JP2007317948A - Nonvolatile memory - Google Patents

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知也 河越
Hiroaki Tanizaki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonvolatile memory wherein the layout area of its memory array can be reduced. <P>SOLUTION: In the nonvolatile memory, each bit line BL is coupled electrically to each tunnel magnetic resistance element TMR of each memory cell. Each tunnel magnetic resistance element TMR is coupled electrically to one electrode of the electrodes of each access transistor ATR formed in each active layer provided in a substrate of an underlay. Further, the other electrode (source) of the electrodes of each access transistor ATR is coupled electrically via a contact CT to each source line SL formed in a first metal wiring layer. Each active layer is so formed zigzag in the shape of a Z character as to form in itself inclusively each access transistor of each memory cell, and the access transistor of the memory cell belonging to the memory-cell row and memory-cell column adjacent to each memory cell. While forming the two access transistors in the one active layer, a pair of memory cells belonging to the memory-cell rows and memory-cell columns adjacent to each other are coupled electrically to each corresponding source line by using a common contact CT. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、不揮発性記憶装置に関し、より特定的には、磁気トンネル接合(MTJ:Magnetic Tunnel Junction)を有するメモリセルを備えたランダムアクセスメモリに関する。   The present invention relates to a nonvolatile memory device, and more specifically to a random access memory including a memory cell having a magnetic tunnel junction (MTJ).

近年、新世代の不揮発性記憶装置として、MRAM(Magnetic Random Access Memory)デバイスが注目されている。MRAMデバイスは、半導体集積回路に形成された複数の薄膜磁性体を用いて不揮発的なデータ記憶を行ない、薄膜磁性体の各々に対してランダムアクセスが可能な不揮発性記憶装置である。特に、近年では磁気トンネル接合(MTJ)を利用した薄膜磁性体をメモリセルとして用いることによって、MRAMデバイスの性能が飛躍的に進歩することが発表されている。   In recent years, MRAM (Magnetic Random Access Memory) devices have attracted attention as a new generation of nonvolatile storage devices. An MRAM device is a non-volatile memory device that performs non-volatile data storage using a plurality of thin film magnetic bodies formed in a semiconductor integrated circuit and can randomly access each of the thin film magnetic bodies. In particular, in recent years, it has been announced that the performance of MRAM devices will be dramatically improved by using a thin film magnetic material using a magnetic tunnel junction (MTJ) as a memory cell.

一般的にこれら不揮発性記憶装置の記憶素子として用いられるメモリセルのデータ読出を実行する場合には、記憶素子を構成するトンネル磁気抵抗素子(TMR素子)に流れる電流やTMRの両端電圧を測定し、TMRの抵抗値を間接測定することで実行することができる。   In general, when reading data from a memory cell used as a memory element of these nonvolatile memory devices, a current flowing through a tunnel magnetoresistive element (TMR element) constituting the memory element and a voltage across the TMR are measured. The resistance value of TMR can be measured indirectly.

一方でこのMRAMデバイスのセル構造もDRAM(Dynamic Random Access Memory)デバイスのセル構造と同様に簡易なプロセスで実現可能となるための開発が行なわれている。   On the other hand, the cell structure of the MRAM device has been developed so as to be realized by a simple process like the cell structure of a DRAM (Dynamic Random Access Memory) device.

具体的には、一般的なMRAMデバイスのメモリセルには、読出用ワード線とは別に書込用ワード線が設けられた構造を採用していたが、書込用ワード線も設ける必要のないメモリセルとしてスピン注入方式のメモリセルが近年提唱されている。   Specifically, a memory cell of a general MRAM device has a structure in which a write word line is provided in addition to a read word line, but it is not necessary to provide a write word line. In recent years, a spin injection type memory cell has been proposed as a memory cell.

スピン注入方式のメモリセルでは、現行のMRAMデバイスとはデータの書込方式が異なる。現行のMRAMデバイスのメモリセルは、TMR素子に隣接した配線(書込用ワード線を含む)に電流を流して磁界を発生させることにより磁化を反転させる方式を採用していたが、スピン注入方式のメモリセルでは直接TMR素子に流し込んだ電流によってTMR素子が有する磁化を反転させる方式を採用している。電流を流す向きを変えることで自由層の磁化を固定層と平行または反平行にスイッチする。この点で、電流中のスピン偏極した電子の作用によって磁化を反転させるためスピン注入方式と呼ばれている。これによりMRAMデバイスのメモリセルに対して書込用ワード線を特別に設ける必要が無く簡易なセル構造を実現することが可能になる。   In the spin injection type memory cell, the data writing method is different from the current MRAM device. The memory cell of the current MRAM device employs a method of reversing the magnetization by causing a magnetic field to flow through a wiring (including a write word line) adjacent to the TMR element. The memory cell employs a method of reversing the magnetization of the TMR element by the current directly flowing into the TMR element. By changing the direction of current flow, the magnetization of the free layer is switched parallel or antiparallel to the fixed layer. In this respect, it is called a spin injection method because the magnetization is reversed by the action of spin-polarized electrons in the current. As a result, it is not necessary to provide a special write word line for the memory cell of the MRAM device, and a simple cell structure can be realized.

このスピン注入方式のメモリセルで構成される従来のメモリアレイのレイアウト面積を最小にするために、メモリセルに対応して設けられるデータ書込電流を流すソース線SLおよびビット線BLは、互いに交差するようにレイアウトされていた。   In order to minimize the layout area of the conventional memory array composed of the memory cells of the spin injection method, the source line SL and the bit line BL through which the data write current provided corresponding to the memory cell crosses each other. Was laid out to do.

図29は、メモリセルのソース線SLおよびビット線BLが交差する従来のメモリアレイのレイアウトを説明する図である。ここでは、複数のメモリセルが行列状に集積配置されたメモリアレイに対して上面側から見た図が示されている。   FIG. 29 is a diagram for explaining the layout of a conventional memory array in which source lines SL and bit lines BL of memory cells intersect. Here, a view of a memory array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix is viewed from the upper surface side.

図29を参照して、従来のメモリアレイは、X方向に沿って、メモリセル行にそれぞれ対応してワード線WLが設けられ、Y方向に沿って、メモリセル列にそれぞれ対応してビット線BLが設けられる。また、X方向に沿って、2つのメモリセル行にそれぞれ対応してソース線SLが設けられる。ソース線SLはX方向に沿ってワード線WLとともにビット線BLと交差するように設けられる。   Referring to FIG. 29, the conventional memory array is provided with word lines WL corresponding to the memory cell rows along the X direction, and bit lines corresponding to the memory cell columns along the Y direction. BL is provided. A source line SL is provided along the X direction corresponding to each of the two memory cell rows. The source line SL is provided so as to cross the bit line BL along with the word line WL along the X direction.

図30は、図29に示される従来のメモリアレイの回路構成図である。
図30を参照して、ここでは、一例としてメモリセルMC1およびMC2が示されており、各メモリセルは、トンネル磁気抵抗素子TMRと、アクセストランジスタとを含み、ここでは、メモリセルMC1およびMC2にそれぞれ対応してアクセストランジスタATR1,ATR2がそれぞれ設けられている場合が示されている。また、アクセストランジスタATR1,ATR2のゲートは、ワード線WLとそれぞれ電気的に結合され、ソースは、ともに共通のソース線SLと電気的に結合される。
FIG. 30 is a circuit configuration diagram of the conventional memory array shown in FIG.
Referring to FIG. 30, here, memory cells MC1 and MC2 are shown as an example, and each memory cell includes a tunnel magnetoresistive element TMR and an access transistor. Here, memory cells MC1 and MC2 include A case is shown in which access transistors ATR1 and ATR2 are respectively provided correspondingly. Access transistors ATR1 and ATR2 have their gates electrically coupled to word line WL, and their sources are electrically coupled to a common source line SL.

再び図29を参照して、ビット線BLは、第1の金属配線層よりも上層の第2の金属配線層に形成され、メモリセルのトンネル磁気抵抗素子TMRと電気的に結合される。トンネル磁気抵抗素子TMRは、基板の下地に設けられた活性層に形成されたアクセストランジスタATRの一方電極と電気的に結合される。そして、アクセストランジスタATRの他方電極(ソース)は、コンタクトCTを介して第1の金属配線層に形成されるソース線SLと電気的に結合される。当該構成においては、1つの活性層に2つのアクセストランジスタを形成して、2つの隣接するメモリセル行において共通のコンタクトを用いて一本のソース線と電気的に結合する構成であるためソース線の本数を削減して、メモリアレイのレイアウト面積を縮小する構成が採用されている。本例においては活性層TA0〜TA2が一例として示され、活性層TA0は、アクセストランジスタATR1,ATR2を形成する。   Referring to FIG. 29 again, bit line BL is formed in the second metal wiring layer above the first metal wiring layer, and is electrically coupled to tunneling magneto-resistance element TMR of the memory cell. Tunneling magneto-resistance element TMR is electrically coupled to one electrode of access transistor ATR formed in an active layer provided on the base of the substrate. The other electrode (source) of access transistor ATR is electrically coupled to source line SL formed in the first metal wiring layer via contact CT. In this configuration, two access transistors are formed in one active layer, and the source line is electrically coupled to one source line using a common contact in two adjacent memory cell rows. A configuration is employed in which the layout area of the memory array is reduced by reducing the number of memory cells. In this example, active layers TA0 to TA2 are shown as an example, and active layer TA0 forms access transistors ATR1 and ATR2.

ここで、従来のメモリアレイの単体のメモリセルMCを形成するレイアウト面積について考える。   Here, a layout area for forming a single memory cell MC of a conventional memory array will be considered.

X軸方向の長さはたとえばビット線BLの直下にトンネル磁気抵抗素子TMRを配置する場合にトンネル磁気抵抗素子TMRのX軸方向の長さに起因してビット線BLのX軸方向の幅をMMxとする。そして隣接メモリセル列間のスペースの幅をMSxとする。そして、Y軸方向の長さは、たとえばソース線SLのY軸方向の幅をMLyとする。また、ここでは説明の簡易のためトンネル磁気抵抗素子TMRを配置するY軸方向の幅をソース線SLと同じ幅MLyであると仮定し、ソース線SLとトンネル磁気抵抗素子TMRとの間に設けられるワード線WLのY軸方向の幅をMSyとし、また隣接メモリセル間のスペースの幅をワード線WLと同じ幅MSyと仮定して考えると、1つのメモリセルMCのX軸方向の長さはMMx+MSxとなる。1つのメモリセルMCのY軸方向の長さは(3MLy+3MSy)/2=1.5MLy+1.5MSyとなる。すなわち、1つのメモリセルは、当該X軸およびY軸の長さの積に相当するレイアウト面積が必要となる。   For example, when the tunnel magnetoresistive element TMR is arranged directly below the bit line BL, the length in the X axis direction is the width of the bit line BL in the X axis direction due to the length of the tunnel magnetoresistive element TMR in the X axis direction. Let MMx. The width of the space between adjacent memory cell columns is MSx. The length in the Y-axis direction is, for example, the width in the Y-axis direction of the source line SL is MLy. Further, here, for simplicity of explanation, it is assumed that the width in the Y-axis direction in which the tunnel magnetoresistive element TMR is arranged is the same width MLy as the source line SL, and is provided between the source line SL and the tunnel magnetoresistive element TMR. Assuming that the width of the word line WL in the Y-axis direction is MSy and the width of the space between adjacent memory cells is the same width MSy as the word line WL, the length of one memory cell MC in the X-axis direction Becomes MMx + MSx. The length in the Y-axis direction of one memory cell MC is (3MLy + 3MSy) /2=1.5MLy+1.5MSy. That is, one memory cell requires a layout area corresponding to the product of the lengths of the X axis and the Y axis.

一方、上述したようにスピン注入方式のメモリセルでは直接トンネル磁気抵抗素子TMRに流れ込む電流によって磁化を反転させる方式であるため、このようにソース線SLとビット線BLとが交差するメモリセルから構成されるメモリアレイにおいては、ワード線WLを立上げた場合には1つのメモリセルにしかアクセスすることができない構成となっている。   On the other hand, as described above, the spin injection type memory cell has a method of reversing the magnetization by the current flowing directly into the tunnel magnetoresistive element TMR, and thus is composed of a memory cell in which the source line SL and the bit line BL intersect in this way. In the memory array, when the word line WL is raised, only one memory cell can be accessed.

たとえば寄生抵抗および配線容量の関係から、ソース線およびビット線の最大長が512ビット以下に制限される場合に、256Kビットの32ビットの並列書込が実行可能なデバイスを構成する場合について考える。   Consider, for example, the case where a device capable of executing 256 Kbits of 32-bit parallel writing is configured when the maximum length of a source line and a bit line is limited to 512 bits or less due to the relationship between parasitic resistance and wiring capacitance.

図31は、メモリアレイに対応して設けられるメモリセルを選択するためのデコーダのレイアウトを説明する概略ブロック図である。   FIG. 31 is a schematic block diagram illustrating a layout of a decoder for selecting a memory cell provided corresponding to a memory array.

図31(a)に示されるように通常はメモリアレイ1つに対して、たとえば512ビット幅のロウデコーダおよび列デコーダを行方向あるいは列方向に沿って隣接して設けることができるが、当該スピン注入のメモリセルの場合には、1つのメモリアレイに対して1つのセルにしかアクセスすることができないため、256Kビットの32ビットの並列なデータ書込あるいはデータ読出を実行可能とする場合には、8Kビットの32個のメモリアレイで構成する必要がある。   As shown in FIG. 31A, normally, for example, a 512-bit-wide row decoder and column decoder can be provided adjacent to one memory array in the row direction or the column direction. In the case of an injection memory cell, only one cell can be accessed to one memory array, so that it is possible to execute 256 Kbit 32-bit parallel data writing or data reading. , 32 memory arrays of 8K bits are required.

図31(b)には8Kビットの32個のメモリアレイで構成されたデバイスの一例が示されている。図31(b)に示されるように、図31(a)と比較してロウデコーダおよび列デコーダに配置されるドライバの数が飛躍的に増大する。   FIG. 31B shows an example of a device composed of 32 memory arrays of 8K bits. As shown in FIG. 31 (b), the number of drivers arranged in the row decoder and the column decoder is dramatically increased as compared with FIG. 31 (a).

たとえば8Kビットのメモリアレイに対応してロウアドレスに対応するロウデコーダおよびコラムアドレスに対応する列デコーダを設ける場合について考える。この場合、ロウデコーダおよび列デコーダにそれぞれ128個および64個のドライバを隣接して配置することにより実現可能であるが、32個のメモリアレイそれぞれに適用した場合には、ロウデコーダ全体として128×32=4096個のドライバを配置するとともに、列デコーダ全体として64×32=2048個のドライバを配置することになり、1つのメモリアレイで構成する場合に比べて、全体のレイアウト面積が大幅に増加するという問題がある。   For example, consider a case where a row decoder corresponding to a row address and a column decoder corresponding to a column address are provided corresponding to an 8K-bit memory array. In this case, it can be realized by arranging 128 and 64 drivers adjacent to the row decoder and the column decoder, respectively. However, when applied to each of 32 memory arrays, the entire row decoder is 128 ×. 32 = 4096 drivers are arranged, and 64 × 32 = 2048 drivers are arranged for the entire column decoder, so that the overall layout area is greatly increased compared to the case of a single memory array. There is a problem of doing.

そこで、メモリセルのソース線およびビット線の構成を、ソース線SLおよびビット線BLをともに同一方向に平行に配置することにより、1つのメモリアレイにより複数ビットのデータ書込を実行することができる。   Therefore, by arranging the source line SL and the bit line BL in the memory cell so that the source line SL and the bit line BL are both arranged in parallel in the same direction, data writing of a plurality of bits can be executed by one memory array. .

なお、以上本発明についての従来技術を、出願人の知得した一般的な技術情報に基づいて説明したが、出願人の記憶する範囲において、出願前までに先行技術文献情報として開示すべき情報を出願人は有していない。   In addition, although the prior art about this invention was demonstrated based on the general technical information which the applicant acquired, the information which should be disclosed as prior art document information before filing in the range which an applicant memorize | stores The applicant does not have

図32は、メモリセルのソース線SLおよびビット線BLがY軸方向に沿ってともに平行に設けられた場合の従来のメモリアレイのレイアウトを説明する図である。   FIG. 32 is a diagram for explaining the layout of a conventional memory array when source lines SL and bit lines BL of memory cells are provided in parallel along the Y-axis direction.

図32を参照して、このメモリアレイは、X方向に沿って、メモリセル行にそれぞれ対応してワード線WLが設けられ、Y方向に沿って、メモリセル列にそれぞれ対応してビット線BLが設けられる。また、Y方向に沿って、メモリセル列にそれぞれ対応してソース線SLがビット線BLと平行に設けられる。   Referring to FIG. 32, this memory array is provided with word lines WL corresponding to the memory cell rows along the X direction, and bit lines BL corresponding to the memory cell columns along the Y direction. Is provided. Further, along the Y direction, source lines SL are provided in parallel to the bit lines BL in correspondence with the memory cell columns, respectively.

図33は、図32に示される従来のメモリアレイの回路構成図である。
図33を参照して、ここでは、一例としてメモリセルMC1およびMC2が示されており、各メモリセルの接続関係については、図30で説明したのと同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。但し、メモリセル列に対応して設けられたソース線SLは、ビット線BLと平行に設けられ、アクセストランジスタATR1,ATR2はともに共通のソース線SLと電気的に結合される。
FIG. 33 is a circuit configuration diagram of the conventional memory array shown in FIG.
Referring to FIG. 33, here, memory cells MC1 and MC2 are shown as an example, and the connection relationship between the memory cells is the same as that described in FIG. 30, and therefore the detailed description thereof will not be repeated. . However, source line SL provided corresponding to the memory cell column is provided in parallel with bit line BL, and access transistors ATR1 and ATR2 are both electrically coupled to common source line SL.

再び図32を参照して、ビット線BLは、第1の金属配線層よりも上層の第2の金属配線層に形成され、メモリセルのトンネル磁気抵抗素子TMRと電気的に結合される。トンネル磁気抵抗素子TMRは、基板の下地に設けられた活性層に形成されたアクセストランジスタATRの一方電極と電気的に結合される。そして、アクセストランジスタATRの他方電極(ソース)は、コンタクトCTを介して第1の金属配線層に形成されるソース線SLと電気的に結合される。当該構成においては、1つの活性層に2つのアクセストランジスタを形成して、同一列の2つずつのメモリセルに対して共通のコンタクトCTを用いて対応するソース線と電気的に結合されている。本例においては2つずつのアクセストランジスタを形成する活性層TB0〜TB2が一例として示され、活性層TB0は、アクセストランジスタATR1,ATR2を形成する。   Referring to FIG. 32 again, bit line BL is formed in the second metal wiring layer above the first metal wiring layer, and is electrically coupled to tunneling magneto-resistance element TMR of the memory cell. Tunneling magneto-resistance element TMR is electrically coupled to one electrode of access transistor ATR formed in an active layer provided on the base of the substrate. The other electrode (source) of access transistor ATR is electrically coupled to source line SL formed in the first metal wiring layer via contact CT. In this configuration, two access transistors are formed in one active layer and are electrically coupled to corresponding source lines using a common contact CT for two memory cells in the same column. . In this example, active layers TB0 to TB2 forming two access transistors are shown as an example, and the active layer TB0 forms access transistors ATR1 and ATR2.

ここで、このメモリアレイの単体のメモリセルMCを形成するレイアウト面積について考える。   Here, a layout area for forming a single memory cell MC of the memory array will be considered.

上述したのと同様にX軸方向の長さはたとえばビット線BLの直下にトンネル磁気抵抗素子TMRを配置する場合にトンネル磁気抵抗素子TMRのX軸方向の長さに起因してビット線BLのX軸方向の幅をMMxとする。そして、ソース線SLを配置した場合のX軸方向の幅をMLxとする。また、X軸方向のビット線BLとソース線SLとのレイアウト間隔をMSxとする。そして、Y軸方向の長さは、ワード線WLのY軸方向の幅をMSyとする。ソース線SLのY軸方向の幅をMLyとする。また、同様にトンネル磁気抵抗素子TMRを配置するY軸方向の幅をソース線SLと同じ幅MLyであると仮定し、また隣接メモリセル間のスペースの幅をワード線WLと同じ幅MSyと仮定して考えると、1つのメモリセルMCのX軸方向の長さはMMx+MLx+2MSxとなる。1つのメモリセルMCのY軸方向の長さは(3MLy+3MSy)/2=1.5MLy+1.5MSyとなる。すなわち、1つのメモリセルは、当該X軸およびY軸の長さの積に相当するレイアウト面積が必要となる。ビット線BLとソース線SLとが交差するメモリセルと比較した場合、Y軸方向のメモリセルMCの長さは変わらないが、X軸方向のメモリセルMCの長さはソース線SLを設ける場合の金属配線幅と隣接するメモリセルとの間隔を確保するためのスペースとが必要になるためソース線SLとビット線BLとが交差するメモリセルに比べてレイアウト面積が増大するという問題がある。すなわち、記憶容量が増大すればするほどメモリアレイのレイアウト面積が増大するという問題がある。   As described above, the length in the X-axis direction is caused by the length of the tunnel magnetoresistive element TMR in the X-axis direction when the tunnel magnetoresistive element TMR is arranged immediately below the bit line BL, for example. The width in the X-axis direction is MMx. The width in the X-axis direction when the source line SL is arranged is MLx. Further, the layout interval between the bit line BL and the source line SL in the X-axis direction is MSx. The length in the Y-axis direction is MSy of the width of the word line WL in the Y-axis direction. The width of the source line SL in the Y-axis direction is assumed to be MLy. Similarly, it is assumed that the width in the Y-axis direction in which the tunnel magnetoresistive element TMR is disposed is the same width MLy as that of the source line SL, and the width of the space between adjacent memory cells is assumed to be the same width MSy as that of the word line WL. Accordingly, the length of one memory cell MC in the X-axis direction is MMx + MLx + 2MSx. The length in the Y-axis direction of one memory cell MC is (3MLy + 3MSy) /2=1.5MLy+1.5MSy. That is, one memory cell requires a layout area corresponding to the product of the lengths of the X axis and the Y axis. When compared with the memory cell in which the bit line BL and the source line SL intersect, the length of the memory cell MC in the Y-axis direction is not changed, but the length of the memory cell MC in the X-axis direction is the case where the source line SL is provided. This requires a space for securing the space between the metal wiring width and the adjacent memory cell, and therefore there is a problem that the layout area increases as compared with the memory cell where the source line SL and the bit line BL intersect. That is, there is a problem that the layout area of the memory array increases as the storage capacity increases.

本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであって、メモリアレイのレイアウト面積を縮小可能な不揮発性記憶装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile memory device capable of reducing the layout area of a memory array.

本発明に係る不揮発性記憶装置は、行列状に集積配置された複数のメモリセルと、メモリセル行に対応してそれぞれ設けられる複数のワード線と、メモリセル列に対応してそれぞれ設けられる複数の第1の電流線と、2つずつの互いに隣接するメモリセル列にそれぞれ対応して設けられ、各々が各前記第1の電流線の間に設けられる複数の第2の電流線とを備える。各メモリセルは、素子を通過する通過電流に応じて不揮発的なデータ記憶を実行する抵抗体記憶素子と、対応するワード線の活性化に応じて対応する第1および第2の電流線との間で前記磁気抵抗素子を介して電流経路を形成するためのスイッチ素子と、2つずつのメモリセル列のメモリセルは、隣接するメモリセル行でありかつ隣接するメモリセル列のメモリセルと組を形成して対応する第2の電流線と電気的に結合するための共通のコンタクト部とを含む。   A nonvolatile memory device according to the present invention includes a plurality of memory cells integrated and arranged in a matrix, a plurality of word lines provided corresponding to memory cell rows, and a plurality provided respectively corresponding to memory cell columns. First current lines and a plurality of second current lines provided corresponding to two memory cell columns adjacent to each other, each provided between the first current lines. . Each memory cell includes a resistor memory element that performs non-volatile data storage in response to a passing current passing through the element, and a corresponding first and second current line in response to activation of a corresponding word line. A switching element for forming a current path between the magnetoresistive elements and a memory cell in each of the two memory cell columns is an adjacent memory cell row and is combined with a memory cell in the adjacent memory cell column. And a common contact portion for electrically coupling with the corresponding second current line.

本発明に係る別の不揮発性記憶装置は、行列状に集積配置された複数のメモリセルと、メモリセル行に対応してそれぞれ設けられる複数のワード線と、各々が、互いに隣接する2つずつのメモリセル列に対応してそれぞれ設けられる複数の第1および第2の電流線とを備える。各メモリセルは、素子を通過する通過電流に応じて不揮発的なデータ記憶を実行する抵抗体記憶素子と、対応するワード線の活性化に応じて対応する第1および第2の電流線との間で前記磁気抵抗素子を介して電流経路を形成するためのスイッチ素子とを含む。2つずつのメモリセル列のうちの一方のメモリセル列の互いに隣接する2つずつのメモリセルは、他方のメモリセル列に対応する第2の電流線と電気的に結合するための共通の第1のコンタクト部をさらに含む。2つずつのメモリセル列のうちの他方のメモリセル列の互いに隣接する2つずつのメモリセルは、一方のメモリセル列に対応する第1の電流線と電気的に結合するための共通の第2のコンタクト部をさらに含む。   Another nonvolatile memory device according to the present invention includes a plurality of memory cells integrated and arranged in rows and columns, a plurality of word lines provided corresponding to the memory cell rows, and two adjacent to each other. And a plurality of first and second current lines respectively provided corresponding to the memory cell columns. Each memory cell includes a resistor memory element that performs non-volatile data storage in response to a passing current passing through the element, and a corresponding first and second current line in response to activation of a corresponding word line. And a switch element for forming a current path through the magnetoresistive element therebetween. Two memory cells adjacent to each other in one of the two memory cell columns are shared by a second current line corresponding to the other memory cell column. A first contact portion is further included. Two memory cells adjacent to each other in the other memory cell column of the two memory cell columns are commonly connected to a first current line corresponding to the one memory cell column. A second contact portion is further included.

本発明に係るさらに別の不揮発性記憶装置は、所定の規則に従う行列状に集積配置された複数のメモリセルと、メモリセル行に対応してそれぞれ設けられる複数のワード線と、メモリセル列に対応してそれぞれ設けられる複数の電流線とを備え、各前記メモリセルは、素子を通過する通過電流に応じて不揮発的なデータ記憶を実行する抵抗体記憶素子と、対応するワード線の活性化に応じて対応する電流線と隣接する別の電流線との間で前記磁気抵抗素子を介して電流経路を形成するためのスイッチ素子とを含む。メモリセル列のうちの互いに隣接する4つずつのメモリセルは、互いに隣接する2つずつのメモリセルで構成される第1および第2のメモリセル組を構成する。メモリセル列の一方側の2つ隣のメモリセル列の前記第1のメモリセル組と同一行を構成する互いに隣接する2つずつのメモリセルは第3のメモリセル組を構成する。メモリセル列の他方側の2つ隣のメモリセル列の前記第2のメモリセル組と同一行を構成する互いに隣接する2つずつのメモリセルは第4のメモリセル組を構成する。第1および第3のメモリセル組の各メモリセルは、前記メモリセル列に対応する電流線と前記一方側の2つ隣のメモリセル列の間のメモリセル列に対応する隣接する電流線とを電気的に結合するための共通の第1のコンタクト部を有し、第2および第4のメモリセル組の各メモリセルは、前記メモリセル列に対応する電流線と前記他方側の2つ隣のメモリセル列の間のメモリセル列に対応する隣接する電流線とを電気的に結合するための共通の第2のコンタクト部を有する。   Still another nonvolatile memory device according to the present invention includes a plurality of memory cells arranged in a matrix according to a predetermined rule, a plurality of word lines respectively provided corresponding to memory cell rows, and a memory cell column. A plurality of current lines provided correspondingly, and each of the memory cells includes a resistor memory element that performs nonvolatile data storage according to a passing current passing through the element, and activation of a corresponding word line And a switch element for forming a current path through the magnetoresistive element between the corresponding current line and another adjacent current line. Four memory cells adjacent to each other in the memory cell column form a first and second memory cell set including two memory cells adjacent to each other. Two adjacent memory cells that constitute the same row as the first memory cell set in the two adjacent memory cell columns on one side of the memory cell column form a third memory cell set. Two adjacent memory cells that form the same row as the second memory cell set in the two adjacent memory cell columns on the other side of the memory cell column form a fourth memory cell set. Each memory cell of the first and third memory cell sets includes a current line corresponding to the memory cell column and an adjacent current line corresponding to a memory cell column between the two adjacent memory cell columns on the one side. Each memory cell of the second and fourth memory cell sets includes a current line corresponding to the memory cell column and the other two on the other side. A common second contact portion for electrically coupling adjacent current lines corresponding to memory cell columns between adjacent memory cell columns is provided.

本発明に係る不揮発性記憶装置は、同一方向である列方向に沿って第1および第2の電流線が設けられ、第2の電流線は、2つずつの互いに隣接するメモリセル列で共通のコンタクト部を介して共有されるため第2の電流線をレイアウトするための領域を縮小してメモリセルのレイアウト面積を縮小し、メモリアレイ全体としてのレイアウト面積を縮小することができる。   In the nonvolatile memory device according to the present invention, the first and second current lines are provided along the column direction which is the same direction, and the second current lines are shared by two adjacent memory cell columns. Therefore, the area for laying out the second current line can be reduced to reduce the layout area of the memory cell, and the layout area of the entire memory array can be reduced.

本発明に係る別の不揮発性記憶装置は、2つずつのメモリセル列のそれぞれに対応して第1および第2の電流線が設けられ、第1のコンタクト部を介して一方のメモリセル列のメモリセルと第2の電流線とが電気的に結合され、第2のコンタクト部を介して他方のメモリセル列のメモリセルと第1の電流線とが電気的に結合される構成であるため、ビット線以外のソース線をレイアウトするための領域を縮小してメモリセルのレイアウト面積を縮小し、メモリアレイ全体としてのレイアウト面積を縮小することができる。   Another non-volatile memory device according to the present invention is provided with first and second current lines corresponding to each of two memory cell columns, and one memory cell column via a first contact portion. The memory cell and the second current line are electrically coupled, and the memory cell of the other memory cell column and the first current line are electrically coupled via the second contact portion. Therefore, the area for laying out the source lines other than the bit lines can be reduced to reduce the layout area of the memory cells, and the layout area of the entire memory array can be reduced.

本発明に係るさらに別の不揮発性記憶装置は、2つずつのメモリセルで構成される第1のメモリセル組と、第1のメモリセル組と同一行を構成する互いに隣接する2つずつのメモリセルで構成される第3のメモリセル組とが共通の第1のコンタクト部を介してその間のメモリセル列に対応する電流線と電気的に結合される構成であるため、ビット線以外のソース線をレイアウトするための領域を縮小してメモリセルのレイアウト面積を縮小し、メモリアレイ全体としてのレイアウト面積を縮小することができる。   Still another nonvolatile memory device according to the present invention includes a first memory cell set constituted by two memory cells and two adjacent ones constituting the same row as the first memory cell set. Since the third memory cell set constituted by the memory cells is electrically coupled to the current line corresponding to the memory cell column between the third memory cell set via the common first contact portion, The area for laying out the source lines can be reduced to reduce the layout area of the memory cell, and the layout area of the entire memory array can be reduced.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described in detail 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.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に従う不揮発性記憶装置の代表例として示されるMRAMデバイス1の全体構成を示す概略ブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an overall configuration of an MRAM device 1 shown as a representative example of a nonvolatile memory device according to Embodiment 1 of the present invention.

図1を参照して、MRAMデバイス1は、制御信号CMDに応答してMRAMデバイス1の全体の動作を制御するコントロール回路5と、各々が行列状に配置されたMTJメモリセルMCを含むメモリアレイ10とを備える。ここで、メモリアレイ10の各々の行列状に配置された複数のメモリセルMCの行および列を、メモリセル行およびメモリセル列ともそれぞれ称する。   Referring to FIG. 1, an MRAM device 1 includes a control circuit 5 for controlling the entire operation of MRAM device 1 in response to a control signal CMD, and a memory array including MTJ memory cells MC arranged in a matrix. 10. Here, the rows and columns of the plurality of memory cells MC arranged in each matrix of the memory array 10 are also referred to as memory cell rows and memory cell columns, respectively.

また、MRAMデバイス1は行デコーダ20と、列デコーダ25と、入出力制御回路30とを備える。行デコーダ20は、アドレス信号ADDに含まれるロウアドレスRAに基づいて、選択的にアクセス対象となるメモリアレイ10における行選択を実行する。また、列デコーダ25は、アドレス信号ADDに含まれるコラムアドレスCAに基づいて選択的にアクセス対象となるメモリアレイ10の列選択を実行する。   The MRAM device 1 also includes a row decoder 20, a column decoder 25, and an input / output control circuit 30. The row decoder 20 selectively performs row selection in the memory array 10 to be accessed based on the row address RA included in the address signal ADD. The column decoder 25 selectively performs column selection of the memory array 10 to be accessed based on the column address CA included in the address signal ADD.

また、入出力制御回路30は入力データDIN、出力データDOUT等のデータの入出力を制御し、コントロール回路5からの指示に応答して、内部回路に伝達もしくは外部に出力する。   The input / output control circuit 30 controls input / output of data such as the input data DIN and output data DOUT, and transmits the data to the internal circuit or outputs it externally in response to an instruction from the control circuit 5.

なお、以下においては、信号、信号線およびデータ等の二値的な高電圧状態および低電圧状態をそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルとも称する。   In the following, the binary high voltage state and low voltage state such as signals, signal lines, and data are also referred to as “H” level and “L” level, respectively.

なお、本例においては、メモリアレイ10において、代表的に単一のメモリセルMCが示され、メモリセル行に対応して設けられたワード線WLおよびメモリセル列に対応して設けられたビット線BLおよびソース線SLとが代表的に1本ずつ示されている。   In this example, a single memory cell MC is typically shown in memory array 10, and a word line WL provided corresponding to a memory cell row and a bit provided corresponding to a memory cell column One line BL and one source line SL are typically shown one by one.

図2は、本発明の実施の形態1に従うメモリセルMCを説明する概念図である。
図2(a)を参照して、本発明の実施の形態1に従うメモリセルMCは、トンネル磁気抵抗素子TMRとアクセストランジスタATRとを含む。なお、ここでは、上述したスピン注入方式のトンネル磁気抵抗素子TMRを有するMRAMメモリセルについて代表的に説明するがこれに限られず、素子を通過する通過電流に応じて不揮発的なデータ記憶を実行する抵抗体記憶素子であれば同様に適用可能である。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating memory cell MC according to the first embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 2A, memory cell MC according to the first embodiment of the present invention includes tunneling magneto-resistance element TMR and access transistor ATR. Here, the MRAM memory cell having the above-described spin-injection tunneling magneto-resistance element TMR is representatively described. However, the present invention is not limited to this, and nonvolatile data storage is executed in accordance with the passing current passing through the element. Any resistor memory element can be applied in the same manner.

トンネル磁気抵抗素子TMRとアクセストランジスタATRとは、ビット線BLとソース線SLとの間に直列に接続されている。具体的には、アクセストランジスタATRは、ソース線SLとトンネル磁気抵抗素子TMRとの間に設けられ、そのゲートはワード線WLと電気的に結合される。また、トンネル磁気抵抗素子TMRは、アクセストランジスタATRとビット線BLとの間に電気的に結合される。   Tunneling magneto-resistance element TMR and access transistor ATR are connected in series between bit line BL and source line SL. Specifically, access transistor ATR is provided between source line SL and tunneling magneto-resistance element TMR, and its gate is electrically coupled to word line WL. Tunnel magnetoresistive element TMR is electrically coupled between access transistor ATR and bit line BL.

そして、後述するがメモリセルMCに対してデータ書込を実行する構成として、ビット線BLおよびソース線SLの少なくとも一方側が高電位あるいは低電位に設定される。すなわち、データ書込においては、メモリセルMCを介してビット線BL側からソース線SL側あるいはソース線SL側からビット線BL側への電流経路を形成することによりデータ書込を実行する。   As will be described later, as a configuration for executing data writing to the memory cell MC, at least one of the bit line BL and the source line SL is set to a high potential or a low potential. That is, in data writing, data writing is executed by forming a current path from the bit line BL side to the source line SL side or from the source line SL side to the bit line BL side via the memory cell MC.

図2(b)は、トンネル磁気抵抗素子TMRの断面図を説明する図である。
図2(b)を参照して、トンネル磁気抵抗素子TMRは、固定された一定の磁化方向を有する強磁性体層(固定層)(以下、ピン層とも称する)PLと、素子に流し込んだ電流によって磁化方向が反転する強磁性体層(自由層)(以下、単にフリー層とも称する)FLと、ピン層PLおよびフリー層FLとの間には絶縁体膜で形成されるトンネルバリア(トンネル膜)BALとを有する。
FIG. 2B is a diagram for explaining a cross-sectional view of the tunnel magnetoresistive element TMR.
Referring to FIG. 2B, tunneling magneto-resistance element TMR includes a ferromagnetic layer (fixed layer) (hereinafter also referred to as a pinned layer) PL having a fixed constant magnetization direction, and a current flowing into the element. A tunnel barrier (tunnel film) formed of an insulator film between a ferromagnetic layer (free layer) (hereinafter also simply referred to as a free layer) FL whose magnetization direction is reversed by the pinned layer PL and the free layer FL. ) BAL.

フリー層FLは、書込まれる記憶データのレベルに応じて流されるデータ書込電流の流れる方向に応じてピン層PLと同一方向またはピン層PLと反対方向に磁化される。これらのピン層PL、バリア層BLおよびフリー層FLによって磁気トンネル接合は形成される。   Free layer FL is magnetized in the same direction as pinned layer PL or in the opposite direction to pinned layer PL, depending on the direction of the data write current that flows according to the level of the stored data to be written. These pinned layer PL, barrier layer BL, and free layer FL form a magnetic tunnel junction.

トンネル磁気抵抗素子TMRの電気抵抗は、ピン層PLおよびフリー層FLのそれぞれの磁化方向の相対関係に応じて変化する。具体的には、トンネル磁気抵抗素子TMRの電気抵抗は、フリー層FLの磁化方向とピン層PLの磁化方向とが同じ(平行)である場合には低抵抗状態(最小値)Rminとなり、両者の磁化方向が反対(反平行)方向である場合には高抵抗状態(最大値)Rmaxとなる。この高抵抗状態Rmaxおよび低抵抗状態Rminを記憶データ「0」あるいは「1」にそれぞれ対応付けることにより不揮発的なデータ記憶を実行することが可能となる。   The electric resistance of tunneling magneto-resistance element TMR changes according to the relative relationship between the magnetization directions of pinned layer PL and free layer FL. Specifically, the electric resistance of the tunnel magnetoresistive element TMR becomes a low resistance state (minimum value) Rmin when the magnetization direction of the free layer FL and the magnetization direction of the pinned layer PL are the same (parallel). When the magnetization direction is opposite (anti-parallel), a high resistance state (maximum value) Rmax is obtained. By associating the high resistance state Rmax and the low resistance state Rmin with the stored data “0” or “1”, nonvolatile data storage can be executed.

データ書込時においては、ワード線WLが活性化されて、アクセストランジスタATRはターンオンされる。この状態で、フリー層FLからピン層PLに対してデータ書込電流を供給するかあるいはピン層PLからフリー層FLにデータ書込電流を供給するかに応じて磁化方向が反転する。   In data writing, word line WL is activated and access transistor ATR is turned on. In this state, the magnetization direction is reversed depending on whether the data write current is supplied from the free layer FL to the pinned layer PL or the data write current is supplied from the pinned layer PL to the free layer FL.

図3は、本発明の実施の形態1に従うメモリセルMCのデータ書込を説明する図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating data writing in memory cell MC according to the first embodiment of the present invention.

図3(a)を参照して、ここでは、ビット線BLを高電位にしてソース線SLを低電位にすることによりデータ書込電流Iwrite1がトンネル磁気抵抗素子TMRに流れる。すなわちこの場合はビット線BL側からソース線SL側へデータ書込電流Iwrite1が流れ込むことになる。一方、図3(b)を参照して、ここではビット線BLが低電位と電気的に接続されソース線SLが高電位に電気的に接続された状態である。この場合にはソース線SL側からビット線BL側にデータ書込電流Iwrite2が流れ込む。すなわちピン層PLからフリー層FLへ電流が通過することになる。   Referring to FIG. 3A, here, data write current Iwrite1 flows through tunneling magneto-resistance element TMR by setting bit line BL to a high potential and source line SL to a low potential. That is, in this case, the data write current Iwrite1 flows from the bit line BL side to the source line SL side. On the other hand, referring to FIG. 3B, here, the bit line BL is electrically connected to a low potential and the source line SL is electrically connected to a high potential. In this case, the data write current Iwrite2 flows from the source line SL side to the bit line BL side. That is, current passes from the pinned layer PL to the free layer FL.

図4は、本発明の実施の形態1に従うメモリセルMCの磁化方向の反転を説明する図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating reversal of the magnetization direction of memory cell MC according to the first embodiment of the present invention.

図4(a)を参照して、ビット線BL側からソース線SL側へデータ書込電流Iwrite1が流れ込む場合を説明する図である。   Referring to FIG. 4A, the case where the data write current Iwrite1 flows from the bit line BL side to the source line SL side will be described.

ここでは、ピン層PLが右から左の向きに磁化している場合が示されている。そうすると注入されたスピン偏極電子はデータ書込電流Iwrite1の方向と逆方向から流れ込むことになり、ピン層PLの磁化方向と同じ向きのスピン電子が自由層FLに流れ込むことになる。したがってフリー層FLの磁化方向はピン層PLと同じ方向すなわち平行となる。   Here, a case where the pinned layer PL is magnetized from right to left is shown. Then, the injected spin-polarized electrons flow from the direction opposite to the direction of the data write current Iwrite1, and spin electrons having the same direction as the magnetization direction of the pinned layer PL flow into the free layer FL. Therefore, the magnetization direction of the free layer FL is the same direction as that of the pinned layer PL, that is, parallel.

図4(b)を参照して、ソース線SL側からビット線BL側へデータ書込電流Iwrite2が流れ込む場合を説明する図である。   Referring to FIG. 4B, it is a diagram illustrating a case where the data write current Iwrite2 flows from the source line SL side to the bit line BL side.

ここでは、ピン層PLが右から左の向きに磁化している場合が示されている。そうすると、注入されたスピン偏極電子は、データ書込電流Iwrite2の方向と逆方向から流れ込むことになり、その際、すなわちフリー層FLからピン層PLにスピン偏極電子が流れ込むことになる。そうするとフリー層FLから流れ込んだスピン偏極電子はピン層PLと同方向のスピン偏極電子が通過し、逆方向のスピン偏極電子が反射してフリー層FLに作用してピン層PLと反対方向に変化する。これによりフリー層FLとピン層PLの磁化方向が反対(反平行)状態となる。   Here, a case where the pinned layer PL is magnetized from right to left is shown. Then, the injected spin-polarized electrons flow from the direction opposite to the direction of the data write current Iwrite2, that is, the spin-polarized electrons flow from the free layer FL to the pinned layer PL. Then, the spin-polarized electrons flowing from the free layer FL pass through the spin-polarized electrons in the same direction as the pinned layer PL, and the spin-polarized electrons in the reverse direction are reflected and act on the free layer FL to be opposite to the pinned layer PL. Change direction. As a result, the magnetization directions of the free layer FL and the pinned layer PL are opposite (anti-parallel).

図5は、本発明の実施の形態1に従うメモリセルのレイアウト構成を説明する図である。ここでは、複数のメモリセルが行列状に集積配置されたメモリアレイに対して上面側から見た図が示されている。   FIG. 5 is a diagram illustrating a layout configuration of the memory cell according to the first embodiment of the present invention. Here, a view of a memory array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix is viewed from the upper surface side.

図5を参照して、本発明の実施の形態1に従うメモリアレイは、X方向に沿って、メモリセル行にそれぞれ対応して2本のワード線WLが設けられ、Y方向に沿って、メモリセル列にそれぞれ対応してビット線BLが設けられる。また、Y方向に沿って、2つのメモリセル列にそれぞれ対応してソース線SLが設けられる。ソース線SLはY方向に沿ってビット線BLと平行となるように設けられる。ここでは、一例としてソース線SL1,SL2と、ビット線BL1〜BL4とが代表的に示されている。また、メモリセル行に対応して設けられる2本のワード線のうちの一本は、奇数列に対応するメモリセルのアクセストランジスタのゲートと電気的に結合され、2本のワード線のうちの他方の一本は、偶数列に対応するメモリセルのアクセストランジスタのゲートと電気的に結合される。ここでは、一例としてワード線WL1〜WL6とが代表的に示されている。   Referring to FIG. 5, the memory array according to the first embodiment of the present invention is provided with two word lines WL corresponding to the memory cell rows along the X direction, and the memory array along the Y direction. Bit lines BL are provided corresponding to the respective cell columns. A source line SL is provided along the Y direction corresponding to each of the two memory cell columns. The source line SL is provided so as to be parallel to the bit line BL along the Y direction. Here, as an example, source lines SL1 and SL2 and bit lines BL1 to BL4 are representatively shown. One of the two word lines provided corresponding to the memory cell row is electrically coupled to the gate of the access transistor of the memory cell corresponding to the odd-numbered column. The other one is electrically coupled to the gate of the access transistor of the memory cell corresponding to the even column. Here, as an example, word lines WL1 to WL6 are representatively shown.

また、ビット線BLは、上述したのと同様に第1の金属配線層よりも上層の第2の金属配線層に形成され、メモリセルのトンネル磁気抵抗素子TMRと電気的に結合される。トンネル磁気抵抗素子TMRは、基板の下地に設けられた活性層に形成されたアクセストランジスタATRの一方電極と電気的に結合される。そして、アクセストランジスタATRの他方電極(ソース)は、コンタクトCTを介して第1の金属配線層に形成されるソース線SLと電気的に結合される。本発明の実施の形態1に従う活性層は、メモリセルのアクセストランジスタと、隣接するメモリセル行であり、かつ隣接するメモリセル列のメモリセルのアクセストランジスタとを形成するようにZ字形状にジグザグに形成される。当該構成においては、1つの活性層に2つのアクセストランジスタを形成して、隣接するメモリセル行であり、かつ隣接するメモリセル列の2つずつのメモリセルに対して共通のコンタクトCTを用いて対応するソース線と電気的に結合されている。本例においては2つずつのアクセストランジスタを形成する活性層TC0〜TC2が一例として示されている。   Similarly to the above, bit line BL is formed in the second metal wiring layer above the first metal wiring layer, and is electrically coupled to tunneling magneto-resistance element TMR of the memory cell. Tunneling magneto-resistance element TMR is electrically coupled to one electrode of access transistor ATR formed in an active layer provided on the base of the substrate. The other electrode (source) of access transistor ATR is electrically coupled to source line SL formed in the first metal wiring layer via contact CT. The active layer according to the first embodiment of the present invention is zigzag in a Z shape so as to form an access transistor of a memory cell and an access transistor of an adjacent memory cell row and an adjacent memory cell column. Formed. In this configuration, two access transistors are formed in one active layer, and a common contact CT is used for two memory cells in adjacent memory cell rows and adjacent memory cell columns. It is electrically coupled to the corresponding source line. In this example, active layers TC <b> 0 to TC <b> 2 that form two access transistors are shown as an example.

図6は、図5のメモリアレイのレイアウト構成においてKP−KP♯のメモリセルの断面構造を説明する図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining a cross-sectional structure of KP-KP # memory cells in the layout configuration of the memory array of FIG.

図6を参照して、メモリセルMCおよびソース線SLおよびビット線BL等の配線構造が示されている。   Referring to FIG. 6, a wiring structure such as memory cell MC, source line SL, and bit line BL is shown.

具体的には、P型の半導体基板Psub上に形成されたアクセストランジスタATRは、N型領域であるソース/ドレイン領域102aおよび102bとゲート領域とを有する。アクセストランジスタATRのゲート領域は、集積度を高める観点からワード線WLと同一の配線層にポリシリコンゲート106として形成される。ソース/ドレイン領域102aは、コンタクトホール103を介してトンネル磁気抵抗素子TMRと結合され、トンネル磁気抵抗素子TMRは、第2の金属配線層105において形成されるビット線BLと電気的に結合される。ソース/ドレイン領域102bは、コンタクトCTに相当するコンタクトホール107を介して第1層の金属配線層108に形成されるソース線SLと電気的に結合される。なお、ソース線SLを形成する第1の金属配線層108とコンタクトホール103とが重ならないようにソース/ドレイン領域102bは紙面に対して垂直方向に延在しておりコンタクトホール107を用いてコンタクトCTが形成されている。他のメモリセルMCの配線構造についても同様であるのでその詳細な説明は繰返さない。   Specifically, access transistor ATR formed on P-type semiconductor substrate Psub has source / drain regions 102a and 102b which are N-type regions, and a gate region. The gate region of access transistor ATR is formed as polysilicon gate 106 in the same wiring layer as word line WL from the viewpoint of increasing the degree of integration. Source / drain region 102 a is coupled to tunneling magneto-resistance element TMR through contact hole 103, and tunneling magneto-resistance element TMR is electrically coupled to bit line BL formed in second metal interconnection layer 105. . Source / drain region 102b is electrically coupled to source line SL formed in first-layer metal interconnection layer 108 through contact hole 107 corresponding to contact CT. Note that the source / drain region 102b extends in a direction perpendicular to the paper surface so that the first metal wiring layer 108 forming the source line SL and the contact hole 103 do not overlap, and the contact hole 107 is used for contact. CT is formed. Since the same applies to the wiring structure of other memory cells MC, detailed description thereof will not be repeated.

図7は、本発明の実施の形態1のメモリアレイのメモリセルの回路構成図である。
図7を参照して、上述したようにメモリセル行に対応して2本のワード線WLが設けられ、ここでは、ワード線WL1〜WL6が示されている。また、メモリセル列に対応してビット線BL1〜BL4と、ソース線SL1,SL2とが示されている。ソース線SL1は、2つずつの隣接するメモリセル列において互いに共有されている。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram of the memory cells of the memory array according to the first embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 7, as described above, two word lines WL are provided corresponding to the memory cell rows, and here, word lines WL1 to WL6 are shown. Also, bit lines BL1 to BL4 and source lines SL1 and SL2 are shown corresponding to the memory cell columns. The source line SL1 is shared by two adjacent memory cell columns.

また、ここで示されているようにたとえばメモリセルMC1は、隣接するメモリセル行でありかつ隣接するメモリセル列のメモリセルMC2とソース線SL1を共有するように電気的に結合されている。   As shown here, for example, memory cell MC1 is electrically coupled so as to share source line SL1 with memory cell MC2 in an adjacent memory cell row and in an adjacent memory cell column.

したがって、たとえばワード線WL1が活性化された場合にメモリセルMC1がアクセスされ、ビット線BL1およびソース線SL1に挟まれるトンネル磁気抵抗素子TMRに対して2本の電流線を用いてデータ書込を実行することができる。また、並列にビット線BL3およびソース線SL2に挟まれるトンネル磁気抵抗素子TMRもアクセスされるため、当該2本の電流線を用いてもデータ書込を実行することができる。すなわち、複数ビットの並列なデータ書込を実行することが可能である。   Therefore, for example, when word line WL1 is activated, memory cell MC1 is accessed, and data writing is performed using two current lines for tunneling magneto-resistance element TMR sandwiched between bit line BL1 and source line SL1. Can be executed. In addition, since the tunnel magnetoresistive element TMR sandwiched between the bit line BL3 and the source line SL2 is also accessed in parallel, data writing can be executed even using the two current lines. That is, it is possible to execute parallel data writing of a plurality of bits.

ここで、本発明の実施の形態1に従うメモリセルMCを形成するレイアウト面積について考える。   Here, a layout area for forming memory cell MC according to the first embodiment of the present invention will be considered.

図5を再び参照して、上述したのと同様にX軸方向の長さはたとえばビット線BLのX軸方向の幅をMMx、そしてソース線SLのX軸方向の幅をMLxとする。ここでは、説明の簡易のためX軸方向のビット線BLとソース線SLとのレイアウト間隔をソース線SLと同じ幅MSxとする。そして、トンネル磁気抵抗素子TMRを配置するためのY軸方向の幅をMLyとする。そして、ここでは、2本のワード線WLを配置するためのY軸方向の幅を2MSyとする。なお、2本のワード線の間において、共通の活性領域が設けられ、共通の活性領域上に設けられたコンタクトCTを介してソース線SLとアクセストランジスタATRとが電気的に結合される。   Referring again to FIG. 5, as described above, the length in the X-axis direction is, for example, the width of the bit line BL in the X-axis direction is MMx, and the width of the source line SL in the X-axis direction is MLx. Here, for simplicity of explanation, the layout interval between the bit line BL and the source line SL in the X-axis direction is set to the same width MSx as the source line SL. The width in the Y-axis direction for arranging the tunnel magnetoresistive element TMR is MLy. Here, the width in the Y-axis direction for arranging the two word lines WL is 2MSy. Note that a common active region is provided between the two word lines, and the source line SL and the access transistor ATR are electrically coupled via a contact CT provided on the common active region.

1つのメモリセルMCのX軸方向の長さは(2MMx+MLx+3MSx)/2=MMx+0.5MLx+1.5MSxとなる。また、同様にトンネル磁気抵抗素子TMRを配置するY軸方向の幅をソース線SLと同じ幅MLyであると仮定して考えると、1つのメモリセルMCのY軸方向の長さは(2MLy+4MSy)/2=MLy+2MSyとなる。すなわち、1つのメモリセルは、当該X軸およびY軸の長さの積に相当するレイアウト面積が必要となる。従来の図31のメモリセルのレイアウト面積と比較すれば、X軸方向の長さについて考えればMLxはMSxよりも大きい場合が一般的であるためX軸方向の長さは縮小され、また、Y軸方向について考えればMLyはMSyよりも大きい場合が一般的であるためY軸方向の長さについても縮小されるためメモリセルMCの面積を縮小し、全体としてメモリアレイのレイアウト面積を大幅に縮小することが可能となる。   The length in the X-axis direction of one memory cell MC is (2MMx + MLx + 3MSx) /2=MMx+0.5MLx+1.5MSx. Similarly, assuming that the width in the Y-axis direction in which the tunnel magnetoresistive element TMR is disposed is the same width MLy as the source line SL, the length in the Y-axis direction of one memory cell MC is (2MLy + 4MSy). / 2 = MLy + 2MSy. That is, one memory cell requires a layout area corresponding to the product of the lengths of the X axis and the Y axis. Compared with the layout area of the conventional memory cell of FIG. 31, when considering the length in the X-axis direction, MLx is generally larger than MSx, so the length in the X-axis direction is reduced, and Yx Considering the axial direction, MLy is generally larger than MSy, so the length in the Y-axis direction is also reduced, so the area of the memory cell MC is reduced, and the layout area of the memory array as a whole is greatly reduced. It becomes possible to do.

(実施の形態2)
図8は、本発明の実施の形態2に従うメモリセルのレイアウト構成を説明する図である。ここでは、複数のメモリセルが行列状に集積配置されたメモリアレイに対して上面側から見た図が示されている。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a diagram illustrating a layout configuration of the memory cell according to the second embodiment of the present invention. Here, a view of a memory array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix is viewed from the upper surface side.

図8を参照して、本発明の実施の形態1に従うメモリアレイは、X方向に沿って、メモリセル行にそれぞれ対応して2本のワード線WLが設けられ、Y方向に沿って、メモリセル列にそれぞれ対応してビット線BLが設けられる。ここでは、隣接するメモリセル列に設けられたビット線BLをソース線SLとして用いる場合の構成が示されている。すなわち2つの隣接するメモリセル列において一方をビット線BL、他方をソース線SLと用いることにより、実施の形態1で説明していたソース線SLを削除した構成である。一例としてビット線BL1〜BL4が代表的に示されている。また、メモリセル行に対応して設けられる2本のワード線のうちの一本は、奇数列に対応するメモリセルのアクセストランジスタのゲートと電気的に結合され、2本のワード線のうちの他方の一本は、偶数列に対応するメモリセルのアクセストランジスタのゲートと電気的に結合される。ここでは、一例としてワード線WL1〜WL8とが代表的に示されている。   Referring to FIG. 8, the memory array according to the first embodiment of the present invention is provided with two word lines WL corresponding to the memory cell rows along the X direction, and the memory array along the Y direction. Bit lines BL are provided corresponding to the respective cell columns. Here, a configuration in the case where a bit line BL provided in an adjacent memory cell column is used as the source line SL is shown. That is, by using one of the two adjacent memory cell columns as the bit line BL and the other as the source line SL, the source line SL described in the first embodiment is eliminated. As an example, bit lines BL1 to BL4 are representatively shown. One of the two word lines provided corresponding to the memory cell row is electrically coupled to the gate of the access transistor of the memory cell corresponding to the odd-numbered column. The other one is electrically coupled to the gate of the access transistor of the memory cell corresponding to the even column. Here, word lines WL1 to WL8 are representatively shown as an example.

また、ビット線BLは、上述したのと同様に第1の金属配線層よりも上層の第2の金属配線層に形成され、メモリセルのトンネル磁気抵抗素子TMRと電気的に結合される。トンネル磁気抵抗素子TMRは、基板の下地に設けられた活性層に形成されたアクセストランジスタATRの一方電極と電気的に結合される。そして、アクセストランジスタATRの他方電極(ソース)は、コンタクトCTを介して後述する第1の金属配線層に形成されるストラップSTと電気的に結合され、ストラップSTは、コンタクトCT#を介して隣接するビット線BLと電気的に結合される。本発明の実施の形態2に従う活性層は、同一列の2つずつのメモリセルのアクセストランジスタを形成するように設けられている。本例においては活性層TD0〜TD2が一例として示されている。後述するが、当該構成においては、1つの活性層に2つのアクセストランジスタが形成され、共通のコンタクト部を用いて隣接するメモリセル列に対応するソース線と電気的に結合されている。当該コンタクト部は、コンタクトCT、ストラップSTおよびコンタクトCT#で構成される。他の構成についても同様である。   Similarly to the above, bit line BL is formed in the second metal wiring layer above the first metal wiring layer, and is electrically coupled to tunneling magneto-resistance element TMR of the memory cell. Tunneling magneto-resistance element TMR is electrically coupled to one electrode of access transistor ATR formed in an active layer provided on the base of the substrate. The other electrode (source) of access transistor ATR is electrically coupled to a strap ST formed in a first metal wiring layer, which will be described later, via contact CT, and strap ST is adjacent to contact ST # via contact CT #. Electrically coupled to the bit line BL. The active layer according to the second embodiment of the present invention is provided so as to form access transistors of two memory cells in the same column. In this example, the active layers TD0 to TD2 are shown as an example. As will be described later, in this configuration, two access transistors are formed in one active layer and are electrically coupled to source lines corresponding to adjacent memory cell columns using a common contact portion. The contact portion includes a contact CT, a strap ST, and a contact CT #. The same applies to other configurations.

図9は、図8のメモリアレイのレイアウト構成においてメモリセルの断面構造を説明する図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the memory cell in the layout configuration of the memory array of FIG.

図9(a)は、KQ−KQ♯で切断した場合のメモリセルの断面構造を説明する図である。   FIG. 9A illustrates a cross-sectional structure of the memory cell when cut along KQ-KQ #.

図9(a)を参照して、メモリセルMCおよびソース線SLおよびビット線BL等の配線構造が示されている。   Referring to FIG. 9A, a wiring structure such as memory cell MC, source line SL, and bit line BL is shown.

具体的には、P型の半導体基板Psub上に形成されたアクセストランジスタATRは、N型領域であるソース/ドレイン領域102aおよび102bとゲート領域とを有する。アクセストランジスタATRのゲート領域は、集積度を高める観点からワード線WLと同一の配線層にポリシリコンゲート106として形成される。ソース/ドレイン領域102aは、コンタクトホール103を介してトンネル磁気抵抗素子TMRと結合され、トンネル磁気抵抗素子TMRは、第2の金属配線層105において形成されるビット線BLと電気的に結合される。ソース/ドレイン領域102bは、コンタクトCTに相当するコンタクトホール109を介してストラップSTと電気的に結合される。ストラップSTはX軸方向に沿って設けられ、隣接するメモリセル列に設けられたビット線BLとコンタクトCT#に相当するコンタクトホール109♯を介して電気的に結合される。同一の活性層に形成されるアクセストランジスタについても同様であり、本例においては、ソース/ドレイン領域102bが共有される構成である。他のメモリセルMCの配線構造についても同様であるのでその詳細な説明は繰返さない。   Specifically, access transistor ATR formed on P-type semiconductor substrate Psub has source / drain regions 102a and 102b which are N-type regions, and a gate region. The gate region of access transistor ATR is formed as polysilicon gate 106 in the same wiring layer as word line WL from the viewpoint of increasing the degree of integration. Source / drain region 102 a is coupled to tunneling magneto-resistance element TMR through contact hole 103, and tunneling magneto-resistance element TMR is electrically coupled to bit line BL formed in second metal interconnection layer 105. . Source / drain region 102b is electrically coupled to strap ST through contact hole 109 corresponding to contact CT. Strap ST is provided along the X-axis direction, and is electrically coupled to bit line BL provided in an adjacent memory cell column via contact hole 109 # corresponding to contact CT #. The same applies to access transistors formed in the same active layer. In this example, the source / drain region 102b is shared. Since the same applies to the wiring structure of other memory cells MC, detailed description thereof will not be repeated.

図9(b)は、KR−KR♯で切断した場合の断面構造を説明する図である。
図9(b)を参照して、ここではソース/ドレイン領域102bとコンタクトホール109を介して電気的に結合されるストラップSTが示されており、ストラップSTはコンタクトホール109♯を介して第2層の金属配線層に形成されるビット線BLと電気的に結合される。すなわち、コンタクトホール109,109#およびストラップSTを介して隣接するメモリセル列のビット線と電気的に結合される。ここでは、一例として、ビット線BL3に対応するメモリセルのトランジスタがビット線BL4と電気的に結合される場合が示されている。
FIG. 9B illustrates a cross-sectional structure when cut along KR-KR #.
Referring to FIG. 9B, here, strap ST electrically coupled to source / drain region 102b via contact hole 109 is shown, and strap ST is connected to second region via contact hole 109 #. It is electrically coupled to bit line BL formed in the metal wiring layer. In other words, it is electrically coupled to the bit line of the adjacent memory cell column via contact holes 109 and 109 # and strap ST. Here, as an example, the case where the transistor of the memory cell corresponding to the bit line BL3 is electrically coupled to the bit line BL4 is shown.

なお、当該ストラップSTは、図8を参照して、隣接する2つのワード線の間に設けられ、一例として、ビット線BL1に対応するメモリセルのアクセストランジスタとビット線BL2とを電気的に結合するためのストラップSTと、ビット線BL2に対応するメモリセルのアクセストランジスタとビット線BL1とを電気的に結合するためのストラップSTとは、互いに交互に設けられている。   The strap ST is provided between two adjacent word lines with reference to FIG. 8, and as an example, the access transistor of the memory cell corresponding to the bit line BL1 is electrically coupled to the bit line BL2. The strap ST for performing the operation and the strap ST for electrically coupling the access transistor of the memory cell corresponding to the bit line BL2 and the bit line BL1 are alternately provided.

図10は、本発明の実施の形態2に従うメモリアレイのメモリセルの回路構成図である。   FIG. 10 is a circuit configuration diagram of the memory cells of the memory array according to the second embodiment of the present invention.

図10を参照して、上述したようにメモリセル行に対応して2本のワード線WLが設けられ、ここでは、ワード線WL1〜WL8が示されている。また、メモリセル列に対応して設けられたビット線BL1〜BL4が示されている。また、ここで示されているようにたとえばビット線BL1に対応して設けられたメモリセルMC1は、同一列の隣接するメモリセルMC2とともに隣接するメモリセル列に対応するビット線BL2と電気的に結合されている。また、ビット線BL2に対応して設けられたメモリセルMC3は、同一列の隣接するメモリセルMC4とともに隣接するメモリセル列に対応するビット線BL1と電気的に結合されている。すなわち、2つずつのメモリセル列のうちの一方のメモリセル列の互いに隣接する2つずつのメモリセルは、他方のメモリセル列に対応するビット線と共通のコンタクトを介して電気的に結合され、他方のメモリセル列の互いに隣接する2つずつのメモリセルは、一方のメモリセル列に対応するビット線と共通のコンタクトを介して電気的に結合される。   Referring to FIG. 10, as described above, two word lines WL are provided corresponding to the memory cell rows, and here, word lines WL1 to WL8 are shown. In addition, bit lines BL1 to BL4 provided corresponding to the memory cell columns are shown. As shown here, for example, the memory cell MC1 provided corresponding to the bit line BL1 is electrically connected to the bit line BL2 corresponding to the adjacent memory cell column together with the adjacent memory cell MC2 of the same column. Are combined. The memory cell MC3 provided corresponding to the bit line BL2 is electrically coupled to the bit line BL1 corresponding to the adjacent memory cell column together with the adjacent memory cell MC4 in the same column. That is, two adjacent memory cells in one of the two memory cell columns are electrically coupled to each other through a common contact with a bit line corresponding to the other memory cell column. Two memory cells adjacent to each other in the other memory cell column are electrically coupled to the bit line corresponding to the one memory cell column through a common contact.

したがって、ワード線WL1が活性化した場合、メモリセルMC1は、ビット線BL1およびBL2を用いてデータ書込電流を供給することができ、データ書込を実行することが可能である。また、並列にビット線BL3およびビット線BL4に挟まれるトンネル磁気抵抗素子TMRもアクセスされるため、当該2本の電流線を用いてもデータ書込を実行することができる。すなわち、複数ビットの並列なデータ書込を実行することが可能である。   Therefore, when word line WL1 is activated, memory cell MC1 can supply data write current using bit lines BL1 and BL2, and can perform data writing. In addition, since tunnel magnetoresistive element TMR sandwiched between bit line BL3 and bit line BL4 is also accessed in parallel, data writing can be executed using the two current lines. That is, it is possible to execute parallel data writing of a plurality of bits.

ここで、本発明の実施の形態1に従うメモリセルMCを形成するレイアウト面積について考える。   Here, a layout area for forming memory cell MC according to the first embodiment of the present invention will be considered.

図8を再び参照して、X軸方向のメモリセルの長さはソース線SLを配置する必要がないため、ビット線BLの幅MMxと隣接するメモリセル列とのスペース幅MSxが必要となるのみである。すなわち、1つのメモリセルMCのX軸方向の長さはMMx+MSxとなる。したがって、X軸方向の長さは、図32で説明した従来のメモリセルよりもMLx+MSxだけ短くなることになる。   Referring to FIG. 8 again, since the length of the memory cell in the X-axis direction does not require the source line SL, the space width MSx between the bit line BL width MMx and the adjacent memory cell column is required. Only. That is, the length in the X-axis direction of one memory cell MC is MMx + MSx. Therefore, the length in the X-axis direction is shorter by MLx + MSx than the conventional memory cell described in FIG.

そして、Y軸方向の長さについて考えると、ストラップSTを形成するためのY軸方向の幅をMLyとする。また、ここでは、活性層に隣接して、アクセストランジスタATRのゲート領域を形成するワード線WLを形成する場合に、分離領域のマージンを確保するために活性層とワード線WLとのピッチ間隔を少し空けて形成する場合が示されている。ここでは一例として幅MSy+αとして示している。簡易のためMSy+αをMLyとして仮定すると、1つのメモリセルMCのY軸方向の長さは(4MLy+4MSy+2α)/2=2MLy+2MSy+α=3MLy+MSyとなる。すなわち、1つのメモリセルは、当該X軸およびY軸の長さの積に相当するレイアウト面積が必要となる。図32で説明したメモリセルのレイアウト面積と比較すれば、Y軸方向の長さは1.5MLy−0.5MSyだけ延びるがX軸方向の長さはMLx+MSx分だけ大幅に縮小されるため全体の面積として鑑みればメモリセルMCの面積を大幅に縮小し、全体としてメモリアレイのレイアウト面積を図32で説明した従来のメモリセルよりもさらに縮小することが可能となる。   Then, considering the length in the Y-axis direction, the width in the Y-axis direction for forming the strap ST is MLy. Further, here, when the word line WL for forming the gate region of the access transistor ATR is formed adjacent to the active layer, the pitch interval between the active layer and the word line WL is set to ensure a margin of the isolation region. The case where it forms a little apart is shown. Here, the width MSy + α is shown as an example. Assuming that MSy + α is MLy for simplicity, the length in the Y-axis direction of one memory cell MC is (4MLy + 4MSy + 2α) / 2 = 2MLy + 2MSy + α = 3MLy + MSy. That is, one memory cell requires a layout area corresponding to the product of the lengths of the X axis and the Y axis. Compared with the layout area of the memory cell described with reference to FIG. 32, the length in the Y-axis direction extends by 1.5 MLy−0.5 MSy, but the length in the X-axis direction is greatly reduced by MLx + MSx. In view of the area, the area of the memory cell MC can be greatly reduced, and the layout area of the memory array as a whole can be further reduced as compared with the conventional memory cell described with reference to FIG.

(実施の形態2の変形例)
図11は、本発明の実施の形態2の変形例に従うメモリセルのレイアウト構成を説明する図である。ここでは、複数のメモリセルが行列状に集積配置されたメモリアレイに対して上面側から見た図が示されている。
(Modification of Embodiment 2)
FIG. 11 is a diagram illustrating a layout configuration of a memory cell according to a modification of the second embodiment of the present invention. Here, a view of a memory array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix is viewed from the upper surface side.

図11を参照して、ここでは図8で説明したメモリセルのレイアウト構成と比較して、アクセストランジスタATRを形成する活性層がメモリセル列に沿ってすなわちY軸方向に沿って延在して形成されている点が異なる。具体的には、ビット線BLと平行に活性層E0が基板上に形成されている。ここでは、ビット線BL1およびBL2のメモリセル列の基板上の下地に活性層TE0,TE1がそれぞれ形成されている場合が示されている。   Referring to FIG. 11, the active layer forming access transistor ATR extends along the memory cell column, that is, along the Y-axis direction, as compared with the layout configuration of the memory cell described in FIG. It differs in that it is formed. Specifically, an active layer E0 is formed on the substrate in parallel with the bit line BL. Here, a case is shown in which active layers TE0 and TE1 are formed on the substrate on the substrate of the memory cell columns of bit lines BL1 and BL2, respectively.

図12は、図11のメモリアレイのレイアウト構成においてメモリセルの断面構造を説明する図である。   FIG. 12 is a diagram for explaining the cross-sectional structure of the memory cell in the layout configuration of the memory array of FIG.

図12(a)は、KS−KS♯で切断した場合のメモリセルの断面構造を説明する図である。   FIG. 12A illustrates a cross-sectional structure of the memory cell when cut along KS-KS #.

ここでは図9で説明した断面構造と比較して、ダミーのアクセストランジスタATRが活性層TE0に複数隣接して設けられている場合が示されている。その他の部分については図9で説明したのと同様であるのでその詳細な説明は繰返さない。   Here, a case where a plurality of dummy access transistors ATR are provided adjacent to the active layer TE0 is shown in comparison with the cross-sectional structure described in FIG. Other parts are the same as those described with reference to FIG. 9, and therefore detailed description thereof will not be repeated.

図12(b)は、KT−KT#で切断した場合のメモリセルの断面構造を説明する図である。   FIG. 12B is a diagram for explaining a cross-sectional structure of the memory cell when cut by KT-KT #.

この場合も、図9で説明したのと同様の断面構造が示されているが、活性層は、分離されることなく同一方向の延在して形成されている場合が示されている。   In this case as well, a cross-sectional structure similar to that described in FIG. 9 is shown, but the active layer is shown extending in the same direction without being separated.

図13は、本発明の実施の形態2の変形例に従うメモリアレイのメモリセルの回路構成図である。   FIG. 13 is a circuit configuration diagram of the memory cells of the memory array according to the modification of the second embodiment of the present invention.

図13を参照して、上述したようにメモリセル行に対応して2本のワード線WLが設けられ、ここでは、ワード線WL1〜WL8が示されている。また、メモリセル列に対応して設けられたビット線BL1〜BL4が示されている。基本的な構成については、図10で説明したのと同様であるが、同一の活性層にダミーのアクセストランジスタが設けられる点が異なる。すなわち、アクセストランジスタが連続して形成された構成となっている。なお、ここで「×」の記号が付記されているアクセストランジスタはメモリセルのアクセスには用いられないダミーのアクセストランジスタを示している。なお、このダミーのアクセストランジスタは直列に接続されており、ゲート領域にはそれぞれ異なるワード線が設けられている。したがって、任意の1本のワード線WLが活性化されてダミーのアクセストランジスタがオンした場合であっても電流経路が形成されることはなく、データ書込を実行する上で問題が生じることはない。   Referring to FIG. 13, as described above, two word lines WL are provided corresponding to the memory cell rows. Here, word lines WL1 to WL8 are shown. In addition, bit lines BL1 to BL4 provided corresponding to the memory cell columns are shown. The basic configuration is the same as that described with reference to FIG. 10 except that a dummy access transistor is provided in the same active layer. That is, the access transistor is continuously formed. Here, the access transistor to which the symbol “x” is added indicates a dummy access transistor that is not used for accessing the memory cell. The dummy access transistors are connected in series, and different word lines are provided in the gate regions. Therefore, even when any one word line WL is activated and the dummy access transistor is turned on, a current path is not formed, and there is a problem in executing data writing. Absent.

当該構成においては、活性層TE0をY軸方向に沿って延在して基板上にレイアウトし、アクセストランジスタATRおよびトンネル磁気抵抗素子TMRのレイアウトパターンを均一に形成することができるため、レイアウトパターンの加工が容易になるとともに、図8で説明した分離領域のマージンを確保する必要がないため幅αを余分に空ける必要がない。したがって、Y軸方向のメモリセルの長さをさらに短くすることができるため、メモリセルの面積を縮小し、全体としてメモリアレイのレイアウト面積を実施の形態2よりもさらに縮小することが可能となる。   In this configuration, the active layer TE0 extends along the Y-axis direction and is laid out on the substrate, and the layout pattern of the access transistor ATR and the tunnel magnetoresistive element TMR can be formed uniformly. The processing is facilitated, and it is not necessary to secure the margin of the separation region described with reference to FIG. Therefore, since the length of the memory cell in the Y-axis direction can be further shortened, the area of the memory cell can be reduced, and the layout area of the memory array as a whole can be further reduced as compared with the second embodiment. .

(実施の形態3)
図14は、本発明の実施の形態3に従うメモリセルのレイアウト構成を説明する図である。ここでは、複数のメモリセルが行列状に集積配置されたメモリアレイに対して上面側から見た図が示されている。
(Embodiment 3)
FIG. 14 is a diagram illustrating a layout configuration of the memory cell according to the third embodiment of the present invention. Here, a view of a memory array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix is viewed from the upper surface side.

図14を参照して、本発明の実施の形態3に従うメモリアレイは、X方向に沿って、メモリセル行に対応してワード線WLが設けられ、一定の規則に従って隣接するメモリセル行のワード線と電気的に結合される。また、Y方向に沿って、メモリセル列にそれぞれ対応してビット線BLが設けられる。一例としてビット線BL1〜BL7が代表的に示されている。ここでは、一例としてワード線WL1〜WL8とが代表的に示されている。   Referring to FIG. 14, in the memory array according to the third embodiment of the present invention, word lines WL are provided corresponding to the memory cell rows along the X direction, and the words of the adjacent memory cell rows according to a certain rule. Electrically coupled to the wire. A bit line BL is provided along the Y direction corresponding to each memory cell column. As an example, bit lines BL1 to BL7 are representatively shown. Here, word lines WL1 to WL8 are representatively shown as an example.

当該メモリアレイの複数のメモリセルは、所定の規則に従う配列パターンを有している。具体的には、1つのメモリセル列を構成するメモリセルの配列パターンとしては、7行のメモリセル行を一組として、2行連続してメモリセルが配置され、そして、残りの5行に1行ずつ空けてメモリセルが2個配置される配列パターンとなっており、隣接するメモリセル列の配列パターンとしては、同じ配列パターンが2行ずつ、ずれた同じ配列となっている。   The plurality of memory cells of the memory array have an arrangement pattern according to a predetermined rule. Specifically, as an array pattern of the memory cells constituting one memory cell column, memory cells are arranged in two consecutive rows with seven memory cell rows as a set, and the remaining five rows The arrangement pattern is such that two memory cells are arranged in a row, and the arrangement pattern of adjacent memory cell columns is the same arrangement with the same arrangement pattern shifted by two rows.

また、1つのメモリセル行を構成するメモリセルの配列パターンとしては、7列のメモリセル列を一組として4列連続してメモリセルが配置され、そして、残りの3列は配置されず、さらに次の4列連続してメモリセルが配置され、そして、残りの3列は配置されない繰返しの配列パターンとなっており、隣接するメモリセル行の配列パターンとしては、同じ配列パターンが4列ずつ、ずれた配列パターンとなっている。   In addition, as an array pattern of memory cells constituting one memory cell row, four memory cells are continuously arranged with one set of seven memory cell columns, and the remaining three columns are not arranged. Further, the memory cells are arranged in the next four columns in succession, and the remaining three columns are repeated arrangement patterns that are not arranged. As an arrangement pattern of adjacent memory cell rows, the same arrangement pattern has four columns each. The arrangement pattern is shifted.

そして、ワード線WLとの接続関係について説明すれば、メモリセル行に対応して設けられたワード線WLが設けられ、上記メモリセル行の配列パターンにおいて、4列連続して配置されるメモリセルのうちの奇数番目の2つのメモリセルは、当該メモリセル行のワード線WLと電気的に結合され、偶数番目のメモリセルは、隣接するメモリセル行に対応するワード線WLと電気的に結合される。   The connection relationship with the word line WL will be described. A word line WL provided corresponding to a memory cell row is provided, and memory cells arranged in four consecutive columns in the array pattern of the memory cell row. Of the memory cells are electrically coupled to the word line WL of the memory cell row, and the even-numbered memory cell is electrically coupled to the word line WL corresponding to the adjacent memory cell row. Is done.

当該構成は、隣接するメモリセル列に設けられたビット線BLをソース線SLとして用いる場合の構成が示されており、任意の3本の隣接するビット線の両端のビット線がその間に挟まれたビット線をソース線として用いる構成が示されている。   This configuration shows a configuration in which a bit line BL provided in an adjacent memory cell column is used as a source line SL, and bit lines at both ends of any three adjacent bit lines are sandwiched between them. A configuration using a bit line as a source line is shown.

ビット線BLは、上述したのと同様に第1の金属配線層よりも上層の第2の金属配線層に形成され、メモリセルのトンネル磁気抵抗素子TMRと電気的に結合される。トンネル磁気抵抗素子TMRは、基板の下地に設けられた活性層に形成されたアクセストランジスタATRの一方電極と電気的に結合される。そして、アクセストランジスタATRの他方電極(ソース)は、コンタクトCTを介して第1の金属配線層に形成されるストラップST#と電気的に結合され、ストラップST#を介して隣接するビット線BLと電気的に結合される。   Bit line BL is formed in the second metal wiring layer above the first metal wiring layer, as described above, and is electrically coupled to tunneling magneto-resistance element TMR of the memory cell. Tunneling magneto-resistance element TMR is electrically coupled to one electrode of access transistor ATR formed in an active layer provided on the base of the substrate. The other electrode (source) of access transistor ATR is electrically coupled to strap ST # formed in the first metal wiring layer via contact CT, and is connected to adjacent bit line BL via strap ST #. Electrically coupled.

より具体的には、メモリセル列のうちの互いに隣接する4つずつのメモリセルは、互いに隣接する2つずつのメモリセルで構成される第1および第2のメモリセル組を構成する。そして、一方側の2つ隣のメモリセル列であって、第1のメモリセル組と同一行を構成する互いに隣接する2つずつのメモリセルで構成される第3のメモリセル組とが共通のコンタクトを介して1つ隣のメモリセル列に対応するビット線と電気的に結合される。また、他方側の2つ隣のメモリセル列であって、第2のメモリセル組と同一行を構成する互いに隣接する2つずつのメモリセルで構成される第4のメモリセル組とが共通のコンタクトを介して1つ隣のメモリセル列に対応するビット線と電気的に結合される。   More specifically, four memory cells adjacent to each other in the memory cell column constitute a first and second memory cell set including two memory cells adjacent to each other. Further, the memory cell column is adjacent to one side of the memory cell column, and the first memory cell set and the third memory cell set including the two adjacent memory cells constituting the same row are common. Are electrically coupled to the bit line corresponding to the next memory cell column through the contact. The second memory cell column on the other side is the same as the second memory cell set and the fourth memory cell set including the two adjacent memory cells constituting the same row as the second memory cell set. Are electrically coupled to the bit line corresponding to the next memory cell column through the contact.

たとえば、図14においては、ビット線BL5に対応するメモリセル列の2つずつのメモリセルで構成されるメモリセル組MCU1,MCU2が示され、メモリセル組MCU1については、2つ隣のビット線BL7に対応するメモリセル列のメモリセル組MCU1と同一行のメモリセル組とがコンタクトCTを介してストラップST#により互いに電気的に結合され、ストラップST#と1つ隣りのビット線BL6とがコンタクトCT#を介して電気的に結合される場合が示されている。また、メモリセル組MCU2については、2つ隣りのビット線BL3に対応するメモリセル列のメモリセル組MCU2と同一行のメモリセル組とがコンタクトCTを介してストラップST#により互いに電気的に結合され、ストラップST#と1つ隣りのビット線BL4とがコンタクトCT#を介して電気的に結合される場合が示されている。   For example, FIG. 14 shows memory cell sets MCU1 and MCU2 each including two memory cells in a memory cell column corresponding to bit line BL5. For memory cell set MCU1, two adjacent bit lines are shown. The memory cell set MCU1 in the memory cell column corresponding to BL7 and the memory cell set in the same row are electrically coupled to each other by the strap ST # through the contact CT, and the strap ST # and the adjacent bit line BL6 are connected to each other. The case where it is electrically coupled via the contact CT # is shown. Further, for the memory cell set MCU2, the memory cell set MCU2 of the memory cell column corresponding to the two adjacent bit lines BL3 and the memory cell set in the same row are electrically coupled to each other by the strap ST # via the contact CT. In this example, strap ST # and one adjacent bit line BL4 are electrically coupled via contact CT #.

なお、発明の実施の形態3に従う活性層は、同一列の2つずつのメモリセルのアクセストランジスタを形成するように設けられている。本例においては活性層TF0〜TF2が一例として示されている。当該構成においては、1つの活性層に2つのアクセストランジスタが形成され、共通のコンタクトを用いて隣接するメモリセル列に対応するビット線と電気的に結合される。   The active layer according to the third embodiment of the invention is provided so as to form access transistors for two memory cells in the same column. In this example, the active layers TF0 to TF2 are shown as an example. In this configuration, two access transistors are formed in one active layer, and are electrically coupled to bit lines corresponding to adjacent memory cell columns using a common contact.

当該構成においては、2つのメモリセル組MCUが1つの共通のストラップST#を共有する構成であるためST#のレイアウト個数を実施の形態2の構成と比較して削減した構成である。これに伴い、ストラップST#をレイアウトするための領域を削減して、Y軸方向のメモリセルの長さを縮小することができ、メモリセルMCのレイアウト面積を縮小し、全体としてメモリアレイのレイアウト面積を縮小することが可能となる。   In this configuration, since two memory cell sets MCU share one common strap ST #, the number of ST # layouts is reduced compared to the configuration of the second embodiment. Accordingly, the area for laying out the strap ST # can be reduced, the length of the memory cell in the Y-axis direction can be reduced, the layout area of the memory cell MC can be reduced, and the layout of the memory array as a whole The area can be reduced.

図15は、本発明の実施の形態3に従うメモリアレイのメモリセルの回路構成図である。   FIG. 15 is a circuit configuration diagram of the memory cells of the memory array according to the third embodiment of the present invention.

図15を参照して、上述したようにメモリセル行に対応して2本のワード線WLが設けられ、ここでは、ワード線WL1〜WL8が示されている。また、メモリセル列に対応して設けられたビット線BL1〜BL7が示されている。また、ここで示されているようにたとえばビット線BL1に対応して設けられたメモリセルMC1は、同一列の隣接するメモリセルMC2とともに隣接するメモリセル列に対応するビット線BL2と電気的に結合されている。また、メモリセルMC1およびMC2と同一行のビット線BL3に対応して設けられたメモリセルMC3および同一列の隣接するメモリセルMC4は、隣接するメモリセル列に対応するビット線BL2と電気的に結合されている。   Referring to FIG. 15, as described above, two word lines WL are provided corresponding to the memory cell rows. Here, word lines WL1 to WL8 are shown. In addition, bit lines BL1 to BL7 provided corresponding to the memory cell columns are shown. As shown here, for example, the memory cell MC1 provided corresponding to the bit line BL1 is electrically connected to the bit line BL2 corresponding to the adjacent memory cell column together with the adjacent memory cell MC2 of the same column. Are combined. Memory cell MC3 provided corresponding to bit line BL3 in the same row as memory cells MC1 and MC2 and adjacent memory cell MC4 in the same column are electrically connected to bit line BL2 corresponding to the adjacent memory cell column. Are combined.

したがって、ワード線WL1が活性化した場合、メモリセルMC1およびMC3の2つのメモリセルがアクセスされ、ビット線BL1とビット線BL2との組あるいはビット線BL3とビット線BL2との組のいずれか一方を用いて対応するいずれか一方のメモリセルに対してデータ書込を実行することができる。この場合、3本のビット線の電位レベルをそれぞれ設定することにより、所望のメモリセルに対してデータ書込電流を供給することができ、データ書込を実行することが可能である。当該データ書込およびデータ読出については後述する。なお、メモリセルMC1,MC3は、同時にアクセスされる1つのメモリセルユニットを形成する。また、メモリセルMC2,MC4は、同時にアクセスされる1つのメモリセルユニットを形成する。   Therefore, when the word line WL1 is activated, the two memory cells MC1 and MC3 are accessed, and either the pair of the bit line BL1 and the bit line BL2 or the pair of the bit line BL3 and the bit line BL2 is accessed. Can be used to write data to any one of the corresponding memory cells. In this case, by setting the potential levels of the three bit lines, a data write current can be supplied to a desired memory cell, and data writing can be executed. The data writing and data reading will be described later. Memory cells MC1 and MC3 form one memory cell unit that is accessed simultaneously. Memory cells MC2 and MC4 form one memory cell unit that is accessed simultaneously.

また、並列にビット線BL4およびビット線BL5あるいはビット線BL5およびビット線BL6に挟まれるトンネル磁気抵抗素子TMRもアクセスされるため、当該2本の電流線を用いてもデータ書込を実行することができる。すなわち、複数ビットの並列なデータ書込を実行することが可能である。   Since the tunnel magnetoresistive element TMR sandwiched between the bit line BL4 and the bit line BL5 or the bit line BL5 and the bit line BL6 is also accessed in parallel, data writing can be executed using the two current lines. Can do. That is, it is possible to execute parallel data writing of a plurality of bits.

ここで、本発明の実施の形態3に従うメモリセルMCを形成するレイアウト面積について考える。   Now, consider a layout area for forming memory cell MC according to the third embodiment of the present invention.

図14を再び参照して、X軸方向のメモリセルの長さはソース線SLを配置する必要がないため、ビット線BLの幅MMxと隣接するメモリセル列とのスペース幅MSxが必要となるのみである。すなわち、1つのメモリセルMCのX軸方向の長さはMMx+MSxとなる。したがって、図32で説明した従来のメモリセルよりもMLx+MSxだけ短くなることになる。   Referring to FIG. 14 again, since the length of the memory cell in the X-axis direction does not require the source line SL, the space width MSx between the bit line BL width MMx and the adjacent memory cell column is required. Only. That is, the length in the X-axis direction of one memory cell MC is MMx + MSx. Therefore, it becomes shorter by MLx + MSx than the conventional memory cell described in FIG.

そして、Y軸方向の長さについて考えると、ストラップST#を形成するためのY軸方向の幅をMLyとする。また、上記の実施の形態2で説明したように分離領域のマージンを確保するために活性層とワード線WLとのピッチ間隔を少し空けて形成する必要があるため、ここでは、ワード線WLを配置するY軸方向の幅をMSy+αとして示している。   Then, considering the length in the Y-axis direction, the width in the Y-axis direction for forming the strap ST # is MLy. Further, as described in the second embodiment, since it is necessary to form the active layer and the word line WL with a little pitch interval in order to secure a margin of the isolation region, the word line WL is formed here. The width in the Y-axis direction to be arranged is shown as MSy + α.

そうすると、1つのメモリセルMCのY軸方向の長さは(7MLy+7MSy+3α)/4となる。すなわち、実施の形態2のメモリセルと比較してY軸方向に沿って(MLy+MSy+α)/4だけさらに短くなる。1つのメモリセルは、当該X軸およびY軸の長さの積に相当するレイアウト面積が必要となる。本発明の実施の形態2のメモリセルのレイアウト面積と比較すれば、Y軸方向の長さはさらに(MLy+MSy+α)/4だけ短くなるためメモリセルMCの面積を大幅に縮小し、全体としてメモリアレイのレイアウト面積を実施の形態2よりもさらに縮小することが可能となる。   Then, the length in the Y-axis direction of one memory cell MC is (7MLy + 7MSy + 3α) / 4. That is, it is further shortened by (MLy + MSy + α) / 4 along the Y-axis direction as compared with the memory cell of the second embodiment. One memory cell requires a layout area corresponding to the product of the lengths of the X axis and the Y axis. Compared with the layout area of the memory cell of the second embodiment of the present invention, the length in the Y-axis direction is further shortened by (MLy + MSy + α) / 4, so the area of the memory cell MC is greatly reduced, and the memory array as a whole This layout area can be further reduced as compared with the second embodiment.

(実施の形態3の変形例)
図16は、本発明の実施の形態3の変形例に従うメモリセルのレイアウト構成を説明する図である。ここでは、複数のメモリセルが行列状に集積配置されたメモリアレイに対して上面側から見た図が示されている。
(Modification of Embodiment 3)
FIG. 16 is a diagram illustrating a layout configuration of a memory cell according to a modification of the third embodiment of the present invention. Here, a view of a memory array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix is viewed from the upper surface side.

図16を参照して、ここでは図14で説明したメモリセルのレイアウト構成と比較して、アクセストランジスタATRを形成する活性層がメモリセル列に沿ってすなわちY軸方向に沿って延在して形成されている点が異なる。具体的には、ビット線BLと平行に活性層TG0が基板上に形成されている。ここでは、ビット線BL1〜BL3に対応するメモリセル列の基板上の下地に活性層TG0〜TG2がそれぞれ形成されている場合が示されている。   Referring to FIG. 16, the active layer forming access transistor ATR extends along the memory cell column, that is, along the Y-axis direction, as compared with the layout configuration of the memory cell described in FIG. It differs in that it is formed. Specifically, an active layer TG0 is formed on the substrate in parallel with the bit line BL. Here, a case where active layers TG0 to TG2 are respectively formed on the substrate on the substrate of the memory cell column corresponding to the bit lines BL1 to BL3 is shown.

図17は、本発明の実施の形態3の変形例に従うメモリアレイのメモリセルの回路構成図である。   FIG. 17 is a circuit configuration diagram of the memory cells of the memory array according to the modification of the third embodiment of the present invention.

図17を参照して、上述したようにメモリセル行に対応して2本のワード線WLが設けられ、ここでは、ワード線WL1〜WL8が示されている。また、メモリセル列に対応して設けられたビット線BL1〜BL7が示されている。基本的な構成については、図15で説明したのと同様であるが、同一の活性層にダミーのアクセストランジスタが設けられる点が異なる。すなわち、アクセストランジスタが連続して形成された構成となっている。上述したように、ここで「×」の記号が付記されているアクセストランジスタはメモリセルのアクセスには用いられないダミーのアクセストランジスタを示している。なお、このダミーのアクセストランジスタは直列に接続されており、ゲート領域にはそれぞれ異なるワード線が設けられている。したがって、任意の1本のワード線WLが活性化されてダミーのアクセストランジスタがオンした場合であっても電流経路が形成されることはなく、データ書込を実行する上で問題が生じることはない。   Referring to FIG. 17, as described above, two word lines WL are provided corresponding to the memory cell rows. Here, word lines WL1 to WL8 are shown. In addition, bit lines BL1 to BL7 provided corresponding to the memory cell columns are shown. The basic configuration is the same as that described with reference to FIG. 15 except that a dummy access transistor is provided in the same active layer. That is, the access transistor is continuously formed. As described above, the access transistor to which the symbol “x” is added indicates a dummy access transistor that is not used for accessing the memory cell. The dummy access transistors are connected in series, and different word lines are provided in the gate regions. Therefore, even when any one word line WL is activated and the dummy access transistor is turned on, a current path is not formed, and there is a problem in executing data writing. Absent.

当該構成においては、活性層TG0をY軸方向に沿って延在して基板上にレイアウトし、アクセストランジスタATRおよびトンネル磁気抵抗素子TMRのレイアウトパターンを均一に形成することができるため、レイアウトパターンの加工が容易になるとともに、図14で説明した分離領域のマージンを確保する必要がないため幅αを余分に設ける必要が無い。すなわち、ワード線WLをレイアウトするピッチ間隔をMSyとすることができる。したがって、Y軸方向のメモリセルの長さをさらに短くすることができるため、メモリセルの面積を縮小し、全体としてメモリアレイのレイアウト面積を実施の形態3よりもさらに縮小することが可能となる。   In this configuration, the active layer TG0 extends along the Y-axis direction and is laid out on the substrate, and the layout pattern of the access transistor ATR and the tunnel magnetoresistive element TMR can be formed uniformly. The processing is facilitated, and it is not necessary to secure a margin of the separation region described with reference to FIG. That is, the pitch interval for laying out the word lines WL can be set to MSy. Therefore, since the length of the memory cell in the Y-axis direction can be further reduced, the area of the memory cell can be reduced, and the layout area of the memory array as a whole can be further reduced as compared with the third embodiment. .

(実施の形態4)
本発明の実施の形態4においては、上記のメモリアレイに対応した256Kビットの32ビットの並列なデータ書込およびデータ読出を実行可能なデコーダについて説明する。
(Embodiment 4)
In a fourth embodiment of the present invention, a decoder capable of executing 256 Kbit 32-bit parallel data writing and data reading corresponding to the above memory array will be described.

ここでは、一例として実施の形態3で説明したメモリアレイを用いて説明する。
図18は、本発明の実施の形態4に従うメモリアレイの周辺回路を説明する図である。
Here, the memory array described in Embodiment 3 is used as an example for description.
FIG. 18 is a diagram illustrating a peripheral circuit of the memory array according to the fourth embodiment of the present invention.

図18を参照して、ここではメモリアレイと、メモリアレイを選択するデコーダの一例が示されている。   Referring to FIG. 18, an example of a memory array and a decoder for selecting the memory array is shown here.

また、選択されたメモリセルのデータ書込を実行するデータ書込回路と、データ読出を実行するデータ読出回路とを構成する回路が設けられ、本例においては、データ書込回路に含まれるxビット目のメモリセルに対してデータ書込を実行するデータ書込ユニットWDCxと、データ読出回路に含まれるxビット目のメモリセルに対してデータ読出を実行するデータ読出ユニットRDCxとが一例として示されている。   Further, there are provided circuits constituting a data write circuit for executing data write of the selected memory cell and a data read circuit for executing data read. In this example, x included in the data write circuit is provided. As an example, a data write unit WDCx that performs data write to a bit-th memory cell and a data read unit RDCx that performs data read from an x-th memory cell included in the data read circuit are shown as an example. Has been.

また、メモリアレイは、列方向に4つの列ブロックCBL0−CBL3に分割されて、ここでは、一例として1つの列ブロックである列ブロックCBL0の一部が示されている。そして、各列ブロックCBLは、32個のブロック領域BUに分割されている。一例として、本例においては、点線領域で囲まれるブロックBUxと、ブロックBUx+1が示されている。本構成においては、4つの列ブロックCBL0−CBL3のいずれか1つが選択され、選択された列ブロックCBLにおいて、32個のブロック領域の各々のブロック領域BUにおいて、1ビットのデータ書込あるいはデータ読出が実行可能な構成となっている。すなわち、32ビットの並列なデータ書込あるいはデータ読出が実行可能な構成となっている。   The memory array is divided into four column blocks CBL0 to CBL3 in the column direction. Here, a part of the column block CBL0 which is one column block is shown as an example. Each column block CBL is divided into 32 block areas BU. As an example, in this example, a block BUx and a block BUx + 1 surrounded by a dotted line region are shown. In this configuration, any one of the four column blocks CBL0 to CBL3 is selected, and in the selected column block CBL, 1-bit data writing or data reading is performed in each of the 32 block regions BU. Is configured to be executable. That is, the data can be written or read in parallel in 32 bits.

まず、列ブロックCBL0〜CBL3のいずれか1つを選択するための列デコーダ部CLDCと、メモリアレイに隣接して設けられ、列デコーダ部CLDCの列選択指示に応答して列選択を実行するコラムスイッチ部CLSGとが設けられる。コラムスイッチ部CLSGは、複数のコラムスイッチCLGで構成される。具体的には、各コラムスイッチCLGは、各列ブロックCBLにそれぞれ設けられた1本ずつのビット線と後述するスイッチ制御部SWCとを電気的に結合する複数のゲートトランジスタで構成される。具体的には、各列ブロックCBLに設けられたビット線とそれぞれ電気的に結合される4つのゲートトランジスタで構成されており、列デコーダ部CLDCの列選択指示に応答して列ブロックCBL0〜CBL3のうちの1つの列ブロックCBLに含まれるビット線と後述するスイッチ制御部SWCとが電気的に結合される。   First, a column decoder part CLDC for selecting any one of the column blocks CBL0 to CBL3 and a column that is provided adjacent to the memory array and performs column selection in response to a column selection instruction from the column decoder part CLDC A switch part CLSG is provided. The column switch section CLSG is composed of a plurality of column switches CLG. Specifically, each column switch CLG includes a plurality of gate transistors that electrically couple one bit line provided in each column block CBL and a switch control unit SWC described later. Specifically, it is composed of four gate transistors that are electrically coupled to the bit lines provided in each column block CBL, and in response to a column selection instruction of the column decoder section CLDC, the column blocks CBL0 to CBL3. Among these, a bit line included in one column block CBL is electrically coupled to a switch control unit SWC described later.

なお、列デコーダ部CLDCは、コラムアドレスCA0,CA1の2ビットの組合せに基づいて列ブロックCBL0からCBL3のいずれか1つを選択する。本例においては、列ブロックCBL0が選択された場合について説明する。   Note that the column decoder CLDC selects any one of the column blocks CBL0 to CBL3 based on a combination of two bits of the column addresses CA0 and CA1. In this example, a case where the column block CBL0 is selected will be described.

次に、行選択動作について説明する。ロウアドレスRA0−RA10のうち下位の2ビットRA0,RA1は、列選択動作において用いられ後述するスイッチ制御部SWCおよびデータ書込ユニットWDCxあるいはデータ読出ユニットRDCxで用いられる。残りのロウアドレスRA2−RA10を用いてワード線WLの行選択動作が実行される。   Next, the row selection operation will be described. The lower two bits RA0 and RA1 of the row addresses RA0 to RA10 are used in the column selection operation and are used in the switch control unit SWC and the data write unit WDCx or the data read unit RDCx, which will be described later. The row selection operation of the word line WL is executed using the remaining row addresses RA2-RA10.

本構成においては、7本ずつのワード線毎に複数のグループに分けられている。本例においては、一例として7本のワード線WLそれぞれに対応して設けられたワードドライバWDVが示されている。   In this configuration, every seven word lines are divided into a plurality of groups. In this example, a word driver WDV provided corresponding to each of the seven word lines WL is shown as an example.

本実施の形態4に従う構成においては、プリデコーダPDCが設けられ、入力されるロウアドレスRA2−RA10をプリデコードして、4ビットのプリデコード信号を生成する。   In the configuration according to the fourth embodiment, a predecoder PDC is provided, and predecodes input row addresses RA2 to RA10 to generate a 4-bit predecode signal.

図19は、本発明の実施の形態4に従うプリデコーダPDCの概略ブロック図である。
図19を参照して、本発明の実施の形態4に従うプリデコーダPDCは、1つのデコーダユニットDEC7aと、デコーダユニットDEC7b,DEC7b#とを有する。なお、デコーダユニットDEC7bと、デコーダユニットDEC7b#とは同じ機能を有しており、同一の回路構成である。
FIG. 19 is a schematic block diagram of predecoder PDC according to the fourth embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 19, predecoder PDC according to the fourth embodiment of the present invention has one decoder unit DEC7a and decoder units DEC7b and DEC7b #. The decoder unit DEC7b and the decoder unit DEC7b # have the same function and the same circuit configuration.

図20は、本発明の実施の形態4に従うデコーダユニットDEC7aに含まれるプリデコーダユニットPDEC7aの回路構成図である。   FIG. 20 is a circuit configuration diagram of predecoder unit PDEC7a included in decoder unit DEC7a according to the fourth embodiment of the present invention.

図20を参照して、本発明の実施の形態4に従うプリデコーダユニットPDEC7aは、5ビットのアドレス入力を受けて、32個のプリデコード信号を生成する。具体的には、入力端子A0−A5に入力されるロウアドレスRA6−RA10に基づいて出力端子S0−S31のうちの1つの出力端子Sから例えば「H」レベルの信号が出力される。残りの出力端子Sは「L」レベルの信号が出力される。   Referring to FIG. 20, predecoder unit PDEC 7a according to the fourth embodiment of the present invention receives a 5-bit address input and generates 32 predecode signals. Specifically, for example, an “H” level signal is output from one of the output terminals S0 to S31 based on the row addresses RA6 to RA10 input to the input terminals A0 to A5. The remaining output terminals S output “L” level signals.

図21は、プリデコーダユニットPDEC7aからの32個のプリデコード信号の入力に応答して7で除算した商と剰余を出力する除算回路の回路構成図である。   FIG. 21 is a circuit configuration diagram of a division circuit that outputs a quotient and a remainder divided by 7 in response to input of 32 predecode signals from the predecoder unit PDEC7a.

図21(a)は、除算回路の商を出力する回路である。
具体的には、32個のプリデコード信号の入力に応答して商を出力する回路の出力端子Q8−Q12のうちの1つの出力端子Qから例えば「H」レベルの信号が出力される。残りの出力端子Qは「L」レベルである。
FIG. 21A is a circuit that outputs the quotient of the division circuit.
More specifically, for example, an “H” level signal is output from one output terminal Q of the output terminals Q8 to Q12 of a circuit that outputs a quotient in response to input of 32 predecode signals. The remaining output terminals Q are at “L” level.

図21(b)は、除算回路の剰余を出力する回路である。
具体的には、32個のプリデコード信号の入力に応答して剰余を出力する回路の出力端子R0−R6のうちの1つの出力端子Rからたとえば「H」レベルの信号が出力される。残りの出力端子Rは「L」レベルである。
FIG. 21B is a circuit that outputs the remainder of the division circuit.
More specifically, for example, an “H” level signal is output from one output terminal R of the output terminals R0 to R6 of the circuit that outputs the remainder in response to the input of 32 predecode signals. The remaining output terminals R are at “L” level.

なお、これらの除算回路は予め32個のプリデコード信号の入力に応答して7で除算した商および剰余を出力するように設計されているものである。   These division circuits are designed to output the quotient and remainder obtained by dividing by 7 in response to the input of 32 predecode signals.

図22は、本発明の実施の形態4に従うデコーダユニットDEC7bの回路構成図である。   FIG. 22 is a circuit configuration diagram of decoder unit DEC7b according to the fourth embodiment of the present invention.

図22を参照して、本発明の実施の形態4に従うデコーダユニットDEC7bは、上段から入力される剰余を示すプリデコード信号と2ビットのロウアドレスRAとの組み合わせに基づいて得られるプリデコード信号の入力に応答して7で除算した商と剰余を出力する除算回路の回路構成図である。   Referring to FIG. 22, decoder unit DEC 7b according to the fourth embodiment of the present invention provides a predecode signal obtained on the basis of a combination of a predecode signal indicating a remainder input from the upper stage and a 2-bit row address RA. It is a circuit block diagram of the division circuit which outputs the quotient and remainder which divided by 7 in response to the input.

図22(a)を参照して、ここでは、具体的には、2ビットのロウアドレスRAの入力に応答して4個のプリデコード信号を生成するプリデコーダユニットの回路構成が示される。具体的には、入力端子A0−A1に入力されるロウアドレスRA4−RA5の組み合わせに基づいて出力端子S0−S3のうちの1つの出力端子Sから例えば「H」レベルの信号が出力される。残りの出力端子Sは「L」レベルの信号が出力される。   Referring to FIG. 22A, specifically, a circuit configuration of a predecoder unit that generates four predecode signals in response to input of a 2-bit row address RA is shown. Specifically, for example, an “H” level signal is output from one of the output terminals S0 to S3 based on the combination of the row addresses RA4 to RA5 input to the input terminals A0 to A1. The remaining output terminals S output “L” level signals.

図22(b)を参照して、ここでは、図22(a)のプリデコーダユニットの出力端子S0−S3と、デコーダユニットDEC7aからの剰余を示す信号との組み合わせに基づいて得られるプリデコード信号の入力に応答して7で除算した除算回路の商を出力する回路構成図が示されている。具体的には、商を出力する回路の出力端子Q4−Q7のうちの1つの出力端子Qから例えば「H」レベルの信号が出力される。残りの出力端子Qは「L」レベルである。   Referring to FIG. 22B, here, a predecode signal obtained based on a combination of the output terminals S0-S3 of the predecoder unit of FIG. 22A and a signal indicating the remainder from the decoder unit DEC7a. A circuit configuration diagram for outputting the quotient of the division circuit divided by 7 in response to the input of. Specifically, for example, an “H” level signal is output from one of the output terminals Q4 to Q7 of the circuit that outputs the quotient. The remaining output terminals Q are at “L” level.

図22(c)を参照して、ここでは、図22(a)のプリデコーダユニットの出力端子S0−S3と、デコーダユニットDEC7aからの剰余を示す信号との組み合わせに基づいて得られるプリデコード信号の入力に応答して7で除算した除算回路の剰余を出力する回路構成図が示されている。具体的には、プリデコード信号の入力に応答して剰余を出力する回路の出力端子R0−R6のうちの1つの出力端子Rからたとえば「H」レベルの信号が出力される。残りの出力端子Rは「L」レベルである。   Referring to FIG. 22C, here, a predecode signal obtained based on a combination of the output terminals S0-S3 of the predecoder unit of FIG. 22A and a signal indicating the remainder from the decoder unit DEC7a. The circuit configuration diagram for outputting the remainder of the division circuit divided by 7 in response to the input of. Specifically, an “H” level signal, for example, is output from one output terminal R of the output terminals R0 to R6 of the circuit that outputs the remainder in response to the input of the predecode signal. The remaining output terminals R are at “L” level.

なお、これらの除算回路は予めプリデコーダユニットの出力端子S0−S3と、デコーダユニットDEC7aからの剰余を示す信号との組み合わせに基づいて得られるプリデコード信号の入力に応答して商および剰余を出力するように設計されているものである。   These division circuits output the quotient and the remainder in response to the input of the predecode signal obtained based on the combination of the output terminals S0 to S3 of the predecoder unit and the signal indicating the remainder from the decoder unit DEC7a. It is designed to be.

同様にして、もう1つのデコーダユニットDEC7b#は、ロウアドレスRA2,RA3の入力と、上段のデコーダユニットDEC7bからの剰余を示すプリデコード信号との入力に応答して7で除算した商および剰余を出力する。具体的には、商を出力する回路の出力端子Q0−Q3のうちの1つの出力端子Qから例えば「H」レベルの信号が出力される。残りの出力端子Qは「L」レベルである。また、剰余を出力する回路の出力端子R0−R6のうちの1つの出力端子Rからたとえば「H」レベルの信号が出力される。残りの出力端子Rは「L」レベルである。   Similarly, the other decoder unit DEC7b # receives the quotient and remainder divided by 7 in response to the input of the row addresses RA2 and RA3 and the predecode signal indicating the remainder from the upper decoder unit DEC7b. Output. Specifically, for example, an “H” level signal is output from one of the output terminals Q0 to Q3 of the circuit that outputs the quotient. The remaining output terminals Q are at “L” level. Further, for example, an “H” level signal is output from one of the output terminals R0 to R6 of the circuit that outputs the remainder. The remaining output terminals R are at “L” level.

再び図19を参照して、上述したようにデコーダユニットDEC7aの出力端子Q8−Q12のうちの1つの出力端子から商を示す1つのプリデコード信号が出力される。また、デコーダユニットDEC7bの出力端子Q4−Q7のうちの1つの出力端子から商を示す1つのプリデコード信号が出力される。また、デコーダユニットDEC7b#の出力端子Q0−Q3のうちの1つの出力端子から商を示す1つのプリデコード信号が出力され、出力端子R0−R6のうちの1つの出力端子から剰余を示す1つのプリデコード信号が出力される。すなわち、このプリデコーダPDCは、ロウアドレスRA2−RA10の入力に応答して7で除算した商を示す3ビットのプリデコード信号と、剰余を示す1ビットのプリデコード信号を出力する。   Referring again to FIG. 19, as described above, one predecode signal indicating a quotient is output from one output terminal of output terminals Q8-Q12 of decoder unit DEC7a. Further, one predecode signal indicating a quotient is output from one output terminal of the output terminals Q4 to Q7 of the decoder unit DEC7b. Also, one predecode signal indicating a quotient is output from one output terminal of the output terminals Q0 to Q3 of the decoder unit DEC7b #, and one indicating a remainder from one output terminal of the output terminals R0 to R6. A predecode signal is output. That is, this predecoder PDC outputs a 3-bit predecode signal indicating the quotient divided by 7 and a 1-bit predecode signal indicating the remainder in response to the input of the row address RA2-RA10.

この商を示すプリデコード信号の組み合わせに基づいて、上述したように7本ずつのワード線を1つのグループとして、複数のグループに分割したワード線群の1つが選択される。図18においては、出力端子Q8−Q12とそれぞれ接続される信号線と、出力端子Q4−Q7とそれぞれ接続される信号線と、出力端子Q0−Q3とそれぞれ接続される信号線と接続されて、複数のグループに分割されたワード線群の1つを選択するAND回路ADが一例として示されている。そして、このAND回路ADからの出力結果と、剰余を示す出力端子R0−R6とそれぞれ接続される信号線との組み合わせに基づいて、ワードドライバWDVにより選択されたワード線群に含まれる7本のワード線WLのうちの一本のワード線が選択される。   Based on the combination of the predecode signals indicating the quotient, one of the word line groups divided into a plurality of groups is selected with the seven word lines as one group as described above. In FIG. 18, the signal lines connected to the output terminals Q8 to Q12, the signal lines connected to the output terminals Q4 to Q7, and the signal lines connected to the output terminals Q0 to Q3, respectively. An AND circuit AD that selects one of word line groups divided into a plurality of groups is shown as an example. Then, based on the combination of the output result from the AND circuit AD and the signal lines connected to the output terminals R0 to R6 indicating the remainder, the seven lines included in the word line group selected by the word driver WDV. One word line of the word lines WL is selected.

次に、各ブロック領域BUにおける選択動作について説明する。
メモリアレイに隣接して、選択された列ブロックCBLと、データ読出回路あるいはデータ書込回路と電気的に結合されるスイッチ制御部SWCが設けられる。
Next, the selection operation in each block area BU will be described.
Adjacent to the memory array, a selected column block CBL and a switch control unit SWC electrically coupled to the data read circuit or the data write circuit are provided.

スイッチ制御部SWCは、列ブロックCBLに含まれる複数のブロック領域BUxにそれぞれ対応して設けられた複数のスイッチ部SDCUxを有する。スイッチ部SDCUxは、対応するブロック領域BUxと、データ読出回路あるいはデータ書込回路に含まれる対応するデータ読出ユニットRDCxあるいはデータ書込ユニットWDCxとの電気的な結合を制御する。   The switch control unit SWC includes a plurality of switch units SDCUx provided corresponding to the plurality of block regions BUx included in the column block CBL. Switch unit SDCUx controls electrical coupling between corresponding block region BUx and corresponding data read unit RDCx or data write unit WDCx included in the data read circuit or data write circuit.

また、スイッチ制御部SWCを制御する7本の選択線に対して選択信号を出力するサブデコーダSDCが設けられる。サブデコーダSDCは、ロウアドレスRA1およびプリデコーダPDCの剰余を示すプリデコード信号との組み合わせに基づいて7本の選択線のうちのいずれか1つを選択して活性化させる。   In addition, a sub-decoder SDC that outputs selection signals to the seven selection lines that control the switch control unit SWC is provided. The subdecoder SDC selects and activates one of the seven selection lines based on the combination of the row address RA1 and the predecode signal indicating the remainder of the predecoder PDC.

スイッチ部SDCUxは、サブデコーダSDCからの選択信号の指示に応答して互いに隣接する3本のビット線を選択して、データ読出ユニットRDCxあるいはデータ書込ユニットWDCxと電気的に結合させる。   Switch unit SDCUx selects three bit lines adjacent to each other in response to an instruction of a selection signal from subdecoder SDC and is electrically coupled to data read unit RDCx or data write unit WDCx.

ここで、たとえば1つのブロック領域BUにおいてワード線WLが選択された場合について考える。   Here, for example, consider a case where the word line WL is selected in one block region BU.

ロウアドレスRA2−RA10の入力に応答して複数のワード線WLのうちの一本が活性化されると、1つのブロック領域BUにおいて、4個のメモリセルがアクセス可能な状態となる。具体的には、実施の形態3で説明したように、同時にアクセスされる2個ずつのメモリセルで構成されるメモリセルユニットが2組アクセスされる。1つのメモリセルユニットは、3本のビット線と電気的に結合されており、本構成の場合、2組のメモリセルユニットがアクセスされるため3本ずつの計6本のビット線の電流経路が形成される。   When one of the plurality of word lines WL is activated in response to the input of the row addresses RA2 to RA10, four memory cells are accessible in one block area BU. Specifically, as described in the third embodiment, two sets of memory cell units each including two memory cells accessed simultaneously are accessed. One memory cell unit is electrically coupled to three bit lines. In the case of this configuration, since two memory cell units are accessed, current paths of six bit lines in total of three bit lines are provided. Is formed.

サブデコーダSDCは、ロウアドレスRA1およびプリデコーダPDCの剰余を示すプリデコード信号との組み合わせに基づいて7本の選択線のうちの1本を選択する。これに伴い、スイッチ部SDCUxは、アクセス可能な2組のメモリセルユニットのうちの1つを選択する。具体的には、2組のメモリセルユニットに対応する6本のビット線のうちの1組のメモリセルユニットに対応する3本のビット線を選択してデータ読出ユニットRDCxあるいはデータ書込ユニットWDCxと電気的に結合させる。   The subdecoder SDC selects one of the seven selection lines based on the combination of the row address RA1 and the predecode signal indicating the remainder of the predecoder PDC. Accordingly, the switch unit SDCUx selects one of the two accessible memory cell units. Specifically, the data read unit RDCx or the data write unit WDCx is selected by selecting three bit lines corresponding to one set of memory cell units out of six bit lines corresponding to two sets of memory cell units. Electrically coupled with.

より具体的には、スイッチ部SDCUxは、3本のビット線のうちの1番目のビット線と、内部ノードN0とを電気的に結合する。また、真中の2番目のビット線と内部ノードN1とを電気的に結合する。また、3番目のビット線と内部ノードN2とを電気的に結合する。   More specifically, switch unit SDCUx electrically couples the first bit line of the three bit lines and internal node N0. The middle second bit line is electrically coupled to internal node N1. Further, the third bit line is electrically coupled to internal node N2.

そして、データ書込ユニットWDCxは、選択されたメモリセルユニットのうちのいずれか一方のメモリセルに対して書込データDWxに応じたデータ書込をするために、ロウアドレスRA0および書込データDWxを用いて、内部ノードの電圧レベルを設定する。   Then, the data write unit WDCx writes the row address RA0 and the write data DWx in order to write data corresponding to the write data DWx to any one of the selected memory cell units. Is used to set the voltage level of the internal node.

ここで、データ書込ユニットWDCxの構成について説明する。
データ書込ユニットWDCxは、AND回路11と、排他的論理和回路12,13と、バッファ14,15とを含む。排他的論理和回路12は、ロウアドレスRA0の反転信号であるロウアドレス/RA0および書込データDWxの入力に基づいて排他的論理和演算を実行してその結果をバッファ14に出力する。バッファ14は、データ読出動作あるいはデータ書込動作を規定する制御信号R/Wの入力に基づいて動作し、排他的論理和回路12の出力結果をバッファ処理してノードN2に伝達する。排他的論理和回路13は、ロウアドレスRA0および書込データDWxの入力に基づいて排他的論理和演算を実行してその結果をバッファ15に出力する。バッファ15は、データ読出あるいはデータ書込を規定する制御信号R/Wの入力に基づいて動作し、排他的論理和回路13の出力結果をバッファ処理してノードN0に伝達する。AND回路11は、書込データDWxおよび制御信号R/Wの入力に基づいてAND論理演算結果をノードN1に伝達する。なお、データ読出あるいはデータ書込の場合には、制御信号R/Wは、それぞれ「L」レベルおよび「H」レベルに設定されるものとする。
Here, the configuration of data writing unit WDCx will be described.
Data write unit WDCx includes AND circuit 11, exclusive OR circuits 12 and 13, and buffers 14 and 15. The exclusive OR circuit 12 executes an exclusive OR operation based on the input of the row address / RA0, which is an inverted signal of the row address RA0, and the write data DWx, and outputs the result to the buffer 14. The buffer 14 operates based on the input of the control signal R / W that defines the data read operation or data write operation, buffers the output result of the exclusive OR circuit 12 and transmits it to the node N2. The exclusive OR circuit 13 executes an exclusive OR operation based on the input of the row address RA0 and the write data DWx and outputs the result to the buffer 15. The buffer 15 operates based on the input of the control signal R / W defining data reading or data writing, and buffers the output result of the exclusive OR circuit 13 and transmits it to the node N0. The AND circuit 11 transmits an AND logic operation result to the node N1 based on the input of the write data DWx and the control signal R / W. In the case of data reading or data writing, control signal R / W is set to “L” level and “H” level, respectively.

したがって、たとえば、データ読出が実行される場合には、制御信号R/W(「L」レベル)の入力に基づいてAND回路11の出力は「L」レベルであり、バッファ14,15は、制御信号R/W(「L」レベル)の入力に応答して動作せず出力はともに「L」レベルである。すなわち、データ読出の場合、データ書込ユニットWDCxは機能しないことになる。   Therefore, for example, when data reading is executed, the output of AND circuit 11 is at “L” level based on the input of control signal R / W (“L” level), and buffers 14 and 15 are controlled. In response to the input of the signal R / W (“L” level), it does not operate and both outputs are at the “L” level. That is, in the case of data reading, data writing unit WDCx does not function.

一方、データ書込が実行される場合には、制御信号R/W(「H」レベル)の入力に基づいてAND回路11の出力は書込データDWxに応じた論理レベルに設定される。具体的には、書込データDWxが「1」に対応する「H」レベルの場合には、ノードN1は「H」レベルに設定され、書込データDWxが「0」に対応する「L」レベルの場合には、ノードN1は「L」レベルに設定される。   On the other hand, when data writing is executed, the output of AND circuit 11 is set to a logic level corresponding to write data DWx based on the input of control signal R / W (“H” level). Specifically, when the write data DWx is at “H” level corresponding to “1”, the node N1 is set to “H” level, and the write data DWx is “L” corresponding to “0”. In the case of the level, the node N1 is set to the “L” level.

そして、排他的論理和回路12,13には、ロウアドレスRA0および反転信号であるロウアドレス/RA0がそれぞれ入力され、書込データDWxとの排他的論理和演算を実行するが、いずれか一方は書込データDWxとおなじ論理レベルであるため排他的論理和回路12,13のうち入力が一致した排他的論理和回路は、「L」レベルの信号を出力し、他方の入力が不一致の排他的論理和回路は「H」レベルを出力する。   The exclusive OR circuits 12 and 13 receive the row address RA0 and the inverted address row address / RA0, respectively, and execute an exclusive OR operation with the write data DWx. Since the logical level is the same as that of the write data DWx, the exclusive OR circuit whose inputs match among the exclusive OR circuits 12 and 13 outputs an “L” level signal, and the other input does not match. The OR circuit outputs “H” level.

たとえば、ロウアドレスRA0が「H」レベルであり、書込データDWxが「H」レベルの場合には、バッファ14,15からそれぞれ「L」レベルおよび「H」レベルの信号がノードN2,N0にそれぞれ伝達される。すなわち、ノードN0〜N2は、それぞれ「H」レベル,「H」レベル,「L」レベルに設定される。一方、ロウアドレスRA0が「H」レベルであり、書込データDWxが「L」レベルの場合には、バッファ14,15からそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルの信号がノードN2,N0にそれぞれ伝達される。すなわち、ノードN0〜N2は、それぞれ「L」レベル,「L」レベル,「H」レベルに設定される。   For example, when row address RA0 is at “H” level and write data DWx is at “H” level, signals of “L” level and “H” level are respectively sent from buffers 14 and 15 to nodes N2 and N0. Each is transmitted. That is, the nodes N0 to N2 are set to “H” level, “H” level, and “L” level, respectively. On the other hand, when row address RA0 is at "H" level and write data DWx is at "L" level, "H" level and "L" level signals from buffers 14 and 15, respectively, are sent to nodes N2 and N0. Each is transmitted. That is, the nodes N0 to N2 are set to “L” level, “L” level, and “H” level, respectively.

一方、ロウアドレスRA0が「L」レベルであり、書込データDWxが「H」レベルの場合には、バッファ14,15からそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルの信号がノードN2,N0にそれぞれ伝達される。すなわち、ノードN0〜N2は、それぞれ「L」レベル,「H」レベル,「H」レベルに設定される。一方、ロウアドレスRA0が「L」レベルであり、書込データDWxが「L」レベルの場合には、バッファ14,15からそれぞれ「L」レベルおよび「H」レベルの信号がノードN2,N0にそれぞれ伝達される。すなわち、ノードN0〜N2は、それぞれ「H」レベル,「L」レベル,「L」レベルに設定される。   On the other hand, when row address RA0 is at “L” level and write data DWx is at “H” level, signals of “H” level and “L” level from buffers 14 and 15 are sent to nodes N2 and N0, respectively. Each is transmitted. That is, the nodes N0 to N2 are set to “L” level, “H” level, and “H” level, respectively. On the other hand, when row address RA0 is at “L” level and write data DWx is at “L” level, signals of “L” level and “H” level from buffers 14 and 15 are sent to nodes N2 and N0, respectively. Each is transmitted. That is, the nodes N0 to N2 are set to “H” level, “L” level, and “L” level, respectively.

上述したように、スイッチ部SDCUxは、アクセス可能な2組のメモリセルユニットのうちの1つを選択し、選択されたメモリセルユニットに対応する3本のビット線のうちの1番目〜3番目のビット線のそれぞれをノードN0,N1,N2とそれぞれ接続する。   As described above, the switch unit SDCUx selects one of the two accessible memory cell units, and the first to third of the three bit lines corresponding to the selected memory cell unit. Are connected to nodes N0, N1, and N2, respectively.

したがって、ロウアドレスRA0が「H」レベルの場合には、メモリセルユニットに対応する2番目のビット線と3番目のビット線との間に挟まれるメモリセルに対してアクセスされ、書込データDWxに応じたデータ書込を実行することができる。具体的には、書込データDWxが「H」レベルの場合には、ノードN1と電気的に結合される2番目のビット線からアクセストランジスタATRおよびトンネル磁気抵抗素子TMRを介してノードN2と電気的に結合される3番目のビット線にデータ書込電流が供給される。一方、書込データDWxが「L」レベルの場合には、ノードN2と電気的に結合される3番目のビット線からアクセストランジスタATRおよびトンネル磁気抵抗素子TMRを介してノードN1と電気的に結合される2番目のビット線にデータ書込電流が供給される。   Therefore, when row address RA0 is at "H" level, the memory cell sandwiched between the second bit line and the third bit line corresponding to the memory cell unit is accessed, and write data DWx It is possible to execute data writing according to the above. Specifically, when write data DWx is at “H” level, node N2 is electrically connected to second node via the access transistor ATR and tunneling magneto-resistance element TMR from the second bit line electrically coupled to node N1. A data write current is supplied to the third bit line that is coupled to each other. On the other hand, when write data DWx is at "L" level, it is electrically coupled to node N1 through access transistor ATR and tunneling magneto-resistance element TMR from the third bit line electrically coupled to node N2. A data write current is supplied to the second bit line.

一方、ロウアドレスRA0が「L」レベルの場合には、メモリセルユニットに対応する1番目のビット線と2番目のビット線との間に挟まれるメモリセルに対してアクセスされ、書込データDWxに応じたデータ書込を実行することができる。具体的には、書込データDWxが「H」レベルの場合には、ノードN1と電気的に結合される2番目のビット線からアクセストランジスタATRおよびトンネル磁気抵抗素子TMRを介してノードN0と電気的に結合される1番目のビット線にデータ書込電流が供給される。一方、書込データDWxが「L」レベルの場合には、ノードN0と電気的に結合される1番目のビット線からアクセストランジスタATRおよびトンネル磁気抵抗素子TMRを介してノードN1と電気的に結合される2番目のビット線にデータ書込電流が供給される。   On the other hand, when the row address RA0 is at "L" level, the memory cell sandwiched between the first bit line and the second bit line corresponding to the memory cell unit is accessed, and the write data DWx It is possible to execute data writing according to the above. Specifically, when write data DWx is at “H” level, node N0 is electrically connected to node N0 via access transistor ATR and tunneling magneto-resistance element TMR from the second bit line electrically coupled to node N1. A data write current is supplied to the first bit line coupled to the first bit line. On the other hand, when write data DWx is at "L" level, it is electrically coupled to node N1 through access transistor ATR and tunneling magneto-resistance element TMR from the first bit line electrically coupled to node N0. A data write current is supplied to the second bit line.

本願構成のメモリアレイは、2ビットのコラムアドレスCA0,CA1が入力される列デコーダ部CLDCにより列ブロックCBL0〜CBL3のいずれか1つの列ブロックCBLが選択される。各列ブロックCBLは、32個のブロック領域BUに分割されており、ロウアドレスRA2−RA10が入力されるプリデコーダPDCの出力結果に基づいて1本のワード線WLが選択される。各ブロック領域BUにおいて、選択されたワード線WLに対応する2つのメモリセルユニットが選択され、ロウアドレスRA1が入力されるサブデコーダSDCにより2つのメモリセルユニットのうちの1つのメモリセルユニットが選択される。そして、各ブロック領域BUに対応して設けられたデータ書込ユニットWDCxは、入力されるロウアドレスRA0に応答して、選択されたメモリセルユニットを構成する2つのメモリセルのうちのいずれか一方に対して書込データDWxに応じたデータ書込を実行する。列ブロックCBLは、全体として32個のブロック領域BUで構成されるため、各ブロック領域BUにおいてそれぞれ1ビットずつのデータ書込が実行されることにより32ビットの並列なデータ書込を実行することができる。   In the memory array of the present configuration, any one of the column blocks CBL0 to CBL3 is selected by the column decoder section CLDC to which the 2-bit column addresses CA0 and CA1 are input. Each column block CBL is divided into 32 block areas BU, and one word line WL is selected based on the output result of the predecoder PDC to which the row address RA2-RA10 is input. In each block area BU, two memory cell units corresponding to the selected word line WL are selected, and one of the two memory cell units is selected by the sub-decoder SDC to which the row address RA1 is input. Is done. Then, the data write unit WDCx provided corresponding to each block region BU responds to the input row address RA0 and either one of the two memory cells constituting the selected memory cell unit. Is written in accordance with the write data DWx. Since the column block CBL is composed of 32 block areas BU as a whole, 32-bit parallel data writing is executed by executing 1-bit data writing in each block area BU. Can do.

なお、ここでは、データ書込について説明したが、データ読出についても同様である。 ここで、データ読出ユニットDRCxの構成について説明する。   Although data writing has been described here, the same applies to data reading. Here, the configuration of the data reading unit DRCx will be described.

データ読出ユニットDRCxは、バッファ16,17と、センスアンプ18,19とを含む。センスアンプ18は、ノードN1およびN2のそれぞれと入力ノードとを電気的に結合して、データ読出電流を供給する。例えば一例として+側の一方電極を高電位、−側の他方電極を低電位とすることによりアクセストランジスタATRを介して選択されたメモリセルに抵抗値RmaxあるいはRminに応じたデータ読出電流が供給される。この流れる選択されたメモリセルを介して流れるデータ読出電流と基準電流たとえばRmaxとRminとの中間の抵抗値Rmidに応じたデータ読出電流とをセンスアンプ18内部で比較することにより、データ読出電流の比較結果に基づいて読出データをバッファ16に伝達する。バッファ16は、ロウアドレスRA0が「H」レベルの場合に応答して動作し、センスアンプ18からの読出データをバッファ処理して読出データDRxとして出力する。   Data read unit DRCx includes buffers 16 and 17 and sense amplifiers 18 and 19. Sense amplifier 18 electrically couples each of nodes N1 and N2 and an input node to supply a data read current. For example, by setting one electrode on the + side to a high potential and the other electrode on the − side to a low potential, a data read current corresponding to the resistance value Rmax or Rmin is supplied to the memory cell selected via the access transistor ATR. The The data read current flowing through the selected selected memory cell is compared with a reference current, for example, a data read current corresponding to a resistance value Rmid intermediate between Rmax and Rmin, to thereby determine the data read current. Read data is transmitted to the buffer 16 based on the comparison result. Buffer 16 operates in response to row address RA0 at "H" level, and buffers read data from sense amplifier 18 and outputs it as read data DRx.

センスアンプ19は、ノードN0およびN1のそれぞれと入力ノードとを電気的に結合して、センスアンプ18と同様にデータ読出電流に基づいて読出データをバッファ17に伝達する。バッファ17は、ロウアドレスRA0が「L」レベルの場合に応答して動作し、センスアンプ19からの読出データをバッファ処理して読出データDRxとして出力する。   Sense amplifier 19 electrically couples each of nodes N0 and N1 and an input node, and transmits read data to buffer 17 based on the data read current, similarly to sense amplifier 18. The buffer 17 operates in response to the row address RA0 being at “L” level, and buffers the read data from the sense amplifier 19 and outputs it as read data DRx.

具体的に説明すると、上述したように、スイッチ部SDCUxは、アクセス可能な2組のメモリセルユニットのうちの1つを選択し、選択されたメモリセルユニットに対応する3本のビット線のうちの1番目〜3番目のビット線のそれぞれをノードN0,N1,N2とそれぞれ接続する。   Specifically, as described above, the switch unit SDCUx selects one of two accessible memory cell units, and among the three bit lines corresponding to the selected memory cell unit. Are connected to nodes N0, N1, and N2, respectively.

データ読出が実行される場合、センスアンプ18,19の共通ノードであるノードN1は所定の電圧レベル(「H」レベル)に設定される。そして、ノードN0およびN2は、接地電圧GND(「L」レベル)レベルに設定される。そうすると、メモリセルユニットを構成する2つのメモリセルのそれぞれに対して、データ読出電流が供給される。具体的には、2番目のビット線から1番目のビット線に対して、アクセストランジスタATRを介してトンネル磁気抵抗素子TMRの抵抗値に応じたデータ読出電流が供給される。また、2番目のビット線から3番目のビット線に対して、アクセストランジスタATRを介してトンネル磁気抵抗素子TMRの抵抗値に応じたデータ読出電流が供給される。   When data reading is executed, node N1, which is a common node of sense amplifiers 18 and 19, is set to a predetermined voltage level (“H” level). Nodes N0 and N2 are set to the level of ground voltage GND ("L" level). Then, a data read current is supplied to each of the two memory cells constituting the memory cell unit. Specifically, the data read current corresponding to the resistance value of tunneling magneto-resistance element TMR is supplied from the second bit line to the first bit line via access transistor ATR. Further, a data read current corresponding to the resistance value of tunneling magneto-resistance element TMR is supplied from the second bit line to the third bit line via access transistor ATR.

センスアンプ18,19は、ノードN2およびN0に流れるトンネル磁気抵抗素子TMRの抵抗値に応じたデータ読出電流を検知して、基準電流と比較して、増幅して読出データをそれぞれの対応するバッファ16,17に出力する。   Sense amplifiers 18 and 19 detect a data read current corresponding to the resistance value of tunneling magneto-resistance element TMR flowing in nodes N2 and N0, amplify the data compared with a reference current, and read data corresponding to each buffer. 16 and 17 are output.

上述したようにバッファ16,17は、ロウアドレスRA0に応答していずれか一方が選択され、ロウアドレスRA0が「H」レベルの場合には、メモリセルユニトに対応する2番目のビット線と3番目のビット線との間に挟まれるメモリセルの読出データDRxが出力される。一方、ロウアドレスRA0が「L」レベルの場合には、メモリセルユニットに対応する1番目のビット線と3番目のビット線との間に挟まれるメモリセルの読出データDRxが出力される。なお、上述したデータ読出の方式は一例であり、選択されたメモリセルに対してデータ読出電流を供給して、それを検知することが可能な構成であれば特に限定されることなく、さらに、データ読出電流を基準電流と比較する電流比較を実行するのではなく、例えばデータ読出電流に基づいて生成される電圧を基準電圧と比較する構成とすることも当然に可能である。   As described above, one of the buffers 16 and 17 is selected in response to the row address RA0, and when the row address RA0 is at "H" level, the second bit line corresponding to the memory cell unit and 3 Read data DRx of a memory cell sandwiched between the second bit line is output. On the other hand, when row address RA0 is at "L" level, read data DRx of a memory cell sandwiched between the first bit line and the third bit line corresponding to the memory cell unit is output. The above-described data reading method is an example, and is not particularly limited as long as it is a configuration capable of supplying a data reading current to a selected memory cell and detecting it. It is naturally possible to adopt a configuration in which, for example, a voltage generated based on the data read current is compared with the reference voltage, instead of executing a current comparison in which the data read current is compared with the reference current.

本願構成のメモリアレイは、2ビットのコラムアドレスCA0,CA1が入力される列デコーダ部CLDCにより列ブロックCBL0〜CBL3のいずれか1つの列ブロックCBLが選択される。各列ブロックCBLは、32個のブロック領域BUに分割されており、ロウアドレスRA2−RA10が入力されるプリデコーダPDCの出力結果に基づいて1本のワード線WLが選択される。各ブロック領域BUにおいて、選択されたワード線WLに対応する2つのメモリセルユニットが選択され、ロウアドレスRA1が入力されるサブデコーダSDCにより2つのメモリセルユニットのうちの1つのメモリセルユニットが選択される。そして、各ブロック領域BUに対応して設けられたデータ読出ユニットRDCxは、入力されるロウアドレスRA0に応答して、選択されたメモリセルユニットを構成する2つのメモリセルの一方のトンネル磁気抵抗素子TMRの抵抗値に応じた読出データDRxを出力する。列ブロックCBLは、全体として32個のブロック領域BUで構成されるため、各ブロック領域BUにおいてそれぞれ1ビットずつのデータ読出が実行されることにより32ビットの並列なデータ読出を実行することができる。   In the memory array of the present configuration, any one of the column blocks CBL0 to CBL3 is selected by the column decoder section CLDC to which the 2-bit column addresses CA0 and CA1 are input. Each column block CBL is divided into 32 block areas BU, and one word line WL is selected based on the output result of the predecoder PDC to which the row address RA2-RA10 is input. In each block area BU, two memory cell units corresponding to the selected word line WL are selected, and one of the two memory cell units is selected by the sub-decoder SDC to which the row address RA1 is input. Is done. The data read unit RDCx provided corresponding to each block region BU responds to the input row address RA0 and is one of the tunnel magnetoresistive elements of the two memory cells constituting the selected memory cell unit. Read data DRx corresponding to the resistance value of TMR is output. Since the column block CBL is composed of 32 block areas BU as a whole, it is possible to execute 32-bit parallel data reading by executing 1-bit data reading in each block area BU. .

当該構成とすることにより、上述したようにソース線SLとビット線BLとを交差する方向に配置した従来のメモリアレイの構成の場合、たとえば、256Kビットの32ビットの並列なデータ書込あるいはデータ読出を実行可能とする場合には、8Kビットの32個のメモリアレイで構成する必要があったが、本願構成とすることにより1つのメモリアレイに対して32ビットの並列なデータ書込あるいはデータ読出を実行することができるため、メモリアレイの周辺回路として設けられるメモリセルを選択するデコーダのレイアウト面積を縮小し、全体としてチップの面積を大幅に縮小することができる。   With this configuration, in the case of the configuration of the conventional memory array in which the source line SL and the bit line BL are crossed as described above, for example, 256K bits of 32-bit parallel data writing or data In order to be able to execute reading, it was necessary to configure 32 memory arrays of 8K bits. However, with this configuration, 32-bit parallel data writing or data Since reading can be executed, the layout area of the decoder for selecting memory cells provided as peripheral circuits of the memory array can be reduced, and the chip area as a whole can be greatly reduced.

(実施の形態4の変形例)
上記の実施の形態4においては、32ビットの並列なデータ書込あるいはデータ読出を実行可能なデコーダについて説明したが、本発明の実施の形態4の変形例においては、簡易なデコーダとすることにより、デコーダの回路規模を縮小して、レイアウト面積をさらに縮小する方式について説明する。
(Modification of Embodiment 4)
In the fourth embodiment, the decoder capable of executing 32-bit parallel data writing or data reading has been described. However, in the modification of the fourth embodiment of the present invention, a simple decoder is used. A method for further reducing the layout area by reducing the circuit scale of the decoder will be described.

図23は、本発明の実施の形態4の変形例に従うメモリアレイの周辺回路を説明する図である。   FIG. 23 illustrates a peripheral circuit of the memory array according to the modification of the fourth embodiment of the present invention.

図23を参照して、図18で説明した構成と比較して、プリデコーダPDCをプリデコーダPDC#に置換するとともに、AND回路ADをAND回路AD#に置換した点が異なる。その他の点については、同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。   Referring to FIG. 23, the difference from the configuration described in FIG. 18 is that predecoder PDC is replaced with predecoder PDC #, and AND circuit AD is replaced with AND circuit AD #. Since the other points are the same, detailed description thereof will not be repeated.

図24は、本発明の実施の形態4の変形例に従うデコーダの一部を構成するプリデコーダPDC#の概略ブロック図である。   FIG. 24 is a schematic block diagram of predecoder PDC # forming part of the decoder according to the modification of the fourth embodiment of the present invention.

図24(a)には、ロウアドレスRA2−RA7の入力を受けてプリデコードするデコーダユニットDEC8aが示されている。   FIG. 24A shows a decoder unit DEC8a that receives and inputs the row addresses RA2-RA7.

図24(b)には、ロウアドレスRA8−RA10の入力を受けてプリデコードするデコーダユニットDEC8bが示されている。   FIG. 24B shows a decoder unit DEC8b that receives and inputs the row addresses RA8-RA10.

図19で説明したプリデコーダPDCにおいては、入力されるロウアドレスRAをプリデコードするとともに、7で割った商および剰余を示すプリデコード信号を生成するプリデコーダPDCについて説明したが、本発明の実施の形態4の変形例に従うプリデコーダPDC#は、単にプリデコードした信号のみを用いる。   In the predecoder PDC described with reference to FIG. 19, the predecoder PDC that predecodes the input row address RA and generates a predecode signal indicating the quotient and remainder divided by 7 has been described. The predecoder PDC # according to the modification of the fourth embodiment uses only a predecoded signal.

図25は、本発明の実施の形態4の変形例に従うデコーダユニットDEC8a,DEC8bの回路構成図である。   FIG. 25 is a circuit configuration diagram of decoder units DEC8a and DEC8b according to the modification of the fourth embodiment of the present invention.

図25(a)は、デコーダユニットDEC8aの回路構成図である。デコーダユニットDEC8aは、2ビットずつのロウアドレスRAをプリデコードする3個のユニットで構成されている。具体的には、ロウアドレスRA2,RA3をプリデコードして出力端子Q0−Q3のうちの1つの出力端子Qから例えば「H」レベルの信号が出力される。残りの出力端子Qは「L」レベルである。同様にして、ロウアドレスRA4,RA5をプリデコードして出力端子Q4−Q7のうちの1つの出力端子Qからたとえば「H」レベルの信号が出力される。残りの出力端子Qは「L」レベルである。また、ロウアドレスRA6,RA7をプリデコードして出力端子Q8−Q11のうちの1つの出力端子Qからたとえば「H」レベルの信号が出力される。残りの出力端子Qは「L」レベルである。   FIG. 25A is a circuit configuration diagram of the decoder unit DEC8a. The decoder unit DEC8a is composed of three units that predecode the row address RA of 2 bits each. Specifically, the row addresses RA2 and RA3 are predecoded and, for example, an “H” level signal is output from one of the output terminals Q0 to Q3. The remaining output terminals Q are at “L” level. Similarly, row addresses RA4 and RA5 are predecoded and, for example, an “H” level signal is output from one of output terminals Q4-Q7. The remaining output terminals Q are at “L” level. Further, the row addresses RA6 and RA7 are predecoded and a signal of, for example, “H” level is output from one output terminal Q of the output terminals Q8 to Q11. The remaining output terminals Q are at “L” level.

図25(b)は、デコーダユニットDEC8bの回路構成図である。デコーダユニットDEC8bは、3ビットのロウアドレスRA8−RA10をプリデコードして出力端子R0−R7のうちの1つの出力端子Rからたとえば「H」レベルの信号が出力される。また、残りの出力端子Rは「L」レベルである。   FIG. 25B is a circuit configuration diagram of the decoder unit DEC8b. Decoder unit DEC8b predecodes 3-bit row addresses RA8-RA10 and outputs, for example, an "H" level signal from one of output terminals R0-R7. The remaining output terminals R are at the “L” level.

この出力端子Q0−Q11から出力されるプリデコード信号の組み合わせに基づいて、上述したように7本ずつのワード線を1つのグループとして、複数のグループに分割したワード線群の1つが選択される。図23においては、出力端子Q8−Q11とそれぞれ接続される信号線と、出力端子Q4−Q7とそれぞれ接続される信号線と、出力端子Q0−Q3とそれぞれ接続される信号線と接続されて、複数のグループに分割されたワード線群の1つを選択するAND回路AD#が一例として示されている。そして、このAND回路AD#からの出力結果と、出力端子R0−R6とそれぞれ接続される信号線との組み合わせに基づいて、ワードドライバWDVにより選択されたワード線群に含まれる7本のワード線WLのうちの一本のワード線が選択される。   Based on the combination of the predecode signals output from the output terminals Q0 to Q11, one of the word line groups divided into a plurality of groups is selected with the seven word lines as one group as described above. . In FIG. 23, the signal lines connected to the output terminals Q8 to Q11, the signal lines connected to the output terminals Q4 to Q7, and the signal lines connected to the output terminals Q0 to Q3, respectively, An AND circuit AD # that selects one of word line groups divided into a plurality of groups is shown as an example. The seven word lines included in the word line group selected by the word driver WDV based on the combination of the output result from the AND circuit AD # and the signal lines connected to the output terminals R0 to R6. One word line of WL is selected.

これにより、上述した方式にしたがって、メモリアレイに対して32ビットの並列なデータ書込あるいはデータ読出を実行することができる。   Thus, 32-bit parallel data writing or data reading can be executed on the memory array in accordance with the above-described method.

そして、図24および図25で説明したプリデコーダPDC#を用いることにより、図19〜図22で説明したプリデコーダPDCよりも簡易な回路構成を実現でき、構成素子数も削減してプリデコーダPDC#が占有するレイアウト面積を縮小し、チップ全体としてさらに縮小することが可能となる。   Then, by using the predecoder PDC # described with reference to FIGS. 24 and 25, a simpler circuit configuration can be realized than the predecoder PDC described with reference to FIGS. The layout area occupied by # can be reduced, and the entire chip can be further reduced.

なお、デコーダユニットDEC8bの出力端子R7は信号線と接続されない。すなわち、デコーダユニットDEC8bは、ロウアドレスRA8−RA10が入力されてプリデコードした結果、出力端子R7から「H」レベルの信号が出力されるロウアドレスRA8−RA10に対応するアドレス選択を無効としている。   Note that the output terminal R7 of the decoder unit DEC8b is not connected to the signal line. That is, the decoder unit DEC8b invalidates the address selection corresponding to the row address RA8-RA10 from which the "H" level signal is output from the output terminal R7 as a result of the row address RA8-RA10 being input and predecoded.

したがって、ロウアドレスRA8−RA10の入力の組み合わせのうちの1つの組み合わせに従うアドレス選択を無効としているため、メモリアレイ全体としては8分の1のメモリアレイに対するアクセスができなくなる。   Therefore, since the address selection according to one combination of the input of the row addresses RA8 to RA10 is invalidated, the memory array as a whole cannot access the 1 / 8th memory array.

図26は、本発明の実施の形態4に従うデコーダによりアクセス可能なメモリアレイの領域を説明する図である。   FIG. 26 illustrates a region of the memory array accessible by the decoder according to the fourth embodiment of the present invention.

たとえば、メモリアレイ全体として32Kバイトの記憶領域が設けられている場合、その8分の1である、4Kバイトについてはアクセスが無効となるが残りの28Kバイトについては有効である。   For example, when a storage area of 32 Kbytes is provided for the entire memory array, access is invalid for 4 Kbytes, which is one-eighth, but the remaining 28 Kbytes are valid.

したがって、記憶領域を制限することが可能なデバイスにおいては、当該方式を採用することによりレイアウト面積および回路構成の簡略化を優先して、構成素子数の削減とともにレイアウト面積が縮小されたチップを実現可能である。   Therefore, in devices that can limit the storage area, by adopting this method, priority is given to the simplification of the layout area and circuit configuration, realizing a chip with a reduced layout area as well as a reduced number of components. Is possible.

(実施の形態5)
上記の実施の形態においては、主に抵抗体記憶素子を有するメモリセルとして、スピン注入方式のトンネル磁気抵抗素子TMRを有するMRAMメモリセルの構成について説明してきたが、スピン注入方式に限られず通常のMRAMメモリセルについても同様に適用可能である。また、抵抗体記憶素子として、トンネル磁気抵抗素子に限られず、他の素子を用いることも当然に可能である。たとえば、カルコゲナイド層を有するOUMセルを用いることも可能である。
(Embodiment 5)
In the above embodiment, the configuration of an MRAM memory cell having a spin injection tunneling magneto-resistance element TMR has been described as a memory cell mainly having a resistor memory element. The same applies to the MRAM memory cell. Further, the resistor memory element is not limited to the tunnel magnetoresistive element, and other elements can naturally be used. For example, an OUM cell having a chalcogenide layer can be used.

図27は、OUMセルによって構成されたメモリセルアレイの一部を示す平面図である。   FIG. 27 is a plan view showing a part of a memory cell array composed of OUM cells.

図27を参照して、行列状に配列されたワード線WLおよびビット線BLの交点に対応して、カルコゲナイド層310を有するメモリセル300が配置される。   Referring to FIG. 27, memory cell 300 having chalcogenide layer 310 is arranged corresponding to the intersection of word lines WL and bit lines BL arranged in a matrix.

図28は、図27におけるP−Q断面図である。
図28を参照して、スイッチングトランジスタ220は、p型領域221上に形成されたn型領域222と、n型領域222内に形成されたp型領域223とを有する。スイッチングトランジスタ220は、p型領域221、n型領域222およびp型領域223によるpnp型の縦型寄生バイポーラトランジスタで形成される。
28 is a cross-sectional view taken along the line PQ in FIG.
Referring to FIG. 28, switching transistor 220 has an n-type region 222 formed on p-type region 221 and a p-type region 223 formed in n-type region 222. The switching transistor 220 is formed of a pnp-type vertical parasitic bipolar transistor having a p-type region 221, an n-type region 222, and a p-type region 223.

n型領域222は、ワード線WLに相当する。また、カルコゲナイド層210およびスイッチングトランジスタ220の間には、通過電流によって発熱する加熱素子230が設けられる。データ書込時には、スイッチングトランジスタ222がターンオンされるとともに、ビット線BLからカルコゲナイド層210および加熱素子230を通過するデータ書込電流が流される。当該データ書込電流の供給パターン(たとえば供給期間および供給電流量)に応じて、カルコゲナイド層210は、結晶状態およびアモルファス状態のいずれか一方に相変化する。カルコゲナイド層210は、アモルファス状態時および結晶状態時のそれぞれにおいて、異なる電気抵抗を有する。具体的には、アモルファス化されたカルコゲナイド層は、結晶化時よりも電気抵抗が高い。   The n-type region 222 corresponds to the word line WL. A heating element 230 that generates heat due to the passing current is provided between the chalcogenide layer 210 and the switching transistor 220. At the time of data writing, switching transistor 222 is turned on, and a data write current that passes through chalcogenide layer 210 and heating element 230 flows from bit line BL. Depending on the supply pattern of the data write current (for example, supply period and supply current amount), chalcogenide layer 210 changes in phase to either a crystalline state or an amorphous state. The chalcogenide layer 210 has different electrical resistances in each of an amorphous state and a crystalline state. Specifically, an amorphous chalcogenide layer has a higher electrical resistance than that during crystallization.

すなわち、OUMセルは、MRAMメモリセルと同様に、記憶データに応じて電気抵抗RmaxおよびRminのいずれかを有することとなる。   That is, the OUM cell has one of the electrical resistances Rmax and Rmin depending on the stored data, like the MRAM memory cell.

したがって、上記のMRAMメモリセルと置換してOUMセルを用いることも当然に可能である。   Therefore, it is naturally possible to use an OUM cell in place of the MRAM memory cell.

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.

本発明の実施の形態1に従う不揮発性記憶装置の代表例として示されるMRAMデバイス1の全体構成を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram showing an overall configuration of an MRAM device 1 shown as a representative example of a nonvolatile memory device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に従うメモリセルMCを説明する概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating memory cell MC according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に従うメモリセルMCのデータ書込を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating data writing in memory cell MC according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に従うメモリセルMCの磁化方向の反転を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating reversal of the magnetization direction of memory cell MC according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に従うメモリセルのレイアウト構成を説明する図である。It is a diagram illustrating a layout configuration of a memory cell according to the first embodiment of the present invention. 図5のメモリアレイのレイアウト構成においてKP−KP♯のメモリセルの断面構造を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a memory cell of KP-KP # in the layout configuration of the memory array of FIG. 5. 本発明の実施の形態1のメモリアレイのメモリセルの回路構成図である。FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a memory cell in the memory array according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2に従うメモリセルのレイアウト構成を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a layout configuration of a memory cell according to a second embodiment of the present invention. 図8のメモリアレイのレイアウト構成においてメモリセルの断面構造を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a memory cell in the layout configuration of the memory array of FIG. 8. 本発明の実施の形態2に従うメモリアレイのメモリセルの回路構成図である。FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a memory cell of a memory array according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2の変形例に従うメモリセルのレイアウト構成を説明する図である。It is a figure explaining the layout structure of the memory cell according to the modification of Embodiment 2 of this invention. 図11のメモリアレイのレイアウト構成においてメモリセルの断面構造を説明する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a memory cell in the layout configuration of the memory array of FIG. 11. 本発明の実施の形態2の変形例に従うメモリアレイのメモリセルの回路構成図である。FIG. 11 is a circuit configuration diagram of a memory cell of a memory array according to a modification of the second embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態3に従うメモリセルのレイアウト構成を説明する図である。It is a figure explaining the layout structure of the memory cell according to Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に従うメモリアレイのメモリセルの回路構成図である。FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a memory cell of a memory array according to a third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態3の変形例に従うメモリセルのレイアウト構成を説明する図である。It is a figure explaining the layout structure of the memory cell according to the modification of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3の変形例に従うメモリアレイのメモリセルの回路構成図である。FIG. 11 is a circuit configuration diagram of a memory cell of a memory array according to a modification of the third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態4に従うメモリアレイの周辺回路を説明する図である。It is a figure explaining the peripheral circuit of the memory array according to Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に従うプリデコーダPDCの概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of predecoder PDC according to Embodiment 4 of the present invention. 本発明の実施の形態4に従うデコーダユニットDEC7aに含まれるプリデコーダユニットPDEC7aの回路構成図である。It is a circuit block diagram of predecoder unit PDEC7a included in decoder unit DEC7a according to the fourth embodiment of the present invention. プリデコーダユニットPDEC7aからの32個のプリデコード信号の入力に応答して7で除算した商と剰余を出力する除算回路の回路構成図である。FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a division circuit that outputs a quotient and a remainder divided by 7 in response to input of 32 predecode signals from the predecoder unit PDEC7a. 本発明の実施の形態4に従うデコーダユニットDEC7bの回路構成図である。It is a circuit block diagram of decoder unit DEC7b according to the fourth embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態4の変形例に従うメモリアレイの周辺回路を説明する図である。It is a figure explaining the peripheral circuit of the memory array according to the modification of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4の変形例に従うデコーダの一部を構成するプリデコーダPDC#の概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of predecoder PDC # which constitutes a part of a decoder according to a modification of the fourth embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態4の変形例に従うデコーダユニットDEC8a,DEC8bの回路構成図である。It is a circuit block diagram of decoder units DEC8a and DEC8b according to the modification of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に従うデコーダによりアクセス可能なメモリアレイの領域を説明する図である。It is a figure explaining the area | region of the memory array accessible by the decoder according to Embodiment 4 of this invention. OUMセルによって構成されたメモリセルアレイの一部を示す平面図である。It is a top view which shows a part of memory cell array comprised by the OUM cell. 図27におけるP−Q断面図である。It is PQ sectional drawing in FIG. メモリセルのソース線SLおよびビット線BLが交差する従来のメモリアレイのレイアウトを説明する図である。It is a diagram illustrating a layout of a conventional memory array in which a source line SL and a bit line BL of a memory cell intersect. 図29に示される従来のメモリアレイの回路構成図である。FIG. 30 is a circuit configuration diagram of the conventional memory array shown in FIG. 29. メモリアレイに対応して設けられるメモリセルを選択するためのデコーダのレイアウトを説明する概略ブロック図である。It is a schematic block diagram illustrating a layout of a decoder for selecting a memory cell provided corresponding to a memory array. メモリセルのソース線SLおよびビット線BLがY軸方向に沿ってともに平行に設けられた場合の従来のメモリアレイのレイアウトを説明する図である。It is a diagram illustrating a layout of a conventional memory array when source lines SL and bit lines BL of memory cells are provided in parallel along the Y-axis direction. 図32に示される従来のメモリアレイの回路構成図である。FIG. 33 is a circuit configuration diagram of the conventional memory array shown in FIG. 32.

符号の説明Explanation of symbols

1 MRAMデバイス、5 コントロール回路、10 メモリアレイ、20 行デコーダ、25 列デコーダ、30 入出力制御回路。   1 MRAM device, 5 control circuit, 10 memory array, 20 row decoder, 25 column decoder, 30 input / output control circuit.

Claims (21)

行列状に集積配置された複数のメモリセルと、
メモリセル行に対応してそれぞれ設けられる複数のワード線と、
メモリセル列に対応してそれぞれ設けられる複数の第1の電流線と、
2つずつの互いに隣接するメモリセル列にそれぞれ対応して設けられ、各々が各前記第1の電流線の間に設けられる複数の第2の電流線とを備え、
各前記メモリセルは、
素子を通過する通過電流に応じて不揮発的なデータ記憶を実行する抵抗体記憶素子と、
対応するワード線の活性化に応じて対応する第1および第2の電流線との間で前記磁気抵抗素子を介して電流経路を形成するためのスイッチ素子と、
前記2つずつのメモリセル列のメモリセルは、隣接するメモリセル行でありかつ隣接するメモリセル列のメモリセルと組を形成して対応する第2の電流線と電気的に結合するための共通のコンタクト部とを含む、不揮発性記憶装置。
A plurality of memory cells integrated and arranged in a matrix;
A plurality of word lines provided corresponding to the memory cell rows,
A plurality of first current lines respectively provided corresponding to the memory cell columns;
A plurality of second current lines provided respectively corresponding to two memory cell columns adjacent to each other, each provided between the first current lines;
Each of the memory cells
A resistive storage element that performs non-volatile data storage in response to a passing current passing through the element;
A switch element for forming a current path via the magnetoresistive element between the corresponding first and second current lines in response to activation of the corresponding word line;
The memory cells in each of the two memory cell columns are adjacent memory cell rows and are electrically coupled to the corresponding second current line by forming a set with the memory cells in the adjacent memory cell column. A non-volatile memory device including a common contact portion.
前記複数のワード線は、前記複数の第1および第2の電流線と略直交方向に設けられる、請求項1記載の不揮発性記憶装置。   The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein the plurality of word lines are provided in a direction substantially orthogonal to the plurality of first and second current lines. 前記抵抗体記憶素子は、
前記対応する第1の電流線と電気的に結合され、第1の磁化方向に磁化した固定磁化層と、
前記対応する第2の電流線と電気的に結合され、データ書込時に前記対応する第1および第2の電流線を介して流れる通過電流の流入方向に応じたスピン偏極電子に基づいて前記第1の磁化方向あるいは前記第1の磁化方向と反対の方向である第2の磁化方向のいずれか一方に磁化する自由磁化層と、
前記固定磁化層と前記自由磁化層との間に設けられ、非磁性体であるバリア層とを有する、請求項1記載の不揮発性記憶装置。
The resistor memory element is
A fixed magnetization layer electrically coupled to the corresponding first current line and magnetized in a first magnetization direction;
Based on spin-polarized electrons that are electrically coupled to the corresponding second current lines and that pass through the corresponding first and second current lines during data writing and that correspond to the inflow direction of the passing current A free magnetic layer that is magnetized in one of a first magnetization direction or a second magnetization direction that is opposite to the first magnetization direction;
The nonvolatile memory device according to claim 1, further comprising a barrier layer that is provided between the fixed magnetization layer and the free magnetization layer and is a nonmagnetic material.
前記抵抗体記憶素子は、
データ記憶を実行する記憶データのレベルに応じて供給されるデータ書込電流によって、発熱する加熱素子と、
前記加熱素子によって加熱されて、異なる電気抵抗の2つの相状態の間を遷移可能な相変化素子とを有する、請求項1記載の不揮発性記憶装置。
The resistor memory element is
A heating element that generates heat by a data write current supplied according to the level of stored data for performing data storage;
The nonvolatile memory device according to claim 1, further comprising: a phase change element that is heated by the heating element and is capable of transitioning between two phase states having different electric resistances.
前記複数のワード線は、各々が、メモリセル行に対応して設けられる複数の第1および第2ワード線を含み、
各前記メモリセルのスイッチ素子は、MOSトランジスタを形成し、
前記複数のメモリセルのうちの奇数列に対応するメモリセルのMOSトランジスタのゲートは、対応する第1ワード線と電気的に結合され、
前記複数のメモリセルのうちの偶数列に対応するメモリセルのMOSトランジスタのゲートは、対応する第2ワード線と電気的に結合される、請求項1記載の不揮発性記憶装置。
The plurality of word lines each include a plurality of first and second word lines provided corresponding to the memory cell rows,
The switch element of each memory cell forms a MOS transistor,
A gate of a MOS transistor of a memory cell corresponding to an odd column of the plurality of memory cells is electrically coupled to a corresponding first word line;
2. The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein a gate of a MOS transistor of a memory cell corresponding to an even column of the plurality of memory cells is electrically coupled to a corresponding second word line.
同一メモリセル列の各メモリセルは、対応する第1および第2の電流線と互いに異なるコンタクトを介して電気的に結合される、請求項1記載の不揮発性記憶装置。   The nonvolatile memory device according to claim 1, wherein each memory cell in the same memory cell column is electrically coupled to the corresponding first and second current lines through different contacts. 行列状に集積配置された複数のメモリセルと、
メモリセル行に対応してそれぞれ設けられる複数のワード線と、
各々が、互いに隣接する2つずつのメモリセル列に対応してそれぞれ設けられる複数の第1および第2の電流線とを備え、
各前記メモリセルは、
素子を通過する通過電流に応じて不揮発的なデータ記憶を実行する抵抗体記憶素子と、
対応するワード線の活性化に応じて対応する第1および第2の電流線との間で前記磁気抵抗素子を介して電流経路を形成するためのスイッチ素子とを含み、
前記2つずつのメモリセル列のうちの一方のメモリセル列の互いに隣接する2つずつのメモリセルは、他方のメモリセル列に対応する第2の電流線と電気的に結合するための共通の第1のコンタクト部をさらに含み、
前記2つずつのメモリセル列のうちの他方のメモリセル列の互いに隣接する2つずつのメモリセルは、一方のメモリセル列に対応する第1の電流線と電気的に結合するための共通の第2のコンタクト部をさらに含む、不揮発性記憶装置。
A plurality of memory cells integrated and arranged in a matrix;
A plurality of word lines provided corresponding to the memory cell rows,
Each including a plurality of first and second current lines respectively provided corresponding to two memory cell columns adjacent to each other;
Each of the memory cells
A resistive storage element that performs non-volatile data storage in response to a passing current passing through the element;
A switching element for forming a current path through the magnetoresistive element between the corresponding first and second current lines in response to activation of the corresponding word line,
Two memory cells adjacent to each other in one memory cell column of the two memory cell columns are commonly used to electrically couple with a second current line corresponding to the other memory cell column. A first contact portion of
Two memory cells adjacent to each other in the other memory cell column of the two memory cell columns are commonly used to electrically couple with a first current line corresponding to one memory cell column. A non-volatile memory device further including the second contact portion.
各前記メモリセルのスイッチ素子は、MOSトランジスタを形成し、
同一列の各メモリセルのMOSトランジスタの各々は、共通の活性領域に形成される、請求項7記載の不揮発性記憶装置。
The switch element of each memory cell forms a MOS transistor,
The nonvolatile memory device according to claim 7, wherein each MOS transistor of each memory cell in the same column is formed in a common active region.
前記複数のワード線は、各々が、メモリセル行に対応して設けられる複数の第1および第2ワード線を含み、
各前記メモリセルのスイッチ素子は、MOSトランジスタを形成し、
同一行の互いに隣接する2つのメモリセルうちの一方のメモリセルのMOSトランジスタのゲートは、対応する第1ワード線と電気的に結合され、他方のメモリセルのMOSトランジスタのゲートは、対応する第2ワード線と電気的に結合される、請求項7記載の不揮発性記憶装置。
The plurality of word lines each include a plurality of first and second word lines provided corresponding to the memory cell rows,
The switch element of each memory cell forms a MOS transistor,
The gate of the MOS transistor of one memory cell of two adjacent memory cells in the same row is electrically coupled to the corresponding first word line, and the gate of the MOS transistor of the other memory cell is the corresponding first The nonvolatile memory device according to claim 7, wherein the nonvolatile memory device is electrically coupled to two word lines.
前記複数の第1および第2ワード線の各々は、互いに交互に設けられ、
前記2つずつのメモリセル列のうちの一方のメモリセル列の互いに隣接する2つずつのメモリセルに対応する共通の第1のコンタクト部と、他方のメモリセル列の互いに隣接する2つずつのメモリセルの共通の第2のコンタクト部とは、前記複数の第1および第2ワード線の間に交互に設けられる、請求項9記載の不揮発性記憶装置。
Each of the plurality of first and second word lines is alternately provided,
A common first contact portion corresponding to two adjacent memory cells in one of the two memory cell columns and two adjacent ones in the other memory cell column 10. The nonvolatile memory device according to claim 9, wherein a common second contact portion of the memory cells is alternately provided between the plurality of first and second word lines.
各前記第1および第2の電流線は、第1の金属配線層を用いて形成され、
対応する第1および第2の電流線とそれぞれ結合される前記隣接する2つずつのメモリセルの前記共通の第2および第1のコンタクト部は、前記第1の金属配線層よりも下層の第2の金属配線層を用いて形成される、請求項7記載の不揮発性記憶装置。
Each of the first and second current lines is formed using a first metal wiring layer,
The common second and first contact portions of the two adjacent memory cells respectively coupled to the corresponding first and second current lines are lower than the first metal wiring layer. The nonvolatile memory device according to claim 7, wherein the nonvolatile memory device is formed using two metal wiring layers.
各々が、奇数列のメモリセル列に対応して前記第1の電流線が設けられ、
各々が、偶数列のメモリセル列に対応して前記第2の電流線が設けられ、
奇数列のメモリセルの各々は、前記共通の第1のコンタクトを介して対応する第2の電流線と電気的に結合され、
偶数列のメモリセルの各々は、前記共通の第2のコンタクトを介して対応する第1の電流線と電気的に結合される、請求項7記載の不揮発性記憶装置。
Each of the first current lines is provided corresponding to an odd number of memory cell columns,
Each of the second current lines is provided corresponding to an even number of memory cell columns,
Each of the odd columns of memory cells is electrically coupled to a corresponding second current line through the common first contact;
The nonvolatile memory device according to claim 7, wherein each of the even-numbered memory cells is electrically coupled to a corresponding first current line via the common second contact.
所定の規則に従う行列状に集積配置された複数のメモリセルと、
メモリセル行に対応してそれぞれ設けられる複数のワード線と、
メモリセル列に対応してそれぞれ設けられる複数の電流線とを備え、
各前記メモリセルは、
素子を通過する通過電流に応じて不揮発的なデータ記憶を実行する抵抗体記憶素子と、
対応するワード線の活性化に応じて対応する電流線と隣接する別の電流線との間で前記磁気抵抗素子を介して電流経路を形成するためのスイッチ素子とを含み、
前記メモリセル列のうちの互いに隣接する4つずつのメモリセルは、互いに隣接する2つずつのメモリセルで構成される第1および第2のメモリセル組を構成し、
前記メモリセル列の一方側の2つ隣のメモリセル列の前記第1のメモリセル組と同一行を構成する互いに隣接する2つずつのメモリセルは第3のメモリセル組を構成し、
前記メモリセル列の他方側の2つ隣のメモリセル列の前記第2のメモリセル組と同一行を構成する互いに隣接する2つずつのメモリセルは第4のメモリセル組を構成し、
前記第1および第3のメモリセル組の各メモリセルは、前記メモリセル列に対応する電流線と前記一方側の2つ隣のメモリセル列の間のメモリセル列に対応する隣接する電流線とを電気的に結合するための共通の第1のコンタクト部を有し、
前記第2および第4のメモリセル組の各メモリセルは、前記メモリセル列に対応する電流線と前記他方側の2つ隣のメモリセル列の間のメモリセル列に対応する隣接する電流線とを電気的に結合するための共通の第2のコンタクト部を有する、不揮発性記憶装置。
A plurality of memory cells integrated and arranged in a matrix according to a predetermined rule;
A plurality of word lines provided corresponding to the memory cell rows,
A plurality of current lines provided corresponding to the memory cell columns,
Each of the memory cells
A resistive storage element that performs non-volatile data storage in response to a passing current passing through the element;
A switching element for forming a current path via the magnetoresistive element between the corresponding current line and another adjacent current line in response to activation of the corresponding word line,
Four memory cells adjacent to each other in the memory cell column constitute a first and second memory cell set including two memory cells adjacent to each other.
Two adjacent memory cells constituting the same row as the first memory cell set in the two adjacent memory cell columns on one side of the memory cell column constitute a third memory cell set,
Two adjacent memory cells constituting the same row as the second memory cell set of the two adjacent memory cell columns on the other side of the memory cell column constitute a fourth memory cell set,
Each memory cell of the first and third memory cell sets includes an adjacent current line corresponding to a memory cell column between the current line corresponding to the memory cell column and the two adjacent memory cell columns on the one side. And a common first contact portion for electrically coupling
Each memory cell of the second and fourth memory cell sets includes an adjacent current line corresponding to a memory cell column between the current line corresponding to the memory cell column and the second adjacent memory cell column on the other side. And a non-volatile memory device having a common second contact portion for electrically coupling the two.
前記共通の第1および第2のコンタクト部は、対応する各メモリセルの対応するスイッチ素子と前記隣接する電流線とを電気的に結合するための共通のストラップを有する、請求項13記載の不揮発性記憶装置。   14. The nonvolatile memory according to claim 13, wherein the common first and second contact portions have a common strap for electrically coupling a corresponding switch element of each corresponding memory cell and the adjacent current line. Sex memory device. 各前記電流線は、第1の金属配線層を用いて形成され、
前記共通のストラップは、前記第1の金属配線層よりも下層の第2の金属配線層を用いて形成される、請求項14記載の不揮発性記憶装置。
Each of the current lines is formed using a first metal wiring layer,
The nonvolatile memory device according to claim 14, wherein the common strap is formed by using a second metal wiring layer that is lower than the first metal wiring layer.
複数のワード線を選択する選択回路をさらに備え、
前記複数のワード線は、7本ずつの互いに隣接する複数のグループに分割され、
前記選択回路は、2進数で入力されるアドレスを7で割った商に基づいて前記複数のグループに分割された1つのグループを選択し、剰余に基づいて選択された1つのグループに対応する7本のワード線のうちの一本を選択する、請求項13記載の不揮発性記憶装置。
A selection circuit for selecting a plurality of word lines;
The plurality of word lines are divided into a plurality of groups of seven adjacent to each other,
The selection circuit selects one group divided into the plurality of groups based on a quotient obtained by dividing an address input in binary number by 7, and corresponds to one group selected based on a remainder. The nonvolatile memory device according to claim 13, wherein one of the word lines is selected.
入力されるアドレスに応じて前記複数のワード線のうちの一本を選択するワード線選択回路をさらに備え、
前記複数のワード線は、7本ずつの互いに隣接する複数のグループに分割され、
前記選択回路は、2進数で入力されるアドレスを7で割った商に基づいて前記複数のグループに分割された1つのグループを選択し、剰余に基づいて選択された1つのグループに対応する7本のワード線のうちの一本を選択する、請求項13記載の不揮発性記憶装置。
A word line selection circuit for selecting one of the plurality of word lines according to an input address;
The plurality of word lines are divided into a plurality of groups of seven adjacent to each other,
The selection circuit selects one group divided into the plurality of groups based on a quotient obtained by dividing an address input in binary number by 7, and corresponds to one group selected based on a remainder. The nonvolatile memory device according to claim 13, wherein one of the word lines is selected.
入力されるアドレスに応じて前記複数の電流線のうちの互いに隣接する3本のビット線を選択するビット線選択回路をさらに備え、
選択メモリセルに対応する選択ワード線の活性化に応答して前記第1および第3のメモリセル組および前記第2および第4のメモリセル組の一方の同一行の少なくとも2つのメモリセルがアクセスされて、前記2つのメモリセルを介して前記選択された3本のビット線は互いに電気的に結合され、
書込データに応じて、前記ビット線選択回路により選択された3本のビット線の電圧レベルを設定するためのデータ書込回路をさらに備える、請求項13記載の不揮発性記憶装置。
A bit line selection circuit for selecting three adjacent bit lines among the plurality of current lines according to an input address;
In response to activation of a selected word line corresponding to the selected memory cell, at least two memory cells in the same row in one of the first and third memory cell sets and the second and fourth memory cell sets are accessed. The selected three bit lines are electrically coupled to each other through the two memory cells,
The nonvolatile memory device according to claim 13, further comprising a data write circuit for setting voltage levels of three bit lines selected by the bit line selection circuit according to write data.
入力されるアドレスに応じて前記複数の電流線のうちの互いに隣接する3本のビット線を選択するビット線選択回路をさらに備え、
選択メモリセルに対応する選択ワード線の活性化に応答して前記第1および第3のメモリセル組および前記第2および第4のメモリセル組の一方の同一行の少なくとも2つのメモリセルがアクセスされて、前記2つのメモリセルを介して前記選択された3本のビット線は互いに電気的に結合され、
前記選択された3本のビット線のうち前記選択メモリセルの抵抗体記憶素子を介して互いに隣接する2本のビット線に流れるデータ読出電流に基づいて読出データを生成するデータ読出回路をさらに備える、請求項13記載の不揮発性記憶装置。
A bit line selection circuit for selecting three adjacent bit lines among the plurality of current lines according to an input address;
In response to activation of a selected word line corresponding to the selected memory cell, at least two memory cells in the same row in one of the first and third memory cell sets and the second and fourth memory cell sets are accessed. The selected three bit lines are electrically coupled to each other through the two memory cells,
A data read circuit is further provided for generating read data based on data read currents flowing through two bit lines adjacent to each other via the resistor memory element of the selected memory cell among the selected three bit lines. The nonvolatile memory device according to claim 13.
入力されるアドレスに応じて前記複数のワード線のうちの一本を選択するワード線選択回路をさらに備え、
前記複数のワード線は、7本ずつの互いに隣接する複数のグループに分割され、
前記選択回路は、2進数で入力されるアドレスを7で割った商に基づいて前記複数のグループに分割された1つのグループを選択し、剰余に基づいて選択された1つのグループに対応する7本のワード線のうちの一本を選択し、
入力されるアドレスに応じて前記複数のビット線のうちの3本を選択するビット線選択回路をさらに備え、
前記ビット線選択回路は、前記2進数で入力されるアドレスを7で割った剰余に基づいて前記3本のビット線を選択する、請求項13記載の不揮発性記憶装置。
A word line selection circuit for selecting one of the plurality of word lines according to an input address;
The plurality of word lines are divided into a plurality of groups of seven adjacent to each other,
The selection circuit selects one group divided into the plurality of groups based on a quotient obtained by dividing an address input in binary number by 7, and corresponds to one group selected based on a remainder. Select one of the word lines,
A bit line selection circuit for selecting three of the plurality of bit lines according to an input address;
The nonvolatile memory device according to claim 13, wherein the bit line selection circuit selects the three bit lines based on a remainder obtained by dividing the binary input address by seven.
入力されるアドレスに応じて前記複数のワード線のうちの一本を選択するワード線選択回路をさらに備え、
前記複数のワード線は、7本ずつの互いに隣接する複数のグループに分割され、
前記ワード線選択回路は、2進数で入力されるアドレスのうちの3ビットを除く残りのビットを用いて前記複数のグループの1つのグループを選択し、前記3ビットのアドレスの組み合わせにそれぞれ対応する8個のデコード信号のうちの1つを活性化し、前記8個のデコード信号のうちの7個のデコード信号にそれぞれ対応する前記7本のワード線のうちの一本を選択する、請求項13記載の不揮発性記憶装置。
A word line selection circuit for selecting one of the plurality of word lines according to an input address;
The plurality of word lines are divided into a plurality of groups of seven adjacent to each other,
The word line selection circuit selects one group of the plurality of groups by using the remaining bits excluding 3 bits of the address inputted in binary number, and corresponds to each combination of the 3-bit addresses. 14. One of the eight decode signals is activated, and one of the seven word lines corresponding to each of the seven decode signals of the eight decode signals is selected. The non-volatile storage device described.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008192990A (en) * 2007-02-07 2008-08-21 Toshiba Corp Semiconductor memory
JP2009218318A (en) * 2008-03-10 2009-09-24 Fujitsu Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2011222829A (en) * 2010-04-12 2011-11-04 Toshiba Corp Resistance change memory
US8199550B2 (en) 2008-11-13 2012-06-12 Renesas Electronics Corporation Magnetic memory device
JP2012204399A (en) * 2011-03-23 2012-10-22 Toshiba Corp Resistance change memory
JP2013102067A (en) * 2011-11-09 2013-05-23 Toppan Printing Co Ltd Nonvolatile memory
US9281344B2 (en) 2014-02-04 2016-03-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic memory device

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008192990A (en) * 2007-02-07 2008-08-21 Toshiba Corp Semiconductor memory
JP2009218318A (en) * 2008-03-10 2009-09-24 Fujitsu Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
US8199550B2 (en) 2008-11-13 2012-06-12 Renesas Electronics Corporation Magnetic memory device
US8391041B2 (en) 2008-11-13 2013-03-05 Renesas Electronics Corporation Magnetic memory device
JP2011222829A (en) * 2010-04-12 2011-11-04 Toshiba Corp Resistance change memory
JP2012204399A (en) * 2011-03-23 2012-10-22 Toshiba Corp Resistance change memory
US8711602B2 (en) 2011-03-23 2014-04-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device
US9093140B2 (en) 2011-03-23 2015-07-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device
US9165628B2 (en) 2011-03-23 2015-10-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device
JP2013102067A (en) * 2011-11-09 2013-05-23 Toppan Printing Co Ltd Nonvolatile memory
US9281344B2 (en) 2014-02-04 2016-03-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic memory device

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