JP2007213639A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile semiconductor memory capable of simultaneously writing data in different memory cells, and capable of preventing malfunction of data writing. <P>SOLUTION: The nonvolatile semiconductor memory comprises: a plurality of magnetic storage parts S arranged in a matrix form for storing data based on a current between a terminal T1 and a terminal T2; word lines WL arranged by n lines for one column of the respective magnetic storage parts S; bit lines BL arranged by n lines for one row; a source line arranged by corresponding to the row or column of the respective magnetic storage parts S and connected to the terminal T1 of the corresponding magnetic storage parts S; and transistors MB arranged by n pieces for every magnetic storage part S. In the n pieces of transistors MB, a control electrode is connected to the respective word lines WL corresponding to the column consisted of the corresponding magnetic storage part S, and a first conductive electrode is connected to the respective bit lines BL corresponding to the row, respectively, and a second conductive electrode is connected to the terminal T2 of the corresponding magnetic storage parts S. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、不揮発性半導体記憶装置に関し、特に、異なるメモリセルに対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なう不揮発性半導体記憶装置に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device that performs data writing or data reading simultaneously on different memory cells.

MRAM(薄膜磁性体記憶装置)は、強磁性体の磁化方向を利用してデータを記憶する固体メモリの総称である。MRAMにおいては、メモリセルを構成する強磁性体の磁化方向が、ある基準方向に対して平行であるか反平行であるかを“1”および“0”に対応させる。また、メモリセルに対するデータ読み出しにおいて巨大磁気抵抗効果(ジャイアント・マグネット・レジスタンス効果:GMR(Giant Magneto Resistive)効果)を利用するGMR素子、および磁性トンネル効果(トンネル・マグネット−レジスタンス効果:TMR(Tunneling Magneto Resistive)効果)を利用するTMR素子等がMRAMに使用されている。   MRAM (Thin Film Magnetic Storage Device) is a general term for solid-state memories that store data using the magnetization direction of a ferromagnetic material. In the MRAM, “1” and “0” correspond to whether the magnetization direction of the ferromagnetic material constituting the memory cell is parallel or antiparallel to a certain reference direction. In addition, a GMR element using a giant magnetoresistive effect (GMR (Giant Magneto Resistive) effect) and a magnetic tunnel effect (Tunneling Magneto-Resistance effect: TMR (Tunneling Magneto) are used for reading data from a memory cell. Resistive effect) is used in the MRAM.

TMR素子は、強磁性体層/絶縁層/強磁性体層の3層膜で構成され、絶縁層をトンネル電流が流れる。このトンネル電流に対する抵抗値が、2つの強磁性体層の磁化方向の関係に応じて変化する。   The TMR element is composed of a three-layer film of ferromagnetic layer / insulating layer / ferromagnetic layer, and a tunnel current flows through the insulating layer. The resistance value to the tunnel current changes according to the relationship between the magnetization directions of the two ferromagnetic layers.

ここで、強磁性体層の磁化方向を反転させる方法として、書き込み対象のメモリセルの近傍に配置されるビット線およびデジット線に電流を流して外部磁場を発生し、強磁性体層の磁化方向を反転させる外部磁化反転法が知られている(たとえば、非特許文献1参照)。   Here, as a method of reversing the magnetization direction of the ferromagnetic layer, an external magnetic field is generated by passing a current through the bit line and digit line arranged in the vicinity of the memory cell to be written, and the magnetization direction of the ferromagnetic layer There is known an external magnetization reversal method for reversing (see, for example, Non-Patent Document 1).

この外部磁化反転法を採用する不揮発性磁気メモリとして、たとえば、特許文献1には以下のような不揮発性磁気メモリが開示されている。すなわち、互いに平行して配置された第一および第二のワード線と、絶縁層を介して第一および第二のワード線に交差するデータ線と、第一および第二のワード線とデータ線の交点に設けられた複数のメモリセルを有する半導体記憶装置において、データ線が、第一および第二のワード線の間に延在して存在し、メモリセルは、磁性導電体と絶縁体の積層膜を有している。   As a non-volatile magnetic memory employing this external magnetization reversal method, for example, Patent Document 1 discloses the following non-volatile magnetic memory. That is, the first and second word lines arranged in parallel to each other, the data lines intersecting the first and second word lines via the insulating layer, the first and second word lines and the data lines In the semiconductor memory device having a plurality of memory cells provided at the intersections, the data line extends between the first and second word lines, and the memory cell is formed of a magnetic conductor and an insulator. It has a laminated film.

また、強磁性体の磁化方向を反転させる方法として、スピン注入磁化反転法が知られている(たとえば、非特許文献2参照)。これは、メモリセルに直接電流を流して電子のもつスピン(向き)の作用によって磁化を反転させる方法である。より詳細には、TMR素子の一方の強磁性体層から他方の強磁性体層へ電流(以下、スピン注入電流とも称する)を流すことにより、強磁性体層の磁化を反転させる方法である。スピン注入電流は外部磁場を発生するための電流より電流量を小さくできるため、スピン注入磁化反転法は外部磁化反転法と比べてMRAMの消費電流を低減することができる。
特開2002−208682号公報 “IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS”,VOL.40,NO.1,JANUARY 2005 “2005 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers”,10B-1
As a method for reversing the magnetization direction of a ferromagnetic material, a spin injection magnetization reversal method is known (for example, see Non-Patent Document 2). This is a method in which a current is directly applied to a memory cell and magnetization is reversed by the action of spin (direction) of electrons. More specifically, this is a method of reversing the magnetization of the ferromagnetic layer by passing a current (hereinafter also referred to as a spin injection current) from one ferromagnetic layer of the TMR element to the other ferromagnetic layer. Since the spin injection current can have a smaller amount of current than the current for generating the external magnetic field, the spin injection magnetization reversal method can reduce the current consumption of the MRAM compared to the external magnetization reversal method.
JP 2002-208682 A “IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS”, VOL.40, NO.1, JANUARY 2005 “2005 Symposium on VLSI Technology Digest of Technical Papers”, 10B-1

ところで、異なるメモリセルに対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なうデュアルポートMRAMの実現が要求されている。しかしながら、デュアルポートMRAMに外部磁化反転法を採用する構成では、たとえば書き込み対象である2個のメモリセルのいずれか一方のメモリセルに対応するデジット線の近傍に配置され、かつ他方のメモリセルに対応するビット線の近傍に配置される書き込み対象でないメモリセルに対して誤ってデータ書き込みが行なわれてしまうという問題点があった。   Incidentally, there is a demand for the realization of a dual port MRAM in which data is written to or read from different memory cells simultaneously. However, in the configuration employing the external magnetization reversal method in the dual port MRAM, for example, the dual port MRAM is arranged in the vicinity of the digit line corresponding to one of the two memory cells to be written, and the other memory cell There has been a problem that data writing is erroneously performed on memory cells that are not to be written and are arranged in the vicinity of the corresponding bit line.

それゆえに、本発明の目的は、異なるメモリセルに対して同時にデータ書き込みを行ない、かつデータ書き込みの誤動作を防ぐことが可能な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 Therefore, an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of simultaneously writing data to different memory cells and preventing malfunction of data writing.

上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる不揮発性半導体記憶装置は、行列状に配置され、第1の端子および第2の端子を有し、第1の端子および第2の端子間に流れる書き込み電流に基づいてデータを記憶する複数個の磁気記憶部と、各磁気記憶部の1列に対してn(nは1以上の自然数)本配置される第1の制御線と、各磁気記憶部の1行に対してn本配置される第2の制御線と、各磁気記憶部の行または列に対応して配置され、対応する磁気記憶部の第1の端子に接続される第3の制御線と、制御電極、第1の導通電極および第2の導通電極を有し、磁気記憶部ごとにn個ずつ配置される第1の制御トランジスタとを備え、磁気記憶部ごとに配置されるn個の第1の制御トランジスタは、対応の磁気記憶部が構成する列に対応する各第1の制御線に制御電極がそれぞれ接続され、対応の磁気記憶部が構成する行に対応する各第2の制御線に第1の導通電極がそれぞれ接続され、対応する磁気記憶部の第2の端子に第2の導通電極が接続される。   In order to solve the above problems, a nonvolatile semiconductor memory device according to an aspect of the present invention is arranged in a matrix, includes a first terminal and a second terminal, and the first terminal and the second terminal A plurality of magnetic storage units for storing data based on a write current flowing between them, a first control line arranged with n (n is a natural number of 1 or more) for one column of each magnetic storage unit, N second control lines arranged for one row of each magnetic memory unit, and corresponding to the row or column of each magnetic memory unit, and connected to the first terminal of the corresponding magnetic memory unit. A third control line, a first control transistor having a control electrode, a first conduction electrode, and a second conduction electrode and arranged in n units for each magnetic storage unit. The n first control transistors arranged in the column are columns formed by corresponding magnetic storage units. A control electrode is connected to each corresponding first control line, and a first conduction electrode is connected to each second control line corresponding to a row formed by the corresponding magnetic storage unit, and the corresponding magnetic storage unit A second conductive electrode is connected to the second terminal of the second terminal.

本発明によれば、異なるメモリセルに対して同時にデータ書き込みを行ない、かつデータ書き込みの誤動作を防ぐことができる。   According to the present invention, data writing can be performed simultaneously on different memory cells, and malfunction of data writing can be prevented.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第1の実施の形態>
[構成]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の全体構成を概略的に示す図である。なお、以下の説明において、ワード線WLが延在する方向を列方向と称し、ビット線BLが延在する方向を行方向と称する。
<First Embodiment>
[Constitution]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. In the following description, the direction in which the word line WL extends is referred to as the column direction, and the direction in which the bit line BL extends is referred to as the row direction.

同図を参照して、この不揮発性半導体記憶装置は、磁気記憶部Sが行列状に配列されるメモリアレイ1と、ワード線駆動回路2と、ビット線駆動回路4と、ソース線駆動回路5と、読み出し回路7と、出力回路8と、制御回路10と、電源回路12と、基板バイアス回路13とを備える。   Referring to FIG. 1, this nonvolatile semiconductor memory device includes a memory array 1 in which magnetic storage units S are arranged in a matrix, a word line driving circuit 2, a bit line driving circuit 4, and a source line driving circuit 5. A readout circuit 7, an output circuit 8, a control circuit 10, a power supply circuit 12, and a substrate bias circuit 13.

磁気記憶部Sの各列に対応してワード線WLおよびソース線SLが配列され、磁気記憶部Sの各行に対応してビット線BLが配列される。   A word line WL and a source line SL are arranged corresponding to each column of the magnetic memory unit S, and a bit line BL is arranged corresponding to each row of the magnetic memory unit S.

ワード線駆動回路2は、ワード線WLを駆動するワード線ドライバを含む。ビット線駆動回路4は、ビット線BLを駆動するビット線ドライバを含む。ソース線駆動回路5は、ソース線SLを駆動するソース線ドライバを含む。   The word line driving circuit 2 includes a word line driver that drives the word line WL. The bit line driving circuit 4 includes a bit line driver that drives the bit line BL. Source line drive circuit 5 includes a source line driver for driving source line SL.

制御回路10は、データ書き込み時、外部からの書き込み制御信号WRおよび外部からのデータDに基づいて内部書き込み制御信号WRCONTを生成する。また、制御回路10は、データ読み出し時、外部からの読み出し制御信号REに基づいて内部読み出し制御信号RDCONTを生成する。また、制御回路10は、外部からのアドレス信号ADに基づいて、書き込み対象または読み出し対象の磁気記憶部Sを表わす内部アドレス制御信号ADCONTを生成する。   When writing data, the control circuit 10 generates an internal write control signal WRCONT based on the external write control signal WR and the external data D. In addition, the control circuit 10 generates an internal read control signal RDCONT based on a read control signal RE from the outside when reading data. The control circuit 10 generates an internal address control signal ADCONT representing the magnetic storage unit S to be written or read based on the address signal AD from the outside.

ワード線駆動回路2は、内部アドレス制御信号ADCONTと、内部書き込み制御信号WRCONTまたは内部読み出し制御信号RDCONTとを受けて、内部アドレス制御信号ADCONTが表わす列に対応するワード線WLを選択状態に駆動する。   In response to internal address control signal ADCONT and internal write control signal WRCONT or internal read control signal RDCONT, word line drive circuit 2 drives word line WL corresponding to the column indicated by internal address control signal ADCONT to a selected state. .

ソース線駆動回路5は、内部アドレス制御信号ADCONTと、内部書き込み制御信号WRCONTまたは内部読み出し制御信号RDCONTとを受けて、内部アドレス制御信号ADCONTが表わす列に対応するソース線SLに電圧を供給する。   Source line drive circuit 5 receives internal address control signal ADCONT and internal write control signal WRCONT or internal read control signal RDCONT, and supplies a voltage to source line SL corresponding to the column represented by internal address control signal ADCONT.

ビット線駆動回路4は、データ書き込み時、内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部書き込み制御信号WRCONTを受けて、内部アドレス制御信号ADCONTが表わす行に対応するビット線BLを選択する。そして、ビット線駆動回路4は、選択したビット線BLを選択状態に駆動し、スピン注入電流を流す。   Bit line drive circuit 4 receives internal address control signal ADCONT and internal write control signal WRCONT and selects bit line BL corresponding to the row represented by internal address control signal ADCONT when data is written. Then, the bit line driving circuit 4 drives the selected bit line BL to the selected state, and causes a spin injection current to flow.

また、ビット線駆動回路4は、データ読み出し時、内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部読み出し制御信号RDCONTを受けて、内部アドレス制御信号ADCONTが表わす行に対応するビット線BLを選択する。そして、ビット線駆動回路4は、選択したビット線BLに読み出し電流を供給する。   In addition, when reading data, bit line drive circuit 4 receives internal address control signal ADCONT and internal read control signal RDCONT, and selects bit line BL corresponding to the row indicated by internal address control signal ADCONT. The bit line drive circuit 4 supplies a read current to the selected bit line BL.

読み出し回路7は、選択されたビット線BLを流れる読み出し電流の電流量を検出して内部読み出しデータを生成する。出力回路8は、読み出し回路7の出力する内部読み出しデータに基づいて外部出力データQを生成する。   The read circuit 7 detects the amount of read current flowing through the selected bit line BL and generates internal read data. The output circuit 8 generates external output data Q based on the internal read data output from the read circuit 7.

電源回路12は、各回路に電源電圧VddおよびVssを供給する。基板バイアス回路13は、基板SUBにバイアス電圧VpwおよびVnwを供給する。   The power supply circuit 12 supplies power supply voltages Vdd and Vss to each circuit. The substrate bias circuit 13 supplies bias voltages Vpw and Vnw to the substrate SUB.

図2は、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリアレイの構成を示す回路図である。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the memory array of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.

同図を参照して、メモリアレイ1は、複数個の磁気記憶部Sと、複数本のワード線(第1の制御線)WLと、複数本のビット線(第2の制御線)BLと、複数本のソース線(第3の制御線)SLと、複数個のビット線切り替えトランジスタ(第1の制御トランジスタ)MBとを備える。同図では代表的に磁気記憶部S1〜S15と、ワード線WL_EVEN0〜WL_EVEN2およびワード線WL_ODD0〜WL_ODD2と、ビット線BL_EVEN0〜BL_EVEN4およびビット線BL_ODD0〜BL_ODD4と、ソース線SL0〜SL2と、ビット線切り替えトランジスタMB0_EVEN〜MB15_EVENおよびMB0_ODD〜MB15_ODDとに符号を付している。なお、ビット線切り替えトランジスタMB0_EVEN〜MB15_EVENおよびMB0_ODD〜MB15_ODDは、MB0_E〜MB15_EおよびMB0_O〜MB15_Oと短縮して符号を付す場合もある。   Referring to FIG. 1, memory array 1 includes a plurality of magnetic storage units S, a plurality of word lines (first control lines) WL, a plurality of bit lines (second control lines) BL, And a plurality of source lines (third control lines) SL and a plurality of bit line switching transistors (first control transistors) MB. In the figure, representatively magnetic storage units S1 to S15, word lines WL_EVEN0 to WL_EVEN2, word lines WL_ODD0 to WL_ODD2, bit lines BL_EVEN0 to BL_EVEN4, bit lines BL_ODD0 to BL_ODD4, source lines SL0 to SL2, and bit line switching Reference numerals are assigned to the transistors MB0_EVEN to MB15_EVEN and MB0_ODD to MB15_ODD. The bit line switching transistors MB0_EVEN to MB15_EVEN and MB0_ODD to MB15_ODD may be abbreviated as MB0_E to MB15_E and MB0_O to MB15_O in some cases.

磁気記憶部S1〜S15は、行列状に配置され、たとえばTMR素子を含む。磁気記憶部Sは、端子T1(第1の端子)および端子T2(第2の端子)間に流れる書き込み電流に基づいてデータを記憶する。たとえば、前述のようにTMR素子の一方の強磁性体層に接続される端子T1から他方の強磁性体層に接続される端子T2へスピン注入電流を流すことにより、TMR素子の強磁性体層の磁化を反転させてデータ書き込みを行なう。   The magnetic storage units S1 to S15 are arranged in a matrix and include, for example, TMR elements. The magnetic storage unit S stores data based on a write current flowing between the terminal T1 (first terminal) and the terminal T2 (second terminal). For example, as described above, by applying a spin injection current from the terminal T1 connected to one ferromagnetic layer of the TMR element to the terminal T2 connected to the other ferromagnetic layer, the ferromagnetic layer of the TMR element The data is written by reversing the magnetization of.

ワード線WLは、各磁気記憶部Sの1列に対してn(nは1以上の自然数)本配置される。   N (n is a natural number of 1 or more) word lines WL are arranged for one column of each magnetic storage unit S.

ビット線BLは、各磁気記憶部Sの1行に対してn本配置される。
ソース線SLは、各磁気記憶部Sの行または列に対応して配置され、対応する磁気記憶部Sの端子T1に接続される。
N bit lines BL are arranged for one row of each magnetic storage unit S.
The source line SL is arranged corresponding to the row or column of each magnetic memory unit S, and is connected to the terminal T1 of the corresponding magnetic memory unit S.

ビット線切り替えトランジスタMBは、磁気記憶部Sごとにn個ずつ配置され、対応する磁気記憶部Sが構成する列に対応する各ワード線WLに制御電極すなわちゲートがそれぞれ接続され、また、対応する磁気記憶部Sが構成する行に対応する各ビット線BLに一方の導通電極すなわちソースまたはドレインがそれぞれ接続され、対応する磁気記憶部Sの端子T2に他方の導通電極すなわちドレインまたはソースが接続される。   The n bit line switching transistors MB are arranged for each magnetic memory unit S, the control electrodes, that is, the gates are respectively connected to the word lines WL corresponding to the columns formed by the corresponding magnetic memory unit S, and One conduction electrode, ie, source or drain, is connected to each bit line BL corresponding to the row that the magnetic memory unit S constitutes, and the other conduction electrode, ie, drain or source, is connected to the terminal T2 of the corresponding magnetic memory unit S. The

ビット線切り替えトランジスタMBは、ワード線WLに供給される電圧に基づいて、磁気記憶部Sの端子T2およびビット線BL間を導通または非導通とする。   The bit line switching transistor MB makes the terminal T2 of the magnetic memory unit S and the bit line BL conductive or non-conductive based on the voltage supplied to the word line WL.

以下、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、n=2であると仮定して説明する。   Hereinafter, the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention will be described assuming that n = 2.

磁気記憶部Sの接続関係を詳細に説明する。磁気記憶部S1は、端子T1がソース線SL0に接続され、端子T2がビット線切り替えトランジスタMB1_EVENおよびMB1_ODDのソースに接続される。ビット線切り替えトランジスタMB1_EVENのドレインがビット線BL_EVEN0に接続され、ゲートがワード線WL_EVEN0に接続される。ビット線切り替えトランジスタMB1_ODDのドレインがビット線BL_ODD0に接続され、ゲートがワード線WL_ODD0に接続される。   The connection relationship of the magnetic storage unit S will be described in detail. In the magnetic memory unit S1, the terminal T1 is connected to the source line SL0, and the terminal T2 is connected to the sources of the bit line switching transistors MB1_EVEN and MB1_ODD. The drain of the bit line switching transistor MB1_EVEN is connected to the bit line BL_EVEN0, and the gate is connected to the word line WL_EVEN0. The drain of the bit line switching transistor MB1_ODD is connected to the bit line BL_ODD0, and the gate is connected to the word line WL_ODD0.

磁気記憶部S2は、端子T1がソース線SL1に接続され、端子T2がビット線切り替えトランジスタMB2_EVENおよびMB2_ODDのソースに接続される。ビット線切り替えトランジスタMB2_EVENのドレインがビット線BL_EVEN0に接続され、ゲートがワード線WL_EVEN1に接続される。ビット線切り替えトランジスタMB2_ODDのドレインがビット線BL_ODD0に接続され、ゲートがワード線WL_ODD1に接続される。   In the magnetic memory unit S2, the terminal T1 is connected to the source line SL1, and the terminal T2 is connected to the sources of the bit line switching transistors MB2_EVEN and MB2_ODD. The drain of the bit line switching transistor MB2_EVEN is connected to the bit line BL_EVEN0, and the gate is connected to the word line WL_EVEN1. The drain of the bit line switching transistor MB2_ODD is connected to the bit line BL_ODD0, and the gate is connected to the word line WL_ODD1.

磁気記憶部S4は、端子T1がソース線SL0に接続され、端子T2がビット線切り替えトランジスタMB4_EVENおよびMB4_ODDのソースに接続される。ビット線切り替えトランジスタMB4_EVENのドレインがビット線BL_EVEN1に接続され、ゲートがワード線WL_EVEN0に接続される。ビット線切り替えトランジスタMB4_ODDのドレインがビット線BL_ODD1に接続され、ゲートがワード線WL_ODD0に接続される。   In the magnetic memory unit S4, the terminal T1 is connected to the source line SL0, and the terminal T2 is connected to the sources of the bit line switching transistors MB4_EVEN and MB4_ODD. The drain of the bit line switching transistor MB4_EVEN is connected to the bit line BL_EVEN1, and the gate is connected to the word line WL_EVEN0. The drain of the bit line switching transistor MB4_ODD is connected to the bit line BL_ODD1, and the gate is connected to the word line WL_ODD0.

磁気記憶部S3、S5〜S12周辺の接続関係は上記と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since the connection relationship around the magnetic storage units S3, S5 to S12 is the same as described above, detailed description will not be repeated here.

図3は、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリアレイのレイアウトを示す図である。図4は、図3のA方向から見たメモリアレイの断面構造を概略的に示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing a layout of the memory array of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the memory array viewed from the direction A in FIG.

図4を参照して、ビット線BL_ODD4は、基板SUBにおけるビット線切り替えトランジスタMB13_ODDのドレインに接続される。ビット線BL_EVEN4は、同図ではビット線BL_ODD4の背面に位置するため示されていないが、基板SUBにおけるビット線切り替えトランジスタMB_EVEN4のドレインに接続される。ソース線SL0は、磁気記憶部S13の端子T1に接続される。ソース線SL1は、磁気記憶部S14の端子T1に接続される。ワード線WL_EVEN0は、ビット線切り替えトランジスタMB13_EVENのゲートに接続される。ワード線WL_ODD0は、ビット線切り替えトランジスタMB13_ODDのゲートに接続される。ワード線WL_EVEN1は、ビット線切り替えトランジスタMB14_EVENのゲートに接続される。ワード線WL_ODD1は、ビット線切り替えトランジスタMB14_ODDのゲートに接続される。磁気記憶部S13の端子T2は、ビット線切り替えトランジスタMB13_EVENおよびMB13_ODDのソースに接続される。磁気記憶部S14の端子T2は、ビット線切り替えトランジスタMB14_EVENおよびMB14_ODDのソースに接続される。   Referring to FIG. 4, bit line BL_ODD4 is connected to the drain of bit line switching transistor MB13_ODD in substrate SUB. Although the bit line BL_EVEN4 is not shown in the figure because it is located on the back surface of the bit line BL_ODD4, it is connected to the drain of the bit line switching transistor MB_EVEN4 in the substrate SUB. The source line SL0 is connected to the terminal T1 of the magnetic memory unit S13. The source line SL1 is connected to the terminal T1 of the magnetic memory unit S14. The word line WL_EVEN0 is connected to the gate of the bit line switching transistor MB13_EVEN. The word line WL_ODD0 is connected to the gate of the bit line switching transistor MB13_ODD. The word line WL_EVEN1 is connected to the gate of the bit line switching transistor MB14_EVEN. The word line WL_ODD1 is connected to the gate of the bit line switching transistor MB14_ODD. The terminal T2 of the magnetic memory unit S13 is connected to the sources of the bit line switching transistors MB13_EVEN and MB13_ODD. The terminal T2 of the magnetic memory unit S14 is connected to the sources of the bit line switching transistors MB14_EVEN and MB14_ODD.

図3を参照して、ワード線WLは、各磁気記憶部Sの列とほぼ平行に配置される。ビット線BLは、各磁気記憶部Sの行とほぼ平行に配置される。ソース線SLは、各磁気記憶部Sの列に対応して配置され、各磁気記憶部Sの列とほぼ平行に配置される、すなわちワード線WLとほぼ平行に配置される。   Referring to FIG. 3, word line WL is arranged substantially in parallel with each magnetic storage unit S column. The bit line BL is arranged substantially in parallel with the row of each magnetic storage unit S. The source lines SL are arranged corresponding to the columns of the magnetic storage units S, and are arranged substantially parallel to the columns of the magnetic storage units S, that is, arranged substantially parallel to the word lines WL.

ここで、ソース線SLがビット線BLとほぼ平行に配置される構成では、図4に示すビット線BLおよび基板SUB間の接続線を避けて磁気記憶部Sの端子T1にソース線SLを接続するために余分なスペースが必要となる。しかしながら、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、ソース線SLがビット線BLとほぼ垂直に配置されるため、各磁気記憶部Sの真上にソース線SLを延在させることができ、不揮発性半導体記憶装置の小型化を図ることができる。   Here, in the configuration in which the source line SL is arranged substantially parallel to the bit line BL, the source line SL is connected to the terminal T1 of the magnetic memory unit S while avoiding the connection line between the bit line BL and the substrate SUB shown in FIG. Extra space is required to do this. However, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, since the source line SL is arranged substantially perpendicular to the bit line BL, the source line SL is extended right above each magnetic memory unit S. The nonvolatile semiconductor memory device can be downsized.

図5は、図3において活性領域および分離領域を示した図である。図6は、図4において活性領域および分離領域を示した図である。   FIG. 5 shows the active region and the isolation region in FIG. FIG. 6 is a diagram showing the active region and the isolation region in FIG.

図5を参照して、斜線部分が活性領域であり、斜線部分以外の領域が分離領域である。また、太線で囲んだ部分が磁気記憶部Sの2行目におけるソース領域またはドレイン領域を示している。図6を参照して、太線で囲んだ部分が活性領域である。   Referring to FIG. 5, the shaded portion is the active region, and the region other than the shaded portion is the separation region. A portion surrounded by a thick line indicates a source region or a drain region in the second row of the magnetic memory portion S. Referring to FIG. 6, a portion surrounded by a thick line is an active region.

図5を参照して、磁気記憶部S1〜S15の各行に対応してビット線切り替えトランジスタMBの活性領域ACT1〜ACT5が形成される。活性領域ACT1〜ACT5を複数本のワード線WLが横断している。   Referring to FIG. 5, active regions ACT <b> 1 to ACT <b> 5 of bit line switching transistors MB are formed corresponding to the respective rows of magnetic storage units S <b> 1 to S <b> 15. A plurality of word lines WL cross the active regions ACT1 to ACT5.

ソース線SL0は、磁気記憶部S1、S4、S7、S10およびS13の真上に延在して配置される。   The source line SL0 is arranged to extend directly above the magnetic storage units S1, S4, S7, S10, and S13.

ワード線WL_EVEN0およびワード線WL_ODD0は、ソース線SL0に対してほぼ平行に配置され、ソース線SL0の左右に隣接して配置される。   The word line WL_EVEN0 and the word line WL_ODD0 are arranged substantially parallel to the source line SL0, and are arranged adjacent to the left and right of the source line SL0.

ソース線SL1は、磁気記憶部S2、S5、S8、S11およびS14の真上に延在して配置される。   The source line SL1 is arranged to extend directly above the magnetic storage units S2, S5, S8, S11, and S14.

ワード線WL_EVEN1およびワード線WL_ODD1は、ソース線SL1に対してほぼ平行に配置され、ソース線SL1の左右に隣接して配置される。   The word line WL_EVEN1 and the word line WL_ODD1 are arranged substantially parallel to the source line SL1, and are arranged adjacent to the left and right of the source line SL1.

また、太点線で囲んだ領域、すなわち隣接するワード線WLで分割され、かつ磁気記憶部Sの配置されない活性領域は、1個おきに異なるビット線BLに接続される。   In addition, the region surrounded by the thick dotted line, that is, the active region divided by the adjacent word line WL and not having the magnetic storage unit S is connected to every other bit line BL.

図6を参照して、磁気記憶部Sの行方向において隣り合う磁気記憶部S13および磁気記憶部S14にそれぞれ対応し、かつ同一のビット線BL_ODD4に接続されるビット線切り替えトランジスタMB13_ODDおよびMB14_ODDが磁気記憶部S13および磁気記憶部S14間において隣接して配置される。そして、ビット線切り替えトランジスタMB13_ODDおよびMB14_ODD間でドレイン領域が共通である。   Referring to FIG. 6, bit line switching transistors MB13_ODD and MB14_ODD respectively corresponding to magnetic storage unit S13 and magnetic storage unit S14 adjacent in the row direction of magnetic storage unit S and connected to the same bit line BL_ODD4 are magnetic. Arranged adjacently between the storage unit S13 and the magnetic storage unit S14. The drain region is common between the bit line switching transistors MB13_ODD and MB14_ODD.

すなわち、ワード線WL_ODD0およびワード線WL_ODD1で分割された活性領域は、ビット線切り替えトランジスタMB13_ODDおよびMB14_ODDのドレイン領域として共通に使用される。また、ワード線WL_EVEN1およびワード線WL_EVEN2で分割された活性領域は、ビット線切り替えトランジスタMB14_EVENおよびMB_15EVENのドレイン領域として共通に使用される。   That is, the active region divided by the word line WL_ODD0 and the word line WL_ODD1 is commonly used as the drain region of the bit line switching transistors MB13_ODD and MB14_ODD. The active region divided by the word line WL_EVEN1 and the word line WL_EVEN2 is commonly used as the drain region of the bit line switching transistors MB14_EVEN and MB_15EVEN.

したがって、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、磁気記憶部Sの行方向において隣り合う各トランジスタの領域を共通化することにより、各トランジスタそれぞれのドレイン領域、および各トランジスタ間の分離領域を設ける必要がなくなり、不揮発性半導体記憶装置の小型化を図ることができる。   Therefore, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, by sharing the regions of the transistors adjacent in the row direction of the magnetic memory unit S, the drain regions of the transistors, There is no need to provide an isolation region between the transistors, and the nonvolatile semiconductor memory device can be downsized.

[動作]
次に、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置が異なる複数のメモリセルに対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なう際の動作について説明する。
[Operation]
Next, the operation when the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention simultaneously performs data writing or data reading with respect to a plurality of different memory cells will be described.

まず、磁気記憶部Sの同じ行に対応する複数の磁気記憶部、たとえば磁気記憶部S13および磁気記憶部S14に対して同時にデータ書き込みを行なう場合について説明する。   First, a case will be described in which data is simultaneously written to a plurality of magnetic storage units corresponding to the same row of the magnetic storage unit S, for example, the magnetic storage unit S13 and the magnetic storage unit S14.

図7は、図3においてメモリアレイに供給される電流を示した図である。図8は、図4においてメモリアレイに供給される電流を示した図である。   FIG. 7 is a diagram showing the current supplied to the memory array in FIG. FIG. 8 is a diagram showing the current supplied to the memory array in FIG.

図7および図8を参照して、実線の矢印がソース線SL1およびビット線BL_EVEN4間を流れる電流であり、点線の矢印がソース線SL0およびビット線BL_ODD4間を流れる電流である。ただし、背面を流れる電流は一点鎖線で示している。このように電流を流すことにより、磁気記憶部Sの同じ行に対応する磁気記憶部S13および磁気記憶部S14に対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しが行なわれる。   Referring to FIGS. 7 and 8, the solid arrow indicates the current flowing between the source line SL1 and the bit line BL_EVEN4, and the dotted arrow indicates the current flowing between the source line SL0 and the bit line BL_ODD4. However, the current flowing through the back surface is indicated by a one-dot chain line. By flowing current in this manner, data writing or data reading is simultaneously performed on the magnetic storage unit S13 and the magnetic storage unit S14 corresponding to the same row of the magnetic storage unit S.

より詳細には、制御回路10は、磁気記憶部S13および磁気記憶部S14が同じ行に対応するため、各磁気記憶部に対して異なるビット線BLを選択する、すなわち磁気記憶部S13に対してビット線BL_EVEN4を選択し、磁気記憶部S14に対してビット線BL_ODD4を選択する。   More specifically, since the magnetic memory unit S13 and the magnetic memory unit S14 correspond to the same row, the control circuit 10 selects different bit lines BL for each magnetic memory unit, that is, for the magnetic memory unit S13. The bit line BL_EVEN4 is selected, and the bit line BL_ODD4 is selected for the magnetic memory unit S14.

また、制御回路10は、磁気記憶部S13に対してソース線SL0を選択し、磁気記憶部S14に対してソース線SL1を選択する。   Further, the control circuit 10 selects the source line SL0 for the magnetic memory unit S13 and selects the source line SL1 for the magnetic memory unit S14.

また、制御回路10は、磁気記憶部S13に対応し、かつビット線駆動回路4が選択したビット線BL_EVEN4に対応するビット線切り替えトランジスタMB13_EVENをオン状態とするため、ワード線WL_EVEN0を選択する。また、制御回路10は、磁気記憶部S14に対応し、かつビット線駆動回路4が選択したビット線BL_ODD4に対応するビット線切り替えトランジスタMB14_ODDをオン状態とするため、ワード線WL_ODD1を選択する。   In addition, the control circuit 10 selects the word line WL_EVEN0 in order to turn on the bit line switching transistor MB13_EVEN corresponding to the magnetic memory unit S13 and corresponding to the bit line BL_EVEN4 selected by the bit line driving circuit 4. In addition, the control circuit 10 selects the word line WL_ODD1 to turn on the bit line switching transistor MB14_ODD corresponding to the magnetic memory unit S14 and corresponding to the bit line BL_ODD4 selected by the bit line driving circuit 4.

そして、制御回路10は、選択結果を表わす内部アドレス制御信号ADCONTをワード線駆動回路2、ビット線駆動回路4およびソース線駆動回路5に出力する。また、制御回路10は、磁気記憶部S13および磁気記憶部S14に対する書き込みデータを表わす内部書き込み制御信号WRCONTをビット線駆動回路4およびソース線駆動回路5に出力する。   Then, control circuit 10 outputs internal address control signal ADCONT representing the selection result to word line drive circuit 2, bit line drive circuit 4 and source line drive circuit 5. Further, the control circuit 10 outputs an internal write control signal WRCONT representing write data for the magnetic storage unit S13 and the magnetic storage unit S14 to the bit line drive circuit 4 and the source line drive circuit 5.

ビット線駆動回路4は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部書き込み制御信号WRCONTに基づいて、ビット線BL_EVEN4およびビット線BL_ODD4に電圧を供給する。   Bit line drive circuit 4 supplies a voltage to bit line BL_EVEN4 and bit line BL_ODD4 based on internal address control signal ADCONT and internal write control signal WRCONT received from control circuit 10.

ソース線駆動回路5は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部書き込み制御信号WRCONTに基づいて、ソース線SL0およびソース線SL1に電圧を供給する。   Source line drive circuit 5 supplies a voltage to source line SL0 and source line SL1 based on internal address control signal ADCONT and internal write control signal WRCONT received from control circuit 10.

ワード線駆動回路2は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部書き込み制御信号WRCONTに基づいて、ワード線WL_EVEN0およびワード線WL_ODD1を選択状態に駆動する。   Word line drive circuit 2 drives word line WL_EVEN0 and word line WL_ODD1 to a selected state based on internal address control signal ADCONT and internal write control signal WRCONT received from control circuit 10.

すなわち、制御回路10は、ワード線駆動回路2、ビット線駆動回路4およびソース線駆動回路5を制御して、ビット線BL_EVEN4およびソース線SL0間に磁気記憶部S13に対する書き込みデータの論理レベルに応じた向きの書き込み電流を供給することにより、磁気記憶部S13に対してデータ書き込みを行なう。また、制御回路10は、これと並行して、ビット線BL_ODD4およびソース線SL1間に磁気記憶部S14に対する書き込みデータの論理レベルに応じた向きの書き込み電流を供給することにより、磁気記憶部S14に対してデータ書き込みを行なう。   That is, the control circuit 10 controls the word line driving circuit 2, the bit line driving circuit 4, and the source line driving circuit 5, and according to the logic level of the write data to the magnetic storage unit S13 between the bit line BL_EVEN4 and the source line SL0. By supplying a write current in the opposite direction, data is written to the magnetic storage unit S13. In parallel with this, the control circuit 10 supplies a write current having a direction corresponding to the logic level of the write data to the magnetic storage unit S14 between the bit line BL_ODD4 and the source line SL1, thereby providing the magnetic storage unit S14 with the write current. Data is written to the data.

次に、磁気記憶部S13および磁気記憶部S14に対して同時にデータ読み出しを行なう場合について説明する。制御部10が、磁気記憶部S13および磁気記憶部S14に対応するビット線BL、ソース線SLおよびビット線切り替えトランジスタMBを選択する動作はデータ書き込み時と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Next, a case where data is read simultaneously from the magnetic storage unit S13 and the magnetic storage unit S14 will be described. The operation of the control unit 10 selecting the bit line BL, the source line SL, and the bit line switching transistor MB corresponding to the magnetic storage unit S13 and the magnetic storage unit S14 is the same as that at the time of data writing. Do not repeat.

ビット線駆動回路4は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部読み出し制御信号RDCONTに基づいて、ビット線BL_ODD4およびビット線BL_EVEN4にデータ読み出し用のバイアス電圧を供給する。   The bit line driving circuit 4 supplies a bias voltage for reading data to the bit line BL_ODD4 and the bit line BL_EVEN4 based on the internal address control signal ADCONT and the internal read control signal RDCONT received from the control circuit 10.

ソース線駆動回路5は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部読み出し制御信号RDCONTに基づいて、ソース線SL0およびソース線SL1にたとえば接地電圧を供給する。   Source line drive circuit 5 supplies, for example, a ground voltage to source line SL0 and source line SL1 based on internal address control signal ADCONT and internal read control signal RDCONT received from control circuit 10.

ワード線駆動回路2は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部読み出し制御信号RDCONTに基づいて、ワード線WL_ODD0およびワード線WL_EVEN1を選択状態に駆動する。   Word line drive circuit 2 drives word line WL_ODD0 and word line WL_EVEN1 to a selected state based on internal address control signal ADCONT and internal read control signal RDCONT received from control circuit 10.

読み出し回路7は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部読み出し制御信号RDCONTに基づいて、ビット線BL_ODD4およびビット線BL_EVEN4を流れる読み出し電流の電流量をそれぞれ検出して磁気記憶部S13および磁気記憶部S14が記憶するデータの検出を行なう。   The read circuit 7 detects the amount of read current flowing through the bit line BL_ODD4 and the bit line BL_EVEN4 based on the internal address control signal ADCONT and the internal read control signal RDCONT received from the control circuit 10, respectively. Data stored in the magnetic storage unit S14 is detected.

したがって、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、n=2の構成である場合、同一行に対応する2個の磁気記憶部Sに対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なうことができる。さらに、不揮発性半導体記憶装置を3≦nの構成とすることにより、同一行に対応するn個の磁気記憶部Sに対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なうことが可能である。   Therefore, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, when n = 2, data writing or data reading is simultaneously performed on two magnetic storage units S corresponding to the same row. Can be performed. Furthermore, by configuring the nonvolatile semiconductor memory device to satisfy 3 ≦ n, it is possible to simultaneously write or read data to n magnetic storage units S corresponding to the same row.

次に、磁気記憶部Sの異なる行および異なる列に対応する複数の磁気記憶部S、たとえば磁気記憶部S13および磁気記憶部S11に対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なう場合について説明する。   Next, a case will be described in which data writing or data reading is simultaneously performed on a plurality of magnetic storage units S corresponding to different rows and different columns of the magnetic storage unit S, for example, the magnetic storage unit S13 and the magnetic storage unit S11.

この場合、制御回路10は、磁気記憶部S13に対してビット線BL_EVEN4およびビット線切り替えトランジスタMB13_EVEN、またはビット線BL_ODD4およびビット線切り替えトランジスタMB13_ODDを選択する。また、制御回路10はソース線SL0を選択する。   In this case, the control circuit 10 selects the bit line BL_EVEN4 and the bit line switching transistor MB13_EVEN, or the bit line BL_ODD4 and the bit line switching transistor MB13_ODD for the magnetic memory unit S13. Further, the control circuit 10 selects the source line SL0.

また、制御回路10は、磁気記憶部S11に対してビット線BL_EVEN3およびビット線切り替えトランジスタMB11_EVEN、またはビット線BL_ODD3およびビット線切り替えトランジスタMB11_ODDを選択する。また、制御回路10はソース線SL1を選択する。   Further, the control circuit 10 selects the bit line BL_EVEN3 and the bit line switching transistor MB11_EVEN or the bit line BL_ODD3 and the bit line switching transistor MB11_ODD for the magnetic memory unit S11. In addition, the control circuit 10 selects the source line SL1.

そして、制御回路10は、ビット線BL_EVEN4およびソース線SL0間に書き込み電流または読み出し電流を流すことにより磁気記憶部S13に対してデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なう。また、制御回路10は、ビット線BL_EVEN3およびソース線SL1間に書き込み電流または読み出し電流を流すことにより磁気記憶部S14に対してデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なう。   Then, the control circuit 10 performs data writing or data reading with respect to the magnetic memory unit S13 by passing a write current or a read current between the bit line BL_EVEN4 and the source line SL0. In addition, the control circuit 10 performs data writing or data reading with respect to the magnetic memory unit S14 by passing a write current or a read current between the bit line BL_EVEN3 and the source line SL1.

次に、同じ列に対応する複数の磁気記憶部S、たとえば磁気記憶部S1、S4、S7、S10およびS13に対して同時にデータ書き込みを行ない、かつ磁気記憶部S1およびS4に対してHレベルのデータを書き込み、磁気記憶部S7、S10およびS13に対してLレベルのデータを書き込む場合について説明する。   Next, data is simultaneously written to a plurality of magnetic storage units S corresponding to the same column, for example, magnetic storage units S1, S4, S7, S10 and S13, and H level is applied to the magnetic storage units S1 and S4. A case where data is written and L level data is written to the magnetic storage units S7, S10, and S13 will be described.

ここで、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、たとえば、磁気記憶部Sの端子T1から端子T2、すなわちソース線SLからビット線BLの方向に書き込み電流を流すことにより磁気記憶部SにLデータが書き込まれ、ビット線BLからソース線SLの方向に書き込み電流を流すことにより磁気記憶部SにHデータが書き込まれる。   Here, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, for example, a write current is passed in the direction from the terminal T1 to the terminal T2 of the magnetic memory unit S, that is, from the source line SL to the bit line BL. Thus, L data is written in the magnetic memory unit S, and H data is written in the magnetic memory unit S by passing a write current in the direction from the bit line BL to the source line SL.

図9は、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置が同じ列に対応する複数の磁気記憶部Sに対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なう際の電圧波形および電流波形を示す図である。   FIG. 9 shows voltage waveforms and current waveforms when the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention simultaneously writes or reads data to a plurality of magnetic storage units S corresponding to the same column. FIG.

同図を参照して、ここでは、ソース線SLからビット線BLの方向に流れる電流を正の電流とし、ビット線BLからソース線SLの方向に流れる電流を負の電流としている。   Referring to the figure, here, the current flowing from source line SL to bit line BL is a positive current, and the current flowing from bit line BL to source line SL is a negative current.

制御回路10は、磁気記憶部S1、S4、S7、S10およびS13が同じ列に対応するため、たとえばビット線BL_ODD0〜BL_ODD4を選択する。   The control circuit 10 selects, for example, the bit lines BL_ODD0 to BL_ODD4 because the magnetic storage units S1, S4, S7, S10, and S13 correspond to the same column.

また、制御回路10は、磁気記憶部S1、S4、S7、S10およびS13に対応するソース線SL0を選択する。   In addition, the control circuit 10 selects the source line SL0 corresponding to the magnetic storage units S1, S4, S7, S10, and S13.

また、制御回路10は、磁気記憶部S1、S4、S7、S10およびS13に対応し、かつ選択したビット線BL_ODD0〜BL_ODD4に対応するビット線切り替えトランジスタMB1_ODD、MB4_ODD、MB7_ODD、MB10_ODDおよびMB13_ODDをオン状態とするため、ワード線WL_ODD0を選択する。   The control circuit 10 also turns on the bit line switching transistors MB1_ODD, MB4_ODD, MB7_ODD, MB10_ODD, and MB13_ODD corresponding to the magnetic storage units S1, S4, S7, S10, and S13 and corresponding to the selected bit lines BL_ODD0 to BL_ODD4. Therefore, the word line WL_ODD0 is selected.

そして、制御回路10は、選択結果を表わす内部アドレス制御信号ADCONTをワード線駆動回路2、ビット線駆動回路4およびソース線駆動回路5に出力する。また、制御回路10は、磁気記憶部S1、S4、S7、S10およびS13に対する書き込みデータを表わす内部書き込み制御信号WRCONTをビット線駆動回路4およびソース線駆動回路5に出力する。   Then, control circuit 10 outputs internal address control signal ADCONT representing the selection result to word line drive circuit 2, bit line drive circuit 4 and source line drive circuit 5. Further, the control circuit 10 outputs an internal write control signal WRCONT representing write data for the magnetic storage units S 1, S 4, S 7, S 10 and S 13 to the bit line drive circuit 4 and the source line drive circuit 5.

ビット線駆動回路4は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部書き込み制御信号WRCONTに基づいて、ビット線BL_ODD0〜BL_ODD4に接地電圧を供給する。   The bit line driving circuit 4 supplies a ground voltage to the bit lines BL_ODD0 to BL_ODD4 based on the internal address control signal ADCONT and the internal write control signal WRCONT received from the control circuit 10.

ソース線駆動回路5は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部書き込み制御信号WRCONTに基づいて、ソース線SL0に正電圧を供給する。   Source line drive circuit 5 supplies a positive voltage to source line SL 0 based on internal address control signal ADCONT and internal write control signal WRCONT received from control circuit 10.

ワード線駆動回路2は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部書き込み制御信号WRCONTに基づいて、ワード線WL_ODD0を選択状態に駆動する。   Word line drive circuit 2 drives word line WL_ODD0 to a selected state based on internal address control signal ADCONT and internal write control signal WRCONT received from control circuit 10.

すなわち、制御回路10は、ワード線駆動回路2、ビット線駆動回路4およびソース線駆動回路5を制御して、まず、磁気記憶部S1、S4、S7、S10およびS13に正の書き込み電流を流すことにより、磁気記憶部S1、S4、S7、S10およびS13に同じLデータを書き込む。   That is, the control circuit 10 controls the word line driving circuit 2, the bit line driving circuit 4, and the source line driving circuit 5, and first causes a positive write current to flow through the magnetic storage units S1, S4, S7, S10, and S13. As a result, the same L data is written to the magnetic storage units S1, S4, S7, S10 and S13.

次に、制御回路10は、ビット線駆動回路4を制御して、書き込みデータの論理レベルがHレベルである磁気記憶部S1およびS4に対応するビット線BL_ODD0およびBL_ODD1に正電圧を供給する。また、制御回路10は、ビット線駆動回路4を制御して、書き込みデータの論理レベルがLレベルである磁気記憶部S7、S10およびS13に対応するビット線BL_ODD2〜BL_ODD4に接地電圧を供給する。   Next, the control circuit 10 controls the bit line drive circuit 4 to supply a positive voltage to the bit lines BL_ODD0 and BL_ODD1 corresponding to the magnetic storage units S1 and S4 whose write data has a logic level of H level. In addition, the control circuit 10 controls the bit line driving circuit 4 to supply the ground voltage to the bit lines BL_ODD2 to BL_ODD4 corresponding to the magnetic storage units S7, S10, and S13 in which the logic level of the write data is L level.

また、制御回路10は、ソース線駆動回路5を制御して、ソース線SL0に接地電圧を供給する。なお、ワード線駆動回路2は、ワード線WL_ODD0を選択状態に駆動している。   Further, the control circuit 10 controls the source line driving circuit 5 to supply the ground voltage to the source line SL0. Note that the word line driving circuit 2 drives the word line WL_ODD0 to a selected state.

すなわち、制御回路10は、ワード線駆動回路2、ビット線駆動回路4およびソース線駆動回路5を制御して、磁気記憶部S1、S4、S7、S10およびS13に同じLデータを書き込んだ後、磁気記憶部S1およびS4にのみ反対向きの負の書き込み電流を流すことにより、磁気記憶部S1およびS4にのみHデータを書き込む。   That is, the control circuit 10 controls the word line driving circuit 2, the bit line driving circuit 4, and the source line driving circuit 5 to write the same L data in the magnetic storage units S1, S4, S7, S10, and S13. By supplying a negative write current in the opposite direction only to the magnetic storage units S1 and S4, H data is written only to the magnetic storage units S1 and S4.

したがって、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、磁気記憶部Sの同一列に対応する複数個の磁気記憶部Sに対して異なる論理レベルのデータを書き込むことができる。   Therefore, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, data of different logic levels can be written to the plurality of magnetic memory units S corresponding to the same column of the magnetic memory unit S. .

また、データ読み出しについては、読み出し電流はソース線SLおよびビット線BL間で一定方向とすることができ、かつ同一列における各磁気記憶部Sに対応するビット線BLはそれぞれ異なるため、磁気記憶部Sの同一列に対応する複数個の磁気記憶部Sに対して同時にデータ読み出しを行なうことが可能である。   For data reading, the read current can be made constant between the source line SL and the bit line BL, and the bit lines BL corresponding to the magnetic storage units S in the same column are different from each other. It is possible to simultaneously read data from a plurality of magnetic storage sections S corresponding to the same column of S.

ところで、デュアルポートMRAMに外部磁化反転法を採用する構成では、書き込み対象でないメモリセルに対して誤ってデータ書き込みが行なわれてしまうという問題点があった。しかしながら、本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、磁気記憶部Sは、端子T1および端子T2間に流れる書き込み電流、たとえばスピン注入電流に基づいてデータを記憶する。また、ビット線切り替えトランジスタMBは、ワード線WLに供給される電圧に基づいて、磁気記憶部Sの端子T2およびビット線BL間を導通または非導通とする。このような構成により、書き込み対象の磁気記憶部Sにのみスピン注入電流を流すことができ、異なる磁気記憶部Sに対して同時にデータ書き込みを行なっても、書き込み対象でない磁気記憶部Sに対して誤ってデータ書き込みが行なわれることを防ぐことができる。   By the way, in the configuration employing the external magnetization reversal method in the dual port MRAM, there is a problem that data writing is erroneously performed on a memory cell that is not a write target. However, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, the magnetic memory unit S stores data based on a write current flowing between the terminal T1 and the terminal T2, for example, a spin injection current. Further, the bit line switching transistor MB makes the connection between the terminal T2 of the magnetic storage unit S and the bit line BL conductive or non-conductive based on the voltage supplied to the word line WL. With such a configuration, a spin injection current can be supplied only to the magnetic storage unit S to be written, and even if data is written to different magnetic storage units S at the same time, It is possible to prevent erroneous data writing.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第2の実施の形態>
本実施の形態は、第1の実施の形態に対して、1個の磁気記憶部Sに対するデータ書き込みおよびデータ読み出しについてソース線SLを選択可能とした不揮発性半導体記憶装置に関する。以下で説明する内容以外の構成および動作は第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置と同様である。
<Second Embodiment>
The present embodiment relates to a nonvolatile semiconductor memory device in which a source line SL can be selected for data writing and data reading with respect to one magnetic memory unit S, compared to the first embodiment. Configurations and operations other than those described below are the same as those of the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment.

[構成]
図10は、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリアレイの構成を示す回路図である。
[Constitution]
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a memory array of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.

同図を参照して、メモリアレイ1は、複数個の磁気記憶部Sと、複数本のワード線(第1の制御線)WLと、複数本のビット線(第2の制御線)BLと、複数本のソース線(第3の制御線)SLと、複数個のビット線切り替えトランジスタ(第1の制御トランジスタ)MBと、複数個のソース線切り替えトランジスタ(第2の制御トランジスタ)MSとを備える。   Referring to FIG. 1, memory array 1 includes a plurality of magnetic storage units S, a plurality of word lines (first control lines) WL, a plurality of bit lines (second control lines) BL, A plurality of source lines (third control lines) SL, a plurality of bit line switching transistors (first control transistors) MB, and a plurality of source line switching transistors (second control transistors) MS Prepare.

同図では代表的に磁気記憶部S1〜S12と、ワード線WL_EVEN0〜WL_EVEN5およびワード線WL_ODD0〜WL_ODD5と、ビット線BL_EVEN0〜BL_EVEN1およびビット線BL_ODD0〜BL_ODD1と、ソース線SL_EVEN0〜SL_EVEN1およびSL_ODD0〜ODD1と、ビット線切り替えトランジスタMB0_EVEN〜MB12_EVENおよびMB0_ODD〜MB12_ODDと、ソース線切り替えトランジスタMS0_EVEN〜MS12_EVENおよびMS0_ODD〜MS12_ODDとに符号を付している。なお、ビット線切り替えトランジスタMB0_EVEN〜MB12_EVENおよびMB0_ODD〜MB12_ODDは、MB0_E〜MB12_EおよびMB0_O〜MB12_Oと短縮して符号を付す場合もある。また、ソース線切り替えトランジスタMS0_EVEN〜MS12_EVENおよびMS0_ODD〜MS12_ODDは、MS0_E〜MS12_EおよびMS0_O〜MS12_Oと短縮して符号を付す場合もある。   In the figure, typically, the magnetic storage units S1 to S12, the word lines WL_EVEN0 to WL_EVEN5, the word lines WL_ODD0 to WL_ODD5, the bit lines BL_EVEN0 to BL_EVEN1 and the bit lines BL_ODD0 to BL_ODD1, the source lines SL_EVEN0 to SL_EVEN1 and SL_ODDD0 to ODD1 Bit line switching transistors MB0_EVEN to MB12_EVEN and MB0_ODD to MB12_ODD, and source line switching transistors MS0_EVEN to MS12_EVEN and MS0_ODD to MS12_ODD are denoted by reference numerals. The bit line switching transistors MB0_EVEN to MB12_EVEN and MB0_ODD to MB12_ODD may be abbreviated as MB0_E to MB12_E and MB0_O to MB12_O in some cases. The source line switching transistors MS0_EVEN to MS12_EVEN and MS0_ODD to MS12_ODD may be abbreviated as MS0_E to MS12_E and MS0_O to MS12_O in some cases.

磁気記憶部Sの各列に対応してワード線WLが配列され、磁気記憶部Sの各行に対応してビット線BLおよびソース線SLが配列される。   A word line WL is arranged corresponding to each column of the magnetic memory unit S, and a bit line BL and a source line SL are arranged corresponding to each row of the magnetic memory unit S.

ワード線WLは、各磁気記憶部Sの1列に対してn(nは1以上の自然数)本配置される。   N (n is a natural number of 1 or more) word lines WL are arranged for one column of each magnetic storage unit S.

ビット線BLは、各磁気記憶部Sの1行に対してn本配置される。
ソース線SLは、各磁気記憶部Sの1行に対してn本配置される。
N bit lines BL are arranged for one row of each magnetic storage unit S.
N source lines SL are arranged for one row of each magnetic storage unit S.

ビット線切り替えトランジスタMBは、磁気記憶部Sごとにn個ずつ配置され、対応する磁気記憶部Sが構成する列に対応する各ワード線WLに制御電極すなわちゲートがそれぞれ接続され、また、対応する磁気記憶部Sが構成する行に対応する各ビット線BLに一方の導通電極すなわちソースまたはドレインがそれぞれ接続され、対応する磁気記憶部Sの端子T2に他方の導通電極すなわちドレインまたはソースが接続される。   The n bit line switching transistors MB are arranged for each magnetic memory unit S, the control electrodes, that is, the gates are respectively connected to the word lines WL corresponding to the columns formed by the corresponding magnetic memory unit S, and One conduction electrode, ie, source or drain, is connected to each bit line BL corresponding to the row that the magnetic memory unit S constitutes, and the other conduction electrode, ie, drain or source, is connected to the terminal T2 of the corresponding magnetic memory unit S. The

ビット線切り替えトランジスタMBは、ワード線WLに供給される電圧に基づいて、磁気記憶部Sの端子T2およびビット線BL間を導通または非導通とする。   The bit line switching transistor MB makes the terminal T2 of the magnetic memory unit S and the bit line BL conductive or non-conductive based on the voltage supplied to the word line WL.

ソース線切り替えトランジスタMSは、磁気記憶部Sごとにn個ずつ配置され、対応する磁気記憶部Sが構成する列に対応する各ワード線WLにそれぞれ接続され、また、対応する磁気記憶部Sが構成する行に対応する各ソース線SLにそれぞれ接続される。   The n source line switching transistors MS are arranged for each magnetic storage unit S, connected to each word line WL corresponding to the column formed by the corresponding magnetic storage unit S, and the corresponding magnetic storage unit S is The source lines SL are connected to the corresponding rows.

ソース線切り替えトランジスタMSは、ワード線WLに供給される電圧に基づいて、磁気記憶部Sの端子T1およびソース線SL間を導通または非導通とする。   The source line switching transistor MS makes the connection between the terminal T1 of the magnetic storage unit S and the source line SL conductive or non-conductive based on the voltage supplied to the word line WL.

以下、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、n=2であると仮定して説明する。   Hereinafter, the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention will be described assuming that n = 2.

磁気記憶部Sの接続関係を詳細に説明する。磁気記憶部S1は、端子T1がソース線切り替えトランジスタMS1_EVENおよびMS1_ODDのソースに接続され、端子T2がビット線切り替えトランジスタMB1_EVENおよびMB1_ODDのソースに接続される。ビット線切り替えトランジスタMB1_EVENのドレインがビット線BL_EVEN0に接続され、ゲートがワード線WL_EVEN0に接続される。ビット線切り替えトランジスタMB1_ODDのドレインがビット線BL_ODD0に接続され、ゲートがワード線WL_ODD0に接続される。ソース線切り替えトランジスタMS1_EVENのドレインがソース線SL_EVEN0に接続され、ゲートがワード線WL_EVEN0に接続される。ソース線切り替えトランジスタMS1_ODDのドレインがソース線SL_ODD0に接続され、ゲートがワード線WL_ODD0に接続される。   The connection relationship of the magnetic storage unit S will be described in detail. The magnetic storage unit S1 has a terminal T1 connected to the sources of the source line switching transistors MS1_EVEN and MS1_ODD, and a terminal T2 connected to the sources of the bit line switching transistors MB1_EVEN and MB1_ODD. The drain of the bit line switching transistor MB1_EVEN is connected to the bit line BL_EVEN0, and the gate is connected to the word line WL_EVEN0. The drain of the bit line switching transistor MB1_ODD is connected to the bit line BL_ODD0, and the gate is connected to the word line WL_ODD0. The drain of the source line switching transistor MS1_EVEN is connected to the source line SL_EVEN0, and the gate is connected to the word line WL_EVEN0. The drain of the source line switching transistor MS1_ODD is connected to the source line SL_ODD0, and the gate is connected to the word line WL_ODD0.

磁気記憶部S2は、端子T1がソース線切り替えトランジスタMS2_EVENおよびMS2_ODDのソースに接続され、端子T2がビット線切り替えトランジスタMB2_EVENおよびMB2_ODDのソースに接続される。ビット線切り替えトランジスタMB2_EVENのドレインがビット線BL_EVEN0に接続され、ゲートがワード線WL_EVEN1に接続される。ビット線切り替えトランジスタMB2_ODDのドレインがビット線BL_ODD0に接続され、ゲートがワード線WL_ODD1に接続される。ソース線切り替えトランジスタMS2_EVENのドレインがソース線SL_EVEN0に接続され、ゲートがワード線WL_EVEN1に接続される。ソース線切り替えトランジスタMS2_ODDのドレインがソース線SL_ODD0に接続され、ゲートがワード線WL_ODD1に接続される。   The magnetic storage unit S2 has a terminal T1 connected to the sources of the source line switching transistors MS2_EVEN and MS2_ODD, and a terminal T2 connected to the sources of the bit line switching transistors MB2_EVEN and MB2_ODD. The drain of the bit line switching transistor MB2_EVEN is connected to the bit line BL_EVEN0, and the gate is connected to the word line WL_EVEN1. The drain of the bit line switching transistor MB2_ODD is connected to the bit line BL_ODD0, and the gate is connected to the word line WL_ODD1. The drain of the source line switching transistor MS2_EVEN is connected to the source line SL_EVEN0, and the gate is connected to the word line WL_EVEN1. The drain of the source line switching transistor MS2_ODD is connected to the source line SL_ODD0, and the gate is connected to the word line WL_ODD1.

磁気記憶部S7は、端子T1がソース線切り替えトランジスタMS7_EVENおよびMS7_ODDのソースに接続され、端子T2がビット線切り替えトランジスタMB7_EVENおよびMB7_ODDのソースに接続される。ビット線切り替えトランジスタMB7_EVENのドレインがビット線BL_EVEN1に接続され、ゲートがワード線WL_EVEN0に接続される。ビット線切り替えトランジスタMB7_ODDのドレインがビット線BL_ODD1に接続され、ゲートがワード線WL_ODD0に接続される。ソース線切り替えトランジスタMS7_EVENのドレインがソース線SL_EVEN1に接続され、ゲートがワード線WL_EVEN0に接続される。ソース線切り替えトランジスタMS7_ODDのドレインがソース線SL_ODD1に接続され、ゲートがワード線WL_ODD0に接続される。   The magnetic memory unit S7 has a terminal T1 connected to the sources of the source line switching transistors MS7_EVEN and MS7_ODD, and a terminal T2 connected to the sources of the bit line switching transistors MB7_EVEN and MB7_ODD. The drain of the bit line switching transistor MB7_EVEN is connected to the bit line BL_EVEN1, and the gate is connected to the word line WL_EVEN0. The drain of the bit line switching transistor MB7_ODD is connected to the bit line BL_ODD1, and the gate is connected to the word line WL_ODD0. The drain of the source line switching transistor MS7_EVEN is connected to the source line SL_EVEN1, and the gate is connected to the word line WL_EVEN0. The drain of the source line switching transistor MS7_ODD is connected to the source line SL_ODD1, and the gate is connected to the word line WL_ODD0.

磁気記憶部S3〜S6およびS8〜S12周辺の接続関係は上記と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Since the connection relation around the magnetic storage units S3 to S6 and S8 to S12 is the same as described above, detailed description will not be repeated here.

図11は、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリアレイのレイアウトを示す図である。図12は、図11のA方向から見たメモリアレイの断面構造を概略的に示す図である。図13は、メモリアレイの図11におけるB−C断面を示す断面図である。   FIG. 11 is a diagram showing a layout of the memory array of the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the memory array viewed from the direction A in FIG. 13 is a cross-sectional view of the memory array taken along the line B-C in FIG.

図12および図13を参照して、ビット線BL_ODD1は、基板SUBにおけるビット線切り替えトランジスタMB9_ODDのドレインに接続される。ビット線BL_EVEN1は、同図ではビット線BL_ODD1の背面に位置するため示されていないが、基板SUBにおけるビット線切り替えトランジスタMB9_EVENのドレインに接続される。ソース線SL_ODD1は、同図ではビット線BL_ODD1の背面に位置するため示されていないが、基板SUBにおけるソース線切り替えトランジスタMS9_ODDのドレインに接続される。ソース線SL_EVEN1は、同図ではビット線BL_ODD1の背面に位置するため示されていないが、基板SUBにおけるソース線切り替えトランジスタMS9_EVENのドレインに接続される。磁気記憶部S9の端子T1は、ソース線切り替えトランジスタMS9_EVENおよびMS9_ODDのソースに接続される。ワード線WL_EVEN2は、ビット線切り替えトランジスタMB9_EVENおよびソース線切り替えトランジスタMS9_EVENのゲートに接続される。ワード線WL_ODD2は、ビット線切り替えトランジスタMB9_ODDおよびソース線切り替えトランジスタMS9_ODDのゲートに接続される。磁気記憶部S9の端子T2は、ビット線切り替えトランジスタMB9_EVENおよびMB9_ODDのソースに接続される。   Referring to FIGS. 12 and 13, bit line BL_ODD1 is connected to the drain of bit line switching transistor MB9_ODD in substrate SUB. The bit line BL_EVEN1 is not shown in the drawing because it is located on the back surface of the bit line BL_ODD1, but is connected to the drain of the bit line switching transistor MB9_EVEN in the substrate SUB. The source line SL_ODD1 is not shown in the drawing because it is located on the back surface of the bit line BL_ODD1, but is connected to the drain of the source line switching transistor MS9_ODD in the substrate SUB. The source line SL_EVEN1 is not shown in the drawing because it is located on the back surface of the bit line BL_ODD1, but is connected to the drain of the source line switching transistor MS9_EVEN in the substrate SUB. The terminal T1 of the magnetic memory unit S9 is connected to the sources of the source line switching transistors MS9_EVEN and MS9_ODD. The word line WL_EVEN2 is connected to the gates of the bit line switching transistor MB9_EVEN and the source line switching transistor MS9_EVEN. The word line WL_ODD2 is connected to the gates of the bit line switching transistor MB9_ODD and the source line switching transistor MS9_ODD. The terminal T2 of the magnetic memory unit S9 is connected to the sources of the bit line switching transistors MB9_EVEN and MB9_ODD.

図11を参照して、ワード線WLは、各磁気記憶部Sの列とほぼ平行に配置される。ビット線BLおよびソース線SLは、各磁気記憶部Sの行とほぼ平行に配置される。   Referring to FIG. 11, word line WL is arranged substantially parallel to each magnetic storage unit S column. The bit line BL and the source line SL are arranged substantially in parallel with the row of each magnetic storage unit S.

ここで、第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のようにソース線SLがビット線BLとほぼ垂直に配置される構成では、メモリアレイ1の異なる端部、たとえば図2に示すようにメモリアレイ1の右端および下端にそれぞれ電圧を供給する必要があるため、回路構成が複雑になる。しかしながら、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、ソース線SLがビット線BLとほぼ平行に配置されるため、たとえば図11に示すようにメモリアレイ1の右端にのみ電圧を供給すればよく、不揮発性半導体記憶装置の回路構成の簡易化を図ることができる。   Here, in the configuration in which the source line SL is arranged substantially perpendicular to the bit line BL as in the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment, different end portions of the memory array 1, for example, as shown in FIG. Further, since it is necessary to supply voltages to the right end and the lower end of the memory array 1, the circuit configuration becomes complicated. However, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention, since the source line SL is arranged substantially parallel to the bit line BL, for example, only at the right end of the memory array 1 as shown in FIG. A voltage may be supplied, and the circuit configuration of the nonvolatile semiconductor memory device can be simplified.

図14は、図11において活性領域および分離領域を示した図である。図15は、図12において活性領域および分離領域を示した図である。図16は、図13において活性領域および分離領域を示した図である。   FIG. 14 is a diagram showing the active region and the isolation region in FIG. FIG. 15 shows the active region and the isolation region in FIG. FIG. 16 shows the active region and the isolation region in FIG.

図14を参照して、斜線部分が活性領域であり、斜線部分以外の領域が分離領域である。また、太線で囲んだ部分が磁気記憶部Sの2行目におけるソース領域またはドレイン領域を示している。図15を参照して、太線で囲んだ部分が活性領域である。   Referring to FIG. 14, the shaded portion is the active region, and the region other than the shaded portion is the separation region. A portion surrounded by a thick line indicates a source region or a drain region in the second row of the magnetic memory portion S. Referring to FIG. 15, a portion surrounded by a thick line is an active region.

図14を参照して、磁気記憶部S1〜S12の各行に対応してビット線切り替えトランジスタMBの活性領域ACT1〜ACT4が形成される。活性領域ACT1〜ACT4を複数本のワード線WLが横断している。   Referring to FIG. 14, active regions ACT <b> 1 to ACT <b> 4 of bit line switching transistors MB are formed corresponding to the respective rows of magnetic storage units S <b> 1 to S <b> 12. A plurality of word lines WL cross the active regions ACT1 to ACT4.

ワード線WL_EVEN2およびワード線WL_ODD2は、磁気記憶部S3およびS9の列に対してほぼ平行に配置され、磁気記憶部S3およびS9の左右に隣接して配置される。   The word line WL_EVEN2 and the word line WL_ODD2 are arranged substantially parallel to the columns of the magnetic storage units S3 and S9, and are arranged adjacent to the left and right of the magnetic storage units S3 and S9.

ワード線WL_EVEN3およびワード線WL_ODD3は、磁気記憶部S4およびS10の列に対してほぼ平行に配置され、磁気記憶部S4およびS10の左右に隣接して配置される。   The word line WL_EVEN3 and the word line WL_ODD3 are arranged substantially parallel to the columns of the magnetic storage units S4 and S10, and are arranged adjacent to the left and right of the magnetic storage units S4 and S10.

また、太点線で囲んだ領域、すなわち隣接するワード線WLで分割され、かつ磁気記憶部Sの配置されない活性領域は、1個おきに異なるビット線BLに接続される。   In addition, the region surrounded by the thick dotted line, that is, the active region divided by the adjacent word line WL and not having the magnetic storage unit S is connected to every other bit line BL.

図14〜図16を参照して、磁気記憶部Sの行方向において隣り合う磁気記憶部S9および磁気記憶部S10にそれぞれ対応し、かつ同一のビット線BL_ODD1に接続されるビット線切り替えトランジスタMB9_ODDおよびMB10_ODDが磁気記憶部S9および磁気記憶部S10間において隣接して配置される。そして、ビット線切り替えトランジスタMB9_ODDおよびMB10_ODD間でドレイン領域が共通である。   Referring to FIGS. 14 to 16, bit line switching transistors MB9_ODD corresponding to the magnetic storage units S9 and S10 adjacent in the row direction of the magnetic storage unit S and connected to the same bit line BL_ODD1, and MB10_ODD is arranged adjacently between the magnetic storage unit S9 and the magnetic storage unit S10. The drain region is common between the bit line switching transistors MB9_ODD and MB10_ODD.

すなわち、ワード線WL_ODD2およびワード線WL_ODD3で分割された活性領域は、ビット線切り替えトランジスタMB9_ODDおよびMB10_ODDのドレイン領域として共通に使用される。また、ワード線WL_EVEN1およびワード線WL_EVEN2で分割された活性領域は、ビット線切り替えトランジスタMB8_EVENおよびMB_9EVENのドレイン領域として共通に使用される。   That is, the active region divided by the word line WL_ODD2 and the word line WL_ODD3 is commonly used as the drain region of the bit line switching transistors MB9_ODD and MB10_ODD. The active region divided by the word line WL_EVEN1 and the word line WL_EVEN2 is commonly used as the drain region of the bit line switching transistors MB8_EVEN and MB_9EVEN.

したがって、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、磁気記憶部Sの行方向において隣り合うトランジスタの領域を共通化することにより、小型化を図ることができる。   Therefore, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention, the transistor regions adjacent in the row direction of the magnetic memory unit S can be shared to reduce the size.

[動作]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置が異なる複数のメモリセルに対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なう際の動作について説明する。
[Operation]
Next, an operation when the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention simultaneously performs data writing or data reading with respect to a plurality of different memory cells will be described.

まず、磁気記憶部Sの同じ行に対応する複数の磁気記憶部、たとえば磁気記憶部S9および磁気記憶部S11に対して同時にデータ書き込みを行なう場合について説明する。   First, a case where data is simultaneously written to a plurality of magnetic storage units corresponding to the same row of the magnetic storage unit S, for example, the magnetic storage unit S9 and the magnetic storage unit S11 will be described.

図17は、図11においてメモリアレイに供給される電流を示した図である。図18は、図11のA方向から見たメモリアレイの断面構造を概略的に示す図である。図19は、メモリアレイの図17におけるB−C断面を示す断面図である。図20は、図11のD方向から見たメモリアレイの断面構造を概略的に示す図である。図21は、メモリアレイの図17におけるE−F断面を示す断面図である。   FIG. 17 is a diagram showing the current supplied to the memory array in FIG. FIG. 18 schematically shows a cross-sectional structure of the memory array as seen from the direction A in FIG. FIG. 19 is a cross-sectional view of the memory array taken along the line B-C in FIG. FIG. 20 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the memory array as seen from the direction D of FIG. FIG. 21 is a cross-sectional view showing the EF cross section of FIG. 17 of the memory array.

図17〜図21を参照して、実線の矢印がソース線SL_EVEN1およびビット線BL_EVEN1間を流れる電流であり、点線の矢印がソース線SL_ODD1およびビット線BL_ODD1間を流れる電流である。このように電流を流すことにより、磁気記憶部Sの同じ行に対応する磁気記憶部S9および磁気記憶部S11に対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しが行なわれる。   Referring to FIGS. 17 to 21, a solid arrow indicates a current flowing between source line SL_EVEN1 and bit line BL_EVEN1, and a dotted arrow indicates a current flowing between source line SL_ODD1 and bit line BL_ODD1. By flowing current in this manner, data writing or data reading is simultaneously performed on the magnetic storage unit S9 and the magnetic storage unit S11 corresponding to the same row of the magnetic storage unit S.

より詳細には、制御回路10は、磁気記憶部S9および磁気記憶部S11が同じ行に対応するため、各磁気記憶部に対して異なるビット線BLを選択する、すなわち磁気記憶部S9に対してビット線BL_EVEN1を選択し、磁気記憶部S11に対してビット線BL_ODD1を選択する。また、制御回路10は、磁気記憶部S9に対してソース線SL_EVEN1を選択し、磁気記憶部S11に対してソース線SL_ODD1を選択する。   More specifically, since the magnetic storage unit S9 and the magnetic storage unit S11 correspond to the same row, the control circuit 10 selects different bit lines BL for each magnetic storage unit, that is, for the magnetic storage unit S9. The bit line BL_EVEN1 is selected, and the bit line BL_ODD1 is selected for the magnetic memory unit S11. Further, the control circuit 10 selects the source line SL_EVEN1 for the magnetic memory unit S9 and selects the source line SL_ODD1 for the magnetic memory unit S11.

また、制御回路10は、磁気記憶部S9に対応し、かつ選択したビット線BL_EVEN1およびソース線SL_EVEN1に対応するビット線切り替えトランジスタMB9_EVENおよびソース線切り替えトランジスタMS9_EVENをオン状態とするため、ワード線WL_EVEN2を選択する。また、制御回路10は、磁気記憶部S11に対応し、かつ選択したビット線BL_ODD1およびソース線SL_ODD1に対応するビット線切り替えトランジスタMB11_ODDおよびソース線切り替えトランジスタMS11_ODDをオン状態とするため、ワード線WL_ODD4を選択する。   Further, the control circuit 10 turns on the word line WL_EVEN2 to turn on the bit line switching transistor MB9_EVEN and the source line switching transistor MS9_EVEN corresponding to the magnetic storage unit S9 and corresponding to the selected bit line BL_EVEN1 and source line SL_EVEN1. select. In addition, the control circuit 10 turns on the bit line switching transistor MB11_ODD and the source line switching transistor MS11_ODD corresponding to the magnetic storage unit S11 and corresponding to the selected bit line BL_ODD1 and source line SL_ODD1, so that the word line WL_ODD4 is turned on. select.

そして、制御回路10は、選択結果を表わす内部アドレス制御信号ADCONTをワード線駆動回路2、ビット線駆動回路4およびソース線駆動回路5に出力する。また、制御回路10は、磁気記憶部S9および磁気記憶部S11に対する書き込みデータを表わす内部書き込み制御信号WRCONTをビット線駆動回路4およびソース線駆動回路5に出力する。   Then, control circuit 10 outputs internal address control signal ADCONT representing the selection result to word line drive circuit 2, bit line drive circuit 4 and source line drive circuit 5. Further, the control circuit 10 outputs an internal write control signal WRCONT representing write data for the magnetic storage unit S9 and the magnetic storage unit S11 to the bit line drive circuit 4 and the source line drive circuit 5.

ビット線駆動回路4は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部書き込み制御信号WRCONTに基づいて、ビット線BL_EVEN1およびビット線BL_ODD1に電圧を供給する。   Bit line drive circuit 4 supplies a voltage to bit line BL_EVEN1 and bit line BL_ODD1 based on internal address control signal ADCONT and internal write control signal WRCONT received from control circuit 10.

ソース線駆動回路5は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部書き込み制御信号WRCONTに基づいて、ソース線SL_EVEN1およびソース線SL_ODD1に電圧を供給する。   Source line drive circuit 5 supplies a voltage to source line SL_EVEN1 and source line SL_ODD1 based on internal address control signal ADCONT and internal write control signal WRCONT received from control circuit 10.

ワード線駆動回路2は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部書き込み制御信号WRCONTに基づいて、ワード線WL_EVEN2およびワード線WL_ODD4を選択状態に駆動する。   Word line drive circuit 2 drives word line WL_EVEN2 and word line WL_ODD4 to a selected state based on internal address control signal ADCONT and internal write control signal WRCONT received from control circuit 10.

すなわち、制御回路10は、ワード線駆動回路2、ビット線駆動回路4およびソース線駆動回路5を制御して、ビット線BL_EVEN1およびソース線SL_EVEN1間に磁気記憶部S9に対する書き込みデータの論理レベルに応じた向きの書き込み電流を供給することにより、磁気記憶部S9に対してデータ書き込みを行なう。また、制御回路10は、これと並行して、ビット線BL_ODD1およびソース線SL_ODD1間に磁気記憶部S11に対する書き込みデータの論理レベルに応じた向きの書き込み電流を供給することにより、磁気記憶部S11に対してデータ書き込みを行なう。   In other words, the control circuit 10 controls the word line driving circuit 2, the bit line driving circuit 4, and the source line driving circuit 5, and according to the logic level of the write data for the magnetic storage unit S9 between the bit line BL_EVEN1 and the source line SL_EVEN1. By supplying a write current in the opposite direction, data is written to the magnetic storage unit S9. In parallel with this, the control circuit 10 supplies a write current having a direction according to the logic level of the write data to the magnetic storage unit S11 between the bit line BL_ODD1 and the source line SL_ODD1, thereby providing the magnetic storage unit S11 with the write current. Data is written to the data.

次に、磁気記憶部S9および磁気記憶部S11に対して同時にデータ読み出しを行なう場合について説明する。制御部10が、磁気記憶部S9および磁気記憶部S11に対応するビット線BL、ソース線SLおよびビット線切り替えトランジスタMBを選択する動作はデータ書き込み時と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。   Next, a case where data is read simultaneously from the magnetic storage unit S9 and the magnetic storage unit S11 will be described. The operation of the control unit 10 selecting the bit line BL, the source line SL, and the bit line switching transistor MB corresponding to the magnetic storage unit S9 and the magnetic storage unit S11 is the same as that at the time of data writing. Do not repeat.

ビット線駆動回路4は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部読み出し制御信号RDCONTに基づいて、ビット線BL_EVEN1およびビット線BL_ODD1にデータ読み出し用のバイアス電圧を供給する。   The bit line driving circuit 4 supplies a bias voltage for reading data to the bit line BL_EVEN1 and the bit line BL_ODD1 based on the internal address control signal ADCONT and the internal read control signal RDCONT received from the control circuit 10.

ソース線駆動回路5は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部読み出し制御信号RDCONTに基づいて、ソース線SL_EVEN1およびソース線SL_ODD1にたとえば接地電圧を供給する。   Based on the internal address control signal ADCONT and the internal read control signal RDCONT received from the control circuit 10, the source line drive circuit 5 supplies, for example, a ground voltage to the source line SL_EVEN1 and the source line SL_ODD1.

ワード線駆動回路2は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部読み出し制御信号RDCONTに基づいて、ワード線WL_EVEN2およびワード線WL_ODD4を選択状態に駆動する。   Word line drive circuit 2 drives word line WL_EVEN2 and word line WL_ODD4 to a selected state based on internal address control signal ADCONT and internal read control signal RDCONT received from control circuit 10.

読み出し回路7は、制御回路10から受けた内部アドレス制御信号ADCONTおよび内部読み出し制御信号RDCONTに基づいて、ビット線BL_EVEN1およびビット線BL_ODD1を流れる読み出し電流の電流量をそれぞれ検出して磁気記憶部S9および磁気記憶部S11が記憶するデータの検出を行なう。   Based on the internal address control signal ADCONT and the internal read control signal RDCONT received from the control circuit 10, the read circuit 7 detects the current amounts of the read currents flowing through the bit line BL_EVEN1 and the bit line BL_ODD1, respectively, and the magnetic storage unit S9 and Data stored in the magnetic storage unit S11 is detected.

したがって、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、n=2の構成である場合、同一行に対応する2個の磁気記憶部Sに対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なうことができる。さらに、不揮発性半導体記憶装置を3≦nの構成とすることにより、同一行に対応するn個の磁気記憶部Sに対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なうことが可能である。   Therefore, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention, when n = 2, data writing or data reading is simultaneously performed on two magnetic storage units S corresponding to the same row. Can be performed. Furthermore, by configuring the nonvolatile semiconductor memory device to satisfy 3 ≦ n, it is possible to simultaneously write or read data to n magnetic storage units S corresponding to the same row.

次に、磁気記憶部Sの異なる行および異なる列に対応する複数の磁気記憶部S、たとえば磁気記憶部S9および磁気記憶部S4に対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なう場合について説明する。   Next, a case where data writing or data reading is simultaneously performed on a plurality of magnetic storage units S corresponding to different rows and different columns of the magnetic storage unit S, for example, the magnetic storage unit S9 and the magnetic storage unit S4 will be described.

この場合、制御回路10は、磁気記憶部S9に対してビット線BL_EVEN1、ソース線SL_EVEN1、ワード線WL_EVEN2、ビット線切り替えトランジスタMB9_EVENおよびソース線切り替えトランジスタMS9_EVEN、またはビット線BL_ODD1、ソース線SL_ODD1、ワード線WL_ODD2、ビット線切り替えトランジスタMB9_ODDおよびソース線切り替えトランジスタMS9_ODDを選択する。   In this case, the control circuit 10 uses the bit line BL_EVEN1, the source line SL_EVEN1, the word line WL_EVEN2, the bit line switching transistor MB9_EVEN and the source line switching transistor MS9_EVEN, or the bit line BL_ODD1, the source line SL_ODD1, the word line for the magnetic storage unit S9. WL_ODD2, bit line switching transistor MB9_ODD, and source line switching transistor MS9_ODD are selected.

また、制御回路10は、磁気記憶部S4に対してビット線BL_EVEN0、ソース線SL_EVEN0、ワード線WL_EVEN3、ビット線切り替えトランジスタMB4_EVENおよびソース線切り替えトランジスタMS4_EVEN、またはビット線BL_ODD0、ソース線SL_ODD0、ワード線WL_ODD3、ビット線切り替えトランジスタMB4_ODDおよびソース線切り替えトランジスタMS4_ODDを選択する。   The control circuit 10 also controls the bit line BL_EVEN0, the source line SL_EVEN0, the word line WL_EVEN3, the bit line switching transistor MB4_EVEN and the source line switching transistor MS4_EVEN, or the bit line BL_ODD0, the source line SL_ODD0, and the word line WL_ODD3 with respect to the magnetic storage unit S4. The bit line switching transistor MB4_ODD and the source line switching transistor MS4_ODD are selected.

そして、制御回路10は、ビット線BL_EVEN1およびソース線SL_EVEN1間に書き込み電流または読み出し電流を流すことにより磁気記憶部S9に対してデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なう。また、制御回路10は、ビット線BL_EVEN0およびソース線SL_EVEN0間に書き込み電流または読み出し電流を流すことにより磁気記憶部S4に対してデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なう。   Then, the control circuit 10 performs data writing or data reading with respect to the magnetic memory unit S9 by passing a write current or a read current between the bit line BL_EVEN1 and the source line SL_EVEN1. In addition, the control circuit 10 performs data writing or data reading with respect to the magnetic memory unit S4 by passing a write current or a read current between the bit line BL_EVEN0 and the source line SL_EVEN0.

次に、同じ列に対応する複数の磁気記憶部S、たとえば磁気記憶部S3およびS9に対して同時にデータ書き込みを行なう場合について説明する。   Next, a case where data is simultaneously written to a plurality of magnetic storage units S corresponding to the same column, for example, magnetic storage units S3 and S9 will be described.

この場合、制御回路10は、磁気記憶部S3に対してビット線BL_EVEN0、ソース線SL_EVEN0、ワード線WL_EVEN2、ビット線切り替えトランジスタMB3_EVENおよびソース線切り替えトランジスタMS3_EVEN、またはビット線BL_ODD0、ソース線SL_ODD0、ワード線WL_ODD2、ビット線切り替えトランジスタMB3_ODDおよびソース線切り替えトランジスタMS3_ODDを選択する。   In this case, the control circuit 10 uses the bit line BL_EVEN0, the source line SL_EVEN0, the word line WL_EVEN2, the bit line switching transistor MB3_EVEN and the source line switching transistor MS3_EVEN, or the bit line BL_ODD0, the source line SL_ODD0, the word line for the magnetic storage unit S3. WL_ODD2, bit line switching transistor MB3_ODD, and source line switching transistor MS3_ODD are selected.

また、制御回路10は、磁気記憶部S9に対してビット線BL_EVEN1、ソース線SL_EVEN1、ワード線WL_EVEN2、ビット線切り替えトランジスタMB9_EVENおよびソース線切り替えトランジスタMS9_EVEN、またはビット線BL_ODD1、ソース線SL_ODD1、ワード線WL_ODD2、ビット線切り替えトランジスタMB9_ODDおよびソース線切り替えトランジスタMS9_ODDを選択する。   Further, the control circuit 10 controls the bit line BL_EVEN1, the source line SL_EVEN1, the word line WL_EVEN2, the bit line switching transistor MB9_EVEN and the source line switching transistor MS9_EVEN, or the bit line BL_ODD1, the source line SL_ODD1, and the word line WL_ODD2 with respect to the magnetic storage unit S9. The bit line switching transistor MB9_ODD and the source line switching transistor MS9_ODD are selected.

したがって、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、磁気記憶部Sの同一列に対応する複数個の磁気記憶部Sに対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なうことができる。   Therefore, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention, data writing or data reading can be simultaneously performed on a plurality of magnetic memory units S corresponding to the same column of the magnetic memory unit S. it can.

また、本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置では、第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置と同様に、書き込み対象の磁気記憶部Sにのみスピン注入電流を流すことができ、異なる磁気記憶部Sに対して同時にデータ書き込みを行なっても、書き込み対象でない磁気記憶部Sに対して誤ってデータ書き込みが行なわれることを防ぐことができる。   Further, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention, similarly to the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment, the spin injection current is applied only to the magnetic storage unit S to be written. Even if data is written to different magnetic storage units S at the same time, it is possible to prevent data from being erroneously written to the magnetic storage units S that are not to be written.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置の全体構成を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリアレイの構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of a memory array of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリアレイのレイアウトを示す図である。1 is a diagram showing a layout of a memory array of a nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. 図3のA方向から見たメモリアレイの断面構造を概略的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of a memory array viewed from the direction A in FIG. 3. 図3において活性領域および分離領域を示した図である。It is the figure which showed the active region and the isolation region in FIG. 図4において活性領域および分離領域を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing an active region and a separation region in FIG. 4. 図3においてメモリアレイに供給される電流を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a current supplied to the memory array in FIG. 3. 図4においてメモリアレイに供給される電流を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a current supplied to the memory array in FIG. 4. 本発明の第1の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置が同じ列に対応する複数の磁気記憶部Sに対して同時にデータ書き込みまたはデータ読み出しを行なう際の電圧波形および電流波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating voltage waveforms and current waveforms when the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention simultaneously performs data writing or data reading with respect to a plurality of magnetic storage units S corresponding to the same column. is there. 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリアレイの構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a memory array of a nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態に係る不揮発性半導体記憶装置のメモリアレイのレイアウトを示す図である。It is a figure which shows the layout of the memory array of the non-volatile semiconductor memory device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図11のA方向から見たメモリアレイの断面構造を概略的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the memory array viewed from the direction A in FIG. 11. メモリアレイの図11におけるB−C断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the BC cross section in FIG. 11 of a memory array. 図11において活性領域および分離領域を示した図である。It is the figure which showed the active region and isolation region in FIG. 図12において活性領域および分離領域を示した図である。It is the figure which showed the active region and the isolation region in FIG. 図13において活性領域および分離領域を示した図である。It is the figure which showed the active region and the isolation region in FIG. 図11においてメモリアレイに供給される電流を示した図である。It is the figure which showed the electric current supplied to a memory array in FIG. 図11のA方向から見たメモリアレイの断面構造を概略的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the memory array viewed from the direction A in FIG. 11. メモリアレイの図17におけるB−C断面を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view of the memory array taken along the line B-C in FIG. 17. 図11のD方向から見たメモリアレイの断面構造を概略的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the memory array as viewed from a direction D in FIG. 11. メモリアレイの図17におけるE−F断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the EF cross section in FIG. 17 of a memory array.

符号の説明Explanation of symbols

1 メモリアレイ、2 ワード線駆動回路、4 ビット線駆動回路、5 ソース線駆動回路、7 読み出し回路、8 出力回路、10 制御回路、12 電源回路、13 基板バイアス回路、S,S1〜S15 磁気記憶部、WL,WL_EVEN0〜WL_EVEN5,WL_ODD0〜WL_ODD5 ワード線(第1の制御線)、BL,BL_EVEN0〜BL_EVEN4,BL_ODD0〜BL_ODD4 ビット線(第2の制御線)、SL,SL0〜SL2,SL_EVEN0〜SL_EVEN1,SL_ODD0〜ODD1 ソース線(第3の制御線)、MB,MB0_EVEN〜MB15_EVEN,MB0_ODD〜MB15_ODD,MB0_E〜MB15_E,MB0_O〜MB15_O ビット線切り替えトランジスタ(第1の制御トランジスタ)、T1 端子(第1の端子)、T2 端子(第2の端子)、MS,MS0_EVEN〜MS12_EVEN,MS0_ODD〜MS12_ODD,MS0_E〜MS12_E,MS0_O〜MS12_O ソース線切り替えトランジスタ(第2の制御トランジスタ)、ACT1〜ACT5 活性領域。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Memory array, 2 Word line drive circuit, 4 Bit line drive circuit, 5 Source line drive circuit, 7 Read circuit, 8 Output circuit, 10 Control circuit, 12 Power supply circuit, 13 Substrate bias circuit, S, S1-S15 Magnetic memory , WL, WL_EVEN0 to WL_EVEN5, WL_ODD0 to WL_ODD5 Word line (first control line), BL, BL_EVEN0 to BL_EVEN4, BL_ODD0 to BL_ODD4 Bit line (second control line), SL, SL0 to SL2, SL_EVEN0 to SL_EVEN1, SL_ODD0 to ODD1 Source line (third control line), MB, MB0_EVEN to MB15_EVEN, MB0_ODD to MB15_ODD, MB0_E to MB15_E, MB0_O to MB15_O Bit line switching transistors (first Control transistor), T1 terminal (first terminal), T2 terminal (second terminal), MS, MS0_EVEN to MS12_EVEN, MS0_ODD to MS12_ODD, MS0_E to MS12_E, MS0_O to MS12_O Source line switching transistor (second control transistor) ), ACT1-ACT5 active region.

Claims (7)

行列状に配置され、第1の端子および第2の端子を有し、前記第1の端子および前記第2の端子間に流れる書き込み電流に基づいてデータを記憶する複数個の磁気記憶部と、
前記各磁気記憶部の1列に対してn(nは1以上の自然数)本配置される第1の制御線と、
前記各磁気記憶部の1行に対してn本配置される第2の制御線と、
前記各磁気記憶部の行または列に対応して配置され、対応する前記磁気記憶部の前記第1の端子に接続される第3の制御線と、
制御電極、第1の導通電極および第2の導通電極を有し、前記磁気記憶部ごとにn個ずつ配置される第1の制御トランジスタとを備え、
前記磁気記憶部ごとに配置されるn個の第1の制御トランジスタは、対応の前記磁気記憶部が構成する列に対応する前記各第1の制御線に前記制御電極がそれぞれ接続され、対応の前記磁気記憶部が構成する行に対応する前記各第2の制御線に前記第1の導通電極がそれぞれ接続され、対応する前記磁気記憶部の前記第2の端子に前記第2の導通電極が接続される不揮発性半導体記憶装置。
A plurality of magnetic storage units arranged in a matrix, having a first terminal and a second terminal, and storing data based on a write current flowing between the first terminal and the second terminal;
A first control line arranged with n (n is a natural number of 1 or more) for one column of each of the magnetic storage units;
N second control lines arranged for one row of each magnetic storage unit;
A third control line arranged corresponding to the row or column of each magnetic storage unit and connected to the first terminal of the corresponding magnetic storage unit;
A first control transistor having a control electrode, a first conduction electrode, and a second conduction electrode, and being arranged for each n of the magnetic storage units,
The n first control transistors arranged for each magnetic memory unit are connected to the first control lines corresponding to the columns formed by the corresponding magnetic memory units, respectively. The first conduction electrode is connected to each of the second control lines corresponding to the rows formed by the magnetic memory unit, and the second conduction electrode is connected to the second terminal of the corresponding magnetic memory unit. A nonvolatile semiconductor memory device to be connected.
前記第1の制御線は、前記各磁気記憶部の列とほぼ平行に配置され、
前記第2の制御線は、前記各磁気記憶部の行とほぼ平行に配置され、
前記第3の制御線は、前記各磁気記憶部の列に対応して配置され、前記各磁気記憶部の列とほぼ平行に配置される請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
The first control line is disposed substantially parallel to the row of each magnetic storage unit,
The second control line is disposed substantially parallel to the row of each magnetic storage unit,
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the third control line is arranged corresponding to a column of each of the magnetic memory units, and is arranged substantially parallel to the column of each of the magnetic memory units.
前記不揮発性半導体記憶装置は、さらに、
前記第1〜第3の制御線に電流を供給する制御を行なう制御回路を備え、
前記制御回路は、データ書き込み時、前記各磁気記憶部の所定の行または列に対応する前記第3の制御線に接続されるすべての前記磁気記憶部に所定方向の前記書き込み電流を供給し、その後、前記所定の行または列に対応する前記第3の制御線に接続される一部または全部の前記磁気記憶部に前記所定方向と逆方向の前記書き込み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 control circuit for performing control to supply current to the first to third control lines;
The control circuit supplies the write current in a predetermined direction to all the magnetic storage units connected to the third control line corresponding to a predetermined row or column of each magnetic storage unit when writing data, 2. The nonvolatile memory according to claim 1, wherein the write current in a direction opposite to the predetermined direction is supplied to a part or all of the magnetic storage units connected to the third control line corresponding to the predetermined row or column. Semiconductor memory device.
前記各磁気記憶部の行方向において隣り合う2個の前記磁気記憶部にそれぞれ対応し、かつ同一の前記第2の制御線に接続される2個の前記第1の制御トランジスタが前記2個の磁気記憶部間において隣接して配置され、前記隣接して配置される前記各第1の制御トランジスタのソース領域またはドレイン領域が共通である請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。   The two first control transistors respectively corresponding to the two magnetic storage units adjacent in the row direction of the magnetic storage units and connected to the same second control line are the two The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the non-volatile semiconductor memory device is disposed adjacent to each other between the magnetic memory portions, and a source region or a drain region of each of the first control transistors disposed adjacent to each other is common. 前記第3の制御線は、前記各磁気記憶部の1行に対してn本配置され、
前記不揮発性半導体記憶装置は、さらに、
制御電極、第1の導通電極および第2の導通電極を有し、前記磁気記憶部ごとにn個ずつ配置される第2の制御トランジスタを備え、
前記磁気記憶部ごとに配置されるn個の第2の制御トランジスタは、対応の前記磁気記憶部が構成する列に対応する前記各第1の制御線に前記制御電極がそれぞれ接続され、対応の前記磁気記憶部が構成する行に対応する前記各第3の制御線に前記第1の導通電極がそれぞれ接続され、対応する前記磁気記憶部の前記第1の端子に前記第2の導通電極が接続される請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
N third control lines are arranged for one row of each magnetic storage unit;
The nonvolatile semiconductor memory device further includes:
A second control transistor having a control electrode, a first conduction electrode, and a second conduction electrode, wherein n pieces are arranged for each of the magnetic memory units;
The n second control transistors arranged for each of the magnetic memory units are connected to the first control lines corresponding to the columns formed by the corresponding magnetic memory units, respectively. The first conductive electrode is connected to each of the third control lines corresponding to the row formed by the magnetic memory unit, and the second conductive electrode is connected to the first terminal of the corresponding magnetic memory unit. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, which is connected.
前記nは2以上の自然数である請求項1または5に記載の不揮発性半導体記憶装置。   The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein n is a natural number of 2 or more. 前記第1の制御線は、前記各磁気記憶部の列とほぼ平行に配置され、
前記第2の制御線は、前記各磁気記憶部の行とほぼ平行に配置され、
前記第3の制御線は、前記各磁気記憶部の行に対応して配置され、前記各磁気記憶部の行とほぼ平行に配置される請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。
The first control line is disposed substantially parallel to the row of each magnetic storage unit,
The second control line is disposed substantially parallel to the row of each magnetic storage unit,
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the third control line is arranged corresponding to a row of each magnetic storage unit, and is arranged substantially parallel to the row of each magnetic storage unit.
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