JP2014229333A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a short-circuit failure between adjacent word lines.SOLUTION: A semiconductor device includes: a plurality of memory cells MC arranged side by side in the X direction; a plurality of word lines SWL each of which is arranged side by side in the X direction so as to sandwich the plurality of memory cells and extends in the Y direction; and a row decoder 20 that controls the plurality of word lines SWL. When accessing a memory cell MC1, the row decoder 20 sets the potentials of word lines SWL1 and SWL2, which sandwich the memory cell MC1, from a non-selection level to a selection level; and when accessing a memory cell MC2 adjacent to the memory cell MC1, sets the potentials of word lines SWL2 and SWL3, which sandwich the memory cell MC2, from the non-selection level to the selection level. According to this invention, adjacent memory cells share a word line and thereby, a short-circuit failure of the word line can be prevented.

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、隣接する2つのメモリセルが1つのワード線を共有するタイプの半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a type of semiconductor device in which two adjacent memory cells share one word line.

近年、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などの半導体装置においては、チップ面積の縮小を目的として、縦型構造を有するトランジスタが用いられることがある(特許文献1参照)。縦型構造を有するトランジスタは、一般的なプレーナ型のトランジスタとは異なり、シリコン基板の主面に対して垂直に延在するチャネル領域を有し、その周囲がゲート電極で覆われた構造を有している。このため、ソース領域、ドレイン領域及びゲート電極をシリコン基板上のほぼ同一平面上に配置することができるため、プレーナ型のトランジスタに比べて占有面積を縮小することが可能となる。   In recent years, in a semiconductor device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory), a transistor having a vertical structure is sometimes used for the purpose of reducing the chip area (see Patent Document 1). Unlike a general planar transistor, a transistor having a vertical structure has a channel region extending perpendicularly to the main surface of a silicon substrate, and the periphery of the channel region is covered with a gate electrode. doing. Therefore, since the source region, the drain region, and the gate electrode can be arranged on substantially the same plane on the silicon substrate, the occupied area can be reduced as compared with the planar type transistor.

特開2009−152585号公報JP 2009-152585 A

しかしながら、縦型構造を有するトランジスタを高密度にアレイ状に配置すると、隣接するワード線間の絶縁分離が困難となり、ショート不良が発生することがあった。このような問題は、縦型構造を有するトランジスタを用いた半導体装置に限らず、隣接するワード線間の絶縁分離が困難である半導体装置において共通に生じる問題である。   However, when transistors having a vertical structure are arranged in high density in an array, it is difficult to insulate and isolate adjacent word lines, resulting in a short circuit failure. Such a problem is not limited to a semiconductor device using a transistor having a vertical structure, but commonly occurs in a semiconductor device in which insulation isolation between adjacent word lines is difficult.

本発明による半導体装置は、第1の方向に並んで配置される複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルを挟むように其々前記第1の方向に並んで配置され、前記第1の方向と交差する第2の方向に延在する複数のワード線と、前記複数のワード線を制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記複数のメモリセルのうちの第1のメモリセルにアクセスする際に前記複数のワード線のうち前記第1のメモリセルを挟む第1及び第2のワード線の電位を非選択レベルから選択レベルとし、前記第1のメモリセルに隣接する第2のメモリセルにアクセスする際に前記第2のメモリセルを挟む前記第2のワード線及び第3のワード線の電位を前記非選択レベルから前記選択レベルとすることを特徴とする。   The semiconductor device according to the present invention includes a plurality of memory cells arranged side by side in a first direction and a plurality of memory cells arranged side by side in the first direction so as to sandwich the plurality of memory cells. A plurality of word lines extending in a second direction intersecting with the control circuit, and a control circuit for controlling the plurality of word lines, wherein the control circuit is a first memory cell of the plurality of memory cells. Of the plurality of word lines, the potentials of the first and second word lines sandwiching the first memory cell are changed from the non-selection level to the selection level, and the second adjacent to the first memory cell is accessed. When the memory cell is accessed, the potential of the second word line and the third word line sandwiching the second memory cell is changed from the unselected level to the selected level.

本発明によれば、隣接するメモリセルがワード線を共有することから、ワード線のショート不良を防止することが可能となる。   According to the present invention, since adjacent memory cells share a word line, it is possible to prevent a short-circuit failure of the word line.

本発明の好ましい実施形態による半導体装置10の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor device 10 according to a preferred embodiment of the present invention. メモリセルアレイ11の基本構成を説明するための模式図である。2 is a schematic diagram for explaining a basic configuration of a memory cell array 11. FIG. ワード線及びビット線を階層化した例によるメモリセルアレイ11の構造を説明するための模式図である。2 is a schematic diagram for explaining a structure of a memory cell array 11 according to an example in which word lines and bit lines are hierarchized. FIG. ロウアドレスRaddのアドレス割り付けを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the address allocation of row address Radd. メモリセルアレイ11の回路構成を説明するための回路図である。2 is a circuit diagram for explaining a circuit configuration of a memory cell array 11. FIG. 図5に示すメモリセルアレイ11のデバイス構造を説明するための図であり、(a)はX方向(ローカルビット線LBLの延在方向)に切断した場合の断面図、(b)はY方向(サブワード線SWLの延在方向)に切断した場合の断面図を示している。6A and 6B are diagrams for explaining the device structure of the memory cell array 11 shown in FIG. 5, where FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the X direction (extending direction of the local bit line LBL), and FIG. A cross-sectional view in the case of cutting in the extending direction of the sub word line SWL is shown. ロウデコーダ20の主要部の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration of a main part of a row decoder 20. FIG. FX発生回路51の回路図である。3 is a circuit diagram of an FX generation circuit 51. FIG. FX発生回路51の真理値表である。It is a truth table of the FX generation circuit 51. ロウプリデコーダ52の回路図である。3 is a circuit diagram of a row predecoder 52. FIG. ロウプリデコーダ52の真理値表である。It is a truth table of the row predecoder 52. メインワードドライバ56の主要部の構成を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing a configuration of a main part of a main word driver 56. FIG. 本発明の第1の実施形態によるメモリセルアレイ11の構造を説明するための模式図である。1 is a schematic diagram for explaining a structure of a memory cell array 11 according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態によるメモリセルアレイ11の構造を説明するための模式図である。1 is a schematic diagram for explaining a structure of a memory cell array 11 according to a first embodiment of the present invention. (a)はサブワードドライバSWDA0の回路図であり、(b)はサブワードドライバSWDMAXの回路図である。(A) is a circuit diagram of the sub word driver SWDA0, and (b) is a circuit diagram of the sub word driver SWDMAX. メモリセルアレイ11の一部をより詳細に示す回路図である。3 is a circuit diagram showing a part of the memory cell array 11 in more detail. FIG. 半導体装置10の動作を説明するためのタイミング図である。4 is a timing chart for explaining the operation of the semiconductor device 10. FIG. 本発明の第2の実施形態によるメモリセルアレイ11の構造を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a structure of a memory cell array 11 according to a second embodiment of the present invention. ロウデコーダ20aの主要部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the principal part of the row decoder 20a. FX発生回路61の回路図である。3 is a circuit diagram of an FX generation circuit 61. FIG. FX発生回路61の真理値表である。It is a truth table of the FX generation circuit 61. 追加FX制御回路67の回路図である。6 is a circuit diagram of an additional FX control circuit 67. FIG. 追加FX制御回路67の真理値表である。It is a truth table of the additional FX control circuit 67. (a)はゲート回路G1〜G7の回路図であり、(b)はゲート回路G0(O)の回路図であり、(c)はゲート回路G0(E)の回路図であり、(d)はゲート回路G512の回路である。(A) is a circuit diagram of the gate circuits G1 to G7, (b) is a circuit diagram of the gate circuit G0 (O), (c) is a circuit diagram of the gate circuit G0 (E), (d) Is a circuit of the gate circuit G512. 本発明の第3の実施形態によるメモリセルアレイ11の構造を説明するための模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the structure of a memory cell array 11 according to a third embodiment of the present invention. ロウデコーダ20bの主要部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the principal part of the row decoder 20b. FX発生回路71の回路図である。3 is a circuit diagram of an FX generation circuit 71. FIG. FXドライバ77の回路図である。3 is a circuit diagram of an FX driver 77. FIG. FXドライバ77の真理値表である。It is a truth table of the FX driver 77. ロウプリデコーダ72の回路図であり、(a)はプリデコード信号R3A0〜3を生成する回路部分を示し、(b)はプリデコード信号R3B0〜3を生成する回路部分を示している。FIG. 4 is a circuit diagram of a row predecoder 72, where (a) shows a circuit portion that generates predecode signals R3A0-3, and (b) shows a circuit portion that generates predecode signals R3B0-3. (a)はゲート回路G0a,G1a,G2〜G7の回路図であり、(b)はゲート回路G0の回路図であり、(c)はゲート回路G1の回路である。(A) is a circuit diagram of the gate circuits G0a, G1a, G2 to G7, (b) is a circuit diagram of the gate circuit G0, and (c) is a circuit of the gate circuit G1. 第3の実施形態におけるメモリセルアレイ11の一部をより詳細に示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a part of a memory cell array 11 in more detail in the third embodiment. 第3の実施形態による半導体装置10の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 10 is a timing diagram for explaining the operation of the semiconductor device 10 according to the third embodiment. 本発明の第4の実施形態による半導体装置の主要部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the principal part of the semiconductor device by the 4th Embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の好ましい実施形態による半導体装置10の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor device 10 according to a preferred embodiment of the present invention.

本実施形態による半導体装置10はReRAM(Resistive RAM)であり、NAND型フラッシュメモリとの互換性を確保すべく、NAND型フラッシュメモリに準じたインターフェースを有している。但し、本発明の適用対象がReRAMに限定されるものではなく、PCRAM(Phase Change RAM)、STTRAM(Spin Transfer Torque RAM)など他の種類の抵抗変化型メモリデバイスに適用することも可能であるし、抵抗変化型メモリデバイス以外のメモリデバイスに適用することも可能である。また、本発明による半導体装置がNAND型フラッシュメモリのインターフェースを採用することも必須でない。   The semiconductor device 10 according to the present embodiment is a ReRAM (Resistive RAM), and has an interface conforming to the NAND flash memory in order to ensure compatibility with the NAND flash memory. However, the application target of the present invention is not limited to ReRAM, and can be applied to other types of resistance change memory devices such as PCRAM (Phase Change RAM) and STTRAM (Spin Transfer Torque RAM). It is also possible to apply to a memory device other than the resistance change type memory device. In addition, it is not essential for the semiconductor device according to the present invention to employ the NAND flash memory interface.

図1に示すように、本実施形態による半導体装置10はメモリセルアレイ11を備えている。メモリセルアレイ11は複数のバンクに分割されていても構わない。バンクとは個別にコマンドを実行可能な単位であり、バンク間においては基本的に非排他的な動作が可能である。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device 10 according to the present embodiment includes a memory cell array 11. The memory cell array 11 may be divided into a plurality of banks. A bank is a unit capable of executing commands individually, and basically non-exclusive operations are possible between banks.

上述の通り、本実施形態による半導体装置10はNAND型フラッシュメモリのインターフェースを有しているため、図1に示すように、チップイネーブル信号CEB、コマンドラッチイネーブル信号CLE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、ライトイネーブル信号WEB、リードイネーブル信号REB及びライトプロテクト信号WPBが入力されるコマンドディテクタ12と、コマンド・アドレス・データI/O0〜I/O7の入出力を行うI/Oコントロール回路13を備えている。尚、末尾がBである信号は、ローアクティブな信号であることを意味する。   As described above, since the semiconductor device 10 according to the present embodiment has the NAND flash memory interface, as shown in FIG. 1, the chip enable signal CEB, the command latch enable signal CLE, the address latch enable signal ALE, the write A command detector 12 to which an enable signal WEB, a read enable signal REB and a write protect signal WPB are input, and an I / O control circuit 13 for inputting / outputting command / address data I / O0 to I / O7 are provided. A signal ending with B means a low active signal.

コマンドディテクタ12は、入力された上記の信号をデコードすることによってコマンドの内容を解析し、その結果に基づいてI/Oコントロール回路13及び制御ロジック回路14を制御する。具体的には、コマンドディテクタ12によって解析されたコマンドの内容がコマンド入力期間であることを示している場合には、I/Oコントロール回路13に入力されたコマンド(I/O0〜I/O7)がコマンドレジスタ15にラッチされ、制御ロジック回路14に供給される。制御ロジック回路14は、コマンドディテクタ12及びコマンドレジスタ15を介して入力されたコマンドに基づき、アレイコントロール回路16及びステータスレジスタ17を制御するとともに、トランジスタTを制御することによって、レディ・ビジー信号RY/BYを生成する。   The command detector 12 analyzes the content of the command by decoding the input signal, and controls the I / O control circuit 13 and the control logic circuit 14 based on the result. Specifically, when the command content analyzed by the command detector 12 indicates that it is a command input period, the command (I / O0 to I / O7) input to the I / O control circuit 13 Is latched in the command register 15 and supplied to the control logic circuit 14. The control logic circuit 14 controls the array control circuit 16 and the status register 17 on the basis of the command input via the command detector 12 and the command register 15 and also controls the transistor T, whereby the ready / busy signal RY / BY is generated.

一方、コマンドディテクタ12によって解析されたコマンドの内容がアドレス入力期間であることを示している場合には、I/Oコントロール回路13に入力されたアドレス(I/O0〜I/O7)がアドレスレジスタ18にラッチされる。アドレスレジスタ18にラッチされたアドレスのうち、ロウアドレスRaddについてはロウアドレスバッファ19を介してロウデコーダ20に供給され、カラムアドレスCaddについてはカラムアドレスバッファ21を介してカラムデコーダ22に供給される。   On the other hand, when the contents of the command analyzed by the command detector 12 indicate that it is an address input period, the addresses (I / O0 to I / O7) input to the I / O control circuit 13 are address registers. 18 is latched. Of the addresses latched in the address register 18, the row address Radd is supplied to the row decoder 20 via the row address buffer 19, and the column address Cadd is supplied to the column decoder 22 via the column address buffer 21.

ロウデコーダ20はメモリセルアレイ11に対してロウアクセスを行う回路であり、カラムデコーダ22はメモリセルアレイ11に対してカラムアクセスを行う回路である。メモリセルアレイ11に対するカラムアクセスには、カラムデコーダ22の他、センスアンプ回路23、ライトバッファ回路24、ベリファイ判定回路25及びデータレジスタ26も用いられる。そして、リード動作時においては、メモリセルアレイ11からデータレジスタ26に読み出されたリードデータがI/Oコントロール回路13を介して外部に出力され、ライト動作時においては、外部からI/Oコントロール回路13を介して入力されたライトデータがデータレジスタ26を介してメモリセルアレイ11に書き込まれる。   The row decoder 20 is a circuit that performs row access to the memory cell array 11, and the column decoder 22 is a circuit that performs column access to the memory cell array 11. In addition to the column decoder 22, a sense amplifier circuit 23, a write buffer circuit 24, a verify determination circuit 25, and a data register 26 are used for column access to the memory cell array 11. In the read operation, read data read from the memory cell array 11 to the data register 26 is output to the outside via the I / O control circuit 13, and in the write operation, the I / O control circuit is externally supplied. The write data input via 13 is written into the memory cell array 11 via the data register 26.

図2は、メモリセルアレイ11の基本構成を説明するための模式図である。   FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the basic configuration of the memory cell array 11.

図2に示すように、メモリセルアレイ11内においては複数のワード線WLと複数のビット線BLが交差しており、その交点にメモリセルMCが配置されている。1つのワード線WLによって選択される複数のメモリセルMCは、いわゆる「ページ」を構成し、リード/ライト動作はページ単位で行われる。特に限定されるものではないが、1ページの容量は例えば512バイトである。また、いくつかのページは1つの「ブロック」を構成し、イレース動作はブロック単位で行われる。   As shown in FIG. 2, in the memory cell array 11, a plurality of word lines WL and a plurality of bit lines BL intersect, and memory cells MC are arranged at the intersections. A plurality of memory cells MC selected by one word line WL constitute a so-called “page”, and read / write operations are performed in units of pages. Although not particularly limited, the capacity of one page is, for example, 512 bytes. Some pages constitute one “block”, and the erase operation is performed in units of blocks.

図2に示す例では、メモリセルアレイ11のY方向における全幅に亘ってワード線WLが延在し、メモリセルアレイ11のX方向における全幅に亘ってビット線BLが延在している。このような構成を採用すると、ワード線WL及びビット線BLの寄生容量が大きくなり、アクセス速度が低下するおそれがある。このため、実際にはワード線WL及びビット線BLを階層化することにより、1本のワード線WL及び1本のビット線BLに接続されるメモリセルMCの数を低減させることが好ましい。   In the example shown in FIG. 2, the word line WL extends over the entire width of the memory cell array 11 in the Y direction, and the bit line BL extends over the entire width of the memory cell array 11 in the X direction. When such a configuration is adopted, the parasitic capacitance of the word line WL and the bit line BL increases, and the access speed may be reduced. Therefore, in practice, it is preferable to reduce the number of memory cells MC connected to one word line WL and one bit line BL by hierarchizing the word lines WL and bit lines BL.

図3は、ワード線及びビット線を階層化した例によるメモリセルアレイ11の構造を説明するための模式図である。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the structure of the memory cell array 11 according to an example in which word lines and bit lines are hierarchized.

図3に示す例では、ワード線が上位のメインワード線MWLと下位のサブワード線SWLに階層化されているとともに、ビット線が上位のグローバルビット線GBLと下位のローカルビット線LBLに階層化されている。メモリセルMCは、サブワード線SWLとローカルビット線LBLの交点に配置される。   In the example shown in FIG. 3, the word lines are hierarchized into upper main word lines MWL and lower sub word lines SWL, and bit lines are hierarchized into upper global bit lines GBL and lower local bit lines LBL. ing. Memory cell MC is arranged at the intersection of sub-word line SWL and local bit line LBL.

詳細については後述するが、メインワード線MWLと下位のサブワード線SWLとの間にはサブワードドライバSWDが介在しており、メインワード信号とサブワード選択信号との組み合わせに応じて、1又は2以上のサブワード線SWLが活性化される。また、グローバルビット線GBLと下位のローカルビット線LBLとの間には階層スイッチSELが介在しており、1つのグローバルビット線GBLに対して1つの下位のローカルビット線LBLが接続される。   Although details will be described later, a sub word driver SWD is interposed between the main word line MWL and the lower sub word line SWL. Depending on the combination of the main word signal and the sub word selection signal, one or two or more Sub-word line SWL is activated. Further, the hierarchical switch SEL is interposed between the global bit line GBL and the lower local bit line LBL, and one lower local bit line LBL is connected to one global bit line GBL.

また、図3に示す例では、いくつかのブロックが1つの「マット」を構成している。詳細については後述するが、マットの選択はロウアドレスRaddの上位ビットを用いて行われる。本実施形態では階層スイッチSELがマット単位で設けられており、したがって、階層スイッチSELの選択は、ロウアドレスRaddの上位ビットからなるマットアドレスMAに基づいて行われる。   In the example shown in FIG. 3, several blocks constitute one “mat”. Although details will be described later, the mat is selected using the upper bits of the row address Radd. In the present embodiment, the hierarchical switch SEL is provided in units of mats. Therefore, the selection of the hierarchical switch SEL is performed based on the mat address MA composed of the upper bits of the row address Radd.

図4は、ロウアドレスRaddのアドレス割り付けを説明するための図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining the address assignment of the row address Radd.

図4に示すように、本実施形態においては、ロウアドレスRaddがビットRadd0〜11からなる12ビット構成である。このうち、ビットRadd9〜11からなる3ビットはマットアドレスMAであり、図3に示したメモリマットの選択に用いられる。本実施形態では1つのメモリセルアレイ11が8つのメモリマットMAT0〜MAT7に分割されており、そのいずれかがマットアドレスMAに基づいて選択されることになる。   As shown in FIG. 4, in this embodiment, the row address Radd has a 12-bit configuration including bits Radd0 to Radd11. Among these, 3 bits composed of bits Radd9 to 11 are mat addresses MA and are used for selection of the memory mat shown in FIG. In this embodiment, one memory cell array 11 is divided into eight memory mats MAT0 to MAT7, and one of them is selected based on the mat address MA.

また、ビットRadd5〜8からなる4ビットはブロックアドレスBAであり、選択されたメモリマット内におけるブロックの選択に用いられる。本実施形態では1つのメモリマットが16個のブロックBLK0〜BLK15に分割されており、そのいずれかがブロックアドレスBAに基づいて選択されることになる。   Further, 4 bits including the bits Radd5 to 8 are a block address BA, and are used for selecting a block in the selected memory mat. In this embodiment, one memory mat is divided into 16 blocks BLK0 to BLK15, and one of them is selected based on the block address BA.

さらに、ビットRadd0〜4からなる5ビットはページアドレスPAであり、選択されたブロック内におけるページの選択に用いられる。本実施形態では1つのブロックが32個のページに分割されており、そのいずれかがページアドレスPAに基づいて選択されることになる。尚、ビットRadd0〜4のうち、上位のビットRadd3,4はメインワード信号の生成に用いられ、下位のビットRadd0〜2はサブワード選択信号(FX)の生成に用いられる。   Furthermore, 5 bits including bits Radd0 to Radd4 are a page address PA, and are used for selecting a page in the selected block. In this embodiment, one block is divided into 32 pages, and one of them is selected based on the page address PA. Of the bits Radd0-4, the upper bits Radd3, 4 are used for generating a main word signal, and the lower bits Radd0-2 are used for generating a subword selection signal (FX).

次に、メモリセルアレイ11の回路構成及びデバイス構造について詳細に説明する。   Next, the circuit configuration and device structure of the memory cell array 11 will be described in detail.

図5は、メモリセルアレイ11の回路構成を説明するための回路図である。   FIG. 5 is a circuit diagram for explaining a circuit configuration of the memory cell array 11.

図5に示すメモリセルアレイ11は、1つのメモリセルMC(MC0,MC1・・・)に2本のサブワード線SWLが割り当てられた構成を有している。メモリセルMCは、対応するローカルビット線LBL(LBL0,LBL1・・・)とソース線SLとの間に直列接続された可変抵抗素子R及び選択回路TRからなり、選択回路TRは並列接続された2つのセルトランジスタTR1,TR2からなる。セルトランジスタTR1,TR2はNチャンネル型のMOSトランジスタからなり、そのゲート電極は当該メモリセルMCを挟む2つのサブワード線SWL(SWL0,SWL1・・・)にそれぞれ接続されている。   The memory cell array 11 shown in FIG. 5 has a configuration in which two sub word lines SWL are assigned to one memory cell MC (MC0, MC1,...). The memory cell MC includes a variable resistance element R and a selection circuit TR connected in series between a corresponding local bit line LBL (LBL0, LBL1,...) And a source line SL, and the selection circuit TR is connected in parallel. It consists of two cell transistors TR1, TR2. The cell transistors TR1 and TR2 are N-channel MOS transistors, and their gate electrodes are respectively connected to two sub word lines SWL (SWL0, SWL1,...) Sandwiching the memory cell MC.

例えば、図5に示すメモリセルMC0は、サブワード線SWL0,SWL1に挟まれた位置に設けられ、一方のセルトランジスタTR1のゲート電極はサブワード線SWL0に接続され、他方のセルトランジスタTR2のゲート電極はサブワード線SWL1に接続されている。そして、メモリセルMC0に隣接するメモリセルMC1については、一方のセルトランジスタTR1のゲート電極がサブワード線SWL1に接続され、他方のセルトランジスタTR2のゲート電極がサブワード線SWL2に接続された構成を有している。   For example, the memory cell MC0 shown in FIG. 5 is provided at a position sandwiched between the sub word lines SWL0 and SWL1, the gate electrode of one cell transistor TR1 is connected to the sub word line SWL0, and the gate electrode of the other cell transistor TR2 is It is connected to the sub word line SWL1. The memory cell MC1 adjacent to the memory cell MC0 has a configuration in which the gate electrode of one cell transistor TR1 is connected to the sub word line SWL1, and the gate electrode of the other cell transistor TR2 is connected to the sub word line SWL2. ing.

このように、各メモリセルMCは自身を挟む2本のサブワード線SWLによって選択される。そして、各サブワード線SWLは、両側に位置する2つのメモリセルMCに対して共有されることになる。   Thus, each memory cell MC is selected by two sub word lines SWL sandwiching itself. Each sub word line SWL is shared by two memory cells MC located on both sides.

図6は、図5に示すメモリセルアレイ11のデバイス構造を説明するための図であり、(a)はX方向(ローカルビット線LBLの延在方向)に切断した場合の断面図、(b)はY方向(サブワード線SWLの延在方向)に切断した場合の断面図を示している。   6A and 6B are diagrams for explaining the device structure of the memory cell array 11 shown in FIG. 5, in which FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the X direction (extending direction of the local bit line LBL), and FIG. Shows a cross-sectional view when cut in the Y direction (extending direction of the sub word line SWL).

図6(a)に示すように、メモリセルMCの選択回路TRは、縦型構造のMOSトランジスタによって構成される。縦型構造のMOSトランジスタは、シリコン基板30の主面に対して垂直に延在するシリコンピラー31と、シリコンピラー31の上部及び下部にそれぞれ設けられたソース/ドレイン領域32,33と、ゲート絶縁膜34を介してシリコンピラー31の側面を覆うゲート電極、すなわちサブワード線SWLによって構成されている。かかる構成により、シリコンピラー31を挟む2つのサブワード線SWLが活性化すると、シリコンピラー31の両側面にチャネルが形成されることになる。   As shown in FIG. 6A, the selection circuit TR of the memory cell MC is configured by a vertical MOS transistor. The vertical MOS transistor includes a silicon pillar 31 extending perpendicularly to the main surface of the silicon substrate 30, source / drain regions 32 and 33 provided above and below the silicon pillar 31, and gate insulation. A gate electrode that covers the side surface of the silicon pillar 31 via the film 34, that is, a sub word line SWL is formed. With this configuration, when the two sub word lines SWL sandwiching the silicon pillar 31 are activated, channels are formed on both side surfaces of the silicon pillar 31.

上部のソース/ドレイン領域32は、可変抵抗素子Rを介して対応するローカルビット線LBLに接続されている。図6(a),(b)に示すように、可変抵抗素子Rは上部電極41及び下部電極42に挟まれており、上部電極41はビット線コンタクト43を介してローカルビット線LBLに接続され、下部電極42はセルコンタクト44を介してソース/ドレイン領域32に接続されている。   The upper source / drain region 32 is connected to the corresponding local bit line LBL via the variable resistance element R. 6A and 6B, the variable resistance element R is sandwiched between the upper electrode 41 and the lower electrode 42, and the upper electrode 41 is connected to the local bit line LBL via the bit line contact 43. The lower electrode 42 is connected to the source / drain region 32 via the cell contact 44.

一方、下部のソース/ドレイン領域33は、シリコン基板30に埋め込まれたソース線SLに接続されている。図6(a),(b)に示すように、ソース線SLは、X方向及びY方向に配列された多数のメモリセルMCに対して共有されている。   On the other hand, the lower source / drain region 33 is connected to a source line SL embedded in the silicon substrate 30. As shown in FIGS. 6A and 6B, the source line SL is shared by a large number of memory cells MC arranged in the X direction and the Y direction.

可変抵抗素子Rは、順方向に電流を流すと、つまりローカルビット線LBL側からソース線SL側に電流を流すと低抵抗化し、逆方向に電流を流すと、つまりソース線SL側からローカルビット線LBL側に電流を流すと高抵抗化する特性を有している。可変抵抗素子Rが低抵抗化した状態は「セット状態」と呼ばれ、例えば論理値「1」が割り当てられる。逆に、可変抵抗素子Rが高抵抗化した状態は「リセット状態」と呼ばれ、例えば論理値「0」が割り当てられる。可変抵抗素子Rをリセット状態からセット状態(0→1)に遷移させる動作は「セットライト動作」と呼ばれ、可変抵抗素子Rをセット状態からリセット状態(1→0)に遷移させる動作は「リセットライト動作」と呼ばれる。   The variable resistance element R decreases in resistance when a current flows in the forward direction, that is, when a current flows from the local bit line LBL side to the source line SL side, and when a current flows in the reverse direction, that is, the local bit line from the source line SL side. It has a characteristic of increasing resistance when a current is supplied to the line LBL side. A state in which the resistance of the variable resistance element R is reduced is called a “set state”, for example, a logical value “1” is assigned. Conversely, the state in which the variable resistance element R has increased in resistance is called a “reset state” and is assigned a logical value “0”, for example. The operation of changing the variable resistance element R from the reset state to the set state (0 → 1) is called “set write operation”, and the operation of changing the variable resistance element R from the set state to the reset state (1 → 0) is “ This is called “reset write operation”.

このような特性を得ることが可能な可変抵抗素子Rの材料としては、Al,Hf,Ni,Co,Ta,Zr,W,Ti,Cu,V,Zn,Nbの少なくとも何れか1つの金属の酸化物あるいは酸窒化物が挙げられる。一例として、可変抵抗素子RとしてHf酸化物の薄膜を用い、これをTaからなる上部電極41とTiNからなる下部電極42で挟み込んだ構成を採用することができる。   As a material of the variable resistance element R capable of obtaining such characteristics, Al, Hf, Ni, Co, Ta, Zr, W, Ti, Cu, V, Zn, and Nb are used. Oxides or oxynitrides are mentioned. As an example, it is possible to employ a configuration in which a thin film of Hf oxide is used as the variable resistance element R and is sandwiched between an upper electrode 41 made of Ta and a lower electrode 42 made of TiN.

セットライト動作は、ローカルビット線LBLに高電位、ソース線SLに低電位を与えるとともに、対象となるメモリセルMCを挟む2つのサブワード線SWLを選択することにより行う。これにより、可変抵抗素子Rには順方向に電流が流れることから、可変抵抗素子Rが低抵抗化する。一方、リセットライト動作は、ローカルビット線LBLに低電位、ソース線SLに高電位を与えるとともに、対象となるメモリセルMCを挟む2つのサブワード線SWLを選択することにより行う。これにより、可変抵抗素子Rには逆方向に電流が流れることから、可変抵抗素子Rが高抵抗化する。尚、この様な可変抵抗素子Rを、抵抗変化させる電流の向きが双方向であることからバイポーラ型と呼ぶが、本発明はそれに限らず、抵抗変化させる電流の向きが同一方向(電流の大きさは異なる)とするユニポーラ型にも適用可能である。   The set write operation is performed by applying a high potential to the local bit line LBL and a low potential to the source line SL, and selecting two sub word lines SWL sandwiching the target memory cell MC. As a result, since a current flows in the variable resistance element R in the forward direction, the resistance of the variable resistance element R is reduced. On the other hand, the reset write operation is performed by applying a low potential to the local bit line LBL and a high potential to the source line SL and selecting two sub word lines SWL sandwiching the target memory cell MC. As a result, since a current flows through the variable resistance element R in the opposite direction, the resistance of the variable resistance element R is increased. Such a variable resistance element R is called a bipolar type because the direction of the current for changing the resistance is bidirectional, but the present invention is not limited to this, and the direction of the current for changing the resistance is the same direction (the magnitude of the current). It is also applicable to the unipolar type.

特に限定されるものではないが、本実施形態においてはリセットライト動作がブロック単位で行われる。これは、NAND型のフラッシュメモリとの互換性を確保するためである。ブロック単位で行うリセットライト動作は、「ブロック消去」と呼ばれ、ブロック消去コマンドに応答して実行される。各ページに対するデータの書き込みは、当該ブロックをブロック消去することにより全てのメモリセルMCのデータを「0」とした後、「1」を書き込む必要のあるメモリセルMCに対して選択的にセットライト動作を行うことによって完了する。   Although not particularly limited, in this embodiment, the reset write operation is performed in units of blocks. This is to ensure compatibility with the NAND flash memory. The reset write operation performed in units of blocks is called “block erase” and is executed in response to a block erase command. Data writing to each page is performed by selectively erasing the memory cell MC to which “1” needs to be written after the data of all the memory cells MC is set to “0” by erasing the block. Complete by performing an action.

一方、メモリセルMCに書き込まれたデータの読み出し(リード動作)は、セットライト動作と同様、ローカルビット線LBLに高電位、ソース線SLに低電位を与えるとともに、対象となるメモリセルMCを挟む2つのサブワード線SWLを選択することにより行う。但し、リード動作においては、リード対象となるメモリセルMCの可変抵抗素子Rがセットライト(低抵抗化)されないよう、メモリセルMCに流れる電流量についてはセットライト動作時に比べて十分に小さく設定される。   On the other hand, reading (reading operation) of data written in the memory cell MC applies a high potential to the local bit line LBL and a low potential to the source line SL and sandwiches the target memory cell MC as in the set write operation. This is done by selecting two sub word lines SWL. However, in the read operation, the amount of current flowing through the memory cell MC is set to be sufficiently smaller than that during the set write operation so that the variable resistance element R of the memory cell MC to be read is not set write (low resistance). The

ここで、図6(a)に示すメモリセルMC3に対してリード動作を行うケースを考えると、ローカルビット線LBL0に高電位、ソース線SLに低電位を与えた状態で、サブワード線SWL3,SWL4を選択することにより、メモリセルMC3にリード電流Irを流せばよい。しかしながら、サブワード線SWL3,SWL4が選択されると、隣接するメモリセルMC2,MC4にも部分的にチャネルが形成されるため、これらメモリセルMC2,MC4に不必要なリード電流Ir'が流れてしまう。このような不必要なリード電流Ir'は、本来必要な信号成分に対するノイズとなるが、サブワード線SWLの選択電位をある程度低く設定すれば、リード動作時におけるS/N比は十分に確保することが可能である。   Here, considering the case where the read operation is performed on the memory cell MC3 shown in FIG. 6A, the sub-word lines SWL3 and SWL4 are applied with the high potential applied to the local bit line LBL0 and the low potential applied to the source line SL. Is selected, the read current Ir may be passed through the memory cell MC3. However, when the sub word lines SWL3 and SWL4 are selected, a channel is partially formed in the adjacent memory cells MC2 and MC4, so that an unnecessary read current Ir ′ flows through these memory cells MC2 and MC4. . Such an unnecessary read current Ir ′ becomes noise for an originally required signal component. However, if the selection potential of the sub word line SWL is set to a certain level, a sufficient S / N ratio during the read operation should be ensured. Is possible.

図7は、ロウデコーダ20の主要部の構成を示すブロック図である。   FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a main part of the row decoder 20.

図7に示すように、ロウデコーダ20は、FX発生回路51、ロウプリデコーダ52〜54及びマット選択回路55を含んでいる。FX発生回路51は、ロウアドレスRaddのビットRadd0〜2を受け、これに基づいてサブワード選択信号FXA0〜3,FXB0〜3及びマックス信号MAX0を生成する回路である。サブワード選択信号FXA0〜3,FXB0〜3は後述するサブワードドライバに供給され、マックス信号MAX0はロウプリデコーダ52に供給される。   As shown in FIG. 7, the row decoder 20 includes an FX generation circuit 51, row predecoders 52 to 54, and a mat selection circuit 55. The FX generation circuit 51 is a circuit that receives the bits Radd0 to Radd2 of the row address Radd and generates subword selection signals FXA0 to FXA3 and FXB0 to 3 and a max signal MAX0 based on the received bits. The sub word selection signals FXA0 to FXA3 and FXB0 to FXB3 are supplied to a sub word driver described later, and the max signal MAX0 is supplied to the row predecoder 52.

図8はFX発生回路51の回路図であり、図9はその真理値表である。   FIG. 8 is a circuit diagram of the FX generation circuit 51, and FIG. 9 is a truth table thereof.

図8及び図9に示すように、FX発生回路51は、ビットRadd0〜2の値に応じて、サブワード選択信号FXA0〜3,FXB0〜3のいずれか2ビットを活性化させる。例えば、ビットRadd0〜2の値が最小値である「000b」である場合はサブワード選択信号FXA0,FXB0が活性化し、ビットRadd0〜2の値が「001b」である場合はサブワード選択信号FXB0,FXA1が活性化する。そして、ビットRadd0〜2の値が最大値である「111b」である場合はサブワード選択信号FXA0,FXB3が活性化するとともに、マックス信号MAX0が活性化する。上述の通り、マックス信号MAX0はロウプリデコーダ52に供給される。   As shown in FIGS. 8 and 9, the FX generation circuit 51 activates any two bits of the subword selection signals FXA0 to FXA3 and FXB0 to 3 according to the values of the bits Radd0 to Radd2. For example, when the value of the bits Radd0 to 2 is “000b” which is the minimum value, the subword selection signals FXA0 and FXB0 are activated, and when the value of the bits Radd0 to 2 is “001b”, the subword selection signals FXB0 and FXA1 are activated. Is activated. When the values of the bits Radd0 to Radd2 are “111b” which is the maximum value, the subword selection signals FXA0 and FXB3 are activated and the max signal MAX0 is activated. As described above, the maximum signal MAX0 is supplied to the row predecoder 52.

図10はロウプリデコーダ52の回路図であり、図11はその真理値表である。   FIG. 10 is a circuit diagram of the row predecoder 52, and FIG. 11 is a truth table thereof.

図10及び図11に示すように、ロウプリデコーダ52は、ビットRadd3,4の値及びマックス信号MAX0に応じて、プリデコード信号R3A0〜3,R3B0〜3及びマックス信号MAX1のいずれか2ビットを活性化させる。具体的には、ビットRadd3,4の値をjとすると、マックス信号MAX0がローレベル(=0)である場合には、プリデコード信号R3Aj,R3Bjが活性化する。これに対し、マックス信号MAX0がハイレベル(=1)である場合には、プリデコード信号R3Bj,R3A(j+1)が活性化する。但し、ビットRadd3,4の値が最大値である「11b」であり、且つ、マックス信号MAX0がハイレベル(=1)である場合には、プリデコード信号R3B3及びマックス信号MAX1が活性化する。図7に示すように、マックス信号MAX1はロウプリデコーダ53に供給される。   As shown in FIG. 10 and FIG. 11, the row predecoder 52 receives any two bits of the predecode signals R3A0-3, R3B0-3 and the max signal MAX1 according to the value of the bits Radd3, 4 and the max signal MAX0. Activate. Specifically, assuming that the value of the bits Radd3, 4 is j, the predecode signals R3Aj and R3Bj are activated when the max signal MAX0 is at the low level (= 0). On the other hand, when the max signal MAX0 is at the high level (= 1), the predecode signals R3Bj and R3A (j + 1) are activated. However, when the value of the bits Radd3, 4 is “11b” which is the maximum value and the max signal MAX0 is at the high level (= 1), the predecode signal R3B3 and the max signal MAX1 are activated. As shown in FIG. 7, the maximum signal MAX 1 is supplied to the row predecoder 53.

ロウプリデコーダ53は、図10に示したロウプリデコーダ52と同様の回路構成を有しており、ビットRadd5,6の値及びマックス信号MAX1に応じて、プリデコード信号R5A0〜3,R5B0〜3及びマックス信号MAX2のいずれか2ビットを活性化させる。具体的には、ビットRadd5,6の値をkとすると、マックス信号MAX1がローレベル(=0)である場合には、プリデコード信号R5Ak,R5Bkが活性化する。これに対し、マックス信号MAX1がハイレベル(=1)である場合には、プリデコード信号R5Bk,R5A(k+1)が活性化する。但し、ビットRadd5,6の値が最大値である「11b」であり、且つ、マックス信号MAX1がハイレベル(=1)である場合には、プリデコード信号R5B3及びマックス信号MAX2が活性化する。図7に示すように、マックス信号MAX2はロウプリデコーダ54に供給される。   The row predecoder 53 has a circuit configuration similar to that of the row predecoder 52 shown in FIG. 10, and predecode signals R5A0-3 and R5B0-3 according to the values of the bits Radd5, 6 and the maximum signal MAX1. And any two bits of the MAX signal MAX2 are activated. Specifically, assuming that the value of bits Radd5 and 6 is k, pre-decode signals R5Ak and R5Bk are activated when max signal MAX1 is at a low level (= 0). On the other hand, when the max signal MAX1 is at the high level (= 1), the predecode signals R5Bk and R5A (k + 1) are activated. However, when the value of the bits Radd5, 6 is “11b” which is the maximum value and the max signal MAX1 is at the high level (= 1), the predecode signal R5B3 and the max signal MAX2 are activated. As shown in FIG. 7, the maximum signal MAX 2 is supplied to the row predecoder 54.

ロウプリデコーダ54も、図10に示したロウプリデコーダ52と同様の回路構成を有しており、ビットRadd7,8の値及びマックス信号MAX2に応じて、プリデコード信号R7A0〜3,R7B0〜3及びマックス信号MAX3のいずれか2ビットを活性化させる。具体的には、ビットRadd7,8の値をlとすると、マックス信号MAX2がローレベル(=0)である場合には、プリデコード信号R7Al,R7Blが活性化する。これに対し、マックス信号MAX2がハイレベル(=1)である場合には、プリデコード信号R7Bl,R7A(l+1)が活性化する。但し、ビットRadd7,8の値が最大値である「11b」であり、且つ、マックス信号MAX2がハイレベル(=1)である場合には、プリデコード信号R7B3及びマックス信号MAX3が活性化する。図7に示すように、マックス信号MAX3はメインワードドライバ56に供給される。   The row predecoder 54 also has a circuit configuration similar to that of the row predecoder 52 shown in FIG. 10, and predecode signals R7A0-3 and R7B0-3 according to the values of the bits Radd7, 8 and the maximum signal MAX2. And any two bits of the MAX signal MAX3 are activated. Specifically, assuming that the value of the bits Radd7, 8 is 1, when the max signal MAX2 is at a low level (= 0), the predecode signals R7Al, R7Bl are activated. On the other hand, when the max signal MAX2 is at the high level (= 1), the predecode signals R7B1 and R7A (l + 1) are activated. However, when the value of the bits Radd7, 8 is “11b” which is the maximum value and the maximum signal MAX2 is at the high level (= 1), the predecode signal R7B3 and the maximum signal MAX3 are activated. As shown in FIG. 7, the maximum signal MAX3 is supplied to the main word driver 56.

マット選択回路55はロウアドレスRaddのビットRadd9〜11(マットアドレスMA)を受け、これに基づいてマット選択信号MATen0〜MATen7のいずれかを活性化させる。   The mat selection circuit 55 receives bits Radd9 to 11 (mat address MA) of the row address Radd, and activates one of the mat selection signals MAten0 to MAten7 based on the received bits.

ロウプリデコーダ52〜54及びマット選択回路55の出力信号は、図7に示すメインワードドライバ56に供給される。メインワードドライバ56には、図12に示すドライバ回路が多数含まれており、プリデコード信号R3Aj,R3Bj(j=0〜3),R5Ak,R5Bk(k=0〜3),R7Al,R7Bl(l=0〜3)及びマット選択信号MATenp(p=0〜7)に基づいて、2本のメインワード信号MWLpAm,MWLpBm(m=0〜63)を活性化させる。   Output signals from the row predecoders 52 to 54 and the mat selection circuit 55 are supplied to the main word driver 56 shown in FIG. The main word driver 56 includes many driver circuits shown in FIG. 12, and predecode signals R3Aj, R3Bj (j = 0 to 3), R5Ak, R5Bk (k = 0 to 3), R7Al, R7Bl (l = 0 to 3) and two main word signals MWLpAm and MWLpBm (m = 0 to 63) are activated based on the mat selection signal MATemp (p = 0 to 7).

図13及び図14は、メモリマットMAT0におけるサブワードドライバSWDとサブワード線SWLとの関係を示すブロック図であり、本発明の第1の実施形態に相当する。   FIGS. 13 and 14 are block diagrams showing the relationship between the sub word driver SWD and the sub word line SWL in the memory mat MAT0, and correspond to the first embodiment of the present invention.

図13及び図14に示すように、1つのメモリマットには、サブワードドライバSWDA0〜63,SWDB0〜63,SWDMAXが割り当てられる。このうち、サブワードドライバSWDA0〜63,SWDMAXについては当該メモリマットから見て一方側(図13及び図14では下側)に配置され、サブワードドライバSWDB0〜63については当該メモリマットから見て他方側(図13及び図14では上側)に配置される。   As shown in FIGS. 13 and 14, sub word drivers SWDA0 to 63, SWDB0 to 63, and SWDMAX are allocated to one memory mat. Among these, the sub word drivers SWDA0 to 63 and SWDMAX are arranged on one side (the lower side in FIGS. 13 and 14) when viewed from the memory mat, and the sub word drivers SWDB0 to 63 are arranged on the other side (when viewed from the memory mat). In FIG. 13 and FIG.

サブワードドライバSWDA0〜63は、それぞれメインワード信号MWL0A0〜63によって活性化され、サブワード選択信号FXA0〜3に基づいて対応するサブワード線SWLを駆動する。サブワードドライバSWDA0〜63によって駆動されるサブワード線SWLには、末尾に偶数番の符号が付されている。同様に、サブワードドライバSWDB0〜63は、それぞれメインワード信号MWL0B0〜63によって活性化され、サブワード選択信号FXB0〜3に基づいて対応するサブワード線SWLを駆動する。サブワードドライバSWDB0〜63によって駆動されるサブワード線SWLには、末尾に奇数番の符号が付されている。   The sub word drivers SWDA0 to SWDA63 are activated by the main word signals MWL0A0 to 63, respectively, and drive the corresponding subword lines SWL based on the subword selection signals FXA0 to FXA3. The sub-word lines SWL driven by the sub-word drivers SWDA0 to 63 have an even number at the end. Similarly, sub word drivers SWDB0 to SWDB63 are activated by main word signals MWL0B0 to 63, respectively, and drive corresponding subword lines SWL based on subword selection signals FXB0 to FXB3. Sub-word lines SWL driven by the sub-word drivers SWDB0 to SWDB are suffixed with odd numbers.

これに対し、サブワードドライバSWDMAXは、対応するマックス信号MAX40によって活性化され、メモリマットMAT0に属する最後のサブワード線SWL512を駆動する。   On the other hand, the sub word driver SWDMAX is activated by the corresponding max signal MAX 40 and drives the last sub word line SWL 512 belonging to the memory mat MAT 0.

図13及び図14に示すように、隣接する2本のサブワード線SWL間には、メモリセルMCが配置されている。これにより、例えばメモリセルMC0を選択する場合にはサブワード線SWL0,SWL1が活性化され、メモリセルMC511を選択する場合にはサブワード線SWL511,SWL512が活性化される。このように、1つのメモリマットには、513本のサブワード線SWLが割り当てられ、最後のサブワード線SWL512だけがサブワードドライバSWDMAXによって活性化される。   As shown in FIGS. 13 and 14, memory cells MC are arranged between two adjacent sub-word lines SWL. Thereby, for example, when the memory cell MC0 is selected, the sub word lines SWL0 and SWL1 are activated, and when the memory cell MC511 is selected, the sub word lines SWL511 and SWL512 are activated. Thus, 513 sub word lines SWL are allocated to one memory mat, and only the last sub word line SWL 512 is activated by the sub word driver SWDMAX.

図15(a)はサブワードドライバSWDA0の回路図であり、図15(b)はサブワードドライバSWDMAXの回路図である。   FIG. 15A is a circuit diagram of the sub word driver SWDA0, and FIG. 15B is a circuit diagram of the sub word driver SWDMAX.

図15(a)に示すように、サブワードドライバSWDA0は、一方の入力ノードにメインワード信号MWL0A0が共通に入力され、他方の入力ノードにそれぞれサブワード選択信号FXA0〜FXA3が入力されるANDゲート回路G0,2,4,6からなる。かかる構成により、メインワード信号MWL0A0が活性化すると、サブワード選択信号FXA0〜FXA3に基づいてサブワード線SWL0,2,4,6のいずれかが選択される。   As shown in FIG. 15A, in the sub word driver SWDA0, an AND gate circuit G0 in which the main word signal MWL0A0 is commonly input to one input node and the sub word selection signals FXA0 to FXA3 are respectively input to the other input node. , 2, 4 and 6. With this configuration, when the main word signal MWL0A0 is activated, one of the sub word lines SWL0, 2, 4, and 6 is selected based on the sub word selection signals FXA0 to FXA3.

サブワードドライバSWDA1〜63についても、メインワード信号MWL0A0の代わりにそれぞれ対応するメインワード信号MWL0A1〜63が入力される他は、図15(a)に示すサブワードドライバSWDA0と同じ回路構成を有している。また、サブワードドライバSWDB0〜63については、メインワード信号MWL0A0の代わりにそれぞれ対応するメインワード信号MWL0B0〜63が入力され、サブワード選択信号FXA0〜FXA3の代わりにサブワード選択信号FXB0〜FXB3が入力される他は、図15(a)に示すサブワードドライバSWDA0と同じ回路構成を有している。   The sub word drivers SWDA1 to SWDA1 to 63 also have the same circuit configuration as the sub word driver SWDA0 shown in FIG. 15A except that the corresponding main word signals MWL0A1 to 63 are input instead of the main word signal MWL0A0. . For the sub word drivers SWDB0 to SWDB63, the corresponding main word signals MWL0B0 to 63 are input instead of the main word signal MWL0A0, and the subword selection signals FXB0 to FXB3 are input instead of the subword selection signals FXA0 to FXA3. Has the same circuit configuration as that of the sub-word driver SWDA0 shown in FIG.

また、図15(b)に示すように、サブワードドライバSWDMAXは、一方の入力ノードにマックス信号MAX40が入力され、他方の入力ノードが活性レベルに固定された
ANDゲート回路G512からなる。かかる構成により、これらの信号が活性化すると、サブワード線SWL512が選択される。
As shown in FIG. 15B, the sub-word driver SWDMAX is composed of an AND gate circuit G512 in which the maximum signal MAX40 is input to one input node and the other input node is fixed to the active level. With such a configuration, when these signals are activated, the sub word line SWL 512 is selected.

図16は、メモリセルアレイ11の一部をより詳細に示す回路図であり、サブワード線SWL0〜SWLnとローカルビット線LBL0〜LBLmが交差する領域が示されている。   FIG. 16 is a circuit diagram showing a part of the memory cell array 11 in more detail, and shows a region where the sub word lines SWL0 to SWLn and the local bit lines LBL0 to LBLm intersect.

図16に示すように、各サブワード線SWL0〜SWLnは、サブワードドライバに含まれるゲート回路G0〜Gnによって駆動される。各ゲート回路G0〜Gnには、上述の通り、対応するメインワード信号MWL0A0,MWL0B0・・・及び対応するサブワード選択信号FXA0〜FXA3,FXB0〜FXB3が供給される。一方、ローカルビット線LBL0〜LBLmは、階層スイッチSELを介してそれぞれ対応するグローバルビット線GBL0〜GBLmに接続される。   As shown in FIG. 16, each of the sub word lines SWL0 to SWLn is driven by gate circuits G0 to Gn included in the sub word driver. As described above, the corresponding main word signals MWL0A0, MWL0B0... And the corresponding sub word selection signals FXA0 to FXA3, FXB0 to FXB3 are supplied to the gate circuits G0 to Gn. On the other hand, local bit lines LBL0 to LBLm are connected to corresponding global bit lines GBL0 to GBLm via hierarchical switches SEL, respectively.

図16には、サブワード線SWL2,SWL3によって選択されるいくつかのメモリセルMCが図示されている。そして、サブワード線SWL2,SWL3が選択されると、これらメモリセルMCはそれぞれ対応するローカルビット線LBL0〜LBLmに接続され、さらに、階層スイッチSELを介してそれぞれ対応するグローバルビット線GBL0〜GBLmに接続されることになる。グローバルビット線GBL0〜GBLmは、図1に示したセンスアンプ回路23及びライトバッファ回路24に接続されており、これによりメモリセルMCに対するリード動作及びライト動作が実行される。   FIG. 16 shows several memory cells MC selected by the sub word lines SWL2 and SWL3. When the sub word lines SWL2 and SWL3 are selected, these memory cells MC are connected to the corresponding local bit lines LBL0 to LBLm, and further connected to the corresponding global bit lines GBL0 to GBLm via the hierarchical switch SEL. Will be. The global bit lines GBL0 to GBLm are connected to the sense amplifier circuit 23 and the write buffer circuit 24 shown in FIG. 1, thereby executing a read operation and a write operation for the memory cell MC.

図17は、本実施形態による半導体装置10の動作を説明するためのタイミング図である。   FIG. 17 is a timing chart for explaining the operation of the semiconductor device 10 according to the present embodiment.

図17に示す例では、外部からプログラムコマンドPROG及びロウアドレスRaddkが入力されている。ロウアドレスRaddkとは、サブワード線SWLkを指定するアドレスである。また、プログラムコマンドPROGとは、ロウアドレスRaddによって指定されるページを構成する任意のメモリセルMCに対してセットライト動作を行うためのコマンドであり、本例ではローカルビット線LBL0に対応するメモリセルMCにはセットライト動作を実行し、ローカルビット線LBL1に対応するメモリセルMCにはセットライト動作を実行しない例を示している。図17に示すように、セットライト動作を実行するメモリセルMCに対しては、対応するローカルビット線LBLをハイレベルとし、セットライト動作を実行しないメモリセルMCに対しては、対応するローカルビット線LBLをローレベルとすればよい。セットライト動作時においては、ソース線SLはローレベルである。   In the example shown in FIG. 17, a program command PROG and a row address Raddk are input from the outside. The row address Raddk is an address that designates the sub word line SWLk. The program command PROG is a command for performing a set write operation on an arbitrary memory cell MC constituting the page specified by the row address Radd. In this example, the program command PROG is a memory cell corresponding to the local bit line LBL0. An example is shown in which a set write operation is performed on MC and a set write operation is not performed on the memory cell MC corresponding to the local bit line LBL1. As shown in FIG. 17, the corresponding local bit line LBL is set to the high level for the memory cell MC that executes the set write operation, and the corresponding local bit is set for the memory cell MC that does not execute the set write operation. The line LBL may be set to a low level. During the set write operation, the source line SL is at a low level.

そして、本実施形態では、サブワード線SWLkを指定するロウアドレスRaddkが入力された場合、サブワード線SWLkとサブワード線SWLk+1が活性化する。これにより、これら2本のサブワード線SWLk,SWLk+1に挟まれたメモリセルMC(MCk)に含まれるセルトランジスタがオンし、セットライト電流を流すことが可能となる。かかる動作は、セットライト動作時だけでなく、リセットライト動作時やリード動作時においても同様であり、いずれの場合も選択すべきメモリセルMCを挟む2本のサブワード線SWLk,SWLk+1を活性化することになる。   In this embodiment, when the row address Raddk specifying the sub word line SWLk is input, the sub word line SWLk and the sub word line SWLk + 1 are activated. As a result, the cell transistor included in the memory cell MC (MCk) sandwiched between the two sub word lines SWLk and SWLk + 1 is turned on, and a set write current can be passed. This operation is the same not only during the set write operation but also during the reset write operation and the read operation. In either case, the two sub word lines SWLk and SWLk + 1 sandwiching the memory cell MC to be selected are activated. It will be.

例えばロウアドレスRaddのビットRadd0〜8の値が「000000000b」である場合(k=0)、メインワード信号MWL0A0,MWL0B0及びサブワード選択信号FXA0,FXB0が活性化するため、図13に示したサブワード線SWL0,SWL1がハイレベルに駆動され、これらに挟まれたメモリセルMC0が選択される。   For example, when the value of the bits Radd0 to Radd8 of the row address Radd is “000000000000b” (k = 0), the main word signals MWL0A0 and MWL0B0 and the subword selection signals FXA0 and FXB0 are activated, so that the subword lines shown in FIG. SWL0 and SWL1 are driven to a high level, and the memory cell MC0 sandwiched between them is selected.

これに対し、ロウアドレスRaddのビットRadd0〜8の値が「000000111b」である場合(k=7)には、マックス信号MAX0が活性化するため、ビットRadd3,4の値が「00b」であっても、メインワード信号MWL0A1,MWL0B0が活性化する。その結果、図13に示したサブワード線SWL7,SWL8がハイレベルに駆動され、これらに挟まれたメモリセルMC7が選択される。このように、サブワードドライバSWDの境界に位置するメモリセルMCを選択する場合には、マックス信号MAX0の活性化により、活性化するサブワードドライバSWDのペアが切り替わる。   On the other hand, when the value of the bits Radd0 to 8 of the row address Radd is “00000011b” (k = 7), the max signal MAX0 is activated, so that the values of the bits Radd3 and 4 are “00b”. However, the main word signals MWL0A1 and MWL0B0 are activated. As a result, the sub word lines SWL7 and SWL8 shown in FIG. 13 are driven to a high level, and the memory cell MC7 sandwiched between them is selected. As described above, when the memory cell MC located at the boundary of the sub word driver SWD is selected, the pair of the activated sub word drivers SWD is switched by the activation of the max signal MAX0.

さらに、ロウアドレスRaddのビットRadd0〜8の値が「111111111b」である場合(k=511)には、マックス信号MAX0〜MAX3が活性化する。その結果、メインワード信号MWL0B63とマックス信号MAX40が活性化し、図14に示したサブワード線SWL511,SWL512がハイレベルに駆動され、これらに挟まれたメモリセルMC511が選択される。このように、メモリマットの最後に位置するメモリセルMCを選択する場合には、サブワードドライバSWDMAXが使用される。   Further, when the values of the bits Radd0 to Radd8 of the row address Radd are “111111111b” (k = 511), the max signals MAX0 to MAX3 are activated. As a result, the main word signal MWL0B63 and the maximum signal MAX40 are activated, the sub word lines SWL511 and SWL512 shown in FIG. 14 are driven to a high level, and the memory cell MC511 sandwiched between them is selected. Thus, when the memory cell MC located at the end of the memory mat is selected, the sub word driver SWDMAX is used.

このように、本実施形態による半導体装置10は、メモリセルMCに2本のサブワード線SWLが割り当てられるとともに、隣接するメモリセルMCが同じサブワード線SWLを共有していることから、隣接するメモリセルMC間に絶縁分離すべき2本のサブワード線SWLを配置する必要がなくなる。これにより、チップ上における集積度を高めることができるとともに、製造歩留まりを高めることも可能となる。   As described above, in the semiconductor device 10 according to the present embodiment, since the two sub word lines SWL are allocated to the memory cell MC and the adjacent memory cells MC share the same sub word line SWL, the adjacent memory cells There is no need to arrange two sub word lines SWL to be insulated and separated between the MCs. As a result, the degree of integration on the chip can be increased, and the manufacturing yield can be increased.

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図18は、本発明の第2の実施形態によるメモリセルアレイ11の構造を説明するための模式図である。   FIG. 18 is a schematic diagram for explaining the structure of the memory cell array 11 according to the second embodiment of the present invention.

図18に示すように、本実施形態においては、サブワードドライバSWDAi,SWDBi(i=0〜63)にメインワード信号MWLpiが共通に入力される。また、サブワードドライバSWDAiにはサブワード選択信号FX0,2,4,6,8が共通に入力され、サブワードドライバSWDBiにはサブワード選択信号FX1,3,5,7が共通に入力される。   As shown in FIG. 18, in this embodiment, the main word signal MWLpi is commonly input to the sub word drivers SWDAi and SWDBi (i = 0 to 63). Further, subword selection signals FX0, 2, 4, 6, and 8 are commonly input to the subword driver SWDAi, and subword selection signals FX1, 3, 5, and 7 are commonly input to the subword driver SWDBi.

図19は、本実施形態で用いるロウデコーダ20aの主要部の構成を示すブロック図である。   FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a main part of the row decoder 20a used in the present embodiment.

図19に示すように、本実施形態で用いるロウデコーダ20aは、FX発生回路61、ロウプリデコーダ62〜64、マット選択回路65、メインワードドライバ66及び追加FX制御回路67を含んでいる。FX発生回路61は、ロウアドレスRaddのビットRadd0〜2を受け、これに基づいてサブワード選択信号FX0〜FX8を生成する回路である。このうち、サブワード選択信号FX0,FX8は、追加FX制御回路67に供給される。   As shown in FIG. 19, the row decoder 20 a used in this embodiment includes an FX generation circuit 61, row predecoders 62 to 64, a mat selection circuit 65, a main word driver 66, and an additional FX control circuit 67. The FX generation circuit 61 is a circuit that receives the bits Radd0 to Radd2 of the row address Radd and generates subword selection signals FX0 to FX8 based on the received bits. Among these, the subword selection signals FX0 and FX8 are supplied to the additional FX control circuit 67.

図20はFX発生回路61の回路図であり、図21はその真理値表である。   FIG. 20 is a circuit diagram of the FX generation circuit 61, and FIG. 21 is a truth table thereof.

図20及び図21に示すように、FX発生回路61は、ビットRadd0〜2の値に応じて、サブワード選択信号FX0〜FX8のいずれか2ビットを活性化させる。例えば、ビットRadd0〜2の値をrとすると、サブワード選択信号FXr,FX(r+1)が活性化する。サブワード選択信号FX0〜FX8は、図18に示したサブワードドライバSWDAi,SWDBiに供給される。また、サブワード選択信号FX0,FX8については、追加FX制御回路67にも供給される。   As shown in FIGS. 20 and 21, the FX generation circuit 61 activates any two bits of the subword selection signals FX0 to FX8 according to the values of the bits Radd0 to Radd2. For example, if the value of the bits Radd0 to Radd2 is r, the subword selection signals FXr and FX (r + 1) are activated. The sub word selection signals FX0 to FX8 are supplied to the sub word drivers SWDAi and SWDBi shown in FIG. Further, the sub-word selection signals FX0 and FX8 are also supplied to the additional FX control circuit 67.

ロウプリデコーダ62〜64は一般的な2ビットデコーダであり、バイナリ形式である2ビットの入力信号に基づいて、4ビットの出力信号のいずれか1ビットを活性化させる。マット選択回路65は、図7に示したマット選択回路55と同様、ロウアドレスRaddのビットRadd9〜11(マットアドレスMA)を受け、これに基づいてマット選択信号MATen0〜MATen7のいずれかを活性化させる。   The row predecoders 62 to 64 are general 2-bit decoders, and activate any one bit of the 4-bit output signal based on a 2-bit input signal in a binary format. Similarly to the mat selection circuit 55 shown in FIG. 7, the mat selection circuit 65 receives the bits Radd9 to 11 (mat address MA) of the row address Radd, and activates one of the mat selection signals MAten0 to MAten7 based on this. Let

ロウプリデコーダ62〜64から出力されるプリデコード信号R3<0:3>,R5<0:3>,R7<0:3>及びマット選択回路65から出力されるマット選択信号MATen0〜MATen7は、メインワードドライバ66に供給される。メインワードドライバ66は、活性化されているマット選択信号をMATenpとした場合、メインワード信号MWLp<0:63>を選択するとともに、プリデコード信号R3<0:3>,R5<0:3>,R7<0:3>に基づき、メインワード信号MWLp<0:63>の中からいずれか1本を活性化させる。   The predecode signals R3 <0: 3>, R5 <0: 3>, R7 <0: 3> output from the row predecoders 62 to 64 and the mat selection signals MATEN0 to MATEN7 output from the mat selection circuit 65 are It is supplied to the main word driver 66. The main word driver 66 selects the main word signal MWLp <0:63> and predecode signals R3 <0: 3>, R5 <0: 3> when the activated mat selection signal is MATENp. , R7 <0: 3>, one of the main word signals MWLp <0:63> is activated.

図22は追加FX制御回路67の回路図であり、図23はその真理値表である。   FIG. 22 is a circuit diagram of the additional FX control circuit 67, and FIG. 23 is a truth table thereof.

追加FX制御回路67は、サブワード選択信号FX0,FX8及びロウアドレスRaddのビットRadd3に基づいて、サブワード切替信号FXOB,FXEBを生成する回路である。図22及び図23に示すように、サブワード選択信号FX0又はFX8が活性化している場合、サブワード切替信号FXOB,FXEBのいずれか一方がローレベルに活性化する。ここで、サブワード選択信号FX0又はFX8が活性化するのは、ロウアドレスRaddのビットRadd0〜2の値が最小値である「000b」又は最大値である「111b」である場合が該当する。そして、サブワード選択信号FX0,FX8の論理とサブワード切替信号FXOB,FXEBの論理との関係は、ロウアドレスRaddのビットRadd3によって反転するよう構成されている。   The additional FX control circuit 67 is a circuit that generates the subword switching signals FXOB and FXEB based on the subword selection signals FX0 and FX8 and the bit Radd3 of the row address Radd. As shown in FIGS. 22 and 23, when the sub word selection signal FX0 or FX8 is activated, one of the sub word switching signals FXOB and FXEB is activated to a low level. Here, the sub word selection signal FX0 or FX8 is activated when the value of the bits Radd0 to 2 of the row address Radd is “000b” which is the minimum value or “111b” which is the maximum value. Then, the relationship between the logic of the sub word selection signals FX0 and FX8 and the logic of the sub word switching signals FXOB and FXEB is configured to be inverted by the bit Radd3 of the row address Radd.

図18に戻って、本実施形態においては、サブワードドライバSWDAi(i=0〜63)にゲート回路G0,2,4,6が含まれ、サブワードドライバSWDBi(i=0〜63)にゲート回路G1,3,5,7が含まれている。これらゲート回路G0〜G7は、例えばサブワードドライバSWDA0,SWDB0においてはそれぞれサブワード線SWL0〜SWL7を駆動する回路である。   Returning to FIG. 18, in the present embodiment, the sub-word driver SWDAi (i = 0 to 63) includes the gate circuits G0, 2, 4, and 6, and the sub-word driver SWDBi (i = 0 to 63) includes the gate circuit G1. , 3, 5 and 7 are included. These gate circuits G0 to G7 are circuits for driving the sub word lines SWL0 to SWL7 in the sub word drivers SWDA0 and SWDB0, for example.

これらゲート回路G0〜G7のうち、ゲート回路G1〜G7については、図24(a)に示すように対応するサブワード選択信号FX1〜FX7及びその反転信号と、対応するメインワード信号MWLpi(pはマットアドレスであり0〜7のいずれか、iはブロックアドレスであり0〜63のいずれか)を受け、これらに基づいて対応するサブワード線SWL1〜7×(pi)を駆動する。   Among these gate circuits G0 to G7, as for the gate circuits G1 to G7, as shown in FIG. 24A, the corresponding subword selection signals FX1 to FX7 and their inverted signals, and the corresponding main word signal MWLpi (p is matte). The address is one of 0 to 7, and i is a block address and is any one of 0 to 63), and the corresponding sub word lines SWL1 to 7 × (pi) are driven based on them.

これに対し、奇数番目のサブワードドライバSWDA1,3,5・・・に含まれるゲート回路G0(O)については、図24(b)に示すように、サブワード選択信号FX0,FX8、サブワード切替信号FXOB、対応するメインワード信号MWLpi及び前段のメインワード信号MWLp(i−1)を受け、これらに基づいて対応するサブワード線SWL0×(pi)を駆動する。例えば、サブワードドライバSWDA1に含まれるゲート回路G0(O)については、サブワード選択信号FX0,FX8、サブワード切替信号FXOB、対応するメインワード信号MWLp0,MWLp1を受け、これらに基づいて対応するサブワード線SWL8を駆動する。   On the other hand, for the gate circuit G0 (O) included in the odd-numbered sub word drivers SWDA1, 3, 5,..., The sub word selection signals FX0 and FX8, the sub word switching signal FXOB, as shown in FIG. The corresponding main word signal MWLpi and the previous main word signal MWLp (i−1) are received, and the corresponding sub word line SWL0 × (pi) is driven based on these. For example, the gate circuit G0 (O) included in the sub word driver SWDA1 receives the sub word selection signals FX0 and FX8, the sub word switching signal FXOB, the corresponding main word signals MWLp0 and MWLp1, and based on these, the corresponding sub word line SWL8 is set. To drive.

一方、偶数番目のサブワードドライバSWDA0,2,4・・・に含まれるゲート回路G0(E)については、図24(c)に示すように、サブワード選択信号FX0,FX8、サブワード切替信号FXEB、対応するメインワード信号MWLpi及び前段のメインワード信号MWLp(i−1)を受け、これらに基づいて対応するサブワード線SWL0×(pi)を駆動する。例えば、サブワードドライバSWDA2に含まれるゲート回路G0(E)については、サブワード選択信号FX0,FX8、サブワード切替信号FXEB、対応するメインワード信号MWLp1,MWLp2を受け、これらに基づいて対応するサブワード線SWL16を駆動する。   On the other hand, the gate circuits G0 (E) included in the even-numbered sub word drivers SWDA0, 2, 4... Correspond to the sub word selection signals FX0 and FX8, the sub word switching signal FXEB, as shown in FIG. The main word signal MWLpi and the main word signal MWLp (i−1) of the previous stage are received, and based on these, the corresponding sub word line SWL0 × (pi) is driven. For example, the gate circuit G0 (E) included in the sub word driver SWDA2 receives the sub word selection signals FX0 and FX8, the sub word switching signal FXEB, the corresponding main word signals MWLp1 and MWLp2, and based on these, the corresponding sub word line SWL16 is set. To drive.

但し、最初のサブワードドライバSWDAp0に含まれるゲート回路G0(E)については、前段のメインワード信号が存在しないため、これに対応する信号はハイレベルに固定される。また、最後のサブワードドライバSWDAp63には、図24(d)に示すゲート回路G512が含まれている。ゲート回路G512は、ロウアドレスRaddのビットRadd0〜8の値が最大値である「111111111b」である場合(k=511)に、最後のサブワード線SWL512を活性化させる。   However, for the gate circuit G0 (E) included in the first sub-word driver SWDAp0, since the main word signal at the previous stage does not exist, the corresponding signal is fixed at the high level. The last sub word driver SWDAp63 includes a gate circuit G512 shown in FIG. The gate circuit G512 activates the last sub word line SWL512 when the value of the bits Radd0 to 8 of the row address Radd is “111111111b” which is the maximum value (k = 511).

かかる構成により、本実施形態においても上述した第1の実施形態と同様、あるサブワード線SWLkを指定するロウアドレスRaddkが入力された場合、サブワード線SWLkとサブワード線SWLk+1を活性化させることができる。これにより、これら2本のサブワード線SWLk,SWLk+1に挟まれたメモリセルMC(MCk)に含まれるセルトランジスタがオンし、リード電流やライト電流を流すことが可能となる。   With this configuration, in this embodiment as well, as in the first embodiment described above, when a row address Raddk designating a certain sub word line SWLk is input, the sub word line SWLk and the sub word line SWLk + 1 can be activated. As a result, the cell transistor included in the memory cell MC (MCk) sandwiched between the two sub word lines SWLk and SWLk + 1 is turned on, and a read current and a write current can flow.

しかも、本実施形態においては、サブワードドライバSWDAiとサブワードドライバSWDBiに同じメインワード信号MWLpiを入力することができることから、メインワード線の配線本数を削減することも可能となる。   In addition, in the present embodiment, since the same main word signal MWLpi can be input to the sub word driver SWDAi and the sub word driver SWDBi, it is possible to reduce the number of main word lines.

次に、本発明の第3の実施形態について説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図25は、本発明の第3の実施形態によるメモリセルアレイ11の構造を説明するための模式図である。   FIG. 25 is a schematic view for explaining the structure of the memory cell array 11 according to the third embodiment of the present invention.

図25に示すように、本実施形態においては、サブワードドライバSWDAiにサブワード選択信号FXA0〜FXA4が入力され、サブワードドライバSWDBiにサブワード選択信号FXB0〜FXB4が入力される。さらに、サブワードドライバSWDAiに含まれるゲート回路G0には、対応するメインワード信号MWLpAiのみならず、前段のメインワード信号MWLpA(i−1)も入力される。同様に、サブワードドライバSWDBiに含まれるゲート回路G1には、対応するメインワード信号MWLpBiのみならず、前段のメインワード信号MWLpB(i−1)も入力される。   As shown in FIG. 25, in this embodiment, subword selection signals FXA0 to FXA4 are input to the subword driver SWDAi, and subword selection signals FXB0 to FXB4 are input to the subword driver SWDBi. Further, not only the corresponding main word signal MWLpAi but also the previous main word signal MWLpA (i−1) are input to the gate circuit G0 included in the sub word driver SWDAi. Similarly, not only the corresponding main word signal MWLpBi but also the previous main word signal MWLpB (i−1) are input to the gate circuit G1 included in the sub word driver SWDBi.

図26は、本実施形態で用いるロウデコーダ20bの主要部の構成を示すブロック図である。   FIG. 26 is a block diagram showing a configuration of a main part of the row decoder 20b used in the present embodiment.

図26に示すように、本実施形態で用いるロウデコーダ20bは、FX発生回路71、ロウプリデコーダ72〜74、マット選択回路75、メインワードドライバ76及びFXドライバ77を含んでいる。FX発生回路71は、図27に示すように、ロウアドレスRaddのビットRadd0〜2を受けてサブワード選択信号FX0〜FX7のいずれか1ビットを活性化させる一般的なデコード回路である。サブワード選択信号FX0〜FX7はFXドライバ77に入力される。また、サブワード選択信号FX0についてはロウプリデコーダ72にも入力される。   As shown in FIG. 26, the row decoder 20b used in this embodiment includes an FX generation circuit 71, row predecoders 72 to 74, a mat selection circuit 75, a main word driver 76, and an FX driver 77. As shown in FIG. 27, the FX generation circuit 71 is a general decoding circuit that receives bits Radd0 to 2 of the row address Radd and activates any one of the subword selection signals FX0 to FX7. The subword selection signals FX0 to FX7 are input to the FX driver 77. The sub word selection signal FX0 is also input to the row predecoder 72.

図28はFXドライバ77の回路図であり、図29はその真理値表である。尚、図29において、Radd3−8の欄に「0」と表記されているのは、ロウアドレスRaddのビットRadd3〜8の値が「000000b」であることを意味し、Radd3−8の欄に「1」と表記されているのは、ロウアドレスRaddのビットRadd3〜8の値が「000000b」以外であることを意味している。   FIG. 28 is a circuit diagram of the FX driver 77, and FIG. 29 is a truth table thereof. In FIG. 29, “0” in the Radd 3-8 column means that the value of the bits Radd 3 to 8 of the row address Radd is “000000b”, and the Radd 3-8 column The notation “1” means that the values of the bits Radd 3 to 8 of the row address Radd are other than “000000b”.

図28に示すように、FXドライバ77は、サブワード選択信号FX0〜FX7、ロウアドレスRaddのビットRadd3〜8及び対応するマット選択信号MATenp(p=0〜7)を受け、これらに基づいてサブワード選択信号FXA0〜FXA4,FXB0〜FXB4を生成する。サブワード選択信号FXA0〜FXA4,FXB0〜FXB4のレベルは、選択レベルVWL、非選択レベルVKKS及び逆バイアスレベルVKKのいずれか一つを取る。選択レベルVWL、非選択レベルVKKS及び逆バイアスレベルVKKの関係は、
VWL>VKKS>VKK
である。
As shown in FIG. 28, the FX driver 77 receives the subword selection signals FX0 to FX7, the bits Radd3 to 8 of the row address Radd and the corresponding mat selection signal MATemp (p = 0 to 7), and selects the subword based on them. Signals FXA0 to FXA4, FXB0 to FXB4 are generated. The level of the sub word selection signals FXA0 to FXA4, FXB0 to FXB4 is one of the selection level VWL, the non-selection level VKKS, and the reverse bias level VKK. The relationship between the selection level VWL, the non-selection level VKKS and the reverse bias level VKK is
VWL>VKKS> VKK
It is.

選択レベルVWLは、メモリセルMCに含まれるトランジスタTR1,TR2をオンさせる電位、つまりしきい値を超える電位であり、非選択レベルVKKS及び逆バイアスレベルVKKはこれらトランジスタTR1,TR2をオフさせる電位、つまりしきい値を超えない電位である。特に、逆バイアスレベルVKKは非選択レベルVKKSよりも低電位であるため、例えば、一方のトランジスタTR1のゲート電極に逆バイアスレベルVKKの電位が印加されると、他方のトランジスタTR2のゲート電極に選択レベルVWLの電位が印加されている場合であっても、トランジスタTR2に形成されたチャネルが打ち消され、オン電流が大幅に低減するか、ほとんど流れなくなる。   The selection level VWL is a potential that turns on the transistors TR1 and TR2 included in the memory cell MC, that is, a potential that exceeds a threshold value. The non-selection level VKKS and the reverse bias level VKK are potentials that turn off the transistors TR1 and TR2. That is, the potential does not exceed the threshold value. In particular, since the reverse bias level VKK is lower than the non-selection level VKKS, for example, when the potential of the reverse bias level VKK is applied to the gate electrode of one transistor TR1, the gate electrode of the other transistor TR2 is selected. Even when the potential of the level VWL is applied, the channel formed in the transistor TR2 is canceled, and the on-state current is greatly reduced or hardly flows.

ここで、図28に示すゲート回路77aは、ロウアドレスRaddのビットRadd0〜8の値が「000000000b」である場合に、サブワード選択信号FXB0を選択するための回路である。また、図28に示すゲート回路77bは、ロウアドレスRaddのビットRadd3〜8の値が「000000b」以外である場合に、サブワード選択信号FXB4を選択するための回路である。   Here, the gate circuit 77a shown in FIG. 28 is a circuit for selecting the subword selection signal FXB0 when the values of the bits Radd0 to Radd8 of the row address Radd are “000000000000b”. A gate circuit 77b shown in FIG. 28 is a circuit for selecting the subword selection signal FXB4 when the values of the bits Radd3 to 8 of the row address Radd are other than “000000b”.

このようにして生成されるサブワード選択信号FXA0〜FXA4,FXB0〜FXB4のうち、サブワード選択信号FXA0〜FXA4は図25に示したサブワードドライバSWDAiに供給され、サブワード選択信号FXB0〜FXB4は図25に示したサブワードドライバSWDBiに供給される。   Of the subword selection signals FXA0 to FXA4 and FXB0 to FXB4 generated in this way, the subword selection signals FXA0 to FXA4 are supplied to the subword driver SWDAi shown in FIG. 25, and the subword selection signals FXB0 to FXB4 are shown in FIG. Is supplied to the sub word driver SWDBi.

図30はロウプリデコーダ72の回路図であり、(a)はプリデコード信号R3A0〜3を生成する回路部分を示し、(b)はプリデコード信号R3B0〜3を生成する回路部分を示している。   30 is a circuit diagram of the row predecoder 72. FIG. 30A shows a circuit portion that generates the predecode signals R3A0-3, and FIG. 30B shows a circuit portion that generates the predecode signals R3B0-3. .

図30(a)に示すように、ロウプリデコーダ72のうちプリデコード信号R3A0〜3を生成する回路部分は一般的な2ビットデコーダであり、ロウアドレスRaddのビットRadd3,4に基づいて、4ビットのプリデコード信号R3A0〜3のいずれか1ビットを活性化させる。   As shown in FIG. 30A, a circuit portion that generates the predecode signals R3A0 to R3A0-3 in the row predecoder 72 is a general 2-bit decoder, and is based on the bits Radd3 and 4 of the row address Radd. Any one bit of the bit predecode signals R3A0-3 is activated.

一方、ロウプリデコーダ72のうちプリデコード信号R3B0〜3を生成する回路部分は、図30(b)に示すように、一般的な2ビットデコーダの回路構成に加え、活性化するプリデコード信号R3B0〜3を切り替える論理ゲート回路が追加されている。具体的には、ロウアドレスRaddのビットRadd0〜8の値が「000000000b」である場合には、図30(a)の回路部分と同じ機能を果たす一方、ロウアドレスRaddのビットRadd0〜8の値が「000000000b」以外である場合には、活性化するプリデコード信号R3B0〜3が切り替わり、一つ前のプリデコード信号が活性化する。   On the other hand, in the row predecoder 72, the circuit portion for generating the predecode signals R3B0 to R3B0 is activated in addition to the general 2-bit decoder circuit configuration as shown in FIG. A logic gate circuit for switching .about.3 is added. Specifically, when the value of the bits Radd0 to 8 of the row address Radd is “000000000000b”, the value of the bits Radd0 to 8 of the row address Radd is achieved while performing the same function as the circuit portion of FIG. Is other than “000000000000b”, the predecode signals R3B0-3 to be activated are switched, and the previous predecode signal is activated.

かかる構成により、ロウプリデコーダ72は、ロウアドレスRaddのビットRadd3,4に基づいて、プリデコード信号R3A0〜3のいずれか1ビット及びプリデコード信号R3B0〜3のいずれか1ビットを活性化させる。   With this configuration, the row predecoder 72 activates any one bit of the predecode signals R3A0 to R3B0 and any one bit of the predecode signals R3B0 to R3 based on the bits Radd3 and 4 of the row address Radd.

他のロウプリデコーダ73,74についても、図30(a),(b)に示したロウプリデコーダ72と同様の回路構成を有している。したがって、ロウプリデコーダ73については、ロウアドレスRaddのビットRadd5,6に基づいて、プリデコード信号R5A0〜3のいずれか1ビット及びプリデコード信号R5B0〜3のいずれか1ビットを活性化させ、ロウプリデコーダ74については、ロウアドレスRaddのビットRadd7,8に基づいて、プリデコード信号R7A0〜3のいずれか1ビット及びプリデコード信号R7B0〜3のいずれか1ビットを活性化させる。   The other row predecoders 73 and 74 have the same circuit configuration as the row predecoder 72 shown in FIGS. Therefore, for row predecoder 73, one bit of predecode signals R5A0-3 and one bit of predecode signals R5B0-3 are activated based on bits Radd5, 6 of row address Radd. For predecoder 74, one bit of predecode signals R7A0-3 and one bit of predecode signals R7B0-3 are activated based on bits Radd7, 8 of row address Radd.

マット選択回路75は、図7に示したマット選択回路55と同様、ロウアドレスRaddのビットRadd9〜11(マットアドレスMA)を受け、これに基づいてマット選択信号MATen0〜MATen7のいずれかを活性化させる。   Similarly to the mat selection circuit 55 shown in FIG. 7, the mat selection circuit 75 receives bits Radd9 to 11 (mat address MA) of the row address Radd, and activates one of the mat selection signals MAten0 to MAten7 based on this. Let

ロウプリデコーダ72〜74から出力されるこれらのプリデコード信号と、マット選択回路75から出力されるマット選択信号MATen0〜MATen7は、メインワードドライバ76に供給される。メインワードドライバ76は、図7に示したメインワードドライバ56と同じ機能を有しており、したがって、2本のメインワード信号を活性化させる。   These predecode signals output from the row predecoders 72 to 74 and the mat selection signals MATEN0 to MATEN7 output from the mat selection circuit 75 are supplied to the main word driver 76. The main word driver 76 has the same function as the main word driver 56 shown in FIG. 7, and therefore activates two main word signals.

図25に戻って、本実施形態においても、サブワードドライバSWDAi(i=1〜63)にゲート回路G0,2,4,6が含まれ、サブワードドライバSWDBi(i=1〜63)にゲート回路G1,3,5,7が含まれている。また、先頭のサブワードドライバSWDA0にはゲート回路G0a,2,4,6が含まれ、先頭のサブワードドライバSWDB0にはゲート回路G1a,2,4,6が含まれる。これらゲート回路G0〜G7,G0a,G1aは対応するサブワード線SWLを駆動する回路であり、例えばサブワードドライバSWDA0,SWDB0においては、ゲート回路G0a,G1a、G2〜G7によってそれぞれサブワード線SWL0〜SWL7が駆動される。   Returning to FIG. 25, also in this embodiment, the sub-word driver SWDAi (i = 1 to 63) includes the gate circuits G0, 2, 4, and 6, and the sub-word driver SWDBi (i = 1 to 63) includes the gate circuit G1. , 3, 5 and 7 are included. The top subword driver SWDA0 includes gate circuits G0a, 2, 4, and 6, and the top subword driver SWDB0 includes gate circuits G1a, 2, 4, and 6. These gate circuits G0 to G7, G0a, and G1a are circuits that drive the corresponding sub word lines SWL. For example, in the sub word drivers SWDA0 and SWDB0, the sub word lines SWL0 to SWL7 are driven by the gate circuits G0a, G1a, and G2 to G7, respectively. Is done.

これらゲート回路G0〜G7,G0a,G1aのうち、ゲート回路G0a,G1a,G2〜G7については、図31(a)に示す回路構成を有している。図31(a)に示すように、ゲート回路G2〜G7は対応するメインワード信号MWLpAi(又はMWLpBi)を入力信号とし、対応するサブワード選択信号FXA0〜3(又はFXB0〜3)を電源とするインバータ回路であるが、サブワード選択信号FXA0〜3(又はFXB0〜3)をソースとするトランジスタの代わりにトランスファゲートTGが用いられている。これにより、対応するメインワード信号MWLpAi(又はMWLpBi)がローレベルに活性化すると、当該サブワード線SWLは、サブワード選択信号FXA0〜3(又はFXB0〜3)の電位(VWL、VKKS又はVKK)に駆動される。   Among these gate circuits G0-G7, G0a, G1a, the gate circuits G0a, G1a, G2-G7 have the circuit configuration shown in FIG. As shown in FIG. 31 (a), the gate circuits G2 to G7 are inverters having the corresponding main word signal MWLpAi (or MWLpBi) as an input signal and the corresponding subword selection signals FXA0 to FXA0 to 3 (or FXB0 to 3) as power sources. Although it is a circuit, a transfer gate TG is used instead of a transistor that uses the sub word selection signals FXA0 to FXA3 (or FXB0 to FXB3) as a source. Accordingly, when the corresponding main word signal MWLpAi (or MWLpBi) is activated to a low level, the sub word line SWL is driven to the potential (VWL, VKKS, or VKK) of the sub word selection signals FXA0 to FXA3 (or FXB0 to FXB3). Is done.

これに対し、ゲート回路G0については、図31(b)に示すように、サブワード選択信号FXA0を受けるトランスファゲートTG0と、サブワード選択信号FXA4を受けるトランスファゲートTG4が並列接続されている。トランスファゲートTG0は前段のメインワード信号MWLpA(i−1)によって制御され、トランスファゲートTG4は対応するメインワード信号MWLpAiによって制御される。   On the other hand, in the gate circuit G0, as shown in FIG. 31B, a transfer gate TG0 that receives the subword selection signal FXA0 and a transfer gate TG4 that receives the subword selection signal FXA4 are connected in parallel. The transfer gate TG0 is controlled by the main word signal MWLpA (i-1) in the previous stage, and the transfer gate TG4 is controlled by the corresponding main word signal MWLpAi.

また、ゲート回路G1については、図31(c)に示すように、サブワード選択信号FXA4を受けるトランスファゲートTG4a,TG4bが並列接続されている。トランスファゲートTG4bは前段のメインワード信号MWLpB(i−1)によって制御され、トランスファゲートTG4aは対応するメインワード信号MWLpBiによって制御される。   As for the gate circuit G1, as shown in FIG. 31 (c), transfer gates TG4a and TG4b receiving the sub word selection signal FXA4 are connected in parallel. The transfer gate TG4b is controlled by the main word signal MWLpB (i-1) in the previous stage, and the transfer gate TG4a is controlled by the corresponding main word signal MWLpBi.

図32は、本実施形態におけるメモリセルアレイ11の一部をより詳細に示す回路図である。   FIG. 32 is a circuit diagram showing a part of the memory cell array 11 in this embodiment in more detail.

図32に示すように、ゲート回路G0,2,4,6には対応するメインワード信号MWLpAiが供給され、ゲート回路G1,3,5,7には対応するメインワード信号MWLpBiが供給される。これに加え、ゲート回路G0には前段のメインワード信号MWLpA(i−1)が供給され、ゲート回路G1には前段のメインワード信号MWLpB(i−1)が供給される。   As shown in FIG. 32, the corresponding main word signal MWLpAi is supplied to the gate circuits G0, 2, 4, and 6, and the corresponding main word signal MWLpBi is supplied to the gate circuits G1, 3, 5, and 7. In addition, the previous main word signal MWLpA (i-1) is supplied to the gate circuit G0, and the previous main word signal MWLpB (i-1) is supplied to the gate circuit G1.

そして、ゲート回路G0,2,4,6のうち、ゲート回路G2,4,6については、それぞれサブワード選択信号FXA1〜3のレベルに基づいて対応するサブワード線SWLを駆動する。一方、ゲート回路G0については、サブワード選択信号FXA0又はFXA4のレベルに基づいて対応するサブワード線SWLを駆動する。サブワード選択信号FXA0又はFXA4の選択は、活性化されたメインワード信号MWLpAi又はメインワード信号MWLpA(i−1)によって行われる。   Of the gate circuits G0, 2, 4, and 6, the gate circuits G2, 4, and 6 drive the corresponding sub word lines SWL based on the levels of the sub word selection signals FXA1 to FXA1. On the other hand, for the gate circuit G0, the corresponding sub word line SWL is driven based on the level of the sub word selection signal FXA0 or FXA4. Selection of the sub word selection signal FXA0 or FXA4 is performed by the activated main word signal MWLpAi or main word signal MWLpA (i-1).

但し、初段のサブワードドライバSWDA0に含まれるゲート回路G0には、前段のメインワード信号が存在しないため、サブワード選択信号FXA4は供給されない。また、図示しないが、最後のサブワードドライバSWDA64には、FXA0〜FXA3をFXA4に置き換えた図31(a)に相当する回路が含まれており、ロウアドレスRaddのビットRadd0〜8の値が最大値である「111111111b」である場合(k=511)に、最後のサブワード線SWL512が活性化する。   However, the sub-word selection signal FXA4 is not supplied to the gate circuit G0 included in the first-stage sub-word driver SWDA0 because the previous-stage main word signal does not exist. Although not shown, the last sub-word driver SWDA64 includes a circuit corresponding to FIG. 31A in which FXA0 to FXA3 are replaced with FXA4, and the value of the bits Radd0 to 8 of the row address Radd is the maximum value. In the case of “111111111b” (k = 511), the last sub-word line SWL512 is activated.

同様に、ゲート回路G1,3,5,7のうち、ゲート回路G3,5,7については、それぞれサブワード選択信号FXB1〜3のレベルに基づいて対応するサブワード線SWLを駆動する。一方、ゲート回路G1については、サブワード選択信号FXB0又はFXB4のレベルに基づいて対応するサブワード線SWLを駆動する。サブワード選択信号FXB0又はFXB4の選択は、活性化されたメインワード信号MWLpBi又はメインワード信号MWLpB(i−1)によって行われる。   Similarly, among the gate circuits G1, 3, 5, and 7, the gate circuits G3, 5, and 7 drive the corresponding sub word lines SWL based on the levels of the sub word selection signals FXB1 to FXB1. On the other hand, for the gate circuit G1, the corresponding sub word line SWL is driven based on the level of the sub word selection signal FXB0 or FXB4. The selection of the sub word selection signal FXB0 or FXB4 is performed by the activated main word signal MWLpBi or main word signal MWLpB (i-1).

図33は、第3の実施形態による半導体装置10の動作を説明するためのタイミング図である。   FIG. 33 is a timing chart for explaining the operation of the semiconductor device 10 according to the third embodiment.

図33に示すように、本実施形態においては、外部からプログラムコマンドPROG及びロウアドレスRaddkが入力されると、サブワード線SWLkとサブワード線SWLk+1が選択レベルVWLに駆動されるとともに、サブワード線SWLk−1とサブワード線SWLk+2が逆バイアスレベルVKKに駆動される。他のサブワード線SWL(例えばSWLk−2)については、非選択レベルVKKSに駆動される。   As shown in FIG. 33, in the present embodiment, when a program command PROG and a row address Raddk are input from the outside, the sub word line SWLk and the sub word line SWLk + 1 are driven to the selection level VWL, and the sub word line SWLk−1. The sub word line SWLk + 2 is driven to the reverse bias level VKK. Other sub word lines SWL (for example, SWLk-2) are driven to the non-selection level VKKS.

これにより、これら2本のサブワード線SWLk,SWLk+1に挟まれたメモリセルMC(MCk)に含まれるセルトランジスタがオンし、セットライト電流を流すことが可能となる。かかる動作は、セットライト動作時だけでなく、リセットライト動作時やリード動作時においても同様であり、いずれの場合も選択すべきメモリセルMCを挟む2本のサブワード線SWLk,SWLk+1を活性化することになる。   As a result, the cell transistor included in the memory cell MC (MCk) sandwiched between the two sub word lines SWLk and SWLk + 1 is turned on, and a set write current can be passed. This operation is the same not only during the set write operation but also during the reset write operation and the read operation. In either case, the two sub word lines SWLk and SWLk + 1 sandwiching the memory cell MC to be selected are activated. It will be.

そして、サブワード線SWLk,SWLk+1のそれぞれ外側に位置するサブワード線SWLk−1とサブワード線SWLk+2が逆バイアスレベルVKKに駆動されることから、メモリセルMC(MCk)に隣接するメモリセルMC(MCk−1,MCk+1)に形成されるチャネルを打ち消すことができる。一例として、図32に示すサブワード線SWL8,SWL9がそれぞれゲート回路G0,G1によって選択レベルVWLに駆動された場合、その外側に位置するサブワード線SWL7,SWL10がそれぞれゲート回路G7,G2によって逆バイアスレベルVKKに駆動される。   Then, since the sub word line SWLk-1 and the sub word line SWLk + 2 located outside the sub word lines SWLk and SWLk + 1 are driven to the reverse bias level VKK, the memory cell MC (MCk-1) adjacent to the memory cell MC (MCk-1) is driven. , MCk + 1) can be cancelled. As an example, when the sub word lines SWL8 and SWL9 shown in FIG. 32 are driven to the selection level VWL by the gate circuits G0 and G1, respectively, the sub word lines SWL7 and SWL10 located outside the sub word lines SWL8 and SWL9 are reverse bias levels by the gate circuits G7 and G2, respectively. Driven to VKK.

図6(a)を用いて説明したように、例えばサブワード線SWL3,SWL4を選択レベルVWLに駆動した場合、対応するメモリセルMC3のみならず、隣接するメモリセルMC2,MC4にもチャネルが形成され、これにより不必要な電流(例えば電流Ir')が流れるおそれがあるが、本実施形態では、サブワード線SWL2,SWL5が逆バイアスレベルVKKに駆動されることから、隣接するメモリセルMC2,MC4に形成されるチャネルが打ち消される。これにより、これにより不必要な電流(例えば電流Ir')が低減することから、リード動作時におけるS/N比が改善されるとともに、ライト動作時における誤書き込みを防止することが可能となる。   As described with reference to FIG. 6A, for example, when the sub word lines SWL3 and SWL4 are driven to the selection level VWL, channels are formed not only in the corresponding memory cell MC3 but also in the adjacent memory cells MC2 and MC4. This may cause unnecessary current (for example, current Ir ′) to flow. However, in this embodiment, since the sub word lines SWL2 and SWL5 are driven to the reverse bias level VKK, the adjacent memory cells MC2 and MC4 The channel that is formed is canceled. As a result, unnecessary current (for example, current Ir ′) is reduced, thereby improving the S / N ratio during the read operation and preventing erroneous writing during the write operation.

次に、本発明の第4の実施形態について説明する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

図34は、本発明の第4の実施形態による半導体装置の主要部の構成を示すブロック図である。   FIG. 34 is a block diagram showing the configuration of the main part of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

本実施形態による半導体装置では、9ビットのロウアドレスRadd0〜8を受けて、513本のワード線WL0〜WL512のいずれか2本を選択レベルVWLに駆動するとともに、他の2本を逆バイアスレベルVKKに駆動する。まず、9ビットのロウアドレスRadd0〜8はデコーダ80に入力され、これにより512ビットのデコード信号DEC0〜DEC511のいずれか1ビットが活性化される。そして、デコード信号DECj(j=0〜511)は、ワードドライバWDj,WDj+1のイネーブルノードENに供給され、これにより対応するワード線WLj,WLj+1が選択レベルVWLに駆動される。   In the semiconductor device according to the present embodiment, in response to the 9-bit row address Radd0-8, any two of the 513 word lines WL0-WL512 are driven to the selection level VWL, and the other two are reverse bias levels. Drive to VKK. First, the 9-bit row addresses Radd0 to Radd8 are input to the decoder 80, whereby one of the 512-bit decode signals DEC0 to DEC511 is activated. The decode signal DECj (j = 0 to 511) is supplied to the enable node EN of the word drivers WDj and WDj + 1, whereby the corresponding word lines WLj and WLj + 1 are driven to the selection level VWL.

さらに、デコード信号DECj(j=0〜511)は、ワードドライバWDj−1,WDj+2のネガティブノードNEGにも供給され、これにより対応するワード線WLj−1,WLj+2が逆バイアスレベルVKKに駆動される。但し、最初のデコード信号DEC0が活性化する場合には、ワードドライバWDj−1に相当するダミーワードドライバDWD0によってダミーワード線DWL0が逆バイアスレベルVKKに駆動される。また、最後のデコード信号DEC511が活性化する場合には、ワードドライバWDj+2に相当するダミーワードドライバDWD1によってダミーワード線DWL1が逆バイアスレベルVKKに駆動される。   Further, the decode signal DECj (j = 0 to 511) is also supplied to the negative nodes NEG of the word drivers WDj−1 and WDj + 2, thereby driving the corresponding word lines WLj−1 and WLj + 2 to the reverse bias level VKK. . However, when the first decode signal DEC0 is activated, the dummy word line DWL0 is driven to the reverse bias level VKK by the dummy word driver DWD0 corresponding to the word driver WDj-1. When the last decode signal DEC511 is activated, the dummy word line DWL1 is driven to the reverse bias level VKK by the dummy word driver DWD1 corresponding to the word driver WDj + 2.

かかる構成により、ロウアドレスRadd0〜8がどのような値であっても、隣り合う2本のワード線WLj,WLj+1が選択レベルVWLに駆動されるとともに、これらに隣接する他の2本のワード線WLj−1(又はダミーワード線DWL0),WLj+2(又はダミーワード線DWL1)が逆バイアスレベルVKKに駆動される。これにより、単純な構成で上述した第3の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。   With this configuration, the two adjacent word lines WLj and WLj + 1 are driven to the selection level VWL regardless of the values of the row addresses Radd0 to Radd8, and the other two word lines adjacent to them are driven. WLj−1 (or dummy word line DWL0) and WLj + 2 (or dummy word line DWL1) are driven to the reverse bias level VKK. This makes it possible to obtain the same effect as that of the third embodiment described above with a simple configuration.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.

10 半導体装置
11 メモリセルアレイ
12 コマンドディテクタ
13 コントロール回路
14 制御ロジック回路
15 コマンドレジスタ
16 アレイコントロール回路
17 ステータスレジスタ
18 アドレスレジスタ
19 ロウアドレスバッファ
20,20a,20b ロウデコーダ
21 カラムアドレスバッファ
22 カラムデコーダ
23 センスアンプ回路
24 ライトバッファ回路
25 ベリファイ判定回路
26 データレジスタ
30 シリコン基板
31 シリコンピラー
32,33 ソース/ドレイン領域
34 ゲート絶縁膜
41 上部電極
42 下部電極
43 ビット線コンタクト
44 セルコンタクト
51,61,71 FX発生回路
52〜54,62〜64,72〜74 ロウプリデコーダ
55,65,75 マット選択回路
56,66,76 メインワードドライバ
67 追加FX制御回路
77 FXドライバ
77a,77b ゲート回路
80 デコーダ
BL ビット線
BLK ブロック
DWD0,DWD1 ダミーワードドライバ
DWL0,DWL1 ダミーワード線
GBL グローバルビット線
LBL ローカルビット線
MAT メモリマット
MC メモリセル
MWL メインワード線
R 可変抵抗素子
SEL 階層スイッチ
SL ソース線
SWD サブワードドライバ
SWL サブワード線
T トランジスタ
TG トランスファゲート
TR 選択回路
TR1,TR2 セルトランジスタ
WD ワードドライバ
WL ワード線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor device 11 Memory cell array 12 Command detector 13 Control circuit 14 Control logic circuit 15 Command register 16 Array control circuit 17 Status register 18 Address register 19 Row address buffer 20, 20a, 20b Row decoder 21 Column address buffer 22 Column decoder 23 Sense amplifier Circuit 24 Write buffer circuit 25 Verify determination circuit 26 Data register 30 Silicon substrate 31 Silicon pillar 32, 33 Source / drain region 34 Gate insulating film 41 Upper electrode 42 Lower electrode 43 Bit line contact 44 Cell contact 51, 61, 71 FX generation circuit 52 to 54, 62 to 64, 72 to 74 Row predecoders 55, 65, 75 Mat selection circuits 56, 66, 76 Main word Driver 67 Additional FX control circuit 77 FX driver 77a, 77b Gate circuit 80 Decoder BL Bit line BLK Block DWD0, DWD1 Dummy word driver DWL0, DWL1 Dummy word line GBL Global bit line LBL Local bit line MAT Memory mat MC Memory cell MWL Main word Line R Variable resistance element SEL Hierarchical switch SL Source line SWD Sub word driver SWL Sub word line T Transistor TG Transfer gate TR Select circuit TR1, TR2 Cell transistor WD Word driver WL Word line

Claims (8)

第1の方向に並んで配置される複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルを挟むように其々前記第1の方向に並んで配置され、前記第1の方向と交差する第2の方向に延在する複数のワード線と、
前記複数のワード線を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、前記複数のメモリセルのうちの第1のメモリセルにアクセスする際に前記複数のワード線のうち前記第1のメモリセルを挟む第1及び第2のワード線の電位を非選択レベルから選択レベルとし、前記第1のメモリセルに隣接する第2のメモリセルにアクセスする際に前記第2のメモリセルを挟む前記第2のワード線及び第3のワード線の電位を前記非選択レベルから前記選択レベルとすることを特徴とする半導体装置。
A plurality of memory cells arranged side by side in a first direction;
A plurality of word lines arranged in the first direction so as to sandwich the plurality of memory cells, respectively, and extending in a second direction intersecting the first direction;
A control circuit for controlling the plurality of word lines,
The control circuit sets the potentials of the first and second word lines sandwiching the first memory cell out of the plurality of word lines when the first memory cell of the plurality of memory cells is accessed. The potential of the second word line and the third word line sandwiching the second memory cell when the second memory cell adjacent to the first memory cell is accessed is changed from the selection level to the selection level. A semiconductor device, wherein the selection level is changed from a non-selection level.
前記制御回路は、前記複数のメモリセルのうち、前記第1のメモリセルに隣接する前記第2のメモリセルとは反対側の第3のメモリセルにアクセスする際に前記第3のメモリセルを挟む前記第1のワード線及び第4のワード線の電位を前記非選択レベルから前記選択レベルとすることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The control circuit controls the third memory cell when accessing the third memory cell on the opposite side to the second memory cell adjacent to the first memory cell among the plurality of memory cells. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the potential of the first word line and the fourth word line sandwiched between the non-selection level and the selection level is set. 前記複数のメモリセルのそれぞれは、直列接続された選択回路及び記憶素子を含み、
前記選択回路は、並列接続された第1及び第2のセルトランジスタを含み、
前記第1のセルトランジスタの制御電極は、当該メモリセルを挟む2本のワード線の一方に接続され、
前記第2のセルトランジスタの制御電極は、前記2本のワード線の他方に接続されることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
Each of the plurality of memory cells includes a selection circuit and a storage element connected in series,
The selection circuit includes first and second cell transistors connected in parallel,
The control electrode of the first cell transistor is connected to one of two word lines sandwiching the memory cell,
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a control electrode of the second cell transistor is connected to the other of the two word lines.
前記第1及び第2のセルトランジスタは、いずれも縦型構造を有するMOSトランジスタであることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 3, wherein each of the first and second cell transistors is a MOS transistor having a vertical structure. 前記記憶素子は、可変抵抗素子であることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the memory element is a variable resistance element. 前記選択レベルは前記MOSトランジスタのしきい値を超える電位であり、前記非選択レベルは前記MOSトランジスタのしきい値を超えない電位であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the selection level is a potential exceeding a threshold value of the MOS transistor, and the non-selection level is a potential not exceeding a threshold value of the MOS transistor. 前記制御回路は、前記第1のメモリセルにアクセスする際に前記第3及び第4のワード線の電位を前記非選択レベルから逆バイアスレベルとすることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。   7. The semiconductor device according to claim 6, wherein the control circuit changes the potential of the third and fourth word lines from the non-selection level to a reverse bias level when accessing the first memory cell. apparatus. 前記非選択レベルは、前記逆バイアスレベルと前記選択レベルとの間の電位であることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 7, wherein the non-selection level is a potential between the reverse bias level and the selection level.
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