JP2015079869A - メモリ装置、アクセス方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】記憶素子に印加できる電流を増大させつつ、セルサイズの増加を抑制できる抵抗変化メモリを提供する。
【解決手段】メモリセルは抵抗値の変化により情報を記憶する記憶素子と2つの選択トランジスタとを有する。記憶素子の一端は対応する2つのうちの一方のビット線に接続され、他端は2つの選択トランジスタの各ドレインに接続される。2つの選択トランジスタの各ソースは他方のビット線に接続される。2つの選択トランジスタのそれぞれのゲートは対応する2つのワード線に接続される。そしてこのメモリセルが第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムが構成され、このカラムが第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイが構成されるようにする。
【選択図】図3
【解決手段】メモリセルは抵抗値の変化により情報を記憶する記憶素子と2つの選択トランジスタとを有する。記憶素子の一端は対応する2つのうちの一方のビット線に接続され、他端は2つの選択トランジスタの各ドレインに接続される。2つの選択トランジスタの各ソースは他方のビット線に接続される。2つの選択トランジスタのそれぞれのゲートは対応する2つのワード線に接続される。そしてこのメモリセルが第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムが構成され、このカラムが第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイが構成されるようにする。
【選択図】図3
Description
本技術は、抵抗値の変化により情報を記憶する記憶素子を有するメモリ装置と、そのメモリ装置に対するアクセス方法についての技術分野に関する。
モバイル端末から大容量サーバに至るまで、各種情報機器の飛躍的な発展に伴い、これを構成するメモリやロジック等の素子においても、高集積化、高速化、低消費電力化等、さらなる高性能化が追求されている。
特に、半導体不揮発性メモリの進歩は著しく、大容量ファイルメモリとしてのフラッシュメモリは、ハードディスクドライブを駆逐する勢いで普及が進んでいる。
特に、半導体不揮発性メモリの進歩は著しく、大容量ファイルメモリとしてのフラッシュメモリは、ハードディスクドライブを駆逐する勢いで普及が進んでいる。
一方、コードストレージ用、さらにはワーキングメモリへの展開を睨み、現在一般に用いられているNORフラッシュメモリ、DRAM等を置き換えるべく、半導体不揮発性メモリの開発が進められている。例えば、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM:Magnetic Random Access Memory)、抵抗ランダムアクセスメモリ(ReRAM:Resistive Random Access Memory)、相変化ランダムアクセスメモリ(PCRAM:Phase-Change Random Access Memory)が挙げられる。これらは、抵抗値の変化によりデータを保持する記憶素子を備えており、一般に抵抗変化メモリと呼ばれる。
これらの不揮発性メモリの中でも、MRAMは、磁性体の磁化方向によりデータ記憶を行うために、高速の書き換え、かつ、ほぼ無限(1015回以上)の書き換えが可能である。MRAMは、その高速動作と信頼性から、今後、コードストレージやワーキングメモリへの展開が期待されている。
これらの不揮発性メモリの中でも、MRAMは、磁性体の磁化方向によりデータ記憶を行うために、高速の書き換え、かつ、ほぼ無限(1015回以上)の書き換えが可能である。MRAMは、その高速動作と信頼性から、今後、コードストレージやワーキングメモリへの展開が期待されている。
特許文献1、2に記載されているように、MRAMの書き込み方式には、配線から発生する電流磁界によって磁化を反転させる磁界書き込み方式と、スピントランスファートルクによって磁化を反転させるスピン注入書き込み方式がある。
磁界書き込み方式に比べ、スピン注入書き込み方式では、電流磁界を発生させるための配線が不要であるため、セル構造が単純になるという利点がある。以下、スピン注入書き込み方式のMRAMを単にMRAMと呼ぶことにする。
磁界書き込み方式に比べ、スピン注入書き込み方式では、電流磁界を発生させるための配線が不要であるため、セル構造が単純になるという利点がある。以下、スピン注入書き込み方式のMRAMを単にMRAMと呼ぶことにする。
MRAMの記憶素子は、MTJ(Magnetic Tunnel Junction)により構成されている。
MTJは、ある方向に磁化が固定された磁性層(以下、磁化固定層と呼ぶ。)と、磁化が固定されない磁性層(以下、記憶層と呼ぶ。)とを備え、磁化固定層と記憶層との間にトンネル絶縁層を設けることで、トンネル接合を形成している。
そして、磁化固定層の磁化の向きと記憶層の磁化の向きの相対角度によって、MTJの抵抗が変化する、いわゆるトンネル磁気抵抗効果を用いて、“0”“1”の読み出しを行う。
一方、書き込みは、磁化固定層を通過するスピン偏極電子が、記憶層に進入する際に、その磁性層にトルクを与えることを利用したもので、ある閾値以上の電流を流せば、記憶層の磁化の向きが反転する。
MTJは、ある方向に磁化が固定された磁性層(以下、磁化固定層と呼ぶ。)と、磁化が固定されない磁性層(以下、記憶層と呼ぶ。)とを備え、磁化固定層と記憶層との間にトンネル絶縁層を設けることで、トンネル接合を形成している。
そして、磁化固定層の磁化の向きと記憶層の磁化の向きの相対角度によって、MTJの抵抗が変化する、いわゆるトンネル磁気抵抗効果を用いて、“0”“1”の読み出しを行う。
一方、書き込みは、磁化固定層を通過するスピン偏極電子が、記憶層に進入する際に、その磁性層にトルクを与えることを利用したもので、ある閾値以上の電流を流せば、記憶層の磁化の向きが反転する。
ところで、MTJによる記憶素子への書き込みに際し、“0”“1”の選択は、MTJに流す電流の極性を変えることにより行う。
MTJに流す電流の極性を変えることが必要なため、ひとつのMTJはセルトランジスタを介して2本の配線(ビット線BLとソース線SL)に接続される。ビット線BLとソース線SLを平行に配置するために、メモリセルの幅は4Fが必要となる(“F”はフューチャーサイズ:Feature Size)。また、メモリセルの高さは3Fであるため、メモリセルのサイズは、12F2であった。これは、DRAMのメモリセルのサイズ6F2に比べて2倍であり、高容量のメモリを実現するにあたって不利となっていた。
MTJに流す電流の極性を変えることが必要なため、ひとつのMTJはセルトランジスタを介して2本の配線(ビット線BLとソース線SL)に接続される。ビット線BLとソース線SLを平行に配置するために、メモリセルの幅は4Fが必要となる(“F”はフューチャーサイズ:Feature Size)。また、メモリセルの高さは3Fであるため、メモリセルのサイズは、12F2であった。これは、DRAMのメモリセルのサイズ6F2に比べて2倍であり、高容量のメモリを実現するにあたって不利となっていた。
特許文献3では、隣接するビット線BLとソース線SLを共有化することによってメモリセルのサイズを6F2まで縮小させる方法が開示されているが、セルトランジスタのゲート幅は1Fと小さくなっている。記憶層の磁化を反転させるための電流がセルトランジスタで流せる電流よりも大きい場合には、書き込みができないという問題がある。安定した書き込みを行うためには、セルトランジスタのゲート幅はできるだけ大きくしたほうが望ましい。
これらのことに鑑みて本技術は、記憶素子に印加できる電流を増大させつつ、セルサイズの増加を抑制できる抵抗変化メモリを提供することを目的とする。
第1に、本技術に係るメモリ装置は、第1の方向に延在する複数のビット線と、前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数のワード線と、それぞれが対応する2つの前記ワード線と2つの前記ビット線に接続される複数のメモリセルとを備える。前記メモリセルのそれぞれは、抵抗値の変化により情報を記憶する記憶素子と2つの選択トランジスタとを有する。この記憶素子の一端はそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のビット線に接続され、前記記憶素子の他端は前記2つの選択トランジスタの各ドレインに接続され、前記2つの選択トランジスタの各ソースはそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のビット線に接続され、前記2つの選択トランジスタの一方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のワード線に接続され、前記2つの選択トランジスタの他方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のワード線に接続されている。そして前記メモリセルが前記第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムが構成され、前記カラムが前記第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイが構成されているものである。
この構成の場合、1つの記憶素子に対して、2つの選択トランジスタを介してアクセスのための電流が流される。
この構成の場合、1つの記憶素子に対して、2つの選択トランジスタを介してアクセスのための電流が流される。
第2に、上記した本技術に係るメモリ装置においては、前記カラム内で前記第1の方向に隣接する2つのメモリセルは、隣接する選択トランジスタのソースを共有することが望ましい。
拡散領域が共用されるなどで隣接する2つのメモリセルにおいてソースが共有される構成とすることでメモリセルアレイの効率的なレイアウトが可能となる。
拡散領域が共用されるなどで隣接する2つのメモリセルにおいてソースが共有される構成とすることでメモリセルアレイの効率的なレイアウトが可能となる。
第3に、上記した本技術に係るメモリ装置においては、前記メモリセルアレイ内で前記第2の方向に隣接する2つのカラムにおいて、1つの前記ビット線が共有され、偶数番目のカラムと奇数番目のカラムは、ワード線を1本ずらした状態で配置されていることが望ましい。
1つのメモリセルに対して2つのビット線と2つのワード線が対応する構成になるが、この場合に、隣接する2つのカラムにおいて、1つのビット線を共有させる。
また偶数番目のカラムと奇数番目のカラムを、ワード線が1本ずれた状態で配置することで効率的なレイアウトを実現する。
1つのメモリセルに対して2つのビット線と2つのワード線が対応する構成になるが、この場合に、隣接する2つのカラムにおいて、1つのビット線を共有させる。
また偶数番目のカラムと奇数番目のカラムを、ワード線が1本ずれた状態で配置することで効率的なレイアウトを実現する。
第4に、上記した本技術に係るメモリ装置においては、前記メモリセルに対するアクセスとして、アクセス対象のメモリセルに対応する2つのワード線への所定の選択電圧の印加により、該メモリセルの前記2つの選択トランジスタを導通させ、該メモリセルに対応する2つのビット線に第1の電圧と第2の電圧を印加するものとする。
2つのワード線により選択トランジスタをオンとしてメモリセルを選択する。そして2つのビット線の電位関係により“0”又は“1”の情報を記憶素子に書き込むための電流が流れるようにする。
2つのワード線により選択トランジスタをオンとしてメモリセルを選択する。そして2つのビット線の電位関係により“0”又は“1”の情報を記憶素子に書き込むための電流が流れるようにする。
本技術に係るアクセス方法は、第1に、上述の構成のメモリ装置に対するアクセス方法として、アクセス対象のメモリセルに対応する2つのワード線への所定の選択電圧の印加により、該メモリセルの前記2つの選択トランジスタを導通させ、該メモリセルに対応する2つのビット線における第1のビット線に第1の電圧を印加し、前記2つのビット線における第2のビット線にと第2の電圧を印加する。
即ち2つのワード線により選択トランジスタをオンとしてメモリセルを選択する。そして2つのビット線の電位関係により“0”又は“1”の情報を記憶素子に書き込むための電流が流れるようにする。
即ち2つのワード線により選択トランジスタをオンとしてメモリセルを選択する。そして2つのビット線の電位関係により“0”又は“1”の情報を記憶素子に書き込むための電流が流れるようにする。
第2に、上記した本技術に係るアクセス方法においては、前記メモリ装置が、前記メモリセルアレイ内で前記第2の方向に隣接する2つのカラムにおいて、1つの前記ビット線が共有され、かつ、偶数番目のカラムと奇数番目のカラムは、ワード線を1本ずらした状態で配置されている構成とされている場合、アクセス対象のメモリセルに対応する前記第1のビット線よりも前記第2のビット線側に位置する全てのビット線に前記第2の電圧を印加し、アクセス対象のメモリセルに対応する前記第2のビット線よりも前記第1のビット線側に位置する全てのビット線に前記第1の電圧を印加することが望ましい。
これによりメモリセルに対するアクセス時に配線容量の影響を排除する。
これによりメモリセルに対するアクセス時に配線容量の影響を排除する。
第3に、上記した本技術に係るアクセス方法においては、前記アクセス対象のメモリセルに対するアクセスを行った後に、隣接するカラムのメモリセルにアクセスを行う場合、前記第1,第2のビット線の一方の印加電圧を変化させることが望ましい。
これにより、順次メモリセルにアクセスする際に、各ビット線に電圧変動が生じる機会がなるべく少なくなるようにする。
これにより、順次メモリセルにアクセスする際に、各ビット線に電圧変動が生じる機会がなるべく少なくなるようにする。
第4に、上記した本技術に係るアクセス方法においては、前記アクセス対象のメモリセルに対するアクセスを行った後に、前記第1,第2のビット線の印加電圧を変化させずに、前記選択電圧の印加を行う2つのワード線を変更することで、同一カラムの他のメモリセルにアクセスを行うことが望ましい。
これにより、同一カラム内のメモリセルに順次アクセスする際に、各ビット線の電圧変動を避ける。
これにより、同一カラム内のメモリセルに順次アクセスする際に、各ビット線の電圧変動を避ける。
本技術によれば、記憶素子に印加できる電流を増大させつつ、セルサイズの増加を抑制できる抵抗変化型のメモリ装置が実現できる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
以下、実施の形態を次の順序で説明する。
<1.メモリ装置構成>
<2.メモリセルアレイのレイアウト>
<3.アクセス動作>
<4.まとめ及び変形例>
<1.メモリ装置構成>
<2.メモリセルアレイのレイアウト>
<3.アクセス動作>
<4.まとめ及び変形例>
<1.メモリ装置構成>
図1は、実施の形態のメモリ装置1内部構成例を示すブロック図である。
メモリ装置1はメモリセルアレイ2、ローデコーダ3、カラムデコーダ4、センスアンプ5、ライトドライバ6、I/Oバッファ7を備える。
このメモリ装置1に対しては、図示しない制御回路(メモリ装置1に対して情報の書き込みや読み出しを行うCPU(Central Processing Unit)等から書き込みや読み出しのためのアドレス(ローアドレスとカラムアドレス)が供給される。また制御回路とメモリ装置1との間で書込データや読出データの授受が行われる。
図1は、実施の形態のメモリ装置1内部構成例を示すブロック図である。
メモリ装置1はメモリセルアレイ2、ローデコーダ3、カラムデコーダ4、センスアンプ5、ライトドライバ6、I/Oバッファ7を備える。
このメモリ装置1に対しては、図示しない制御回路(メモリ装置1に対して情報の書き込みや読み出しを行うCPU(Central Processing Unit)等から書き込みや読み出しのためのアドレス(ローアドレスとカラムアドレス)が供給される。また制御回路とメモリ装置1との間で書込データや読出データの授受が行われる。
メモリセルアレイ2は、“0”“1”の1ビットの情報を記憶する記憶素子と選択トランジスタを含むメモリセルMCがマトリクス状に配置されて構成されている。
またメモリセルアレイ2上では、第1の方向(例えば垂直方向)に延在するm個のビット線BL0〜BLm−1と、第1の方向に交差する第2の方向(例えば水平方向)に延在するn個のワード線WL0〜WLn−1とが配設されている。
なお以下、ビット線BL0〜BLm−1を総称する場合は「ビット線BL」、ワード線WL0〜WLn−1を総称する場合は「ワード線WL」と表記する。
各メモリセルMCは、メモリセルアレイ2上を第1の方向に延びるビット線BLに接続されており、また第2の方向に延びるワード線WLに接続されている。後述するが、1つのメモリセルMCに対しては、2つのビット線BLと2つのワード線WLが対応するように接続されている。
またメモリセルアレイ2上では、第1の方向(例えば垂直方向)に延在するm個のビット線BL0〜BLm−1と、第1の方向に交差する第2の方向(例えば水平方向)に延在するn個のワード線WL0〜WLn−1とが配設されている。
なお以下、ビット線BL0〜BLm−1を総称する場合は「ビット線BL」、ワード線WL0〜WLn−1を総称する場合は「ワード線WL」と表記する。
各メモリセルMCは、メモリセルアレイ2上を第1の方向に延びるビット線BLに接続されており、また第2の方向に延びるワード線WLに接続されている。後述するが、1つのメモリセルMCに対しては、2つのビット線BLと2つのワード線WLが対応するように接続されている。
各ワード線WLの左端はメモリセルアレイ2の左に配置されたローデコーダ3に接続されている。各ビット線BLの下端はメモリセルアレイ2の下に配置されたカラムデコーダ4に接続されている。
書き込みや読み出しの対象となるメモリセルMCを選択するためのアドレスは、2つに分割され、上位ビットをローアドレスに、下位ビットをカラムアドレスに割り当てる。ローアドレスはローデコーダ3に入力され、カラムアドレスはカラムデコーダ4に入力される。
ローデコーダ3はローアドレスに基づいてワード線WL0〜WLn−1のそれぞれに必要な電圧(セル選択のための電圧)を印加する。
書き込みや読み出しの対象となるメモリセルMCを選択するためのアドレスは、2つに分割され、上位ビットをローアドレスに、下位ビットをカラムアドレスに割り当てる。ローアドレスはローデコーダ3に入力され、カラムアドレスはカラムデコーダ4に入力される。
ローデコーダ3はローアドレスに基づいてワード線WL0〜WLn−1のそれぞれに必要な電圧(セル選択のための電圧)を印加する。
また、カラムデコーダ4を介してビット線BLに接続され、読み出し対象の記憶素子に流れる読み出し電流に基づいて記憶されている情報を検出するセンスアンプ5を備える。
また、カラムデコーダ4を介してビット線BLに書き込み電圧を加えて、書き込み対象の記憶素子に書き込み電流を流すことで情報を書き込むライトドライバ6を備える。
カラムデコーダ4はカラムアドレスに基づいて、センスアンプ5やライトドライバ6が駆動するビット線BLを選択する。つまりカラムアドレスで指定される列のメモリセルMCに対しての読み出しや書き込みが行われるように、センスアンプ5やライトドライバ6によるビット線BL0〜BLm−1の駆動状態を設定する。
また、カラムデコーダ4を介してビット線BLに書き込み電圧を加えて、書き込み対象の記憶素子に書き込み電流を流すことで情報を書き込むライトドライバ6を備える。
カラムデコーダ4はカラムアドレスに基づいて、センスアンプ5やライトドライバ6が駆動するビット線BLを選択する。つまりカラムアドレスで指定される列のメモリセルMCに対しての読み出しや書き込みが行われるように、センスアンプ5やライトドライバ6によるビット線BL0〜BLm−1の駆動状態を設定する。
図2にメモリセルMCの構成を示し、図3にメモリセルアレイ2における各メモリセルMCの配置を示す。
図2は、メモリセルMCの構成を示す。ビット線BL、ワード線WLは、図3に破線で囲ったメモリセルMCxの場合を例にして表記している。つまり図2では、そのメモリセルMCに、2つのビット線BL2,BL3が対応し、ワード線WL5、WL6が対応するものとして図示している。
図2および図3に示すメモリセルMCは、1つの記憶素子(MTJ)10と2つの選択トランジスタCT1、CT2とを備えている。なお図3においては記憶素子10は抵抗記号で示している。
図2は、メモリセルMCの構成を示す。ビット線BL、ワード線WLは、図3に破線で囲ったメモリセルMCxの場合を例にして表記している。つまり図2では、そのメモリセルMCに、2つのビット線BL2,BL3が対応し、ワード線WL5、WL6が対応するものとして図示している。
図2および図3に示すメモリセルMCは、1つの記憶素子(MTJ)10と2つの選択トランジスタCT1、CT2とを備えている。なお図3においては記憶素子10は抵抗記号で示している。
図2に示すようにMTJとしての記憶素子10は、磁化固定層Pとトンネルバリア層Bと記憶層Fが積層されて構成される。
上述のようにMTJは、ある方向に磁化が固定された磁化固定層Pと、磁化が固定されない記憶層Fとを備え、磁化固定層Pと記憶層Fとの間にトンネルバリア層Bを設けることで、トンネル接合を形成している。
そして、磁化固定層Pの磁化の向きと記憶層Fの磁化の向きの相対角度によって、MTJの抵抗が変化する、いわゆるトンネル磁気抵抗効果を用いて、“0”“1”の読み出しを行う。
書き込みは、磁化固定層Pを通過するスピン偏極電子が、記憶層Fに進入する際に、その磁性層にトルクを与えることを利用したもので、ある閾値以上の電流を流せば、記憶層Fの磁化の向きが反転する。書き込みに際しての“0”“1”の選択は、MTJとしての記憶素子10に流す電流の極性を変えることにより行う。
記憶層Fの磁化を反転させるための電流値は、記憶素子10の体積に比例して減少するため、スケーリングが可能である。
上述のようにMTJは、ある方向に磁化が固定された磁化固定層Pと、磁化が固定されない記憶層Fとを備え、磁化固定層Pと記憶層Fとの間にトンネルバリア層Bを設けることで、トンネル接合を形成している。
そして、磁化固定層Pの磁化の向きと記憶層Fの磁化の向きの相対角度によって、MTJの抵抗が変化する、いわゆるトンネル磁気抵抗効果を用いて、“0”“1”の読み出しを行う。
書き込みは、磁化固定層Pを通過するスピン偏極電子が、記憶層Fに進入する際に、その磁性層にトルクを与えることを利用したもので、ある閾値以上の電流を流せば、記憶層Fの磁化の向きが反転する。書き込みに際しての“0”“1”の選択は、MTJとしての記憶素子10に流す電流の極性を変えることにより行う。
記憶層Fの磁化を反転させるための電流値は、記憶素子10の体積に比例して減少するため、スケーリングが可能である。
選択トランジスタCT1,CT2は、たとえばNチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)型のFET(Field effect transistor)を用いることができる。
記憶素子10の一端は、そのメモリセルMCに対応する2つのうちの一方のビット線(例えばBL2)に接続されている。
記憶素子10の他端は2つの選択トランジスタCT1,CT2の各ドレインに共通に接続されている。
2つの選択トランジスタCT1,CT2の各ソースはそのメモリセルMCに対応する2つのうちの他方のビット線(例えばBL3)に共通に接続されている。
選択トランジスタCT1は、ゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のワード線(例えばWL5)に接続され、選択トランジスタCT2は、ゲートが他方のワード線(例えばWL6)に接続されている。
記憶素子10の他端は2つの選択トランジスタCT1,CT2の各ドレインに共通に接続されている。
2つの選択トランジスタCT1,CT2の各ソースはそのメモリセルMCに対応する2つのうちの他方のビット線(例えばBL3)に共通に接続されている。
選択トランジスタCT1は、ゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のワード線(例えばWL5)に接続され、選択トランジスタCT2は、ゲートが他方のワード線(例えばWL6)に接続されている。
このような構成のメモリセルMCが図3のようにアレイ状に配置される。
そしてメモリセルMCが第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムCLが構成されている。カラムCL0,CL1,CL2・・・が、それぞれ第1の方向に並ぶメモリセル群となる。
そしてこれらのカラムCL0、CL1,CL2・・・が第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイ2が構成されている。
そしてメモリセルMCが第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムCLが構成されている。カラムCL0,CL1,CL2・・・が、それぞれ第1の方向に並ぶメモリセル群となる。
そしてこれらのカラムCL0、CL1,CL2・・・が第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイ2が構成されている。
また、この場合においてカラムCL内で第1の方向に隣接する2つのメモリセルMCは、隣接する選択トランジスタのソースを共有している。例えば図3のメモリセルMCxの選択トランジスタCT1と、それに隣接するメモリセルMCyの選択トランジスタCT2は、ソースとなる拡散領域が共有され、共通にビット線BL3に接続されている。
また図3からわかるように、メモリセルアレイ2内で第2の方向に隣接する2つのカラムCLにおいて、1つのビット線BLが共有されている。例えばカラムCL0,CL1では、ビット線BL1を共有する。
また偶数番目のカラム(CL0,CL2・・・)と奇数番目のカラム(CL1,CL3・・・)は、ワード線WLを1本ずらした状態で配置されている
例えば偶数番目のカラム(CL0,CL2・・・)では、選択トランジスタCT1のゲートが奇数番目のワード線(WL1,WL3・・・)に接続され、選択トランジスタCT2のゲートが偶数番目のワード線(WL0,WL2・・・)に接続される。これに対して奇数番目のカラム(CL0,CL2・・・)ではワード線WLとの配置関係が1本ずれていることで、選択トランジスタCT1のゲートが偶数番目のワード線(WL0,WL2・・・)に接続され、選択トランジスタCT2のゲートが奇数番目のワード線(WL1,WL3・・・)に接続される。
また偶数番目のカラム(CL0,CL2・・・)と奇数番目のカラム(CL1,CL3・・・)は、ワード線WLを1本ずらした状態で配置されている
例えば偶数番目のカラム(CL0,CL2・・・)では、選択トランジスタCT1のゲートが奇数番目のワード線(WL1,WL3・・・)に接続され、選択トランジスタCT2のゲートが偶数番目のワード線(WL0,WL2・・・)に接続される。これに対して奇数番目のカラム(CL0,CL2・・・)ではワード線WLとの配置関係が1本ずれていることで、選択トランジスタCT1のゲートが偶数番目のワード線(WL0,WL2・・・)に接続され、選択トランジスタCT2のゲートが奇数番目のワード線(WL1,WL3・・・)に接続される。
以上のような本実施の形態のメモリセルMC及びメモリセルアレイ2の構造において、メモリセルMCでは、トンネルバリア層Bを挟む、記憶層Fの磁化の向きと、磁化固定層Pの磁化の向きが、平行状態にあるか反平行状態にあるかによって、記憶素子10としてのMTJの抵抗値が変化する。2つの磁化が平行状態では抵抗値が低くなり、反平行状態では抵抗値が高くなる。このことを利用して、メモリセルMCに情報を書き込んだり、情報を読み出したりすることができる。例えば、抵抗値が低い状態を“0”情報に割り当て、抵抗値が高い状態を“1”情報に割り当てることにより、2値(1ビット)の情報を書き込むことができる。
メモリセルMCの情報を書き換えたり、メモリセルMCに書き込まれた情報を読み出したりするためには、MTJに電流Iz(図2参照)を流す必要がある。電流Izの極性、すなわち、MTJを上向きから下向きに、或いは下向きから上向きに流れるかによって、記憶層Fの磁化の向きを変化させて、メモリセルの情報を書き換えることができる。
<2.メモリセルアレイのレイアウト>
続いてメモリセルアレイ2のレイアウトを説明する。
図4にメモリセルアレイ2の平面レイアウトを示す。また図5Aに図4のa−a’線に沿った断面、図5Bに図4のb−b’線に沿った断面を示す。
続いてメモリセルアレイ2のレイアウトを説明する。
図4にメモリセルアレイ2の平面レイアウトを示す。また図5Aに図4のa−a’線に沿った断面、図5Bに図4のb−b’線に沿った断面を示す。
P型半導体基板SUB内には、素子分離領域STIが設けられており、P型半導体基板SUBの表面領域のうち素子分離領域STIが設けられていない領域が素子領域(アクティブ領域)AAである(図5A、図5B参照)。
素子分離領域STIおよび素子領域AAは、第1の方向に延在し、ストライプ状のパターンを有している。
通常、記憶素子10に対して選択トランジスタが1つのセル構造では、素子領域AAは島状パターンとなる。これに対して本実施の形態では、素子分離領域STIと素子領域AAがラインアンドスペースのストライプ状パターンとなるために、リソグラフィが容易となり、選択トランジスタの特性ばらつきが改善するという利点がある。素子分離領域STIはビット線の下に配置され、素子領域AAはビット線間にそれぞれ配置される。
通常、記憶素子10に対して選択トランジスタが1つのセル構造では、素子領域AAは島状パターンとなる。これに対して本実施の形態では、素子分離領域STIと素子領域AAがラインアンドスペースのストライプ状パターンとなるために、リソグラフィが容易となり、選択トランジスタの特性ばらつきが改善するという利点がある。素子分離領域STIはビット線の下に配置され、素子領域AAはビット線間にそれぞれ配置される。
ストライプ状の各素子領域AAには、第2の方向に延在するワード線WLをはさんでソース領域Sとドレイン領域Dが交互に設けられる。ソース領域Sおよびドレイン領域Dは、高濃度のN+型不純物を導入して形成されたN+型拡散領域で形成される。
各素子領域AA上かつワード線WL下にはゲート酸化膜GOが形成されている。これらにより上述の選択トランジスタCT1、CT2が構成される。
各素子領域AA上かつワード線WL下にはゲート酸化膜GOが形成されている。これらにより上述の選択トランジスタCT1、CT2が構成される。
ドレイン領域Dの上にはコンタクトCが設けられている。コンタクトCの上には下部電極BEを介してMTJによる記憶素子10が設けられている。なお図4では、煩雑さを避けるためにコンタクトCおよび下部電極BEの図示を省略している。
ソース領域Sの上にはビアプラグV2が設けられている。そして、ビアプラグV2の上部と、当該ビアプラグV2から第2の方向に1本のビット線BLを介して右隣りに配置された記憶素子10の上部とは、上部電極TEによって接続されている。
上部電極TEの上部には別のビアプラグV1が設けられている。ビアプラグV1の上部には第1の方向に延在するビット線BLが設けられている。
ソース領域Sの上にはビアプラグV2が設けられている。そして、ビアプラグV2の上部と、当該ビアプラグV2から第2の方向に1本のビット線BLを介して右隣りに配置された記憶素子10の上部とは、上部電極TEによって接続されている。
上部電極TEの上部には別のビアプラグV1が設けられている。ビアプラグV1の上部には第1の方向に延在するビット線BLが設けられている。
図4におけるレイアウトについて説明する。
隣接するビット線BL間に挟まれた領域、かつ、隣接するワード線WLに挟まれた領域は、格子状の領域となるが、この格子状の領域には、記憶素子10とビアコンタクトV2が存在し、これらはチェッカボートパターンのように、第1の方向および第2の方向に交互に並んでいる。
そして、第2の方向に隣接する記憶素子10とビアコンタクトV2は、左側にビアコンタクトV2、右側に記憶素子10となるようにペアを組んで、上部電極TEによって接続される。
ビアコンタクトV2と記憶素子10の中央にはビアコンタクトV1が配置される。
このようにすることで、ビアコンタクトV2、ビアコンタクトV1、記憶素子10はこの順で並び、第1の方向にジグザグに配置される。
隣接するビット線BL間に挟まれた領域、かつ、隣接するワード線WLに挟まれた領域は、格子状の領域となるが、この格子状の領域には、記憶素子10とビアコンタクトV2が存在し、これらはチェッカボートパターンのように、第1の方向および第2の方向に交互に並んでいる。
そして、第2の方向に隣接する記憶素子10とビアコンタクトV2は、左側にビアコンタクトV2、右側に記憶素子10となるようにペアを組んで、上部電極TEによって接続される。
ビアコンタクトV2と記憶素子10の中央にはビアコンタクトV1が配置される。
このようにすることで、ビアコンタクトV2、ビアコンタクトV1、記憶素子10はこの順で並び、第1の方向にジグザグに配置される。
以上のメモリセルアレイ2の構造により、最小加工寸法をFとしたとき、図4に破線で示したように、8F2のサイズを有するメモリセルMCが実現できる。
そして、メモリセルMCあたり選択トランジスタが2つ(CT1,CT2)あるために、実効的なゲート幅は2Fとなり、1つの場合に比べて2倍にすることができる。このため、より大きな電流をMTJとしての記憶素子10に印加でき、安定した書き込みを行うことができる。
そして、メモリセルMCあたり選択トランジスタが2つ(CT1,CT2)あるために、実効的なゲート幅は2Fとなり、1つの場合に比べて2倍にすることができる。このため、より大きな電流をMTJとしての記憶素子10に印加でき、安定した書き込みを行うことができる。
<3.アクセス動作>
以下、本実施の形態のメモリ装置1における記憶素子10に対するアクセス動作について説明する。
なお、ここでは書き込み動作のみ説明するが、ビット線BLに印加する電圧の大きさを変えることで、同じ方法で読み出し動作も行うことができる。
書き込み動作例として第1例〜第5例を説明する。
なお、図6,図7,図8,図10では個々の記憶素子10に対し「012」「101」等の番号を付す。例えば「012」とはビット線BL0に接続される記憶素子であって、またこの記憶素子についての2つの選択トランジスタCT1,CT2が、ワード線WL1,WL2で制御されるという意味である。つまり「012」の「0」はビット線BL0から取った数字で「12」がワード線WL1,WL2から取った数字である。この「012」の記憶素子10を有するメモリセルMCには、ビット線BL0,BL1と、ワード線WL1,WL2が対応する。
以下、本実施の形態のメモリ装置1における記憶素子10に対するアクセス動作について説明する。
なお、ここでは書き込み動作のみ説明するが、ビット線BLに印加する電圧の大きさを変えることで、同じ方法で読み出し動作も行うことができる。
書き込み動作例として第1例〜第5例を説明する。
なお、図6,図7,図8,図10では個々の記憶素子10に対し「012」「101」等の番号を付す。例えば「012」とはビット線BL0に接続される記憶素子であって、またこの記憶素子についての2つの選択トランジスタCT1,CT2が、ワード線WL1,WL2で制御されるという意味である。つまり「012」の「0」はビット線BL0から取った数字で「12」がワード線WL1,WL2から取った数字である。この「012」の記憶素子10を有するメモリセルMCには、ビット線BL0,BL1と、ワード線WL1,WL2が対応する。
[第1例]
図6Aは基本となる書き込み方法を示す。
図中の記憶素子123に“0”すなわち低抵抗状態を書き込む場合を考える。このとき、ワード線WL2およびWL3に電圧Hを印加し、ビット線BL1に電圧Hを、BL2に電圧Lをそれぞれ印加する。
ここで、電圧Hは電圧Lよりも電圧値が高い。また、電圧Hは電源電圧値VDD、電圧Lは接地電圧GNDにそれぞれ設定することができるが、これらの値に限定されるものではない。ただし、選択トランジスタCT1,CT2をON状態にするために、ワード線WLに印加する電圧Hは選択トランジスタの閾値電圧Vthよりも大きくする。
さらに、ワード線WLに印加する電圧H/Lとビット線BLに印加する電圧H/Lは同じ値にしてもよいし、異なる値にしてもよい。(以下で述べる電圧Hおよび電圧Lについても全て上述の条件が適用されるものとする。)
このようにすることで、記憶素子123に図に示した矢印R0の向きに電流が流れ、抵抗値が低抵抗状態に変化することによって“0”を書き込むことができる。
図6Aは基本となる書き込み方法を示す。
図中の記憶素子123に“0”すなわち低抵抗状態を書き込む場合を考える。このとき、ワード線WL2およびWL3に電圧Hを印加し、ビット線BL1に電圧Hを、BL2に電圧Lをそれぞれ印加する。
ここで、電圧Hは電圧Lよりも電圧値が高い。また、電圧Hは電源電圧値VDD、電圧Lは接地電圧GNDにそれぞれ設定することができるが、これらの値に限定されるものではない。ただし、選択トランジスタCT1,CT2をON状態にするために、ワード線WLに印加する電圧Hは選択トランジスタの閾値電圧Vthよりも大きくする。
さらに、ワード線WLに印加する電圧H/Lとビット線BLに印加する電圧H/Lは同じ値にしてもよいし、異なる値にしてもよい。(以下で述べる電圧Hおよび電圧Lについても全て上述の条件が適用されるものとする。)
このようにすることで、記憶素子123に図に示した矢印R0の向きに電流が流れ、抵抗値が低抵抗状態に変化することによって“0”を書き込むことができる。
一方、“1”すなわち高抵抗状態を書き込むときには、図6Bに示すように、ビット線BL1に電圧Lを、ビット線BL2に電圧Hをそれぞれ印加すればよい。
この場合、記憶素子123には矢印R1の方向に電流が流れ、抵抗値が高抵抗状態に変化することによって“1”を書き込むことができる。
なお以下、各例において“0”書き込みの例を中心に説明するが、特に断らない限りビット線BLに印加する電圧について、電圧Hと電圧Lを入れ替えることで“0”書き込みと“1”書き込みを行うことができるものである。
この場合、記憶素子123には矢印R1の方向に電流が流れ、抵抗値が高抵抗状態に変化することによって“1”を書き込むことができる。
なお以下、各例において“0”書き込みの例を中心に説明するが、特に断らない限りビット線BLに印加する電圧について、電圧Hと電圧Lを入れ替えることで“0”書き込みと“1”書き込みを行うことができるものである。
以上のように、基本的には、アクセス対象の記憶素子123を有するメモリセルMCに対応する2つのワード線WL2,WL3への所定の選択電圧(電圧H)の印加により、該メモリセルの2つの選択トランジスタCT1,CT2を導通させる。その状態で、該メモリセルに対応する2つのビット線BL1,BL2に第1の電圧と第2の電圧を印加する。ビット線BL1=電圧H、ビット線BL2=電圧Lとすることで“0”が書き込まれ、ビット線BL1=電圧L、ビット線BL2=電圧Hとすることで“1”が書き込まれる。
このように2つのビット線BLと2つのワード線WLを用いて、特定の記憶素子10に対する情報の書き込みが可能となる。
このように2つのビット線BLと2つのワード線WLを用いて、特定の記憶素子10に対する情報の書き込みが可能となる。
ところで、単にこの基本的な手法を採用するのみであり、駆動対象外のビット線(例えばBL0,BL3・・・)をフローティング状態にしておくと、次のような事象が生ずる。
例えばワード線WL2,WL3へ電圧Hを印加することで、ワード線WL2およびWL3に接続されている選択トランジスタCT1,CT2が全てON状態になる。つまり別のカラムCLにおける同行の選択トランジスタCTもオンとなる。
このために、記憶素子10−選択トランジスタCT1,CT2を通じてビット線BL1とBL0が導通し、またビット線BL2とBL3が導通する。
また、図示していないが、ビット線BL0の左側にも複数のビット線があり、ビット線BL3の右側にも複数のビット線があり、これらはそれぞれビット線BL1およびBL2と導通することになる。
このため、配線容量が大きくなり、アクセス速度が低下する。
例えばワード線WL2,WL3へ電圧Hを印加することで、ワード線WL2およびWL3に接続されている選択トランジスタCT1,CT2が全てON状態になる。つまり別のカラムCLにおける同行の選択トランジスタCTもオンとなる。
このために、記憶素子10−選択トランジスタCT1,CT2を通じてビット線BL1とBL0が導通し、またビット線BL2とBL3が導通する。
また、図示していないが、ビット線BL0の左側にも複数のビット線があり、ビット線BL3の右側にも複数のビット線があり、これらはそれぞれビット線BL1およびBL2と導通することになる。
このため、配線容量が大きくなり、アクセス速度が低下する。
[第2例]
そこで図7に示す第2例としてのアクセス方法がより望ましいものとなる。
同じく記憶素子123に“0”を書き込む場合で説明する。
記憶素子123に“0”すなわち低抵抗状態を書き込むとき、ワード線WL2およびWL3に電圧Hを印加する。そしてビット線BL1およびビット線BL1よりも左側の全てのビット線BLに電圧Hを印加する。さらにビット線BL2およびビット線BL2よりも右側の全てのビット線BLに電圧Lを印加する。
このようにすることで、記憶素子123に図示した矢印R0の向きに電流が流れ、抵抗値が低抵抗状態に変化することによって“0”を書き込むことができる。
そこで図7に示す第2例としてのアクセス方法がより望ましいものとなる。
同じく記憶素子123に“0”を書き込む場合で説明する。
記憶素子123に“0”すなわち低抵抗状態を書き込むとき、ワード線WL2およびWL3に電圧Hを印加する。そしてビット線BL1およびビット線BL1よりも左側の全てのビット線BLに電圧Hを印加する。さらにビット線BL2およびビット線BL2よりも右側の全てのビット線BLに電圧Lを印加する。
このようにすることで、記憶素子123に図示した矢印R0の向きに電流が流れ、抵抗値が低抵抗状態に変化することによって“0”を書き込むことができる。
そしてこの場合、ワード線WL2およびWL3に接続されている選択トランジスタCTが全てON状態になるために、MTJ−選択トランジスタを通じてビット線BL1とビット線BL1の左側にある複数のビット線BLが導通し、またビット線BL2とビット線BL2の右側にある複数のビット線BLがそれぞれ導通する。ところが、それらがそれぞれ同電位にあるため、配線容量が大きくならずに、上述したアクセス速度の低下は生じない。
ただし、この第2例では、複数のビット線BLに電圧Lもしくは電圧Hを印加している。そのため、別の記憶素子10を選択するときには、多くのビット線BLで電圧を電圧Lから電圧Hに、もしくは電圧Hから電圧Lに変更する必要がある。これは多くのビット線BLで充放電が行われるため、消費電力の増加をもたらしてしまう。
[第3例]
そこで第2例の動作を基本としつつ、消費電力の増加を防ぐ手法として第3例を説明する。
第2例の書き込み動作を図8に示すようにシーケンシャルに行うことでビット線BLの印加電圧の変化による充放電の発生機会を少なくするものである。
そこで第2例の動作を基本としつつ、消費電力の増加を防ぐ手法として第3例を説明する。
第2例の書き込み動作を図8に示すようにシーケンシャルに行うことでビット線BLの印加電圧の変化による充放電の発生機会を少なくするものである。
図8Aでは、記憶素子034に“0”を書き込むために、ビット線BL0に電圧Hを、ビット線BL0以外のビット線に電圧Lを、ワード線WL3およびWL4に電圧Hを、それぞれ印加している。これにより記憶素子034に矢印R0の向きに電流が流れ、抵抗値が低抵抗状態に変化することによって“0”を書き込むことができる。
記憶素子034への書き込みが終了したら、図8Bに示すように、ビット線BL1の印加電圧を電圧Lから電圧Hに変化させ、ワード線WL2およびWL3に電圧Hを印加する。このようにすると、記憶素子034に隣接する記憶素子123に矢印R0の向きに電流が流れ“0”を書き込むことができる。
この場合、複数のビット線BLのうち、電圧の変化が生ずるのはビット線BL1のみであるから、ビット線BLの充放電を最小限に抑えることができる。
この場合、複数のビット線BLのうち、電圧の変化が生ずるのはビット線BL1のみであるから、ビット線BLの充放電を最小限に抑えることができる。
さらに続いて、図8Cで示したように、ビット線BL2の印加電圧を電圧Lから電圧Hに変化させ、ワード線WL3およびWL4に電圧Hを印加する。これにより記憶素子123に隣接する記憶素子234に矢印R0の向きに電流が流れ“0”を書き込むことができる。
以上のシーケンスで、隣接する複数の記憶素子に“0”を書き込んでいくようにすれば、ビット線BLの電圧変化を最小限に抑えることができる。
なお、以上の図8は、記憶素子034、123、234・・・に“0”“0”“0”・・・を書き込んでいく動作であるが、当然、“0”“1”“0”・・・のように隣接する記憶素子10に書き込む情報が異なる場合もある。
たとえば記憶素子123には“0”ではなく“1”を書き込みたい場合は、図8Bのステップをスキップすればよい。そして、“0”書き込みのシーケンスが終わったときには、全てのビット線に電圧Hが印加されているので、今度はビット線BL0から順に電圧Lを印加していくことによって、複数の記憶素子に“1”を書き込むことができる。
なお、以上の図8は、記憶素子034、123、234・・・に“0”“0”“0”・・・を書き込んでいく動作であるが、当然、“0”“1”“0”・・・のように隣接する記憶素子10に書き込む情報が異なる場合もある。
たとえば記憶素子123には“0”ではなく“1”を書き込みたい場合は、図8Bのステップをスキップすればよい。そして、“0”書き込みのシーケンスが終わったときには、全てのビット線に電圧Hが印加されているので、今度はビット線BL0から順に電圧Lを印加していくことによって、複数の記憶素子に“1”を書き込むことができる。
図9に、書き込み対象の記憶素子10として記憶素子034,123,234,323・・・(m−1)23について、それぞれ“0”書き込みを行う場合と“1”書き込みの場合のワード線WL及びビット線BLの電圧状態を示している。状態A1〜An−1が記憶素子034〜(m−1)23に“0”書き込みを行うときの各電圧状態である。状態B1〜Bn−1が記憶素子034〜(m−1)23に“1”書き込みを行うときの各電圧状態である。
例えば記憶素子034,123,234,323・・・(m−1)23のうち、記憶素子234,323に“1”を書き込み、他は“0”を書き込むとする。
この場合、書き込み動作のシーケンスとして、状態A1→A4→A5・・・Am−1という順に動作を実行して、記憶素子234,323以外に“0”を書き込む。そして最後のビット線BLm−1も電圧Hとして、全てのビット線BL=電圧Hとした後、状態B2→B3と書き込み動作を進めて記憶素子234,323に“1”を書き込む。
例えばこのようにするこことで、“0”“1”の混在する書き込み動作において、ビット線BLの反転を最小限とする書き込みシーケンスが実現できる。
この場合、書き込み動作のシーケンスとして、状態A1→A4→A5・・・Am−1という順に動作を実行して、記憶素子234,323以外に“0”を書き込む。そして最後のビット線BLm−1も電圧Hとして、全てのビット線BL=電圧Hとした後、状態B2→B3と書き込み動作を進めて記憶素子234,323に“1”を書き込む。
例えばこのようにするこことで、“0”“1”の混在する書き込み動作において、ビット線BLの反転を最小限とする書き込みシーケンスが実現できる。
[第4例]
図10で第4例を説明する。これは上記第3例のようなシーケンシャルな書き込みを第1方向に適用する例といえる。つまり同一カラムCLのメモリセルMCに連続して書き込みを行う例である。
図10で第4例を説明する。これは上記第3例のようなシーケンシャルな書き込みを第1方向に適用する例といえる。つまり同一カラムCLのメモリセルMCに連続して書き込みを行う例である。
カラムCL0内の複数のメモリセルMCにアクセスする場合で説明する。
図10Aでは、ビット線BL0に電圧Hを、ビット線BL0以外のビット線に電圧Lを印加している。この場合に、ワード線WL1およびWL2に電圧Hを印加することで、記憶素子012に“0”を書き込む。
次に図10Bに示すように、各ビット線BLの電圧はそのままにし、ワード線WL3およびWL4に電圧Hを印加することで、記憶素子034に“0”を書き込む。
次に図10Cに示すように、各ビット線BLの電圧はそのままにし、ワード線WL5およびWL6に電圧Hを印加することで、記憶素子056に“0”を書き込む。
図10Aでは、ビット線BL0に電圧Hを、ビット線BL0以外のビット線に電圧Lを印加している。この場合に、ワード線WL1およびWL2に電圧Hを印加することで、記憶素子012に“0”を書き込む。
次に図10Bに示すように、各ビット線BLの電圧はそのままにし、ワード線WL3およびWL4に電圧Hを印加することで、記憶素子034に“0”を書き込む。
次に図10Cに示すように、各ビット線BLの電圧はそのままにし、ワード線WL5およびWL6に電圧Hを印加することで、記憶素子056に“0”を書き込む。
このように、あるメモリセルに対するアクセスを行った後に、各ビット線BLの印加電圧を変化させずに、選択電圧Hの印加を行う2つのワード線WLを変更することで、同一カラムCLの他のメモリセルにアクセスを行うことができる。
つまりなるべく同一カラム内で複数のメモリセルMCにアクセスするようにすれば、ビット線BLの電位反転機会を最小限とし、消費電力削減に有効である。
つまりなるべく同一カラム内で複数のメモリセルMCにアクセスするようにすれば、ビット線BLの電位反転機会を最小限とし、消費電力削減に有効である。
[第5例]
上述の第3例と第4例を組み合わせた書き込み動作を第5例とする。ここでは図11,図12のタイミングチャートで説明する。タイミングチャートではビット線BL0〜BL3の電位と、ワード線WL0〜WL7の電位を示し、その下部にはアクセス対象の記憶素子012,034・・・を示している。
なお簡単のため、記憶素子10の数を1カラムCLにつき3つ又は4つとして示している。例えば記憶素子012,034,056はカラムCL0の記憶素子10である。記憶素子101,123,145,167はカラムCL1の記憶素子10である。
上述の第3例と第4例を組み合わせた書き込み動作を第5例とする。ここでは図11,図12のタイミングチャートで説明する。タイミングチャートではビット線BL0〜BL3の電位と、ワード線WL0〜WL7の電位を示し、その下部にはアクセス対象の記憶素子012,034・・・を示している。
なお簡単のため、記憶素子10の数を1カラムCLにつき3つ又は4つとして示している。例えば記憶素子012,034,056はカラムCL0の記憶素子10である。記憶素子101,123,145,167はカラムCL1の記憶素子10である。
まず図11に示すように、ビット線BL0に電圧Hを、ビット線BL1からBL3に電圧Lをそれぞれ印加する。そしてワード線WL1およびWL2に電圧Hを印加する。これにより記憶素子012に“0”が書き込まれる。
その後は、第4例と同様に記憶素子034、056に順に“0”書き込みを行う。つまりビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL3およびWL4に電圧Hを印加することで記憶素子034に“0”が書き込まれる。さらに続いてビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL5およびWL6に電圧Hを印加することで記憶素子056に“0”が書き込まれる。
その後は、第4例と同様に記憶素子034、056に順に“0”書き込みを行う。つまりビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL3およびWL4に電圧Hを印加することで記憶素子034に“0”が書き込まれる。さらに続いてビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL5およびWL6に電圧Hを印加することで記憶素子056に“0”が書き込まれる。
このようにカラムCL0としてのビット線BL0とBL1の間の記憶素子に対する書き込みが終了したら、今度は上述の第3例と同様にして、ビット線BL1の印加電圧を電圧Lから電圧Hに変化させる。その状態で第4例と同様に、ビット線BL1とBL2の間のカラムCL1の記憶素子(101、123,145、167)に対する書き込みを順次行う。
即ちワード線WL0およびWL1に電圧Hを印加して記憶素子101に“0”を書き込む。
またビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL2およびWL3に電圧Hを印加して記憶素子123に“0”を書き込む。さらに続いてビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL4およびWL5に電圧Hを印加して記憶素子145に“0”を書き込む。さらに続いてビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL6およびWL7に電圧Hを印加して記憶素子167“0”を書き込む。
このようにカラムCL1の各記憶素子10への“0”書き込みをおこなう。
即ちワード線WL0およびWL1に電圧Hを印加して記憶素子101に“0”を書き込む。
またビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL2およびWL3に電圧Hを印加して記憶素子123に“0”を書き込む。さらに続いてビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL4およびWL5に電圧Hを印加して記憶素子145に“0”を書き込む。さらに続いてビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL6およびWL7に電圧Hを印加して記憶素子167“0”を書き込む。
このようにカラムCL1の各記憶素子10への“0”書き込みをおこなう。
その後、同様にカラムCL2としてのビット線BL2とBL3の間の記憶素子(212,234,256)に対する書き込みを行っていく。
以上のシーケンスを繰り返すことで、全ての記憶素子に対する書き込みを行う。
以上のシーケンスを繰り返すことで、全ての記憶素子に対する書き込みを行う。
なお、“0”書き込みのシーケンスが終了した、全てのビット線BLが電圧Hの状態としたら、今度はビット線BL0から順に電圧Lを印加していくことによって、複数の記憶素子10に“1”を書き込むことができる。
図12に示すように、ビット線BL0を電圧Lとする。このときビット線BL1からBL3は電圧Hの状態のままとする。
そしてワード線WL1およびWL2に電圧Hを印加する。これにより記憶素子012に“1”が書き込まれる。
その後は、カラムCL0内の記憶素子034、056に順に“1”書き込みを行う。つまりビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL3およびWL4に電圧Hを印加することで記憶素子034に“1”を書き込み、さらに続いてビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL5およびWL6に電圧Hを印加することで記憶素子056に“1”を書き込む。
図12に示すように、ビット線BL0を電圧Lとする。このときビット線BL1からBL3は電圧Hの状態のままとする。
そしてワード線WL1およびWL2に電圧Hを印加する。これにより記憶素子012に“1”が書き込まれる。
その後は、カラムCL0内の記憶素子034、056に順に“1”書き込みを行う。つまりビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL3およびWL4に電圧Hを印加することで記憶素子034に“1”を書き込み、さらに続いてビット線BLの電圧を変更せずに、ワード線WL5およびWL6に電圧Hを印加することで記憶素子056に“1”を書き込む。
このようにカラムCL0としてのビット線BL0とBL1の間の記憶素子に対する書き込みが終了したら、今度はビット線BL1の印加電圧を電圧Hから電圧Lに変化させる。その状態でビット線BL1とBL2の間のカラムCL1の記憶素子(101、123,145、167)に対する書き込みを順次行う。
以上のように“1”を順次書き込んでいくことができる。
実際には、図11の“0”書き込みのシーケンスでは、実際に“0”を書き込まない記憶素子10に対しての書き込み動作はスキップし、その後、図12の“1”書き込みのシーケンスで、スキップした記憶素子10に対してのみ書き込みを行えばよい。
このような書き込み動作を行うことで、ビット線電位の反転機会を最小限とした効率的な書き込み動作が実現される。即ち低消費電力で、かつ書き込み速度を低下させない書き込み動作が実現される。
以上のように“1”を順次書き込んでいくことができる。
実際には、図11の“0”書き込みのシーケンスでは、実際に“0”を書き込まない記憶素子10に対しての書き込み動作はスキップし、その後、図12の“1”書き込みのシーケンスで、スキップした記憶素子10に対してのみ書き込みを行えばよい。
このような書き込み動作を行うことで、ビット線電位の反転機会を最小限とした効率的な書き込み動作が実現される。即ち低消費電力で、かつ書き込み速度を低下させない書き込み動作が実現される。
<4.まとめ及び変形例>
以上実施の形態について説明してきたが、本実施の形態のメモリ装置1では、第1の方向に延在する複数のビット線BLと、第2の方向に延在する複数のワード線WLと、それぞれが対応する2つのワード線WL及び2つのビット線BLに接続される複数のメモリセルMCとを備えている。
メモリセルMCのそれぞれは、抵抗値の変化により情報を記憶する記憶素子10と2つの選択トランジスタCT1,CT2を有する。この記憶素子10の一端はそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のビット線BLに接続され、他端は2つの選択トランジスタCT1,CT2の各ドレインに接続される。選択トランジスタCT1,CT2の各ソースはそのメモリセルMCに対応する2つのうちの他方のビット線BLに接続される。2つの選択トランジスタCT1,CT2の一方はゲートがそのメモリセルMCに対応する2つのうちの一方のワード線WLに接続され、他方の選択トランジスタのゲートがそのメモリセルMCに対応する2つのうちの他方のワード線WLに接続されている。
そしてメモリセルMCが第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムCLが構成され、カラムCLが第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイ2が構成されている。
このような構成により、1つの記憶素子10に対して、2つの選択トランジスタCT1,CT2を介してアクセスのための電流を流すことができ、実効的なゲート幅を2倍として電流駆動能力を高め、これによって書き込みアクセスを安定して行うことができる。
以上実施の形態について説明してきたが、本実施の形態のメモリ装置1では、第1の方向に延在する複数のビット線BLと、第2の方向に延在する複数のワード線WLと、それぞれが対応する2つのワード線WL及び2つのビット線BLに接続される複数のメモリセルMCとを備えている。
メモリセルMCのそれぞれは、抵抗値の変化により情報を記憶する記憶素子10と2つの選択トランジスタCT1,CT2を有する。この記憶素子10の一端はそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のビット線BLに接続され、他端は2つの選択トランジスタCT1,CT2の各ドレインに接続される。選択トランジスタCT1,CT2の各ソースはそのメモリセルMCに対応する2つのうちの他方のビット線BLに接続される。2つの選択トランジスタCT1,CT2の一方はゲートがそのメモリセルMCに対応する2つのうちの一方のワード線WLに接続され、他方の選択トランジスタのゲートがそのメモリセルMCに対応する2つのうちの他方のワード線WLに接続されている。
そしてメモリセルMCが第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムCLが構成され、カラムCLが第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイ2が構成されている。
このような構成により、1つの記憶素子10に対して、2つの選択トランジスタCT1,CT2を介してアクセスのための電流を流すことができ、実効的なゲート幅を2倍として電流駆動能力を高め、これによって書き込みアクセスを安定して行うことができる。
またカラムCL内で第1の方向に隣接する2つのメモリセルMCは、隣接する選択トランジスタCTのソースを共有している。隣接する2つの選択トランジスタCT間の拡散領域がソースとして共有される構成とすることでメモリセルアレイの効率的なレイアウトが可能となる。
またメモリセルアレイ2内で第2の方向に隣接する2つのカラムにおいて、1つのビット線BLが共有され、偶数番目のカラムと奇数番目のカラムは、ワード線を1本ずらした状態で配置されている。本実施の形態のように1つのメモリセルに対して2つのビット線と2つのワード線が対応する構成になる場合に、隣接する2つのカラムにおいて、1つのビット線を共有することで、必要なビット線本数を削減でき、効率のよいメモリセルレイアウトを実現できる。
また偶数番目のカラムと奇数番目のカラムを、ワード線が1本ずれた状態で配置することで選択トランジスタCT1,CT2の配置効率を向上でき、これも効率的なレイアウトを実現する。
また偶数番目のカラムと奇数番目のカラムを、ワード線が1本ずれた状態で配置することで選択トランジスタCT1,CT2の配置効率を向上でき、これも効率的なレイアウトを実現する。
またメモリセルに対する書き込みや読み出しのためのアクセスとして、第1例〜第5例で説明したように、アクセス対象のメモリセルMCに対応する2つのワード線WLへの所定の選択電圧の印加により、該メモリセルの2つの選択トランジスタCTを導通させ、該メモリセルMCに対応する2つのビット線BLに第1の電圧と第2の電圧を印加する。つまり2つのワード線WLにより選択トランジスタCT1,CT2をオンとしてメモリセルMCを選択する。そして2つのビット線BLの電位関係により“0”又は“1”の情報を記憶素子10に書き込むための電流が流れるようにする。これによって各メモリセルMCへの適切な情報書き込みが実現される。
また第2例〜第5例に示したように、アクセス対象のメモリセルMCに対応する2つのビット線BLのうち、第1のビット線よりも第2のビット線側に位置する全てのビット線に第2の電圧を印加し、第2のビット線よりも第1のビット線側に位置する全てのビット線に第1の電圧を印加することが望ましい。
これによりメモリセルMCに対するアクセス時に配線容量の影響を排除し、アクセス速度の低下を防止できる。
これによりメモリセルMCに対するアクセス時に配線容量の影響を排除し、アクセス速度の低下を防止できる。
また第3例〜第5例に示したように、アクセス対象のメモリセルMCに対するアクセスを行った後に、隣接するカラムCLのメモリセルにアクセスを行う場合、第1,第2のビット線の一方の印加電圧を変化させる。
これにより、順次メモリセルMCにアクセスする際に、各ビット線BLの電圧変動を最小限とし、充放電の発生機会を少なくできる。従って省電力化が促進できる。
さらに、第4例、第5例のように、第1,第2のビット線の印加電圧を変化させずに、選択電圧の印加を行う2つのワード線を変更することで、同一カラムの他のメモリセルにアクセスを行うようにすれば、同一カラム内のメモリセルに順次アクセスする際に、各ビット線BLの電圧変動を避けることができ、これも省電力化に有効である。
これにより、順次メモリセルMCにアクセスする際に、各ビット線BLの電圧変動を最小限とし、充放電の発生機会を少なくできる。従って省電力化が促進できる。
さらに、第4例、第5例のように、第1,第2のビット線の印加電圧を変化させずに、選択電圧の印加を行う2つのワード線を変更することで、同一カラムの他のメモリセルにアクセスを行うようにすれば、同一カラム内のメモリセルに順次アクセスする際に、各ビット線BLの電圧変動を避けることができ、これも省電力化に有効である。
以上により実施の形態では、記憶素子10に印加できる電流を増大させつつ、セルサイズの増加を抑制できる抵抗変化型のメモリ装置が実現できる。
なお実施の形態では、抵抗変化メモリの記憶素子10としてMTJを用いるMRAMを例に挙げたが、本技術はMRAMに限らず、抵抗ランダムアクセスメモリ(ReRAM:Resistive Random Access Memory)、相変化ランダムアクセスメモリ(PCRAM:Phase-Change Random Access Memory)など、他の抵抗変化メモリにも適用できる。
なお実施の形態では、抵抗変化メモリの記憶素子10としてMTJを用いるMRAMを例に挙げたが、本技術はMRAMに限らず、抵抗ランダムアクセスメモリ(ReRAM:Resistive Random Access Memory)、相変化ランダムアクセスメモリ(PCRAM:Phase-Change Random Access Memory)など、他の抵抗変化メモリにも適用できる。
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
なお本技術は以下のような構成も採ることができる。
(1)第1の方向に延在する複数のビット線と、
前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数のワード線と、
それぞれが対応する2つの前記ワード線と2つの前記ビット線に接続される複数のメモリセルと、
を備え、
前記メモリセルのそれぞれは、
抵抗値の変化により情報を記憶する記憶素子と2つの選択トランジスタとを有し、
前記記憶素子の一端はそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のビット線に接続され、
前記記憶素子の他端は前記2つの選択トランジスタの各ドレインに接続され、
前記2つの選択トランジスタの各ソースはそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のビット線に接続され、
前記2つの選択トランジスタの一方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のワード線に接続され、
前記2つの選択トランジスタの他方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のワード線に接続されており、
前記メモリセルが前記第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムが構成され、
前記カラムが前記第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイが構成されている
メモリ装置。
(2)前記カラム内で前記第1の方向に隣接する2つのメモリセルは、隣接する選択トランジスタのソースを共有する
上記(1)に記載のメモリ装置。
(3)前記メモリセルアレイ内で前記第2の方向に隣接する2つのカラムにおいて、1つの前記ビット線が共有され、
偶数番目のカラムと奇数番目のカラムは、ワード線を1本ずらした状態で配置されている
上記(1)又は(2)に記載のメモリ装置。
(4)前記メモリセルに対するアクセスとして、
アクセス対象のメモリセルに対応する2つのワード線への所定の選択電圧の印加により、該メモリセルの前記2つの選択トランジスタを導通させ、
該メモリセルに対応する2つのビット線に第1の電圧と第2の電圧を印加する
上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のメモリ装置。
(5)第1の方向に延在する複数のビット線と、
前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数のワード線と、
それぞれが対応する2つの前記ワード線と2つの前記ビット線に接続される複数のメモリセルと、を備え、
前記メモリセルのそれぞれは、抵抗値の変化により情報を記憶する記憶素子と2つの選択トランジスタとを有し、前記記憶素子の一端はそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のビット線に接続され、前記記憶素子の他端は前記2つの選択トランジスタの各ドレインに接続され、前記2つの選択トランジスタの各ソースはそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のビット線に接続され、前記2つの選択トランジスタの一方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のワード線に接続され、前記2つの選択トランジスタの他方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のワード線に接続されており、
前記メモリセルが前記第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムが構成され、
前記カラムが前記第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイが構成されているメモリ装置に対するアクセス方法として、
アクセス対象のメモリセルに対応する2つのワード線への所定の選択電圧の印加により、該メモリセルの前記2つの選択トランジスタを導通させ、
該メモリセルに対応する2つのビット線における第1のビット線に第1の電圧を印加し、前記2つのビット線における第2のビット線にと第2の電圧を印加する
アクセス方法。
(6)前記メモリ装置は、前記メモリセルアレイ内で前記第2の方向に隣接する2つのカラムにおいて、1つの前記ビット線が共有され、かつ、偶数番目のカラムと奇数番目のカラムは、ワード線を1本ずらした状態で配置されている構成とされ、
アクセス対象のメモリセルに対応する前記第1のビット線よりも前記第2のビット線側に位置する全てのビット線に前記第2の電圧を印加し、
アクセス対象のメモリセルに対応する前記第2のビット線よりも前記第1のビット線側に位置する全てのビット線に前記第1の電圧を印加する
上記(5)に記載のアクセス方法。
(7)前記アクセス対象のメモリセルに対するアクセスを行った後に、
隣接するカラムのメモリセルにアクセスを行う場合、前記第1,第2のビット線の一方の印加電圧を変化させる
上記(6)に記載のアクセス方法。
(8)前記アクセス対象のメモリセルに対するアクセスを行った後に、
前記第1,第2のビット線の印加電圧を変化させずに、前記選択電圧の印加を行う2つのワード線を変更することで、
同一カラムの他のメモリセルにアクセスを行う
上記(6)又は(7)に記載のアクセス方法。
(1)第1の方向に延在する複数のビット線と、
前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数のワード線と、
それぞれが対応する2つの前記ワード線と2つの前記ビット線に接続される複数のメモリセルと、
を備え、
前記メモリセルのそれぞれは、
抵抗値の変化により情報を記憶する記憶素子と2つの選択トランジスタとを有し、
前記記憶素子の一端はそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のビット線に接続され、
前記記憶素子の他端は前記2つの選択トランジスタの各ドレインに接続され、
前記2つの選択トランジスタの各ソースはそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のビット線に接続され、
前記2つの選択トランジスタの一方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のワード線に接続され、
前記2つの選択トランジスタの他方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のワード線に接続されており、
前記メモリセルが前記第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムが構成され、
前記カラムが前記第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイが構成されている
メモリ装置。
(2)前記カラム内で前記第1の方向に隣接する2つのメモリセルは、隣接する選択トランジスタのソースを共有する
上記(1)に記載のメモリ装置。
(3)前記メモリセルアレイ内で前記第2の方向に隣接する2つのカラムにおいて、1つの前記ビット線が共有され、
偶数番目のカラムと奇数番目のカラムは、ワード線を1本ずらした状態で配置されている
上記(1)又は(2)に記載のメモリ装置。
(4)前記メモリセルに対するアクセスとして、
アクセス対象のメモリセルに対応する2つのワード線への所定の選択電圧の印加により、該メモリセルの前記2つの選択トランジスタを導通させ、
該メモリセルに対応する2つのビット線に第1の電圧と第2の電圧を印加する
上記(1)乃至(3)のいずれかに記載のメモリ装置。
(5)第1の方向に延在する複数のビット線と、
前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数のワード線と、
それぞれが対応する2つの前記ワード線と2つの前記ビット線に接続される複数のメモリセルと、を備え、
前記メモリセルのそれぞれは、抵抗値の変化により情報を記憶する記憶素子と2つの選択トランジスタとを有し、前記記憶素子の一端はそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のビット線に接続され、前記記憶素子の他端は前記2つの選択トランジスタの各ドレインに接続され、前記2つの選択トランジスタの各ソースはそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のビット線に接続され、前記2つの選択トランジスタの一方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のワード線に接続され、前記2つの選択トランジスタの他方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のワード線に接続されており、
前記メモリセルが前記第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムが構成され、
前記カラムが前記第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイが構成されているメモリ装置に対するアクセス方法として、
アクセス対象のメモリセルに対応する2つのワード線への所定の選択電圧の印加により、該メモリセルの前記2つの選択トランジスタを導通させ、
該メモリセルに対応する2つのビット線における第1のビット線に第1の電圧を印加し、前記2つのビット線における第2のビット線にと第2の電圧を印加する
アクセス方法。
(6)前記メモリ装置は、前記メモリセルアレイ内で前記第2の方向に隣接する2つのカラムにおいて、1つの前記ビット線が共有され、かつ、偶数番目のカラムと奇数番目のカラムは、ワード線を1本ずらした状態で配置されている構成とされ、
アクセス対象のメモリセルに対応する前記第1のビット線よりも前記第2のビット線側に位置する全てのビット線に前記第2の電圧を印加し、
アクセス対象のメモリセルに対応する前記第2のビット線よりも前記第1のビット線側に位置する全てのビット線に前記第1の電圧を印加する
上記(5)に記載のアクセス方法。
(7)前記アクセス対象のメモリセルに対するアクセスを行った後に、
隣接するカラムのメモリセルにアクセスを行う場合、前記第1,第2のビット線の一方の印加電圧を変化させる
上記(6)に記載のアクセス方法。
(8)前記アクセス対象のメモリセルに対するアクセスを行った後に、
前記第1,第2のビット線の印加電圧を変化させずに、前記選択電圧の印加を行う2つのワード線を変更することで、
同一カラムの他のメモリセルにアクセスを行う
上記(6)又は(7)に記載のアクセス方法。
1…メモリ装置、2…メモリセルアレイ、3…ローデコーダ、4…カラムデコーダ、5…センスアンプ、6…ライトドライバ、10…記憶素子、CT,CT1,CT2…選択トランジスタ、BL,BL1〜BLm−1…ビット線、WL,WL1〜WLn−1…ワード線
Claims (8)
- 第1の方向に延在する複数のビット線と、
前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数のワード線と、
それぞれが対応する2つの前記ワード線と2つの前記ビット線に接続される複数のメモリセルと、
を備え、
前記メモリセルのそれぞれは、
抵抗値の変化により情報を記憶する記憶素子と2つの選択トランジスタとを有し、
前記記憶素子の一端はそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のビット線に接続され、
前記記憶素子の他端は前記2つの選択トランジスタの各ドレインに接続され、
前記2つの選択トランジスタの各ソースはそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のビット線に接続され、
前記2つの選択トランジスタの一方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のワード線に接続され、
前記2つの選択トランジスタの他方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のワード線に接続されており、
前記メモリセルが前記第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムが構成され、
前記カラムが前記第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイが構成されている
メモリ装置。 - 前記カラム内で前記第1の方向に隣接する2つのメモリセルは、隣接する選択トランジスタのソースを共有する
請求項1に記載のメモリ装置。 - 前記メモリセルアレイ内で前記第2の方向に隣接する2つのカラムにおいて、1つの前記ビット線が共有され、
偶数番目のカラムと奇数番目のカラムは、ワード線を1本ずらした状態で配置されている
請求項1に記載のメモリ装置。 - 前記メモリセルに対するアクセスとして、
アクセス対象のメモリセルに対応する2つのワード線への所定の選択電圧の印加により、該メモリセルの前記2つの選択トランジスタを導通させ、
該メモリセルに対応する2つのビット線に第1の電圧と第2の電圧を印加する
請求項1に記載のメモリ装置。 - 第1の方向に延在する複数のビット線と、
前記第1の方向に交差する第2の方向に延在する複数のワード線と、
それぞれが対応する2つの前記ワード線と2つの前記ビット線に接続される複数のメモリセルと、を備え、
前記メモリセルのそれぞれは、抵抗値の変化により情報を記憶する記憶素子と2つの選択トランジスタとを有し、前記記憶素子の一端はそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のビット線に接続され、前記記憶素子の他端は前記2つの選択トランジスタの各ドレインに接続され、前記2つの選択トランジスタの各ソースはそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のビット線に接続され、前記2つの選択トランジスタの一方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの一方のワード線に接続され、前記2つの選択トランジスタの他方はゲートがそのメモリセルに対応する2つのうちの他方のワード線に接続されており、
前記メモリセルが前記第1の方向に繰り返し配置されることによって1単位のカラムが構成され、
前記カラムが前記第2の方向に繰り返し配置されることによってメモリセルアレイが構成されているメモリ装置に対するアクセス方法として、
アクセス対象のメモリセルに対応する2つのワード線への所定の選択電圧の印加により、該メモリセルの前記2つの選択トランジスタを導通させ、
該メモリセルに対応する2つのビット線における第1のビット線に第1の電圧を印加し、前記2つのビット線における第2のビット線にと第2の電圧を印加する
アクセス方法。 - 前記メモリ装置は、前記メモリセルアレイ内で前記第2の方向に隣接する2つのカラムにおいて、1つの前記ビット線が共有され、かつ、偶数番目のカラムと奇数番目のカラムは、ワード線を1本ずらした状態で配置されている構成とされ、
アクセス対象のメモリセルに対応する前記第1のビット線よりも前記第2のビット線側に位置する全てのビット線に前記第2の電圧を印加し、
アクセス対象のメモリセルに対応する前記第2のビット線よりも前記第1のビット線側に位置する全てのビット線に前記第1の電圧を印加する
請求項5に記載のアクセス方法。 - 前記アクセス対象のメモリセルに対するアクセスを行った後に、
隣接するカラムのメモリセルにアクセスを行う場合、前記第1,第2のビット線の一方の印加電圧を変化させる
請求項6に記載のアクセス方法。 - 前記アクセス対象のメモリセルに対するアクセスを行った後に、
前記第1,第2のビット線の印加電圧を変化させずに、前記選択電圧の印加を行う2つのワード線を変更することで、
同一カラムの他のメモリセルにアクセスを行う
請求項6に記載のアクセス方法。
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