JP2007164837A - Nonvolatile storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不揮発性記憶装置に関し、より特定的には、MRAM(Magnetic Random Access Memory)に関する。 The present invention relates to a nonvolatile memory device, and more particularly to an MRAM (Magnetic Random Access Memory).
近年、新世代の不揮発性記憶装置としてMRAMデバイスが注目されている。MRAMデバイスは、半導体集積回路に形成された複数のアクセスが可能な不揮発性記憶装置である。 In recent years, MRAM devices have attracted attention as a new generation of nonvolatile storage devices. An MRAM device is a non-volatile storage device that is formed in a semiconductor integrated circuit and allows a plurality of accesses.
特に、近年では磁気トンネル接合(MTJ)を利用した薄膜磁性体メモリセルとして用いることによってMRAMデバイスの性能が飛躍的に進歩することが発表されている。 In particular, in recent years, it has been announced that the performance of an MRAM device will be dramatically improved by using it as a thin film magnetic memory cell using a magnetic tunnel junction (MTJ).
一般的に、これらの不揮発性記憶装置の記憶装置として用いられるメモリセルのデータ読出を実行する場合には、記憶装置を構成するトンネル磁気抵抗素子(TMR)に対して所定電圧を印加して、その際の通過電流を検知することによりデータ読出を実行する構成が用いられている。 In general, when data reading of a memory cell used as a storage device of these nonvolatile storage devices is executed, a predetermined voltage is applied to a tunnel magnetoresistive element (TMR) constituting the storage device, A configuration is used in which data reading is performed by detecting the passing current at that time.
たとえば、データレベルが「1」の記憶状態のメモリセルであるたとえばトンネル磁気抵抗素子(TMR)の抵抗値をR、「0」の記憶状態のトンネル磁気抵抗素子(TMR)の抵抗値を「R+ΔR」とするとき、メモリセルアレイ中に通常のメモリセルの他に基準となるダミーメモリセルを配置し、両者の通過電流の比較に基づいて記憶データを読出す方式が挙げられる。 For example, the resistance value of a tunnel magnetoresistive element (TMR) that is a memory cell in a memory state with a data level “1” is R, and the resistance value of a tunnel magnetoresistive element (TMR) in a memory state “0” is “R + ΔR”. ", A standard dummy memory cell is arranged in addition to the normal memory cell in the memory cell array, and the stored data is read based on a comparison of the passing currents of the two.
具体的にはダミーメモリセル抵抗値は固定でメモリセルを構成するトンネル磁気抵抗素子(TMR)のデータレベルが「1」の記憶状態の抵抗値と、「0」の記憶状態の抵抗値の中間の値を持つように設計されている。 Specifically, the resistance value of the dummy memory cell is fixed, and the tunnel magnetoresistive element (TMR) constituting the memory cell has an intermediate value between the resistance value in the storage state of “1” and the resistance value in the storage state of “0”. Designed to have a value of.
記憶データの読出は、選択されたメモリセルとダミーメモリセルとに流れる通過電流の差に基づく電圧差を増幅し、その電圧の大小を比較することによって行なわれる。 Reading of stored data is performed by amplifying a voltage difference based on a difference in passing current flowing between the selected memory cell and the dummy memory cell and comparing the magnitudes of the voltages.
たとえば、メモリセルから得られる電圧がダミーメモリセルから得られる電圧よりも小さければメモリセルの記憶状態すなわちデータレベルが「0」にあり、大きければメモリセルの記憶状態(すなわちデータレベル)が「1」とすることができる。本例においては、トンネル磁気抵抗素子の抵抗値が高抵抗状態(Rmax)および低抵抗状態(Rmin)についてメモリセルの記憶状態すなわちデータレベルを「0」,「1」にそれぞれ対応付けて説明するが、これに限られず、データレベルを「1」,「0」にそれぞれ対応付けて説明することも可能である。 For example, if the voltage obtained from the memory cell is smaller than the voltage obtained from the dummy memory cell, the storage state of the memory cell, that is, the data level is “0”, and if it is greater, the storage state of the memory cell (ie, the data level) is “1”. ". In this example, the resistance value of the tunnel magnetoresistive element is described in relation to the storage state of the memory cell, that is, the data level, corresponding to “0” and “1” for the high resistance state (Rmax) and the low resistance state (Rmin). However, the present invention is not limited to this, and the data levels can be described in association with “1” and “0”, respectively.
上記の例は1ビットのデータ読出について説明したが、たとえば特開2004−103060号公報においては、ダミーメモリセルを流れる基準電流との比較により並列に複数ビットたとえば4ビットのデータ読出を実行する構成が示されており、大容量のデータ読出が可能となる。
しかしながら、複数ビットのデータ読出を実行する場合には、各ビットについてデータ読出電流が供給されるため、ソース線には、複数ビット分のデータ読出電流が流れることになる。 However, when data reading of a plurality of bits is executed, a data reading current is supplied for each bit, so that a data reading current for a plurality of bits flows through the source line.
近年においては、メモリアレイの大容量化も求められており、ソース線の配線長の増加に伴うソース線の寄生抵抗も無視できない大きさになってきている。 In recent years, the capacity of a memory array has also been increased, and the parasitic resistance of the source line accompanying the increase in the wiring length of the source line has become a size that cannot be ignored.
すなわち、ソース線の寄生抵抗が大きい場合には、その寄生抵抗と流れるデータ読出電流との積に基づく電圧降下分、ソース線に浮き上がりが生じることになる。特にソース線に流れるデータ読出電流が多くなればなるほど、浮き上がりの度合も大きくなるためデータ読出電流が小さくなるものと考えられる。 That is, when the parasitic resistance of the source line is large, the source line is lifted by a voltage drop based on the product of the parasitic resistance and the flowing data read current. In particular, it is considered that as the data read current flowing through the source line increases, the degree of floating increases and the data read current decreases.
また、一般的にソース線は、抵抗値の高い拡散層が用いられているため電流が流れる経路が長ければ長いほど寄生抵抗も増大するためデータ読出を実行する一群のメモリセルの位置によっては、過大な浮き上がりが生じる可能性も考えられる。 In general, since the source line uses a diffusion layer having a high resistance value, the longer the current flow path, the higher the parasitic resistance. Therefore, depending on the position of a group of memory cells that perform data reading, There is a possibility that an excessive lift will occur.
このようなソース線の浮き上がりは、データ読出マージンを低下させることになるため精度の高いデータ読出が実行できなくなる可能性がある。 Such floating of the source line lowers the data read margin, so that there is a possibility that highly accurate data read cannot be executed.
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであって、複数ビットのデータ読出を実行する構成において、データ読出マージンの低下を抑制して精度の高いデータ読出を実行することが可能な不揮発性記憶装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and in a configuration in which data reading of a plurality of bits is performed, it is possible to perform highly accurate data reading while suppressing a decrease in data reading margin. An object of the present invention is to provide a possible non-volatile storage device.
本発明に係る不揮発性記憶装置は、行列状に配置され、不揮発的なデータ記憶を実行する複数のメモリセルおよび複数のダミーメモリセルを有するメモリセルアレイと、データ読出時に複数ビットの並列なデータ読出を実行するための複数の読出回路と、複数の読出回路にそれぞれ対応して設けられる複数のデータ線対とを備える。複数のダミーメモリセルは、行列状に配置された複数のメモリセルのメモリセル列を共有するように配置される。メモリセルアレイは、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられた複数のワード線と、メモリセル列にそれぞれ対応して設けられた複数のビット線と、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられ、固定電圧と電気的に結合されるとともに各々が対応するメモリセル列のメモリセル群を介して対応するビット線と電気的に結合される複数のソース線とを含む。複数のビット線は、前記データ読出時に並列なデータ読出が実行されるビット線群を含む複数のグループに分割される。複数のグループにそれぞれ対応して設けられ、列選択指示に応答して各々が対応するグループに含まれるビット線群と前記複数のデータ線対との電気的な接続を制御する複数のゲートトランジスタ群をさらに備える。データ読出時に各前記データ線対の一方のデータ線は、前記複数のワード線のうちの選択されたワード線に対応するメモリセルを介して対応するソース線と電気的に結合されて記憶データに応じたデータ読出電流が供給される。データ読出時に各前記データ線対の他方のデータ線は、ダミーメモリセルを介して対応するソース線と電気的に結合されて前記データ読出電流との比較の対象として用いられる基準電流が供給される。メモリセルアレイは、前記複数のソース線と交差するように設けられ、互いに電気的に結合するサブソース線をさらに含む。 A nonvolatile memory device according to the present invention includes a memory cell array having a plurality of memory cells and a plurality of dummy memory cells arranged in a matrix and executing nonvolatile data storage, and a plurality of bits of parallel data reading at the time of data reading And a plurality of data line pairs provided corresponding to the plurality of read circuits, respectively. The plurality of dummy memory cells are arranged so as to share the memory cell columns of the plurality of memory cells arranged in a matrix. The memory cell array is provided with a plurality of word lines provided corresponding to the memory cell rows, a plurality of bit lines provided corresponding to the memory cell columns, and a memory cell row, respectively. A plurality of source lines electrically coupled to the voltage and electrically coupled to the corresponding bit line via the memory cell group of the corresponding memory cell column. The plurality of bit lines are divided into a plurality of groups including a bit line group in which parallel data reading is executed during the data reading. A plurality of gate transistor groups that are provided corresponding to a plurality of groups, respectively, and that control electrical connection between the bit line groups included in the corresponding groups and the plurality of data line pairs in response to a column selection instruction. Is further provided. At the time of data reading, one data line of each of the data line pairs is electrically coupled to a corresponding source line via a memory cell corresponding to a selected word line of the plurality of word lines to be stored data. A corresponding data read current is supplied. During data read, the other data line of each data line pair is electrically coupled to a corresponding source line via a dummy memory cell and supplied with a reference current used as a target for comparison with the data read current. . The memory cell array further includes sub-source lines provided to intersect the plurality of source lines and electrically coupled to each other.
本発明に係る別の不揮発性記憶装置は、行列状に配置され、不揮発的なデータ記憶を実行する複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、データ読出時に複数ビットの並列なデータ読出を実行するための複数の読出回路と、複数の読出回路にそれぞれ対応して設けられる複数のデータ線対とを備える。メモリセルアレイは、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられた複数のワード線と、メモリセル列にそれぞれ対応して設けられた複数のビット線と、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられ、固定電圧と電気的に結合されるとともに各々が対応するメモリセル列のメモリセル群を介して対応するビット線と電気的に結合される複数のソース線とを含む。複数のビット線は、前記データ読出時に並列なデータ読出が実行されるビット線群を含む複数のグループに分割され、複数のグループにそれぞれ対応して設けられ、列選択指示に応答して各々が対応するグループに含まれるビット線群と前記複数のデータ線対との電気的な接続を制御する複数のゲートトランジスタ群をさらに備える。データ読出時に各前記データ線対の一方のデータ線は、前記複数のワード線のうちの選択されたワード線に対応するメモリセルを介して対応するソース線と電気的に結合されて記憶データに応じたデータ読出電流が供給される。データ読出時に各前記データ線対の他方のデータ線は、ダミーメモリセルを介して対応するソース線と電気的に結合されて前記データ読出電流との比較の対象として用いられる基準電流が供給される。複数のグループのうちの少なくとも1つのグループは、前記データ読出を実行しない形状ダミーグループを構成する。列方向に沿って前記複数のグループにそれぞれ対応して設けられ、列選択指示を対応するゲートトランジスタ群に伝達するための複数の列選択線をさらに備える。複数の列選択線のうちの前記形状ダミーグループに対応して設けられた少なくとも1つの列選択線は、前記複数のソース線と互いに電気的に結合されるとともに前記固定電圧と電気的に結合される。 Another nonvolatile memory device according to the present invention is arranged in a matrix and has a memory cell array having a plurality of memory cells for executing nonvolatile data storage, and for performing parallel data reading of a plurality of bits at the time of data reading A plurality of read circuits, and a plurality of data line pairs provided corresponding to the plurality of read circuits, respectively. The memory cell array is provided with a plurality of word lines provided corresponding to the memory cell rows, a plurality of bit lines provided corresponding to the memory cell columns, and a memory cell row, respectively. A plurality of source lines electrically coupled to the voltage and electrically coupled to the corresponding bit line via the memory cell group of the corresponding memory cell column. The plurality of bit lines are divided into a plurality of groups including bit line groups in which parallel data reading is executed at the time of data reading, provided corresponding to the plurality of groups, respectively, each in response to a column selection instruction. It further includes a plurality of gate transistor groups for controlling electrical connection between the bit line group included in the corresponding group and the plurality of data line pairs. At the time of data reading, one data line of each of the data line pairs is electrically coupled to a corresponding source line via a memory cell corresponding to a selected word line of the plurality of word lines to be stored data. A corresponding data read current is supplied. During data read, the other data line of each data line pair is electrically coupled to a corresponding source line via a dummy memory cell and supplied with a reference current used as a target for comparison with the data read current. . At least one of the plurality of groups constitutes a shape dummy group that does not execute the data reading. A plurality of column selection lines are provided corresponding to the plurality of groups along the column direction, respectively, for transmitting a column selection instruction to the corresponding gate transistor group. At least one column selection line provided corresponding to the shape dummy group among a plurality of column selection lines is electrically coupled to the plurality of source lines and to the fixed voltage. The
本発明に係るさらに別の不揮発性記憶装置は、行列状に配置され、不揮発的なデータ記憶を実行する複数のメモリセルおよび複数のダミーメモリセルを有するメモリセルアレイと、データ読出時に複数ビットの並列なデータ読出を実行するための複数の読出回路と、複数の読出回路にそれぞれ対応して設けられる複数のデータ線対とを備える。複数のダミーメモリセルは、行列状に配置された複数のメモリセルのメモリセル列を共有するように配置される。メモリセルアレイは、メモリセル行およびダミーメモリセル行にそれぞれ対応して設けられた複数のワード線と、2つの隣接するメモリセル列にそれぞれ対応して設けられた複数のビット線対と、メモリセル行およびダミーメモリセル行にそれぞれ対応して設けられ、固定電圧と電気的に結合されるとともに各々が対応するメモリセル列のメモリセル群を介して対応するビット線と電気的に結合される複数のソース線とを含む。複数のビット線対は、前記複数のデータ線対にそれぞれ対応して、前記データ読出時に並列なデータ読出が実行される複数のグループに分割される。複数のグループにそれぞれ対応して設けられ、選択指示に応答して各々が対応するグループに含まれるビット線対と対応するデータ線対との電気的な接続を制御する複数のゲートトランジスタ群をさらに備える。データ読出時に各前記ビット線対の一方のビット線は、前記複数のワード線のうちの選択されたワード線に対応するメモリセルを介して対応するソース線と電気的に結合されて記憶データに応じたデータ読出電流が供給される。データ読出時に各前記ビット線対の前記一方のビット線と相補の関係にある他方のビット線は、前記複数のワード線のうちダミーメモリセル行に対応するワード線の選択に応答して活性化されたダミーメモリセルを介して対応するソース線と電気的に結合されて前記データ読出電流との比較の対象として用いられる基準電流が供給される。複数のデータ線対の他方のデータ線は、偶数本設けられる。各他方のデータ線と電気的に結合される複数のダミーメモリセルのうちの半数のダミーメモリセルは、前記メモリセルの記憶データの一方のデータレベルを指し示す高抵抗状態に設定され、残りの半数のダミーメモリセルは、他方のデータレベルを指し示す低抵抗状態に設定される。複数の前記他方のデータ線は互いに電気的に結合される。 Still another nonvolatile memory device according to the present invention includes a memory cell array having a plurality of memory cells and a plurality of dummy memory cells arranged in a matrix and executing nonvolatile data storage, and a plurality of bits in parallel during data reading. And a plurality of read circuits for executing data reading, and a plurality of data line pairs provided corresponding to the plurality of read circuits, respectively. The plurality of dummy memory cells are arranged so as to share the memory cell columns of the plurality of memory cells arranged in a matrix. A memory cell array includes a plurality of word lines provided corresponding to memory cell rows and dummy memory cell rows, a plurality of bit line pairs provided corresponding to two adjacent memory cell columns, and a memory cell A plurality of lines each provided corresponding to a row and a dummy memory cell row and electrically coupled to a fixed voltage and each electrically coupled to a corresponding bit line via a memory cell group of a corresponding memory cell column Source line. The plurality of bit line pairs are divided into a plurality of groups in which parallel data reading is executed at the time of data reading, corresponding to the plurality of data line pairs, respectively. A plurality of gate transistor groups that are provided corresponding to the plurality of groups, respectively, and that control electrical connection between the bit line pairs included in the corresponding group and the corresponding data line pair in response to the selection instruction; Prepare. At the time of data reading, one bit line of each of the bit line pairs is electrically coupled to a corresponding source line via a memory cell corresponding to a selected word line of the plurality of word lines to be stored data. A corresponding data read current is supplied. The other bit line complementary to the one bit line of each pair of bit lines is activated in response to the selection of the word line corresponding to the dummy memory cell row among the plurality of word lines during data reading. A reference current which is electrically coupled to the corresponding source line via the dummy memory cell and used for comparison with the data read current is supplied. An even number of the other data lines of the plurality of data line pairs are provided. Half of the dummy memory cells electrically coupled to each other data line are set to a high resistance state indicating one data level of the storage data of the memory cell, and the remaining half The dummy memory cell is set in a low resistance state indicating the other data level. The plurality of other data lines are electrically coupled to each other.
本発明に係る不揮発性記憶装置は、各ソース線を互いに電気的に結合するサブソース線をさらに含む。当該構成により、複数ビットのデータ読出時において、各ソース線の電位の浮き上がりを全て同電位に設定することができるためダミーメモリセルに基づく基準電流との相対的な関係においてデータ読出電流が過度に増加したり、減少したりすることを抑制して一定のデータ読出マージンを確保して精度の高いデータ読出を実行することができる。 The nonvolatile memory device according to the present invention further includes sub-source lines that electrically couple the source lines to each other. With this configuration, when data of a plurality of bits is read, all the potential rises of the source lines can be set to the same potential, so that the data read current is excessive in relation to the reference current based on the dummy memory cell. It is possible to suppress the increase or decrease and secure a certain data read margin and execute highly accurate data reading.
本発明に係る別の不揮発性記憶装置は、データ読出を実行しない形状ダミーグループを設け、形状ダミーグループに対応して設けられた少なくとも1つの列選択線は、複数のソース線と互いに電気的に結合されるとともに固定電圧と電気的に結合される。これにより、当該構成により、複数ビットのデータ読出時において、各ソース線の電位の浮き上がりを全て同電位に設定することができるためダミーメモリセルに基づく基準電流との相対的な関係においてデータ読出電流が過度に増加したり、減少したりすることを抑制して一定のデータ読出マージンを確保して精度の高いデータ読出を実行することができる。また、列選択線を用いて各ソース線を互いに電気的に結合させるため特別な設計ルールを適用する必要が無く簡易なプロセスで実現することが可能となる。 Another nonvolatile memory device according to the present invention includes a shape dummy group that does not execute data reading, and at least one column selection line provided corresponding to the shape dummy group is electrically connected to a plurality of source lines. And is electrically coupled to a fixed voltage. Thus, with this configuration, when reading data of a plurality of bits, it is possible to set all the rises in the potentials of the source lines to the same potential, so that the data read current is relative to the reference current based on the dummy memory cell. Therefore, it is possible to prevent data from being excessively increased or decreased and to secure a constant data read margin and to perform highly accurate data reading. In addition, since the source lines are electrically coupled to each other using the column selection line, it is not necessary to apply a special design rule, which can be realized with a simple process.
本発明に係るさらに別の不揮発性記憶装置は、データ読出時に複数ビットの並列なデータ読出を実行するための複数の読出回路と、複数の読出回路にそれぞれ対応して設けられる複数のデータ線対とを備え、複数のビット線対は、前記複数のデータ線対にそれぞれ対応して、前記データ読出時に並列なデータ読出が実行される複数のグループに分割され、複数のグループにそれぞれ対応して設けられ、選択指示に応答して各々が対応するグループに含まれるビット線対と対応するデータ線対との電気的な接続を制御する複数のゲートトランジスタ群をさらに備える構成である。これに伴い、並列にデータ読出を実行するビット線対を複数のグループに分散させることが可能となり、これに伴いソース線を通過する電流の経路長も分散させることが可能となり、ソース線に流れる電流経路の全体の長さが長くなり過ぎないようにして、ある特定の一群のメモリセルの位置において過大な浮き上がりが生じることを抑制し、データ読出マージンの低下を抑制して精度の高いデータ読出を実行することができる。 Still another nonvolatile memory device according to the present invention includes a plurality of read circuits for executing parallel data reading of a plurality of bits at the time of data reading, and a plurality of data line pairs provided corresponding to the plurality of read circuits, respectively. And the plurality of bit line pairs are divided into a plurality of groups corresponding to the plurality of data line pairs, respectively, in which parallel data reading is performed during the data reading, and each of the plurality of bit line pairs corresponds to the plurality of groups. A configuration further includes a plurality of gate transistor groups that are provided and that control electrical connection between the bit line pairs included in the corresponding group and the corresponding data line pair in response to the selection instruction. Along with this, it is possible to disperse bit line pairs that execute data reading in parallel to a plurality of groups, and accordingly, it is possible to disperse the path length of the current passing through the source line and flow to the source line. The entire length of the current path is prevented from becoming too long, so that an excessive rise at the position of a specific group of memory cells is suppressed, and a decrease in the data read margin is suppressed and a high-precision data read is performed. Can be executed.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に従う不揮発性記憶装置の代表例として示されるMRAMデバイス1の全体構成を示す概略ブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an overall configuration of an
図1を参照して、MRAMデバイス1は、制御信号CMDに応答してMRAMデバイス1の全体の動作を制御するコントロール回路5と、各々が行列状に配置されたMTJメモリセルMCを含むメモリアレイ10とを備える。
Referring to FIG. 1, an
ここで、メモリアレイ10の各々の行列状に配置された複数のメモリセルMCの行および列をメモリセル行およびメモリセル列ともそれぞれ称する。
Here, the rows and columns of the plurality of memory cells MC arranged in each matrix of the
また、MRAMデバイス1は、行デコーダ20と、列デコーダ25と、入出力制御回路30とを備える。
The
行デコーダ20は、アドレス信号ADDに含まれるロウアドレスRAに基づいて、選択的にアクセス対象となるメモリアレイ10における行選択を実行する。また、列デコーダ25は、アドレス信号ADDに含まれるコラムアドレスCAに基づいて選択的にアクセス対象となるメモリアレイ10の列選択を実行する。
The
また、入出力制御回路30は、入力データDIN、出力データDOUT等のデータの入出力を制御し、コントロール回路5からの指示に応答して内部回路に伝達もしくは外部に出力する。
The input /
なお、以下においては、信号、信号線およびデータレベル等において二値的な高電圧状態および低電圧状態をそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルとも称する。 In the following, the binary high voltage state and low voltage state in the signal, signal line, data level, etc. are also referred to as “H” level and “L” level, respectively.
本例においては、メモリアレイ10において代表的に単一のメモリセルMCが示され、メモリセル行に対応して設けられたワード線WL、デジット線DLおよびソース線SLならびにメモリセル列に対応して設けられたビット線BLが代表的に1本ずつ示されている。
In this example, a single memory cell MC is typically shown in
ここで、メモリセルMCの回路構成について説明する。
図2は、磁気トンネル接合部を有するMTJメモリセルMC(以下、単にメモリセルMCとも称する)の構成を示す概略図である。
Here, the circuit configuration of the memory cell MC will be described.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an MTJ memory cell MC (hereinafter also simply referred to as a memory cell MC) having a magnetic tunnel junction.
図2を参照して、メモリセルMCは、磁気的に書込まれた記憶データのデータレベルに応じて電気抵抗が変化するトンネル磁気抵抗素子TMRと、アクセストランジスタATRとを含む。アクセストランジスタATRは、ビット線BLおよび接地電圧GNDの間に、トンネル磁気抵抗素子TMRと直列に接続される。代表的には、アクセストランジスタATRとして、半導体基板上に形成された電界効果型トランジスタが適用される。 Referring to FIG. 2, memory cell MC includes a tunnel magnetoresistive element TMR whose electrical resistance changes according to the data level of magnetically written storage data, and access transistor ATR. Access transistor ATR is connected in series with tunneling magneto-resistance element TMR between bit line BL and ground voltage GND. Typically, a field effect transistor formed on a semiconductor substrate is applied as access transistor ATR.
メモリセルMCに対しては、データ書込時に異なった方向のデータ書込電流をそれぞれ流すためのビット線BLおよびデジット線DLと、データ読出時に活性化されるワード線RWLとが設けられる。データ読出時においては、アクセストランジスタATRのターンオンに応答して、トンネル磁気抵抗素子TMRは、接地電圧GNDおよびビット線BLの間に電気的に結合される。 For memory cell MC, there are provided bit line BL and digit line DL for flowing data write currents in different directions at the time of data writing, and word line RWL activated at the time of data reading. In data reading, tunnel magnetoresistive element TMR is electrically coupled between ground voltage GND and bit line BL in response to turn-on of access transistor ATR.
ここで、MTJメモリセルの構成およびデータ記憶原理について説明しておく。
図3は、MTJメモリセルの構造およびデータ記憶原理を説明する概念図である。
Here, the configuration of the MTJ memory cell and the data storage principle will be described.
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the structure and data storage principle of the MTJ memory cell.
図3を参照して、トンネル磁気抵抗素子TMRは、固定された一定の磁化方向を有する強磁性体層(以下、単に「固定磁化層」とも称する)FLと、外部からの印加磁界に応じた方向に磁化可能な強磁性体層(以下、単に「自由磁化層」とも称する)VLとを有する。固定磁化層FLおよび自由磁化層VLの間には、絶縁体膜で形成されるトンネルバリア(トンネル膜)TBが設けられる。自由磁化層VLは、書込まれる記憶データのレベルに応じて、固定磁化層FLと同一方向または固定磁化層FLと反対方向に磁化される。これらの固定磁化層FL、トンネルバリアTBおよび自由磁化層VLによって磁気トンネル接合が形成される。 Referring to FIG. 3, tunneling magneto-resistance element TMR corresponds to a ferromagnetic layer (hereinafter, also simply referred to as “fixed magnetization layer”) FL having a fixed fixed magnetization direction and an externally applied magnetic field. And a ferromagnetic layer (hereinafter, also simply referred to as “free magnetic layer”) VL that can be magnetized in the direction. A tunnel barrier (tunnel film) TB formed of an insulator film is provided between the fixed magnetic layer FL and the free magnetic layer VL. Free magnetic layer VL is magnetized in the same direction as fixed magnetic layer FL or in the opposite direction to fixed magnetic layer FL according to the level of stored data to be written. A magnetic tunnel junction is formed by these fixed magnetic layer FL, tunnel barrier TB, and free magnetic layer VL.
トンネル磁気抵抗素子TMRの電気抵抗は、固定磁化層FLおよび自由磁化層VLのそれぞれの磁化方向の相対関係に応じて変化する。具体的には、トンネル磁気抵抗素子TMRの電気抵抗は、固定磁化層FLの磁化方向と自由磁化層VLの磁化方向とが同じ(平行)である場合に最小値Rminとなり、両者の磁化方向が反対(反平行)方向である場合に最大値Rmaxとなる。 The electric resistance of tunneling magneto-resistance element TMR changes according to the relative relationship between the magnetization directions of fixed magnetic layer FL and free magnetic layer VL. Specifically, the electric resistance of tunneling magneto-resistance element TMR becomes the minimum value Rmin when the magnetization direction of fixed magnetic layer FL and the magnetization direction of free magnetic layer VL are the same (parallel), and the magnetization directions of both are The maximum value Rmax is obtained in the opposite (antiparallel) direction.
データ書込時においては、ワード線RWLが非活性化されて、アクセストランジスタATRはターンオフされる。この状態で、自由磁化層VLを磁化するためのデータ書込電流は、ビット線BLおよびデジット線DLのそれぞれにおいて、書込データのレベルに応じた方向に流される。 In data writing, word line RWL is inactivated and access transistor ATR is turned off. In this state, the data write current for magnetizing free magnetic layer VL flows in the direction corresponding to the level of the write data in each of bit line BL and digit line DL.
図4は、MTJメモリセルへのデータ書込電流の供給とトンネル磁気抵抗素子の磁化方向との関係を示す概念図である。 FIG. 4 is a conceptual diagram showing the relationship between the supply of the data write current to the MTJ memory cell and the magnetization direction of the tunnel magnetoresistive element.
図4を参照して、横軸H(EA)は、トンネル磁気抵抗素子TMR内の自由磁化層VLにおいて磁化容易軸(EA:Easy Axis)方向に印加される磁界を示す。一方、縦軸H(HA)は、自由磁化層VLにおいて磁化困難軸(HA:Hard Axis)方向に作用する磁界を示す。磁界H(EA)およびH(HA)は、ビット線BLおよびデジット線DLをそれぞれ流れる電流によって生じる2つの磁界の一方ずつにそれぞれ対応する。 Referring to FIG. 4, the horizontal axis H (EA) represents a magnetic field applied in the easy axis (EA) direction in free magnetic layer VL in tunneling magneto-resistance element TMR. On the other hand, the vertical axis H (HA) indicates a magnetic field that acts in the hard magnetization axis (HA) direction in the free magnetic layer VL. Magnetic fields H (EA) and H (HA) respectively correspond to one of two magnetic fields generated by currents flowing through bit line BL and digit line DL, respectively.
MTJメモリセルにおいては、固定磁化層FLの固定された磁化方向は、自由磁化層VLの磁化容易軸に沿っており、自由磁化層VLは、記憶データのレベルに応じて、磁化容易軸方向に沿って、固定磁化層FLと平行あるいは反平行(反対)方向に磁化される。MTJメモリセルは、自由磁化層VLの2通りの磁化方向と対応させて、1ビットのデータを記憶することができる。 In the MTJ memory cell, the fixed magnetization direction of the fixed magnetization layer FL is along the easy axis of the free magnetization layer VL, and the free magnetization layer VL extends in the easy axis direction according to the level of stored data. Along this direction, the magnetization is magnetized in a direction parallel or antiparallel (opposite) to the fixed magnetization layer FL. The MTJ memory cell can store 1-bit data corresponding to the two magnetization directions of the free magnetic layer VL.
自由磁化層VLの磁化方向は、印加される磁界H(EA)およびH(HA)の和が、図4に示されるアステロイド特性線の外側の領域に達する場合においてのみ新たに書換えることができる。すなわち、印加されたデータ書込磁界がアステロイド特性線の内側の領域に相当する強度である場合には、自由磁化層VLの磁化方向は変化しない。 The magnetization direction of the free magnetic layer VL can be newly rewritten only when the sum of the applied magnetic fields H (EA) and H (HA) reaches a region outside the asteroid characteristic line shown in FIG. it can. That is, when the applied data write magnetic field has a strength corresponding to the region inside the asteroid characteristic line, the magnetization direction of the free magnetic layer VL does not change.
アステロイド特性線に示されるように、自由磁化層VLに対して磁化困難軸方向の磁界を印加することによって、磁化容易軸に沿った磁化方向を変化させるのに必要な磁化しきい値を下げることができる。図4に示すように、データ書込時の動作点は、デジット線DLとビット線BLとの両方に所定のデータ書込電流を流したときに、MTJメモリセルの記憶データ、すなわちトンネル磁気抵抗素子TMRの磁化方向を書換えられるように設計される。 As indicated by the asteroid characteristic line, by applying a magnetic field in the hard axis direction to the free magnetic layer VL, the magnetization threshold required to change the magnetization direction along the easy axis is lowered. be able to. As shown in FIG. 4, the operating point at the time of data writing is that the data stored in the MTJ memory cell, that is, the tunnel magnetoresistance when a predetermined data write current is passed through both the digit line DL and the bit line BL. It is designed so that the magnetization direction of element TMR can be rewritten.
図4に例示された動作点では、データ書込対象であるMTJメモリセルにおいて、磁化容易軸方向のデータ書込磁界は、その強度がHWRとなるように設計される。すなわち、このデータ書込磁界HWRが得られるように、ビット線BLまたはデジット線DLを流されるデータ書込電流の値が設計される。一般的に、データ書込磁界HWRは、磁化方向の切り換えに必要なスイッチング磁界HSWと、マージン分ΔHとの和で示される。すなわち、HWR=HSW+ΔHで示される。 At the operating point illustrated in FIG. 4, the data write magnetic field in the easy axis direction is designed so that its strength is H WR in the MTJ memory cell that is the data write target. That is, the value of the data write current that flows through bit line BL or digit line DL is designed so that this data write magnetic field HWR is obtained. Generally, data write magnetic field H WR is the switching magnetic field H SW necessary for switching the magnetization direction is indicated by the sum of the margin [Delta] H. That is, H WR = H SW + ΔH.
トンネル磁気抵抗素子TMRに一旦書込まれた磁化方向、すなわちMTJメモリセルの記憶データは、新たなデータ書込が実行されるまでの間不揮発的に保持される。各メモリセルの電気抵抗は、厳密には、トンネル磁気抵抗素子TMR、アクセストランジスタATRのオン抵抗、およびその他の寄生抵抗の和であるが、トンネル磁気抵抗素子TMR以外の抵抗分は記憶データによらず一定であるので、以下においては、記憶データに応じた2種類の正規メモリセルの電気抵抗についても、RmaxおよびRminで示し、両者の差をΔR(すなわち、ΔR=Rmax−Rmin)と示すものとする。 The magnetization direction once written in tunneling magneto-resistance element TMR, that is, data stored in the MTJ memory cell is held in a nonvolatile manner until new data writing is executed. Strictly speaking, the electric resistance of each memory cell is the sum of the tunnel magnetoresistive element TMR, the on-resistance of the access transistor ATR, and other parasitic resistances. The resistance other than the tunnel magnetoresistive element TMR depends on the stored data. In the following, the electric resistances of the two types of normal memory cells corresponding to the stored data are also represented by Rmax and Rmin, and the difference between them is represented by ΔR (that is, ΔR = Rmax−Rmin). And
なお、本発明においては、主にデータ読出動作について説明するためデータ書込動作に用いられるデジット線DL等は図示しないものとする。 In the present invention, the digit line DL and the like used for the data write operation are not shown in order to mainly explain the data read operation.
図5は、本発明の実施の形態1に従うメモリアレイ10およびその周辺回路を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating
図5を参照して、メモリアレイ10は、行列状に集積配置されたメモリセルMCを含む。
Referring to FIG. 5,
また、メモリセル列にそれぞれ対応して設けられた複数のビット線BLと、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられる複数のワード線WLおよび複数のソース線SLを含む。 In addition, it includes a plurality of bit lines BL provided corresponding to the memory cell columns, a plurality of word lines WL and a plurality of source lines SL provided corresponding to the memory cell rows, respectively.
ビット線BLは、列方向に沿って設けられ、ワード線WLおよびソース線SLは行方向に沿って設けられている。 Bit lines BL are provided along the column direction, and word lines WL and source lines SL are provided along the row direction.
また、ソース線SLは隣接する2つのメモリセル行に対応して1本のソース線SLが設けられ、互いのメモリセル行において共有される構成となっており、ソース線SLの両端側は固定電圧VSSと電気的に結合される。 In addition, the source line SL is configured so that one source line SL is provided corresponding to two adjacent memory cell rows and is shared by the memory cell rows, and both end sides of the source line SL are fixed. Electrically coupled to voltage VSS.
また、メモリアレイ10は、データ読出時に基準電流を生成するための複数のダミーメモリセルDMCを含み、複数のダミーメモリセルDMCは正規のメモリセルとメモリセル列を共有するように設けられている。
本例においては、メモリセル列を共有するように配置されたダミーメモリセル行に対応して2本のダミーワード線RWLeおよびRWLoが設けられている。 In this example, two dummy word lines RWLe and RWLo are provided corresponding to dummy memory cell rows arranged so as to share a memory cell column.
また、複数のビット線BLは、互いに隣接する2本ずつのビット線BL,/BLでビット線対BLPを形成する。本例においては、4組のビット線対BLP0〜BLP3が示される。ビット線対BLP0は、ビット線BL0,/BL0を含む。 The plurality of bit lines BL form a bit line pair BLP with two bit lines BL and / BL adjacent to each other. In this example, four bit line pairs BLP0 to BLP3 are shown. Bit line pair BLP0 includes bit lines BL0 and / BL0.
次に、周辺回路について説明する。
本例においては、並列な4ビットのデータ読出が可能な構成について説明する。
Next, the peripheral circuit will be described.
In this example, a configuration capable of parallel 4-bit data reading will be described.
具体的には、4個のセンスアンプSA0〜SA3が設けられ、各センスアンプSAに対応してデータ線対LIPが設けられる。具体的には、センスアンプSA0に対応してデータ線対LIP0が設けられ、センスアンプSA1に対応してデータ線対LIP1が設けられ、センスアンプSA2に対応してデータ線対LIP2が設けられ、センスアンプSA3に対応してデータ線対LIP3が設けられる。データ線対LIP0は、データ線LIO0および相補のデータ線/LIO0を含む。データ線対LIP1は、データ線LIO1および相補のデータ線/LIO1を含む。データ線対LIP2は、データ線LIO2および相補のデータ線/LIO2を含む。データ線対LIP3は、データ線LIO3および相補のデータ線/LIO3を含む。 Specifically, four sense amplifiers SA0 to SA3 are provided, and a data line pair LIP is provided corresponding to each sense amplifier SA. Specifically, a data line pair LIP0 is provided corresponding to the sense amplifier SA0, a data line pair LIP1 is provided corresponding to the sense amplifier SA1, and a data line pair LIP2 is provided corresponding to the sense amplifier SA2. A data line pair LIP3 is provided corresponding to sense amplifier SA3. Data line pair LIP0 includes a data line LIO0 and a complementary data line / LIO0. Data line pair LIP1 includes a data line LIO1 and a complementary data line / LIO1. Data line pair LIP2 includes a data line LIO2 and a complementary data line / LIO2. Data line pair LIP3 includes data line LIO3 and complementary data line / LIO3.
また、センスアンプSAの入力ノードの一方側および他方側は、切替制御回路15を介してデータ線対LIPと電気的に結合される。切替制御回路15は、切替制御信号CTの入力に応答してセンスアンプSAの入力ノードの一方側とデータ線LIOとの接続をデータ線/LIOに切り替える。同様にして、センスアンプSAの入力ノードの他方側とデータ線/LIOとの接続をデータ線LIOと切り替える。また、各センスアンプSAの入力ノードの他方側は、互いに電気的に結合されているものとする。
One side and the other side of the input node of sense amplifier SA are electrically coupled to data line pair LIP through switching
また、各ビット線BL,/BLとデータ線LIO,/LIOをそれぞれ電気的に結合するためのゲートトランジスタGT,/GTが設けられる。具体的には、ビット線BL0,BL0に対応してゲートトランジスタGT0,/GT0が設けられる。また、ビット線BL1,/BL1に対応して、ゲートトランジスタGT1,/GT1が設けられる。また、ビット線BL2,/BL2に対応して、ゲートトランジスタGT2,/GT2が設けられる。さらに、ビット線BL3,/BL3に対応して、ゲートトランジスタGT3,/GT3が設けられる。 Gate transistors GT and / GT are provided for electrically coupling the bit lines BL and / BL to the data lines LIO and / LIO, respectively. Specifically, gate transistors GT0 and / GT0 are provided corresponding to the bit lines BL0 and BL0. Further, gate transistors GT1, / GT1 are provided corresponding to the bit lines BL1, / BL1, respectively. In addition, gate transistors GT2 and / GT2 are provided corresponding to the bit lines BL2 and / BL2. Further, gate transistors GT3 and / GT3 are provided corresponding to the bit lines BL3 and / BL3.
そして、複数のビット線群に対応して、複数の列選択線CSLが設けられる。本構成においては、4ビットのデータ読出を実行する構成であり、コラムアドレスCAに従って複数の列選択線CSLのうちの一本が列デコーダ25により選択されて活性化され対応するビット線対BLPとデータ線対LIPとが電気的に結合される。
A plurality of column selection lines CSL are provided corresponding to the plurality of bit line groups. In this configuration, 4-bit data reading is executed, and one of a plurality of column selection lines CSL is selected and activated by
本例においては、4組のビット線対BLP0〜BLP3でビット線群BLG0を形成して、列選択線CSL0の活性化に伴い選択されてデータ線対LIP0〜LIP3とそれぞれ電気的に結合される。なお、データ線対LIP0〜LIP3は、データ線対群LIOGを構成するものとする。 In this example, four bit line pairs BLP0 to BLP3 form a bit line group BLG0, which is selected in accordance with activation of the column selection line CSL0 and electrically coupled to the data line pairs LIP0 to LIP3, respectively. . Note that the data line pairs LIP0 to LIP3 constitute a data line pair group LIOG.
具体的には、ゲートトランジスタGT0は、ビット線BL0とデータ線LIO0との間に設けられ、そのゲートは列選択線CSL0と電気的に結合される。ゲートトランジスタ/GT0は、ビット線/BL0とデータ線/LIO0との間に設けられ、そのゲートは列選択線CSL0と電気的に結合される。また、ゲートトランジスタGT1は、ビット線BL1とデータ線LIO1との間に設けられ、そのゲートは列選択線CSL0と電気的に結合される。ゲートトランジスタ/GT1は、ビット線/BL1とデータ線/LIO1との間に設けられ、そのゲートは列選択線CSL0と電気的に結合される。ゲートトランジスタGT2は、ビット線BL2とデータ線LIO2との間に設けられ、そのゲートは列選択線CSL0と電気的に結合される。ゲートトランジスタ/GT2は、ビット線/BL2とデータ線/LIO2との間に設けられ、そのゲートは列選択線CSL0と電気的に結合される。ゲートトランジスタGT3は、ビット線BL3とデータ線LIO3との間に設けられ、そのゲートは列選択線CSL0と電気的に結合される。ゲートトランジスタ/GT3は、ビット線/BL3とデータ線/LIO3との間に設けられ、そのゲートは列選択線CSL0と電気的に結合される。なお、このゲートトランジスタGT0,/GT0,GT1,/GT1,GT2,/GT2,GT3,/GT3により複数のデータ線対LIPとビット線対BLPとの電気的な接続を制御する一組のゲートトランジスタ群が構成される。図示しないが、同様の方式に従って他のビット線対に対しても他組のゲートトランジスタ群が構成される。 Specifically, gate transistor GT0 is provided between bit line BL0 and data line LIO0, and its gate is electrically coupled to column select line CSL0. Gate transistor / GT0 is provided between bit line / BL0 and data line / LIO0, and its gate is electrically coupled to column select line CSL0. Gate transistor GT1 is provided between bit line BL1 and data line LIO1, and its gate is electrically coupled to column select line CSL0. Gate transistor / GT1 is provided between bit line / BL1 and data line / LIO1, and its gate is electrically coupled to column select line CSL0. Gate transistor GT2 is provided between bit line BL2 and data line LIO2, and its gate is electrically coupled to column select line CSL0. Gate transistor / GT2 is provided between bit line / BL2 and data line / LIO2, and its gate is electrically coupled to column select line CSL0. Gate transistor GT3 is provided between bit line BL3 and data line LIO3, and its gate is electrically coupled to column select line CSL0. Gate transistor / GT3 is provided between bit line / BL3 and data line / LIO3, and its gate is electrically coupled to column select line CSL0. A set of gate transistors for controlling the electrical connection between the plurality of data line pairs LIP and the bit line pairs BLP by the gate transistors GT0, / GT0, GT1, / GT1, GT2, / GT2, GT3, / GT3. A group is composed. Although not shown, other sets of gate transistor groups are configured for other bit line pairs according to the same method.
なお、図示しないがビット線対BLP4〜BLP7でビット線群BLG1を形成して、列選択線CSL1の活性化に伴い選択されてデータ線対LIP0〜LIP3とそれぞれ電気的に結合される。以降、同様の方式に従って複数のビット線対BLPと複数のデータ線対LIPとが電気的に結合されるものとする。 Although not shown, a bit line group BLG1 is formed by bit line pairs BLP4 to BLP7, which are selected in accordance with activation of column selection line CSL1 and are electrically coupled to data line pairs LIP0 to LIP3, respectively. Hereinafter, it is assumed that a plurality of bit line pairs BLP and a plurality of data line pairs LIP are electrically coupled according to the same method.
ここで、本発明の実施の形態1に従うデータ読出について説明する。なお、ここでは、ビット線対BLP0〜BLP3が選択される場合について説明する。 Here, data reading according to the first embodiment of the present invention will be described. Here, the case where the bit line pairs BLP0 to BLP3 are selected will be described.
まず、ビット線対BLP0のメモリセルMC0が選択された場合について説明する。
データ読出時において、ビット線対BLP0〜BLP3が選択される場合には、列デコーダ25から指示に応答して列選択線CSL0が活性化される。これに伴い、ゲートトランジスタGT0,/GT0がオンし、ビット線BL0,/BL0はデータ線LIO0,/LIO0とそれぞれ電気的に結合されて電流経路が形成される。また、ビット線BL0が選択される場合には、切替制御信号CTは「L」レベルに設定されているものとする。この場合、切替制御回路15は切替動作を実行せず、データ線LIO0,/LIO0は、センスアンプSA0の入力ノードの一方側および他方側とそれぞれ電気的に結合されているものとする。なお、センスアンプSA0は、電源電圧VDDと電気的に結合されており、データ読出電流が供給される。
First, a case where the memory cell MC0 of the bit line pair BLP0 is selected will be described.
At the time of data reading, if bit line pair BLP0-BLP3 is selected, column select line CSL0 is activated in response to an instruction from
次に、メモリセルMC0に対応するワード線WL0が活性化されると、内部のアクセストランジスタがオンするため、固定電圧VSSと電気的に結合されたソース線SLとビット線BL0とが電気的に結合される。 Next, when the word line WL0 corresponding to the memory cell MC0 is activated, the internal access transistor is turned on, so that the source line SL and the bit line BL0 electrically coupled to the fixed voltage VSS are electrically connected. Combined.
これに伴い、センスアンプSA0とソース線VSSとの間に電流経路が形成され、選択されたメモリセルMC0の記憶データに応じた抵抗値(Rmax,Rmin)に基づくデータ読出電流がデータ線LIO0およびビット線BL0を介して流れる。 Accordingly, a current path is formed between sense amplifier SA0 and source line VSS, and a data read current based on resistance values (Rmax, Rmin) corresponding to storage data of selected memory cell MC0 is applied to data lines LIO0 and LIO0. It flows through the bit line BL0.
同様にして、ビット線対BLP1〜BLP3に着目すると、選択されたワード線WL0に対応するメモリセルMC1〜MC3のアクセストランジスタがオンし、選択されたメモリセルを介して各センスアンプSA1〜SA3と固定電圧VSSと電気的に結合されたソース線SLとの間に電流経路が形成されるため記憶データに応じたデータ読出電流が流れることになる。たとえば、センスアンプSA1の場合には、データ線LIO1〜ビット線BL1〜メモリセルMC1〜ソース線SLへと電流が流れる。同様に、センスアンプSA2の場合には、データ線LIO2〜ビット線BL2〜メモリセルMC2〜ソース線SLへと電流が流れる。センスアンプSA3の場合には、データ線LIO3〜ビット線BL3〜メモリセルMC3〜ソース線SLへと電流が流れる。 Similarly, when attention is paid to the bit line pair BLP1 to BLP3, the access transistors of the memory cells MC1 to MC3 corresponding to the selected word line WL0 are turned on, and the sense amplifiers SA1 to SA3 are connected to the sense amplifiers SA1 to SA3 via the selected memory cell. Since a current path is formed between the fixed voltage VSS and the source line SL electrically coupled, a data read current corresponding to stored data flows. For example, in the case of sense amplifier SA1, a current flows from data line LIO1 to bit line BL1 to memory cell MC1 to source line SL. Similarly, in the sense amplifier SA2, a current flows from the data line LIO2 to the bit line BL2 to the memory cell MC2 to the source line SL. In the case of the sense amplifier SA3, a current flows from the data line LIO3 to the bit line BL3 to the memory cell MC3 to the source line SL.
次に、基準電流の供給について説明する。
上記で説明したようにビット線対BLP0〜BLP3が選択された場合には、列選択線CSL0が活性化されるため、ゲートトランジスタGT0,/GT0,GT1,/GT1GT2,/GT2,GT3,/GT3が全てオンする。したがって、相補のデータ線/LIOについて着目すれば相補のデータ線/LIO0〜/LIO3は、相補のビット線/BL0〜/BL3とそれぞれ電気的に結合される。
Next, reference current supply will be described.
As described above, when the bit line pair BLP0 to BLP3 is selected, the column selection line CSL0 is activated, so that the gate transistors GT0, / GT0, GT1, / GT1GT2, / GT2, GT3, / GT3 Are all turned on. Accordingly, paying attention to complementary data lines / LIO, complementary data lines / LIO0 to / LIO3 are electrically coupled to complementary bit lines / BL0 to / BL3, respectively.
ビット線BL0が選択されて、選択されたメモリセルMCとビット線BL0が電気的に結合された場合には、相補のビット線/BL0とダミーメモリセル/DMC0とが電気的に結合される。 When bit line BL0 is selected and selected memory cell MC and bit line BL0 are electrically coupled, complementary bit line / BL0 and dummy memory cell / DMC0 are electrically coupled.
具体的には、ワード線RWLeが活性化される。ここで、ワード線RWLo,RWLeは、メモリセル列を共有するように配置された複数のダミーメモリセルにより形成されるメモリセル行に対応して設けられたワード線である。具体的には、ワード線RWLoは、正規のビット線BLのメモリセル列を共有するように配置されたダミーメモリセル(例えば、ダミーメモリセルDMC0〜DMC3)により形成されたメモリセル行に対応して設けられる。また、ワード線RWLeは、相補のビット線/BLのメモリセル列を共有するように配置されたダミーメモリセル(例えば、ダミーメモリセル/DMC0〜/DMC3)により形成されたメモリセル行に対応して設けられる。 Specifically, the word line RWLe is activated. Here, the word lines RWLo and RWLe are word lines provided corresponding to memory cell rows formed by a plurality of dummy memory cells arranged so as to share a memory cell column. Specifically, the word line RWLo corresponds to a memory cell row formed by dummy memory cells (for example, dummy memory cells DMC0 to DMC3) arranged so as to share the memory cell column of the normal bit line BL. Provided. Word line RWLe corresponds to a memory cell row formed by dummy memory cells (for example, dummy memory cells / DMC0 to / DMC3) arranged so as to share a memory cell column of complementary bit lines / BL. Provided.
ワード線RWLeの活性化に伴い、ダミーメモリセル/DMC0〜/DMC3のアクセストランジスタが活性化されて、固定電圧VSSと電気的に結合されたソース線SLとビット線/BL0〜/BL3とが電気的に結合される。 As the word line RWLe is activated, the access transistors of the dummy memory cells / DMC0 to / DMC3 are activated, and the source line SL and the bit lines / BL0 to / BL3 electrically coupled to the fixed voltage VSS are electrically connected. Combined.
これに伴い、上述したのと同様に、ダミーメモリセルDMCについても各センスアンプSAとソース線VSSとの間に電流経路が形成され、ダミーメモリセル/DMC0〜/DMC3の抵抗値に基づくデータ読出電流が相補のデータ線/LIOおよびビット線/BLを介して流れる。ここで、ダミーメモリセル/DMC0〜/DMC3は、2個の高抵抗状態(Rmax)および2個の低抵抗状態(Rmin)に設定されているものとする。 Accordingly, a current path is formed between each sense amplifier SA and source line VSS for dummy memory cell DMC in the same manner as described above, and data reading based on the resistance values of dummy memory cells / DMC0 to / DMC3 is performed. A current flows through complementary data line / LIO and bit line / BL. Here, it is assumed that dummy memory cells / DMC0 to / DMC3 are set to two high resistance states (Rmax) and two low resistance states (Rmin).
そうすると、センスアンプSA0〜SA3の入力ノードの他端側は、互いに電気的に結合されているためセンスアンプSA0〜SA3の入力ノードの他端側からダミーメモリセル/DMC0〜/DMC3を見た場合には、このダミーメモリセル/DMC0〜/DMC3の合成抵抗に基づく電流が各センスアンプSAの入力ノードの他端側から供給される。 Then, since the other end sides of the input nodes of sense amplifiers SA0 to SA3 are electrically coupled to each other, dummy memory cells / DMC0 to / DMC3 are viewed from the other end side of the input nodes of sense amplifiers SA0 to SA3. The current based on the combined resistance of the dummy memory cells / DMC0 to / DMC3 is supplied from the other end side of the input node of each sense amplifier SA.
ダミーメモリセル/DMC0〜/DMC3の合成抵抗は、(2Rmax+2Rmin)/4=(Rmax+Rmin)/2(=Rmid)となる。すなわち、各センスアンプSAの入力ノードの他端側には、メモリセルの高抵抗値(Rmax)と低抵抗値(Rmin)との間の中間抵抗値Rmidに基づく基準電流が供給される。 The combined resistance of the dummy memory cells / DMC0 to / DMC3 is (2Rmax + 2Rmin) / 4 = (Rmax + Rmin) / 2 (= Rmid). That is, the reference current based on the intermediate resistance value Rmid between the high resistance value (Rmax) and the low resistance value (Rmin) of the memory cell is supplied to the other end side of the input node of each sense amplifier SA.
そして、各センスアンプSAにおいて、入力ノードの一方側と電気的に結合されたメモリセルMCの抵抗値に基づくデータ読出電流と他方側と電気的に結合された複数のダミーメモリセルの合成抵抗値に基づく基準電流とを比較して、その電流差を増幅してデータ読出を実行することが可能となる。すなわち、並列な4ビットのデータ読出が可能となる。 In each sense amplifier SA, the data read current based on the resistance value of memory cell MC electrically coupled to one side of the input node and the combined resistance value of a plurality of dummy memory cells electrically coupled to the other side It is possible to perform data reading by amplifying the current difference by comparing with a reference current based on. That is, parallel 4-bit data reading is possible.
なお、複数のダミーメモリセルについて、半数を高抵抗値(Rmax)に設定し、残りの半数を低抵抗値(Rmin)に設定し、複数のセンスアンプSAの入力ノードの他端側を互いに電気的に結合してセンスアンプ側から見た合成抵抗を中間抵抗値Rmidに設定する構成により、各ダミーメモリセルDMCの抵抗値を中間抵抗値Rmidに調整して設定する必要がなく、簡易な構成により中間電流である基準電流を供給することが可能となる。また、当該構成により各センスアンプSAから同一の基準電流が供給されるためダミーメモリセルの抵抗値のばらつきに起因する基準電流のばらつきを軽減することが可能となり、データ読出の比較対象となる基準電流の精度を高めることが可能となる。 Note that half of the plurality of dummy memory cells are set to a high resistance value (Rmax), the other half are set to a low resistance value (Rmin), and the other end sides of the input nodes of the plurality of sense amplifiers SA are electrically connected to each other. The combined resistance viewed from the sense amplifier side is set to the intermediate resistance value Rmid, and it is not necessary to adjust and set the resistance value of each dummy memory cell DMC to the intermediate resistance value Rmid. This makes it possible to supply a reference current that is an intermediate current. In addition, since the same reference current is supplied from each sense amplifier SA with this configuration, it is possible to reduce the variation in the reference current due to the variation in the resistance value of the dummy memory cell, and the reference to be compared for data reading. It becomes possible to increase the accuracy of the current.
なお、上記の例においては、ビット線BLのメモリセルが選択された場合について説明したが相補のビット線/BLのメモリセルが選択された場合については、切替制御信号CTを「H」レベルに設定して、切替制御回路15において切替制御を実行する。これにより、センスアンプSAの一端側は、常に選択されたメモリセルと電気的に結合され、他端側は常にダミーメモリセルと電気的に結合されるため、簡易な構成により上記と同様のデータ読出が可能となる。
In the above example, the case where the memory cell of the bit line BL is selected has been described. However, when the memory cell of the complementary bit line / BL is selected, the switching control signal CT is set to the “H” level. After setting, the switching
次に、ソース線の寄生抵抗の影響に基づくソース線の浮き上がりについて考える。
図6は、ソース線の寄生抵抗の影響を説明する図である。
Next, the floating of the source line based on the influence of the parasitic resistance of the source line will be considered.
FIG. 6 is a diagram for explaining the influence of the parasitic resistance of the source line.
図6(a)を参照して、ここでは、上述したデータ読出を実行した場合の選択されたメモリセルとソース線との関係を説明する図である。 Referring to FIG. 6A, here, a relationship between a selected memory cell and a source line when the above-described data reading is executed will be described.
ここで示されるように、ワード線WLが活性化されてアクセストランジスタATRがオンすると、上述したように選択されたメモリセルに対応するビット線BL0〜BL3のそれぞれとソース線SLとが電気的に結合されて、並列にデータ読出電流Icellが流れる。 As shown here, when the word line WL is activated and the access transistor ATR is turned on, each of the bit lines BL0 to BL3 corresponding to the selected memory cell and the source line SL are electrically connected as described above. In combination, data read current Icell flows in parallel.
ソース線SLは、後述するが抵抗値の比較的高い拡散層を用いて形成されるため、寄生抵抗を有する。たとえば、寄生抵抗Rs1とした場合、選択されたメモリセルと電気的に結合されているソース線SLの寄生抵抗による浮き上がりを考えると、メモリセル側のソース線の電圧Vs1は、4×Icell×Rs1となる。特に、並列なデータ読出を実行するビット数が増加すればするほど、メモリセル側のソース線の電圧Vs1も増大し、浮き上がりが生じることになる。 Since the source line SL is formed using a diffusion layer having a relatively high resistance value, which will be described later, it has a parasitic resistance. For example, in the case of the parasitic resistance Rs1, considering the floating due to the parasitic resistance of the source line SL electrically coupled to the selected memory cell, the voltage Vs1 of the source line on the memory cell side is 4 × Icell × Rs1. It becomes. In particular, as the number of bits for executing parallel data reading increases, the voltage Vs1 of the source line on the memory cell side also increases, and the floating occurs.
図6(b)を参照して、ここでは、上述したデータ読出を実行した場合のダミーメモリセルとソース線SLとの関係を説明する図である。たとえば、寄生抵抗Rs1とした場合、ダミーメモリセルと電気的に結合されているソース線SLの寄生抵抗による浮き上がりを考えると、ダミーメモリセル側のソース線の電圧Vref1は、(2×Imax+2×Imin)×Rs1(=4×Imid×Rs1)となる。 Referring to FIG. 6B, here, a relationship between the dummy memory cell and the source line SL when the above-described data reading is executed is described. For example, when the parasitic resistance Rs1 is set, considering the floating due to the parasitic resistance of the source line SL electrically coupled to the dummy memory cell, the voltage Vref1 of the source line on the dummy memory cell side is (2 × Imax + 2 × Imin). ) × Rs1 (= 4 × Imid × Rs1).
図7は、ソース線の浮き上がりに基づくデータ読出マージンの関係を説明する図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship of the data read margin based on the rising of the source line.
仮に、選択されたメモリセルMCが2個の高抵抗状態(Rmax)と2個の低抵抗状態(Rmin)である場合、すなわち、ダミーメモリセルDMCと同一の条件の場合には、メモリセル側のソース線SLの浮き上がり、ダミーメモリセル側のソース線SLの浮き上がりには差がない。 If the selected memory cell MC is in two high resistance states (Rmax) and two low resistance states (Rmin), that is, in the same condition as the dummy memory cell DMC, the memory cell side There is no difference between the rising of the source line SL and the rising of the source line SL on the dummy memory cell side.
したがって、この場合においては、中間電流である基準電流Imidとの相対的な関係において、変化は特にないと考えられる。 Therefore, in this case, it is considered that there is no particular change in the relative relationship with the reference current Imid which is an intermediate current.
一方、選択されたメモリセルMCが4個の高抵抗状態(Rmax)である場合には、データ読出電流Icell=Iminとなる。したがって、メモリセル側のソース線の電圧Vs1は、Imin×4×Rs1(Vs1(min))となり、ダミーメモリセル側のソース線SLの浮き上がりと比較して、浮き上がりが小さいと言える。逆に、浮き上がりが少ない分、メモリセルMCの両端にかかる印加電圧がダミーメモリセルと比較して大きくなるためデータ読出電流Iminは、増加することになる。そうすると、図7で示されているように基準電流との相対的な関係においてデータ読出マージンが小さくなる。 On the other hand, when the selected memory cell MC has four high resistance states (Rmax), the data read current Icell = Imin. Therefore, the voltage Vs1 of the source line on the memory cell side is Imin × 4 × Rs1 (Vs1 (min)), and it can be said that the floating is small compared to the floating of the source line SL on the dummy memory cell side. On the contrary, the data read current Imin increases because the voltage applied to both ends of the memory cell MC becomes larger than that of the dummy memory cell due to the small rise. As a result, as shown in FIG. 7, the data read margin is reduced in the relative relationship with the reference current.
一方、選択されたメモリセルMCが4個の低抵抗状態(Rmin)である場合には、データ読出電流Icell=Imaxとなる。したがって、メモリセル側のソース線の電圧Vs1は、Imax×4×Rs1(Vs1(max))となり、ダミーメモリセル側のソース線SLの浮き上がりと比較して、浮き上がりが大きいと言える。逆に、浮き上がりが大きい分、メモリセルMCの両端にかかる印加電圧がダミーメモリセルと比較して小さくなるためデータ読出電流Imaxは、減少することになる。そうすると、図7で示されているように基準電流との相対的な関係においてデータ読出マージンが小さくなる。 On the other hand, when the selected memory cell MC is four low resistance states (Rmin), the data read current Icell = Imax. Therefore, the voltage Vs1 of the source line on the memory cell side is Imax × 4 × Rs1 (Vs1 (max)), and it can be said that the floating is larger than the floating of the source line SL on the dummy memory cell side. On the other hand, since the floating is large, the voltage applied to both ends of the memory cell MC becomes smaller than that of the dummy memory cell, so that the data read current Imax is reduced. As a result, as shown in FIG. 7, the data read margin is reduced in the relative relationship with the reference current.
なお、これらの関係を整理すると、最小の浮き上がり電圧Vs1(min)<Vref1<Vs1(max)となる。 When these relationships are arranged, the minimum floating voltage Vs1 (min) <Vref1 <Vs1 (max) is obtained.
そこで、本発明の実施の形態1においては、図5に示されるようにメモリセル列に対応して新たに固定電圧と電気的に結合されたサブソース線SLPを設けて、列方向に沿って配置し、行方向に沿って設けられた各ソース線と交差するとともに、互いに電気的に結合される。 Therefore, in the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, a sub-source line SLP which is newly electrically coupled with a fixed voltage is provided corresponding to the memory cell column, and along the column direction. They are arranged and intersect each source line provided along the row direction and are electrically coupled to each other.
当該構成により、メモリセル側のソース線SLの電位の浮き上がりと、ダミーメモリセル側のソース線SLの電位の浮き上がりは、サブソース線SLPにより互いに同電位に設定され等しくなる。すなわち、同じ浮き上がりとなるため、基準電流との相対的な関係においてデータ読出電流が過度に増加したり、減少したりすることを抑制して一定のデータ読出マージンを確保することができる。これにより、精度の高いデータ読出を実行することができる。 With this configuration, the rise of the potential of the source line SL on the memory cell side and the rise of the potential of the source line SL on the dummy memory cell side are set to the same potential and equal by the sub-source line SLP. That is, since the same rise occurs, it is possible to secure a constant data read margin by suppressing an excessive increase or decrease in the data read current in a relative relationship with the reference current. As a result, highly accurate data reading can be executed.
図8は、本発明の実施の形態1に従うメモリセルMCの配線構造を説明する図である。
図8(a)を参照して、ここではメモリセルMCと、信号配線としてビット線BL、ワード線WL、デジット線DL、ソース線SL、列選択線CSLが示されている。
FIG. 8 is a diagram illustrating a wiring structure of memory cell MC according to the first embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 8A, here, a memory cell MC and a bit line BL, a word line WL, a digit line DL, a source line SL, and a column selection line CSL are shown as signal wirings.
具体的には、P型の半導体基板Psub上に形成されたアクセストランジスタATRはN型領域であるソース/ドレイン領域102aおよび102bと、ゲート領域109とを有する。
Specifically, the access transistor ATR formed on the P-type semiconductor substrate Psub has source /
アクセストランジスタATRのゲート領域は、集積度を高める観点からワード線WL0と同一の配線層にポリシリコンゲート109として形成される。
The gate region of access transistor ATR is formed as
ソース/ドレイン領域102aおよび102bは、拡散配線層であり、本例においてソース/ドレイン領域102bは、ソース線SLとして設けられている。なお、上述したように、ソース線SLは、隣接するメモリセル行の共有配線としても設けられている。ここでは、隣接するメモリセル行に対応して設けられたワード線WL1が示され、そのソース/ドレイン領域を共有した構成が示されている。
The source /
ソース/ドレイン領域102aは、コンタクトホール101を介して第1の金属配線層に設けられたビア102と結合され、ビア102はコンタクトホール103および第2の金属配線層に設けられたビア104およびコンタクトホール105を介して上層のストラップSTと電気的に結合される。トンネル磁気抵抗素子TMRはストラップSTと第3の金属配線層100に形成されるビット線BLとの間にコンタクトホール106を介して電気的に結合される。
Source /
また、第2の金属配線層には、信号線111が設けられ、トンネル磁気抵抗素子TMRの下側に設けられるデジット線として形成される。このデジット線に対してデータ書込電流を供給することにより上述した書込磁界によりトンネル磁気抵抗素子TMRの磁化方向を変化させることができる。
Further, the
また、第1の金属配線層には、信号線108が設けられ、上述した列選択線CSLとして形成される。なお、この列選択線CSLは、列方向に沿って設けられているものとする。
The first metal wiring layer is provided with a
図8(b)は、本発明の実施の形態1に従うメモリセルMCの配線構造を上側から見たレイアウト(平面図)を説明する図である。 FIG. 8B is a diagram illustrating a layout (plan view) of the wiring structure of memory cell MC according to the first embodiment of the present invention as viewed from above.
図8(b)を参照して、ここではトンネル磁気抵抗素子TMRより上部の上層の金属配線層(第3の金属配線層に形成されたビット線)については省略している。トンネル磁気抵抗素子TMRのストラップSTは、コンタクトホール101,103,105およびビア102,104を介してアクセストランジスタATRのソース/ドレイン領域と電気的に結合される。なお、ソース線SLは、拡散層であるアクセストランジスタATRのソース/ドレイン領域102bを用いて形成されている。そして、隣接するメモリセル列の間において、列選択線CSLは第1の金属配線層を用いて列方向に沿って設けられている。
Referring to FIG. 8B, the upper metal wiring layer (bit line formed in the third metal wiring layer) above tunnel magnetic resistance element TMR is omitted here. Strap ST of tunneling magneto-resistance element TMR is electrically coupled to the source / drain region of access transistor ATR through
図8(c)は、本発明の実施の形態1に従うサブソース線SLPの配線構造を説明する図である。 FIG. 8C illustrates a wiring structure of sub-source line SLP according to the first embodiment of the present invention.
図8(c)に示されるように、ここでは列選択線CSLと同一の金属配線層にサブソース線SLPが設けられており、コンタクトホール112を介して下層のソース/ドレイン領域102bに形成されたソース線SLと電気的に結合される。
As shown in FIG. 8C, here, the sub-source line SLP is provided in the same metal wiring layer as the column selection line CSL, and is formed in the lower source /
この点で、列選択線CSLは、複数のメモリセル列に対応して設けられる構成であるため、第1の金属配線層を用いてサブソース線SLPとなる信号線を列選択線と同様にして列方向に沿って、メモリセル列間に容易に形成することが可能となる。なお、金属配線層は、拡散層と異なり低抵抗状態であるため寄生抵抗はほとんど無視でき、コンタクトホール112を用いて簡易にソース線SLと電気的に結合することができる。したがって、固定電圧VSSと電気的に結合されたサブソース線SLPを介してデータ読出電流を流すことにより、寄生抵抗の値も低減することが可能となる。なお、本例においては、1本のサブソース線SLPを設けた構成について説明したがこれに限られず、複数のサブソース線を設けて各ソース線SLと電気的に結合する構成とすることも同様に可能である。
In this respect, since the column selection line CSL is provided corresponding to a plurality of memory cell columns, the signal line serving as the sub-source line SLP is made the same as the column selection line using the first metal wiring layer. Thus, it can be easily formed between the memory cell columns along the column direction. Note that since the metal wiring layer is in a low resistance state unlike the diffusion layer, the parasitic resistance is almost negligible and can be easily electrically coupled to the source line SL using the
(実施の形態1の変形例1)
図9は、本発明の実施の形態1の変形例1に従うメモリアレイおよびその周辺回路を説明する図である。
(
FIG. 9 is a diagram illustrating a memory array and its peripheral circuits according to the first modification of the first embodiment of the present invention.
図9を参照して、本発明の実施の形態1の変形例1に従うメモリアレイは、複数のメモリマットを含むものとする。ここでは一例として2つのメモリマットMA0,MA1とが設けられている。 Referring to FIG. 9, the memory array according to the first modification of the first embodiment of the present invention includes a plurality of memory mats. Here, as an example, two memory mats MA0 and MA1 are provided.
メモリマットMA0,MA1は、それぞれ行列状に集積配置されたメモリセルMCとメモリセルMCの比較対照として設けられる複数のダミーメモリセルMCとを有する。複数のダミーセルDMCはメモリセル列を共有するように1個ずつ設けられている。本構成により、ダミーメモリセルを効率的に配置することができメモリアレイの面積を縮小することができる。 Each of the memory mats MA0 and MA1 has a memory cell MC integrated and arranged in a matrix and a plurality of dummy memory cells MC provided as a comparison reference of the memory cell MC. A plurality of dummy cells DMC are provided one by one so as to share a memory cell column. With this configuration, dummy memory cells can be efficiently arranged and the area of the memory array can be reduced.
メモリマットMA0において、メモリセル行にそれぞれ対応して複数のワード線WLi(i:0を含む自然数)が設けられる。一例として本例においてはメモリセルMCに対応して設けられたワード線WL0,WLと、複数のダミーメモリセルDMCで構成されるダミーメモリセル行に対応して設けられたワード線DWLとが示されている。また、メモリセル行にそれぞれ対応して複数のソース線SLが設けられる。また、メモリセル列に対応して複数のビット線BLが設けられる。本例においては、一例としてビット線BL0〜BL3が示されている。 In memory mat MA0, a plurality of word lines WLi (i: a natural number including 0) are provided corresponding to each memory cell row. As an example, in this example, word lines WL0 and WL provided corresponding to the memory cell MC and a word line DWL provided corresponding to a dummy memory cell row composed of a plurality of dummy memory cells DMC are shown. Has been. A plurality of source lines SL are provided corresponding to the memory cell rows, respectively. A plurality of bit lines BL are provided corresponding to the memory cell columns. In this example, bit lines BL0 to BL3 are shown as an example.
メモリマットMA1において、メモリセル行にそれぞれ対応して複数のワード線/WLiが設けられる。一例として本例においてはメモリセルMCに対応して設けられたワード線/WLiと、複数のダミーメモリセルDMCで構成されるダミーメモリセル行に対応して設けられたワード線/DWLとが示されている。また、メモリセル行にそれぞれ対応して複数のソース線/SLが設けられる。また、メモリマットMA0と同一列のメモリセル列に対応して設けられたビット線BLに対して相補の関係にある複数のビット線/BLが設けられる。本例においては、一例としてビット線BL0〜BL3の相補のビット線/BL0〜/BL3が示されている。 In memory mat MA1, a plurality of word lines / WLi are provided corresponding to the memory cell rows, respectively. As an example, in this example, a word line / WLi provided corresponding to the memory cell MC and a word line / DWL provided corresponding to a dummy memory cell row constituted by a plurality of dummy memory cells DMC are shown. Has been. A plurality of source lines / SL are provided corresponding to the memory cell rows, respectively. In addition, a plurality of bit lines / BL having a complementary relationship with bit lines BL provided corresponding to the memory cell columns in the same column as memory mat MA0 are provided. In this example, complementary bit lines / BL0 to / BL3 of bit lines BL0 to BL3 are shown as an example.
ビット線BL,/BLは、ビット線対BLPを構成し、ゲートトランジスタGS,/GSを介してデータ線対LIPと電気的に結合される。 Bit lines BL and / BL form a bit line pair BLP and are electrically coupled to data line pair LIP through gate transistors GS and / GS.
具体的には、ビット線BL0に対応してゲートトランジスタGS0が設けられる。また、ビット線/BL0に対応してゲートトランジスタ/GS0が設けられる。同様にして、ビット線BL1,/BL1に対応してゲートトランジスタGS1,/GS1が設けられ、ビット線BL2,/BL2に対応してゲートトランジスタGS2,/GS2が設けられ、ビット線BL3,/BL3に対応してゲートトランジスタGS3,/GS3が設けられる。 Specifically, a gate transistor GS0 is provided corresponding to the bit line BL0. A gate transistor / GS0 is provided corresponding to bit line / BL0. Similarly, gate transistors GS1, / GS1 are provided corresponding to bit lines BL1, / BL1, gate transistors GS2, / GS2 are provided corresponding to bit lines BL2, / BL2, and bit lines BL3, / BL3 are provided. Gate transistors GS3 and / GS3 are provided corresponding to the above.
なお、ここでは、4ビットの並列なデータ読出を実行する構成について説明する。
メモリマットMA0,MA1に対応して共通に設けられたデータ線群LIOGが設けられる。データ線群LIOGは4組のデータ線対LIPを含む。データ線対LIP0は、データ線LIO0,/LIO0を含む。データ線LIO0はゲートトランジスタGS0を介してビット線BL0と電気的に結合される。また、データ線/LIO0はゲートトランジスタ/GS0を介してビット線/BL0と電気的に結合される。同様にして、データ線LIO1,/LIO1はゲートトランジスタGS1,/GS1を介してビット線BL1,/BL1と電気的に結合される。データ線LIO2,/LIO2はゲートトランジスタGS2,/GS2を介してビット線BL2,/BL2と電気的に結合される。データ線LIO3,/LIO3はゲートトランジスタGS3,/GS3を介してビット線BL3,/BL3と電気的に結合される。
Here, a configuration for executing 4-bit parallel data reading will be described.
A data line group LIOG provided in common corresponding to memory mats MA0 and MA1 is provided. Data line group LIOG includes four data line pairs LIP. Data line pair LIP0 includes data lines LIO0 and / LIO0. Data line LIO0 is electrically coupled to bit line BL0 through gate transistor GS0. Data line / LIO0 is electrically coupled to bit line / BL0 through gate transistor / GS0. Similarly, data lines LIO1, / LIO1 are electrically coupled to bit lines BL1, / BL1 through gate transistors GS1, / GS1. Data lines LIO2, / LIO2 are electrically coupled to bit lines BL2, / BL2 via gate transistors GS2, / GS2. Data lines LIO3 and / LIO3 are electrically coupled to bit lines BL3 and / BL3 through gate transistors GS3 and / GS3.
そして、本例においては、メモリマットMA0,MA1の4列のメモリセル列に対応して列選択線CSLが設けられる。ここでは、列選択線CSL0が示されて、ビット線BL0〜BL3,/BL0〜/BL3に対応して設けられたゲートトランジスタGS0〜GS3,/GS0〜/GS3のゲートとそれぞれ電気的に結合されている場合が示されている。図示しないが、ビット線BL4〜BL7,/BL4〜/BL7についてもビット線BL0〜BL3,/BL0〜/BL3と同様の構成であり、同様の方式に従って列選択線CSL1が設けられる。以降同様にして、本例においては、列選択線CSLnが設けられている場合が示されている。 In this example, column selection lines CSL are provided corresponding to the four memory cell columns of memory mats MA0 and MA1. Here, column select line CSL0 is shown, and is electrically coupled to the gates of gate transistors GS0-GS3, / GS0- / GS3 provided corresponding to bit lines BL0-BL3, / BL0- / BL3, respectively. The case is shown. Although not shown, the bit lines BL4 to BL7, / BL4 to / BL7 have the same configuration as the bit lines BL0 to BL3, / BL0 to / BL3, and the column selection line CSL1 is provided according to the same method. Similarly, in this example, the case where the column selection line CSLn is provided is shown in this example.
ここで、本発明の実施の形態1の変形例1に従うデータ読出について説明する。
ここでは、たとえば、列選択線CSL0が活性化された場合について説明する。列選択線CSL0が活性化されると、ゲートトランジスタGS0,/GS0,GS1,/GS1,GS2,/GS2,GS3,/GS3がすべて活性化される。なお、このゲートトランジスタGS0,/GS0,GS1,/GS1,GS2,/GS2,GS3,/GS3により複数のデータ線対LIPとビット線対BLPとの電気的な接続を制御する一組のゲートトランジスタ群が構成される。また、メモリマットMA0側のゲートトランジスタ群(GS0,GS1,GS2,GS3)は、複数のビット線BLとデータ線LIOとの電気的な接続を制御するゲートトランジスタユニットを構成する。また、メモリマットMA1側のゲートトランジスタ群(/GS0,/GS1,/GS2,/GS3)は、複数の相補のビット線/BLと相補のデータ線/LIOとの電気的な接続を制御するゲートトランジスタユニットを構成する。
Here, data reading according to the first modification of the first embodiment of the present invention will be described.
Here, for example, a case where column selection line CSL0 is activated will be described. When column select line CSL0 is activated, all of gate transistors GS0, / GS0, GS1, / GS1, GS2, / GS2, GS3, / GS3 are activated. A set of gate transistors for controlling the electrical connection between the plurality of data line pairs LIP and the bit line pair BLP by the gate transistors GS0, / GS0, GS1, / GS1, GS2, / GS2, GS3, / GS3. A group is formed. The gate transistor group (GS0, GS1, GS2, GS3) on the memory mat MA0 side constitutes a gate transistor unit that controls electrical connection between the plurality of bit lines BL and the data lines LIO. The gate transistor group (/ GS0, / GS1, / GS2, / GS3) on the memory mat MA1 side is a gate for controlling the electrical connection between the plurality of complementary bit lines / BL and the complementary data lines / LIO. A transistor unit is configured.
図示しないが、同様の方式に従って他のビット線対に対しても他組のゲートトランジスタ群が構成される。 Although not shown, other sets of gate transistor groups are configured for other bit line pairs according to the same method.
したがって、データ線LIO0,/LIO0は、ビット線BL0,/BL0と電気的に結合される。同様にして、データ線LIO1,/LIO1は、ビット線BL1,/BL1と電気的に結合される。データ線LIO2,/LIO2は、ビット線BL2,/BL2と電気的に結合される。データ線LIO3,/LIO3は、ビット線BL3,/BL3と電気的に結合される。 Therefore, data lines LIO0 and / LIO0 are electrically coupled to bit lines BL0 and / BL0. Similarly, data lines LIO1, / LIO1 are electrically coupled to bit lines BL1, / BL1. Data lines LIO2, / LIO2 are electrically coupled to bit lines BL2, / BL2. Data lines LIO3, / LIO3 are electrically coupled to bit lines BL3, / BL3.
そして、メモリマットMA0が選択された場合には、メモリマットMA0は、メモリセルMCを選択し、メモリマットMA1は、ダミーメモリセル/DMCを選択する。 When the memory mat MA0 is selected, the memory mat MA0 selects the memory cell MC, and the memory mat MA1 selects the dummy memory cell / DMC.
具体的には、メモリマットMA0においてワード線WL0が活性化されると、ワード線WL0に対応するメモリセルのアクセストランジスタがオンして、選択されたメモリセルMCは、ビット線BL0〜BL3と電気的に結合される。 Specifically, when the word line WL0 is activated in the memory mat MA0, the access transistor of the memory cell corresponding to the word line WL0 is turned on, and the selected memory cell MC is electrically connected to the bit lines BL0 to BL3. Combined.
一方、メモリマットMA1は、ワード線/DWLを活性化させる。これに伴い、ビット線/BL0〜/BL3は、ダミーメモリセル/DMCと電気的に結合される。なお、この場合には、切替制御信号CTは「L」レベルに設定さているものとする。 On the other hand, memory mat MA1 activates word line / DWL. Accordingly, bit lines / BL0 to / BL3 are electrically coupled to dummy memory cell / DMC. In this case, it is assumed that the switching control signal CT is set to the “L” level.
したがって、上述したように、センスアンプSA0〜SA3からデータ線LIOおよびビット線BLを介してデータ読出電流が供給され、データ線/LIOおよびビット線/BLを介して中間電流である基準電流が供給されるため、その電流差に基づいて4ビットの並列なデータ読出を実行することができる。 Therefore, as described above, data read current is supplied from sense amplifiers SA0-SA3 through data line LIO and bit line BL, and a reference current which is an intermediate current is supplied through data line / LIO and bit line / BL. Therefore, 4-bit parallel data reading can be executed based on the current difference.
一方で、メモリマットMA1が選択された場合には、メモリマットMA1は、メモリセル/MCを選択し、メモリマットMA0は、ダミーメモリセルDMCを選択する。なお、この場合には、切替制御信号CTは「H」レベルに設定されるものとする。 On the other hand, when memory mat MA1 is selected, memory mat MA1 selects memory cell / MC, and memory mat MA0 selects dummy memory cell DMC. In this case, the switching control signal CT is set to the “H” level.
これにより、センスアンプSAの一端側は、常に選択されたメモリセルと電気的に結合され、他端側は常にダミーメモリセルと電気的に結合されるため、簡易な構成により上記と同様のデータ読出が可能となる。 Thus, one end side of the sense amplifier SA is always electrically coupled to the selected memory cell, and the other end side is always electrically coupled to the dummy memory cell. Reading is possible.
本発明の実施の形態1の変形例1の構成においても上記で説明した如く図9に示されるようにメモリセル列に対応して新たに固定電圧と電気的に結合されたサブソース線SLQを設けて、列方向に沿って配置し、交差する行方向に沿って設けられた各ソース線と互いに電気的に結合する。 Also in the configuration of the first modification of the first embodiment of the present invention, as described above, the sub-source line SLQ that is newly electrically coupled to the fixed voltage corresponding to the memory cell column as shown in FIG. Provided along the column direction, and electrically coupled to each source line provided along the intersecting row direction.
当該構成により、メモリセル側のソース線SLの電位の浮き上がりと、ダミーメモリセル側のソース線SLの電位の浮き上がりは、サブソース線SLQにより互いに同電位に設定され等しくなる。すなわち、同じ浮き上がりとなるため、基準電流との相対的な関係においてデータ読出電流が過度に増加したり、減少したりすることを抑制して一定のデータ読出マージンを確保することができる。これにより、精度の高いデータ読出を実行することができる。 With this configuration, the rising of the potential of the source line SL on the memory cell side and the rising of the potential of the source line SL on the dummy memory cell side are set to the same potential and equal by the sub-source line SLQ. That is, since the same rise occurs, it is possible to secure a constant data read margin by suppressing an excessive increase or decrease in the data read current in a relative relationship with the reference current. As a result, highly accurate data reading can be executed.
また、上記で説明したように列選択線CSLを形成する第1の金属配線層を用いてサブソース線SLQを形成することにより、簡易な構成で寄生抵抗を抑制することが可能となる。なお、本例においては、1本のサブソース線SLQを設けた構成について説明したがこれに限られず、複数のサブソース線を設けて各ソース線SLと電気的に結合する構成とすることも同様に可能である。 In addition, as described above, by forming the sub-source line SLQ using the first metal wiring layer that forms the column selection line CSL, it is possible to suppress the parasitic resistance with a simple configuration. In this example, the configuration in which one sub-source line SLQ is provided has been described. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which a plurality of sub-source lines are provided and electrically coupled to each source line SL is also possible. It is possible as well.
(実施の形態1の変形例2)
上記の実施の形態1の変形例1においては、サブソース線SLQを新たに設けて、各ソース線SLと電気的に結合させることにより、ソース線の電位の浮き上がりを抑制してソース線の寄生抵抗に基づくデータ読出マージンの低下を防止する方式について説明した。
(Modification 2 of Embodiment 1)
In the first modification of the first embodiment described above, a sub-source line SLQ is newly provided and electrically coupled to each source line SL, thereby suppressing the rise of the potential of the source line and parasitic of the source line. The method for preventing the data read margin from being reduced based on the resistance has been described.
本発明の実施の形態1の変形例2においては特別にサブソース線SLQを設けることなく、簡易にソース線SLの浮き上がりを抑制する構成について説明する。 In the second modification of the first embodiment of the present invention, a configuration for easily suppressing the floating of the source line SL without providing the sub-source line SLQ will be described.
図10は、本発明の実施の形態1の変形例2に従うメモリアレイおよびその周辺回路を説明する概念図である。 FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a memory array and its peripheral circuits according to the second modification of the first embodiment of the present invention.
図10を参照して、本発明の実施の形態1の変形例2に従う構成は、図9で説明した構成と比較してサブソース線SLQを削除した点が異なる。その他の点は同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。 Referring to FIG. 10, the configuration according to the second modification of the first embodiment of the present invention is different from the configuration described in FIG. 9 in that sub-source line SLQ is deleted. Since the other points are the same, detailed description thereof will not be repeated.
上記の実施の形態1の変形例1においては、4列のメモリセル列群に対応して列選択線CSLを設ける構成について説明した。本例においては、上記で説明した列選択線CSL0〜CSLnのうちの少なくとも1つの列選択線をサブソース線として用いる構成について説明する。 In the first modification of the first embodiment, the configuration in which the column selection line CSL is provided corresponding to the four memory cell column groups has been described. In this example, a configuration in which at least one of the column selection lines CSL0 to CSLn described above is used as a sub-source line will be described.
具体的には、任意のメモリセル列群を形状ダミーグループとして設け、その列選択線を用いて上述したサブソース線SLQの代わりとする。 Specifically, an arbitrary memory cell column group is provided as a shape dummy group, and the column selection line is used as a substitute for the sub-source line SLQ described above.
図11は、ダミーグループDMGを説明する図である。
図11に示されるように、ある任意の列選択線CSLに対応するメモリセル列をすべて形状ダミーグループDMGとし、その列選択線CSLdと各メモリセル行にそれぞれ対応して設けられたソース線SLとを互いに電気的に結合する。
FIG. 11 is a diagram for explaining the dummy group DMG.
As shown in FIG. 11, all the memory cell columns corresponding to a certain column selection line CSL are formed into the shape dummy group DMG, and the source line SL provided corresponding to the column selection line CSLd and each memory cell row, respectively. Are electrically coupled to each other.
当該構成により、新たに別のプロセスでサブソース線SLQを設ける必要が無く、簡易な構成で上記と同様の効果を実現することができる。すなわち、メモリセルアレイを構成するメモリセルを集積配置する際に同一パターンの繰返しに従ってメモリセルを集積配置すればよく、特別な設計ルールを適用する必要が無く簡易なプロセスで実現することが可能となる。なお、形状ダミーグループのメモリセルは、他のメモリセルと同じセル構造である。但し、列選択線CSLdは、サブソース線として用いられるためデータ読出時あるいはデータ書込時にこれらの形状ダミーグループに属するメモリセルがアクセスされることはない。 With this configuration, it is not necessary to newly provide the sub-source line SLQ in another process, and the same effect as described above can be realized with a simple configuration. That is, when the memory cells constituting the memory cell array are integrated and arranged, the memory cells need only be integrated and arranged according to the repetition of the same pattern, and it is not necessary to apply special design rules and can be realized by a simple process. . Note that the memory cells in the shape dummy group have the same cell structure as other memory cells. However, since column select line CSLd is used as a sub-source line, memory cells belonging to these shape dummy groups are not accessed during data reading or data writing.
図12は、本発明の実施の形態1の変形例2に従うメモリセルMCの配線構造を説明する図である。 FIG. 12 is a diagram illustrating a wiring structure of memory cell MC according to the second modification of the first embodiment of the present invention.
図12(a)には、図8の(a)で説明したメモリセルの断面構造とほぼ同様の断面構造が示されている。なお、本例の構成において、各ソース線SLは、メモリセル行に対応して1本のソース線が設けられており、2つのメモリセル行で共有されていない構成であるためその点が異なるが、その他の点についは同様であるのでその詳細な説明は繰返さない。 FIG. 12A shows a cross-sectional structure substantially similar to the cross-sectional structure of the memory cell described with reference to FIG. In the configuration of this example, each source line SL is provided with one source line corresponding to the memory cell row, and is different in that it is not shared by the two memory cell rows. However, since the other points are the same, detailed description thereof will not be repeated.
図12(b)には、図8の(b)で説明したのとほぼ同様のレイアウト(平面図)が示されている。上述したようにメモリセル行に対応して1本のソース線が設けられる構成であり、隣接する同一行の2つのメモリセルが示されている。このレイアウトは、隣接するメモリセル行でソース線SLを共有していない点で図8(b)の構成と異なるが、配置のみが異なるのみであり、接続関係等については、同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。 FIG. 12B shows a layout (plan view) substantially the same as that described with reference to FIG. As described above, one source line is provided corresponding to a memory cell row, and two adjacent memory cells in the same row are shown. Although this layout is different from the configuration of FIG. 8B in that the source line SL is not shared by adjacent memory cell rows, only the arrangement is different, and the connection relationship and the like are the same. Detailed description will not be repeated.
図12(c)には、図8(c)に示されるのと同様に列方向に沿って設けられた信号線108と各ソース線SLとがコンタクト112を介して電気的に結合される場合が示されている。そして、ここでは、サブソース線として新たに設けるのではなく、列選択線CSLdをサブソース線として用いた場合が示されている。
12C, in the same manner as shown in FIG. 8C, the
上述したように、当該構成により、新たに別のプロセスでサブソース線SLQを設ける必要が無く、簡易な構成でデータ読出マージンの低下を抑制することができる。これにより、精度の高いデータ読出を実行することができる。 As described above, according to this configuration, it is not necessary to newly provide the sub-source line SLQ in a separate process, and a decrease in the data read margin can be suppressed with a simple configuration. As a result, highly accurate data reading can be executed.
(実施の形態2)
上記の実施の形態においては、サブソース線を設けて、メモリセル行に対応して設けられたソース線と電気的に結合させることにより寄生抵抗を抑制し、データ読出マージンの低下を抑制する方式について説明した。
(Embodiment 2)
In the above embodiment, the sub-source line is provided and electrically coupled to the source line provided corresponding to the memory cell row, thereby suppressing the parasitic resistance and suppressing the decrease in the data read margin. Explained.
本実施の形態2においては、別の方式でデータ読出マージンの低下を抑制する方式について説明する。 In the second embodiment, another method for suppressing a decrease in data read margin will be described.
具体的には、寄生抵抗の影響は、ソース線の配線長に起因することも大きい。したがって、ソース線に流れる電流経路が長ければ長いほど、寄生抵抗が増大する。データ読出を実行する場合、データを読み出す一群のメモリセルの位置によっては、電流経路の長さの相違によって他の一群のメモリセルの位置と比較して、ソース線に対して過大な浮き上がりが生じる可能性も考えられる。そうすると、データ読出マージンが一群のメモリセルにおいて極めて低下する可能性がある。 Specifically, the influence of the parasitic resistance is largely due to the wiring length of the source line. Therefore, the longer the current path flowing through the source line, the higher the parasitic resistance. When data reading is executed, depending on the position of a group of memory cells from which data is read, an excessive floating occurs with respect to the source line compared to the position of another group of memory cells due to the difference in the length of the current path. There is a possibility. As a result, the data read margin can be extremely reduced in a group of memory cells.
本実施の形態2においては、複数ビットのデータ読出を実行する場合に、データ読出の際にソース線に流れる電流経路が長くなり過ぎて全体としてある特定の一群のメモリセルの位置において、過大な浮き上がりが生じないようにデータ読出マージンの低下を抑制する方式について説明する。 In the second embodiment, when data reading of a plurality of bits is executed, the current path flowing through the source line at the time of data reading becomes too long, and it is excessive at the position of a specific group of memory cells as a whole. A method for suppressing a decrease in the data read margin so as not to lift will be described.
図13は、本発明の実施の形態2に従うメモリアレイおよびその周辺回路を説明する図である。 FIG. 13 is a diagram illustrating a memory array and its peripheral circuits according to the second embodiment of the present invention.
図13を参照して、ここでは、メモリアレイは、図5で説明したのと同様の方式に従って、メモリセルMCが集積配置されている。 Referring to FIG. 13, here, in the memory array, memory cells MC are integrated and arranged according to the same system as described in FIG.
具体的には、相補のビット線対と、データ線対とがゲートトランジスタを介して電気的に結合される。 Specifically, the complementary bit line pair and the data line pair are electrically coupled via the gate transistor.
本例においても4ビットの並列なデータ読出が実行されるが、図5の構成と比較して異なる点は、図5の構成においては、1本の列選択線CSLの活性化に応答して4ビットの並列なデータ読出が実行される構成について説明したが、本例においては、メモリアレイを2つのブロックユニットBKa,BKbに分割して、各ブロックユニットBKa,BKbのそれぞれにおいて2ビットずつの並列なデータ読出を実行する。 In this example, 4-bit parallel data reading is executed, but the difference from the configuration of FIG. 5 is that in the configuration of FIG. 5, in response to activation of one column selection line CSL. Although the configuration in which 4-bit parallel data reading is executed has been described, in this example, the memory array is divided into two block units BKa and BKb, and each block unit BKa and BKb has 2 bits each. Perform parallel data reading.
具体的には、ブロックユニットBKaにおいては、2ビットずつすなわち4本のビット線に対応して列選択線CSLaが設けられ、列デコーダからの列選択指示に応答して複数の列選択線CSLaの中から1本が選択されてデータ線対LIO0およびLIO1と電気的に結合される。そして、図5で説明したのと同様の方式にしたがって、センスアンプSA0およびSA1から2ビットの読出データが出力される。 Specifically, in the block unit BKa, a column selection line CSLa is provided corresponding to two bits, that is, four bit lines, and a plurality of column selection lines CSLa are set in response to a column selection instruction from the column decoder. One of them is selected and electrically coupled to data line pair LIO0 and LIO1. Then, 2-bit read data is output from sense amplifiers SA0 and SA1 according to the same method as described in FIG.
また、ブロックBKbにおいては、2ビットずつすなわち4本のビット線に対応して列選択線CSLbが設けられ、列デコーダからの列選択指示に応答して複数の列選択線CSLbの中から1本が選択されてデータ線対LIP2およびLIP3と電気的に結合される。そして、上述したのと同様の方式にしたがって、センスアンプSA2およびSA3から2ビットの読出データが出力される。なお、ソース線SLは、2つのブロックユニットBKa,BKbにおいて共通に設けられているものとする。 In the block BKb, a column selection line CSLb is provided corresponding to every two bits, that is, four bit lines, and one column selection line CSLb is selected from a plurality of column selection lines CSLb in response to a column selection instruction from the column decoder. Is selected and electrically coupled to data line pair LIP2 and LIP3. Then, 2-bit read data is output from sense amplifiers SA2 and SA3 according to the same method as described above. Note that the source line SL is provided in common in the two block units BKa and BKb.
図13においては、ブロックユニットBKa,BKbにおいて、並列に2ビットずつのデータ読出を実行するための列選択線CSL0a,CSL0bが同時に選択されてそれぞれ2ビットずつのデータ読出を実行して、全体として4ビットの並列なデータ読出を実行する。 In FIG. 13, in block units BKa and BKb, column selection lines CSL0a and CSL0b for executing 2-bit data reading in parallel are simultaneously selected to execute 2-bit data reading, respectively, 4-bit parallel data reading is executed.
他の列選択線についても同様に、列選択線CSL1a,CSL1bが同時に選択されて4ビットの並列なデータ読出が実行される。 Similarly, the column selection lines CSL1a and CSL1b are simultaneously selected for the other column selection lines, and 4-bit parallel data reading is executed.
すなわち、上記構成は、メモリアレイを2つの領域(ブロックユニット)に分割するとともに一度に選択されるビット線群も2つのグループに分割してそれぞれの領域からデータ読出を実行する構成である。 That is, the above configuration is a configuration in which the memory array is divided into two regions (block units), and the bit line group selected at one time is also divided into two groups and data is read from each region.
当該構成により、並列にデータ読出を実行するビット線群を分散させることが可能となり、これに伴いソース線SLを通過する電流の経路長も分散させることが可能となる。すなわち、複数ビットのデータ読出を実行する場合に、データ読出の際に各ソース線に流れる電流経路の長さを分散させてソース線に流れる電流経路の全体の長さが長くなり過ぎないようして、ある特定の一群のメモリセルの位置において、過大な浮き上がりが生じないようにすることが可能となる。 With this configuration, it is possible to disperse the bit line groups that perform data reading in parallel, and accordingly, it is possible to disperse the path length of the current passing through the source line SL. That is, when performing multi-bit data reading, the length of the current path flowing through each source line during data reading is dispersed so that the total length of the current path flowing through the source line does not become too long. Thus, it is possible to prevent an excessive lift from occurring at the position of a specific group of memory cells.
したがって、メモリアレイにおいて、いずれの一群のメモリセルのデータ読出を実行する場合においても、並列にデータ読出を実行するビット線群が分散された構成であるため、ある特定の一群のメモリセルの位置において過大な浮き上がりが生じることを抑制し、データ読出マージンの低下を抑制することができる。これにより、精度の高いデータ読出を実行することができる。なお、ここでは、ソース線SLは、2つのブロックユニットBKa,BKbにおいて共通に設けられる構成について説明したが各ブロックユニット毎にソース線を設ける構成とすることも可能である。各ブロックユニット毎にソース線を独立に設けて、ソース線と接続されるノードを独立にすることにより、並列なデータ読出時のソース線の負荷が軽減されて、ソース線の浮き上がりを防止することができる。 Therefore, in the memory array, when data reading of any group of memory cells is executed, the bit line group for executing data reading is distributed in parallel, so that the position of a certain group of memory cells is determined. In this case, it is possible to suppress the occurrence of excessive floating and suppress the decrease in the data read margin. As a result, highly accurate data reading can be executed. Here, the configuration in which the source line SL is provided in common in the two block units BKa and BKb has been described, but a configuration in which a source line is provided for each block unit is also possible. By providing an independent source line for each block unit and making the node connected to the source line independent, the load on the source line at the time of parallel data reading is reduced, and the floating of the source line is prevented. Can do.
(実施の形態2の変形例1)
上記の実施の形態2においては、2つのブロックユニットBKa,BKbに分割してそれぞれのブロックユニットBKa,BKbからそれぞれ2ビットずつのデータ読出を実行する構成について説明したが、たとえば4つのブロックユニットに分割して、それぞれの領域から1ビットずつのデータ読出を実行するようにすることも可能である。
(
In the above-described second embodiment, the configuration in which data is read out by 2 bits from each of the block units BKa and BKb by being divided into two block units BKa and BKb has been described. It is also possible to divide and execute 1-bit data reading from each area.
図14は、本発明の実施の形態2の変形例1に従うメモリアレイおよびその周辺回路を説明する図である。 FIG. 14 is a diagram illustrating a memory array and its peripheral circuits according to the first modification of the second embodiment of the present invention.
図14を参照して、ここでは、メモリアレイとして2つのメモリマットMA0#,MA1#が設けられており、図5で説明したのと同様の方式に従って、メモリセルMCが集積配置されている。そして、各メモリマットMA0#,MA1#において、2つのブロックユニットに分割している。具体的には、メモリマットMA0#は、ブロックユニットBK0,BK1に分割されている。また、メモリマットMA1#は、ブロックユニットBK00,BK11に分割されている。 Referring to FIG. 14, here, two memory mats MA0 # and MA1 # are provided as a memory array, and memory cells MC are arranged in an integrated manner in the same manner as described in FIG. Each memory mat MA0 #, MA1 # is divided into two block units. Specifically, memory mat MA0 # is divided into block units BK0 and BK1. Memory mat MA1 # is divided into block units BK00 and BK11.
本例においても、4ビットの並列なデータ読出が実行される。
そして、各ブロックユニットBKに対応してセンスアンプSAが設けられる。具体的には、ブロックユニットBK0,BK1にそれぞれ対応してセンスアンプSA0,SA1がそれぞれ設けられる。また、ブロックユニットBK00,BK11にそれぞれ対応してセンスアンプSA2,SA3がそれぞれ設けられる。
Also in this example, 4-bit parallel data reading is executed.
A sense amplifier SA is provided corresponding to each block unit BK. Specifically, sense amplifiers SA0 and SA1 are provided corresponding to the block units BK0 and BK1, respectively. Sense amplifiers SA2 and SA3 are provided corresponding to the block units BK00 and BK11, respectively.
そして、各ブロックユニットにおいて1ビットのデータ読出が実行される。具体的には、ブロックユニットBK0においては、データ線対LIP0と電気的に結合されてセンスアンプSA0から1ビットのデータ読出が実行される。また、ブロックユニットBK1においては、データ線対LIP1と電気的に結合されてセンスアンプSA1から1ビットのデータ読出が実行される。また、ブロックユニットBK00においては、データ線対LIP2と電気的に結合されてセンスアンプSA2から1ビットのデータ読出が実行される。また、ブロックユニットBK11においては、データ線対LIP3と電気的に結合されてセンスアンプSA3から1ビットのデータ読出が実行される。 Then, 1-bit data reading is executed in each block unit. Specifically, block unit BK0 is electrically coupled to data line pair LIP0, and 1-bit data is read from sense amplifier SA0. Block unit BK1 is electrically coupled to data line pair LIP1, and 1-bit data is read from sense amplifier SA1. Block unit BK00 is electrically coupled to data line pair LIP2, and 1-bit data is read from sense amplifier SA2. Block unit BK11 is electrically coupled to data line pair LIP3 to execute 1-bit data reading from sense amplifier SA3.
各ブロックユニットにおいて、各ビット線対に対応して列選択線が設けられる。たとえば、本例においては、ブロックユニットBK0のビット線対にそれぞれ対応して列選択線CSLa0〜CSLa4が設けられている場合が示されている。また、ブロックユニットBK1のビット線対にそれぞれ対応して列選択線CSLb0〜CSLb4が設けられている場合が示されている。また、ブロックユニットBK00のビット線対にそれぞれ対応して列選択線CSLa00〜CSLa44が設けられている場合が示されている。また、ブロックユニットBK11のビット線対にそれぞれ対応して列選択線CSLb00〜CSLb44が設けられている場合が示されている。 In each block unit, a column selection line is provided corresponding to each bit line pair. For example, in this example, a case where column selection lines CSLa0 to CSLa4 are provided corresponding to the bit line pairs of the block unit BK0 is shown. Further, the case where column selection lines CSLb0 to CSLb4 are provided corresponding to the bit line pairs of the block unit BK1 is shown. Further, a case is shown in which column selection lines CSLa00 to CSLa44 are provided corresponding to the bit line pairs of the block unit BK00. Further, the case where column selection lines CSLb00 to CSLb44 are provided corresponding to the bit line pairs of the block unit BK11 is shown.
そして、列デコーダからの列選択指示に応答して各ブロックユニットから1本の列選択線が選択されてデータ線対と電気的に結合される。 Then, in response to a column selection instruction from the column decoder, one column selection line is selected from each block unit and is electrically coupled to the data line pair.
そして、図5で説明したのと同様の方式にしたがって、各センスアンプSA0〜SA4から読出データが出力される。 Then, read data is output from each of the sense amplifiers SA0 to SA4 according to the same method as described in FIG.
なお、ソース線SLは、メモリマットMA0#の2つのブロックユニットBK0,BK1において共通に設けられているものとする。また、メモリマットMA1#の2つのブロックユニットBK00,BK11において共通に設けられているものとする。 It is assumed that source line SL is provided in common in two block units BK0 and BK1 of memory mat MA0 #. It is assumed that the two block units BK00 and BK11 of the memory mat MA1 # are provided in common.
すなわち、上記構成は、メモリマットを2つの領域(ブロックユニット)に分割するとともに一度に選択されるビット線群も2つのグループに分割してそれぞれの領域からデータ読出を実行する構成である。 That is, the above configuration is a configuration in which the memory mat is divided into two regions (block units), and the bit line group selected at one time is also divided into two groups and data is read from each region.
当該構成により、並列にデータ読出を実行するビット線群を分散させることが可能となり、これに伴いソース線SLを通過する電流の経路長も分散させることが可能となる。すなわち、複数ビットのデータ読出を実行する場合に、データ読出の際に各ソース線に流れる電流経路の長さを分散させて、ソース線に流れる電流経路の全体の長さが長くなり過ぎないようにすることが可能となる。 With this configuration, it is possible to disperse the bit line groups that perform data reading in parallel, and accordingly, it is possible to disperse the path length of the current passing through the source line SL. That is, when data reading of a plurality of bits is executed, the length of the current path flowing through each source line is distributed during data reading so that the total length of the current path flowing through the source line does not become too long. It becomes possible to.
したがって、メモリアレイにおいて、いずれの一群のメモリセルのデータ読出を実行する場合においても、寄生抵抗を抑制して、ある特定の一群のメモリセルの位置において過大な浮き上がりが生じることを抑制し、データ読出マージンの低下を抑制することができる。これにより、精度の高いデータ読出を実行することができる。 Therefore, in the memory array, when data reading of any group of memory cells is executed, parasitic resistance is suppressed, and excessive floating is prevented from occurring at the position of a specific group of memory cells. A decrease in read margin can be suppressed. As a result, highly accurate data reading can be executed.
なお、各ブロックユニット毎にソース線を独立に設けて、ソース線と接続されるノードを独立にすることにより、並列なデータ読出時のソース線の負荷をさらに軽減することも可能である。 Note that it is possible to further reduce the load on the source line when reading data in parallel by providing a source line independently for each block unit and making the node connected to the source line independent.
(実施の形態2の変形例2)
図15は、本発明の実施の形態2の変形例2に従うメモリアレイおよびその周辺回路を説明する図である。
(Modification 2 of Embodiment 2)
FIG. 15 is a diagram illustrating a memory array and its peripheral circuits according to the second modification of the second embodiment of the present invention.
図15を参照して、ここでは、メモリアレイとして2つのメモリアレイ10a,10bが行方向に沿って2つ設けられている場合が示されている。各メモリマット10aおよび10bについては、図5で説明したのと同様の方式に従って、メモリセルMCが集積配置されている。
Referring to FIG. 15, here, a case where two
具体的には、相補のビット線対と、データ線対とがゲートトランジスタを介して電気的に結合される。なお、サブソース線は設けられない構成である。 Specifically, the complementary bit line pair and the data line pair are electrically coupled via the gate transistor. Note that the sub-source line is not provided.
本例においても4ビットの並列なデータ読出が実行されるが、図5の構成と比較して異なる点は、図5の構成においては、1本の列選択線CSLの活性化に応答して4ビットの並列なデータ読出が実行される構成について説明したが、本例においては、2つのメモリアレイ10a,10bにおいてそれぞれ2ビットずつの並列なデータ読出が実行される。
In this example, 4-bit parallel data reading is executed, but the difference from the configuration of FIG. 5 is that in the configuration of FIG. 5, in response to activation of one column selection line CSL. Although the configuration in which 4-bit parallel data reading is executed has been described, in this example, two bits of parallel data reading are executed in each of the two
具体的には、メモリアレイ10aにおいては、データ線対LIP0およびLIP1とビット線対とがそれぞれ電気的に結合される。そして、図5で説明したのと同様の方式にしたがって、センスアンプSA0およびSA1から2ビットの読出データが出力される。
Specifically, in
また、メモリアレイ10bにおいても同様にして、データ線対LIP2およびLIP3とビット線対とがそれぞれ電気的に結合される。そして、図5で説明したのと同様の方式にしたがって、センスアンプSA2およびSA3から2ビットの読出データが出力される。
Similarly, in
そして、各メモリアレイにおいては、図13で説明したように2つのブロックユニットに分割される。具体的には、メモリアレイ10aにおいては、2つのブロックユニットBKa0,BKb0に分割される。また、メモリアレイ10bにおいては、2つのブロックユニットBKa1,BKb1に分割される。
Each memory array is divided into two block units as described with reference to FIG. Specifically, the
そして、図13で説明したのと同様の方式に従ってデータ読出が実行される。図13においては、各ブロックユニットにおいて2ビットずつのデータ読出を実行する構成について説明したが、本例においては、各ブロックユニットにおいて1ビットずつのデータ読出が実行される。 Then, data reading is executed according to the same method as described in FIG. In FIG. 13, the configuration in which data reading by 2 bits is executed in each block unit has been described. However, in this example, data reading by 1 bit is executed in each block unit.
具体的には、各ブロックユニットにおいて2本のビット線すなわち1組のビット線対に対応して1本の列選択線が設けられる構成である。ここでは、一例として、ブロックユニットBKa0に対応して列選択線CSLa0〜CSLa4が設けられる。また、ブロックユニットBKb0に対応して列選択線CSLb0〜CSLb4が設けられる。また、ブロックユニットBKa1に対応して列選択線CSLc0〜CSLc4が設けられる。また、ブロックユニットBKb1に対応して列選択線CSLd0〜CSLd4が設けられる。 Specifically, in each block unit, one column selection line is provided corresponding to two bit lines, that is, one set of bit line pairs. Here, as an example, column selection lines CSLa0 to CSLa4 are provided corresponding to block unit BKa0. Further, column selection lines CSLb0 to CSLb4 are provided corresponding to the block unit BKb0. In addition, column selection lines CSLc0 to CSLc4 are provided corresponding to the block unit BKa1. In addition, column selection lines CSLd0 to CSLd4 are provided corresponding to the block unit BKb1.
すなわち、上記構成は、2つのメモリアレイのそれぞれから2ビットずつのデータ読出を実行するとともに、各メモリアレイを2つの領域(ブロックユニット)に分割して、分割したそれぞれの領域からデータ読出を実行する構成である。具体的には、ブロックユニットBKa0の列選択線CSLa0〜CSLa4のうちの一本が選択され、また、ブロックユニットBKb0の列選択線CSLb0〜CSLb4のうちの一本が選択され、ブロックユニットBKa1の列選択線CSLc0〜CSLc4のうちの一本が選択され、ブロックユニットBKb1の列選択線CSLd0〜CSLd4のうちの一本が選択されてデータ読出が実行される。 In other words, the above configuration executes 2-bit data reading from each of the two memory arrays, divides each memory array into two areas (block units), and executes data reading from the divided areas. It is the structure to do. Specifically, one of the column selection lines CSLa0 to CSLa4 of the block unit BKa0 is selected, and one of the column selection lines CSLb0 to CSLb4 of the block unit BKb0 is selected and the column of the block unit BKa1 is selected. One of selection lines CSLc0 to CSLc4 is selected, and one of column selection lines CSLd0 to CSLd4 of block unit BKb1 is selected to execute data reading.
当該構成により、並列にデータ読出を実行するビット線群をさらに分散させることが可能となり、これに伴いソース線SLを通過する電流の経路長も分散させることが可能となる。すなわち、複数ビットのデータ読出を実行する場合に、データ読出の際に各ソース線に流れる電流経路の長さを分散させて、ソース線に流れる電流経路の全体の長さが長くなり過ぎないようにすることが可能となる。 With this configuration, it is possible to further disperse the bit line groups that perform data reading in parallel, and accordingly, it is possible to disperse the path length of the current passing through the source line SL. That is, when data reading of a plurality of bits is executed, the length of the current path flowing through each source line is distributed during data reading so that the total length of the current path flowing through the source line does not become too long. It becomes possible to.
したがって、メモリアレイにおいて、いずれの一群のメモリセルのデータ読出を実行する場合においても、過大な寄生抵抗を抑制して、ある特定の一群のメモリセルの位置において過大な浮き上がりが生じることを抑制し、データ読出マージンの低下を抑制することができる。これにより、精度の高いデータ読出を実行することができる。 Therefore, in the memory array, when data is read from any group of memory cells, excessive parasitic resistance is suppressed and excessive floating is prevented from occurring at the position of a specific group of memory cells. Therefore, it is possible to suppress a decrease in data read margin. As a result, highly accurate data reading can be executed.
なお、各ブロックユニット毎にソース線を独立に設けて、ソース線と接続されるノードを独立にすることにより、並列なデータ読出時のソース線の負荷をさらに軽減することも可能である。 Note that it is possible to further reduce the load on the source line when reading data in parallel by providing a source line independently for each block unit and making the node connected to the source line independent.
上記の実施の形態においては、一般的なTMR素子を用いたMRAMメモリセルを例に挙げて説明したが、これに限られず他の不揮発性メモリに同様に適用可能である。 In the above embodiment, the MRAM memory cell using a general TMR element has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and can be similarly applied to other nonvolatile memories.
たとえば、メモリセルとして上記のデータ書込方式に限らずたとえばスピントルクスイッチングセル等他のデータ書込方式に従うメモリセルを採用することも可能である。 For example, the memory cell is not limited to the above-described data writing method, and a memory cell conforming to another data writing method such as a spin torque switching cell may be employed.
また、現行のMRAMデバイスのメモリセルは、TMR素子に隣接した配線(書込用ワード線を含む)に電流を流して磁界を発生させることにより磁化を反転させる方式を採用しているが、直接TMR素子に流れ込んだ電流によってTMR素子が有する磁化を反転させる方式を採用したスピン注入方式のメモリセルを用いることも可能である。このスピン注入方式のメモリセルは、電流を流す向きを変えることで自由相を磁化を固定相と平行または反平行の方向にスイッチする。この点で、電流中のスピン偏極した電子の作用によって磁化を反転させるためスピン注入方式と呼ばれており、これによりMRAMデバイスのメモリセルに対して書込用ワード線を特別に設ける必要がなく簡易なセル構造を実現することが可能になる。 Further, the memory cell of the current MRAM device employs a method of reversing the magnetization by causing a current to flow through a wiring (including a write word line) adjacent to the TMR element to generate a magnetic field. It is also possible to use a spin injection type memory cell that employs a method in which the magnetization of the TMR element is reversed by the current flowing into the TMR element. This spin injection type memory cell switches the magnetization of the free phase in a direction parallel or antiparallel to the stationary phase by changing the direction of current flow. In this respect, it is called a spin injection method in order to reverse the magnetization by the action of spin-polarized electrons in the current, and it is necessary to provide a write word line for the memory cell of the MRAM device. And a simple cell structure can be realized.
さらに、トンネル磁気抵抗素子TMRに限らず、電流(電圧)の印加によりメモリセルデータを書換える抵抗可変メモリ素子、例えばRRAM(Resistance RAM)あるいは相変化型メモリ素子、例えばOUM(Ovonic Unified Memories)にも同様に適用可能である。 Furthermore, not only the tunnel magnetoresistive element TMR but also a resistance variable memory element that rewrites memory cell data by applying a current (voltage), such as an RRAM (Resistance RAM) or a phase change memory element, such as an OUM (Ovonic Unified Memories). Is equally applicable.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 MRAMデバイス1、5 コントロール回路、10,10a,10b メモリアレイ、15 切替制御回路、20 行デコーダ、25 列デコーダ、30 入出力制御回路。
1
Claims (6)
データ読出時に複数ビットの並列なデータ読出を実行するための複数の読出回路と、
前記複数の読出回路にそれぞれ対応して設けられる複数のデータ線対とを備え、
前記複数のダミーメモリセルは、行列状に配置された複数のメモリセルのメモリセル列を共有するように配置され、
前記メモリセルアレイは、
メモリセル行にそれぞれ対応して設けられた複数のワード線と、
メモリセル列にそれぞれ対応して設けられた複数のビット線と、
メモリセル行にそれぞれ対応して設けられ、固定電圧と電気的に結合されるとともに各々が対応するメモリセル列のメモリセル群を介して対応するビット線と電気的に結合される複数のソース線とを含み、
前記複数のビット線は、前記データ読出時に並列なデータ読出が実行されるビット線群を含む複数のグループに分割され、
前記複数のグループにそれぞれ対応して設けられ、列選択指示に応答して各々が対応するグループに含まれるビット線群と前記複数のデータ線対との電気的な接続を制御する複数のゲートトランジスタ群をさらに備え、
前記データ読出時に各前記データ線対の一方のデータ線は、前記複数のワード線のうちの選択されたワード線に対応するメモリセルを介して対応するソース線と電気的に結合されて記憶データに応じたデータ読出電流が供給され、
前記データ読出時に各前記データ線対の他方のデータ線は、ダミーメモリセルを介して対応するソース線と電気的に結合されて前記データ読出電流との比較の対象として用いられる基準電流が供給され、
前記メモリセルアレイは、前記複数のソース線と交差するように設けられ、互いに電気的に結合するサブソース線をさらに含む、不揮発性記憶装置。 A memory cell array having a plurality of memory cells and a plurality of dummy memory cells arranged in a matrix and executing nonvolatile data storage;
A plurality of readout circuits for performing parallel data readout of a plurality of bits at the time of data readout;
A plurality of data line pairs provided corresponding to the plurality of readout circuits, respectively.
The plurality of dummy memory cells are arranged to share a memory cell column of the plurality of memory cells arranged in a matrix,
The memory cell array includes:
A plurality of word lines provided corresponding to the memory cell rows, and
A plurality of bit lines respectively corresponding to the memory cell columns;
A plurality of source lines provided corresponding to each memory cell row and electrically coupled to a fixed voltage and each electrically coupled to a corresponding bit line via a memory cell group of a corresponding memory cell column Including
The plurality of bit lines are divided into a plurality of groups including a group of bit lines in which parallel data reading is performed at the time of data reading,
A plurality of gate transistors provided corresponding to the plurality of groups, respectively, and controlling electrical connection between the bit line groups included in the corresponding group and the plurality of data line pairs in response to a column selection instruction Further comprising a group,
At the time of data reading, one data line of each of the data line pairs is electrically coupled to a corresponding source line via a memory cell corresponding to a selected word line of the plurality of word lines to store stored data. A data read current according to
During the data reading, the other data line of each data line pair is electrically coupled to a corresponding source line via a dummy memory cell and supplied with a reference current used as a target for comparison with the data reading current. ,
The non-volatile memory device, wherein the memory cell array further includes sub-source lines provided so as to intersect with the plurality of source lines and electrically coupled to each other.
前記データ読出時に対応するデータ線対の一方のデータ線は、対応するビット線対の一方のビット線を介して対応するメモリセルと電気的に結合され、対応するデータ線対の他方のデータ線は、対応するビット線対の他方のビット線を介してダミーメモリセルと電気的に結合される、請求項1記載の不揮発性記憶装置。 The bit line group included in each group includes a plurality of bit line pairs each provided corresponding to the plurality of data line pairs, each of which is composed of two adjacent bit lines,
One data line of the corresponding data line pair at the time of data reading is electrically coupled to the corresponding memory cell via one bit line of the corresponding bit line pair, and the other data line of the corresponding data line pair The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the nonvolatile memory device is electrically coupled to the dummy memory cell via the other bit line of the corresponding bit line pair.
前記第1のメモリセルアレイの前記複数のビット線は、前記データ読出時に並列なデータ読出が実行されるビット線群を含む複数の第1のグループに分割され、
前記第2のメモリセルアレイの前記複数のビット線は、前記データ読出時に並列なデータ読出が実行されるビット線群を含む複数の第2のグループに分割され、
前記複数のゲートトランジスタ群は、
前記複数の第1のグループにそれぞれ対応して設けられ、列選択指示に応答して各々が対応する第1のグループに含まれるビット線群と前記複数のデータ線対との電気的な接続を制御する複数の第1のゲートトランジスタユニットと、
前記複数の第2のグループにそれぞれ対応して設けられ、前記列選択指示に応答して選択された第1のグループに含まれるビット線群と同一列を構成する対応する第2のグループに含まれるビット線群と前記複数のデータ線対との電気的な接続を制御する複数の第2のゲートトランジスタユニットとを含み、
前記データ読出時に各前記データ線対の一方のデータ線は、選択された第1および第2のグループの一方に含まれるビット線群のビット線を介して対応するメモリセルと電気的に結合され、
前記データ読出時に各前記データ線対の他方のデータ線は、選択された第1および第2のグループの他方に含まれる同一列を構成するビット線群のビット線を介してダミーメモリセルと電気的に結合される、請求項1記載の不揮発性記憶装置。 Providing the first and second memory cell arrays provided along the column direction;
The plurality of bit lines of the first memory cell array are divided into a plurality of first groups including a bit line group in which parallel data reading is executed during the data reading,
The plurality of bit lines of the second memory cell array are divided into a plurality of second groups including a group of bit lines in which parallel data reading is executed during the data reading,
The plurality of gate transistor groups are:
Each of the plurality of first groups is provided corresponding to each of the plurality of first groups, and in response to a column selection instruction, each of the bit line groups included in the corresponding first group is electrically connected to the plurality of data line pairs. A plurality of first gate transistor units to be controlled;
Included in a corresponding second group that is provided corresponding to each of the plurality of second groups and forms the same column as the bit line group included in the first group selected in response to the column selection instruction A plurality of second gate transistor units for controlling electrical connection between the bit line group and the plurality of data line pairs,
At the time of data reading, one data line of each data line pair is electrically coupled to a corresponding memory cell via a bit line of a bit line group included in one of the selected first and second groups. ,
When the data is read, the other data line of each data line pair is electrically connected to the dummy memory cell via the bit line of the bit line group constituting the same column included in the other of the selected first and second groups. The non-volatile storage device according to claim 1, wherein the non-volatile storage device is coupled to each other.
各前記他方のデータ線と電気的に結合される複数のダミーメモリセルのうちの半数のダミーメモリセルは、前記メモリセルの記憶データの一方のデータレベルを指し示す高抵抗状態に設定され、残りの半数のダミーメモリセルは、他方のデータレベルを指し示す低抵抗状態に設定され、
複数の前記他方のデータ線は互いに電気的に結合される、請求項1記載の不揮発性記憶装置。 The other data line of the plurality of data line pairs is provided with an even number,
Half of the plurality of dummy memory cells electrically coupled to each other data line are set to a high resistance state indicating one data level of storage data of the memory cell, and the remaining Half of the dummy memory cells are set to a low resistance state indicating the other data level,
The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the plurality of other data lines are electrically coupled to each other.
データ読出時に複数ビットの並列なデータ読出を実行するための複数の読出回路と、
前記複数の読出回路にそれぞれ対応して設けられる複数のデータ線対とを備え、
前記メモリセルアレイは、
メモリセル行にそれぞれ対応して設けられた複数のワード線と、
メモリセル列にそれぞれ対応して設けられた複数のビット線と、
メモリセル行にそれぞれ対応して設けられ、固定電圧と電気的に結合されるとともに各々が対応するメモリセル列のメモリセル群を介して対応するビット線と電気的に結合される複数のソース線とを含み、
前記複数のビット線は、前記データ読出時に並列なデータ読出が実行されるビット線群を含む複数のグループに分割され、
前記複数のグループにそれぞれ対応して設けられ、列選択指示に応答して各々が対応するグループに含まれるビット線群と前記複数のデータ線対との電気的な接続を制御する複数のゲートトランジスタ群をさらに備え、
前記データ読出時に各前記データ線対の一方のデータ線は、前記複数のワード線のうちの選択されたワード線に対応するメモリセルを介して対応するソース線と電気的に結合されて記憶データに応じたデータ読出電流が供給され、
前記データ読出時に各前記データ線対の他方のデータ線は、ダミーメモリセルを介して対応するソース線と電気的に結合されて前記データ読出電流との比較の対象として用いられる基準電流が供給され、
前記複数のグループのうちの少なくとも1つのグループは、前記データ読出を実行しない形状ダミーグループを構成し、
列方向に沿って前記複数のグループにそれぞれ対応して設けられ、列選択指示を対応するゲートトランジスタ群に伝達するための複数の列選択線をさらに備え、
複数の列選択線のうちの前記形状ダミーグループに対応して設けられた少なくとも1つの列選択線は、前記複数のソース線と互いに電気的に結合されるとともに前記固定電圧と電気的に結合される、不揮発性記憶装置。 A memory cell array having a plurality of memory cells arranged in a matrix and executing nonvolatile data storage;
A plurality of readout circuits for performing parallel data readout of a plurality of bits at the time of data readout;
A plurality of data line pairs provided corresponding to the plurality of readout circuits, respectively.
The memory cell array includes:
A plurality of word lines provided corresponding to the memory cell rows, and
A plurality of bit lines respectively corresponding to the memory cell columns;
A plurality of source lines provided corresponding to each memory cell row and electrically coupled to a fixed voltage and each electrically coupled to a corresponding bit line via a memory cell group of a corresponding memory cell column Including
The plurality of bit lines are divided into a plurality of groups including a group of bit lines in which parallel data reading is performed at the time of data reading,
A plurality of gate transistors provided corresponding to the plurality of groups, respectively, and controlling electrical connection between the bit line groups included in the corresponding group and the plurality of data line pairs in response to a column selection instruction Further comprising a group,
At the time of data reading, one data line of each of the data line pairs is electrically coupled to a corresponding source line via a memory cell corresponding to a selected word line of the plurality of word lines to store stored data. A data read current according to
During the data reading, the other data line of each data line pair is electrically coupled to a corresponding source line via a dummy memory cell and supplied with a reference current used as a target for comparison with the data reading current. ,
At least one group of the plurality of groups constitutes a shape dummy group that does not perform the data reading,
A plurality of column selection lines provided corresponding to the plurality of groups along the column direction, respectively, for transmitting a column selection instruction to the corresponding gate transistor group;
At least one column selection line provided corresponding to the shape dummy group among a plurality of column selection lines is electrically coupled to the plurality of source lines and to the fixed voltage. A non-volatile storage device.
データ読出時に複数ビットの並列なデータ読出を実行するための複数の読出回路と、
前記複数の読出回路にそれぞれ対応して設けられる複数のデータ線対とを備え、
前記複数のダミーメモリセルは、行列状に配置された複数のメモリセルのメモリセル列を共有するように配置され、
前記メモリセルアレイは、
メモリセル行およびダミーメモリセル行にそれぞれ対応して設けられた複数のワード線と、
2つの隣接するメモリセル列にそれぞれ対応して設けられた複数のビット線対と、
メモリセル行およびダミーメモリセル行にそれぞれ対応して設けられ、固定電圧と電気的に結合されるとともに各々が対応するメモリセル列のメモリセル群を介して対応するビット線と電気的に結合される複数のソース線とを含み、
前記複数のビット線対は、前記複数のデータ線対にそれぞれ対応して、前記データ読出時に並列なデータ読出が実行される複数のグループに分割され、
前記複数のグループにそれぞれ対応して設けられ、選択指示に応答して各々が対応するグループに含まれるビット線対と対応するデータ線対との電気的な接続を制御する複数のゲートトランジスタ群をさらに備え、
前記データ読出時に各前記ビット線対の一方のビット線は、前記複数のワード線のうちの選択されたワード線に対応するメモリセルを介して対応するソース線と電気的に結合されて記憶データに応じたデータ読出電流が供給され、
前記データ読出時に各前記ビット線対の前記一方のビット線と相補の関係にある他方のビット線は、前記複数のワード線のうちダミーメモリセル行に対応するワード線の選択に応答して活性化されたダミーメモリセルを介して対応するソース線と電気的に結合されて前記データ読出電流との比較の対象として用いられる基準電流が供給され、
前記複数のデータ線対の他方のデータ線は、偶数本設けられ、
各前記他方のデータ線と電気的に結合される複数のダミーメモリセルのうちの半数のダミーメモリセルは、前記メモリセルの記憶データの一方のデータレベルを指し示す高抵抗状態に設定され、残りの半数のダミーメモリセルは、他方のデータレベルを指し示す低抵抗状態に設定され、
複数の前記他方のデータ線は互いに電気的に結合される、不揮発性記憶装置。 A memory cell array having a plurality of memory cells and a plurality of dummy memory cells arranged in a matrix and executing nonvolatile data storage;
A plurality of readout circuits for performing parallel data readout of a plurality of bits at the time of data readout;
A plurality of data line pairs provided corresponding to the plurality of readout circuits, respectively.
The plurality of dummy memory cells are arranged to share a memory cell column of the plurality of memory cells arranged in a matrix,
The memory cell array includes:
A plurality of word lines provided corresponding to the memory cell rows and the dummy memory cell rows, and
A plurality of bit line pairs respectively provided corresponding to two adjacent memory cell columns;
Provided corresponding to each memory cell row and dummy memory cell row, and electrically coupled to a fixed voltage and each electrically coupled to a corresponding bit line via a memory cell group of a corresponding memory cell column. Including a plurality of source lines,
The plurality of bit line pairs are divided into a plurality of groups corresponding to the plurality of data line pairs, in which parallel data reading is performed during the data reading,
A plurality of gate transistor groups provided corresponding to the plurality of groups, each of which controls electrical connection between a bit line pair included in the corresponding group and a corresponding data line pair in response to a selection instruction; In addition,
At the time of data reading, one bit line of each of the bit line pairs is electrically coupled to a corresponding source line via a memory cell corresponding to a selected word line of the plurality of word lines to store stored data. A data read current according to
The other bit line complementary to the one bit line of each bit line pair is activated in response to selection of a word line corresponding to a dummy memory cell row among the plurality of word lines during the data reading. A reference current that is electrically coupled to a corresponding source line via a dummy memory cell and used as a target for comparison with the data read current is supplied;
The other data line of the plurality of data line pairs is provided with an even number,
Half of the plurality of dummy memory cells electrically coupled to each other data line are set to a high resistance state indicating one data level of storage data of the memory cell, and the remaining Half of the dummy memory cells are set to a low resistance state indicating the other data level,
The non-volatile memory device, wherein the plurality of other data lines are electrically coupled to each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005356413A JP2007164837A (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Nonvolatile storage device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005356413A JP2007164837A (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Nonvolatile storage device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007164837A true JP2007164837A (en) | 2007-06-28 |
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ID=38247591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005356413A Withdrawn JP2007164837A (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Nonvolatile storage device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007164837A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009238327A (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device |
| JP2013054807A (en) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Toppan Printing Co Ltd | Non-volatile memory |
| US9330732B2 (en) | 2014-03-12 | 2016-05-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device |
| CN105869670A (en) * | 2015-01-19 | 2016-08-17 | 华邦电子股份有限公司 | Resistance random access memory |
| US9741434B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-08-22 | SK Hynix Inc. | Resistance change memory |
| CN115641884A (en) * | 2021-07-19 | 2023-01-24 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor storage device and system |
| CN120877816A (en) * | 2025-09-29 | 2025-10-31 | 领羚科技(上海)有限公司 | A pair-structured single-transistor flash memory array |
-
2005
- 2005-12-09 JP JP2005356413A patent/JP2007164837A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009238327A (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device |
| JP2013054807A (en) * | 2011-09-05 | 2013-03-21 | Toppan Printing Co Ltd | Non-volatile memory |
| US9741434B2 (en) | 2013-03-22 | 2017-08-22 | SK Hynix Inc. | Resistance change memory |
| US9330732B2 (en) | 2014-03-12 | 2016-05-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device |
| CN105869670A (en) * | 2015-01-19 | 2016-08-17 | 华邦电子股份有限公司 | Resistance random access memory |
| CN115641884A (en) * | 2021-07-19 | 2023-01-24 | 铠侠股份有限公司 | Semiconductor storage device and system |
| CN120877816A (en) * | 2025-09-29 | 2025-10-31 | 领羚科技(上海)有限公司 | A pair-structured single-transistor flash memory array |
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