JP2009134794A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of exactly evaluating a data rewriting property of a magnetoresistive element by a simple configuration. <P>SOLUTION: The semiconductor device 101 includes: a write-in current line DL having a first terminal and second terminal to be supplied with a first voltage, in which the write-in current for writing the data flows into the magnetoresistive element S when the data are written and the direction of this write-in current is independent of logic values of write-in data; a transistor TRD having a first continuity electrode combined to the second terminal of the write-in current line DL and a second continuity electrode to be supplied with a second voltage and generating a magnetic field to exert on magnetization of the magnetoresistive element S by bringing the write-in current flow into the write-in current line DL when the data are written; a first pad PD1 to be supplied with the first voltage; a second pad PD4 to be supplied with the second voltage; and third pads PD2, PD3 for supplying a third voltage to other circuits prepared in the semiconductor device 101. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、磁気抵抗素子にデータを書き込むための電流を書き込み電流線に流すトランジスタを備えた半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device including a transistor that supplies a current for writing data to a magnetoresistive element through a write current line.

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

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

ここで、強磁性体層の磁化方向を反転させる方法として、メモリセルの近傍に電流を流して外部磁場を発生し、強磁性体層の磁化方向を反転させる外部磁化反転法が知られている。しかしながら、外部磁化反転法では、書き込み対象のメモリセルに対応するビット線およびデジット線のいずれか一方の配線上に位置する、書き込み対象でないメモリセル(以下、半選択状態のメモリセルとも称する。)の磁化が外部磁場の影響を受けて誤動作する場合がある。   Here, as a method of reversing the magnetization direction of the ferromagnetic layer, there is known an external magnetization reversal method in which a current is passed in the vicinity of the memory cell to generate an external magnetic field and the magnetization direction of the ferromagnetic layer is reversed. . However, in the external magnetization reversal method, a memory cell that is located on one of a bit line and a digit line corresponding to the memory cell to be written and is not to be written (hereinafter also referred to as a half-selected memory cell). May malfunction due to the influence of an external magnetic field.

このような問題点を解決する、メモリセルに対するデータ書き込み方法として、トグル方式が知られている。トグル方式では、磁化の向きが固定される強磁性体層である固定層と、磁化の向きを変化させることが可能な強磁性体層である自由層と、絶縁層とにより、MTJ素子が構成されている。そして、トグル方式における自由層はSAF(Synthetic Anti-Ferromagnetic coupling)構造である。すなわち、自由層は、互いに逆方向に磁化される1対の強磁性体層と、1対の強磁性体層の間に形成される非磁性体層とを含む。そして、自由層の磁化の向きを変更するためにビット線およびデジット線に電流を流して2つの磁場を発生する。ビット線およびデジット線に電流を流すタイミングをずらすことで、2つの磁場による合成磁化ベクトルの方向に1対の強磁性体層の磁化を追従させて回転し、磁化反転(トグル)させる。トグル方式では、一方の配線を流れる電流による磁場だけでは原理的に磁化反転(トグル)が起こらないことから、半選択状態のメモリセルの磁化が磁場の影響を受けて誤動作することを防止することができる。   A toggle method is known as a method for writing data to a memory cell to solve such a problem. In the toggle method, an MTJ element is composed of a fixed layer that is a ferromagnetic layer whose magnetization direction is fixed, a free layer that is a ferromagnetic layer capable of changing the magnetization direction, and an insulating layer. Has been. The free layer in the toggle system has a SAF (Synthetic Anti-Ferromagnetic coupling) structure. That is, the free layer includes a pair of ferromagnetic layers that are magnetized in opposite directions to each other and a nonmagnetic layer formed between the pair of ferromagnetic layers. Then, in order to change the magnetization direction of the free layer, two magnetic fields are generated by passing a current through the bit line and the digit line. By shifting the timing of current flow through the bit line and the digit line, the magnetization of the pair of ferromagnetic layers is rotated in the direction of the combined magnetization vector by the two magnetic fields, and the magnetization is reversed (toggling). In the toggle method, magnetization reversal (toggling) does not occur in principle only by the magnetic field generated by the current flowing through one wiring, so that the magnetization of the memory cell in the half-selected state is prevented from malfunctioning due to the magnetic field. Can do.

たとえば、非特許文献1には、以下のようなMRAMが開示されている。すなわち、このMRAMは、MTJ素子と、ビット線と、デジット線と、ビット線ドライバと、デジット線ドライバとを備える。   For example, Non-Patent Document 1 discloses the following MRAM. That is, the MRAM includes an MTJ element, a bit line, a digit line, a bit line driver, and a digit line driver.

ビット線は、MTJ素子の上方に配置される。また、ビット線は、データ書き込み時、書き込みデータの論理値に応じた方向に書き込み電流を流すための電流線として用いられる。MTJ素子は、その磁化容易軸がビット線に対して略垂直になるように配置される。   The bit line is disposed above the MTJ element. The bit line is used as a current line for flowing a write current in a direction corresponding to the logical value of the write data when writing data. The MTJ element is arranged so that its easy axis is substantially perpendicular to the bit line.

ビット線ドライバは、ビット線の両端に配置され、PチャネルMOSトランジスタおよびNチャネルMOSトランジスタを含み、データ書き込み時、書き込みデータの論理値に応じた方向の書き込み電流をビット線に流す。   The bit line driver is disposed at both ends of the bit line and includes a P-channel MOS transistor and an N-channel MOS transistor, and at the time of data writing, a write current in a direction corresponding to the logical value of the write data is supplied to the bit line.

デジット線は、MTJ素子の下方に配置される。また、デジット線は、データ書き込み時に流される書き込み電流によってMTJ素子の磁化困難軸方向に磁場が印加されるように、MTJ素子の磁化困難軸に対して略垂直に配置される。   The digit line is arranged below the MTJ element. The digit line is arranged substantially perpendicular to the hard axis of the MTJ element so that a magnetic field is applied in the direction of the hard axis of the MTJ element by a write current that flows during data writing.

デジット線ドライバは、データ書き込み時、デジット線に書き込み電流を流す。ここで、データ書き込み時にデジット線を通して流す書き込み電流の方向は、書き込みデータの論理値には依存しないため、MRAMの通常の使用においては一方向である。このため、非特許文献1の図5に示されているように、デジット線の一方端にデジット線ドライバが接続され、他方端にビット線ドライバ等の他の回路と共通の電源電圧VCCが供給される。
Takaharu Tsuji et al. " A 1.2V 1Mbit Embedded MRAM Core with Folded Bit-Line Array Architecture ", 2004 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers pp.450-453
The digit line driver passes a write current through the digit line when writing data. Here, the direction of the write current passed through the digit line at the time of data writing does not depend on the logical value of the write data, and therefore is one direction in normal use of the MRAM. For this reason, as shown in FIG. 5 of Non-Patent Document 1, a digit line driver is connected to one end of the digit line, and a power supply voltage VCC common to other circuits such as a bit line driver is supplied to the other end. Is done.
Takaharu Tsuji et al. "A 1.2V 1Mbit Embedded MRAM Core with Folded Bit-Line Array Architecture", 2004 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers pp.450-453

ところで、MTJ素子のデータ書き換え特性は、たとえばMTJ素子の磁化の向きを反転させるために必要な磁界の大きさを示すアステロイド曲線を用いて評価される。このアステロイド曲線の傾き度合いにより、MTJ素子、ビット線およびデジット線の位置関係のずれを測定する。そして、アステロイド曲線の傾きがこの位置関係のずれに起因するものであるか、あるいはMTJ素子の固定層からの磁場漏れ等に起因するものであるかを正確に判別するためには、デジット線を通して双方向の電流を流し、両方向の電流に対応するアステロイド曲線を描くことが好ましい。   By the way, the data rewriting characteristic of the MTJ element is evaluated using, for example, an asteroid curve indicating the magnitude of a magnetic field necessary for reversing the magnetization direction of the MTJ element. Based on the degree of inclination of the asteroid curve, the positional deviation of the MTJ element, bit line and digit line is measured. In order to accurately determine whether the inclination of the asteroid curve is caused by this positional deviation or due to magnetic field leakage from the fixed layer of the MTJ element, a digit line is used. Preferably, a bidirectional current is passed through and an asteroid curve corresponding to the bidirectional current is drawn.

しかしながら、非特許文献1記載のMRAMでは、上記のような構成により、デジット線を通して一方向にしか電流を流すことができないため、アステロイド曲線の傾きの要因を正確に判別することができない。また、デジット線ドライバをビット線ドライバと同様の構成とすることによりデジット線を通して双方向の電流を流すことは可能ではあるが、トランジスタの増加によりレイアウト面積が増大してしまう。   However, in the MRAM described in Non-Patent Document 1, since the current can flow only in one direction through the digit line due to the configuration as described above, the factor of the inclination of the asteroid curve cannot be accurately determined. Although the digit line driver has the same configuration as the bit line driver, bidirectional current can flow through the digit line, but the layout area increases due to the increase in the number of transistors.

それゆえに、本発明の目的は、簡易な構成で磁気抵抗素子のデータ書き換え特性の評価を正確に行なうことが可能な半導体装置を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of accurately evaluating the data rewriting characteristics of a magnetoresistive element with a simple configuration.

本発明の一実施例の形態の半導体装置は、要約すれば、書き込み電流の方向が書き込みデータの論理値に依存しない書き込み電流線と、書き込み電流線の第2端に結合される第1導通電極と、第2導通電極とを有し、データ書き込み時、書き込み電流線に書き込み電流を流すことにより、磁気抵抗素子の磁化に作用する磁場を発生するトランジスタとを備える。そして、書き込み電流線の第1端およびトランジスタの第2導通電極は、半導体装置における他の回路に接続されるノードとは電気的に分離されている。   In summary, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a write current line whose write current direction does not depend on a logic value of write data, and a first conductive electrode coupled to the second end of the write current line. And a transistor that generates a magnetic field that acts on the magnetization of the magnetoresistive element by flowing a write current through the write current line when writing data. The first end of the write current line and the second conduction electrode of the transistor are electrically separated from nodes connected to other circuits in the semiconductor device.

本発明の一実施例の形態によれば、書き込み電流を両方向に設定することができ、かつ書き込み電流の方向に関わらず、半導体装置における他の回路を正常に動作させることができる。   According to the embodiment of the present invention, the write current can be set in both directions, and other circuits in the semiconductor device can be normally operated regardless of the direction of the write current.

したがって、簡易な構成で磁気抵抗素子のデータ書き換え特性の評価を正確に行なうことができる。   Therefore, the data rewriting characteristics of the magnetoresistive element can be accurately evaluated with a simple configuration.

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

図1は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の全体構成を示す概略ブロック図である。   FIG. 1 is a schematic block diagram showing an overall configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、半導体装置101は、たとえばMRAMであり、制御信号CMDに応答して半導体装置101の全体の動作を制御するコントロール回路5と、行列状に集積配置されたMTJメモリセルMC(以下、単にメモリセルMCとも称する)を含むメモリアレイ10と、行選択回路20,21と、列デコーダ25と、読み出し/書き込み制御回路30,35と、複数のワード線WLと、複数のデジット線DLと、複数のビット線BLと、複数のソース線SLとを備える。   Referring to FIG. 1, semiconductor device 101 is, for example, an MRAM, a control circuit 5 that controls the overall operation of semiconductor device 101 in response to a control signal CMD, and MTJ memory cells MC that are integrated and arranged in a matrix. (Hereinafter also simply referred to as memory cell MC), row selection circuits 20, 21, column decoder 25, read / write control circuits 30, 35, a plurality of word lines WL, and a plurality of digits. A line DL, a plurality of bit lines BL, and a plurality of source lines SL are provided.

なお、以下においては、メモリアレイ10が含む行列状に集積配置された複数のメモリセルMCの行および列をそれぞれメモリセル行およびメモリセル列とも称する。   Hereinafter, the rows and columns of the plurality of memory cells MC that are integrated and arranged in a matrix included in the memory array 10 are also referred to as memory cell rows and memory cell columns, respectively.

行選択回路20,21は、アドレス信号ADDに含まれるロウアドレスRAに基づいてアクセス対象となるメモリアレイ10におけるメモリセル行の選択動作を実行する。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に基づいてアクセス対象となるメモリアレイ10におけるメモリセル列の選択動作を実行する。   The row selection circuits 20 and 21 perform a memory cell row selection operation in the memory array 10 to be accessed based on the row address RA included in the address signal ADD. The column decoder 25 performs a memory cell column selection operation in the memory array 10 to be accessed based on the column address CA included in the address signal ADD.

読み出し/書き込み制御回路30,35は、メモリアレイ10の両側に設けられ、入力データDINに基づいてメモリセルMCに対するデータ書き込みを行なう。また、読み出し/書き込み制御回路30,35は、メモリセルMCからデータを読み出し、読み出しデータDOUTとして外部に出力する。   The read / write control circuits 30 and 35 are provided on both sides of the memory array 10 and write data to the memory cell MC based on the input data DIN. The read / write control circuits 30 and 35 read data from the memory cell MC and output it as read data DOUT to the outside.

ワード線WL、デジット線DLおよびソース線SLは、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられる。ビット線BLは、メモリセル列に対応して設けられる。図1には代表的に1個のメモリセルMCが示され、メモリセルMCのメモリセル行に対応してワード線WLおよびデジット線DLがそれぞれ1本ずつ示されている。また、メモリセルMCのメモリセル列に対応してビット線BLが代表的に1本示されている。   Word line WL, digit line DL, and source line SL are provided corresponding to the memory cell rows, respectively. Bit line BL is provided corresponding to the memory cell column. FIG. 1 representatively shows one memory cell MC, and shows one word line WL and one digit line DL corresponding to the memory cell row of each memory cell MC. Further, one bit line BL is representatively shown corresponding to the memory cell column of the memory cells MC.

図2は、本発明の実施の形態に係るメモリアレイ10およびその周辺回路の概略構成図である。図2において紙面縦方向がメモリセル行に対応し、紙面横方向がメモリセル列に対応している。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the memory array 10 and its peripheral circuits according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, the vertical direction on the paper corresponds to a memory cell row, and the horizontal direction on the paper corresponds to a memory cell column.

図2を参照して、メモリアレイ10は、行列状に集積配置されたメモリセルMCを含む。   Referring to FIG. 2, memory array 10 includes memory cells MC integrated and arranged in a matrix.

図2においては、代表的に、メモリセルMC0〜MC5、メモリセル列に対応して設けられたビット線BL0〜BL2、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられたワード線WL0〜WL3、デジット線DL0,DL1およびソース線SLが示されている。   In FIG. 2, representatively, memory cells MC0 to MC5, bit lines BL0 to BL2 provided corresponding to the memory cell columns, word lines WL0 to WL3 provided corresponding to the memory cell rows, and digit lines, respectively. DL0, DL1 and source line SL are shown.

メモリセルMC0〜MC5は、MTJ素子(磁気抵抗素子)S0〜S5と、セルトランジスタTRS0〜TRS5とをそれぞれ含む。   Memory cells MC0 to MC5 include MTJ elements (magnetoresistive elements) S0 to S5 and cell transistors TRS0 to TRS5, respectively.

行選択回路20は、デジット線ドライバDLDVを含む。デジット線ドライバDLDVは、NチャネルMOSトランジスタTRD0,TRD1を含む。行選択回路21は、電源電圧VCCが供給される電源ノードVCCに接続される。ここで、NチャネルMOSトランジスタはPチャネルMOSトランジスタと比べてゲート幅あたりの電流駆動能力が大きいため、小さいレイアウト面積で比較的多くの電流をデジット線DLに流すことができる。しかしながら、デジット線ドライバDLDVが、NチャネルMOSトランジスタの代わりにPチャネルMOSトランジスタを含む構成とすることも可能である。   Row selection circuit 20 includes a digit line driver DLDV. Digit line driver DLDV includes N-channel MOS transistors TRD0 and TRD1. Row selection circuit 21 is connected to power supply node VCC to which power supply voltage VCC is supplied. Here, since the N channel MOS transistor has a larger current driving capability per gate width than the P channel MOS transistor, a relatively large amount of current can flow through the digit line DL with a small layout area. However, digit line driver DLDV may include a P channel MOS transistor instead of an N channel MOS transistor.

読み出し/書き込み制御回路30は、ビット線ドライバBLDV1を含む。読み出し/書き込み制御回路35は、ビット線ドライバBLDV2と、データ読み出し回路RDC1,RDC2とを含む。ビット線ドライバBLDV1は、PチャネルMOSトランジスタTRB0,TRB4,TRB8と、NチャネルMOSトランジスタTRB1,TRB5,TRB9とを含む。ビット線ドライバBLDV2は、PチャネルMOSトランジスタTRB2,TRB6,TRB10と、NチャネルMOSトランジスタTRB3,TRB7,TRB11とを含む。   The read / write control circuit 30 includes a bit line driver BLDV1. The read / write control circuit 35 includes a bit line driver BLDV2 and data read circuits RDC1 and RDC2. Bit line driver BLDV1 includes P channel MOS transistors TRB0, TRB4, TRB8 and N channel MOS transistors TRB1, TRB5, TRB9. Bit line driver BLDV2 includes P channel MOS transistors TRB2, TRB6, TRB10 and N channel MOS transistors TRB3, TRB7, TRB11.

以下、MTJ素子S0〜S5の各々をMTJ素子Sと称し、セルトランジスタTRS0〜TRS5の各々をセルトランジスタTRSと称し、NチャネルMOSトランジスタTRD0,TRD1の各々をNチャネルMOSトランジスタTRDと称し、NチャネルMOSトランジスタTRB1,TRB3,TRB5,TRB7,TRB9,TRB11の各々をNチャネルMOSトランジスタTRBと称し、PチャネルMOSトランジスタTRB0,TRB2,TRB4,TRB6,TRB8,TRB10の各々をPチャネルMOSトランジスタTRBと称する場合がある。   Hereinafter, each of MTJ elements S0 to S5 is referred to as MTJ element S, each of cell transistors TRS0 to TRS5 is referred to as cell transistor TRS, each of N channel MOS transistors TRD0 and TRD1 is referred to as N channel MOS transistor TRD, and N channel Each of MOS transistors TRB1, TRB3, TRB5, TRB7, TRB9, TRB11 is referred to as an N channel MOS transistor TRB, and each of P channel MOS transistors TRB0, TRB2, TRB4, TRB6, TRB8, TRB10 is referred to as a P channel MOS transistor TRB. There is.

デジット線DL0,DL1は、電源ノードVCCに接続される第1端と、第2端とを有する。デジット線DL0,DL1には、データ書き込み時、メモリセルMCにデータを書き込むための書き込み電流IWDLが流れる。また、書き込み電流IWDLの方向は書き込みデータの論理値に依存しない。   Digit lines DL0 and DL1 have a first end connected to power supply node VCC, and a second end. A write current IWDL for writing data to the memory cell MC flows through the digit lines DL0 and DL1 when data is written. Further, the direction of the write current IWDL does not depend on the logical value of the write data.

デジット線ドライバDLDVにおいて、NチャネルMOSトランジスタTRD0は、デジット線DL0の第2端に接続されるドレインと、接地電圧DLVSSが供給される接地ノードDLVSSに接続されるソースとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRD1は、デジット線DL1の第2端に接続されるドレインと、接地ノードDLVSSに接続されるソースとを有する。   In digit line driver DLDV, N channel MOS transistor TRD0 has a drain connected to the second end of digit line DL0 and a source connected to ground node DLVSS to which ground voltage DLVSS is supplied. N-channel MOS transistor TRD1 has a drain connected to the second end of digit line DL1, and a source connected to ground node DLVSS.

NチャネルMOSトランジスタTRD0,TRD1は、データ書き込み時、デジット線DL0,DL1に書き込み電流IWDLを流すことにより、MTJ素子S0〜S5の磁化に作用するデータ書き込み磁場を発生する。   N-channel MOS transistors TRD0 and TRD1 generate a data write magnetic field that acts on the magnetization of MTJ elements S0 to S5 by flowing write current IWDL through digit lines DL0 and DL1 during data write.

ビット線ドライバBLDV1において、PチャネルMOSトランジスタTRB0は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ビット線BL0に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB1は、接地電圧VSSが供給される接地ノードVSSに接続されるソースと、ビット線BL0に接続されるドレインと、PチャネルMOSトランジスタTRB0のゲートに接続されるゲートとを有する。PチャネルMOSトランジスタTRB4は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ビット線BL1に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB5は、接地ノードVSSに接続されるソースと、ビット線BL1に接続されるドレインと、PチャネルMOSトランジスタTRB4のゲートに接続されるゲートとを有する。PチャネルMOSトランジスタTRB8は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ビット線BL2に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB9は、接地ノードVSSに接続されるソースと、ビット線BL2に接続されるドレインと、PチャネルMOSトランジスタTRB8のゲートに接続されるゲートとを有する。   In bit line driver BLDV1, P channel MOS transistor TRB0 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to bit line BL0, and a gate. N-channel MOS transistor TRB1 has a source connected to ground node VSS to which ground voltage VSS is supplied, a drain connected to bit line BL0, and a gate connected to the gate of P-channel MOS transistor TRB0. P-channel MOS transistor TRB4 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to bit line BL1, and a gate. N-channel MOS transistor TRB5 has a source connected to ground node VSS, a drain connected to bit line BL1, and a gate connected to the gate of P-channel MOS transistor TRB4. P-channel MOS transistor TRB8 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to bit line BL2, and a gate. N-channel MOS transistor TRB9 has a source connected to ground node VSS, a drain connected to bit line BL2, and a gate connected to the gate of P-channel MOS transistor TRB8.

ビット線ドライバBLDV2において、PチャネルMOSトランジスタTRB2は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ビット線BL0に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB3は、接地ノードVSSに接続されるソースと、ビット線BL0に接続されるドレインと、PチャネルMOSトランジスタTRB2のゲートに接続されるゲートとを有する。PチャネルMOSトランジスタTRB6は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ビット線BL1に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB7は、接地ノードVSSに接続されるソースと、ビット線BL1に接続されるドレインと、PチャネルMOSトランジスタTRB6のゲートに接続されるゲートとを有する。PチャネルMOSトランジスタTRB10は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ビット線BL2に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB11は、接地ノードVSSに接続されるソースと、ビット線BL2に接続されるドレインと、PチャネルMOSトランジスタTRB10のゲートに接続されるゲートとを有する。   In bit line driver BLDV2, P channel MOS transistor TRB2 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to bit line BL0, and a gate. N channel MOS transistor TRB3 has a source connected to ground node VSS, a drain connected to bit line BL0, and a gate connected to the gate of P channel MOS transistor TRB2. P-channel MOS transistor TRB6 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to bit line BL1, and a gate. N-channel MOS transistor TRB7 has a source connected to ground node VSS, a drain connected to bit line BL1, and a gate connected to the gate of P-channel MOS transistor TRB6. P-channel MOS transistor TRB10 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to bit line BL2, and a gate. N-channel MOS transistor TRB11 has a source connected to ground node VSS, a drain connected to bit line BL2, and a gate connected to the gate of P-channel MOS transistor TRB10.

メモリセルMC0において、MTJ素子S0は、ビット線BL0に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS0は、ワード線WL0に接続されるゲートと、MTJ素子S0の第2端に接続されるドレインと、ソース線SLに接続されるソースとを有する。メモリセルMC1において、MTJ素子S1は、ビット線BL0に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS1は、ワード線WL2に接続されるゲートと、MTJ素子S1の第2端に接続されるドレインと、ソース線SLに接続されるソースとを有する。メモリセルMC2において、MTJ素子S2は、ビット線BL1に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS2は、ワード線WL1に接続されるゲートと、MTJ素子S2の第2端に接続されるドレインと、ソース線SLに接続されるソースとを有する。メモリセルMC3において、MTJ素子S3は、ビット線BL1に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS3は、ワード線WL3に接続されるゲートと、MTJ素子S3の第2端に接続されるドレインと、ソース線SLに接続されるソースとを有する。メモリセルMC4において、MTJ素子S4は、ビット線BL2に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS4は、ワード線WL0に接続されるゲートと、MTJ素子S4の第2端に接続されるドレインと、ソース線SLに接続されるソースとを有する。メモリセルMC5において、MTJ素子S5は、ビット線BL2に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS5は、ワード線WL2に接続されるゲートと、MTJ素子S5の第2端に接続されるドレインと、ソース線SLに接続されるソースとを有する。   In memory cell MC0, MTJ element S0 has a first end connected to bit line BL0, and a second end. Cell transistor TRS0 has a gate connected to word line WL0, a drain connected to the second end of MTJ element S0, and a source connected to source line SL. In memory cell MC1, MTJ element S1 has a first end connected to bit line BL0, and a second end. Cell transistor TRS1 has a gate connected to word line WL2, a drain connected to the second end of MTJ element S1, and a source connected to source line SL. In memory cell MC2, MTJ element S2 has a first end connected to bit line BL1, and a second end. Cell transistor TRS2 has a gate connected to word line WL1, a drain connected to the second end of MTJ element S2, and a source connected to source line SL. In memory cell MC3, MTJ element S3 has a first end connected to bit line BL1, and a second end. Cell transistor TRS3 has a gate connected to word line WL3, a drain connected to the second end of MTJ element S3, and a source connected to source line SL. In memory cell MC4, MTJ element S4 has a first end connected to bit line BL2, and a second end. Cell transistor TRS4 has a gate connected to word line WL0, a drain connected to the second end of MTJ element S4, and a source connected to source line SL. In memory cell MC5, MTJ element S5 has a first end connected to bit line BL2, and a second end. Cell transistor TRS5 has a gate connected to word line WL2, a drain connected to the second end of MTJ element S5, and a source connected to source line SL.

データ読み出し回路RDC1は、ビット線BL0,BL1に接続される。データ読み出し回路RDC2は、ビット線BL2に接続される。また、ソース線SLは、接地ノードVSSに接続される。   The data read circuit RDC1 is connected to the bit lines BL0 and BL1. The data read circuit RDC2 is connected to the bit line BL2. Source line SL is connected to ground node VSS.

MTJ素子Sは、記憶データの論理値に対応する磁化方向に応じて電気抵抗値が変化する。   The MTJ element S changes its electrical resistance value according to the magnetization direction corresponding to the logical value of the stored data.

デジット線ドライバDLDVは、データ書き込み時、アドレス信号ADDに含まれるロウアドレスRAに基づいて、デジット線DL0,DL1を通してそれぞれ書き込み電流IWDLを流す。   Digit line driver DLDV causes write current IWDL to flow through digit lines DL0 and DL1, respectively, based on row address RA included in address signal ADD during data writing.

より詳細には、データ書き込み時、選択メモリセル行に対応するNチャネルMOSトランジスタTRDは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンすることにより、選択メモリセル行に対応するデジット線DLを通して電源ノードVCCから接地ノードDLVSSの方向に書き込み電流IWDLを流す。   More specifically, when data is written, the N-channel MOS transistor TRD corresponding to the selected memory cell row is turned on by receiving a logic high level voltage at the gate, thereby supplying power through the digit line DL corresponding to the selected memory cell row. A write current IWDL flows from node VCC to ground node DLVSS.

ビット線ドライバBLDV1,BLDV2は、データ書き込み時、列デコーダ25による列選択結果に基づいて、接地ノードVSSから供給される接地電圧VSSおよび電源ノードVDDから供給される電源電圧VDDを用いてビット線BL0〜BL2を通して書き込み電流IWBLを流す。ビット線ドライバBLDV1,BLDV2は、メモリセルMC0〜MC5にデータを書き込むための書き込み電流IWBLをビット線BL0〜BL2に流し、書き込みデータの論理値に応じた方向に書き込み電流IWBLを流す。   The bit line drivers BLDV1 and BLDV2 use the ground voltage VSS supplied from the ground node VSS and the power supply voltage VDD supplied from the power supply node VDD based on the column selection result by the column decoder 25 when writing data. A write current IWBL is supplied through .about.BL2. The bit line drivers BLDV1 and BLDV2 flow a write current IWBL for writing data to the memory cells MC0 to MC5 through the bit lines BL0 to BL2, and flow a write current IWBL in a direction corresponding to the logical value of the write data.

より詳細には、たとえば書き込みデータの論理値が”0”である場合には、ビット線ドライバBLDV1において、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、ビット線ドライバBLDV2において、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオンする。そうすると、ビット線BLを通してビット線ドライバBLDV2からビット線ドライバBLDV1の方向に書き込み電流IWBLが流れる。   More specifically, for example, when the logical value of the write data is “0”, in bit line driver BLDV1, N channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column receives a logic high level voltage at its gate. Turn on. In the bit line driver BLDV2, the P-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic low level voltage. Then, the write current IWBL flows from the bit line driver BLDV2 to the bit line driver BLDV1 through the bit line BL.

一方、書き込みデータの論理値が”1”である場合には、ビット線ドライバBLDV1において、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオンする。また、ビット線ドライバBLDV2において、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。そうすると、ビット線BLを通してビット線ドライバBLDV1からビット線ドライバBLDV2の方向に書き込み電流IWBLが流れる。   On the other hand, when the logical value of the write data is “1”, in the bit line driver BLDV1, the P-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic low level voltage. In the bit line driver BLDV2, the N-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic high level voltage. Then, the write current IWBL flows in the direction from the bit line driver BLDV1 to the bit line driver BLDV2 through the bit line BL.

また、ワード線WL0〜WL3は、データ読み出し時、行選択回路20,21による行選択結果に基づいて論理ハイレベルに駆動される。そして、選択メモリセル行に対応するセルトランジスタTRSは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。そして、データ読み出し回路RDCは、選択メモリセル列に対応するビット線BL、選択メモリセル行および選択メモリセル列に対応するMTJ素子S、オン状態のセルトランジスタTRSを介してソース線SLへ読み出し電流IRを流す。データ読み出し回路RDCは、この読み出し電流IRの電流量に基づいて、選択メモリセル行および選択メモリセル列に対応するメモリセルMCの記憶データを読み出す。   The word lines WL0 to WL3 are driven to a logic high level based on the row selection results by the row selection circuits 20 and 21 when reading data. Then, the cell transistor TRS corresponding to the selected memory cell row is turned on when the gate receives a logic high level voltage. The data read circuit RDC reads the read current to the source line SL via the bit line BL corresponding to the selected memory cell column, the MTJ element S corresponding to the selected memory cell row and the selected memory cell column, and the cell transistor TRS in the on state. Run IR. The data read circuit RDC reads data stored in the memory cells MC corresponding to the selected memory cell row and the selected memory cell column based on the amount of the read current IR.

図3は、本発明の実施の形態に係る半導体装置のデータ書き換え特性の評価時に外部から供給される電圧および電圧供給用パッドを示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing a voltage supplied from the outside and a voltage supply pad at the time of evaluating data rewrite characteristics of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

図3を参照して、半導体装置101は、半導体チップCP上に配置されたパッドPD1〜PD4を備える。   Referring to FIG. 3, semiconductor device 101 includes pads PD1 to PD4 arranged on semiconductor chip CP.

パッドPD1には、外部電源PSV1からの電圧V1が供給される。パッドPD1は、電源ノードVCCに接続される。   A voltage V1 from the external power source PSV1 is supplied to the pad PD1. Pad PD1 is connected to power supply node VCC.

パッドPD2には、外部電源PSからの電圧V2が供給される。パッドPD2は、電源ノードVDDに接続される。   The voltage V2 from the external power supply PS is supplied to the pad PD2. Pad PD2 is connected to power supply node VDD.

パッドPD3には、接地電圧VSSが供給される。パッドPD3は、接地ノードVSSに接続される。   The ground voltage VSS is supplied to the pad PD3. Pad PD3 is connected to ground node VSS.

パッドPD4には、外部電源PSV2からの電圧V3が供給される。パッドPD4は、接地ノードDLVSSに接続される。   A voltage V3 from the external power source PSV2 is supplied to the pad PD4. Pad PD4 is connected to ground node DLVSS.

次に、本発明の実施の形態に係る半導体装置における、アステロイド曲線を用いた評価について説明する。   Next, evaluation using an asteroid curve in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be described.

図4は、本発明の実施の形態に係る半導体装置における、MTJ素子、ビット線およびデジット線の位置関係の一例を示す図である。図5は、図4で示す位置関係の場合において測定されたアステロイド曲線を示す図である。図6は、本発明の実施の形態に係る半導体装置における、MTJ素子、ビット線およびデジット線の位置関係の一例を示す図である。図7は、図6で示す位置関係の場合において測定されたアステロイド曲線を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing an example of the positional relationship among MTJ elements, bit lines, and digit lines in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing an asteroid curve measured in the case of the positional relationship shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing an example of the positional relationship among MTJ elements, bit lines, and digit lines in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing an asteroid curve measured in the case of the positional relationship shown in FIG.

まず、曲線LN1,LN2を得る場合には、半導体装置101の通常使用と同様に、パッドPD1には電源電圧VCCが供給され、パッドPD2には電源電圧VDDが供給され、パッドPD3には接地電圧VSSが供給され、パッドPD4には接地電圧VSSが供給される。この場合、選択メモリセル行に対応するデジット線DLを通して電源ノードVCCから接地ノードDLVSSの方向に書き込み電流IWDLが流れる。   First, when the curves LN1 and LN2 are obtained, similarly to the normal use of the semiconductor device 101, the power supply voltage VCC is supplied to the pad PD1, the power supply voltage VDD is supplied to the pad PD2, and the ground voltage is supplied to the pad PD3. VSS is supplied, and the ground voltage VSS is supplied to the pad PD4. In this case, write current IWDL flows from power supply node VCC to ground node DLVSS through digit line DL corresponding to the selected memory cell row.

次に、曲線LN3,LN4を得る場合には、パッドPD1には接地電圧VSSが供給され、パッドPD2には電源電圧VDDが供給され、パッドPD3には接地電圧VSSが供給され、パッドPD4には電源電圧VCCが供給される。ここで、電源電圧VCCは正電圧であり、デジット線DLの寄生抵抗等を考慮した電圧値に設定される。この場合、選択メモリセル行に対応するデジット線DLを通して接地ノードDLVSSから電源ノードVCCの方向に書き込み電流IWDLが流れる。   Next, when obtaining the curves LN3 and LN4, the ground voltage VSS is supplied to the pad PD1, the power supply voltage VDD is supplied to the pad PD2, the ground voltage VSS is supplied to the pad PD3, and the pad PD4 is supplied. A power supply voltage VCC is supplied. Here, the power supply voltage VCC is a positive voltage, and is set to a voltage value in consideration of the parasitic resistance of the digit line DL and the like. In this case, a write current IWDL flows from the ground node DLVSS to the power supply node VCC through the digit line DL corresponding to the selected memory cell row.

図4に示すように、MTJ素子S、ビット線BLおよびデジット線DLの位置関係が正常である場合、すなわちMTJ素子の磁化困難軸がデジット線DLに対して略垂直であり、かつビット線BLに対して略平行である場合には、図5に示すように、書き込み電流IWBLの軸および書き込み電流IWDLの軸について互いに対称な曲線LN1〜LN4が得られる。   As shown in FIG. 4, when the positional relationship among the MTJ element S, the bit line BL, and the digit line DL is normal, that is, the hard axis of magnetization of the MTJ element is substantially perpendicular to the digit line DL, and the bit line BL Are substantially parallel to each other with respect to the write current IWBL axis and the write current IWDL axis, as shown in FIG.

一方、図6に示すように、MTJ素子S、ビット線BLおよびデジット線DLの位置関係にずれが生じている場合、すなわちMTJ素子の磁化困難軸がデジット線DLに対して略垂直でなく、かつビット線BLに対して略平行でない場合には、図7に示すように、書き込み電流IWBLの軸および書き込み電流IWDLの軸について互いに非対称な曲線LN1〜LN4が得られる。   On the other hand, as shown in FIG. 6, when the positional relationship among the MTJ element S, the bit line BL, and the digit line DL is shifted, that is, the hard axis of the MTJ element is not substantially perpendicular to the digit line DL. If the bit line BL is not substantially parallel to the bit line BL, as shown in FIG. 7, curves LN1 to LN4 that are asymmetric with respect to the axis of the write current IWBL and the axis of the write current IWDL are obtained.

ここで、MTJ素子S、ビット線BLおよびデジット線DLの位置関係は正常であるが、MTJ素子の固定層からの磁場漏れ等がある場合には、たとえば曲線LN1〜LN4のうち、曲線LN1,LN2は書き込み電流IWDLの軸について互いに対象であるが、曲線LN1,LN2と曲線LN3,LN4とは書き込み電流IWBLの軸について互いに非対称になる。この場合、曲線LN1,LN2のみでは、アステロイド曲線の傾きがMTJ素子、ビット線BLおよびデジット線DLの位置関係のずれに起因するものであるか、あるいはMTJ素子の固定層からの磁場漏れ等に起因するものであるかを判別することは困難である。   Here, although the positional relationship among the MTJ element S, the bit line BL, and the digit line DL is normal, when there is a magnetic field leakage from the fixed layer of the MTJ element, for example, among the curves LN1 to LN4, the curve LN1, Although LN2 is mutually targeted with respect to the axis of the write current IWDL, the curves LN1, LN2 and the curves LN3, LN4 are asymmetric with respect to the axis of the write current IWBL. In this case, with the curves LN1 and LN2 alone, the inclination of the asteroid curve is caused by the positional relationship between the MTJ element, the bit line BL, and the digit line DL, or the magnetic field leakage from the fixed layer of the MTJ element. It is difficult to determine whether it is caused by the problem.

しかしながら、本発明の実施の形態に係る半導体装置では、選択メモリセル行に対応するデジット線DLを通して通常使用とは逆方向である接地ノードDLVSSから電源ノードVCCの方向に書き込み電流IWDLを流すことができる。このような構成により、曲線LN1,LN2だけでなく曲線LN3,LN4を得ることができるため、アステロイド曲線の傾きがMTJ素子、ビット線BLおよびデジット線DLの位置関係のずれに起因するものであるか、あるいはMTJ素子の固定層からの磁場漏れ等に起因するものであるかを正確に判別することができる。   However, in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, the write current IWDL is caused to flow from the ground node DLVSS in the direction opposite to the normal use to the power supply node VCC through the digit line DL corresponding to the selected memory cell row. it can. With such a configuration, not only the curves LN1 and LN2 but also the curves LN3 and LN4 can be obtained. Therefore, the inclination of the asteroid curve is caused by the positional relationship between the MTJ element, the bit line BL, and the digit line DL. It is possible to accurately determine whether there is a magnetic field leakage from the fixed layer of the MTJ element or the like.

本発明の実施の形態に係る半導体装置では、デジット線ドライバDLDVにおけるNチャネルMOSトランジスタTRDのソースに接続される電源配線は、ビット線ドライバBLDV等の半導体装置101における他の回路に含まれるトランジスタの導通電極に接続される電源配線と異なる。すなわち、接地ノードDLVSSは、半導体装置101における他の回路に接続される電源ノードとは電気的に分離されており、接地ノードDLVSSへの供給電圧とNチャネルMOSトランジスタTRD以外の他の回路への供給電圧とは別個に設定可能である。このような構成により、デジット線ドライバDLDVに供給される電圧の設定に関わらず、デジット線ドライバDLDV以外の回路を正常に動作させることができる。   In the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, the power supply wiring connected to the source of the N-channel MOS transistor TRD in the digit line driver DLDV is a transistor included in another circuit in the semiconductor device 101 such as the bit line driver BLDV. Different from the power supply wiring connected to the conductive electrode. In other words, ground node DLVSS is electrically isolated from the power supply node connected to other circuits in semiconductor device 101, and the supply voltage to ground node DLVSS and other circuits other than N-channel MOS transistor TRD are connected. It can be set separately from the supply voltage. With such a configuration, circuits other than the digit line driver DLDV can be operated normally regardless of the setting of the voltage supplied to the digit line driver DLDV.

また、本発明の実施の形態に係る半導体装置では、デジット線ドライバDLDVは、デジット線DLごとに1個のNチャネルMOSトランジスタを含む構成であることから、デジット線ドライバをビット線ドライバと同様の構成とする必要がなく、レイアウト面積の増大を防ぐことができる。   In the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, digit line driver DLDV is configured to include one N-channel MOS transistor for each digit line DL. Therefore, the digit line driver is the same as the bit line driver. There is no need for a configuration, and an increase in layout area can be prevented.

したがって、本発明の実施の形態に係る半導体装置では、簡易な構成で磁気抵抗素子のデータ書き換え特性の評価を正確に行なうことができる。   Therefore, the semiconductor device according to the embodiment of the present invention can accurately evaluate the data rewriting characteristics of the magnetoresistive element with a simple configuration.

図8は、本発明の実施の形態に係る半導体装置において、完成した半導体パッケージを示す平面図である。図9は、本発明の実施の形態に係る半導体装置において、完成した半導体パッケージを示す断面図である。   FIG. 8 is a plan view showing a completed semiconductor package in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a completed semiconductor package in the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.

図8および図9を参照して、半導体装置101は、半導体チップCPと、アウターリード(外部端子)ORと、インナーリードIRと、ダイパッドDPとを含む。ダイパッドDPは、接地電位用の電極としても機能する。半導体チップCPは、ダイパッドDP上に接着(ダイボンディング)されている。   8 and 9, semiconductor device 101 includes a semiconductor chip CP, an outer lead (external terminal) OR, an inner lead IR, and a die pad DP. The die pad DP also functions as an electrode for ground potential. The semiconductor chip CP is bonded (die bonding) on the die pad DP.

半導体チップCPにおけるボンディングパッドとインナーリードIRとにボンディングワイヤWRが接着されている、すなわちワイヤボンディングされている。なお、インナーリードIRおよびアウターリードORはボンディングされていてもよいし、一体化されていてもよい。   A bonding wire WR is bonded to the bonding pad and the inner lead IR in the semiconductor chip CP, that is, wire bonding is performed. The inner lead IR and the outer lead OR may be bonded or integrated.

半導体チップCPは、たとえば、トランスファーモールディング法によって樹脂封止されている。また、アウターリードORがすずを主成分とする鉛フリーメッキ等でめっき処理されている。アウターリードORは、折り曲げ加工がなされている。   The semiconductor chip CP is resin-sealed by, for example, a transfer molding method. The outer lead OR is plated by lead-free plating or the like mainly containing tin. The outer lead OR is bent.

ボンディングパッドPD1は、外部端子EXT1に接続されている。ボンディングパッドPD2は、外部端子EXT2に接続されている。ボンディングパッドPD3,PD4は、外部端子EXT3に共通に接続されている。   The bonding pad PD1 is connected to the external terminal EXT1. The bonding pad PD2 is connected to the external terminal EXT2. Bonding pads PD3 and PD4 are commonly connected to external terminal EXT3.

ここで、シリコンウエハ上に半導体チップが搭載されている状態においてMTJ素子の評価を行なう一方で、シリコンウエハ上の半導体チップをダイシング等してパッケージ化された図8および図9で示すような状態ではMTJ素子の評価を行なわない場合がある。   Here, while the semiconductor chip is mounted on the silicon wafer, the MTJ element is evaluated, while the semiconductor chip on the silicon wafer is packaged by dicing or the like, as shown in FIGS. However, the MTJ element may not be evaluated.

この場合、パッドPD4は、MTJ素子の評価時においては電源電圧および接地電圧の両方を供給する必要があるが、MTJ素子の評価後においては、パッドPD3と同じ接地電圧を供給すればよい。したがって、半導体パッケージを製造する際に、パッドPD3,PD4を共通の外部端子EXT3に接続することにより、半導体装置の外部端子の削減を図ることができる。   In this case, the pad PD4 needs to supply both the power supply voltage and the ground voltage when the MTJ element is evaluated. However, after the MTJ element is evaluated, the pad PD4 may be supplied with the same ground voltage as the pad PD3. Therefore, when the semiconductor package is manufactured, the external terminals of the semiconductor device can be reduced by connecting the pads PD3 and PD4 to the common external terminal EXT3.

なお、半導体装置101の通常使用において、パッドPD1にパッドPD2と同じ電源電圧を供給してもよい場合には、パッドPD1,PD2が共通の外部端子に接続される構成であってもよい。   In the normal use of the semiconductor device 101, when the same power supply voltage as that of the pad PD2 may be supplied to the pad PD1, the pads PD1 and PD2 may be connected to a common external terminal.

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に係る半導体装置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 a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係るメモリアレイ10およびその周辺回路の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a memory array 10 and peripheral circuits thereof according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置のデータ書き換え特性の評価時に外部から供給される電圧および電圧供給用パッドを示す図である。It is a figure which shows the voltage supplied from the outside and the pad for voltage supply at the time of evaluation of the data rewriting characteristic of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る半導体装置における、MTJ素子、ビット線およびデジット線の位置関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the positional relationship of an MTJ element, a bit line, and a digit line in the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 図4で示す位置関係の場合において測定されたアステロイド曲線を示す図である。It is a figure which shows the asteroid curve measured in the case of the positional relationship shown in FIG. 本発明の実施の形態に係る半導体装置における、MTJ素子、ビット線およびデジット線の位置関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the positional relationship of an MTJ element, a bit line, and a digit line in the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 図6で示す位置関係の場合において測定されたアステロイド曲線を示す図である。It is a figure which shows the asteroid curve measured in the case of the positional relationship shown in FIG. 本発明の実施の形態に係る半導体装置において、完成した半導体パッケージを示す平面図である。In the semiconductor device concerning an embodiment of the invention, it is a top view showing a completed semiconductor package. 本発明の実施の形態に係る半導体装置において、完成した半導体パッケージを示す断面図である。In the semiconductor device concerning an embodiment of the invention, it is a sectional view showing a completed semiconductor package.

符号の説明Explanation of symbols

5 コントロール回路、10 メモリアレイ、20,21 行選択回路、25 列デコーダ、30,35 読み出し/書き込み制御回路、45,50 行ドライバ、101 半導体装置、WL,WL0〜WL3 ワード線、DL,DL0,DL1 デジット線、BL,BL0〜BL2 ビット線、SL ソース線、MC0〜MC5,MC メモリセル、S0〜S5,S MTJ素子(磁気抵抗素子)、TRS0〜TRS5,TRS セルトランジスタ、DLDV デジット線ドライバ、TRD0,TRD1,TRD NチャネルMOSトランジスタ、BLDV1,BLDV2 ビット線ドライバ、RDC データ読み出し回路、TRB0,TRB4,TRB8,TRB2,TRB6,TRB10,TRB PチャネルMOSトランジスタ、TRB1,TRB5,TRB9,TRB3,TRB7,TRB11,TRB NチャネルMOSトランジスタ。   5 control circuit, 10 memory array, 20, 21 row selection circuit, 25 column decoder, 30, 35 read / write control circuit, 45, 50 row driver, 101 semiconductor device, WL, WL0 to WL3 word line, DL, DL0, DL1 digit line, BL, BL0 to BL2 bit line, SL source line, MC0 to MC5, MC memory cell, S0 to S5, S MTJ element (magnetoresistance element), TRS0 to TRS5, TRS cell transistor, DLDV digit line driver, TRD0, TRD1, TRD N channel MOS transistor, BLDV1, BLDV2 bit line driver, RDC data read circuit, TRB0, TRB4, TRB8, TRB2, TRB6, TRB10, TRB P channel MOS transistor, TRB1, TR 5, TRB9, TRB3, TRB7, TRB11, TRB N-channel MOS transistor.

Claims (3)

半導体装置であって、
記憶データの論理値に対応する磁化方向に応じて電気抵抗値が変化する磁気抵抗素子と、
第1の電圧が供給される第1端と、第2端とを有し、データ書き込み時、前記磁気抵抗素子にデータを書き込むための第1の書き込み電流が流れ、前記第1の書き込み電流の方向が書き込みデータの論理値に依存しない第1の書き込み電流線と、
前記第1の書き込み電流線の第2端に結合される第1導通電極と、第2の電圧が供給される第2導通電極とを有し、データ書き込み時、前記第1の書き込み電流線に前記書き込み電流を流すことにより、前記磁気抵抗素子の磁化に作用する磁場を発生するトランジスタと、
前記第1の電圧が供給される第1のパッドと、
前記第2の電圧が供給される第2のパッドと、
前記半導体装置が備える他の回路に第3の電圧を供給するための第3のパッドとを備える半導体装置。
A semiconductor device,
A magnetoresistive element whose electrical resistance value changes according to the magnetization direction corresponding to the logical value of the stored data;
A first end to which a first voltage is supplied and a second end are provided. During data writing, a first write current for writing data into the magnetoresistive element flows, and the first write current A first write current line whose direction does not depend on the logical value of the write data;
A first conduction electrode coupled to the second end of the first write current line; and a second conduction electrode to which a second voltage is supplied. When writing data, the first write current line A transistor that generates a magnetic field acting on the magnetization of the magnetoresistive element by flowing the write current;
A first pad to which the first voltage is supplied;
A second pad to which the second voltage is supplied;
A semiconductor device comprising: a third pad for supplying a third voltage to another circuit provided in the semiconductor device.
前記半導体装置は、さらに、
前記第1のパッドおよび前記第2のパッドのいずれか一方と、前記第3のパッドとが共通に接続される外部端子を備える請求項1記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an external terminal to which one of the first pad and the second pad and the third pad are connected in common.
前記第1の書き込み電流線は、前記磁気抵抗素子の磁化困難軸に対して略垂直に配置され、
前記半導体装置は、さらに、
前記第1の書き込み電流線に対して略垂直に配置された第2の書き込み電流線と、
供給される前記第3の電圧に基づいて、前記磁気抵抗素子にデータを書き込むための第2の書き込み電流を前記第2の書き込み電流線に流し、書き込みデータの論理値に応じた方向に前記第2の書き込み電流を流すドライバとを備える請求項1記載の半導体装置。
The first write current line is disposed substantially perpendicular to the hard axis of magnetization of the magnetoresistive element;
The semiconductor device further includes:
A second write current line disposed substantially perpendicular to the first write current line;
Based on the supplied third voltage, a second write current for writing data to the magnetoresistive element is passed through the second write current line, and the second write current is applied in a direction corresponding to the logical value of the write data. A semiconductor device according to claim 1, further comprising a driver for passing a write current of 2.
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