JP5140855B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、記憶素子にデータを書き込むための電流を書き込み電流線に流すドライバを備えた半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device including a driver that causes a current for writing data to a memory element to flow through a write current line.

MRAM(Magnetic Random Access Memory)は、強磁性体の磁化方向を利用してデータを記憶する固体メモリの総称である。MRAMにおいては、メモリセルを構成する強磁性体の磁化方向が、ある基準方向に対して平行であるか反平行であるかを“1”および“0”に対応させる。また、メモリセルに対するデータ読み出しにおいて巨大磁気抵抗効果(ジャイアント・マグネット−レジスタンス効果:GMR(Giant Magneto Resistive)効果)を利用するGMR素子、および磁性トンネル効果(トンネル・マグネット−レジスタンス効果:TMR(Tunneling Magneto Resistive)効果)を利用するMTJ(Magnetic Tunneling Junction)素子等がMRAMに使用されている。   MRAM (Magnetic Random Access Memory) is a general term for a solid-state memory that stores data using the magnetization direction of a ferromagnetic material. In the MRAM, “1” and “0” correspond to whether the magnetization direction of the ferromagnetic material constituting the memory cell is parallel or antiparallel to a certain reference direction. Further, a GMR element using a giant magnetoresistance effect (Giant Magneto Resistive effect: GMR (Giant Magneto Resistive) effect) and a magnetic tunnel effect (Tunneling Magneto Resistance effect: TMR (Tunneling Magneto) An MTJ (Magnetic Tunneling Junction) element or the like that utilizes the (resistive) effect) is used in the MRAM.

MTJ素子は、強磁性体層/絶縁層/強磁性体層の3層膜で構成され、絶縁層をトンネル電流が流れる。このトンネル電流に対する抵抗値が、2つの強磁性体層の磁化方向の関係に応じて変化する。   The MTJ element is composed of a three-layer film of ferromagnetic layer / insulating layer / ferromagnetic layer, and a tunnel current flows through the insulating layer. The resistance value to the tunnel current changes according to the relationship between the magnetization directions of the two ferromagnetic layers.

ここで、強磁性体層の磁化方向を反転させる方法として、メモリセルの近傍に電流を流して外部磁場を発生し、強磁性体層の磁化方向を反転させる外部磁化反転法が知られている(たとえば、非特許文献1参照)。   Here, as a method of reversing the magnetization direction of the ferromagnetic layer, there is known an external magnetization reversal method in which a current is passed in the vicinity of the memory cell to generate an external magnetic field and the magnetization direction of the ferromagnetic layer is reversed. (For example, refer nonpatent literature 1).

また、強磁性体層の磁化方向を反転させる方法として、スピン注入磁化反転法が知られている(たとえば、非特許文献2参照)。これは、メモリセルに直接電流を流して電子のもつスピン(向き)の作用によって磁化を反転させる方法である。より詳細には、TMR素子の一方の強磁性体層から他方の強磁性体層へ電流(以下、スピン注入電流とも称する)を流すことにより、強磁性体層の磁化を反転させる方法である。スピン注入電流は外部磁場を発生するための電流より電流量を小さくできるため、スピン注入磁化反転法は外部磁化反転法と比べてMRAMの消費電流を低減することができる。
Takaharu Tsuji et al. " A 1.2V 1Mbit Embedded MRAM Core with Folded Bit-Line Array Architecture ", 2004 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers pp.450-453 M.Hosomi et al. " A Novel Nonvolatile Memory with Spin Torque Transfer Magnetization Switching:Spin-RAM ", 2005 IEDM 19_1
As a method for reversing the magnetization direction of the ferromagnetic layer, a spin injection magnetization reversal method is known (for example, see Non-Patent Document 2). This is a method in which a current is directly applied to a memory cell to reverse the magnetization by the action of electrons' spin (direction). More specifically, this is a method of reversing the magnetization of the ferromagnetic layer by passing a current (hereinafter also referred to as a spin injection current) from one ferromagnetic layer of the TMR element to the other ferromagnetic layer. Since the spin injection current can have a smaller amount of current than the current for generating the external magnetic field, the spin injection magnetization reversal method can reduce the current consumption of the MRAM compared to the external magnetization reversal method.
Takaharu Tsuji et al. "A 1.2V 1Mbit Embedded MRAM Core with Folded Bit-Line Array Architecture", 2004 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers pp.450-453 M. Hosomi et al. "A Novel Nonvolatile Memory with Spin Torque Transfer Magnetization Switching: Spin-RAM", 2005 IEDM 19_1

ところで、MRAMが備える各MTJ素子の電気抵抗値を外部から測定することにより、各MTJ素子の電気抵抗値の分布からMRAMの不良を検出する検査が行なわれている。   By the way, an inspection for detecting a defect of the MRAM from the distribution of the electric resistance value of each MTJ element is performed by measuring the electric resistance value of each MTJ element included in the MRAM from the outside.

しかしながら、このような検査を行なうためには、MTJ素子へ外部から電圧を供給するための試験用パッドと、検査時および通常時において試験用パッドとMTJ素子との接続および非接続をそれぞれ切り替えるための切り替え回路と、この切り替え回路を制御するための制御回路とが必要となり、レイアウト面積が増大してしまう。   However, in order to perform such an inspection, a test pad for supplying a voltage from the outside to the MTJ element and a connection and a non-connection between the test pad and the MTJ element at the time of inspection and normal time are switched. Switching circuit and a control circuit for controlling the switching circuit are required, which increases the layout area.

また、MTJ素子と半導体チップの外周部に配置される試験用パッドとの間の配線長は通常長くなることから、この配線の寄生抵抗は大きくなる。MTJ素子の電気抵抗値を正確に測定するためには、この配線の寄生抵抗を小さくする必要があるが、寄生抵抗を小さくするために配線幅を太くすると、レイアウト面積が増大してしまう。また、切り替え回路を構成するトランジスタのオン抵抗もMTJ素子の電気抵抗値を正確に測定するためには小さくする必要があるが、このトランジスタのオン抵抗を小さくするためにトランジスタのサイズを大きくすると、レイアウト面積が増大してしまう。   In addition, since the wiring length between the MTJ element and the test pad disposed on the outer peripheral portion of the semiconductor chip is usually long, the parasitic resistance of the wiring is increased. In order to accurately measure the electrical resistance value of the MTJ element, it is necessary to reduce the parasitic resistance of the wiring. However, if the wiring width is increased in order to reduce the parasitic resistance, the layout area increases. In addition, the on-resistance of the transistor constituting the switching circuit needs to be reduced in order to accurately measure the electrical resistance value of the MTJ element, but if the transistor size is increased to reduce the on-resistance of the transistor, The layout area increases.

しかしながら、非特許文献1および2記載には、このような問題点を解決するための構成は開示されていない。   However, Non-Patent Documents 1 and 2 do not disclose a configuration for solving such a problem.

それゆえに、本発明の目的は、記憶素子の電気抵抗値を正確に測定し、かつレイアウト面積の増大を防ぐことが可能な半導体装置を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of accurately measuring the electrical resistance value of a memory element and preventing an increase in layout area.

本発明の一実施例の形態の半導体装置は、要約すれば、記憶素子にデータ書き込み電流を流す配線を駆動するドライバを、半導体装置における他の回路の電圧供給用パッドと電気的に分離された電圧供給用パッドに結合する。   In summary, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention electrically separates a driver for driving a wiring for supplying a data write current to a memory element from a voltage supply pad of another circuit in the semiconductor device. Connect to voltage supply pad.

本発明の一実施例の形態によれば、寄生抵抗の小さい回路によって記憶素子と電気抵抗値測定用のパッドとを接続することができるため、レイアウト面積の増大を防ぐことができる。   According to the embodiment of the present invention, since the memory element and the electric resistance value measuring pad can be connected by a circuit having a small parasitic resistance, an increase in layout area can be prevented.

したがって、記憶素子の電気抵抗値を正確に測定し、かつレイアウト面積の増大を防ぐことがことができる。   Therefore, the electrical resistance value of the memory element can be accurately measured and an increase in layout area can be prevented.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の全体構成を示す概略ブロック図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic block diagram showing the overall configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

図1を参照して、半導体装置101は、たとえばMRAMであり、制御信号CMDに応答して半導体装置101の全体の動作を制御するコントロール回路5と、行列状に集積配置されたMTJメモリセルMC(以下、単にメモリセルMCとも称する)を含むメモリアレイ10と、行選択回路20,21と、列デコーダ25と、読み出し/書き込み制御回路30,35と、複数のワード線WLと、複数のデジット線DLと、複数のビット線BLと、複数のソース線SLとを備える。   Referring to FIG. 1, semiconductor device 101 is, for example, an MRAM, a control circuit 5 that controls the overall operation of semiconductor device 101 in response to a control signal CMD, and MTJ memory cells MC that are integrated and arranged in a matrix. (Hereinafter also simply referred to as memory cell MC), row selection circuits 20, 21, column decoder 25, read / write control circuits 30, 35, a plurality of word lines WL, and a plurality of digits. A line DL, a plurality of bit lines BL, and a plurality of source lines SL are provided.

なお、以下においては、メモリアレイ10が含む行列状に集積配置された複数のメモリセルMCの行および列をそれぞれメモリセル行およびメモリセル列とも称する。   Hereinafter, the rows and columns of the plurality of memory cells MC that are integrated and arranged in a matrix included in the memory array 10 are also referred to as memory cell rows and memory cell columns, respectively.

行選択回路20,21は、アドレス信号ADDに含まれるロウアドレスRAに基づいてアクセス対象となるメモリアレイ10におけるメモリセル行の選択動作を実行する。列デコーダ25は、アドレス信号ADDに含まれるコラムアドレスCAに基づいてアクセス対象となるメモリアレイ10におけるメモリセル列の選択動作を実行する。   The row selection circuits 20 and 21 perform a memory cell row selection operation in the memory array 10 to be accessed based on the row address RA included in the address signal ADD. The column decoder 25 performs a memory cell column selection operation in the memory array 10 to be accessed based on the column address CA included in the address signal ADD.

読み出し/書き込み制御回路30,35は、メモリアレイ10の両側に設けられ、入力データDINに基づいてメモリセルMCに対するデータ書き込みを行なう。また、読み出し/書き込み制御回路30,35は、メモリセルMCからデータを読み出し、読み出しデータDOUTとして外部に出力する。   The read / write control circuits 30 and 35 are provided on both sides of the memory array 10 and write data to the memory cell MC based on the input data DIN. The read / write control circuits 30 and 35 read data from the memory cell MC and output it as read data DOUT to the outside.

ワード線WL、デジット線DLおよびソース線SLは、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられる。ビット線BLは、メモリセル列に対応して設けられる。図1には代表的に1個のメモリセルMCが示され、メモリセルMCのメモリセル行に対応してワード線WLおよびデジット線DLがそれぞれ1本ずつ示されている。また、メモリセルMCのメモリセル列に対応してビット線BLが代表的に1本示されている。   Word line WL, digit line DL, and source line SL are provided corresponding to the memory cell rows, respectively. Bit line BL is provided corresponding to the memory cell column. FIG. 1 representatively shows one memory cell MC, and shows one word line WL and one digit line DL corresponding to the memory cell row of each memory cell MC. Further, one bit line BL is representatively shown corresponding to the memory cell column of the memory cells MC.

図2は、本発明の第1の実施の形態に係るメモリアレイ10およびその周辺回路の概略構成図である。図2において紙面縦方向がメモリセル行に対応し、紙面横方向がメモリセル列に対応している。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the memory array 10 and its peripheral circuits according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the vertical direction on the paper corresponds to a memory cell row, and the horizontal direction on the paper corresponds to a memory cell column.

図2を参照して、メモリアレイ10は、行列状に集積配置されたメモリセルMCを含む。   Referring to FIG. 2, memory array 10 includes memory cells MC integrated and arranged in a matrix.

図2においては、代表的に、メモリセルMC0〜MC5、メモリセル列に対応して設けられたビット線BL0〜BL2および列選択線CSL0,CSL1、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられたワード線WL0〜WL3、デジット線DL0,DL1およびソース線SLが示されている。   In FIG. 2, typically, memory cells MC0 to MC5, bit lines BL0 to BL2 and column select lines CSL0 and CSL1 provided corresponding to the memory cell columns, and words provided corresponding to the memory cell rows, respectively. Lines WL0 to WL3, digit lines DL0 and DL1, and source line SL are shown.

メモリセルMC0〜MC5は、MTJ素子(磁気抵抗素子)S0〜S5と、セルトランジスタTRS0〜TRS5とをそれぞれ含む。   Memory cells MC0 to MC5 include MTJ elements (magnetoresistive elements) S0 to S5 and cell transistors TRS0 to TRS5, respectively.

行選択回路20は、デジット線ドライバDLDVを含む。デジット線ドライバDLDVは、NチャネルMOSトランジスタTRD0,TRD1を含む。行選択回路21は、電源電圧VCCが供給される電源ノードVCCに接続される。ここで、NチャネルMOSトランジスタはPチャネルMOSトランジスタと比べてゲート幅あたりの電流駆動能力が大きいため、小さいレイアウト面積で比較的多くの電流をデジット線DLに流すことができる。しかしながら、デジット線ドライバDLDVが、NチャネルMOSトランジスタの代わりにPチャネルMOSトランジスタを含む構成とすることも可能である。   Row selection circuit 20 includes a digit line driver DLDV. Digit line driver DLDV includes N-channel MOS transistors TRD0 and TRD1. Row selection circuit 21 is connected to power supply node VCC to which power supply voltage VCC is supplied. Here, since the N channel MOS transistor has a larger current driving capability per gate width than the P channel MOS transistor, a relatively large amount of current can flow through the digit line DL with a small layout area. However, digit line driver DLDV may include a P channel MOS transistor instead of an N channel MOS transistor.

読み出し/書き込み制御回路30は、ビット線ドライバBLDV1を含む。読み出し/書き込み制御回路35は、ビット線ドライバBLDV2と、データ読み出し回路RDCと、NチャネルMOSトランジスタTRC0〜TRC2とを含む。ビット線ドライバBLDV1は、PチャネルMOSトランジスタTRB0,TRB4,TRB8と、NチャネルMOSトランジスタTRB1,TRB5,TRB9とを含む。ビット線ドライバBLDV2は、PチャネルMOSトランジスタTRB2,TRB6,TRB10と、NチャネルMOSトランジスタTRB3,TRB7,TRB11とを含む。   The read / write control circuit 30 includes a bit line driver BLDV1. Read / write control circuit 35 includes a bit line driver BLDV2, a data read circuit RDC, and N-channel MOS transistors TRC0 to TRC2. Bit line driver BLDV1 includes P channel MOS transistors TRB0, TRB4, TRB8 and N channel MOS transistors TRB1, TRB5, TRB9. Bit line driver BLDV2 includes P channel MOS transistors TRB2, TRB6, TRB10 and N channel MOS transistors TRB3, TRB7, TRB11.

以下、MTJ素子S0〜S5の各々をMTJ素子Sと称し、セルトランジスタTRS0〜TRS5の各々をセルトランジスタTRSと称し、NチャネルMOSトランジスタTRD0,TRD1の各々をNチャネルMOSトランジスタTRDと称し、NチャネルMOSトランジスタTRB1,TRB3,TRB5,TRB7,TRB9,TRB11の各々をNチャネルMOSトランジスタTRBと称し、PチャネルMOSトランジスタTRB0,TRB2,TRB4,TRB6,TRB8,TRB10の各々をPチャネルMOSトランジスタTRBと称し、NチャネルMOSトランジスタTRC0〜TRC2の各々をNチャネルMOSトランジスタTRCと称する場合がある。   Hereinafter, each of MTJ elements S0 to S5 is referred to as MTJ element S, each of cell transistors TRS0 to TRS5 is referred to as cell transistor TRS, each of N channel MOS transistors TRD0 and TRD1 is referred to as N channel MOS transistor TRD, and N channel Each of MOS transistors TRB1, TRB3, TRB5, TRB7, TRB9, TRB11 is referred to as an N channel MOS transistor TRB, and each of P channel MOS transistors TRB0, TRB2, TRB4, TRB6, TRB8, TRB10 is referred to as a P channel MOS transistor TRB, Each of N channel MOS transistors TRC0 to TRC2 may be referred to as N channel MOS transistor TRC.

デジット線DL0,DL1は、電源ノードVCCに接続される第1端と、第2端とを有する。デジット線DL0,DL1には、データ書き込み時、メモリセルMCにデータを書き込むための書き込み電流IWDLが流れる。また、書き込み電流IWDLの方向は書き込みデータの論理値に依存しない。   Digit lines DL0 and DL1 have a first end connected to power supply node VCC, and a second end. A write current IWDL for writing data to the memory cell MC flows through the digit lines DL0 and DL1 when data is written. Further, the direction of the write current IWDL does not depend on the logical value of the write data.

デジット線ドライバDLDVにおいて、NチャネルMOSトランジスタTRD0は、デジット線DL0の第2端に接続されるドレインと、接地電圧VSSが供給される接地ノードVSSに接続されるソースとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRD1は、デジット線DL1の第2端に接続されるドレインと、接地ノードVSSに接続されるソースとを有する。   In digit line driver DLDV, N-channel MOS transistor TRD0 has a drain connected to the second end of digit line DL0 and a source connected to ground node VSS to which ground voltage VSS is supplied. N-channel MOS transistor TRD1 has a drain connected to the second end of digit line DL1, and a source connected to ground node VSS.

NチャネルMOSトランジスタTRD0,TRD1は、データ書き込み時、デジット線DL0,DL1に書き込み電流IWDLを流すことにより、MTJ素子S0〜S5の磁化に作用するデータ書き込み磁場を発生する。   N-channel MOS transistors TRD0 and TRD1 generate a data write magnetic field that acts on the magnetization of MTJ elements S0 to S5 by flowing write current IWDL through digit lines DL0 and DL1 during data write.

ビット線ドライバBLDV1において、PチャネルMOSトランジスタTRB0は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ビット線BL0に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB1は、接地ノードVSSに接続されるソースと、ビット線BL0に接続されるドレインと、ゲートとを有する。PチャネルMOSトランジスタTRB4は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ビット線BL1に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB5は、接地ノードVSSに接続されるソースと、ビット線BL1に接続されるドレインと、ゲートとを有する。PチャネルMOSトランジスタTRB8は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ビット線BL2に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB9は、接地ノードVSSに接続されるソースと、ビット線BL2に接続されるドレインと、ゲートとを有する。   In bit line driver BLDV1, P channel MOS transistor TRB0 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to bit line BL0, and a gate. N-channel MOS transistor TRB1 has a source connected to ground node VSS, a drain connected to bit line BL0, and a gate. P-channel MOS transistor TRB4 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to bit line BL1, and a gate. N-channel MOS transistor TRB5 has a source connected to ground node VSS, a drain connected to bit line BL1, and a gate. P-channel MOS transistor TRB8 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to bit line BL2, and a gate. N-channel MOS transistor TRB9 has a source connected to ground node VSS, a drain connected to bit line BL2, and a gate.

ビット線ドライバBLDV2において、PチャネルMOSトランジスタTRB2は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ビット線BL0に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB3は、テストノードTNに接続されるソースと、ビット線BL0に接続されるドレインと、ゲートとを有する。PチャネルMOSトランジスタTRB6は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ビット線BL1に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB7は、テストノードTNに接続されるソースと、ビット線BL1に接続されるドレインと、ゲートとを有する。PチャネルMOSトランジスタTRB10は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ビット線BL2に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB11は、テストノードTNに接続されるソースと、ビット線BL2に接続されるドレインと、ゲートとを有する。   In bit line driver BLDV2, P channel MOS transistor TRB2 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to bit line BL0, and a gate. N-channel MOS transistor TRB3 has a source connected to test node TN, a drain connected to bit line BL0, and a gate. P-channel MOS transistor TRB6 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to bit line BL1, and a gate. N-channel MOS transistor TRB7 has a source connected to test node TN, a drain connected to bit line BL1, and a gate. P-channel MOS transistor TRB10 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to bit line BL2, and a gate. N-channel MOS transistor TRB11 has a source connected to test node TN, a drain connected to bit line BL2, and a gate.

NチャネルMOSトランジスタTRC0は、読み出し線LIOに接続されるドレインと、ビット線BL0に接続されるソースと、列選択線CSL0に接続されるゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRC1は、読み出し線LIO_Bに接続されるドレインと、ビット線BL1に接続されるソースと、列選択線CSL0に接続されるゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRC2は、読み出し線LIOに接続されるドレインと、ビット線BL2に接続されるソースと、列選択線CSL1に接続されるゲートとを有する。   N-channel MOS transistor TRC0 has a drain connected to read line LIO, a source connected to bit line BL0, and a gate connected to column select line CSL0. N-channel MOS transistor TRC1 has a drain connected to read line LIO_B, a source connected to bit line BL1, and a gate connected to column select line CSL0. N-channel MOS transistor TRC2 has a drain connected to read line LIO, a source connected to bit line BL2, and a gate connected to column select line CSL1.

メモリセルMC0において、MTJ素子S0は、ビット線BL0に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS0は、ワード線WL0に接続されるゲートと、MTJ素子S0の第2端に接続されるドレインと、ソース線SLに接続されるソースとを有する。メモリセルMC1において、MTJ素子S1は、ビット線BL0に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS1は、ワード線WL2に接続されるゲートと、MTJ素子S1の第2端に接続されるドレインと、ソース線SLに接続されるソースとを有する。メモリセルMC2において、MTJ素子S2は、ビット線BL1に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS2は、ワード線WL1に接続されるゲートと、MTJ素子S2の第2端に接続されるドレインと、ソース線SLに接続されるソースとを有する。メモリセルMC3において、MTJ素子S3は、ビット線BL1に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS3は、ワード線WL3に接続されるゲートと、MTJ素子S3の第2端に接続されるドレインと、ソース線SLに接続されるソースとを有する。メモリセルMC4において、MTJ素子S4は、ビット線BL2に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS4は、ワード線WL0に接続されるゲートと、MTJ素子S4の第2端に接続されるドレインと、ソース線SLに接続されるソースとを有する。メモリセルMC5において、MTJ素子S5は、ビット線BL2に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS5は、ワード線WL2に接続されるゲートと、MTJ素子S5の第2端に接続されるドレインと、ソース線SLに接続されるソースとを有する。   In memory cell MC0, MTJ element S0 has a first end connected to bit line BL0, and a second end. Cell transistor TRS0 has a gate connected to word line WL0, a drain connected to the second end of MTJ element S0, and a source connected to source line SL. In memory cell MC1, MTJ element S1 has a first end connected to bit line BL0, and a second end. Cell transistor TRS1 has a gate connected to word line WL2, a drain connected to the second end of MTJ element S1, and a source connected to source line SL. In memory cell MC2, MTJ element S2 has a first end connected to bit line BL1, and a second end. Cell transistor TRS2 has a gate connected to word line WL1, a drain connected to the second end of MTJ element S2, and a source connected to source line SL. In memory cell MC3, MTJ element S3 has a first end connected to bit line BL1, and a second end. Cell transistor TRS3 has a gate connected to word line WL3, a drain connected to the second end of MTJ element S3, and a source connected to source line SL. In memory cell MC4, MTJ element S4 has a first end connected to bit line BL2, and a second end. Cell transistor TRS4 has a gate connected to word line WL0, a drain connected to the second end of MTJ element S4, and a source connected to source line SL. In memory cell MC5, MTJ element S5 has a first end connected to bit line BL2, and a second end. Cell transistor TRS5 has a gate connected to word line WL2, a drain connected to the second end of MTJ element S5, and a source connected to source line SL.

データ読み出し回路RDCは、読み出し線LIO,LIOBに接続される。また、ソース線SLは、接地ノードVSSに接続される。   The data read circuit RDC is connected to read lines LIO and LIOB. Source line SL is connected to ground node VSS.

MTJ素子Sは、記憶データの論理値に対応する磁化方向に応じて電気抵抗値が変化する。   The MTJ element S changes its electrical resistance value according to the magnetization direction corresponding to the logical value of the stored data.

図3は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置において、MTJ素子の電気抵抗値の測定時における電圧供給用パッドと外部装置との接続を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the connection between the voltage supply pad and the external device when measuring the electrical resistance value of the MTJ element in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

図3を参照して、半導体装置101は、半導体チップCP上に配置されたパッドPD1〜PD3を備える。   Referring to FIG. 3, the semiconductor device 101 includes pads PD1 to PD3 arranged on the semiconductor chip CP.

パッドPD1は、電源ノードVCCに接続される。また、パッドPD2は、接地ノードVSSに接続される。また、パッドPD3は、テストノードTNに接続される。   Pad PD1 is connected to power supply node VCC. The pad PD2 is connected to the ground node VSS. The pad PD3 is connected to the test node TN.

MTJ素子の電気抵抗値の測定時、パッドPD1には、外部電源PSからの電圧V1が供給される。また、パッドPD2には、接地電圧VSSが供給される。また、パッドPD3には、テスト装置201からの電圧V2が供給される。   When measuring the electrical resistance value of the MTJ element, the voltage V1 from the external power source PS is supplied to the pad PD1. Further, the ground voltage VSS is supplied to the pad PD2. Further, the voltage V2 from the test apparatus 201 is supplied to the pad PD3.

ビット線ドライバBLDV2におけるNチャネルMOSトランジスタTRBのソースに接続される電源配線は、デジット線ドライバDLDV等の半導体装置101における他の回路に含まれるトランジスタの導通電極に接続される電源配線と異なる。すなわち、テストノードTNは、半導体装置101における他の回路に接続される電源ノードとは電気的に分離されている。   The power supply wiring connected to the source of the N-channel MOS transistor TRB in the bit line driver BLDV2 is different from the power supply wiring connected to the conduction electrodes of the transistors included in other circuits in the semiconductor device 101 such as the digit line driver DLDV. That is, the test node TN is electrically separated from the power supply node connected to other circuits in the semiconductor device 101.

図4は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置において、通常動作時における電圧供給用パッドと外部装置との接続を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the connection between the voltage supply pad and the external device during normal operation in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

図4を参照して、データ書き込みおよびデータ読み出し等の通常動作時、パッドPD1には、外部電源PSからの電圧V1が供給される。また、パッドPD2には、接地電圧VSSが供給される。また、パッドPD3には、接地電圧VSSが供給される。   Referring to FIG. 4, during a normal operation such as data writing and data reading, voltage V1 from external power supply PS is supplied to pad PD1. Further, the ground voltage VSS is supplied to the pad PD2. The pad PD3 is supplied with the ground voltage VSS.

次に、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置におけるデータ書き込みおよびデータ読み出し時の動作について説明する。   Next, operations during data writing and data reading in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described.

デジット線ドライバDLDVは、データ書き込み時、アドレス信号ADDに含まれるロウアドレスRAに基づいて、デジット線DL0,DL1を通してそれぞれ書き込み電流IWDLを流す。   Digit line driver DLDV causes write current IWDL to flow through digit lines DL0 and DL1, respectively, based on row address RA included in address signal ADD during data writing.

より詳細には、データ書き込み時、選択メモリセル行に対応するNチャネルMOSトランジスタTRDは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンすることにより、選択メモリセル行に対応するデジット線DLを通して電源ノードVCCから接地ノードVSSの方向に書き込み電流IWDLを流す。   More specifically, when data is written, the N-channel MOS transistor TRD corresponding to the selected memory cell row is turned on by receiving a logic high level voltage at the gate, thereby supplying power through the digit line DL corresponding to the selected memory cell row. A write current IWDL flows from the node VCC to the ground node VSS.

ビット線ドライバBLDV1は、データ書き込み時、列デコーダ25による列選択結果に基づいて、接地ノードVSSから供給される接地電圧VSSおよび電源ノードVDDから供給される電源電圧VDDを用いてビット線BL0〜BL2を通して書き込み電流IWBLを流す。また、ビット線ドライバBLDV2は、データ書き込み時、列デコーダ25による列選択結果に基づいて、テストノードTNから供給される接地電圧VSSおよび電源ノードVDDから供給される電源電圧VDDを用いてビット線BL0〜BL2を通して書き込み電流IWBLを流す。すなわち、ビット線ドライバBLDV1,BLDV2は、メモリセルMC0〜MC5にデータを書き込むための書き込み電流IWBLをビット線BL0〜BL2に流し、書き込みデータの論理値に応じた方向に書き込み電流IWBLを流す。   The bit line driver BLDV1 uses the ground voltage VSS supplied from the ground node VSS and the power supply voltage VDD supplied from the power supply node VDD based on the column selection result by the column decoder 25 at the time of data writing to the bit lines BL0 to BL2. A write current IWBL is passed through. In addition, the bit line driver BLDV2 uses the ground voltage VSS supplied from the test node TN and the power supply voltage VDD supplied from the power supply node VDD based on the column selection result by the column decoder 25 at the time of data writing. A write current IWBL is supplied through .about.BL2. That is, the bit line drivers BLDV1 and BLDV2 flow the write current IWBL for writing data to the memory cells MC0 to MC5 through the bit lines BL0 to BL2, and flow the write current IWBL in the direction corresponding to the logical value of the write data.

より詳細には、たとえば書き込みデータの論理値が”0”である場合には、ビット線ドライバBLDV1において、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。また、ビット線ドライバBLDV2において、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオンする。また、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオフする。そうすると、選択メモリセル列に対応するビット線BLを通してビット線ドライバBLDV2からビット線ドライバBLDV1の方向に書き込み電流IWBLが流れる。   More specifically, for example, when the logical value of the write data is “0”, in bit line driver BLDV1, N channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column receives a logic high level voltage at its gate. Turn on. P channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned off when the gate receives a logic high level voltage. In the bit line driver BLDV2, the P-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic low level voltage. In addition, N channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned off in response to a logic low level voltage at its gate. Then, a write current IWBL flows from the bit line driver BLDV2 to the bit line driver BLDV1 through the bit line BL corresponding to the selected memory cell column.

一方、書き込みデータの論理値が”1”である場合には、ビット線ドライバBLDV1において、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオンする。また、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオフする。また、ビット線ドライバBLDV2において、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。そうすると、選択メモリセル列に対応するビット線BLを通してビット線ドライバBLDV1からビット線ドライバBLDV2の方向に書き込み電流IWBLが流れる。   On the other hand, when the logical value of the write data is “1”, in the bit line driver BLDV1, the P-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic low level voltage. In addition, N channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned off in response to a logic low level voltage at its gate. In the bit line driver BLDV2, the N-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic high level voltage. P channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned off when the gate receives a logic high level voltage. Then, a write current IWBL flows in the direction from the bit line driver BLDV1 to the bit line driver BLDV2 through the bit line BL corresponding to the selected memory cell column.

また、書き込みデータの論理値が”0”および”1”のいずれの場合でも、ビット線ドライバBLDV1において、非選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、非選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。また、ビット線ドライバBLDV2において、非選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。また、非選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオフする。   In addition, regardless of whether the logical value of the write data is “0” or “1”, the N-channel MOS transistor TRB corresponding to the non-selected memory cell column in the bit line driver BLDV1 applies a logic high level voltage to the gate. Receive and turn on. Further, the P channel MOS transistor TRB corresponding to the non-selected memory cell column is turned off when the gate receives a logic high level voltage. In the bit line driver BLDV2, the P channel MOS transistor TRB corresponding to the non-selected memory cell column receives a logic high level voltage at the gate and is turned off. Further, N channel MOS transistor TRB corresponding to the non-selected memory cell column is turned off in response to a logic low level voltage at its gate.

また、ワード線WL0〜WL3は、データ読み出し時、行選択回路20,21による行選択結果に基づいて論理ハイレベルに駆動される。そして、選択メモリセル行に対応するセルトランジスタTRSは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、列選択線CSLは、データ読み出し時、列デコーダ25による列選択結果に基づいて論理ハイレベルに駆動される。そして、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRCは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、ビット線ドライバBLDV1およびBLDV2において、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオフし、また、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。   The word lines WL0 to WL3 are driven to a logic high level based on the row selection results by the row selection circuits 20 and 21 when reading data. Then, the cell transistor TRS corresponding to the selected memory cell row is turned on when the gate receives a logic high level voltage. The column selection line CSL is driven to a logic high level based on the column selection result by the column decoder 25 when reading data. Then, N channel MOS transistor TRC corresponding to the selected memory cell column is turned on upon receiving a logic high level voltage at its gate. In bit line drivers BLDV1 and BLDV2, N channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned off by receiving a logic low level voltage at the gate, and P channel MOS transistor corresponding to the selected memory cell column The TRB is turned off when the gate receives a logic high level voltage.

データ読み出し回路RDCは、選択メモリセル列に対応するビット線BL、選択メモリセル行および選択メモリセル列に対応するMTJ素子S、オン状態のセルトランジスタTRSを介してソース線SLへ読み出し電流IRを流す。データ読み出し回路RDCは、この読み出し電流IRの電流量に基づいて、選択メモリセル行および選択メモリセル列に対応するメモリセルMCの記憶データを読み出す。   The data read circuit RDC supplies a read current IR to the source line SL via the bit line BL corresponding to the selected memory cell column, the MTJ element S corresponding to the selected memory cell row and the selected memory cell column, and the cell transistor TRS in the on state. Shed. The data read circuit RDC reads data stored in the memory cells MC corresponding to the selected memory cell row and the selected memory cell column based on the amount of the read current IR.

次に、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置におけるMTJ素子の電気抵抗値を測定する方法について説明する。   Next, a method for measuring the electrical resistance value of the MTJ element in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described.

MTJ素子の電気抵抗値の測定時、行選択回路20,21および列デコーダ25は、測定対象のMTJ素子Sに対応するメモリセル行およびメモリセル列を選択する。   When measuring the electrical resistance value of the MTJ element, the row selection circuits 20 and 21 and the column decoder 25 select a memory cell row and a memory cell column corresponding to the MTJ element S to be measured.

ビット線ドライバBLDV1において、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。また、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオフする。また、ビット線ドライバBLDV2において、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。   In the bit line driver BLDV1, the P channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column receives a logic high level voltage at the gate and is turned off. In addition, N channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned off in response to a logic low level voltage at its gate. In the bit line driver BLDV2, the N-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic high level voltage. P channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned off when the gate receives a logic high level voltage.

また、ビット線ドライバBLDV1において、非選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、非選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。また、ビット線ドライバBLDV2において、非選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。また、非選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオフする。   In the bit line driver BLDV1, the N-channel MOS transistor TRB corresponding to the non-selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic high level voltage. Further, the P channel MOS transistor TRB corresponding to the non-selected memory cell column is turned off when the gate receives a logic high level voltage. In the bit line driver BLDV2, the P channel MOS transistor TRB corresponding to the non-selected memory cell column receives a logic high level voltage at the gate and is turned off. Further, N channel MOS transistor TRB corresponding to the non-selected memory cell column is turned off in response to a logic low level voltage at its gate.

また、選択メモリセル行に対応するワード線WLは、行選択回路20,21によって論理ハイレベルに駆動される。そして、選択メモリセル行に対応するセルトランジスタTRSは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。   Further, the word line WL corresponding to the selected memory cell row is driven to a logic high level by the row selection circuits 20 and 21. Then, the cell transistor TRS corresponding to the selected memory cell row is turned on when the gate receives a logic high level voltage.

そうすると、測定対象のMTJ素子Sが、ビット線ドライバBLDV2において選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRB経由でパッドPD3と電気的に接続される。   Then, the MTJ element S to be measured is electrically connected to the pad PD3 via the N channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column in the bit line driver BLDV2.

また、列選択線CSL0,CSL1は、列デコーダ25によって論理ローレベルに駆動される。そして、NチャネルMOSトランジスタTRC0〜TRC2は、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオフする。   The column selection lines CSL0 and CSL1 are driven to a logic low level by the column decoder 25. N-channel MOS transistors TRC0 to TRC2 receive a logic low level voltage at their gates and are turned off.

また、選択メモリセル行および非選択メモリセル行に対応するNチャネルMOSトランジスタTRDは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオフする。すなわち、MTJ素子の電気抵抗値の測定時、書き込み電流IWDLは流れない。   N channel MOS transistor TRD corresponding to the selected memory cell row and the non-selected memory cell row is turned off when the gate receives a logic low level voltage. That is, the write current IWDL does not flow when measuring the electrical resistance value of the MTJ element.

そして、テスト装置201からパッドPD3を介して電圧を供給すると、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBおよび測定対象のMTJ素子S経由でテスト装置201から接地ノードVSSに電流が流れる。この電流値を測定することにより、測定対象のMTJ素子Sの電気抵抗値を得ることができる。   When a voltage is supplied from the test apparatus 201 via the pad PD3, a current flows from the test apparatus 201 to the ground node VSS via the N-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column and the MTJ element S to be measured. By measuring this current value, the electrical resistance value of the MTJ element S to be measured can be obtained.

ところで、従来のMRAMでは、MRAMが備える各MTJ素子の電気抵抗値を外部から測定するために、レイアウト面積が増大してしまうという問題点があった。   However, the conventional MRAM has a problem in that the layout area increases because the electrical resistance value of each MTJ element included in the MRAM is measured from the outside.

しかしながら、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置では、外部からMTJ素子Sの電気抵抗値を測定する際に、MTJ素子Sにデータ書き込み電流を流す配線すなわちビット線BLおよびソース線SL等を直接駆動するビット線ドライバBLDV2内のトランジスタのソースを、ビット線ドライバBLDV1およびデジット線ドライバDLDV等の他の回路に接続される外部電源用パッドPD1,PD2と電気的に分離されたテスト用のパッドPD3に接続する。   However, in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, when the electrical resistance value of the MTJ element S is measured from the outside, the wiring for passing a data write current to the MTJ element S, that is, the bit line BL and the source line SL For the test, the source of the transistor in the bit line driver BLDV2 that directly drives etc. is electrically separated from the external power supply pads PD1 and PD2 connected to other circuits such as the bit line driver BLDV1 and the digit line driver DLDV. To the pad PD3.

ここで、ビット線ドライバBLDVでは、データ書き込み動作を行なうために、数ミリアンペアの比較的大きな電流を流す必要がある。このため、ビット線ドライバBLDVでは、トランジスタTRC等のデータ読み出し用の回路と比べて、トランジスタのサイズが大きく設定され、また、電源配線の幅も太く設定されている。すなわち、比較的寄生抵抗の小さい回路によってMTJ素子Sと電気抵抗値測定用のパッドとを接続することができるため、レイアウト面積を増大させることなく、低抵抗のMTJ素子でも精度よく電気抵抗値を測定することができる。ここで、MTJ素子の高性能化すなわち低抵抗化により、寄生抵抗を減らす要求は大きくなってきていることから、低抵抗のMTJ素子の電気抵抗値を精度よく測定できる本発明の効果は大きい。   Here, in the bit line driver BLDV, it is necessary to pass a relatively large current of several milliamperes in order to perform a data write operation. Therefore, in the bit line driver BLDV, the transistor size is set larger than that of the data reading circuit such as the transistor TRC, and the width of the power supply wiring is set wider. That is, since the MTJ element S can be connected to the electric resistance value measuring pad by a circuit having a relatively small parasitic resistance, the electric resistance value can be accurately obtained even with a low resistance MTJ element without increasing the layout area. Can be measured. Here, since the demand for reducing the parasitic resistance is increasing due to the high performance, that is, the low resistance of the MTJ element, the effect of the present invention that can accurately measure the electric resistance value of the low resistance MTJ element is great.

また、MTJ素子の電気抵抗値の測定を行なうためには、半導体装置の通常動作に必要なトランジスタをオン・オフ制御するだけでよい。すなわち、検査時および通常時において試験用パッドとMTJ素子の接続および非接続を切り替えるための切り替え回路と、この切り替え回路を制御するための制御回路とが不要となるため、レイアウト面積の増大を防ぐことができる。   Further, in order to measure the electrical resistance value of the MTJ element, it is only necessary to control on / off of the transistors necessary for normal operation of the semiconductor device. That is, a switching circuit for switching between connection and non-connection of the test pad and the MTJ element and a control circuit for controlling the switching circuit at the time of inspection and normal time are not required, thereby preventing an increase in layout area. be able to.

また、データ書き込み時におけるビット線ドライバBLDVおよびデジット線ドライバDLDV内のトランジスタのオン・オフ制御を一部変更するだけでMTJ素子の電気抵抗値の測定を行なうことができるため、半導体装置における制御の簡易化を図ることができる。   In addition, since the electrical resistance value of the MTJ element can be measured only by partially changing the on / off control of the transistors in the bit line driver BLDV and the digit line driver DLDV at the time of data writing, the control in the semiconductor device can be performed. Simplification can be achieved.

図5は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置において、完成した半導体パッケージを示す平面図である。図6は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置において、完成した半導体パッケージを示す断面図である。   FIG. 5 is a plan view showing a completed semiconductor package in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a sectional view showing a completed semiconductor package in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

図5および図6を参照して、半導体装置101は、半導体チップCPと、アウターリード(外部端子)ORと、インナーリードIRと、ダイパッドDPとを含む。ダイパッドDPは、接地電位用の電極としても機能する。半導体チップCPは、ダイパッドDP上に接着(ダイボンディング)されている。   5 and 6, semiconductor device 101 includes a semiconductor chip CP, an outer lead (external terminal) OR, an inner lead IR, and a die pad DP. The die pad DP also functions as an electrode for ground potential. The semiconductor chip CP is bonded (die bonding) on the die pad DP.

半導体チップCPにおけるボンディングパッドとインナーリードIRとにボンディングワイヤWRが接着されている、すなわちワイヤボンディングされている。なお、インナーリードIRおよびアウターリードORはボンディングされていてもよいし、一体化されていてもよい。   A bonding wire WR is bonded to the bonding pad and the inner lead IR in the semiconductor chip CP, that is, wire bonding is performed. The inner lead IR and the outer lead OR may be bonded or integrated.

半導体チップCPは、たとえば、トランスファーモールディング法によって樹脂封止されている。また、アウターリードORがすずを主成分とする鉛フリーメッキ等でめっき処理されている。アウターリードORは、折り曲げ加工がなされている。   The semiconductor chip CP is resin-sealed by, for example, a transfer molding method. The outer lead OR is plated by lead-free plating or the like mainly containing tin. The outer lead OR is bent.

ボンディングパッドPD1は、外部端子EXT1に接続されている。ボンディングパッドPD2,PD3は、外部端子EXT2に共通に接続されている。   The bonding pad PD1 is connected to the external terminal EXT1. Bonding pads PD2 and PD3 are commonly connected to external terminal EXT2.

ここで、シリコンウエハ上に半導体チップが搭載されている状態においてMTJ素子の評価を行なう一方で、シリコンウエハ上の半導体チップをダイシング等してパッケージ化された図5および図6で示すような状態ではMTJ素子の評価を行なわない場合がある。   Here, the MTJ element is evaluated in a state where the semiconductor chip is mounted on the silicon wafer, while the semiconductor chip on the silicon wafer is packaged by dicing or the like as shown in FIGS. 5 and 6. However, the MTJ element may not be evaluated.

この場合、パッドPD3は、MTJ素子の評価時においては接地電圧と測定用の電源電圧との両方を供給する必要があるが、MTJ素子の評価後においては、パッドPD2と同じ接地電圧を供給すればよい。したがって、半導体パッケージを製造する際に、パッドPD2,PD3を共通の外部端子EXT2に接続することにより、半導体装置の外部端子の削減を図ることができる。   In this case, the pad PD3 needs to supply both the ground voltage and the measurement power supply voltage when the MTJ element is evaluated. However, after the MTJ element is evaluated, the pad PD3 is supplied with the same ground voltage as the pad PD2. That's fine. Therefore, when the semiconductor package is manufactured, the external terminals of the semiconductor device can be reduced by connecting the pads PD2 and PD3 to the common external terminal EXT2.

なお、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置は、デジット線およびビット線に流れる電流により発生する磁場でデータ書き込みが行なわれるMRAMであるとしたが、これに限定するものではない。   Although the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is an MRAM in which data is written by a magnetic field generated by a current flowing through a digit line and a bit line, the present invention is not limited to this.

たとえば、以下の実施の形態で説明するように、非特許文献2に記載されているようなSTT(Spin Torque Transfer)−MRAMであってもよい。また、MRAMに限らず、相変化メモリのように、記憶素子として抵抗体素子を用いたメモリにおいて、外部から記憶素子の抵抗値を測定するメモリであってもよい。   For example, as described in the following embodiment, an STT (Spin Torque Transfer) -MRAM as described in Non-Patent Document 2 may be used. Further, not only the MRAM but also a memory using a resistor element as a memory element, such as a phase change memory, may be a memory that measures the resistance value of the memory element from the outside.

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

<第2の実施の形態>
本実施の形態は、STT−MRAMである半導体装置に関する。以下で説明する内容以外は第1の実施の形態に係る半導体装置と同様である。
<Second Embodiment>
The present embodiment relates to a semiconductor device that is an STT-MRAM. The contents other than those described below are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment.

図7は、本発明の第2の実施の形態に係るメモリアレイ10およびその周辺回路の概略構成図である。図7において紙面縦方向がメモリセル行に対応し、紙面横方向がメモリセル列に対応している。   FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the memory array 10 and its peripheral circuits according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the vertical direction on the paper corresponds to a memory cell row, and the horizontal direction on the paper corresponds to a memory cell column.

図7を参照して、メモリアレイ10は、行列状に集積配置されたメモリセルMCを含む。   Referring to FIG. 7, memory array 10 includes memory cells MC integrated and arranged in a matrix.

図7においては、代表的に、メモリセルMC0〜MC5、メモリセル列にそれぞれ対応して設けられたビット線BL0〜BL2、列選択線CSL0,CSL1およびソース線SL0〜SL2、メモリセル行に対応して設けられたワード線WL0〜WL3が示されている。   In FIG. 7, representatively, memory cells MC0 to MC5, bit lines BL0 to BL2 provided corresponding to the memory cell columns, column select lines CSL0 and CSL1, source lines SL0 to SL2, and memory cell rows are provided. The word lines WL0 to WL3 provided are shown.

本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置102は、半導体装置101と比べて、デジット線ドライバDLDVおよびデジット線DLを備えない。   The semiconductor device 102 according to the second embodiment of the present invention does not include the digit line driver DLDV and the digit line DL as compared with the semiconductor device 101.

ビット線ドライバBLDV1において、PチャネルMOSトランジスタTRB0は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ソース線SL0に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB1は、接地ノードVSSに接続されるソースと、ソース線SL0に接続されるドレインと、ゲートとを有する。PチャネルMOSトランジスタTRB4は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ソース線SL1に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB5は、接地ノードVSSに接続されるソースと、ソース線SL1に接続されるドレインと、ゲートとを有する。PチャネルMOSトランジスタTRB8は、電源ノードVDDに接続されるソースと、ソース線SL2に接続されるドレインと、ゲートとを有する。NチャネルMOSトランジスタTRB9は、接地ノードVSSに接続されるソースと、ソース線SL2に接続されるドレインと、ゲートとを有する。   In bit line driver BLDV1, P channel MOS transistor TRB0 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to source line SL0, and a gate. N-channel MOS transistor TRB1 has a source connected to ground node VSS, a drain connected to source line SL0, and a gate. P-channel MOS transistor TRB4 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to source line SL1, and a gate. N-channel MOS transistor TRB5 has a source connected to ground node VSS, a drain connected to source line SL1, and a gate. P-channel MOS transistor TRB8 has a source connected to power supply node VDD, a drain connected to source line SL2, and a gate. N-channel MOS transistor TRB9 has a source connected to ground node VSS, a drain connected to source line SL2, and a gate.

メモリセルMC0において、MTJ素子S0は、ビット線BL0に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS0は、ワード線WL0に接続されるゲートと、MTJ素子S0の第2端に接続されるドレインと、ソース線SL0に接続されるソースとを有する。メモリセルMC1において、MTJ素子S1は、ビット線BL0に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS1は、ワード線WL2に接続されるゲートと、MTJ素子S1の第2端に接続されるドレインと、ソース線SL0に接続されるソースとを有する。メモリセルMC2において、MTJ素子S2は、ビット線BL1に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS2は、ワード線WL1に接続されるゲートと、MTJ素子S2の第2端に接続されるドレインと、ソース線SL1に接続されるソースとを有する。メモリセルMC3において、MTJ素子S3は、ビット線BL1に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS3は、ワード線WL3に接続されるゲートと、MTJ素子S3の第2端に接続されるドレインと、ソース線SL1に接続されるソースとを有する。メモリセルMC4において、MTJ素子S4は、ビット線BL2に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS4は、ワード線WL0に接続されるゲートと、MTJ素子S4の第2端に接続されるドレインと、ソース線SL2に接続されるソースとを有する。メモリセルMC5において、MTJ素子S5は、ビット線BL2に接続される第1端と、第2端とを有する。セルトランジスタTRS5は、ワード線WL2に接続されるゲートと、MTJ素子S5の第2端に接続されるドレインと、ソース線SL2に接続されるソースとを有する。   In memory cell MC0, MTJ element S0 has a first end connected to bit line BL0, and a second end. Cell transistor TRS0 has a gate connected to word line WL0, a drain connected to the second end of MTJ element S0, and a source connected to source line SL0. In memory cell MC1, MTJ element S1 has a first end connected to bit line BL0, and a second end. Cell transistor TRS1 has a gate connected to word line WL2, a drain connected to the second end of MTJ element S1, and a source connected to source line SL0. In memory cell MC2, MTJ element S2 has a first end connected to bit line BL1, and a second end. Cell transistor TRS2 has a gate connected to word line WL1, a drain connected to the second end of MTJ element S2, and a source connected to source line SL1. In memory cell MC3, MTJ element S3 has a first end connected to bit line BL1, and a second end. Cell transistor TRS3 has a gate connected to word line WL3, a drain connected to the second end of MTJ element S3, and a source connected to source line SL1. In memory cell MC4, MTJ element S4 has a first end connected to bit line BL2, and a second end. Cell transistor TRS4 has a gate connected to word line WL0, a drain connected to the second end of MTJ element S4, and a source connected to source line SL2. In memory cell MC5, MTJ element S5 has a first end connected to bit line BL2, and a second end. Cell transistor TRS5 has a gate connected to word line WL2, a drain connected to the second end of MTJ element S5, and a source connected to source line SL2.

ビット線ドライバBLDV1は、データ書き込み時、列デコーダ25による列選択結果に基づいて、接地ノードVSSから供給される接地電圧VSSおよび電源ノードVDDから供給される電源電圧VDDを用いてビット線BL0〜BL2およびソース線SL0〜SL2を通して書き込み電流IWBLを流す。また、ビット線ドライバBLDV2は、データ書き込み時、列デコーダ25による列選択結果に基づいて、テストノードTNから供給される接地電圧VSSおよび電源ノードVDDから供給される電源電圧VDDを用いてビット線BL0〜BL2およびソース線SL0〜SL2を通してを通して書き込み電流IWBLを流す。すなわち、ビット線ドライバBLDV1,BLDV2は、メモリセルMC0〜MC5にデータを書き込むための書き込み電流IWBLをビット線BL0〜BL2およびソース線SL0〜SL2に流し、書き込みデータの論理値に応じた方向に書き込み電流IWBLを流す。   The bit line driver BLDV1 uses the ground voltage VSS supplied from the ground node VSS and the power supply voltage VDD supplied from the power supply node VDD based on the column selection result by the column decoder 25 at the time of data writing to the bit lines BL0 to BL2. The write current IWBL is supplied through the source lines SL0 to SL2. In addition, the bit line driver BLDV2 uses the ground voltage VSS supplied from the test node TN and the power supply voltage VDD supplied from the power supply node VDD based on the column selection result by the column decoder 25 at the time of data writing. A write current IWBL is caused to flow through -BL2 and source lines SL0-SL2. That is, the bit line drivers BLDV1 and BLDV2 pass the write current IWBL for writing data to the memory cells MC0 to MC5 to the bit lines BL0 to BL2 and the source lines SL0 to SL2, and write in the direction according to the logical value of the write data. A current IWBL is supplied.

より詳細には、たとえば書き込みデータの論理値が”0”である場合には、ビット線ドライバBLDV1において、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。また、ビット線ドライバBLDV2において、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオンする。また、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオフする。そうすると、選択メモリセル列に対応するビット線BL、選択メモリセル行および選択メモリセル列に対応するMTJ素子S、オン状態のセルトランジスタTRS、選択メモリセル列に対応するソース線SLを通してビット線ドライバBLDV2からビット線ドライバBLDV1の方向に書き込み電流IWBLが流れる。   More specifically, for example, when the logical value of the write data is “0”, in bit line driver BLDV1, N channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column receives a logic high level voltage at its gate. Turn on. P channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned off when the gate receives a logic high level voltage. In the bit line driver BLDV2, the P-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic low level voltage. In addition, N channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned off in response to a logic low level voltage at its gate. Then, the bit line driver through the bit line BL corresponding to the selected memory cell column, the MTJ element S corresponding to the selected memory cell row and the selected memory cell column, the on-state cell transistor TRS, and the source line SL corresponding to the selected memory cell column. A write current IWBL flows from BLDV2 to the bit line driver BLDV1.

一方、書き込みデータの論理値が”1”である場合には、ビット線ドライバBLDV1において、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオンする。また、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオフする。また、ビット線ドライバBLDV2において、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。そうすると、選択メモリセル列に対応するビット線BL、選択メモリセル行および選択メモリセル列に対応するMTJ素子S、オン状態のセルトランジスタTRS、選択メモリセル列に対応するソース線SLを通してビット線ドライバBLDV1からビット線ドライバBLDV2の方向に書き込み電流IWBLが流れる。   On the other hand, when the logical value of the write data is “1”, in the bit line driver BLDV1, the P-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic low level voltage. In addition, N channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned off in response to a logic low level voltage at its gate. In the bit line driver BLDV2, the N-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic high level voltage. P channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned off when the gate receives a logic high level voltage. Then, the bit line driver through the bit line BL corresponding to the selected memory cell column, the MTJ element S corresponding to the selected memory cell row and the selected memory cell column, the on-state cell transistor TRS, and the source line SL corresponding to the selected memory cell column. A write current IWBL flows from BLDV1 to the bit line driver BLDV2.

データ読み出し回路RDCは、選択メモリセル列に対応するビット線BL、選択メモリセル行および選択メモリセル列に対応するMTJ素子S、オン状態のセルトランジスタTRS、選択メモリセル列に対応するソース線SLを介してビット線ドライバBLDV1へ読み出し電流IRを流す。データ読み出し回路RDCは、この読み出し電流IRの電流量に基づいて、選択メモリセル行および選択メモリセル列に対応するメモリセルMCの記憶データを読み出す。   The data read circuit RDC includes a bit line BL corresponding to the selected memory cell column, an MTJ element S corresponding to the selected memory cell row and the selected memory cell column, an on-state cell transistor TRS, and a source line SL corresponding to the selected memory cell column. The read current IR is supplied to the bit line driver BLDV1 via the. The data read circuit RDC reads data stored in the memory cells MC corresponding to the selected memory cell row and the selected memory cell column based on the amount of the read current IR.

次に、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置におけるMTJ素子の電気抵抗値を測定する方法について説明する。   Next, a method for measuring the electrical resistance value of the MTJ element in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described.

MTJ素子の電気抵抗値の測定時、行選択回路20,21および列デコーダ25は、測定対象のMTJ素子Sに対応するメモリセル行およびメモリセル列を選択する。   When measuring the electrical resistance value of the MTJ element, the row selection circuits 20 and 21 and the column decoder 25 select a memory cell row and a memory cell column corresponding to the MTJ element S to be measured.

ビット線ドライバBLDV1において、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。また、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、ビット線ドライバBLDV2において、選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。   In the bit line driver BLDV1, the P channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column receives a logic high level voltage at the gate and is turned off. In addition, N channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned on upon receiving a logic high level voltage at its gate. In the bit line driver BLDV2, the N-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic high level voltage. P channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column is turned off when the gate receives a logic high level voltage.

また、ビット線ドライバBLDV1において、非選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。また、非選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。また、ビット線ドライバBLDV2において、非選択メモリセル列に対応するPチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオフする。また、非選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBは、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオフする。   In the bit line driver BLDV1, the N-channel MOS transistor TRB corresponding to the non-selected memory cell column is turned on when the gate receives a logic high level voltage. Further, the P channel MOS transistor TRB corresponding to the non-selected memory cell column is turned off when the gate receives a logic high level voltage. In the bit line driver BLDV2, the P channel MOS transistor TRB corresponding to the non-selected memory cell column receives a logic high level voltage at the gate and is turned off. Further, N channel MOS transistor TRB corresponding to the non-selected memory cell column is turned off in response to a logic low level voltage at its gate.

また、選択メモリセル行に対応するワード線WLは、行選択回路20,21によって論理ハイレベルに駆動される。そして、選択メモリセル行に対応するセルトランジスタTRSは、ゲートに論理ハイレベルの電圧を受けてオンする。   Further, the word line WL corresponding to the selected memory cell row is driven to a logic high level by the row selection circuits 20 and 21. Then, the cell transistor TRS corresponding to the selected memory cell row is turned on when the gate receives a logic high level voltage.

そうすると、測定対象のMTJ素子Sが、ビット線ドライバBLDV2において選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBを介してパッドPD3と電気的に接続される。   Then, the MTJ element S to be measured is electrically connected to the pad PD3 via the N channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column in the bit line driver BLDV2.

また、列選択線CSL0,CSL1は、列デコーダ25によって論理ローレベルに駆動される。そして、NチャネルMOSトランジスタTRC0〜TRC2は、ゲートに論理ローレベルの電圧を受けてオフする。   The column selection lines CSL0 and CSL1 are driven to a logic low level by the column decoder 25. N-channel MOS transistors TRC0 to TRC2 receive a logic low level voltage at their gates and are turned off.

そして、テスト装置201からパッドPD3を介して電圧を供給すると、ビット線ドライバBLDV2において選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRB、測定対象のMTJ素子Sおよびビット線ドライバBLDV1において選択メモリセル列に対応するNチャネルMOSトランジスタTRBを介してテスト装置201から接地ノードVSSに電流が流れる。この電流値を測定することにより、測定対象のMTJ素子Sの電気抵抗値を得ることができる。   When a voltage is supplied from the test device 201 via the pad PD3, the N-channel MOS transistor TRB corresponding to the selected memory cell column in the bit line driver BLDV2, the MTJ element S to be measured, and the selected memory cell column in the bit line driver BLDV1 Current flows from test device 201 to ground node VSS via N channel MOS transistor TRB corresponding to. By measuring this current value, the electrical resistance value of the MTJ element S to be measured can be obtained.

その他の構成および動作は第1の実施の形態に係る半導体装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。したがって、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置では、第1の実施の形態に係る半導体装置と同様に、記憶素子の電気抵抗値を正確に測定し、かつレイアウト面積の増大を防ぐことができる。   Since other configurations and operations are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment, detailed description thereof will not be repeated here. Therefore, in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, as in the semiconductor device according to the first embodiment, the electrical resistance value of the memory element is accurately measured and an increase in layout area is prevented. be able to.

今回開示された実施の形態はすべ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る。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の全体構成を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram showing an overall configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るメモリアレイ10およびその周辺回路の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a memory array 10 and its peripheral circuits according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置において、MTJ素子の電気抵抗値の測定時における電圧供給用パッドと外部装置との接続を示す図である。In the semiconductor device concerning the 1st Embodiment of this invention, it is a figure which shows the connection of the pad for voltage supply and the external device at the time of the measurement of the electrical resistance value of an MTJ element. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置において、通常動作時における電圧供給用パッドと外部装置との接続を示す図である。In the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, it is a diagram showing a connection between a voltage supply pad and an external device during normal operation. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置において、完成した半導体パッケージを示す平面図である。1 is a plan view showing a completed semiconductor package in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置において、完成した半導体パッケージを示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a completed semiconductor package in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施の形態に係るメモリアレイ10およびその周辺回路の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a memory array 10 and its peripheral circuits according to a second embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

5 コントロール回路、10 メモリアレイ、20,21 行選択回路、25 列デコーダ、30,35 読み出し/書き込み制御回路、45,50 行ドライバ、101,102 半導体装置、201 テスト装置、WL,WL0〜WL3 ワード線、DL,DL0,DL1 デジット線、BL,BL0〜BL2 ビット線、PS 外部電源、SL ソース線、MC0〜MC5,MC メモリセル、S0〜S5,S MTJ素子(磁気抵抗素子)、TRS0〜TRS5,TRS セルトランジスタ、DLDV デジット線ドライバ、TRD0,TRD1,TRD NチャネルMOSトランジスタ、BLDV1,BLDV2 ビット線ドライバ、RDC データ読み出し回路、TRB0,TRB4,TRB8,TRB2,TRB6,TRB10,TRB PチャネルMOSトランジスタ、TRB1,TRB5,TRB9,TRB3,TRB7,TRB11,TRB NチャネルMOSトランジスタ、PD1〜PD3 パッド、CP 半導体チップ、OR アウターリード(外部端子)、IR インナーリード、DP ダイパッド。   5 control circuit, 10 memory array, 20, 21 row selection circuit, 25 column decoder, 30, 35 read / write control circuit, 45, 50 row driver, 101, 102 semiconductor device, 201 test device, WL, WL0 to WL3 words Line, DL, DL0, DL1 digit line, BL, BL0-BL2 bit line, PS external power supply, SL source line, MC0-MC5, MC memory cell, S0-S5, SMTJ element (magnetic resistance element), TRS0-TRS5 , TRS cell transistor, DLDV digit line driver, TRD0, TRD1, TRD N-channel MOS transistor, BLDV1, BLDV2 bit line driver, RDC data read circuit, TRB0, TRB4, TRB8, TRB2, TRB6, TRB10, TRB P Yaneru MOS transistor, TRB1, TRB5, TRB9, TRB3, TRB7, TRB11, TRB N-channel MOS transistor, PD1~PD3 pad, CP semiconductor chip, OR outer lead (external terminal), IR inner lead, DP die pad.

Claims (5)

第1端子および第2端子を有する記憶素子と、
前記記憶素子の第1端子に結合された電流線と、
前記電流線に結合され、前記記憶素子にデータを書き込むため書き込み動作時に書き込みデータに応じた双方向の書き込み電流を前記電流線に流す第1のドライバと、
電圧を供給するための第1のパッドと、
電圧を供給するための第2のパッドと、
電圧を供給するための第3のパッドとを備え、
前記第1のパッドおよび前記第3のパッドは、前記第1のドライバに結合され、
前記第2のパッドは、前記記憶素子の第2端子に結合された半導体装置。
A storage element having a first terminal and a second terminal;
A current line coupled to the first terminal of the storage element;
A first driver coupled to the current line and configured to flow a bidirectional write current to the current line according to write data during a write operation to write data to the storage element;
A first pad for supplying a voltage;
A second pad for supplying a voltage;
A third pad for supplying a voltage,
The first pad and the third pad are coupled to the first driver;
The second pad is a semiconductor device coupled to the second terminal of the memory element.
前記半導体装置は、さらに、
前記電流線と、前記第1のパッドと、前記第2のパッドとに結合され、前記書き込み動作時に前記書き込み電流を前記第1のドライバとともに前記電流線を通して前記書き込みデータに応じて双方向に流す第2のドライバを備える請求項1記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
The current line, the first pad, and the second pad are coupled to each other, and the write current flows in both directions according to the write data through the current line together with the first driver during the write operation. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second driver.
前記第1のドライバは、
前記電流線に結合された第1導通電極と、前記第1のパッドに結合された第2導通電極とを有する第1のトランジスタと、
前記電流線に結合された第1導通電極と、前記第3のパッドに結合された第2導通電極とを有する第2のトランジスタとを含み、
前記第2のドライバは、
前記電流線に結合された第1導通電極と、前記第1のパッドに結合された第2導通電極とを有する第3のトランジスタと、
前記電流線に結合された第1導通電極と、前記第2のパッドに結合された第2導通電極とを有する第4のトランジスタとを含む請求項記載の半導体装置。
The first driver is:
A first transistor having a first conduction electrode coupled to the current line and a second conduction electrode coupled to the first pad;
A second transistor having a first conduction electrode coupled to the current line and a second conduction electrode coupled to the third pad;
The second driver is:
A third transistor having a first conduction electrode coupled to the current line and a second conduction electrode coupled to the first pad;
3. The semiconductor device according to claim 2 , comprising: a fourth transistor having a first conduction electrode coupled to the current line and a second conduction electrode coupled to the second pad.
前記半導体装置は、さらに、
前記第1のパッドに結合され、前記第2のパッドと前記記憶素子の第2端子との間に接続され、かつ前記書き込み動作時に前記書き込み電流を前記第1のドライバとともに前記記憶素子および前記電流線を通して前記書き込みデータに応じて双方向に流す第2のドライバを備える請求項1記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
The memory device and the current coupled to the first pad, connected between the second pad and the second terminal of the memory element, and the write current together with the first driver during the write operation The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second driver that flows in both directions according to the write data through a line.
前記半導体装置は、さらに、
前記第1のドライバは、
前記電流線に結合された第1導通電極と、前記第1のパッドに結合された第2導通電極とを有する第1のトランジスタと、
前記電流線に結合された第1導通電極と、前記第3のパッドに結合された第2導通電極とを有する第2のトランジスタとを含み、
前記第2のドライバは、
前記記憶素子の第2端子に結合された第1導通電極と、前記第1のパッドに結合された第2導通電極とを有する第3のトランジスタと、
前記記憶素子の第2端子に結合された第1導通電極と、前記第2のパッドに結合された第2導通電極とを有する第4のトランジスタとを含む請求項記載の半導体装置。
The semiconductor device further includes:
The first driver is:
A first transistor having a first conduction electrode coupled to the current line and a second conduction electrode coupled to the first pad;
A second transistor having a first conduction electrode coupled to the current line and a second conduction electrode coupled to the third pad;
The second driver is:
A third transistor having a first conduction electrode coupled to the second terminal of the memory element and a second conduction electrode coupled to the first pad;
5. The semiconductor device according to claim 4 , comprising: a fourth transistor having a first conduction electrode coupled to the second terminal of the memory element and a second conduction electrode coupled to the second pad.
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