JP2005050424A - Change in resistance type storage device - Google Patents

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司 大石
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a variable resistance value storage device capable of exactly writing data and exactly reading the data irrespective of variation in memory cell characteristics. <P>SOLUTION: Data writing is carried out by changing writing conditions by a writing condition setting circuit (5) after reading written data under control of a writing control circuit (4) at the time of the data writing of a variable resistive element type memory cell (M) of a memory cell array (1). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、電気的抵抗値が記憶データに応じて設定される可変抵抗素子をメモリセルの構成要素として含む抵抗値変化型記憶装置に関し、特に、メモリセルの書込特性を改善するための構成に関する。   The present invention relates to a resistance-change memory device including a variable resistance element whose electrical resistance value is set according to stored data as a constituent element of a memory cell, and more particularly to a configuration for improving the write characteristics of a memory cell. About.

データを不揮発的に記憶するメモリとして、近年、薄膜磁性体メモリおよび相変化メモリが注目を浴びている。   In recent years, thin film magnetic memory and phase change memory have attracted attention as memories for storing data in a nonvolatile manner.

薄膜磁性体メモリのメモリセルは、データ記憶部に、印加磁界によりその磁化方向が決定される自由層と、磁化方向が印加磁界に左右されず一定の磁化方向を有する固定磁気層と、これらの自由磁気層および固定磁気層の間のバリア絶縁膜とで構成される可変磁気抵抗素子を含む。   The memory cell of the thin-film magnetic memory includes a free layer whose magnetization direction is determined by an applied magnetic field, a fixed magnetic layer having a constant magnetization direction independent of the applied magnetic field, A variable magnetoresistive element including a barrier insulating film between the free magnetic layer and the fixed magnetic layer is included.

自由磁気層と固定磁気層の磁化方向が同じ場合には、このデータ記憶部の電気的抵抗値が最も低く、自由磁気層と固定磁気層の磁化方向が異なる場合には電気的抵抗値が高くなる。この磁気抵抗効果を利用すれば、メモリセルの自由磁気層および固定磁気層の経路に電流を供給し、その流れる電流量を検知することにより、メモリセルのデータの読出を行なうことができる。   When the magnetization direction of the free magnetic layer and the fixed magnetic layer is the same, the electrical resistance value of the data storage unit is the lowest, and when the magnetization direction of the free magnetic layer and the fixed magnetic layer is different, the electrical resistance value is high. Become. By utilizing this magnetoresistance effect, data can be read from the memory cell by supplying current to the path of the free magnetic layer and the fixed magnetic layer of the memory cell and detecting the amount of current flowing therethrough.

データ書込時においては、このメモリセルに対応して互いに直交して配置されるデジット線および書込ビット線に電流を流し、これらのデジット線および書込ビット線を流れる電流が誘起する磁界の合成磁界により自由磁気層の磁化方向を設定する。合成磁界の磁化方向を書込データに応じて設定することにより、自由磁気層の磁化方向を、書込みデータに従って抵抗の高い状態および抵抗の低い状態に設定することができる。   At the time of data writing, a current is passed through digit lines and write bit lines arranged orthogonal to each other corresponding to the memory cells, and a magnetic field induced by the currents flowing through these digit lines and write bit lines is induced. The magnetization direction of the free magnetic layer is set by the combined magnetic field. By setting the magnetization direction of the combined magnetic field according to the write data, the magnetization direction of the free magnetic layer can be set to a high resistance state and a low resistance state according to the write data.

相変化メモリは、データ記憶のために、その結晶状態が非晶質(非結晶性)状態および結晶性状態に記憶データに応じて設定される相変化材料が用いられる。この相変化材料は結晶性状態の場合には、非晶質状態よりも低い電気的抵抗を示す。したがって、この相変化材料近傍に配置されるヒータに電流を流し、そのジュール熱により、この相変化材料を急速加熱および急速冷却を行なうか、または急速加熱および除冷を行なうことにより、非晶質状態または結晶性状態に設定することができる。   For the phase change memory, a phase change material whose crystal state is set to an amorphous (non-crystalline) state or a crystalline state according to the stored data is used for data storage. This phase change material exhibits a lower electrical resistance in the crystalline state than in the amorphous state. Therefore, an electric current is passed through a heater arranged in the vicinity of the phase change material, and the phase change material is rapidly heated and cooled by the Joule heat, or is rapidly heated and decooled. The state or the crystalline state can be set.

その結晶状態に応じて電気的抵抗値が異なるため、その電気的抵抗値を、記憶データに対応させる。   Since the electrical resistance value varies depending on the crystal state, the electrical resistance value is made to correspond to the stored data.

データ読出時においては、相変化メモリにおいても、メモリセルに電流を流し、その電流量を検出することにより、データの読出が行なわれる。   At the time of data reading, also in the phase change memory, data is read by passing a current through the memory cell and detecting the amount of the current.

このような相変化メモリのデータの書込および読出は、特許文献1(特表2003−502791)および非特許文献1(ISSCCダイジェストオブ・テクニカル・ペーパーズ M.ジル等の「オボニック ユニファイド メモリ:スタンドアロンメモリおよび組込み用途用の高性能不揮発性メモリ技術」と題された論文に示されている。
特表2003−502791号 2002IEEE ISSCC ダイジェストオブ・テクニカル・ペーパーズ 2月 2002 セッション12の講演番号12.4
The writing and reading of data in such a phase change memory are described in Patent Document 1 (Special Table 2003-502791) and Non-Patent Document 1 (ISSOC Digest of Technical Papers M. Jill et al., “Ovonic Unified Memory: It is shown in a paper entitled "High-Performance Non-Volatile Memory Technology for Standalone Memory and Embedded Applications".
Special table 2003-502791 2002 IEEE ISSCC Digest of Technical Papers February 2002 Session 12 Lecture Number 12.4

薄膜磁性体メモリおよび相変化メモリいずれにおいても、データ書込時には、書込電流を利用する。磁性体メモリでは、通常、デジット線に一定方向にデジット線書込電流を流し、書込ビット線に書込データに応じた方向に書込ビット線電流を流す。これらのデジット線書込電流およびビット線書込電流それぞれが誘起する磁界の合成磁界強度が、メモリセルのMTJ(マグネット・トンネル・ジャンクション)素子またはTMR(トンネル・マグネット・レジスタンス)素子などの可変磁気抵抗素子のしきい値を超えると磁化反転が生じ、データの書換を行なうことができる。   In both the thin-film magnetic memory and the phase change memory, a write current is used when writing data. In a magnetic memory, a digit line write current is normally supplied to a digit line in a fixed direction, and a write bit line current is supplied to a write bit line in a direction corresponding to write data. The combined magnetic field strength of the magnetic field induced by each of these digit line write current and bit line write current is variable magnetic such as an MTJ (magnet-tunnel-junction) element or TMR (tunnel-magnet-resistance) element of the memory cell. When the threshold value of the resistance element is exceeded, magnetization reversal occurs and data can be rewritten.

ビット線書込電流およびデジット線書込電流は、隣接非選択メモリセルの磁化状態がリーク磁界により反転しないように、また選択メモリセルにおいては確実に磁化反転が生じるように、各チップ単位でその大きさが調整して設定される。   The bit line write current and the digit line write current are measured for each chip so that the magnetization state of the adjacent non-selected memory cell is not reversed by the leakage magnetic field and the magnetization reversal is surely generated in the selected memory cell. The size is adjusted and set.

しかしながら、チップ上においては、メモリセルアレイ内においてメモリセルの動作特性は、ある範囲で変動する。したがって、チップ単位で書込電流を設定した場合、最悪ケースを想定して書込電流が設定されるため、大きなマージンを見込んで書込電流を設定することが要求される。この場合、動作特性によって磁化反転のしきい値が異なるため、磁化反転のしきい値の小さなメモリセルに対しては不必要に大きな書込電流を流すことになり、また、磁化反転のしきい値の大きなメモリセルでは、十分に磁化反転を生じさせていない状態となる場合が生じる。データ読出時においては、高抵抗状態または低抵抗状態のメモリセルに流れる電流量を基準値と比較してデータの読出を行なう。したがって、このような不十分な磁化反転を生じさせているメモリセルにおいては、このデータ読出時の基準値との差が小さく、読出マージンが小さくなり、正確にデータを読出すことができなくなる。   However, on the chip, the operating characteristics of the memory cells vary within a certain range in the memory cell array. Therefore, when the write current is set for each chip, the write current is set assuming the worst case, and therefore it is required to set the write current with a large margin. In this case, since the threshold value for magnetization reversal differs depending on the operating characteristics, an unnecessarily large write current flows to a memory cell having a small magnetization reversal threshold value, and the threshold for magnetization reversal In a memory cell having a large value, there is a case where magnetization reversal is not sufficiently caused. At the time of data reading, data is read by comparing the amount of current flowing through the memory cell in the high resistance state or the low resistance state with a reference value. Therefore, in the memory cell in which such insufficient magnetization reversal is caused, the difference from the reference value at the time of data reading is small, the reading margin is reduced, and data cannot be read accurately.

特に、データ書換回数が増大し、メモリセルの磁性体膜の特性が劣化した場合、このような読出マージンの小さなメモリセルでは、逆データを読出す場合が生じ、メモリセルの書換サイクル数が低減し、メモリ全体の寿命を短くしてしまうという問題が生じる。   In particular, when the number of data rewrites increases and the characteristics of the magnetic film of the memory cell deteriorate, in such a memory cell with a small read margin, reverse data may be read, and the number of memory cell rewrite cycles is reduced. However, there arises a problem that the lifetime of the entire memory is shortened.

また、相変化メモリにおいても、その相変化膜の結晶性の変化のためにジュール熱を利用するため、相変化材料の熱サイクルにより膜特性低下の問題がより顕著となる。   Also in the phase change memory, since Joule heat is used for the change in crystallinity of the phase change film, the problem of deterioration of film characteristics becomes more remarkable due to the thermal cycle of the phase change material.

前述の特許文献1においては、メモリセルの状態と書込データとに従って高抵抗状態に設定するリセットパルスを印加した後にてい抵抗状態に設定するセットパルスを印加するか、またはメモリセルの状態が書込データに対応する場合にはパルス印加を行なわず状態変更を必要とするメモリセルに対してのみセットパルスまたはリセットパルスを印加する方法が示されている。メモリセルに対して連続してセットパルスが印加されるのを防止して、メモリセルの相変化膜の結晶核が成長するのを防止し、これにより相変化膜の特性劣化を防止することを図る。   In the above-mentioned patent document 1, after applying a reset pulse for setting a high resistance state in accordance with the memory cell state and write data, a set pulse for setting the resistance state is applied, or the state of the memory cell is written. There is shown a method of applying a set pulse or a reset pulse only to a memory cell that requires a state change without applying a pulse when it corresponds to embedded data. It prevents the set pulse from being continuously applied to the memory cell, prevents the crystal nucleus of the phase change film of the memory cell from growing, and thereby prevents the deterioration of the characteristics of the phase change film. Plan.

しかしながら、この特許文献1においても、メモリセルに対して書込パルスとして印加されるセットパルスおよびリセットパルスは、その条件は、チップ全体で固定されており、メモリセルの相変化膜の特性のばらつきによる抵抗値のばらつきに起因する書込マージンの低下および読出マージンの低下の問題は考慮されていない。   However, also in this Patent Document 1, the conditions of the set pulse and the reset pulse applied as the write pulse to the memory cell are fixed throughout the chip, and the characteristics of the phase change film of the memory cell vary. The problem of the decrease in the write margin and the decrease in the read margin due to the variation in resistance value due to the above is not considered.

また、前述の非特許文献1においては、データの書込/読出/逆データの書込/読出の動作サイクルを繰返し実行する際の装置内の電圧波形が示されている。しかしながら、この非特許文献1においては、内部で、低電圧でデータの書込/読出を行なうことができることが示されているだけであり、メモリアレイ内のメモリセル特性のばらつきおよびメモリセルの寿命などの特性劣化の問題は考慮されていない。   In the above-mentioned Non-Patent Document 1, voltage waveforms in the apparatus when data writing / reading / reverse data writing / reading operation cycles are repeatedly executed are shown. However, this non-patent document 1 only shows that data can be written / read internally at a low voltage, and variations in memory cell characteristics in the memory array and the lifetime of the memory cell are shown. The problem of characteristic deterioration such as is not considered.

それゆえ、この発明の目的は、正確にデータの書込および読出を行なうことのできる抵抗値変化型記憶装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a resistance value change type memory device capable of accurately writing and reading data.

この発明の他の目的は、データ書込および読出マージンを十分に確保することのできる抵抗値可変型記憶装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a variable resistance memory device capable of ensuring a sufficient data writing and reading margin.

この発明の第1の観点に係る抵抗値可変型記憶装置は、記憶データに応じて電気的抵抗値が設定される複数の可変抵抗素子を含む複数メモリセルと、これら複数のメモリセルの選択メモリセルへのデータ書込時、選択メモリセルへデータを書込む書込回路と、データ書込条件を格納するプログラムメモリと、データ書込時、このプログラムメモリに格納された書込条件に従って書込回路の書込条件を設定し、書込回路により書込まれたデータを選択メモリセルから読出して読出データが書込データと対応しているかを判定し、該判定結果が不良を示すときには書込条件を変更して書込回路を再活性化し、また判定結果が良を示すときにはそのときの書込条件をプログラムメモリに格納する書込制御回路を含む。   A variable resistance memory device according to a first aspect of the present invention includes a plurality of memory cells including a plurality of variable resistance elements whose electrical resistance values are set according to stored data, and a selection memory of the plurality of memory cells. Write circuit for writing data to selected memory cell when writing data to cell, program memory for storing data write condition, and write according to write condition stored in program memory for data write A circuit write condition is set, and data written by the write circuit is read from the selected memory cell to determine whether the read data corresponds to the write data. It includes a write control circuit that re-activates the write circuit by changing the condition, and stores the write condition at that time in the program memory when the determination result shows good.

この発明の第2の観点に係る抵抗値可変型記憶装置は、各々が、記憶データに従って電気的抵抗値が設定される可変抵抗素子を含む複数のメモリセルと、内部データバスと、複数のメモリセルの選択メモリセルを内部データバスに結合する選択回路と、既知の抵抗値を有する参照抵抗素子と、選択メモリセルを流れる電流と参照抵抗素子を流れる電流とに従って内部読出データを生成する内部読出回路を備える。   A variable resistance memory device according to a second aspect of the present invention includes a plurality of memory cells each including a variable resistance element in which an electrical resistance value is set according to stored data, an internal data bus, and a plurality of memories. A selection circuit that couples a selected memory cell of the cell to an internal data bus, a reference resistance element having a known resistance value, and an internal read that generates internal read data according to a current flowing through the selected memory cell and a current flowing through the reference resistance element Provide circuit.

プログラムメモリに書込条件を格納することにより、選択メモリセルに応じて最適またはそれに近い書込条件でデータの書込を行なうことができる。また、書込データに対して書込ベリファイ動作を行なって、ベリファイ結果に従って選択的にデータの再書込を行なうことにより正確にデータの書込を行なうことができる。また、このとき書込条件を変更することにより、必要以上に書込ストレスが選択メモリセルへ印加されるのを防止することができる。   By storing the write condition in the program memory, data can be written under the optimum or close write condition according to the selected memory cell. Further, data can be accurately written by performing a write verify operation on the write data and selectively rewriting the data in accordance with the verify result. Further, by changing the write condition at this time, it is possible to prevent the write stress from being applied to the selected memory cell more than necessary.

また、参照抵抗素子と選択メモリセルの電流比較を行なって内部読出データを生成する際に、この参照抵抗素子の抵抗値をメモリセルのアレイ内のメモリセルの抵抗値分布に応じて設定することにより、十分に読出マージンを確保してデータの読出を行なうことができる。   Further, when the internal resistance data is generated by comparing the current between the reference resistance element and the selected memory cell, the resistance value of the reference resistance element is set according to the resistance value distribution of the memory cells in the memory cell array. Thus, data can be read with a sufficient read margin.

また、この参照抵抗素子の抵抗値を、選択メモリセルに応じて変更することにより、書込ベリファイ動作時に正確にデータの読出を行なうことができ、十分読出マージンを確保して、正確に書込データについてベリファイをすることができる。   In addition, by changing the resistance value of the reference resistance element according to the selected memory cell, data can be accurately read during the write verify operation, and a sufficient read margin is ensured to accurately write data. The data can be verified.

[実施の形態1]
図1は、この発明に従う抵抗値変化型記憶装置の全体の構成を概略的に示す図である。図1において、抵抗値変化型記憶装置は、行列状に配列される複数の正規メモリセルMを有するメモリセルアレイ1と、このメモリセルアレイ1の選択メモリセルのデータ書込に関連する動作を行なう書込系回路2と、データ読出時、メモリセルアレイ1の選択メモリセルのデータの読出に関連する動作を行なう読出系回路3を含む。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a resistance value change memory device according to the present invention. In FIG. 1, the resistance value change type memory device is a memory cell array 1 having a plurality of normal memory cells M arranged in a matrix, and a write operation that performs operations related to data writing in selected memory cells of the memory cell array 1. And a read related circuit 2 that performs an operation related to reading data of a selected memory cell of memory cell array 1 at the time of data read.

正規メモリセルMは、記憶データに応じて電気的抵抗が変化する可変抵抗素子で、データ記憶部が構成される。この可変抵抗素子は、TMJ素子およびMTR素子などの可変磁気抵抗素子であってもよく、またPC(相変化)素子であってもよい。   The normal memory cell M is a variable resistance element whose electrical resistance changes according to stored data, and a data storage unit is configured. The variable resistance element may be a variable magnetoresistive element such as a TMJ element or an MTR element, or may be a PC (phase change) element.

書込系回路2は、書込データDおよびアドレス信号ADに従って、メモリセルアレイ1の選択メモリセルに対し書込電流を供給する。この書込系回路2は、正規メモリセルMの構成により、その構成が異なるが、メモリセルの行および列を選択し、選択行および選択列のメモリセルに書込電流を供給する回路を含む。   Write system circuit 2 supplies a write current to a selected memory cell of memory cell array 1 in accordance with write data D and address signal AD. Write circuit 2 includes a circuit that selects a row and a column of the memory cell and supplies a write current to the memory cell in the selected row and the selected column, although the configuration differs depending on the configuration of normal memory cell M. .

読出系回路3は、データ読出時、アドレス信号ADに従って、メモリセルを選択する信号を生成するデコード回路と、このデコード回路からの選択信号に従ってメモリセルを選択して内部データバスに結合する選択回路と、この内部データバス上のデータを検知し増幅するセンスアンプを含む。   Read system circuit 3 includes a decode circuit for generating a signal for selecting a memory cell in accordance with address signal AD at the time of data reading, and a selection circuit for selecting a memory cell in accordance with a selection signal from this decode circuit and coupling it to the internal data bus. And a sense amplifier for detecting and amplifying data on the internal data bus.

記憶装置は、さらに、データ書込時、スイッチ回路(SW)9を介して読出系回路3に結合され、選択メモリセルに対しデータが正確に書込まれたかを判定し、該判定結果に従って所定の動作制御を行なう書込制御回路4と、書込制御回路4の制御の下に、データ書込不良の場合、その書込条件を再設定する書込条件設定回路5と、データの書込および読出に必要な動作を実行する主制御回路8を含む。   The memory device is further coupled to the read circuit 3 via the switch circuit (SW) 9 at the time of data writing, determines whether or not data is correctly written to the selected memory cell, and determines in accordance with the determination result. Under the control of the write control circuit 4, a write condition setting circuit 5 for resetting the write condition in the case of a data write failure, and data writing And a main control circuit 8 for executing operations necessary for reading.

書込制御回路4は、データ書込時、期待値データ(書込データ)と読出系回路3からスイッチ回路(SW)9を介して読出されたデータが不一致の場合、書込不良であると判定し、書込系回路2における書込条件を変更し、変更した書込条件を書込条件設定回路5に設定する。書込条件を再設定した後、書込制御回路4は、主制御回路8を制御して再びデータ書込動作を実行させる。   The write control circuit 4 determines that a write failure occurs when the expected value data (write data) and the data read from the read system circuit 3 via the switch circuit (SW) 9 do not match during data writing. The write condition in the write system circuit 2 is changed, and the changed write condition is set in the write condition setting circuit 5. After resetting the write condition, the write control circuit 4 controls the main control circuit 8 to execute the data write operation again.

この欠きこみベリファイ結果に従って書込条件を変更することにより、メモリセルアレイ1において正規メモリセルMの特性がばらつく場合においても、正確に、データの書込を行なうことができる。特に、正規メモリセルMが可変抵抗素子を記憶部に含んでおり、この可変抵抗素子の電気的抵抗値を書込データに応じて所定の抵抗値に設定することにより、メモリセルの特性のばらつきにかかわらず、書込データに応じた電気的抵抗値を有する状態に正規メモリセルMの可変抵抗素子を状態設定することができる。これにより、データ読出時においても、正確なデータの読出を行なうことができ、読出マージンが改善される。   By changing the write condition according to the result of the notch verification, data can be written accurately even when the characteristics of the normal memory cell M in the memory cell array 1 vary. In particular, the regular memory cell M includes a variable resistance element in the storage unit, and by setting the electrical resistance value of the variable resistance element to a predetermined resistance value according to the write data, the memory cell characteristics vary. Regardless, the variable resistance element of the normal memory cell M can be set to a state having an electrical resistance value corresponding to the write data. Thus, accurate data reading can be performed even during data reading, and the reading margin is improved.

スイッチ回路(SW)9は、また入出力回路7へ結合される。入出力回路7はデータ読出時、この読出系回路3から読出されたデータから外部データQ(DQ)を生成し、データ書込時には外部からのデータを受けて内部書込データDを生成する。   Switch circuit (SW) 9 is also coupled to input / output circuit 7. Input / output circuit 7 generates external data Q (DQ) from data read from read system circuit 3 at the time of data reading, and generates internal write data D by receiving data from the outside at the time of data writing.

図2は、この発明の実施の形態1において用いられる正規メモリセルMの構成の一例を示す図である。図2において正規メモリセルMは、記憶データに従ってその電気的抵抗値が設定される可変磁気抵抗素子VMRと、(読出)ワード線WL上の信号に従って可変磁気抵抗素子VMRをソース線SLに電気的に結合する読出選択トランジスタRTRを含む。   FIG. 2 shows an example of the configuration of normal memory cell M used in the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, normal memory cell M electrically connects variable magnetoresistive element VMR whose electrical resistance value is set according to stored data and variable magnetoresistive element VMR to source line SL according to a signal on (read) word line WL. Includes a read select transistor RTR coupled to.

可変磁気抵抗素子VMRは、MTJ素子またはTMR素子で構成され、ビット線BLを流れるビット線書込電流IBLとデジット線DLを流れるデジット線書込電流IDLがそれぞれ誘起する磁界の合成磁界Hにより、その磁化状態が設定される。この可変磁気抵抗素子は、自由磁気層と固定磁気層の磁化方向に応じて、トンネル電流が大きい状態とトンネル電流の小さい状態、すなわち電気的抵抗の大きい状態と電気的抵抗の小さい状態のいずれかの状態を有する。   The variable magnetoresistive element VMR is composed of an MTJ element or a TMR element, and a combined magnetic field H of magnetic fields induced by a bit line write current IBL flowing through the bit line BL and a digit line write current IDL flowing through the digit line DL, respectively, The magnetization state is set. This variable magnetoresistive element has either a large tunnel current state or a small tunnel current state, that is, a large electrical resistance state or a small electrical resistance state, depending on the magnetization directions of the free magnetic layer and the fixed magnetic layer. It has the state of.

この可変磁気抵抗素子VMRは、印加磁界強度が、磁化反転のしきい値を超えたときにその磁化状態が反転する。この可変磁気抵抗素子VMRの電気的抵抗値が書込データに応じた抵抗値と異なる場合、すなわち、書込ベリファイ結果が不良を示している場合には、このビット線書込電流IBLおよびデジット線書込電流IDLの条件(電流量または電流印加時間)を変更して、合成磁界Hの強度または印加時間を変更する。この書込条件を変更して、再書込を行なうことにより、可変磁気抵抗素子VMRを書込データに応じた状態に正確に設定することができる。   In the variable magnetoresistive element VMR, the magnetization state is reversed when the applied magnetic field intensity exceeds the magnetization reversal threshold value. When the electric resistance value of variable magnetoresistive element VMR is different from the resistance value corresponding to the write data, that is, when the write verify result indicates failure, bit line write current IBL and digit line By changing the condition (current amount or current application time) of the write current IDL, the strength or application time of the combined magnetic field H is changed. By changing the write condition and performing rewriting, the variable magnetoresistive element VMR can be accurately set to a state corresponding to the write data.

図3は、図1に示す記憶装置の構成をより詳細に示す図である。図3において、メモリセルアレイ1において、正規メモリセルMの各列に対応してビット線BL0−BLmが配設され、正規メモリセルMの各行に対応してワード線WL0−WLmおよびデジット線DL0−DLmが配設される。正規メモリセルMの各行に対応してダミーメモリセルDMC0およびDMC1が交互に配設される。これらのダミーメモリセルDMC0およびDMC1に対応して共通にダミーデジット線DDLが配設され、ダミーメモリセルDMC0に対応してダミーワード線DWL0が配設され、ダミーメモリセルDMC1に対応してダミーワード線DWL1が配設される。   FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the storage device shown in FIG. 1 in more detail. In FIG. 3, bit lines BL0-BLm are provided corresponding to each column of normal memory cells M in memory cell array 1, and word lines WL0-WLm and digit lines DL0- are provided corresponding to each row of normal memory cells M. DLm is disposed. Corresponding to each row of normal memory cells M, dummy memory cells DMC0 and DMC1 are alternately arranged. A dummy digit line DDL is commonly provided corresponding to the dummy memory cells DMC0 and DMC1, a dummy word line DWL0 is provided corresponding to the dummy memory cell DMC0, and a dummy word corresponding to the dummy memory cell DMC1. Line DWL1 is provided.

ダミーメモリセルDMC0はダミーワード線DWL0の選択時選択され、ダミーメモリセルDMC1は、ダミーワード線DWL1の選択時に選択される。これらの正規メモリセルMとダミーメモリセルDMC0、DMC1は、図2に示す正規メモリセルMと同様の構成を有する。図3においては、図面の煩雑さを避けるために、これらの正規メモリセルMおよびダミーメモリセルDMC0およびDMC1を、楕円で示す。これらのダミーメモリセルDMC0およびDMC1は、正規メモリセルMのデータ読出時の論理レベル判定基準データを記憶する。   The dummy memory cell DMC0 is selected when the dummy word line DWL0 is selected, and the dummy memory cell DMC1 is selected when the dummy word line DWL1 is selected. These normal memory cell M and dummy memory cells DMC0 and DMC1 have the same configuration as that of normal memory cell M shown in FIG. In FIG. 3, these normal memory cells M and dummy memory cells DMC0 and DMC1 are indicated by ellipses in order to avoid complexity of the drawing. These dummy memory cells DMC0 and DMC1 store logic level determination reference data when data is read from normal memory cell M.

図1に示す書込条件設定回路5は、書込制御回路4からの多ビット電圧ステップ制御信号STEPに従って書込電圧VPPの電圧レベルを変更する書込電圧発生回路15を含む。書込電圧VPPは、デジット線を駆動するために用いられるデジット線書込電圧VPPDと、ビット線を駆動するために用いられるビット線書込電圧VPPBを含む。   Write condition setting circuit 5 shown in FIG. 1 includes a write voltage generation circuit 15 that changes the voltage level of write voltage VPP in accordance with multi-bit voltage step control signal STEP from write control circuit 4. Write voltage VPP includes a digit line write voltage VPPD used for driving a digit line and a bit line write voltage VPPB used for driving a bit line.

書込系回路2は、デジット線DL0−DLmおよびダミーデジット線DDLに対して設けられ、データ書込時、書込電圧発生回路15からの書込電圧VPPDを動作電源電圧として受け、選択デジット線へ電流を供給するデジット線駆動回路20と、ビット線BL0−BLnに対して設けられ、データ書込時、書込電圧発生回路15からの書込電圧VPPBを動作電源電圧として受け、選択ビット線に書込データに応じた方向に電流を流すビット線駆動回路22を含む。   Write system circuit 2 is provided for digit lines DL0-DLm and dummy digit line DDL, receives write voltage VPPD from write voltage generation circuit 15 as an operating power supply voltage during data writing, and selects a digit line Digit line drive circuit 20 for supplying current to bit lines and bit lines BL0-BLn. When data is written, write voltage VPPB from write voltage generation circuit 15 is received as an operation power supply voltage, and selected bit line Includes a bit line driving circuit 22 for passing a current in a direction corresponding to the write data.

デジット線DL0−DLmおよびDDLが接地ノードに結合されており、デジット線駆動回路20は、選択デジット線へ書込電圧VPPDを選択デジット線に供給することにより、書込電圧VPPD供給ノード(デジット線駆動回路の動作電源ノード)から接地ノードへデジット線書込電流が流れる。デジット線の配線抵抗は一定であり、書込電圧VPPDの電圧レベルを変更することにより、選択デジット線を流れるデジット線書込電流の大きさを変更することができ、応じてデジット線が誘起する磁界の強度を変更することができる。   Digit lines DL0-DLm and DDL are coupled to the ground node, and digit line drive circuit 20 supplies write voltage VPPD to the selected digit line to the selected digit line, thereby supplying write voltage VPPD supply node (digit line). The digit line write current flows from the operation power supply node of the drive circuit to the ground node. The wiring resistance of the digit line is constant, and the magnitude of the digit line writing current flowing through the selected digit line can be changed by changing the voltage level of the write voltage VPPD, and the digit line is induced accordingly. The strength of the magnetic field can be changed.

ビット線駆動回路22は、書込電圧VPPB供給ノード(ビット線駆動回路の動作電源ノード)と接地ノードの間で、書込データに応じた方向に選択ビット線に電流をへ流す。ビット線の配線抵抗は固定されており、書込電圧VPPBの電圧レベルを変更することにより、ビット線書込電流の大きさを変更することができ、応じて、ビット線が誘起する磁界の強度を変更することができる。   Bit line drive circuit 22 causes a current to flow through the selected bit line in the direction corresponding to the write data between the write voltage VPPB supply node (the operation power supply node of the bit line drive circuit) and the ground node. The wiring resistance of the bit line is fixed, and the magnitude of the bit line write current can be changed by changing the voltage level of the write voltage VPPB, and accordingly, the strength of the magnetic field induced by the bit line Can be changed.

読出系回路3は、ワード線WL0−WLmの1つとダミーワード線DWL0およびDWL1の1つを選択状態へ駆動するワード線駆動回路30と、ビット線BL0−BLnの対をなすビット線を選択して内部データバス36に結合する読出列選択回路32と、内部データバス36上のデータを検知し増幅するセンスアンプ34を含む。   Read circuit 3 selects one of word lines WL0 to WLm and one of dummy word lines DWL0 and DWL1 to a selected state, and selects a bit line forming a pair of bit lines BL0 to BLn. A read column selection circuit 32 coupled to the internal data bus 36 and a sense amplifier 34 for detecting and amplifying data on the internal data bus 36 are included.

後にその構成は詳細に説明するように、内部データバス36は相補データ線で構成され、ワード線駆動回路30は、データ読出時、正規メモリセルMとダミーメモリセルDMC0またはDMC1を、対をなすビット線(同時に相補内部データ線に接続される)に電流経路を形成するように同時に選択する。ダミーメモリセルDMC0およびDMC1は、高抵抗状態と低抵抗状態の正規メモリセルが駆動する電流の中間の電流を駆動する。読出列選択回路32により、この対をなすビット線を内部データバス36の相補データ線に結合し、センスアンプ34で、その電流の大小に応じて選択メモリセルの抵抗状態が高抵抗状態であるか低抵抗状態であるかを判定する。   As will be described in detail later, internal data bus 36 is formed of complementary data lines, and word line driving circuit 30 makes a pair of normal memory cell M and dummy memory cell DMC0 or DMC1 at the time of data reading. The bit lines (simultaneously connected to the complementary internal data lines) are simultaneously selected to form a current path. Dummy memory cells DMC0 and DMC1 drive a current intermediate between currents driven by normal memory cells in the high resistance state and the low resistance state. The read column selection circuit 32 couples the paired bit lines to the complementary data line of the internal data bus 36, and the sense amplifier 34 sets the resistance state of the selected memory cell to the high resistance state according to the magnitude of the current. Or low resistance state.

ダミーメモリセルDMC0およびDMC1は、正規メモリセルとサイズ(断面積)が異なり、その断面積に応じて、高抵抗状態または低抵抗状態に設定されて、中間電流(基準電流)を駆動するように構成されてもよい。   The dummy memory cells DMC0 and DMC1 are different in size (cross-sectional area) from the normal memory cells, and are set to a high resistance state or a low resistance state according to the cross-sectional area so as to drive an intermediate current (reference current). It may be configured.

データ書込モード時、スイッチ回路(SW)9により、センスアンプ34の出力データが書込制御回路4へ伝達される。書込制御回路4は、この読出されたデータと書込データ(期待値データ)とを比較し、その比較結果に基づいて多ビット電圧ステップ制御信号STEPを生成する。   In the data write mode, the output data of the sense amplifier 34 is transmitted to the write control circuit 4 by the switch circuit (SW) 9. The write control circuit 4 compares the read data with the write data (expected value data), and generates a multi-bit voltage step control signal STEP based on the comparison result.

データ書込時、データの書込、書込データの内部読出、一致/不一致の判定および判定結果に基く再書込の書込シーケンスを実行することにより、メモリセルの特性のばらつきが存在する場合においても、正確にメモリセルへのデータの書込を行なうことができる。   When data writing, data writing, internal reading of write data, determination of coincidence / non-coincidence, and rewrite write sequence based on the determination result cause variations in memory cell characteristics In this case, data can be accurately written in the memory cell.

記憶データを外部へ読み出す通常のデータ読出時には、スイッチ回路(SW)9は、センスアンプ34の出力データを図1に示す入出力回路7に含まれる出力バッファへ伝達する。   At the time of normal data reading for reading stored data to the outside, the switch circuit (SW) 9 transmits the output data of the sense amplifier 34 to an output buffer included in the input / output circuit 7 shown in FIG.

書込電圧発生回路15の構成1:
図4は、図3に示す書込電圧発生回路15の構成の一例を示す図である。書込電圧発生回路15は、デジット線書込電圧VPPDとビット線書込電圧VPPBを発生する回路を含むが、これらは同一構成を有するため、図4においては、書込電圧VPPを発生する部分を代表的に示す。
Configuration of write voltage generation circuit 15 1:
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of write voltage generation circuit 15 shown in FIG. Write voltage generation circuit 15 includes a circuit for generating digit line write voltage VPPD and bit line write voltage VPPB. Since these circuits have the same configuration, in FIG. 4, a portion for generating write voltage VPP is provided. Is representatively shown.

図4において、書込電圧発生回路15は、基準電圧VREFを発生する基準電圧発生回路15aと、基準電圧VREFと書込電圧線15b上の書込電圧VPP(VPPD、VPPB)とを比較する比較器15bと、比較器15bの出力信号に従って電源ノードから書込電圧線15dに電流を供給する電流ドライブトランジスタ15cを含む。   In FIG. 4, a write voltage generation circuit 15 compares a reference voltage generation circuit 15a that generates a reference voltage VREF with a reference voltage VREF and a write voltage VPP (VPPD, VPPB) on the write voltage line 15b. 15b and a current drive transistor 15c for supplying current from the power supply node to write voltage line 15d in accordance with the output signal of comparator 15b.

基準電圧発生回路15aは、図3に示す書込制御回路4からの電圧ステップ制御信号STEPに従って、発生する基準電圧VREFの電圧レベルが設定される。この基準電圧発生回路15aの構成としては、定電流を抵抗素子により電圧に変換する回路構成の場合、この電流/電圧変換用の抵抗素子の抵抗値を電圧ステップ制御信号STEPにより調整する。単位抵抗素子とともに、ステップ制御信号STEPを受けるスイッチング素子を設け、単位抵抗素子を選択的に短絡することにより抵抗値を調整する。これに代えて、定電流発生回路をカレントミラー回路で構成し、ミラー比を電圧ステップ制御信号STEPで調整して基準電圧VREFの電圧レベルが変更されても良い。   In reference voltage generating circuit 15a, the voltage level of generated reference voltage VREF is set in accordance with voltage step control signal STEP from write control circuit 4 shown in FIG. As the configuration of the reference voltage generation circuit 15a, in the case of a circuit configuration in which a constant current is converted into a voltage by a resistance element, the resistance value of the current / voltage conversion resistance element is adjusted by a voltage step control signal STEP. A switching element that receives the step control signal STEP is provided together with the unit resistance element, and the resistance value is adjusted by selectively short-circuiting the unit resistance element. Alternatively, the constant current generating circuit may be configured by a current mirror circuit, and the voltage level of the reference voltage VREF may be changed by adjusting the mirror ratio with the voltage step control signal STEP.

この図4に示す書込電圧発生回路15においては、書込電圧VPPの電圧レベルが基準電圧VREFよりも高くなると、比較器15bの出力信号の電圧レベルが高くなり、電流ドライブトランジスタ15cがオフ状態となり、書込電圧線15dへの電流供給が停止される。一方、書込電圧VPPが基準電圧VREFよりも低い電圧レベルとなった場合には、この比較器15bがその差に応じた信号を出力し、電流ドライブトランジスタ15cのコンダクタンスを大きくして、書込電圧線15bへ電流ドライブトランジスタ15cが供給する電流が増加する。したがって、基準電圧VREFの電圧レベルに、書込電圧VPPの電圧レベルが維持される。電圧ステップ制御信号STEPに従って基準電圧VREFの電圧レベルを変更することにより、書込電圧VPPの電圧レベルを変更することができる。   In the write voltage generation circuit 15 shown in FIG. 4, when the voltage level of the write voltage VPP becomes higher than the reference voltage VREF, the voltage level of the output signal of the comparator 15b increases, and the current drive transistor 15c is turned off. Thus, the current supply to the write voltage line 15d is stopped. On the other hand, when the write voltage VPP becomes a voltage level lower than the reference voltage VREF, the comparator 15b outputs a signal corresponding to the difference, increases the conductance of the current drive transistor 15c, and writes The current supplied from the current drive transistor 15c to the voltage line 15b increases. Therefore, the voltage level of write voltage VPP is maintained at the voltage level of reference voltage VREF. By changing the voltage level of the reference voltage VREF according to the voltage step control signal STEP, the voltage level of the write voltage VPP can be changed.

書込電圧発生回路15の構成2:
図5は、図3に示す書込電圧発生回路15の別の構成を示す図である。図5において、書込電圧発生回路15は、基準電圧VREF0を生成する基準電圧発生回路15eと、書込電圧VPP(VPPD、VPPB)をレベルシフトしてシフト電圧VPSFを生成するレベルシフト回路15fと、基準電圧VREF0とレベルシフト電圧VPSFとを比較する比較器15gと、比較器15gの出力信号に従って書込電圧線15dに電流を供給する電流ドライブトランジスタ15hを含む。
Configuration 2 of the write voltage generation circuit 15:
FIG. 5 is a diagram showing another configuration of write voltage generation circuit 15 shown in FIG. In FIG. 5, a write voltage generation circuit 15 includes a reference voltage generation circuit 15e that generates a reference voltage VREF0, a level shift circuit 15f that generates a shift voltage VPSF by level shifting the write voltages VPP (VPPD, VPPB), and the like. A comparator 15g that compares the reference voltage VREF0 and the level shift voltage VPSF, and a current drive transistor 15h that supplies a current to the write voltage line 15d according to the output signal of the comparator 15g.

基準電圧発生回路15eが生成する基準電圧VREF0の電圧レベルは固定されている。レベルシフト回路15fの電圧レベルシフト量が、図3に示す書込制御回路4からの電圧ステップ制御信号STEP(STEP<k:0>)に従って設定される。レベルシフト回路15fは、抵抗素子またはダイオード素子の直列体を含む、これらの抵抗素子またはダイオード素子を、電圧ステップ制御信号STEP<k:0>に従って選択的に短絡することにより、シフト電圧VPSFの電圧レベルを設定する。   The voltage level of the reference voltage VREF0 generated by the reference voltage generation circuit 15e is fixed. The voltage level shift amount of level shift circuit 15f is set according to voltage step control signal STEP (STEP <k: 0>) from write control circuit 4 shown in FIG. The level shift circuit 15f includes a series body of resistance elements or diode elements, and selectively short-circuits these resistance elements or diode elements in accordance with the voltage step control signal STEP <k: 0>, whereby the voltage of the shift voltage VPSF is obtained. Set the level.

この図5に示す書込電圧発生回路15の構成においては、比較器15gにより、シフト電圧VPSFと基準電圧VREF0の電圧レベルが等しくなるように、電流ドライブトランジスタ15hの導通/非導通が制御される。したがって、レベルシフト回路15fにおけるレベルシフト量を電圧ステップ制御信号STEP<k:0>により調整することにより、書込電圧VPPの電圧レベルを変更することができる(書込電圧VPPは、基準電圧VREF0よりもレベルシフト回路15fにおけるシフト電圧分高い電圧レベルに設定される)。   In the configuration of write voltage generation circuit 15 shown in FIG. 5, comparator 15g controls conduction / non-conduction of current drive transistor 15h so that the voltage levels of shift voltage VPSF and reference voltage VREF0 are equal. . Therefore, the voltage level of the write voltage VPP can be changed by adjusting the level shift amount in the level shift circuit 15f by the voltage step control signal STEP <k: 0> (the write voltage VPP is the reference voltage VREF0). Is set to a voltage level higher than the shift voltage in the level shift circuit 15f).

書込電圧発生回路15の構成3:
図6は、図3に示す書込電圧発生回路15のさらに他の構成を示す図である。図6において、書込電圧発生回路15は、活性化信号ENAの活性化時活性化され、電源電圧VCCを降圧して書込電圧線15dに書込電圧VPP(VPPD、VPPB)を生成する降圧回路40aと、活性化信号ENBの活性化時活性化され、電源電圧VCCを昇圧して書込電圧線15dに書込電圧VPP(VPPD、VPPB)を生成する昇圧回路40bを含む。
Configuration 3 of the write voltage generation circuit 15:
FIG. 6 is a diagram showing still another configuration of write voltage generation circuit 15 shown in FIG. In FIG. 6, write voltage generation circuit 15 is activated when activation signal ENA is activated, and lowers power supply voltage VCC to generate write voltage VPP (VPPD, VPPB) on write voltage line 15d. The circuit 40a includes a booster circuit 40b that is activated when the activation signal ENB is activated and boosts the power supply voltage VCC to generate the write voltage VPP (VPPD, VPPB) on the write voltage line 15d.

降圧回路40aは、書込制御回路4からの多ビット電圧ステップ制御信号STEPAに従ってその生成する書込電圧VPPの電圧レベルが設定される。降圧回路40aの構成としては、図4および図5に示す回路構成を利用することができる。   Voltage step-down circuit 40a is set to the voltage level of write voltage VPP generated in accordance with multi-bit voltage step control signal STEPA from write control circuit 4. As the configuration of the step-down circuit 40a, the circuit configurations shown in FIGS. 4 and 5 can be used.

昇圧回路40bは、活性化時キャパシタのチャージャポンプ動作により電源電圧VCCよりも高い電圧を生成するチャージャポンプ回路41と、このチャージャポンプ回路41の生成する電圧のレベルを検出し、検出結果に従ってチャージャポンプ回路41の動作を制御するレベル検出回路42を含む。このレベル検出回路42の検出電圧レベルが、書込制御回路4からの多ビット電圧ステップ制御信号STEPBに従って設定される。レベル検出回路42は、活性化信号ENBの活性化時レベル検出動作を行ない、また、活性化信号ENBの非活性化時チャージャポンプ回路41を非活性状態に維持する。   Booster circuit 40b detects a charge pump circuit 41 that generates a voltage higher than power supply voltage VCC by the charger pump operation of the capacitor when activated, and detects the level of the voltage generated by charger pump circuit 41, and the charge pump according to the detection result. A level detection circuit 42 for controlling the operation of the circuit 41 is included. The detection voltage level of level detection circuit 42 is set according to multi-bit voltage step control signal STEPB from write control circuit 4. Level detection circuit 42 performs a level detection operation when activation signal ENB is active, and maintains charger pump circuit 41 in an inactive state when activation signal ENB is inactive.

これらの降圧回路40aおよび昇圧回路40bの出力ノードが、共通に、書込電圧線15dに結合される。   Output nodes of step-down circuit 40a and step-up circuit 40b are commonly coupled to write voltage line 15d.

この図6に示す書込電圧発生回路15においては、電源電圧VCCよりも高い書込電圧VPPが必要な場合には昇圧回路40bにより書込電圧を生成し、電源電圧VCCよりも低い書込電圧が必要とされる場合には、降圧回路40aを活性化して書込電圧VPPを生成する。選択的に書込電圧を生成する回路を切替えることにより、書込条件を広範囲にわたって変更することができ、正確なデータ書込を保証することができる。   In the write voltage generation circuit 15 shown in FIG. 6, when a write voltage VPP higher than the power supply voltage VCC is required, the write voltage is generated by the booster circuit 40b, and the write voltage lower than the power supply voltage VCC. Is required, the step-down circuit 40a is activated to generate the write voltage VPP. By selectively switching the circuit for generating the write voltage, the write conditions can be changed over a wide range, and accurate data writing can be ensured.

デジット線駆動回路20の構成1:
図7は、図3に示すデジット線駆動回路20の構成の一例を示す図である。図7においては、デジット線DLに対して設けられるデジット線ドライブ20aの構成を代表的に示す。このデジット線ドライバ20aは、図示しないデコーダからのデコード信号に従ってデジット線書込電圧VPPDを供給する電圧供給ノードからデジット線DLに電流を供給するPチャネルMOSトランジスタ20aaで構成される。
Configuration of digit line drive circuit 20 1:
FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of digit line drive circuit 20 shown in FIG. FIG. 7 representatively shows the configuration of digit line drive 20a provided for digit line DL. Digit line driver 20a is formed of a P channel MOS transistor 20aa for supplying a current to digit line DL from a voltage supply node for supplying digit line write voltage VPPD in accordance with a decode signal from a decoder (not shown).

デジット線DLの他端は、接地ノードに結合される。したがって、このデジット線DLの固有の配線抵抗により、デジット線書込電圧VPPDとデジット線DLの有する配線抵抗とにより決定される電流が、デジット線書込電流としてデジット線ドライバ20aにより供給される。デジット線書込電圧VPPDの電圧レベルを変更することにより、したがって、デジット線DLを流れる電流の大きさを変更することができる。   The other end of digit line DL is coupled to a ground node. Therefore, the current determined by digit line write voltage VPPD and the wiring resistance of digit line DL is supplied by digit line driver 20a as the digit line write current due to the inherent wiring resistance of digit line DL. By changing the voltage level of digit line write voltage VPPD, it is therefore possible to change the magnitude of the current flowing through digit line DL.

なお、図7に示すデジット線ドライバの構成において、デコーダからの出力信号に従って、PチャネルMOSトランジスタ20aaと相補的に導通状態となるNチャネルMOSトランジスタがデジット線DLと接地ノードの間に設けられていてもよい。   In the configuration of the digit line driver shown in FIG. 7, an N channel MOS transistor which is in a conductive state complementary to P channel MOS transistor 20aa is provided between digit line DL and the ground node in accordance with an output signal from the decoder. May be.

デジット線駆動回路20の構成2:
図8は、図3に示すデジット線駆動回路20の他の構成を示す図である。図8においても、デジット線駆動回路20のデジット線DLに対して設けられるデジット線ドライバ20bの構成を代表的に示す。デジット線DLは、書込電圧VPPD供給ノード(書込電圧線15d)に結合される。デジット線ドライバ20bは、図示しないデコーダからの選択信号に従ってデジット線DLを接地ノードに結合するNチャネルMOSトランジスタ20bbを含む。
Configuration 2 of digit line drive circuit 20:
FIG. 8 is a diagram showing another configuration of digit line drive circuit 20 shown in FIG. FIG. 8 also representatively shows the configuration of digit line driver 20 b provided for digit line DL of digit line drive circuit 20. Digit line DL is coupled to a write voltage VPPD supply node (write voltage line 15d). Digit line driver 20b includes an N channel MOS transistor 20bb for coupling digit line DL to a ground node in accordance with a selection signal from a decoder (not shown).

このデジット線ドライバ20bは、選択時、デジット線書込電圧VPPDの供給ノードから接地ノードへデジット線DLを介して電流を放電する。したがって、デジット線書込電圧VPPDの電圧レベルが変更されると、応じて、デジット線DLを流れる電流量も変更される。   When selected, digit line driver 20b discharges current from digit node write voltage VPPD supply node to ground node via digit line DL. Therefore, when the voltage level of digit line write voltage VPPD is changed, the amount of current flowing through digit line DL is also changed accordingly.

ビット線駆動回路22の構成:
図9は、図3に示すビット線駆動回路22の構成をより具体的に示す図である。メモリセルアレイ1においては、正規メモリセルMとダミーメモリセルDMCa、DMCbが行列状に配置される。図9においては、2列に配列される正規メモリセルMおよびダミーメモリセルDMC0、DMC1を代表的に示す。
Configuration of the bit line driving circuit 22:
FIG. 9 is a diagram more specifically showing the configuration of bit line drive circuit 22 shown in FIG. In the memory cell array 1, normal memory cells M and dummy memory cells DMCa and DMCb are arranged in a matrix. FIG. 9 representatively shows normal memory cells M and dummy memory cells DMC0 and DMC1 arranged in two columns.

ビット線BLは、メインビット線MBLとサブビット線SBLの階層構造に形成される。図9においては、サブビット線SBL0およびSBL1と、これらのサブビット線SBL0およびSBL1に対応して配置されるメインビット線MBL0およびMBL1を示す。サブビット線SBL0には、列方向に整列する正規メモリセルMおよびダミーメモリセルDMC0が接続される。サブビット線SBL1には、列方向に整列する正規メモリセルMおよびダミーメモリセルDMC1が接続される。   The bit line BL is formed in a hierarchical structure of the main bit line MBL and the sub bit line SBL. FIG. 9 shows sub bit lines SBL0 and SBL1, and main bit lines MBL0 and MBL1 arranged corresponding to these sub bit lines SBL0 and SBL1. A normal memory cell M and a dummy memory cell DMC0 aligned in the column direction are connected to the sub bit line SBL0. A normal memory cell M and a dummy memory cell DMC1 aligned in the column direction are connected to the sub bit line SBL1.

正規メモリセルMの各行に対応してデジット線DL0−DLmおよびワード線WL0−WLmがそれぞれ配置される。ダミーメモリセルDMC0およびDMC1には共通にダミーデジット線DDLが配置され、また、ダミーメモリセルDMC0がダミーワード線DWL0に接続され、ダミーメモリセルDMC1がダミーワード線DWL1に接続される。正規メモリセルおよびダミーメモリセルは、共通に、それぞれのアクセストランジスタがソース線SLに接続される。   Corresponding to each row of normal memory cells M, digit lines DL0-DLm and word lines WL0-WLm are arranged, respectively. The dummy memory cells DMC0 and DMC1 are commonly provided with a dummy digit line DDL, the dummy memory cell DMC0 is connected to the dummy word line DWL0, and the dummy memory cell DMC1 is connected to the dummy word line DWL1. In the normal memory cell and the dummy memory cell, each access transistor is commonly connected to the source line SL.

ビット線駆動回路22は、図示しないデコード信号に従ってメインビット線MBL0およびMBL1へビット線書込電圧VPPBを伝達するメインビット線ドライバ50eおよび50oと、書込データDと奇数列/偶数列を指定するアドレスビットA0とに従ってデコード信号SD0LおよびSD1Lを生成する書込サブデコーダ52lと、補の書込データ/DとアドレスビットA0とに従ってサブデコード信号SD0rおよびSD1rを生成する書込サブデコーダ52rと、メインビット線MBL0上の電圧とサブデコード信号SD0Lとに従ってサブビット線SBL0を充電または放電するサブビット線ドライバ54leと、サブデコード信号SD0rとメインビット線MBL0上の電圧とに従って、サブビット線ドライバ54leと相補的にサブビット線SBL0を充電または放電するサブビット線ドライバ54reと、サブデコード信号SD1lとメインビット線MB1上の電圧とに従ってサブビット線SBLを充電または放電するサブビット線ドライバ54loと、メインビット線MBL1上の電圧とサブデコード信号SD1rとに従ってサブビット線ドライバ54loと相補的にサブビット線SBL1を放電または充電するサブビット線ドライバ54roを含む。   Bit line drive circuit 22 designates main bit line drivers 50e and 50o transmitting bit line write voltage VPPB to main bit lines MBL0 and MBL1, and write data D and odd / even columns in accordance with a decode signal (not shown). Write subdecoder 52l for generating decode signals SD0L and SD1L according to address bit A0, write subdecoder 52r for generating subdecode signals SD0r and SD1r according to complementary write data / D and address bit A0, main The sub bit line driver 54le charges or discharges the sub bit line SBL0 in accordance with the voltage on the bit line MBL0 and the sub decode signal SD0L, and the sub bit line driver 54le in phase with the sub decode signal SD0r and the voltage on the main bit line MBL0. The sub bit line driver 54re for charging or discharging the sub bit line SBL0, the sub bit line driver 54lo for charging or discharging the sub bit line SBL according to the sub decode signal SD1l and the voltage on the main bit line MB1, and the main bit line MBL1 Sub-bit line driver 54ro for discharging or charging sub-bit line SBL1 complementarily to sub-bit line driver 54lo according to the voltage and sub-decode signal SD1r is included.

メインビット線ドライバ50eおよび50oは、図示しないデコード信号に従ってデータ書込時、同時に選択状態となり、対応のメインビット線MBL0およびMBL1上にビット線書込電圧VPPBを選択時伝達する。   Main bit line drivers 50e and 50o are simultaneously selected when data is written in accordance with a decode signal (not shown), and transmit bit line write voltage VPPB onto corresponding main bit lines MBL0 and MBL1 when selected.

書込サブデコーダ52lおよび52rは、アドレスビットA0に従ってサブビット線SBL0およびSBL1の一方を選択しかつ書込データDおよび/Dに従って書込データDが規定する方向にサブビット線に電流が流れるようにサブデコード信号SD0l、SD1l、SD1rおよびSD0rを生成する。   Write sub-decoders 52l and 52r select one of sub-bit lines SBL0 and SBL1 according to address bit A0 and perform sub-flow so that current flows through the sub-bit line in the direction defined by write data D according to write data D and / D. Decode signals SD01, SD11, SD1r, and SD0r are generated.

非選択時においては、サブビット線SBL0およびSBL1は接地電圧レベルに維持され、メインビット線MBL0およびMBL1は、接地電圧レベルのハイインピーダンス状態に維持される。   When not selected, sub bit lines SBL0 and SBL1 are maintained at the ground voltage level, and main bit lines MBL0 and MBL1 are maintained in a high impedance state at the ground voltage level.

この図9に示すビット線駆動回路22の構成において、ビット線書込電圧VPPBは、メインビット線ドライバ50eおよび50lを介して、選択されたサブビット線に伝達される。サブビット線ドライバ54le、54re、54loおよび54roにより、選択サブビット線において、ビット線書込電圧VPPBを供給する電圧源から接地ノードへ電流が駆動される。したがって、選択サブビット線SBLにおける電流は、このビット線書込電圧VPPBの電圧レベルにより変更することができ、応じて、選択サブビット線における誘起磁界強度を変更することができる。   In the configuration of bit line drive circuit 22 shown in FIG. 9, bit line write voltage VPPB is transmitted to selected sub-bit lines via main bit line drivers 50e and 50l. Sub-bit line drivers 54le, 54re, 54lo and 54ro drive current from the voltage source supplying bit line write voltage VPPB to the ground node in the selected sub-bit line. Therefore, the current in selected sub bit line SBL can be changed according to the voltage level of bit line write voltage VPPB, and the induced magnetic field strength in selected sub bit line can be changed accordingly.

ビット線駆動回路の詳細構成:
図10は、図9に示すメインビット線ドライバ、サブビット線ドライバおよび書込サブデコーダの構成をより具体的に示す図である。図10においては、図3に示す読出列選択回路32および書込制御回路4の構成をも併せて示す。
Detailed configuration of bit line drive circuit:
FIG. 10 is a diagram more specifically showing the configuration of the main bit line driver, the sub bit line driver and the write sub decoder shown in FIG. 10 also shows configurations of read column selection circuit 32 and write control circuit 4 shown in FIG.

図10において、メインビット線ドライバ50eは、ゲート回路G1の出力信号に従って選択的にメインビット線MBL0上に書込電圧VPPを伝達するPチャネルMOSトランジスタPQ1と、ゲート回路G2の出力信号に従ってメインビット線MBL0を接地電圧レベルに放電するNチャネルMOSトランジスタNQ1を含む。ゲート回路G1およびG2は、このメインビット線ドライバ50eの前段に設けられるデコード回路の出力段回路である。   In FIG. 10, main bit line driver 50e includes a P channel MOS transistor PQ1 that selectively transmits write voltage VPP onto main bit line MBL0 in accordance with an output signal of gate circuit G1, and a main bit in accordance with an output signal of gate circuit G2. N channel MOS transistor NQ1 discharging line MBL0 to the ground voltage level is included. Gate circuits G1 and G2 are output stage circuits of a decode circuit provided in the previous stage of main bit line driver 50e.

メインビット線ドライバ50oは、ゲート回路G3の出力信号に従ってメインビット線MBL1に書込電圧VPPを伝達するPチャネルMOSトランジスタPQ2と、ゲート回路G4の出力信号に従って、メインビット線MBL1を接地ノードに結合するNチャネルMOSトランジスタNQ2を含む。ゲート回路G3およびG4は、このメインビット線ドライバ50oの前段に設けられるデコード回路の出力段回路である。   Main bit line driver 50o couples main bit line MBL1 to the ground node according to the output signal of P channel MOS transistor PQ2 transmitting write voltage VPP to main bit line MBL1 according to the output signal of gate circuit G3 and gate circuit G4. N channel MOS transistor NQ2 to be included. Gate circuits G3 and G4 are output stage circuits of a decode circuit provided in the previous stage of main bit line driver 50o.

ゲート回路G1およびG3は、デコード信号に従って、選択時、対応のメインビット線にビット線書込電流(書込電圧)を供給し、ゲート回路G2およびG4は、書込動作完了時に、ワンショットの形態で対応のメインビット線を接地電圧レベルに駆動する信号を生成する。これらのゲート回路G2およびG4は、デコード信号と独立に、タイミング信号に従って対応のメインビット線を接地電圧に駆動するように信号を生成しても良い。ゲート回路G1−G4は、データ書込時、対応のメインビット線をハイインピーダンス状態に設定する信号を生成する。   Gate circuits G1 and G3 supply a bit line write current (write voltage) to the corresponding main bit line when selected according to the decode signal, and gate circuits G2 and G4 perform one-shot when the write operation is completed. A signal for driving the corresponding main bit line to the ground voltage level is generated. These gate circuits G2 and G4 may generate a signal so as to drive the corresponding main bit line to the ground voltage according to the timing signal, independently of the decode signal. Gate circuits G1-G4 generate a signal for setting the corresponding main bit line to a high impedance state during data writing.

メインビット線ドライバ50eおよび50oへは、同じ選択信号がゲート回路G1からG4により与えられ、メインビット線MBL0およびMBL1は、データ書込時、同時に選択状態へ駆動される。サブビット線SBL0およびSBL1それぞれに対してメインビット線MBL0およびMBL1を配置しているのは、後に説明する様に、データ読出時、これらのメインビット線MBL0およびMBL1が内部データバス36の相補データ線30aおよび30bにそれぞれ結合されるためである。   The same selection signal is applied to main bit line drivers 50e and 50o by gate circuits G1 to G4, and main bit lines MBL0 and MBL1 are simultaneously driven to a selected state during data writing. Main bit lines MBL0 and MBL1 are arranged for sub-bit lines SBL0 and SBL1, respectively, as described later. When data is read, these main bit lines MBL0 and MBL1 are complementary data lines of internal data bus 36. It is because it couple | bonds with 30a and 30b, respectively.

書込サブデコーダ52lは、アドレスビットA0と書込データDとを受けてサブデコード信号SD0lを生成するゲート回路GA0と、データDと補のアドレスビット/A0とを受けてサブデコード信号SD1lを生成するゲート回路GA1を含む。ゲート回路GA0は、アドレスビットA0が“0”(Lレベル)でありかつデータDが“1”(Hレベル)のときに、サブデコード信号SD0lを、Lレベルに駆動する。ゲート回路GA1は、アドレスビット/A0およびデータDがともに“1”のときにサブデコード信号SD1lをLレベルに駆動する。   Write subdecoder 52l receives address bit A0 and write data D and generates subdecode signal SD01, and receives sub-address signal / A0 and data D and generates subdecode signal SD11. Including a gate circuit GA1. Gate circuit GA0 drives subdecode signal SD01 to L level when address bit A0 is "0" (L level) and data D is "1" (H level). Gate circuit GA1 drives subdecode signal SD1l to L level when both address bit / A0 and data D are "1".

書込サブデコーダ52rは、補のアドレスビット/A0と補の書込データ/Dを受けてサブデコード信号SD0rを生成するゲート回路GB0と、アドレスビットA0と補の書込データ/Dとを受け、サブデコード信号SD1rを生成するゲート回路GB1を含む。ゲート回路GB0は、補のアドレスビット/A0補の書込データ/Dがともに“1”のときに、サブデコード信号SD0rをLレベルに駆動する。ゲート回路GB1は、アドレスビットA0および補の書込データ/Dがともに“1”のときに、サブデコード信号SD1rをLレベルに駆動する。   Write subdecoder 52r receives complementary address bit / A0 and complementary write data / D to generate a gate circuit GB0 for generating subdecode signal SD0r, and receives address bit A0 and complementary write data / D. Includes a gate circuit GB1 for generating a subdecode signal SD1r. Gate circuit GB0 drives subdecode signal SD0r to L level when complementary address bit / A0 and complementary write data / D are both "1". Gate circuit GB1 drives subdecode signal SD1r to L level when both address bit A0 and complementary write data / D are "1".

サブビット線ドライバ54leは、サブデコード信号SD0lがLレベルのときにメインビット線MBL0をサブビット線SBL0に結合するPチャネルMOSトランジスタPQ3と、サブデコード信号SD0lがHレベルのときにサブビット線SBL0を接地ノードに結合するNチャネルMOSトランジスタNQ3とを含む。   Sub-bit line driver 54le has a P-channel MOS transistor PQ3 coupling main bit line MBL0 to sub-bit line SBL0 when sub-decode signal SD01 is at L level, and sub-bit line SBL0 to ground node when sub-decode signal SD01 is at H level. And an N channel MOS transistor NQ3 coupled to.

サブビット線ドライバ54loは、サブデコード信号SD1lがLレベルのときにメインビット線MBL1をサブビット線SBL1に結合するPチャネルMOSトランジスタPQ4と、サブデコード信号SD1lがHレベルのときにサブビット線SBL1を接地ノードに結合するNチャネルMOSトランジスタNQ4を含む。   Sub-bit line driver 54lo has a P-channel MOS transistor PQ4 that couples main bit line MBL1 to sub-bit line SBL1 when sub-decode signal SD1l is at L level, and sub-bit line SBL1 to ground node when sub-decode signal SD1l is at H level. Includes an N channel MOS transistor NQ4 coupled to.

サブビット線ドライバ54reは、サブデコード信号SD1rに従ってメインメインビット線MBL0をサブビット線SBL0に結合するPチャネルMOSトランジスタPQ5と、サブデコード信号SD1rに従ってサブビット線SBL0を接地ノードに結合するNチャネルMOSトランジスタNQ5を含む。   Sub-bit line driver 54re includes P-channel MOS transistor PQ5 that couples main main bit line MBL0 to sub-bit line SBL0 according to sub-decode signal SD1r, and N-channel MOS transistor NQ5 that couples sub-bit line SBL0 to the ground node according to sub-decode signal SD1r. Including.

サブビット線ドライバ54roは、サブデコード信号SD1rに従ってメインメインビット線MBL1をサブビット線SBL1に結合するPチャネルMOSトランジスタPQ6と、サブデコード信号SD1rに従ってサブビット線SBL1を接地ノードに結合するNチャネルMOSトランジスタNQ6を含む。   Sub-bit line driver 54ro includes a P-channel MOS transistor PQ6 coupling main main bit line MBL1 to sub-bit line SBL1 according to sub-decode signal SD1r, and an N-channel MOS transistor NQ6 coupling sub-bit line SBL1 to the ground node according to sub-decode signal SD1r. Including.

アドレスビットA0により、サブビット線SBL0およびSBL1の一方が指定される。今、データDおよびアドレスビットA0がともに“1”の状態を考える。この場合、書込サブデコーダ52lにおいては、ゲート回路GA1からのサブデコード信号SD1lがLレベルとなり、ゲート回路GA0からのサブデコード信号SD0lはHレベルである。したがって、サブビット線ドライバ54loにおいて、PチャネルMOSトランジスタPQ4が導通し、メインビット線MBL1からの書込電圧VPPをサブビット線SBL1に伝達する。サブビット線ドライバ54leにおいては、MOSトランジスタPQ3がオフ状態、MOSトランジスタNQ3がオン状態であり、サブビット線SBL0は、接地電圧レベルに維持される。   One of sub bit lines SBL0 and SBL1 is designated by address bit A0. Consider a state where both data D and address bit A0 are “1”. In this case, in write sub-decoder 52l, sub-decode signal SD1l from gate circuit GA1 is at L level, and sub-decode signal SD01 from gate circuit GA0 is at H level. Therefore, in sub bit line driver 54lo, P channel MOS transistor PQ4 is rendered conductive and transmits write voltage VPP from main bit line MBL1 to sub bit line SBL1. In sub bit line driver 54le, MOS transistor PQ3 is off and MOS transistor NQ3 is on, and sub bit line SBL0 is maintained at the ground voltage level.

一方、書込サブデコーダ52rにおいては、補の書込データ/Dが“0”であり、サブデコード信号SD0rおよびSD1rは、ともにHレベルとなる。したがって、サブビット線SBL0およびSBL1はサブビット線ドライバ54reおよび54roにより接地ノードに結合される。サブビット線SBL1においては、メインビット線MBL1からPチャネルMOSトランジスタPQ4を介して書込電圧VPPが供給され、この供給電圧が、サブビット線ドライバ54roのNチャネルMOSトランジスタNQ6により放電され、サブビット線SBL1に、サブビット線ドライバ54L0からサブビット線ドライバ54r0に向かってビット線書込電流が流れる。   On the other hand, in write subdecoder 52r, complementary write data / D is "0", and subdecode signals SD0r and SD1r are both at the H level. Therefore, sub bit lines SBL0 and SBL1 are coupled to the ground node by sub bit line drivers 54re and 54ro. In sub bit line SBL1, write voltage VPP is supplied from main bit line MBL1 via P channel MOS transistor PQ4, and this supply voltage is discharged by N channel MOS transistor NQ6 of sub bit line driver 54ro to sub bit line SBL1. A bit line write current flows from the sub bit line driver 54L0 to the sub bit line driver 54r0.

逆に、アドレスビットA0が“1”であり、データDが“0”のときには、サブビット線ドライバ54leおよび50loそれぞれにおいて、MOSトランジスタNQ3およびNQ4がともにオン状態となり(サブデコード信号SD0lおよびSD1lがともにHレベル)、サブビット線SBL0およびSBL1が接地ノードに結合される。サブビット線ドライバ54reおよび54roについては、補の書込みデータ/Dが“1”となるため、サブデコード信号SD1rがLレベル、サブデコード信号SD0rがHレベルであり、サブビット線ドライバ54roにおいてPチャネルMOSトランジスタPQ6がオン状態となり、メインビット線MBL1上の書込電圧VPPがサブビット線SBL1に伝達される。サブビット線ドライバ54reにおいては、MOSトランジスタNQ5がオン状態、MOSトランジスタPQ5がオフ状態であり、サブビット線SBL0は接地電圧レベルに維持され、書込電流は流れない。サブビット線SBL1は、サブビット線ドライバ54roから電流を供給されて、サブビット線ドライバ54loによりその供給電流が放電され、データDが“1”のときと、逆の方向にビット線書込電流を流すことができる。   Conversely, when address bit A0 is “1” and data D is “0”, MOS transistors NQ3 and NQ4 are both turned on in sub bit line drivers 54le and 50lo (subdecode signals SD0l and SD1l are both in the same state). H level), sub-bit lines SBL0 and SBL1 are coupled to the ground node. For sub bit line drivers 54re and 54ro, complementary write data / D is "1", so that sub decode signal SD1r is at L level and sub decode signal SD0r is at H level. In sub bit line driver 54ro, P channel MOS transistor PQ6 is turned on, and write voltage VPP on main bit line MBL1 is transmitted to sub bit line SBL1. In sub bit line driver 54re, MOS transistor NQ5 is on, MOS transistor PQ5 is off, sub bit line SBL0 is maintained at the ground voltage level, and no write current flows. The sub bit line SBL1 is supplied with current from the sub bit line driver 54ro, and the supply current is discharged by the sub bit line driver 54lo, so that the bit line write current flows in the opposite direction from when the data D is "1". Can do.

このサブビット線書込電流の大きさは、選択メインビット線上に伝達されるビット線書込電圧VPPBの電圧レベルにより決定され、ビット線書込電圧VPPBの電圧レベルを変更することにより、サブビット線を流れる書込電流の大きさを変更することができ、応じて、サブビット線誘起磁界郷土を変更することができる。   The magnitude of this sub bit line write current is determined by the voltage level of bit line write voltage VPPB transmitted on the selected main bit line, and the sub bit line is changed by changing the voltage level of bit line write voltage VPPB. The magnitude of the flowing write current can be changed, and the sub-bit line induced magnetic field native region can be changed accordingly.

なお、メインビット線MBL0およびMBL1が非選択状態であり、接地電圧レベルのときには、例えばサブデコード信号SD0lがLレベルとなっても、サブビット線ドライバ54leにおいてPチャネルMOSトランジスタPQ3のゲートおよびソースがともに接地電圧レベルとなり、オフ状態となる。このときには、サブデコード信号SD0rがHレベルであり、サブビット線ドライバ54reにおけるNチャネルMOSトランジスタNQ5によりサブビット線SBR0は、接地電圧レベルに維持される。他のサブビット線ドライバにおいても同様である。したがって、サブビット線SBL0およびSBL1が、フローティング状態となるのは、防止することができる。   When main bit lines MBL0 and MBL1 are in a non-selected state and are at the ground voltage level, for example, even if sub decode signal SD01 is at L level, both the gate and source of P channel MOS transistor PQ3 are in sub bit line driver 54le. It becomes the ground voltage level and is turned off. At this time, sub decode signal SD0r is at the H level, and sub bit line SBR0 is maintained at the ground voltage level by N channel MOS transistor NQ5 in sub bit line driver 54re. The same applies to other sub-bit line drivers. Therefore, it is possible to prevent sub bit lines SBL0 and SBL1 from entering a floating state.

なお、メインビット線ドライバ50eおよび50oは、データ読出時、出力ハイインピーダンス状態に設定される。また、データ読出時、サブデコード信号SD1r、SD0r、SD0lおよびSD1lは、すべてLレベルに設定され、サブビット線ドライバ54le、54re、54loおよび54roにおいて、PチャネルMOSトランジスタPQ3、PQ5P、Q4およびPQ6がオン状態となり、サブビット線SBL0およびSBL1がそれぞれメインビット線MBL0およびMBL1に結合される。   Main bit line drivers 50e and 50o are set to the output high impedance state during data reading. At the time of data reading, subdecode signals SD1r, SD0r, SD0l and SD1l are all set to L level, and P channel MOS transistors PQ3, PQ5P, Q4 and PQ6 are turned on in sub bit line drivers 54le, 54re, 54lo and 54ro. Then, sub bit lines SBL0 and SBL1 are coupled to main bit lines MBL0 and MBL1, respectively.

メインビット線ドライバ50bおよび50oにおいて、ゲート回路G1およびG3の出力信号をアドレス信号に従って変化させ、一方、ゲート回路G2およびG4の出力信号は、データ書込動作完了時にワンショットの形態でHレベルに設定する。ゲート回路G1およびG3の出力信号は、データ書込サイクル完了後Lレベルである。したがって、書込ベリファイ動作およびデータアクセス両者を含むデータ読出時、メインビット線MBL0およびMBL1を、フローティング状態に設定することができる。   In main bit line drivers 50b and 50o, the output signals of gate circuits G1 and G3 are changed in accordance with the address signal. On the other hand, the output signals of gate circuits G2 and G4 are set to the H level in the form of one shot when the data write operation is completed. Set. The output signals of gate circuits G1 and G3 are at L level after completion of the data write cycle. Therefore, main bit lines MBL0 and MBL1 can be set in a floating state at the time of data reading including both the write verify operation and data access.

また、データ読出時、書込サブデコーダ52lにおいては、ゲート回路GA1へ与えられるデータDおよびアドレスビットA0をともにHレベルに強制的に設定し、ゲート回路GA0へ与えられる書込データDおよび補のアドレスビット/A0を共にHレベルに強制的に設定する。同様、書込サブデコーダ52rにおいても、ゲート回路GB0へ与えられる補のアドレスビット/A0および補の書込データ/DをHレベルに設定し、ゲート回路GB1に対しては補のデータ/DおよびアドレスビットA0をともにHレベルに設定する。アドレスビットA0およびデータDをそれぞれ反転して補のアドレスビット/A0および補の書込データ/Dを生成する回路として、データ書込モード以外のときにはLレベルとなるデータ書込制御信号を第1の入力に受けるNAND回路を利用することにより容易に実現することができる。   At the time of data reading, write sub-decoder 52l forcibly sets both data D applied to gate circuit GA1 and address bit A0 to the H level, write data D applied to gate circuit GA0 and complementary data. Both address bits / A0 are forcibly set to H level. Similarly, in write subdecoder 52r, complementary address bit / A0 and complementary write data / D applied to gate circuit GB0 are set to the H level, and complementary data / D and gate circuit GB1 are set to H level. Both address bits A0 are set to H level. As a circuit that inverts address bit A0 and data D to generate complementary address bit / A0 and complementary write data / D, a data write control signal that is at L level in a mode other than the data write mode is set to the first level. This can be easily realized by using a NAND circuit that receives the input.

データ書込完了後、書込データを読出し、期待値データと一致しているかの判定を行ない、不一致判定時に、再度、書込を書込電圧VPPBを変更して実行する。以下、この書込シーケンスを実践する部分の構成について説明する。   After the data writing is completed, the write data is read to determine whether the data matches the expected value data. When the data does not match, the write is performed again by changing the write voltage VPPB. In the following, the configuration of the part for practicing this writing sequence will be described.

読出列選択回路32は、メインビット線MBL0およびMBL1それぞれに対して設けられ、読出列選択信号RSEL0およびRSEL1に従って選択的に導通し、導通時、メインビット線MBL0およびMBL1を内部データ線36aおよび36bに結合する読出列選択ゲートCG0およびCG1を含む。   Read column select circuit 32 is provided for main bit lines MBL0 and MBL1, respectively, and selectively conducts in accordance with read column select signals RSEL0 and RSEL1. When conducting, main bit lines MBL0 and MBL1 are connected to internal data lines 36a and 36b. Includes read column select gates CG0 and CG1.

正規メモリセルMへのデータの書込を実行する場合におけるベリファイ動作時のデータ読出時および通常のデータアクセスのためのデータ読出時には、読出列選択ゲートCG0およびCG1は同時に導通し、内部データ線36a36bの一方にメインメモリセルが結合され、他方にダミーメモリセルが結合される。データ読出時のワード線アドレスが偶数であるか奇数であるかに基づいて、ダミーワード線を選択的に選択状態へ駆動する。すなわち偶数ワード線の選択時、奇数ダミーワード線を選択状態へ駆動し、奇数ワード線選択時には、偶数ダミーワード線を選択状態へ駆動する。ダミーメモリセルDMC0およびDMC1には、正規メモリセルMの記憶データ(抵抗値)の参照データ(参照抵抗値)が設定されている。したがって内部データ線36aおよび36bには、図示しない読出電流供給回路からの読出電流により、相補電流/電圧状態が現われる。センスアンプ34は、この内部データ線36aおよび36bを流れる電流を差動増幅する。センスアンプ34は、電流センス型差動増幅回路で構成されてもよく、また、電圧検知型差動増幅回路で構成されてもよい。   When data is written to normal memory cell M, read column select gates CG0 and CG1 are simultaneously turned on at the time of data reading during a verify operation and data reading for normal data access, and internal data lines 36a36b. A main memory cell is coupled to one of the two, and a dummy memory cell is coupled to the other. A dummy word line is selectively driven to a selected state based on whether the word line address at the time of data reading is an even number or an odd number. That is, when the even word line is selected, the odd dummy word line is driven to the selected state, and when the odd word line is selected, the even dummy word line is driven to the selected state. In the dummy memory cells DMC0 and DMC1, reference data (reference resistance value) of storage data (resistance value) of the normal memory cell M is set. Therefore, complementary current / voltage states appear on internal data lines 36a and 36b due to a read current from a read current supply circuit (not shown). Sense amplifier 34 differentially amplifies the current flowing through internal data lines 36a and 36b. The sense amplifier 34 may be composed of a current sense type differential amplifier circuit, or may be composed of a voltage detection type differential amplifier circuit.

スイッチ回路9は、モード設定信号TMに従って、センスアンプ34の出力信号を出力バッファまたは書込制御回路4へ与える。   Switch circuit 9 provides the output signal of sense amplifier 34 to output buffer or write control circuit 4 in accordance with mode setting signal TM.

モード設定信号TMは、データアクセスが行われる通常データ読出モード時、スイッチ回路9をセンスアンプ34の出力信号を出力バッファへ伝達する状態に設定し、書込ベリファイを含むデータ書込モード時には、このセンスアンプ34の出力信号を書込制御回路4へ伝達するように設定する。   The mode setting signal TM sets the switch circuit 9 to a state in which the output signal of the sense amplifier 34 is transmitted to the output buffer in the normal data read mode in which data access is performed, and in the data write mode including the write verify, It is set so that the output signal of the sense amplifier 34 is transmitted to the write control circuit 4.

書込制御回路4は、スイッチ回路9から与えられるデータを期待値データEXPと比較する比較回路50と、その比較回路50の出力信号に基づいて、データが正確に書込まれたかを判定し、その判定結果に従って書込条件を制御する電圧ステップ制御信号STEPを生成するBIST(ビルトイン・セルフ・テスト)制御回路52と、起動時およびボードレベルでのテストを行うためのテストシーケンスおよび固定値データを格納する(プログラム可能)読出専用メモリ(ROM)54を含む。この比較回路50へ与えられる期待値データEXPは、データ書込時与えられる書込データである。ROM54には、電圧ステップ制御信号STEPの変更ステップを示すデータが格納され、その格納データに従って書込電圧条件の変更が行われる。このROM54は、プログラム可能であり、BIST制御回路52によりデータの書込および書換を行う事ができる。   The write control circuit 4 compares the data supplied from the switch circuit 9 with the expected value data EXP, and determines whether the data is correctly written based on the output signal of the comparison circuit 50, A BIST (built-in self test) control circuit 52 for generating a voltage step control signal STEP for controlling the write condition according to the determination result, a test sequence for starting and board level tests, and fixed value data A read-only memory (ROM) 54 for storing (programmable) is included. Expected value data EXP applied to comparison circuit 50 is write data applied during data writing. The ROM 54 stores data indicating the step of changing the voltage step control signal STEP, and the write voltage condition is changed according to the stored data. The ROM 54 is programmable, and data can be written and rewritten by the BIST control circuit 52.

このBIST制御回路52を、データ書込時のベリファイ動作に利用することにより、チップレベルでのテスト工程で、データの書込/読出が正確に行なわれるかの判定を行なうテストシーケンスを利用して、通常動作モード時のデータ書込時における書込ベリファイを行なうことができる。   By using this BIST control circuit 52 for a verify operation at the time of data writing, a test sequence for determining whether data writing / reading is accurately performed in a test process at the chip level is used. Thus, the write verify at the time of data writing in the normal operation mode can be performed.

この記憶装置においては、さらに、内部データ線36aおよび36bが、それぞれ、スイッチング素子TGaおよびTGbを介して参照抵抗素子RVRaおよびRVRbが結合される。これらの参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値は、書込制御回路4(BIST制御回路52)の制御の下にその抵抗値を変更することができる。これらの参照抵抗素子RVRaおよびRVRbは、ダミーメモリセルDMC0およびDMC1にデータを書込むときに利用される。ダミーメモリセルの基準抵抗値は、ROM54に格納されている。参照抵抗素子RVRaおよびRVRbを選択的に内部データ線36aおよび36bに接続して、選択ダミーメモリセルに対する参照抵抗として利用する。ダミーメモリセルに対するデータの書込については、後に詳細に説明する。   In this memory device, internal data lines 36a and 36b are further coupled to reference resistance elements RVRa and RVRb via switching elements TGa and TGb, respectively. The resistance values of these reference resistance elements RVRa and RVRb can be changed under the control of the write control circuit 4 (BIST control circuit 52). These reference resistance elements RVRa and RVRb are used when data is written in dummy memory cells DMC0 and DMC1. The reference resistance value of the dummy memory cell is stored in the ROM 54. Reference resistance elements RVRa and RVRb are selectively connected to internal data lines 36a and 36b to be used as reference resistances for the selected dummy memory cell. Data writing to the dummy memory cell will be described in detail later.

図11は、正規メモリセルおよびダミーメモリセルの磁化特性を示す図である。図11において、メモリセル(正規メモリセルおよびダミーメモリセル)は、磁化困難軸および磁化容易軸を有している。デジット線DLおよびダミーデジット線DDLを流れる電流が誘起する磁界H(DL)を、この磁化容易軸方向の磁界H(E)に設定する。一方、ビット線BL(サブビット線SBL)を流れる電流が誘起する磁界H(BL)は、磁化困難軸方向に沿った磁界H(H)に設定する。ビット線BLを流れる電流が誘起する磁界H(BL)とデジット線DLを流れる電流が誘起する磁界H(DL)の合成磁界Hが、図11の曲線(アステロイド特性線)の外側にまで延在するとき、そのメモリセルの磁化状態が印加磁界Hの磁化方向に設定される。したがって、このメモリセルに印加される磁界強度が図11に示すアステロイド特性線の外部に存在するときに、メモリセルの磁化状態が反転する。アステロイド特性線の内部に、その印加合成磁界強度が存在する場合には、磁化状態は反転しない。このアステロイド特性線が、従って、磁化反転のしきい値を示す。   FIG. 11 is a diagram showing magnetization characteristics of normal memory cells and dummy memory cells. In FIG. 11, the memory cells (regular memory cell and dummy memory cell) have a hard axis and an easy axis. The magnetic field H (DL) induced by the current flowing through the digit line DL and the dummy digit line DDL is set to the magnetic field H (E) in the easy axis direction. On the other hand, the magnetic field H (BL) induced by the current flowing through the bit line BL (sub-bit line SBL) is set to the magnetic field H (H) along the hard axis. The combined magnetic field H of the magnetic field H (BL) induced by the current flowing through the bit line BL and the magnetic field H (DL) induced by the current flowing through the digit line DL extends to the outside of the curve (asteroid characteristic line) in FIG. When present, the magnetization state of the memory cell is set to the magnetization direction of the applied magnetic field H. Therefore, when the magnetic field strength applied to the memory cell exists outside the asteroid characteristic line shown in FIG. 11, the magnetization state of the memory cell is reversed. When the applied combined magnetic field strength exists inside the asteroid characteristic line, the magnetization state is not reversed. This asteroid characteristic line thus represents the threshold for magnetization reversal.

磁化状態が反転しても、メモリセルのサイズまたは特性のばらつきにより、電気的抵抗値が、十分高抵抗状態または低抵抗状態とならない場合が存在する。この書込不良が存在する場合、固定磁気層の磁化方向との位相差を変更することにより、確実に、低抵抗状態または高抵抗状態に設定することができる。また、磁化反転が生じていない場合には、確実に、磁化反転を生じさせて、書込データに応じた磁化状態に設定することができる。以下、メモリセルのデータ書込シーケンスについて説明する。   Even if the magnetization state is reversed, there is a case where the electrical resistance value does not become a sufficiently high resistance state or a low resistance state due to variations in the size or characteristics of the memory cell. When this writing failure exists, the low resistance state or the high resistance state can be reliably set by changing the phase difference with the magnetization direction of the fixed magnetic layer. In addition, when magnetization reversal has not occurred, it is possible to reliably cause magnetization reversal and set the magnetization state according to the write data. Hereinafter, a data write sequence of the memory cell will be described.

正規メモリセルに対する書込シーケンス1:
図12は、この発明の実施の形態1に従うデータ書込シーケンスを示すフロー図である。以下、図12を参照して、この発明の実施の形態1の記憶装置のデータ書込シーケンスについて説明する。
Write sequence for normal memory cell 1:
FIG. 12 is a flowchart showing a data write sequence according to the first embodiment of the present invention. A data write sequence of the storage device according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

まず、図1に示す書込制御回路4は、外部からのコマンドCMDに従ってデータ書込が指示されたかを判定する(ステップS1)。データ書込が指定されない場合には、書込制御回路4は、データ書込指示が与えられるのを待つ。この場合、データ読出が指定されている場合には、図1に示す主制御回路8は、そのコマンドCMDのデータ読出指示に従って、データの読出を行なうための動作制御を行う。   First, the write control circuit 4 shown in FIG. 1 determines whether data writing has been instructed in accordance with an external command CMD (step S1). When data writing is not designated, write control circuit 4 waits for a data write instruction. In this case, when data reading is designated, main control circuit 8 shown in FIG. 1 performs operation control for reading data in accordance with the data reading instruction of command CMD.

ステップS1においてデータ書込が指定されたと判定すると、まず、図1に示す書込制御回路4は、入出力回路7から与えられる書込データDをラッチし(ステップS2)、次いで、図3に示す書込電圧発生回路15の発生する電圧VPPDおよびVPPBの電圧レベルを初期設定する(ステップS3)。   If it is determined in step S1 that data writing is designated, first, the write control circuit 4 shown in FIG. 1 latches the write data D supplied from the input / output circuit 7 (step S2), and then in FIG. Initially set voltage levels of voltages VPPD and VPPB generated by write voltage generation circuit 15 shown (step S3).

デジット線書込電圧VPPDおよびビット線書込電圧VPPBの電圧レベルの初期設定の後、図1に示す書込制御回路4は、図1に示す主制御回路8を起動してデータ書込を行なう。このデータ書込時、書込データdおよびアドレス信号に従って、図9に示すメインビット線ドライバ50eおよび50oが、ビット線書込電圧VPPBを、選択メインビット線(たとえばMBL0、MBL1)ヘ伝達する。このときまた、サブビット線ドライバ54le、54re、54lo、54roにより、選択サブビット線に、書込データDに応じた方向に電流が流れる。このときのビット線書込電流は、ビット線書込電圧VPPBにより設定されている。また、デジット線DLには、図3に示すデジット線駆動回路20により、デジット線書込電圧VPPDに応じた電流が流れる。これらのサブビット線書込電流およびデジット線書込電流により、選択メモリセルに対し、誘起磁界の合成磁界が印加され、その磁化状態が設定され、データの書込が完了する(ステップS4)。   After initial setting of digit line write voltage VPPD and bit line write voltage VPPB, write control circuit 4 shown in FIG. 1 activates main control circuit 8 shown in FIG. 1 to perform data writing. . At the time of data writing, main bit line drivers 50e and 50o shown in FIG. 9 transmit bit line write voltage VPPB to selected main bit lines (for example, MBL0 and MBL1) in accordance with write data d and an address signal. At this time, current flows in the direction corresponding to the write data D to the selected sub-bit line by the sub-bit line drivers 54le, 54re, 54lo, and 54ro. The bit line write current at this time is set by the bit line write voltage VPPB. In addition, a current corresponding to the digit line write voltage VPPD flows through the digit line DL by the digit line driving circuit 20 shown in FIG. By these sub-bit line write current and digit line write current, a synthetic magnetic field of induced magnetic field is applied to the selected memory cell, its magnetization state is set, and data writing is completed (step S4).

このデータ書込完了後、図10に示すメインビット線ドライバ50eおよび50oは、そのゲート回路G2およびG4の出力信号に従ってMOSトランジスタNQ1およびNQ2により、選択メインビット線MBL0およびMBL1を接地電圧レベルにリセットした後、出力ハイインピーダンス状態となる。   After completion of the data writing, main bit line drivers 50e and 50o shown in FIG. 10 reset selected main bit lines MBL0 and MBL1 to the ground voltage level by MOS transistors NQ1 and NQ2 in accordance with the output signals of gate circuits G2 and G4. After that, the output high impedance state is obtained.

次いで、書込制御回路4により、図9に示すスイッチ回路9の経路が、センスアンプ34の出力信号を比較回路50へ転送する経路に設定され、また期待値データEXPとして書込データD(ラッチされている)が比較回路50へ与えられる。この状態で選択メモリセルからの込データの読出が行なわれる(ステップS5)。データ読出時においては、サブビット線ドライバを介してサブビット線SBL0およびSBL1が、メインビット線MBL0およびMBL1に結合される。この状態で、読出列選択信号RSEL0およびRSEL1を選択状態へ駆動し、メインビット線MBL0およびMBL1を内部データ線36aおよび36bに結合する。また、データ読出時においては、ワード線WLとダミーワード線DWLが選択され、メインビット線MBL0およびMBL1一方および他方には、データが書込まれた正規メモリセルおよびダミーメモリセルがそれぞれ接続される。センスアンプ34が正規メモリセルおよびダミーメモリセルの抵抗状態に応じた信号を生成して、スイッチ回路9を介して比較回路50へ与える。   Next, the write control circuit 4 sets the path of the switch circuit 9 shown in FIG. 9 as a path for transferring the output signal of the sense amplifier 34 to the comparison circuit 50, and write data D (latch) as expected value data EXP. Is supplied to the comparison circuit 50. In this state, read data is read from the selected memory cell (step S5). At the time of data reading, sub bit lines SBL0 and SBL1 are coupled to main bit lines MBL0 and MBL1 through a sub bit line driver. In this state, read column selection signals RSEL0 and RSEL1 are driven to the selected state, and main bit lines MBL0 and MBL1 are coupled to internal data lines 36a and 36b. At the time of data reading, word line WL and dummy word line DWL are selected, and a normal memory cell and a dummy memory cell in which data is written are connected to one and the other of main bit lines MBL0 and MBL1, respectively. . The sense amplifier 34 generates a signal corresponding to the resistance state of the normal memory cell and the dummy memory cell, and supplies the signal to the comparison circuit 50 via the switch circuit 9.

比較回路50は、このセンスアンプ34からのデータと期待値データ(ラッチデータ)EXPとを比較し、その一致/不一致判定結果を、書込制御回路4のBIST制御回路52へ与える(ステップS6)。   The comparison circuit 50 compares the data from the sense amplifier 34 with the expected value data (latch data) EXP, and gives the match / mismatch determination result to the BIST control circuit 52 of the write control circuit 4 (step S6). .

BIST制御回路52は、読出データと期待値データ(ラッチデータ)とが不一致の場合には、ビット線書込電圧VPPBを初期値に固定したまま、デジット線書込電圧VPPDを、所定電圧幅のステップ増分する。次いで、主制御回路8(図1参照)の制御の下に再び同じメモリセルへのデータ書込が行なわれ、ステップS2以降の動作が繰返される。   When the read data and the expected value data (latch data) do not match, the BIST control circuit 52 sets the digit line write voltage VPPD to a predetermined voltage width while keeping the bit line write voltage VPPB at the initial value. Increment step. Next, data is written into the same memory cell again under the control of main control circuit 8 (see FIG. 1), and the operations after step S2 are repeated.

ステップS6において、読出データがラッチデータ(期待値データ)と一致していると判定された場合には、ステップS8において次の書込データがあるかの判定が行われ、次の書込データが存在する場合には、新たな書込データを期待値データとしてラッチしてステップS3以降の動作が再び実行される。書込データがステップS8において存在しないと判定されると、データ書込シーケンスを終了し、次の動作に備える。   If it is determined in step S6 that the read data matches the latch data (expected value data), it is determined in step S8 whether there is next write data. If it exists, new write data is latched as expected value data, and the operations after step S3 are executed again. If it is determined in step S8 that the write data does not exist, the data write sequence is terminated to prepare for the next operation.

図12に示すステップS7において、ビット線書込電圧VPPBを初期値に固定し、デジット線書込データVPPDをステップ単位で増分するのは、以下の理由による。デジット線は、そのデジット線書込電流により、磁化容易軸方向の磁場を誘起する。このデジット線とメモリセルの可変磁気抵抗素子との距離が、ビット線と可変磁気抵抗素子との間の距離に比べて大きい場合、このデジット線が誘起する磁場が、近傍のメモリセルの可変磁気抵抗素子に影響を及ぼし、近傍の非選択メモリセルの磁化状態が反転する磁気ディスターブの問題が生じる可能性がある。この場合、ビット線を流れる電流が誘起する磁界は、磁化困難軸方向の磁界であり、この磁化困難軸方向のビット線誘起磁界(図11のH(BL))が大きくなるように、ビット線書込電圧VPPBの電圧を初期設定する。デジット線を流れる電流が誘起する磁界(図11のH(DL))の強度が徐々に増大するように、デジット線書込電圧VPPDを徐々に増分する。これにより、デジット線誘起磁界を近傍の非選択メモリセルへの影響を抑制しつつ選択メモリセルへのデータの書込を行なうことができる。   In step S7 shown in FIG. 12, the bit line write voltage VPPB is fixed to the initial value and the digit line write data VPPD is incremented in units of steps for the following reason. The digit line induces a magnetic field in the easy axis direction by the digit line write current. When the distance between the digit line and the variable magnetoresistive element of the memory cell is larger than the distance between the bit line and the variable magnetoresistive element, the magnetic field induced by the digit line causes the variable magnetic resistance of the nearby memory cell. There is a possibility that a magnetic disturbance problem that affects the resistance element and reverses the magnetization state of the neighboring non-selected memory cell may occur. In this case, the magnetic field induced by the current flowing through the bit line is a magnetic field in the hard axis direction, and the bit line induced magnetic field (H (BL) in FIG. 11) in the hard axis direction is increased. The voltage of write voltage VPPB is initialized. The digit line write voltage VPPD is gradually increased so that the intensity of the magnetic field (H (DL) in FIG. 11) induced by the current flowing through the digit line gradually increases. As a result, data can be written to the selected memory cell while suppressing the influence of the digit line induced magnetic field on nearby non-selected memory cells.

また、デジット線に対しては配線による磁気シールドが設けられ、近傍の非選択メモリセルの磁気ディスターブの問題が生じない構成の場合には、ビット線書込電圧VPPBおよびディジット書込電圧VPPDを以下のように変更する。すなわち、ビット線書込電流が最小値となるようにビット線書込電圧VPPBを初期設定する。この状態で、書込が十分に行なわれるようにデジット線を流れる電流を大きくするように、デジット線書込電圧VPPDを順次増分する。   Further, in the configuration in which a magnetic shield is provided for the digit line by wiring and the problem of magnetic disturbance of the neighboring non-selected memory cells does not occur, the bit line write voltage VPPB and the digit write voltage VPPD are set as follows. Change as follows. That is, the bit line write voltage VPPB is initialized so that the bit line write current becomes the minimum value. In this state, digit line write voltage VPPD is sequentially incremented so as to increase the current flowing through the digit line so that writing is sufficiently performed.

なお、ステップS8において次の書込データの有無を判定している。ここで、たとえばページ書込などのように連続してデータの書込が行なわれる場合、まず書込データを内部の図示しないレジスタなどにラッチし、レジスタのデータを順次書込む。   In step S8, the presence / absence of the next write data is determined. Here, when data is continuously written, for example, page write, for example, the write data is first latched in an internal register (not shown) and the register data is sequentially written.

図13および図14は、データ書込シーケンスでの誘起磁界の変化を示す図である。図13および図14において、横軸に、磁化容易軸方向の磁界を示し、縦軸に磁化困難軸方向の磁界を示す。図13に示す曲線において、±0の誘起磁界で、アステロイド特性線と合成磁界強度が重なる状態を考える。   13 and 14 are diagrams showing changes in the induced magnetic field in the data write sequence. 13 and 14, the horizontal axis indicates the magnetic field in the easy axis direction, and the vertical axis indicates the magnetic field in the hard axis direction. In the curve shown in FIG. 13, a state where the asteroid characteristic line overlaps with the combined magnetic field intensity with an induced magnetic field of ± 0 is considered.

これらの図13および図14に示すように、磁化困難軸方向の磁界強度を、デジット線書込電圧に応じて順次増大させることにより、ビット線書込電流が誘起する磁化容易軸方向の磁界を一定の値に維持してデータ書込を行なうことにより、アステロイド特性線を超えた時点でデータの書換(磁化反転)を行なうことができる。また、図14に示すように、メモリセルの特性のバラツキなどにより、このアステロイド特性線が、図13に示す推定アステロイド特性線と異なる特性を有する場合においても、磁化困難軸方向の磁界を順次増大させることにより、このアステロイド特性線を合成磁界強度が超えた時点で、データの書換を行なうことができ、正確なデータの書込をメモリセル特性にかかわらず行なうことができ、書込マージンを増大させることができる。   As shown in FIGS. 13 and 14, the magnetic field intensity in the hard axis direction is increased in accordance with the digit line write voltage, so that the magnetic field in the easy axis direction induced by the bit line write current is increased. By writing data while maintaining a constant value, data can be rewritten (magnetization reversal) when the asteroid characteristic line is exceeded. Further, as shown in FIG. 14, even when this asteroid characteristic line has a characteristic different from the estimated asteroid characteristic line shown in FIG. By sequentially increasing the data, the data can be rewritten when the combined magnetic field intensity exceeds the asteroid characteristic line, and accurate data can be written regardless of the memory cell characteristics. The margin can be increased.

正規メモリセルへの書込シーケンス2:
図15は、この発明の実施の形態1のデータ書込シーケンスの変更例を示す図である。この図15に示すデータ書込シーケンスにおいては、読出データとラッチデータ(期待値データ)との一致を検出する比較するステップS6に続いて行なわれる書込電圧の変更を行なうステップSP7の動作内容が、図12に示すデータ書込シーケンスと異なる。このステップSP7においては、書込電圧の変更時、ビット線書込電圧VPPBおよびデジット線書込電圧VPPDの両者の電圧レベルを上昇させる。図15に示す書込データシーケンスの残りのステップは、図12に示す書込シーケンスの各ステップと同じであり、対応する部分には同一ステップ番号を付し、その詳細説明は省略する。
Write sequence 2 to normal memory cell:
FIG. 15 shows a modification of the data write sequence according to the first embodiment of the present invention. In the data write sequence shown in FIG. 15, the operation contents of step SP7 for changing the write voltage performed following step S6 for comparing the read data with the latch data (expected value data) are shown. This is different from the data writing sequence shown in FIG. In step SP7, when the write voltage is changed, the voltage levels of both the bit line write voltage VPPB and the digit line write voltage VPPD are raised. The remaining steps of the write data sequence shown in FIG. 15 are the same as the steps of the write sequence shown in FIG. 12, and corresponding portions are denoted by the same step numbers, and detailed description thereof is omitted.

この図15に示すデータ書込シーケンスの場合、図16に示すように、磁化容易軸方向の磁界H(E)および磁化困難軸方向の磁界H(H)が、最小初期設定値から予め定められた電圧幅のステップずつ増大する。図16に示す評価磁化特性においては、±0の誘起磁界でアステロイド特性線と合成磁界強度が重なる状態を考える。この場合、初期設定値から順次ビット線書込電流およびデジット線書込電流を、それぞれビット線書込電圧VPPBおよびデジット線書込電圧VPPDを増分して増大させる。誘起磁界の合成磁界強度が、アステロイド特性線を超えた時点で、このメモリセルの磁化状態を設定することができる。   In the case of the data write sequence shown in FIG. 15, as shown in FIG. 16, the magnetic field H (E) in the easy axis direction and the magnetic field H (H) in the hard axis direction are determined in advance from the minimum initial setting value. The voltage step increases in steps. In the evaluation magnetization characteristic shown in FIG. 16, a state is considered in which the asteroid characteristic line and the combined magnetic field intensity overlap with each other with an induced magnetic field of ± 0. In this case, the bit line write current and the digit line write current are sequentially increased from the initial set value by incrementing the bit line write voltage VPPB and the digit line write voltage VPPD, respectively. When the combined magnetic field strength of the induced magnetic field exceeds the asteroid characteristic line, the magnetization state of the memory cell can be set.

一方、図17に示すように、アステロイド特性線が、評価値よりもずれた場合においても、最小初期値から磁化容易軸方向のデジット線磁界および磁化困難軸方向のビット線磁界を予め定められた電圧幅のステップずつ増分することにより、アステロイド特性線を超えた時点でデータの書換を行なうことができる。   On the other hand, as shown in FIG. 17, even when the asteroid characteristic line deviates from the evaluation value, the digit line magnetic field in the easy axis direction and the bit line magnetic field in the hard axis direction are determined in advance from the minimum initial value. By incrementing the voltage width step by step, the data can be rewritten when the asteroid characteristic line is exceeded.

特に、アステロイド特性線について、磁化容易軸方向および磁化困難軸方向両者が、ともに同程度評価特性線(図16に示す特性線)からずれる場合、ビット線書込電圧VPPBおよびデジタル線書込電圧VPPDの両者を変更して、ビット線書込電流およびデジット線書込電流を変更することにより、正確なデータの書込を行なうことができる。特に、データ“0”および“1”の磁化方向を、十分角度差の大きい方向に設定することができ、抵抗値のマージンを十分に大きくすることができ、応じて、データ読出時のマージンの大きい状態で書換を行なうことができる。   In particular, in the case of an asteroid characteristic line, when both the easy axis direction and the hard axis direction are deviated from the evaluation characteristic line (characteristic line shown in FIG. 16) to the same extent, the bit line write voltage VPPB and the digital line write voltage By changing both the VPPD and changing the bit line write current and the digit line write current, accurate data writing can be performed. In particular, the magnetization directions of the data “0” and “1” can be set to a direction having a sufficiently large angle difference, and the resistance value margin can be sufficiently increased. Rewriting can be performed in a large state.

ダミーメモリセルのデータ書込シーケンス:
図18は、ダミーメモリセルの抵抗状態を示す図である。今、一例として、ダミーメモリセルが正規メモリセルよりもそのサイズが大きくされ、高抵抗状態に設定されたときに、正規メモリセルの高抵抗状態および低抵抗状態の抵抗値の中間値の抵抗値を与える状態に設定される場合を考える。すなわち、図18に示すように、正規メモリセルが高抵抗状態で抵抗値Rhnを有し、低抵抗状態のときに電気的抵抗値Rlnを有するときに、ダミーメモリセルは、高抵抗状態で電気的抵抗値Rhdを示す。この電気的抵抗値Rhdは、電気的抵抗値RhnおよびRlnの中間値である。このダミーメモリセルが低抵抗状態に設定された場合には、そのときの電気的抵抗値Rldは、正規メモリセルの低抵抗状態の電気的抵抗値Rlnよりもさらに低い抵抗値となる。この場合、たとえばダミーメモリセルのサイズを、正規メモリセルのサイズの2・Rh/(Rhn+Rln)倍に設定することにより、ダミーメモリセルの電流経路の面積が正規メモリセルよりも大きくなり、その電気的抵抗値を所定値に設定することができる。
Dummy memory cell data write sequence:
FIG. 18 is a diagram showing a resistance state of the dummy memory cell. As an example, when the size of a dummy memory cell is larger than that of a normal memory cell and is set to a high resistance state, the resistance value is an intermediate value between the resistance values of the high resistance state and the low resistance state of the normal memory cell. Consider the case where the state is set to give. That is, as shown in FIG. 18, when a normal memory cell has a resistance value Rhn in a high resistance state and has an electrical resistance value Rln in a low resistance state, the dummy memory cell is electrically connected in a high resistance state. The resistance value Rhd is shown. The electrical resistance value Rhd is an intermediate value between the electrical resistance values Rhn and Rln. When the dummy memory cell is set in the low resistance state, the electrical resistance value Rld at that time is a resistance value lower than the electrical resistance value Rln in the low resistance state of the normal memory cell. In this case, for example, by setting the size of the dummy memory cell to 2 · Rh / (Rhn + Rln) times the size of the normal memory cell, the area of the current path of the dummy memory cell becomes larger than that of the normal memory cell, The resistance value can be set to a predetermined value.

図19は、この発明の実施の形態1に従うダミーメモリセルのデータ書込シーケンスを示すフロー図である。以下、図10および図19を参照して、ダミーメモリセルへのデータ書込シーケンスについて説明する。   FIG. 19 is a flowchart showing a data write sequence of the dummy memory cell according to the first embodiment of the present invention. A data write sequence to the dummy memory cell will be described below with reference to FIGS.

このダミーメモリセルのデータ書込は、製品出荷前のテストシーケンスにおいてBIST制御回路52(図10参照)を用いて実行されてもよく、またシステムに組込まれた後、システムの初期設定時にこのデータ書込シーケンスが実行されてもよい。   The data writing of the dummy memory cell may be executed by using the BIST control circuit 52 (see FIG. 10) in a test sequence before product shipment. A write sequence may be performed.

また、図10に示すダミーメモリセルDMC0およびDMC1に対して高抵抗状態に設定するための書込データの設定が行なわれる(ステップS10)。この場合、ダミーメモリセルを全て低抵抗状態に初期設定する必要はない。高抵抗状態にあり、所定の中間抵抗値を有するダミーメモリセルに対しては、データ書込後のベリファイ動作により書込完了判定がなされるため、以後の再書込が行われないだけである。   Write data for setting the high resistance state is set for dummy memory cells DMC0 and DMC1 shown in FIG. 10 (step S10). In this case, it is not necessary to initialize all the dummy memory cells to the low resistance state. For a dummy memory cell that is in a high resistance state and has a predetermined intermediate resistance value, a write completion determination is made by a verify operation after data writing, so that only subsequent rewriting is not performed. .

図9に示すダミーデジット線DDLを選択状態へ駆動し、その後、図3に示すビット線駆動回路22を利用して、順次、ダミーメモリセルDMC0およびDMC1を低抵抗状態に設定する。   The dummy digit line DDL shown in FIG. 9 is driven to the selected state, and then the dummy memory cells DMC0 and DMC1 are sequentially set to the low resistance state using the bit line drive circuit 22 shown in FIG.

次いで、図10に示す参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値を、正規メモリセルの低抵抗状態の抵抗値Rlnに対応する抵抗値に設定し(ステップS11)、ついでアドレスADを初期アドレス“0”に設定する(ステップS12)。これらの動作は、図10に示すBIST制御回路52により実行される。参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値は、ダミーメモリセルの目標抵抗値よりも少し小さい値に、書込制御回路4内のROM54に格納されたコードを用いて設定されてもよい。   Next, the resistance values of the reference resistance elements RVRa and RVRb shown in FIG. 10 are set to resistance values corresponding to the resistance value Rln of the normal memory cell in the low resistance state (step S11), and then the address AD is set to the initial address “0”. (Step S12). These operations are executed by the BIST control circuit 52 shown in FIG. The resistance values of the reference resistance elements RVRa and RVRb may be set to a value slightly smaller than the target resistance value of the dummy memory cell using a code stored in the ROM 54 in the write control circuit 4.

この後、図10に示すBIST制御回路52の制御の下に、ダミーメモリセルDMC0およびDMC1に対するデータの書込を行なう(ステップS13)。   Thereafter, data is written into dummy memory cells DMC0 and DMC1 under the control of BIST control circuit 52 shown in FIG. 10 (step S13).

この書込が完了すると、図10に示すBIST制御回路52により、参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの一方をアドレス信号に従って内部データバス36の内部データ線に接続し、データの読出を行なう。このとき、内部データ線36aおよび36bの一方に、ダミーメモリセルが接続され、他方に、参照抵抗素子RVRaまたはRVRbが接続される(ステップS14)。この後、センスアンプ34を用いてデータの読出を行ない、スイッチ回路9を介して比較回路50へセンスアンプ34の出力信号を与える。   When this writing is completed, BIST control circuit 52 shown in FIG. 10 connects one of reference resistance elements RVRa and RVRb to the internal data line of internal data bus 36 in accordance with the address signal to read data. At this time, the dummy memory cell is connected to one of the internal data lines 36a and 36b, and the reference resistance element RVRa or RVRb is connected to the other (step S14). Thereafter, data is read using the sense amplifier 34 and an output signal of the sense amplifier 34 is given to the comparison circuit 50 via the switch circuit 9.

比較回路50へは、期待値EXPとして、ダミーメモリセルが高抵抗状態にある状態に対応するデータが与えられる。この場合、図10に示すように、ダミーメモリセルDMC0およびDMC1は、それぞれ、選択時、内部データ線36aおよび36bに接続され、これらの内部データ線36aおよび36bはセンスアンプ34に接続される。したがって、ダミーメモリセルDMC0およびDMC1のいずれが選択されるかに応じて期待値データEXPの論理レベルは、選択的に反転される。これは、アドレスビットA0を利用する事により、容易に実現される。   Data corresponding to the state where the dummy memory cell is in the high resistance state is applied to comparison circuit 50 as expected value EXP. In this case, as shown in FIG. 10, dummy memory cells DMC0 and DMC1 are connected to internal data lines 36a and 36b, respectively, and these internal data lines 36a and 36b are connected to sense amplifier 34, respectively. Therefore, the logic level of expected value data EXP is selectively inverted depending on which of dummy memory cells DMC0 and DMC1 is selected. This is easily realized by using the address bit A0.

選択ダミーメモリセルが、まだ高抵抗状態に設定されていないと判定され、電気的抵抗値が正規メモリセルの低抵抗状態の抵抗値Rlnよりも低いと判定された場合には、書込条件を変更して(ステップS16)、再び、ステップS13から始まるデータ書込シーケンスを実行する。   If it is determined that the selected dummy memory cell is not yet set in the high resistance state, and it is determined that the electrical resistance value is lower than the resistance value Rln in the low resistance state of the normal memory cell, the write condition is changed. After changing (step S16), the data writing sequence starting from step S13 is executed again.

一方、ステップS15においてダミーメモリセルが高抵抗状態に設定されていると判定され、その電気的抵抗が、抵抗値Rlnよりも高い状態にあると判定されると、ついで参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの一方の抵抗値を、正規メモリセルの高抵抗状態の抵抗値Rhnの下限値に設定する(ステップS17)。この状態で、再びデータの読出を行ない、センスアンプ34の出力信号に従って比較回路50において期待値EXPと比較し、ダミーメモリセルが正規メモリセルの高抵抗状態の下限抵抗値よりも低い電気的抵抗値を有するかが判定される(ステップS19)。   On the other hand, if it is determined in step S15 that the dummy memory cell is set to the high resistance state and the electrical resistance is determined to be higher than the resistance value Rln, then the reference resistance elements RVRa and RVRb One resistance value is set to the lower limit value of the resistance value Rhn in the high resistance state of the normal memory cell (step S17). In this state, data is read again and compared with the expected value EXP in the comparison circuit 50 in accordance with the output signal of the sense amplifier 34. The electric resistance of the dummy memory cell is lower than the lower limit resistance value of the high resistance state of the normal memory cell. It is determined whether it has a value (step S19).

ステップS19において、ダミーメモリセルの電気的抵抗値が、正規メモリセルの高抵抗状態の電気的抵抗値Rhlの下限値よりも高いと判定されると、ダミーメモリセルを低抵抗状態に設定する逆データの書込が行なわれる(ステップS20)。この逆データ書込時においては、初期化シーケンスのデータ書込条件が用いられてもよく、またこの初期化時の書込条件と異なる再書込条件が用いられてもよい。この後、再び、ステップS13に戻り、ダミーメモリセルを高抵抗状態に設定するためのステップS13以降のシーケンスが実行される。   In step S19, if it is determined that the electrical resistance value of the dummy memory cell is higher than the lower limit value of the electrical resistance value Rhl in the high resistance state of the normal memory cell, the reverse operation for setting the dummy memory cell in the low resistance state is performed. Data is written (step S20). At the time of this reverse data writing, the data writing condition of the initialization sequence may be used, or a rewriting condition different from the writing condition at the time of initialization may be used. Thereafter, the process returns to step S13 again, and the sequence after step S13 for setting the dummy memory cell to the high resistance state is executed.

ステップS19において、比較回路50の出力信号が、ダミーメモリセルが低抵抗状態にあると判定すると、ダミーメモリセルの電気的抵抗値Rhdは、所定値に設定されたと判定され、そのダミーメモリセルに対するデータの書込が完了する。   In step S19, when the output signal of the comparison circuit 50 determines that the dummy memory cell is in the low resistance state, it is determined that the electrical resistance value Rhd of the dummy memory cell is set to a predetermined value, and the dummy memory cell Data writing is completed.

次いでアドレスADは最終ダミーメモリセルが指定されたかの判定が行なわれる(ステップS21)。また書込を行なうダミーメモリセルが存在する場合にはアドレスを1増分し(S22)、再びステップS13からのデータ書込シーケンスを実行する。一方、ステップS21においてアドレスADが最終アドレスと判定されると、全てのダミーメモリセルについてのデータ書込シーケンスが完了する。   Next, it is determined whether or not the last dummy memory cell is designated for the address AD (step S21). If there is a dummy memory cell to be written, the address is incremented by 1 (S22), and the data write sequence from step S13 is executed again. On the other hand, when it is determined in step S21 that address AD is the final address, the data write sequence for all dummy memory cells is completed.

この図19に示すデータ書込シーケンスを利用することにより、確実に、ダミーメモリセルを、高抵抗状態に設定することができる。   By using the data write sequence shown in FIG. 19, the dummy memory cell can be reliably set to the high resistance state.

なお、参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値はコード化して、図10に示すROM54に格納されており、各動作ステップにおいて、BIST制御回路52が読出し、これらの参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値を設定する。また、BIST制御回路52は、ダミーメモリセル選択時のアドレス信号を発生するため、そのアドレスに応じて、期待値データEXPの論理レベルを反転する。   Note that the resistance values of the reference resistance elements RVRa and RVRb are encoded and stored in the ROM 54 shown in FIG. 10, and the BIST control circuit 52 reads out the resistance values of the reference resistance elements RVRa and RVRb in each operation step. Set. Further, since the BIST control circuit 52 generates an address signal when selecting a dummy memory cell, the logic level of the expected value data EXP is inverted according to the address.

また、ダミーメモリセルDMC0およびDMC1のサイズが、正規メモリセルのサイズよりも小さくされ。その低抵抗状態のときに、参照電気抵抗値を与える構成の場合、ダミーメモリセルをすべて高抵抗に初期設定した後に、これらのダミーメモリセルを低抵抗状態に設定するデータ書込シーケンスが実行されればよい。この場合には、図19に示すフロー図における高抵抗状態および低抵抗状態を置換えることにより、その動作フローが得られる。   In addition, the size of dummy memory cells DMC0 and DMC1 is made smaller than the size of normal memory cells. In a configuration in which a reference electric resistance value is given in the low resistance state, after all dummy memory cells are initially set to a high resistance, a data write sequence for setting these dummy memory cells to a low resistance state is executed. Just do it. In this case, the operation flow can be obtained by replacing the high resistance state and the low resistance state in the flowchart shown in FIG.

また、データを書込前に、まず、ダミーメモリセルと参照抵抗素子との比較を行っても良い。既に、所定の抵抗状態に設定されているダミーメモリセルに対してさらにデータの書込を行う必要がなく、書込に要する時間および消費電流を低減することができる。   Further, before the data is written, first, the dummy memory cell and the reference resistance element may be compared. It is not necessary to write data to the dummy memory cell already set to a predetermined resistance state, and the time and current consumption required for writing can be reduced.

また、ダミーメモリセルの特性が、製造パラメータのバラツキなどにより、設計値よりずれていることが予めテスト工程などにおいて検出されている場合には、その特性のバラツキに応じて参照抵抗素子の抵抗値を変更する(ROMの格納データを変更する)。   Further, when it is detected in advance in a test process or the like that the characteristic of the dummy memory cell is deviated from the design value due to variations in manufacturing parameters, the resistance value of the reference resistance element is determined according to the variation in characteristics. (ROM storage data is changed).

ダミーメモリセルの抵抗検出シーケンス(参照抵抗素子の抵抗値決定シーケンス):
図20は、図10に示すダミーメモリセルDMC0およびDMC1のデータ書込後の抵抗値分布を検出するシーケンスを示す図である。この図20に示す検出シーケンスにおいては、ダミメモリセルへの書込データは、高抵抗状態に設定するデータおよび低抵抗状態に設定するデータのいずれであってもよい。ダミーメモリセルの抵抗値分布を参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値に反映させる。以下、図10および図20を参照して、ダミーメモリセルへの抵抗分布検出シーケンスについて説明する。
Dummy memory cell resistance detection sequence (reference resistance element resistance value determination sequence):
FIG. 20 shows a sequence for detecting the resistance value distribution after data writing in dummy memory cells DMC0 and DMC1 shown in FIG. In the detection sequence shown in FIG. 20, the write data to the dummy memory cell may be either data set to the high resistance state or data set to the low resistance state. The resistance value distribution of the dummy memory cell is reflected in the resistance values of the reference resistance elements RVRa and RVRb. The resistance distribution detection sequence for the dummy memory cell will be described below with reference to FIGS.

まず、ダミーメモリセルDMC0およびDMC1への書込データの設定が行なわれる(ステップS30)。この書込データの設定は、ダミーメモリセルDMC0およびDMC1が高抵抗状態に設定されるかまたは低抵抗状態に設定されるかに応じて決定される。   First, write data is set in dummy memory cells DMC0 and DMC1 (step S30). The setting of the write data is determined depending on whether dummy memory cells DMC0 and DMC1 are set to a high resistance state or a low resistance state.

なお、全ダミーメモリセルは、全て高抵抗状態に初期設定する初期化シーケンスは特に要求されない。   Note that an initialization sequence for initializing all dummy memory cells to the high resistance state is not particularly required.

次いで、先頭アドレス(AD=0)を設定し(ステップS31)、また、参照抵抗上記RVRaおよびRVRbの抵抗値を設定し(ステップS32)、選択ダミーメモリセルに対して、設定されたデータを書き込む(ステップS33)。   Next, the head address (AD = 0) is set (step S31), the resistance values of the reference resistors RVRa and RVRb are set (step S32), and the set data is written to the selected dummy memory cell. (Step S33).

図10に示す参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの一方をアドレス信号に従って選択しかつダミーメモリセルを選択して、これらを内部データ線に接続してデータの読出を行なう(ステップS34)。このステップS34においては、内部データ線36aおよび36bの一方に、ダミーメモリセルDMC0またはDMC1が接続され、他方に、参照抵抗素子RVRbまたはRVRaが接続される。センスアンプ34がこのデータを検知し、書込制御回路4へ与える。この書込制御回路4においては、図示しないラッチ回路により、前のサイクルのセンスアンプ34からのデータが期待値データEXPとしてラッチされている。比較回路50においてこのセンスアンプ34からのデータと前サイクルの読出データ(期待値データ)とを比較する(ステップS36)。最初の比較ステップにおいて、期待値データと内部読出データとが一致することがないように、参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値が初期設定される。または、最初のサイクルに読み出されたデータを初期設定される期待値データとして利用する。この最初のサイクルにおいては、比較動作が行われないようにされても良い。   One of reference resistance elements RVRa and RVRb shown in FIG. 10 is selected in accordance with an address signal and a dummy memory cell is selected and connected to an internal data line to read data (step S34). In step S34, dummy memory cell DMC0 or DMC1 is connected to one of internal data lines 36a and 36b, and reference resistance element RVRb or RVRa is connected to the other. The sense amplifier 34 detects this data and supplies it to the write control circuit 4. In write control circuit 4, data from sense amplifier 34 in the previous cycle is latched as expected value data EXP by a latch circuit (not shown). The comparison circuit 50 compares the data from the sense amplifier 34 with the read data (expected value data) of the previous cycle (step S36). In the first comparison step, the resistance values of reference resistance elements RVRa and RVRb are initialized so that expected value data and internal read data do not match. Alternatively, data read in the first cycle is used as expected value data that is initialized. In the first cycle, the comparison operation may not be performed.

前サイクルと現サイクルの読出データの論理レベルが一致している場合には、参照抵抗素子RVRaおよびRVRbは、ダミーメモリセル電気的抵抗状態に対応する抵抗値に設定されていないと判断され、参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値を変更して、再びステップS34に戻り、データのの読出を行なう。一方、ステップS36において、前サイクルおよび現サイクルで読出されたデータの論理レベルが不一致の場合には、参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値が、この現サイクルにおいて、選択ダミーメモリセルの電気的抵抗値を超えたと判定されるため、この前サイクルと現サイクルの参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値の平均値を図10に示すROM52に登録する。ここで、ROM54は、電気的にプログラム可能である。   When the logical levels of the read data in the previous cycle and the current cycle match, it is determined that the reference resistance elements RVRa and RVRb are not set to the resistance values corresponding to the dummy memory cell electrical resistance state. The resistance values of resistance elements RVRa and RVRb are changed, and the process returns to step S34 to read out data. On the other hand, if the logic levels of the data read in the previous cycle and the current cycle do not match in step S36, the resistance values of reference resistance elements RVRa and RVRb are set to the electrical resistance of the selected dummy memory cell in this current cycle. Since it is determined that the value has been exceeded, the average value of the resistance values of the reference resistance elements RVRa and RVRb in the previous cycle and the current cycle is registered in the ROM 52 shown in FIG. Here, the ROM 54 is electrically programmable.

次いで、ステップS39において、最終のダミーメモリセルに対する電気的抵抗値の測定が行なわれたかの判定が行なわれ、最終ダミーメモリセルの電気的抵抗が測定されていない場合には、ステップS40においてアドレスを1増分して、再びステップS32に戻る。   Next, in step S39, it is determined whether or not the electrical resistance value of the final dummy memory cell has been measured. If the electrical resistance of the final dummy memory cell has not been measured, the address is set to 1 in step S40. Increment and return to step S32.

したがって、この場合、ダミーメモリセルにデータを書込み、その書込データにより設定されたダミーメモリセルの電気的抵抗値に対して、参照抵抗素子RVRaまたはRVRbの抵抗値を変化させて、ダミーメモリセルの電気的抵抗値の存在範囲を検出する。たとえば、参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値を、ダミーメモリセルの電気的抵抗値の下限値よりも小さい値に設定した後、順次その抵抗値を増分してデータの読出を行ない、論理レベルの変化時点を検出することにより、ダミーメモリセルの電気的抵抗を測定することができる。   Therefore, in this case, data is written to the dummy memory cell, and the resistance value of the reference resistance element RVRa or RVRb is changed with respect to the electrical resistance value of the dummy memory cell set by the write data, thereby the dummy memory cell. The existence range of the electrical resistance value is detected. For example, after setting the resistance values of the reference resistance elements RVRa and RVRb to a value smaller than the lower limit value of the electrical resistance value of the dummy memory cell, the resistance value is sequentially incremented to read data, and the logic level By detecting the time of change, the electrical resistance of the dummy memory cell can be measured.

このROM54に格納された参照抵抗素子の抵抗値は、メモリアレイのセクタ単位またはワード線単位またはビット線単位または所定のサイズのブロック単位で格納されてもよい。また、全ダミーメモリセルに対して参照抵抗素子の抵抗値を格納することは、特に要求されない。代表的なダミーメモリセルに対する参照抵抗素子の抵抗値をROM54に格納することにより、抵抗値データ格納領域を削減する。   The resistance value of the reference resistance element stored in the ROM 54 may be stored in sector units, word line units, bit line units, or block units of a predetermined size of the memory array. Further, it is not particularly required to store the resistance values of the reference resistance elements for all dummy memory cells. By storing the resistance value of the reference resistive element with respect to a typical dummy memory cell in the ROM 54, the resistance value data storage area is reduced.

システム初期化時において、ダミーメモリセルのデータ書込を行なう場合、このROM54に登録された抵抗値を利用することにより、正確に、ダミーメモリセルのデータ書込を行なうことができる。システム再起動時などにおいて、登録された抵抗値よりも所定値小さい電気的抵抗値または所定値大きい電気的抵抗値に設定することにより、ダミーメモリセルの状態を正確に判定することができる。   When data is written in the dummy memory cell at the time of system initialization, the data can be written in the dummy memory cell accurately by using the resistance value registered in the ROM 54. When the system is restarted or the like, the state of the dummy memory cell can be accurately determined by setting an electrical resistance value smaller than the registered resistance value by a predetermined value or an electrical resistance value larger by a predetermined value.

なお、この図20に示すフロー図における動作においても、偶数列(偶数ビット線)および奇数列(奇数ビット線)に接続されるダミーメモリセルのデータ読出時においては、センスアンプ34へ与えられる出力データの論理レベルが逆となる。しかしながら、参照抵抗素子RVRaまたはRVRbの抵抗値を一方方向に変化させることにより、1つのダミーメモリセルについては、センスアンプの出力信号の論理レベルは、参照抵抗素子の電気的抵抗値がダミーメモリセルの電気的抵抗値を超えたときに変化するため、正確に、ダミーメモリセルの電気的抵抗を測定することができる。   In the operation shown in the flowchart of FIG. 20, the output applied to sense amplifier 34 is also provided when data is read from dummy memory cells connected to even columns (even bit lines) and odd columns (odd bit lines). The logic level of the data is reversed. However, by changing the resistance value of the reference resistance element RVRa or RVRb in one direction, for one dummy memory cell, the logic level of the output signal of the sense amplifier is such that the electrical resistance value of the reference resistance element is the dummy memory cell. Therefore, the electrical resistance of the dummy memory cell can be accurately measured.

なお、この図20に示す動作フローは、図10に示すBIST制御回路52の制御の下に実行され、アドレスの発生、書込データの設定がBIST制御回路52により実行され、データの書込および読出が、BIST制御回路からの制御信号に従って図1に示す主制御回路8により実行される。   The operation flow shown in FIG. 20 is executed under the control of BIST control circuit 52 shown in FIG. 10, and address generation and write data setting are executed by BIST control circuit 52. Reading is performed by the main control circuit 8 shown in FIG. 1 in accordance with a control signal from the BIST control circuit.

[変更例1]
図21は、この発明の実施の形態1の変更例の動作を示すフロー図である。この変更例1においては、正規メモリセルの電気的抵抗値の分布を検出し、その検出結果に従って、参照抵抗素子の抵抗値を設定する。以下、図10および図21を参照して、この発明の実施の形態1の変更例の動作について説明する。
[Modification 1]
FIG. 21 is a flowchart showing the operation of the modification of the first embodiment of the present invention. In the first modification, the distribution of the electrical resistance value of the normal memory cell is detected, and the resistance value of the reference resistance element is set according to the detection result. The operation of the modification of the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 10 and 21.

まず、書込データをHレベルまたはLレベルにセットし(ステップS40)、次いで、セットされたデータをすべての正規メモリセルに対して書込む(ステップS41)。このセットされたデータに応じて、参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値を設定する(ステップS42)。次いで、BIST制御回路52により、先頭アドレスADをセットし(ステップS43)、参照抵抗素子RVRaまたはRVRbを内部データ線に接続してデータを読出す(ステップS44)。   First, write data is set to H level or L level (step S40), and then the set data is written to all normal memory cells (step S41). The resistance values of the reference resistance elements RVRa and RVRb are set according to the set data (step S42). Next, the start address AD is set by the BIST control circuit 52 (step S43), and the reference resistance element RVRa or RVRb is connected to the internal data line to read data (step S44).

このデータ読出時、図10に示すスイッチ回路9は、センスアンプ34の出力信号を比較回路50へ与える。この比較回路50において、センスアンプ34から与えられたデータが期待値データEXPと一致するかを判定する(ステップS45)。この期待値EXPは、正規メモリセルが、内部データ線36aおよび36bのいずれに接続されるかに応じて設定される。この期待値データEXPとセンスアンプ34からの読出データとが一致しない場合、参照抵抗素子RVRaまたはRVRbの抵抗値を変更する(ステップS46)。たとえば、正規メモリセルが高抵抗状態に設定されている場合には、参照抵抗素子RVRaまたはRVRbの抵抗値を初期設定値よりも低くする。次いで、再び、ステップS44、S45が実行される。   At the time of this data reading, switch circuit 9 shown in FIG. 10 provides the output signal of sense amplifier 34 to comparison circuit 50. In this comparison circuit 50, it is determined whether the data supplied from the sense amplifier 34 matches the expected value data EXP (step S45). This expected value EXP is set according to which of the internal data lines 36a and 36b the normal memory cell is connected to. If the expected value data EXP and the read data from the sense amplifier 34 do not match, the resistance value of the reference resistance element RVRa or RVRb is changed (step S46). For example, when the normal memory cell is set to the high resistance state, the resistance value of the reference resistance element RVRa or RVRb is set lower than the initial setting value. Next, steps S44 and S45 are executed again.

ステップS45において期待値データとセンスアンプ35からの読出データの一致が検出されると、参照抵抗素子RVRaまたはRVRbの抵抗値は変更せず、その状態を維持する。次いで、ステップS47において選択正規メモリセルのアドレスADが最終アドレスであるかの判定が行なわれ、最終アドレスと異なる場合にはアドレスを1増分して(ステップS49)、再びステップS44からの動作を実行する。   When the coincidence between the expected value data and the read data from the sense amplifier 35 is detected in step S45, the resistance value of the reference resistance element RVRa or RVRb is not changed and the state is maintained. Next, in step S47, it is determined whether the address AD of the selected normal memory cell is the final address. If it is different from the final address, the address is incremented by 1 (step S49), and the operation from step S44 is executed again. To do.

ステップS47において、アドレスADが最終アドレスであると判定されると、この参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの値がラッチされ、ROM54に登録される。   If it is determined in step S47 that the address AD is the final address, the values of the reference resistance elements RVRa and RVRb are latched and registered in the ROM 54.

この図21に示すシーケンスが、正規メモリセルの高抵抗状態に対応するデータおよび低抵抗状態に対応するデータそれぞれに対して実行される。最終的に、ステップS48においてラッチされた参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの値として、正規メモリセルの高抵抗状態の電気的抵抗値の抵抗分布の下限値および低抵抗状態の電気的抵抗値の上限値がラッチされる。したがって、図22に示すように、これらの高抵抗抵抗状態の電気的抵抗値の下限値Rhminと低抵抗状態の電気的抵抗値の上限値Rlmaxの平均値の抵抗値を、参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値として設定することにより、データ読出時、この高抵抗状態のメモリセルおよび低抵抗状態のメモリセルに対し十分マージンを持った読出基準値を生成することができる。   The sequence shown in FIG. 21 is executed for each of data corresponding to the high resistance state and data corresponding to the low resistance state of the normal memory cell. Finally, as the values of the reference resistance elements RVRa and RVRb latched in step S48, the lower limit value of the resistance distribution of the electrical resistance value in the high resistance state and the upper limit value of the electrical resistance value in the low resistance state of the normal memory cell. Is latched. Therefore, as shown in FIG. 22, the resistance value of the average value of the lower limit value Rhmin of the electrical resistance value in the high resistance resistance state and the upper limit value Rlmax of the electrical resistance value in the low resistance state is represented by the reference resistance element RVRa and By setting the resistance value of RVRb, a read reference value having a sufficient margin can be generated for the memory cell in the high resistance state and the memory cell in the low resistance state at the time of data reading.

この場合、データ読出時にダミーメモリセルを用いる必要がなく、データ読出時、ワード線およびダミーワード線を同時に選択する必要がなく、消費電流を低減することができる。   In this case, it is not necessary to use a dummy memory cell at the time of data reading, and it is not necessary to select a word line and a dummy word line at the time of data reading, so that current consumption can be reduced.

図23は、この変更例1におけるデータ読出部の構成の一例を示す図である。図23において、内部データ線36aには、偶数メインビット線MBLeが、偶数列選択ゲートCGeを介して結合され、内部データ線36bには、奇数メインビット線MBLoが、奇数列選択ゲートCGoを介して結合される。列選択ゲートCGeおよびCGoが、それぞれ読出列選択信号RSELeおよびRSELoに従って選択的に導通状態に設定される。読出列選択信号RSELeは、アドレスビットA0が“0”のときに残りのアドレス信号に基づいて活性化され、また読出列選択信号RSELoは、アドレスビットA0が“1”のときに、残りのアドレスビットに基づいて活性化される。   FIG. 23 is a diagram showing an example of the configuration of the data reading unit in the first modification. In FIG. 23, the even main bit line MBLe is coupled to the internal data line 36a via the even column selection gate CGe, and the odd main bit line MBLo is coupled to the internal data line 36b via the odd column selection gate CGo. Are combined. Column selection gates CGe and CGo are selectively set to a conductive state in accordance with read column selection signals RSELe and RSELo, respectively. The read column selection signal RSELe is activated based on the remaining address signal when the address bit A0 is “0”, and the read column selection signal RSELo is activated when the address bit A0 is “1”. Activated based on bit.

この内部データ線36aおよび36bには、また、トランスファーゲートTGaおよびTGbを介して参照抵抗素子RVRaおよびRVRbが結合される。参照抵抗素子RVRaおよびRVRbは、それぞれの他端が、接地ノードに接続される。トランスファーゲートTGaは、アドレスビットA0と読出指示信号RAEDとを受けるゲート回路AG0に従って選択的に導通し、トランスファーゲートTGbは、読出指示信号READと補のアドレスビット/A0を受けるゲート回路AG1に従って選択的に導通状態となる。ゲート回路AG0およびAG1は、それぞれの両入力に与えられる信号がともにHレベルとなったときに、Hレベルの信号を出力し、対応のトランスファーゲートTGaおよびTGbを導通状態に設定する。読出指示信号READは、図10に示すセンスアンプ34の動作時に活性化される。   Reference resistance elements RVRa and RVRb are coupled to internal data lines 36a and 36b via transfer gates TGa and TGb. Reference resistance elements RVRa and RVRb have the other ends connected to the ground node. Transfer gate TGa is selectively rendered conductive according to gate circuit AG0 receiving address bit A0 and read instruction signal RAED, and transfer gate TGb is selectively selected according to gate circuit AG1 receiving read instruction signal READ and complementary address bit / A0. It becomes a conductive state. Gate circuits AG0 and AG1 output an H level signal when both signals applied to both inputs thereof are at an H level, and set corresponding transfer gates TGa and TGb to a conductive state. Read instruction signal READ is activated when sense amplifier 34 shown in FIG. 10 operates.

偶数メインビット線MBLeが選択されて内部データ線36aに接続されるときには、アドレスビットA0が“0”であるため、ゲート回路AG1の出力信号がHレベルとなり、トランスファーゲートTGBが導通し、内部データ線36bに、参照抵抗素子RVRbが接続される。   When the even main bit line MBLe is selected and connected to the internal data line 36a, since the address bit A0 is "0", the output signal of the gate circuit AG1 becomes H level, the transfer gate TGB becomes conductive, and the internal data Reference resistance element RVRb is connected to line 36b.

奇数メインビット線MBLoが内部データ線36bに接続されるときには、アドレスビットA0が“1”であるため、ゲート回路AG0の出力信号に従ってトランスファーゲートTGaが導通し、参照抵抗素子RVRaが、内部データ線36aに接続される。   When odd main bit line MBLo is connected to internal data line 36b, address bit A0 is "1", so that transfer gate TGa is turned on according to the output signal of gate circuit AG0, and reference resistance element RVRa is connected to internal data line 36b. 36a.

したがって、これらの参照抵抗素子RVRaおよびRVRbの抵抗値を参照抵抗値として用いて、正規メモリセルのデータの読出を行なうことができる。   Therefore, data of normal memory cells can be read using the resistance values of reference resistance elements RVRa and RVRb as reference resistance values.

この変更例1の他の構成は、図10に示す構成と同じである。   The other configuration of the first modification is the same as the configuration illustrated in FIG.

以上のように、この発明の実施の形態1に従えば、データ書込時、書込データを読出して正確にデータの書込が行なわれたかを判定しており、正確のデータの書込を行なうことができ、書込マージンを増大させることができる。特に、書込条件を変更してデータの再書込を実行することにより、正確に、データの書込をメモリセル特性のバラツキにかかわらず実行することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, at the time of data writing, it is determined whether or not the data has been correctly read by reading the write data, and the correct data writing can be performed. This can be done and the write margin can be increased. In particular, by rewriting data by changing the write condition, data can be accurately written regardless of variations in memory cell characteristics.

また、メモリセルの特性を反映した抵抗値を有する参照抵抗素子を、データ読出時に利用することにより、読出マージンを増大させることができ、正確にデータの読出を行うことができる。   Further, by using a reference resistance element having a resistance value reflecting the characteristics of the memory cell at the time of data reading, the read margin can be increased and data can be read accurately.

なお、データ書込時に、データ書込前に選択メモリセルのデータを読出し、記憶データが期待値と一致している場合には、選択メモリセルに対するデータの書込を停止し、次のデータの書込を行なうまたはデータの書込を完了するステップが追加されても良い。書込データによるデータ書換の必要なメモリセルに対してのみデータの書込を行う事ができ、書込時間を短縮することができ、また、消費電流を低減することができる。   Note that when data is written, the data in the selected memory cell is read before the data is written, and if the stored data matches the expected value, the data writing to the selected memory cell is stopped and the next data A step of performing writing or completing writing of data may be added. Data can be written only to memory cells that require data rewriting with write data, writing time can be shortened, and current consumption can be reduced.

[実施の形態2]
図24は、この発明の実施の形態2において利用される抵抗値変化型メモリセルの電気的等価回路を示す図である。図24において、メモリセルは、記憶データに応じて結晶状態が変化する相変化素子CPEと、ワード線WL上の信号に従って選択的に導通し、相変化素子PCEを介してビット線BLからコラム線CLに電流が流れる経路を形成するアクセストランジスタATRとを含む。
[Embodiment 2]
FIG. 24 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of a resistance-change memory cell used in the second embodiment of the present invention. In FIG. 24, the memory cell is selectively turned on in accordance with a signal on the word line WL and a phase change element CPE whose crystal state changes according to stored data, and from the bit line BL to the column line via the phase change element PCE. And an access transistor ATR that forms a path for current to flow through CL.

相変化素子PCEは、供給される電流に従ってジュール熱を発生するヒータHETと、ヒータHETからの熱により加熱されてその結晶状態が、非晶質状態および結晶状態のいずれかに設定されるカルコゲナイド層CALCHを含む。   Phase change element PCE includes a heater HET that generates Joule heat according to a supplied current, and a chalcogenide layer that is heated by the heat from heater HET and whose crystal state is set to either an amorphous state or a crystalline state. Includes CALCH.

アクセストランジスタATRは、そのエミッタがヒータに接続されるPNPバイポーラトランジスタで構成され、そのベース−エミッタ間電圧Vbeに従って、ヒータHETからコレクタ線CLに電流を流す。   Access transistor ATR is formed of a PNP bipolar transistor whose emitter is connected to the heater, and causes a current to flow from heater HET to collector line CL in accordance with base-emitter voltage Vbe.

この相変化素子PCEをデータ記憶のために利用する相変化メモリにおいては、データの書込時には電流を、ヒータHETに供給し、その発熱を利用して相変化素子PCEの結晶状態を熱の印加態様に応じて設定する。この相変化素子PCEに特性のバラツキが生じた場合、同じ熱印加サイクルを行っても、その電気的抵抗値が異なる。このデータ書込時においても、実施の形態1と同様、書込ベリファイ動作を行い、書込条件を変更してデータの再書込を実行してデータを正確に書き込む。   In the phase change memory using the phase change element PCE for data storage, a current is supplied to the heater HET at the time of data writing, and the crystal state of the phase change element PCE is applied by applying heat to the heater HET. Set according to the mode. If the phase change element PCE has characteristic variations, the electric resistance value is different even if the same heat application cycle is performed. Also at the time of data writing, as in the first embodiment, the write verify operation is performed, the write condition is changed, the data is rewritten, and the data is written accurately.

図25は、この発明の実施の形態2に従う抵抗値変化型記憶装置の要部の構成を概略的に示す図である。図25において、メモリセルアレイ1において、正規メモリセルMCとダミーメモリセルDMXおよびDMCが行列状に配列される。正規メモリセルおよびダミーメモリセルDMXおよびDMCは、図24に示す構成と同様、相変化素子PCEと、アクセストランジスタATRとを含む。このメモリセルの構成要素については、1つの正規メモリセルMCに対してのみ相変化素子PCEおよびアクセストランジスタATRの参照符号を付す。   FIG. 25 schematically shows a structure of a main portion of the resistance variable memory apparatus according to the second embodiment of the present invention. 25, in memory cell array 1, normal memory cells MC and dummy memory cells DMX and DMC are arranged in a matrix. Normal memory cell and dummy memory cell DMX and DMC include phase change element PCE and access transistor ATR, as in the configuration shown in FIG. Regarding the constituent elements of this memory cell, reference numerals of phase change element PCE and access transistor ATR are attached to only one normal memory cell MC.

ダミーメモリセルDMXは、高抵抗状態Rmaxに設定され、ダミーメモリセルDMCは、低抵抗状態Rminに設定される。これらのダミーメモリセルDMXおよびDMCは、正規メモリセルMCの各行に整列して配置される。   The dummy memory cell DMX is set to the high resistance state Rmax, and the dummy memory cell DMC is set to the low resistance state Rmin. These dummy memory cells DMX and DMC are arranged in alignment with each row of normal memory cells MC.

正規メモリセルMCおよびダミーメモリセルDMXおよびDMCの各行に対応して、ワード線WL0−WLmおよびコレクタ線CL0−CLmが配置される。ワード線WL0−WLmは、それぞれ、対応の行のアクセストランジスタATRのベースに結合される。コレクタ線CL0−CLmは、それぞれ対応の行のアクセストランジスタATRのコレクタに結合され、かつ接地ノードに結合される。   Corresponding to each row of normal memory cells MC and dummy memory cells DMX and DMC, word lines WL0 to WLm and collector lines CL0 to CLm are arranged. Word lines WL0-WLm are each coupled to the base of access transistor ATR in the corresponding row. Collector lines CL0-CLm are coupled to the collector of access transistor ATR in the corresponding row, respectively, and are coupled to the ground node.

正規メモリセルMCの各列に対応してビット線BL0、BL1、…が配設され、ダミーメモリセルDMXに対応してダミービット線DBL0が配設され、ダミーメモリセルDMCの列に対応してダミービット線DBL1が配設される。これらのビット線BL0、BL1、…およびダミービット線DBL0およびDBL1は、対応の列の正規メモリセルMCまたはダミーメモリセルの相変化素子PCEに接続される。   Bit lines BL0, BL1,... Are arranged corresponding to each column of normal memory cells MC, dummy bit lines DBL0 are arranged corresponding to dummy memory cells DMX, and corresponding to columns of dummy memory cells DMC. A dummy bit line DBL1 is provided. These bit lines BL0, BL1,... And dummy bit lines DBL0 and DBL1 are connected to normal memory cell MC or phase change element PCE of the dummy memory cell in the corresponding column.

ワード線WL0−WLmそれぞれに対応して、ワード線デコーダ108の出力信号に従って対応のワード線を選択状態へ駆動するワード線ドライバWD0−WDmが配設され、また、ビット線BL0、BL1、…に対応してビット線ドライバBDR0、BDR1…が配設され、ダミービット線DB0およびDBL1に対応してダミービット線ドライバDBDR0およびDBDR1がそれぞれ配設される。ワード線ドライバWD0−WDmは、選択時、対応のワード線をLレベルに駆動し、非選択時対応のワード線をHレベルに維持し、アクセストランジスタATRを非選択状態に維持する。   Corresponding to each of word lines WL0-WLm, word line drivers WD0-WDm for driving the corresponding word lines to a selected state according to the output signal of word line decoder 108 are provided, and bit lines BL0, BL1,. Bit line drivers BDR0, BDR1,... Are arranged correspondingly, and dummy bit line drivers DBDR0 and DBDR1 are arranged corresponding to dummy bit lines DB0 and DBL1, respectively. Word line drivers WD0 to WDm drive corresponding word lines to L level when selected, maintain corresponding word lines to H level when not selected, and maintain access transistor ATR in a non-selected state.

ビット線ドライバBDR0,BDR1、…およびダミービット線ドライバDBDR0およびDBDR1は、ライトドライバデコーダ106の出力信号に従って、選択時、対応のビット線に電圧発生回路104からの電圧VPPを伝達する。   Bit line drivers BDR0, BDR1,... And dummy bit line drivers DBDR0 and DBDR1 transmit voltage VPP from voltage generation circuit 104 to the corresponding bit line when selected in accordance with the output signal of write driver decoder 106.

この電圧発生回路104の発生する電圧VPPのデータ書込時の電圧レベルを制御するために、実施の形態1と同様、書込制御回路4からの電圧ステップ制御信号STEPに従って書込電圧VPPのレベルを設定する電圧設定回路102が設けられる。この電圧設定回路102は、図1に示す書込条件設定回路5に含まれる。書込電圧VPPは、データ書込時にビット線に伝達され、実施の形態1におけるビット線書込電圧VPPBに対応するが、本実施の形態2においては、データ書込時に電圧レベルが調整される電圧であることを示すために、符号VPPで、ビット線ドライバに伝達される書込電圧を示す。   In order to control the voltage level at the time of data writing of voltage VPP generated by voltage generation circuit 104, the level of write voltage VPP is controlled in accordance with voltage step control signal STEP from write control circuit 4, as in the first embodiment. Is provided. The voltage setting circuit 102 is included in the write condition setting circuit 5 shown in FIG. Write voltage VPP is transmitted to the bit line at the time of data writing and corresponds to bit line write voltage VPPB in the first embodiment. In the second embodiment, the voltage level is adjusted at the time of data writing. In order to indicate that the voltage is a voltage, a write voltage transmitted to the bit line driver is indicated by a symbol VPP.

ビット線BL0およびBL1に対応して、読出列選択信号RSEL0およびRSEL1に従って対応のビット線BL0およびBL1を内部データ線136aおよび136bに接続する読出列選択ゲートCSG0およびCSG1が設けられる。これらの読出列選択信号RSEL0およびRSEL1は、データ読出時、同時に選択状態に駆動される。   Corresponding to bit lines BL0 and BL1, read column select gates CSG0 and CSG1 are provided for connecting corresponding bit lines BL0 and BL1 to internal data lines 136a and 136b according to read column select signals RSEL0 and RSEL1, respectively. These read column selection signals RSEL0 and RSEL1 are simultaneously driven to a selected state during data reading.

ダミービット線DBL0およびDBL1に対応して、ダミー読出列選択信号DRSELxおよびDRSELnにそれぞれ従ってダミービット線DBL0およびDBL1を、内部データ線140bおよび140aにそれぞれ接続するダミー列選択ゲートDSG0およびDSG1が設けられる。ダミー読出列選択信号DRSELxおよびDRSELnは、データアクセスを行う通常のデータ読出時、選択メモリセル列にかかわらず選択状態へ駆動される。書込ベリファイ時の内部データ読出時においては、これらのダミー列選択信号DRSELxおよびDRSELnは、選択列に係らず非選択状態に設定される。ダミーメモリセルDMXおよびDMCへのデータ書込時のベリファイ時に、これらのダミー列選択信号DRSELxおよびDRSELnは、選択ダミーメモリセルに従って、個々に選択状態に駆動される。   Corresponding to dummy bit lines DBL0 and DBL1, dummy column selection gates DSG0 and DSG1 are provided for connecting dummy bit lines DBL0 and DBL1 to internal data lines 140b and 140a, respectively, in accordance with dummy read column selection signals DRSELx and DRSELn. . Dummy read column selection signals DRSELx and DRSELn are driven to a selected state regardless of the selected memory cell column during normal data read for data access. At the time of internal data reading at the time of write verification, these dummy column selection signals DRSELx and DRSELn are set to a non-selected state regardless of the selected column. At the time of verifying data writing to dummy memory cells DMX and DMC, dummy column selection signals DRSELx and DRSELn are individually driven to a selected state in accordance with the selected dummy memory cell.

ダミービット線DBL0およびDBL1の間には、イコライズ指示信号EQに従って導通するイコライズトランジスタ146が設けられる。このイコライズ指示信号EQは、通常データ読出モード時活性化され、ダミービット線DBL0およびDBL1が電気的に短絡される。高抵抗状態Rmaxおよび低抵抗状態Rminのダミーメモリセルが接続するダミービット線を短絡することにより、データ読出時、これらの高抵抗状態Rmaxおよび低抵抗状態Rminのダミーメモリセルを流れる電流を平均化し、高抵抗状態および低抵抗状態の中間抵抗状態の素子を等価的に形成する。   Between dummy bit lines DBL0 and DBL1, an equalize transistor 146 that is turned on in accordance with an equalize instruction signal EQ is provided. Equalize instruction signal EQ is activated in the normal data read mode, and dummy bit lines DBL0 and DBL1 are electrically short-circuited. By short-circuiting the dummy bit lines connected to the dummy memory cells in the high resistance state Rmax and the low resistance state Rmin, the current flowing through the dummy memory cells in the high resistance state Rmax and the low resistance state Rmin is averaged during data reading. The elements in the intermediate resistance state of the high resistance state and the low resistance state are equivalently formed.

内部データ線136aおよび136bには、それぞれダイオード接続されたNチャネルMOSトランジスタで構成される電流源トランジスタ142aおよび142bが接続され、ダミー内部データ線140aおよび140bにも、同様、ダイオード接続されたNチャネルMOSトランジスタで構成される電流源トランジスタ144aおよび144bが設けられる。   Internal data lines 136a and 136b are respectively connected with current source transistors 142a and 142b formed of diode-connected N-channel MOS transistors, and dummy internal data lines 140a and 140b are similarly diode-connected N-channels. Current source transistors 144a and 144b formed of MOS transistors are provided.

内部データ線136aおよび140aは、センスアンプ110に結合され、内部データ線136bおよび140bが、センスアンプ112に結合される。これらのセンスアンプ110および112の出力信号はインタリーブアンプ114を介してラッチ116に伝達される。このインタリーブアンプ114は、センスアンプ110および112の出力信号を順次増幅してラッチ116に転送する。ラッチ116のラッチデータは、スイッチ回路118を介して出力バッファ120または書込制御回路4へ与えられる。従って、通常データ読出モード時においては、2ビットのメモリセルが内部で並行して選択されて、インターリーブアンプ114により直列データに変換されて、順次出力される。   Internal data lines 136a and 140a are coupled to sense amplifier 110, and internal data lines 136b and 140b are coupled to sense amplifier 112. Output signals of these sense amplifiers 110 and 112 are transmitted to a latch 116 via an interleave amplifier 114. The interleave amplifier 114 sequentially amplifies the output signals of the sense amplifiers 110 and 112 and transfers them to the latch 116. The latch data of the latch 116 is applied to the output buffer 120 or the write control circuit 4 via the switch circuit 118. Therefore, in the normal data read mode, 2-bit memory cells are selected in parallel internally, converted into serial data by the interleave amplifier 114, and sequentially output.

さらに、内部データ線136aに対し、その抵抗値が書込制御回路4からの抵抗値制御信号に従って設定される可変高抵抗素子RHaおよび可変低抵抗素子RLaと、抵抗選択信号LSaおよびHSaに従ってこれらの抵抗素子RLaおよびRHaを選択的に124alおよび124ahを内部データ線136aに結合する抵抗選択トランジスタ124alおよび124ahが設けられる。   Furthermore, the internal data line 136a has a resistance value set according to a resistance value control signal from the write control circuit 4, and a variable high resistance element RHa and a variable low resistance element RLa, and a resistance selection signal LSa and HSa. Resistance selection transistors 124al and 124ah are provided for selectively coupling resistance elements RLa and RHa to 124al and 124ah to internal data line 136a.

内部データ線136bに対しては、可変高抵抗素子RHbおよび可変低抵抗素子RLb、抵抗選択信号HSbおよびLSbに従って抵抗素子RHbおよびRLbを内部データ線136bに選択的に結合する抵抗選択トランジスタ124bhおよび124blが設けられる。これらの可変抵抗素子RHa、RHb、RLaおよびRLbは、ダミーメモリセルDMXおよびDMCに対するデータ書込時に利用される。   For internal data line 136b, resistance selection transistors 124bh and 124bl for selectively coupling resistance elements RHb and RLb to internal data line 136b in accordance with variable high resistance element RHb and variable low resistance element RLb, and resistance selection signals HSb and LSb Is provided. These variable resistance elements RHa, RHb, RLa and RLb are used at the time of data writing to dummy memory cells DMX and DMC.

内部データ線136a、140bの間および内部データ線136b、140aの間にはベリファイ指示信号VRFY従って選択的に導通するトランスファーゲート145aおよび145bが設けられる。書込ベリファイ動作時においては、可変抵抗素子を参照抵抗素子として利用して、内部データの読出を行う。   Between internal data lines 136a and 140b and between internal data lines 136b and 140a, transfer gates 145a and 145b which are selectively turned on according to verify instruction signal VRFY are provided. In the write verify operation, internal data is read using the variable resistance element as a reference resistance element.

相変化素子PCEを有するメモリセルにおいては、図24に示すように、加熱状況に応じてその結晶状態が変化するカルコゲナイド層と、このカルコゲナイド層直下に形成されるヒータとが設けられる。カルコゲナイド層、ヒータおよびアクセストランジスタがシリアルに接続される。データ書込時においては、このアクセストランジスタATRのベース−エミッタ間電圧Vbeが大きくなるように、ビット線およびワード線電位を調整して大電流をビット線から供給してヒータを発熱させる。この後急冷すれば、カルコゲナイド層が非晶質状態となり、一方、徐冷することにより、結晶質状態となる。この非晶質状態と結晶質状態とでは電気的抵抗が異なるため、データ読出時、このメモリセルを流れる電流を検知することにより、データを読出す。   In the memory cell having the phase change element PCE, as shown in FIG. 24, a chalcogenide layer whose crystal state changes according to the heating state and a heater formed immediately below the chalcogenide layer are provided. The chalcogenide layer, the heater and the access transistor are connected in series. At the time of data writing, the bit line and word line potentials are adjusted so that the base-emitter voltage Vbe of the access transistor ATR is increased, and a large current is supplied from the bit line to cause the heater to generate heat. If it is cooled rapidly after this, the chalcogenide layer becomes an amorphous state, while it becomes a crystalline state by slow cooling. Since the electrical resistance is different between the amorphous state and the crystalline state, data is read by detecting the current flowing through the memory cell during data reading.

通常データ読出動作:
データを外部へ読出す場合には、スイッチ回路118は、ラッチ回路116の出力信号を出力バッファ120へ伝達する状態に設定される。ライトドライバデコーダ106は、その出力信号をLレベルに設定し、ビット線ドライバBDR0、BDR1、…およびダミービット線ドライバDBDR0およびDBDR1のMOSトランジスタNT0およびNT1はオフ状態にある。
Normal data read operation:
When reading data to the outside, switch circuit 118 is set to a state of transmitting the output signal of latch circuit 116 to output buffer 120. Write driver decoder 106 sets its output signal to L level, and bit line drivers BDR0, BDR1,... And dummy bit line drivers DBDR0 and DBDR1 MOS transistors NT0 and NT1 are in an off state.

この状態で、アドレス信号に従ってワード線デコーダ108がデコード動作を行ない、ワード線ドライバWD0−WDmのいずれかを選択状態へ駆動する。このワード線ドライバWD0−WDmの出力信号に従って選択行のワード線がLレベルに駆動される。今、ワード線WL0が選択された状態を考える。この場合、正規メモリセルMCおよびダミーメモリセルDMXおよびDMCにおいてアクセストランジスタATRがオン状態となる。   In this state, word line decoder 108 performs a decoding operation according to the address signal, and drives any of word line drivers WD0 to WDm to the selected state. In accordance with the output signals of word line drivers WD0-WDm, the word line of the selected row is driven to L level. Consider a state where the word line WL0 is selected. In this case, access transistor ATR is turned on in normal memory cell MC and dummy memory cells DMX and DMC.

一方、列選択デコーダ(図示せず)からのデコード信号に従って対をなす列選択信号(RSEL0、RSEL1)が選択状態へ駆動され、同時に、ダミーメモリセルに対する列選択信号DRSELxおよびDRSELnが選択状態へ駆動される。ビット線BL0およびBL1が、内部データ線136aおよび136bに、読出列選択ゲートCSG0およびCSG1を介して結合され、またダミービット線DBL0およびDBL1が、それぞれダミー内部データ線140bおよび140aにダミー列選択ゲートDSG0およびDSG1を介して結合される。   On the other hand, paired column selection signals (RSEL0, RSEL1) are driven to a selected state in accordance with a decode signal from a column selection decoder (not shown), and at the same time, column selection signals DRSELx and DRSELn for dummy memory cells are driven to a selected state. Is done. Bit lines BL0 and BL1 are coupled to internal data lines 136a and 136b via read column selection gates CSG0 and CSG1, and dummy bit lines DBL0 and DBL1 are connected to dummy internal data lines 140b and 140a, respectively, as dummy column selection gates. Coupled through DSG0 and DSG1.

内部データ線136aおよび136bには、電流源トランジスタ142aおよび142bから電流が供給され、またダミー内部データ線140aおよび140bには、電流源トランジスタ144aおよび144bから電流が供給される。このデータ読出時において、また、イコライズ指示信号EQがオン状態となり、ダミービット線DBL0およびDBL1が電気的に短絡される。したがって、ダミー内部データ線140aおよび140bには、高抵抗状態のダミーメモリセルDMXと低抵抗状態のダミーメモリセルDMCが並列に接続されており、また、電流源トランジスタ144aおよび144bから読出電流が供給され、ダミー内部データ線140aおよび140bには、高抵抗状態Rmaxと低抵抗状態Rminの中間状態の抵抗値に対応する電流が流れる。   Internal data lines 136a and 136b are supplied with current from current source transistors 142a and 142b, and dummy internal data lines 140a and 140b are supplied with current from current source transistors 144a and 144b. At the time of data reading, equalize instruction signal EQ is turned on, and dummy bit lines DBL0 and DBL1 are electrically short-circuited. Therefore, dummy internal data lines 140a and 140b are connected to dummy memory cell DMX in a high resistance state and dummy memory cell DMC in a low resistance state in parallel, and a read current is supplied from current source transistors 144a and 144b. Then, a current corresponding to the resistance value in the intermediate state between the high resistance state Rmax and the low resistance state Rmin flows through the dummy internal data lines 140a and 140b.

一方、正規メモリセルは、ビット線BL0およびBL1を介して電流源トランジスタ142aおよび142bからそれぞれ供給される電流を、相変化素子PCEの抵抗状態に応じて駆動する。センスアンプ110は、内部データ線136aとダミー内部データ線140aの電流差を増幅し、またセンスアンプ112が、内部データ線136bとダミー内部データ線140bの電流差を増幅する。これらのセンスアンプ110および112の出力信号を、インタリーブアンプ114で順次増幅してラッチ回路116へ転送し、出力バッファ120を介して同時に読出された2ビットデータを1ビットずつ順次出力する。   On the other hand, the normal memory cell drives currents supplied from current source transistors 142a and 142b via bit lines BL0 and BL1, respectively, according to the resistance state of phase change element PCE. The sense amplifier 110 amplifies the current difference between the internal data line 136a and the dummy internal data line 140a, and the sense amplifier 112 amplifies the current difference between the internal data line 136b and the dummy internal data line 140b. The output signals of these sense amplifiers 110 and 112 are sequentially amplified by an interleave amplifier 114 and transferred to the latch circuit 116, and 2-bit data simultaneously read through the output buffer 120 is sequentially output bit by bit.

なお、センスアンプ111および112は、電流検知型差動増幅回路であってもよく、また、電圧検知型差動増幅回路であってもよい。   The sense amplifiers 111 and 112 may be current detection type differential amplifier circuits or voltage detection type differential amplifier circuits.

正規メモリセルへのデータ書込シーケンス:
図26は、この発明の実施の形態2に従う記憶装置の正規メモリセルへのデータ書込シーケンスを示すフロー図である。以下、図26を参照して、図25に示す記憶装置のデータ書込シーケンスについて説明する。
Data write sequence to normal memory cell:
FIG. 26 is a flowchart showing a data write sequence to the normal memory cell of the memory device according to the second embodiment of the present invention. Hereinafter, a data write sequence of the storage device shown in FIG. 25 will be described with reference to FIG.

まず、データ書込指示が与えられたか否かの判定が行なわれる(ステップS50)。このデータ書込指示印加の判定は、書込制御回路4において行なわれる。ステップS50においてデータ書込指示が与えられていない場合には、データ書込指示が与えられるのを待ち受ける。   First, it is determined whether or not a data write instruction has been given (step S50). The determination of the application of the data write instruction is performed in the write control circuit 4. If no data write instruction is given in step S50, it waits for a data write instruction to be given.

ステップS50においてデータ書込が指示されたと判定されると、書込データがラッチされ(ステップS51)、次いで、ラッチデータが、高抵抗状態Rmaxに対応するデータであるかの判定が行なわれる(ステップS52)。高抵抗状態Rmaxに対応するデータであると判定されると、高抵抗状態に選択メモリセルを設定するために、書込電流(書込電圧VPP)を初期設定し、また、高抵抗素子RHaおよびRHbの抵抗値が書込制御回路4によりセットされる。この高抵抗素子RHaおよびRHbの抵抗値は、高抵抗状態の下限値にセットされる(ステップS53)。   If it is determined in step S50 that data writing has been instructed, the write data is latched (step S51), and then it is determined whether the latch data is data corresponding to the high resistance state Rmax (step S51). S52). If it is determined that the data corresponds to the high resistance state Rmax, the write current (write voltage VPP) is initialized to set the selected memory cell in the high resistance state, and the high resistance element RHa and The resistance value of RHb is set by the write control circuit 4. The resistance values of the high resistance elements RHa and RHb are set to the lower limit value of the high resistance state (step S53).

この初期設定の後、ラッチデータを、選択メモリセルへ書込む(ステップS54)。高抵抗状態へ選択メモリセルを設定する場合、電圧発生回路104からの書込電圧VPPがビット線ドライバを介して選択ビット線上に伝達される。選択メモリセルにおいて、対応のワード線が選択状態にあり、アクセストランジスタATRがオン状態である。書込電圧VPPの電圧レベルに応じて、このアクセストランジスタATRのベース−エミッタ間電圧Vbeを設定することができ、応じて、この選択正規メモリセルにおいてヒータを介して流れる電流量を調整することができる。   After this initial setting, the latch data is written to the selected memory cell (step S54). When setting the selected memory cell to the high resistance state, write voltage VPP from voltage generation circuit 104 is transmitted onto the selected bit line via the bit line driver. In the selected memory cell, the corresponding word line is in the selected state, and access transistor ATR is in the on state. According to the voltage level of write voltage VPP, base-emitter voltage Vbe of access transistor ATR can be set, and accordingly, the amount of current flowing through the heater in the selected normal memory cell can be adjusted. it can.

データの正規メモリセルへの書込の完了後、選択メモリセルが接続されるビット線に応じて、高抵抗素子RHaおよびRHbの一方を選択する。内部データ読出時(ベリファイ動作のためのデータ読出)、正規メモリセルおよび高抵抗素子RHaまたはRHbが、内部データバス136に接続される。内部データバス136において、内部データ線136aおよび136bの一方に、正規メモリセルが結合され、他方に、高抵抗素子が結合される。   After completing the writing of data to the normal memory cell, one of the high resistance elements RHa and RHb is selected according to the bit line to which the selected memory cell is connected. At the time of internal data reading (data reading for verify operation), normal memory cells and high resistance elements RHa or RHb are connected to internal data bus 136. In internal data bus 136, a normal memory cell is coupled to one of internal data lines 136a and 136b, and a high resistance element is coupled to the other.

短絡トランジスタ145aおよび145bが、このベリファイ動作時、ベリファイ指示信号VRFYに従って導通し、ダミー内部データ線140aを内部データ線136bに結合し、また内部データ線136aをダミー内部データ線140bに結合している。したがって、センスアンプ110および112においては、この内部データ線136aおよび136bの電流を検知し、選択正規メモリセルの抵抗値と選択高抵抗抵抗素子RHaまたはRHbの抵抗値とを比較した結果を示す信号を出力する。インタリーブアンプ114が、このベリファイ動作時においても、センスアンプ110および112の出力信号を順次増幅してラッチ回路116へ転送する。   Short-circuit transistors 145a and 145b are rendered conductive in accordance with verify instruction signal VRFY during the verify operation, coupling dummy internal data line 140a to internal data line 136b and connecting internal data line 136a to dummy internal data line 140b. . Therefore, sense amplifiers 110 and 112 detect the current of internal data lines 136a and 136b, and indicate a result of comparing the resistance value of the selected normal memory cell with the resistance value of selected high-resistance element RHa or RHb. Is output. Interleave amplifier 114 also sequentially amplifies the output signals of sense amplifiers 110 and 112 and transfers them to latch circuit 116 during the verify operation.

スイッチ回路118が、書込モード時、このラッチ回路116のラッチデータLATDを書込制御回路4へ転送する。書込制御回路4においては、この転送されたラッチデータLATDに従って、選択正規メモリセルの抵抗値が、設定した高抵抗抵抗素子RHaおよびRHbの抵抗値よりも高い状態にあるかを判定する。ラッチデータLATDが、選択正規メモリセルが高抵抗状態にある状態を示している場合には、この正規選択メモリセルは、高抵抗素子RHaおよびRHbよりも高抵抗状態にあると判定される(ステップS57)。この抵抗状態の判定においても、正規メモリセルおよび高抵抗素子のセンスアンプ111および112に対する接続が逆となるため、選択列に応じて、センスアンプの出力信号に対する判定動作を調整する(偶数列および奇数列で期待値を反転する)。   Switch circuit 118 transfers latch data LATD of latch circuit 116 to write control circuit 4 in the write mode. In accordance with the transferred latch data LATD, the write control circuit 4 determines whether the resistance value of the selected normal memory cell is higher than the resistance values of the set high resistance elements RHa and RHb. When the latch data LATD indicates a state in which the selected normal memory cell is in the high resistance state, it is determined that the normal selection memory cell is in a higher resistance state than the high resistance elements RHa and RHb (step). S57). Also in the determination of the resistance state, since the connection of the normal memory cell and the high resistance element to the sense amplifiers 111 and 112 is reversed, the determination operation for the output signal of the sense amplifier is adjusted according to the selected column (even column and Invert the expected value in odd columns).

このステップS57において、正規選択メモリセルがまだ高抵抗状態に設定されていないと判定されると、書込電流(書込電圧VPP)を所定幅のステップ増分するために、書込制御回路4から電圧ステップ制御信号SETPが電圧設定回路102へ与えられる。応じて、電圧発生回路104が、この書込電圧VPPの電圧レベルを所定幅のステップだけ増分する。   If it is determined in step S57 that the normally selected memory cell has not yet been set to the high resistance state, the write control circuit 4 determines that the write current (write voltage VPP) is incremented by a predetermined width. Voltage step control signal SETP is applied to voltage setting circuit 102. In response, voltage generation circuit 104 increments the voltage level of write voltage VPP by a step of a predetermined width.

次いでステップD51へ戻り、再び、データの書込が、書込条件を変更して行なわれ、また書込データの読出を行なって、選択正規メモリセルが高抵抗状態にあるかの判定が行なわれる。   Then, the process returns to step D51, and data is written again by changing the write condition, and the write data is read to determine whether the selected normal memory cell is in the high resistance state. .

ステップS57において、この選択正規メモリセルが高抵抗状態に設定されたと判定されると、次の書込データがあるかの判定が行なわれ(ステップS59)、次の書込データが存在しない場合には書込シーケンスが終了する。   If it is determined in step S57 that the selected normal memory cell is set to the high resistance state, it is determined whether there is next write data (step S59), and if there is no next write data. Completes the write sequence.

一方、ステップS52において、ラッチデータが、低抵抗状態Rminに対応するデータであると判定された場合には、ステップS60において、書込電流および徐冷期間の初期設定が行なわれ、また低抵抗素子RLa、RLbの抵抗値がセットされる(低抵抗状態の抵抗値の上限値にセットされる)。   On the other hand, if it is determined in step S52 that the latch data is data corresponding to the low resistance state Rmin, initial setting of the write current and the slow cooling period is performed in step S60. The resistance values of RLa and RLb are set (set to the upper limit value of the resistance value in the low resistance state).

次いで、この初期設定された書込電流および徐冷期間に従ってデータの書込が行なわれる(ステップS61)。   Next, data is written according to the initially set write current and slow cooling period (step S61).

データの書込を行なった後、次いで低抵抗素子RLaおよびRLbを選択し(ステップS62)、この選択正規メモリセルのデータを読出す(ステップS63)。このステップS62における低抵抗素子の選択およびデータ読出時においても、内部データ線136aおよび136bには、アドレス信号に従って、一方に、選択正規メモリセルが結合され、他方に低抵抗素子が結合される。   After writing the data, the low resistance elements RLa and RLb are then selected (step S62), and the data of the selected normal memory cell is read (step S63). In the selection of the low resistance element and the data reading in step S62, the selected normal memory cell is coupled to one of internal data lines 136a and 136b in accordance with the address signal, and the low resistance element is coupled to the other.

この内部データ線136aおよび136bには、データ読出を行なうことにより、選択正規メモリセルの抵抗値と低抵抗素子RLa、RLbの抵抗値の差に応じた電位差が生じ、センスアンプ110および112により、これらが検知され増幅される(センスアンプが電圧検知型差動増幅回路の場合)。書込制御回路4において、このスイッチ回路118から転送されるラッチデータLATDに従って、選択正規メモリセルが、低抵抗素子RLa、RLbよりも低抵抗状態にあるか否かの判定を行なう(ステップS64)。選択正規メモリセルが、まだ低抵抗素子の抵抗値よりも低抵抗状態に設定されていないと判定されると、ステップS65において書込条件の変更が行なわれる。すなわち、書込電流量を所定幅のステップ減分し、また相変化素子PCEを結晶状態とするための徐冷期間を所定時間幅のステップ増分する。   In internal data lines 136a and 136b, by reading data, a potential difference corresponding to the difference between the resistance value of the selected normal memory cell and the resistance value of low resistance elements RLa and RLb is generated. These are detected and amplified (when the sense amplifier is a voltage detection type differential amplifier circuit). In write control circuit 4, in accordance with latch data LATD transferred from switch circuit 118, it is determined whether or not the selected normal memory cell is in a lower resistance state than low resistance elements RLa and RLb (step S64). . If it is determined that the selected normal memory cell is not yet set in a resistance state lower than the resistance value of the low resistance element, the write condition is changed in step S65. That is, the write current amount is decremented by a step of a predetermined width, and the slow cooling period for bringing the phase change element PCE into the crystalline state is incremented by a step of a predetermined time width.

このステップS65において書込条件が変更されると、再び、ステップS61へ戻り、データの書込ならびにデータの内部読出および判定動作のベリファイシーケンスが実行される。   When the write condition is changed in step S65, the process returns to step S61 again, and the data write and the data internal read and determination operation verify sequence are executed.

ステップS64において、選択正規メモリセルが、低抵抗素子RLaおよびRLbの抵抗値よりも低い抵抗値を示す状態に設定された判定されると、再びステップS59へ移り、次の書込データがあるかの判定が行なわれる。次の書込データがある場合には、再びステップS51へ戻り、新たなデータの書込が実行される。次の書込データが存在しない場合には、データの書込シーケンスが終了する。   If it is determined in step S64 that the selected normal memory cell is set to a state indicating a resistance value lower than the resistance values of the low resistance elements RLa and RLb, the process proceeds to step S59 again to determine whether there is next write data. Is determined. If there is next write data, the process returns to step S51 again to write new data. If the next write data does not exist, the data write sequence ends.

図27は、図26に示すフロー図の高抵抗状態に対応するデータ書込時における書込条件変更の態様を示す図である。図27において、横軸に時間を示し、縦軸に電流を示す。図27に示すように、図26に示すステップS58を実行することにより、図25に示す電圧発生回路104からの書込電圧VPPの電圧レベルを所定幅のステップずつ増分する。書込電圧VPPの増分に従って、アクセストランジスタATRのベース−エミッタ間電圧Vbeを変化させて、応じて、ビット線から選択メモリセルを流れる電流を所定幅のステップずつ増分することができる。これにより、確実に、高抵抗状態のデータを書込むメモリセルを非晶質性の高抵抗状態に設定することができる。またこの書込電流を、順次増分することにより、必要以上の書込電流が、メモリセルへ供給されるのを防止することができ、相変化素子の膜特性劣化を防止することができる。   FIG. 27 is a diagram showing an aspect of changing the write condition at the time of data writing corresponding to the high resistance state of the flowchart shown in FIG. In FIG. 27, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents current. As shown in FIG. 27, by executing step S58 shown in FIG. 26, the voltage level of the write voltage VPP from the voltage generation circuit 104 shown in FIG. 25 is incremented by a step of a predetermined width. In accordance with the increment of the write voltage VPP, the base-emitter voltage Vbe of the access transistor ATR is changed, and accordingly, the current flowing from the bit line through the selected memory cell can be incremented by a predetermined step. As a result, the memory cell into which data in the high resistance state is written can be surely set in the amorphous high resistance state. Further, by sequentially increasing the write current, it is possible to prevent an excessive write current from being supplied to the memory cell and to prevent deterioration of the film characteristics of the phase change element.

図28は、図26に示すステップS65における書込電流の変更態様を示す図である。図28において、横軸に時間を示し、縦軸に電流を示す。この図28に示すように、低抵抗状態に対応するデータを書込む場合には、書込電流は、その電流量が順次増分され、また徐冷時間も順次増分される。書込電流を増分し、またその徐冷時間も順次増分することにより、メモリセルの相粗変化素子PCEを、規則性の高い結晶状態(結晶質状態)に設定することができる。   FIG. 28 shows how the write current is changed in step S65 shown in FIG. In FIG. 28, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents current. As shown in FIG. 28, when data corresponding to the low resistance state is written, the write current is sequentially incremented in the amount of current, and the slow cooling time is also incremented sequentially. By increasing the write current and gradually increasing the slow cooling time, the phase change element PCE of the memory cell can be set to a highly regular crystalline state (crystalline state).

なお、このステップS65における書込条件変更時においては、徐冷時間が順次増分されている。この徐冷時間を順次増分することにより、データ書込時間が必要以上に長くなるのを防止する。しかしながら、逆のこれと異なる書込電流変更シーケンスが用いられてもよく、たとえば徐冷時間が、順次短くされてもよい。   Note that when the writing condition is changed in step S65, the slow cooling time is sequentially increased. By sequentially incrementing the slow cooling time, the data writing time is prevented from becoming unnecessarily long. However, a reverse write current changing sequence may be used. For example, the slow cooling time may be shortened sequentially.

この徐冷期間を変更するための構成としては、図25に示す電圧発生回路104からの書込電圧VPPの降下時間を長くする、ビット線ドライバBDRのゲート電位を徐々に低下させる、および選択メモリセルのアクセストランジスタATRのゲート電位、すなわち選択ワード線の電位を徐々に上昇させるなどの構成を用いることができる。書込終了時にこれらのゲート電位を非選択状態へ駆動するドライブトランジスタの電流駆動力を、電圧設定回路102からの制御信号により変更することにより、この構成は容易に実現することができる(並列に設けられた単位ドライブトランジスタを、電圧ステップ制御信号に従って選択的にイネーブル状態に設定する)。   As the configuration for changing the slow cooling period, the drop time of the write voltage VPP from the voltage generation circuit 104 shown in FIG. 25 is lengthened, the gate potential of the bit line driver BDR is gradually lowered, and the selection memory A configuration in which the gate potential of the access transistor ATR of the cell, that is, the potential of the selected word line is gradually increased can be used. This configuration can be easily realized by changing the current driving capability of the drive transistor that drives these gate potentials to the non-selected state at the end of writing by a control signal from the voltage setting circuit 102 (in parallel). The provided unit drive transistor is selectively set to an enabled state in accordance with the voltage step control signal).

なお、図26に示すデータ書込シーケンスにおいて、データ書込を行なう前に、選択正規メモリセルの記憶データを読出し、読出したデータとステップS51においてラッチしたデータを比較し、論理レベルが同じ場合には、データ書込を省略するステップが追加されてもよい。不必要なデータ書込を省略することができ、データ書込に要する時間および消費電力を低減することができる。   In the data write sequence shown in FIG. 26, the data stored in the selected normal memory cell is read before data writing, the read data is compared with the data latched in step S51, and the logic level is the same. The step of omitting data writing may be added. Unnecessary data writing can be omitted, and the time and power consumption required for data writing can be reduced.

ダミーメモリセルへのデータ書込シーケンス:
図29は、この発明の実施の形態2の記憶装置のダミーメモリセルへのデータ書込シーケンスを示すタイミング図である。以下、図29を参照して、図25に示す記憶装置へのダミーメモリセルDMXおよびDMCへのデータ書込動作について説明する。
Data write sequence to dummy memory cell:
FIG. 29 is a timing chart showing a data write sequence to the dummy memory cell of the memory device according to the second embodiment of the present invention. Hereinafter, with reference to FIG. 29, a data write operation to dummy memory cells DMX and DMC in the memory device shown in FIG. 25 will be described.

ダミーメモリセルDMXおよびDMCへのデータ書込は、書込制御回路4に含まれるBIST制御回路の制御の下に、電源投入後の初期化シーケンスにおいて実行される。図29において、電源電圧VCCが投入され、その電圧レベルが所定電圧レベル以上に到達すると、電源投入検出信号PORがHレベルとなり、内部回路の動作が禁止され、また、内部ノードの初期化(リセット)が実行される。電源電圧VCCが安定化すると、電源投入検出信号PORがLレベルとなり、内部回路動作が可能になる。   Data writing to dummy memory cells DMX and DMC is executed in an initialization sequence after power-on under the control of a BIST control circuit included in write control circuit 4. In FIG. 29, when the power supply voltage VCC is turned on and the voltage level reaches a predetermined voltage level or higher, the power-on detection signal POR becomes H level, the operation of the internal circuit is prohibited, and the internal node is initialized (reset). ) Is executed. When the power supply voltage VCC is stabilized, the power-on detection signal POR becomes L level, and the internal circuit operation becomes possible.

書込制御回路4は、この電源投入検出信号PORの立下がりに応答してダミーメモリセルへの書込を示すダミーライト開始指示を発生し、ダミーライトモード指示信号DMMYが活性化される。ダミーメモリセルDMXおよびDMCへのクロック信号CLKのクロックサイクルに応じてデータの書込およびベリファイが実行される。すべてのダミーメモリセルDMXおよびDMCに対するデータ書込が完了すると、ダミーライトモード指示信号DMMYが非活性化される。応じて、ダミーライト終了指示が生成され、チップイネーブル信号CEが活性化され、通常のデータアクセス動作が許可される。   Write control circuit 4 generates a dummy write start instruction indicating writing to the dummy memory cell in response to the fall of power-on detection signal POR, and dummy write mode instruction signal DMMY is activated. Data writing and verification are executed in accordance with the clock cycle of clock signal CLK to dummy memory cells DMX and DMC. When data writing to all dummy memory cells DMX and DMC is completed, dummy write mode instruction signal DMMY is deactivated. Accordingly, a dummy write end instruction is generated, the chip enable signal CE is activated, and a normal data access operation is permitted.

通常のデータアクセスを行なう場合には、チップセレクト信号CSとデータ書込を示すライトコマンドおよびデータ読出を示すリードコマンドが印加され、与えられたコマンドに従ってデータアクセスが実行される。図29においては、チップセレクト信号CSが与えられて、データ読出が指定されると、クロック信号CLKに同期してリードサイクルが始まり、内部でワード線が選択状態へ駆動され、ビット線に選択メモリセルのデータが読出される。ビット線の電位とリファレンス電位との差が選択メモリセルの結晶状態に応じて生じ、この差がセンスアンプにより検知されて、内部読出データが生成され、メモリセルデータは、出力バッファを介して外部へ読出される。   When normal data access is performed, a chip select signal CS, a write command indicating data writing, and a read command indicating data reading are applied, and data access is executed according to the given command. In FIG. 29, when chip select signal CS is applied and data reading is designated, a read cycle starts in synchronization with clock signal CLK, the word line is driven to the selected state internally, and the selected memory is connected to the bit line. The cell data is read out. A difference between the potential of the bit line and the reference potential is generated according to the crystal state of the selected memory cell, and this difference is detected by the sense amplifier to generate internal read data. The memory cell data is externally transmitted through the output buffer. Is read out.

次のサイクルにおいて、チップセレクト信号CSとともにライトコマンドが与えられると、ライトサイクルが始まり、データ書込動作が実行される。この場合、ワード線が選択状態へ駆動され、ビット線へ書込電力が供給される(図26参照)。   In the next cycle, when a write command is given together with the chip select signal CS, a write cycle starts and a data write operation is executed. In this case, the word line is driven to the selected state, and write power is supplied to the bit line (see FIG. 26).

次にサイクルにおいて、このデータ書込を行なったとき、書込まれたデータが正確に書込まれたかのライトベリファイ動作が行なわれ、データの内部読出が行なわれ、期待値との比較が実行される。このライトベリファイ時において、図29においては、選択メモリセルが高抵抗状態に設定される場合の状態が一例として示される。書込データが高抵抗状態に設定するデータであれば、このライトベリファイにより正確にデータが書込まれたと判定され、次のデータアクセスを受ける状態となる。このライトベリファイでデータ書込が正確に行なわれていないと判定されると、再びデータの書込が、書込み条件を変更して実行される。   Next, in the cycle, when this data writing is performed, a write verify operation is performed as to whether the written data has been correctly written, internal reading of the data is performed, and comparison with the expected value is performed. . At the time of the write verify, FIG. 29 shows an example of a state where the selected memory cell is set to the high resistance state. If the write data is data set to the high resistance state, it is determined that the data has been correctly written by this write verify, and the next data access is received. If it is determined that the data write is not correctly performed by the write verify, the data write is executed again by changing the write condition.

この電源投入後の初期化シーケンスにおいてダミーメモリセルのデータを正確に、高抵抗状態および低抵抗状態に設定することにより、通常データアクセスモード時において正確にデータの書込および読出を実行することができる。   By accurately setting the data in the dummy memory cell to the high resistance state and the low resistance state in this initialization sequence after power-on, the data can be correctly written and read in the normal data access mode. it can.

図30は、図29に示すダミーライトモードにおけるダミーメモリセルへのデータ書込動作を示すフロー図である。以下、図30を参照して、図25に示す記憶装置のダミーメモリセルDMXおよびDMCへのデータ書込動作について説明する。   FIG. 30 is a flowchart showing a data write operation to the dummy memory cell in the dummy write mode shown in FIG. Hereinafter, a data write operation to dummy memory cells DMX and DMC of the memory device shown in FIG. 25 will be described with reference to FIG.

また、電源投入後、電源投入検出信号PORが発生され、HレベルからLレベルに立下がったかの判定が行なわれる(ステップS70)。電源投入検出信号PORが発生されないかまたはHレベルに維持されている場合には、電源投入検出信号PORの発生または立下りを待ち受ける。   Further, after the power is turned on, a power-on detection signal POR is generated, and it is determined whether the signal has fallen from H level to L level (step S70). When the power-on detection signal POR is not generated or is maintained at the H level, it waits for generation or falling of the power-on detection signal POR.

電源投入検出信号PORが発生されて、Lレベルに立下がると、書込み制御回路4においてダミーライト開始指示が発生される(ステップS71)。このダミーライト開始指示により、書込制御回路4に含まれるBIST制御回路は、所定のシーケンスで、ダミーメモリセルDMXおよびDMCへデータを書込む動作を実行する。このダミーライト開始指示は、電源投入検出信号PORを受ける専用の回路により生成されてBIST制御回路へ与えられてもよく、BIST制御回路が電源投入検出信号PORをモニタして、内部でダミーライト開始指示を生成してもよい。   When the power-on detection signal POR is generated and falls to the L level, a dummy write start instruction is generated in the write control circuit 4 (step S71). In response to the dummy write start instruction, the BIST control circuit included in the write control circuit 4 performs an operation of writing data to the dummy memory cells DMX and DMC in a predetermined sequence. This dummy write start instruction may be generated by a dedicated circuit that receives the power-on detection signal POR and given to the BIST control circuit. The BIST control circuit monitors the power-on detection signal POR and starts dummy write internally. An indication may be generated.

ダミーライト開始指示に従ってダミーライトモード指示信号が活性状態となると、まず、書込制御回路4において、データおよびアドレスADの設定が行なわれる(ステップS72)。ダミーメモリセルDMXおよびDMCは、それぞれ高抵抗状態および低抵抗状態であり、その設定されるデータに応じて、先の図26に示すフロー図と同様、その処理シーケンスが異なる。まず、ステップS73において、設定データが、高抵抗状態Rmaxに対応するデータであるかの判定が行なわれる。   When the dummy write mode instruction signal is activated in accordance with the dummy write start instruction, data and address AD are first set in write control circuit 4 (step S72). Dummy memory cells DMX and DMC are in a high resistance state and a low resistance state, respectively, and the processing sequence differs depending on the set data, as in the flowchart shown in FIG. First, in step S73, it is determined whether the setting data is data corresponding to the high resistance state Rmax.

設定データが、高抵抗状態Rmaxに対応するデータであり、図25に示すダミーメモリセルDMXに対するデータの書込を行なうと判定された場合には、まず書込電圧が初期設定され、また高抵抗素子RHbの抵抗値がセットされる(ステップS74)。図25に示すように、高抵抗状態に書込まれるダミーメモリセルDMXは、ダミー内部データ線140bを介してセンスアンプ112に結合される。したがって、内部データ読出時においては内部データ線136bにこの高抵抗状態に対応する抵抗素子RHbを接続することが要求され、抵抗素子RHbの抵抗値の設定が行われる。この初期設定の後、データの書込が実行される(ステップS75)。   If the setting data is data corresponding to the high resistance state Rmax, and it is determined that data is written to the dummy memory cell DMX shown in FIG. 25, the write voltage is initially set and the high resistance is set. The resistance value of the element RHb is set (step S74). As shown in FIG. 25, the dummy memory cell DMX written in the high resistance state is coupled to the sense amplifier 112 via the dummy internal data line 140b. Therefore, at the time of reading internal data, it is required to connect resistance element RHb corresponding to the high resistance state to internal data line 136b, and the resistance value of resistance element RHb is set. After this initial setting, data writing is executed (step S75).

次いで、抵抗素子RHbを選択し、ダミーメモリセルDMXの記憶データを読出す(ステップS77)。センスアンプ112においてセンス動作を行なった後、インタリーブアンプ114およびラッチ回路116を介してラッチデータLATDを書込制御回路4へ転送する。書込制御回路4(BIST制御回路)においては、この転送されたラッチデータLATDが、抵抗素子RHbよりも高い抵抗値にダミーメモリセルが設定されている状態に対応するデータであるかを判定する(ステップS78)。この抵抗素子RHbの抵抗値は、先の図26に示すフローの場合と同様、高抵抗状態の電気的抵抗値の下限許容値に設定される。   Next, resistance element RHb is selected, and the data stored in dummy memory cell DMX is read (step S77). After performing a sensing operation in the sense amplifier 112, the latch data LATD is transferred to the write control circuit 4 via the interleave amplifier 114 and the latch circuit 116. In write control circuit 4 (BIST control circuit), it is determined whether or not the transferred latch data LATD is data corresponding to a state in which the dummy memory cell is set to a resistance value higher than that of resistance element RHb. (Step S78). The resistance value of resistance element RHb is set to the lower limit allowable value of the electrical resistance value in the high resistance state, as in the case of the flow shown in FIG.

このステップS78における判定において、高抵抗状態にダミーメモリセルが設定されていないと判定されると、書込制御回路4が、書込電流を増分するように、電圧設定回路102へ電圧ステップ制御信号STEPを与える(ステップS79)。この増分された書込電流(書込電圧)に従って、再びステップS75以降の処理が実行される。   If it is determined in step S78 that the dummy memory cell is not set in the high resistance state, the write control circuit 4 sends a voltage step control signal to the voltage setting circuit 102 so as to increment the write current. STEP is given (step S79). In accordance with the incremented write current (write voltage), the processes after step S75 are executed again.

ステップS78において、ダミーメモリセルは、抵抗素子RHbよりも高抵抗状態に設定されたと判定されると、このダミーメモリセルへは、データが正確に書込まれたと判定され、次いで、アドレスADが最終アドレスであるかの判定が行なわれる(ステップS86)。アドレスADが最終アドレスと異なる場合にはアドレスADを1増分し(ステップS87)、再びステップS73からの処理が実行される。   If it is determined in step S78 that the dummy memory cell is set to a higher resistance state than the resistance element RHb, it is determined that data has been correctly written in the dummy memory cell, and then the address AD is final. It is determined whether it is an address (step S86). If the address AD is different from the final address, the address AD is incremented by 1 (step S87), and the processing from step S73 is executed again.

一方、ステップS73において、設定データが、低抵抗状態に対応するデータであると判定されると、書込電流および徐冷期間の初期設定が行なわれ、また低抵抗の抵抗素子RLaの抵抗値がセットされる(ステップS80)。ダミーメモリセルDMCが低抵抗状態に設定されるため、このダミーメモリセルDMCへの書込時には、センスアンプ110を用いて、データのベリファイを行なう必要がある。したがって、内部データ線136aに、低抵抗素子RLaを結合する。この抵抗素子RLaの抵抗値は、低抵抗状態の抵抗値の許容上限値に設定される。   On the other hand, when it is determined in step S73 that the setting data is data corresponding to the low resistance state, initial setting of the write current and the slow cooling period is performed, and the resistance value of the low resistance resistance element RLa is set. It is set (step S80). Since dummy memory cell DMC is set in a low resistance state, data must be verified using sense amplifier 110 when writing to dummy memory cell DMC. Therefore, low resistance element RLa is coupled to internal data line 136a. The resistance value of the resistance element RLa is set to an allowable upper limit value of the resistance value in the low resistance state.

次いでデータの書込を行ない(ステップS81)、低抵抗素子RLaを選択し、この抵抗素子RLaと選択ダミーメモリセルDMCをそれぞれ、内部データ線136aおよびダミー内部データ線140aを介してセンスアンプ110に結合し、データの内部読出を実行する(ステップS82、S83)。   Next, data is written (step S81), the low resistance element RLa is selected, and the resistance element RLa and the selected dummy memory cell DMC are respectively connected to the sense amplifier 110 via the internal data line 136a and the dummy internal data line 140a. Combined and internal reading of data is executed (steps S82 and S83).

センスアンプ110の出力信号が、インタリーブアンプ114およびラッチ回路116を介して再び、書込制御回路4へデータLATDとして伝達される。書込制御回路4は、この転送データLATDに従って、ダミーメモリセルDMCが低抵抗素子RLaよりも抵抗値が低い状態に設定されたかを判定する(ステップS84)。ステップS84において、ダミーメモリセルDMCの電気的抵抗値が抵抗素子RLaの抵抗値よりも高いと判定されると、書込電流を減分し、また徐冷期間を増分する(ステップS85)。このステップS85により、書込条件を変更した後、再びステップS81からのデータ書込シーケンスが実行される。   The output signal of sense amplifier 110 is transmitted again as data LATD to write control circuit 4 via interleave amplifier 114 and latch circuit 116. The write control circuit 4 determines whether the resistance value of the dummy memory cell DMC is set lower than that of the low resistance element RLa according to the transfer data LATD (step S84). If it is determined in step S84 that the electrical resistance value of the dummy memory cell DMC is higher than the resistance value of the resistance element RLa, the write current is decremented and the slow cooling period is increased (step S85). After changing the write condition in step S85, the data write sequence from step S81 is executed again.

ステップS84において、ダミーメモリセルDMCの電気的抵抗値が、抵抗素子RLaよりも低抵抗であると判定されると、続いてステップS86において最終アドレスのメモリセルに対する書込が行なわれたかの判定が行なわれ、最終アドレスと異なるダミーメモリセルへのデータ書込が行なわれた場合には、アドレスADを1増分して(ステップS87)、再びステップS73に戻る。   If it is determined in step S84 that the electrical resistance value of dummy memory cell DMC is lower than resistance element RLa, it is subsequently determined in step S86 whether writing has been performed on the memory cell at the final address. If data is written to a dummy memory cell different from the final address, the address AD is incremented by 1 (step S87), and the process returns to step S73 again.

一方、ステップS86において、最終アドレスであると判定されたとき、次の書込ダミーデータが存在するかの判定が行なわれる(ステップS88)。次のダミーメモリセルへの書込データが存在する場合には、再び、ステップS72へ戻り、高抵抗状態または低抵抗状態へ設定するための書込動作が実行される。   On the other hand, when it is determined in step S86 that the address is the final address, it is determined whether or not the next write dummy data exists (step S88). If there is write data to the next dummy memory cell, the process returns to step S72 again, and a write operation for setting the high resistance state or the low resistance state is executed.

一方、ステップS88において、すべてのダミーメモリセルDMXおよびDMCに対するデータ書込が完了したと判定されると、ダミーメモリセルへのデータ書込を行なうダミーライトが完了する。   On the other hand, when it is determined in step S88 that data writing to all dummy memory cells DMX and DMC has been completed, dummy writing for writing data to the dummy memory cells is completed.

抵抗素子RLaおよびRHbの抵抗値を用いることにより、確実に、ダミーメモリセルDMXおよびDMCを、高抵抗状態および低抵抗状態に設定することができる。   By using the resistance values of resistance elements RLa and RHb, dummy memory cells DMX and DMC can be reliably set to a high resistance state and a low resistance state.

なお、この抵抗素子RHa、RHb、RLbおよびRLaの抵抗値は、テストシーケンスにおいて、実際にダミーメモリセルの書込を行ない、そのダミーメモリセルの高抵抗状態および低抵抗状態の下限値および上限値を測定する(図21のフロー参照)ことにより、その抵抗値が設定されてもよく、また、仕様上の値に設定されてもよい。   The resistance values of the resistance elements RHa, RHb, RLb, and RLa are the lower limit value and upper limit value of the dummy memory cell that are actually written in the test sequence. (See the flow of FIG. 21), the resistance value may be set or may be set to a value on the specification.

図31は、図25に示すダミービット線選択信号DRSELxおよびDRSELnを発生する部分の構成の一例を示す図である。この図31に示す構成においては、“1”(Hレベル)のデータDに従って、高抵抗状態Rmaxにメモリセルが設定されると仮定する。   FIG. 31 is a diagram showing an example of a configuration of a portion for generating dummy bit line selection signals DRSELx and DRSELn shown in FIG. In the configuration shown in FIG. 31, it is assumed that the memory cell is set to high resistance state Rmax in accordance with data D of “1” (H level).

図31において、ダミービット線選択信号発生部は、読出指示信号READとデータDを受けるANDゲートAG10と、読出指示信号READと補のデータ/Dを受けるANDゲートAG11と、ダミーライトモード指示信号DMMYとANDゲートAG10の出力信号を受けるANDゲートAD12と、ダミーライトモード指示信号DMMYとANDゲートAG11の出力信号を受けるANDゲートAG13と、ダミーライトモード指示信号DMMYを反転するインバータIV1と、インバータIV1の出力信号と読出指示信号READを受けるANDゲートAG14と、ANDゲートAG14の出力信号とANDゲートAG12の出力信号とを受けてダミービット線選択信号DRSELxを生成するORゲートOG10と、ANDゲートAG14の出力信号とANDゲートAG13の出力信号とを受けてダミービット線選択信号DRSELnを生成するORゲートOG11を含む。   In FIG. 31, a dummy bit line selection signal generation unit includes an AND gate AG10 receiving read instruction signal READ and data D, an AND gate AG11 receiving read instruction signal READ and complementary data / D, and a dummy write mode instruction signal DMMY. AND gate AD12 receiving the output signal of AND gate AG10, dummy write mode instruction signal DMMY, AND gate AG13 receiving the output signal of AND gate AG11, inverter IV1 inverting dummy write mode instruction signal DMMY, and inverter IV1 An AND gate AG14 that receives the output signal and the read instruction signal READ, an OR gate OG10 that receives the output signal of the AND gate AG14 and the output signal of the AND gate AG12, and generates a dummy bit line selection signal DRSELx, and an AND gate Receiving an output signal and an output signal of the AND gate AG13 of AG14 and an OR gate OG11 for generating a dummy bit line selection signal DRSELn with.

ダミーメモリセルへのデータ書込時においてはダミーライトモード指示信号DMMYは、Hレベルに設定され、ANDゲートAG12およびAG13がバッファ回路として動作し、一方、ANDゲートAG14は、インバータIV1の出力信号に従ってその出力信号がLレベルに固定される。したがって、書込データDが“1”(Hレベル)であり、高抵抗状態に設定する状態を示すときには、ANDゲートAG10の出力信号に従って、OR回路OG10のダミービット線選択信号DRSELxが選択状態となり、ダミービット線DBL0が、ダミー内部データ線140aに結合される。   At the time of data writing to the dummy memory cell, dummy write mode instruction signal DMMY is set to the H level, and AND gates AG12 and AG13 operate as a buffer circuit, while AND gate AG14 follows the output signal of inverter IV1. The output signal is fixed at the L level. Therefore, when write data D is “1” (H level) and indicates a state of setting to a high resistance state, dummy bit line selection signal DRSELx of OR circuit OG10 is selected in accordance with the output signal of AND gate AG10. , Dummy bit line DBL0 is coupled to dummy internal data line 140a.

一方、データDが“0”(Lレベル)のときには、補の書込データ/DがHレベルであり、OR回路OG11からのダミービット線選択信号DRSELnが選択状態へ駆動される。   On the other hand, when data D is “0” (L level), complementary write data / D is at H level, and dummy bit line selection signal DRSELn from OR circuit OG11 is driven to the selected state.

読出指示信号READが、センスアンプ110および112におけるセンス動作を行なうときに活性化され、列選択期間を決定する。   Read instruction signal READ is activated when a sense operation is performed in sense amplifiers 110 and 112, and determines a column selection period.

一方、通常動作サイクル時においては、ダミーライトモード指示信号DMMYは、Lレベルであり、インバータIV1の出力信号がHレベルとなる。この場合には、ANDゲートAG12およびAG13の出力信号はLレベルとなり、読出指示信号READに従って、ダミービット線選択信号DRSELxおよびDRSELnが選択状態へ駆動される。   On the other hand, in the normal operation cycle, dummy write mode instruction signal DMMY is at L level, and the output signal of inverter IV1 is at H level. In this case, the output signals of AND gates AG12 and AG13 are at the L level, and dummy bit line selection signals DRSELx and DRSELn are driven to the selected state in accordance with read instruction signal READ.

なお、図25に示すイコライズ指示信号EQは、ダミーメモリセルへのデータ書込時には、Lレベルに固定され、またベリファイ指示信号VRFYも、ダミーメモリセルへの書込時には、非活性状態に維持される。ダミーライトモード指示信号DMMYに従って、これらのイコライズ指示信号EQおよびベリファイ指示信号VRFIの発生を制御する。   Note that equalize instruction signal EQ shown in FIG. 25 is fixed to L level when data is written to the dummy memory cell, and verify instruction signal VRFY is also maintained in an inactive state when data is written to dummy memory cell. The Generation of these equalize instruction signal EQ and verify instruction signal VRFI is controlled in accordance with dummy write mode instruction signal DMMY.

図32は、図25に示す抵抗素子選択信号LSa、HSa、HSbおよびLSbを生成する部分の構成の一例を示す図である。図32に示す構成においても、書込データDがHレベル(“1”)のときに、高抵抗状態にメモリセルが設定される場合を想定する。   FIG. 32 is a diagram showing an example of a configuration of a portion that generates resistance element selection signals LSa, HSa, HSb, and LSb shown in FIG. Also in the configuration shown in FIG. 32, it is assumed that the memory cell is set in the high resistance state when the write data D is at the H level (“1”).

図32において、抵抗素子選択信号発生部は、ダミーライトモード指示信号DMMYと読出指示信号READを受けるANDゲートAG20と、ANDゲートAG20の出力信号と補の書込データ/Dを受けて抵抗素子選択信号LSaを生成するANDゲートAG21と、ANDゲートAG20の出力信号と接地電圧とを受けて抵抗素子選択信号HSaを生成するANDゲートAG22と、ANDゲートAG20の出力信号と書込データDを受けて抵抗素子選択信号HSbを生成するANDゲートAG23と、ANDゲートAG20の出力信号と接地電圧とを受けて抵抗素子選択信号LSbを生成するANDゲートAG24を含む。   In FIG. 32, the resistance element selection signal generation unit receives an AND gate AG20 receiving dummy write mode instruction signal DMMY and read instruction signal READ, an output signal of AND gate AG20 and complementary write data / D, and selects a resistance element. AND gate AG21 for generating signal LSa, AND gate AG22 for generating resistance element selection signal HSa in response to the output signal and ground voltage of AND gate AG20, and the output signal and write data D of AND gate AG20 An AND gate AG23 that generates a resistance element selection signal HSb, and an AND gate AG24 that receives the output signal of the AND gate AG20 and the ground voltage and generates a resistance element selection signal LSb.

ダミーメモリセルへのデータ書込時において、書込データDがHレベルにあり、高抵抗状態Rmaxの状態にダミーメモリセルを書込む場合には、ANDゲートAG23からの抵抗素子選択信号HSbが選択状態へ駆動される。内部データ線136bに高抵抗素子を接続し、また、ダミー内部データ線140bに高抵抗状態に書込まれるダミーメモリセルDMXのデータを読出して、センスアンプ112でセンスすることができる。   When writing data to the dummy memory cell, when the write data D is at the H level and the dummy memory cell is written in the high resistance state Rmax, the resistance element selection signal HSb from the AND gate AG23 is selected. Driven to state. A high resistance element is connected to internal data line 136b, and data of dummy memory cell DMX written in a high resistance state on dummy internal data line 140b can be read and sensed by sense amplifier 112.

データDが、Lレベルであり、低抵抗状態を指定する場合には、ダミーメモリセルDMCへのデータ書込が実行される。この場合、データ読出時、ANDゲートAG21からの抵抗素子選択信号LSaが選択状態へ駆動される。   When data D is at L level and a low resistance state is designated, data writing to dummy memory cell DMC is executed. In this case, at the time of data reading, resistance element selection signal LSa from AND gate AG21 is driven to the selected state.

この図32に示す構成では、ANDゲートAG22およびAG24からの抵抗素子選択信号HSaおよびLSbは特に利用されない。また、ダミービット線DBL0およびDBL1に、高抵抗状態および低抵抗状態のいずれのダミーメモリセルが接続されてもよい状態を許容するために、これらの4つの抵抗素子が設けられる。ダミービット線DBL0およびDBL1のダミーメモリセルを高抵抗状態および低抵抗状態のいずれの状態をも許容する場合には、この図32に示す構成において、ダミービット線DBL0およびDBL1を特定するアドレスビットをANDゲートAG21−AG24に与える。また、ANDゲートAG22およびAG24へ、それぞれ、データDおよび補の書込データ/Dを与える。低抵抗状態に設定されるダミービット線と対応する内部データ線に、低抵抗の抵抗素子を結合し、高抵抗状態に結合されるダミービット線に対応する内部データ線に、高抵抗の抵抗素子を接続することができる。   In the configuration shown in FIG. 32, resistance element selection signals HSa and LSb from AND gates AG22 and AG24 are not particularly used. These four resistance elements are provided in order to allow the dummy bit lines DBL0 and DBL1 to be connected to either of the high resistance state and the low resistance state dummy memory cells. When the dummy memory cells of dummy bit lines DBL0 and DBL1 are allowed to be in either a high resistance state or a low resistance state, in the configuration shown in FIG. 32, address bits specifying dummy bit lines DBL0 and DBL1 are set. This is applied to AND gates AG21-AG24. Data D and complementary write data / D are applied to AND gates AG22 and AG24, respectively. A low resistance resistance element is coupled to the internal data line corresponding to the dummy bit line set to the low resistance state, and a high resistance resistance element is coupled to the internal data line corresponding to the dummy bit line coupled to the high resistance state. Can be connected.

[変更例1]
図33は、この発明の実施の形態2の変更例の抵抗素子選択信号発生部の構成を示す図である。この図33に示す抵抗素子選択信号発生部は、図32に示す抵抗素子選択信号発生部の構成に加えて、さらに、ダミーライトモード指示信号DMMYを受けるインバータIV2と、インバータIV2の出力信号と読出指示信号READとアドレスビットA0とを受けるANDゲートAG25と、インバータIV2の出力信号と読出指示信号READと補のアドレスビット/A0とを受けるANDゲートAG26と、ANDゲートAG21およびAG25の出力信号を受けて抵抗素子選択信号LSaを生成するOR回路OG15と、ANDゲートAG22およびAG25の出力信号を受けて抵抗素子選択信号HSaを生成するORゲートOG16と、ANDゲートAG23およびAG26の出力信号を受けて抵抗素子選択信号HSbを生成するORゲートOG17と、ANDゲートAG24およびAG26の出力信号を受けて抵抗素子選択信号LSbを生成するORゲートOG18を含む。
[Modification 1]
FIG. 33 shows a structure of a resistance element selection signal generating portion according to a modification of the second embodiment of the present invention. 33, in addition to the configuration of the resistance element selection signal generator shown in FIG. 32, inverter IV2 receiving dummy write mode instruction signal DMMY, and the output signal of inverter IV2 and reading AND gate AG25 receiving instruction signal READ and address bit A0, AND gate AG26 receiving output signal of inverter IV2, read instruction signal READ and complementary address bit / A0, and output signals of AND gates AG21 and AG25. OR circuit OG15 for generating resistance element selection signal LSa, OR gate OG16 for generating resistance element selection signal HSa in response to the output signals of AND gates AG22 and AG25, and resistors for receiving the output signals of AND gates AG23 and AG26 Generate element selection signal HSb And R gate OG17, and an OR gate OG18 for generating a resistive element select signal LSb receives the output signal of the AND gate AG24 and AG26.

この図33に示す抵抗素子選択信号発生部の構成の場合、ダミーメモリセルへのデータ書込時においては、ANDゲートAG20からAG24の出力信号に従って抵抗素子選択信号が生成される。ダミーメモリセルへのデータ書込時において、高抵抗状態に対応する「H」レベルのデータDの書込時、高抵抗素子を選択する抵抗素子選択信号HSbが活性化される。また低抵抗状態のデータをダミーメモリセルに書込むときには、ANDゲートAG21の出力信号に従って抵抗素子選択信号LSaが生成される。   In the configuration of the resistance element selection signal generating portion shown in FIG. 33, the resistance element selection signal is generated in accordance with the output signals of AND gates AG20 to AG24 when data is written to the dummy memory cell. At the time of data writing to the dummy memory cell, resistance element selection signal HSb for selecting a high resistance element is activated at the time of writing “H” level data D corresponding to the high resistance state. In addition, when data in the low resistance state is written to the dummy memory cell, the resistance element selection signal LSa is generated according to the output signal of the AND gate AG21.

一方、通常動作モード時においては、アドレスビットA0および/A0と読出指示信号READとに従って、ANDゲートAG25およびAG26の出力信号に基づいて抵抗素子選択信号が生成される。この場合、アドレスビットA0が偶数列を指定し、補のアドレスビット/A0が、奇数列を指定する(“1”のとき)。この場合には、偶数列選択時には、抵抗素子選択信号HSbおよびLSbが選択状態へ駆動され、図25に示す内部データ線に、高抵抗素子および低抵抗素子が並列に結合される。このときには、ダミーメモリセルは利用されず、ダミービット線選択信号は非選択状態にある。   On the other hand, in the normal operation mode, a resistance element selection signal is generated based on the output signals of AND gates AG25 and AG26 in accordance with address bits A0 and / A0 and read instruction signal READ. In this case, address bit A0 designates an even number column, and complementary address bit / A0 designates an odd number column (when "1"). In this case, when even columns are selected, resistance element selection signals HSb and LSb are driven to a selected state, and a high resistance element and a low resistance element are coupled in parallel to the internal data line shown in FIG. At this time, the dummy memory cell is not used, and the dummy bit line selection signal is in a non-selected state.

一方、奇数列選択時においては、アドレスビットA0は、抵抗素子選択信号LSaおよびHSaが選択状態へ駆動されて、高抵抗素子および低抵抗素子が並列に、基準電位を供給する内部データ線(136a)に結合される。   On the other hand, when the odd column is selected, the address bit A0 is driven by the internal data line (136a) in which the resistance element selection signals LSa and HSa are driven to the selected state and the high resistance element and the low resistance element supply the reference potential in parallel. ).

高抵抗素子および低抵抗素子を並列に対応の内部データ線と接地ノードとの間に結合して、中間状態の抵抗値を有する抵抗素子を等価的に生成して、参照抵抗値として利用する。この場合、データは1ビットずつ読出されるため、図25に示すセンスアンプ110および112も、アドレスビットA0に応じて選択的に活性化する。図25に示す抵抗素子RHa、RHb、RLaおよびRLbの抵抗値が、メモリセルの特性を考慮した抵抗値を有する場合(テスト工程時において設定される)、メモリセルの特性に応じた参照抵抗値を生成して正確なデータの読出およびベリファイを行なうことができる。   A high resistance element and a low resistance element are coupled in parallel between a corresponding internal data line and a ground node to equivalently generate a resistance element having an intermediate resistance value and use it as a reference resistance value. In this case, since data is read bit by bit, sense amplifiers 110 and 112 shown in FIG. 25 are also selectively activated according to address bit A0. When the resistance values of resistance elements RHa, RHb, RLa, and RLb shown in FIG. 25 have resistance values that take into account the characteristics of the memory cells (set during the test process), the reference resistance values according to the characteristics of the memory cells Can be read out and verified accurately.

[変更例2]
図34は、この発明の実施の形態2の変更例2の抵抗値設定シーケンスを示す図である。参照抵抗素子の抵抗値をメモリセルの抵抗値を考慮して設定する。
[Modification 2]
FIG. 34 shows a resistance value setting sequence according to the second modification of the second embodiment of the present invention. The resistance value of the reference resistance element is set in consideration of the resistance value of the memory cell.

回路構成としては、図25に示す記憶装置が用いられる。以下、図34を参照して、図25に示す記憶装置の抵抗素子の抵抗値の最適化のための動作シーケンスについて説明する。   As a circuit configuration, a storage device shown in FIG. 25 is used. Hereinafter, an operation sequence for optimizing the resistance value of the resistance element of the memory device shown in FIG. 25 will be described with reference to FIG.

まず、所定の正規のメモリセルに対しデータの書込を行なう(ステップS90)。この場合、書込データとアドレスの対応関係は、書込制御回路4のBIST制御回路に設定される。   First, data is written into a predetermined regular memory cell (step S90). In this case, the correspondence relationship between the write data and the address is set in the BIST control circuit of the write control circuit 4.

データの書込を行なった後、抵抗素子RHa、RHb、RLa、RLbを用いたデータの読出モードを設定する(ステップS91)。このとき、抵抗素子RHa、RHb、RLaおよびRLbの抵抗値も初期設定する。この初期設定時において、高抵抗状態および低抵抗状態のメモリセルの抵抗値のそれぞれの推定分布の中央値が、初期抵抗値として設定されてもよい。高抵抗状態の抵抗値の下限値および低抵抗状態の上限抵抗値を求めるため、この探索時間等を考慮して適当な値に抵抗値が初期設定される。   After writing data, a data read mode using resistance elements RHa, RHb, RLa, and RLb is set (step S91). At this time, the resistance values of the resistance elements RHa, RHb, RLa, and RLb are also initialized. At the time of this initial setting, the median value of the estimated distributions of the resistance values of the memory cells in the high resistance state and the low resistance state may be set as the initial resistance value. In order to obtain the lower limit value of the resistance value in the high resistance state and the upper limit resistance value in the low resistance state, the resistance value is initially set to an appropriate value in consideration of the search time and the like.

次いで、読出データとして対象データが、高抵抗状態Rmaxのデータであるかが判定される(ステップS92)。   Next, it is determined whether the target data as read data is data in the high resistance state Rmax (step S92).

高抵抗状態のメモリセルのデータを読出す場合、高抵抗素子RHaおよびRHbを選択する(ステップS93)。それらの高抵抗の抵抗素子RHaおよびRHbを用いてデータの読出を行なう(ステップS94)。この場合、選択ビット線と高抵抗抵抗素子が接続される内部データ線が衝突しないように、アドレスビットに基づいて、抵抗素子の選択が行なわれる。この内部データ読出モード時においては、図25に示すベリファイ指示信号VRFYは、活性状態に設定し、ダミー内部データ線140aおよび140bを、それぞれ内部データ線136bおよび136aに接続する。センスアンプ110および112によるセンス動作時、選択ビット線の位置にかかわらず、選択ビット線が接続される内部データ線に結合されるセンスアンプを用いて正確にセンス動作を行なうことができる(アドレスビットA0により選択センスアンプを決定する)。   When reading the data of the memory cell in the high resistance state, the high resistance elements RHa and RHb are selected (step S93). Data reading is performed using resistance elements RHa and RHb having high resistance (step S94). In this case, the resistance element is selected based on the address bit so that the selected bit line and the internal data line to which the high resistance resistance element is connected do not collide. In the internal data read mode, verify instruction signal VRFY shown in FIG. 25 is set to an active state, and dummy internal data lines 140a and 140b are connected to internal data lines 136b and 136a, respectively. During the sensing operation by sense amplifiers 110 and 112, the sensing operation can be accurately performed using the sense amplifier coupled to the internal data line to which the selected bit line is connected regardless of the position of the selected bit line (address bit). The selected sense amplifier is determined by A0).

期待値と一致しているかの判定がセンスアンプの読出データに基づいて行なわれる(ステップS95)。読出したメモリセルデータが、この高抵抗素子の抵抗値よりも低い抵抗値の状態にあると判定されると、この高抵抗抵抗素子の抵抗値を減分して、高抵抗抵抗素子の抵抗値を変更する(ステップS96)。次いで、再び、ステップS94からのデータ読出動作を実行する。これらの動作により、メモリセルデータが、正確に読出されるまで、抵抗値の減分が繰返し実行される。   A determination as to whether or not the expected value is satisfied is made based on the read data of the sense amplifier (step S95). When it is determined that the read memory cell data has a resistance value lower than the resistance value of the high resistance element, the resistance value of the high resistance element is decremented. Is changed (step S96). Next, the data read operation from step S94 is performed again. By these operations, the resistance value is repeatedly decremented until the memory cell data is accurately read.

ステップS95において、期待値と一致していると判定されると、アドレスADが最終であるかの判定が行なわれ(ステップS97)、最終アドレスでない場合には、アドレスを1増分し(ステップS98)、再び、ステップS94からの動作を実行する。このとき、高抵抗抵抗素子の抵抗値は変更せず、ステップS96において減分された状態に維持する。   If it is determined in step S95 that it matches the expected value, it is determined whether the address AD is final (step S97). If it is not the final address, the address is incremented by 1 (step S98). The operation from step S94 is executed again. At this time, the resistance value of the high resistance element is not changed, and is maintained in the decremented state in step S96.

ステップS97において、アドレスADが最終であると判定されると、この高抵抗抵抗素子の抵抗値を、書込み制御回路内のROMに登録する(ステップS99)。これにより、高抵抗抵抗状態のメモリセルの電気的抵抗値の下限値を検出することができる。   If it is determined in step S97 that the address AD is final, the resistance value of the high resistance resistance element is registered in the ROM in the write control circuit (step S99). Thereby, the lower limit value of the electrical resistance value of the memory cell in the high resistance resistance state can be detected.

一方、ステップS92において、対象データが、低抵抗状態Rminに対応するデータであると判定されると、低抵抗素子が選択される(ステップS100)。次いで、低抵抗素子を選択してデータの読出を行ない(ステップS101)、期待値と一致するかの判定が行なわれる(ステップS102)。このステップS102において、メモリセルデータが、低抵抗の抵抗素子の抵抗値よりも高い状態にあると判定されると、抵抗値を増分し(ステップS103)、再びステップS101からの動作を繰返す。このメモリセルデータが正しく読出されるまで抵抗値を増分することにより、低抵抗状態のメモリセルの電気的抵抗の上限値を検出することができる。   On the other hand, if it is determined in step S92 that the target data is data corresponding to the low resistance state Rmin, a low resistance element is selected (step S100). Next, the low resistance element is selected and data is read (step S101), and a determination is made as to whether it matches the expected value (step S102). If it is determined in step S102 that the memory cell data is higher than the resistance value of the low-resistance resistance element, the resistance value is incremented (step S103), and the operation from step S101 is repeated again. By incrementing the resistance value until the memory cell data is correctly read, the upper limit value of the electrical resistance of the memory cell in the low resistance state can be detected.

ステップS102において正確に期待値と一致している判定されると、アドレスADが最終であるかの判定が行なわれ、メモリセルがまだ残っており最終アドレスでない場合にはアドレス1を増分し(ステップS105)、再びステップS101からの動作を実行する。   If it is determined in step S102 that it exactly matches the expected value, it is determined whether the address AD is final. If the memory cell still remains and is not the final address, the address 1 is incremented (step S102). (S105), the operation from step S101 is executed again.

ステップS104においてアドレスADが最終であると判定されると、このときの低抵抗素子の抵抗値が書込み制御回路4内のROMに登録される(ステップS99)。   If it is determined in step S104 that the address AD is final, the resistance value of the low resistance element at this time is registered in the ROM in the write control circuit 4 (step S99).

この一連の動作により、メモリセルの抵抗値分布における高抵抗状態の電気的抵抗値の下限値および低抵抗状態の電気的抵抗値の上限値を検出することができる。この通常のデータ読出時(ベリファイ動作を含む)において、この高抵抗の抵抗素子および低抵抗の抵抗素子を並列に内部データ線に結合することにより、HレベルデータおよびLレベルデータに対して十分マージンを持った正確な参照抵抗値を、メモリセル特性に応じて設定することができる。   By this series of operations, it is possible to detect the lower limit value of the electrical resistance value in the high resistance state and the upper limit value of the electrical resistance value in the low resistance state in the resistance value distribution of the memory cell. At the time of normal data reading (including verify operation), the high resistance element and the low resistance element are coupled in parallel to the internal data line, thereby providing a sufficient margin for H level data and L level data. An accurate reference resistance value having the above can be set according to the memory cell characteristics.

したがって、図35に示すように、この測定高抵抗下限値と測定低抵抗上限値に設定された高抵抗素子RHおよび低抵抗素子RLを、並列に内部データ線に接続することにより、これらの平均値を参照抵抗値として利用することができ、高抵抗状態および低抵抗状態のメモリセルに対し十分マージンを持った正確なデータの読出およびベリファイを行なうことができる。   Therefore, as shown in FIG. 35, by connecting the high resistance element RH and the low resistance element RL set to the measured high resistance lower limit value and the measured low resistance upper limit value in parallel to the internal data line, the average of these values is obtained. The value can be used as a reference resistance value, and accurate data reading and verification with a sufficient margin can be performed for memory cells in a high resistance state and a low resistance state.

なお、メモリセルの抵抗値の分布測定時において、すべてのメモリセルについて抵抗値の測定を行なうことは特に要求されない。高抵抗状態Rmaxと低抵抗状態Rminに設定されているメモリセルの領域を一部の領域に限定し、この領域のメモリセルを、メモリセルアレイ内のメモリセルを代表する母集団として選択して、抵抗値分布を測定してもよい。またこれに代えて、ダミーメモリセルが、このメモリセルアレイの正規メモリセルの特性を代表するとして、ダミーメモリセルについてのみ、この抵抗値の分布測定が行なわれてもよい。   Note that it is not particularly required to measure the resistance values of all the memory cells when measuring the resistance value distribution of the memory cells. The memory cell region set to the high resistance state Rmax and the low resistance state Rmin is limited to a part of the region, and the memory cells in this region are selected as a population representative of the memory cells in the memory cell array, The resistance value distribution may be measured. Alternatively, the resistance distribution may be measured only for the dummy memory cell, assuming that the dummy memory cell represents the characteristic of the normal memory cell of the memory cell array.

この抵抗素子の抵抗値の設定を、初期化シーケンスにおいて実行することにより、メモリセルごとに特性がばらつく場合においても、また、各チップごとに、電気的抵抗値の特性がばらつき、予め設定される参照抵抗素子の有する抵抗値では十分な読出マージンが得られない場合でも、実際のメモリセルの抵抗値分布に応じて参照抵抗素子の抵抗値を設定することができ、読出マージンを十分に確保することができる。   By executing the setting of the resistance value of the resistance element in the initialization sequence, the characteristic of the electric resistance value varies for each chip even when the characteristic varies for each memory cell, and is set in advance. Even if the resistance value of the reference resistance element does not provide a sufficient read margin, the resistance value of the reference resistance element can be set according to the actual resistance distribution of the memory cell, and a sufficient read margin is ensured. be able to.

なお、各メモリセルについて、抵抗値を各アドレスごとにBIST制御回路において記憶し、この各メモリセルごとの抵抗値の分布に基づいて、実際の高抵抗下限値および低抵抗上限値が検出されてもよい。この場合、常に、各測定サイクルにおいて、抵抗値を初期設定値から変化させる必要があり、少し時間がかかるものの、正確な、抵抗値の分布を得ることができる。   For each memory cell, the resistance value is stored for each address in the BIST control circuit, and the actual high resistance lower limit value and low resistance upper limit value are detected based on the distribution of resistance values for each memory cell. Also good. In this case, it is always necessary to change the resistance value from the initial setting value in each measurement cycle, and although it takes a little time, an accurate distribution of the resistance value can be obtained.

以上のように、この発明の実施の形態2に従えば、相変化メモリにおいても、データ書込後、書込データが正確に書込まれたかを検証するベリファイ動作を行ない、このベリファイ動作に基づいて書込条件を変更してデータの再書込を行なっており、正確なデータの書込を行なうことができる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, even in the phase change memory, after the data writing, the verify operation for verifying whether the write data is correctly written is performed, and based on this verify operation. Thus, the data is rewritten by changing the write condition, so that accurate data can be written.

また、参照抵抗素子の抵抗値をメモリセルの実際の特性に応じて設定しており、データ読出(ベリファイ動作を含む)に対して十分マージンを持ってデータの読出を行なうことができる。   In addition, the resistance value of the reference resistance element is set according to the actual characteristics of the memory cell, and data can be read with a sufficient margin for data reading (including verify operation).

また、高抵抗の抵抗素子および低抵抗の抵抗素子を並列に接続して参照抵抗として利用する事により、正確に、高抵抗と低抵抗の中間値を有する抵抗を参照抵抗として用いてデータの読出を行う事ができる。   Also, by connecting a high-resistance resistor element and a low-resistance resistor element in parallel and using it as a reference resistor, data reading can be performed accurately using a resistor having an intermediate value between high resistance and low resistance as a reference resistor. Can be done.

[実施の形態3]
図36は、この発明の実施の形態3に従う抵抗値変化型記憶素子の要部の構成を概略的に示す図である。図36に示す記憶装置は、以下の点が、図25に示す実施の形態2に従う記憶装置とその構成が異なる。すなわち、書込制御回路140により、書込ベリファイ動作が行なわれたときの書込条件を記憶する現書込条件記憶回路142が設けられる。データ書込時の書込動作を制御する書込制御回路140は、図25に示す書込制御回路4に対応し、書込条件設定回路5に対する書込条件を、現書込条件記憶回路142に格納された書込条件に基づいて初期設定する。この図36に示す記憶装置の他の構成は、図25に示す記憶装置の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明は省略する。
[Embodiment 3]
FIG. 36 schematically shows a structure of a main portion of the resistance value change storage element according to the third embodiment of the present invention. The storage device shown in FIG. 36 differs from the storage device according to the second embodiment shown in FIG. 25 in the following points. That is, the write control circuit 140 is provided with a current write condition storage circuit 142 for storing a write condition when a write verify operation is performed. Write control circuit 140 that controls the write operation at the time of data writing corresponds to write control circuit 4 shown in FIG. 25, and sets write conditions for write condition setting circuit 5 as current write condition storage circuit 142. Is initialized based on the writing conditions stored in the. The other configuration of the storage device shown in FIG. 36 is the same as that of the storage device shown in FIG. 25, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図37は、図36に示す記憶装置のデータ書込時の動作を示すフロー図である。この図37に示すデータ書込時の処理動作フローは、図26に示す処理動作フローと以下の処理ステップが異なる。書込データが高抵抗状態Rmaxであるかの判定を行なうステップS52の後、書込条件の初期設定が行なわれる。この書込条件の初期設定時において、書込データが高抵抗状態に対応する場合には、ステップS110において、現書込条件記憶回路142に記憶された書込条件に従って、書込電流の初期設定が行なわれ、また高抵抗抵抗素子RHa、RHbの抵抗値がセットされる。一方、低抵抗状態に対応する書込データの場合には、ステップS112において、現書込条件記憶回路142の記憶する書込条件に従って書込電流および徐冷期間の初期設定が行なわれ、また低抵抗素子RLaまたはRLbの抵抗値が初期設定される。   FIG. 37 is a flowchart showing an operation at the time of data writing of the storage device shown in FIG. The processing operation flow at the time of data writing shown in FIG. 37 is different from the processing operation flow shown in FIG. 26 in the following processing steps. After step S52 for determining whether the write data is in the high resistance state Rmax, the write condition is initially set. In the initial setting of the write condition, if the write data corresponds to the high resistance state, the initial setting of the write current is performed in accordance with the write condition stored in the current write condition storage circuit 142 in step S110. In addition, the resistance values of the high resistance resistance elements RHa and RHb are set. On the other hand, in the case of the write data corresponding to the low resistance state, in step S112, initial setting of the write current and the slow cooling period is performed according to the write condition stored in the current write condition storage circuit 142. The resistance value of resistance element RLa or RLb is initialized.

この書込条件の初期設定の後、データの書込および書込ベリファイを行なう処理ステップは、図26に示す処理ステップと同じであり、対応するステップには同一ステップ番号を付し、その詳細説明は省略する。   After the initial setting of the write conditions, the processing steps for writing data and verifying the data are the same as the processing steps shown in FIG. 26, and the corresponding steps are denoted by the same step numbers and will be described in detail. Is omitted.

判定ステップS57またはS64において、メモリセルに対し正確にデータの書込が行なわれたと判定されると、そのときの抵抗素子の抵抗値に加えて、書込条件、書込電流値徐冷期間幅のデータが現書込条件記憶回路142に格納される(ステップS114)。この後、次のデータが書込データであるかの判定を行なうステップS59の処理が実行される。   If it is determined in the determination step S57 or S64 that data has been correctly written in the memory cell, in addition to the resistance value of the resistance element at that time, the write condition, the write current value gradual cooling period width Is stored in the current write condition storage circuit 142 (step S114). Thereafter, the process of step S59 for determining whether the next data is write data is executed.

相変化メモリにおいては、データ書込時、ヒータに電流を流し、そのヒータが発生するジュール熱により、相変化材料を溶融させる。その後急冷することにより、相変化材料を非晶質状態に設定し、また徐冷することにより、相変化材料を結晶質状態へ設定し、これらの非晶質状態および結晶質状態の抵抗値の相違を利用して、データを記憶する。したがってデータ書込時の電流の設定においてベリファイ動作を行ない、データ書込動作を繰返し実行した場合、この相変化材料のエンデュアランス(寿命)特性が損なわれ、相変化素子の劣化が加速される。   In the phase change memory, when data is written, a current is supplied to the heater, and the phase change material is melted by Joule heat generated by the heater. Thereafter, the phase change material is set to an amorphous state by rapid cooling, and the phase change material is set to a crystalline state by slow cooling, and resistance values of these amorphous state and crystalline state are set. Use the difference to store the data. Therefore, when the verify operation is performed in setting the current at the time of data writing and the data writing operation is repeatedly executed, the endurance (life) characteristic of the phase change material is impaired, and the deterioration of the phase change element is accelerated.

書込条件を変化させた場合、データ書込完了後、その時点における書込条件を現書込条件記憶回路142に格納させ、次回のデータ書込時には、この現書込条件記憶回路142に格納された書込条件により書込電流の条件設定を行なってデータの書込を行なう。   When the write condition is changed, after the data writing is completed, the write condition at that time is stored in the current write condition storage circuit 142, and the next data write is stored in the current write condition storage circuit 142. Data is written by setting the write current condition according to the written condition.

したがって、毎回、前回の書込条件と無関係に初期値に設定した場合、M回データの再書込を実行する必要がある場合、データ書込がN回実行された場合、M・N回、この相変化材料のエンデュアランス特性の損失が生じる。メモリセル特性のばらつきが小さい場合、最初に、書込条件を設定するために、M回データの再書込を行なうことが要求されるだけの場合、N回データ書込を行なう場合、M+N回エンデュアランス特性が損傷するだけであり、データの書換回数の制限を大幅に増大させることができる。   Therefore, every time, when the initial value is set irrespective of the previous writing condition, it is necessary to rewrite data M times, when data writing is executed N times, M · N times, Loss of endurance characteristics of the phase change material occurs. When variation in memory cell characteristics is small, first, it is only required to rewrite data M times in order to set a write condition. When data is written N times, M + N times. Only the endurance characteristic is damaged, and the limit of the number of data rewrites can be greatly increased.

なお、この書込条件において、高抵抗状態のデータ書込時、書込電流を増分している。しかしながら、書込電流の供給時間を変化するように構成されてもよい。また、低抵抗状態に対応するデータの書込時においても、書込電流を一定とし徐冷期間のみ増分するように構成されてもよい。   Under this write condition, the write current is incremented when writing data in the high resistance state. However, the supply time of the write current may be changed. Further, even when data corresponding to the low resistance state is written, the write current may be constant and incremented only during the slow cooling period.

以上のように、この発明の実施の形態3に従えば、データ書込の書込条件を、前回のデータ書込完了時の書込条件を出発書込条件としてデータの書込およびベリファイ動作を実行しており、データ書込における再書込の回数を低減することができ、素子特性の劣化を防止でき、またデータ書込に要する時間を短縮することができる。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, the data write and verify operations are performed using the data write condition as the starting write condition when the previous data write is completed. The number of times of rewriting in data writing can be reduced, deterioration of element characteristics can be prevented, and time required for data writing can be shortened.

抵抗値変化型記憶装置は、様々なデータ記憶用途に利用することができ、本発明は、このような抵抗値変化型記憶装置のデータ書込系およびデータ読出系に適用することができる。   The resistance value change memory device can be used for various data storage applications, and the present invention can be applied to a data writing system and a data reading system of such a resistance value change memory device.

この発明に従う抵抗値変化型記憶装置の全体の構成を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a resistance value change storage device according to the present invention; FIG. この発明の実施の形態1において用いられるメモリセルの構成を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing a configuration of a memory cell used in Embodiment 1 of the present invention. FIG. この発明の実施の形態1に従う記憶装置の要部の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the principal part of the memory | storage device according to Embodiment 1 of this invention. 図3に示す書込電圧発生回路の構成の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a write voltage generation circuit shown in FIG. 3. 図3に示す書込電圧発生回路の変更例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a modification of the write voltage generation circuit shown in FIG. 3. 図3に示す書込電圧発生回路の他の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another configuration of the write voltage generation circuit shown in FIG. 3. 図3に示すデジット線駆動回路の構成の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a digit line driving circuit shown in FIG. 3. 図3に示すデジット線駆動回路の他の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another configuration of the digit line drive circuit shown in FIG. 3. 図3に示すメモリセルアレイ1の構成をより具体的に示す図である。FIG. 4 is a diagram more specifically showing the configuration of the memory cell array 1 shown in FIG. 3. 図9に示すデジット線周辺回路部の構成をより具体的に示す図である。FIG. 10 is a diagram more specifically showing the configuration of a digit line peripheral circuit section shown in FIG. 9. メモリセルの磁化特性を示す図である。It is a figure which shows the magnetization characteristic of a memory cell. この発明の実施の形態1におけるデータ書込シーケンスを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the data writing sequence in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるデータ書込時の書込条件の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the write conditions at the time of the data writing in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるデータ書込条件の変更例の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the example of a change of the data writing condition in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の変更例のデータ書込シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the data write sequence of the example of a change of Embodiment 1 of this invention. 図15に示す動作フローにおけるデータ書込条件の変更態様を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing how data write conditions are changed in the operation flow shown in FIG. 15. 図16に示す動作シーケンスにおける書込条件の変更シーケンスを示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a write condition changing sequence in the operation sequence shown in FIG. 16. この発明の実施の形態1のダミーメモリセルの電気的抵抗値と正規メモリセルの電気的抵抗値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electrical resistance value of the dummy memory cell of Embodiment 1 of this invention, and the electrical resistance value of a normal memory cell. この発明の実施の形態1におけるダミーメモリセルへのデータ書込シーケンスを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the data write sequence to the dummy memory cell in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるダミーメモリセルへのデータ書込シーケンスの他の例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the other example of the data write sequence to the dummy memory cell in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の変更例1の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the example 1 of a change of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の変更例1におけるメモリセルの電気的抵抗値の分布および参照抵抗素子の抵抗値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electrical resistance value distribution of the memory cell and the resistance value of a reference resistive element in the modification 1 of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の変更例1における抵抗素子選択時の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure at the time of the resistance element selection in the modification 1 of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2における記憶装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the memory | storage device in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に従う記憶装置の要部の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the principal part of the memory | storage device according to Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2におけるデータ書込シーケンスを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the data writing sequence in Embodiment 2 of this invention. 図26における書込電流増分時の変更シーケンスを示す図である。FIG. 27 is a diagram showing a change sequence when a write current is incremented in FIG. 26. 図26に示す書込電流減分徐冷期間増分時の変更シーケンスを示す図である。FIG. 27 is a diagram showing a change sequence at the time of increment of the write current decreasing and slow cooling period shown in FIG. 26. この発明の実施の形態2におけるダミーメモリセルへのデータ書込サイクルを示す図である。It is a figure which shows the data write cycle to the dummy memory cell in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2におけるダミーメモリセルへのデータ書込シーケンスを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the data write sequence to the dummy memory cell in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2におけるダミービット線選択信号を発生する部分の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the part which generate | occur | produces the dummy bit line selection signal in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2における抵抗素子選択信号を発生する部分の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the part which generate | occur | produces the resistive element selection signal in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2の変更例1における抵抗素子選択信号を発生する部分の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the part which generate | occur | produces the resistance element selection signal in the modification 1 of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2の参照抵抗値測定動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the reference resistance value measurement operation | movement of Embodiment 2 of this invention. 図34に示すフロー図におけるメモリセルの電気的抵抗値と参照抵抗値の関係を示す図である。FIG. 35 is a diagram showing a relationship between an electrical resistance value of a memory cell and a reference resistance value in the flowchart shown in FIG. 34. この発明の実施の形態3に従う記憶装置の要部の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the structure of the principal part of the memory | storage device according to Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態3の記憶装置のデータ書換シーケンスを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the data rewriting sequence of the memory | storage device of Embodiment 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 メモリセルアレイ、2 書込系回路、3 読出系回路、4 書込制御回路、5 書込条件設定回路、8 主制御回路、15 書込電圧発生回路、20 デジット線駆動回路、22 ビット線駆動回路、30 ワード線駆動回路、52 BIST制御回路、54 ROM、RVRa,RVRb 参照抵抗素子、50 比較回路、M 正規メモリセル、DMC0,DMC1 ダミーメモリセル、102 電圧設定回路、104 電圧発生回路、RHa,RHb,RLa,RLb 参照抵抗素子、140 書込制御回路、142 現書込条件記憶回路、DMX,DMC ダミーメモリセル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Memory cell array, 2 Write system circuit, 3 Read system circuit, 4 Write control circuit, 5 Write condition setting circuit, 8 Main control circuit, 15 Write voltage generation circuit, 20 Digit line drive circuit, 22 Bit line drive Circuit, 30 word line drive circuit, 52 BIST control circuit, 54 ROM, RVRa, RVRb reference resistance element, 50 comparison circuit, M normal memory cell, DMC0, DMC1 dummy memory cell, 102 voltage setting circuit, 104 voltage generation circuit, RHa , RHb, RLa, RLb Reference resistance element, 140 write control circuit, 142 current write condition storage circuit, DMX, DMC dummy memory cell.

Claims (11)

記憶データに応じて電気的抵抗値が設定される複数の可変抵抗素子を含む複数メモリセルと、
前記複数のメモリセルの選択メモリセルへのデータ書込時、前記選択メモリセルへデータを書込む書込回路、
データ書込条件を格納するプログラムメモリ、および
前記データ書込時、前記プログラムメモリに格納された書込条件に従って前記書込回路の書込条件を設定し、前記書込回路により書込まれたデータを前記選択メモリセルから読出し、該読出データが書込データと対応しているかを判定し、該判定結果が不良を示すとき前記書込条件を変更して前記書込回路を再活性化し、前記判定結果が良を示すとき該書込条件を前記プログラムメモリに格納する書込制御回路を備える、抵抗値変化型記憶装置。
A plurality of memory cells including a plurality of variable resistance elements whose electrical resistance values are set according to stored data;
A writing circuit for writing data to the selected memory cell when writing data to the selected memory cell of the plurality of memory cells;
Program memory for storing data write conditions, and data written by the write circuit by setting the write conditions for the write circuit according to the write conditions stored in the program memory when the data is written Is read from the selected memory cell, it is determined whether the read data corresponds to the write data, and when the determination result indicates a failure, the write condition is changed to reactivate the write circuit, A resistance value change storage device comprising: a write control circuit for storing the write condition in the program memory when the determination result indicates good.
前記メモリセルは、データ書込時、前記書込回路から供給される書込電流に従ってその電気的抵抗値が設定され、
前記書込制御回路は、前記書込電流量を変更する、請求項1記載の抵抗値変化型記憶装置。
The memory cell has its electrical resistance value set according to a write current supplied from the write circuit during data write,
The resistance value change storage device according to claim 1, wherein the write control circuit changes the write current amount.
前記メモリセルは、データ書込時、前記書込回路から供給される書込電流に従ってその電気的抵抗値が設定され、
前記書込制御回路は、前記書込回路による前記選択メモリセルに対する書込電流の印加時間を変更する、請求項1記載の抵抗値変化型記憶装置。
The memory cell has its electrical resistance value set according to a write current supplied from the write circuit during data write,
The resistance value change memory device according to claim 1, wherein the write control circuit changes a time for applying a write current to the selected memory cell by the write circuit.
各々が、記憶データに従って電気的抵抗値が設定される可変抵抗素子を含む複数のメモリセル、
内部データバス、
前記複数のメモリセルの選択メモリセルを前記内部データバスに結合する選択回路、
既知の抵抗値を有する参照抵抗素子、および
前記選択メモリセルを流れる電流と前記参照抵抗素子を流れる電流とを比較して内部読出データを生成する内部読出回路を備える、抵抗値変化型記憶装置。
A plurality of memory cells each including a variable resistance element whose electrical resistance value is set according to stored data;
Internal data bus,
A selection circuit for coupling selected memory cells of the plurality of memory cells to the internal data bus;
A resistance variable memory device comprising: a reference resistance element having a known resistance value; and an internal read circuit that generates internal read data by comparing a current flowing through the selected memory cell with a current flowing through the reference resistance element.
前記参照抵抗素子は、
第1の抵抗値を有する第1の抵抗素子と、
前記第1の抵抗値よりも高い第2の抵抗値を有する第2の抵抗素子とを含み、
前記抵抗値変化型記憶装置は、さらに、
データ書込モード時、前記選択メモリセルの書込データに応じて前記第1および第2の抵抗素子の一方を選択する回路を備える、請求項4記載の抵抗値変化型記憶装置。
The reference resistance element is
A first resistance element having a first resistance value;
A second resistance element having a second resistance value higher than the first resistance value,
The resistance value change storage device further includes:
5. The resistance value change storage device according to claim 4, further comprising a circuit that selects one of the first and second resistance elements in accordance with write data of the selected memory cell in a data write mode.
前記内部データバスは、第1および第2の内部データ線を含み、
前記複数のメモリセルは、データを記憶する複数の正規メモリセルと、前記正規メモリセルのデータ読出時のデータの判定基準となるデータを記憶する複数のダミーセルとを有し、
前記選択回路は、
データ読出時、前記選択メモリセルとして、正規メモリセルとダミーセルを選択して前記第1および第2の内部データ線にそれぞれ結合し、前記参照抵抗を前記内部データ線から分離する、請求項4記載の抵抗値変化型記憶装置。
The internal data bus includes first and second internal data lines,
The plurality of memory cells include a plurality of normal memory cells that store data, and a plurality of dummy cells that store data serving as data determination criteria when reading data from the normal memory cells,
The selection circuit includes:
5. When reading data, a normal memory cell and a dummy cell are selected as the selected memory cell and coupled to the first and second internal data lines, respectively, and the reference resistance is separated from the internal data line. Resistance value change type storage device.
前記内部読出データと期待値データとの比較結果に従って、前記抵抗素子の抵抗値を変更する制御回路をさらに備える、請求項4記載の抵抗値変化型記憶装置。   5. The resistance value change storage device according to claim 4, further comprising a control circuit that changes a resistance value of the resistance element in accordance with a comparison result between the internal read data and expected value data. 前記複数のメモリセルは、データを記憶する正規メモリセルと、前記正規メモリセルのデータ読出時の判定基準データを格納するダミーセルとを含み、
前記抵抗値変化型記憶装置は、さらに、
前記ダミーセルへのデータ書込時、前記ダミーセルへのデータ書込後、前記ダミーセルおよび前記抵抗素子の抵抗値の比較結果に従って前記ダミーセルに対してデータが正確に書込まれたかを判定する書込制御回路をさらに備える、請求項4記載の抵抗値変化型記憶装置。
The plurality of memory cells include a normal memory cell that stores data, and a dummy cell that stores determination reference data at the time of data reading of the normal memory cell,
The resistance value change storage device further includes:
Write control for determining whether data is correctly written to the dummy cell according to a comparison result of resistance values of the dummy cell and the resistance element after writing data to the dummy cell at the time of data writing to the dummy cell The resistance value change storage device according to claim 4, further comprising a circuit.
前記書込制御回路は、前記データが正確に書込まれていないと判定すると、前記ダミーセルに対して書込条件を変更して再度データの書込を行なう、請求項8記載の抵抗値変化型記憶装置。   The resistance value change type according to claim 8, wherein when the write control circuit determines that the data is not correctly written, the write control circuit changes the write condition to the dummy cell and writes the data again. Storage device. 前記複数のメモリセルのデータを読出し、異なる論理レベルのデータの記憶状態に対応する抵抗値の分布に従って、前記抵抗素子の抵抗値を設定する回路をさらに備える、請求項4記載の抵抗値変化型記憶装置。   The resistance value change type according to claim 4, further comprising a circuit that reads data of the plurality of memory cells and sets a resistance value of the resistance element according to a distribution of resistance values corresponding to storage states of data of different logic levels. Storage device. 前記複数のメモリセルは、記憶データに従って少なくとも低抵抗状態および高抵抗状態のいずれかの状態に設定され、
前記参照抵抗素子は、
前記複数のメモリセルの高抵抗状態の抵抗値に対応する抵抗値を有する高抵抗素子と、
前記複数のメモリセルの低抵抗状態の抵抗値に対応する抵抗値を有する低抵抗素子とを含み、
前記高抵抗素子および前記低抵抗素子が、データ読出モード時に並列に前記内部読出回路に結合される、請求項4記載の抵抗値変化型記憶装置。
The plurality of memory cells are set to at least one of a low resistance state and a high resistance state according to stored data,
The reference resistance element is
A high resistance element having a resistance value corresponding to a resistance value of the plurality of memory cells in a high resistance state;
A low resistance element having a resistance value corresponding to a resistance value in a low resistance state of the plurality of memory cells,
5. The resistance variable memory device according to claim 4, wherein the high resistance element and the low resistance element are coupled to the internal read circuit in parallel in a data read mode.
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