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JP2009277273A - Semiconductor storage and electronic equipment - Google Patents

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JP2009277273A
JP2009277273A JP2008126001A JP2008126001A JP2009277273A JP 2009277273 A JP2009277273 A JP 2009277273A JP 2008126001 A JP2008126001 A JP 2008126001A JP 2008126001 A JP2008126001 A JP 2008126001A JP 2009277273 A JP2009277273 A JP 2009277273A
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memory device
semiconductor memory
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data line
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor storage capable of speedily and precisely determining the information of a memory cell with low power consumption while avoiding read disturbance even in the memory cell where a voltage applicable between input and output terminals is restricted. <P>SOLUTION: The semiconductor storage has, a memory array 100 having memory cells M11-Mnm, a bit line charge and discharge circuit 102, a bit line selection circuit 103, and a load circuit 105 connected between a data line DL connected to the bit line selection circuit 103 and a sense amplifier 104. The load circuit 105 has a series resistor RL and a parallel capacitor CL connected to the data line DL in series. By the load circuit 105, a sufficient read margin can be secured while a voltage applied between the input and output terminals of the memory cell is kept low to prevent the read disturbance from occurring, thus enabling fast read with low power consumption. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体記憶装置および電子機器に関し、より詳しくは、例えば、メモリセルに流れるセル電流の大小でデータを記憶するフラッシュメモリやRRAM(Resisitance Random Access Memory)、あるいはガラス基板上に形成された不揮発性メモリ等のメモリセルを備えた半導体記憶装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor memory device and an electronic device, and more specifically, for example, formed on a flash memory, RRAM (Resisitance Random Access Memory) or a glass substrate for storing data depending on the magnitude of the cell current flowing in the memory cell. The present invention relates to a semiconductor memory device including a memory cell such as a nonvolatile memory.

近年、携帯電話やデジタルカメラなどのデータ記憶用、あるいはコード(プログラム)記憶用の半導体記憶装置として、フラッシュメモリが多用されており、将来は、RRAM(登録商標)やガラス基板メモリ等の新しいメモリも応用されるであろう。しかも、単位面積当たりの記憶容量を増やしてビット単価を下げるため、記憶方式が2値から多値へと急激に変化して来ている。   In recent years, flash memory has been widely used as a semiconductor storage device for data storage or code (program) storage such as mobile phones and digital cameras. In the future, new memories such as RRAM (registered trademark) and glass substrate memory will be used. Will also be applied. In addition, in order to increase the storage capacity per unit area and lower the bit unit price, the storage system is rapidly changing from binary to multivalued.

このような半導体記憶装置は、記憶状態に応じたメモリセル電流の変化を利用して情報を判定するものであるが、構造上、読み出し時にメモリセルに印加した電圧で上記メモリセルに記憶された情報が少しずつ失われて行くというリード・ディスターブが起る。このため、上記メモリセルの入出力端子間に、あまり高い電圧を印加することができず、この結果、メモリセル電流が大きく取れずに読み出しマージンを下げる必要、あるいは、読み出し速度を遅くする必要が生じるという問題がある。   In such a semiconductor memory device, information is determined using a change in a memory cell current in accordance with a memory state. However, the semiconductor memory device is structurally stored in the memory cell with a voltage applied to the memory cell at the time of reading. There is a lead disturb that information is gradually lost. For this reason, it is not possible to apply a very high voltage between the input / output terminals of the memory cell. As a result, it is necessary to reduce the read margin without taking a large memory cell current, or to reduce the read speed. There is a problem that arises.

従来の読み出し動作における代表的な手法として、メモリセルからのデータ線にバイアスをかけて電圧に変換してセンスアンプで基準電圧と比較する手法を採用した不揮発性半導体記憶装置が、特許文献1(特開平6−223587号公報)に記載されている。   As a typical technique in the conventional read operation, a nonvolatile semiconductor memory device adopting a technique in which a data line from a memory cell is biased and converted into a voltage and compared with a reference voltage by a sense amplifier is disclosed in Patent Document 1 JP-A-6-223587).

しかしながら、上記特許文献1に記載されている従来の半導体記憶装置では、リード・ディスターブを回避するためには、充電電圧を高くすることができない。この結果、メモリセル電流が大きく取れないので、読み出しマージンが小さくなり、読み出し速度が遅くなるという問題点があった。
特開平6−223587号公報
However, in the conventional semiconductor memory device described in Patent Document 1, the charge voltage cannot be increased in order to avoid read disturb. As a result, since the memory cell current cannot be increased, there is a problem that the read margin is reduced and the read speed is decreased.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-223587

そこで、この発明の課題は、入出力端子間に印加できる電圧が制限されるメモリセルであってもリード・ディスターブを回避しつつメモリセルの情報を低消費電力かつ高速,高精度で判定できる半導体記憶装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor capable of determining memory cell information with low power consumption, high speed and high accuracy while avoiding read disturb even in a memory cell in which a voltage that can be applied between input and output terminals is limited. To provide a storage device.

上記課題を解決するため、この発明の半導体記憶装置は、入力端子と出力端子との間に流れる電流の大小でもって情報を記憶するメモリセルと、
上記メモリセルの入力端子または出力端子の一方が接続されるビット線と、
上記ビット線を充放電するビット線充放電回路と、
上記ビット線を選択するビット線選択回路と、
上記ビット線選択回路から出力されるデータがデータ線を通して入力されるセンスアンプと、
上記データ線と上記センスアンプとの間に接続されていると共に上記データ線と上記センスアンプとの間の抵抗成分と上記データ線とグランドとの間の容量成分のうちの少なくとも一方を含む負荷回路とを備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell that stores information with a magnitude of a current flowing between an input terminal and an output terminal;
A bit line to which one of the input terminal or output terminal of the memory cell is connected;
A bit line charge / discharge circuit for charging / discharging the bit line;
A bit line selection circuit for selecting the bit line;
A sense amplifier in which data output from the bit line selection circuit is input through a data line;
A load circuit connected between the data line and the sense amplifier and including at least one of a resistance component between the data line and the sense amplifier and a capacitance component between the data line and the ground It is characterized by comprising.

この発明の半導体記憶装置によれば、上記負荷回路が含む上記抵抗成分,容量成分でもって、リード・ディスターブが起きないように上記メモリセルの入出力端子間にかかる電圧を低く抑えつつ、十分な読み出しマージンを確保できて、低消費電力で高速な読み出しが可能となる。特にデータ線の寄生抵抗が大きい場合は、上記抵抗成分,容量成分のうちの容量成分だけを含む負荷回路でもって、十分な効果が得られる。   According to the semiconductor memory device of the present invention, the resistance component and the capacitance component included in the load circuit are sufficient to suppress a voltage applied between the input and output terminals of the memory cell so that read disturbance does not occur. A read margin can be secured, and high-speed reading can be performed with low power consumption. In particular, when the parasitic resistance of the data line is large, a sufficient effect can be obtained with a load circuit including only the capacitance component of the resistance component and the capacitance component.

また、一実施形態の半導体記憶装置では、上記負荷回路は、上記データ線とグランドとの間の容量成分としての容量素子を含む。   In one embodiment, the load circuit includes a capacitive element as a capacitive component between the data line and the ground.

この実施形態の半導体記憶装置によれば、上記負荷回路が含む容量素子によって、リード・ディスターブが起きないように上記メモリセルの入出力端子間にかかる電圧を低く抑えつつ、十分な読み出しマージンを確保できて、低消費電力で高速な読み出しが可能となる。   According to the semiconductor memory device of this embodiment, a sufficient read margin is ensured while the voltage applied between the input and output terminals of the memory cell is kept low so that read disturb does not occur due to the capacitive element included in the load circuit. Thus, high-speed reading is possible with low power consumption.

また、一実施形態の半導体記憶装置では、上記負荷回路は、上記データ線と上記センスアンプとの間の抵抗成分としての抵抗素子またはトランジスタを含む。   In one embodiment, the load circuit includes a resistance element or a transistor as a resistance component between the data line and the sense amplifier.

この実施形態の半導体記憶装置によれば、上記負荷回路が含む抵抗成分としての抵抗素子またはトランジスタでもって、リード・ディスターブが起きないように上記メモリセルの入出力端子間にかかる電圧を低く抑えつつ、十分な読み出しマージンを確保できて、低消費電力で高速な読み出しが可能となる。特にデータ線の寄生容量が大きい場合は、抵抗成分としての抵抗素子またはトランジスタだけを直列に挿入することで十分な効果が得られる。一方、特にデータ線の寄生容量および寄生抵抗が小さい場合は、上記抵抗素子(またはトランジスタ)と上記容量素子との両方を含む負荷回路によって十分な効果が得られる。   According to the semiconductor memory device of this embodiment, with the resistance element or transistor as a resistance component included in the load circuit, the voltage applied between the input and output terminals of the memory cell is kept low so that read disturbance does not occur. A sufficient read margin can be ensured, and high-speed reading can be performed with low power consumption. In particular, when the parasitic capacitance of the data line is large, a sufficient effect can be obtained by inserting only a resistance element or a transistor as a resistance component in series. On the other hand, particularly when the parasitic capacitance and parasitic resistance of the data line are small, a sufficient effect can be obtained by a load circuit including both the resistor element (or transistor) and the capacitor element.

また、一実施形態の半導体記憶装置では、読み出し動作前に上記データ線の電位を上記ビット線の電位よりも低く設定する読み出し動作制御部を備える。   In one embodiment, the semiconductor memory device includes a read operation control unit that sets the potential of the data line to be lower than the potential of the bit line before the read operation.

この実施形態の半導体記憶装置によれば、上記データ線の寄生容量が、上記メモリセルアレイ内のビット線やコモン線の容量よりも大きい場合に、読み出し動作前の充電を高速にでき、消費電力を少なくできる。   According to the semiconductor memory device of this embodiment, when the parasitic capacitance of the data line is larger than the capacitance of the bit line or common line in the memory cell array, charging before the read operation can be performed at high speed, and power consumption can be reduced. Less.

また、一実施形態の半導体記憶装置では、読み出し動作前に上記データ線の電位を上記ビット線の電位よりも高く設定する読み出し動作制御部を備える。   In one embodiment, the semiconductor memory device includes a read operation control unit that sets the potential of the data line higher than the potential of the bit line before the read operation.

この実施形態の半導体記憶装置によれば、上記データ線の寄生容量が、上記メモリセルアレイ内のビット線やコモン線の容量よりも小さい場合に、読み出し動作前の充電を高速にでき、消費電力が少なくできる。   According to the semiconductor memory device of this embodiment, when the parasitic capacitance of the data line is smaller than the capacitance of the bit line or common line in the memory cell array, charging before the read operation can be performed at high speed and power consumption is reduced. Less.

また、一実施形態の半導体記憶装置では、上記メモリセルは、RRAMを含む。   In one embodiment, the memory cell includes an RRAM.

この実施形態の半導体記憶装置によれば、上記RRAMを含むメモリセルに対して、入出力端子間にかかる電圧を低く抑えつつ十分な読み出しマージンを確保して高速な読み出しが可能となる。上記RRAMは、電圧を印加できる端子が2端子しかないので、書き込み動作もしくは消去動作と、読み出し動作との相違点はメモリセルの入出力端子間に印加される電圧の差でしかなくリード・ディスターブが生じ易いが、この実施形態ではリード・ディスターブを回避できる。   According to the semiconductor memory device of this embodiment, it is possible to perform high-speed reading by securing a sufficient read margin while suppressing the voltage applied between the input and output terminals to the memory cell including the RRAM. Since the RRAM has only two terminals to which a voltage can be applied, the difference between the write operation or erase operation and the read operation is not only the difference in voltage applied between the input and output terminals of the memory cell, but also the read disturb. However, in this embodiment, read disturb can be avoided.

また、一実施形態の半導体記憶装置では、上記メモリセルは、電荷蓄積層を有する不揮発性メモリを含む。   In one embodiment, the memory cell includes a nonvolatile memory having a charge storage layer.

この実施形態の半導体記憶装置によれば、上記不揮発性メモリを含むメモリセルに対して、充放電に必要な電流を一定時間流すだけで十分な読み出しマージンを確保して高速な読み出しが可能となる。上記電荷蓄積層を有する不揮発性メモリでは、電流が長時間流れると蓄積層への電子注入によるリード・ディスターブが生じ易いが、この実施形態ではリード・ディスターブを回避できる。   According to the semiconductor memory device of this embodiment, a sufficient read margin can be secured and high-speed reading can be performed only by flowing a current necessary for charging / discharging for a certain period of time with respect to the memory cell including the nonvolatile memory. . In the non-volatile memory having the charge storage layer, read disturb is likely to occur due to electron injection into the storage layer when a current flows for a long time, but in this embodiment, read disturb can be avoided.

また、一実施形態の半導体記憶装置では、上記メモリセルは、ガラス基板上に形成された不揮発性メモリを含む。   In one embodiment, the memory cell includes a nonvolatile memory formed on a glass substrate.

この実施形態の半導体記憶装置によれば、上記ガラス基板上に形成された不揮発性メモリを含むメモリセルに対して、入出力端子間にかかる電圧を低く抑えつつ十分な読み出しマージンを確保して高速な読み出しが可能となる。上記ガラス基板上に形成された不揮発性メモリでは、入出力端子間に大きな電圧がかかるとパンチスルーが生じ、ゲート電圧で電流を制御できなくなるが、この実施形態では上記メモリセルの入出力端子間にかかる電圧を低く抑えつつ十分な読み出しマージンを確保して高速な読み出しが可能となる。   According to the semiconductor memory device of this embodiment, for a memory cell including a nonvolatile memory formed on the glass substrate, a sufficient read margin is ensured while suppressing a voltage applied between the input and output terminals at a low speed. Reading is possible. In the nonvolatile memory formed on the glass substrate, punch-through occurs when a large voltage is applied between the input and output terminals, and the current cannot be controlled by the gate voltage. Thus, a sufficient read margin can be ensured while keeping the voltage applied to low, and high-speed reading can be performed.

また、一実施形態の電子機器は、上記半導体記憶装置を備える。   An electronic apparatus according to an embodiment includes the semiconductor memory device.

この実施形態の電子機器によれば、データ保持の信頼性に関わるリード・ディスターブが起きないように、メモリセルの入出力端子間にかかる電圧を低く抑えつつ、十分な読み出しマージンを確保して、低消費電力で高速な読み出しが可能となるので、高速,低消費電力で信頼性の高い電子機器が得られる。   According to the electronic device of this embodiment, a sufficient read margin is ensured while keeping the voltage applied between the input and output terminals of the memory cell low so as not to cause read disturb related to the reliability of data retention. Since high-speed reading is possible with low power consumption, a highly reliable electronic device with high speed and low power consumption can be obtained.

この発明の半導体記憶装置によれば、データ線もしくはセンスアンプ入力端に適切な値の容量成分や抵抗成分で構成される負荷回路を接続しているので、リード・ディスターブが問題となるような、入力端子間に印加できる電圧が制限されるメモリセルに対しても、上記メモリセルの情報を高精度で低消費電力、かつ高速に判定することができる。   According to the semiconductor memory device of the present invention, since a load circuit composed of a capacitance component and a resistance component of an appropriate value is connected to the data line or the sense amplifier input terminal, read disturb becomes a problem. Even for a memory cell in which a voltage that can be applied between input terminals is limited, the information of the memory cell can be determined with high accuracy, low power consumption, and high speed.

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

(第1の実施の形態)
図1は、この発明の第1実施形態の半導体記憶装置を示す図である。この半導体記憶装置は、複数のメモリセルM11、M12、・・・、Mnmがマトリクス状に配置されたメモリセルアレイ100を備える。このメモリセルアレイ100の行方向には、同一行に並ぶメモリセルの制御ゲートに接続された複数のワード線WL1〜WLnが延在している。上記メモリセルM11〜MnmはRRAMである。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. This semiconductor memory device includes a memory cell array 100 in which a plurality of memory cells M11, M12,..., Mnm are arranged in a matrix. In the row direction of the memory cell array 100, a plurality of word lines WL1 to WLn connected to the control gates of the memory cells arranged in the same row extend. The memory cells M11 to Mnm are RRAM.

さらに、上記メモリセルアレイ100の列方向には、同一列に並ぶメモリセルの入出力端子の一端を互いに接続する複数のビット線BL1〜BLmが延在している。また、上記ワード線WL1〜WLmは、任意のワード線を選択する行デコーダ101に接続されている。   Further, in the column direction of the memory cell array 100, a plurality of bit lines BL1 to BLm are connected to connect one ends of input / output terminals of memory cells arranged in the same column. The word lines WL1 to WLm are connected to a row decoder 101 that selects an arbitrary word line.

上記ビット線BL1〜BLmは、ビット線充放電回路102の信号PRE1〜PREmで選択されるトランジスタQ1〜Qmによるトランジスタ群によって、コモン線CMLに接続されている。また、上記ビット線BL1〜BLmは、ビット線選択回路103の信号SEL1〜SELmで選択されるトランジスタQ11〜Q1mによるトランジスタ群によって、データ線DLを経由して負荷回路105の入力端に接続される。上記コモン線CMLは、メモリセルM11〜Mnmを選択するためのセルトランジスタ群T11〜Tnmの入出力端子の一端に共通に接続されている。このコモン線CMLは、ゲートに信号RONが入力されるトランジスタQ0を介して充電電圧VPREを供給する電源(図示せず)に接続される。   The bit lines BL1 to BLm are connected to the common line CML by a transistor group including transistors Q1 to Qm selected by signals PRE1 to PREm of the bit line charge / discharge circuit 102. The bit lines BL1 to BLm are connected to the input terminal of the load circuit 105 via the data line DL by a transistor group including transistors Q11 to Q1m selected by the signals SEL1 to SELm of the bit line selection circuit 103. . The common line CML is commonly connected to one end of the input / output terminals of the cell transistor groups T11 to Tnm for selecting the memory cells M11 to Mnm. The common line CML is connected to a power supply (not shown) that supplies a charging voltage VPRE via a transistor Q0 whose signal RON is input to the gate.

一方、負荷回路105の出力端は、センスアンプ104の一方の入力端子に接続されたノードSINに接続されている。このセンスアンプ104のもう一方の入力端子には、比較のための基準電圧VREFを供給する電源(図示せず)が接続されている。このセンスアンプ104の出力が読み出しデータDATAとなる。また、上記ノードSINとグランドとの間にはトランジスタQSが接続されている。このトランジスタQSのゲートには信号RONが入力される。この信号RONは制御信号発生回路107から出力される。このトランジスタQSと制御信号発生回路107とが読み出し動作制御部を構成している。   On the other hand, the output terminal of the load circuit 105 is connected to a node SIN connected to one input terminal of the sense amplifier 104. The other input terminal of the sense amplifier 104 is connected to a power supply (not shown) that supplies a reference voltage VREF for comparison. The output of the sense amplifier 104 becomes read data DATA. A transistor QS is connected between the node SIN and the ground. A signal RON is input to the gate of the transistor QS. This signal RON is output from the control signal generation circuit 107. The transistor QS and the control signal generation circuit 107 constitute a read operation control unit.

なお、ここでは、負荷回路105は、直列抵抗RLと並列容量CLとで構成したが、直列抵抗RLと並列容量CLのいずれか一方のみで上記負荷回路を構成しても構わない。特に、上記データ線DLの寄生容量や寄生抵抗が小さい場合は、上記直列抵抗RLと並列容量CLの両方で負荷回路105を構成することで十分な効果が得られる。一方、データ線DLの寄生抵抗が大きい場合は、上記並列容量CLだけで負荷回路105を構成することで十分な効果が得られる。他方、データ線DLの寄生容量が大きい場合は、直列抵抗RLだけで負荷回路105を構成することで十分な効果が得られる。また、上記直列抵抗RLや並列容量CLをトランジスタで構成しても構わない。   Here, the load circuit 105 is configured by the series resistor RL and the parallel capacitor CL. However, the load circuit may be configured by only one of the series resistor RL and the parallel capacitor CL. In particular, when the parasitic capacitance and parasitic resistance of the data line DL are small, a sufficient effect can be obtained by configuring the load circuit 105 with both the series resistor RL and the parallel capacitor CL. On the other hand, when the parasitic resistance of the data line DL is large, a sufficient effect can be obtained by configuring the load circuit 105 with only the parallel capacitor CL. On the other hand, when the parasitic capacitance of the data line DL is large, a sufficient effect can be obtained by configuring the load circuit 105 with only the series resistor RL. Further, the series resistor RL and the parallel capacitor CL may be constituted by transistors.

図2は、この実施形態の半導体記憶装置の読み出し動作を説明するタイミング図である。図2における「WL1」欄には図1のワード線WL1での信号波形を示し、図2における「RON」欄には図1の信号RONの信号波形を示し、図2における「PRE1」欄には図1の信号PRE1の信号波形を示す。また、図2における「PRE2〜PREm」欄には図1の信号PRE2〜PREmの信号波形を示し、図2における「SEL1」欄には、図1の信号SEL1の信号波形を示す。   FIG. 2 is a timing chart for explaining the read operation of the semiconductor memory device of this embodiment. The “WL1” column in FIG. 2 shows the signal waveform on the word line WL1 in FIG. 1, the “RON” column in FIG. 2 shows the signal waveform of the signal RON in FIG. 1, and the “PRE1” column in FIG. Indicates the signal waveform of the signal PRE1 in FIG. 2 shows the signal waveforms of the signals PRE2 to PREm in FIG. 1, and the “SEL1” column in FIG. 2 shows the signal waveform of the signal SEL1 in FIG.

ここでは、図2を参照して、ワード線WL1に接続されたメモリセルM11を読み出す場合を説明する。   Here, a case where the memory cell M11 connected to the word line WL1 is read will be described with reference to FIG.

まず、時刻t1以前には、信号RONが立ち上がっているので、ノードSINが放電され、0Vになっている。次に、時刻t1になると、ワード線WL1を立ち上げ、同時に信号RONと信号PRE1〜PREmを立ち下げて、コモン線CMLと全ビット線BL1〜BLmを充電電圧VPREに充電する。続いて、時刻t2に、信号SEL1と信号PRE1を立ち上げ、データ線DLと負荷回路105を介して、ノードSINを充電する。このとき、ビット線充放電回路102においては、ゲートに信号PRE1が入力されているトランジスタQ1がオフしている。また、このとき、ビット線選択回路103においては、ゲートに信号SEL1が入力されているトランジスタQ11のみがオンしている。したがって、ノードSINの充電は、メモリセルM11のみを通して行われる。時刻t2から適切な時間の後、センスアンプ104を動作させて、ノードSINの電圧と基準電圧VREFを比較することにより、メモリセルM11のデータDATAを出力する。   First, before the time t1, since the signal RON has risen, the node SIN is discharged and becomes 0V. Next, at time t1, the word line WL1 is raised and simultaneously the signal RON and the signals PRE1 to PREm are lowered to charge the common line CML and all the bit lines BL1 to BLm to the charging voltage VPRE. Subsequently, at time t2, the signal SEL1 and the signal PRE1 are raised, and the node SIN is charged through the data line DL and the load circuit 105. At this time, in the bit line charge / discharge circuit 102, the transistor Q1 having the gate supplied with the signal PRE1 is turned off. At this time, in the bit line selection circuit 103, only the transistor Q11 whose gate is inputted with the signal SEL1 is turned on. Therefore, charging of the node SIN is performed only through the memory cell M11. After an appropriate time from time t2, the sense amplifier 104 is operated to compare the voltage of the node SIN and the reference voltage VREF, thereby outputting the data DATA of the memory cell M11.

次に、図3は、上記RRAMであるメモリセルM11〜Mnmのうちの1つのメモリセルに印加される電圧を特性曲線300で示している。また、図3では、上記RRAMであるメモリセルM11〜Mnmのうちの1つのメモリセルが高抵抗である時の読み出し電圧と上記RRAMであるメモリセルM11〜Mnmのうちの1つのメモリセルが低抵抗である時の読み出し電圧との電位差の時間変化を特性曲線301で示している。上記電位差は上記ノードSINの電位差に相当している。   Next, FIG. 3 shows a voltage applied to one of the memory cells M11 to Mnm, which is the RRAM, by a characteristic curve 300. In FIG. 3, the read voltage when one of the memory cells M11 to Mnm as the RRAM has a high resistance and one memory cell among the memory cells M11 to Mnm as the RRAM are low. A characteristic curve 301 shows the time change of the potential difference from the read voltage when it is a resistor. The potential difference corresponds to the potential difference of the node SIN.

この図3に示す特性では、充電電圧VPRE=3Vとし、ビット線BL1の容量を1pFとし、負荷回路105の直列抵抗RL=100Ωとし、並列容量CL=0.14pFとした。また、上記メモリセルM11〜Mnmの間で低抵抗状態での抵抗値にはばらつきがあり、また、上記メモリセルM11〜Mnmの間で高抵抗状態での抵抗値にはばらつきがある。このため、上記メモリセルM11〜Mnmの低抵抗時の最大抵抗値を10kΩと仮定し、上記メモリセルM11〜Mnmの高抵抗時の最小抵抗値を50kΩと仮定し、上記メモリセルM11〜Mnmの高抵抗時の最大抵抗値を200kΩと仮定した。   In the characteristics shown in FIG. 3, the charging voltage VPRE = 3 V, the capacitance of the bit line BL1 is 1 pF, the series resistance RL of the load circuit 105 is 100Ω, and the parallel capacitance CL is 0.14 pF. Further, the resistance value in the low resistance state varies among the memory cells M11 to Mnm, and the resistance value in the high resistance state varies among the memory cells M11 to Mnm. For this reason, the maximum resistance value of the memory cells M11 to Mnm at low resistance is assumed to be 10 kΩ, the minimum resistance value of the memory cells M11 to Mnm at high resistance is assumed to be 50 kΩ, and the memory cells M11 to Mnm The maximum resistance value at high resistance was assumed to be 200 kΩ.

そして、図3の特性図では、読み出し時に上記最大抵抗値200kΩである高抵抗状態のメモリセルの両端にかかる電圧を特性曲線300で示している。特性曲線300で示すように、この最大抵抗値の上記メモリセルの両端にかかる電圧は、最大でも0.5Vに留まっている。これは、負荷回路105によって、上記メモリセルの両端にかかる電圧が、充電電圧VPRE=3Vに比べて格段に低い値に抑えられていることによる。   In the characteristic diagram of FIG. 3, the voltage applied to both ends of the memory cell in the high resistance state having the maximum resistance value of 200 kΩ at the time of reading is shown by a characteristic curve 300. As indicated by the characteristic curve 300, the voltage applied to both ends of the memory cell having the maximum resistance value remains at 0.5V at the maximum. This is because the voltage applied to both ends of the memory cell is suppressed by the load circuit 105 to a much lower value than the charging voltage VPRE = 3V.

一方、図3の特性曲線301に示す通り、低抵抗時の最大抵抗値10kΩになっているメモリセルを読み出すときのノードSINの電圧と、高抵抗時の最小抵抗値50kΩになっているメモリセルを読み出すときのノードSINの電圧との差、つまり読み出しマージンは、図2の時刻t2を基準(0ns)として、読み出し時間15nsの時点で、約0.20Vが得られている。   On the other hand, as shown by the characteristic curve 301 in FIG. 3, the voltage of the node SIN when reading the memory cell having the maximum resistance value of 10 kΩ at the low resistance and the memory cell having the minimum resistance value of 50 kΩ at the high resistance. The difference from the voltage of the node SIN when reading out, that is, the read margin, is about 0.20 V at the read time of 15 ns with the time (t2) in FIG. 2 as the reference (0 ns).

(第1比較例)
次に、図1の第1実施形態に対する比較例としての第1比較例を、図4に示す。この第1比較例は、図1の負荷回路105に替えて、図4のバイアス回路400を備えた点、およびトランジスタQSを有していない点だけが上記第1実施形態と異なるので、主として上記第1実施形態と異なる点を説明する。この第1比較例が備えるバイアス回路400は、ゲートに信号VBIASが入力されるトランジスタTr400で構成されている。
(First comparative example)
Next, FIG. 4 shows a first comparative example as a comparative example with respect to the first embodiment of FIG. The first comparative example differs from the first embodiment only in that the bias circuit 400 in FIG. 4 is provided instead of the load circuit 105 in FIG. 1 and the transistor QS is not provided. Differences from the first embodiment will be described. The bias circuit 400 included in the first comparative example includes a transistor Tr400 that receives a signal VBIAS at its gate.

この図4に示した第1比較例においては、バイアス回路400によって、ノードSINの電圧を決めている。この第1比較例において、上記トランジスタTr400のオン抵抗値が30kΩとなるような信号VBIASを設定した場合に、最大抵抗値200kΩである高抵抗状態のメモリセルの両端にかかる電圧を、図5の特性図に特性曲線500で示している。なお、この図5の特性図では、充電電圧VPRE=0.58Vと低い値に設定して、特性曲線500が0.5Vを超えないようにした以外の設定条件は図3の特性図における前記設定条件と同様の設定条件にした。また、上記トランジスタTr400のオン抵抗値30kΩは、前記条件で仮定したメモリセルM11〜Mnmの低抵抗時の最大抵抗値10kΩと上記メモリセルM11〜Mnmの高抵抗時の最小抵抗値50kΩとの中間の抵抗値である。   In the first comparative example shown in FIG. 4, the bias circuit 400 determines the voltage of the node SIN. In this first comparative example, when the signal VBIAS is set such that the on-resistance value of the transistor Tr400 is 30 kΩ, the voltage applied to both ends of the high resistance state memory cell having the maximum resistance value of 200 kΩ is shown in FIG. A characteristic curve 500 is shown in the characteristic diagram. In the characteristic diagram of FIG. 5, the setting conditions except that the charging voltage VPRE is set to a low value of 0.58 V so that the characteristic curve 500 does not exceed 0.5 V are the same as those in the characteristic diagram of FIG. The setting conditions were the same as the setting conditions. The on-resistance value 30 kΩ of the transistor Tr400 is intermediate between the maximum resistance value 10 kΩ when the memory cells M11 to Mnm are low resistance and the minimum resistance value 50 kΩ when the memory cells M11 to Mnm are high resistance. Resistance value.

そして、図5の特性曲線501に示す通り、低抵抗時の最大抵抗値10kΩになっているメモリセルを読み出すときのノードSINの電圧と、高抵抗時の最小抵抗値50kΩになっているメモリセルを読み出すときのノードSINの電圧との差、つまり読み出しマージンは、読み出し時間15nsの時点では、僅か0.06Vしかなく、150ns経った時点でも、0.188Vである。   Then, as shown by the characteristic curve 501 in FIG. 5, the voltage of the node SIN when reading the memory cell having the maximum resistance value of 10 kΩ at the low resistance and the memory cell having the minimum resistance value of 50 kΩ at the high resistance. The difference from the voltage of the node SIN when reading is read, that is, the read margin is only 0.06 V at the read time of 15 ns, and is 0.188 V even after 150 ns.

この第1比較例での特性曲線501と前記第1実施形態での特性曲線301とを比較すれば分るように、第1実施形態ではデータ線DLあるいはセンスアンプ104の入力端子に負荷回路105を接続したことで、読み出しマージンと読み出し速度を大幅に改善できることが分かる。   As can be seen by comparing the characteristic curve 501 in the first comparative example and the characteristic curve 301 in the first embodiment, the load circuit 105 is connected to the input terminal of the data line DL or the sense amplifier 104 in the first embodiment. It can be seen that the read margin and the read speed can be greatly improved by connecting.

また、図4の第1比較例では、バイアス回路400を通して電流が流れ続けるので、読み出し時間150nsまでの平均電流が13.4μAであるのに対して、図1の第1実施形態では、負荷回路105による充電方式であるので、負荷容量CLを充電するのに必要な電流しか流れず、読み出し時間150nsまでの平均電流は2.8μAである。よって、上記第1実施形態では、低消費電力化を格段に促進可能であることが分かる。   Further, in the first comparative example of FIG. 4, since the current continues to flow through the bias circuit 400, the average current up to the read time of 150 ns is 13.4 μA, whereas in the first embodiment of FIG. Since it is a charging method by 105, only a current necessary for charging the load capacitor CL flows, and the average current until the read time of 150 ns is 2.8 μA. Therefore, in the said 1st Embodiment, it turns out that reduction in power consumption can be promoted markedly.

このように、この第1実施形態によれば、上記負荷回路105でもって、リード・ディスターブが起きないように上記メモリセルの入出力端子間にかかる電圧を低く抑えつつ、十分な読み出しマージンを確保できて、低消費電力で高速な読み出しが可能となる。   As described above, according to the first embodiment, the load circuit 105 secures a sufficient read margin while keeping the voltage applied between the input and output terminals of the memory cell low so that read disturb does not occur. Thus, high-speed reading is possible with low power consumption.

なお、図4に示した第1比較例のバイアス回路400では、トランジスタTr400の一端をGND(グランド)に接続したが、図6に示した第2比較例では、バイアス回路400に替えてバイアス回路600を有している。このバイアス回路600のトランジスタTr600は、一端を充電電圧VPRE等の電源に接続しても構わない。この第2比較例は、第1実施形態のP型トランジスタQ0に替えてN型トランジスタZ0を有し、このN型トランジスタZ0の一端をGNDに接続した。また、この第2比較例は、ビット線充放電回路102に替えてビット線充放電回路602を有し、このビット線充放電回路602をN型トランジスタZ1〜Zmからなるトランジスタ群で構成している。さらに、この第2比較例は、ビット線選択回路103に替えてビット線選択回路603を有し、このビット線選択回路603をP型トランジスタZ11〜Z1mからなるトランジスタ群で構成している。そして、この第2比較例では、上記N型トランジスタZ0のゲートに前記第1比較例の信号RONを反転した信号RON#を入力し、上記N型トランジスタZ1〜Zmのゲートに前記第1比較例の信号PRE1〜PREmを反転した信号PRE1#〜PREm#を入力し、上記P型トランジスタP型トランジスタZ11〜Z1mのゲートに前記第1比較例の信号SEL1〜SELmを反転した信号SEL1#〜SELm#を入力した。また、第1,第2比較例ではバイアス回路400,600としてトランジスタを用いる例を示したが、トランジスタ以外でも抵抗に相当する負荷素子を用いてもよい。   In the bias circuit 400 of the first comparative example shown in FIG. 4, one end of the transistor Tr400 is connected to GND (ground). However, in the second comparative example shown in FIG. 600. One end of the transistor Tr600 of the bias circuit 600 may be connected to a power source such as a charging voltage VPRE. The second comparative example has an N-type transistor Z0 instead of the P-type transistor Q0 of the first embodiment, and one end of the N-type transistor Z0 is connected to GND. Further, this second comparative example has a bit line charge / discharge circuit 602 instead of the bit line charge / discharge circuit 102, and this bit line charge / discharge circuit 602 is constituted by a transistor group including N-type transistors Z1 to Zm. Yes. Further, the second comparative example has a bit line selection circuit 603 instead of the bit line selection circuit 103, and the bit line selection circuit 603 is constituted by a transistor group including P-type transistors Z11 to Z1m. In the second comparative example, a signal RON # obtained by inverting the signal RON of the first comparative example is input to the gate of the N-type transistor Z0, and the first comparative example is input to the gates of the N-type transistors Z1 to Zm. The signals PRE1 # to PREm # obtained by inverting the signals PRE1 to PREm of the first comparative example are input, and the signals SEL1 # to SELm # obtained by inverting the signals SEL1 to SELm of the first comparative example to the gates of the P-type transistors P11 to Z1m. Was entered. In the first and second comparative examples, the transistors are used as the bias circuits 400 and 600. However, other than the transistors, load elements corresponding to resistors may be used.

(第2の実施の形態)
次に、図7に、この発明の第2実施形態の半導体記憶装置を示す。この第2実施形態は、図1の第1実施形態が備えるメモリセルアレイ100に替えて、メモリセルアレイ700を備える点だけが、前述の第1実施形態と異なる。すなわち、この第2実施形態が備えるメモリセルアレイ700は、前述の第1実施形態が備えるメモリセルアレイ100を構成する複数のRRAMからなるメモリセルM11〜Mnmを一般的なフラッシュメモリからなるメモリセルF11〜Fnmに置き換えたものである。このメモリセルF11〜Fnmの蓄積部は、浮遊ゲート型でも、窒化膜型でも構わない。
(Second embodiment)
Next, FIG. 7 shows a semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment differs from the first embodiment only in that a memory cell array 700 is provided instead of the memory cell array 100 provided in the first embodiment of FIG. That is, the memory cell array 700 provided in the second embodiment includes memory cells M11 to Mnm made up of a plurality of RRAMs constituting the memory cell array 100 provided in the first embodiment described above, and memory cells F11 to Fm made up of a general flash memory. It is replaced with Fnm. The storage portion of the memory cells F11 to Fnm may be a floating gate type or a nitride film type.

このメモリセルアレイ700を備えた第2実施形態は、前述の第1実施形態で説明した動作と同様の動作が可能であり、前述の第1実施形態と同様、読み出しマージンと読み出し速度を大幅に改善できると共に、低消費電力化を格段に促進可能になる効果が得られる。   The second embodiment including the memory cell array 700 can perform the same operation as that described in the first embodiment, and significantly improves the read margin and the read speed as in the first embodiment. In addition, it is possible to achieve the effect of significantly promoting the reduction of power consumption.

(第3の実施の形態)
次に、図8に、この発明の第3実施形態の半導体記憶装置を示す。この第3実施形態は、図1の第1実施形態が備えるメモリセルアレイ100に替えて、メモリセルアレイ800を備えた点だけが、前述の第1実施形態と異なる。すなわち、この第3実施形態が備えるメモリセルアレイ800は、図1のメモリセルアレイ100を構成する複数のRRAMからなるメモリセルM11〜Mnmをガラス基板上に形成された不揮発性メモリG11〜Gnmに置き換えたものである。
(Third embodiment)
Next, FIG. 8 shows a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment differs from the first embodiment only in that a memory cell array 800 is provided instead of the memory cell array 100 provided in the first embodiment of FIG. That is, in the memory cell array 800 provided in the third embodiment, the memory cells M11 to Mnm composed of a plurality of RRAMs constituting the memory cell array 100 of FIG. 1 are replaced with nonvolatile memories G11 to Gnm formed on a glass substrate. Is.

このメモリセルアレイ800を備えた第3実施形態は、前述の第1実施形態で説明した動作と同様の動作が可能であり、前述の第1実施形態と同様、読み出しマージンと読み出し速度を大幅に改善できると共に、低消費電力化を格段に促進可能になる効果が得られる。   The third embodiment including the memory cell array 800 can perform the same operation as that described in the first embodiment, and significantly improves the read margin and the read speed as in the first embodiment. In addition, it is possible to achieve the effect of significantly promoting the reduction of power consumption.

ところで、前述の第1実施形態のメモリセルアレイ100を構成しているRRAMは電圧を印加できる端子が2端子しかないので、書き込み動作もしくは消去動作と、読み出し動作との相違点は、メモリセルM11〜Mnmの入出力端子間に印加される電圧の差でしかない。つまり、上記RRAMは構造的にリード・ディスターブが生じ易い構造であることから、本発明が非常に有効となる。   Incidentally, since the RRAM constituting the memory cell array 100 of the first embodiment has only two terminals to which a voltage can be applied, the difference between the write operation or erase operation and the read operation is that the memory cells M11 to M11 It is only the difference in voltage applied between the input and output terminals of Mnm. That is, since the RRAM is structurally susceptible to read disturb, the present invention is very effective.

一方、前述の第2実施形態のメモリセルアレイ700が電荷蓄積層を有する不揮発性メモリからなるメモリセルF11〜Fnmを備える場合、このメモリセルに電流が長時間流れると、蓄積層への電子注入によるリード・ディスターブが生じる。ここで、従来のバイアス方式ではDCパスができるので、メモリセルに電流が長時間流れ続けるのに対して、本発明の充放電方式であれば、前述のようにノードSINを充放電する電流が一定の時間流れるだけであるから、リード・ディスターブは起こり難い。   On the other hand, when the memory cell array 700 of the second embodiment includes the memory cells F11 to Fnm made of a nonvolatile memory having a charge storage layer, if a current flows through the memory cell for a long time, the memory cell array 700 is caused by electron injection into the storage layer. Read disturb occurs. Here, since the DC bias can be made in the conventional bias method, the current continues to flow through the memory cell for a long time, whereas in the charge / discharge method of the present invention, the current for charging / discharging the node SIN is as described above. Since it only flows for a certain period of time, read disturb is unlikely to occur.

また、上記第3実施形態のようにメモリセルG11〜Gnmがガラス基板上に形成された不揮発性メモリである場合には、メモリセルの入出力端子間に大きな電圧がかかるとパンチスルーが生じ、ゲート電圧で電流を制御できなくなるが、本実施形態では、メモリセルの入出力端子間にかかる電圧を低く抑えつつ十分な読み出しマージンを確保して高速な読み出しが可能となる。   Further, when the memory cells G11 to Gnm are nonvolatile memories formed on a glass substrate as in the third embodiment, punch-through occurs when a large voltage is applied between the input and output terminals of the memory cells. Although the current cannot be controlled by the gate voltage, in this embodiment, it is possible to perform high-speed reading by securing a sufficient reading margin while keeping the voltage applied between the input and output terminals of the memory cell low.

(第4の実施の形態)
次に、図9に、この発明の第4実施形態の半導体記憶装置を示す。この第4実施形態は、ノードSINへの充電方式を採用した前述の第1実施形態とは異なり、ノードSINからの放電方式を採用している。すなわち、この第4実施形態は、次の(1)〜(3)の点が前述の第1実施形態と異なる。
(Fourth embodiment)
Next, FIG. 9 shows a semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment employs a discharging method from the node SIN, unlike the first embodiment that employs a charging method to the node SIN. That is, the fourth embodiment differs from the first embodiment described above in the following points (1) to (3).

(1) 前述の第1実施形態のビット線充放電回路102,ビット線選択回路103に替えて、ビット線充放電回路802,ビット線選択回路803を備える点。   (1) A bit line charge / discharge circuit 802 and a bit line selection circuit 803 are provided in place of the bit line charge / discharge circuit 102 and the bit line selection circuit 103 of the first embodiment.

(2) 前述の第1実施形態のP型トランジスタQ0,N型トランジスタQSに替えて一端がGNDに接続されたN型トランジスタZ0,一端が充電電圧VREFの電源に接続されたP型トランジスタZSを備える点。   (2) Instead of the P-type transistor Q0 and N-type transistor QS of the first embodiment, an N-type transistor Z0 having one end connected to GND and a P-type transistor ZS having one end connected to the power source of the charging voltage VREF Points to prepare.

(3) 制御信号発生回路107に替えて制御信号発生回路807を備え、この 制御信号発生回路807は、信号RONを反転した信号RON#をN型トランジスタZ0とP型トランジスタZSに入力する点。   (3) A control signal generation circuit 807 is provided instead of the control signal generation circuit 107, and this control signal generation circuit 807 inputs a signal RON # obtained by inverting the signal RON to the N-type transistor Z0 and the P-type transistor ZS.

この第4実施形態が備える上記ビット線充放電回路802は、N型トランジスタZ1〜Zmからなるトランジスタ群を有し、このN型トランジスタZ1〜Zmのゲートには、前記第1実施形態における信号PRE1〜PREmを反転した信号PRE1#〜PREm#が入力される。また、この第4実施形態が備える上記ビット線選択回路803は、P型トランジスタZ11〜Z1mからなるトランジスタ群を有し、このP型トランジスタZ11〜Z1mのゲートには、前記第1実施形態における信号SEL1〜SELmを反転した信号SEL1#〜SELm#が入力される。   The bit line charge / discharge circuit 802 provided in the fourth embodiment has a transistor group including N-type transistors Z1 to Zm, and the signal PRE1 in the first embodiment is connected to the gates of the N-type transistors Z1 to Zm. Signals PRE1 # to PREm # obtained by inverting ~ PREm are input. The bit line selection circuit 803 provided in the fourth embodiment has a transistor group including P-type transistors Z11 to Z1m. The gates of the P-type transistors Z11 to Z1m are connected to the signals in the first embodiment. Signals SEL1 # to SELm # obtained by inverting SEL1 to SELm are input.

図10は、この第4実施形態における半導体装置の読み出し動作を説明するタイミング図である。図10における「WL1」欄には図9のワード線WL1での信号波形を示し、図10における「RON#」欄には図9の信号RON#の信号波形を示し、図10における「PRE1#」欄には図9の信号PRE1#の信号波形を示す。また、図10における「PRE2#〜PREm#」欄には図9の信号PRE2#〜PREm#の信号波形を示し、図10における「SEL1」欄には、図9の信号SEL1#の信号波形を示す。   FIG. 10 is a timing chart for explaining the read operation of the semiconductor device according to the fourth embodiment. 10 shows the signal waveform at the word line WL1 in FIG. 9, the “RON #” column in FIG. 10 shows the signal waveform of the signal RON # in FIG. 10, and “PRE1 #” in FIG. "" Shows the signal waveform of the signal PRE1 # in FIG. Further, the “PRE2 # to PREm #” column in FIG. 10 shows the signal waveforms of the signals PRE2 # to PREm # in FIG. 9, and the “SEL1” column in FIG. 10 shows the signal waveform of the signal SEL1 # in FIG. Show.

ここでは、図10を参照して、ワード線WL1に接続されたメモリセルM11を読み出す場合を説明する。   Here, a case where the memory cell M11 connected to the word line WL1 is read will be described with reference to FIG.

まず、時刻t1以前には、信号RON#が立ち下がっているので、ノードSINが充電され、充電電圧VPREになっている。次に、時刻t1になると、ワード線WL1を立ち上げ、同時に信号RON#と信号PRE1#〜PREm#を立ち上げて、コモン線CMLと全ビット線BL1〜BLmを充電電圧VPから放電する。続いて、時刻t2に、信号SEL1#と信号PRE1#を立ち下げ、データ線DLと負荷回路105を介して、ノードSINから放電する。このとき、ビット線充放電回路802においては、ゲートに信号PRE1#が入力されているトランジスタZ1がオフしている。また、このとき、ビット線選択回路803においては、ゲートに信号SEL1#が入力されているトランジスタZ11のみがオンしている。したがって、ノードSINの放電は、メモリセルM11のみを通して行われる。時刻t2から適切な時間の後、センスアンプ104を動作させて、ノードSINの電圧と基準電圧VREFを比較することにより、メモリセルM11のデータDATAを出力する。   First, before the time t1, since the signal RON # falls, the node SIN is charged and becomes the charging voltage VPRE. Next, at time t1, the word line WL1 is raised, and at the same time, the signal RON # and the signals PRE1 # to PREm # are raised to discharge the common line CML and all the bit lines BL1 to BLm from the charging voltage VP. Subsequently, at time t2, the signal SEL1 # and the signal PRE1 # are lowered and discharged from the node SIN via the data line DL and the load circuit 105. At this time, in the bit line charge / discharge circuit 802, the transistor Z1 to which the signal PRE1 # is input to the gate is turned off. At this time, in the bit line selection circuit 803, only the transistor Z11 whose gate is inputted with the signal SEL1 # is turned on. Therefore, the node SIN is discharged only through the memory cell M11. After an appropriate time from time t2, the sense amplifier 104 is operated to compare the voltage of the node SIN and the reference voltage VREF, thereby outputting the data DATA of the memory cell M11.

この第4実施形態によれば、前述の第1実施形態と同様、リード・ディスターブが起きないように、メモリセルの入出力端子間にかかる電圧を低く抑えつつ、十分な読み出しマージンを確保して、低消費電力で高速な読み出しが可能となる。   According to the fourth embodiment, as in the first embodiment described above, a sufficient read margin is ensured while keeping the voltage applied between the input and output terminals of the memory cell low so that read disturb does not occur. High-speed reading is possible with low power consumption.

なお、データ線DLの寄生容量がメモリセルアレイ内のビット線BL1〜BLmやコモン線CMLの容量より大きい場合には、この第4実施形態よりも前述の第1実施形態の方が読み出し動作前の充電を高速にできるから、消費電力を少なくできる。逆に、データ線DLの寄生容量がメモリセルアレイ内のビット線BL1〜BLmやコモン線CMLの容量よりも小さい場合には、前述の第1実施形態よりもこの第4実施形態の方が読み出し動作前の充電を高速にでき、消費電力を少なくできる。   When the parasitic capacitance of the data line DL is larger than the capacitances of the bit lines BL1 to BLm and the common line CML in the memory cell array, the first embodiment is more prior to the read operation than the fourth embodiment. Since charging can be performed at high speed, power consumption can be reduced. On the contrary, when the parasitic capacitance of the data line DL is smaller than the capacitance of the bit lines BL1 to BLm and the common line CML in the memory cell array, the read operation of the fourth embodiment is more than the first embodiment described above. Previous charging can be performed at high speed and power consumption can be reduced.

(第5の実施の形態)
次に、図11のブロック図に、この発明の第5実施形態である電子機器としてのデジタルカメラを示す。このデジタルカメラは、この発明の半導体記憶装置である不揮発性メモリ908、919を備えている。上記不揮発性メモリ908は、例えば、前記第1〜第4実施形態のうちのいずれか1つで構成されている。上記不揮発性メモリ908は、撮影画像の記憶に用いられており、不揮発性メモリ919は、液晶パネル922のばらつき補正値の記憶に用いられている。
(Fifth embodiment)
Next, a block diagram of FIG. 11 shows a digital camera as an electronic apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. This digital camera includes nonvolatile memories 908 and 919 which are semiconductor memory devices of the present invention. The non-volatile memory 908 is configured by any one of the first to fourth embodiments, for example. The nonvolatile memory 908 is used for storing captured images, and the nonvolatile memory 919 is used for storing variation correction values for the liquid crystal panel 922.

このデジタルカメラは、操作者によりパワースイッチ901がオンされると、電池902から供給される電力がDC/DCコンバータ903で所定電圧に変圧されて、各部品に供給される。光学系駆動部917で駆動されるレンズ916から入った光は、CCD918で電流に変換され、A/Dコンバータ920でデジタル信号となり、映像処理部910のデータバッファ911に入力される。データバッファ911に入力された信号は、MPEG(Moving Picture Expert Group)規格に基づく処理を行うMPEG処理部913で動画処理され、ビデオエンコーダ914を経てビデオ信号となり、液晶ドライバ921を経て、液晶パネル922に表示される。   In this digital camera, when the power switch 901 is turned on by the operator, the power supplied from the battery 902 is transformed to a predetermined voltage by the DC / DC converter 903 and supplied to each component. Light entering from the lens 916 driven by the optical system driving unit 917 is converted into current by the CCD 918, converted into a digital signal by the A / D converter 920, and input to the data buffer 911 of the video processing unit 910. The signal input to the data buffer 911 is processed by an MPEG processing unit 913 that performs processing based on the MPEG (Moving Picture Expert Group) standard, becomes a video signal through the video encoder 914, passes through the liquid crystal driver 921, and then passes through the liquid crystal panel 922. Is displayed.

このとき、液晶ドライバ921は、内蔵する不揮発性メモリ919のデータを用いて、液晶パネル922のばらつき(例えば液晶パネル毎に異なる色合いのばらつきなど)を補正している。操作者によりシャッター904が押下されると、データバッファ911の情報が、JPEG(Joint Photographic Expert Group)規格に基づく処理を行うJPEG処理部912を経て静止画として処理され、不揮発性メモリであるフラッシュメモリ908に記録される。このフラッシュメモリ908には、撮影画像情報の他、システムプログラム等も記録されている。DRAM907は、CPU906や映像処理部910の様々な処理過程で発生するデータの一時記憶用に利用される。   At this time, the liquid crystal driver 921 corrects variations in the liquid crystal panel 922 (for example, variations in hues that differ for each liquid crystal panel) using data in the built-in nonvolatile memory 919. When the operator presses the shutter 904, information in the data buffer 911 is processed as a still image through a JPEG processing unit 912 that performs processing based on the JPEG (Joint Photographic Expert Group) standard, and flash memory that is a nonvolatile memory Recorded in 908. In the flash memory 908, system programs and the like are recorded in addition to the captured image information. The DRAM 907 is used for temporary storage of data generated in various processing processes of the CPU 906 and the video processing unit 910.

上記デジタルカメラの不揮発性メモリ908,919は、ビット単価を下げるため、チップ面積を削減する必要があり、また、電池902の小型化と継続動作時間の延長のため、消費電力を下げる必要がある。さらに、不揮発性メモリ908に保存される画像は、1画素でも誤りがあると画像品質の低下を招くので、保存に伴うデータの信頼性を高くしなければならない。さらに、保存が長期に亘る際のデータの信頼性も高くする必要がある。また、他の電子機器、例えば携帯電話で用いられる不揮発性メモリは、画像データの保存の際に通信プロトコルを併せて記録するので、高度の信頼性が必要となる。   The non-volatile memories 908 and 919 of the digital camera need to reduce the chip area in order to reduce the bit unit price, and to reduce the power consumption in order to reduce the size of the battery 902 and extend the continuous operation time. . Furthermore, since an image stored in the non-volatile memory 908 causes a decrease in image quality if there is an error even in one pixel, the reliability of data accompanying the storage must be increased. Furthermore, it is necessary to increase the reliability of data when storage is performed for a long time. In addition, non-volatile memories used in other electronic devices such as mobile phones record a communication protocol when storing image data, and therefore require a high degree of reliability.

ここで、上記不揮発性メモリ908,919に上記本発明の実施形態を採用することで、データ保持の信頼性に関わるリード・ディスターブを抑えた上で、読み出しマージンを確保し、高速な読み出しが低消費電力で可能となる。したがって、この発明の半導体記憶装置を備える電子機器は、高速化、低消費電力化、高信頼性化を達成することができる。   Here, by adopting the embodiment of the present invention in the nonvolatile memories 908 and 919, read disturb related to the reliability of data retention is suppressed, a read margin is secured, and high-speed reading is low. This is possible with power consumption. Therefore, an electronic device including the semiconductor memory device of the present invention can achieve high speed, low power consumption, and high reliability.

なお、上記第5実施形態では、本発明の半導体記憶装置の実施形態をデジタルカメラに搭載したが、この発明の半導体記憶装置を携帯電話に搭載することも好ましい。すなわち、携帯電話で用いられる不揮発性メモリは、画像データの他、通信プロトコルも記録するので、高度の信頼性が必要となる。したがって、この発明の半導体記憶装置を携帯電話に搭載することにより、携帯電話の品質を格段に向上させることができる。   In the fifth embodiment, the embodiment of the semiconductor memory device of the present invention is mounted on a digital camera. However, it is also preferable that the semiconductor memory device of the present invention is mounted on a mobile phone. That is, a nonvolatile memory used in a cellular phone records a communication protocol in addition to image data, and therefore requires high reliability. Therefore, by installing the semiconductor memory device of the present invention in a mobile phone, the quality of the mobile phone can be remarkably improved.

尚、本発明の半導体記憶装置を、デジタル音声レコーダ、DVD装置、液晶表示装置の色調調整回路、音楽録音再生機器、映像装置、オーディオ機器、複写装置等、デジタルカメラおよび携帯電話以外の電子機器に搭載してもよいことは言うまでもない。   The semiconductor memory device of the present invention is applied to electronic devices other than digital cameras and mobile phones, such as digital audio recorders, DVD devices, color tone adjustment circuits for liquid crystal display devices, music recording / playback devices, video devices, audio devices, copying devices, etc. Needless to say, it may be installed.

この発明の第1実施形態の半導体記憶装置を示す図である。1 is a diagram showing a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. 上記第1実施形態の読み出し動作のタイミング図である。FIG. 6 is a timing diagram of a read operation in the first embodiment. 上記第1実施形態の半導体装置のメモリセルに印加される電圧の時間変化と上記メモリセルの高抵抗時と低抵抗時の読み出し電圧の差の時間変化とを示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a time change of a voltage applied to a memory cell of the semiconductor device of the first embodiment and a time change of a difference between read voltages when the memory cell has a high resistance and a low resistance. 上記第1実施形態に対する第1比較例としてのバイアス回路を用いた半導体記憶装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor memory device using the bias circuit as a 1st comparative example with respect to the said 1st Embodiment. 上記第1比較例の半導体記憶装置のメモリセルに印加される電圧の時間変化と上記メモリセルの高抵抗時と低抵抗時の読み出し電圧の差の時間変化とを示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a time change of a voltage applied to a memory cell of the semiconductor memory device of the first comparative example and a time change of a difference between read voltages when the memory cell has a high resistance and a low resistance. 上記第1実施形態に対する第2比較例としてのバイアス回路を用いた半導体記憶装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor memory device using the bias circuit as a 2nd comparative example with respect to the said 1st Embodiment. この発明の第2実施形態の半導体記憶装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor memory device of 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態の半導体記憶装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor memory device of 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4実施形態の半導体記憶装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor memory device of 4th Embodiment of this invention. 上記第4実施形態の読み出し動作のタイミング図である。It is a timing diagram of the read-out operation of the said 4th Embodiment. この発明の第5実施形態の電子機器であるデジタルカメラを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the digital camera which is an electronic device of 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100、700、800 メモリセルアレイ
101 行デコーダ
102、602、802 ビット線充放電回路
103、603、803 ビット線選択回路
104 センスアンプ
105 負荷回路
300、500 特性曲線(200kΩセルの両端にかかる電圧)
301、501 特性曲線(読み出しマージン)
400、600 バイアス回路
900 デジタルカメラ
901 パワースイッチ
902 電池
903 DC/DCコンバータ
904 シャッター
906 CPU
907 DRAM
908 不揮発性メモリ
910 映像処理部
911 データバッファ
912 JPEG処理部
913 MPEG処理部
914 ビデオエンコーダ
916 レンズ
917 光学系駆動部
918 CCD
919 不揮発性メモリ
920 A/Dコンバータ
921 液晶ドライバ
922 液晶パネル
100, 700, 800 Memory cell array 101 Row decoder 102, 602, 802 Bit line charge / discharge circuit 103, 603, 803 Bit line selection circuit 104 Sense amplifier 105 Load circuit 300, 500 Characteristic curve (voltage applied to both ends of 200 kΩ cell)
301, 501 Characteristic curve (readout margin)
400, 600 Bias circuit 900 Digital camera 901 Power switch 902 Battery 903 DC / DC converter 904 Shutter 906 CPU
907 DRAM
908 Non-volatile memory 910 Video processing unit 911 Data buffer 912 JPEG processing unit 913 MPEG processing unit 914 Video encoder 916 Lens 917 Optical system driving unit 918 CCD
919 Non-volatile memory 920 A / D converter 921 Liquid crystal driver 922 Liquid crystal panel

Claims (9)

入力端子と出力端子との間に流れる電流の大小でもって情報を記憶するメモリセルと、
上記メモリセルの入力端子または出力端子の一方が接続されるビット線と、
上記ビット線を充放電するビット線充放電回路と、
上記ビット線を選択するビット線選択回路と、
上記ビット線選択回路から出力されるデータがデータ線を通して入力されるセンスアンプと、
上記データ線と上記センスアンプとの間に接続されていると共に上記データ線と上記センスアンプとの間の抵抗成分と上記データ線とグランドとの間の容量成分のうちの少なくとも一方を含む負荷回路とを備えることを特徴とする半導体記憶装置。
A memory cell for storing information with a magnitude of a current flowing between the input terminal and the output terminal;
A bit line to which one of the input terminal or output terminal of the memory cell is connected;
A bit line charge / discharge circuit for charging / discharging the bit line;
A bit line selection circuit for selecting the bit line;
A sense amplifier in which data output from the bit line selection circuit is input through a data line;
A load circuit connected between the data line and the sense amplifier and including at least one of a resistance component between the data line and the sense amplifier and a capacitance component between the data line and the ground A semiconductor memory device comprising:
請求項1に記載の半導体記憶装置において、
上記負荷回路は、上記データ線とグランドとの間の容量成分としての容量素子を含むことを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 1,
The load circuit includes a capacitive element as a capacitive component between the data line and the ground.
請求項1または2に記載の半導体記憶装置において、
上記負荷回路は、上記データ線と上記センスアンプとの間の抵抗成分としての抵抗素子またはトランジスタを含むことを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 1 or 2,
The load circuit includes a resistance element or a transistor as a resistance component between the data line and the sense amplifier.
請求項1から3のいずれか1つに記載の半導体記憶装置において、
読み出し動作前に上記データ線の電位を上記ビット線の電位よりも低く設定する読み出し動作制御部を備えることを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 1,
A semiconductor memory device comprising: a read operation control unit that sets a potential of the data line lower than a potential of the bit line before a read operation.
請求項1から3のいずれか1つに記載の半導体記憶装置において、
読み出し動作前に上記データ線の電位を上記ビット線の電位よりも高く設定する読み出し動作制御部を備えることを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 1,
A semiconductor memory device comprising: a read operation control unit that sets a potential of the data line higher than a potential of the bit line before a read operation.
請求項1から5のいずれか1つに記載の半導体記憶装置において、
上記メモリセルは、RRAMを含むことを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to any one of claims 1 to 5,
The semiconductor memory device, wherein the memory cell includes an RRAM.
請求項1から5のいずれか1つに記載の半導体記憶装置において、
上記メモリセルは、電荷蓄積層を有する不揮発性メモリを含むことを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to any one of claims 1 to 5,
The memory cell includes a nonvolatile memory having a charge storage layer.
請求項1から5のいずれか1つに記載の半導体記憶装置において、
上記メモリセルは、ガラス基板上に形成された不揮発性メモリを含むことを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to any one of claims 1 to 5,
The memory cell includes a nonvolatile memory formed on a glass substrate.
請求項1から8のいずれか1つに記載の半導体記憶装置を備えた電子機器。   An electronic apparatus comprising the semiconductor memory device according to claim 1.
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