JP2024065305A - メモリ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】メモリアレイの面積を縮小することが可能となるメモリ装置を提供する。【解決手段】メモリ装置(MDV1)は、メモリアレイ(10)を備え、前記メモリアレイは、Y方向に延びる同一カラム(CLM)においてX方向に沿って配置される第1所定ビット数の第1メモリエリア(MA0)および第2所定ビット数の第2メモリエリア(MA1)と、前記第1メモリエリアと前記第2メモリエリアを選択するために共通に設けられるバイトセレクトトランジスタ(BS)と、を有し、前記第1所定ビット数と前記第2所定ビット数は等しく、前記第1メモリエリアと前記第2メモリエリアは、アドレスが同じであり、前記第1メモリエリアと前記第2メモリエリアとでペアとなるメモリセル(MC0,MC1)は、同じビットデータが書き込まれるように構成される。【選択図】図1

Description

本開示は、メモリ装置に関する。
従来、メモリセルを有するメモリ装置が知られている。メモリセルは、メモリトランジスタを含む。メモリトランジスタには、例えばコントロールゲートおよびフローティングゲートを有し、コントロールゲートに高電圧を印加することでフローティングゲートに対して電子の注入・引き抜きを行い、消去(イレース)・書き込み(プログラム)を行うものがある(例えば特許文献1)。
特開2017-174485号公報
メモリ装置は、メモリセルがマトリクス状に配置されて構成されるメモリアレイと、メモリアレイの周辺に配置されるセル周辺回路(Xデコーダ回路、Yデコーダ回路)と、を備える。メモリアレイとセル周辺回路の面積を縮小することが要望される。
上記状況に鑑み、本開示は、メモリアレイの面積を縮小することが可能となるメモリ装置を提供することを目的とする。
例えば、本開示に係るメモリ装置は、ワードラインが延びる方向をX方向、前記X方向に直交する方向をY方向として、前記X方向および前記Y方向にメモリセルがマトリクス状に配置されるように構成されるメモリアレイを備え、
前記メモリアレイは、
前記Y方向に延びる同一カラムにおいて前記X方向に沿って配置される第1所定ビット数の第1メモリエリアおよび第2所定ビット数の第2メモリエリアと、
前記第1メモリエリアと前記第2メモリエリアを選択するために共通に設けられるバイトセレクトトランジスタと、
を有し、
前記第1所定ビット数と前記第2所定ビット数は等しく、
前記第1メモリエリアと前記第2メモリエリアは、アドレスが同じであり、
前記第1メモリエリアと前記第2メモリエリアとでペアとなるメモリセルは、同じビットデータが書き込まれるように構成される。
本開示に係るメモリ装置によれば、メモリアレイの面積を縮小することが可能となる。
図1は、比較例に係るメモリ装置と、本開示の例示的な実施形態に係るメモリ装置それぞれのレイアウトを示す概略平面図である。 図2は、本開示に係るメモリ装置におけるメモリアドレスマップの一例を示す図である。 図3は、本開示に係るメモリ装置におけるYデコーダ内のラッチ回路およびビットラインの構成を示す概略平面図である。 図4は、本開示に係るメモリ装置におけるデータライトに関する構成を示す図である。 図5は、カラムラッチ部の回路構成を示す図である。 図6は、データライト時における各信号の波形を模式的に示すタイミングチャートである。 図7は、本開示に係るメモリ装置におけるデータリードに関する構成を示す図である。 図8は、機能真理値表を示す図である。 図9は、連続リードにおける動作例を示す図である。 図10は、比較例に係るメモリ装置の構成を示す概略的なレイアウト図である。 図11は、比較例に係るメモリ装置におけるメモリアドレスマップを示す図である。 図12は、1アドレス分の第1、第2メモリエリアにおけるレイアウトを示す概略平面図である。 図13は、比較例に係るメモリ装置におけるYデコーダ内のラッチ回路とビットラインを概略的に示す平面図である。
以下に、本開示の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。
<1.メモリ装置の課題>
ここでは、本開示の実施形態について説明する前に、メモリ装置における課題について述べる。
図10は、比較例に係るメモリ装置の構成を示す概略的なレイアウト図である。なお、図10には、直交するX方向、Y方向を示している。図10は、X方向およびY方向に垂直な方向に視た平面視での図である。図10に示すメモリ装置は、メモリアレイ100と、Xデコーダ200と、Yデコーダ300と、を備える。
メモリアレイ100は不揮発性メモリであり、一例としてEEPROMとして構成される。メモリアレイ100は、第1メモリアレイ100A(SA0)と、第2メモリアレイ100B(SA1)と、を有する。第1メモリアレイ100Aと、第2メモリアレイ100Bは、X方向に並んで配置される。第1メモリアレイ100Aと第2メモリアレイ100Bのそれぞれは、X方向およびY方向にマトリクス状に配置される図示しないメモリセルから構成される。メモリセルには、1ビットのデータを記憶可能である。
第1メモリアレイ100Aは、1アドレス分のメモリセルから構成される第1メモリエリアMA0を有する。第2メモリアレイ100Bは、1アドレス分のメモリセルから構成される第2メモリエリアMA1を有する。第1、第2メモリエリアMA0,MA1は、それぞれ第1、第2メモリアレイ100A,100Bそれぞれにおいてマトリクス状に配置される。
第1メモリエリアMA0と第2メモリエリアMA1は、同じ1アドレスに対してペアとして構成される。第1、第2メモリエリアMA0,MA1のそれぞれは、X方向に並ぶ所定ビット数分のメモリセルから構成され、ここでは一例として8ビット分のメモリセル(すなわち、8個のメモリセル)から構成される。また、第1、第2メモリエリアMA0,MA1のそれぞれには、所定ビット数分のメモリセルを選択するためのバイトセレクトトランジスタが設けられる。
第1メモリエリアMA0における1ビット分のメモリセルと、第2メモリアレイMA1における1ビット分のメモリセルは、ペアとして構成され、同時に書き込み(データライト)および読み出し(データリード)およびが行われる。上記ペアであるメモリセルには、同じデータ(0または1)が書き込まれる。従って、偶発的に一方のメモリセルにおいてデータ化け(1→0)が生じても、読み出したデータをOR回路に入力することでデータ補正が可能となる。このような2つのメモリセルで実質的に1ビットのデータを記憶するダブルセル方式を採用することで、メモリセルの信頼性を向上させている。
Xデコーダ200およびYデコーダ300は、メモリアレイ100の周辺に配置されるセル周辺回路である。Yデコーダ300は、第1メモリアレイ100Aに対応して設けられる第1Yデコーダ300A(YPIT0)と、第2メモリアレイ100Bに対応して設けられる第2Yデコーダ300B(YPIT1)と、を有する。第1、第2Yデコーダ300A,300Bは、X方向に並んで配置され、それぞれ第1、第2メモリアレイ100A,100BとY方向に並んで配置される。
Xデコーダ200から引き出されてX方向に延びるアドレス選択線であるワードライン(図示せず)は、メモリアレイ100をX方向に横断する。第1、第2Yデコーダ300A,300Bから引き出されてY方向に延びるアドレス選択線であるビットライン(図示せず)は、メモリアレイ100をY方向に横断する。
Xデコーダ200は、X方向のアドレス信号をデコードし、ワードラインを選択する。Yデコーダ300は、Y方向のアドレス信号をデコードし、ビットラインを選択する。Xデコーダ200と第1Yデコーダ300Aにより第1メモリエリアMA0が選択され、Xデコーダ200と第2Yデコーダ300Bにより第2メモリエリアMA1が選択される。ペアである第1メモリエリアMA0と第2メモリエリアMA1は、同時に選択されて書き込みおよび読み出しが行われる。
データリード時には、選択されたメモリセルからセンスアンプを用いてデータが読み出される。なお、センスアンプは、図示しないセンスアンプエリアに配置され、第1、第2メモリエリアMA0,MA1におけるメモリセルのビット数と同じ個数だけ設けられる(すなわち、8ビットであれば8個のセンスアンプ)。
また、データライト時には、選択されたメモリセルに高電圧が印加されることで書き込み(ライト処理)が行われる。なお、高電圧の印加は、図示しないチャージポンプにより行われる。
図11は、比較例に係るメモリ装置におけるメモリアドレスマップを示す図である。図11に示すように、第1メモリアレイ100A(SA0)においては、1アドレス分の第1メモリエリアMA0がY方向にワードラインの数(WL_0~WL_63)、X方向にカラムの個数(0~31)だけマトリクス状に配置される。カラムは、Y方向に延びる1列分の領域である。同様に、第2メモリアレイ100B(SA1)においては、1アドレス分の第2メモリエリアMA1がY方向にワードラインの数(WL_0~WL_63)、X方向にカラムの個数(32~63)だけマトリクス状に配置される。従って、図11の例では、第1、第2メモリアレイ100A,100Bそれぞれのデータ容量は、8ビット×64×32=16Kビットとなる。先述したように、同じアドレス(図11では例えば000)の第1、第2メモリエリアMA0,MA1がペアとして構成され、同時にアクセスされて書き込みおよび読み出しが行われる。
ここで、図12は、1アドレス分の第1、第2メモリエリアMA0,MA1におけるレイアウトを示す概略平面図である。図12に示すように、1アドレス分の第1、第2メモリエリアMA0,MA1は、所定ビット数(図12では8ビット)分のメモリセルが配置されるセル領域MSと、バイトセレクトトランジスタBSを有する。1アドレス分の第1、第2メモリエリアMA0,MA1において、バイトセレクトトランジスタBSが占める割合が例えば30%と比較的大きく、ダブルセル方式ではシングルセル方式に比べてバイトセレクトトランジスタを設けるバイトセレクトトランジスタBSが2倍必要となり、メモリアレイ100の面積が大きくなる。
また、図13は、比較例に係るメモリ装置におけるYデコーダ内のラッチ回路とビットラインを概略的に示す平面図である。Y方向に延びるビットラインBLは、1つのカラムにおいて、第1、第2メモリエリアMA0,MA1の所定ビット数に対応する個数(例えば8ビットであれば8本)だけ設けられる。図11の例では、第1、第2メモリアレイ100A,100Bそれぞれにおいてカラムが32個であるので、それぞれにおいて8本×32=256本のビットラインBLが設けられる。
また、図13に示すように、ビットラインBLごとに第1、第2Yデコーダ300A,300Bにおいてラッチ回路LTが設けられる。ラッチ回路LTは、書き込み用のライトデータをラッチするための回路である。すなわち、ラッチ回路LTは、ビットラインBLの本数と同じだけ設けられる。図11の例では、第1、第2Yデコーダ300A,300Bそれぞれにおいて256個のラッチ回路LTが設けられる。ラッチ回路LTの個数は、ラッチ回路LTを含むページバッファの個数となる。これにより、シングルセル方式に比べて2倍の個数のページバッファが必要となり、Yデコーダ300の面積が大きくなる。
<2.メモリアレイの改善>
上記のような比較例における課題に鑑み、以下説明する本開示の実施形態が実施される。図1は、比較例に係るメモリ装置MDV10と、本開示の例示的な実施形態に係るメモリ装置MDV1それぞれのレイアウトを示す概略平面図である。
図1に示すメモリ装置MDV10は、先述した図10に示した比較例に係るメモリ装置とはカラム数およびワードライン数が異なるが、設計思想は同様のダブルセル方式で構成される。すなわち、メモリ装置MDV10においては、同じアドレスでペアとなる第1、第2メモリエリアMA0,MA1は、それぞれX方向に分離した領域である第1、第2メモリアレイ100A,100Bに設けられる。
これに対して、本開示に係るメモリ装置MDV1は、メモリアレイ10と、Xデコーダ20と、Yデコーダ30と、を備える。メモリアレイ10においては、同一のカラムCLMにおいて同じアドレスでペアとなる第1、第2メモリエリアMA0,MA1がX方向に隣接して配置される。これにより、メモリ装置MDV10ではペアとなる第1、第2メモリエリアMA0,MA1それぞれにバイトセレクトトランジスタが必要であるが、メモリ装置MDV1であれば、ペアとなる第1、第2メモリエリアMA0,MA1に対してバイトセレクトトランジスタは1つで済むことになる。従って、メモリ装置MDV1では、バイトセレクトトランジスタを削減できるので、その分だけメモリアレイ10の面積を縮小できる。例えば、メモリアレイ10の面積はメモリアレイ100の面積に対して20%削減できる。従って、ダブルセル方式を採用しつつもメモリアレイの面積を縮小できる。
図2は、本開示に係るメモリ装置MDV1におけるメモリアドレスマップの一例を示す図である。図2に示すように、同一のカラム(COL_0~COL_15)において、同じアドレスでペアとなる第1メモリエリアMA0(SA0)と第2メモリエリアMA1(SA1)がX方向に隣接して配置される。例えば、カラムCOL_0において同じアドレス0000hの第1、第2メモリエリアMA0,MA1が配置される。また、第1、第2メモリエリアMA0,MA1のペアは、Y方向にワードライン(WL_0~WL_127)の数だけ配置される。
図2の下方に示すように、ペアとなる第1、第2メモリエリアMA0,MA1それぞれには、所定ビット数(ここでは8ビット)のメモリセルが配置される。図2の例では、上記所定ビット数=8ビット、カラム数=16、ワードライン数=128であるので、メモリアレイ10のデータ容量は、8ビット×2×16×128=32Kビットとなる。ただし、ダブルセル方式であるので、実質的なデータ容量は16Kビットとなる。
図2に示すように、第1メモリエリアMA0(SA0)における各ビットb0~b7のメモリセルは、第2メモリエリアMA1(SA1)における各ビットb8~b15のメモリセルと1対1でペアとなる。図2では、ペアとなるビットb0とb8のメモリセルの間には、b1~b7のメモリセルが配置されるため、ペアとなるビットb0とb8のメモリセルはX方向に隣接しない。ペアとなるビットb1とb9からb7とb15も同様にX方向に隣接しない。これにより、メモリセルの干渉によるデータ同時化け(1→0)を抑制することができる。データ同時化けが生じると、OR回路では補正できないため、データ同時化けは回避することが望ましい。なお、図2に示す構成では、第1メモリエリアMA0におけるすべてのメモリセル(b0~b7)がX方向に順次隣接し、第2メモリエリアMA1におけるすべてのメモリセル(b8~b15)がX方向に順次隣接する。このような構成によれば、ペアとなるメモリセル間をなるべく離すことができる。
なお、図2に示した例に限らず、例えばb0,b1に隣接させてb8,b9を配置し、b8,b9に隣接させてb2,b3を配置するなど、第1メモリエリアMA0の一部領域と第2メモリエリアMA1の一部領域を交互にX方向に配置してもよい。これによっても、ペアとなるメモリセルがX方向に隣接することがない。また、本実施形態は、ペアとなるメモリセルがX方向に隣接する形態を排除するものではない。
また、図2においてワードラインTRIM_WLに対応する16個のカラム分の領域は、通常使用される領域(WL_0~WL_127)とは別の特別なメモリ領域である。当該メモリ領域には、例えばデバイス特定データ(製造者コードなど)、アナログ値補正用のトリミングデータ、および出荷時の履歴情報などが格納される。
<3.Yデコーダの改善>
図3は、本開示に係るメモリ装置MDV1におけるYデコーダ30内のラッチ回路34およびビットラインBL0,BL1の構成を示す概略平面図である。
図3に示すように本実施形態では、第1、第2メモリエリアMA0,MA1におけるペアとなるメモリセルにそれぞれ接続される第1、第2ビットラインBL0,BL1が共通の1つのラッチ回路34に接続される。これにより、比較例においてはペアとなるメモリセルそれぞれにラッチ回路を含むページバッファが必要であったのが、1つのページバッファに共通化されるため、Yデコーダ30の面積を縮小できる。
図4は、本開示に係るメモリ装置MDV1におけるデータライトに関する構成を示す図である。なお、図4には、メモリアレイ10の一部構成も図示される。メモリアレイ10は、ペアとなる第1、第2メモリエリアMA0,MA1を有する。第1メモリエリアMA0は、所定ビット数(例えば8ビット)のメモリセルMC0を有する。メモリセルMC0は、選択トランジスタST0と、メモリトランジスタMT0とから構成される。
メモリトランジスタMT0は、コントロールゲートと、フローティングゲートを有する。選択トランジスタST0の第1端は、ビットラインBL0に接続される。選択トランジスタST0の第2端は、メモリトランジスタMT0の第1端に接続される。1本のビットラインBL0には、ワードラインWLの本数と同じ個数のメモリセルMC0が接続される。
第2メモリエリアMA1は、所定ビット数(例えば8ビット)のメモリセルMC1を有する。メモリセルMC1は、選択トランジスタST1と、メモリトランジスタMT1とから構成される。
メモリトランジスタMT1は、コントロールゲートと、フローティングゲートを有する。選択トランジスタST1の第1端は、ビットラインBL1に接続される。選択トランジスタST1の第2端は、メモリトランジスタMT1の第1端に接続される。1本のビットラインBL1には、ワードラインWLの本数と同じ個数のメモリセルMC1が接続される。
1本のワードラインWLは、X方向に並ぶ選択トランジスタST0,ST1の各制御端(リードゲート)に接続される。
メモリアレイ10には、バイトセレクトトランジスタBSが設けられる。バイトセレクトトランジスタBSは、第1、第2メモリエリアMA0,MA1のペアごとに設けられる。メモリアレイ10においては、Y方向に延びる選択ラインSLが横断する。1本の選択ラインSLは、Y方向に並ぶバイトセレクトトランジスタBSの各第1端に接続される。1つのバイトセレクトトランジスタBSの第2端は、第1、第2メモリエリアMA0,MA1のペアに含まれるメモリトランジスタMT0,MT1の各コントロールゲートに接続される。すなわち、上記所定ビット数が8ビットであれば、1つのバイトセレクトトランジスタBSは、8+8=16個のメモリトランジスタに接続される。バイトセレクトトランジスタBSの制御端は、ワードラインWLに接続される。
メモリセルMC0,MC1には、イレース(消去)処理およびライト(書き込み)処理を行うことができる。イレース処理時には、選択されたワードラインWLに高電圧(例えば17V)が印加されることで対応する選択トランジスタST0,ST1がオン状態とされる。また、選択されたワードラインWLに対応するバイトセレクトトランジスタBSがオン状態とされ、選択ラインSLを介して対応するメモリトランジスタMT0,MT1のコントロールゲートに高電圧(例えば17V)が印加される。また、選択されたビットラインBL0,BL1を介して上記対応するメモリトランジスタMT0,MT1の第1端に0Vが印加される。これにより、メモリトランジスタMT0,MT1のフローティングゲートに電子が注入され、データ“1”が書き込まれた状態となる。
一方、ライト処理時には、選択されたワードラインWLに高電圧(例えば17V)が印加されることで対応する選択トランジスタST0,ST1がオン状態とされる。また、選択されたワードラインWLに対応するバイトセレクトトランジスタBSがオン状態とされ、選択ラインSLを介して対応するメモリトランジスタMT0,MT1のコントロールゲートに0Vが印加される。また、選択されたビットラインBL0,BL1を介して上記対応するメモリトランジスタMT0,MT1の第1端に高電圧(例えば14V)が印加される。これにより、メモリトランジスタMT0,MT1のフローティングゲートから電子が引き抜かれ、データ“0”が書き込まれた状態となる。ビットラインBL0,BL1を介してメモリトランジスタMT0,MT1に高電圧を印加するために、チャージポンプ(図4で不図示)が用いられる。
バイトセレクトトランジスタBSを介してメモリトランジスタMT0,MT1のコントロールゲートに電圧を印加する制御は、選択ラインSLに接続されるカラムラッチ部39により行われる。カラムラッチ部39は、Yデコーダ30に設けられる。
ここで、図5に、カラムラッチ部39の回路構成を示す。カラムラッチ部39は、デプレッション型のNMOSトランジスタ391と、ラッチ部392と、スイッチ393,394と、を有する。NMOSトランジスタ391のドレインは、PMOSトランジスタHV_PMのドレインに接続される。PMOSトランジスタHV_PMのソースは、図示しないチャージポンプから出力されるチャージポンプ出力電圧CPoutの印加端に接続される。また、NMOSトランジスタ391のドレインは、リード用電圧源VRDの出力端に接続される。ラッチ部392は、インバータ392A,392Bを有する。インバータ392Aの出力端は、NMOSトランジスタ391のゲートに接続される。インバータ392Bの入力端は、インバータ392Aの出力端に接続される。インバータ392Bの出力端は、インバータ392Aの入力端に接続される。スイッチ393の第1端は、インバータ392Bの出力端に接続される。スイッチ393の第2端は、接地電位の印加端に接続される。スイッチ394の第1端は、NMOSトランジスタ391のゲートに接続される。スイッチ394の第2端は、接地電位の印加端に接続される。スイッチ393は、Y線選択信号YDECによりオンオフを制御される。スイッチ394は、リセット信号RSTによりオンオフを制御される。
ここで、カラムラッチ部39におけるデータリード時における動作について説明する。データリード時には、スイッチ393はオン状態、スイッチ394はオフ状態とされることで、ラッチ部392の出力(NMOSトランジスタ391のゲート電圧)はハイレベルとされ、NMOSトランジスタ391がオン状態とされる。このとき、PMOSトランジスタHV_PMはオフ状態であり、リード用電圧源VRDから読み出し用の所定電圧(例えば1.4V)が出力される。これにより、選択ラインSLに上記所定電圧が印加される。すなわち、カラムラッチ部39により、選択ラインSLに読み出し用の所定電圧(例えば1.4V)を印加することで、カラムを選択することができる。なお、カラムラッチ部39におけるデータライト時の動作については後述する。
次に、図4に戻り、メモリ装置MDV1におけるデータライトに関する構成について説明する。メモリ装置MDV1においては、Yデコーダ30は、ページバッファ32を有する。ページバッファ32は、データラッチ回路34と、PMOSトランジスタ33Aと、PMOSトランジスタ33Bと、NMOSトランジスタ35と、を有する。
ライトデータラインDL_WRの一端は、NMOSトランジスタ35の第1端に接続される。NMOSトランジスタ35の第2端は、データラッチ回路34に接続される。データラッチ回路34は、インバータ34A,34Bを有する。インバータ34A
の入力端とインバータ34Bの出力端が接続され、インバータ34Aの出力端とインバータ34Bの入力端が接続される。
NMOSトランジスタ35は、ライトデータセットイネーブル信号ENによってオンオフを制御される。ライトデータセットイネーブル信号ENがハイレベルの場合に、NMOSトランジスタ35がオン状態とされる。このとき、ライトデータラインDL_WRに入力されるライトデータ信号SWRがデータラッチ回路34に印加されるため、ライトデータ信号SWRによるデータがセットされる。NMOSトランジスタ35がオフ状態に切り替わっても、データラッチ回路34によりデータはラッチされる。
データラッチ回路34は、PMOSトランジスタ33A,33Bの各ゲートに接続される。ローレベルのデータがラッチされた場合、PMOSトランジスタ33A,33Bは、オン状態とされる。一方、ハイレベルのデータがラッチされた場合、PMOSトランジスタ33A,33Bは、オフ状態とされる。
メモリ装置MDV1においては、高電圧パルス生成部31が設けられる。高電圧パルス生成部31は、後述するライト処理時に高電圧パルスを出力する回路である。高電圧パルス生成部31の出力端はPMOSトランジスタ33A,33Bの第1端に接続される。PMOSトランジスタ33A,33Bの第2端は、それぞれビットラインBL0,BL1に接続される。
図示しないチャージポンプから出力されるチャージポンプ出力電圧CPoutは、2段のNMOSトランジスタNM1により降圧され、降圧電圧VPPMVとされる。降圧電圧VPPMVは、高電圧パルス生成部31に供給される。
ここで、図6は、データライト時における各信号の波形を模式的に示すタイミングチャートである。図6においては、上段から順に、チャージポンプ出力電圧CPout、選択されたワードラインWLの電圧、選択された選択ラインSLの電圧、降圧電圧VPPMV、高電圧パルス生成部31から出力される高電圧出力電圧VPP_WT、メモリセルにデータ“0”を書き込む場合のビットラインBL0,BL1の電圧、およびメモリセルにデータ“1”を書き込む場合のビットラインBL0,BL1の電圧をそれぞれ示す。また、図6においては、一例としてチャージポンプにより生成される高電圧=17Vであるとしている。
データライト時には、イレース処理とライト処理が続けて実施される。イレース処理においては、チャージポンプ出力電圧CPoutが電源電圧Vccから17Vまで上昇する。このとき、降圧電圧VPPMVは、17Vから2段のNMOSトランジスタNM1により例えば3V降圧され、14Vとなる。高電圧パルス生成部31は、0Vの高電圧出力電圧VPP_WT_A,VPP_WT_Bを出力する。
このとき、データラッチ回路34によりローレベルのデータがラッチされているため、PMOSトランジスタ33A,33Bはオン状態とされ、ビットラインBL0,BL1には0Vが印加される。このとき、カラムラッチ部39(図5)においてNMOSトランジスタ391がオン状態とされ、PMOSトランジスタHV_PMがオン状態とされるため、選択された選択ラインSLに17Vが印加される。これにより、ライト対象のメモリセルMC0,MC1において選択トランジスタST0,ST1はオン状態とされ、メモリトランジスタMT0,MT1のコントロールゲートには高電圧(ここでは17V)が印加される。従って、ライト対象のメモリセルMC0,MC1におけるメモリトランジスタMT0,MT1のフローティングゲートに電子が注入され、メモリトランジスタMT0,MT1はイレース状態とされる。
イレース処理の後、ライト処理においては、チャージポンプ出力電圧CPoutが再び電源電圧Vccから17Vまで上昇する。このとき、降圧電圧VPPMVは、14Vとなる。高電圧パルス生成部31は、14Vの高電圧出力電圧VPP_WTを出力する。すなわち、ライト処理において高電圧パルスが生成される。
このとき、ライト対象のメモリセルにデータ“0”を書き込む場合には、データラッチ回路34によりローレベルのデータがラッチされているため、PMOSトランジスタ33A,33Bはオン状態とされ、ビットラインBL0,BL1には14Vが印加される。このとき、選択ラインSLには、選択ラインSLを接地電位とするためのスイッチSLDIS(図5)が接続されており、スイッチSLDISがオン状態(NMOSトランジスタ391およびPMOSトランジスタHV_PMはともにオフ状態)とされることで、選択された選択ラインSLには、0Vが印加される。これにより、ライト対象のメモリセルMC0,MC1において選択トランジスタST0,ST1はオン状態とされ、メモリトランジスタMT0,MT1のコントロールゲートには0Vが印加される。従って、ライト対象のメモリセルMC0,MC1におけるメモリトランジスタMT0,MT1のフローティングゲートから電子が引き抜かれ、メモリトランジスタMT0,MT1は書き込み状態(“0”)とされる。
一方、ライト対象のメモリセルにデータ“1”を書き込む場合には、データラッチ回路32によりハイレベルのデータがラッチされているため、PMOSトランジスタ33A,33Bはオフ状態とされ、ビットラインBL0,BL1はオープンとされる。従って、ライト対象のメモリセルMC0,MC1におけるメモリトランジスタMT0,MT1のフローティングゲートから電子は引き抜かれず、メモリトランジスタMT0,MT1はイレース状態(“1”)を維持される。
また、メモリ装置MDV1においては、Yデコーダ30は、クランプ回路36を有する。クランプ回路36は、NMOSトランジスタ37A,37BおよびNMOSトランジスタ38A,38Bを有する。NMOSトランジスタ37Aの第1端には、クランプ用電圧VNが印加される。NMOSトランジスタ37Aのゲートには、データラッチ回路34が接続される。NMOSトランジスタ37Aの第2端は、NMOSトランジスタ38Aの第1端に接続される。NMOSトランジスタ38Aの第2端は、PMOSトランジスタ33Aの第2端に接続される。NMOSトランジスタ37Bの第1端には、クランプ用電圧VNが印加される。NMOSトランジスタ37Bのゲートには、データラッチ回路34が接続される。NMOSトランジスタ37Bの第2端は、NMOSトランジスタ38Bの第1端に接続される。NMOSトランジスタ38Bの第2端は、PMOSトランジスタ33Bの第2端に接続される。
ライト対象のメモリセルにデータ“1”を書き込む場合、ライト処理時にデータラッチ回路34によりハイレベルのデータがラッチされており、PMOSトランジスタ33A,33Bはオフ状態である。このとき、NMOSトランジスタ37A,37Bはオン状態とされ、高電圧出力電圧VPP_WTが高電圧(14V)になったときにNMOSトランジスタ38A,38Bがオン状態となり、ビットラインBL0,BL1にクランプ用電圧VNが印加される。これにより、ビットラインBL0,BL1に隣接するビットラインに高電圧が印加される場合に、ビットラインBL0,BL1の電圧をクランプ用電圧VN以下にクランプすることができ、ビットラインBL0,BL1の電圧上昇を抑制できる。
このように、本実施形態では、高電圧出力電圧VPP_WTを出力するためのPMOSトランジスタ33A,33BをビットラインBL0,BL1に対応して設け、出力を2系統化している。これにより、比較例に係るメモリ装置MDV10では、1系統の出力のページバッファをメモリセルMC0,MC1それぞれについて設けていたのが、本実施形態では、1つのページバッファ32に共通化できるので、Yデコーダ30の面積を縮小できる。図1においては、Yデコーダ30の面積は、比較例におけるYデコーダ300の面積に対してほぼ半減できている。
<4.リード処理の構成>
図7は、本開示に係るメモリ装置MDV1におけるデータリードに関する構成を示す図である。なお、図7におけるメモリアレイ10に関する構成およびカラムラッチ部39については、先述した図4と同様であるので詳述は省く。
本実施形態に係るメモリ装置MDV1では、第1メモリエリアMA0からデータを読み出すための第1センスアンプ領域40と、第2メモリエリアMA1からデータを読み出すための第2センスアンプ領域41と、が設けられる。センスアンプは、メモリセルに電流が流れないことによりメモリトランジスタに“1”が書き込まれていることを検出し、メモリセルに電流が流れることによりメモリトランジスタに“0”が書き込まれていることを検出する。
第1センスアンプ領域40には、第1メモリエリアMA0における所定ビット数のメモリセルMC0に対応した個数のセンスアンプSAP0が設けられ、第2センスアンプ領域41には、第2メモリエリアMA1における所定ビット数のメモリセルMC1に対応した個数のセンスアンプSAP1が設けられる。上記所定ビット数が8ビットである場合、それぞれ8個のセンスアンプSAP0,SAP1が設けられる。
第1メモリエリアMA0における各メモリセルMC0に接続される各ビットラインBL0は、各Y線選択スイッチYS0および各リードデータラインDL_RD0を介して、第1センスアンプ領域40における各センスアンプSAP0に接続される。第2メモリエリアMA1における各メモリセルMC1に接続される各ビットラインBL1は、各Y線選択スイッチYS1および各リードデータラインDL_RD1を介して、第2センスアンプ領域41における各センスアンプSAP1に接続される。なお、Y線選択スイッチYS0,YS1は、Y線選択信号YDECによってオンオフ制御される。
ペアとなるメモリセルMC0,MC1に対応したセンスアンプSAP0,SAP1の各出力端は、OR回路5の各入力端に接続される。OR回路5は、上記所定ビット数に対応した個数(例えば8個)だけ設けられる。ここで、図8に示す真理値表では、ペアであるメモリセルMC0,MC1に書き込まれたデータ(SA0,SA1)と、OR回路5の出力ORとの関係を示す。このように、メモリセルMC0,MC1に書き込まれたデータがいずれも0である場合、出力ORは0になり、いずれも1である場合、出力ORは1となる。そして、偶発的にメモリセルMC0,MC1に書き込まれたデータの一方にデータ化け(1→0)が生じた場合は、出力ORは1となり、データ補正できる。このように、ダブルセル方式によってメモリセルの信頼性が向上される。
また、ペアとなるメモリセルMC0,MC1に対応したセンスアンプSAP0,SAP1の各出力端は、XOR回路6の各入力端にも接続される。XOR回路6は、上記所定ビット数に対応した個数(例えば8個)だけ設けられる。図8に示す真理値表では、ペアであるメモリセルMC0,MC1に書き込まれたデータ(SA0,SA1)と、XOR回路6の出力XORとの関係を示す。このように、メモリセルMC0,MC1に書き込まれたデータがいずれも0または1で一致する場合、出力XORは0となる。一方、メモリセルMC0,MC1に書き込まれたデータの一方にデータ化けが生じて、データが一致しない場合、出力XORは1となる。従って、ダブルセル方式においてデータ補正のみならず、データ化けの検出を行うことができる。これにより、メモリセルMC0,MC1それぞれについて書き込みおよび読み出しを行ってテストする必要がなくなり、テスト時間を短縮できる。
XOR回路6の出力は、出力制御回路7を介して外部端子T1からエラー信号ERRとして出力することができる。XOR回路6の出力の論理レベルは、エラー信号ERRの論理レベルにそのまま反映される。これにより、データ化けのエラーを外部に通知できる。
また、XOR回路6の出力は、ラッチ回路8に入力される。ラッチ回路8は、XOR回路6の出力が0から1へ変化した場合、すなわちエラーが検出された場合に、例えばローレベルからハイレベルへラッチさせたラッチ信号SLCを出力する。ラッチ以降は、XOR回路6の出力によらずにラッチ信号SLCのレベルが維持される。ラッチ回路8の出力は、出力制御回路9を介してエラー検出ラッチ信号ERLとして外部端子T2から出力される。ラッチ信号SLCのラッチは、エラー検出ラッチ信号ERLのラッチに反映される。
ここで、図9は、アドレスをクロックごとに変化させながらデータを読み出す連続リードにおける動作例を示す。図9において、上段から順に、クロック信号SCK、センスアンプSAP0,SAP1それぞれの出力、OR回路5の出力、エラー信号ERR、およびエラー検出ラッチ信号ERLを示す。
図9において破線枠で示すように、センスアンプSAP0,SAP1で読み出されたデータに不一致が生じると、OR回路5の出力は1となってデータ補正される。一方、XOR回路6の出力は1となり、エラー信号ERRが1となり、データ化けがエラー検出される。このとき、ラッチ信号SLCがローレベルからハイレベルに変化してラッチされるので、エラー検出ラッチ信号ERLもローレベルからハイレベルに変化してラッチされる。これにより、トレーサビリティが向上される。
また、ラッチ信号SLCがラッチされた場合に、メモリアレイ10における図2に示した特別なメモリ領域(TRIM_WL)に異常が発生した旨のデータを書き込む。これによっても、トレーサビリティが向上される。
<5.その他>
なお、本開示に係る種々の技術的特徴は、上記実施形態の他、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<6.付記>
以上の通り、例えば、本開示に係るメモリ装置(MDV1)は、
ワードライン(WL)が延びる方向をX方向、前記X方向に直交する方向をY方向として、前記X方向および前記Y方向にメモリセル(MC0,MC1)がマトリクス状に配置されるように構成されるメモリアレイ(10)を備え、
前記メモリアレイは、
前記Y方向に延びる同一カラム(CLM)において前記X方向に沿って配置される第1所定ビット数の第1メモリエリア(MA0)および第2所定ビット数の第2メモリエリア(MA1)と、
前記第1メモリエリアと前記第2メモリエリアを選択するために共通に設けられるバイトセレクトトランジスタ(BS)と、
を有し、
前記第1所定ビット数と前記第2所定ビット数は等しく、
前記第1メモリエリアと前記第2メモリエリアは、アドレスが同じであり、
前記第1メモリエリアと前記第2メモリエリアとでペアとなるメモリセル(MC0,MC1)は、同じビットデータが書き込まれるように構成される(第1の構成)。
また、上記第1の構成において、前記ペアとなるメモリセルの前記X方向の間には、他のメモリセルが配置される構成としてもよい(第2の構成)。
また、上記第2の構成において、前記第1メモリエリア(MA0)におけるすべてのメモリセルが前記X方向に順次隣接し、前記第2メモリエリア(MA1)におけるすべてのメモリセルが前記X方向に順次隣接する構成としてもよい(第3の構成)。
また、上記第1から第3のいずれかの構成において、ライトデータをラッチするように構成されるラッチ回路(34)と、
前記ラッチ回路に接続される制御端と、高電圧が印加可能に構成される第1端と、を含む第1、第2制御トランジスタ(33A,33B)と、
を有するページバッファ(32)を備え、
前記ペアとなるメモリセルのそれぞれに接続される第1、第2ビットライン(BL0,BL1)は、それぞれ前記第1、第2制御トランジスタの各第2端に接続される構成としてもよい(第4の構成)。
また、上記第1から第4のいずれかの構成において、前記ペアとなるメモリセルのそれぞれからデータを読み出すように構成される第1、第2読み出し部(SAP0,SAP1)と、
前記第1、第2読み出し部の各出力が入力されるように構成されるOR回路(5)と、
を備える構成としてもよい(第5の構成)。
また、上記第5の構成において、前記第1、第2読み出し部の各出力が入力されるように構成されるXOR回路(6)を備える構成としてもよい(第6の構成)。
また、上記第6の構成において、前記XOR回路の出力に基づいたエラー信号(ERR)を外部出力するように構成される第1外部端子(T1)を備え、前記XOR回路の出力の論理レベルは、前記エラー信号の論理レベルにそのまま反映される構成としてもよい(第7の構成)。
また、上記第6の構成において、クロックごとにアドレスを変化させてリード処理を行う連続リードが可能であって、
前記XOR回路の出力が0から1へ変化した場合に、レベルを変化させてラッチしたラッチ信号(SLC)を出力するように構成されるラッチ回路(8)を備える構成としてもよい(第8の構成)。
また、上記第8の構成において、前記ラッチ信号に基づいたエラー検出ラッチ信号(ERL)を外部出力するように構成される第2外部端子(T2)を備え、
前記ラッチ信号のラッチは、前記エラー検出ラッチ信号のラッチに反映される構成としてもよい(第9の構成)。
また、上記第8の構成において、前記ラッチ信号がラッチされた場合に、異常を示すデータが前記メモリアレイに書き込まれる構成としてもよい(第10の構成)。
本開示は、各種用途のメモリ装置に利用することが可能である。
5 OR回路
6 XOR回路
7 出力制御回路
8 ラッチ回路
9 出力制御回路
10 メモリアレイ
20 Xデコーダ
30 Yデコーダ
31 高電圧パルス生成部
32 ページバッファ
32 データラッチ回路
33A,33B PMOSトランジスタ
34 データラッチ回路
34A,34B インバータ
35 NMOSトランジスタ
36 クランプ回路
37A,37B NMOSトランジスタ
38A,38B NMOSトランジスタ
39 カラムラッチ部
40 第1センスアンプ領域
41 第2センスアンプ領域
100 メモリアレイ
100A 第1メモリアレイ
100B 第2メモリアレイ
200 Xデコーダ
300 Yデコーダ
300A 第1Yデコーダ
300B 第2Yデコーダ
391 NMOSトランジスタ
392 ラッチ部
392A,392B インバータ
393,394 スイッチ
BL0,BL1 ビットライン
BS バイトセレクトトランジスタ
CLM カラム
DL_RD0,DL_RD1 リードデータライン
HV_PM PMOSトランジスタ
LT ラッチ回路
MA0 第1メモリエリア
MA1 第2メモリエリア
MC0,MC1 メモリセル
MDV1 メモリ装置
MDV10 メモリ装置
MT0,MT1 メモリトランジスタ
NM1 NMOSトランジスタ
NM30 NMOSトランジスタ
SAP0,SAP1 センスアンプ
SL 選択ライン
SLDIS スイッチ
ST0,ST1 選択トランジスタ
T1,T2 外部端子
WL ワードライン
YS0,YS1 Y線選択スイッチ

Claims (10)

  1. ワードラインが延びる方向をX方向、前記X方向に直交する方向をY方向として、前記X方向および前記Y方向にメモリセルがマトリクス状に配置されるように構成されるメモリアレイを備え、
    前記メモリアレイは、
    前記Y方向に延びる同一カラムにおいて前記X方向に沿って配置される第1所定ビット数の第1メモリエリアおよび第2所定ビット数の第2メモリエリアと、
    前記第1メモリエリアと前記第2メモリエリアを選択するために共通に設けられるバイトセレクトトランジスタと、
    を有し、
    前記第1所定ビット数と前記第2所定ビット数は等しく、
    前記第1メモリエリアと前記第2メモリエリアは、アドレスが同じであり、
    前記第1メモリエリアと前記第2メモリエリアとでペアとなるメモリセルは、同じビットデータが書き込まれるように構成される、メモリ装置。
  2. 前記ペアとなるメモリセルの前記X方向の間には、他のメモリセルが配置される請求項1に記載のメモリ装置。
  3. 前記第1メモリエリアにおけるすべてのメモリセルが前記X方向に順次隣接し、前記第2メモリエリアにおけるすべてのメモリセルが前記X方向に順次隣接する、請求項2に記載のメモリ装置。
  4. ライトデータをラッチするように構成されるラッチ回路と、
    前記ラッチ回路に接続される制御端と、高電圧が印加可能に構成される第1端と、を含む第1、第2制御トランジスタと、
    を有するページバッファを備え、
    前記ペアとなるメモリセルのそれぞれに接続される第1、第2ビットラインは、それぞれ前記第1、第2制御トランジスタの各第2端に接続される、請求項1に記載のメモリ装置。
  5. 前記ペアとなるメモリセルのそれぞれからデータを読み出すように構成される第1、第2読み出し部と、
    前記第1、第2読み出し部の各出力が入力されるように構成されるOR回路と、
    を備える、請求項1に記載のメモリ装置。
  6. 前記第1、第2読み出し部の各出力が入力されるように構成されるXOR回路を備える、請求項5に記載のメモリ装置。
  7. 前記XOR回路の出力に基づいたエラー信号を外部出力するように構成される第1外部端子を備え、
    前記XOR回路の出力の論理レベルは、前記エラー信号の論理レベルにそのまま反映される、請求項6に記載のメモリ装置。
  8. クロックごとにアドレスを変化させてリード処理を行う連続リードが可能であって、
    前記XOR回路の出力が0から1へ変化した場合に、レベルを変化させてラッチしたラッチ信号を出力するように構成されるラッチ回路を備える、請求項6に記載のメモリ装置。
  9. 前記ラッチ信号に基づいたエラー検出ラッチ信号を外部出力するように構成される第2外部端子を備え、
    前記ラッチ信号のラッチは、前記エラー検出ラッチ信号のラッチに反映される、請求項8に記載のメモリ装置。
  10. 前記ラッチ信号がラッチされた場合に、異常を示すデータが前記メモリアレイに書き込まれる、請求項8に記載のメモリ装置。
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