JP2007109313A - Nonvolatile semiconductor storage device - Google Patents
Nonvolatile semiconductor storage device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007109313A JP2007109313A JP2005299174A JP2005299174A JP2007109313A JP 2007109313 A JP2007109313 A JP 2007109313A JP 2005299174 A JP2005299174 A JP 2005299174A JP 2005299174 A JP2005299174 A JP 2005299174A JP 2007109313 A JP2007109313 A JP 2007109313A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- current
- write
- circuit
- line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
Description
この発明は、不揮発性半導体記憶装置に関し、特に、磁気抵抗効果を利用する素子をデータ記憶に用いる磁気メモリ装置に関する。より特定的には、この発明は、キャリアスピン注入により磁性体の磁化方向を制御する機構を利用するスピン注入型磁気メモリ装置に関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a magnetic memory device that uses an element utilizing a magnetoresistive effect for data storage. More specifically, the present invention relates to a spin injection magnetic memory device that utilizes a mechanism for controlling the magnetization direction of a magnetic material by carrier spin injection.
不揮発性半導体記憶装置の1つに、磁気抵抗効果を利用して情報を不揮発的に記憶する磁気メモリ装置(MRAM:マグネティック・ランダム・アクセス・メモリ)が知られている。このMRAMにおいては、メモリセルのデータ記憶部に、MTJ(磁気トンネリング接合:マグネティック・トンネリング・ジャンクション)素子またはTMR(トンネル磁気抵抗:マグネット・トンネリング・レジスタンス)素子を利用する。MTJ素子またはTMR素子は、2つの強磁性体層の間に、非磁性体のトンネリングバリア層が設けられる構造を有する。これらの2つの強磁性体層の磁化方向が同一の場合と反平行との場合で、強磁性体層を介して流れる電流に対する素子の抵抗値が異なる。このMTJまたはTMR素子を流れる電流量の大小により、2値情報を記憶する。 As one of nonvolatile semiconductor memory devices, a magnetic memory device (MRAM: Magnetic Random Access Memory) that stores information in a nonvolatile manner using a magnetoresistive effect is known. In this MRAM, an MTJ (Magnetic Tunneling Junction: Magnetic Tunneling Junction) element or a TMR (Tunnel Magnetoresistance: Magnet Tunneling Resistance) element is used for the data storage part of the memory cell. The MTJ element or TMR element has a structure in which a nonmagnetic tunneling barrier layer is provided between two ferromagnetic layers. The resistance value of the element with respect to the current flowing through the ferromagnetic layer differs depending on whether the magnetization directions of these two ferromagnetic layers are the same or antiparallel. Binary information is stored depending on the amount of current flowing through the MTJ or TMR element.
このMTJ素子またはTMR素子等の磁気抵抗素子において、2つの強磁性体層のうち一方の強磁性体層の磁化方向を固定的に設定し、他方の強磁性体層の磁化方向を記憶データに応じて設定する。磁化方向が固定的に設定される固定層と磁化方向が記憶データに応じて設定される自由層の磁化方向の平行/反平行状態に応じてデータを記憶する。 In the magnetoresistive element such as the MTJ element or the TMR element, the magnetization direction of one of the two ferromagnetic layers is fixedly set, and the magnetization direction of the other ferromagnetic layer is used as stored data. Set accordingly. Data is stored according to the parallel / antiparallel state of the magnetization direction of the fixed layer in which the magnetization direction is fixedly set and the free layer in which the magnetization direction is set according to the stored data.
自由層において磁化方向を設定する場合、直交する方向に配列される書込ワード線(デジット線)および書込ビット線に電流を流す。メモリセルは、これらの書込ワード線(デジット線)および書込ビット線の交差部に配置される。これらの書込ワード線および書込ビット線の電流が誘起する磁界の合成磁界により、メモリセルの自由層の磁化方向を設定する。したがって、磁化反転を生じさせる有効磁界の発生のために比較的大きな電流が必要とされる。また、電流誘起磁界により、隣接メモリセルの磁気抵抗素子の自由層の磁化方向が反転するというディスターブが生じる可能性があり、セル間の距離を小さくすることができず、メモリセルサイズの微小化に対する障害となっている。 When the magnetization direction is set in the free layer, a current is passed through a write word line (digit line) and a write bit line arranged in the orthogonal direction. Memory cells are arranged at intersections of these write word lines (digit lines) and write bit lines. The magnetization direction of the free layer of the memory cell is set by the combined magnetic field of the magnetic fields induced by the currents of these write word lines and write bit lines. Therefore, a relatively large current is required to generate an effective magnetic field that causes magnetization reversal. In addition, the current-induced magnetic field may cause a disturbance in which the magnetization direction of the free layer of the magnetoresistive element of the adjacent memory cell is reversed, the distance between the cells cannot be reduced, and the memory cell size is reduced. Has become an obstacle to.
この非選択メモリセルへの誤書込の問題を解決することを意図する構成が、特許文献1(米国特許第6545906号明細書)および非特許文献1(“A 4-Mb 0.18-μm 1T1MTJ Toggle MRAM with Balanced Three Input Sensing Scheme and Locally Mirroed Unidirectional Write Drivers, ”T.W. Andre et al., IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol.40, No.1, January 2005, pp.301-309)に開示されている。 The configurations intended to solve the problem of erroneous writing to the unselected memory cells are disclosed in Patent Document 1 (US Pat. No. 6,545,906) and Non-Patent Document 1 (“A 4-Mb 0.18-μm 1T1MTJ Toggle). MRAM with Balanced Three Input Sensing Scheme and Locally Mirroed Unidirectional Write Drivers, ”TW Andre et al., IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol.40, No.1, January 2005, pp.301-309) ing.
これらの特許文献1および非特許文献1は、メモリセルのデータ書込方式として、同じ方法を開示する。すなわち、書込ワード線と書込ビット線の間に、メモリセルの磁気異方性軸が45°をなすようにメモリセルの磁気抵抗素子を配置する。この磁気抵抗素子は、自由層、トンネルバリア層および固定層を有する。データ書込時、まず書込ワード線に電流を供給し、自由層の磁化方向を、書込ワード線電流が誘起する磁界の方向に整列させる。次に、この書込ワード線に電流を供給した状態で書込ビット線に電流を供給し、自由層の磁化方向を固定層の磁化方向と整列するように回転させる。次いで、書込ワード線電流への供給を停止し、書込ビット線のみに、電流を供給する。この状態においては、自由層の磁化方向がビット線電流の誘起磁界の方向に整列する。次いで、この書込ビット線電流の供給を停止すると、自由層の磁化方向が、最も近い安定状態に整列する。これらの一連の電流供給シーケンスにより、自由層の磁化方向が180°回転する。
These
メモリセルの自由層を、SAF(シンセティック・アンチ・フェロマグネテイック)構造とし、2つの強磁性体層をスペーサ層で反強磁性結合させており、その自由層の磁化方向により、半選択状態(書込ワード線および書込ビット線の一方が選択される状態)において、自由層の磁化方向を安定に維持し、書込ディスターバンスが生じるのを抑制する。 The free layer of the memory cell has a SAF (synthetic antiferromagnetic) structure, and two ferromagnetic layers are antiferromagnetically coupled by a spacer layer, and the semi-selected state depends on the magnetization direction of the free layer. In the state where one of the write word line and the write bit line is selected, the magnetization direction of the free layer is maintained stably, and the occurrence of write disturbance is suppressed.
この自由層の磁化方向を設定するために、電流誘起磁界を利用するため、比較的大きな電流が必要となる。このデータ書込時の電流消費をさらに低減し、かつ確実に選択メモリセルに対してのみ、データを書込むことを意図する構成が、特許文献2(特開2003−17782号公報)に示されている。 In order to set the magnetization direction of this free layer, a relatively large current is required because a current-induced magnetic field is used. Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-17782) discloses a configuration intended to further reduce current consumption during data writing and reliably write data only to a selected memory cell. ing.
この特許文献2に示されるメモリセルは、キャリアスピン注入により、自由層の磁化方向を設定する。特許文献2に示される構成においては、自由層表面に対向して形成される2つの電極層を、反平行方向に磁化し、一方の電極から他方の電極に電流を供給する。これにより、電流の流れる方向に応じて、電極の磁化方向に応じたスピンを有する電子が自由層に注入される。自由層に注入される電子スピンが、自由層の自発分極電子スピンと相互作用して、この自由層の電子スピン方向を設定し、分極磁化方向を決定する。これにより、自由層の磁化方向を、固定層の磁化方向に対して平行方向または反平行方向に設定する。
In the memory cell shown in
この特許文献2に示される構成においては、選択メモリセルにおいてのみ、電流を流し、この電極による偏極スピン電子の注入により、自由層の磁化方向を設定する。これにより、磁界を電流により誘起する必要性をなくし、消費電流を低減し、また、非選択メモリセルに対して誤書込が生じるのを防止することを図る。
In the configuration disclosed in
また、この電子スピン注入により、データの書込を行なう構成が、特許文献3(特開2004−179483号公報)に示される。この特許文献3においては、メモリセルの配線数を低減するために、トンネル型磁気抵抗素子とスピン注入磁化反転層とを積層し、このスピン注入磁化反転層をPNダイオードを介してワード線に結合する。従ってメモリセルの磁気抵抗素子およびPNダイオードが直列につビット線とワード線との間に接続される。データ書込は、スピン注入により行ない、データの読出は磁気抵抗効果を利用して行なう。
A configuration for writing data by this electron spin injection is shown in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-179483). In
また、特許文献4においては、電子スピン注入により自由層の磁化方向を設定する原理的構成が示されている(米国特許第5695864号明細書)。この特許文献4においては電子スピン注入により、注入電子が、自由層の電子と、スピン磁気交換作用により、スピン運動量を交換する原理を示し、このスピン分極した電流を自由層に供給することにより、自由層の磁化方向を設定することができることを開示する。
特許文献1および非特許文献1に示されるMRAMの場合、データ書込時、書込ビット線および書込ワード線には、一方向にのみ電流が流れる。したがって、書込電流を供給する回路の構成は簡略化することができるものの、書込ビット線および書込ワード線へ順次電流パルスを供給する必要があり、タイミング制御が複雑となる。またまた、書込ビット線および書込ワード線の一方が選択状態となる半選択状態のメモリセルの誤書込は、SAF構造で自由層を形成することにより防止すること可能であものの、書込ビット線および書込ワード線を流れる電流が誘起する磁界により、メモリセルに対しデータの書込を行なっており、書込電流が大きく、消費電流が比較的大きい。従って、複数ビットのデータを並列に書込む場合、消費電流が増大し、多ビットデータを並列に書込むのが困難となり、各ビットを逐次書込むなどの処置が必要となり、応じて書込時間が長くなるという問題が生じる。
In the case of the MRAM shown in
また、記憶データと反対のデータを書込むメモリセルに対してのみ、書込電流(書込ビット線電流および書込ワード線電流)を供給しており、データ書込前に、メモリセルの記憶データと書込データの一致/不一致を判定する必要があり、データ書込前に、選択メモリセルのデータを読出す必要があり、書込時間がこのため長くなる。 Also, the write current (write bit line current and write word line current) is supplied only to the memory cell to which data opposite to the stored data is written, and the memory cell is stored before the data is written. It is necessary to determine the coincidence / mismatch between the data and the write data, and it is necessary to read the data in the selected memory cell before the data is written, which increases the write time.
また、特許文献2から4に示されるメモリセル構造においては、偏極電子スピン注入により、磁気抵抗素子の自由層の磁化方向を設定している。従って、書込データに応じて注入電流の流れる方向が設定され、メモリセルに双方向に電流を流す書込電流供給回路が必要となる。従って、書込データに応じて書込電流の方向を設定するために、回路構成が複雑となりまた回路の面積も増大し、応じて、配線レイアウト面積が増大し、チップ面積を低減するのが困難である。
In the memory cell structures disclosed in
それゆえ、この発明の目的は、データ書込時の消費電流を低減することができかつ書込回路の構成を簡略化することのできる不揮発性半導体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 nonvolatile semiconductor memory device that can reduce current consumption during data writing and can simplify the configuration of a write circuit.
この発明の他の目的は、高集積化に適した書込回路構成を備える磁気記憶装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a magnetic memory device having a write circuit configuration suitable for high integration.
この発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、行列状に配列され、各々が記憶データに従って抵抗値が設定される磁気抵抗効果素子を含む複数のメモリセルと、データ書込時、書込データの論理値にかかわらず、選択された領域のメモリセルに対して単一方向の磁界を印加するように単方向磁界誘起電流を流し、該選択された領域のメモリセルの記憶データを初期値に設定する初期書込電流供給回路と、このデータ書込時、該選択された領域の選択メモリセルに対して書込データの論理値に応じて選択的に単一方向に電流を流してメモリセルの記憶データを初期値と異なる値に設定するデータ書込電流供給回路とを含む。 A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a plurality of memory cells arranged in a matrix, each including a magnetoresistive effect element whose resistance value is set according to stored data, and a logic of write data during data writing. Regardless of the value, a unidirectional magnetic field induced current is applied so as to apply a unidirectional magnetic field to the memory cells in the selected region, and the storage data of the memory cells in the selected region is set to an initial value. An initial write current supply circuit and a memory cell memory by selectively flowing a current in a single direction according to a logical value of write data to a selected memory cell in the selected region at the time of data writing And a data write current supply circuit for setting data to a value different from the initial value.
データ書込時において、初期値をメモリセルに書込んだ後、初期値と異なる論理値のデータを書込む方向にメモリセルに電流を供給する。したがって、書込データに応じてメモリセルに対して配置される第1および第2の信号線に双方向に電流を流す必要がなくなり、初期値データ書込時の電流供給および書込データに応じた書込時の電流供給をそれぞれ固定された方向に電流を流すことが要求されるだけであり、たとえば特許文献2に示されるように、同一信号線について書込データに応じて双方向にデータ電流を流す構成が不要となり、書込回路の構成が簡略化され、配線レイアウトが簡略化され、応じてチップ面積を削減することができる。
At the time of data writing, after writing an initial value to the memory cell, a current is supplied to the memory cell in a direction in which data having a logical value different from the initial value is written. Therefore, it is not necessary to flow current bidirectionally through the first and second signal lines arranged for the memory cell according to the write data, and according to the current supply and write data at the time of initial value data writing. The current supply at the time of writing is only required to flow in a fixed direction. For example, as shown in
また、メモリセルの可変抵抗素子が、ビット線とデジット線(書込ワード線)との間に接続されるキャリアスピン誘起磁性体層を含む場合、複数のメモリセルへの初期値データの同時書込時には、デジット線電流およびスピン注入電流が消費されるだけであり、電流誘起磁界を利用する場合に比べて消費電流を低減することができる。 Further, when the variable resistance element of the memory cell includes a carrier spin-induced magnetic material layer connected between the bit line and the digit line (write word line), the initial value data is simultaneously written to the plurality of memory cells. At the time of insertion, only the digit line current and the spin injection current are consumed, and the current consumption can be reduced as compared with the case of using the current-induced magnetic field.
また、このキャリアスピン誘起磁性体層を可変磁気抵抗素子として利用する場合、データ書込時、デジット線およびビット線へ初期値データおよび書込データをそれぞれ書込む場合、単一方向の電流をそれぞれ供給することが要求されるだけであり(一方の電流供給時他方は接地される)書込回路を大幅に簡略化することができる。 Also, when this carrier spin-induced magnetic layer is used as a variable magnetoresistive element, when data is written, initial value data and write data are written to the digit line and bit line, respectively. The writing circuit that is only required to be supplied (the other is grounded when one current is supplied) can greatly simplify the writing circuit.
また、デジット線電流誘起磁界によりメモリセル磁気抵抗素子を高抵抗状態に設定し、データ書込は低抵抗状態のデータに対応するメモリセルに対してスピン注入により行なうことにより、固定層と同一の方向の偏極スピン電子の注入を行うだけでよく、スピン注入電流量を小さくすることができ、多ビットデータの並列書込を実現することができる。 In addition, the memory cell magnetoresistive element is set to a high resistance state by a digit line current induced magnetic field, and data writing is performed by spin injection into the memory cell corresponding to the data in the low resistance state. It is only necessary to inject direction-polarized spin electrons, the amount of spin injection current can be reduced, and parallel writing of multi-bit data can be realized.
[原理的構成]
図1は、この発明に従う不揮発性半導体記憶装置の全体の構成を概念的に示す図である。図1において、不揮発性半導体記憶装置は、メモリセルMCが行列状に配列されるメモリセルアレイ1を含む。このメモリセルアレイ1においては、メモリセルMCの行に対応し、デジット線DL、ワード線WLおよびSLが平行して配置され、またメモリセルMCの各列に対応してビット線BLが配置される。図1において、1つのメモリセルMCに関連する部分を代表的に示す。
[Principle configuration]
FIG. 1 conceptually shows an overall configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. In FIG. 1, the nonvolatile semiconductor memory device includes a
メモリセルMCは、その抵抗値が、記憶データに応じて設定される可変抵抗素子VRと、ワード線WLの信号電位に従って可変抵抗素子VRをソース線SLに接続するアクセストランジスタATを含む。可変抵抗素子VRは、たとえばTMR素子等の磁気抵抗素子で形成され、一方の電極がビット線BLに接続され、他方の電極がアクセストランジスタATに接続される。この可変抵抗素子VRは、本発明においては、デジット線DLの誘起磁界によりその自由層の磁化方向が設定され、また、ビット線BLから供給される書込電流によるスピン注入により自由層の磁化方向が選択的に反転され、その抵抗値が設定される。ビット線BLにはデータ書込時には、固定された一方方向のみに電流が流れる。データ読出時においては、図示しない、センス回路を含む読出回路からビット線読出電流が供給される。 Memory cell MC includes a variable resistance element VR whose resistance value is set according to stored data, and an access transistor AT which connects variable resistance element VR to source line SL according to the signal potential of word line WL. Variable resistance element VR is formed of a magnetoresistance element such as a TMR element, for example, and one electrode is connected to bit line BL and the other electrode is connected to access transistor AT. In the variable resistance element VR, in the present invention, the magnetization direction of the free layer is set by the induced magnetic field of the digit line DL, and the magnetization direction of the free layer by spin injection by the write current supplied from the bit line BL. Is selectively inverted and its resistance value is set. When data is written to the bit line BL, a current flows only in one fixed direction. At the time of data reading, a bit line read current is supplied from a read circuit (not shown) including a sense circuit.
この不揮発性半導体記憶装置は、さらに、データ書込時、選択行のデジット線DLへ書込電流を供給するデジット線ドライブ回路2と、データ読出時、選択行のワード線WLを選択状態へ駆動するワード線ドライブ回路3と、図示しないアドレス信号に従って、選択列のビット線BLを選択する列選択回路4と、データ書込時、書込データを一時的に保持する書込データレジスタ8と、データ書込時、書込データレジスタ8に保持される書込データに従って列選択回路4により選択されたビット線を選択的に駆動するビット線書込ドライブ回路6と、選択行に配置されるソース線SLを選択状態へ駆動するソース線ドライブ回路7を含む。
This nonvolatile semiconductor memory device further drives digit
デジット線ドライブ回路2は、初期データ書込電流供給回路に対応し、データ書込モード時、選択行のデジット線DLに、磁界を誘起する書込電流を一方方向に供給する。ビット線書込ドライブ回路6は、また、一方方向にのみ、選択列のビット線へ書込電流を供給する。したがって、書込データレジスタ8に保持される書込データのうち、このメモリセルMCの初期化値と異なる論理値のデータを書込むビット線に対してのみ、ビット線書込ドライブ回路6により一方方向に書込電流が供給される。したがって、ビット線書込ドライブ回路6は、双方向にビット線電流を駆動することは要求されず、その回路構成が簡略化される。
Digit
書込データレジスタ8は、書込時において書込データを保持することのできる回路であればよく、書込データをラッチする入力バッファ回路であってもよい。 The write data register 8 may be any circuit that can hold the write data at the time of writing, and may be an input buffer circuit that latches the write data.
図2は、図1に示す不揮発性半導体記憶装置のデータ書込シーケンスを模式的に示す図である。図2においては、1行のメモリセルMC0−MCnの記憶データを示す。データ書込時、まず、初期フェーズにおいて、選択行のデジット線DLに電流を供給し、この選択行のメモリセルMC0−MCnの記憶データを初期値“0”を記憶する状態に設定する。次いでまたは並行して、書込データDに従って、データ“1”を書込むメモリセルに対し、ビット線電流IwrBLを供給し、初期値“0”を記憶するメモリセル(MC1,MCi)の記憶データを書込データに応じた論理値“1”に決定する。書込データDが論理値“0”のメモリセル、MC0、MC2、MCn−1およびMCnに対しては、ビット線書込電流は供給されない。 FIG. 2 schematically shows a data write sequence of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. In FIG. 2, storage data of one row of memory cells MC0 to MCn is shown. At the time of data writing, first, in the initial phase, a current is supplied to the digit line DL of the selected row, and the data stored in the memory cells MC0 to MCn of the selected row is set to a state in which the initial value “0” is stored. Next or in parallel, the memory cell (MC1, MCi) storing the initial value “0” by supplying the bit line current IwrBL to the memory cell to which the data “1” is written according to the write data D Is determined to be a logical value “1” corresponding to the write data. No bit line write current is supplied to memory cells MC0, MC2, MCn−1 and MCn whose write data D is a logical value “0”.
ここで、データ“0”は、可変抵抗素子(磁気抵抗素子)VRにおいて、自由層および固定層の磁化方向が反平行な場合、すなわち、抵抗値の高い状態に対応する。 Here, the data “0” corresponds to the case where the magnetization directions of the free layer and the fixed layer are antiparallel in the variable resistance element (magnetoresistance element) VR, that is, the state where the resistance value is high.
ビット線BLにおいては、データ書込時、データ“1”を書込む方向にのみ、電流が流れる。したがって、このデータ書込時、初期値データ書込においてはデジット線電流が流れ、また書込データに応じた書込時においては、抵抗値が低い状態に対応するデータ“1”を書込むメモリセルに対し、スピン注入方式に従ってデータを書込む。したがって、多ビットデータを並行に書込む場合においても、ビット線電流は小さく(抵抗値が低い状態に設定するため、注入固定層の磁化と同一方向のスピン偏極電子を注入するため、注入固定層を介して効率的に電子を注入することができ、効率的に磁化反転を生じさせることができる)、また、磁気抵抗素子の磁化容易軸をデジット線電流誘起磁界と平行な方向に設定するなどの対策をとることにより、デジット線電流も小さくすることができ、消費電流を低減することができる。 In bit line BL, a current flows only in the direction of writing data “1” at the time of data writing. Therefore, in this data writing, a digit line current flows in initial value data writing, and in writing according to write data, a memory in which data “1” corresponding to a low resistance value is written Data is written to the cell according to the spin injection method. Therefore, even when writing multi-bit data in parallel, the bit line current is small (in order to set a low resistance value, spin-polarized electrons in the same direction as the magnetization of the injection pinned layer are injected, so that the injection pin is fixed. Electrons can be efficiently injected through the layer, and magnetization reversal can be efficiently generated), and the easy axis of the magnetoresistive element is set in a direction parallel to the digit line current induced magnetic field. By taking measures such as this, the digit line current can be reduced, and the current consumption can be reduced.
ビット線電流によるデータ書込時においては、所定ビット単位で書込が実行され、1行のメモリセルMC0−MCnに対して同時に並行にデータの書込が行なわれてもよく、また、外部の書込データのビット幅と同じビット幅単位でデータの書込が行なわれてもよい。スピン注入電による磁化反転であり、その電流量は小さく、多ビットデータ書込時の総計電流に応じて並列書込時のメモリセルの数が定められればよい。以下、具体的回路構成について説明する。 At the time of data writing by the bit line current, writing may be executed in units of predetermined bits, and data may be simultaneously written in parallel to one row of memory cells MC0 to MCn. Data may be written in the same bit width unit as the write data. The magnetization reversal is caused by spin injection, the amount of current is small, and the number of memory cells at the time of parallel writing may be determined according to the total current at the time of multi-bit data writing. Hereinafter, a specific circuit configuration will be described.
[実施の形態1]
図3は、この発明の実施の形態1に従う不揮発性半導体記憶装置のメモリセルの平面レイアウトを概略的に示す図である。図3においては、2行2列に配列されるメモリセルMCを示す。列方向(ビット線延在方向)において隣接する2ビットのメモリセルに対し、共通に活性領域AGが設けられる。この活性領域上層に、可変抵抗素子として、TMR素子が配置される。MTJ素子またはGMR(巨大磁気抵抗)素子が可変抵抗素子として用いられてもよいが、以下の実施の形態においては、可変抵抗素子として、誘起磁界による磁化反転が容易でありかつMR比(磁気抵抗比)が大きく、またスピン注入による磁化方向設定も可能なTMR素子を基本構成として用いられるため、以下の説明においては、メモリセルの可変抵抗素子を、磁気抵抗効果素子TMRとして示す。この磁気抵抗効果素子TMRは、その磁化容易軸EAXの方向は、列延在方向に設定される(磁気抵抗効果素子の長軸方向)。
[Embodiment 1]
FIG. 3 schematically shows a planar layout of the memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows memory cells MC arranged in 2 rows and 2 columns. An active region AG is provided in common for two-bit memory cells adjacent in the column direction (bit line extending direction). A TMR element is arranged as a variable resistance element on the upper layer of the active region. An MTJ element or a GMR (giant magnetoresistive) element may be used as a variable resistance element. However, in the following embodiments, as the variable resistance element, magnetization reversal by an induced magnetic field is easy and an MR ratio (magnetoresistance) In the following description, a variable resistance element of a memory cell is shown as a magnetoresistive effect element TMR. In the magnetoresistive effect element TMR, the direction of the easy axis EAX is set to the column extending direction (major axis direction of the magnetoresistive effect element).
列方向に整列するメモリセルMCに対し、ビット線BL(BLo、BLe)がそれぞれ配設され、このビット線BL(BLo、BLe)は、対応の列のメモリセルMCの磁気抵抗効果素子TMRに電気的に接続される。 Bit lines BL (BLo, BLe) are respectively provided for the memory cells MC aligned in the column direction. The bit lines BL (BLo, BLe) are connected to the magnetoresistive effect elements TMR of the memory cells MC in the corresponding column. Electrically connected.
行方向に整列するメモリセルMCに対し、磁気抵抗効果素子TMRと対向してデジット線DL(DLo,DLe)が配設され、このデジット線DLの下層にデジット線DLと平行にワード線WL(WLo,WLe)が配設される。また、これらの2行に整列して配置されるメモリセルに共有されるように、デジット線DLoおよびDLeの間に、ソース線SLが、デジット線DLおよびワード線と平行に配設される。 Digit lines DL (DLo, DLe) are arranged for memory cells MC aligned in the row direction so as to face the magnetoresistive effect element TMR, and word lines WL (under the digit lines DL are parallel to the digit lines DL). WLo, WLe). In addition, source line SL is arranged between digit lines DLo and DLe in parallel with digit line DL and word line so as to be shared by memory cells arranged in alignment with these two rows.
メモリセルMCのコンタクトCT1およびCT3により、へ対応の磁気抵抗効果素子TMRをそれぞれ活性領域AGに接続し、中央部のコンタクトCT2により、メモリセルの活性領域をソース線SLに結合する。これらのコンタクトCT1、CT2およびCT3により、メモリセルのアクセストランジスタ(AT)に対する電気的接続が形成される。 The magnetoresistive effect element TMR corresponding to the memory cell MC is connected to the active region AG by the contacts CT1 and CT3 of the memory cell MC, and the active region of the memory cell is coupled to the source line SL by the contact CT2 at the center. These contacts CT1, CT2 and CT3 form an electrical connection to the access transistor (AT) of the memory cell.
図4は、図3に示す線4A−4Bに沿った断面構造を概略的に示す図である。図4において、ビット線BLoが、磁気抵抗効果素子TMRと電気的に接続するように配設される。磁気抵抗効果素子TMRは、それぞれ対応の中間層ILY(ILYo,ILYe)に電気的に接続される。中間層ILYo,ILYeは、それぞれコンタクトCT1およびCT3を介して、基板領域SUB表面に形成される不純物領域AG1およびAG3にそれぞれ電気的に接続される。この不純物領域AG1およびAG3の間に、不純物領域AG2が形成され、コンタクトCT2を介してソース線SLにこの不純物領域AG2が電気的に接続される。不純物領域AG1−AG3は、図3に示す活性領域AGに形成される不純物領域である。
FIG. 4 schematically shows a cross-sectional structure taken along
不純物領域AG1およびAG2の間の基板領域SUB表面上にワード線WLoが配設され、不純物領域AG2およびAG3の間の基板領域SUB上にワード線WLeが配設される。このワード線WLoおよびWLeと整列して、その上層に、デジット線DLoおよびDLeが配設される。デジット線DLoおよびDLeは、中間層ILYoおよびILYeとは電気的に分離される。 Word line WLo is provided on the surface of substrate region SUB between impurity regions AG1 and AG2, and word line WLe is provided on substrate region SUB between impurity regions AG2 and AG3. Aligned with the word lines WLo and WLe, digit lines DLo and DLe are arranged in the upper layer. Digit lines DLo and DLe are electrically isolated from intermediate layers ILYo and ILYe.
デジット線DLoおよびDLeに電流を一方方向に流したとき、磁界が誘起され、このデジット線電流誘起磁界により、磁気抵抗効果素子TMRの磁化方向を初期状態に設定する(この初期化時にはビット線電流は利用されない)。 When a current is passed through digit lines DLo and DLe in one direction, a magnetic field is induced, and the magnetization direction of magnetoresistive effect element TMR is set to an initial state by this digit line current induced magnetic field (at the time of initialization, bit line current Is not used).
図5は、図4に示す磁気抵抗効果素子TMRの断面構造をより詳細に示す図である。図5において、磁気抵抗効果素子TMRは、下層の中間層ILYに電気的に接続するバッファ層20と、バッファ層20上に形成される強磁性体層で構成され、磁気抵抗素子(TMR素子)の固定層として機能するTMR用固定層21と、このTMR用固定層21上に形成される非磁性絶縁体層で形成されるトンネルバリア層22と、トンネルバリア層22上に形成される強磁性体層で形成される自由層23と、自由層23上に形成される非磁性体層24と、非磁性体層24上に形成される強磁性体層で形成されるスピン注入用固定層25と、注入用固定層25上に形成されるバッファ層26を含む。バッファ層26が、対応のビット線BLに電気的に接続される。
FIG. 5 is a diagram showing the cross-sectional structure of the magnetoresistive effect element TMR shown in FIG. 4 in more detail. In FIG. 5, the magnetoresistive effect element TMR is composed of a
固定層21および25は、その磁化方向が固定される。自由層23の磁化容易軸は、対応のデジット線DLが誘起する磁界と平行な方向である。スピン注入用固定層25は、自由層23への注入電子のスピンを、固定層25の偏極スピンと同一方向に偏極したスピンを有する電子を通過させる。自由層23に注入固定層25を介して多数キャリア(電子)スピンを蓄積する(注入時にはバリア層21により多数キャリアスピンが反射され自由そうに蓄積される)ことにより、自由層23の電子スピンを注入固定層25の偏極スピンと同一方向に設定して、自由層23の磁化方向を注入固定層のそれと同一方向とする。
The magnetization directions of the fixed
また、磁化方向を固定層と反平行に設定する場合には、バッファ層20およびTMR用固定層21を介して供給される電子(キャリア)のうち、注入用固定層25と反対方向の偏極スピンを有する電子が非磁性体層24により反射され、多数キャリアスピンは、注入用固定層25を介して放出されるか、または、バリア層21において反射され(固定層21および25が同一方向のスピン偏極を有する)、自由層23にスピン注入用固定層25(以下、単に注入用固定層25と称す)と反対方向の偏極スピンを有する電子が蓄積され、自由層22の磁化方向が、固定層21および25と反対方向に設定される。
When the magnetization direction is set to be antiparallel to the fixed layer, among the electrons (carriers) supplied via the
従って、スピン中による自由層23の磁化方向を設定するためには、設定磁化方向に応じて反対方向に電流を流す必要があり、従来は、この書込データに応じて、磁気抵抗素子に供給される電流を2方向のうちの一方に設定している。特に、自由層23の磁化方向を注入用固定層25の磁化方向と反対方向に設定する場合には、以下に具体的に説明するように、少数キャリアスピンの自由層23への注入を行う必要があり、同一磁化方向設定時に比べて、多くの電流を供給する必要がある。
Therefore, in order to set the magnetization direction of the
TMR用固定層21および注入層固定層25の磁化方向は、図5に示すように互いに平行な方向に固定する。ビット線電流を利用するデータ書込時において供給される電流IwrBLは、バッファ層20からバッファ層26へ向かう方向であり、電子eは、バッファ層26からバッファ層20へ向かって流れる。このビット線書込電流IwrBLを供給した場合、電子eは、注入用固定層25の偏極スピン電子と同じスピンを有する電子が、自由層23へ供給される。この自由層23の磁化方向が、したがって、注入用固定層25と同一方向に設定される。この状態においては、自由層23の磁化方向は、TMR用固定層21と同一の磁化方向となり、この磁気抵抗効果素子TMRの抵抗値が小さくなる。したがって、少量の電流を用いてスピン注入を行なうことにより、自由層23の磁化方向を同一方向に設定することができ、データ書込時の消費電流を低減することができる(スピン注入電流は、磁界誘起電流よりも充分に小さい)。
The magnetization directions of the TMR fixed
すなわち、ビット線電流を、図5に示すビット線書込電流IwrBLと逆方向に流す場合、電子eが、バッファ層20からバッファ層26へ流れる。この場合、TMR用固定層21を介して供給される少数スピンにより、自由層23の磁化方向が、固定層21の磁化方向と反対方向に設定されるため、この自由層23の磁化方向反転のために、多くの電流を供給する必要がある。本発明においては、自由層23の磁化方向を固定層21および25と反対方向に設定する場合、デジット線DLに電流を流し、その誘起磁界により磁化方向を設定しており、必要とされる電流はデジット線電流だけであり、複数ビット(1行のメモリセル)に対し一括してデータ書込を行なう場合でも、消費電流はデジット線電流だけであり、スピン注入電流を利用する場合に比べて、消費電流は大幅に低減することができる。
That is, when the bit line current is passed in the direction opposite to the bit line write current IwrBL shown in FIG. 5, electrons e flow from the
図6は、磁気抵抗効果素子TMRの初期化時の状態(データ書込時の初期化状態)を模式的に示す図である。メモリセルの記憶データを初期化する場合(初期データ書込のとき)、対応のデジット線DLに電流を流し、磁界Hを誘起する。図6においては、このデジット線DLを流れる電流により、反時計方向の磁界Hが誘起され、磁化容易軸が磁界Hと平行な自由層23が、このデジット線電流誘起磁界Hと平行な磁化M1を有するように磁化され、磁気抵抗効果素子TMRは高抵抗状態に設定される。この場合、バッファ層20とバッファ層26の間には、書込電流を流すことは何ら要求されず、メモリセルにデータ“0”が書込まれる。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a state at the time of initialization of the magnetoresistive effect element TMR (an initialization state at the time of data writing). When the storage data of the memory cell is initialized (when initial data is written), a current is passed through the corresponding digit line DL to induce a magnetic field H. In FIG. 6, a magnetic field H in the counterclockwise direction is induced by the current flowing through the digit line DL, and the
図7は、記憶データに応じて、この初期化データ“0”と反対の論理値“1”のデータを書込む状態を示す図である。この場合、バッファ層20からバッファ層26に向かって、磁気抵抗効果素子TMRにおいて書込電流IwrBLが流れるようにソース線SLおよびビット線BLを用いて電流を供給する。これにより、自由層23には、注入用固定層25と同じ偏極スピンを有する電子eが注入され、自由層23が固定層25および21と同じ方向の磁化M2を有する状態に設定される。この状態は、初期化時と逆の状態であり、低抵抗状態であり、データ“1”が書込まれて記憶される。
FIG. 7 is a diagram showing a state in which data of logical value “1” opposite to this initialization data “0” is written according to the stored data. In this case, current is supplied from the
このデータ“1”のスピン注入による書込時においては、注入用固定層25の磁化方向と同じ磁化方向に、自由層23が設定される。したがって、偏極スピンのうち多数スピンの電子eを用いて、自由層23の磁化M2が設定され、高速にかつ低消費電流で、データ“1“の書込を行なうことができる。
At the time of writing the data “1” by spin injection, the
[磁気抵抗効果素子の変更例]
図8は、メモリセルにおいて用いられる磁気抵抗効果素子TMRの構造の変更例を示す図である。この図8に示す磁気抵抗効果素子TMRにおいては、それぞれ強磁性体層で構成されるTMR用固定層21および注入用固定層25が、下部電極31および上部電極30に結合される。これらの固定層21と自由層23の間には、トンネル効果を有するトンネルバリア層22が形成され、自由層23と固定層25の間には、スピン注入時の電子スピン反射層として機能する非磁性体層24が設けられる。
[Example of changing magnetoresistive effect element]
FIG. 8 is a diagram showing a modification of the structure of the magnetoresistive element TMR used in the memory cell. In the magnetoresistive effect element TMR shown in FIG. 8, a TMR fixed
図8に示す磁気抵抗効果素子TMRは、図6および図7に示す磁気抵抗効果素子TMRの構造と、バッファ層20および26が設けられていない点を除いて同じであり、対応する部分には同一参照番号を付す。この図8に示す磁気抵抗効果素子TMRの構造においても、自由層23はスピン注入により、その磁化方向を設定することができ、またデジット線電流誘起磁界により、自由層23の磁化方向を設定することができる。したがって、磁気抵抗効果素子TMRとしては、強磁性体層が固定層21および25ならびに自由層23と3層設けられる3層構造を基本構造として用いることができる。これらの固定層21および25と自由層23は、各々、複数層の強磁性体層で構成されてもよい。たとえば、固定層21および25は、各々、反強磁性結合される複数の強磁性体層で構成されてもよい。
The magnetoresistive effect element TMR shown in FIG. 8 is the same as the magnetoresistive effect element TMR shown in FIGS. 6 and 7 except that the buffer layers 20 and 26 are not provided. The same reference number is attached. Also in the structure of the magnetoresistive effect element TMR shown in FIG. 8, the magnetization direction of the
[具体的回路構成]
図9は、この発明の実施の形態1に従う不揮発性半導体記憶装置のアレイの配置を概略的に示す図である。図9においては、それぞれが64Kビットのメモリセルを有するサブメモリ回路MK0−MK15が配置される。サブメモリ回路MK0−MK15の各々は、64Kビットのメモリセルアレイと、このメモリセルアレイの書込/読出を行なうための周辺回路とを含む。
[Specific circuit configuration]
FIG. 9 schematically shows an array arrangement of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 9, sub memory circuits MK0 to MK15 each having a memory cell of 64K bits are arranged. Each of sub memory circuits MK0-MK15 includes a 64K bit memory cell array and a peripheral circuit for writing / reading the memory cell array.
サブメモリ回路MK0−MK7とサブメモリ回路MK8−MK15の間に、中央制御回路32および34が配設される。中央制御回路32および34は、アドレスバス48からのアドレス信号ADDおよびコントロールバス46を介して与えられる書込/読出指示信号R/Wに従って、アドレス指定されたサブメモリ回路に対するアクセスを制御する。アドレスバス48が、この中央制御回路32および34の間に配設される。図9においては、中央制御回路32および34の同一サイドにおいて隣接して配置されるサブメモリ回路(たとえばMK8,MK9)に対し、メインワード線MWLが共通に配設され、メインワード線MWLが、中央制御回路34に配設されるメインワード線ドライバ36により駆動される状態を一例として示す。
メインワード線ドライバ36は、アドレス信号ADDに含まれるサブメモリ回路指定アドレスおよびサブメモリ内行を指定するアドレス信号に従って選択行のメインワード線MWLを選択状態に駆動する。また、アドレスバス48上のアドレス信号ADDに含まれるサブメモリ回路指示ビットに従って、ドライバ38が、各対応のサブメモリ回路(図9においてはサブメモリ回路MK0)にサブメモリ回路選択信号を伝達する。このサブメモリ回路指定アドレスを伝達するドライブ回路38は、サブメモリ回路MK2−MK15に対しても、それぞれ設けられる。
The main
サブメモリ回路MK2−MK7と中央制御回路32の間に、読出データQを伝達する読出データバスQと書込データDを伝達する書込データバスDが配設される。この読出データバス40および書込データバス42は、サブメモリ回路MK0−MK15により共有される。
A read data bus Q for transmitting read data Q and a write data bus D for transmitting write data D are arranged between sub memory circuits MK2-MK7 and
1つのサブメモリ回路が、アドレスバス48からのアドレス信号ADDにより指定され、指定されたサブメモリ回路において、データの書込または読出が実行される。メインワード線MWLが、2つのサブメモリ回路に対して共通に設けられているのは、内部書込/読出データのビット幅の拡張に備え、2つのサブメモリ回路に対して並行にデータアクセスを行なう構成に拡張可能とするため、およびデータ書込時のセクタの範囲の拡張を容易とするためである。
One sub memory circuit is designated by an address signal ADD from
図10は、図9に示すサブメモリ回路MK0−MK15の構成を概略的に示す図である。図10においては、1つのサブメモリ回路MKi(i=1−15)の構成を代表的に示す。 FIG. 10 schematically shows a configuration of sub memory circuits MK0-MK15 shown in FIG. FIG. 10 representatively shows a configuration of one sub memory circuit MKi (i = 1-15).
図10において、サブメモリ回路MKiは、各々が行列状に配列されるメモリセルを有するローカルメモリアレイ100を含む。ローカルメモリアレイ100は、各々が同じ行および列数を有する2つのサブアレイ100lおよび100rに分割される。サブアレイ100lにおいては、ワード線WLL0−WLL255が配設され、サブアレイ100rにおいては、ワード線WLR0−WLR255が配設される。
In FIG. 10, sub memory circuit MKi includes a
ソース線SLおよびデジット線DLについては、サブアレイ100lおよび100rに共通に、メモリセル行それぞれに対応して、デジット線DL0−DL255およびソース線SL0−SL255が配設される。メモリセル列に対応して、サブアレイ100lにおいて、ビット線BL0−BL127が配設され、また、サブアレイ100rにおいてビット線BL128−BL255が配設される。
For source line SL and digit line DL, digit lines DL0-DL255 and source lines SL0-SL255 are arranged corresponding to memory cell rows in common to subarrays 100l and 100r, respectively. Corresponding to the memory cell columns, bit lines BL0 to BL127 are arranged in subarray 100l, and bit lines BL128 to BL255 are arranged in
ローカルメモリアレイ100においては、メモリセル(磁気抵抗効果素子TMRで示す)が、256行256列に配列され、64Kビットのメモリセルを有する。
In the
磁気抵抗効果素子TMRは、デジット線DLを流れる電流が誘起する磁界が、その磁化容易軸と平行となるように、長軸方向が、ビット線延在方向に整列される。 In the magnetoresistive effect element TMR, the long axis direction is aligned with the extending direction of the bit line so that the magnetic field induced by the current flowing through the digit line DL is parallel to the easy axis of magnetization.
サブメモリ回路MKiに対し、メインワード線MWL0−MWL255が配設される。メインワード線MWL0−MWL255は、サブアレイ100lおよび100rの各メモリセル行に対応して配設される。 Main word lines MWL0 to MWL255 are arranged for sub memory circuit MKi. Main word lines MWL0-MWL255 are arranged corresponding to the memory cell rows of subarrays 100l and 100r.
サブアレイ100lの外側に、左ワード線ドライブ回路103l、左デジット線ドライブ回路102lおよび左ソース線ドライブ回路107が設けられ、また、サブアレイ100rの外側に、右ワード線ドライブ回路103rおよび右ディジットドライブ回路102rが設けられる。
A left word line drive circuit 103l, a left digit line drive circuit 102l and a left source
左ワード線ドライブ回路103lは、サブメモリ回路MKiを指定するサブメモリ回路選択信号BAと、サブアレイ100lおよび100rの一方を指定するアレイ選択信号AAとメインワード線MWL0−MWL255上の信号とに従って、選択サブアレイの選択行のワード線を選択状態へ駆動する。
Left word line drive circuit 103l is selected according to sub memory circuit selection signal BA designating sub memory circuit MKi, array selection signal AA designating one of
左デジット線ドライブ回路102lは、書込/読出指示信号R/WZとメインワード線MWL0−MWL255の信号とサブ回路選択信号BAとに従ってデータ書込時、選択行のデジット線へメモリセルの記憶データの初期化用の電流を供給する。左デジット線ドライブ回路102lに対向して、右デジット線ドライブ回路102rが設けられている。この右デジット線ドライブ回路102rは、デジット線DL0−DL255を、固定電位に駆動する。したがって、この左デジット線ドライブ回路102lにより、右デジット線ドライブ回路102rに結合される固定電源と逆の電源に選択デジット線が結合されて、デジット線書込電流が初期化電流として流れる。
Left digit line drive circuit 102l stores data stored in the memory cell to the digit line of the selected row when data is written in accordance with write / read instruction signal R / WZ, signals of main word lines MWL0 to MWL255, and sub circuit selection signal BA. Supply current for initialization. A right digit
左ソース線ドライブ回路107は、ソース線SL0−SL255それぞれに対して設けられるソース線ドライバを含み、メインワード線MWL0−MWL255上の信号と書込/読出指示信号R/WZに従って選択行のソース線を駆動する。この左ソース線ドライブ回路107に含まれるソース線ドライバは、データ書込時とデータ読出時とで異なる電圧レベルに選択行のソース線を駆動する(データ書込時と読出時とデビット線電流の方向を反対とする)。
Left source
サブメモリ回路MKiは、さらに、サブメモリ回路選択信号BAとアレイ選択信号AAと列アドレス信号CAとに従ってアドレス指定された列を選択するローカル列選択回路104と、ローカル列選択回路104により選択された列に対しデータの書込/読出を行なうローカル書込/読出回路110を含む。
The sub memory circuit MKi is further selected by the local
ローカル列選択回路104は、サブメモリ回路MKiの選択時、サブアレイ100lおよび100rの一方のサブアレイにおいて、たとえば32ビットの複数列を同時に選択する。
When the sub memory circuit MKi is selected, the local
ローカル書込/読出回路110は、この32ビットの書込データD0−D31を内部書込バス42を介して受け、また、32ビットの内部読出データQ0−Q31を内部読出データバス40に伝達する。メモリセルへのビット線電流によるデータ書込時、外部データと同一ビット幅の32ビット単位でデータの書込が行なわれてもよく、また、62ビット単位でデータの書込が行なわれてもよい。
Local write /
図1に示す不揮発性半導体記憶装置の構成要素との対応において、ローカルメモリアレイ100が、メモリセルアレイ1の1行を構成し、左ワード線ドライブ回路103lおよび右ワード線ドライブ回路103rが、ワード線ドライブ回路3の一部を構成し、列選択回路4の一部をローカル列選択回路104が構成する。ソース線ドライブ回路107が、図1に示すソース線ドライブ回路7の一部を構成する。ローカル列選択回路104が、図1に示す列選択回路4の一部を構成し、ローカル書込/読出回路110が、図1に示すビット線書込ドライブ回路6および書込データレジスタ5の一部を構成する。
In correspondence with the components of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 1, the
図11は、図10に示すローカル列選択回路104およびローカル書込/読出回路110の具体的構成の一例を示す図である。
FIG. 11 shows an example of a specific configuration of local
図11において、ローカル列選択回路104においては、ビット線BL0−BL255の4本のビット線の組それぞれに対応して単位列群選択回路CSUが設けられる。この単位列群選択回路CSU(CSU0―31)において4本の対応のビット線から1つのビット線を選択するために、サブアレイ100lおよび100rそれぞれに対して列選択線CSL0−CSL3が設けられる。この列選択線CSL0−CSL3は、図11においては各列選択信号線の斜線の横の数字2で示すように、それぞれ2ビットの信号線であり、アレイアドレス信号AAに従って、サブアレイ100lおよび100rの一方のサブアレイに対して設けられる列選択線CSL0−CSL3が、デコーダ117において有効状態(選択状態)に設定される。
In FIG. 11, in the local
単位列群選択回路CSUにおける4:1選択動作を行なうために、デコーダ117の出力信号に従って、列選択線CSL0−CSL3を駆動する列選択線ドライバ119が設けられる。デコーダ117は、アレイアドレス信号AAと列アドレス信号CAとサブメモリ選択信号BAとに従って、列選択信号CSL0―CSL3に対する選択信号を生成する。具体的に、デコーダ117は、対応のサブメモリ回路の選択時、サブアレイ100lおよび100rの一方をアレイアドレス信号AAに従って選択し、かつ列アドレス信号CAに従って選択サブアレイに対する列選択信号CSL0―CSL3のうちの1つを、選択状態にする選択信号を生成する。ドライバ119が、このデコーダ117の出力信号に従って、列選択線CSL0−CSL3を選択状態へ駆動する。
In order to perform the 4: 1 selection operation in the unit column group selection circuit CSU, a column
メモリサブ回路においては、ローカルデータバス115が設けられ、外部データと同一のビット幅の32ビットの書込/読出データを伝達する。単位列群選択回路CSUは、列選択線CSL0−CSL3それぞれの信号をゲートに受ける列選択ゲートCSG0−CSG3を含む。選択信号CSL0−CSL3に従って単位列群選択回路CSUにおいて1つの列選択ゲートが導通し、対応のビット線群のうちの1つが、32ビットのローカルデータバス115の対応のバス線に結合される。
In the memory sub-circuit, a
サブアレイ100lおよび100r各々に対して32個の単位列群選択回路CSU0−CSU31が設けられ、それぞれ、異なる内部データバス線に結合される。サブアレイ100lおよび100rの一方が選択状態とされるため(ワード線WLがサブアレイ100lおよび100r別々に設けられる)、選択サブアレイに対し32ビットのデータの書込/読出が行なわれる。
Thirty-two unit column group selection circuits CSU0 to CSU31 are provided for each of subarrays 100l and 100r, and are coupled to different internal data bus lines. Since one of
このローカルデータバス115に対しては、書込データビットD0−D31に従ってローカルデータバス115のバス線をそれぞれ駆動する書込ドライバ120含む書込回路110Wと、ローカルデータバス115のバス線それぞれに対して設けられるセンスアンプ122を含むローカル読出回路110Rとが設けられる。ローカル書込回路110Wおよびローカル読出回路110rが、図10に示すローカル書込/読出回路110に対応し、32ビットのデータD0−D31およびQ0−Q31が、それぞれ、図10に示す書込データバス42および読出データバス40上を転送される。
For
図12は、図10に示すワード線ドライブ回路およびデジット線ドライブ回路およびソース線ドライブ回路と内部書込/読出回路の構成をより具体的に示す図である。 FIG. 12 is a diagram more specifically showing the configuration of the word line drive circuit, digit line drive circuit, source line drive circuit and internal write / read circuit shown in FIG.
図12において、ローカルメモリアレイ100において、複数のメモリセルが行列状に配列される。図12においては、1行に整列して配置されるメモリセルMC0−MC255を代表的に示す。このメモリセルMC0−MC255の各々は、対応のビット線BL0−BL255と対応のソース線SLnの間に直列に接続される磁気抵抗効果素子TMRおよびアクセストランジスタATを含む。メモリセルMC0−MC255に対して共通に、デジット線DLnおよびソース線SLnが配設される。128ビットのメモリセルMC0−MC127(図示せず)に対してワード線WLLnが共通に接続され、また、メモリセルMC128(図示せず)からメモリセルMC255の128ビットのメモリセルに対してワード線WLRnが共通に接続される。
In FIG. 12, in the
左側デジット線ドライブ回路102lは、書込/読出指示信号R/WZとブロック選択信号とメインワード線MWLn上の信号とを受けるデジット線デコーダ134と、デジット線デコーダ134の出力信号に従ってデジット線DLnを接地ノードに結合するデジット線ドライバ136とを含む。
The left digit line drive circuit 102l receives a write / read instruction signal R / WZ, a block selection signal, and a signal on the main word line MWLn, and outputs a digit line DLn according to an output signal of the
デジット線デコーダ134は、対応のアレイブロック(サブメモリ回路)が指定されたときにイネーブル状態とされ、対応のメインワード線MWLnが選択状態にありかつ書込モードが読出/書込指示信号R/WZにより指定されたときに、活性状態の信号(Hレベルの信号)を生成する。
デジット線ドライバ136は、デジット線デコーダ134からのHレベルの信号に応答してデジット線DLnを接地ノードに結合するNチャネルMOSトランジスタ(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)TN1を含む。
右側デジット線ドライブ回路102rにおいては、単にデジット線DLnを電源ノード142に結合するドライバ140として配線が設けられる。この配線は、デジット線DL各々に対して配置され、各デジット線が右側デジット線ドライブ回路102rにおいて電源線に結合される。
In right digit
したがって、デジット線DLnにおいては、デジット線ドライバ136により、常に右側デジット線ドライブ回路102rから左側デジット線ドライブ回路102lに向かって書込電流IwrDLが流れる。
Therefore, in digit line DLn, write current IwrDL always flows from right digit
ソース線SLnに対して設けられるソース線ドライブ回路107は、メインワード線MWLn上の信号と書込/読出指示信号R/WZとサブメモリ回路選択信号とを受けるソース線デコーダ130と、ソース線デコーダ130の出力信号に従ってソース線SLnを電源電圧レベルまたは接地電圧レベルに駆動するソース線ドライバ132を含む。
Source
ソース線デコーダ130は、サブメモリ回路選択信号BAとメインワード線MWLnがともに選択状態にありかつ読出/書込指示信号R/WZがLレベルにあり書込モードを指定するときには、Lレベルの信号を出力し、それ以外はHレベルの信号を出力する。
When the sub memory circuit selection signal BA and the main word line MWLn are both selected and the read / write instruction signal R / WZ is at the L level and the write mode is designated, the
ソース線ドライバ132は、PチャネルMOSトランジスタTP1とNチャネルMOSトランジスタTN2とを含むCMOSインバータの構成を備える。したがって、ソース線デコーダ130が、データ書込モード時、Lレベルの信号を出力するときには、ソース線SLnへ電源電圧を供給し、それ以外は、ソース線ドライバ132は、対応のソース線SLnを接地電圧レベルに維持する。
The
ワード線WLLnおよびWLRnには、それぞれ、右側ワード線ドライブ回路および左側ワード線ドライブ回路においてワード線ドライバが対応して設けられるが、図12においては、図面を簡略化するため、このワード線ドライバの構成は示していない。データ読出時に、メインワード線MWL上の信号とアレイ選択信号AAとに従ってワード線が選択状態に駆動される。 Word line WLLn and WLRn are provided with word line drivers corresponding to the right word line drive circuit and the left word line drive circuit, respectively. In FIG. 12, in order to simplify the drawing, The configuration is not shown. At the time of data reading, the word line is driven to a selected state in accordance with a signal on main word line MWL and array selection signal AA.
ビット線BL0−BL255においては、ローカル列選択回路104により、2:1選択(サブメモリ回路選択)および4:1選択(単位ビット線群内の選択)が行なわれ、32本のビット線が選択されてローカルデータバス115の32ビットのバス線に結合される。ローカル読出回路110Rは、このローカルデータバス115の32ビットのバス線それぞれに対して設けられるセンスアンプ122−0から122−31を含み、ローカル書込回路110Wは、このローカルデータバス115の32ビットのバス線それぞれに対して設けられる書込ドライブゲート120−0から120−31を含む。
In bit lines BL0 to BL255, local
センスアンプ122−0から122−31は、各々、読出電流を供給する読出電流源と、対応のローカルデータバス線の電流を検出するセンス回路を含む。センスアンプ122−0から122−31に含まれる読出電流源により、データ読出時、図12に示すように、ビット線から選択メモリセルを介してソース線SLnへ向かってビット線読出電流IrdBLが流れる。センスアンプ122−0から122−31により、読出データビットQ0−Q31がそれぞれ生成される。 Sense amplifiers 122-0 to 122-31 each include a read current source for supplying a read current and a sense circuit for detecting a current of a corresponding local data bus line. As shown in FIG. 12, the read current source included in sense amplifiers 122-0 to 122-31 causes a bit line read current IrdBL to flow from the bit line to source line SLn via the selected memory cell as shown in FIG. . Read data bits Q0 to Q31 are generated by sense amplifiers 122-0 to 122-31, respectively.
書込ドライブゲート120−0から120−31は、それぞれのゲートに対応の書込データビットD0−D31を受けるNチャネルMOSトランジスタNT3を含む。したがって、これらの書込ドライブゲート120−0から120−31は、各々、対応のデータビットDiがHレベル(“1”)のときに選択列のビット線を接地ノードへ結合し、対応の書込データビットがLレベル(“0”)のときには、非導通状態を維持してビット線書込電流は供給しない。 Write drive gates 120-0 to 120-31 include N-channel MOS transistors NT3 receiving write data bits D0-D31 corresponding to the respective gates. Therefore, each of these write drive gates 120-0 to 120-31 couples the bit line of the selected column to the ground node when the corresponding data bit Di is at H level ("1"), and When the embedded data bit is at L level (“0”), the non-conductive state is maintained and no bit line write current is supplied.
したがって、書込データに応じてビット線電流を流す場合、常にビット線BL0−BL255には、ソース線から選択メモリセルを介して接地ノードへ向かう書込電流IwrBLが流れる。ビット線読出電流IrdBLは、ビット線書込電流IwrBLよりも大きくされるものの、ビット線読出電流IrdBLによりメモリセルの記憶データの反転が生じない電流レベルに設定される。 Therefore, when a bit line current is caused to flow in accordance with write data, a write current IwrBL from the source line to the ground node via the selected memory cell always flows through bit lines BL0 to BL255. Although bit line read current IrdBL is set larger than bit line write current IwrBL, the bit line read current IrdBL is set to a current level at which the stored data of the memory cell is not inverted by the bit line read current IrdBL.
書込電流IwrBLおよび読出電流IrdBLが逆方向であり、特に、ビット線読出電流IrdBLが流れる方向は、メモリセルの磁気抵抗効果素子の自由層の磁化方向を固定層の磁化方向と反対方向に設定する方向である。この場合、スピン注入電流による磁化反転は、少数キャリアスピン(固定層の偏極スピンと反対方向のスピン)注入により実行されるため、自由層の磁化反転が生じるのは防止される(少数キャリアスピン注入による磁化反転を生じさせるためには大きな電流値が必要となるため)。 Write current IwrBL and read current IrdBL are in opposite directions, and in particular, the direction in which bit line read current IrdBL flows is set such that the magnetization direction of the free layer of the magnetoresistive effect element of the memory cell is opposite to the magnetization direction of the fixed layer Direction. In this case, the magnetization reversal due to the spin injection current is performed by minority carrier spin (spin in the direction opposite to the polarization spin of the fixed layer), so that the magnetization reversal of the free layer is prevented (minority carrier spin). This is because a large current value is required to cause magnetization reversal by injection).
図13は、この発明の実施の形態1に従う不揮発性半導体記憶装置のデータ書込/読出時の動作を示すタイミング図である。以下、図13および図12を参照して、この発明の実施の形態1に従う不揮発性半導体記憶装置のデータの書込/読出動作について説明する。 FIG. 13 is a timing diagram representing an operation at the time of data writing / reading of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. A data write / read operation of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. 13 and FIG.
データの書込および読出をそれぞれ行なう書込サイクルおよび読出サイクルは、外部のクロック信号CLKにより規定される(外部のプロセッサが、クロック信号CLKに同期して動作する)。 A write cycle and a read cycle for writing and reading data are respectively defined by an external clock signal CLK (an external processor operates in synchronization with the clock signal CLK).
時刻t0において、クロック信号CLKの立上がりに従って書込サイクルが開始される(読出/書込指示信号R/WZがLレベルに設定される)。この書込サイクルにおいて、まず、時刻t1において、デジット線ドライバ136のMOSトランジスタTN1が導通状態となり、デジット線DLnにおいて、右側デジット線ドライバ140から左側デジット線ドライバ136を介して接地ノードへデジット線書込電流IwrDLが流れる。これにより、デジット線DLnに対応して設けられる1行のメモリセルMC0−MC255において磁気抵抗効果素子TMRの自由層がこのデジット線DLnの流れる電流IwrDLが誘起する磁界と平行な方向に磁化され、すなわち、固定層の磁化と反平行な方向に磁化される。
At time t0, a write cycle is started in accordance with the rise of clock signal CLK (read / write instruction signal R / WZ is set to L level). In this write cycle, first, at time t1, the MOS transistor TN1 of the
次に、ローカル列選択回路104において、列選択動作が行なわれ、選択列の32ビットのビット線がローカルデータバス115に結合される。この状態において、書込ドライブゲート120−0から120−31において、書込データビットD0−D31のうち、データ“1”を書込む書込ドライブゲートが導通状態となり、選択列のビット線が接地ノードに結合される。
Next, in the local
これと並行してまたはこの後、時刻t2において、選択行のワード線WL(WLLnまたはWLRn)が選択状態へ駆動され、選択メモリセルのアクセストランジスタATが導通し、選択された32ビットのメモリセルMCにおいて磁気抵抗効果素子TMRが対応のビット線とソース線の間に接続される。ソース線ドライバ132においては、ソース線デコーダ130の出力信号(Lレベル)に従って、ソース線ドライブトランジスタTP1が導通状態となり、ソース線SLnへ電源電圧が供給される。これにより、ソース線SLnからメモリセルを介して対応のビット線BL(32ビットのビット線)にデータ“1”を書込むビット線に、ビット線書込電流IwrBLが流れる。データ“0”を書込むメモリセルに対しては、ビット線は、フローティング状態であり、電子の注入はほとんど生じず、メモリセルの磁気抵抗効果素子TMRの状態は変化しない。これにより、メモリセルにおける磁気抵抗効果素子の注入用固定層のスピン偏極電子と同一方向のスピン偏極を有する電子が自由層に注入され、その自由層の磁化が初期状態から反転する。
In parallel or after this, at time t2, the word line WL (WLLn or WLRn) of the selected row is driven to the selected state, the access transistor AT of the selected memory cell is turned on, and the selected 32-bit memory cell In MC, a magnetoresistive effect element TMR is connected between a corresponding bit line and a source line. In the
このデータ書込時、32ビットのデータよりも多くのビットのデータを書込む場合、図1に示す書込データレジスタを用いて、ローカル列選択回路104において列選択信号を切換え32ビット単位でデータの書込を実行し、最大256ビットのデータの書込において、データ“1”を書込むメモリセルが選択されるビット線に、ビット線書込電流IwrBLを供給する。
When writing data of more bits than 32-bit data at the time of this data writing, the column selection signal is switched in the local
書込データレジスタの構成としては、32ビット幅のFIFOが用いられてもよく、また、256ビット幅のシフトレジスタを用いて32ビット単位で入力部および出力部を切替えて、32ビット書込データを順次ラッチして、次いで書込時に32ビット単位でラッチデータを順次書き込みドライブ回路に転送する構成が用いられてもよい。 As the configuration of the write data register, a 32-bit width FIFO may be used, and a 32-bit write data is switched by switching the input unit and the output unit in units of 32 bits using a 256-bit width shift register. May be used so that the latch data is sequentially transferred to the write drive circuit in units of 32 bits at the time of writing.
これにより、メインワード線MWLnにより選択されたメモリセル行の選択サブメモリ回路においてデータの書込が完了する。 Thereby, data writing is completed in the selected sub memory circuit of the memory cell row selected by the main word line MWLn.
時刻t3において、読出サイクルが始まると、デジット線DLnは、データ読出時、デジット線ドライバ136は非導通状態であり、右側デジット線ドライバ140により電源電圧VCCレベルに固定され、電流は流れない。
At time t3, when a read cycle starts, digit line DLn is in a non-conducting state during digit data read,
時刻t4においてワード線WLが選択状態へ駆動され、選択行のメモリセルのアクセストランジスタATが導通する。このときまた、ソース線デコーダ130により、読出モード時、選択行に対応するソース線においては、Hレベルの信号が出力され、ソース線SLnが、ソース線ドライバ132のMOSトランジスタTN2により接地電圧レベルに維持される。
At time t4, the word line WL is driven to the selected state, and the access transistor AT of the memory cell in the selected row is turned on. At this time, the
この読出時において、ローカル列選択回路104により列選択動作がワード線選択と並行して実行され、センスアンプ122−0から122−31に含まれる電流源からの読出電流が選択された32ビットのビット線に供給される。この読出電流IrdBLの大きさを、センスアンプ122−0から122−31により検出することにより、メモリセルの記憶データが“0”であるか“1”であるかの判定が行なわれ、内部読出データQ0−Q31が生成される。
At the time of reading, the local
データ“0”をメモリセルが記憶している場合には、磁気抵抗効果素子TMRは、高抵抗状態であり、ビット線読出電流IrdBLの大きさは小さく、一方、メモリセルがデータ“1”を記憶している場合には、磁気抵抗効果素子TMRの抵抗値は小さく、大きな電流が流れ、コのビット線読出電流IrdBLの大小により、メモリセルの記憶データを2値判定する。これにより、32ビット単位で内部のデータの読出を実行することができる。 When data “0” is stored in the memory cell, the magnetoresistive element TMR is in a high resistance state and the bit line read current IrdBL is small, while the memory cell stores data “1”. In the case of storage, the resistance value of the magnetoresistive effect element TMR is small, a large current flows, and the stored data of the memory cell is binary-determined based on the magnitude of the bit line read current IrdBL. Thereby, internal data can be read in units of 32 bits.
なお、内部データの書込/読出が32ビット単位で行なわれており、この場合、外部のデータの入出力も、32ビット単位で行なわれてもよく、また8ビット単位、16ビット単位または64ビット単位で実行されてもよい(内部でレジスタ回路を設けることにより、この内部データのビット幅と外部データのビット幅の調整を行なうことができる)。 Internal data is written / read in units of 32 bits. In this case, input / output of external data may be performed in units of 32 bits, and in units of 8 bits, 16 bits, or 64 bits. It may be executed in bit units (by providing a register circuit inside, the bit width of the internal data and the bit width of the external data can be adjusted).
また、このワード線WLの選択タイミングが、データ書込サイクル時、デジット線DLを選択状態へ駆動してデジット線書込電流IwrDLを流すタイミングと同じタイミングであってもよい(図13においては双方向矢印でこのワード線選択タイミングの設定可能な期間を示す)。 Further, the selection timing of this word line WL may be the same timing as the timing at which the digit line DL is driven to the selected state and the digit line write current IwrDL is supplied in the data write cycle (both in FIG. 13). A directional arrow indicates a period during which this word line selection timing can be set).
メインワード線MWLを2つのメモリサブ回路で共有し、デジット線DLおよびワード線WLをメインワード線上の信号に基づいて選択する。これにより、サブメモリ回路それぞれに、メインワード線およびワード線を選択するロウデコード回路を配置する必要がなく、デコーダ回路の面積を低減でき、また配線レイアウトも簡略化することができ、高速動作が可能となる。 Main word line MWL is shared by two memory subcircuits, and digit line DL and word line WL are selected based on a signal on the main word line. As a result, it is not necessary to arrange a main word line and a row decode circuit for selecting a word line in each sub memory circuit, the area of the decoder circuit can be reduced, the wiring layout can be simplified, and high-speed operation can be achieved. It becomes possible.
図14は、図12に示すデジット線デコーダ134の構成の一例を示す図である。図14において、デジット線デコーダ134は、読出/書込指示信号R/WZと、メインワード線MWL上の信号とサブメモリ回路選択信号BAとを受ける3入力ゲート回路134aを含む。この3入力ゲート回路134aは、読出/書込指示信号R/WZがLレベルであり、データ書込を指示し、かつメインワード線MWL上の信号がHレベルでありかつサブメモリ回路選択信号BAがHレベルの選択状態を示すときに、Hレベルの信号を出力する。したがって、データ書込時、選択メインワード線に対応して配置される2つのサブメモリ回路のうち、1つのサブメモリ回路がブロックサブメモリ回路選択信号BAにより指定されて、デジット線ドライバ136により、対応のデジット線DLが接地ノードに結合されて、書込デジット線電流が流れる。
FIG. 14 shows an example of the configuration of
データ読出時および非選択行においては、3入力ゲート回路134aの出力信号はLレベルであり、デジット線ドライバ136は非導通状態である。したがってデジット線DLは、図12に示す右側デジット線ドライバ140により電源電圧VCCレベルに維持される。
At the time of data reading and in a non-selected row, the output signal of 3-
なお、サブメモリ回路選択信号BAは、アドレス信号に含まれるサブメモリ回路指定アドレスをデコードして生成される。図9に示すドライバ38の出力信号により選択されたサブメモリ回路ブロックにおいてサブメモリ回路指定アドレスをデコードして生成され、また、1つのサブメモリ回路における1つのメモリアレイを指定するアドレスをデコードしてメモリアレイ選択信号AAが生成される。
The sub memory circuit selection signal BA is generated by decoding the sub memory circuit designation address included in the address signal. The sub memory circuit designating address is generated by decoding the sub memory circuit block selected by the output signal of the
図15は、図12に示すソース線デコーダ130の構成の一例を示す図である。図15において、ソース線デコーダ130は、デジット線デコーダと出力信号の論理が異なる3入力ゲート回路130aを含む。この3入力ゲート回路130aは、読出/書込指示信号R/WZがLレベルでありデータ書込を示し、メインワード線MWLがHレベルで選択状態にありかつサブメモリ回路選択信号BAが対応のサブメモリ回路を指定するとき、Lレベルの信号を出力し、それ以外は、Hレベルの信号を出力する。
FIG. 15 shows an example of the configuration of
ソース線ドライバ132は、CMOSインバータで構成されており、従って、データ書込時、選択サブメモリ回路の選択行に対応して配置されるソース線SLが、Hレベルに駆動され、それ以外、ソース線SLはLレベルに維持される。これにより、ビット線電流によるデータ書込時、ソース線からメモリセルを介してビット線へ電流を供給し、データ読出時、ビット線からメモリセルを介してソース線へ電流を流すことができる。
図16は、ワード線WL(WLL,WLR)を駆動するワード線駆動部の構成を概略的に示す図である。このワード線WLは、ワード線ドライバ145により駆動される。サブメモリ回路のサブアレイに対してワード線に共通に、ワード線選択許可信号WAを生成するワード線サブデコード回路147が設けられる。このワード線サブデコード回路147は、アレイ選択信号AAとサブメモリ回路選択信号BAを受ける2入力AND回路147aと、読出/書込指示信号R/WZに従って2入力AND回路147aの出力信号の出力タイミングを調整してワード線選択許可信号WAを生成するタイミング調整回路147bを含む。ワード線ドライバ145は、このメインワード線MWL上の信号とワード線選択許可信号WAとに従って対応のワード線WLを選択状態へ駆動する。
FIG. 16 schematically shows a configuration of a word line driving unit for driving word lines WL (WLL, WLR). This word line WL is driven by a
タイミング調整回路147bは、読出/書込指示信号R/WZがLレベルのときには、2入力AND回路147aの出力信号の活性化タイミングを、デジット線選択タイミングに合わせて所定時間遅延するなどのタイミング調整を行ない、一方、読出/書込指示信号R/WZがHレベルでデータ読出を示すときには、2入力AND回路147aの出力信号を、デジット線の選択タイミングと実質的に同じタイミングに設定する。このタイミング調整回路147bは、したがって、読出/書込指示信号R/WZがLレベルのときに遅延回路として機能しかつ読出/書込指示信号R/WZがHレベルのデータ読出時を示すときにはバッファ回路として機能する。タイミング調整回路147bは、例えば、読出/書込指示信号R/WZがLレベルのときに、AND回路147aの出力信号の立上がりを遅延する立上がり遅延および/またはその立下がりを遅延する立下がり遅延回路で構成されてもよい。
メインワード線MWLは、中央制御帯に含まれるローカル行デコード回路において、サブメモリ回路ブロック指定アドレス信号のデコード動作を行って、対応のサブメモリ回路ブロックが選択状態のときに、行アドレス信号に従ってアドレス指定された行に対応するメインワード線MWLを選択状態へ駆動する。 The main word line MWL performs the decoding operation of the sub memory circuit block designation address signal in the local row decoding circuit included in the central control band, and addresses according to the row address signal when the corresponding sub memory circuit block is in the selected state. The main word line MWL corresponding to the designated row is driven to the selected state.
図14から図16に示すように、デジット線DL、ワード線WLおよびソース線SLを駆動する回路は、メインワード線MWL上の信号を回路活性化制御信号として受けている。したがって、サブメモリ回路個々に、行デコード回路を配置する必要がなく、2つのサブメモリ回路に対して共通にローカル行デコード回路を配置してメインワード線MWLを選択状態へ駆動することが要求されるだけである。したがって、サブメモリ回路それぞれにおいては、デジット線、ソース線およびワード線を駆動するドライブ回路を配置せず、かつデータ読出モードおよびメモリサブ回路選択信号を供給するだけでよく、配線レイアウトが簡略化され、また行選択に関する回路のレイアウト面積を低減することができる。 As shown in FIGS. 14 to 16, the circuit that drives digit line DL, word line WL, and source line SL receives a signal on main word line MWL as a circuit activation control signal. Therefore, it is not necessary to arrange a row decode circuit for each sub memory circuit, and it is required to arrange a local row decode circuit in common for the two sub memory circuits and drive the main word line MWL to a selected state. Just do. Therefore, in each of the sub memory circuits, the drive circuit for driving the digit line, the source line, and the word line is not disposed, and it is only necessary to supply the data read mode and the memory sub circuit selection signal, thereby simplifying the wiring layout. In addition, the layout area of the circuit related to row selection can be reduced.
図17は、図12に示すセンスアンプ122の構成の一例を概略的に示す図である。図17において、センスアンプ122は、読出/書込指示信号R/WZに従ってデータ読出時、定電流Ireadを供給する読出電流源122aと、データ読出時、読出/書込指示信号R/WZに従って選択的に活性化され、この読出電流源122aからの読出電流Ireadが選択ビット線を介して流れるビット線読出電流IrdBLとの差の電流の大きさを検出して内部読出データQを生成するセンス回路122bを含む。
FIG. 17 schematically shows an example of the configuration of
読出電流源122aは、データ読出時、一定の大きさの電流を供給する回路構成であればよく、任意の定電流源回路を利用することができる。センス回路122bは、この読出電流Ireadとビット線読出電流IrdBLの差の電流の大きさを検出する電流センス型センス回路であってもよく、また、この読出電流源122aが供給する電流により生成されるビット線(ローカルデータバス線)の電圧を所定電圧と比較する電圧センス型センス回路の構成のいずれであってもよい。たとえば、センス回路122bとしては、この読出電流源の供給する差電流Iread−IrdBLと基準電流とを比較する構成が用いられてもよい。
The read
この読出電流源122aを利用することにより、書込時と逆の方向にビット線に対し読出電流を供給することができる。
By using this read
以上のように、この発明の実施の形態1に従えば、デジット線電流誘起磁界により、メモリセルの磁気抵抗効果素子の自由層を固定層と反対方向に設定した後、ビット線電流によるスピン注入を、固定層と同一のスピン方向の電子注入により行なっている。したがって、データ書込に必要とされる電流量を低減することができ、消費電力を低減することができる。たとえば、従来のMRAMにおける電流誘起磁場を利用してデータを書込む場合、データの書換には、必要な大きさの磁場を誘起するために、デジット線およびビット線それぞれにおいて約十数mAの電流が必要である。したがって、32ビットのデータの並列書込を行なう場合、十数mA(デジット線電流)と十数mA(約15mA程度のビット電流)×32=約400mAが消費される。しかしながら、本実施の形態1に従えば、デジット線電流としては、デジット線電流のみを用いて自由層の磁化方向を設定するため、従来の磁場を利用する構成よりも2ないし3倍の大きさの電流が必要とされるものの、スピン注入電流は、1ビット線当たり約数mA(約1mA程度)であり、全体として、約80mA程度の電流が消費されるだけであり、多ビットデータの並列書込時の消費電力を大幅に低減することができる。 As described above, according to the first embodiment of the present invention, the free layer of the magnetoresistive effect element of the memory cell is set in the direction opposite to the fixed layer by the digit line current induced magnetic field, and then the spin injection by the bit line current is performed. Is performed by electron injection in the same spin direction as that of the fixed layer. Therefore, the amount of current required for data writing can be reduced, and power consumption can be reduced. For example, when data is written using a current-induced magnetic field in a conventional MRAM, the data is rewritten in order to induce a magnetic field having a required magnitude in order to induce a current of about tens of mA in each digit line and bit line. is required. Therefore, when parallel writing of 32-bit data is performed, tens of mA (digit line current) and tens of mA (bit current of about 15 mA) × 32 = about 400 mA are consumed. However, according to the first embodiment, as the digit line current, since the magnetization direction of the free layer is set only using the digit line current, it is 2 to 3 times larger than the configuration using the conventional magnetic field. However, the spin injection current is about several mA (about 1 mA) per bit line, and only about 80 mA of current is consumed as a whole. The power consumption during writing can be greatly reduced.
また、スピン注入を行なっていても、ビット線に双方向に書込データに応じた電流を供給する必要がなく、書込電流源およびその配線レイアウトを簡略化することができ、チップ面積を低減することができる。 Even when spin injection is performed, there is no need to supply current to the bit line bidirectionally according to write data, the write current source and its wiring layout can be simplified, and the chip area is reduced. can do.
また、データ書込時に利用されるスピン注入電流が流れる方向は、自由層の磁化反転が生じやすい方向(固定層の偏極スピン電子と同じ方向のスピン偏極電子を自由層に注入する方向)のみであり、効率的にスピン注入を行なうことができ、逆方向のスピン注入による磁化反転に比べてスピン注入電流を低減することができる。 The direction of flow of the spin injection current used for data writing is the direction in which the magnetization in the free layer is likely to be reversed (the direction in which spin-polarized electrons in the same direction as the polarized spin electrons in the fixed layer are injected into the free layer). Therefore, spin injection can be performed efficiently, and the spin injection current can be reduced as compared with magnetization reversal by spin injection in the reverse direction.
また、データ書込時とデータ読出時とでは、ビット線電流の流れる向きが逆であり、データ読出時において供給されるビット線読出電流は、メモリセルの磁化反転の生じにくい方向であり、データ読出時の誤書込を防止することができ、読出ディスターバンスの問題を回避することができる。 In addition, the direction in which the bit line current flows is opposite between data writing and data reading, and the bit line read current supplied during data reading is less likely to cause magnetization reversal of the memory cell. Incorrect reading at the time of reading can be prevented, and the problem of reading disturbance can be avoided.
また、図18に示すように、メインワード線MWL、デジット線DL(DLa,DLb)およびワード線WL(WLa,WLRa,WLLb,WLRb)の階層構造を利用している。したがって、行選択は、メインワード線mWL上の信号と、サブアレイ選択信号AA0およびAA1と、メモリサブ回路選択信号BA0およびBA1に基づいて行って、選択行の各信号線を選択状態へ駆動することができ、行選択系の回路構成を簡略化することができ(行デコード回路を各メモリサブ回路に配置する必要がない)、また、各信号線の活性化/非活性化タイミングの設定をメインワード線の信号に従って行なうことができ、タイミング調整が容易となる。 Further, as shown in FIG. 18, a hierarchical structure of main word lines MWL, digit lines DL (DLa, DLb) and word lines WL (WLa, WLRa, WLLb, WLRb) is used. Therefore, row selection is performed based on the signal on main word line mWL, subarray selection signals AA0 and AA1, and memory subcircuit selection signals BA0 and BA1 to drive each signal line in the selected row to a selected state. The circuit configuration of the row selection system can be simplified (there is no need to arrange the row decoding circuit in each memory sub-circuit), and the activation / deactivation timing setting of each signal line is set as the main. This can be performed in accordance with the signal of the word line, and the timing adjustment becomes easy.
また、このサブメモリ回路においては、デジット線DLaまたはDLb単位で、メモリセルの記憶データの初期値の書込が実行される。1つのサブアレイのワード線WLを選択状態として、書込データに応じたデータの書込が実行される。このワード線を選択状態2維持している場合、図18に示すように、最大並列書込データ単位として、ワード線の接続するメモリセルと同一のビット数のデータ単位WDmaxを並列に書込むことができ、また最小のデータ幅、すなわ外部書込データ(読出データ)と同じビット幅の最小データ単位WDminを用いてたとえばページモードでデータの書込が行なわれてもよい。また、最小単位のデータWDminをレジスタ回路で順次保持し、最大並列書込単位WDmaxで、データの書込が実行されてもよい。
In this sub memory circuit, the initial value of the data stored in the memory cell is written in units of digit lines DLa or DLb. Data write according to the write data is executed with the word line WL of one sub-array selected. When this word line is maintained in the selected
したがって、1つのサブメモリ回路において、2つのワード線に対して連続的にデータの書込を行なうことができ、フラッシュメモリのいわゆるセクタ消去のページ単位でのデータ書込を実現することができ、高速の書込を実現することができる(書込は、フラッシュメモリよりも高速であり、より高速のデータ書込を実現することができる)。 Therefore, data can be continuously written to two word lines in one sub memory circuit, so that data can be written in page units for so-called sector erasure of the flash memory. High-speed writing can be realized (writing is faster than flash memory and higher-speed data writing can be realized).
また、図18に示す同一行の2つのワード線WLLaおよびWLRaに対し連続的にデータの書込を行なう場合、デジット線DLaにおいてメモリセルの記憶データの初期化を行なった後、サブアレイ選択信号AA0およびAA1を順次選択状態へ駆動し、必要なデータ単位で列選択を順次行なうことにより、ビット線電流によるデータの並列書込を、低消費電流で行なうことができる。 When data is continuously written to two word lines WLLa and WLRa in the same row shown in FIG. 18, the data stored in the memory cell is initialized on digit line DLa and then subarray selection signal AA0. By sequentially driving AA1 and AA1 to the selected state and sequentially performing column selection in units of necessary data, parallel writing of data by the bit line current can be performed with low current consumption.
[実施の形態2]
図19は、この発明の実施の形態2に従う不揮発性半導体記憶装置の要部の構成を示す図である。この図19に示す不揮発性半導体記憶装置の構成は、以下の点において、図12に示す不揮発性半導体記憶装置とその構成が異なる。すなわち、左側デジット線ドライブ回路102lにおいて、デジット線DLnを2値駆動するでじっと線ドライブゲートが設けられる。このデジット線ドライブゲート152は、導通時デジット線DLnを接地ノードに結合するNチャネルMOSトランジスタTN1と、導通時デジット線DLnを電源ノードに結合するPチャネルMOSトランジスタTP5を含む。このデジット線ドライブゲート152のMOSトランジスタTN1およびTP5は、デジット線デコーダ150によりその導通が制御される。
[Embodiment 2]
FIG. 19 shows a structure of a main portion of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. The configuration of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 19 is different from the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 12 in the following points. That is, in the left digit line drive circuit 102l, a line drive gate is provided by driving the digit line DLn in binary. Digit
また、右側デジット線ドライブ回路102rにおいては、デジット線DLnに対してデジット線ドライバ140が設けられる。このデジット線ドライバ140においては、デジット線を2値駆動するデジット線ドライブゲート162が設けられる。このデジット線ドライブゲート162は、導通時デジット線DLnを接地ノードに結合するNチャネルMOSトランジスタTN10と、導通時デジット線DLnを電源ノードに結合するPチャネルMOSトランジスタTP10とを含む。このデジット線ドライブゲート162のMOSトランジスタTN10およびMOSトランジスタTP10の導通は、デジット線デコーダ160により制御される。したがって、このデジット線DLnにおいては、データ書込時、双方向に電流IwrDLおよびIwrDLAが流れる。電流IwrDLAは、ビット線電流によりデータの書込時にアシスト磁場を生成するための電流であり、その電流値は、書込磁場を生成する電流IwrDLよりも小さい。
In the right digit
デジット線デコーダ150および160は、対応のメインワード線MWLn上の信号、サブメモリ選択信号BAおよび読出/書込指示信号R/WZに従って、対応のでジット線ドライブゲート152および162の導通を制御する。
書込回路110Wの書込ドライブゲート120−0から120−31各々は、制御信号線170上の信号に応答して、対応のローカルデータバス115のバス線を電源ノードに結合するPチャネルMOSトランジスタTP7と、書込データビットD0−D31に従って選択的に導通するNチャネルMOSトランジスタTN3でそれぞれ構成される。この制御信号線170は、初期アシスト制御回路172により、その信号電位が調整される。書込ドライブゲート120−0から120−31においてMOSトランジスタTP7の導通時、ビット線へは、ビット線からメモリセルを介してソース線方向へ電流IwrBLAが流れる。初期データ書込時の磁場に対してアシスト磁場を生成する。
Each of write drive gates 120-0 to 120-31 of
この図19に示す不揮発性半導体記憶装置の他の構成は、図12に示す不揮発性半導体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。 The other configuration of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 19 is the same as that of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 12, and corresponding portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. .
デジット線ドライバ152および162において、MOSトランジスタTP5およびTN10の電流駆動力は、MOSトランジスタTN1おTP10の電流駆動力よりも小さくされる。したがって、デジット線書込電流IwrDLは、デジット線アシスト電流IwrDLAよりも大きい。MOSトランジスタTP5およびTN10の電流駆動力と、MOSトランジスタTN1およびTP10の電流駆動力の差は、それぞれの素子のサイズ(ゲート幅とチャネル長の比)により調整されてもよく、また、そのゲート電位レベルに応じて設定されてもよい。
In
また、書込ドライブゲート120―から120−31においても、MOSトランジスタTP7の電流駆動力は、MOSトランジスタNT3の電流駆動力よりも小さくされる。この場合においても、MOSトランジスタNT3およびTP7の電流駆動力は、そのサイズにより調整されてもよく、また制御信号線170の電位レベルにより調整されてもよい。
Also in write drive gates 120- to 120-31, the current driving capability of MOS transistor TP7 is made smaller than the current driving capability of MOS transistor NT3. Also in this case, the current driving capabilities of the MOS transistors NT3 and TP7 may be adjusted according to their sizes, or may be adjusted according to the potential level of the
図20は、この図19に示す不揮発半導体記憶装置のデータの書込および読出時の動作を示す信号波形図である。以下、図20を参照して、図19に示す不揮発性半導体記憶装置のデータ書込および読出動作について説明する。 FIG. 20 is a signal waveform diagram representing operations at the time of data writing and reading of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. Hereinafter, data write and read operations of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG. 19 will be described with reference to FIG.
時刻t0において、クロック信号CLKの立上がりに従って、書込サイクルが始まる。この書込サイクルにおいて、まず、時刻t1において、デジット線ドライブ回路102lおよび102rにより、デジット線DLnが駆動される。すなわち、デジット線ドライブゲート162においてMOSトランジスタTP10が導通し、左側デジット線ドライブゲート152において、MOSトランジスタTN1が導通する。これにより、デジット線ドライブゲート162からデジット線ドライブゲート152に向かってデジット線書込電流IwrDLが流れ、この電流IwrDLにより磁界が誘起され、メモリセルMC0−MC255において、並行して、磁気抵抗効果素子TMRの自由層の磁化方向が、固定層と反対方向に駆動される。
At time t0, the write cycle starts according to the rise of clock signal CLK. In this write cycle, first, digit line DLn is driven by digit
このデジット線書込電流IwrDLの供給と並行して、アシスト制御回路172が信号線170上のアシスト制御電圧CVAをローレベルに低下させる。このビット線書込アシスト電流IwrBLAの供給時においては、書込データビットD0―D31は、全てLレベルの状態に維持される。応じて、書込ドライブゲート120−0から120−31において、MOSトランジスタTP7が導通し、ローカル列選択回路104を介して選択列のビット線書込アシスト電流IwrBLAが供給される。
In parallel with the supply of digit line write current IwrDL, assist
このビット線書込アシスト電流IwrBLAにより、デジット線書込電流IwrDLによる自由層の磁化がアシストされる。すなわち、ビット線書込アシスト電流IwrBLAの供給時、ローカル列選択回路104による前列選択と並行して選択行のワード線WLが選択状態に駆動される。これにより、ビット線書込アシスト電流IwrBLAにより磁気抵抗効果素子TMRの注入用固定層の偏極スピンと反対方向の偏極スピンを有する少数スピンキャリアが自由層に注入され、該自由層の磁化を固定層と反対方向に設定する処理が促進される。このデジット線書込アシスト電流IwrBLAは、磁場誘起の場合に要求されるよりも小電流であり、少数キャリアスピン注入により、デジット線書込電流誘起磁界による磁化反転のアシストを行なう。
This bit line write assist current IwrBLA assists the magnetization of the free layer by the digit line write current IwrDL. That is, when the bit line write assist current IwrBLA is supplied, the word line WL of the selected row is driven to the selected state in parallel with the previous column selection by the local
時刻t2において、デジット線デコーダ150および160により、デジット線DLを流れる電流の方向を反転する。すなわち、デジット線ドライブゲート152においてMOSトランジスタTP5を導通させ、また、デジット線ドライブゲート162においてMOSトランジスタTN10を導通状態に駆動する。応じて、デジット線ドライブゲート152からデジット線ドライブゲート162へ電流IwrDLAが流れる。このデジット線書込アシスト電流IwrDLAは、デジット線書込電流IwrDLよりも小さな電流値であり、このアシスト電流IwrDLAにより、デジット線DLnに接続されるメモリセルの磁気抵抗素子の自由層の磁化がすべて初期書込と反対の方向に反転するのを防止する。単に、データ“1”を書込む際の自由層の磁化反転をアシストする程度の磁場が生成される程度の大きさである。
At time t2,
また、時刻t2において、初期アシスト制御回路172が、制御信号線170上のアシスト制御電圧CVAを電源電圧レベルに設定し、書込ドライブゲート120−0〜120−31において、MOSトランジスタTP7をすべて非導通状態に設定する。初期値データ書込の期間、書込データビットD0−D31はすべてLレベルに固定され、MOSトランジスタTN3は非導通状態にあるこの制御信号線170の電圧レベルの変化に応じて、書込データビットD0−D31を、有効状態に設定し、データ“1”を書込むメモリセルが接続されるビット線を接地ノードに結合する。
At time t2, the initial
このとき、またソース線デコーダ130は、ソース線ドライブゲート132のMOSトランジスタTP1を導通状態として、ソース線SLnを電源ノードに結合する。選択ワード線WLは選択状態にありまた、書込対象のビット線が接地ノードに接続されており、ソース線SLnからメモリセルを介してビット線に書込電流IwrBLが流れ、データ“1”を書込むメモリセルにおいて注入用固定層と同じ偏極スピンを有する多数キャリアスピンが注入されて、自由層の磁化方向が反転する。この操作においては、デジット線書込アシスト電流IwrDLAの誘起磁界により、自由層の磁化反転が促進される。
At this time,
時刻t3において、データの書込が完了し、デジット線デコーダ150および160の出力信号に従って、デジット線書込アシスト電流IwrDLAの供給が停止され、デジット線DLnが、初期状態の電源電圧レベルに維持される。また、ワード線WLLn(またはWLRn)が非選択状態へ駆動される。
At time t3, data writing is completed, and supply of digit line write assist current IwrDLA is stopped according to the output signals of
上述の説明においては、ビット線書込アシスト電流により少数キャリアスピンを注入している。しかしながら、データ書込時、デジット線書込電流IwrDLによる誘起初期磁界による磁化方向の初期設定時に、ビット線書込アシスト電流IwrBLAにより小さな磁界を誘起することにより、自由層磁化困難軸方向の磁界を誘起して、デジット線書込電流誘起磁界との合成磁界により、磁気抵抗効果素子の初期設定を行っても良い。 In the above description, minority carrier spins are injected by the bit line write assist current. However, at the time of data writing, at the initial setting of the magnetization direction by the induced initial magnetic field by the digit line write current IwrDL, by inducing a small magnetic field by the bit line write assist current IwrBLA, The magnetoresistive effect element may be initially set by induction and a combined magnetic field with a digit line write current induced magnetic field.
以上のように、メモリセルの初期値書込時にビット線書込アシスト電流により自由層の初期状態への移行を促進しており、高速でメモリセルの初期状態への設定を行うことができ、また、デジット線書込電流を低減することができる(デジット線誘起磁界の強度を小さくすることができるため)。 As described above, the bit line write assist current promotes the transition to the initial state of the free layer when writing the initial value of the memory cell, and the memory cell can be set to the initial state at high speed. Also, the digit line write current can be reduced (because the strength of the digit line induced magnetic field can be reduced).
また、データ“1”の書込時、デジット線アシスト電流IwrDLAにより、スピン注入による自由層磁化反転を促進することができ、同様、データ書込に要する時間を短縮することができ、また、ビット線書込電流を低減することができる。 In addition, when data “1” is written, the digit line assist current IwrDLA can promote free layer magnetization reversal by spin injection, and similarly, the time required for data writing can be shortened. The line write current can be reduced.
この場合においても、データ書込に要する電流量は、実施の形態1における電流量の最大2倍程度であり(アシスト電流が、それぞれ、書込時の電流と同じ大きさの場合)、従来の誘起磁界によるデータ書込に比べても、消費電流は十分小さくすることができる。 Even in this case, the amount of current required for data writing is about twice the maximum amount of current in the first embodiment (when the assist current is the same as the current at the time of writing). Compared to data writing by an induced magnetic field, the current consumption can be sufficiently reduced.
時刻t4において、クロック信号CLKの立上がりに同期して、データ読出を行なう読出サイクルが始まる。この読出サイクルにおいて、時刻t5において、選択行のワード線WLを選択状態へ駆動する。また、ローカル列選択回路104により、列選択動作を行って、選択列のビット線をローカルデータバス115の対応のバス線に結合する。
At time t4, a read cycle for reading data starts in synchronization with the rise of clock signal CLK. In this read cycle, at time t5, the word line WL in the selected row is driven to the selected state. The local
このデータ読出時、ソース線SLnは、ソース線ドライブゲート132のMOSトランジスタTN2により、接地電圧レベルに維持される。したがってローカル列選択回路109により選択されたビット線に、センスアンプ122−0〜122−31からの読出電流によりビット線電流IrdBLが流れ、この電流に従って、データの読出が行なわれる。
At the time of data reading, source line SLn is maintained at the ground voltage level by MOS transistor TN2 of source
時刻t6において、データ読出が完了すると、ワード線WLが非選択状態へ駆動される。また、ローカル列選択回路104が列選択動作を完了し、ビット線とローカルデータバス115とが分離される。また、センスアンプ122―0から122―31もセンス動作を停止する。
When data reading is completed at time t6, word line WL is driven to a non-selected state. The local
センスアンプから供給されるビット線読出電流IrdBLは、ビット線書込電流IwrBLと逆方向であり、最大センスアンプの定電流源からの供給電流(Iread)に等しく、センスアンプ電流源から供給される電流Ireadの値は、少数キャリアスピン注入によるメモリセルの磁化方向の反転が生じるビット線書込電流IwrBL(反転)の値よりも小さい電流値であるものの、多数キャリアスピン注入を行うビット線書込電流IwrBLよりも大きさ電流値である。 The bit line read current IrdBL supplied from the sense amplifier is in the opposite direction to the bit line write current IwrBL, is equal to the supply current (Iread) from the constant current source of the maximum sense amplifier, and is supplied from the sense amplifier current source. The value of the current Iread is smaller than the value of the bit line write current IwrBL (inversion) that causes the reversal of the magnetization direction of the memory cell due to minority carrier spin injection, but the bit line write for performing majority carrier spin injection The current value is larger than the current IwrBL.
このビット線読出電流IrdBLが流れる方向は、磁気抵抗効果素子に小数スピン注入を行なう方向であり、自由層の磁化反転は生じにくい方向であり、選択メモリセルの磁気抵抗効果素子TMRの固定層および自由層の磁化方向の関係を維持して、正確な読出を行なうことができる。 The direction in which this bit line read current IrdBL flows is the direction in which fractional spin injection is performed in the magnetoresistive effect element, and the magnetization reversal of the free layer is unlikely to occur. Accurate reading can be performed while maintaining the relationship of the magnetization direction of the free layer.
図21は、図19に示すデジット線デコーダ150および160の構成の一例を示す図である。図21において、ワード線WLおよびWLRを駆動するワード線ドライブゲート152および162の構成も合わせて示す。
FIG. 21 shows an example of the configuration of
図21において、サブメモリ回路に対し、共通に、読出/書込指示信号R/WZに従ってサブメモリ回路選択信号BAの活性化タイミングを調整するタイミング調整回路175が設けられる。このタイミング調整回路175の出力信号S0が、対応のサブメモリ回路に対して設けられるデジット線ドライバおよびワード線ドライバに共通に与えられる。このサブメモリ回路選択信号BAは、メインワード線MWLを共有する2つのサブメモリ回路の一方を特定する。
In FIG. 21, a
左側デジット線デコーダ150は、タイミング調整回路175の出力信号S0と読出/書込指示信号R/WZと対応のメインワード線MWL上の信号を受ける3入力ゲート回路172を含む。この3入力ゲート回路172は、タイミング調整回路175の出力信号S0がLレベルでありかつ読出/書込指示信号R/WZがLレベルであり、かつメインワード線MWL上の信号がHレベルのときに、その出力信号S1をHレベルに設定し、それ以外、出力信号S1はLレベルに設定する。この左側デジット線デコーダ150の出力信号が、デジット線ドライブゲート152に含まれるMOSトランジスタTP5およびTN1のゲートに共通に与えられる。
Left
右側デジット線ドライバ160は、タイミング調整回路175の出力信号S0と対応のメインワード線MWL上の信号と読出/書込指示信号R/WZを受ける3入力ゲート回路174を含む。この3入力ゲート回路174は、信号S0がHレベルでありかつメインワード線MWL上の信号がHレベルでありかつ読出/書込指示信号R/WZがLレベルのときに、その出力信号S2をHレベルに設定し、それ以外、その出力信号S2をLレベルに設定する。
Right
右側デジット線デコーダ160の出力信号S2が、デジット線ドライブゲート162に含まれるMOSトランジスタTP10およびTN10のゲートに共通に与えられる。MOSトランジスタTN10は、その電流駆動力が比較的小さくされ、一方、MOSトランジスタTN1およびTP10はその電流駆動力は比較的大きくされる。
Output signal S2 of right
ワード線ドライバ180は、対応のメインワード線MWL上の信号とサブアレイ選択信号AA0を受ける2入力ゲート回路180aを含む。ワード線ドライバ182は、サブアレイ選択信号AA1とメインワード線MWL上の信号とを受ける2入力ゲート回路182aを含む。サブアレイ選択信号AA0およびAA1は、それぞれ、サブメモリ回路においてワード線WLLの含まれるサブアレイおよびワード線WLRが含まれるサブアレイを特定する。
図22は、図21に示す回路の動作を示すタイミング図である。以下、図22を参照して、この図21に示す回路の動作について説明する。 FIG. 22 is a timing chart showing the operation of the circuit shown in FIG. The operation of the circuit shown in FIG. 21 will be described below with reference to FIG.
データ書込時、読出/書込指示信号R/WZはLレベルに設定される。対応のサブメモリ回路の選択時、サブメモリ回路選択信号BAが選択状態のHレベルへ駆動され、また、このとき、ワード線WLLが選択されるときには、サブアレイ選択信号AA0が選択状態へ駆動される。サブメモリ回路選択信号BAの活性化と並行して、図示しない行アドレス信号に従ってメインワード線MWLが選択状態のHレベルへ駆動される。この書込モード時においては、タイミング調整回路175は、読出/書込指示信号R/WZに従ってその出力信号S0の活性化を遅らせる。この状態においては、メインワード線MWLが選択状態でありかつ読出/書込指示信号R/WZがLレベルであり、信号S0がLレベルであるため、デジット線デコーダ150の出力信号S1がHレベルとなり、デジット線ドライブゲート152において、MOSトランジスタTN1がオン状態となる。一方、デジット線デコーダ174においては、タイミング調整回路175の出力信号S0がLレベルであるため、その出力信号S2はLレベルである。したがって、デジット線ドライブゲート152においてMOSトランジスタTN1が導通し、またデジット線ドライブゲート162においてMOSトランジスタTP10が導通し、デジット線DLに、デジット線ドライブゲート162からデジット線ドライブゲート152に向かう電流が流れる。
At the time of data writing, read / write instruction signal R / WZ is set to L level. When the corresponding sub memory circuit is selected, sub memory circuit selection signal BA is driven to the H level of the selected state, and at this time, when word line WLL is selected, sub array selection signal AA0 is driven to the selected state. . In parallel with the activation of the sub memory circuit selection signal BA, the main word line MWL is driven to the selected H level according to a row address signal (not shown). In the write mode,
また、この状態においては、メインワード線MWL上の信号およびサブアレイ選択信号AA0は選択状態であり、ワード線ドライバ180の出力信号はHレベルとなり、デジット線選択と同様のタイミングでワード線WLLが選択状態へ駆動される。
In this state, the signal on main word line MWL and subarray selection signal AA0 are in the selected state, the output signal of
タイミング調整回路175の出力信号S0がHレベルとなると、左側デジット線デコーダ150の出力信号S1がLレベルとなり、一方右側デジット線デコーダ160の出力信号S2がHレベルとなる。応じて、デジット線ドライバ152においてMOSトランジスタTP5が導通し、またデジット線ドライバ162においてMOSトランジスタTN10が導通し、デジット線DLに、デジット線ドライバ152からデジット線ドライバ162へ向かって電流が流れる。この場合、MOSトランジスタTP5およびTN10は電流駆動力が小さく、小さなデジット線電流が流れる。
When the output signal S0 of the
一方、制御信号S0がHレベルに立上がっても、サブアレイ選択信号AA0およびメインワード線MWLの信号は変化しないため、ワード線ドライバ180によりワード線WLLは選択状態に維持される。
On the other hand, even if the control signal S0 rises to the H level, the sub-array selection signal AA0 and the signal of the main word line MWL do not change, so that the
一方、データ書込時において、アレイ選択信号AA1がHレベルのときには、ワード線ドライバ182により、ワード線WLRが選択状態へ駆動される。デジット線DLは、サブメモリ回路の2つのサブアレイに共通に設けられており、上で説明多動作と同様の動作がデジット線に対して実行される。すなわち、デジット線DLには、最初は、デジット線ドライブゲート152からデジット線ドライブゲート162へ比較的大きな電流が流れ、ソース線電圧の切替え時、デジット線DLに、デジット線ドライブゲート152からデジット線ドライブゲート162へ比較的小さな電流が流れる。これにより、いずれのサブアレイにおいても、ビット線書込電流により論理“1”のデータを書込むときに、デジット線DLに、デジット線アシスト電流を流すことができる。
On the other hand, at the time of data writing, when array selection signal AA1 is at the H level, word line WLR is driven to a selected state by
図23は、図19に示す初期アシスト制御回路172の構成の一例を示す図である。図23においては、書込ドライブゲート120−iの構成も合わせて示す。
FIG. 23 is a diagram showing an example of the configuration of the initial
初期アシスト制御回路172は、サブメモリ回路選択信号BA0およびBA1を受ける2入力OR回路172dと、読出/書込指示信号R/WZに従って、データ書込サイクル時、OR回路172の出力信号の活性化のタイミングを所定期間遅延するタイミング調整回路172eと、読出/書込指示信号R/WZとタイミング調整回路172eからの出力信号SS0を受けるゲート回路172aと、ゲート回路172aの出力信号と読出/書込指示信号R/WZを受けて制御信号線170を駆動するOR回路172bと、書込データビットDiとゲート回路172aの出力信号を受けて、書込ドライブゲート120−iのMOSトランジスタTN3のゲートにその出力信号を与えるAND回路172cを含む。
Initial
OR回路172dは、対応のメモリブロックの2つのサブメモリ回路の1つが選択され、サブメモリ回路選択信号BA0およびBA1の一方が選択状態とされるとHレベルの信号を出力する。タイミング調整回路172eは、データ書込時には、図21に示すタイミング調整回路175と同様の動作を行って、OR回路172eの出力信号の活性化を遅延してタイミング調整信号SS0を出力する。データ読出サイクル時には、タイミング調整回路172eは、その出力信号SS0をLレベルに維持する。従って、タイミング調整回路172eは、データ書込サイクル時に立上がり遅延回路として機能し、かつデータ読出サイクル時には、その出力信号をLレベルに維持する回路で構成される。
OR
ゲート回路172aは、タイミング調整信号SS0がHレベルであり、かつ読出/書込指示信号R/WZがLレベルのときにHレベルの信号を出力する。したがって、データ読出時においては、ゲート回路172aの出力信号はLレベルであり、AND回路172cの出力信号Lレベルとなり、書込ドライブゲート120−iのMOSトランジスタTN3は非導通状態を維持する。また読出/書込指示信号R/WZがHレベルのとき、OR回路172bの出力信号はHレベルであり、制御信号線170に結合されるMOSトランジスタTP7は非導通状態となる。したがって、書込ドライブゲート120−iは、データ読出時においては、出力ハイインピーダンス状態となり、ローカルデータバス線115iに対するデータ読出動作に対しては何ら影響は及ぼさない。
データ書込時において、読出/書込指示信号R/WZがLレベルであり、ゲート回路172aがバッファ回路として動作し、またOR回路172bもバッファ回路として動作する。タイミング調整信号SS0は、OR回路172dの出力信号を読出/書込指示信号R/WZに従ってタイミングを調整するタイミング調整回路172eから生成される。このタイミング調整回路172eは、図21に示すタイミング調整回路175と同様の構成を有し、データ書込時、同様のタイミングで、タイミング調整信号S0およびSS0を変化させる。サブメモリ回路選択信号BA0およびBA1は、メインワード線を共有する2つのサブメモリ回路をそれぞれ特定する。したがって、メインワード線を共有するサブメモリ回路の一方が選択されたときには、サブメモリ回路選択信号BA0およびBA1の一方が選択状態へ駆動される。データ書込時、タイミング調整回路172eにより、OR回路の出力信号を所定時間遅延してタイミング調整信号SS0が生成される。
At the time of data writing, read / write instruction signal R / WZ is at L level,
タイミング調整信号SS0がLレベルのとき、タイミング調整信号S0もLレベルであり、先に図21および図22を参照してデジット線ドライブゲートの動作に関連して説明したように、データ書込時においては、メインワード線が選択状態にあり、かつデジット線へ磁界誘起用の書込電流が供給される状態である。この状態においては、ゲート回路172aの出力信号がLレベルであり、OR回路172bからのLレベルの出力信号に従って、書込ドライブゲート120−iにおいて、MOSトランジスタTP7が導通し、ローカルデータバス線115iに、比較的小さな電流駆動力で、電流を供給する。応じて、ビット線に、アシスト電流が供給される。このとき、AND回路172cの出力信号はLレベルであり、MOSトランジスタTN3は非導通状態にある。
When timing adjustment signal SS0 is at the L level, timing adjustment signal S0 is also at the L level. As described above with reference to the operation of the digit line drive gate with reference to FIGS. In FIG. 2, the main word line is in a selected state and a write current for inducing magnetic field is supplied to the digit line. In this state, the output signal of
一方、所定時間が経過し、タイミング調整信号SS0がHレベルとなると、ゲート回路172aの出力信号がHレベルとなり、OR回路172bの出力信号がHレベルとなる。応じて、制御信号線170に結合されるMOSトランジスタTP7が非導通状態となり、ビット線書込アシスト電流の供給が停止される。一方、AND回路170cがバッファ回路として動作し、書込データビットDiに従ってその出力信号がHレベルまたはLレベルに設定される。応じて、書込ドライブゲート120−iにおけるMOSトランジスタTN3が導通または非導通状態に設定される。データビットDiは、“1”のときには、Hレベルであり、MOSトランジスタTN3が導通し、ローカルデータバス線115iが接地ノードへ結合され、ビット線書込電流が駆動される。MOSトランジスタTN3の電流駆動力は比較的大きく(センスアンプに含まれる読出電流供給源の駆動電流よりも小さな電流を駆動する)、このように、スピン注入を行なう書込電流を供給することができる。
On the other hand, when the predetermined time elapses and the timing adjustment signal SS0 becomes H level, the output signal of the
なお、ソース線SLも、データ書込時においてアシスト電流を供給しかつ書込電流をビット線に流す必要があり、制御信号S1またはS2に従って、ビット線アシスト電流駆動時には接地電圧レベル、ビット線書込電流を駆動するときには電源電圧レベルに設定される。図15に示すソース線ドライバの構成において、デコーダ130に対して読出/書込指示信号R/WZに代えて制御信号S2を与えることにより、ソース線ドライブ回路の構成は実現される。
Source line SL also needs to supply an assist current and write current to the bit line at the time of data writing. According to control signal S1 or S2, when driving bit line assist current, the ground voltage level, bit line write When driving a built-in current, the power supply voltage level is set. In the configuration of the source line driver shown in FIG. 15, the configuration of the source line drive circuit is realized by supplying control signal S2 to
なお、実施の形態2においても、デジット線書込電流供給とビット線書込アシスト電流供給タイミングは、同一でなくても良く、その期間が重なっていればよい。また、ビット線書込電流供給とデジット線書込アシスト電流の供給タイミングは異なっていてもよく両者の供給期間が重なっていればよい。 Also in the second embodiment, the digit line write current supply and the bit line write assist current supply timing do not have to be the same, and the periods need only overlap. Further, the supply timing of the bit line write current and the digit line write assist current may be different as long as both supply periods overlap.
以上のように、この発明の実施の形態2に従えば、デジット線電流およびビット線電流を駆動してメモリセルの自由層の磁化を設定するときに、それぞれビット線およびデジット線にアシスト電流を供給しており、メモリセルの磁気抵抗効果素子の自由層の磁化設定に要する時間を短縮することができ、また、磁界誘起用のデジット線書込電流および多数キャリアスピン注入用のビット線書込電流を低減することが可能となる。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, when the digit line current and the bit line current are driven to set the magnetization of the free layer of the memory cell, the assist current is applied to the bit line and the digit line, respectively. The time required for setting the magnetization of the free layer of the magnetoresistive effect element of the memory cell can be shortened, and the digit line write current for magnetic field induction and the bit line write for majority carrier spin injection The current can be reduced.
この発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、磁気抵抗効果素子を記憶素子として用い、スピン注入により、自由層の磁化を設定することのできる磁気メモリに対して適用することができ、チップ単体の磁気メモリおよび他のプロセッサなどの処理装置と同一チップ上に集積化されるシステムLSIの構成要素の磁気メモリに対しても適用することができる。 The nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention can be applied to a magnetic memory that uses a magnetoresistive effect element as a memory element and can set the magnetization of a free layer by spin injection. The present invention can also be applied to a magnetic memory that is a component of a system LSI integrated on the same chip as a processing device such as a memory and other processors.
1 メモリセルアレイ、2 デジット線ドライブ回路、3 ワード線ドライブ回路、4 列選択回路、8 書込データレジスタ、6 ビット線書込ドライブ回路、7 ソース線ドライブ回路、MC メモリセル、TMR 磁気抵抗効果素子、MK0−MK15 サブメモリ回路、100 ローカルメモリアレイ、100l,100r サブメモリアレイ、102l 左デジット線ドライブ回路、102r 右デジット線ドライブ回路、103r 右ワード線ドライブ回路、103l 左ワード線ドライブ回路、107 左ソース線ドライブ回路、104 ローカル列選択回路、110 ローカル書込/読出回路、140 左ソース線ドライバ、134 デジット線デコーダ、136 左デジット線ドライバ、130 ソース線デコーダ、132 ソース線ドライバ、122−0〜122−31 センスアンプ、120−0〜120−31 書込ドライブゲート、150、160 デジット線デコーダ、152、162 デジット線ドライブゲート、172 初期アシスト制御回路。 1 memory cell array, 2 digit line drive circuit, 3 word line drive circuit, 4 column selection circuit, 8 write data register, 6 bit line write drive circuit, 7 source line drive circuit, MC memory cell, TMR magnetoresistance effect element , MK0-MK15 Sub memory circuit, 100 Local memory array, 100l, 100r Sub memory array, 102l Left digit line drive circuit, 102r Right digit line drive circuit, 103r Right word line drive circuit, 103l Left word line drive circuit, 107 Left Source line drive circuit, 104 Local column selection circuit, 110 Local write / read circuit, 140 Left source line driver, 134 digit line decoder, 136 Left digit line driver, 130 Source line decoder, 132 Source line driver Ba, 122-0~122-31 sense amplifier, 120-0~120-31 write drive gate, 150, 160 digit line decoder, 152, 162 digit line drive gate, 172 initial assist control circuit.
Claims (15)
データ書込時、書込データの論理値にかかわらず、選択された領域のメモリセルに対して単一方向の磁界を印加するように単方向に磁界誘起用初期データ書込電流を流し、前記選択された領域のメモリセルの記憶データを初期値に設定する初期書込電流供給回路、および
前記データ書込時、前記選択された領域の選択メモリセルに対して書込データの論理値に応じて選択的に前記選択された領域のメモリセルに対して単一方向に電流を流してメモリセルの記憶データを前記初期値と異なる状態に設定するデータ書込電流供給回路を備える、不揮発性半導体記憶装置。 A plurality of memory cells including magnetoresistive elements arranged in a matrix and each having a resistance value set according to stored data;
At the time of data writing, regardless of the logical value of the write data, an initial data write current for magnetic field induction is applied in a single direction so as to apply a magnetic field in a single direction to the memory cells in the selected region, An initial write current supply circuit for setting storage data of a memory cell in a selected region to an initial value, and at the time of the data write, the selected memory cell in the selected region depends on a logical value of the write data A non-volatile semiconductor comprising a data write current supply circuit for selectively supplying a current in a single direction to the memory cells in the selected region to set the memory data in a state different from the initial value Storage device.
前記電流誘起磁界は、前記選択された領域のメモリセルの前記自由層の磁化方向を前記固定層の磁化方向と逆方向に設定する、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。 The magnetoresistive effect element has a laminated structure of a fixed layer in which the magnetization direction is fixedly set regardless of stored data, and a free layer in which the magnetization direction is set according to the stored data,
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the current-induced magnetic field sets the magnetization direction of the free layer of the memory cell in the selected region to be opposite to the magnetization direction of the fixed layer.
各前記メモリセル列に対応して配置され、各々が対応の列のメモリセルの磁気抵抗効果素子に接続する複数のビット線と、
各前記メモリセル行に対応して配置され、各々が対応の行のメモリセルの磁気抵抗効果素子に結合する複数のディジット線とを備え、
前記選択された領域は、前記複数のディジット線のうちの選択されたディジット線により規定され、
前記初期書込電流供給回路は、選択行のディジット線に、対応のメモリセルの磁気抵抗効果素子が高抵抗状態となる磁界を生成する電流を供給し、
前記データ書込電流供給回路は、選択列のビット線に、選択メモリセルが低抵抗状態となる電流が該選択メモリセルの磁気抵抗効果素子に流れるように、電流を供給する、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。 The nonvolatile semiconductor memory device further includes:
A plurality of bit lines arranged corresponding to each of the memory cell columns, each connected to a magnetoresistive element of a memory cell in the corresponding column;
A plurality of digit lines disposed corresponding to each of the memory cell rows, each coupled to a magnetoresistive element of a memory cell in the corresponding row;
The selected region is defined by a selected digit line of the plurality of digit lines;
The initial write current supply circuit supplies, to the digit line of the selected row, a current that generates a magnetic field in which the magnetoresistive effect element of the corresponding memory cell is in a high resistance state.
2. The data write current supply circuit supplies a current to a bit line of a selected column so that a current that causes a selected memory cell to be in a low resistance state flows to a magnetoresistive effect element of the selected memory cell. Nonvolatile semiconductor memory device.
前記不揮発性半導体記憶装置は、さらに、
各々が各前記メモリセル行に対応して配置される複数のソース線と、
各々が各前記メモリセル行に対応して配置され、各々が選択時、対応の行のメモリセルの磁気抵抗効果素子を対応の行のソース線に結合する信号を伝達する複数のワード線を備え、
前記磁気抵抗効果素子を介して対応のビット線およびソース線の間に流れる電流により、前記自由層の磁化方向が設定される、請求項3記載の不揮発性半導体記憶装置。 The magnetoresistive effect element includes: a fixed layer for injection that sets a spin direction of injected electrons to a fixed direction; a fixed layer for injection whose spin direction is fixed; a free layer whose magnetization direction is set according to stored data; the free layer; A nonmagnetic material layer disposed between the injection pinned layer and a magnetic pinned layer disposed opposite to the injection pinned layer with respect to the free layer and having a magnetization direction fixed regardless of stored data Having a laminated structure,
The nonvolatile semiconductor memory device further includes:
A plurality of source lines each disposed corresponding to each memory cell row;
Each is arranged corresponding to each memory cell row, and when each is selected, a plurality of word lines are provided for transmitting a signal for coupling the magnetoresistive effect element of the memory cell in the corresponding row to the source line in the corresponding row. ,
4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein the magnetization direction of the free layer is set by a current flowing between the corresponding bit line and source line via the magnetoresistive effect element.
各前記メモリセル列に対応して配置され、各々が対応の列のメモリセルの磁気抵抗効果素子に接続する複数のビット線と、
各前記メモリセル行に対応して配置され、各々が対応の行のメモリセルの磁気抵抗効果素子に磁気的に結合する複数のディジット線と、
データ読出時、選択列のビット線に電流を流す読出電流供給回路を備え、
前記選択された領域は、前記複数のディジット線のうちの選択されたディジット線により規定され、
前記書込電流供給回路は、ビット線に単一方向にデータ書込電流を前記読出電流と逆方向に供給し、
前記初期書込電流供給回路は、
選択行のデジット線に前記初期データ書込電流を供給するデジット線ドライブ回路と、
前記選択された領域のビット線に前記書込電流供給回路が供給する電流と逆方向にアシスト電流を並行して供給する回路とを含む、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。 The nonvolatile semiconductor memory device further includes:
A plurality of bit lines arranged corresponding to each of the memory cell columns, each connected to a magnetoresistive element of a memory cell in the corresponding column;
A plurality of digit lines arranged corresponding to each of the memory cell rows, each magnetically coupled to a magnetoresistive effect element of a memory cell in the corresponding row;
A read current supply circuit is provided for flowing a current to the bit line of the selected column during data reading.
The selected region is defined by a selected digit line of the plurality of digit lines;
The write current supply circuit supplies a data write current to the bit line in a single direction in a direction opposite to the read current,
The initial write current supply circuit includes:
A digit line drive circuit for supplying the initial data write current to the digit line of the selected row;
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: a circuit that supplies an assist current in parallel to the current supplied by the write current supply circuit to the bit line in the selected region in the opposite direction.
前記データ書込電流供給時、選択列のビット線に書込データに応じて一方方向にデータ書込電流を供給する回路と、
前記データ書込電流供給時に、前記選択行のデジット線に前記初期データ書込時の初期データ書込電流と逆方向に電流を供給する回路とを含む、請求項7記載の不揮発性半導体記憶装置。 The data write current supply circuit includes:
A circuit for supplying a data write current in one direction in accordance with write data to a bit line of a selected column when supplying the data write current;
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 7, further comprising: a circuit that supplies a current in a direction opposite to the initial data write current at the time of initial data write to the digit line of the selected row when the data write current is supplied. .
各メモリセル行に対応して配置され、各々に対応の行のメモリセルの磁気抵抗効果素子が磁気的に結合接続される複数のディジット線とをさらに備え、各前記ディジット線に接続するメモリセルの数は、各前記ワード線に接続するメモリセルの数よりも大きくされ、
各メモリセル列に対応して配置され、各々に対応の列のメモリセルの磁気抵抗効果素子が接続される複数のビット線をさらに備え、
前記初期書込電流供給回路は、前記デジット線に磁界誘起電流を供給し、
前記データ書込電流供給回路は、前記ビット線にデータ書込電流を供給する、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。 A plurality of word lines arranged corresponding to each memory cell row and connected to the corresponding memory cells;
A plurality of digit lines arranged corresponding to each memory cell row and magnetically coupled to the magnetoresistive effect elements of the memory cells in the corresponding row, and connected to each digit line. Is greater than the number of memory cells connected to each of the word lines,
A plurality of bit lines arranged corresponding to each memory cell column and connected to the magnetoresistive elements of the memory cells in the corresponding column,
The initial write current supply circuit supplies a magnetic field induced current to the digit line,
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the data write current supply circuit supplies a data write current to the bit line.
前記データ書込電流供給回路は、所定数のメモリセル単位で前記データ書込電流を供給する、請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。 The number of memory cells in which stored data is initialized in parallel by the initial write current is larger than the number of memory cells in which stored data is set by the data write current,
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the data write current supply circuit supplies the data write current in units of a predetermined number of memory cells.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005299174A JP2007109313A (en) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | Nonvolatile semiconductor storage device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005299174A JP2007109313A (en) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | Nonvolatile semiconductor storage device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007109313A true JP2007109313A (en) | 2007-04-26 |
Family
ID=38035068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005299174A Withdrawn JP2007109313A (en) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | Nonvolatile semiconductor storage device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007109313A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008041217A (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Toshiba Corp | Magnetic memory |
US7872907B2 (en) | 2007-12-28 | 2011-01-18 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
JP2012501547A (en) * | 2008-08-28 | 2012-01-19 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | Symmetric STT-MRAM bit cell design |
WO2011150170A3 (en) * | 2010-05-28 | 2012-03-22 | Everspin Technologies, Inc. | Structures and methods for a field-reset spin-torque mram |
JP2015146395A (en) * | 2014-02-03 | 2015-08-13 | 国立大学法人東北大学 | Storage device equipped with magnetic tunnel junction element |
JP2017147009A (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 国立大学法人東北大学 | Magnetic resistance change type storage device and access method of the same |
-
2005
- 2005-10-13 JP JP2005299174A patent/JP2007109313A/en not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008041217A (en) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Toshiba Corp | Magnetic memory |
US7872907B2 (en) | 2007-12-28 | 2011-01-18 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
US8189369B2 (en) | 2007-12-28 | 2012-05-29 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
JP2012501547A (en) * | 2008-08-28 | 2012-01-19 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | Symmetric STT-MRAM bit cell design |
JP2014195100A (en) * | 2008-08-28 | 2014-10-09 | Qualcomm Incorporated | Symmetric STT-MRAM bit cell design |
WO2011150170A3 (en) * | 2010-05-28 | 2012-03-22 | Everspin Technologies, Inc. | Structures and methods for a field-reset spin-torque mram |
CN103003883A (en) * | 2010-05-28 | 2013-03-27 | 艾沃思宾技术公司 | Structures and methods for a field-reset spin-torque MRAM |
JP2015146395A (en) * | 2014-02-03 | 2015-08-13 | 国立大学法人東北大学 | Storage device equipped with magnetic tunnel junction element |
JP2017147009A (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 国立大学法人東北大学 | Magnetic resistance change type storage device and access method of the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7272032B2 (en) | Semiconductor integrated circuit device and magnetic memory device capable of maintaining data integrity | |
US6873561B2 (en) | Semiconductor memory device operating with low current consumption | |
KR100428596B1 (en) | Magnetic random access memory | |
US20060120150A1 (en) | Thin-film magnetic memory device with memory cells having magnetic tunnel junction | |
JP2003151260A (en) | Thin film magnetic storage device | |
JP2011501342A (en) | Read operation in spin transfer torque magnetic random access memory configured to precharge bit line to ground level | |
JP2010033620A (en) | Magnetic memory | |
US6947320B2 (en) | Memory device capable of stable data writing | |
JP2003257174A (en) | Thin film magnetic memory device | |
JP2007087524A (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
JP2007109313A (en) | Nonvolatile semiconductor storage device | |
JP4208500B2 (en) | Thin film magnetic memory device | |
US6618317B1 (en) | Write system architecture of magnetic memory array divided into a plurality of memory blocks | |
US10311931B2 (en) | Semiconductor memory device | |
US10388348B2 (en) | Semiconductor memory device and method of read/write operation for variable resistance elements | |
US6967862B2 (en) | Semiconductor memory device with magnetic disturbance reduced | |
JP5192566B2 (en) | Thin film magnetic memory device | |
JP2006294178A (en) | Nonvolatile memory device | |
JP5005070B2 (en) | Semiconductor device | |
JP4553927B2 (en) | Semiconductor device | |
JP4675362B2 (en) | Semiconductor device | |
JP4698712B2 (en) | Thin film magnetic memory device | |
JP2010055674A (en) | Semiconductor device | |
JP2008293658A (en) | Thin film magnetic memory device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090106 |