JP2011238303A - Semiconductor memory device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress power consumption while maintaining data readout speed.SOLUTION: A semiconductor memory device comprises a bit line BL; a plurality of word lines (corresponding to WLA1-WLAn); memory cells (corresponding to CellB1-CellBn) that are located at respective intersections between the bit line BL and the plurality of word lines and each of which includes a switch element (corresponding to TrA1) on/off controlled by a signal of the word line and a memory element (corresponding to RB1) being able to have a read-out current flowing through the bit line BL when the switch element is closed; and a sense amplifier (corresponding to 1A) that amplifies the read-out current flowing through the bit line BL, and is configured to have a constant current value of the read-out current flowing into the memory element in a conductive state when the memory element in the memory cell, in which a signal of the connected word line is activated, is in the conductive state, irrespective of a connection position of the bit line BL of the memory cell.

Description

本発明は、半導体記憶装置に関し、特に、半導体記憶装置におけるデータの読み出し技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a data read technique in a semiconductor memory device.

電子機器の多機能化に伴って、内蔵される半導体集積回路において、プログラマブルセルが多用されている。このようなプログラマブルセルの一つに、半導体装置内に形成される不揮発性の状態記憶素子において、ワンタイムプログラマブルセル(OTPセル)と呼ばれる一回のみ書き込みが可能なものがある。例えばOTPセルの破壊耐圧を従来のOTPセルよりも低くすることができるOTPメモリセルが特許文献1において開示されている。このOTPメモリセルによれば、トランジスタサイズが小さく破壊耐圧の低いトランジスタを用いて選択トランジスタ及び周辺回路を構成することが可能となり、回路面積の削減を実現することが可能である。   With the increasing functionality of electronic devices, programmable cells are frequently used in built-in semiconductor integrated circuits. One of such programmable cells is a non-volatile state memory element formed in a semiconductor device, which is called a one-time programmable cell (OTP cell) and can be written only once. For example, Patent Document 1 discloses an OTP memory cell in which the breakdown voltage of an OTP cell can be made lower than that of a conventional OTP cell. According to the OTP memory cell, the selection transistor and the peripheral circuit can be configured by using a transistor having a small transistor size and a low breakdown voltage, and a circuit area can be reduced.

ところで、格納するプログラムの増大によるメモリ容量の大容量化の要求と、携帯機器等におけるバッテリ駆動のための低消費電力化の要求が高まっている。メモリ容量の大容量化により、プログラマブルセルが接続されるビット線は長くなり、ビット線の寄生抵抗が増大する傾向にある。このため、セル電流が減少し、セルのデータ読み出し速度の低下を招く。しかしながら、全セルのセル電流を増やすと、プログラマブルセルの動作電流が増大してしまう。このことからセルデータ読み出し速度を維持しつつ、動作電流を抑える技術の必要性が高まってきた。   By the way, there is a growing demand for an increase in memory capacity due to an increase in the number of stored programs and a reduction in power consumption for battery driving in portable devices and the like. As the memory capacity increases, the bit line to which the programmable cell is connected becomes longer and the parasitic resistance of the bit line tends to increase. For this reason, the cell current is reduced, and the data read speed of the cell is lowered. However, when the cell current of all cells is increased, the operating current of the programmable cell is increased. For this reason, there is an increasing need for a technique for suppressing the operating current while maintaining the cell data reading speed.

そこで、メモリセルの位置/アドレスに基づいて電圧及び電流の低下を補うことができる装置が特許文献2において開示されている。この装置は、遠‐遠ビットに対するより、近‐近ビットに対して、より低い読み出し電圧を印加することで、より広い読み出しマージンを得ている。あるいは、読み出し電圧は一定にするが、読み出し中のメモリセルが近‐近ビットまたは遠‐遠ビットであるかどうかに依存して、基準電流を変えることで、大きな読み出しマージンを得ている。   In view of this, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228688 discloses an apparatus that can compensate for the decrease in voltage and current based on the position / address of the memory cell. This device obtains a wider read margin by applying a lower read voltage to the near-near bit than to the far-far bit. Alternatively, the read voltage is fixed, but a large read margin is obtained by changing the reference current depending on whether the memory cell being read is a near-near bit or a far-far bit.

特開2008−288358号公報JP 2008-288358 A 特表2008−524772号公報Japanese translation of PCT publication No. 2008-524772

以下の分析は本発明において与えられる。   The following analysis is given in the present invention.

ところで、特許文献2に記載の装置は、メモリセルの位置/アドレスに基づいて電圧及び電流の低下を補うという考え方を示すに留まり、具体的な回路構成を開示していない。このため、半導体記憶装置として具体的な回路を実現することができない。   By the way, the device described in Patent Document 2 only shows the idea of compensating for the decrease in voltage and current based on the position / address of the memory cell, and does not disclose a specific circuit configuration. For this reason, a specific circuit cannot be realized as a semiconductor memory device.

本発明の1つのアスペクト(側面)に係る半導体記憶装置は、ビット線と、複数のワード線と、ビット線と複数のワード線との交点にそれぞれ配置され、ワード線の信号によって開閉が制御されるスイッチ素子とスイッチ素子が閉じた場合にビット線を介した読み出し電流が流れうる記憶素子とを含むメモリセルと、ビット線に流れる読み出し電流を増幅するセンスアンプと、を備え、接続したワード線の信号がアクティブとされるメモリセルにおける記憶素子が導通状態である場合に導通状態である記憶素子に流れる読み出し電流の電流値を、メモリセルのビット線の接続位置によらず一定とするように構成する。   A semiconductor memory device according to one aspect (side surface) of the present invention is arranged at an intersection of a bit line, a plurality of word lines, and a bit line and a plurality of word lines, respectively, and opening / closing is controlled by a signal of the word line. And a sense cell that amplifies the read current that flows through the bit line, and a connected word line. When the memory element in the memory cell in which the signal is activated is conductive, the current value of the read current flowing through the memory element in the conductive state is made constant regardless of the connection position of the bit line of the memory cell. Constitute.

本発明によれば、データ読み出し速度を維持しつつ、消費電力を抑えることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to suppress power consumption while maintaining a data reading speed.

本発明の第1の実施例に係る半導体記憶装置の主要部の回路図である。1 is a circuit diagram of a main part of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例に係る各アンチフューズセルの電流を表す図である。It is a figure showing the electric current of each antifuse cell which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る半導体記憶装置の主要部の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a main part of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係る半導体記憶装置は、ビット線(図1のBL)と、複数のワード線(図1のWLA1〜WLAnに対応)と、ビット線と複数のワード線との交点にそれぞれ配置され、ワード線の信号によって開閉が制御されるスイッチ素子(図1のTrA1に対応)とスイッチ素子が閉じた場合にビット線を介した読み出し電流が流れうる記憶素子(図1のRB1に対応)とを含むメモリセル(図1のCellB1〜CellBnに対応)と、ビット線に流れる読み出し電流を増幅するセンスアンプ(図1の1Aに対応)と、を備え、接続したワード線の信号がアクティブとされるメモリセルにおける記憶素子が導通状態である場合に導通状態である記憶素子に流れる読み出し電流の電流値を、メモリセルのビット線の接続位置によらず一定とするように構成する。   The semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention includes a bit line (BL in FIG. 1), a plurality of word lines (corresponding to WLA1 to WLAn in FIG. 1), and an intersection of the bit line and the plurality of word lines, respectively. A switching element (corresponding to TrA1 in FIG. 1) arranged and controlled to open and close by a signal on the word line and a storage element (corresponding to RB1 in FIG. 1) through which a read current can flow through the bit line when the switching element is closed ) Including a memory cell (corresponding to CellB1 to CellBn in FIG. 1) and a sense amplifier (corresponding to 1A in FIG. 1) for amplifying a read current flowing through the bit line, and the signal of the connected word line is active The current value of the read current flowing through the memory element that is in a conductive state when the memory element in the memory cell is in a conductive state depends on the connection position of the bit line of the memory cell. Configured so as to be constant.

半導体記憶装置において、メモリセルは、スイッチ素子と記憶素子との間に電圧制御素子(図1のTrB1に対応)を備え、電圧制御素子は、電圧制御素子と接続される記憶素子の一端を所定の電圧レベルに制御するようにしてもよい。   In the semiconductor memory device, the memory cell includes a voltage control element (corresponding to TrB1 in FIG. 1) between the switch element and the storage element, and the voltage control element has a predetermined end of the memory element connected to the voltage control element. You may make it control to the voltage level of.

半導体記憶装置において、ビット線の一端とセンスアンプとの間に電圧制御素子(図3のTrH1に対応)を備え、電圧制御素子は、ワード線の信号がアクティブとされたメモリセルにおけるビット線の接続位置に対応した電圧レベルにビット線の一端を制御するようにしてもよい。   In a semiconductor memory device, a voltage control element (corresponding to TrH1 in FIG. 3) is provided between one end of a bit line and a sense amplifier, and the voltage control element is a bit line in a memory cell in which a word line signal is activated. One end of the bit line may be controlled to a voltage level corresponding to the connection position.

半導体記憶装置において、所定の電圧レベルに対応する電圧を出力するレベル調整回路(図1の1B)を備え、スイッチ素子は、対応するワード線の信号がゲートに供給され、ソース・ドレインの一方をビット線に接続する第1のMOSトランジスタ(図1のTrA1)であって、電圧制御素子は、ゲートをレベル調整回路の出力に接続し、ソース・ドレインの一方を第1のMOSトランジスタのソース・ドレインの他方に接続し、ソース・ドレインの他方を記憶素子の一端に接続する第2のMOSトランジスタ(図1のTrB1)であってもよい。   The semiconductor memory device includes a level adjustment circuit (1B in FIG. 1) that outputs a voltage corresponding to a predetermined voltage level, and the switch element is supplied with the signal of the corresponding word line to the gate, The voltage control element is a first MOS transistor (TrA1 in FIG. 1) connected to the bit line, the gate is connected to the output of the level adjusting circuit, and one of the source and drain is connected to the source and drain of the first MOS transistor. A second MOS transistor (TrB1 in FIG. 1) may be connected to the other drain and the other of the source / drain to one end of the memory element.

半導体記憶装置において、アクティブとされたワード線の位置に応じた電圧を出力するレベル調整回路(図3の1D)を備え、スイッチ素子は、対応するワード線の信号がゲートに供給され、ソース・ドレインの一方をビット線に接続し、ソース・ドレインの他方を記憶素子の一端に接続する第1のMOSトランジスタ(図3のTrA1)であって、電圧制御素子は、ゲートをレベル調整回路の出力に接続し、ソース・ドレインの一方をセンスアンプのビット線電流の入力端に接続し、ソース・ドレインの他方をビット線の一端に接続する第2のMOSトランジスタ(図3のTrH1)であってもよい。   The semiconductor memory device includes a level adjustment circuit (1D in FIG. 3) that outputs a voltage corresponding to the position of the activated word line. A first MOS transistor (TrA1 in FIG. 3) in which one of the drains is connected to the bit line and the other of the source / drain is connected to one end of the storage element, and the voltage control element has a gate connected to the output of the level adjustment circuit. A second MOS transistor (TrH1 in FIG. 3) that connects one of the source and drain to the input end of the bit line current of the sense amplifier and connects the other of the source and drain to one end of the bit line. Also good.

半導体記憶装置において、記憶素子が不揮発性記憶素子であってもよい。   In the semiconductor memory device, the memory element may be a nonvolatile memory element.

半導体記憶装置において、不揮発性記憶素子がアンチフューズ素子であってもよい。   In the semiconductor memory device, the nonvolatile memory element may be an antifuse element.

以上のような半導体記憶装置によれば、電圧制御素子の制御電圧を調整してメモリセルがビット線で近端、遠端にあるかに係らず、セル電流を一定にすることができる。したがって、セルデータ読み出し速度を維持しつつ、セルの動作電流、すなわち半導体記憶装置の消費電力を抑えることが可能となる。   According to the semiconductor memory device as described above, the cell current can be made constant by adjusting the control voltage of the voltage control element, regardless of whether the memory cell is at the near end or the far end of the bit line. Therefore, the cell operating current, that is, the power consumption of the semiconductor memory device can be suppressed while maintaining the cell data reading speed.

以下、実施例に即し、図面を参照して詳しく説明する。   Hereinafter, it will be described in detail with reference to the drawings in accordance with embodiments.

図1は、本発明の第1の実施例に係る半導体記憶装置の主要部の回路図である。図1において、半導体記憶装置は、差動増幅器1A、レベル調整回路1B、ワード選択回路1C、アンチフューズセルCellB1〜CellBnを備える。なお、差動増幅器1Aの出力Q以降の読み出しに係る回路やアドレス関連の回路などは、よく知られた技術であり、また本発明と係らないのでその説明を省く。   FIG. 1 is a circuit diagram of a main part of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the semiconductor memory device includes a differential amplifier 1A, a level adjustment circuit 1B, a word selection circuit 1C, and antifuse cells CellB1 to CellBn. Note that a circuit related to reading after the output Q of the differential amplifier 1A, an address-related circuit, and the like are well-known techniques and are not related to the present invention, and thus description thereof is omitted.

差動増幅器1Aは、リファレンス電流Irefを一方の入力端(−)から入力し、ビット線BLの一端を他方の入力端(+)に接続し、ビット線BLに流れる読み出し電流とリファレンス電流Irefとの差分を増幅するセンスアンプとして機能する。   The differential amplifier 1A inputs the reference current Iref from one input terminal (−), connects one end of the bit line BL to the other input terminal (+), and reads the reference current Iref flowing through the bit line BL and the reference current Iref. It functions as a sense amplifier that amplifies the difference.

ビット線BLに接続されるアンチフューズセルCellB1〜CellBnは、ロウ方向のアンチフューズセルのみを示している。アンチフューズセルは、カラム方向にもアレイ状に配置されるが、図示の簡略化のために省略する。   Antifuse cells CellB1 to CellBn connected to the bit line BL show only the antifuse cells in the row direction. The antifuse cells are arranged in an array also in the column direction, but are omitted for simplification of illustration.

ワード選択回路1Cは、アドレス信号Aを入力し、それぞれワード線を介したワード選択信号WLA1〜WLAnをそれぞれアンチフューズセルCellB1〜CellBnに対して出力する。アクティブとされたワード選択信号WLA1〜WLAnのいずれかに対応するアンチフューズセルから読み出された読み出し電流がビット線BLを介して差動増幅器1Aに流れる。   The word selection circuit 1C receives the address signal A and outputs word selection signals WLA1 to WLAn via the word lines to the antifuse cells CellB1 to CellBn, respectively. A read current read from the antifuse cell corresponding to any of the word selection signals WLA1 to WLAn that is activated flows to the differential amplifier 1A via the bit line BL.

ビット線BLにおいて、差動増幅器1Aと近端のアンチフューズセルCellB1との間に寄生抵抗RPA1が存在し、アンチフューズセルCellB1とアンチフューズセルCellB1との間に寄生抵抗RPA2が存在し、・・・アンチフューズセルCellBn−1と遠端のアンチフューズセルCellBnとの間に寄生抵抗RPAnが存在する。   In the bit line BL, a parasitic resistance RPA1 exists between the differential amplifier 1A and the near-end antifuse cell CellB1, and a parasitic resistance RPA2 exists between the antifuse cell CellB1 and the antifuse cell CellB1. A parasitic resistance RPAn exists between the antifuse cell CellBn-1 and the far-end antifuse cell CellBn.

レベル調整回路1Bは、一定の制御電圧(アナログ電圧)となるゲート電圧制御信号VgBをアンチフューズセルCellB1〜CellBnに出力する回路であって、抵抗分割などの簡単な回路で構成される。   The level adjustment circuit 1B is a circuit that outputs a gate voltage control signal VgB that is a constant control voltage (analog voltage) to the antifuse cells CellB1 to CellBn, and is configured by a simple circuit such as resistance division.

以下、最も差動増幅器1Aに近い(近端の)アンチフューズセルCellB1の構成および接続を説明する。その他のアンチフューズセルCellB2〜CellBnの構成および接続は、アンチフューズセルCellB1と同等であるため、その説明を省略する。   Hereinafter, the configuration and connection of the antifuse cell CellB1 closest to the differential amplifier 1A (near end) will be described. Since the configuration and connection of the other antifuse cells CellB2 to CellBn are the same as those of the antifuse cell CellB1, the description thereof is omitted.

アンチフューズセルCellB1は、選択トランジスタTrA1、アンチフューズ素子(以下、破壊後の抵抗RB1として示す)、NチャネルMOSトランジスタTrB1を備える。ここで、NチャネルMOSトランジスタTrB1をデプレッション型NチャネルMOSトランジスタで構成することも可能である。   The antifuse cell CellB1 includes a selection transistor TrA1, an antifuse element (hereinafter referred to as a resistance RB1 after destruction), and an N-channel MOS transistor TrB1. Here, the N-channel MOS transistor TrB1 can be formed of a depletion type N-channel MOS transistor.

選択トランジスタTrA1は、ドレインをビット線BLに接続し、ソースをNチャネルMOSトランジスタTrB1のドレインに接続し、ゲートにワード選択信号WLA1を与える。選択トランジスタTrA1は、ワード選択信号WLA1がLレベルである場合に導通し、読み出し電流がビット線BLからNチャネルMOSトランジスタTrB1を介してアンチフューズ素子破壊後の抵抗RB1に流れる。   The selection transistor TrA1 has a drain connected to the bit line BL, a source connected to the drain of the N-channel MOS transistor TrB1, and a word selection signal WLA1 applied to the gate. The selection transistor TrA1 becomes conductive when the word selection signal WLA1 is at L level, and a read current flows from the bit line BL to the resistor RB1 after destruction of the antifuse element via the N-channel MOS transistor TrB1.

NチャネルMOSトランジスタTrB1は、ソースを抵抗RB1の一端に接続し、ゲートにレベル調整回路1Bからのゲート電圧制御信号VgBを与える。抵抗RB1の他端は、接地される。   N-channel MOS transistor TrB1 has a source connected to one end of resistor RB1, and provides gate voltage control signal VgB from level adjusting circuit 1B to the gate. The other end of the resistor RB1 is grounded.

次に、アンチフューズセルCellB1〜CellBnの動作について説明する。   Next, the operation of the antifuse cells CellB1 to CellBn will be described.

遠端セルのビット線BLの電圧Vnは、近端セルのビット線BLの電圧V1よりも寄生抵抗RPA1〜RPAnの影響で低くなる。ここで、ビット線BLに流れる電流をIBLとし、寄生抵抗RPA1〜RPAnの抵抗値を全て同じRとする。ビット線BL上で抵抗Rがn個直列接続されているので、Vnは、次の式(1)のように表される。
Vn=V1−IBL*nR ・・・式(1)
The voltage Vn of the bit line BL of the far end cell is lower than the voltage V1 of the bit line BL of the near end cell due to the influence of the parasitic resistances RPA1 to RPAn. Here, the current flowing through the bit line BL is IBL, and the resistance values of the parasitic resistors RPA1 to RPAn are all set to the same R. Since n resistors R are connected in series on the bit line BL, Vn is expressed by the following equation (1).
Vn = V1-IBL * nR (1)

ここで遠端セルに流れるセル電流を、近端セルで流れるセル電流と同じになるようにして、差動増幅器1Aにおけるリファレンス電流Irefとの判定マージンを確保する。このため、NチャネルMOSトランジスタTrB1〜TrBnのゲート電圧制御信号VgBを、予め遠端セルまでの電圧降下分、V1−Vnだけ高く設定することでアンチフューズセルCellB1〜CellBnのそれぞれのセル電流を設定する。   Here, the cell current flowing in the far-end cell is set to be the same as the cell current flowing in the near-end cell, thereby ensuring a determination margin with respect to the reference current Iref in the differential amplifier 1A. Therefore, the cell currents of the antifuse cells CellB1 to CellBn are set by setting the gate voltage control signal VgB of the N-channel MOS transistors TrB1 to TrBn higher by V1-Vn in advance by the voltage drop to the far-end cell. To do.

この場合、NチャネルトランジスタTrB1〜TrBnの閾値をVth、ゲートに与える電圧をVgBとすると、NチャネルトランジスタTrB1〜TrBnのソース電圧VRB1〜VRBnは、次の式(2)のように表される。
VRB1〜VRBn=VgB−Vth ・・・式(2)
In this case, assuming that the threshold value of the N-channel transistors TrB1 to TrBn is Vth and the voltage applied to the gate is VgB, the source voltages VRB1 to VRBn of the N-channel transistors TrB1 to TrBn are expressed by the following equation (2).
VRB1 to VRBn = VgB−Vth (2)

レベル調整回路1Bは、ゲート電圧制御信号VgBの電位を調整し、アンチフューズセルを流れるセル電流Icellを調整する。すなわち、NチャネルMOSトランジスタTrB1〜TrBnのゲート電圧制御信号VgBを一定とすることで、NチャネルトランジスタTrB1〜TrBnのソース電圧VRB1〜VRBnは一定となる。これによって、各アンチフューズセルを流れるセル電流Icellが一定となる。差動増幅器1Aは、リファレンス電流Irefとアンチフューズセルを流れるセル電流Icellとを比較し読み出し動作を行う。   The level adjustment circuit 1B adjusts the potential of the gate voltage control signal VgB to adjust the cell current Icell flowing through the antifuse cell. That is, by making the gate voltage control signal VgB of the N channel MOS transistors TrB1 to TrBn constant, the source voltages VRB1 to VRBn of the N channel transistors TrB1 to TrBn become constant. As a result, the cell current Icell flowing through each antifuse cell becomes constant. The differential amplifier 1A compares the reference current Iref with the cell current Icell flowing through the antifuse cell and performs a read operation.

遠端セルのビット線電圧Vnであるため、近端セルおよび遠端セルのNチャネルMOSトランジスタのそれぞれのゲート電圧VgBは、NチャンネルMOSトランジスタの閾値をVthとすると、式(3)で表される。
VgB=Vn+Vth ・・・式(3)
Since it is the bit line voltage Vn of the far-end cell, the respective gate voltages VgB of the N-channel MOS transistors of the near-end cell and the far-end cell are expressed by Expression (3), where the threshold value of the N-channel MOS transistor is Vth. The
VgB = Vn + Vth (3)

式(2)、(3)から式(4)が成り立つ。
VRB1〜VRBn=Vn ・・・式(4)
Expression (4) is established from Expressions (2) and (3).
VRB1 to VRBn = Vn (4)

したがって、抵抗RB1〜RBnの抵抗値が同じであれば、式(4)から、近端セル〜遠端セルのそれぞれのセル電流Icell1〜Icellnは、一定となる。すなわち、図2に示すように、各アンチフューズセルの電流が、アンチフューズセルのビット線の接続位置に係らず、遠端のアンチフューズセルCellBnの電流Icellnと同じ値になるように抑制される。このような構成によれば、セルデータ読み出し速度を維持しつつ、アンチフューズセルの消費電力を抑えることが可能となる。   Therefore, if the resistance values of the resistors RB1 to RBn are the same, the cell currents Icell1 to Icelln of the near-end cell to the far-end cell are constant from the equation (4). That is, as shown in FIG. 2, the current of each antifuse cell is suppressed to the same value as the current Icelln of the far-end antifuse cell CellBn regardless of the connection position of the bit line of the antifuse cell. . According to such a configuration, it is possible to suppress the power consumption of the antifuse cell while maintaining the cell data reading speed.

図3は、本発明の第2の実施例に係る半導体記憶装置の主要部の回路図である。図3において、図1と同一の符号は、同一物を表し、その説明を省略する。実施例1との回路構成の違いは、(1)アンチフューズセルCellG1〜CellGn内のそれぞれにおいて、図1のNチャネルMOSトランジスタTrB1〜TrBnを廃し、NチャネルMOSトランジスタTrH1をビット線BLの根元、すなわち差動増幅器1Aの入力端(+)とビット線BLの一端間に配置すること、(2)レベル調整回路1Dがアドレス信号Aを入力することである。   FIG. 3 is a circuit diagram of the main part of the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. The difference in circuit configuration from the first embodiment is that (1) in each of the antifuse cells CellG1 to CellGn, the N-channel MOS transistors TrB1 to TrBn in FIG. That is, it is arranged between the input terminal (+) of the differential amplifier 1A and one end of the bit line BL, and (2) the level adjustment circuit 1D inputs the address signal A.

レベル調整回路1Dは、それぞれのアンチフューズセルのレイアウト配置位置(ビット線の接続位置)による電位降下分を加味した電圧を出力する回路であり、抵抗分割の電圧をアドレス信号Aで選択する回路、例えばD/A変換回路などで構成される。レベル調整回路1Dは、NチャネルMOSトランジスタTrH1のゲートレベルVgGをアドレス信号Aに応じて可変にすることで、アドレス信号Aによって選択されたアンチフューズセルを流れるセル電流Icellを調整する。   The level adjustment circuit 1D is a circuit that outputs a voltage that takes into account the potential drop due to the layout arrangement position (bit line connection position) of each antifuse cell. The level adjustment circuit 1D is a circuit that selects a resistance division voltage using the address signal A. For example, it is composed of a D / A conversion circuit or the like. The level adjustment circuit 1D adjusts the cell current Icell flowing through the antifuse cell selected by the address signal A by changing the gate level VgG of the N-channel MOS transistor TrH1 according to the address signal A.

レベル調整回路1Dは、近端セルを選択した場合には、NチャネルMOSトランジスタTrH1のゲート電圧を式(5)、遠端セルを選択した場合には、NチャネルMOSトランジスタTrH1のゲート電圧を式(6)となるように電圧VgGを出力する。
VgG1=Vn+Vth ・・・式(5)
VgGn=Vn+(V1−Vn)+Vth
=V1+Vth ・・・式(6)
The level adjustment circuit 1D expresses the gate voltage of the N-channel MOS transistor TrH1 when the near-end cell is selected, and the gate voltage of the N-channel MOS transistor TrH1 when the far-end cell is selected. The voltage VgG is output so as to satisfy (6).
VgG1 = Vn + Vth (5)
VgGn = Vn + (V1-Vn) + Vth
= V1 + Vth (6)

近端セル、遠端セル選択時のNチャネルMOSトランジスタTrH1のゲートレベルを式(5)、(6)とすることで、近端セル、遠端セルのそれぞれの抵抗RB1、RBnに印加される電圧VRG1、VRGnは、以下の式(7)、(8)に示すように共にVnとなる。なお、式(8)の導出には、式(1)が用いられる。
VRG1=VgG1−Vth
=Vn+Vth−Vth
=Vn ・・・式(7)
VRGn=VgGn−Vth−IBL*nR
=V1+Vth−Vth−IBL*nR
=V1−IBL*nR
=Vn ・・・式(8)
By setting the gate level of the N-channel MOS transistor TrH1 at the time of selection of the near-end cell and the far-end cell as equations (5) and (6), it is applied to the resistors RB1 and RBn of the near-end cell and the far-end cell, respectively. The voltages VRG1 and VRGn are both Vn as shown in the following equations (7) and (8). In addition, Formula (1) is used for derivation of Formula (8).
VRG1 = VgG1-Vth
= Vn + Vth-Vth
= Vn Formula (7)
VRGn = VgGn−Vth−IBL * nR
= V1 + Vth-Vth-IBL * nR
= V1-IBL * nR
= Vn Formula (8)

よって、抵抗RB1〜RBnの抵抗値が同じであれば、アンチフューズセルの位置に係らず、それぞれのアンチフューズセルにおけるセル電流は一定となる。   Therefore, if the resistance values of the resistors RB1 to RBn are the same, the cell current in each antifuse cell is constant regardless of the position of the antifuse cell.

本実施例によれば、NチャネルMOSトランジスタTrH1を、アンチフューズセルCellG1〜CellGn内ではなく、ビット線BLの根元に1個のみ配置するだけである。したがって、多数配列されるアンチフューズセルの面積を小さく構成することができる。   According to the present embodiment, only one N-channel MOS transistor TrH1 is arranged at the base of the bit line BL, not in the antifuse cells CellG1 to CellGn. Therefore, the area of the antifuse cells arranged in large numbers can be reduced.

なお、前述の特許文献等の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。   It should be noted that the disclosures of the aforementioned patent documents and the like are incorporated herein by reference. Within the scope of the entire disclosure (including claims) of the present invention, the embodiments and examples can be changed and adjusted based on the basic technical concept. Various combinations and selections of various disclosed elements are possible within the scope of the claims of the present invention. That is, the present invention of course includes various variations and modifications that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the technical idea.

1A 差動増幅器
1B、1D レベル調整回路
1C ワード選択回路
BL ビット線
CellB1〜CellBn、CellG1〜CellGn アンチフューズセル
RB1〜RBn 抵抗(アンチフューズ素子破壊後)
RPA1〜RPAn ビット線寄生抵抗
TrA1〜TrAn 選択トランジスタ
TrB1〜TrBn、TrH1 NチャネルMOSトランジスタ
1A Differential amplifier 1B, 1D level adjustment circuit 1C Word selection circuit BL Bit lines CellB1 to CellBn, CellG1 to CellGn Antifuse cells RB1 to RBn Resistance (after antifuse element destruction)
RPA1 to RPAn Bit line parasitic resistance TrA1 to TrAn Select transistor TrB1 to TrBn, TrH1 N-channel MOS transistor

Claims (7)

ビット線と、
複数のワード線と、
前記ビット線と複数の前記ワード線との交点にそれぞれ配置され、前記ワード線の信号によって開閉が制御されるスイッチ素子と前記スイッチ素子が閉じた場合に前記ビット線を介した読み出し電流が流れうる記憶素子とを含むメモリセルと、
前記ビット線に流れる前記読み出し電流を増幅するセンスアンプと、
を備え、
接続した前記ワード線の信号がアクティブとされる前記メモリセルにおける前記記憶素子が導通状態である場合に導通状態である前記記憶素子に流れる前記読み出し電流の電流値を、前記メモリセルの前記ビット線の接続位置によらず一定とするように構成することを特徴とする半導体記憶装置。
Bit lines,
Multiple word lines,
A switching element that is arranged at an intersection of the bit line and the plurality of word lines and whose opening / closing is controlled by a signal of the word line, and a read current can flow through the bit line when the switching element is closed A memory cell including a storage element;
A sense amplifier that amplifies the read current flowing in the bit line;
With
When the memory element in the memory cell in which the signal of the connected word line is active is in the conductive state, the current value of the read current flowing through the storage element in the conductive state is determined as the bit line of the memory cell. A semiconductor memory device characterized by being configured so as to be constant regardless of the connection position.
前記メモリセルは、前記スイッチ素子と前記記憶素子との間に電圧制御素子を備え、
前記電圧制御素子は、前記電圧制御素子と接続される前記記憶素子の一端を所定の電圧レベルに制御することを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
The memory cell includes a voltage control element between the switch element and the storage element,
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the voltage control element controls one end of the memory element connected to the voltage control element to a predetermined voltage level.
前記ビット線の一端と前記センスアンプとの間に電圧制御素子を備え、
前記電圧制御素子は、前記ワード線の信号がアクティブとされた前記メモリセルにおける前記ビット線の接続位置に対応した電圧レベルに前記ビット線の一端を制御することを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
A voltage control element is provided between one end of the bit line and the sense amplifier,
2. The voltage control element according to claim 1, wherein one end of the bit line is controlled to a voltage level corresponding to a connection position of the bit line in the memory cell in which a signal of the word line is activated. Semiconductor memory device.
前記所定の電圧レベルに対応する電圧を出力するレベル調整回路を備え、
前記スイッチ素子は、対応する前記ワード線の信号がゲートに供給され、ソース・ドレインの一方を前記ビット線に接続する第1のMOSトランジスタであって、
前記電圧制御素子は、ゲートを前記レベル調整回路の出力に接続し、ソース・ドレインの一方を前記第1のMOSトランジスタのソース・ドレインの他方に接続し、ソース・ドレインの他方を前記記憶素子の一端に接続する第2のMOSトランジスタであることを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置。
A level adjustment circuit for outputting a voltage corresponding to the predetermined voltage level;
The switch element is a first MOS transistor in which a signal of the corresponding word line is supplied to a gate, and one of a source and a drain is connected to the bit line,
The voltage control element has a gate connected to the output of the level adjustment circuit, one source / drain connected to the other source / drain of the first MOS transistor, and the other source / drain connected to the memory element. 3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the semiconductor memory device is a second MOS transistor connected to one end.
アクティブとされた前記ワード線の位置に応じた電圧を出力するレベル調整回路を備え、
前記スイッチ素子は、対応する前記ワード線の信号がゲートに供給され、ソース・ドレインの一方を前記ビット線に接続し、ソース・ドレインの他方を前記記憶素子の一端に接続する第1のMOSトランジスタであって、
前記電圧制御素子は、ゲートを前記レベル調整回路の出力に接続し、ソース・ドレインの一方を前記センスアンプのビット線電流の入力端に接続し、ソース・ドレインの他方を前記ビット線の一端に接続する第2のMOSトランジスタであることを特徴とする請求項3記載の半導体記憶装置。
A level adjustment circuit that outputs a voltage according to the position of the activated word line;
The switch element is supplied with a signal of the corresponding word line to the gate, connects one of the source and drain to the bit line, and connects the other of the source and drain to one end of the storage element. Because
The voltage control element has a gate connected to the output of the level adjustment circuit, one of the source and the drain connected to the input end of the bit line current of the sense amplifier, and the other of the source and the drain connected to one end of the bit line. 4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the semiconductor memory device is a second MOS transistor to be connected.
前記記憶素子が不揮発性記憶素子であることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。   The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the memory element is a nonvolatile memory element. 前記不揮発性記憶素子がアンチフューズ素子であることを特徴とする請求項6記載の半導体記憶装置。   The semiconductor memory device according to claim 6, wherein the nonvolatile memory element is an antifuse element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012150876A (en) * 2011-01-19 2012-08-09 Macronix International Co Ltd Architecture for three-dimensional memory array

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