JP2008171477A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】メモリセル11は、一端に書き込み電圧を印加され絶縁膜破壊でデータを書き込む不可逆性記憶素子12と、一端が前記不可逆性記憶素子の他端に接続される書き込みゲートN型及び読み出しゲートN型トランジスタ13、14とを備える。各メモリセル11には、書き込みゲートN型及び読み出しゲートN型トランジスタ13、14のゲートに接続された書き込みワード線WLWp、読み出しワード線WLRpと、書き込みゲートN型及び読み出しゲートN型トランジスタ13、14の他端に接続された書き込みビット線BLWn、読み出しビット線BLRpとが接続する。書き込みワード線WLWp及び読み出しワード線WLRpは、選択的に駆動するローデコーダ2、読み出しビット線BLRpは、データ書き込み時、所定電圧に充電するライトディスターブ保護回路33を設ける。
【選択図】図1
Description
(第1実施形態の構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の概略図を示す。図1に示すように、第1実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、主に、格子状に配置されたメモリセルアレイ1と、ローデコーダ2と、データ入出力ブロック3とから構成されている。
次に、図2を参照して、第1実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の読み出し動作について説明する。
次に、図3を参照して、第1実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の昇圧動作について説明する。図3は、第1実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の昇圧動作及び書き込み動作についての説明図である。図3では、説明の簡略化のため、図1記載の4つのメモリセル11のみが説明されるが、図3において図示されない他の非選択メモリセル11も同様に動作するものである。また、図3は、図1と同じ構成要素には同じ符号を付している。なお、図3に示す例においては、全てのメモリセル11a〜11dにおいて、アンチフューズ素子12a〜12dの絶縁膜は、破壊されていない状態(データ「0」)であるとする。また、以下に示す昇圧動作は、メモリセル11aを対象に行う。
次に、引き続き図3を参照して、第1実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の書込み動作について説明する。なお、この例においては、メモリセル11aに書き込みを行うものとする。
次に、第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置による効果を説明する。
(第2実施形態の構成)
図4は、本発明の第2実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の概略図を示す。
第2実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、アンチフューズ素子にデータを書き込む前に、1データを読み出し可能であるか否かを確認するテスト読み出し機能を具備し、テストカバレッジを大幅に向上させ、高信頼性を実現したものである。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同様の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。
次に、図5を参照して、第2実施形態の特徴的な動作であるテスト読み出し動作について説明する。図5は、第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置におけるテスト読み出し動作についての説明図である。図5では、説明の簡略化のため、図4記載の4つのメモリセル11のみが説明されるが、図5において図示されない他の非選択メモリセル11も同様に動作するものである。また、図5において、図4と同じ構成には同じ符号を付した。なお、図5に示す例においては、テスト読み出し動作をメモリセル11aに対して行うものとする。
次に、第2実施形態の不揮発性半導体記憶装置による効果を説明する。
(第3実施形態の構成)
図6は、本発明の第3実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の概略図を示す。
第3実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、第1実施形態及び第2実施形態の機能を併せ持つものである。なお、第3実施形態において、第1及び第2実施形態と同様の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。
(第4実施形態の構成)
図7は、本発明の第4実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置の概略図を示す。
第4実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、書き込み動作時に発生する非選択メモリセルへの高電圧ストレスに対する保護機能を具備し、ライトディスターブ不良を防止する機能を具備している。さらに、第3実施形態に係る不揮発性半導体記憶装置は、アンチフューズ素子にデータを書き込む前に1データを読み出すことができるか否かを確認するテスト読み出し機能を具備し、テストカバレッジの向上を図るものである。なお、第4実施形態において、第1乃至第3実施形態と同様の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。
書き込み制御N型トランジスタ15と読み出しバリアN型トランジスタ16との役割は、書き込み動作時において、それぞれ、書き込みゲートN型トランジスタ13と読み出しゲートN型トランジスタ14に印加される高電位ストレスを緩和することにある。図8を参照して、第4実施形態の不揮発性半導体記憶装置の書き込み動作を説明する。図8は、第4実施形態の不揮発性半導体記憶装置の書き込み動作についての説明図である。図8では、説明の簡略化のため、図7記載の4つのメモリセル11’のみが説明されるが、図8において図示されない他の非選択メモリセル11’同様に動作するものである。また、図8において、図7と同じ構成要素には、同じ符号を付した。なお、第4実施形態の書き込み動作は、第1実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略し、ここでは、書き込み制御N型トランジスタ15と読み出しバリアN型トランジスタ16の高電位ストレスの緩和効果について説明する。また、図8においては、その書き込み対象をメモリセル11’aとする。
Claims (5)
- 一端に書き込み電圧を印加され絶縁膜破壊によりデータを書き込むようにされた不可逆性記憶素子と、一端が前記不可逆性記憶素子の他端側に接続される第1トランジスタと、一端が前記不可逆性記憶素子の他端側に接続される第2トランジスタとを備えたメモリセルを格子状に複数配置して構成されるメモリセルアレイと、
データ書き込み時において前記メモリセルを行方向において選択するため前記第1トランジスタのゲートに接続された複数の書き込みワード線と、
データ読み出し時において前記メモリセルを行方向において選択するため前記第2トランジスタのゲートに接続された複数の読み出しワード線と、
前記メモリセルへのデータ書き込みを行うため前記第1トランジスタの他端に接続された書き込みビット線と、
前記メモリセルからのデータ読み出しを行うため前記第2トランジスタの他端に接続された読み出しビット線と、
アドレス信号に従い前記書き込みワード線及び前記読み出しワード線を選択的に駆動するローデコーダと、
データ書き込み時において、前記読み出しビット線を所定電圧まで充電するライトディスターブ保護回路と
を備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - 前記ローデコーダは、データ書き込み時において、
選択した前記メモリセルが接続される前記読み出しワード線を非活性化させて前記第2トランジスタを非導通状態にさせる一方、
非選択の前記メモリセルが接続される前記読み出しワード線を活性化させて前記第2トランジスタを導通状態にさせる
ことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 一端に書き込み電圧を印加され絶縁膜破壊によりデータを書き込むようにされた不可逆性記憶素子と、一端が前記不可逆性記憶素子の他端側に接続される第1トランジスタと、一端が前記不可逆性記憶素子の他端側に接続される第2トランジスタとを備えたメモリセルを格子状に複数配置して構成されるメモリセルアレイと、
データ書き込み時において前記メモリセルを行方向において選択するため前記第1トランジスタのゲートに接続された複数の書き込みワード線と、
データ読み出し時において前記メモリセルを行方向において選択するため前記第2トランジスタのゲートに接続された複数の読み出しワード線と、
前記メモリセルへのデータ書き込みを行うため前記第1トランジスタの他端に接続された書き込みビット線と、
前記メモリセルからのデータ読み出しを行うため前記第2トランジスタの他端に接続された読み出しビット線と、
アドレス信号及びテスト信号に従い前記書き込みワード線及び前記読み出しワード線を選択的に駆動するローデコーダと、
入力信号及び前記テスト信号に従い前記書き込みビット線に第一電圧を印加し、前記読み出しビット線に前記第一電圧と異なる第二電圧を印加するデータ入出力ブロックと
を備えたことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 - 前記ローデコーダは、
アドレス信号及びテスト信号に基づき選択した前記メモリセルが接続される前記書き込みワード線及び前記読み出しワード線を活性化させて前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタを導通状態にさせる一方、
非選択の前記メモリセルが接続される前記書き込みワード線及び前記読み出しワード線を非活性化させて前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタを非導通状態にさせる
ことを特徴とする請求項3記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 前記メモリセルは、
前記不可逆性記憶素子と前記第1トランジスタの一端との間に両端を接続し、ゲートに所定電圧が印加される第3トランジスタと、
前記不可逆性記憶素子と前記第2トランジスタの一端との間に両端を接続し、ゲートに所定電圧が印加される第4トランジスタと
を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の不揮発性半導体記憶装置。
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