JP4922645B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、時間計測用の蓄電池を内部に備えずに、実時間を計測または実時間に依存した動作を行う半導体装置に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a technique effective when applied to a semiconductor device that measures real time or performs an operation dependent on real time without providing a storage battery for time measurement.

例えば、特許文献1,2には、EEPROM等に書き込まれた電荷の経時的な放電時間を利用して、時間を計測する方式が示されている。これによると、時計用の電池等が無くても時間の計測が可能となり、装置の小型化などが実現できる。特許文献3には、浮遊ゲートと制御ゲートの間にONO(酸化物−窒化物−酸化物構造)層が形成されたEEPROM等を用い、書き込まれた電荷がこのONO層内で経時的に移動するのに伴いチャネル領域の伝送特性が変化することを利用して時間を計測する方式が示されている。これによると、電池等が不要になることに加え、外部温度等から影響を受けずに時間計測が行える。
特開2002−246887号公報 特開平9−127271号公報 特表2004−534938号公報
For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a method of measuring time using a discharge time with time of charge written in an EEPROM or the like. According to this, it is possible to measure time even without a watch battery or the like, and it is possible to reduce the size of the apparatus. In Patent Document 3, an EEPROM or the like in which an ONO (oxide-nitride-oxide structure) layer is formed between a floating gate and a control gate is used, and written charges move with time in the ONO layer. A method for measuring time by utilizing the change in transmission characteristics of the channel region as it is performed is shown. According to this, in addition to the need for a battery or the like, time measurement can be performed without being affected by the external temperature or the like.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-246887 JP-A-9-127271 JP-T-2004-534938

近年、ICタグと呼ばれる小型の半導体デバイスの利用が進んでいる。ICタグはRFID(Radio Frequency Identification)とも呼ばれ、最も簡単なICタグは、無線通信機能とデータ記録機能とを備えている。ICタグは、従来用いられているバーコードに代わる技術として、主にICタグが貼り付けられた商品の属性情報や流通経路などの情報を格納する用途に用いられる。   In recent years, the use of a small semiconductor device called an IC tag has been advanced. The IC tag is also called RFID (Radio Frequency Identification), and the simplest IC tag has a wireless communication function and a data recording function. The IC tag is mainly used for storing information such as the attribute information and distribution route of a product to which the IC tag is attached as a technique that replaces the conventionally used barcode.

ICタグは、専用の読み取り装置との間で、無線でデータをやりとりする。ICタグと読み取り装置との間の距離は、ICタグが個別の商品に貼り付けられる場合や、商品群を収納するコンテナに貼り付けられる場合など、用途によって数mmから数mまで様々である。一般に無線で長距離の通信を行うためには、ICタグに搭載されるアンテナのサイズや利用可能な電力を大きくしなければならない。アンテナのサイズを大きくすれば、ICタグのサイズは当然ながら大きくなり、大きな電力を使うためにICタグ内部に独自の電池を備えれば、やはりICタグのサイズは増大する。   The IC tag wirelessly exchanges data with a dedicated reading device. The distance between the IC tag and the reading device varies from several millimeters to several meters depending on the application, such as when the IC tag is attached to an individual product, or when attached to a container that stores a product group. In general, in order to perform long-distance communication wirelessly, the size of an antenna mounted on an IC tag and available power must be increased. If the size of the antenna is increased, the size of the IC tag naturally increases. If a unique battery is provided inside the IC tag in order to use a large amount of power, the size of the IC tag also increases.

たとえば、ICタグの貼り付け対象が、貨物コンテナなどの、大型でサイズの決まったものであれば、ある程度のサイズの増大は実用を妨げることはない。しかし、ICタグを貼り付ける対象が量販店などに置かれる様々な形状の商品であれば、ICタグは、それらすべての形状に対応する必要があるため、必然的に、最小サイズの商品に貼り付け可能なサイズおよび形状でなければならなくなる。すなわち、汎用的に使うことを想定したICタグほど、小型化が望ましいといえる。   For example, if the IC tag is attached to a large and fixed size object such as a cargo container, a certain increase in size will not hinder practical use. However, if the target to which the IC tag is to be attached is a product of various shapes placed in a mass retailer or the like, the IC tag must be compatible with all these shapes, so it is inevitably attached to the product of the smallest size. It must be of a size and shape that can be attached. In other words, it can be said that the IC tag that is assumed to be used for general purposes is preferably downsized.

ICタグのサイズを決める上で支配的な要因は、アンテナのサイズと内蔵される電池の大きさであるから、ICタグを小型化するためには、アンテナのサイズを小さくし、内部に電池を備えないことが必要である。アンテナのサイズを小さくすれば、通信可能な距離が短くなるが、技術の発展とともに、ある程度小型のアンテナでも、実用的な水準の通信距離を確保することができるようになってきている。電池の非搭載についても、アンテナを経由して読み取り装置から電力を与える技術が利用可能になっており、こちらも、実用性が確保されてきているといえる。   The dominant factors in determining the size of the IC tag are the size of the antenna and the size of the built-in battery. To reduce the size of the IC tag, the antenna size must be reduced and the battery inside. It is necessary not to prepare. If the size of the antenna is reduced, the communicable distance is shortened. However, with the development of technology, a practical level communication distance can be secured even with a somewhat small antenna. As for the non-mounting of the battery, a technique of supplying power from the reading device via the antenna is available, and it can be said that the practicality has been secured.

ICタグの利用用途のひとつとして、流通管理が挙げられる。工場から出荷される物品には、ICタグが貼り付けられ、ICタグには、工場からどのトラックの荷台に乗って倉庫に運ばれたかの履歴が記録される。中央の情報管理サーバーで、各流通チェックポイントに設置されている端末から読み取られたICタグの情報を集計管理しているため、流通の末端においても物品の素性を表示することができる。このことは、生鮮食品や薬品など、生産から消費者までの経路の管理が重要である用途では、安全性を確認することができるため、結果として消費者の安心感を高めることができる。   One of the uses of IC tags is distribution management. An IC tag is affixed to an article shipped from a factory, and a history of which truck's loading platform is carried from the factory to the warehouse is recorded on the IC tag. Since the central information management server collects and manages the IC tag information read from the terminals installed at each distribution checkpoint, the identity of the article can be displayed even at the end of distribution. This means that safety can be confirmed in applications where it is important to manage the route from production to consumers, such as fresh foods and medicines, and as a result, the consumer's sense of security can be enhanced.

汎用用途のICタグは、微小サイズであることがひとつのメリットとなるが、その場合は、内部に蓄電池を備えることが困難である。ひとつの解決法は、流通チェックポイントの数を増やし、中央の情報管理サーバーで、より精密に物品の時間管理を行うことである。しかし、この方法の問題点は、ひとたび情報管理サーバーの管理外に出た物品の時間管理を行うことができなくなるということである。   A general purpose IC tag has a merit that it is a small size, but in that case, it is difficult to provide a storage battery inside. One solution is to increase the number of distribution checkpoints and perform more precise time management of goods at a central information management server. However, the problem with this method is that it is impossible to perform time management of articles once out of the management of the information management server.

一方で、ICタグよりも高セキュリティ用途で用いられるICカード(欧米ではSmartcardとも呼ばれる)においても、内部で時間を計測したい場合がある。ICカードは、その主な特徴として、オフラインで電子決済ができるように、第三者が不正に情報をコントロールすることができないように、暗号機能を備えたり、耐タンパー性を備えたりして高いセキュリティを実現している。ここで、耐タンパー性とは、ICチップの動作に不都合が生じるような物理的な改変を行ったり、消費電力解析(PowerAnalysis)による暗号解読を行ったりといった、外部からの様々な攻撃や解析を困難にするための技術が実装されていることを言う。   On the other hand, there is a case where it is desired to measure time internally in an IC card (also called a Smartcard in the US and Europe) used for higher security than an IC tag. The IC card has high encryption function and tamper resistance so that third parties cannot control information illegally so that electronic payment can be made offline. Security is realized. Here, tamper resistance refers to various attacks and analyzes from the outside, such as physical modification that causes inconvenience in the operation of the IC chip, and decryption by power consumption analysis (PowerAnalysis). Says that technology to make it difficult is implemented.

耐タンパー性を備えるために考慮しなければならない攻撃の種類は多様であるが、攻撃を難しくするためには、攻撃者または解析者が解析にかけることのできる実時間を、できるだけ短くすることが効果的である。たとえば、一般的なICカードの応用先であるクレジットカードは、有効期限を有しているが、有効期限後にもICチップの解析が行えないようにすることは、安全性を高めるのに効果があると考えられる。すなわち、ICカードにおいても、実時間を管理することが望まれるのである。   There are various types of attacks that must be considered in order to provide tamper resistance, but in order to make attacks difficult, the real time that an attacker or analyst can spend on analysis should be as short as possible. It is effective. For example, a credit card, which is an application destination of a general IC card, has an expiration date. However, it is effective to prevent the analysis of an IC chip even after the expiration date, in order to improve safety. It is believed that there is. That is, it is desired to manage the real time also in the IC card.

現在のICカードは、時計機能を備えていないものがほとんどであるから、ICカードにおける実時間管理においても、前記のICタグと類似の課題があるといえる。ICカードをオンラインで用いる限りは、中央の情報管理サーバーで時間管理を行うことができるが、ひとたび情報管理サーバーの管理外に出たICカードがオフラインで用いられれば、期待される時間管理を行うことが困難になってしまう。   Since most of current IC cards do not have a clock function, it can be said that there is a problem similar to the above-described IC tag even in real-time management of the IC card. As long as the IC card is used online, the central information management server can perform time management, but once an IC card that has been out of the management of the information management server is used offline, the time management expected is performed. It becomes difficult.

このように、ICタグやICカードの内部に電池を備えないようにすれば、自身で経過時間を測定することができないという問題がある。ICタグやICカードが完全にシステムの管理下にある場合は、定期的にICタグやICカード内部の時刻情報を書き換えることで類似の機能を実現することが可能ではあるが、ひとたびシステムの管理外に出てしまうと、時刻情報を正常に管理することができなくなってしまう恐れがある。また、ICタグやICカードに限らず、その他の小型マイコンなどにおいても同様である。   Thus, if the battery is not provided inside the IC tag or the IC card, there is a problem that the elapsed time cannot be measured by itself. If the IC tag or IC card is completely under system control, a similar function can be realized by periodically rewriting the time information inside the IC tag or IC card. If you go outside, you may not be able to manage time information correctly. The same applies to other small microcomputers as well as IC tags and IC cards.

そこで、本発明の目的の一つは、時間計測のための内部電池を持たずとも、経過時間を計測または経過時間に応じた処理の切り替えを行うことが可能な半導体装置を提供する。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide a semiconductor device capable of measuring an elapsed time or switching a process according to the elapsed time without having an internal battery for time measurement. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

本発明の半導体装置は、熱が第1の時間供給された際に高抵抗状態および低抵抗状態の一方の状態から他方の状態へ遷移する可変抵抗素子の特性を利用して、時間の計測や経過時間に応じた各種処理の切り替えを行うものとなっている。すなわち、可変抵抗素子が一方の状態の時に熱の供給を開始し、その後他方の状態に遷移した時点をトリガとすることで、第1の時間を計測でき、また、このトリガを受けて各種処理の切り替えを行うことができる。   The semiconductor device of the present invention uses the characteristics of a variable resistance element that transitions from one state of a high resistance state and a low resistance state to the other state when heat is supplied for a first time, Various processes are switched according to the elapsed time. In other words, the first time can be measured by starting the supply of heat when the variable resistance element is in one state and then transitioning to the other state as a trigger. Can be switched.

このような可変抵抗素子としては、例えば、相変化素子が挙げられる。相変化素子では、アモルファス状態(高抵抗状態)の時に熱の供給を開始すると、第1の時間を経過した時点で急激に結晶状態(低抵抗状態)へと遷移する。したがって、この結晶状態へ遷移した時点をトリガとして、各種処理の切り替えなどを行うことができる。   An example of such a variable resistance element is a phase change element. In the phase change element, when the supply of heat is started in the amorphous state (high resistance state), the state rapidly changes to the crystalline state (low resistance state) when the first time elapses. Therefore, various processes can be switched using the time when the crystal state is changed to a trigger.

より具体的には、例えば、相変化素子と抵抗素子によって抵抗分割回路を構成し、これによる分圧出力によってトランジスタを制御することで、このトランジスタの出力端子から、高電源電圧と低電源電圧の2種類を出力させるような構成が挙げられる。この場合、このトランジスタの出力端子に、例えば、高電源電圧のみで動作する回路と低電源電圧で動作する回路を接続すれば、高電源電圧のみで動作する回路を一定時間経過時に不活性化させるようなことができる。すなわち、最初に相変化素子をアモルファス状態に遷移させ、その後、抵抗分割回路に一定時間電流を流し続けると、相変化素子が結晶状態に遷移し、これに伴いトランジスタの出力も高電源電圧から低電源電圧に遷移する。そうすると、高電源電圧のみで動作する回路が不活性となり、以降は、低電源電圧で動作する回路のみが動作する。   More specifically, for example, a resistance dividing circuit is configured by a phase change element and a resistance element, and the transistor is controlled by a voltage-divided output thereby, so that a high power supply voltage and a low power supply voltage are output from the output terminal of the transistor. A configuration that outputs two types can be given. In this case, if, for example, a circuit that operates only at a high power supply voltage and a circuit that operates at a low power supply voltage are connected to the output terminal of the transistor, the circuit that operates only at the high power supply voltage is inactivated when a predetermined time elapses. You can That is, when the phase change element is first changed to the amorphous state and then the current is continuously passed through the resistance dividing circuit for a certain period of time, the phase change element changes to the crystalline state, and accordingly, the output of the transistor is lowered from the high power supply voltage. Transition to power supply voltage. Then, the circuit that operates only with the high power supply voltage becomes inactive, and thereafter, only the circuit that operates with the low power supply voltage operates.

また、前述した高電源電圧のみで動作する回路を例えばリセット回路とし、このような半導体装置をICカード等に適用すると、セキュリティを向上させることが可能となる。つまり、ICカードに入力されたリセット信号とトランジスタからの高電源電圧を受けてリセット回路が動作し、このリセット回路は、低電源電圧で動作する回路となる例えばマイコンなどをリセット状態に保つ。このリセット状態は、相変化素子が結晶状態に遷移するまで継続されるため、リセット状態が解除されるまでにある程度の時間を要し、例えば外部からリセット信号を繰り返し入力しながらマイコン内部の動きを統計的に解析するような攻撃を短時間で行うことが困難となる。さらに、リセット信号が繰り返し入力されると、その都度、相変化素子に対して初期化(アモルファス化)のための電流が流されるが、それが短時間で連続して行われると、よりアモルファス状態の度合いが強くなる(より高抵抗状態となる)。そうすると、リセット状態の解除(すなわち結晶化)により時間を要するため、外部からの攻撃が一層困難となる。   In addition, when the above-described circuit that operates only with a high power supply voltage is used as a reset circuit, for example, such a semiconductor device is applied to an IC card or the like, security can be improved. That is, the reset circuit operates in response to the reset signal input to the IC card and the high power supply voltage from the transistor, and this reset circuit keeps, for example, a microcomputer or the like that is a circuit operating at the low power supply voltage in a reset state. Since this reset state continues until the phase change element transitions to the crystalline state, it takes a certain amount of time until the reset state is released.For example, while the reset signal is repeatedly input from the outside, the internal movement of the microcomputer is controlled. It is difficult to perform an attack that is statistically analyzed in a short time. In addition, each time a reset signal is repeatedly input, a current for initialization (amorphization) is supplied to the phase change element. The degree of becomes stronger (higher resistance state). Then, since it takes time to release the reset state (that is, crystallization), it becomes more difficult to attack from the outside.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、時間計測のための内部電池を持たずとも、経過時間を計測または経過時間に応じた処理の切り替えを行うことが可能となる。   To briefly explain the effects obtained by typical inventions among inventions disclosed in the present application, even if an internal battery for time measurement is not provided, the elapsed time is measured or the process is switched according to the elapsed time. Can be done.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted. Further, in the following embodiments, when necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but they are not irrelevant to each other unless otherwise specified. Is related to some or all of the other modifications, details, supplementary explanations, and the like.

(実施の形態1)
本実施の形態1の半導体装置は、熱によって抵抗値が変化する材料であり、相変化メモリ(PCM:Phase Change Memory)でも用いられることが多い、カルコゲナイド素子からなる相変化膜を時間計測のために利用する。相変化メモリとは、相変化膜に大電流を流し、いったん温度を上昇させることで結晶状態からアモルファス状態へ変化させ、その後に電流を遮断することで温度を急激に下降させればアモルファス状態を維持し、温度を徐々に下降させれば結晶状態となることを利用した記憶素子である。
(Embodiment 1)
The semiconductor device according to the first embodiment is a material whose resistance value is changed by heat, and is often used in a phase change memory (PCM) for time measurement of a phase change film made of a chalcogenide element. To use. Phase change memory means that a large current is passed through the phase change film, and once the temperature is raised, it changes from the crystalline state to the amorphous state, and then the current is cut off to rapidly change the amorphous state. The memory element utilizes the fact that the crystal state is maintained when the temperature is gradually lowered while being maintained.

一般に結晶状態の相変化膜の抵抗値は、アモルファス状態の抵抗値よりも低いため、相変化膜の両端に電圧をかければ、流れる電流値の高低で二つの状態を判別することができる。相変化メモリでは、この二つの状態を、‘0’または‘1’とみなして1ビットの情報を記録する。読み出し時に印加する電圧を、相変化膜が相変化を起こさない程度に低くしておけば、繰り返しの読み出しを行うことができる。   In general, since the resistance value of the phase change film in the crystalline state is lower than the resistance value in the amorphous state, if a voltage is applied to both ends of the phase change film, the two states can be discriminated based on the magnitude of the flowing current value. In the phase change memory, these two states are regarded as ‘0’ or ‘1’ and 1-bit information is recorded. If the voltage applied at the time of reading is low enough to prevent the phase change film from causing a phase change, repeated reading can be performed.

相変化膜に関しては、CD−RWやDVD−RAMなどの相変化型記録媒体でも用いられる、カルコゲナイド系材料による実験結果が良く知られている。カルコゲナイドは、自身の蓄熱によっても結晶化が進行するため、時間の経過とともに、低抵抗状態へ変化する。メモリ素子として使用する場合は、10年間にわたってデータを保持することがひとつの目安となっており、それを達成することができる程度にアモルファス化を行う必要がある。   As for the phase change film, experimental results using chalcogenide materials that are also used in phase change recording media such as CD-RW and DVD-RAM are well known. Since chalcogenide is crystallized by its own heat storage, it changes to a low resistance state over time. In the case of using as a memory element, it is one guideline to retain data for 10 years, and it is necessary to make it amorphous so that it can be achieved.

アモルファス化を促進するための主なパラメータは、温度を上昇させる際の電流の大きさや、電流を流す時間、冷却方法の三つである。すなわち、(限界があるとはいえ)電流が大きく、電流を流す時間が長いほど、アモルファス化の度合いが大きくなり、冷却が急であるほどアモルファス状態を維持しやすく、より長い期間のデータ保持が可能となる。   There are three main parameters for promoting the amorphization: the magnitude of the current when the temperature is raised, the time during which the current is passed, and the cooling method. In other words, the current is large (although there is a limit), the longer the current flows, the greater the degree of amorphization, and the quicker the cooling, the easier it is to maintain the amorphous state and the longer period of data retention. It becomes possible.

本実施の形態1の半導体装置(時間計測装置)は、カルコゲナイドを用いた抵抗素子を使用して、例えば、入力電圧の抵抗分割回路を構成し、内部回路に加わる電圧を時間に依存した形で変化させるものとなっている。以下、相変化メモリの特性について述べると共に、この特性を利用した時間計測装置の構成例および動作例について詳細に説明する。   The semiconductor device (time measuring device) according to the first embodiment uses, for example, a resistance element using chalcogenide to form a resistance dividing circuit for input voltage, and the voltage applied to the internal circuit depends on time. It is something to change. Hereinafter, the characteristics of the phase change memory will be described, and a configuration example and an operation example of the time measuring device using the characteristics will be described in detail.

図1は、相変化メモリの簡単な回路例を示したものである。電源ライン001は、相変化膜を電極で挟み込んだ素子002(ここでは仮に相変化素子と呼ぶことにする)に接続されており、さらにトランジスタ004を用いて、ゲート003の電圧によって端子005への導通の制御が行われる。ここでは、相変化素子002を可変抵抗素子の記号で表示したが、その理由については後に述べる。   FIG. 1 shows a simple circuit example of a phase change memory. The power supply line 001 is connected to an element 002 having a phase change film sandwiched between electrodes (hereinafter, referred to as a phase change element). Further, a transistor 004 is used to connect the terminal 005 to the terminal 005 using the voltage of the gate 003. Conduction control is performed. Here, the phase change element 002 is indicated by a symbol of a variable resistance element, and the reason will be described later.

相変化メモリは、急激に温度上昇させることでアモルファス化を引き起こす。温度上昇は、トランジスタ004のゲート003を開き、電源ライン001に高電圧を急激に印加することで発生させる。このとき、相変化素子002は、局所的に数百度に熱せられ、アモルファス化が起こる。ここからさらに、電源ライン001の電圧を接地レベル(グラウンドレベル)まで急激に落とす又はゲート003を閉じることによって、相変化素子002を急冷した場合は、相変化素子002がアモルファス化状態を維持する。または、電源ライン001の電圧をある程度まで落とし、徐々に相変化素子002を冷却した場合は、相変化素子002の結晶化が起こる。相変化素子002は、アモルファス化状態では電気抵抗が大きく、結晶状態では電気抵抗が小さいので、電源ライン001に読み出し用の小さな電圧を与え、トランジスタ004のゲート003を開き、端子005に接続される電流検出回路によって、相変化素子002がアモルファス状態であるのか結晶状態であるのかを判別する。   The phase change memory causes amorphization by rapidly increasing the temperature. The temperature rise is generated by opening the gate 003 of the transistor 004 and applying a high voltage to the power supply line 001 rapidly. At this time, the phase change element 002 is locally heated to several hundred degrees, and amorphization occurs. If the phase change element 002 is further cooled rapidly by dropping the voltage of the power supply line 001 to the ground level (ground level) or closing the gate 003, the phase change element 002 maintains an amorphous state. Alternatively, when the voltage of the power supply line 001 is lowered to some extent and the phase change element 002 is gradually cooled, the phase change element 002 is crystallized. Since the phase change element 002 has a large electric resistance in the amorphous state and a small electric resistance in the crystalline state, it applies a small voltage for reading to the power supply line 001, opens the gate 003 of the transistor 004, and is connected to the terminal 005. The current detection circuit determines whether phase change element 002 is in an amorphous state or a crystalline state.

図2は、相変化素子002の構造例を示したものである。相変化膜22は、電極21,24で挟み込まれており、さらに二つの電極の間には絶縁膜23が置かれる。これらが、半導体基板25上に形成される。相変化素子002の状態を変化させる際に、電極21,24間に電圧を印加すると、相変化膜22の内部に電流が流れる。この際の相変化膜22の電気抵抗によって、ジュール熱が発生する。   FIG. 2 shows a structural example of the phase change element 002. The phase change film 22 is sandwiched between electrodes 21 and 24, and an insulating film 23 is placed between the two electrodes. These are formed on the semiconductor substrate 25. When a voltage is applied between the electrodes 21 and 24 when changing the state of the phase change element 002, a current flows inside the phase change film 22. Joule heat is generated by the electrical resistance of the phase change film 22 at this time.

図3は、アモルファス状態における相変化素子002の電気抵抗100と結晶状態における相変化素子002の電気抵抗101の変化の様子を示したものである。アモルファス状態の電気抵抗100と結晶状態の電気抵抗101は、適切な素材を選択することで十分に大きな差が出るように構成することができる。また、図3は、書き込み消去の繰り返しを行うことで、材質の特性劣化が発生する様子を示しており、書き込み消去の回数が大きくなるほど、劣化によって高抵抗状態と低抵抗状態の区別が難しくなっていく。   FIG. 3 shows changes in electrical resistance 100 of phase change element 002 in the amorphous state and electrical resistance 101 of phase change element 002 in the crystalline state. The electrical resistance 100 in the amorphous state and the electrical resistance 101 in the crystalline state can be configured so as to have a sufficiently large difference by selecting an appropriate material. Further, FIG. 3 shows how the material characteristics deteriorate due to repeated writing and erasing. As the number of times of writing and erasing increases, it becomes difficult to distinguish between the high resistance state and the low resistance state due to the deterioration. To go.

図4は、アモルファス状態にある相変化素子002に、結晶化の進行に十分な電圧をかけ続けた場合の、電気抵抗の変化の様子を示したものである。図4に示すように、相変化素子002の状態に応じて抵抗値が変化するが、その変化はある時点において急激に起こる。つまり、相変化素子002は、流す電流を制御し、その電流を流し始めてからある一定の時間(第1の時間)で抵抗値をスイッチのように変化させることができる、可変抵抗素子であるといえる。   FIG. 4 shows the change in electrical resistance when a sufficient voltage is applied to the phase change element 002 in the amorphous state for the progress of crystallization. As shown in FIG. 4, the resistance value changes according to the state of the phase change element 002, but the change suddenly occurs at a certain time. In other words, the phase change element 002 is a variable resistance element that controls the current to flow and can change the resistance value like a switch in a certain time (first time) after the current starts flowing. I can say that.

図5は、本発明の実施の形態1による半導体装置において、その構成例を示す回路図である。図5に示す半導体装置は、図1〜図4で述べた相変化素子の可変抵抗素子としての性質を利用して、抵抗分割によるレベルシフト回路を構成した例である。図5では、ノード30に電圧V1が、ノード34に電圧−V3が印加されており、抵抗素子31の抵抗値をR1とし可変抵抗素子33(相変化素子002)の抵抗値をR2とすると、抵抗素子31に流れる電流Iは、トランジスタ35のゲート電流を無視すると、I=(V1+V3)/(R1+R2)と表すことができる。このことから、ノード32の電圧V2は、V2=V1−R1×I=(R2V1−R1V3)/(R1+R2)となる。   FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor device shown in FIG. 5 is an example in which a level shift circuit by resistance division is configured by utilizing the property of the phase change element described in FIGS. 1 to 4 as a variable resistance element. In FIG. 5, when the voltage V1 is applied to the node 30 and the voltage −V3 is applied to the node 34, the resistance value of the resistance element 31 is R1, and the resistance value of the variable resistance element 33 (phase change element 002) is R2. The current I flowing through the resistance element 31 can be expressed as I = (V1 + V3) / (R1 + R2) when the gate current of the transistor 35 is ignored. Therefore, the voltage V2 at the node 32 is V2 = V1−R1 × I = (R2V1−R1V3) / (R1 + R2).

つまり、可変抵抗素子33の抵抗値R2が高抵抗状態であれば、ノード32の電圧V2はV1に近くなるが、その状態で一定時間(第1の時間)が経過し、図4のように高抵抗状態から低抵抗状態に移行すると、ノード32の電圧V2がそれに伴って小さくなる。したがって、例えば、内部に端子36を電源とする回路を接続すれば、最初はONしていたトランジスタ35が、可変抵抗素子33を構成する相変化素子の結晶化によって、ある時間を経過した後にOFFになるため、電源が時間に依存してON/OFFする回路を構成することができる。なお、図5に示した抵抗分割回路は一例であり、より複雑な機構を備える抵抗分割回路を用いて適切に可変抵抗素子の設置場所を選ぶことで、時間に応じた切り替え機能を様々な形態で実現できることはいうまでもない。   That is, if the resistance value R2 of the variable resistance element 33 is in a high resistance state, the voltage V2 at the node 32 is close to V1, but a certain time (first time) elapses in this state, as shown in FIG. When shifting from the high resistance state to the low resistance state, the voltage V2 at the node 32 decreases accordingly. Therefore, for example, if a circuit using the terminal 36 as a power source is connected inside, the transistor 35 that was initially turned on is turned off after a certain period of time due to the crystallization of the phase change element constituting the variable resistance element 33. Therefore, a circuit in which the power supply is turned on / off depending on time can be configured. Note that the resistance divider circuit shown in FIG. 5 is an example, and the switching function according to time can be variously selected by appropriately selecting the installation location of the variable resistive element using the resistor divider circuit having a more complicated mechanism. Needless to say, it can be realized with this.

以上、本実施の形態1の半導体装置を用いることで、内部に時間計測用の電池を持たなくても、経過時間(第1の時間)の計測を行うことができるようになる。そして、一定の時間(第1の時間)が経過した際に、例えば図5に示したようなスイッチの切り替え機能等によってトリガを生成することで、経過時間に応じた処理の切り替えを行うことが可能となる。また、熱による抵抗値変化を利用するため、場合によっては、流通経路において適切な温度管理が行われたかどうかを検査することができる。   As described above, by using the semiconductor device of the first embodiment, it is possible to measure the elapsed time (first time) without having a battery for time measurement inside. Then, when a certain time (first time) elapses, a process is switched according to the elapsed time by generating a trigger, for example, by a switch switching function as shown in FIG. It becomes possible. In addition, since the resistance value change due to heat is used, in some cases, it is possible to inspect whether or not appropriate temperature management has been performed in the distribution channel.

(実施の形態2)
前述した実施の形態1では、相変化素子を可変抵抗素子として用いる抵抗分割回路の例を示した。前述したような抵抗分割回路では、図4のような相変化素子の特性により、可変抵抗素子の抵抗値は、図5のトランジスタ35のON/OFFを瞬時に切り替えるように、急峻に変化する。本実施の形態2では、さらに、可変抵抗素子の時間(第1の時間)の制御を細かく行うための装置構成について述べる。
(Embodiment 2)
In the first embodiment described above, an example of a resistance divider circuit using a phase change element as a variable resistance element has been described. In the resistance dividing circuit as described above, the resistance value of the variable resistance element changes steeply so as to instantaneously switch ON / OFF of the transistor 35 in FIG. 5 due to the characteristics of the phase change element as shown in FIG. In the second embodiment, a device configuration for finely controlling the time (first time) of the variable resistance element will be described.

DVD−RAMでは、相変化メモリと同様に、相変化材料を用いたデータの記録を行っている。相変化素材で作成された円盤の微小範囲を、レーザーで高温に加熱し、その後に冷却することでデータの書き込み/消去が行える。DVD−RAMの場合であれば、円盤が回転しているため、速やかに冷却が行われるが、ICチップ上では、相変化素子が移動しないので、しばらくの間、過熱による蓄熱が起こることになる。この蓄熱によって、相変化素子の結晶化が進行し、ある時点で急激に低抵抗状態に移行する。本実施の形態2の半導体装置は、より蓄熱しやすいように、可能な範囲で相変化素子内の相変化材料の量を多くすることで、相変化素子自身により多くの蓄熱が起こるように構成する。   In a DVD-RAM, data is recorded using a phase change material, as in a phase change memory. Data can be written / erased by heating a minute area of a disk made of a phase change material to a high temperature with a laser and then cooling it. In the case of DVD-RAM, since the disk is rotating, cooling is performed quickly. However, the phase change element does not move on the IC chip, and heat storage due to overheating occurs for a while. . Due to this heat storage, crystallization of the phase change element proceeds, and at a certain point, the state rapidly changes to a low resistance state. The semiconductor device according to the second embodiment is configured so that more heat is stored in the phase change element itself by increasing the amount of the phase change material in the phase change element as much as possible so that heat can be stored more easily. To do.

図6〜図8のそれぞれは、本発明の実施の形態2による半導体装置において、それに含まれる相変化素子の構成例を示す断面図である。図6の相変化素子において、その部材となる相変化膜22aは、図2の相変化膜22よりも大きく構成されているが、電極21,24の間の(最短距離である)もっとも電流パスとなりやすい経路26のサイズは同等である。つまり、相変化による抵抗値変化はほぼ同等でありながら、蓄熱される領域を大きく構成していることになる。一方、図7の相変化膜22bは、図2の相変化膜22と同等の大きさを備えているが、相変化膜22bの周囲を、たとえば金属などの、蓄熱しやすい材料27で囲うことで、速やかに結晶化が進むように構成されている。このように、半導体装置内に用いる相変化素子を、図6または図7のように構成することで、結晶化の進行する速度を制御することができる。   Each of FIGS. 6 to 8 is a cross-sectional view showing a configuration example of the phase change element included in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the phase change element of FIG. 6, the phase change film 22 a serving as a member is configured to be larger than the phase change film 22 of FIG. 2, but the most current path between the electrodes 21 and 24 (which is the shortest distance). The size of the path 26 that is likely to be equal is the same. That is, while the resistance value change due to the phase change is substantially the same, the region where heat is stored is configured to be large. On the other hand, the phase change film 22b of FIG. 7 has the same size as the phase change film 22 of FIG. 2, but surrounds the periphery of the phase change film 22b with a material 27 that easily stores heat, such as metal. Thus, the crystallization is promptly advanced. Thus, by configuring the phase change element used in the semiconductor device as shown in FIG. 6 or FIG. 7, the speed at which crystallization proceeds can be controlled.

図8には、結晶化の進行の度合いが異なるような蓄熱を目的として、相変化膜のサイズ又は蓄熱材料のサイズが異なるように形成した複数の相変化素子を用いた構成例を示している。その一例として、図8では、半導体基板25上に2つの相変化素子を形成し、一方の相変化素子における相変化膜22c周辺の蓄熱材料27aを、他方の相変化素子における相変化膜22c周辺の蓄熱材料27bより大きく形成している。この場合、蓄熱材料27aに囲まれた相変化膜22cの方が早く結晶化する。このように、複数の相変化素子を用い、それぞれの結晶化に要する時間が異なるように構成することで、例えば、異なる経過時間に応じて動作が切り替わる回路などを構成することができる。ここでは、相変化素子の数を高々2個の例を記述したが、さらに多くの相変化素子を組み合わせることができることは言うまでもない。   FIG. 8 shows a configuration example using a plurality of phase change elements formed so that the size of the phase change film or the size of the heat storage material is different for the purpose of heat storage with different degrees of progress of crystallization. . As an example, in FIG. 8, two phase change elements are formed on the semiconductor substrate 25, and the heat storage material 27 a around the phase change film 22 c in one phase change element is used as the periphery of the phase change film 22 c in the other phase change element. The heat storage material 27b is formed larger. In this case, the phase change film 22c surrounded by the heat storage material 27a is crystallized earlier. In this way, by using a plurality of phase change elements and making the time required for each crystallization different, for example, it is possible to configure a circuit in which the operation is switched according to different elapsed times. Here, an example in which the number of phase change elements is at most two has been described, but it is needless to say that more phase change elements can be combined.

以上、本実施の形態2の半導体装置を用いることで、実施の形態1で述べたような効果に加えて、さらに、経過時間(第1の時間)をより詳細に制御することが可能となる。また、それぞれ異なる複数の経過時間を用いて、半導体装置に各経過時間に応じた動作を行わせることが可能となる。   As described above, by using the semiconductor device of the second embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the elapsed time (first time) can be controlled in more detail. . Further, it is possible to cause the semiconductor device to perform an operation corresponding to each elapsed time using a plurality of different elapsed times.

(実施の形態3)
前述した実施の形態2では、相変化素子を構成する相変化材料の量や材質を変化させることで、結晶化に要する時間が異なるように構成する例を示した。本実施の形態3では、複数の隣り合う相変化素子を設置し、ひとつの相変化素子を複数の相変化素子の蓄熱で温め、結晶化時間(第1の時間)を制御する。すなわち、通常、相変化メモリでは、隣接する相変化素子による熱の影響で結晶化が進行することを避けるために、図9に示すように隣接する相変化メモリの距離をある程度あけることを行うが、本実施の形態3の半導体装置では、逆に隣接する相変化メモリの距離を近づけることで、お互いの熱を利用する。
(Embodiment 3)
In the second embodiment described above, an example in which the time required for crystallization is changed by changing the amount and material of the phase change material constituting the phase change element has been described. In the third embodiment, a plurality of adjacent phase change elements are installed, one phase change element is warmed by heat storage of the plurality of phase change elements, and the crystallization time (first time) is controlled. That is, in general, in the phase change memory, in order to avoid the crystallization from proceeding due to the heat of the adjacent phase change element, the distance between the adjacent phase change memories is increased to some extent as shown in FIG. In the semiconductor device according to the third embodiment, the heat of each other is utilized by reducing the distance between adjacent phase change memories.

図10は、本発明の実施の形態3による半導体装置において、それに含まれる相変化素子の構成例を示す断面図である。図10の半導体装置は、例えば、相変化素子006およびこれに近い距離に隣接させた相変化素子007と、これらから十分に距離を離した位置に形成した相変化素子008を含んでいる。このように、さまざまな距離関係で設置された相変化素子群を持ち、これらの距離関係は、結晶化までの時間を早めたい場合は短くするように構成する。図10の例では、相変化素子008の結晶化の速度を基準にすると、相変化素子006と相変化素子007は、お互いの熱を利用することによって結晶化の速度を早く設定することができる。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration example of the phase change element included in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. The semiconductor device of FIG. 10 includes, for example, a phase change element 006, a phase change element 007 adjacent to the phase change element 006, and a phase change element 008 formed at a position sufficiently away from the phase change element 007. In this way, the phase change element groups are arranged with various distance relationships, and these distance relationships are configured to be shortened when it is desired to shorten the time until crystallization. In the example of FIG. 10, based on the crystallization speed of the phase change element 008, the phase change element 006 and the phase change element 007 can set the crystallization speed faster by utilizing the mutual heat. .

以上、本実施の形態3の半導体装置を用いることで、実施の形態1で述べたような効果に加えて、さらに、経過時間をより詳細に制御することが可能となる。また、それぞれ異なる複数の経過時間を用いて、半導体装置に各経過時間に応じた動作を行わせることが可能となる。   As described above, by using the semiconductor device of the third embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the elapsed time can be controlled in more detail. Further, it is possible to cause the semiconductor device to perform an operation corresponding to each elapsed time using a plurality of different elapsed times.

(実施の形態4)
前述した実施の形態2,3では、相変化素子の構造(形状)によって結晶化に要する時間を調整したが、本実施の形態4では、回路構成によって結晶化に要する時間(第1の時間)を調整する。図11は、本発明の実施の形態4による半導体装置において、その構成例を示す回路図である。図11の半導体装置は、相変化素子002の一端に接続されたパルス生成回路009を含み、このパルス生成回路009は、相変化素子002に対して異なる複数の電流パルスを与えるものとなっている。
(Embodiment 4)
In Embodiments 2 and 3 described above, the time required for crystallization is adjusted by the structure (shape) of the phase change element, but in Embodiment 4, the time required for crystallization by the circuit configuration (first time). Adjust. FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration example of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. The semiconductor device of FIG. 11 includes a pulse generation circuit 009 connected to one end of a phase change element 002, and this pulse generation circuit 009 gives a plurality of different current pulses to the phase change element 002. .

相変化素子002のアモルファス化の度合いは、与えられるパルスの大きさに依存した高温化の度合いに依存しているため、パルス生成回路009が発生するパルスの大きさを変化させることによって、アモルファス化後に再度結晶化するまでの時間を制御することができる。図12は、図11の動作について説明する概念図である。図12のように、一般的に、電極21,24間に流れる電流(印加するパルス)が小さければ、左図のように相変化膜22のうちアモルファス化される部分28aの大きさが小さく、電流が大きければ、右図のように相変化膜22のうちアモルファス化される部分28bの大きさが大きくなる。すなわち、パルス生成回路009による印加パルスが小さい程、再度結晶化するまでの時間が短くなる。この性質に従って、パルスの大きさの調整により時間を制御する。   Since the degree of amorphization of the phase change element 002 depends on the degree of high temperature depending on the magnitude of a given pulse, the amorphization can be achieved by changing the magnitude of the pulse generated by the pulse generation circuit 009. It is possible to control the time until crystallization is performed again later. FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating the operation of FIG. As shown in FIG. 12, in general, if the current (applied pulse) flowing between the electrodes 21 and 24 is small, the size of the amorphized portion 28a of the phase change film 22 is small as shown in the left figure. If the current is large, the size of the amorphized portion 28b of the phase change film 22 increases as shown in the right figure. In other words, the smaller the pulse applied by the pulse generation circuit 009, the shorter the time required for crystallization again. According to this property, the time is controlled by adjusting the pulse size.

図13は、本発明の実施の形態4による半導体装置において、その他の構成例を示す回路図である。図13に示す半導体装置は、複数の相変化素子がアレイ状に配置され、アモルファス化を行う際に各相変化素子に対してそれぞれ異なる電圧(電流)を印加可能となっている。すなわち、相変化素子制御部010,011,012,013は、図1に示したものと同等であり、各相変化素子制御部にそれぞれ対応した入力電圧010a,011a,012a,013aが、それぞれ異なる(若しくは少なくともひとつが他と異なる)ものとなっている。したがって、アモルファス化を行うと、各相変化素子制御部010,011,012,013では、以降の再結晶化に要する時間がそれぞれ異なることになる。   FIG. 13 is a circuit diagram showing another configuration example of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. In the semiconductor device shown in FIG. 13, a plurality of phase change elements are arranged in an array, and different voltages (currents) can be applied to the phase change elements when amorphization is performed. That is, phase change element control units 010, 011, 012 and 013 are equivalent to those shown in FIG. 1, and input voltages 010a, 011a, 012a and 013a respectively corresponding to the phase change element control units are different. (Or at least one is different from the others). Therefore, when amorphization is performed, each phase change element control unit 010, 011, 012, 013 has a different time required for subsequent recrystallization.

このような状態で、選択信号線10,11により各相変化素子制御部010,011,012,013のいずれか一つを選択し、それに対応する相変化素子に所定の入力電圧を印加して、当該相変化素子が再結晶化により低抵抗となった時点を内部回路014で検出し、この検出信号を受けて所望の処理を行う。そして、このような動作を、選択信号線10,11による相変化素子制御部の選択を順次変更しながら行うことで、それぞれ異なる経過時間に応じて所望の処理を実行することが可能となる。   In such a state, any one of the phase change element control units 010, 011, 012, 013 is selected by the selection signal lines 10, 11, and a predetermined input voltage is applied to the corresponding phase change element. The internal circuit 014 detects when the phase change element has become low resistance due to recrystallization, and receives this detection signal to perform a desired process. Then, by performing such an operation while sequentially changing the selection of the phase change element control unit by the selection signal lines 10 and 11, it becomes possible to execute a desired process according to each different elapsed time.

以上、本実施の形態4の半導体装置を用いることで、実施の形態1で述べたような効果に加えて、さらに、経過時間をより詳細に設定することが可能となる。そして、詳細に設定された複数の経過時間を用いて、半導体装置に各経過時間に応じた動作を行わせることができる。また、図13のような回路は、一般的なメモリアレイと同様に小面積で実現でき、特に、元々メモリ回路としての相変化メモリを備えた半導体装置においては、そのメモリアレイを流用することもできるため更なる小面積化が図れる。   As described above, by using the semiconductor device of the fourth embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, the elapsed time can be set in more detail. Then, it is possible to cause the semiconductor device to perform an operation corresponding to each elapsed time using a plurality of elapsed times set in detail. Further, the circuit as shown in FIG. 13 can be realized with a small area like a general memory array. In particular, in a semiconductor device originally provided with a phase change memory as a memory circuit, the memory array can be diverted. As a result, the area can be further reduced.

なお、これまでに述べた実施の形態1〜4の説明では、熱による抵抗値の変化を伴う素子として相変化素子を挙げたが、磁気抵抗メモリに用いられる材料や、その他の同様の傾向を示す材料を用いても同様に適用可能であることは言うまでも無い。   In the description of the first to fourth embodiments described so far, the phase change element is cited as an element accompanied by a change in resistance value due to heat. However, the materials used for the magnetoresistive memory and other similar tendencies have been described. Needless to say, the present invention can be similarly applied even if the materials shown are used.

(実施の形態5)
前述した実施の形態1〜4の半導体装置は、相変化素子の特性を利用して経過時間に応じた(第1の時間を単位とした)各種処理を行う際の基本的な仕組みを提供するものであったが、本実施の形態5では、この仕組みを利用して、より具体的な処理を行う半導体装置の一例を挙げる。図14は、本発明の実施の形態5による半導体装置において、その構成例を示す回路図である。図14に示す半導体装置は、図5に示した抵抗分割回路の電圧出力の端子36に、内部回路014を接続したものとなっている。内部回路014は、さらに高電圧動作回路(第1回路)015と低電圧動作回路(第2回路)016を含む。
(Embodiment 5)
The semiconductor devices of the first to fourth embodiments described above provide a basic mechanism for performing various processes according to the elapsed time (in units of the first time) using the characteristics of the phase change element. However, in the fifth embodiment, an example of a semiconductor device that performs more specific processing using this mechanism will be described. FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration example of the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention. In the semiconductor device shown in FIG. 14, an internal circuit 014 is connected to the voltage output terminal 36 of the resistance dividing circuit shown in FIG. The internal circuit 014 further includes a high voltage operation circuit (first circuit) 015 and a low voltage operation circuit (second circuit) 016.

この半導体装置は、起動時にまず可変抵抗素子33を構成する相変化素子にパルス電流を与えることで、アモルファス化を行い高抵抗状態にしておく。その後、この抵抗分割回路に電流を流し続けると、時間依存性を持つ可変抵抗素子33の結晶化によって、端子36の電圧が、はじめは高電圧であったものが、時間が経過することで低電圧へと遷移する。そのため、高電圧動作回路015は、起動から可変抵抗素子33の特性によって決まる一定時間の間しか動作しないことになる。そこで、例えば、高電圧動作回路015に、内部回路014の初期化(リセット動作)を行う機能を持たせれば、起動時に一度初期化動作を行わせることができる。一般に、リセット動作には大きな電力を必要とするが、図14のような構成を用いると、起動時だけ高消費電力動作を行い、それ以降は低消費電力動作を行うため、電力効率を高めることが可能となる。   In this semiconductor device, a pulse current is first applied to the phase change element constituting the variable resistance element 33 at the time of start-up to make it amorphous and to be in a high resistance state. Thereafter, when a current is continuously passed through the resistance dividing circuit, the voltage of the terminal 36 is initially high due to crystallization of the time-dependent variable resistance element 33. Transition to voltage. Therefore, the high voltage operation circuit 015 operates only for a fixed time determined by the characteristics of the variable resistance element 33 from startup. Therefore, for example, if the high voltage operation circuit 015 has a function of performing initialization (reset operation) of the internal circuit 014, the initialization operation can be performed once at startup. In general, a large amount of power is required for the reset operation. However, when the configuration as shown in FIG. 14 is used, a high power consumption operation is performed only at start-up, and thereafter a low power consumption operation is performed. Is possible.

図15は、図14の半導体装置の動作の一例を示すフロー図である。図16は、図14の半導体装置を適用したICカードの一例を示す外観図である。図16には、一般的なクレジットカードサイズであるプラスチックカード200が示されており、このプラスチックカード200には、ICチップ201が貼り付けられている。ICチップ201は、正確にはICチップの本体の表面に金属面を貼り付けたものであり、金属面は図16のように8つの領域に分割されている。これら8つの領域は、それぞれ、電源入力端子、入出力ポート、クロック信号入力端子、リセット信号入力端子、プログラミング電圧入力端子、接地端子、二つの予約領域である。   FIG. 15 is a flowchart showing an example of the operation of the semiconductor device of FIG. FIG. 16 is an external view showing an example of an IC card to which the semiconductor device of FIG. 14 is applied. FIG. 16 shows a plastic card 200 having a general credit card size, and an IC chip 201 is attached to the plastic card 200. The IC chip 201 is precisely obtained by attaching a metal surface to the surface of the main body of the IC chip, and the metal surface is divided into eight regions as shown in FIG. These eight areas are a power input terminal, an input / output port, a clock signal input terminal, a reset signal input terminal, a programming voltage input terminal, a ground terminal, and two reserved areas, respectively.

ここで、例えば図16のICチップ201を例として図15の処理フローを説明すると、まず、図15の電源供給開始1000では、接地端子が接地され、電源入力端子に適切な電圧が印加される。電源供給が開始された後に、リセット信号入力端子からリセット動作を指示する(1001)ことで、ICチップ201内部に設けられた、例えば図14に示されるような回路は、相変化素子に電流パルスを与えることでアモルファス化し、高抵抗状態に遷移させる(1002)。その結果、図14の内部回路014に含まれる高電圧動作回路015は、リセット動作を開始する(1003)。その後、一定時間が経過し、相変化素子が低抵抗状態に遷移すれば、高電圧動作回路015は、動作すなわちリセット動作を停止する(1004)。それ以降は、低電圧動作回路016のみによる動作を行う(1005)。必要な処理が終了した後は、再度リセット動作指示によってリセットを行う(1007)か、電源供給を終了して(1006)、ICチップ201の使用を終了する。   Here, for example, the processing flow of FIG. 15 will be described taking the IC chip 201 of FIG. 16 as an example. First, in the power supply start 1000 of FIG. 15, the ground terminal is grounded and an appropriate voltage is applied to the power input terminal. . After the power supply is started, a reset operation is instructed from the reset signal input terminal (1001), so that the circuit provided in the IC chip 201, for example, as shown in FIG. To make it amorphous and transition to a high resistance state (1002). As a result, the high voltage operation circuit 015 included in the internal circuit 014 of FIG. 14 starts a reset operation (1003). Thereafter, when a certain time elapses and the phase change element transitions to the low resistance state, the high voltage operation circuit 015 stops the operation, that is, the reset operation (1004). Thereafter, the operation by only the low voltage operation circuit 016 is performed (1005). After the necessary processing is completed, resetting is again performed according to a reset operation instruction (1007) or power supply is terminated (1006), and use of the IC chip 201 is terminated.

なお、図14において、抵抗素子31と可変抵抗素子33を入れ替えたり、またはトランジスタの導電型(例えばn型とp型)を入れ替えることなどによって、内部回路014に与えられる電圧が、先の例では高電圧から低電圧に移行したのに対して、低電圧から高電圧に遷移させることも可能である。この場合、例えば、先ほどの例と同様に、高電圧動作回路015が内部回路014をリセットする機能を持つようにすれば、装置の動作時間制限機能を実現することができる。この際に、可変抵抗素子33を構成する相変化素子を適時高抵抗化するようにすれば、動作時間制限を適宜のばすことができる。   In FIG. 14, the voltage applied to the internal circuit 014 by switching the resistance element 31 and the variable resistance element 33 or switching the conductivity type of the transistor (for example, n-type and p-type) is It is also possible to make a transition from a low voltage to a high voltage while shifting from a high voltage to a low voltage. In this case, for example, as in the previous example, if the high voltage operation circuit 015 has a function of resetting the internal circuit 014, the function of limiting the operation time of the apparatus can be realized. At this time, if the phase change element constituting the variable resistance element 33 is increased in resistance in a timely manner, the operation time limit can be appropriately extended.

図17は、図16に示したICチップ201の構成例を示すブロック図である。図17では、ICチップ201が備える8つの端子のうち、電源入力端子202、接地端子203、入出力ポート206、クロック信号入力端子205、リセット信号入力端子204が内部に配線されている。また、その構成は、レベルシフタ(第3回路)40と、その出力端子36に接続された高電圧動作のリセット回路015および低電圧動作のマイコン016を備えたものとなっている。マイコン016は、例えば、CPUおよび周辺論理回路(SYSCTRL、RNG、TIMER、I/O)、メモリ装置(ROM、PCM、RAM、CRAM)などを含む。この内、PCMは、相変化メモリである。なお、ここでは、端子36がマイコン016に直接接続されているが、高電圧を与えられることで破損しないように、マイコン016の入力に過電流防止装置を取り付けてもよい。簡単な過電流防止装置の一例として、ダイオード素子を用いて、一定以上の電圧が内部に到達しないように構成する方法が知られている。   FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of the IC chip 201 shown in FIG. In FIG. 17, among the eight terminals included in the IC chip 201, a power input terminal 202, a ground terminal 203, an input / output port 206, a clock signal input terminal 205, and a reset signal input terminal 204 are wired internally. The configuration includes a level shifter (third circuit) 40, a high voltage operation reset circuit 015 and a low voltage operation microcomputer 016 connected to the output terminal 36. The microcomputer 016 includes, for example, a CPU, peripheral logic circuits (SYSCTRL, RNG, TIMER, I / O), memory devices (ROM, PCM, RAM, CRAM) and the like. Among these, PCM is a phase change memory. Although the terminal 36 is directly connected to the microcomputer 016 here, an overcurrent prevention device may be attached to the input of the microcomputer 016 so that the terminal 36 is not damaged by being applied with a high voltage. As an example of a simple overcurrent prevention device, a method is known in which a diode element is used to prevent a voltage exceeding a certain level from reaching the inside.

レベルシフタ(第3回路)40は、例えば、図18に示すような回路構成を備えている。図18に示すレベルシフタ40は、図5の回路に対して、リセット信号入力端子204に接続された初期化回路(第4回路)37を付加した構成となっている。初期化回路37は、リセット信号入力端子204からリセット信号を受け取ると、相変化素子を用いた可変抵抗素子33に、初期化回路37内に備えているパルス生成回路009aを用いて、電流パルスを与える。これによって、相変化素子はアモルファス化し、高抵抗状態となる。その後、初期化回路37は、定電圧回路と同様の動作をする。結果として、端子36の電圧は、初期状態として高電圧となった後、所定の時間が経過して可変抵抗素子33が低抵抗状態となることで低電圧に移行する。   The level shifter (third circuit) 40 has a circuit configuration as shown in FIG. 18, for example. The level shifter 40 shown in FIG. 18 has a configuration in which an initialization circuit (fourth circuit) 37 connected to the reset signal input terminal 204 is added to the circuit of FIG. When the initialization circuit 37 receives the reset signal from the reset signal input terminal 204, the initialization circuit 37 uses the pulse generation circuit 009 a included in the initialization circuit 37 as a variable resistance element 33 using a phase change element, and outputs a current pulse. give. As a result, the phase change element becomes amorphous and enters a high resistance state. Thereafter, the initialization circuit 37 operates in the same manner as the constant voltage circuit. As a result, after the voltage of the terminal 36 becomes a high voltage as an initial state, the variable resistance element 33 enters a low resistance state after a predetermined time has elapsed, and then shifts to a low voltage.

したがって、図17の構成例においては、レベルシフタ40がリセット入力端子204からリセット信号を受け取り、初期状態では端子36に高電圧を出力することで、リセット回路015が動作する(活性化する)。リセット回路015は、マイコン016の一部又は全体を初期化する。その後、所定の時間を経過した後にレベルシフタ40は、端子36に低電圧を出力するようになり、結果的にリセット回路015は動作しなくなる(不活性となる)。リセット状態を解除されたマイコン016は、所定の動作を行う。なお、この際に、リセット回路015が正しくリセット動作を行わなければマイコン016内部が動作しないように、レジスタ等によってリセット完了フラグを設定してもよい。   Therefore, in the configuration example of FIG. 17, the level shifter 40 receives the reset signal from the reset input terminal 204 and outputs a high voltage to the terminal 36 in the initial state, whereby the reset circuit 015 operates (activates). The reset circuit 015 initializes a part or the whole of the microcomputer 016. Thereafter, after a predetermined time has elapsed, the level shifter 40 outputs a low voltage to the terminal 36, and as a result, the reset circuit 015 does not operate (becomes inactive). The microcomputer 016 released from the reset state performs a predetermined operation. At this time, a reset completion flag may be set by a register or the like so that the microcomputer 016 does not operate unless the reset circuit 015 performs the reset operation correctly.

ところで、図15において、可変抵抗素子の高抵抗化(1002)すなわち相変化膜のアモルファス化を行う際には、いったん相変化膜を結晶化した上でアモルファス化する方法と、結晶化を行わずにアモルファス化を行う方法がある。前者は、通常のリセット動作を行う上で適しているが、後者を行えば、セキュリティ上の特別な効果を得ることができる。   In FIG. 15, when the resistance of the variable resistance element is increased (1002), that is, when the phase change film is amorphized, the phase change film is first crystallized and then amorphized, and the crystallization is not performed. There is a method of amorphization. The former is suitable for performing a normal reset operation, but if the latter is performed, a special security effect can be obtained.

すなわち、ICチップの解析を行う上で、攻撃者・解析者は、複数回のリセット動作を短期間のうちに繰り返すことがある。それは、例えば、ICチップのパスワードを解析するために、自動的にパスワードとして起こりうるすべての組み合わせを総当りで高速に検索しようとする場合などに見られる挙動である。しかしながら、図17のような構成を用いると、リセット入力が発生してからリセット動作を完了する(リセット回路015がリセット状態を解除する)までに可変抵抗素子33で定まられる時間が必要となる。攻撃者・解析者は、リセット動作が完了した後からデータ取得を行う必要があるが、このリセット動作の完了に時間を要すると、結果的に短期間の間でリセット入力を多数繰り返しながらデータ取得を行うようなことは不可能となる。   That is, when analyzing an IC chip, an attacker / analyzer may repeat a plurality of reset operations within a short period of time. This is a behavior seen when, for example, an attempt is made to search all possible combinations of passwords automatically at a high speed in order to analyze the password of the IC chip. However, when the configuration as shown in FIG. 17 is used, a time determined by the variable resistance element 33 is required after the reset input is generated until the reset operation is completed (the reset circuit 015 releases the reset state). Attackers / analysts need to acquire data after the reset operation is completed, but if it takes time to complete this reset operation, data acquisition is performed while repeatedly performing reset input in a short period of time. It is impossible to do this.

さらに、このようなリセット入力を何度も繰り返してしまうと、その都度、図18のパルス生成回路009aによって電流が供給され、これに伴い相変化素子のアモルファス化領域が広がることで、より再結晶化(リセット状態の解除)に時間を要するようになり、最終的にはロックアップすることになる。したがって、このようなタイプの攻撃者からICチップを確実に守ることができる。なお、ここでは、攻撃者からの防衛を目的として、図17,図18のような構成により、相変化素子によって定められる所定の時間を経過しないとリセット状態が解除されないような機能を実現した。これと同じ目的で、図17,図18の構成を変形し、電源供給から一定時間経過しないとリセット回路が動作しないような機能を実現することも可能である。   Further, if such reset input is repeated many times, current is supplied by the pulse generation circuit 009a of FIG. 18 each time, and the amorphized region of the phase change element is expanded accordingly. Time (cancellation of reset state) takes time, and eventually locks up. Therefore, the IC chip can be surely protected from this type of attacker. Here, for the purpose of defense from attackers, the configuration as shown in FIGS. 17 and 18 realizes a function that the reset state is not released until a predetermined time determined by the phase change element has elapsed. For the same purpose, the configuration of FIGS. 17 and 18 can be modified to realize a function that the reset circuit does not operate unless a certain time has elapsed since the power supply.

また、図17のような構成は、リセット信号入力端子にリセット信号を与えてから、リセット動作が完了するまでの実時間の間に、電源入力端子に必要な電力が供給されることを保証する機能として活用することもできる。つまり、電源入力端子に一定時間継続して必要な電力が供給されないと相変化素子が再結晶化せず、リセット動作が完了しない。また、電源電圧を急峻に変化させて内部回路に悪影響を与えようとするような攻撃者に対しても、電圧の急峻な変化により相変化素子のアモルファス化が起こり、内部回路がリセット状態に遷移するため、効果的な攻撃防止効果を持たせることができる。   In addition, the configuration as shown in FIG. 17 ensures that the necessary power is supplied to the power input terminal during the real time from when the reset signal is supplied to the reset signal input terminal until the reset operation is completed. It can also be used as a function. That is, unless necessary power is continuously supplied to the power input terminal for a certain period of time, the phase change element is not recrystallized and the reset operation is not completed. In addition, even for an attacker who tries to adversely affect the internal circuit by changing the power supply voltage suddenly, the abrupt change in voltage causes the phase change element to become amorphous, and the internal circuit transitions to the reset state. Therefore, an effective attack prevention effect can be provided.

以上、本実施の形態5の半導体装置を用いることで、例えば、内部に電池を備えないICカードなどにおいて、経過時間を設定し、その経過時間に応じた所望の処理を行わせることが可能となる。また、相変化素子の特性を利用してリセット期間を設定することによって、外部からの攻撃を防止することができ、耐ダンパー性(または機密性)を向上させることができる。さらに、経過時間の設定に際して相変化素子の特性を利用することで、例えばカウンタ等のタイマ回路を利用する場合よりも小面積化が可能であり、特に、図17のようにマイコン内部に相変化メモリ(PCM)を備えている場合には、製造プロセスの共通化を図ることも可能である。また、素子特性で時間を定義しているため、外部攻撃によって時間を改ざんするようなことは不可能であり、この観点からも高い機密性を実現できる。なお、ここでは、ICカードを例として説明を行ったが、セキュリティの向上技術として勿論ICタグ等にも同様に適用することが可能である。   As described above, by using the semiconductor device according to the fifth embodiment, for example, in an IC card that does not have a battery inside, it is possible to set an elapsed time and perform a desired process according to the elapsed time. Become. Further, by setting the reset period using the characteristics of the phase change element, it is possible to prevent an attack from the outside, and to improve the damper resistance (or confidentiality). Furthermore, by using the characteristics of the phase change element when setting the elapsed time, it is possible to reduce the area as compared with the case where a timer circuit such as a counter is used. In particular, as shown in FIG. If a memory (PCM) is provided, the manufacturing process can be shared. Further, since time is defined by element characteristics, it is impossible to tamper with time by an external attack, and high confidentiality can be realized from this viewpoint. Although an IC card has been described here as an example, it can be similarly applied to an IC tag or the like as a security improvement technique.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

本発明の半導体装置は、電池を内部に備えずに実時間の計測または実時間に依存した処理が必要な半導体装置全般に対して広く適用可能であり、特に、ICカード等を代表とする高セキュリティが求められる半導体装置に適用して有益な技術である。   The semiconductor device of the present invention can be widely applied to all semiconductor devices that do not have a battery inside and require real-time measurement or processing that depends on the real time. This technology is useful when applied to semiconductor devices that require security.

相変化メモリの簡単な回路例を示す図である。It is a figure which shows the simple circuit example of a phase change memory. 相変化素子の構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a phase change element. アモルファス状態における相変化素子の電気抵抗と結晶状態における相変化素子の電気抵抗の変化の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of a change of the electrical resistance of the phase change element in an amorphous state, and the electrical resistance of the phase change element in a crystalline state. アモルファス状態にある相変化素子に、結晶化の進行に十分な電圧をかけ続けた場合の、電気抵抗の変化の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of a change of an electrical resistance at the time of continuing applying sufficient voltage for the progress of crystallization to the phase change element in an amorphous state. 本発明の実施の形態1による半導体装置において、その構成例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration example of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2による半導体装置において、それに含まれる相変化素子の構成例を示す断面図である。In the semiconductor device by Embodiment 2 of this invention, it is sectional drawing which shows the structural example of the phase change element contained in it. 本発明の実施の形態2による半導体装置において、それに含まれる相変化素子の他の構成例を示す断面図である。In the semiconductor device by Embodiment 2 of this invention, it is sectional drawing which shows the other structural example of the phase change element contained in it. 本発明の実施の形態2による半導体装置において、それに含まれる相変化素子の他の構成例を示す断面図である。In the semiconductor device by Embodiment 2 of this invention, it is sectional drawing which shows the other structural example of the phase change element contained in it. 複数の相変化メモリの一般的な配置例を示す図である。It is a figure which shows the general example of arrangement | positioning of several phase change memory. 本発明の実施の形態3による半導体装置において、それに含まれる相変化素子の構成例を示す断面図である。In the semiconductor device by Embodiment 3 of this invention, it is sectional drawing which shows the structural example of the phase change element contained in it. 本発明の実施の形態4による半導体装置において、その構成例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. 図11の動作について説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the operation | movement of FIG. 本発明の実施の形態4による半導体装置において、その他の構成例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing another configuration example of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態5による半導体装置において、その構成例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. 図14の半導体装置の動作の一例を示すフロー図である。FIG. 15 is a flowchart showing an example of operation of the semiconductor device of FIG. 14. 図14の半導体装置を適用したICカードの一例を示す外観図である。FIG. 15 is an external view showing an example of an IC card to which the semiconductor device of FIG. 14 is applied. 図16に示したICチップの構成例を示すブロック図である。FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration example of an IC chip illustrated in FIG. 16. 図17に示したレベルシフタの構成例を示す回路図である。FIG. 18 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the level shifter illustrated in FIG. 17.

符号の説明Explanation of symbols

001 電源ライン
002 相変化素子
003 ゲート
004 トランジスタ
005 端子
006,007,008 相変化素子
009,009a パルス生成回路
010〜013 相変化素子制御部
010a〜013a 入力電圧
014 内部回路
015 高電圧動作回路
016 低電圧動作回路
100 アモルファス状態の電気抵抗
101 結晶状態の電気抵抗
102 状態遷移に伴う電気抵抗
200 プラスチックカード
201 ICチップ
202 電源入力端子
203 接地端子
204 リセット信号入力端子
205 クロック信号入力端子
206 入出力ポート
10,11 選択信号線
21,24 電極
22,22a〜22c 相変化膜
23 絶縁膜
25 半導体基板
26 電流通過領域
27,27a,27b 蓄熱材料
28a,28b アモルファス化領域
30,32,34 ノード
31 抵抗素子
33 相変化素子
35 トランジスタ
36 出力端子
37 初期化回路
40 レベルシフタ
001 Power line 002 Phase change element 003 Gate 004 Transistor 005 Terminal 006,007,008 Phase change element 009,009a Pulse generation circuit 010 to 013 Phase change element control unit 010a to 013a Input voltage 014 Internal circuit 015 High voltage operation circuit 016 Low Voltage operation circuit 100 Electrical resistance in amorphous state 101 Electrical resistance in crystal state 102 Electrical resistance associated with state transition 200 Plastic card 201 IC chip 202 Power input terminal 203 Ground terminal 204 Reset signal input terminal 205 Clock signal input terminal 206 Input / output port 10 , 11 Selection signal line 21, 24 Electrode 22, 22a-22c Phase change film 23 Insulating film 25 Semiconductor substrate 26 Current passing region 27, 27a, 27b Thermal storage material 28a, 28b Amorphous Regions 30, 32, 34 node 31 resistor element 33 phase change element 35 transistor 36 the output terminal 37 initialization circuit 40 level shifter

Claims (9)

熱が第1の時間供給された際にアモルファス状態から結晶状態へと遷移する相変化素子と、
前記相変化素子を前記アモルファス状態へ遷移させる手段と、
前記アモルファス状態へ遷移させられた前記相変化素子に対して電流を流して発熱させ、その後前記相変化素子が前記結晶状態へ遷移した時点をトリガとすることで、前記第1の時間を単位として各種処理を切り替える手段とを有することを特徴とする半導体装置。
A phase change element that transitions from an amorphous state to a crystalline state when heat is supplied for a first time;
Means for transitioning the phase change element to the amorphous state;
Using the first time as a unit by causing a current to flow through the phase change element that has transitioned to the amorphous state to generate heat, and then triggering when the phase change element transitions to the crystalline state And a means for switching various processes.
請求項記載の半導体装置において、
前記各種処理を切り替える手段は、
前記相変化素子と抵抗素子によって分圧された電圧を出力する抵抗分割回路と、
前記抵抗分割回路の出力電圧に応じて駆動能力が調整されるトランジスタと、
前記トランジスタに接続され、高電源電圧のみで動作する第1回路と、
前記トランジスタに接続され、低電源電圧で動作する第2回路とを含み、
前記トランジスタは、前記相変化素子が前記アモルファス状態か前記結晶状態かによって前記駆動能力が調整され、前記駆動能力に基づいて前記高電源電圧または前記低電源電圧を前記第1回路および前記第2回路に供給することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 ,
The means for switching the various processes is
A resistive divider circuit that outputs a voltage divided by the phase change element and the resistive element;
A transistor whose driving capability is adjusted according to the output voltage of the resistor divider circuit;
A first circuit connected to the transistor and operating only with a high power supply voltage;
A second circuit connected to the transistor and operating at a low power supply voltage;
The driving capability of the transistor is adjusted depending on whether the phase change element is in the amorphous state or the crystalline state, and the high power supply voltage or the low power supply voltage is applied to the first circuit and the second circuit based on the driving capability. A semiconductor device comprising:
請求項記載の半導体装置において、
前記アモルファス状態へ遷移させる手段は、前記相変化素子に対して異なる大きさの電流を供給することで、前記アモルファス状態の程度を調整可能となっていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 ,
The means for making a transition to the amorphous state can adjust the degree of the amorphous state by supplying currents of different magnitudes to the phase change element.
請求項記載の半導体装置において、
前記第1回路は、前記第2回路を初期化するリセット回路を含むことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2 ,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first circuit includes a reset circuit that initializes the second circuit.
電源端子と、
リセット端子と、
前記電源端子および前記リセット端子に接続された第3回路と、
前記第3回路によって活性化/不活性化が制御されるリセット回路と、
前記リセット回路の活性化によってリセット状態となり、前記リセット回路の不活性化によって前記リセット状態が解除される内部回路とを備え、
前記第3回路は、
電流が第1の時間供給された際にアモルファス状態から結晶状態へと遷移する相変化素子と、
前記リセット端子からリセット信号が入力された際に、前記相変化素子を前記アモルファス状態へ遷移させる第4回路と、
前記相変化素子が前記アモルファス状態の間は前記リセット回路を活性化し、前記アモルファス状態の前記相変化素子に対して前記電源端子から電流を供給し、その後前記相変化素子が前記結晶状態へ遷移した時点で前記リセット回路を不活性化する第5回路とを有することを特徴とする半導体装置。
A power terminal;
A reset terminal;
A third circuit connected to the power supply terminal and the reset terminal;
A reset circuit whose activation / deactivation is controlled by the third circuit;
An internal circuit in which the reset state is set by activation of the reset circuit and the reset state is released by inactivation of the reset circuit;
The third circuit includes:
A phase change element that transitions from an amorphous state to a crystalline state when current is supplied for a first time;
A fourth circuit that transitions the phase change element to the amorphous state when a reset signal is input from the reset terminal;
The reset circuit is activated while the phase change element is in the amorphous state, current is supplied from the power supply terminal to the phase change element in the amorphous state, and then the phase change element transitions to the crystalline state. And a fifth circuit for inactivating the reset circuit at the time.
請求項記載の半導体装置において、
前記第4回路は、前記リセット端子からリセット信号が入力される毎に、前記相変化素子に対して前記アモルファス状態に遷移させるための電流を供給することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 5 .
The fourth circuit supplies a current for causing the phase change element to transition to the amorphous state every time a reset signal is input from the reset terminal.
請求項記載の半導体装置において、
前記第5回路は、
前記電源端子に接続され、前記電源端子の電圧を前記相変化素子と抵抗素子で分圧して出力する抵抗分割回路と、
前記抵抗分割回路の出力電圧に応じて駆動能力が調整されるトランジスタとを含み、
前記リセット回路は、前記相変化素子が前記アモルファス状態の間は前記トランジスタから高電源電圧が供給されることで活性化され、前記相変化素子が前記結晶状態に遷移した際には前記トランジスタから低電源電圧が供給されることで不活性化され、
前記内部回路は、前記トランジスタから供給された前記低電源電圧によって動作することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 5 .
The fifth circuit includes:
A resistance dividing circuit connected to the power supply terminal and dividing and outputting the voltage of the power supply terminal by the phase change element and the resistance element;
A transistor whose driving capability is adjusted according to the output voltage of the resistor divider circuit,
The reset circuit is activated when a high power supply voltage is supplied from the transistor while the phase change element is in the amorphous state, and is reset from the transistor when the phase change element transitions to the crystalline state. Inactivated by the supply of power supply voltage,
The semiconductor device is characterized in that the internal circuit is operated by the low power supply voltage supplied from the transistor.
請求項記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、ICカードであることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 6 .
The semiconductor device is an IC card.
請求項記載の半導体装置において、
前記内部回路には、記憶回路としての相変化メモリ回路が含まれることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8 .
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the internal circuit includes a phase change memory circuit as a memory circuit.
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