23a。輸出的偏置電信號由偏置電流值保持電路A23a保持。偏置電流值保持電路A23a具有將該偏置電信號根據(jù)需要輸出至寫入控制電路A22a的功能。下面，以將寫入對象單元(寫入對象的存儲單元)4a寫入為LR狀態(tài)的動作為例子，表示該順序(步驟)。首先，如圖6所示，通過字線選擇電路10，從多條字線2中選擇連接于偏置電流檢測單元5的字線WLi，據(jù)此將偏置電流檢測單元5連接于寫入控制電路A22a，其他的字線2處于開放狀態(tài)。接著，由位線選擇電路11從多條位線3中選擇連接于偏置電流檢測單元5的位線BLj，據(jù)此將偏置電流檢測單元5連接于電流讀出電路A21a，其他的位線3處于開放狀態(tài)。接著，從寫入控制電路A22a輸出電壓，從字線WLi經(jīng)由偏置電流檢測單元5向位線BLj的方向流經(jīng)電流，由電流讀出電路A21a檢測此時的位線BLj的電流。此時，從寫入控制電路A22a輸出的電壓與位線BLj的電壓(為電流讀出電路A21a的輸入部的電壓，因電流讀出電路A21a的電路方式而異)之差為施加于偏置電流檢測單元5的第I電壓。據(jù)此，連接于偏置電流檢測單元5的字線的電位為高于與偏置電流檢測單元連接的位線的電位。該第I電壓只要是與在圖5的曲線A中，存儲單元4的狀態(tài)從HR狀態(tài)變化至LR狀態(tài)所需的電壓即Vui相同的電壓，則此時由電流讀出電路A21a檢測的電流與在將存儲單元4實際寫入為LR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流幾乎一致。第I電壓小于Vui時，由電流讀出電路A21a檢測的電流變得小于在將存儲單元4實際寫入為LR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流。由電流讀出電路A21a檢測的電流的大小的傾向反映了實際的潛行電流的傾向，因此通過采用電流讀出電路A21a檢測的電流調(diào)整寫入控制電路A22a的輸出電流，使?jié)撔须娏髂軌蚍€(wěn)定化。另外，只要事先取得存儲單元4的電壓-電流特性，便可根據(jù)該特性檢測出Vui的值。該Vui只要根據(jù)存儲單元陣列單位設(shè)定即可，無需針對每個存儲單元改變。潛行電流根據(jù)交叉點單元陣列I內(nèi)所包含的除寫入對象單元4a之外的全部其他的存儲單元4所存儲的數(shù)據(jù)變 化，幾乎不受存儲于寫入對象單元4a的數(shù)據(jù)影響。另外，潛行電流在除寫入對象單元4a之外的其他存儲單元4全部為LR狀態(tài)時變?yōu)樽畲螅粗?，在除寫入對象單?a之外的其他存儲單元4全部為HR狀態(tài)時變?yōu)樽钚　Ａ硗?，若交叉點單元陣列I的規(guī)模變大，隨之，潛行電流分量(Isneak)也增加。即，潛行電流不僅因交叉點單元陣列I的規(guī)模而變化，而且根據(jù)存儲于交叉點單元陣列I的數(shù)據(jù)動態(tài)地變化。在偏置電流檢測單元5所連接的位線BLj與字線WLi之間施加Vui的電壓時，從位線BLj流入至電流讀出電路A21a的電流(1ffsetLE)為(流經(jīng)偏置電流檢測單元5自身的電流+潛行電流)，而偏置電流檢測單元5為圖2以及圖3所示的構(gòu)造時，流經(jīng)偏置電流檢測單元5自身的電流幾乎為零。因此，Itjffsrtui只為潛行電流。由該偏置電流檢測單元5檢測的潛行電流與對寫入對象單元4a寫入LR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流并不完全一致，但交叉點單元陣列I的規(guī)模變得越大，則該差會變小。即、Itjffsrtui與動態(tài)地變化的交叉點單元陣列I中的、對寫入對象單元4a寫入LR狀態(tài)時產(chǎn)生的潛行電流變得大致相等。因此，通過采用偏置電流檢測單元5，能夠逐次檢測該動態(tài)地變化的潛行電流。接著,從電流讀出電路A21a輸出與電流Itjffsetui的大小相應(yīng)的偏置電信號Stjffsetui,該偏置電信號Stjffsrtui由偏置電流值保持電路A23a保持。從該電流讀出電路A21a輸出的偏置電信號Stjffsrtui只要為與輸入至電流讀出電路A21a的電流的大小相應(yīng)地變化的電信號即可，能夠相應(yīng)于對偏置電流值保持電路A23a采用哪種方式的電路而自由選擇。例如，能夠采用電流或者電壓的振幅，脈沖狀的電流或者電壓的脈沖寬度、脈沖密度等。接著，停止寫入控制電路A22a的電壓輸出。接著，如圖7所示，通過字線選擇電路
10,從多條字線2中選擇連接于寫入對象單元4a的字線WLm,據(jù)此將寫入對象單元4a連接于寫入控制電路A22a，其他的字線2處于例如開放狀態(tài)。接著，通過位線選擇電路11，從多條位線3中選擇連接于寫入對象單元4a的位線BLn,據(jù)此將寫入對象單元4a連接于電流讀出電路A21a，其他的位線3處于例如開放狀態(tài)。未選擇的字線2以及位線3也可被施加如使開關(guān)元件斷開那樣的電壓。接著，將保持于偏置電流值保持電路A23a的偏置電信號Stjffsrtui，從偏置電流值保持電路A23a輸出至寫入控制電路A22a。寫入控制電路A22a調(diào)整寫入用的電信號并輸出至字線WLm，以使從寫入控制電路A22a輸出的電流為將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)所需的電流Iui與根據(jù)偏置電信號Stjffsrtui計算而得的潛行電流Itjffsrtui之和相等的電流(ILE+1ffsetLR)0此時，寫入控制電路A22a作為恒流源動作。具體而言，由電流讀出電路A21a檢測出的潛行電流的大小較小時，例如，檢測出的潛行電流為小于將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)所需的電流^的1/10 (第I電流)的大小時，潛行電流作為可無視的部分并將寫入電流Iui (第I寫入電流)輸出至字線WLm。另外，由電流讀出電路A21a檢測出的潛行電流的大小較大時，例如，為將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)所需的電流Iui的1/10以上(第2電流)的大小時，將電流(Iu^Itjffsetui)(第2寫入電流)輸出至字線WLm，該電流(Iu^Itjffsrtui)為與將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)所需的電流Iui與根據(jù)偏置電信號Stjffsrtui計算出的潛行電流Itjffsrtui之和相等的電流。另夕卜，為了校正實際的寫入各存儲單元時流經(jīng)的潛行電流與由偏置檢測單元檢測的潛行電流的誤差，也可將Itjffsetui乘以規(guī)定的常數(shù)(例如，0.9 1.1)并加上如由本實施方式所示，將寫入控制電路A22a的輸出電流控制在(Iu^Itjffsetui)，因此不會被存儲于交叉點單元陣列I的數(shù)據(jù)影響，使大致與^相等的電流流經(jīng)寫入對象單元4a，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的寫入動作。[寫入為LR狀態(tài)的動作的流程圖]圖8為表示本發(fā)明的第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置IOOOa的將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)的時序的流程圖。如上述，為了將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)，需要事先選擇偏置電流檢測單元5并檢測潛行電流，將偏置電信號Stjffsrtui保持于偏置電流值保持電路A23a。由于該偏置電信號Stjffsrtui根據(jù)存儲于交叉點單元陣列I的數(shù)據(jù)動態(tài)地變化，因此優(yōu)選的是，針對每次寫入動作檢測該偏置電信號Stjffsrtu^但是，在交叉點單元陣列I的規(guī)模足夠大而一次的寫入動作所引起的潛行電流的變動小到可無視的程度時，通過在多個LR狀態(tài)的寫入動作中采用相同的偏置電信號Stxffsrtui,也可省略偏置電信號Stjffsetui的檢測步驟。首先，在被要求針對存儲單元(寫入對象單元)4a進行LR狀態(tài)的寫入動作時，為了檢測偏置電信號Stjffsetui而通過字線選擇電路10選擇連接于偏置電流檢測單元5的字線WLi(F111L:過程 A) 接著，通過位線選擇電路11選擇連接于偏置電流檢測單元5的位線BLj (F112L:過程A)。在此，F(xiàn)lllL與F112L的順序也可顛倒。接著，與位線BLj的電壓相比高出電壓Vui量的電壓(偏置電流檢測電壓)從寫入控制電路A22a輸出至字線WLi，由電流讀出電路A21a檢測此時流經(jīng)位線BLj的電流的大小(F113L:過程B的前半)。接著，由電流讀出電路A21a將該檢測出的電流的大小變換為偏置電信號Stjffsrtui(F114L:過程B的后半)，并由偏置電流值保持電路A23a保持(F114L:過程C)。再有，斷開寫入控制電路A22a的電壓輸出之后(F115L)，由字線選擇電路10選擇連接于寫入對象單元4a的字線WLm (F116L)。接著，由位線選擇電路11選擇位線BLn (F117L)。在此，F(xiàn)116L與F117L的順序也可顛倒。接著，將偏置電信號Stjffsetui從偏置電流值保持電路A23a轉(zhuǎn)送至寫入控制電路A22a(F118L:過程D)。寫入控制電路A22a調(diào)整寫入用的電信號并輸出至字線WLm，以使從寫入控制電路A22a輸出的電流為將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)所需的電流Iui與根據(jù)偏置電信號Stjffsetui計算而得的潛行電流Itjffsetui之和相等的電流(Iu^Irffsetui) (F118L:過程E)。以上，LR狀態(tài)的寫入動作完成。[HR寫入方法]接著，采用圖9以及圖10，說明在本實施方式的非易失性半導體存儲裝置IOOOa中對存儲單元4寫入HR狀態(tài)的方法。

圖9以及圖10為用于說明本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置IOOOa的高電阻狀態(tài)的寫入方法的圖。開始，說明使用于HR寫入的非易失性半導體存儲裝置IOOOa的構(gòu)成的一例。如圖9所示，非易失性半導體存儲裝置IOOOa與圖1所示的非易失性半導體存儲裝置1000同樣，具備交叉點單元陣列1、字線2、位線3、字線選擇電路10、以及位線選擇電路11。另外，非易失性半導體存儲裝置IOOOa具備:寫入控制電路A22a，通過字線選擇電路10連接于字線2，用于向由字線選擇電路10選擇的字線2輸出寫入用的電信號；電流讀出電路A21a，通過位線選擇電路11連接于選擇位線3，檢測流經(jīng)由位線選擇電路11選擇的位線3的潛行電流，并變換為與潛行電流的大小相應(yīng)的電信號即偏置電信號；以及偏置電流值保持電路A23a，保持偏置電信號。電流讀出電路A21a控制寫入控制電路A22a，以選擇偏置電流檢測單元5測定潛行電流并暫時存儲，并使第2寫入電流流經(jīng)選擇的存儲單元4，該第2寫入電流是在選擇的存儲單元4的規(guī)定的第I寫入電流上加上潛行電流而得的。S卩，根據(jù)需要(后述)，寫入控制電路A22a作為在從位線3向字線2流經(jīng)電流的方向上產(chǎn)生一定的電位的可變電壓源、或者，作為用于從位線3向字線2流經(jīng)峰值電流為一定的脈沖狀的電流的可變脈沖電流源來動作。電流讀出電路A21a將流出至字線2的潛行電流，變換為與流出至字線2的潛行電流的大小相應(yīng)的電信號，并將變換而得的電信號(偏置電信號)輸出至偏置電流值保持電路A23a。輸出的偏置電信號由偏置電流值保持電路A23a保持。偏置電流值保持電路A23a具有將該偏置電信號根據(jù)需要輸出至寫入控制電路A22a的功能。下面，以將寫入對象單元(寫入對象的存儲單元)4a寫入為HR狀態(tài)的寫入動作為例子，表示該順序。首先，如圖9所示，通過字線選擇電路10，從多條字線2中選擇連接于偏置電流檢測單元5的字線WLi，據(jù)此將偏置電流檢測單元5連接于寫入控制電路A22a，其他的未選擇的字線2例如處于開放狀態(tài)。接著，通過位線選擇電路11，從多條位線3中選擇連接于偏置電流檢測單元5的位線BLj，據(jù)此將偏置電流檢測單元5連接于電流讀出電路A21a，其他的未選擇的位線3處于例如開放狀態(tài)。未選擇的字線2以及位線3也可被施加如使開關(guān)元件斷開那樣的電壓。接著，從寫入控制電路A22a輸出電壓，從位線Blj經(jīng)由偏置電流檢測單元5向字線Wli的方向流經(jīng)電流，由電流讀出電路A21a檢測此時的字線Wli的電流。此時，從寫入控制電路A22a輸出的電壓與字線Wli的電壓(為電流讀出電路A21a的輸入部的電壓，因電流讀出電路A21a的電路方式而異)之差為施加于偏置電流檢測單元5的第2電壓。據(jù)此，連接于偏置電流檢測單元5的位線的電位為高于與偏置電流檢測單元5連接的字線的電位。該第2電壓只要是與在圖5的曲線A中，存儲單元4的狀態(tài)從LR狀態(tài)變化至HR狀態(tài)所需的電壓即Vhk相同的電壓，則此時由電流讀出電路A21a檢測的電流與在將存儲單元4實際寫入為HR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流幾乎一致。第2電壓小于Vhk時，由電流讀出電路A21a檢測的電流與在將存儲單元4實際寫入為HR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流相比變小。由電流讀出電路A2Ia檢測的電流的大小的傾向反映了實際的潛行電流的傾向，因此通過采用電流讀出電路A21a檢測的電流調(diào)整寫入控制電路A22a的輸出電流則潛行電流便能夠穩(wěn)定化。另外，只要事先取得存儲單元4的電壓-電流特性，便可根據(jù)該特性檢測出Vhk的值。該Vui只要根據(jù)存儲單元陣列單位設(shè)定即可，無需針對每個存儲單元改變。在偏置電流檢測單元5所連接的位線BLj與字線WLi之間施加Vhk的電壓時，從字線WLi流入至電流讀出電路A21a的電流(Itjffsetm)與寫入HR狀態(tài)時的潛行電流幾乎相等。接著,從電流讀出電路A21a輸出與電流I。—的大小相應(yīng)的偏置電信號Stjffsetm,該偏置電信號S?！善秒娏髦当３蛛娐稟23a保持。從該電流讀出電路A21a輸出的偏置電信號Stjffsrtlffi只要為與輸入至電流讀出電路A21a的電流的大小相應(yīng)地變化的電信號即可，能夠相應(yīng)于對偏置電流值保持電路A23a采用哪種方式的電路而自由選擇。例如，能夠采用電流或者電壓的振幅，脈沖狀的電流或者電壓的脈沖寬度、脈沖密度等。接著，停止寫入控制電路A22a的電壓輸出。接著，如圖10所示，通過字線選擇電路10，從多條字線2中選擇連接于寫入對象單元4a的字線WLm，據(jù)此將寫入對象單元4a連接于寫入控制電路A22a，其他未選擇的字線處于例如開放狀態(tài)。接著，通過位線選擇電路11，從多條位線3中選擇連接于寫入對象單元4a的位線BLn,據(jù)此將寫入對象單元4a連接于電流讀出電路A21a，其他未選擇的位線3處于例如開放狀態(tài)。未選擇的字線2以及位線3也可被施加如使開關(guān)元件斷開那樣的電壓。接著，將保持于偏置電流值保持電路A23a的偏置電信號S?！瑥钠秒娏髦当３蛛娐稟23a輸出至寫入控制電路A22a。寫入控制電路A22a調(diào)整寫入用的電信號并輸出至位線BLn，以使從寫入控制電路A22a輸出的電流為電流(IHK+IQffsetHK)，該電流(IHK+IQffsetHK)與將寫入對象單元4a寫入為HR狀態(tài)所需的電流Ihk以及根據(jù)偏置電信號St5ffsetlffi計算而得的潛行電流I?！拖嗟鹊碾娏?。此時，寫入控制電路A22a作為恒流源動作。

具體而言，由電流讀出電路A21a檢測出的潛行電流的大小較小時，例如，檢測出的潛行電流為小于將寫入對象單元4a寫入為HR狀態(tài)所需的電流Ihk的1/10(第I電流)的大小時，潛行電流作為可無視的部分并將寫入電流Ihk (第I寫入電流)輸出至位線BLn。另夕卜，由電流讀出電路A21a檢測出的潛行電流的大小較大時，例如，為將寫入對象單元4a寫入為HR狀態(tài)所需的電流Ihk的1/10以上(第2電流)的大小時，將電流(ΙΗΚ+Ι?！?(第2寫入電流)輸出至位線BLn，該電流(Iffi^It5ffsetlffi)為與將寫入對象單元4a寫入為HR狀態(tài)所需的電流Ihk與根據(jù)偏置電信號St5ffsrtlffi計算出的潛行電流Itjffsrtlffi之和相等的電流。如由本實施方式所示，將寫入控制電路A22a的輸出電流控制在(ΙΗΚ+Ι?！?，因此不會被存儲于交叉點單元陣列I的數(shù)據(jù)影響，大致與^相等的電流流經(jīng)寫入對象單元4a，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的寫入動作。[寫入為HR狀態(tài)的動作的流程圖]圖11為表示本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置IOOOa的將寫入對象單元4a寫入為HR狀態(tài)的時序的流程圖。如上述，為了將寫入對象單元4a寫入為HR狀態(tài)，需要事先選擇偏置電流檢測單元5來檢測潛行電流，并將偏置電信號St5ffsrtlffi保持于偏置電流值保持電路A23a。由于該偏置電信號St5ffsrtlffi根據(jù)存儲于交叉點單元陣列I的數(shù)據(jù)動態(tài)地變化，因此優(yōu)選的是，針對每次寫入動作檢測該偏置電信號但是，在交叉點單元陣列I的規(guī)模足夠大而一次的寫入動作所引起的潛行電流的變動小到可無視的程度時，通過在多個HR狀態(tài)的寫入動作中米用相同的偏置電信號Stxf fsrtffii,也可省略偏置電信號Stjffsejtm的檢測步驟。首先，在被要求針對存儲單元(寫入對象單元)4a進行HR狀態(tài)的寫入動作時，為了檢測偏置電信號S。 而通過字線選擇電路10選擇連接于偏置電流檢測單元5的字線WLi(F111H:過程 A)接著，通過位線選擇電路11選擇連接于偏置電流檢測單元5的位線BLn (F112H:過程A)。在此，F(xiàn)lllH與F112H的順序也可顛倒。接著，與位線BLj的電壓相比低出電壓Vhk量的電壓(偏置電流檢測電壓)從寫入控制電路A22a輸出至字線WLi，由電流讀出電路A21a檢測此時流經(jīng)位線BLj的電流的大小(F113H:過程B的前半)。接著，由電流讀出電路A21a將該檢測出的電流的大小變換為偏置電信號Strffsrtlffi(F114H:過程B的后半)，由偏置電流值保持電路A23a保持(F114H:過程C)。再有，斷開寫入控制電路A22a的電壓輸出之后(F115H)，由字線選擇電路10選擇連接于寫入對象單元4a 的字線 WLm (F116H)。接著，由位線選擇電路11選擇位線BLn (F117H)。在此，F(xiàn)116H與F117H的順序也可顛倒。接著，從偏置電流值保持電路A23a將偏置電信號Stjffsetm轉(zhuǎn)送至寫入控制電路A22a(F118H:過程D)。寫入控制電路A22a調(diào)整寫入用的電信號并輸出至字線WLm，以使從寫入控制電路A22a輸出的電流為電流(Iffi^Itjffsetm),該電流(IHE+1ffSetHE)為將寫入對象單元4a寫入為HR狀態(tài)所需的電流Ihk與根據(jù)偏置電信號S?！嬎愣玫臐撔须娏鱅tjffsrtlffi之和相等的電流(F118H:過程E)。以上，HR狀態(tài)的寫入動作完成。根據(jù)本實施方式，檢測在寫入動作時在交叉點單元陣列產(chǎn)生的潛行電流，補償潛行電流量的電信號并進行向存儲單元的寫入動作，因此不會被存儲于交叉點單元陣列的數(shù)據(jù)影響，在寫入對象單元4a上，流經(jīng)與為了向?qū)懭雽ο髥卧?a進行寫入而流經(jīng)存儲元件的電流幾乎相等的電流，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的寫入動作。圖12是表示本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置的其他構(gòu)成的模式圖。例如，如圖12所示，非易失性半導體存儲裝置IOOOc也可為如下這樣的構(gòu)成，S卩，將兼具電流讀出電路的功能與寫入控制電路的功能的電流讀出電路A/寫入控制電路B25連接于位線3，將兼具電流讀出電路的功能與寫入控制電路的功能的電流讀出電路B/寫入控制電路A26連接于字線2，將電流讀出電路A/寫入控制電路B25與電流讀出電路B/寫入控制電路A26中的一方作為電流讀出電路使用時將另一方作為寫入控制電路使用。電流讀出電路A/寫入控制電路B25將流出至字線2的潛行電流變換為與流出至字線2的潛行電流的大小相應(yīng)的電信號，將變換而得的電信號(偏置電信號)輸出至偏置電流值保持電路A23a。輸出的偏置電信號由偏置電流值保持電路A23a保持。偏置電流值保持電路A23a具有將該偏置電信號根據(jù)需要輸出至電流讀出電路B/寫入控制電路A26的功倉泛。同樣地，電流讀出電路B/寫入控制電路A26將流出至位線3的潛行電流變換為與流出至位線3的潛行電流的大小相應(yīng)的電信號，將變換而得的電信號(偏置電信號)輸出至偏置電流值保持電路B23b。輸出的偏置電信號由偏置電流值保持電路B23b保持。偏置電流值保持電路B23b具有將該偏置電信號根據(jù)需要輸出至電流讀出電路A/寫入控制電路B25的功能。以上，針對交叉點單元陣列I內(nèi)所包含的偏置電流檢測單元5為一個的情況，說明了對存儲單元4的寫入方法，但本發(fā)明并不限于偏置電流檢測單元5為一個的情況。交叉點單元陣列I的規(guī)模非常大，并且，因字線2或者位線3的布線電阻的電壓降而產(chǎn)生的字線2以及位線3的電位分布給予潛行電流的影響無法忽視時，能夠?qū)⒔徊纥c單元陣列I再分割為多個子區(qū)域，對該子區(qū)域各配置一個偏置電流檢測單元5，檢測每個子區(qū)域的偏置電信號，從而用于從寫入 控制電路輸出的電流值的調(diào)整。(第2實施方式)[裝置的構(gòu)成]圖13是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000的構(gòu)成的一例的圖。本實施方式與第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置1000的不同之處在于，以針對多條字線2與多條位線3的每一條連接一個偏置電流檢測單元5的方式，在交叉點單元陣列201內(nèi)配置多個偏置電流檢測單元5。即，在本實施方式中，在交叉點單元陣列201中，以針對多條字線2的每一條分別設(shè)置一個偏置電流檢測單元5，并且，針對多條位線3的每一條分別設(shè)置一個偏置電流檢測單元5的方式配置有偏置電流檢測單元5。存儲單元4以及偏置電流檢測單元5的構(gòu)造均能夠采用與第I實施方式的圖1所示的非易失性半導體存儲裝置1000相同的構(gòu)造。通過這樣地配置偏置電流檢測單元5，能夠?qū)⒃趯懭雽ο髥卧?a寫入為LR狀態(tài)或者HR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流，視為由設(shè)置于與寫入對象單元(寫入對象的存儲單元)4a相同的位線3或者字線2的偏置電流檢測單元5檢測的電流來檢測。據(jù)此，與在第I實施方式所示的情況相比，可取得能夠精度良好地檢測寫入對象單元(寫入對象的存儲單元)4a的潛行電流這一效果。本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000如圖13所示，具備:多條字線2，與第I方向平行地形成為帶條狀；多條位線3，在與字線2交叉的方向(第2方向)上形成為帶條狀；以及交叉點單元陣列201，在字線2與位線3的俯視的交點上且形成于字線2與位線3之間。再有，交叉點單元陣列201包括多個存儲單元4，以及多個偏置電流檢測單元
5。再有，偏置電流檢測單元5以對多個字線2與多個位線3的每一條連接一個偏置電流檢測單元5的方式，配置于交叉點單元陣列201內(nèi)。在圖13的交叉點單元陣列201中，偏置電流檢測單元5作為多條字線2與多條位線3的交點，在此，規(guī)則地配置于交叉點單元陣列201的對角線上，但配置方法不限于此，只要配置為針對字線2與位線3的每一條連接有一個偏置電流檢測單元，而不限于交叉點單元陣列201的對角線上。本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000所包含的字線選擇電路10、位線選擇電路11、電流讀出電路A2la、寫入控制電路A22a、偏置電流值保持電路A23a都能夠采用與第I實施方式相同的電路。[寫入方法]本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000的寫入方法與本發(fā)明的第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置1000的寫入方法幾乎相同，因此在以下，以進行LR寫入的情況為例，只說明本實施方式與第I實施方式中的不同之處。本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000與第I實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置1000的寫入方法的不同之處在于，在檢測偏置電信號S?！獣r，采用字線選擇電路10以及位線選擇電路11而選擇的字線以及位線不同。在第I實施方式的非易失性半導體存儲裝置1000中，在檢測偏置電信號時總是選擇相同的字線以及位線，與寫入對象單元4a在交叉點單元陣列I內(nèi)的位置無關(guān)。對此，在本實施方式的非易失性半導體存儲裝`置2000中，在檢測偏置電信號時，選擇例如連接有寫入對象單元4a的字線。再有，選擇與設(shè)置于所選擇的字線的偏置電流檢測單元5連接的位線。另外，即使選擇連接有寫入對象單元4a的位線，再選擇與設(shè)置于所選擇的位線的偏置電流檢測單元5連接的字線，也可取得同樣的效果。S卩、在本實施方式中，電流讀出電路A2Ia通過下面的任意方法進行來自存儲單元4的潛行電流的檢測。位線選擇電路11選擇設(shè)置有寫入對象的存儲單元與偏置電流檢測單元5的雙方的位線，作為在由電流讀出電路A21a檢測潛行電流時選擇的位線。據(jù)此，通過在選擇的位線與連接于選擇的位線3的偏置電流檢測單元5所連接的字線之間施加電壓，可由電流讀出電路A21a檢測潛行電流I?！摑撔须娏鱅tjffsrtui為更接近在將寫入對象單元寫入為LR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流的值。在將寫入對象單元寫入為LR狀態(tài)或者HR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流因存儲于交叉點單元陣列201所包含的存儲單元4的數(shù)據(jù)而變化，但在設(shè)置于與寫入對象單元4a連接的位線3以及字線2的存儲單元4所存儲的數(shù)據(jù)、與除此之外的存儲單元4所存儲的數(shù)據(jù)中，因前者受到更大的影響。在本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000中，在寫入對象單元4a與偏置電流檢測單元5中字線2或者位線3的某一條相同，因此由偏置電流檢測單元5檢測的Irffsetui為更接近在將寫入對象單元寫入為LR狀態(tài)或者HR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流的值。因此，能夠?qū)⒘鹘?jīng)寫入對象單元的電流精度更加良好地保持于一定的值。另外，在所述的本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000中，在LR寫入的情況下，如圖13所示，構(gòu)成為在字線2上連接有寫入控制電路A22a，在位線3上連接有電流讀出電路A21a的非易失性半導體存儲裝置2000，但非易失性半導體存儲裝置2000的構(gòu)成并不限于這些。例如，在HR寫入時，也可將在檢測偏置電信號Stjffsetlffi時的非易失性半導體存儲裝置2000的構(gòu)成設(shè)為:在位線3上連接有寫入控制電路B (未圖示)，在字線2上連接有電流讀出電路B (未圖示)，且具備偏置電流值保持電路B。該情況下，字線選擇電路10選擇設(shè)置有寫入對象的存儲單元與偏置電流檢測單元5的雙方的字線，作為在檢測潛行電流時由電流讀出電路B選擇的字線。據(jù)此，通過在選擇的字線與連接于選擇的字線的偏置電流檢測單元5所連接的位線之間施加電壓，可由電流讀出電路B檢測潛行電流I?！摑撔须娏鱅。 為更接近在將寫入對象單元寫入為HR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流的值。另外，也可為這樣的構(gòu)成:將兼具電流讀出電路的功能與寫入控制電路的功能的電流讀出電路A/寫入控制電路B (未圖示)連接于位線3，將兼具電流讀出電路的功能與寫入控制電路的功能的電流讀出電路B/寫入控制電路A連接于字線2，將一方作為電流讀出電路使用時將另一方作為寫入控制電路使用。(第2實施方式的變形例)[裝置的構(gòu)成]圖14是表示本發(fā)明的第2實施方式的變形例所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000a的構(gòu)成的一例的圖。

本變形例所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000a與第2實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000的不同之處在于，參照兩個電流，即，由設(shè)置于連接寫入對象單元(寫入對象的存儲單元)4a的字線2的偏置電流檢測單元5檢測的電流、與設(shè)置于連接寫入對象單元4a的位線3的偏置電流檢測單元5檢測的電流，從而檢測潛行電流。據(jù)此，與在第2實施方式所示的情況相比，可取得能夠更為精度良好地檢測將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)或者HR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流這一效果。交叉點單元陣列201、字線選擇電路10、位線選擇電路11、電流讀出電路A121、寫入控制電路A122均能夠采用與第2實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000中的電路相同的電路。圖14的非易失性半導體存儲裝置2000a還具備由偏置電流值保持電路(Al) 123a以及偏置電流值保持電路(A2) 123b構(gòu)成的偏置電流值保持電路A123、以及偏置電流運算電路A125。另外，偏置電流值保持電路(Al)123a相當于本發(fā)明的第I偏置電流保持電路，偏置電流值保持電路(A2) 123b相當于本發(fā)明的第2偏置電流保持電路。電流讀出電路A121將相應(yīng)于從位線3流入的電流的大小變換而得的偏置電信號輸出至偏置電流值保持電路(Al) 123a或者偏置電流值保持電路(A2) 123b的任一個，該偏置電信號由偏置電流值保持電路(Al)123a或者偏置電流值保持電路(A2)123b保持。偏置電流值保持電路(Al)123a以及偏置電流值保持電路(A2)123b具有將該保持的偏置電信號根據(jù)需要輸出至偏置電流運算電路A125的功能。偏置電流運算電路A125具有進行從偏置電流值保持電路(Al)123a以及偏置電流值保持電路(A2)123b輸出的兩個偏置電信號的平均值的運算，并將該運算結(jié)果(平均偏置電信號)輸出至寫入控制電路A122的功能。[LR寫入方法]接著，采用圖15至圖17說明在本變形例的非易失性半導體存儲裝置2000a中對存儲單元4寫入LR狀態(tài)的方法。圖15至圖17為用于說明本變形例所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000a的寫入方法的圖。下面，以將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)的動作為例子，表示該順序。首先，如圖15所示，通過字線選擇電路10從多條字線2中選擇連接于寫入對象單元4a的字線WLi，據(jù)此將寫入對象單元4a連接于寫入控制電路A122a，其他未選擇的字線2處于例如開放狀態(tài)。接著，通過位線選擇電路11選擇與設(shè)置于字線WLi的偏置電流檢測單元5連接的位線BLj，據(jù) 此連接于電流讀出電路A121，其他的未選擇的位線3處于例如開放狀態(tài)。未選擇的字線2以及位線3也可被施加如使開關(guān)元件斷開那樣的電壓。接著，從寫入控制電路A122輸出電壓，從字線WLi經(jīng)由偏置電流檢測單元5向位線BLj的方向流經(jīng)電流，由電流讀出電路A121檢測此時的位線BLj的電流Itjffsrtuilt5此時，從寫入控制電路A122輸出的電壓(第I電壓)以位線BLj的電位與字線WLi的電位相比高出電壓Vui量的方式設(shè)定。該電壓Vui只要根據(jù)存儲單元陣列單位設(shè)定即可，無需針對每個存儲單元改變。接著，從電流讀出電路A121輸出與電流Itjffsetuil的大小相應(yīng)的偏置電信號Stjffsrtuil,該偏置電信號Stjffsrtuil由偏置電流值保持電路(Al) 123a保持。從該電流讀出電路A121輸出的偏置電信號只要為與輸入至電流讀出電路A121的電流的大小相應(yīng)地變化的電信號即可，能夠相應(yīng)于對偏置電流值保持電路A123采用哪種方式的電路而自由選擇。例如，能夠采用電流或者電壓的振幅，脈沖狀的電流或者電壓的脈沖寬度、脈沖密度等。接著，停止寫入控制電路A122的電壓輸出。接著，如圖16所示，通過位線選擇電路11，從多條位線3中選擇連接于寫入對象單元4a的位線BLn,據(jù)此將寫入對象單元4a連接于電流讀出電路A121，其他的位線3處于例如開放狀態(tài)。接著,通過字線選擇電路10，選擇與設(shè)置于位線BLn的偏置電流檢測單元5連接的字線WLm，據(jù)此連接于電流讀出電路A122，其他的字線2處于例如開放狀態(tài)。未選擇的字線2以及位線3也可被施加如使開關(guān)元件斷開那樣的電壓。接著，從寫入控制電路A122輸出電壓，從字線WLm向位線BLn的方向流經(jīng)電流，由電流讀出電路A121檢測此時的位線BLn的電流1?！猒。此時，從寫入控制電路A122輸出的電壓以位線BLn的電位與字線WLm的電位相比高出電壓Vui量的方式設(shè)定。該Vui只要根據(jù)存儲單元陣列單位設(shè)定即可，無需針對每個存儲單元改變。接著，從電流讀出電路A121輸出與電流It5ffsetui2的大小相應(yīng)的偏置電信號Stjffsrtue,該偏置電信號St5ffsetui2由偏置電流值保持電路(A2) 123b保持。接著，停止寫入控制電路A122的電壓輸出。接著，如圖17所示，通過字線選擇電路10，從多條字線2中選擇連接于寫入對象單元4a的字線WLi，據(jù)此將寫入對象單元4a連接于寫入控制電路A122，其他的字線2處于開放狀態(tài)。接著，將分別保持于偏置電流值保持電路(Al) 123a以及偏置電流值保持電路(Al)123a的偏置電信號Stjffsetuil以及電信號Stxffsetui2輸出至偏置電流運算電路A125。偏置電流運算電路A125具有參照輸入的兩個電信號(Stxffsrtuil, Stjffsrtue)并生成偏置電信號Smtui的功能。作為Snetui 與 SoffsetLK1、SoffsetLE2 的關(guān)系，優(yōu)選的是，SnetLE- ( SoffsetLE1+SoffsetLE2) /2。偏置電流運算電路A125將電信號Snetui輸出至寫入控制電路A122。寫入控制電路A122調(diào)整寫入用的電信號并輸出至字線WLi，以便形成與將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)所需的電流Ilk與根據(jù)偏置電信號Snetui計算而得的潛行電流((Itjffsetu^It5ffsetui2) /2)之和相等的電流(Iui+ (1ffsetLEl + 1ffsetLE2) /2)。此時，寫入控制電路AI 22作為恒流源動作。在本變形例所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000a中，由設(shè)置于與寫入對象單元4a相同的字線2的偏置電流檢測單元5檢測的Itjffsetuil，與由設(shè)置于與寫入對象單元4a相同的位線3的偏置電流檢測單元5檢測的It5ffsrtui2的平均值為更接近在將寫入對象單元4a寫入為LR狀時流經(jīng)的潛行電流的值，因此能夠?qū)⒘鹘?jīng)寫入對象單元所包含存儲元件111的電流精度更加良好地保持于一定的值。[寫入為LR狀態(tài)的動作的流程圖]圖18為表示本變形例所涉及的非易失性半導體存儲裝置2000a的將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)的時序的流程圖。如上述，為了將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)，需要事先選擇偏置電流檢測單元5并檢測潛行電流，將偏置電信號Stjffsrtuil保持于偏置電流值保持電路(Al) 123a，將偏置電信號Stjffsetui2保持于偏置電流值保持電路(A2)123b。由于該偏置電信號Stxffsetuil以及Stxffsetui2根據(jù)存儲于交叉點單元陣列201的數(shù)據(jù)動態(tài)地變化，因此優(yōu)選的是，針對每次寫入動作檢測該偏置電信號S。—以及S?！?。但是，在交叉點單元陣列201的規(guī)模足夠大而一次的寫入動作所引起的潛行電 流的變動小到可無視的程度時，也可以通過在多個LR狀態(tài)的寫入動作中米用相同的偏置電信號，省略偏置電信號Stjffsrtuil以及St5ffsetui2的檢測步驟。首先，在被要求針對存儲單元(寫入對象單元)4a進行LR狀態(tài)的寫入動作時，首先，通過字線選擇電路10選擇連接于寫入對象單元4a的字線WLi(F21 IL:過程F)，接著，通過位線選擇電路11選擇與設(shè)置于字線WLi的偏置電流檢測單元5連接的位線BLj(F212L:過程F)。接著，與位線BLj的電壓相比高出電壓Vui量的電壓(偏置電流檢測電壓)從寫入控制電路A122輸出至字線WLi，由電流讀出電路A121檢測此時流經(jīng)位線BLj的電流的大小(F213L:過程G的前半)。接著，由電流讀出電路A121將該檢測出的電流的大小變換為偏置電信號S?！?F214L:過程G的后半)，由偏置電流值保持電路(Al) 123a保持(F214L:過程H)。再有，停止寫入控制電路A122的電壓輸出(F215L)。接著,通過位線選擇電路11選擇連接于寫入對象單元4a的位線BLn (F216L:過程I)，接著，再通過字線選擇電路10選擇與設(shè)置于位線BLn的偏置電流檢測單元5連接的字線 WLm (F217L:過程 I)。接著，與位線BLn的電壓相比高出電壓Vui量的電壓(偏置電流檢測電壓)從寫入控制電路A122輸出至字線WLm，由電流讀出電路A121檢測此時流經(jīng)位線BLn的電流的大小(F218L:過程J的前半)。將該檢測出的電流的大小變換為偏置電信號S?！?(F219L:過程J的后半)，由偏置電流值保持電路(A2)123b保持(F219L:過程K)。再有，斷開寫入控制電路A122的電壓輸出(F220L)。接著，通過字線選擇電路10選擇連接于寫入對象單元4a的字線WLi (F221L)，通過位線選擇電路11選擇連接于寫入對象單元4a的位線BLn(F222L)。接著，將偏置電信號SoffsetLE1以及偏置電信號St5ffsrtui2輸出至偏置電流運算電路A125，生成保持于偏置電流值保持電路(Al) 123a以及偏置電流值保持電路(A2) 123b的偏置電信號的平均的偏置電信號，并轉(zhuǎn)送至寫入控制電路A122 (F223L)。寫入控制電路A122調(diào)整寫入用的電信號并輸出至字線WLm，以便形成與將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)所需的電流Iui與根據(jù)偏置電信號
^offsetLEl 以及 ^offsetLE2 計算而得的潛行電流((SQffsetUil+S
offsetLE2
)/2)之和相等的電流(F224L:
過程L、M)。以上，LR狀態(tài)的寫入動作完成。[HR寫入方法]在本變形例中將存儲單元寫入為HR狀態(tài)的方法能夠通過如下方式實現(xiàn):在將存儲單元寫入為LR狀態(tài)的方法中，將電流 從字線2向位線3流經(jīng)的方向置換為逆向，即從位線3向字線2流經(jīng)，并將Vui置換為VHK，將Iui置換為IHK。根據(jù)本變形例，通過兩個偏置電流值保持電路(Al) 123a以及偏置電流值保持電路(A2) 123b，能夠通過連接于與連接有寫入對象單元5的位線3以及字線2相同的位線3以及字線2的偏置電流檢測單元5檢測兩個潛行電流。并且，根據(jù)對檢測的兩個潛行電流取平均并變換為電信號的平均偏置電信號，補償潛行電流量的電信號并進行對存儲單元4的寫入動作，因此可抑制寫入動作不穩(wěn)定的問題。據(jù)此，可取得寫入動作的穩(wěn)定性得到提高的效果。另外，即使在本實施方式中，非易失性半導體存儲裝置2000a的構(gòu)成也可為如下構(gòu)成:例如，將兼具電流讀出電路的功能與寫入控制電路的功能的電流讀出電路A/寫入控制電路B (未圖示)連接于位線3，將兼具電流讀出電路的功能與寫入控制電路的功能的電流讀出電路B/寫入控制電路A (未圖示)連接于字線2，將一方作為電流讀出電路使用時將另一方作為寫入控制電路使用。(第3實施方式)[裝置的構(gòu)成]圖19是表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置3000的構(gòu)成的一例的圖。在本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置3000中，構(gòu)成為將特定的多條位線設(shè)定為偏置電流檢測位線303，偏置電流檢測單元5a設(shè)置于那些偏置電流檢測位線303。以在各條偏置電流檢測位線303上，設(shè)置有偏置電流檢測單元5a與存儲單元4的雙方，而針對各條字線2設(shè)置有一個偏置電流檢測單元5a的方式，配置設(shè)置于各條偏置電流檢測位線303的偏置電流檢測單元5a與存儲單元4。再有，設(shè)置于偏置電流檢測位線303的偏置電流檢測單元5a的個數(shù)在全部的偏置電流檢測位線303中相等。存儲單元4以及偏置電流檢測單元5a的構(gòu)造均能夠采用與在第I實施方式所示的存儲單元4以及偏置電流檢測單元5相同的構(gòu)造。再有，偏置電流檢測位線303的構(gòu)造采用與其他的位線3相同的構(gòu)造。
如此地，通過將偏置電流檢測單元5a統(tǒng)一地設(shè)置于規(guī)定的偏置電流檢測位線303，能夠明確地區(qū)分為了檢測電流Itjffsrtui以及Itjffsrtlffi而采用的位線(偏置電流檢測位線303)與為了將存儲單元4實際寫入為LR狀態(tài)以及HR狀態(tài)而采用的位線3，因此也完全能夠區(qū)別由位線選擇電路311選擇的開關(guān)是在檢測電流Itjffsrtui以及It5ffsrtlffi時，還是在對存儲單元4實際實施寫入時。如在第2實施方式中所示的偏置電流檢測單元5設(shè)置在交叉點單元陣列I整體時，需要以從全部的位線3中，對應(yīng)于寫入對象單元4a選擇I條位線的方式設(shè)計位線選擇電路311。對此，在本實施方式的構(gòu)成中，只要從較少條數(shù)的偏置電流檢測位線303中選擇I條位線即可，因此可取得能夠使進行位線選擇電路311的開關(guān)選擇的電路(未圖示)的電路設(shè)計變得容易的效果。本實施方式所涉及的非易失性存儲裝置3000如圖19所示，具備:多條字線2，與第I方向平行地形成為帶條狀；多條位線3以及多條偏置電流檢測位線303，在與字線2相交叉的方向(第2方向)上形成為帶條狀；以及交叉點單元陣列301，在字線2與位線3以及偏置電流檢測位線303的俯視的交點上且形成于字線2與位線3、以及字線2與偏置電流檢測位線303之間。再有，交叉點單元陣列301包括多個存儲單元4，以及多個偏置電流檢測單元5a。再有，有關(guān)偏置電流檢測單元5a，(I)全部的偏置電流檢測單元5a設(shè)置于多條偏置電流檢測位線303中的某條，并且，(2)以在各條字線2上設(shè)置一個偏置電流檢測單元5a的方式，配置于交叉點單元陣列301內(nèi)。在圖19所示的非易失性半導體存儲裝置3000中，偏置電流檢測位線303在位線3的旁邊統(tǒng)一地設(shè)置，但 偏置電流檢測位線303的設(shè)置方法不限于此，也可在位線3與位線3之間使各條偏置電流檢測位線303分散地設(shè)置。再有，偏置電流檢測單元5a沿著偏置電流檢測位線303，與存儲單元4交替地配置，但偏置電流檢測單元5a的配置方法不限于此，只要滿足所述(I)以及(2)的條件便可。再有，圖示了偏置電流檢測位線303為兩條的情況。這是基于存儲單元4占交叉點單元陣列301的比率最大這一點而優(yōu)選的，但如后述要使?jié)撔须娏鞯臋z測靈敏度更高時，偏置電流檢測位線303的條數(shù)也可為2條以上。圖19所示非易失性半導體存儲裝置3000還包括字線選擇電路310以及位線選擇電路311。字線選擇電路310連接于字線2、并從字線2中選擇一條，使該選擇的字線連接于寫入控制電路322，其他的字線2處于例如開放狀態(tài)。位線選擇電路311連接于位線3、并從位線3中選擇一條，使該選擇的位線連接于電流讀出電路321，其他的位線3處于例如開放狀態(tài)。未選擇的字線2以及位線3也可被施加如使開關(guān)元件斷開那樣的電壓。根據(jù)需要(后述)寫入控制電路322作為在從字線2向位線3 (或者偏置電流檢測位線303)流經(jīng)電流的方向上產(chǎn)生一定的電位的可變電壓源、或者，作為用于從字線2向位線3 (或者偏置電流檢測位線303)流經(jīng)峰值電流為一定的脈沖狀的電流的可變脈沖電流源來動作。電流讀出電路321將與從位線3 (或者偏置電流檢測位線303)流入的電流的大小相應(yīng)的電信號輸出至偏置電流值保持電路323，該信號由偏置電流值保持電路323保持。偏置電流值保持電路323具有生成與所保持的信號的2倍相當?shù)男盘柌⑤敵鲋翆懭肟刂齐娐?22的功能。[LR寫入方法]接著，采用圖20以及圖21，說明在本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置中對存儲單元4寫入LR狀態(tài)的方法。圖20以及圖21為用于說明本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置3000a的低電阻狀態(tài)的寫入方法的圖。開始，說明使用于LR寫入的非易失性半導體存儲裝置3000a的構(gòu)成的一例。非易失性半導體存儲裝置3000a的構(gòu)成與圖19所示的非易失性半導體存儲裝置3000的構(gòu)成相同。S卩，如圖20以及圖21所示，非易失性半導體存儲裝置3000a與圖19所示的非易失性半導體存儲裝置3000同樣，具備交叉點單元陣列301、字線2、位線3、偏置電流檢測位線303、字線選擇電路310、以及位線選擇電路311。另外，非易失性半導體存儲裝置3000a具備:寫入控制電路A322a，通過字線選擇電路310連接于字線2，用于向由字線選擇電路310選擇的字線2輸出寫入用的電信號；電流讀出電路A321a，通過位線選擇電路311連接于位線3 (或者偏置電流檢測位線303)，檢測流經(jīng)由位線選擇電路311選擇的位線3 (或者偏置電流檢測位線303)的潛行電流，并變換為與潛行電流的大小相應(yīng)的電信號即偏置電信號；以及偏置電流值保持電路A323a，保持偏置電信號。根據(jù)需要(后述)寫入控制電路A322a作為在從字線2向位線3 (或者偏置電流檢測位線303)流經(jīng)電流的方向上產(chǎn)生一定的電位的可變電壓源、或者，作為用于從字線2向位線3 (或者偏置電流檢 測位線303)流經(jīng)峰值電流為一定的脈沖狀的電流的可變脈沖電流源來動作。電流讀出電路A321a將與從位線3 (或者偏置電流檢測位線303)流入的電流的大小相應(yīng)的電信號輸出至偏置電流值保持電路A323a，該信號由偏置電流值保持電路A323a保持。偏置電流值保持電路A323a具有生成與保持的信號的2倍相當?shù)男盘柌⑤敵鲋翆懭肟刂齐娐稟322a的功能。下面，以將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)的動作為例子，表示該順序。首先，如圖20所示，通過字線選擇電路310，從多條字線2中選擇連接于寫入對象單元4a的字線WLi，據(jù)此將寫入對象單元4a連接于寫入控制電路A322a，其他的字線2處于例如開放狀態(tài)。接著，通過位線選擇電路311，從多條偏置電流檢測位線303中選擇與設(shè)置于字線WLi的偏置電流檢測單元5a連接的位線BLj，據(jù)此將偏置電流檢測單元5連接于電流讀出電路A321a，其他的位線3處于例如開放狀態(tài)。未選擇的字線2以及位線3也可被施加如使開關(guān)元件斷開那樣的電壓。接著，從寫入控制電路A322a輸出電壓，從字線WLi經(jīng)由偏置電流檢測單元5向位線BLj的方向流經(jīng)電流，由電流讀出電路A321a檢測此時的位線BLj的電流Itjffsrtuitj此時，從寫入控制電路A322a輸出的電壓以位線BLj的電位與字線WLj的電位相比高出電壓Vui量的方式設(shè)定。該Vui只要根據(jù)存儲單元陣列單位設(shè)定即可，無需針對每個存儲單元改變。接著，從電流讀出電路A32Ia輸出與電流Itjffsetui的大小相應(yīng)的偏置電信號SoffsetLE,該偏置電信號Stjffsrtui由偏置電流值保持電路A323a保持。從該電流讀出電路A321a輸出的偏置電信號Stjffsrtui只要為與輸入至電流讀出電路A321a的電流的大小相應(yīng)地變化的電信號即可，能夠相應(yīng)于對偏置電流值保持電路A323a采用哪種方式的電路而自由選擇。例如，能夠采用電流或者電壓的振幅，脈沖狀的電流或者電壓的脈沖寬度、脈沖密度等。接著，停止寫入控制電路A322a的電壓輸出。接著，如圖21所示，通過位線選擇電路311，從多條位線3中選擇連接于寫入對象單元4a的位線BLk，據(jù)此將寫入對象單元4a連接于電流讀出電路A321a，其他的位線3處于例如開放狀態(tài)。此時，連接于寫入對象單元4a的字線WLi已經(jīng)選擇，連接于寫入控制電路A322a。接著，偏置電流值保持電路A323a生成與保持于偏置電流值保持電路A323a的電信號的2倍相當?shù)男盘?StjffsrtuiXZ),并輸出至寫入控制電路A322a。寫入控制電路A322a將對寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)所需的電流Iui與根據(jù)偏置電信號(StjffsetuiX2)計算而得的潛行電流(ItjffsetuiXZ)之和相等的電流(Iu^ItjffsetuiXZ)輸出至字線WLi。此時，寫入控制電路A322a作為恒流源動作。在本實施方式所涉及的非易失性存儲裝置3000a中，在偏置電流檢測位線303上，設(shè)置有沿位線的方向的存儲單元個數(shù)的一半的偏置電流檢測單元5a，在余下處設(shè)置有與存儲單元4相同的構(gòu)造的存儲單元。在設(shè)置于該偏置電流檢測位線303的存儲單元4中未進行數(shù)據(jù)的寫入，只要寫入“O”或者“I”即可。即，在本實施方式中，在選擇偏置電流檢測單元5a時由電流讀出電路A321a檢測的電流Itjffsrtui為在對存儲單元4寫入LR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流的大致一半(Itjffsrtui N潛行電流/2)。在偏置電流值保持電路323a中，將與電流的大小相應(yīng)的偏置電信號Stjffsrtu^倍大小的信號輸出至寫入控制電路A322a，因此寫入控制電路A322a的輸出電流可控制在(Iu^ItjffsetuiX2)。該輸出電流中的(ItjffsetuiX2)與在對寫入對象單元4a實際進行寫入時流經(jīng)的潛行電流幾乎相等，因此不會被存儲于交叉點單元陣列I的數(shù)據(jù)影響，在寫入對象單元4a中，與Iui大致相等的電流流經(jīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的寫入動作。[寫入為LR狀態(tài)的動作的流程圖]圖22為表示本實施方式所涉及的非易失性半導體存儲裝置3000a的將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)的時序的流程圖。如上述，為了將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)，需要事先選擇偏置電流檢測單元5來檢測潛行電流，并將偏置電信號Stjffsrtui保持于偏置電流值保持電路A323a。由于該偏置電信號Stjffsetui根據(jù)存儲于交叉點單元陣列301的數(shù)據(jù)動態(tài)地變化，因此優(yōu)選的是，針對每次寫入動作檢測該偏置電信號St5ffsrtuitj但是，在交叉點單元陣列301的規(guī)模足夠大而一次的寫入動作所引起的潛行電流的變動小到可無視的程度時，也可以通過在多個LR狀態(tài)的寫入動作中采用相同的偏置電信號Stjffsrtui，省略偏置電信號Stjffsrtui的檢測步驟。首先，在被要求針對存儲單元(寫入對象單元)4a進行LR狀態(tài)的寫入動作時，為了檢測偏置電信號Stjffsetui而通過字線選擇電路310選擇連接于寫入對象單元4a的字線WLi(F311L:過程 A)。接著，通過位線選擇電路311選擇與設(shè)置于字線WLi的偏置電流檢測單元5a連接的位線BLj (F312L:過程A)。在此，F(xiàn)311L與F312L的順序也可顛倒。接著，與位線BLj相比高出電壓Vui量的電壓從寫入控制電路A322a輸出至字線WLi,由電流讀出電路A321a檢測此時流經(jīng)位線BLj的電流的大小(F313L:過程B的前半)。
接著，由電流讀出電路A321a將該檢測出的電流的大小變換為偏置電信號Stjffsrtui(F314L:過程B的后半)，由偏置電流值保持電路A323a保持(F3114L:過程C)。再有，斷開寫入控制電路A322a的電壓輸出之后(F315L)，由字線選擇電路311選擇連接于寫入對象單元 4a 的位線 BLk (F316L)。接著，將偏置電信號Stjffsetui乘以2而得的信號(SoffsetLR X 2)從偏置電流值保持電路A323a輸出至寫入控制電路A322a(F318L:過程D)。寫入控制電路A322a調(diào)整寫入用的電信號并輸出至字線WLi，以使從寫入控制電路A322a輸出的電流為等于將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)所需的電流Iui與根據(jù)偏置電信號(StjffsrtuiX2)計算而得的潛行電流(1ffsetLRX2)之和的電流(ILK+WLKX2) (F317L:過程 L)。以上，LR狀態(tài)的寫入動作完成。[HR寫入方法]在本實施方式中將存儲單元寫入為HR狀態(tài)的方法能夠通過如下方式實現(xiàn):在將存儲單元寫入為LR狀態(tài)的方法中，將電流從字線2向位線3流經(jīng)的方向置換為逆向，即從位線3向字線2流經(jīng)，并將Vui置換為VHK，將Iui置換為IHK。另外，在所述的本實施方式中，針對非易失性半導體存儲裝置3000、3000a所包含的偏置電流檢測位線303為2條，且在各偏置電流檢測位線303上設(shè)置有沿位線的方向的存儲單元個數(shù)的一半的偏置電流檢測單元5a的情況，說明了其動作，但本發(fā)明不限于該情況。在更擴充的表現(xiàn)中，在將偏置電流檢測位線303設(shè)為N條，將交叉點單元陣列301所包含的字線2的條數(shù)設(shè)為M條時，只要將設(shè)置于每條偏置電流檢測位線303的偏置電流檢測單元5a的個數(shù)設(shè)為(M/N)即可。該情況下，在如圖20所示的非易失性存儲裝置3000a中，從偏置電流值保持電路A323a輸出至寫入控制電路A322a的信號為保持于偏置電流值保持電路A323a的偏置電信號的(Μ/ (Μ- (M/N)))倍。據(jù)此，寫入控制電路A322a調(diào)整寫入用的電信號并輸出至字線WLi，以使從寫入控制電路A322a輸出的電流為與將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)所需的電流Iui與根據(jù)偏置電信號(StjffsetuiX (Μ/ (Μ- (M/N))))計算而得的潛行電流(IQffsetLKX (Μ/ (Μ- (M/N))))之和相等的電流(ILK+IQffsetLKX (M/ (Μ- (M/N))))。另外，在所述第3實施方式中的圖20的例子中，字線的條數(shù)為M=6，偏置電流檢測位線的條數(shù)為N=2，因此偏置電流檢測單元5a的個數(shù)為(M/N) =3，從偏置電流值保持電路A323a輸出至寫入控制電路A322a的信號為保持于偏置電流值保持電路A323a的偏置電信號的(Μ/ (Μ- (M/N)))=2倍。據(jù)此，寫入控制電路A322a將等于電流Iui與潛行電流(1ffsetLRX (M/ (M- (M/N))))= (IQffsetLKX2)之和的電流(ILK+IQffsetLKX (M/ (Μ- (M/N))))=(ILE+1ffSetLEX2)輸出至字線WLi，電流Iui為將寫入對象單元4a寫入為LR狀態(tài)所需的電流，潛行電流(ItjffsetuiX (M/ (M- (M/N))))= (1.tUiX2)為根據(jù)偏置電信號(StjffsetuiX(M/ (M- (M/N)))) = (StjffsetuiX2)計算而得的潛行電流。偏置電流檢測位線303的條數(shù)越增加，且設(shè)置于I條偏置電流檢測位線303的偏置電流檢測單元5a的個數(shù)越少，由于由偏置電流檢測單元5a檢測的電流乘以(M/ (M- CM/N )而得的電流與實際上在寫入 為HR狀態(tài)以及LR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流的差變小，因此能夠進行更穩(wěn)定的寫入動作。
偏置電流檢測位線的條數(shù)越增加，且設(shè)置于I條偏置電流檢測位線的偏置電流檢測單元5a的個數(shù)越少，由于由偏置電流檢測單元5a檢測的電流乘以(Μ/ (Μ- (M/N)))而得的電流與實際上在寫入為HR狀態(tài)以及LR狀態(tài)時流經(jīng)的潛行電流的差變小，因此能夠進行更穩(wěn)定的寫入動作。再有，在所述的第3實施方式中，說明了偏置電流檢測單元5a配置為只設(shè)置于特定的偏置電流檢測位線303的例子，但將特定的多條字線2設(shè)定為偏置電流檢測字線，即使以(I)全部的偏置電流檢測單元5a設(shè)置于多條偏置電流檢測字線中的某條，并且(2)在每一條位線3上設(shè)置I個偏置電流檢測單元5a的方式，在交叉點單元陣列301內(nèi)配置偏置電流檢測單元5a的情況下，也可取得同樣的效果。根據(jù)本實施方式，在選擇偏置電流檢測單元時，能夠?qū)⑼ㄟ^位線選擇電路(或者字線選擇電路)作為選擇對象的位線(或者字線)僅限定于偏置電流檢測位線(或者偏置電流檢測字線)，因此可取得使進行位線選擇電路(或者字線選擇電路)的開關(guān)選擇的電路的電路設(shè)計變得容易的效果。以上，基于從第I到 第3的實施方式以及變形例，說明了本發(fā)明所涉及的非易失性半導體存儲裝置及其寫入方法，但本發(fā)明并不限定為這些實施方式以及變形例。在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，對各實施方式以及變形例實施本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的各種變形而得到的方式、或?qū)⒏鲗嵤┓绞揭约白冃卫臉?gòu)成要素任意組合來實現(xiàn)的方式也包含于本發(fā)明。例如，本發(fā)明所涉及的非易失性半導體存儲裝置未必需要具備字線選擇電路以及位線選擇電路，至少具備交叉點單元陣列便可。該交叉點單元陣列只要構(gòu)成如下即可:包括存儲單元以及偏置電流檢測單元，該存儲單元包括進行存儲動作的存儲元件，該偏置電流檢測單元具有高于存儲元件進行存儲動作時的高電阻狀態(tài)下的存儲元件的電阻值的電阻值。另外，本發(fā)明所涉及的非易失性半導體存儲裝置未必需要分別設(shè)置電流讀出電路與寫入控制電路，也可為兼用電流讀出電路與寫入控制電路的構(gòu)成。即，有關(guān)電流讀出電路以及寫入控制電路，在所述的實施方式中針對如下構(gòu)成進行了說明:設(shè)置與位線對應(yīng)地使用的電流讀出電路以及寫入控制電路，設(shè)置與字線對應(yīng)地使用的電流讀出電路以及寫入控制電路；但也可具備字線與位線共同地使用的電流讀出電路以及寫入控制電路。另外，在所述實施方式以及變形例的非易失性半導體存儲裝置中，并未明示向存儲單元的寫入電路以及實施初始斷開動作的電路，但毋庸多言，也可具備這樣的電路。工業(yè)實用性本發(fā)明的非易失性半導體存儲裝置能夠解決如下在以往的裝置構(gòu)成中難以應(yīng)對的問題，該問題是實現(xiàn)可微細化且大容量化的交叉點構(gòu)造上的問題，即因在寫入動作時流經(jīng)存儲單元的電流受潛行電流的影響而難以穩(wěn)定，從而寫入動作變得不穩(wěn)定。作為數(shù)字家電、存儲卡、便攜式電話機以及個人電腦等種種電子設(shè)備所采用的非易失性半導體存儲裝
置有用。附圖標記說明K201,301交叉點單元陣列；2 字線；
3 位線；4存儲單元；4a寫入對象單元；5、5a、51、52、53、54偏置電流檢測單元；10,310字線選擇電路；11,311位線選擇電路；21,321電流讀出電路；21a、121、321a 電流讀出電路 A;22,322寫入控制電路；22a、122、322a 寫入控制電路 A;23,323偏置電流值保持電路；23a、123、323a偏置電流值保持電路A;23b偏置電流值保持電路B ；25電流讀出電路A/寫入 控制電路B ；26電流讀出電路B/寫入控制電路A ；100、501層間絕緣膜；110 第 I 通孔；111存儲元件；112 第 2 通孔；123a偏置電流值保持電路Al ；123b偏置電流值保持電路A2 ；125偏置電流運算電路A ;303偏置電流檢測位線；511 第 I 電極；512 第 2 電極；513 第 3 電極；521低濃度氧化層；522高濃度氧化層；530半導體層；570電阻變化元件；571 二極管；572存儲元件；1000、1000a、1000c、2000、2000a、3000、3000a 非易失性半導體存儲裝置。
權(quán)利要求
1.一種非易失性半導體存儲裝置，包括: 多條字線，在第I平面內(nèi)相互平行地形成； 多條位線，以在與所述第I平面平行的第2平面內(nèi)相互平行地且與所述多條字線立體交叉的方式形成； 交叉點單元陣列，由針對所述多條字線與所述多條位線的各個立體交叉點設(shè)置的單元的集合體構(gòu)成； 字線選擇電路，從所述多條字線中選擇特定的字線； 位線選擇電路，從所述多條位線中選擇特定的位線； 寫入控制電路，經(jīng)由所述字線選擇電路連接于所述字線，或者經(jīng)由所述位線選擇電路連接于所述位線，用于對由所述字線選擇電路選擇的字線或者由所述位線選擇電路選擇的位線輸出寫入用的電信號；以及 電流讀出電路，經(jīng)由所述位線選擇電路連接于所述位線，或者經(jīng)由所述字線選擇電路連接于所述字線，檢測流經(jīng)由所述位線選擇電路選擇的位線或者由所述字線選擇電路選擇的字線的電流，并變換為與所述電流的大小相應(yīng)的電信號； 在所述單元的集合體中，包括: 存儲單元，包括進行存儲動作的存儲元件，該存儲動作是:基于所對應(yīng)的字線與所對應(yīng)的位線之間被施加的電信號，電阻值 在兩個以上的狀態(tài)中可逆地變化；以及 偏置電流檢測單元，與所對應(yīng)的字線與所對應(yīng)的位線之間被施加的電信號無關(guān)，具有高于所述存儲元件進行所述存儲動作時的高電阻狀態(tài)下的所述存儲元件的電阻值的電阻值； 將向與所述存儲單元連接的所述字線以及所述位線之間施加具有規(guī)定的極性與振幅的第I電壓從而在所述存儲單元中寫入規(guī)定的數(shù)據(jù)時流經(jīng)的電流設(shè)為第I寫入電流，且將向與所述偏置電流檢測單元連接的所述字線以及所述位線之間施加所述第I電壓時流經(jīng)的電流設(shè)為潛行電流時， 所述寫入控制電路調(diào)節(jié)所述寫入用的電信號，以使高于所述第I寫入電流的第2寫入電流流經(jīng)所述存儲單元。
2.如權(quán)利要求1所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述潛行電流為流經(jīng)所述偏置電流檢測單元之外的存儲單元的電流的總和。
3.如權(quán)利要求1或2所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述第2寫入電流為所述第I寫入電流與所述潛行電流之和。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述電流讀出電路將所述潛行電流變換為偏置電信號， 所述非易失性半導體存儲裝置還包括: 偏置電流值保持電路，用于保持由所述電流讀出電路變換而得的所述偏置電信號。
5.如權(quán)利要求4所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述寫入控制電路由寫入控制電路A以及寫入控制電路B構(gòu)成， 所述寫入控制電路A用于對由所述字線選擇電路選擇的所述字線輸出第I寫入用的電信號作為所述寫入用的電信號， 所述寫入控制電路B用于對由所述位線選擇電路選擇的位線輸出第2寫入用的電信號作為所述寫入用的電信號。
6.如權(quán)利要求4所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述電流讀出電路由電流讀出電路A以及電流讀出電路B構(gòu)成， 所述電流讀出電路A檢測從由所述位線選擇電路選擇的位線流出的潛行電流，并變換為與所述潛行電流的大小相應(yīng)的電信號即第I偏置電信號作為所述偏置電信號， 所述電流讀出電路B檢測從由所述字線選擇電路選擇的字線流出的潛行電流，并變換為與所述潛行電流的大小相應(yīng)的電信號即第2偏置電信號作為所述偏置電信號。
7.如權(quán)利要求6所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述偏置電 流值保持電路由偏置電流值保持電路A以及偏置電流值保持電路B構(gòu)成，該偏置電流值保持電路A用于保持由所述電流讀出電路A變換而得的所述第I偏置電信號， 該偏置電流值保持電路B用于保持由所述電流讀出電路B變換而得的所述第2偏置電信號。
8.如權(quán)利要求1 7中任一項所述的非易失性半導體存儲裝置， 以針對所述多條字線以及所述多條位線的各條分別設(shè)置各一個所述偏置電流檢測單元的方式，在所述交叉點單元陣列內(nèi)配置所述偏置電流檢測單元， 為了檢測所述電流而選擇的所述偏置電流檢測單元，是針對與從所述交叉點單元陣列選擇的寫入對象的存儲單元連接的字線或者位線而設(shè)置的所述偏置電流檢測單元。
9.如權(quán)利要求4所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述偏置電流值保持電路由用于保持由所述電流讀出電路變換而得的不同的所述偏置電信號的第I偏置電流值保持電路以及第2偏置電流值保持電路構(gòu)成， 所述非易失性半導體存儲裝置還包括偏置電流運算電路， 所述偏置電流運算電路參照分別保持于所述第I偏置電流值保持電路以及所述第2偏置電流值保持電路的所述第I偏置電信號以及所述第2偏置電信號，生成與保持于所述第I偏置電流值保持電路以及所述第2偏置電流值保持電路的所述第I偏置電信號以及所述第2偏置電信號的平均值相當?shù)钠骄秒娦盘枺? 所述寫入控制電路與所述平均偏置電信號相應(yīng)地調(diào)節(jié)所述寫入用的電信號，以使在所述潛行電流為第I電流時第I寫入電流流經(jīng)所述存儲單元，而在所述潛行電流為高于所述第I電流的第2電流時高于所述第I寫入電流的第2寫入電流流經(jīng)所述存儲單元。
10.如權(quán)利要求9所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述偏置電流值保持電路由偏置電流值保持電路A以及偏置電流值保持電路B構(gòu)成，所述偏置電流值保持電路A用于保持由所述電流讀出電路A變換而得的所述第I偏置電信號， 所述偏置電流值保持電路B用于保持由所述電流讀出電路B變換而得的所述第2偏置電信號， 所述偏置電流運算電路由偏置電流運算電路A以及偏置電流運算電路B構(gòu)成， 所述偏置電流運算電路A參照分別保持于所述偏置電流值保持電路A的所述第I偏置電流值保持電路以及所述第2偏置電流值保持電路中的所述第I偏置電信號以及所述第2偏置電信號，生成與分別保持于所述第I偏置電流值保持電路以及所述第2偏置電流值保持電路的所述第I偏置電信號以及所述第2偏置電信號的平均值相當?shù)钠骄秒娦盘?，所述偏置電流運算電路B參照分別保持于所述偏置電流值保持電路B的所述第I偏置電流值保持電路以及所述第2偏置電流值保持電路中的所述第I偏置電信號以及所述第2偏置電信號，生成與分別保持于所述第I偏置電流值保持電路以及所述第2偏置電流值保持電路的所述第I偏置電信號以及所述第2偏置電信號的平均值相當?shù)钠骄秒娦盘枴?br> 11.如權(quán)利要求5所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述多條位線由只設(shè)置有所述存儲單元的多條位線、以及設(shè)置有所述存儲單元與所述偏置電流檢測單元雙方的多條偏置電流檢測位線構(gòu)成， 以設(shè)置于全部所述多條偏置電流檢測位線的各條上的所述偏置電流檢測單元的個數(shù)均等，并且針對所述多條字線的各條分別設(shè)置各一個所述偏置電流檢測單元的方式，在所述交叉點單元陣列內(nèi)配置所述偏置電流檢測單元， 為了檢測所述電流而選擇的所述偏置電流檢測單元，是針對與從所述交叉點單元陣列選擇的寫入對象的存儲單元連接的字線而設(shè)置的偏置電流檢測單元。
12.如權(quán)利要求5所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述多條字線由只設(shè)置有所述存儲單元的多條字線、以及設(shè)置有所述存儲單元與所述偏置電流檢測單元雙方的多條偏置電流檢測字線構(gòu)成， 以設(shè)置于全部所述多條偏置電流檢測字線的各條上的所述偏置電流檢測單元的個數(shù)均等，并且，針對所述多條位線的各條分別設(shè)置各一個所述偏置電流檢測單元的方式，在所述交叉點單元陣列內(nèi)配 置所述偏置電流檢測單元， 為了檢測所述電流而選擇的所述偏置電流檢測單元，是針對與從所述交叉點單元陣列選擇的寫入對象的存儲單元連接的位線而設(shè)置的偏置電流檢測單元。
13.如權(quán)利要求5所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述寫入控制電路A選擇所述偏置電流檢測單元，并從所述寫入控制電路A輸出第I電壓，從而使所述偏置電流檢測單元所連接的字線的電位高于所述偏置電流檢測單元所連接的位線的電位，并且， 將流經(jīng)所述偏置電流檢測單元所連接的位線的電流設(shè)為Itjffsrtui, 將為了使所述寫入對象的存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化而需要從字線向位線的方向流經(jīng)所述存儲元件的電流設(shè)為込， 此時，所述寫入控制電路A為了使所述寫入對象的存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化，調(diào)整所述寫入用的電信號，以使從所述寫入控制電路A輸出的電流為Iu^Itjffsrtuit5
14.如權(quán)利要求5所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述寫入控制電路B選擇所述偏置電流檢測單元，并從所述寫入控制電路B輸出第2電壓，從而使與所述偏置電流檢測單元連接的位線的電位高于所述偏置電流檢測單元所連接的字線的電位，并且， 將從與所述偏置電流檢測單元連接的字線流出的電流設(shè)為Itjffsrtm, 將為了使所述寫入對象的存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化而需要從位線向字線的方向流經(jīng)所述存儲元件的電流設(shè)為IHK， 此時，所述寫入控制電路B為了使所述寫入對象的存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化，調(diào)整所述寫入用的電信號，以使從所述寫入控制電路B輸出的電流為
15.如權(quán)利要求5所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述寫入控制電路A選擇連接于第I位線的偏置電流檢測單元，并從所述寫入控制電路A輸出第I電壓，從而使與連接于所述第I位線的偏置電流檢測單元連接的第I字線的電位高于所述第I位線的電位， 將從所述第I位線流出的電流設(shè)為Itjffsrtuil, 所述寫入控制電路A選擇連接于第2位線的偏置電流檢測單元，并從所述寫入控制電路A輸出第I電壓，從而使與連接于所述第2位線的偏置電流檢測單元連接的第2字線的電位高于所述第2位線的電位， 將從所述第2位線流出的電流設(shè)為Itjffsrtu ，并且， 將為了使所述寫入對象的存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化而需要從字線向位線方向流經(jīng)所述存儲元件的電流設(shè)為込， 此時，所述寫入控制電路A為了使所述寫入對象的存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化，調(diào)整所述寫入用的電信號，以使從所述寫入控制電路A輸出的電流為Iui+(+1ffsetLRl + 1ffsetLR2 ) /2 。
16.如權(quán)利要求5所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述寫入控制電路B選擇連接于第I字線的偏置電流檢測單元，并從所述寫入控制電路B輸出第2電壓，從而使與連接于所述第I字線的偏置電流檢測單元連接的第I位線的電位高于所述第I字線的電位， 將從所述第I字線流出的電流設(shè)為It5ffsrtm, 所述寫入控制電路B選擇連接于第2字線的偏置電流檢測單元，并從所述寫入控制電路B輸出第2電壓，從而使與連接于所述第2字線的偏置電流檢測單元連接的第2位線的電位高于所述第2字線的電位， 將從所述第2字線流出的電流設(shè)為It5ffsrtm2，并且， 將為了使所述寫入對象的存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化而需要從位線向字線方向流經(jīng)所述存儲元件的電流設(shè)為ΙΗΚ， 此時，所述寫入控制電路B為了使所述寫入對象的存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化，調(diào)整所述寫入用的電信號，以使從所述寫入控制電路B輸出的電流為Ihk+(+1ffsetHRl + 1ffsetiIR2) /2。
17.如權(quán)利要求11所述的非易失性半導體存儲裝置， 將與一條所述偏置電流檢測位線連接的所述偏置電流檢測單元的個數(shù)設(shè)為N，且將與一條所述偏置電流檢測位線連接的單元個數(shù)設(shè)為M時， 所述寫入控制電路A選擇所述偏置電流檢測單元，并從所述寫入控制電路A輸出第I電壓，從而使與所述偏置電流檢測單元連接的字線的電位高于所述偏置電流檢測單元所連接的所述偏置電流檢測位線的電位，并且， 將從與所述偏置電流檢測單元連接的所述偏置電流檢測位線流出的電流設(shè)為Itjffsrtui,將為了使所述存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化而需要從字線向位線方向流經(jīng)所述存儲元件的電流設(shè)為込， 此時，所述寫入控制電路A為了使所述存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化，調(diào)整所述寫入用的電信號，以使從所述寫入控制電路A輸出的電流為Iu^ItjffsrtuiXM/ (M- CM/N))。
18.如權(quán)利要求11所述的非易失性半導體存儲裝置， 將設(shè)置于一條所述偏置電流檢測位線的所述偏置電流檢測單元的個數(shù)設(shè)為N，且將設(shè)置于一條所述偏置電流檢測位線的單元個數(shù)設(shè)為M時， 所述寫入控制電路B選擇所述偏置電流檢測單元，并從所述寫入控制電路B輸出第2電壓，從而使與所述偏置電流檢測單元連接的偏置電流檢測位線的電位高于與所述偏置電流檢測單元連接的字線的電位，并且， 將從與所述偏置電流檢測單元連接的所述字線流出的電流設(shè)為Itjffsrtm, 將為了使所述存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化而需要從位線向字線方向流經(jīng)所述存儲元件的電流設(shè)為IHK， 此時，所述寫入控制電路B為了使所述存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化，調(diào)整所述寫入用的電信號，以使從所述寫入控制電路B輸出的電流為Ιηκ+Ι__ΧΜ/ (Μ- (M/N))。
19.如權(quán)利要求12所述的非易失性半導體存儲裝置， 將設(shè)置于一條所述偏置電流檢測字線的所述偏置電流檢測單元的個數(shù)設(shè)為N，且將設(shè)置于一條所述偏置電流檢測字線的單元個數(shù)設(shè)為M時， 所述寫入控制電路A選擇所述偏置電流檢測單元，并從所述寫入控制電路A輸出第I電壓，從而使與所述偏置電流檢測單元連接的所述偏置電流檢測字線的電位高于與偏置電流檢測單元連接的位線的電位，并且， 將從與所述偏置電流檢測單元連接的所述偏置電流檢測位線流出的電流設(shè)為Itjffsrtui,將為了使所述存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化而需要從字線向位線方向流經(jīng)所述存儲元件的電流設(shè)為込， 此時，所述寫入控制電路A為了使所述存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化，調(diào)整所述寫入用的電信號，以使從所述寫入控制電路A輸出的電流為Iu^ItjffsrtuiXM/ (M- CM/N))。
20.如權(quán)利要求12所述的非易失性半導體存儲裝置， 將設(shè)置于一條所述偏置電流檢測字線的所述偏置電流檢測單元的個數(shù)設(shè)為N，且將設(shè)置于一條所述偏置電流檢測字線的單元個數(shù)設(shè)為M時， 所述寫入控制電路B選擇所述偏置電流檢測單元，并從所述寫入控制電路B輸出第2電壓，從而使與所述偏置電流檢測單元連接的位線的電位高于與所述偏置電流檢測單元連接的偏置電流檢測字線的電位， 將從與所述偏置電流檢測單元連接的所述字線流出的電流設(shè)為Itjffsrtm, 將為了使所述存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化而需要從位線向字線方向流經(jīng)所述存儲元件的電流設(shè)為IHK， 此時，所述寫入控制電路B為了使所述存儲單元所包含的存儲元件的電阻值變化，調(diào)整所述寫入用的電信號，以使從所述寫入控制電路B輸出的電流為Ιηκ+Ι__ΧΜ/ (Μ- (M/N))。
21.如權(quán)利要求13、權(quán)利要求15、權(quán)利要求17以及權(quán)利要求19中任一項所述的非易失性半導體存儲裝置，選擇的所述位線與選擇的所述字線之間的電壓，是在所述存儲元件的電流-電壓特性中為了使所述存儲元件從高電阻狀態(tài)變化至低電阻狀態(tài)所需的電壓以下的電壓。
22.如權(quán)利要求14、權(quán)利要求16、權(quán)利要求18以及權(quán)利要求20中的任一項所述的非易失性半導體存儲裝置， 選擇的所述字線與選擇的所述位線之間的電壓，是在所述存儲元件的電流-電壓特性中為了使所述存儲元件從低電阻狀態(tài)變化至高電阻狀態(tài)所需的電壓以上的電壓。
23.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求22中的任一項所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述存儲單元由所述存儲元件、第I通孔以及第2通孔構(gòu)成，該第I通孔用于電連接所述存儲元件與所述字線，該第2通孔用于電連接所述存儲元件與所述位線， 所述偏置電流檢測單元具有從所述存儲單元中除去所述第I通孔以及所述第2通孔中的至少某一個而成的構(gòu)造。
24.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求22中的任一項所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述存儲單元由所述存儲元件、第I通孔以及第2通孔構(gòu)成，該第I通孔用于電連接所述存儲元件與所述字線，該第2通孔用于電連接所述存儲元件與所述位線， 所述偏置電流檢測單元具有從所述存儲單元中除去所述存儲元件而成的構(gòu)造、或者從所述存儲單元中除去所述第I通孔以及所述第2通孔中的至少某一個以及所述存儲元件而成的構(gòu)造。`
25.如權(quán)利要求1至權(quán)利要求24中任一項所述的非易失性半導體存儲裝置， 所述存儲元件具有電阻變化型存儲元件，該電阻變化型存儲元件具有由第I電極、電阻變化層以及第2電極構(gòu)成的層疊構(gòu)造， 所述第I電極由TaN即氮化鉭、TiN即氮化鈦以及W即鎢中的某一個構(gòu)成， 所述第2電極由Pt即鉬、Ir即銥以及Pd即鈀中的某一個或者它們的合金構(gòu)成， 所述電阻變化層包含高濃度氧化層以及低濃度氧化層，該高濃度氧化層以及低濃度氧化層由缺氧型的鉭氧化膜、缺氧型的鐵氧化膜、缺氧型的鉿氧化膜以及缺氧型的鋯氧化物中的至少某一個構(gòu)成， 所述高濃度氧化層的缺氧度小于所述低濃度氧化層的缺氧度， 所述存儲單元是在制造之后被施加了用于使所述存儲元件進行所述存儲動作的初始擊穿動作的單元， 所述偏置電流檢測單元具有與所述存儲單元相同的構(gòu)造，是在制造之后未被施加初始擊穿動作的單元。
26.—種針對非易失性半導體存儲裝置的寫入方法，包括: 過程A，選擇連接于所述偏置電流檢測單元的字線與連接于所述偏置電流檢測單元的位線； 過程B，在選擇的所述字線與所述位線之間施加一定電壓，由電流讀出電路檢測此時從所述字線或者所述位線流出的潛行電流，并由寫入控制電路將檢測出的所述潛行電流變換為偏置電信號，該偏置電信號為與所述潛行電流的大小相應(yīng)的電信號； 過程C，將所述偏置電信號保持于偏置電流值保持電路； 過程D，將根據(jù)所述偏置電信號生成的寫入用的電信號輸出至寫入控制電路；以及 過程E，與所述偏置電信號相應(yīng)地調(diào)整所述寫入用的電信號，以使在所述潛行電流為第I電流時第I寫入電流流經(jīng)所述存儲單元，而在所述潛行電流為高于所述第I電流的第2電流時高于所述第I寫入電流的第2寫入電流流經(jīng)所述存儲單元。
27.—種針對非易失性半導體存儲裝置的寫入方法，包括: 過程F，選擇連接于寫入對象的存儲單元的第I字線、以及與設(shè)置于所述第I字線上的第I偏置電流檢測單元連接的第I位線； 過程G，在選擇的所述第I字線與所述第I位線之間施加一定電壓，由電流讀出電路A檢測此時從所述第I字線或者所述第I位線流出的第I潛行電流，并由寫入控制電路A將檢測出的所述第I潛行電流變換為第I偏置電信號，該第I偏置電信號為與所述第I潛行電流的大小相應(yīng)的電信號； 過程H，將所述第I偏置電信號保持于第I偏置電流值保持電路； 過程I，選擇與所述寫入對象的存儲單元連接的第2位線、以及與設(shè)置于所述第2位線上的第2偏置電流檢測單元連接的第2字線； 過程J，在選擇的所述第2字線與所述第2位線之間，施加與在過程G中在選擇的所述第I字線與所述第I位線之間施加的電壓大小相同的電壓，由電流讀出電路A檢測此時從所述第2字線或者所述第2位線流出的第2潛行電流，并由寫入控制電路B將檢測出的所述第2潛行電流變換為第2偏置電信號，該第2偏置電信號為與所述第2潛行電流的大小相應(yīng)的電信號； 過程K，將所述第2偏置電信號保持于第2偏置電流值保持電路； 過程L，參照所述第I偏置電信號以及所述第2偏置電信號，生成與保持于所述第I偏置電流值保持電路以及所述第2偏置電流值保持電路的所述第I偏置電信號以及所述第2偏置電信號的平均值相當 的平均偏置電信號；以及 過程M，與所述平均偏置電信號相應(yīng)地調(diào)整所述第I寫入用的電信號。
全文摘要
具備多條字線(2)、多條位線(3)、由通過存儲單元(4)與偏置電流檢測單元(5)構(gòu)成的單元的集合體所構(gòu)成的交叉點單元陣列(1)、字線選擇電路(10)、位線選擇電路(11)、寫入控制電路(22)、以及檢測電流并變換為電信號的電流讀出電路(21)，寫入控制電路(22)調(diào)節(jié)寫入用的電信號，以使高于第1寫入電流的第2寫入電流流經(jīng)存儲單元(4)。
文檔編號G11C13/00GK103238185SQ20128000387
公開日2013年8月7日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者辻清孝 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社