JP2013065396A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、複数の第1の配線、これら複数の配線と交差する複数の第2の配線、並びに前記第1及び第2の配線の交差部で両配線間に接続された電気的書き換えが可能で抵抗値をデータとして不揮発に記憶する可変抵抗素子及び非オーミック素子の直列回路からなるメモリセルをマトリクス配列してなるセルアレイと、このセルアレイの互いに物理的に離間した複数の前記メモリセルに対して同時にアクセスするアクセス回路とを有することを特徴とする。
【選択図】図12
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る不揮発性メモリのブロック図である。
この不揮発性メモリは、後述するReRAM(可変抵抗素子)等の抵抗変化型素子をメモリセルとして使用したマトリクス状に配置された複数のMAT(単位セルアレイ)1を備える。また、各MAT1にはアクセス回路であるカラム制御回路2及びロウ制御回路3が備えられている。カラム制御回路2は、ビット線に現れたメモリセルのデータを検知・増幅する1個のセンスアンプ回路(図示せず)を備え、MAT1のビット線BLを制御し、メモリセルのデータ消去、メモリセルヘのデータ書き込み、及びメモリセルからのデータ読み出しを行う。また、ロウ制御回路3は、MAT1のワード線WLを選択し、メモリセルのデータ消去、メモリセルヘのデータ書き込み、及びメモリセルからのデータ読み出しに必要な電圧を印加する。
図5は、不揮発性メモリの書き込み(セット)動作時のMAT1を示す回路図である。
図7、図8は、ページ単位の書き込み動作順の例を示す概略図である。
図7は、同一MAT1内にあるページに対し順次書き込み動作させ、MAT1全てに含まれるページに対する書き込み動作が完了した後(S1〜S3)、次のMAT1の各ページに対する書き込み動作させる場合である(S4〜S6)。
図11は、第1の実施形態に係るセルアレイを示すブロック図である。
図11のセルアレイは、ワード線WLが延びるx方向に4列、ビット線BLが延びるy方向に3行、合計12の区画BLKに分けられている。以下の説明において、図11の上段にある区画を左からBLK#0、#1、#2、#3、中段にある区画を左からBLK#4、#5、#6、#7、下段にある区画をBLK#8、#9、#10、#11とする。
また、各MATには、カラム制御回路2及びロウ制御回路3が設けられている。
図12は、本実施形態におけるセルアレイのMATの配置及びメモリセルの論理アドレスを示すブロック図である。
MAT#0〜#11は、それぞれ図11で示す区画BLK#0〜#11にそれぞれ配置されている。
図13は、ロウ制御回路3の一部分を示す回路図である。
各MAT1のロウ制御回路3には、アドレス配線数削減のために設けられたグローバルワード線(Global Select)とローカルアドレス線(Block Select1〜3)を介してMATを選択するためのアドレスが供給され、更に図示しないローカルアドレス線を介してMAT内のワード線を選択するためのアドレスが供給されている。同図(a)に示すように、グローバルワード線(Global Select)とローカルアドレス線(Block Select1〜3)によってトランジスタP1及びN1〜N3がアクティブにされてMATが選択される。また、ロウ制御回路3には、各MATが不良ブロックかどうかによってセット又はリセットされるインバータIV4、IV5及びトランジスタN6、N8からなるラッチ回路が設けられ、これにより不良ブロックを分離するようにしている。トランジスタP1及びN1〜N4がオン状態になると、トランジスタP2がオン状態となり、インバータIV1、IV2を介してトランスファゲートセレクトn信号が立ち上がり、更にインバータIV3及びトランジスタN5を介してトリガ信号に同期したトランスファゲートセレクト信号が立ち下がる。
図14は、第2の実施形態に係る不揮発性メモリのセルアレイのMATの配置及びメモリセルの論理アドレスを示すブロック図である。
図15は、第3の実施形態に係る不揮発性メモリのセルアレイのMATの配置及びメモリセルの論理アドレスを示すブロック図である。
図16は、第4の実施形態に係る不揮発性メモリのセルアレイのMATの配置及びメモリセルの論理アドレスを示すブロック図である。
第5の実施形態は、12個のメモリセルで構成されるページを2回の動作で半分ずつ書き込み動作させるものである。
図18は、第6の実施形態に係る不揮発性メモリのセルアレイのMATの配置及びメモリセルの論理アドレスを示すブロック図である。
図19に示すノードTDCは、ビット線電圧をセンスするためのセンスノードであると共に、データを一時記憶するデータ記憶ノードでもある。ノードTDCは、クランプ用NMOSトランジスタN101を介してビット線BLに接続される。クランプ用トランジスタN101は、読み出し時ビット線電圧をクランプして、ノードTDCに転送する働きをする。ノードTDCには、ビット線及びこのノードTDCをプリチャージするためのプリチャージ用NMOSトランジスタN102が接続されている。
以上、本発明の実施形態についていくつか説明したが、本発明は、それら実施形態に限定されるものではない。
Claims (7)
- マトリクス配列された複数のMAT(単位セルアレイ)を有し、前記複数のMATそれぞれが別個に 複数の第1の配線、これら複数の第1の配線と交差する複数の第2の配線、並びに前記第1及び第2の配線の交差部で両配線間に接続された電気的書き換えが可能で抵抗値をデータとして不揮発に記憶する可変抵抗素子及び非オーミック素子の直列回路からなるメモリセルを有する、セルアレイと、
前記複数のMATそれぞれに接続された 複数のアクセス回路と
を備え、
前記複数のアクセス回路はそれぞれ、対応する前記MAT内の同じ数のメモリセルに対して同時にアクセスする
ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - グローバルワード線及びローカルアドレス線を更に備え、
前記複数のアクセス回路はそれぞれ、前記グローバルワード線及び前記ローカルアドレス線に接続されたロウ制御回路を有し、
前記複数のアクセス回路は、前記複数のMATを同時に選択する
ことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 前記同時にアクセスされる複数のメモリセルにより1つのページが構成され、
所定のページに含まれる複数のメモリセルと前記所定の ページと論理的に隣接する他のページに含まれる複数のメモリセルとは、互いに物理的に離間している
ことを特徴とする請求項1又は2記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 前記同時にアクセスされる複数のメモリセルにより1つのページが構成され、所定のページに含まれる複数のメモリセルと前記所定のページと論理的に隣接する他のページに含まれる複数のメモリセルとは、互いに異なるMATに含まれている
ことを特徴とする請求項2記載の不揮発性半導体記憶装置。 - バッファを更に備え、
nビット(nは、2以上の整数)のデータが入力された場合、当該nビットのデータは、前記バッファを介してn個の前記アクセス回路に1ビットずつ転送される
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 前記n個のアクセス回路はそれぞれ、対応する前記MATの1個のメモリセルに対してアクセスする
ことを特徴とする請求項5記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 前記アクセス回路は、1ページのデータ入出力を、複数のデータ入出力サイクルで実行する
ことを特徴とする請求項3又は4記載の不揮発性半導体記憶装置。
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