JP2010020818A - Semiconductor device and method of controlling the same - Google Patents

Semiconductor device and method of controlling the same Download PDF

Info

Publication number
JP2010020818A
JP2010020818A JP2008178478A JP2008178478A JP2010020818A JP 2010020818 A JP2010020818 A JP 2010020818A JP 2008178478 A JP2008178478 A JP 2008178478A JP 2008178478 A JP2008178478 A JP 2008178478A JP 2010020818 A JP2010020818 A JP 2010020818A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
time
reference cell
semiconductor device
circuit
determination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008178478A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5174561B2 (en
Inventor
Naoharu Shinozaki
直治 篠崎
Kenji Arai
賢司 新井
Satoshi Magami
智志 馬上
Satoshi Sakuragawa
聡 桜川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Spansion LLC
Original Assignee
Spansion LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Spansion LLC filed Critical Spansion LLC
Priority to JP2008178478A priority Critical patent/JP5174561B2/en
Publication of JP2010020818A publication Critical patent/JP2010020818A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5174561B2 publication Critical patent/JP5174561B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce variation in precision of a timer function of a semiconductor device having variable resistance. <P>SOLUTION: The semiconductor device includes: a first reference cell 44 in which the rate of change in a resistance value varying with time is a first rate of change; a second reference cell 46 in which the rate of change in the resistance value varying with time is a second rate of change different from the first rate of change; and a determination circuit 48 which determines whether a period from the reference time to the evaluation time exceeds a predetermined period on the basis of an amount related to the difference between a variation in the resistance value of the first reference cell 44 at the evaluation time from the reference time and a variation in the resistance value of the second reference cell 46 at the evaluation time from the reference time. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、可変抵抗を有する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device having a variable resistor.

半導体装置に用いられるデータ記憶素子には、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)等の揮発性のデータ記憶素子と、フラッシュメモリやEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)等の不揮発性のデータ記憶素子がある。揮発性のデータ記憶素子は、データの書き込み及び読み出しを高速に行うことができるが、データの保持性に乏しい。不揮発性のデータ記憶素子は、データの保持性に優れる反面、書き込み・読み出し速度が揮発性のデータ記憶素子に比べて遅い。   Data storage elements used in semiconductor devices include volatile data storage elements such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) and SRAM (Static Random Access Memory), flash memory and EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), etc. There are non-volatile data storage elements. Volatile data storage elements can write and read data at high speed, but have poor data retention. A nonvolatile data storage element is excellent in data retention, but has a slower writing / reading speed than a volatile data storage element.

一方、ReRAM(Resistance Random Access Memory)やPRAM(Phase change Random Access Memory)等の可変抵抗の抵抗率によりデータを記憶するデータ記憶素子が開発されている。可変抵抗を有するデータ記憶素子は、可変抵抗を高抵抗状態及び低抵抗状態のうちいずれかに変化させてデータを記憶する。可変抵抗を有するデータ記憶素子のデータの保持性は、揮発性のデータ記憶素子と不揮発性のデータ記憶素子との中間の性能であり、時間または日単位程度である。例えば、特許文献1、特許文献2、及び、特許文献3には、プログラム可能な抵抗素子付きメモリを使用した半導体装置が示されている。   On the other hand, data storage elements that store data by the resistivity of variable resistors such as ReRAM (Resistance Random Access Memory) and PRAM (Phase change Random Access Memory) have been developed. A data storage element having a variable resistance stores data by changing the variable resistance to either a high resistance state or a low resistance state. Data retention of a data storage element having a variable resistance is an intermediate performance between a volatile data storage element and a non-volatile data storage element, and is on the order of hours or days. For example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 show semiconductor devices using a memory with a programmable resistance element.

特開2006−202383号公報JP 2006-202383 A 特開2006−202411号公報JP 2006-202411 A 特開2005−158221号公報JP 2005-158221 A

可変抵抗の抵抗値は、時間経過に伴って変動する。抵抗値の変動量を利用して、所定時間が経過したことを判定するタイマー機能を実現できる。可変抵抗を有する半導体装置のタイマー機能の精度がばらつくという課題があった。   The resistance value of the variable resistor varies with time. A timer function for determining that a predetermined time has elapsed can be realized using the variation amount of the resistance value. There is a problem that the accuracy of the timer function of the semiconductor device having a variable resistor varies.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、可変抵抗を有する半導体装置のタイマー機能の精度のばらつきを低減することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to reduce variation in accuracy of a timer function of a semiconductor device having a variable resistor.

本発明は、時間経過に伴って変化する抵抗値の変化率が第1の変化率である第1の参照セルと、時間経過に伴って変化する抵抗値の変化率が前記第1の変化率とは異なる第2の変化率である第2の参照セルと、評価時刻における基準時刻からの前記第1の参照セルの抵抗値の変動量と評価時刻における基準時刻からの前記第2の参照セルの抵抗値の変動量との差に関係する量に基づいて、前記基準時刻から前記評価時刻までの時間が所定時間を越えるか否かを判定する判定回路と、を具備することを特徴とする半導体装置である。本発明によれば、1つの参照セルの抵抗値の変動量ではなく、第1の参照セルの抵抗値の変動量と第2の参照セルの抵抗値の変動量との差に関係する相対的な量に基づいて、所定時間が経過したことを判定することができる。したがって、可変抵抗を有する参照セルの製造プロセスや動作させる温度環境の違いの影響による抵抗値の変動を抑えることができる。ゆえに、可変抵抗を有する半導体装置のタイマー機能の精度のばらつきの低減に効果がある。   The present invention provides a first reference cell having a first rate of change in resistance value that changes with time, and a first rate of change in resistance value that changes with time. A second reference cell having a second rate of change different from the first reference cell, and a variation amount of the resistance value of the first reference cell from the reference time at the evaluation time and the second reference cell from the reference time at the evaluation time A determination circuit for determining whether or not a time from the reference time to the evaluation time exceeds a predetermined time based on an amount related to a difference between the resistance value variation amount of the first resistance value and the evaluation value. It is a semiconductor device. According to the present invention, not the amount of variation in the resistance value of one reference cell, but the relative amount related to the difference between the amount of variation in the resistance value of the first reference cell and the amount of variation in the resistance value of the second reference cell. Based on the correct amount, it can be determined that the predetermined time has elapsed. Therefore, it is possible to suppress the variation of the resistance value due to the influence of the difference in the manufacturing process of the reference cell having the variable resistance and the operating temperature environment. Therefore, there is an effect in reducing variation in accuracy of the timer function of the semiconductor device having a variable resistor.

上記構成において、前記第1の参照セル及び前記第2の参照セルは複数の参照セルであって、複数の前記判定回路を有する第1の判定回路と、前記第1の判定回路が判定した複数の判定結果のうち、前記所定時間を超えるという判定結果の個数が、所定数を超える場合に、前記基準時刻から前記評価時刻までの時間が前記所定時間を越えると判定する第2の判定回路を具備する構成とすることができる。この構成によれば、複数の可変抵抗を有する参照セル間の精度のばらつきを抑えることができる。したがって、可変抵抗を有する半導体装置のタイマー機能の精度のばらつきの低減に効果がある。   In the above configuration, the first reference cell and the second reference cell are a plurality of reference cells, and a first determination circuit having a plurality of the determination circuits and a plurality of determinations determined by the first determination circuit A second determination circuit that determines that the time from the reference time to the evaluation time exceeds the predetermined time when the number of determination results that exceed the predetermined time exceeds the predetermined time It can be set as the structure to comprise. According to this configuration, variation in accuracy between reference cells having a plurality of variable resistors can be suppressed. Therefore, there is an effect in reducing variation in accuracy of the timer function of the semiconductor device having a variable resistor.

上記構成において、前記第1の参照セル及び前記第2の参照セルは抵抗変化型メモリセルである構成とすることができる。   In the above configuration, the first reference cell and the second reference cell may be variable resistance memory cells.

上記構成において、前記第1の参照セル及び前記第2の参照セルは相変化型メモリセルである構成とすることができる。   In the above configuration, the first reference cell and the second reference cell may be phase change type memory cells.

上記構成において、前記第1の変化率と前記第2の変化率とが互いに異なるように、前記第1の参照セル及び前記第2の参照セルの抵抗値を設定する設定回路を具備する構成とすることができる。   In the configuration described above, a configuration is provided that includes a setting circuit that sets resistance values of the first reference cell and the second reference cell so that the first change rate and the second change rate are different from each other. can do.

上記構成において、前記第1の参照セルの抵抗値の変動量を電圧値の変動量に変換する制御回路である第1の制御回路と、前記第2の参照セルの抵抗値の変動量を電圧値の変動量に変換する制御回路である第2の制御回路と、を含み、電源間で直列に接続される前記第1の参照セルと前記第1の制御回路との分圧値の変動量と、前記電源間で直列に接続される前記第2の参照セルと前記第2の制御回路との分圧値の変動量と、の差に関係する量に基づいて、前記基準時刻から前記評価時刻までの時間が所定時間を超えるか否かを判定する判定回路を具備し、前記電源間で、前記第1の参照セル及び前記第1の制御回路と、前記第2の参照セル及び前記第2の制御回路と、が並列に接続される構成とすることができる。   In the above configuration, the first control circuit, which is a control circuit that converts the fluctuation amount of the resistance value of the first reference cell into the fluctuation amount of the voltage value, and the fluctuation amount of the resistance value of the second reference cell are the voltage. A second control circuit that is a control circuit that converts the value into a fluctuation amount of the value, and a fluctuation amount of a divided value between the first reference cell and the first control circuit that are connected in series between the power supplies And the evaluation from the reference time based on the amount related to the difference between the second reference cell connected in series between the power supplies and the amount of variation in the divided voltage value of the second control circuit. A determination circuit for determining whether or not a time until a time exceeds a predetermined time, and the first reference cell, the first control circuit, the second reference cell, and the first between the power sources Two control circuits can be connected in parallel.

上記構成において、リファレンス電圧を出力する制御回路を含み、前記リファレンス電圧の値と、電源間で直列に接続される前記第1の参照セルと前記第2の参照セルとの分圧値の変動量と、の差に関係する量に基づいて、前記基準時刻から前記評価時刻までの時間が所定時間を超えるか否かを判定する判定回路を具備する構成とすることができる。   The above configuration includes a control circuit that outputs a reference voltage, and the amount of change in the value of the reference voltage and the divided value of the first reference cell and the second reference cell connected in series between the power supplies And a determination circuit that determines whether or not the time from the reference time to the evaluation time exceeds a predetermined time based on an amount related to the difference between the reference time and the evaluation time.

上記構成において、前記半導体装置に供給される電圧値が、前記第1の参照セル及び前記第2の参照セルが正常に動作する値に達した場合に、前記判定回路に対して活性化信号を入力する活性化信号発生回路を具備する構成とすることができる。この構成によれば、半導体装置に供給される電圧値が、参照セルが正常に動作する値に達するまでの間、判定回路を非活性とすることにより、判定回路の誤動作を防止することができる。したがって、可変抵抗を有する半導体装置のタイマー機能の精度の向上に効果がある。   In the above configuration, when a voltage value supplied to the semiconductor device reaches a value at which the first reference cell and the second reference cell operate normally, an activation signal is sent to the determination circuit. An activation signal generating circuit for inputting may be provided. According to this configuration, the malfunction of the determination circuit can be prevented by deactivating the determination circuit until the voltage value supplied to the semiconductor device reaches a value at which the reference cell operates normally. . Therefore, there is an effect in improving the accuracy of the timer function of the semiconductor device having a variable resistor.

上記構成において、データを記憶するメモリセルと、前記判定回路と接続され、前記判定回路の判定結果に基づき、前記メモリセルに記憶されたデータの消去動作を行う制御回路と、を具備する構成とすることができる。この構成によれば、タイマー機能の精度のばらつきを低減した判定回路により所定時間が経過したことを精度よく判定して、制御回路がメモリセルに記憶されたデータの消去動作を行うことができる。したがって、可変抵抗を有する半導体装置のセキュリティの向上に効果がある。   In the above configuration, a configuration includes: a memory cell that stores data; and a control circuit that is connected to the determination circuit and performs an erasing operation of data stored in the memory cell based on a determination result of the determination circuit; can do. According to this configuration, it is possible to accurately determine that the predetermined time has elapsed by the determination circuit that reduces the variation in accuracy of the timer function, and the control circuit can perform the erasing operation of the data stored in the memory cell. Therefore, there is an effect in improving the security of the semiconductor device having a variable resistance.

上記構成において、データを記憶するメモリセルと、前記判定回路と接続され、前記判定回路の判定結果に基づき、前記メモリセルに対して無効なデータの書き込み動作を行う制御回路と、を具備する構成とすることができる。この構成によれば、タイマー機能の精度のばらつきを低減した判定回路により所定時間が経過したことを精度よく判定して、制御回路がメモリセルへの無効なデータの書き込み動作を行うことができる。したがって、可変抵抗を有する半導体装置のセキュリティの向上に効果がある。   In the above configuration, a configuration includes: a memory cell that stores data; and a control circuit that is connected to the determination circuit and performs an invalid data write operation on the memory cell based on a determination result of the determination circuit. It can be. According to this configuration, it is possible to accurately determine that the predetermined time has elapsed by the determination circuit that reduces the variation in accuracy of the timer function, and the control circuit can perform an invalid data write operation to the memory cell. Therefore, there is an effect in improving the security of the semiconductor device having a variable resistance.

上記構成において、データを記憶するメモリセルと、前記判定回路と接続され、前記判定回路の判定結果に基づき、前記メモリセルに記憶されたデータの読み出し動作を禁止する制御回路と、を具備する構成とすることができる。この構成によれば、タイマー機能の精度のばらつきを低減した判定回路により所定時間が経過したことを精度よく判定して、制御回路がメモリセルに記憶されたデータの読み出しの禁止動作を行うことができる。したがって、可変抵抗を有する半導体装置のセキュリティの向上に効果がある。   In the above configuration, a configuration includes: a memory cell that stores data; and a control circuit that is connected to the determination circuit and prohibits a read operation of data stored in the memory cell based on a determination result of the determination circuit. It can be. According to this configuration, it is possible to accurately determine that the predetermined time has elapsed by the determination circuit that reduces the variation in accuracy of the timer function, and the control circuit performs an operation of prohibiting reading of data stored in the memory cell. it can. Therefore, there is an effect in improving the security of the semiconductor device having a variable resistance.

本発明は、時間経過に伴って変化する抵抗値の変化率が第1の変化率である第1の参照セルと、時間経過に伴って変化する抵抗値の変化率が前記第1の変化率とは異なる第2の変化率である第2の参照セルと、を具備する半導体装置の制御方法であって、評価時刻における基準時刻からの前記第1の参照セルの抵抗値の変動量と評価時刻における基準時刻からの前記第2の参照セルの抵抗値の変動量との差に関係する量に基づいて、前記基準時刻から前記評価時刻までの時間が所定時間を超えるか否かを判定するステップを具備することを特徴とする半導体装置の制御方法である。本発明によれば、1つの参照セルの抵抗値の変動量ではなく、第1の参照セルの抵抗値の変動量と第2の参照セルの抵抗値の変動量との差に関係する相対的な量に基づいて、所定時間が経過したことを判定することができる。したがって、可変抵抗を有する参照セルの製造プロセスや動作させる温度環境の違いの影響による抵抗値の変動を抑えることができる。ゆえに、可変抵抗を有する半導体装置のタイマー機能の精度のばらつきの低減に効果がある。   The present invention provides a first reference cell having a first rate of change in resistance value that changes with time, and a first rate of change in resistance value that changes with time. And a second reference cell having a second rate of change different from that of the first reference cell, the variation amount of the resistance value of the first reference cell from the reference time at the evaluation time and the evaluation It is determined whether or not the time from the reference time to the evaluation time exceeds a predetermined time based on an amount related to a difference between the resistance value variation amount of the second reference cell from the reference time at the time A method of controlling a semiconductor device comprising steps. According to the present invention, not the amount of variation in the resistance value of one reference cell, but the relative amount related to the difference between the amount of variation in the resistance value of the first reference cell and the amount of variation in the resistance value of the second reference cell. Based on the correct amount, it can be determined that the predetermined time has elapsed. Therefore, it is possible to suppress the variation of the resistance value due to the influence of the difference in the manufacturing process of the reference cell having the variable resistance and the operating temperature environment. Therefore, there is an effect in reducing variation in accuracy of the timer function of the semiconductor device having a variable resistor.

本発明によれば、可変抵抗を有する参照セルの製造プロセスや動作させる温度環境の違いの影響による抵抗値の変動を抑えることができるため、可変抵抗を有する半導体装置のタイマー機能の精度のばらつきの低減に効果がある。   According to the present invention, it is possible to suppress variations in the resistance value due to the difference in the manufacturing process of the reference cell having a variable resistor and the operating temperature environment, so that the variation in the accuracy of the timer function of the semiconductor device having the variable resistor can be reduced. It is effective for reduction.

本発明の実施例との比較のため、図1、図2及び図3を参照に、可変抵抗を有する半導体装置の構成ならびにタイマー機能の動作の一例を説明する。   For comparison with the embodiment of the present invention, an example of a configuration of a semiconductor device having a variable resistor and an operation of a timer function will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG.

図1を参照に、半導体装置の構成を説明する。図1は、半導体装置10の構成を示すブロック図である。メモリセルアレイ11は、データ記憶素子を有する。参照セル部12は、可変抵抗を有する参照セル14を有する。判定回路16は、制御回路18、基準電圧発生回路20及び比較器22を有する。制御回路18及び基準電圧発生回路20には、電圧Vcc24が印加される。参照セル14と制御回路18とは直列に接続される。参照セル14の抵抗値は、制御回路18により電圧値に変換される。評価時刻tにおける参照セル14の電圧値をV(t)とする。基準電圧発生回路20は、基準電圧Vrefを発生する。   The structure of the semiconductor device will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the semiconductor device 10. The memory cell array 11 has a data storage element. The reference cell unit 12 includes a reference cell 14 having a variable resistance. The determination circuit 16 includes a control circuit 18, a reference voltage generation circuit 20, and a comparator 22. A voltage Vcc 24 is applied to the control circuit 18 and the reference voltage generation circuit 20. The reference cell 14 and the control circuit 18 are connected in series. The resistance value of the reference cell 14 is converted into a voltage value by the control circuit 18. The voltage value of the reference cell 14 at the evaluation time t is V (t). The reference voltage generation circuit 20 generates a reference voltage Vref.

基準時刻をt0、所定時間をTi、及び、基準時刻t0から所定時間Tiが経過した評価時刻をtiとする。設定回路26は、参照セル14の電圧値V(t)が、時間経過に伴って低下して、評価時刻tが基準時刻t0から所定時間Tiを経過した後、基準電圧Vrefの値よりも小さくなるように、参照セル14の抵抗値を設定する。   The reference time is t0, the predetermined time is Ti, and the evaluation time when the predetermined time Ti has elapsed from the reference time t0 is ti. In the setting circuit 26, the voltage value V (t) of the reference cell 14 decreases with time, and after the evaluation time t has passed the predetermined time Ti from the reference time t0, the setting circuit 26 becomes smaller than the value of the reference voltage Vref. Thus, the resistance value of the reference cell 14 is set.

図2及び図3を参照に、半導体装置が有するタイマー機能の動作を説明する。図2は、評価時刻tに対する電圧値V(t)の変化を示すグラフである。電圧値V(t0)、V(ti)は、それぞれ、基準時刻t0、評価時刻tiにおける電圧値を示す。V(ti)は基準電圧Vrefの値と一致する。   The operation of the timer function of the semiconductor device is described with reference to FIGS. FIG. 2 is a graph showing changes in the voltage value V (t) with respect to the evaluation time t. The voltage values V (t0) and V (ti) indicate voltage values at the reference time t0 and the evaluation time ti, respectively. V (ti) matches the value of the reference voltage Vref.

図3は、評価時刻tにおける判定回路16のタイマー機能の動作を示すフローチャートである。まず、評価時刻tにおける電圧値V(t)を計測する(ステップS30)。評価時刻tの初期値は、基準時刻t0である。比較器22において、電圧値V(t)と基準電圧Vrefの値を比較する(ステップS32)。電圧値V(t)が基準電圧Vrefの値より小さい場合(ステップS32のYES)、基準時刻t0から所定時間Tiが経過したことを意味するので、比較器22は判定信号28を出力する(ステップS34)。電圧値V(t)が基準電圧Vrefの値より小さい場合とは、図2において、評価時刻tが評価時刻tiより大きい場合に対応する。電圧値V(t)が基準電圧Vrefの値以上である場合(ステップS32のNO)、ステップS30からの処理を繰り返す。電圧値V(t)が基準電圧Vrefの値以上である場合とは、図2において、評価時刻tがt0以上ti以下の場合に対応する。以上が、半導体装置10のタイマー機能の説明である。   FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the timer function of the determination circuit 16 at the evaluation time t. First, the voltage value V (t) at the evaluation time t is measured (step S30). The initial value of the evaluation time t is the reference time t0. In the comparator 22, the voltage value V (t) is compared with the reference voltage Vref (step S32). When the voltage value V (t) is smaller than the value of the reference voltage Vref (YES in step S32), it means that the predetermined time Ti has elapsed from the reference time t0, and therefore the comparator 22 outputs the determination signal 28 (step). S34). The case where the voltage value V (t) is smaller than the value of the reference voltage Vref corresponds to the case where the evaluation time t is larger than the evaluation time ti in FIG. When the voltage value V (t) is greater than or equal to the reference voltage Vref (NO in step S32), the processing from step S30 is repeated. The case where the voltage value V (t) is greater than or equal to the value of the reference voltage Vref corresponds to the case where the evaluation time t is t0 or more and ti or less in FIG. The above is the description of the timer function of the semiconductor device 10.

しかしながら、可変抵抗の抵抗値の変動量は、可変抵抗の製造プロセスや動作させる温度環境の影響のため、ばらついてしまう。そのため、可変抵抗を有する参照セルを使用した半導体装置のタイマー機能の精度がばらつくという課題があった。例えば、一方の半導体装置では、所定時間を超過した後に所定時間と判定されるが、他方の半導体装置では、タイマー機能を開始した途端に所定時間と判定されるという課題があった。   However, the fluctuation amount of the resistance value of the variable resistor varies due to the influence of the variable resistor manufacturing process and the operating temperature environment. Therefore, there is a problem that the accuracy of the timer function of the semiconductor device using the reference cell having the variable resistance varies. For example, in one semiconductor device, the predetermined time is determined after a predetermined time is exceeded, but in the other semiconductor device, the predetermined time is determined as soon as the timer function is started.

以下、図4、図5、図6及び図7を参照に、本発明の実施例である、可変抵抗を有し、タイマー機能の精度のばらつきを低減した半導体装置の実施例について説明する。   Hereinafter, with reference to FIGS. 4, 5, 6, and 7, an embodiment of the semiconductor device having a variable resistor and having reduced variation in accuracy of the timer function, which is an embodiment of the present invention, will be described.

図4は、半導体装置40の構成を示すブロック図である。メモリセルアレイ41は、データ記憶素子を有する。参照セル部42は、可変抵抗を有する第1参照セル44及び第2参照セル46を有する。判定回路48は、第1制御回路50、第2制御回路52及び比較器54を有する。第1制御回路50及び第2制御回路52には、電圧Vcc56が印加される。直列に接続された第1参照セル44及び第1制御回路50と、直列に接続された第2参照セル46及び第2制御回路52とは並列に接続される。第1参照セル44、第2参照セル46の抵抗値は、それぞれ第1制御回路50、第2制御回路52により電圧値に変換される。第1制御回路50が、評価時刻tにおける第1参照セル44の抵抗値を変換した電圧値をV1(t)とする。第2制御回路52が、評価時刻tにおける第2参照セル46の抵抗値を変換した電圧値をV2(t)とする。比較器54は、電圧値V1(t)及び電圧値V2(t)を入力とし、電圧値V1(t)と電圧値V2(t)との差に基づく量と所定値の比較結果に基づいて、判定信号60を出力する。   FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the semiconductor device 40. The memory cell array 41 has data storage elements. The reference cell unit 42 includes a first reference cell 44 and a second reference cell 46 having variable resistance. The determination circuit 48 includes a first control circuit 50, a second control circuit 52, and a comparator 54. A voltage Vcc 56 is applied to the first control circuit 50 and the second control circuit 52. The first reference cell 44 and the first control circuit 50 connected in series and the second reference cell 46 and the second control circuit 52 connected in series are connected in parallel. The resistance values of the first reference cell 44 and the second reference cell 46 are converted into voltage values by the first control circuit 50 and the second control circuit 52, respectively. The voltage value obtained by converting the resistance value of the first reference cell 44 at the evaluation time t by the first control circuit 50 is defined as V1 (t). The voltage value obtained by converting the resistance value of the second reference cell 46 at the evaluation time t by the second control circuit 52 is defined as V2 (t). The comparator 54 receives the voltage value V1 (t) and the voltage value V2 (t) as inputs, and based on a comparison result between an amount based on the difference between the voltage value V1 (t) and the voltage value V2 (t) and a predetermined value. The determination signal 60 is output.

活性化信号発生回路64は、入力される電圧Vcc56が所定値に達した場合に、活性化信号enzを比較器54に対して出力する。所定値とは、例えば、メモリセルアレイ41及び参照セル部42の正常な動作が保障される電圧値である。比較器54は、活性化信号enzが入力されると活性化され、電圧値V1(t)と電圧値V2(t)との比較を行うことができるようになる。   The activation signal generation circuit 64 outputs an activation signal enz to the comparator 54 when the input voltage Vcc 56 reaches a predetermined value. The predetermined value is, for example, a voltage value that ensures normal operation of the memory cell array 41 and the reference cell unit 42. The comparator 54 is activated when the activation signal enz is input, and can compare the voltage value V1 (t) and the voltage value V2 (t).

比較器54の出力である判定信号60は、比較器54にヒステリシスを持たせるため、信号線62により、第2制御回路52へフィードバックされる。これにより、比較器54が入力信号のわずかな差やノイズ混入を検出した場合に、判定信号60のチャタリングを防止できる。   The determination signal 60, which is the output of the comparator 54, is fed back to the second control circuit 52 through the signal line 62 in order to give the comparator 54 hysteresis. As a result, chattering of the determination signal 60 can be prevented when the comparator 54 detects a slight difference in the input signal or noise mixing.

基準時刻をt0、所定時間をTi、基準時刻t0から所定時間Tiが経過した評価時刻をti、及び、所定値をΔVとする。設定回路58は、電圧値V1(t)の変化率と電圧値V2(t)の変化率とが互いに異なるように、第1参照セル44及び第2参照セル46の抵抗値を設定する。また、設定回路58は、評価時刻tiにおける基準時刻t0からの第1参照セル44の電圧値の変動量の絶対値と、評価時刻tiにおける基準時刻t0からの第2参照セル46の電圧値の変動量の絶対値との差の絶対値が、所定値ΔVとなるように、第1参照セル44及び第2参照セル46の抵抗値を設定する。すなわち、以下の式(1)が成立する。
ΔV=| |V1(ti)−V1(t0)|
−|V2(ti)−V2(t0)| | (1)
式(1)は以下の式(2)のように変形できる。
ΔV=| |V1(ti)−V2(ti)|
−|V1(t0)−V2(t0)| | (2)
式(2)は、評価時刻tiにおける第1参照セル44の電圧値と第2参照セル46の電圧値との差の絶対値と、第2項は基準時刻t0における第1参照セル44の電圧値と第2参照セル46の電圧値との差の絶対値との差の絶対値が、所定値ΔVとなることを意味する。
The reference time is t0, the predetermined time is Ti, the evaluation time when the predetermined time Ti has elapsed from the reference time t0 is ti, and the predetermined value is ΔV. The setting circuit 58 sets the resistance values of the first reference cell 44 and the second reference cell 46 so that the change rate of the voltage value V1 (t) and the change rate of the voltage value V2 (t) are different from each other. In addition, the setting circuit 58 sets the absolute value of the fluctuation amount of the voltage value of the first reference cell 44 from the reference time t0 at the evaluation time ti and the voltage value of the second reference cell 46 from the reference time t0 at the evaluation time ti. The resistance values of the first reference cell 44 and the second reference cell 46 are set so that the absolute value of the difference from the absolute value of the fluctuation amount becomes a predetermined value ΔV. That is, the following formula (1) is established.
ΔV = || V1 (ti) −V1 (t0) |
− | V2 (ti) −V2 (t0) || (1)
Expression (1) can be transformed as the following expression (2).
ΔV = || V1 (ti) −V2 (ti) |
− | V1 (t0) −V2 (t0) || (2)
Equation (2) is the absolute value of the difference between the voltage value of the first reference cell 44 and the voltage value of the second reference cell 46 at the evaluation time ti, and the second term is the voltage of the first reference cell 44 at the reference time t0. This means that the absolute value of the difference between the value and the absolute value of the difference between the voltage value of the second reference cell 46 is a predetermined value ΔV.

図5は、評価時刻tに対する電圧値V1(t)及び電圧値V2(t)の変化を示すグラフである。電圧値V1(t0)、V1(ti)は、それぞれ、基準時刻t0、評価時刻tiにおける第1参照セル44の電圧値を示す。電圧値V2(t0)、V2(ti)は、それぞれ、基準時刻t0、評価時刻tiにおける第2参照セル46の電圧値を示す。電圧値V1(t)、V2(t)のグラフの傾きは、それぞれ電圧値V1(t)、V2(t)の変化率を示し、電圧値V1(t)の変化率と電圧値V2(t)の変化率とが互いに異なることを示している。   FIG. 5 is a graph showing changes in the voltage value V1 (t) and the voltage value V2 (t) with respect to the evaluation time t. The voltage values V1 (t0) and V1 (ti) indicate the voltage values of the first reference cell 44 at the standard time t0 and the evaluation time ti, respectively. The voltage values V2 (t0) and V2 (ti) indicate the voltage values of the second reference cell 46 at the standard time t0 and the evaluation time ti, respectively. The slopes of the graphs of the voltage values V1 (t) and V2 (t) indicate the rate of change of the voltage values V1 (t) and V2 (t), respectively, and the rate of change of the voltage value V1 (t) and the voltage value V2 (t ) Is different from each other.

図6は、判定回路48のタイマー機能の動作を示すフローチャートである。まず、基準時刻t0における電圧値V1(t0)及びV2(t0)を計測する(ステップS70)。電圧値V1(t0)とV2(t0)との差の絶対値|V1(t0)−V2(t0)|を変数αに格納する(ステップS72)。評価時刻tにおける電圧値V1(t)及びV2(t)を計測する(ステップS74)。電圧値V1(t)と電圧値V2(t)との差の絶対値|V1(t)−V2(t)|を変数βに格納する(ステップS76)。変数αと変数βとの差の絶対値|α−β|が所定値ΔVを超えるか否かを確認する(ステップS78)。|α−β|が所定値ΔVを超える場合(ステップS78のYES)、基準時刻t0から所定時間Tiが経過したことを意味するので、比較器54は判定信号60を出力する(ステップS78)。|α−β|が所定値ΔV以下である場合(ステップS80のNO)、ステップS74からの処理を繰り返す。以上により、基準時刻t0から所定時間Tiが経過したことを判定するタイマー機能を実現することができる。   FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the timer function of the determination circuit 48. First, the voltage values V1 (t0) and V2 (t0) at the reference time t0 are measured (step S70). The absolute value | V1 (t0) −V2 (t0) | of the difference between the voltage values V1 (t0) and V2 (t0) is stored in the variable α (step S72). The voltage values V1 (t) and V2 (t) at the evaluation time t are measured (step S74). The absolute value | V1 (t) −V2 (t) | of the difference between the voltage value V1 (t) and the voltage value V2 (t) is stored in the variable β (step S76). It is checked whether or not the absolute value | α−β | of the difference between the variable α and the variable β exceeds a predetermined value ΔV (step S78). If | α−β | exceeds the predetermined value ΔV (YES in step S78), it means that the predetermined time Ti has elapsed from the reference time t0, and therefore the comparator 54 outputs the determination signal 60 (step S78). If | α−β | is equal to or smaller than the predetermined value ΔV (NO in step S80), the processing from step S74 is repeated. As described above, a timer function for determining that the predetermined time Ti has elapsed from the reference time t0 can be realized.

図7は、図4の第1参照セル44及び第2参照セル46に対応する参照セル82の構成を示す断面図である。参照セル82は、可変抵抗84及びその両端に設けられた電極86から構成される。可変抵抗84は、抵抗値の大小によりデータを記憶するもので、電流が流れることにより抵抗値が大きく(例えば10倍以上)変化する物質からなる。このような物質には、例えばCuOをはじめとする遷移金属酸化物がある。電極86は、容量として電荷を蓄えることによりデータを記憶するもので、例えば銅などの伝導性の高い物質からなる。可変抵抗84の周囲は、絶縁部88にて覆われている。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the reference cell 82 corresponding to the first reference cell 44 and the second reference cell 46 of FIG. The reference cell 82 includes a variable resistor 84 and electrodes 86 provided at both ends thereof. Variable resistor 84, the magnitude of the resistance value used for storing data, resistance is large (e.g. 10 4 times or more) when a current flows consists change material. Such materials include transition metal oxides such as CuO. The electrode 86 stores data by storing electric charge as a capacitor, and is made of a highly conductive material such as copper. The periphery of the variable resistor 84 is covered with an insulating portion 88.

実施例1において、時間経過に伴って変化する抵抗値の変化率が第1の変化率である第1参照セル44と、時間経過に伴って変化する抵抗値の変化率が前記第1の変化率とは異なる第2の変化率である第2参照セル46と、評価時刻tにおける基準時刻t0からの第1参照セル44の抵抗値の変動量と評価時刻tにおける基準時刻t0からの第2参照セル46の抵抗値の変動量との差に関係する量に基づいて、基準時刻t0から評価時刻tまでの時間が所定時間Tiを超えるか否かを判定する判定回路48と、を具備する構成とする一例を説明した。この構成によれば、1つの参照セルの抵抗値の変動量ではなく、第1の参照セルの抵抗値の変動量と第2の参照セルの抵抗値の変動量との差に関係する相対的な量に基づいて、所定時間が経過したことを判定することができる。したがって、参照セルの製造プロセスや参照セルを動作させる温度環境の違いの影響による変動を抑えることができる。ゆえに、半導体装置のタイマー機能の精度のばらつきの低減に効果がある。   In the first embodiment, the first reference cell 44 having a first rate of change in resistance value that changes with time, and the first change rate of the resistance value that changes with time. The second reference cell 46 having a second rate of change different from the rate, the amount of change in the resistance value of the first reference cell 44 from the reference time t0 at the evaluation time t, and the second from the reference time t0 at the evaluation time t. And a determination circuit 48 that determines whether or not the time from the reference time t0 to the evaluation time t exceeds a predetermined time Ti based on an amount related to a difference from the variation amount of the resistance value of the reference cell 46. An example of the configuration has been described. According to this configuration, the relative amount related to the difference between the variation amount of the resistance value of the first reference cell and the variation amount of the resistance value of the second reference cell, not the variation amount of the resistance value of one reference cell. Based on the correct amount, it can be determined that the predetermined time has elapsed. Therefore, it is possible to suppress fluctuation due to the influence of the difference in temperature environment in which the reference cell manufacturing process and the reference cell are operated. Therefore, it is effective in reducing variation in accuracy of the timer function of the semiconductor device.

実施例1において、第1参照セル44及び第2参照セル46は、抵抗変化型メモリセル及び相変化型メモリセルのいずれであってもよい。   In the first embodiment, the first reference cell 44 and the second reference cell 46 may be either a resistance change type memory cell or a phase change type memory cell.

実施例1において、第1参照セル44及び第2参照セル46と、メモリセルアレイ41が有するデータ記憶素子とを、同じ構成としてもよい。また、第1参照セル44及び第2参照セル46はメモリセルアレイ41の中に配置されてもよい。これにより、参照セルとメモリセルアレイが有するデータ記憶素子とを同じ製造方法により製造できるため、コストの低減に効果がある。   In the first embodiment, the first reference cell 44 and the second reference cell 46 and the data storage element included in the memory cell array 41 may have the same configuration. The first reference cell 44 and the second reference cell 46 may be disposed in the memory cell array 41. Thus, the reference cell and the data storage element included in the memory cell array can be manufactured by the same manufacturing method, which is effective in reducing the cost.

実施例1において、設定回路58は、V1(t)の変化率とV2(t)の変化率とが互いに異なるように、第1参照セル44及び第2参照セル46の抵抗値を設定する。V1(t)の変化率とV2(t)の変化率とが互いに異なるように、設定回路58は、第1参照セル44及び第2参照セル46に対して、電圧を印加する時間を異ならせてもよいし、また、印加する電流の大きさを異ならせてもよい。   In the first embodiment, the setting circuit 58 sets the resistance values of the first reference cell 44 and the second reference cell 46 so that the change rate of V1 (t) and the change rate of V2 (t) are different from each other. The setting circuit 58 varies the time for applying the voltage to the first reference cell 44 and the second reference cell 46 so that the change rate of V1 (t) and the change rate of V2 (t) are different from each other. Alternatively, the magnitude of the applied current may be varied.

実施例1において、半導体装置に供給される電圧Vcc56が、第1参照セル44及び第2参照セル46が正常に動作する値に達した場合に、判定回路48に対して活性化信号enzを入力する活性化信号発生回路64を具備する構成とする一例を説明した。この構成によれば、半導体装置に供給される電圧が、参照セルが正常に動作する値に達するまでの間、判定回路を非活性とすることにより、判定回路の誤動作を防止することができる。したがって、可変抵抗を有する半導体装置のタイマー機能の精度の向上に効果がある。   In the first embodiment, when the voltage Vcc 56 supplied to the semiconductor device reaches a value at which the first reference cell 44 and the second reference cell 46 operate normally, the activation signal enz is input to the determination circuit 48. An example in which the activation signal generating circuit 64 is provided has been described. According to this configuration, it is possible to prevent the determination circuit from malfunctioning by inactivating the determination circuit until the voltage supplied to the semiconductor device reaches a value at which the reference cell normally operates. Therefore, there is an effect in improving the accuracy of the timer function of the semiconductor device having a variable resistor.

以下、図8を参照に、複数の参照セルと複数の判定回路とによる複数の判定結果を用いて、所定時間が経過したことを判定する判定回路を使用した、タイマー機能を備えた半導体装置の実施例について説明する。図8は、5つの参照セルと4つの判定回路とによる4つの判定結果を用いて、所定時間が経過したことを判定する判定回路を使用した、タイマー機能を備えた半導体装置の構成を示すブロック図である。メモリセルアレイ90は、データ記憶素子を有する。参照セル部92は、可変抵抗を有する第1〜第5の参照セル94〜102を有する。第1判定回路104は、制御回路106、第1〜第4の比較器108〜114を有する。制御回路106には、電圧Vcc116が印加される。制御回路106は、第1〜第5の参照セル94〜102の抵抗値を電圧値に変換する。   Hereinafter, referring to FIG. 8, a semiconductor device having a timer function using a determination circuit that determines that a predetermined time has elapsed by using a plurality of determination results by a plurality of reference cells and a plurality of determination circuits. Examples will be described. FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a semiconductor device having a timer function using a determination circuit that determines that a predetermined time has elapsed using four determination results of five reference cells and four determination circuits. FIG. The memory cell array 90 has data storage elements. The reference cell unit 92 includes first to fifth reference cells 94 to 102 having variable resistors. The first determination circuit 104 includes a control circuit 106 and first to fourth comparators 108 to 114. A voltage Vcc 116 is applied to the control circuit 106. The control circuit 106 converts the resistance values of the first to fifth reference cells 94 to 102 into voltage values.

第1〜第4の比較器108〜114は、それぞれ、第1参照セル94と第2参照セル96、第1参照セル94と第3参照セル98、第1参照セル94と第4参照セル100、第1参照セル94と第5参照セル102についての電圧値を比較して、所定時間を越えるか否かを判定する。第1〜第4の比較器108〜114は、所定時間を越えると判定する場合に、第2判定回路118に対して、それぞれ第1〜第4の判定信号を出力する。第1〜第4の比較器108〜114で行う判定処理については、実施例1と同様のため、説明を省略する。   The first to fourth comparators 108 to 114 are a first reference cell 94 and a second reference cell 96, a first reference cell 94 and a third reference cell 98, and a first reference cell 94 and a fourth reference cell 100, respectively. The voltage values of the first reference cell 94 and the fifth reference cell 102 are compared to determine whether or not a predetermined time is exceeded. The first to fourth comparators 108 to 114 output first to fourth determination signals to the second determination circuit 118, respectively, when it is determined that the predetermined time is exceeded. Since the determination processing performed by the first to fourth comparators 108 to 114 is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

第2判定回路118は、NAND回路122〜128、NOR回路130〜134を有する。第2判定回路118は、第1判定回路104から入力される判定信号の個数が、所定数を超える場合に、所定時間を超えると判定して、最終判定信号120を出力する。   The second determination circuit 118 includes NAND circuits 122 to 128 and NOR circuits 130 to 134. When the number of determination signals input from the first determination circuit 104 exceeds a predetermined number, the second determination circuit 118 determines that the predetermined time is exceeded and outputs a final determination signal 120.

以下、所定数を2とする一例を説明する。第1判定回路104が第2判定回路118に対して、第1、第2及び第3の判定信号を出力する場合、判定信号の個数が3であるから、判定信号の個数が所定数を超えるという条件を満たす。このとき、第1、第2及び第3の判定信号により、第2判定回路118が有するNAND回路122、NOR回路130、134が順にオンとなる。そして、第2判定回路118は最終判定信号120を出力する。   Hereinafter, an example in which the predetermined number is 2 will be described. When the first determination circuit 104 outputs the first, second, and third determination signals to the second determination circuit 118, since the number of determination signals is 3, the number of determination signals exceeds a predetermined number. This condition is satisfied. At this time, the NAND circuit 122 and the NOR circuits 130 and 134 included in the second determination circuit 118 are sequentially turned on by the first, second, and third determination signals. Then, the second determination circuit 118 outputs a final determination signal 120.

実施例2において、複数の判定回路を有する第1判定回路104と、第1判定回路104が判定した複数の判定結果のうち、所定時間を超えるという判定結果の個数が、所定数を超える場合に、基準時刻から評価時刻までの時間が所定時間を越えると判定する第2判定回路118と、を具備する構成とする一例を説明した。この構成によれば、複数の可変抵抗を有する参照セル間の精度のばらつきを抑えることができる。したがって、可変抵抗を有する半導体装置のタイマー機能の精度のばらつきの低減に効果がある。   In the second embodiment, when the number of determination results exceeding a predetermined time among the first determination circuit 104 having a plurality of determination circuits and the plurality of determination results determined by the first determination circuit 104 exceeds a predetermined number. An example has been described in which the second determination circuit 118 determines that the time from the reference time to the evaluation time exceeds a predetermined time. According to this configuration, variation in accuracy between reference cells having a plurality of variable resistors can be suppressed. Therefore, there is an effect in reducing variation in accuracy of the timer function of the semiconductor device having a variable resistor.

実施例2において、第1〜第5の参照セル94〜102は、抵抗変化型メモリセル及び相変化型メモリセルのいずれであってもよい。   In the second embodiment, the first to fifth reference cells 94 to 102 may be either resistance change type memory cells or phase change type memory cells.

実施例2において、第1〜第5の参照セル94〜102と、メモリセルアレイ90が有するデータ記憶素子とを、同じ構成としてもよい。また、第1〜第5の参照セル94〜102は、メモリセルアレイ90の中に配置されてもよい。これにより、参照セルとメモリセルアレイが有するデータ記憶素子とを同じ製造方法により製造できるため、コストの低減に効果がある。   In the second embodiment, the first to fifth reference cells 94 to 102 and the data storage element included in the memory cell array 90 may have the same configuration. The first to fifth reference cells 94 to 102 may be arranged in the memory cell array 90. Thus, the reference cell and the data storage element included in the memory cell array can be manufactured by the same manufacturing method, which is effective in reducing the cost.

以下、図9、図10、図11及び図12を参照に、実施例1に示した参照セル及び判定回路の具体例を説明する。実施例1と重複する内容は説明を省略する。   Hereinafter, specific examples of the reference cell and the determination circuit shown in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 9, 10, 11, and 12. The description overlapping with the first embodiment is omitted.

図9は、カレントミラー回路を応用した判定回路を示す回路図である。可変抵抗140及びダイオード142は、図4の第1参照セル44に対応する。可変抵抗144及びダイオード146は、図4の第2参照セル46に対応する。MOSFET152は、図4の第1制御回路50に対応する。MOSFET154は、図4の第2制御回路52に対応する。電源E1、E2間には電圧が印加される。電源E1、E2間で、可変抵抗140及びダイオード142と、MOSFET152と、は直列に接続され、分圧回路を構成する。電源E1、E2間で、可変抵抗144及びダイオード146と、MOSFET154と、は直列に接続され、分圧回路を構成する。電源E1、E2間で、可変抵抗140及びダイオード142並びにMOSFET152と、可変抵抗144及びダイオード146並びにMOSFET154と、は並列に接続される。MOSFET150、152及び154はカレントミラー回路を構成する。MOSFET156及び158は、カレントミラー回路が動作するためのスイッチの機能を果たし、電圧E0が印加される場合にオンとなる。カレントミラー回路の性質より、可変抵抗140及びダイオード142、ならびに、可変抵抗144及びダイオード146には、同じ大きさの電流が流れる。よって、比較器160において、可変抵抗140及びダイオード142にかかる電圧の変動量、ならびに、可変抵抗144及びダイオード146にかかる電圧の変動量とを比較することができる。比較器160は、比較結果に基づいて判定信号162を出力する。比較器160における判定処理については、実施例1と同様のため、省略する。MOSFET164及び166、ならびに、信号線168は、比較器160にヒステリシスを持たせるためのフィードバック回路である。   FIG. 9 is a circuit diagram showing a determination circuit to which the current mirror circuit is applied. The variable resistor 140 and the diode 142 correspond to the first reference cell 44 of FIG. The variable resistor 144 and the diode 146 correspond to the second reference cell 46 of FIG. The MOSFET 152 corresponds to the first control circuit 50 of FIG. The MOSFET 154 corresponds to the second control circuit 52 of FIG. A voltage is applied between the power supplies E1 and E2. Between the power supplies E1 and E2, the variable resistor 140, the diode 142, and the MOSFET 152 are connected in series to form a voltage dividing circuit. Between the power supplies E1 and E2, the variable resistor 144, the diode 146, and the MOSFET 154 are connected in series to form a voltage dividing circuit. Between the power supplies E1 and E2, the variable resistor 140, the diode 142, and the MOSFET 152, and the variable resistor 144, the diode 146, and the MOSFET 154 are connected in parallel. MOSFETs 150, 152, and 154 form a current mirror circuit. The MOSFETs 156 and 158 function as a switch for operating the current mirror circuit, and are turned on when the voltage E0 is applied. Due to the nature of the current mirror circuit, currents of the same magnitude flow through the variable resistor 140 and the diode 142, and the variable resistor 144 and the diode 146. Therefore, the comparator 160 can compare the voltage fluctuation amount applied to the variable resistor 140 and the diode 142 and the voltage fluctuation amount applied to the variable resistance 144 and the diode 146. The comparator 160 outputs a determination signal 162 based on the comparison result. Since the determination process in the comparator 160 is the same as that in the first embodiment, a description thereof will be omitted. The MOSFETs 164 and 166 and the signal line 168 are feedback circuits for providing the comparator 160 with hysteresis.

実施例3において、2つの分圧値の変動量の差に関係する量に基づいて、基準時刻から評価時刻までの時間が所定時間を超えるか否かを判定する比較器160を含む構成とする判定回路の一例を説明した。   In the third embodiment, the comparator 160 is configured to determine whether or not the time from the reference time to the evaluation time exceeds a predetermined time based on an amount related to the difference between the fluctuation amounts of the two partial pressure values. An example of the determination circuit has been described.

図10は、カレントミラー回路を応用した判定回路を示す回路図である。可変抵抗170及びダイオード172は、図4の第1参照セル44に対応する。可変抵抗174及びダイオード176は、図4の第2参照セル46に対応する。MOSFET178及び抵抗186は、図4の第1制御回路50に対応する。MOSFET180及び抵抗188は、図4の第2制御回路52に対応する。電源E1、E2間には電圧が印加される。電源E1、E2間で、可変抵抗170及びダイオード172と、MOSFET178及び抵抗186と、は直列に接続され、分圧回路を構成する。電源E1、E2間で、可変抵抗174及びダイオード176と、MOSFET180及び抵抗188と、は直列に接続され、分圧回路を構成する。電源E1、E2間で、可変抵抗170及びダイオード172並びにMOSFET178及び抵抗186と、可変抵抗174及びダイオード176並びにMOSFET180及び抵抗188と、は並列に接続される。MOSFET178及び180はカレントミラー回路を構成する。カレントミラー回路の性質より、可変抵抗170及びダイオード172、ならびに、可変抵抗174及びダイオード176には、同じ大きさの電流が流れる。よって、比較器182において、可変抵抗170及びダイオード172にかかる電圧の変動量と、可変抵抗174及びダイオード176にかかる電圧の変動量とを比較することができる。比較結果に基づいて、比較器182は判定信号184を出力する。比較器182における判定処理については、実施例1と同様のため、省略する。比較器182の入力電圧は可変抵抗170とダイオード172及び可変抵抗174とダイオード176に流れる電流値により依存するため、抵抗186及び188の抵抗値は自動的に調節することができる。このため、比較した結果を高速に出力することができる。MOSFET190及び192、ならびに、信号線194は、比較器182にヒステリシスを持たせるためのフィードバック回路である。   FIG. 10 is a circuit diagram showing a determination circuit to which the current mirror circuit is applied. The variable resistor 170 and the diode 172 correspond to the first reference cell 44 in FIG. The variable resistor 174 and the diode 176 correspond to the second reference cell 46 in FIG. The MOSFET 178 and the resistor 186 correspond to the first control circuit 50 in FIG. The MOSFET 180 and the resistor 188 correspond to the second control circuit 52 of FIG. A voltage is applied between the power supplies E1 and E2. Between the power supplies E1 and E2, the variable resistor 170 and the diode 172, the MOSFET 178 and the resistor 186 are connected in series to constitute a voltage dividing circuit. Between the power supplies E1 and E2, the variable resistor 174 and the diode 176, the MOSFET 180 and the resistor 188 are connected in series to constitute a voltage dividing circuit. Between the power supplies E1 and E2, the variable resistor 170 and the diode 172, the MOSFET 178 and the resistor 186, and the variable resistor 174 and the diode 176, the MOSFET 180 and the resistor 188 are connected in parallel. MOSFETs 178 and 180 form a current mirror circuit. Due to the nature of the current mirror circuit, the same current flows through the variable resistor 170 and the diode 172, and the variable resistor 174 and the diode 176. Therefore, the comparator 182 can compare the amount of change in voltage applied to the variable resistor 170 and the diode 172 with the amount of change in voltage applied to the variable resistor 174 and the diode 176. Based on the comparison result, the comparator 182 outputs a determination signal 184. Since the determination process in the comparator 182 is the same as that in the first embodiment, a description thereof will be omitted. Since the input voltage of the comparator 182 depends on the current values flowing through the variable resistor 170 and the diode 172 and the variable resistor 174 and the diode 176, the resistance values of the resistors 186 and 188 can be automatically adjusted. For this reason, the compared result can be output at high speed. The MOSFETs 190 and 192 and the signal line 194 are feedback circuits for providing the comparator 182 with hysteresis.

実施例4において、2つの分圧値の変動量の差に関係する量に基づいて、基準時刻から評価時刻までの時間が所定時間を超えるか否かを判定する比較器182を含む構成とする判定回路の一例を説明した。   In the fourth embodiment, the comparator 182 is configured to determine whether or not the time from the reference time to the evaluation time exceeds a predetermined time based on an amount related to the difference between the fluctuation amounts of the two partial pressure values. An example of the determination circuit has been described.

図11は、電源間で参照セルと容量を直列に接続した分圧回路2つを並列に接続した判定回路を示す回路図である。可変抵抗200及びダイオード202は、図4の第1参照セル44に対応する。可変抵抗204及びダイオード206は、図4の第2参照セル46に対応する。容量208は、図4の第1制御回路50に対応する。容量210は、図4の第2制御回路52に対応する。電源E1、E2間には電圧が印加される。電源E1、E2間で、可変抵抗200及びダイオード202と、容量208とは直列に接続され、分圧回路を構成する。同様に、電源E1、E2間で、可変抵抗204及びダイオード206と、容量210とは直列に接続され、分圧回路を構成する。電源E1、E2間で、可変抵抗200及びダイオード202と、可変抵抗204及びダイオード206とは、並列に接続される。E1の電圧を上げると、可変抵抗200及びダイオード202、ならびに、可変抵抗204及びダイオード206には、抵抗率に応じた電流が流れる。この電流により、容量208及び210には電荷が蓄積され、この電荷量に比例して容量208及び210の電圧が変動する。比較器212において、容量208の電圧の変動量と、容量210の電圧の変動量とを比較することができる。比較器212は、比較結果に基づいて判定信号214を出力する。比較器212における判定処理については、実施例1と同様のため、省略する。   FIG. 11 is a circuit diagram showing a determination circuit in which two voltage dividing circuits in which a reference cell and a capacitor are connected in series between power sources are connected in parallel. The variable resistor 200 and the diode 202 correspond to the first reference cell 44 of FIG. The variable resistor 204 and the diode 206 correspond to the second reference cell 46 in FIG. The capacitor 208 corresponds to the first control circuit 50 in FIG. The capacitor 210 corresponds to the second control circuit 52 in FIG. A voltage is applied between the power supplies E1 and E2. Between the power supplies E1 and E2, the variable resistor 200, the diode 202, and the capacitor 208 are connected in series to form a voltage dividing circuit. Similarly, the variable resistor 204, the diode 206, and the capacitor 210 are connected in series between the power supplies E1 and E2 to form a voltage dividing circuit. Between the power supplies E1 and E2, the variable resistor 200 and the diode 202, and the variable resistor 204 and the diode 206 are connected in parallel. When the voltage E1 is increased, a current corresponding to the resistivity flows through the variable resistor 200 and the diode 202, and the variable resistor 204 and the diode 206. Due to this current, charges are accumulated in the capacitors 208 and 210, and the voltages of the capacitors 208 and 210 fluctuate in proportion to the amount of the charges. The comparator 212 can compare the amount of change in the voltage of the capacitor 208 with the amount of change in the voltage of the capacitor 210. The comparator 212 outputs a determination signal 214 based on the comparison result. Since the determination process in the comparator 212 is the same as that in the first embodiment, a description thereof will be omitted.

実施例5において、2つの分圧値の変動量の差に関係する量に基づいて、基準時刻から評価時刻までの時間が所定時間を超えるか否かを判定する比較器212を含む構成とする判定回路の一例を説明した。   In the fifth embodiment, the comparator 212 is configured to determine whether or not the time from the reference time to the evaluation time exceeds a predetermined time based on the amount related to the difference between the fluctuation amounts of the two partial pressure values. An example of the determination circuit has been described.

実施例5の判定回路では、図4の第1制御回路50、第2制御回路52に対応する回路に、トランジスタではなく容量を用いている。このため、トランジスタ特有の温度変化による閾値の変動や劣化が少なく、ディスターブに強い構成とすることができる。比較器212は、ヒステリシスを持たせるためのフィードバック回路を、内部に有してもよい。   In the determination circuit according to the fifth embodiment, a capacitor is used instead of a transistor in circuits corresponding to the first control circuit 50 and the second control circuit 52 in FIG. For this reason, there is little fluctuation and deterioration of the threshold due to a temperature change peculiar to the transistor, and a configuration resistant to disturbance can be obtained. The comparator 212 may have a feedback circuit for providing hysteresis therein.

図12は、電源間で2つの参照セルを直列に接続した分圧回路を用いた判定回路を示す回路図である。実施例1〜5では、電源間で第1参照セルと第2参照セルとが並列に接続される例を示したが、図12では、電源間で第1参照セルと第2参照セルとが直列に接続される例を示す。電源E1、E2間には電圧が印加される。電源E1、E2間で直列に接続された可変抵抗220及びダイオード222は、第1参照セルに対応する。電源E1、E2間で直列に接続された可変抵抗224及びダイオード226は、第2参照セルに対応する。電源E1、E2間で、可変抵抗220及びダイオード222と、可変抵抗224及びダイオード226と、は直列に接続され、分圧回路を構成する。電源E1、E2間で、抵抗228と、抵抗230と、は直列に接続され、分圧回路を構成する。可変抵抗220の抵抗値と、可変抵抗224の抵抗値とを同じ大きさの値に設定する。このとき、可変抵抗220及びダイオード222と、可変抵抗224及びダイオード226との接続点232の電圧値は、電源E1、E2間に印加される電圧値の2分の1となる。時間経過に伴って、可変抵抗220及びダイオード222の抵抗状態と、可変抵抗224及びダイオード226の抵抗状態とは変化するため、接続点232の電圧値は、電源E1、E2間に印加される電圧値の2分の1の値から変動する。一方、抵抗228及び230の接続点234の電圧値は、時間経過によらず、電源E1、E2間に印加される電圧値の2分の1のまま一定である。すなわち、抵抗228と抵抗230とを含む分圧回路は、電源E1、E2間に印加される電圧値の2分の1となるリファレンス電圧値を出力する。比較器236において、接続点232の電圧値の変動量と、リファレンス電圧値の変動量とを比較することができる。可変抵抗220及び224に流れる電流は必ず等しくなるため判定の精度を向上することができる。比較結果に基づいて、比較器236は判定信号242を出力する。比較器236における判定処理については、実施例1と同様のため、省略する。抵抗238、MOSFET240及び信号線244は、比較器236にヒステリシスを持たせるためのフィードバック回路である。   FIG. 12 is a circuit diagram showing a determination circuit using a voltage dividing circuit in which two reference cells are connected in series between power supplies. In the first to fifth embodiments, the first reference cell and the second reference cell are connected in parallel between the power supplies. However, in FIG. 12, the first reference cell and the second reference cell are connected between the power supplies. The example connected in series is shown. A voltage is applied between the power supplies E1 and E2. The variable resistor 220 and the diode 222 connected in series between the power supplies E1 and E2 correspond to the first reference cell. The variable resistor 224 and the diode 226 connected in series between the power supplies E1 and E2 correspond to the second reference cell. Between the power supplies E1 and E2, the variable resistor 220 and the diode 222, and the variable resistor 224 and the diode 226 are connected in series to form a voltage dividing circuit. Between the power supplies E1 and E2, the resistor 228 and the resistor 230 are connected in series to form a voltage dividing circuit. The resistance value of the variable resistor 220 and the resistance value of the variable resistor 224 are set to the same value. At this time, the voltage value of the connection point 232 between the variable resistor 220 and the diode 222 and the variable resistor 224 and the diode 226 is half of the voltage value applied between the power supplies E1 and E2. Since the resistance state of the variable resistor 220 and the diode 222 and the resistance state of the variable resistor 224 and the diode 226 change with time, the voltage value at the connection point 232 is a voltage applied between the power supplies E1 and E2. Fluctuates from half the value. On the other hand, the voltage value at the connection point 234 of the resistors 228 and 230 remains constant at half of the voltage value applied between the power sources E1 and E2, regardless of the passage of time. That is, the voltage dividing circuit including the resistor 228 and the resistor 230 outputs a reference voltage value that is a half of the voltage value applied between the power supplies E1 and E2. The comparator 236 can compare the amount of fluctuation of the voltage value at the connection point 232 with the amount of fluctuation of the reference voltage value. Since the currents flowing through the variable resistors 220 and 224 are always equal, the determination accuracy can be improved. Based on the comparison result, the comparator 236 outputs a determination signal 242. Since the determination process in the comparator 236 is the same as that in the first embodiment, a description thereof will be omitted. The resistor 238, the MOSFET 240, and the signal line 244 are a feedback circuit for providing the comparator 236 with hysteresis.

実施例6において、抵抗228と抵抗230とを含む構成とするリファレンス電圧を出力する制御回路の一例を説明した。また、リファレンス電圧の値と、分圧値の変動量と、の差に関係する量に基づいて判定する比較器236を含む構成とする判定回路の一例を説明した。   In the sixth embodiment, an example of a control circuit that outputs a reference voltage including the resistor 228 and the resistor 230 has been described. In addition, an example of the determination circuit configured to include the comparator 236 for determination based on the amount related to the difference between the reference voltage value and the amount of change in the divided voltage value has been described.

実施例4〜6の回路は、実施例3の回路と比較して、回路面積の縮小を図ることが可能である。   The circuits of the fourth to sixth embodiments can reduce the circuit area as compared with the circuit of the third embodiment.

実施例1〜6において、少なくともタイマー機能を実行する場合だけ、参照セルに対応する回路に電源を供給するようにしてもよい。   In the first to sixth embodiments, power may be supplied to the circuit corresponding to the reference cell only when the timer function is executed at least.

以下、図13及び図14を参照に、タイマー機能の精度のばらつきを低減したタイマー機能を利用して、所定時間が経過した後、メモリセルに記憶されたデータの消去動作、及び、メモリセルに記憶されたデータの読み出しの禁止動作を行う半導体装置の一例を説明する。   Hereinafter, referring to FIG. 13 and FIG. 14, by using the timer function that reduces the variation in accuracy of the timer function, the erasing operation of data stored in the memory cell after a predetermined time has elapsed, and the memory cell An example of a semiconductor device that performs an operation of prohibiting reading of stored data will be described.

図13は、実施例7に係る半導体装置250の構成を示すブロック図である。   FIG. 13 is a block diagram illustrating the configuration of the semiconductor device 250 according to the seventh embodiment.

タイマー回路252は、例えば、実施例1〜6に示すタイマー機能を有する半導体装置のうち、いずれかに対応する。以下、タイマー回路252は実施例1に示すタイマー機能を有する半導体装置40に対応するとし、図4に示す符号を用いて説明する。実施例1と重複する内容は説明を省略する。タイマー回路252が所定時間を経過したことを判定した場合、判定信号258が制御回路260へ入力される。Vccレベル判定回路254は、例えば、実施例1の活性化信号発生回路64に対応する。   The timer circuit 252 corresponds to any one of the semiconductor devices having a timer function shown in the first to sixth embodiments, for example. Hereinafter, the timer circuit 252 is assumed to correspond to the semiconductor device 40 having the timer function shown in the first embodiment, and will be described using the reference numerals shown in FIG. The description overlapping with the first embodiment is omitted. When the timer circuit 252 determines that the predetermined time has elapsed, a determination signal 258 is input to the control circuit 260. The Vcc level determination circuit 254 corresponds to, for example, the activation signal generation circuit 64 of the first embodiment.

メモリセルアレイ256は、複数のメモリセルMCを有する。本説明では、メモリセルMCは、不揮発性メモリとする。メモリセルアレイ256には、複数のビットラインBL及びワードラインWLがそれぞれ平行に設けられている。ビットラインBLは、第1ビットラインBLz及び第2ビットラインBLxからなるビットライン対を構成する。メモリセルMCはビットラインBL及びワードラインWLの交差領域に設けられ、ワードラインWL及びビットラインBLにそれぞれ接続されている。図示されるように、メモリセルMCは第1ビットラインBLzに接続された第1メモリセルMCzと、第2ビットラインBLxに接続された第2メモリセルMCxとを含む。第1メモリセルMCz及び第2メモリセルMCxは、ワードラインWL1本おきに交互に設けられている。   The memory cell array 256 has a plurality of memory cells MC. In this description, the memory cell MC is a nonvolatile memory. In the memory cell array 256, a plurality of bit lines BL and word lines WL are provided in parallel. The bit line BL constitutes a bit line pair including a first bit line BLz and a second bit line BLx. The memory cell MC is provided in the intersection region of the bit line BL and the word line WL, and is connected to the word line WL and the bit line BL, respectively. As illustrated, the memory cell MC includes a first memory cell MCz connected to the first bit line BLz and a second memory cell MCx connected to the second bit line BLx. The first memory cells MCz and the second memory cells MCx are alternately provided every other word line WL.

ワードラインWLには行選択を行うためのロウデコーダ262が、ビットラインBLには列選択を行うためのカラムデコーダ264がそれぞれ接続され、列と行との組合せによりアクセス対象となるメモリセルMCが選択される。メモリセルMCを選択するためのアドレス信号265は、外部からアドレスバッファ266を介してロウデコーダ262及びカラムデコーダ264にそれぞれ送られる。   A row decoder 262 for selecting a row is connected to the word line WL, and a column decoder 264 for selecting a column is connected to the bit line BL, respectively, and a memory cell MC to be accessed is determined by a combination of a column and a row. Selected. An address signal 265 for selecting the memory cell MC is sent from the outside to the row decoder 262 and the column decoder 264 via the address buffer 266, respectively.

書き込み回路268は、データ書き込み時にメモリセルMCに印加されるデータ書き込み用の高電圧を供給する。リセット回路270は、データ読み出し時にビットラインBLに印加される基準電圧Vrefを供給する。クランプ回路272は、データ読み出し時にビットラインBLに印加されるクランプ電圧Vclmpを供給する。センスアンプ274は、メモリセルMCからの信号の読み出し及び増幅を行う。センスアンプドライバ276は、データ読み出し時にセンスアンプ274を駆動させる。   The write circuit 268 supplies a high voltage for data writing applied to the memory cell MC at the time of data writing. The reset circuit 270 supplies a reference voltage Vref applied to the bit line BL at the time of data reading. The clamp circuit 272 supplies a clamp voltage Vclmp applied to the bit line BL at the time of data reading. The sense amplifier 274 reads and amplifies a signal from the memory cell MC. The sense amplifier driver 276 drives the sense amplifier 274 when reading data.

入出力回路278は、メモリセルアレイ256と外部の入出力ターミナル292との間でデータのやり取りを行う。選択レジスタ280は、半導体装置250の記憶モードに関する情報を格納する。制御回路260は、選択レジスタ280に記憶された記憶モードに関する情報に基づき、半導体装置250の記憶モードを選択する。また、制御回路260は外部からのコマンド信号282に応じて、書き込み回路268、リセット回路270、クランプ回路272及び入出力回路278に対する制御を行う。さらに、制御回路260はカラムデコーダ264を制御することにより、第1ビットラインBLz及び第2ビットラインBLxからなるビットライン対の中から、データの書き込みまたは読み出し時に電圧を印加すべき1本のビットラインを選択する。   The input / output circuit 278 exchanges data between the memory cell array 256 and the external input / output terminal 292. The selection register 280 stores information regarding the storage mode of the semiconductor device 250. The control circuit 260 selects the storage mode of the semiconductor device 250 based on the information regarding the storage mode stored in the selection register 280. The control circuit 260 controls the write circuit 268, the reset circuit 270, the clamp circuit 272, and the input / output circuit 278 in accordance with an external command signal 282. In addition, the control circuit 260 controls the column decoder 264, so that one bit to be applied with a voltage at the time of data writing or reading from the bit line pair including the first bit line BLz and the second bit line BLx. Select a line.

実施例7に係る半導体装置250の記憶モードについて説明する。半導体装置250が有するメモリセルアレイ256は、3種類の記憶モード(NVMモード、RAMモード、MIDモード)を備えている。制御回路260が3種類の記憶モードから一の記憶モードを選択する。不揮発性であるNVMモードはデータ保持時間が長く、半導体装置250の電源オフ時にデータを長期間保存する用途に適している。揮発性のRAMモードはアクセス時間が短く、半導体装置250の電源オン時に高速にデータ処理を行う用途に適している。NVMモードとRAMモードの中間に位置するMIDモードは、NVMモードに比べアクセス時間が短い。また、通常のデータ保持時間は一日程度であるが、リフレッシュを行うことによりデータ保持時間を延長することができる。このため、例えば一日に一回程度データのリフレッシュを行うシステムであれば、実質的に不揮発性メモリとして使用することが可能であり、NVMモードよりアクセス時間が短い分メモリとして優れている。   A storage mode of the semiconductor device 250 according to the seventh embodiment will be described. The memory cell array 256 included in the semiconductor device 250 has three types of storage modes (NVM mode, RAM mode, and MID mode). The control circuit 260 selects one storage mode from the three types of storage modes. The non-volatile NVM mode has a long data retention time and is suitable for use in storing data for a long time when the semiconductor device 250 is powered off. The volatile RAM mode has a short access time and is suitable for high-speed data processing when the semiconductor device 250 is powered on. The MID mode, which is located between the NVM mode and the RAM mode, has a shorter access time than the NVM mode. The normal data retention time is about one day, but the data retention time can be extended by performing refresh. For this reason, for example, a system that refreshes data about once a day can be used substantially as a non-volatile memory, and is excellent as a memory because it has a shorter access time than the NVM mode.

図14は、所定時間が経過した後、制御回路260が行う、メモリセルMCに記憶されたデータの消去動作、及び、メモリセルMCに記憶されたデータの読み出しの禁止動作のフローチャートである。半導体装置250は、MIDモード信号を起動回路284が受信することにより、起動する。起動回路284は、選択レジスタにMIDモードを設定する。制御回路260は、選択レジスタ280に基づいて、メモリセルアレイ256の記憶モードをMIDモードに設定する。半導体装置250が起動すると、スターター信号検出回路288は、スターター信号sttzを出力する。スターター信号sttzは、Vccレベル判定回路254に入力される(ステップS300)。Vccレベル判定回路254は、電圧Vcc290の電圧値が所定値に達するとタイマー活性化信号enzを出力する。所定値とは、例えば、タイマー回路252が有する第1参照セル44及び第2参照セル46の正常な動作が保障される電圧値である。タイマー回路252は、タイマー活性化信号enzにより活性化する(ステップS302)。タイマー回路252は、第1参照セル44及び第2参照セル46の抵抗値の変化率が互いに異なるように、第1参照セル44及び第2参照セル46の抵抗値を設定して(ステップS304)、所定時間の経過判定を開始する。タイマー回路252は、第1参照セル44及び第2参照セル46の抵抗値をそれぞれ電圧値に変換する。比較器54は、第1参照セル44の電圧値と第2参照セル46の電圧値とを比較する(ステップS306)。タイマー回路252は、ステップS306の比較処理の結果、第1参照セル44及び第2参照セル46の電圧値の変動量の差に関係する量が所定値を超えるか否かを確認する(ステップS308)。タイマー回路252は、ステップS308がYESの場合、判定信号258を出力する(ステップS314)。タイマー回路252は、ステップS308がNOの場合、判定信号258を出力せず(ステップS310)、メモリセルアレイ256のメモリセルMCに記憶されたデータの読み出しを許可する(ステップS312)。タイマー回路252が判定信号258を出力するまでステップS304からステップS312までの処理を繰り返す。   FIG. 14 is a flowchart of the erasing operation of data stored in the memory cell MC and the prohibiting operation of reading data stored in the memory cell MC performed by the control circuit 260 after a predetermined time has elapsed. The semiconductor device 250 is activated when the activation circuit 284 receives the MID mode signal. The activation circuit 284 sets the MID mode in the selection register. Based on the selection register 280, the control circuit 260 sets the storage mode of the memory cell array 256 to the MID mode. When the semiconductor device 250 is activated, the starter signal detection circuit 288 outputs a starter signal sttz. The starter signal sttz is input to the Vcc level determination circuit 254 (step S300). Vcc level determination circuit 254 outputs timer activation signal enz when the voltage value of voltage Vcc 290 reaches a predetermined value. The predetermined value is, for example, a voltage value that ensures normal operation of the first reference cell 44 and the second reference cell 46 included in the timer circuit 252. The timer circuit 252 is activated by the timer activation signal enz (step S302). The timer circuit 252 sets the resistance values of the first reference cell 44 and the second reference cell 46 so that the change rates of the resistance values of the first reference cell 44 and the second reference cell 46 are different from each other (step S304). The elapse determination of a predetermined time is started. The timer circuit 252 converts the resistance values of the first reference cell 44 and the second reference cell 46 into voltage values. The comparator 54 compares the voltage value of the first reference cell 44 with the voltage value of the second reference cell 46 (step S306). As a result of the comparison process in step S306, the timer circuit 252 confirms whether or not the amount related to the difference in the voltage value variation between the first reference cell 44 and the second reference cell 46 exceeds a predetermined value (step S308). ). The timer circuit 252 outputs the determination signal 258 when step S308 is YES (step S314). When step S308 is NO, the timer circuit 252 does not output the determination signal 258 (step S310), and permits reading of data stored in the memory cell MC of the memory cell array 256 (step S312). The processing from step S304 to step S312 is repeated until the timer circuit 252 outputs the determination signal 258.

タイマー回路252が判定信号258を出力した場合、制御回路260はメモリセルMCに記憶されたデータが保護されているか否かの確認を行う(ステップS316)。メモリセルMCに記憶されたデータが保護されていない場合(ステップS316のNO)、制御回路260はメモリセルMCに記憶されたデータを消去する(ステップS318)。その後、メモリセルアレイ256に設定されたMIDモードを解除して(ステップS328)、動作を終了する。   When the timer circuit 252 outputs the determination signal 258, the control circuit 260 checks whether or not the data stored in the memory cell MC is protected (step S316). If the data stored in the memory cell MC is not protected (NO in step S316), the control circuit 260 erases the data stored in the memory cell MC (step S318). Thereafter, the MID mode set in the memory cell array 256 is canceled (step S328), and the operation ends.

メモリセルMCに記憶されたデータが保護されている場合(ステップS316のYES)、制御回路260はメモリセルMCに記憶されたデータの読み出し動作の無効化を行う(ステップS320)。読み出し動作の無効化とは、例えば、制御回路260が読み出し動作の無効化を解除するための特殊コマンドのみを受け付け可能とし、読み出し動作を行うための通常コマンドを受け付け不可とするように、制御回路260が非活性状態になることである。   When the data stored in the memory cell MC is protected (YES in step S316), the control circuit 260 invalidates the read operation of the data stored in the memory cell MC (step S320). The invalidation of the read operation means that the control circuit 260 can accept only a special command for canceling the invalidation of the read operation, for example, and cannot accept a normal command for performing the read operation. 260 becomes inactive.

制御回路260は、読み出し動作の無効化を解除する特殊コマンドが入力されたかをチェックし(ステップS322)、特殊コマンドが入力された場合には、読み出し動作の無効化を解除する(ステップS324)。データ読み出しの無効化の解除とは、例えば、制御回路260を活性化することである。   The control circuit 260 checks whether a special command for canceling the invalidation of the read operation is input (step S322). If the special command is input, the control circuit 260 cancels the invalidation of the read operation (step S324). The cancellation of invalidation of data reading is, for example, activating the control circuit 260.

制御回路260は、MIDモードを解除するかどうかのチェックを行い(ステップS326)、MIDモードを解除する場合(ステップS326のYES)、MIDモードを解除して(ステップS328)、終了する。MIDモードを継続する場合(ステップS326のNO)、ステップS304に戻る。以上が、実施例7に係る半導体装置250の動作である。   The control circuit 260 checks whether or not to cancel the MID mode (step S326), and when canceling the MID mode (YES in step S326), cancels the MID mode (step S328) and ends. When the MID mode is continued (NO in step S326), the process returns to step S304. The above is the operation of the semiconductor device 250 according to the seventh embodiment.

実施例7において、メモリセルMCは、抵抗変化型メモリセル及び相変化型メモリセルのうちいずれかであってもよい。抵抗変化型メモリセル及び相変化型メモリセルには、消去という概念が無い。したがって、メモリセルMCが抵抗変化型メモリセル及び相変化型メモリセルのうちいずれかである場合、ステップS318において、メモリセルMCを有するメモリセルアレイ256に記憶されたデータを消去する動作の代わりに、メモリセルアレイ256が有するメモリセルMCに対して無効なデータの書き込みを行ってもよい。例えば、メモリセルアレイ256が有する全てのメモリセルMCに対して、”0”または”1”を書き込んでもよい。   In the seventh embodiment, the memory cell MC may be either a resistance change type memory cell or a phase change type memory cell. Resistance change memory cells and phase change memory cells do not have the concept of erasure. Therefore, when the memory cell MC is one of the resistance change type memory cell and the phase change type memory cell, instead of the operation of erasing the data stored in the memory cell array 256 having the memory cell MC in step S318, Invalid data may be written to the memory cells MC included in the memory cell array 256. For example, “0” or “1” may be written to all the memory cells MC included in the memory cell array 256.

実施例7において、データを記憶するメモリセルMCと、タイマー回路252と接続され、タイマー回路252の判定結果に基づき、メモリセルMCに記憶されたデータの消去動作を行う制御回路260とを具備する構成とする一例を説明した。また、データを記憶するメモリセルMCと、タイマー回路252と接続され、タイマー回路252の判定結果に基づき、メモリセルMCへの無効なデータの書き込み動作を行う制御回路260とを具備する構成とする一例を説明した。また、データを記憶するメモリセルMCと、タイマー回路252と接続され、タイマー回路252の判定結果に基づき、メモリセルMCに記憶されたデータの読み出しの禁止動作を行う制御回路260とを具備する構成とする一例を説明した。これらの構成によれば、タイマー機能の精度のばらつきを低減したタイマー回路252により所定時間が経過したことを精度よく判定して、制御回路260が、メモリセルMCに記憶されたデータの消去動作、メモリセルMCへの無効なデータの書き込み動作、及び、メモリセルMCに記憶されたデータの読み出しの禁止動作を行うことができる。したがって、可変抵抗を有する半導体装置のセキュリティの向上に効果がある。   In the seventh embodiment, a memory cell MC that stores data and a control circuit 260 that is connected to the timer circuit 252 and performs an erasing operation of data stored in the memory cell MC based on the determination result of the timer circuit 252 are provided. An example of the configuration has been described. The memory cell MC that stores data and the control circuit 260 that is connected to the timer circuit 252 and performs an invalid data write operation to the memory cell MC based on the determination result of the timer circuit 252 are provided. An example was described. The memory cell MC that stores data, and the control circuit 260 that is connected to the timer circuit 252 and that prohibits the reading of data stored in the memory cell MC based on the determination result of the timer circuit 252. An example was described. According to these configurations, the timer circuit 252 that reduces the variation in accuracy of the timer function accurately determines that a predetermined time has elapsed, and the control circuit 260 performs an erasing operation of data stored in the memory cell MC. An invalid data write operation to the memory cell MC and a read prohibition operation of data stored in the memory cell MC can be performed. Therefore, there is an effect in improving the security of the semiconductor device having a variable resistance.

実施例7において、タイマー回路252が有する参照セルの構成は、抵抗変化型メモリセル及び相変化型メモリセルのいずれであってもよい。   In the seventh embodiment, the configuration of the reference cell included in the timer circuit 252 may be either a resistance change type memory cell or a phase change type memory cell.

実施例7において、メモリセルMCの構成と、タイマー回路252が有する参照セルの構成とを、同じ構成としてもよい。これにより、メモリセルとタイマー回路が有する参照セルとを同じ製造方法により製造できるため、コストの低減に効果がある。   In the seventh embodiment, the configuration of the memory cell MC and the configuration of the reference cell included in the timer circuit 252 may be the same. Accordingly, the memory cell and the reference cell included in the timer circuit can be manufactured by the same manufacturing method, which is effective in reducing the cost.

実施例7において、制御回路260が、メモリセルアレイ256の記憶モードを、データ保持時間が一日程度であるMIDモードに設定する例を説明したが、他の記憶モードに設定してもよい。   In the seventh embodiment, the control circuit 260 sets the storage mode of the memory cell array 256 to the MID mode in which the data holding time is about one day. However, the control circuit 260 may set to another storage mode.

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.・ Change is possible

図1は従来の半導体装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional semiconductor device. 図2は従来の半導体装置の参照セルの評価時刻tに対する電圧値の変化を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a change in voltage value with respect to an evaluation time t of a reference cell of a conventional semiconductor device. 図3は従来の半導体装置のタイマー機能の動作を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the timer function of the conventional semiconductor device. 図4は実施例1の半導体装置の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. 図5は実施例1の半導体装置の第1参照セル及び第2参照セルの評価時刻tに対する電圧値の変化を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a change in voltage value with respect to the evaluation time t of the first reference cell and the second reference cell of the semiconductor device of Example 1. 図6は実施例1の半導体装置のタイマー機能の動作を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the timer function of the semiconductor device of the first embodiment. 図7は実施例1の参照セルの構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a reference cell according to the first embodiment. 図8は実施例2の半導体装置の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the semiconductor device of the second embodiment. 図9は実施例3の回路の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a circuit configuration of the third embodiment. 図10は実施例4の回路の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit configuration of the fourth embodiment. 図11は実施例5の回路の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a circuit configuration of the fifth embodiment. 図12は実施例6の回路の構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a circuit configuration of the sixth embodiment. 図13は実施例7の半導体装置の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of the semiconductor device according to the seventh embodiment. 図14は実施例7の半導体装置の動作を示すフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart illustrating the operation of the semiconductor device according to the seventh embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

14 参照セル
16 判定回路
18 制御回路
20 基準電圧発生回路
22 比較器
24 電源電圧
44 第1参照セル
46 第2参照セル
48 判定回路
50 第1制御回路
52 第2制御回路
54 比較器
56 電源電圧
58 設定回路
64 活性化信号発生回路
14 reference cell 16 determination circuit 18 control circuit 20 reference voltage generation circuit 22 comparator 24 power supply voltage 44 first reference cell 46 second reference cell 48 determination circuit 50 first control circuit 52 second control circuit 54 comparator 56 power supply voltage 58 Setting circuit 64 Activation signal generation circuit

Claims (12)

時間経過に伴って変化する抵抗値の変化率が第1の変化率である第1の参照セルと、
時間経過に伴って変化する抵抗値の変化率が前記第1の変化率とは異なる第2の変化率である第2の参照セルと、
評価時刻における基準時刻からの前記第1の参照セルの抵抗値の変動量と評価時刻における基準時刻からの前記第2の参照セルの抵抗値の変動量との差に関係する量に基づいて、前記基準時刻から前記評価時刻までの時間が所定時間を超えるか否かを判定する判定回路と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
A first reference cell in which the rate of change of the resistance value that changes with time is the first rate of change;
A second reference cell having a second rate of change, which is different from the first rate of change, of the resistance value that changes with time;
Based on the amount related to the difference between the variation amount of the resistance value of the first reference cell from the reference time at the evaluation time and the variation amount of the resistance value of the second reference cell from the reference time at the evaluation time, A determination circuit for determining whether or not a time from the reference time to the evaluation time exceeds a predetermined time;
A semiconductor device comprising:
前記第1の参照セル及び前記第2の参照セルは複数の参照セルであって、
複数の前記判定回路を有する第1の判定回路と、
前記第1の判定回路が判定した複数の判定結果のうち、前記所定時間を超えるという判定結果の個数が、所定数を超える場合に、前記基準時刻から前記評価時刻までの時間が前記所定時間を越えると判定する第2の判定回路と、
を具備することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
The first reference cell and the second reference cell are a plurality of reference cells,
A first determination circuit having a plurality of the determination circuits;
Of the plurality of determination results determined by the first determination circuit, when the number of determination results exceeding the predetermined time exceeds a predetermined number, the time from the reference time to the evaluation time is set to the predetermined time. A second determination circuit for determining that it exceeds,
The semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記第1の参照セル及び前記第2の参照セルは抵抗変化型メモリセルであることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first reference cell and the second reference cell are resistance change type memory cells. 前記第1の参照セル及び前記第2の参照セルは相変化型メモリセルであることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first reference cell and the second reference cell are phase change type memory cells. 前記第1の変化率と前記第2の変化率とが互いに異なるように、前記第1の参照セル及び前記第2の参照セルの抵抗値を設定する設定回路を具備することを特徴とする請求項1から4のうちいずれか一項に記載の半導体装置。   And a setting circuit configured to set resistance values of the first reference cell and the second reference cell so that the first change rate and the second change rate are different from each other. Item 5. The semiconductor device according to any one of Items 1 to 4. 前記第1の参照セルの抵抗値の変動量を電圧値の変動量に変換する制御回路である第1の制御回路と、
前記第2の参照セルの抵抗値の変動量を電圧値の変動量に変換する制御回路である第2の制御回路と、
を含み、電源間で直列に接続される前記第1の参照セルと前記第1の制御回路との分圧値の変動量と、前記電源間で直列に接続される前記第2の参照セルと前記第2の制御回路との分圧値の変動量と、の差に関係する量に基づいて、前記基準時刻から前記評価時刻までの時間が所定時間を超えるか否かを判定する判定回路を具備し、
前記電源間で、前記第1の参照セル及び前記第1の制御回路と、前記第2の参照セル及び前記第2の制御回路と、が並列に接続されることを特徴とする請求項1から5のうちいずれか一項に記載の半導体装置。
A first control circuit that is a control circuit that converts a fluctuation amount of the resistance value of the first reference cell into a fluctuation amount of a voltage value;
A second control circuit which is a control circuit for converting a fluctuation amount of the resistance value of the second reference cell into a fluctuation amount of a voltage value;
And a variation amount of a divided voltage value between the first reference cell and the first control circuit connected in series between power sources, and the second reference cell connected in series between the power sources A determination circuit configured to determine whether or not a time from the reference time to the evaluation time exceeds a predetermined time based on an amount related to a difference between the variation value of the partial pressure value with the second control circuit; Equipped,
The first reference cell and the first control circuit, and the second reference cell and the second control circuit are connected in parallel between the power supplies. 5. The semiconductor device according to claim 1.
リファレンス電圧を出力する制御回路
を含み、前記リファレンス電圧の値と、電源間で直列に接続される前記第1の参照セルと前記第2の参照セルとの分圧値の変動量と、の差に関係する量に基づいて、前記基準時刻から前記評価時刻までの時間が所定時間を超えるか否かを判定する判定回路を具備することを特徴とする請求項1から5のうちいずれか一項に記載の半導体装置。
A control circuit that outputs a reference voltage, and the difference between the value of the reference voltage and the amount of variation in the divided voltage value between the first reference cell and the second reference cell connected in series between power sources 6. A determination circuit for determining whether or not a time from the reference time to the evaluation time exceeds a predetermined time based on an amount related to A semiconductor device according to 1.
前記半導体装置に供給される電圧値が、前記第1の参照セル及び前記第2の参照セルが正常に動作する値に達した場合に、前記判定回路に対して活性化信号を入力する活性化信号発生回路を具備することを特徴とする請求項1から7のうちいずれか一項に記載の半導体装置。   Activation of inputting an activation signal to the determination circuit when a voltage value supplied to the semiconductor device reaches a value at which the first reference cell and the second reference cell operate normally 8. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a signal generation circuit. データを記憶するメモリセルと、
前記判定回路と接続され、前記判定回路の判定結果に基づき、前記メモリセルに記憶されたデータの消去動作を行う制御回路と、
を具備することを特徴とする請求項1から7のうちいずれか一項に記載の半導体装置。
A memory cell for storing data;
A control circuit connected to the determination circuit and performing an erasing operation of data stored in the memory cell based on a determination result of the determination circuit;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
データを記憶するメモリセルと、
前記判定回路と接続され、前記判定回路の判定結果に基づき、前記メモリセルに対して無効なデータの書き込み動作を行う制御回路と、
を具備することを特徴とする請求項1から7のうちいずれか一項に記載の半導体装置。
A memory cell for storing data;
A control circuit connected to the determination circuit and performing an invalid data write operation on the memory cell based on a determination result of the determination circuit;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
データを記憶するメモリセルと、
前記判定回路と接続され、前記判定回路の判定結果に基づき、前記メモリセルに記憶されたデータの読み出し動作を禁止する制御回路と、
を具備することを特徴とする請求項1から7のうちいずれか一項に記載の半導体装置。
A memory cell for storing data;
A control circuit that is connected to the determination circuit and prohibits a read operation of data stored in the memory cell based on a determination result of the determination circuit;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
時間経過に伴って変化する抵抗値の変化率が第1の変化率である第1の参照セルと、時間経過に伴って変化する抵抗値の変化率が前記第1の変化率とは異なる第2の変化率である第2の参照セルと、を具備する半導体装置の制御方法であって、
評価時刻における基準時刻からの前記第1の参照セルの抵抗値の変動量と評価時刻における基準時刻からの前記第2の参照セルの抵抗値の変動量との差に関係する量に基づいて、前記基準時刻から前記評価時刻までの時間が所定時間を超えるか否かを判定するステップを具備することを特徴とする半導体装置の制御方法。
A first reference cell having a first rate of change in resistance value that changes over time, and a first rate of change in resistance value that changes over time differ from the first rate of change. A control method of a semiconductor device comprising: a second reference cell having a rate of change of 2;
Based on the amount related to the difference between the variation amount of the resistance value of the first reference cell from the reference time at the evaluation time and the variation amount of the resistance value of the second reference cell from the reference time at the evaluation time, A method for controlling a semiconductor device, comprising: determining whether a time from the reference time to the evaluation time exceeds a predetermined time.
JP2008178478A 2008-07-08 2008-07-08 Semiconductor device and control method thereof Expired - Fee Related JP5174561B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008178478A JP5174561B2 (en) 2008-07-08 2008-07-08 Semiconductor device and control method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008178478A JP5174561B2 (en) 2008-07-08 2008-07-08 Semiconductor device and control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010020818A true JP2010020818A (en) 2010-01-28
JP5174561B2 JP5174561B2 (en) 2013-04-03

Family

ID=41705559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008178478A Expired - Fee Related JP5174561B2 (en) 2008-07-08 2008-07-08 Semiconductor device and control method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5174561B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9093145B2 (en) 2012-12-27 2015-07-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Non-volatile random access memory device and data read method thereof
CN113628652A (en) * 2020-05-08 2021-11-09 华邦电子股份有限公司 Resistive memory device and method for adjusting write voltage thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5545250A (en) * 1978-09-26 1980-03-29 Toshiba Corp Timer circuit
JPH01268312A (en) * 1988-04-20 1989-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Timer circuit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5545250A (en) * 1978-09-26 1980-03-29 Toshiba Corp Timer circuit
JPH01268312A (en) * 1988-04-20 1989-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Timer circuit

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9093145B2 (en) 2012-12-27 2015-07-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Non-volatile random access memory device and data read method thereof
CN113628652A (en) * 2020-05-08 2021-11-09 华邦电子股份有限公司 Resistive memory device and method for adjusting write voltage thereof
CN113628652B (en) * 2020-05-08 2024-01-23 华邦电子股份有限公司 Resistive memory device and method for adjusting write voltage thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP5174561B2 (en) 2013-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101652785B1 (en) Semiconductor device and method of sensing data of the semiconductor device
US7630266B2 (en) Temperature compensation of memory signals using digital signals
US7630265B2 (en) On-chip temperature sensor
KR100859257B1 (en) Memory
US8400824B2 (en) Non-volatile memory device and method for controlling the same
JP6336541B2 (en) Trimmable reference generator for sense amplifiers
JP3688899B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JP2009020998A (en) Multilevel phase change memory device to reduce read error, and readout method thereof
US9019746B2 (en) Resistive memory device and method for driving the same
US10297317B2 (en) Non-volatile semiconductor memory device including clamp circuit with control transistor and amplifier circuit
KR100420125B1 (en) Non-volatile semiconductor memory device and power-up to read method thereof
KR20140080945A (en) Non-volatile memory apparatus
JP5160780B2 (en) Voltage generator for flash memory devices
US20100290278A1 (en) Semiconductor memory device rewriting data after execution of multiple read operations
US7512026B2 (en) Sense amplifying circuit capable of operating with lower voltage and nonvolatile memory device including the same
JP5406920B2 (en) Method for electrical trimming of non-volatile memory reference cells
US7075844B2 (en) Parallel sense amplifier with mirroring of the current to be measured into each reference branch
CN110120239B (en) Semiconductor memory device
JP5174561B2 (en) Semiconductor device and control method thereof
US7082058B2 (en) Non-volatile semiconductor memory device having sense amplifier with increased speed
CN111933208B (en) Semiconductor memory device with a memory cell having a memory cell with a memory cell having a memory cell
KR102444408B1 (en) Semiconductor device
JP5250254B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US8780608B2 (en) Apparatuses and methods for reading and/or programming data in memory arrays having varying available storage ranges
JP2005116065A (en) Nonvolatile semiconductor storage device and readout method

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20100402

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20100616

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110701

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20120830

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121130

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121205

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121228

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5174561

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees