JP5492245B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP5492245B2
JP5492245B2 JP2012091968A JP2012091968A JP5492245B2 JP 5492245 B2 JP5492245 B2 JP 5492245B2 JP 2012091968 A JP2012091968 A JP 2012091968A JP 2012091968 A JP2012091968 A JP 2012091968A JP 5492245 B2 JP5492245 B2 JP 5492245B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase change
memory cell
read
sense amplifier
state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012091968A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012178216A (en
Inventor
則克 高浦
理一郎 竹村
元康 寺尾
秀行 松岡
健三 黒土
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
Priority to JP2012091968A priority Critical patent/JP5492245B2/en
Publication of JP2012178216A publication Critical patent/JP2012178216A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5492245B2 publication Critical patent/JP5492245B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/004Reading or sensing circuits or methods
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/56Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/56Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
    • G11C11/5678Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using amorphous/crystalline phase transition storage elements
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0004Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising amorphous/crystalline phase transition cells
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/004Reading or sensing circuits or methods
    • G11C2013/0047Read destroying or disturbing the data

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に相変化材料を用いて形成される、高密度集積メモリ回路、あるいはメモリ回路と論理回路とが同一半導体基板に設けられたロジック混載型メモリ、あるいはアナログ回路を有する半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, in particular, a high-density integrated memory circuit formed using a phase change material, or a logic-embedded memory in which a memory circuit and a logic circuit are provided on the same semiconductor substrate, or an analog circuit. The present invention relates to a technique effective when applied to a semiconductor integrated circuit device.

相変化材料からなる抵抗素子を用いたメモリ(相変化メモリ)は、電気パルスを用いて、相変化材料を非晶質状態と結晶状態間で可逆的に相転移させ、非晶質状態(リセット)と結晶状態(セット)の抵抗値の違いを情報として記録する不揮発メモリである。ちなみに、相変化材料の非晶質状態の高抵抗値および結晶状態の低抵抗値は、それぞれ、完全な非晶質状態および完全な結晶状態である必要は必ずしもなく、完全な非晶質状態である高抵抗状態と完全な結晶状態である低抵抗状態の中間の任意の値をとることが可能である。   A memory (phase change memory) using a resistance element made of a phase change material reversibly changes phase between an amorphous state and a crystalline state using an electric pulse, and the amorphous state (reset) ) And the resistance value of the crystalline state (set) is recorded as information. Incidentally, the high resistance value in the amorphous state and the low resistance value in the crystalline state of the phase change material do not necessarily need to be in a completely amorphous state and a completely crystalline state, respectively. It is possible to take an arbitrary value intermediate between a certain high resistance state and a low resistance state which is a complete crystal state.

以下に相変化メモリの動作機構を図14を用いて詳細に説明する。図14は、相変化メモリの記録動作を実現する相変化材料の電流−電圧特性の例である。非晶質状態にある相変化材料の両端に印圧した電圧をゼロから次第に増加させると、非晶質状態の相変化材料が結晶状態に相変化する。非晶質状態から結晶状態への相変化が起こる電圧はセット電圧
(Vset)と定義される。非晶質状態から結晶状態へ変化した相変化材料の抵抗値は高抵抗状態から低抵抗状態へ変化する。
The operation mechanism of the phase change memory will be described in detail below with reference to FIG. FIG. 14 is an example of current-voltage characteristics of the phase change material that realizes the recording operation of the phase change memory. When the voltage applied to both ends of the phase change material in the amorphous state is gradually increased from zero, the phase change material in the amorphous state changes to the crystalline state. The voltage at which the phase change from the amorphous state to the crystalline state occurs is the set voltage
(Vset). The resistance value of the phase change material changed from the amorphous state to the crystalline state changes from the high resistance state to the low resistance state.

また、結晶状態にある相変化材料の両端に印圧した電圧をゼロから次第に増加させると、結晶状態の相変化材料が非晶質状態に相変化する。結晶状態から非晶質状態への相変化が起こる電圧はリセット電圧(Vreset)と定義される。結晶状態から非晶質状態へ変化した相変化材料の抵抗値は低抵抗状態から高抵抗状態へ変化する。   Further, when the voltage applied to both ends of the phase change material in the crystalline state is gradually increased from zero, the phase change material in the crystalline state changes to an amorphous state. The voltage at which the phase change from the crystalline state to the amorphous state occurs is defined as a reset voltage (Vreset). The resistance value of the phase change material changed from the crystalline state to the amorphous state changes from the low resistance state to the high resistance state.

相変化メモリは結晶状態の低抵抗値を“0”状態として、また非晶質状態の高抵抗値を
“1”状態として情報を記録する。情報の読み出しは、相変化材料の両端に読み出し電圧 (Vread)を印圧することで行う。図14に示すように、読み出し電圧Vreadの印圧により、低抵抗値を有する結晶状態に発生する電流は、高抵抗値を有する非晶質状態に発生する電流よりも大きくなる。
The phase change memory records information with the low resistance value in the crystalline state as the “0” state and the high resistance value in the amorphous state as the “1” state. Information is read out by applying a read voltage (Vread) across the phase change material. As shown in FIG. 14, the current generated in the crystalline state having a low resistance value is larger than the current generated in the amorphous state having a high resistance value due to the printing pressure of the read voltage Vread.

相変化メモリに記録された情報は、相変化材料の一端に電気的に接続されたビット線の電圧降下をセンスすることにより読み出される。図15は相変化材料に電気的に接続されたビット線の電圧降下を模式的に示したものである。ビット線は読み出し時の初期状態においてプリチャージレベルVpに設定されている。図15では、ビット線のプリチャージレベルVpは0.3Vに設定されている。図15に示すように、高抵抗値を有する非晶質状態の相変化材料に電気的に接続されたビット線は、低抵抗値を有する結晶状態の相変化材料に電気的に接続されたビット線よりも低速度で電圧降下する。この理由は、ビット線に蓄積された電荷が相変化材料に流れ込む速度が、低抵抗値を有する相変化材料よりも高抵抗値を有する相変化材料の方が遅いためである。   Information recorded in the phase change memory is read by sensing a voltage drop across a bit line electrically connected to one end of the phase change material. FIG. 15 schematically shows the voltage drop of the bit line electrically connected to the phase change material. The bit line is set to the precharge level Vp in the initial state at the time of reading. In FIG. 15, the precharge level Vp of the bit line is set to 0.3V. As shown in FIG. 15, a bit line electrically connected to a phase change material in an amorphous state having a high resistance value is a bit line electrically connected to a phase change material in a crystalline state having a low resistance value. The voltage drops at a lower speed than the line. This is because the phase change material having a high resistance value has a slower rate of charge accumulated in the bit line flowing into the phase change material than the phase change material having a low resistance value.

読み出し電圧を用いてビット線の電圧降下の速度をセンスすることにより、相変化メモリの“0”状態および“1”状態が読み出される。ちなみに、本発明では結晶状態の低抵抗値を“0”状態として、また非晶質状態の高抵抗値を“1”状態としたが、非晶質状態の高抵抗値を“0”状態とし、結晶状態の低抵抗値を“1”状態としてもよい。   By sensing the voltage drop speed of the bit line using the read voltage, the “0” state and the “1” state of the phase change memory are read. Incidentally, in the present invention, the low resistance value in the crystalline state is set to the “0” state and the high resistance value in the amorphous state is set to the “1” state. However, the high resistance value in the amorphous state is set to the “0” state. The low resistance value in the crystal state may be set to the “1” state.

特願2003−145305号明細書Japanese Patent Application No. 2003-145305 Specification 特願2003−081724号明細書Japanese Patent Application No. 2003-081724

相変化メモリには、非晶質状態が結晶状態に誤って相転移する、いわゆる誤セットの問題がある。誤セットは、低電圧動作時の過剰な電気エネルギー入力、または高速動作時などに発生しやすい。誤セットを発生させる要因は、例えば、物性値ばらつきまたは電気特性ばらつきまたは寸法ばらつきである。また、例えば、相変化材料または選択トランジスタまたはLSI配線などの特性ばらつき、動作電圧のばらつき、または電源電圧のばらつきなども誤セットを発生させる要因である。   The phase change memory has a problem of so-called erroneous setting, in which an amorphous state is erroneously changed into a crystalline state. An erroneous set is likely to occur when excessive electrical energy is input during low-voltage operation, or during high-speed operation. Factors that cause erroneous setting are, for example, physical property value variations, electrical property variations, or dimensional variations. In addition, for example, variation in characteristics such as phase change material, selection transistor, or LSI wiring, variation in operating voltage, variation in power supply voltage, and the like are also factors that cause erroneous setting.

以下に読み出し動作時に誤セットが発生する現象を詳細に説明する。図14に示すように、従来の方法では、読み出し電圧がセット電圧以下に設定される。読み出し電圧をセット電圧以下に設定することにより、読み出し動作により非晶質状態にある相変化材料が結晶状態に誤セットすることを防ぐことができた。   Hereinafter, a phenomenon in which an erroneous set occurs during a read operation will be described in detail. As shown in FIG. 14, in the conventional method, the read voltage is set to be equal to or lower than the set voltage. By setting the read voltage below the set voltage, it was possible to prevent the phase change material in the amorphous state from being erroneously set to the crystalline state by the read operation.

しかし、相変化メモリに低電圧動作が要求される場合、セット電圧と読み出し電圧のマージンが小さくなる問題が発生する。例えば、携帯電話、またはモバイル携帯情報端末、またはICカードなど低消費電力製品に用いられる場合、相変化メモリには低電力動作が求められる。また、低電圧動作するマイコン混載メモリとして用いられる場合にも、相変化メモリに低電圧動作が要求される。   However, when a low voltage operation is required for the phase change memory, there arises a problem that the margin between the set voltage and the read voltage is reduced. For example, when used in a low power consumption product such as a mobile phone, a mobile personal digital assistant, or an IC card, the phase change memory is required to have a low power operation. Also, when used as a microcomputer embedded memory that operates at a low voltage, the phase change memory is required to operate at a low voltage.

低電圧動作する相変化メモリにおいて、セット電圧と読み出し電圧のマージンが小さくなる理由は、セット電圧が小さくなることに対して読み出し電圧を小さくすることが困難だからである。読み出し電圧を小さくすることが困難な理由は、読み出し電圧とともに読み出し電流が小さくなり、相変化メモリの動作速度が低下するからである。   The reason why the margin between the set voltage and the read voltage is small in the phase change memory operating at a low voltage is that it is difficult to reduce the read voltage with respect to the small set voltage. The reason why it is difficult to reduce the read voltage is that the read current decreases with the read voltage, and the operation speed of the phase change memory decreases.

相変化メモリの読出し電圧と読出し電流の関係を図16を用いて説明する。図16に示すように、読み出し電圧Vread1により得られる、結晶状態の読み出し電流がIread1である。これに対して、読み出し電圧Vread1よりも小さい読出し電圧により得られる結晶状態の読出し電流はIread2となり、Iread1より小さくなる。読出し電流が小さいと、ビット線の放電速度が低下し、センスアンプによって相変化材料の非晶質状態と結晶状態をセンスする速度が低下する結果、相変化メモリの動作速度が低下する。   The relationship between the read voltage and read current of the phase change memory will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 16, the read current in the crystalline state obtained by the read voltage Vread1 is Iread1. In contrast, the read current in the crystalline state obtained by a read voltage smaller than the read voltage Vread1 is Iread2, which is smaller than Iread1. When the read current is small, the discharge speed of the bit line is reduced, and the speed of sensing the amorphous state and the crystalline state of the phase change material by the sense amplifier is reduced. As a result, the operation speed of the phase change memory is reduced.

セット電圧と読み出し電圧のマージンが小さい場合、相変化メモリの記録保持信頼性は劣化する。例えば、相変化メモリの特性ばらつきが大きい場合、セット電圧がばらついて小さくなり、読み出し電圧よりも小さくなる可能性がある。この結果、読み出し動作によって、相変化材料が非晶質状態から結晶状態へ誤セットする現象が起こる。誤セットは、図14に示すようなリセット電圧がセット電圧よりも大きい場合、および図17に示すようなリセット電圧がセット電圧よりも小さい場合の両方で起こる可能性がある。
相変化メモリが低電圧動作する場合、読み出し電圧とセット電圧のマージンが小さくなるために、わずかな相変化材料または選択トランジスタの特性ばらつきによって誤セットが発生する。
When the margin between the set voltage and the read voltage is small, the record retention reliability of the phase change memory deteriorates. For example, when the variation in characteristics of the phase change memory is large, the set voltage varies and becomes small, which may be smaller than the read voltage. As a result, the read operation causes a phenomenon that the phase change material is erroneously set from the amorphous state to the crystalline state. The erroneous setting can occur both when the reset voltage as shown in FIG. 14 is larger than the set voltage and when the reset voltage as shown in FIG. 17 is smaller than the set voltage.
When the phase change memory operates at a low voltage, the margin between the read voltage and the set voltage becomes small, so that an erroneous set occurs due to a slight variation in the characteristics of the phase change material or the select transistor.

また、相変化メモリが低電圧動作する場合、セット電圧とリセット電圧のマージンが小さくなるために、わずかな相変化材料または選択トランジスタの特性ばらつきによって、リセット動作時に誤セットが発生する。
また、累積読み出しによりリセット状態の抵抗値が変化する場合、エネルギー入力が変化するため、誤セットが発生する。
また、相変化メモリを大容量化した場合、配線プロセスなどのわずかな歩留まり不良により、落ちこぼれビットの誤セットが発生する。
また、相変化メモリを高速読み出しするために、読み出し電圧を大きくとる場合、読み出し電圧とセット電圧のマージンが小さくなるため、誤セットが発生する。
また相変化メモリには、結晶状態が非晶質状態に誤って相転移する、いわゆる誤リセットの問題がある。相変化メモリに低電圧動作が要求される場合、リセット電圧と読み出し電圧のマージンも小さくなる。よって、相変化メモリの特性ばらつきが大きい場合、リセット電圧がばらついて小さくなり、読み出し電圧よりも小さくなる可能性がある。この結果、読み出し動作によって、相変化材料が結晶状態から非晶質状態へ誤リセットする現象が起こる。
In addition, when the phase change memory operates at a low voltage, the margin between the set voltage and the reset voltage becomes small, and therefore, an erroneous setting occurs during the reset operation due to a slight variation in the characteristics of the phase change material or the selection transistor.
In addition, when the resistance value in the reset state changes due to cumulative reading, the energy input changes, so that an erroneous set occurs.
Further, when the capacity of the phase change memory is increased, an erroneous set of dropped bits occurs due to a slight yield failure such as a wiring process.
Further, when the read voltage is increased in order to read out the phase change memory at a high speed, a margin between the read voltage and the set voltage is reduced, so that erroneous setting occurs.
Further, the phase change memory has a problem of so-called erroneous reset, in which the crystal state erroneously changes to the amorphous state. When a low voltage operation is required for the phase change memory, the margin between the reset voltage and the read voltage is also reduced. Therefore, when the characteristic variation of the phase change memory is large, the reset voltage varies and becomes small, which may be smaller than the read voltage. As a result, a phenomenon occurs in which the phase change material is erroneously reset from the crystalline state to the amorphous state by the read operation.

誤リセットは、図14に示すようなリセット電圧がセット電圧よりも大きい場合、および図17に示すようなリセット電圧がセット電圧よりも小さい場合の両方で起こる可能性がある。
相変化メモリが低電圧動作する場合、読み出し電圧とリセット電圧のマージンが小さくなるために、わずかな相変化材料または選択トランジスタの特性ばらつきによって誤リセットが発生する。
An erroneous reset can occur both when the reset voltage as shown in FIG. 14 is larger than the set voltage and when the reset voltage as shown in FIG. 17 is smaller than the set voltage.
When the phase change memory operates at a low voltage, a margin between the read voltage and the reset voltage becomes small, and thus erroneous reset occurs due to a slight variation in characteristics of the phase change material or the selection transistor.

また、相変化メモリが低電圧動作する場合、セット電圧とリセット電圧のマージンが小さくなるために、わずかな相変化材料または選択トランジスタの特性ばらつきによって、セット動作時に誤リセットが発生する。
また、相変化メモリを高速読み出しするために、読み出し電圧を大きくとる場合、読み出し電圧とリセット電圧のマージンが小さくなるため、読み出し時に誤リセットが発生する。
また、相変化メモリの誤セットは、相変化材料の非晶質状態が準定常状態であるために、高環境温度または高接合温度で動作または放置される場合にも発生する。高温度長時間放置によって発生する誤セットは、DRAMなどの大容量メモリで見られる、いわゆる「落ちこぼれビット現象」として観測され、この結果、高集積度メモリ回路およびロジック混載メモリに用いられる相変化メモリの長時間記録保持信頼性が劣化する問題がある。相変化メモリの高温動作が要求される製品例としては、自動車エンジン制御用混載マイコンが挙げられる。動作および20年放置温度要求は、例えば接合温度で摂氏125度以上、あるいは摂氏145度以上である。
In addition, when the phase change memory operates at a low voltage, the margin between the set voltage and the reset voltage becomes small, and therefore, an erroneous reset occurs during the set operation due to a slight variation in the characteristics of the phase change material or the selection transistor.
In addition, when the read voltage is increased in order to read out the phase change memory at a high speed, a margin between the read voltage and the reset voltage is reduced, so that an erroneous reset occurs at the time of reading.
In addition, an erroneous setting of the phase change memory also occurs when the phase change material is operated or left at a high ambient temperature or a high junction temperature because the amorphous state of the phase change material is a quasi-stationary state. Missets caused by standing at high temperature for a long time are observed as a so-called “falling bit phenomenon” seen in large-capacity memories such as DRAMs. As a result, phase change memory used for highly integrated memory circuits and logic embedded memories There is a problem in that the long-term record retention reliability deteriorates. An example of a product that requires high-temperature operation of the phase change memory is an automobile engine control embedded microcomputer. The operating and 20 year standing temperature requirements are, for example, 125 degrees Celsius or higher, or 145 degrees Celsius or higher at the junction temperature.

本発明の目的は、特に相変化材料を用いた例えば、高密度集積メモリ回路、およびメモリ回路と論理回路が同一半導体基板に設けられたロジック混載型メモリ、およびアナログ回路を有する半導体集積回路装置において、長時間記録保持信頼性の要求される相変化材料を用いたメモリセル素子の信頼性を向上させることのできる技術を提供することにある。   An object of the present invention is, in particular, in a high-density integrated memory circuit using a phase change material, a logic embedded memory in which a memory circuit and a logic circuit are provided on the same semiconductor substrate, and a semiconductor integrated circuit device having an analog circuit Another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of a memory cell element using a phase change material that requires long-term recording retention reliability.

また、本発明の他の目的は、半導体集積回路装置の低電圧動作化を図ることにある。また、本発明の他の目的は、半導体集積回路装置の高温度動作化を図ることにある。また、本発明の他の目的は、半導体集積回路装置の高温度放置の長時間化を図ることにある。また、本発明の他の目的は、半導体集積回路装置の高集積化を図ることにある。また、本発明の他の目的は、半導体集積回路装置の大容量化を図ることにある。また、本発明の他の目的は、半導体集積回路装置の高速動作化を図ることにある。   Another object of the present invention is to reduce the operation of a semiconductor integrated circuit device. Another object of the present invention is to increase the temperature of a semiconductor integrated circuit device. Another object of the present invention is to extend the temperature of a semiconductor integrated circuit device for a long time. Another object of the present invention is to achieve high integration of a semiconductor integrated circuit device. Another object of the present invention is to increase the capacity of a semiconductor integrated circuit device. Another object of the present invention is to increase the operation speed of a semiconductor integrated circuit device.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。読出し動作において、ビット線にセットに必要な電圧を印加してデータを読出してすべてのセルを低抵抗化し、高抵抗セルについては再書込み動作を行う。その結果、高温動作時に発生する誤セットおよび誤リセットを破壊読出し方法を用いて防止することが可能となる。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows. In the read operation, a voltage necessary for setting is applied to the bit line to read data to reduce the resistance of all the cells, and the high resistance cell is rewritten. As a result, it is possible to prevent erroneous setting and erroneous reset that occur during high-temperature operation using the destructive readout method.

また、ビット線により高電圧を印加して読み出し、高抵抗セル及び、低抵抗セルにそれぞれ再書込み動作を行う。その結果、本発明は相変化材料または選択トランジスタまたはLSI配線などの特性ばらつき、または電源電圧のばらつきによって発生する誤セットおよび誤リセットを破壊読出し方法を用いて防止することが可能となる。
また、本発明は落ちこぼれビット救済をオアセル、すなわち二つ以上の複数個のメモリセルを用いて1ビットの情報を保持する。本発明の結果、高温長時間放置または落ちこぼれビットによって発生する誤セットを防止し、相変化メモリの長時間記録保持信頼性を向上させることが可能となる。
Further, a high voltage is applied to the bit line for reading, and a rewriting operation is performed on the high resistance cell and the low resistance cell, respectively. As a result, according to the present invention, it is possible to prevent the erroneous setting and the erroneous reset caused by the characteristic variation of the phase change material, the selection transistor, the LSI wiring, or the like, or the variation of the power supply voltage, by using the destructive reading method.
In addition, the present invention retains 1-bit information by using an or-cell, that is, two or more memory cells, for missing bit relief. As a result of the present invention, it is possible to prevent erroneous setting caused by leaving at high temperature for a long time or falling bits, and improving the long-term record retention reliability of the phase change memory.

本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下の通りである。特に相変化材料を用いた例えば、高密度集積メモリ回路、およびメモリ回路と論理回路が同一半導体基板に設けられたロジック混載型メモリ、およびアナログ回路を有する半導体集積回路装置において、長時間記録保持信頼性の要求される相変化材料を用いたメモリセル素子の信頼性を向上させることができる。   The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows. In particular, for example, in a high-density integrated memory circuit using a phase change material, a logic embedded memory in which the memory circuit and the logic circuit are provided on the same semiconductor substrate, and a semiconductor integrated circuit device having an analog circuit, long-term record retention reliability Thus, the reliability of the memory cell element using the phase change material required for the property can be improved.

本発明実施例1のアレー及び周辺回路の構成図である。It is a block diagram of the array and peripheral circuit of Example 1 of this invention. メモリセルアレーの構成図である。It is a block diagram of a memory cell array. メモリセルの構成図である。It is a block diagram of a memory cell. ビット線セレクタの回路構成例である。3 is a circuit configuration example of a bit line selector. ライトドライバ及びセンスアンプの回路構成例である。3 is a circuit configuration example of a write driver and a sense amplifier. 本発明実施例1の読出し動作波形図である。It is a read-out operation | movement waveform diagram of Example 1 of this invention. 本発明実施例1の書込み動作波形図である。It is a write-in operation | movement waveform diagram of Example 1 of this invention. 本発明実施例2のセンスアンプブロックの回路構成である。4 is a circuit configuration of a sense amplifier block according to Embodiment 2 of the present invention. ライトドライバの回路構成例である。3 is a circuit configuration example of a write driver. 本発明実施例2の読出し動作波形図である。It is a read-out operation | movement waveform diagram of Example 2 of this invention. 本発明実施例2の書込み動作波形図である。It is a write-in operation | movement waveform diagram of Example 2 of this invention. 本発明実施例3のアレー及び周辺回路構成図である。It is an array and peripheral circuit block diagram of Example 3 of this invention. 本発明実施例3におけるメモリセルデータと出力データの関係を示した表である。It is the table | surface which showed the relationship between the memory cell data in this invention Example 3, and output data. 相変化メモリの電流―電圧図である。It is a current-voltage diagram of a phase change memory. ビット線のプリチャージレベルおよび電圧低下の動作波形図である。It is an operation waveform diagram of the precharge level and voltage drop of the bit line. 相変化メモリの電流―電圧図である。It is a current-voltage diagram of a phase change memory. 相変化メモリの電流―電圧図である。It is a current-voltage diagram of a phase change memory. 本発明実施例1の相変化メモリのメモリセルの断面図である。It is sectional drawing of the memory cell of the phase change memory of Example 1 of this invention. GeSbTe相変化材料と下部電極材料の格子定数。Ge 2 Sb 2 Te 5 phase change material and lower electrode material lattice constant. リセット電流と下部電極材料の関係。Relationship between reset current and lower electrode material. 相変化材料が結晶状態から非晶質状態へ相変化する時のリセット電圧と相変化材料の膜厚の関係。The relationship between the reset voltage and the film thickness of the phase change material when the phase change material undergoes a phase change from the crystalline state to the amorphous state. リセットイネーブル信号とセットイネーブル信号の制御方法を示す図である。It is a figure which shows the control method of a reset enable signal and a set enable signal. 図22の動作波形図例を示す図である。It is a figure which shows the example of an operation | movement waveform figure of FIG. 再書込みコマンドを有するメモリのブロック図例である。FIG. 3 is an example block diagram of a memory having a rewrite command. 図24のメモリの動作波形図例である。FIG. 25 is an operation waveform diagram example of the memory of FIG. 24. 図24のメモリの別の動作波形図例である。FIG. 25 is another operation waveform diagram example of the memory of FIG. 24. 自己再書込み判定動作機能を有するメモリのブロック図例である。It is an example of a block diagram of a memory having a self-rewrite determination operation function. 図27のメモリのメモリアレー主要部のブロック図である。It is a block diagram of the memory array main part of the memory of FIG. 書き込みイネーブル信号生成回路の構成例と動作波形図である。FIG. 6 is a configuration example and an operation waveform diagram of a write enable signal generation circuit. 図27のメモリセルアレーの構成例である。It is a structural example of the memory cell array of FIG. レプリカビット線用センスアンプブロック構成例である。It is an example of a sense amplifier block configuration for a replica bit line. プリチャージ回路構成例である。It is a precharge circuit structural example. レプリカビット線用センスアンプ回路構成例である。2 is a configuration example of a sense bit circuit for a replica bit line. ORセルアレーを用いた書き込みイネーブル信号生成方法の構成例である。2 is a configuration example of a write enable signal generation method using an OR cell array. 自己再書込み判定機能を有するメモリの動作波形図例である。It is an example of an operation waveform diagram of a memory having a self-rewrite determination function. 自己再書込み判定機能とステータス出力ピンを有するメモリのブロック図例である。It is an example of a block diagram of a memory having a self-rewrite determination function and a status output pin. ウェイトピン出力回路ブロック図例である。It is an example of a weight pin output circuit block diagram. 図36のメモリの動作波形図例である。FIG. 37 is an operation waveform diagram example of the memory of FIG. 36. 図36のメモリの別の動作波形図例であって、再書き込みあるときとないときの波形図(レプリカセルで)判定サイクル不保持Set/Reset)を示す。FIG. 37 is another operation waveform diagram example of the memory of FIG. 36, and shows waveform diagrams (with replica cell) determination cycle non-holding Set / Reset when rewriting is performed and not. 相変化素子に多値記憶を行う場合の抵抗分布とデータ転移の方向を示した図である。It is the figure which showed the resistance distribution and the direction of data transfer in the case of performing multi-value storage in the phase change element. 多値記憶素子を2つ用いたORセルアレーを構成した場合のデータマッピング例を示した図である。It is the figure which showed the example of data mapping at the time of comprising the OR cell array using two multi-value storage elements. 多値記憶素子とORセルアレーを組み合わせた時のメモリセルアレーとセンスアンプブロック、及びOR論理部を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a memory cell array, a sense amplifier block, and an OR logic unit when a multi-value storage element and an OR cell array are combined. 図42におけるセンスアンプブロック回路構成例である。43 is a configuration example of a sense amplifier block circuit in FIG. 図43におけるライトドライバの回路構成例である。44 is a circuit configuration example of a write driver in FIG. 43. 図43における入出力回路構成例を示した図である。It is the figure which showed the example of input-output circuit structure in FIG. 図42におけるOR論理部ブロック図である。FIG. 43 is a block diagram of an OR logic unit in FIG. 42. 図46における読み出しデータ構成ブロックを示した図である。It is the figure which showed the read data structure block in FIG. 図46における書き込みしデータ構成ブロックを示した図である。FIG. 47 is a diagram showing a write data configuration block in FIG. 46. 図46における誤り検出回路の構成例を示した図である。FIG. 47 is a diagram showing a configuration example of an error detection circuit in FIG. 46.

<実施例1>
本発明の相変化メモリセルの回路図を図3に示す。図3のメモリセル部分は、下部電極dwc、および相変化材料PCR、および上部電極upc、およびソース線SL、およびビット線BL、および例えばMISFETからなる選択用トランジスタMT、およびワード線WLから構成される。
相変化メモリセルの断面図の例を図18に示す。本メモリセルにおいて、相変化材料PCRは上部電極upcおよび下部電極プラグdwcおよび層間膜ILから構成されている。相変化材料PCRは上部電極upcと下部電極プラグdwcと電気的に接続されている。上部電極upcはビット線BLまたはソース線SLと電気的に接続されている。下部電極プラグdwcは例えばMISFETからなる選択用トランジスタMTのソース・ドレインの一端と電気的に接続されている。選択トランジスタのソース・ドレインの他端はソース線SLまたはビット線BLのうちの、上部電極に接続されていない配線と電気的に接続されている。すなわち、メモリセルの回路図は図3(a)または図3(b)のようになる。なお、メモリセル構造の加工は公知の方法を用いて行われる。なお、この種のメモリセル構造に関連するものとしては、例えば特許文献1に開示されている。
<Example 1>
A circuit diagram of the phase change memory cell of the present invention is shown in FIG. The memory cell portion of FIG. 3 includes a lower electrode dwc, a phase change material PCR, an upper electrode upc, a source line SL, a bit line BL, and a selection transistor MT including, for example, a MISFET, and a word line WL. The
An example of a cross-sectional view of a phase change memory cell is shown in FIG. In this memory cell, the phase change material PCR is composed of an upper electrode upc, a lower electrode plug dwc, and an interlayer film IL. The phase change material PCR is electrically connected to the upper electrode upc and the lower electrode plug dwc. The upper electrode upc is electrically connected to the bit line BL or the source line SL. The lower electrode plug dwc is electrically connected to one end of the source / drain of the selection transistor MT made of, for example, MISFET. The other end of the source / drain of the selection transistor is electrically connected to a wiring of the source line SL or the bit line BL that is not connected to the upper electrode. That is, the circuit diagram of the memory cell is as shown in FIG. The memory cell structure is processed using a known method. For example, Patent Document 1 discloses a device related to this type of memory cell structure.

低電圧動作する相変化メモリに用いられる相変化材料PCRには、例えばGe―Sb−Te系相変化材料、またはZn―Te系相変化材料、またはZn−Te系相変化材料に添加元素を加えたZn−X−Te系相変化材料がある。添加元素Xとしては、例えばSbが挙げられる。Zn−X−Te系相変化材料に関連するものとしては、例えば特許文献2に開示されている。
下部電極プラグdwcに用いられる材料には、例えばタングステンが挙げられる。タングステンは相変化材料との界面特性が良いので、本発明の目的の一つである、低電圧かつ高速動作に適した材料である。図19に、GeSbTeおよびタングステンおよび窒化チタンおよびシリコンの結晶格子定数を比較する。図19に示すように、GeSbTeの結晶格子定数とタングステンの結晶格子定数がほぼ同じであることがわかる。この結果、下部電極にタングステンを用いた相変化メモリの相変化に要する電流が小さくなる。図20に、下部電極にタングステンと窒化チタンを用いた場合の、GeSbTe相変化材料が結晶状態から非晶質状態に相変化するのに要するリセット電流を示す。図20に示すように、下部電極にタングステンを用いる場合のリセット電流が、窒化チタンを用いる場合のリセット電流よりも小さい。この結果、下部電極材料にタングステンを用いることで、相変化に要する電流が小さいくなる結果、相変化メモリの低電圧動作も同時に可能となる。ただし、相変化メモリが低電圧動作することにより、読み出し電圧およびセット電圧およびリセット電圧の差であるマージンが小さくなる問題がある。
For example, Ge-Sb-Te phase change material, Zn-Te phase change material, or Zn-Te phase change material is added with an additional element in phase change material PCR used for phase change memory operating at a low voltage. Zn-X-Te phase change materials. Examples of the additive element X include Sb. As a thing relevant to a Zn-X-Te system phase change material, it is indicated by patent documents 2, for example.
An example of the material used for the lower electrode plug dwc is tungsten. Tungsten is a material suitable for low voltage and high speed operation, which is one of the objects of the present invention, because it has good interface characteristics with the phase change material. FIG. 19 compares the crystal lattice constants of Ge 2 Sb 2 Te 5 and tungsten, titanium nitride, and silicon. As shown in FIG. 19, it can be seen that the crystal lattice constant of Ge 2 Sb 2 Te 5 is substantially the same as the crystal lattice constant of tungsten. As a result, the current required for the phase change of the phase change memory using tungsten for the lower electrode is reduced. FIG. 20 shows the reset current required for the Ge 2 Sb 2 Te 5 phase change material to change from the crystalline state to the amorphous state when tungsten and titanium nitride are used for the lower electrode. As shown in FIG. 20, the reset current when tungsten is used for the lower electrode is smaller than the reset current when titanium nitride is used. As a result, by using tungsten as the lower electrode material, the current required for the phase change is reduced, so that the low voltage operation of the phase change memory is also possible. However, there is a problem that the margin which is the difference between the read voltage, the set voltage, and the reset voltage is reduced due to the low voltage operation of the phase change memory.

また、相変化メモリが低電圧動作する例としては、相変化材料が薄膜の場合が挙げられる。薄膜の相変化材料を用いることで相変化メモリ実現する理由を以下に説明する。例えば、相変化材料が結晶状態に相変化するのに要する単位体積当たりの電力pを、オーミック近似を用いて求めると以下の式1のように表せる。   An example where the phase change memory operates at a low voltage is when the phase change material is a thin film. The reason why a phase change memory is realized by using a thin phase change material will be described below. For example, when the electric power p per unit volume required for the phase change material to change into a crystalline state is obtained using an ohmic approximation, it can be expressed as the following Expression 1.

Figure 0005492245
ここで、Isetは非晶質状態の相変化材料が結晶状態に相変化する時に要するセット電流、Rは相変化材料の抵抗値、rは相変化材料の抵抗率、Aは下部電極面積、Tは相変化材料の膜厚である。式1を解いてセット電圧Vsetを求めると以下の式2のようになる。
Figure 0005492245
Here, Iset is a set current required when a phase change material in an amorphous state changes to a crystalline state, R is a resistance value of the phase change material, r is a resistivity of the phase change material, A is a lower electrode area, T Is the film thickness of the phase change material. When the set voltage Vset is obtained by solving the equation 1, the following equation 2 is obtained.

Figure 0005492245
式2より、セット電圧Vsetが相変化材料の膜厚に比例することがわかる。その結果、相変化材料の膜厚が薄くなることによって、相変化メモリの低電圧動作が実現できることがわかる。式1および式2は、相変化材料が非晶質状態から結晶状態に相変化するセット動作を表している。式1および式2は、相変化材料が結晶状態から非晶質状態に相変化するリセット動作を表す場合も、近似的に用いることが可能である。ただし、式1および式2は、オーミック近似のみを用いて求められたものであり、ジュール熱の発生および拡散を考慮した場合、相変化材料が相変化する時に要する電力は、式1および式2で求められる値よりも大きくなる。
また、本発明では、ソース線とビット線の電位差の絶対値の最大値が1.8V以下であることを想定している。この場合選択用スイッチでの電圧低下が0.6V以上見込まれるので、相変化材料に印加される電圧は1.2V以下になると想定される。
Figure 0005492245
From Equation 2, it can be seen that the set voltage Vset is proportional to the film thickness of the phase change material. As a result, it can be seen that the low voltage operation of the phase change memory can be realized by reducing the film thickness of the phase change material. Equations 1 and 2 represent a set operation in which the phase change material undergoes a phase change from an amorphous state to a crystalline state. Equations 1 and 2 can also be used approximately when the phase change material represents a reset operation in which the phase change from the crystalline state to the amorphous state. However, Formula 1 and Formula 2 are obtained using only ohmic approximation, and when generation and diffusion of Joule heat are taken into consideration, the power required when the phase change material undergoes phase change is expressed by Formula 1 and Formula 2. It becomes larger than the value obtained by.
In the present invention, it is assumed that the maximum absolute value of the potential difference between the source line and the bit line is 1.8 V or less. In this case, since the voltage drop at the selection switch is expected to be 0.6V or more, the voltage applied to the phase change material is assumed to be 1.2V or less.

図21に、相変化材料が結晶状態から非晶質状態へ相変化する時のリセット電圧と相変化材料の膜厚の実験データを示す。GeSbTe組成の相変化材料を用いて1.2V動作を行う場合、膜厚は例えば20nm以下とする必要がある。また、Zn35Sb15Te50相変化材料を用いて1.2V動作を行う場合、膜厚は例えば60nm以下とする必要があることが想定される。前記の膜厚が相変化材料の組成に依存する理由は、相変化材料の抵抗率が異なるためである。また、前記の膜厚ゼロの下限値において、リセット電圧が0Vにならない理由は、相変化材料が相変化する時に要する電力にはジュール熱の発生および拡散の寄与分も含まれるためである。
相変化メモリが高温度動作および高温度長時間放置で用いられる例としては、高融点の相変化材料、Zn―Te系相変化材料、またはZn−Te系相変化材料に添加元素を加えたZn−X−Te系相変化材料がある。Zn−X−Te系相変化材料に関連するものとしては、例えば特許文献2に開示されている。
FIG. 21 shows experimental data of the reset voltage and the film thickness of the phase change material when the phase change material undergoes a phase change from the crystalline state to the amorphous state. When a 1.2 V operation is performed using a phase change material having a Ge 2 Sb 2 Te 5 composition, the film thickness needs to be 20 nm or less, for example. When performing a 1.2V operation using Zn 35 Sb 15 Te 50 phase change material, the film thickness is assumed that it is necessary, for example, 60nm or less. The reason why the film thickness depends on the composition of the phase change material is that the resistivity of the phase change material is different. The reason why the reset voltage does not become 0 V in the lower limit value of zero film thickness is that the electric power required when the phase change material undergoes a phase change includes the contribution of Joule heat generation and diffusion.
Examples of the phase change memory used in high temperature operation and high temperature long-time standing include a high melting point phase change material, a Zn-Te phase change material, or Zn-Te phase change material with an additive element added There are -X-Te phase change materials. As a thing relevant to a Zn-X-Te system phase change material, it is indicated by patent documents 2, for example.

本発明は、相変化材料としてGeSbTe系相変化材料もしくは、Zn―Te系相変化材料、またはZn−Te系相変化材料に添加元素を加えたZn−X−Te系相変化材料をあげているが、このほかの相変化材料にも適用できる。その場合、相変化素子のデータ保持信頼性を向上できるとともに、低電圧での動作速度の低下を防止できる。また、動作電圧として1.2V程度を想定しているが、1.8Vでの動作にも適用できる。この場合でも、動作マージンを向上でき、動作速度を改善できる効果がある。   The present invention includes a GeSbTe phase change material, a Zn—Te phase change material, or a Zn—X—Te phase change material obtained by adding an additive element to a Zn—Te phase change material as a phase change material. However, it can be applied to other phase change materials. In this case, it is possible to improve the data retention reliability of the phase change element and to prevent a decrease in operating speed at a low voltage. Further, although an operating voltage of about 1.2V is assumed, the present invention can be applied to an operation at 1.8V. Even in this case, the operation margin can be improved and the operation speed can be improved.

さらに、本発明は、加工寸法が0.13μm以下の加工技術を用いた半導体に用いることが望ましい。微細化が進むとともに動作電圧の低減が進むため、動作マージンの低下が問題となり、本発明を適用することにより、動作マージンを向上できる。また、本発明は、単体メモリ及び論理混載メモリにも適用できる。これらに適用することで、データ信頼性や、メモリセル不良を救済することができ、歩留まりの向上が実現できる。また、特に論理混載メモリでは、高温動作でのデータ信頼性を向上できるため、広温度範囲での動作を実現できる半導体装置を実現できる。   Furthermore, the present invention is desirably used for a semiconductor using a processing technique having a processing dimension of 0.13 μm or less. As the miniaturization progresses and the operating voltage decreases, the operating margin decreases, and by applying the present invention, the operating margin can be improved. The present invention can also be applied to a single memory and a logically mixed memory. By applying to these, data reliability and memory cell defects can be remedied, and yield can be improved. In particular, a logic embedded memory can improve data reliability in a high-temperature operation, so that a semiconductor device capable of operating in a wide temperature range can be realized.

以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。実施例の各機能ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、公知のCMOS(相補型MOSトランジスタ)等の集積回路技術によって、単結晶シリコンのような半導体基板上に形成される。図面で、PMOSトランジスタにはボディに矢印の記号を付すことで、NMOSトランジスタと区別することとする。図面にはMOSトランジスタの基板電位の接続は特に明記していないが、MOSトランジスタが正常動作可能な範囲であれば、その接続方法は特に限定しない。また、特に断りの無い場合、信号のロウレベルを'0',ハイレベルを'1'とする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The circuit elements constituting each functional block in the embodiment are not particularly limited, but are formed on a semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known integrated circuit technology such as a CMOS (complementary MOS transistor). In the drawing, the PMOS transistor is distinguished from the NMOS transistor by attaching an arrow symbol to the body. Although the connection of the substrate potential of the MOS transistor is not particularly specified in the drawing, the connection method is not particularly limited as long as the MOS transistor can operate normally. Unless otherwise noted, the signal low level is set to “0” and the high level is set to “1”.

本実施例では、アレー動作電圧を低電圧化したときに、読出し電圧範囲が狭くなり、動作マージンが低下する問題を解決する。従来の読出し動作では、高抵抗状態あるいは、低抵抗状態の相変化素子が読出し時の電流によって、相変化を起こさないように印加電圧を低く抑えていた。その結果、読出し電流が小さくなるため、読出し信号量が低下し、動作速度の低下、動作マージンの低下が懸念されていた。これに対して、本発明では、読出し動作において、十分にセンスアンプに信号量が発生するように、印加電圧を大きくするとともに、読出し動作によって、相変化起こすおそれのあるセルに関して、再書込み動作を行って、データ信頼性を向上する。以下に本発明の実施例を示す。   This embodiment solves the problem that when the array operating voltage is lowered, the read voltage range is narrowed and the operating margin is lowered. In a conventional read operation, the applied voltage is kept low so that a phase change element in a high resistance state or a low resistance state does not cause a phase change due to a current during reading. As a result, since the read current becomes small, there is a concern that the read signal amount is reduced, the operation speed is lowered, and the operation margin is lowered. In contrast, in the present invention, in the read operation, the applied voltage is increased so that the signal amount is sufficiently generated in the sense amplifier, and the rewrite operation is performed on the cell that may cause a phase change by the read operation. Go and improve data reliability. Examples of the present invention are shown below.

本構成では、読出し動作のビット線プリチャージレベルをセット状態の相変化素子は相変化をおこさず、且つリセット状態の相変化素子が必ずセット状態に相変化を起こす電圧であるVset以上でVreset以下である構成である。図1は、本動作を実現するメモリセルアレーMCAとセンスアンプブロックSABとロウデコーダ・ワードドライバRDECを示した図である。   In this configuration, the bit line precharge level of the read operation does not change in the phase change element in the set state, and the phase change element in the reset state always causes a phase change in the set state and is not less than Vset and not more than Vreset It is the composition which is. FIG. 1 is a diagram showing a memory cell array MCA, a sense amplifier block SAB, and a row decoder / word driver RDEC that realize this operation.

まず、メモリセルアレーMCAについて説明する。メモリセルアレーMCAの構成例を図2に示す。メモリセルMCが、ワード線WL0,WL1,WL2,WL3,…と、ビット線BL0,BL1,BL2,BL3,…の交点に設けられる。また、ソース線SL01,SL23,…が設けられる。ソース線は、例えば、接地電圧VSSに接続される。各メモリセルMCは、相変化抵抗PCRとメモリセルトランジスタMTにより構成される。2種類のメモリセル構成を図3に示す。(a)では、相変化抵抗PCRの一端はビット線BLに接続され、他端はメモリセルトランジスタMTのソース・ドレインの一方に接続される。メモリセルトランジスタのソース・ドレインの他方は、ソース線に接続され、ゲートはワード線に接続される。本構成では、ライト時にビット線BLをソース線SLに比べて高電位、例えば、1.2Vに駆動する場合にメモリセルトランジスタMTの駆動力を大きく取れるため優位である。(b)では、(a)の相変化抵抗PCRとメモリセルトランジスタMTの接続関係を逆にした構成である。本構成では、ソース線SLに比べてビット線を低電位に駆動する方式、例えばソース線SLの電位が1.2Vでビット線BLを0Vに駆動した場合、メモリセルトランジスタMTの駆動力を大きく取れるため優位である。さらに、読出し、書込み動作でビット線が駆動されても非選択セルにおいてメモリセルトランジスタMTの拡散層を充放電する電流が流れないためデータ破壊を防止できる。また、ここではメモリセルトランジスタとしてNMOSトランジスタを示しているが、PMOSトランジスタやバイポーラトランジスタの使用も可能である。ただし、高集積化の観点からMOSトランジスタが望ましく、PMOSトランジスタに比べ、オン状態でのチャネル抵抗の小さいNMOSトランジスタが好適である。以下では、メモリセルトランジスタとしてNMOSトランジスタを用いる場合の電圧関係で、動作などを説明する。なお、ビット線はデータ線とも呼ばれている。ここでは簡単のため示していないが、メモリセルアレーMCAには、必要に応じて、読出し時の参照信号を発生するためのダミーセルも設けられる。   First, the memory cell array MCA will be described. A configuration example of the memory cell array MCA is shown in FIG. Memory cells MC are provided at the intersections of the word lines WL0, WL1, WL2, WL3,... And the bit lines BL0, BL1, BL2, BL3,. Further, source lines SL01, SL23,... Are provided. The source line is connected to the ground voltage VSS, for example. Each memory cell MC includes a phase change resistor PCR and a memory cell transistor MT. Two types of memory cell configurations are shown in FIG. In (a), one end of the phase change resistor PCR is connected to the bit line BL, and the other end is connected to one of the source and drain of the memory cell transistor MT. The other of the source and drain of the memory cell transistor is connected to the source line, and the gate is connected to the word line. This configuration is advantageous because the driving power of the memory cell transistor MT can be increased when the bit line BL is driven to a higher potential than the source line SL, for example, 1.2 V, during writing. In (b), the connection relationship between the phase change resistor PCR and the memory cell transistor MT in (a) is reversed. In this configuration, when the bit line is driven at a lower potential than the source line SL, for example, when the potential of the source line SL is 1.2 V and the bit line BL is driven to 0 V, the driving power of the memory cell transistor MT can be increased. Therefore, it is superior. Further, even when the bit line is driven by the read / write operation, the current for charging / discharging the diffusion layer of the memory cell transistor MT does not flow in the non-selected cell, so that data destruction can be prevented. Further, although an NMOS transistor is shown here as a memory cell transistor, a PMOS transistor or a bipolar transistor can also be used. However, a MOS transistor is desirable from the viewpoint of high integration, and an NMOS transistor having a smaller channel resistance in the on state than the PMOS transistor is preferable. Hereinafter, the operation and the like will be described in terms of voltage when an NMOS transistor is used as the memory cell transistor. The bit line is also called a data line. Although not shown here for simplicity, the memory cell array MCA is also provided with a dummy cell for generating a reference signal at the time of reading, if necessary.

センスアンプブロックSABは、ビット線セレクタBLSELとセンスアンプSAとライトドライバWDからなる。図4にビット線セレクタBLSELの構成例を示す。ビット線セレクタBLSELには、メモリアレーのビット線BL0,BL1,・・・からセンスアンプに接続するための選択スイッチが配置される。これらのスイッチは、カラム選択信号C0t/b、C1t/b、・・・によって制御される。さらに、メモリアレー側のビット線とセンスアンプ側ビット線BLSAを所望の期間、所望のレベルにプリチャージするプリチャージトランジスタが配置される。ビット線セレクタに隣接してセンスアンプブロックが配置される。センスアンプは、センスアンプビット線の信号をセンスし外部に出力や、外部からのデータを一時的に保持する。図5(b)にセンスアンプの構成例を示す。本構成では、センスアンプビット線BLSAのレベルとリファレンスレベルVREFとを比べて、電源電圧VWEまで増幅するクロスカップル増幅回路からなる。図5(a)に、ライトドライバWDの構成例を示す。ライトドライバWDは、外部からの書込みデータあるいは、センスアンプSAに読み出したデータに従ってセンスアンプビット線BLSAを駆動する。本実施例では、ライトドライバWDは、メモリセルの相変化素子を高抵抗状態にするためのドライバだけで構成されている。図では、ビット線4本BL0,BL1,BL2,BL3に1つのセンスアンプビット線BLSAとセンスアンプSA、ライトドライバWDが接続されているが、ビット線の数は制限されない。多数にすることによって、動作するセンスアンプ数が低減できるため、不要な消費電力の増加を抑えることができる。一方、少数にすると出力するビット数が多くなるため、高速且つ大量のデータを入出力するのに向いている。   The sense amplifier block SAB includes a bit line selector BLSEL, a sense amplifier SA, and a write driver WD. FIG. 4 shows a configuration example of the bit line selector BLSEL. In the bit line selector BLSEL, selection switches for connecting the bit lines BL0, BL1,... Of the memory array to the sense amplifier are arranged. These switches are controlled by column selection signals C0t / b, C1t / b,. Further, a precharge transistor is provided for precharging the memory array side bit line and the sense amplifier side bit line BLSA to a desired level for a desired period. A sense amplifier block is arranged adjacent to the bit line selector. The sense amplifier senses the signal of the sense amplifier bit line and outputs it to the outside or temporarily holds data from the outside. FIG. 5B shows a configuration example of the sense amplifier. In this configuration, the level of the sense amplifier bit line BLSA and the reference level VREF are compared, and a cross-couple amplifier circuit that amplifies to the power supply voltage VWE is formed. FIG. 5A shows a configuration example of the write driver WD. The write driver WD drives the sense amplifier bit line BLSA in accordance with external write data or data read to the sense amplifier SA. In this embodiment, the write driver WD is composed only of a driver for bringing the phase change element of the memory cell into a high resistance state. In the figure, one sense amplifier bit line BLSA, sense amplifier SA, and write driver WD are connected to four bit lines BL0, BL1, BL2, and BL3, but the number of bit lines is not limited. By increasing the number, the number of operating sense amplifiers can be reduced, and an increase in unnecessary power consumption can be suppressed. On the other hand, if the number is small, the number of bits to be output increases, which is suitable for inputting and outputting large amounts of data at high speed.

次に、本アレー構成における読出し動作について説明する。
図6は、読出し動作のタイミングチャートである。読出しコマンドに従って、入力されたアドレスに対応したカラム選択線C0t/bが活性化される。その後、センスアンプSAに接続されるビット線、図では、ビット線BL0がセンスアンプ内ビット線BLSAとともにビット線プリチャージレベルVRに設定される。本実施例では、プリチャージレベルVRとメモリセルMCのソース線SLの間の電位差は、相変化素子が高抵抗状態から低抵抗状態に相変化するのに必要な電流が流れるように設定される。例えば、図の例では、ソース線SLを0V、ビット線プリチャージレベルVRを0.6V程度に設定している。その後、プリチャージ信号PREが非選択状態となるとともに、ワード線WLが選択される。それに従って、メモリセルのトランジスタMT、相変化素子PCRを介してビット線BL及びセンスアンプ内ビット線BLSAが放電される。このとき、メモリセルの相変化素子PCRが低抵抗状態の時には、急速に放電される。一方、抵抗が高抵抗状態の時には、ゆっくりと放電される。センスアンプでは、ビット線に現れた微小信号を電源電圧まで増幅する。この読出し動作によって、高抵抗状態の相変化素子は、読出し電流による発熱で高抵抗状態から低抵抗状態に相変化をおこし、センスアンプに読み出したセルはすべて低抵抗化されることとなる。センスアンプでは、ビット線に読み出した信号を増幅して、外部に出力するために、I/Oに出力する。それと前後して、メモリセルの相変化素子が高抵抗状態のデータを読み出したセンスアンプでは、ライトドライバを活性化する。活性化されたライトドライバでは、リセット動作に必要な時間、ライトイネーブル信号WREによって、ビット線に高電圧を印加し、リセット動作に必要な電流をビット線、メモリセルトランジスタを介して相変化素子に流す。その後、電流を遮断することで、相変化素子は急冷却され高抵抗状態に相変化する。その後、ワード線WL及び、カラム選択線C0t/bが非選択レベルに遷移し、読出しサイクルが終了する。
Next, the read operation in this array configuration will be described.
FIG. 6 is a timing chart of the read operation. In accordance with the read command, the column selection line C0t / b corresponding to the input address is activated. Thereafter, the bit line connected to the sense amplifier SA, in the figure, the bit line BL0 is set to the bit line precharge level VR together with the sense amplifier bit line BLSA. In this embodiment, the potential difference between the precharge level VR and the source line SL of the memory cell MC is set so that a current necessary for the phase change element to change phase from the high resistance state to the low resistance state flows. . For example, in the illustrated example, the source line SL is set to 0V, and the bit line precharge level VR is set to about 0.6V. Thereafter, the precharge signal PRE is deselected and the word line WL is selected. Accordingly, the bit line BL and the sense amplifier bit line BLSA are discharged via the transistor MT of the memory cell and the phase change element PCR. At this time, when the phase change element PCR of the memory cell is in a low resistance state, it is rapidly discharged. On the other hand, when the resistance is in a high resistance state, it is slowly discharged. In the sense amplifier, a minute signal appearing on the bit line is amplified to the power supply voltage. By this read operation, the phase change element in the high resistance state undergoes a phase change from the high resistance state to the low resistance state due to heat generated by the read current, and all the cells read out to the sense amplifier are reduced in resistance. The sense amplifier amplifies the signal read to the bit line and outputs it to the I / O for output to the outside. Before and after that, the write driver is activated in the sense amplifier from which the phase change element of the memory cell has read the data in the high resistance state. In the activated write driver, a high voltage is applied to the bit line by the write enable signal WRE for the time required for the reset operation, and the current required for the reset operation is applied to the phase change element via the bit line and the memory cell transistor. Shed. Thereafter, by interrupting the current, the phase change element is rapidly cooled to change into a high resistance state. Thereafter, the word line WL and the column selection line C0t / b transition to the non-selection level, and the read cycle ends.

次に、書込み動作について説明する。図7は、書込み動作のタイミングチャートである。書込みコマンドに従って、書込みアドレスが送られる。読出し動作と同様に、アドレスに対応したカラム選択線C0t/bが活性化され、それとともにビット線のプリチャージ動作がおこなわれる。その後、アドレスに対応したワード線WLが選択され、メモリセルのトランジスタ、相変化素子を介してビット線が放電される。このとき、相変化素子は読み出し電流によって発熱して、高抵抗状態から低抵抗状態に相変化を起こす。この結果、センスアンプに接続されたすべてのメモリセルの相変化素子は低抵抗状態に相変化する。この動作の間に、センスアンプへ書込みデータが転送される。ここで、読み出したデータを書き換えた後、センスアンプ列でメモリセルの相変化素子の高抵抗状態に対応するデータを保持しているセンスアンプのみ対応するライトドライバを活性化する。その後、活性化されたライトドライバでは、リセット動作に必要な時間、ライトイネーブル信号によって、ビット線に高電圧を印加し、リセット動作に必要な電流をビット線、メモリセルトランジスタを介して相変化素子に流す。その後、電流を遮断することで、相変化素子は急冷却され高抵抗状態に相変化する。その後、ワード線WL及び、カラム選択線C0t/bが非選択レベルに遷移し、読出しサイクルが終了する。   Next, the write operation will be described. FIG. 7 is a timing chart of the write operation. A write address is sent according to the write command. Similar to the read operation, the column select line C0t / b corresponding to the address is activated, and at the same time, the bit line precharge operation is performed. Thereafter, the word line WL corresponding to the address is selected, and the bit line is discharged through the memory cell transistor and the phase change element. At this time, the phase change element generates heat due to the read current and causes a phase change from the high resistance state to the low resistance state. As a result, the phase change elements of all the memory cells connected to the sense amplifier change to a low resistance state. Write data is transferred to the sense amplifier during this operation. Here, after rewriting the read data, the write driver corresponding to only the sense amplifier holding the data corresponding to the high resistance state of the phase change element of the memory cell in the sense amplifier row is activated. After that, in the activated write driver, a high voltage is applied to the bit line by a write enable signal for a time required for the reset operation, and a current required for the reset operation is supplied to the phase change element via the bit line and the memory cell transistor. Shed. Thereafter, by interrupting the current, the phase change element is rapidly cooled to change into a high resistance state. Thereafter, the word line WL and the column selection line C0t / b transition to the non-selection level, and the read cycle ends.

本構成では、ワード線を選択してメモリセルのデータを読み出した際に、メモリセルのデータをすべて低抵抗状態に設定し、高抵抗状態を再書込みする。これによる利点は以下のとおりである。(1)読出し時にビット線プリチャージレベルを高く設定でき、センスアンプに読み出す信号量を大きくできるため、高速で安定した読出し動作を実現できる。(2)従来セット・リセットのドライバが必要であったライトドライバがリセットドライバだけで構成でき、回路構成が簡単化するとともにレイアウト面積及び、チップ面積を低減できる。(3)高抵抗状態を読み出す度に再書込みすることで、読出し動作時のデータ破壊によるデータ信頼性低下を低減できる。(4)相変化素子の記録保持特性が劣化する、例えば摂氏125度以上での高速動作および長時間放置が可能となる。   In this configuration, when the memory cell data is read by selecting the word line, all the memory cell data is set to the low resistance state and the high resistance state is rewritten. The advantages of this are as follows. (1) Since the bit line precharge level can be set high at the time of reading and the amount of signal read to the sense amplifier can be increased, a high-speed and stable reading operation can be realized. (2) The write driver, which conventionally requires a set / reset driver, can be configured with only the reset driver, which simplifies the circuit configuration and reduces the layout area and chip area. (3) By rewriting each time the high resistance state is read, it is possible to reduce data reliability degradation due to data destruction during the read operation. (4) The record retention characteristics of the phase change element are deteriorated. For example, high-speed operation at 125 degrees Celsius or higher and standing for a long time are possible.

<実施例2>
次に実施例2について説明する。なお、実施例2のメモリセルの回路および断面構造は図3および図18と同一であり、その説明は省略する。
本構成は、読出し時のビット線プリチャージレベルに相変化素子が相変化を起こさない電圧VsetあるいはVresetよりも高い電圧を用いる方式である。本動作では、読出し信号量を大きくするためにビット線プリチャージレベルを高く設定しているが、読出し動作によって、相変化素子の相状態が破壊される可能性があるため、セット及びリセットの再書込み動作を行う。
<Example 2>
Next, Example 2 will be described. Note that the circuit and cross-sectional structure of the memory cell of Example 2 are the same as those in FIGS. 3 and 18, and a description thereof is omitted.
This configuration uses a voltage higher than the voltage Vset or Vreset at which the phase change element does not cause a phase change at the bit line precharge level at the time of reading. In this operation, the bit line precharge level is set high in order to increase the read signal amount. However, the read operation may destroy the phase state of the phase change element. Perform a write operation.

図8に本実施例のセンスアンプブロックSABの構成を示す。メモリセルアレーMCA及びワードドライバRDECは前述の実施例と同様である。センスアンプブロックSABは、ビット線セレクタBLSELと相変化素子をセット・リセットするライトドライバWDとセンスアンプビット線BLSAを増幅・データ保持するセンスアンプSAからなる。図9にライトドライバWDの回路構成を示す。ライトドライバWDは、セットイネーブル信号WSEとリセットイネーブル信号WRE及び、センスアンプSAのデータに従って、センスアンプビット線BLSA、メモリセルトランジスタ介してセット、リセットに必要な電流を相変化素子に供給する。前述の実施例とライトドライバの構成が異なり、相変化素子を高抵抗化および、低抵抗化するためのライトドライバが配置されている。   FIG. 8 shows the configuration of the sense amplifier block SAB of this embodiment. The memory cell array MCA and the word driver RDEC are the same as those in the previous embodiment. The sense amplifier block SAB includes a bit line selector BLSEL, a write driver WD for setting / resetting a phase change element, and a sense amplifier SA for amplifying and holding data of the sense amplifier bit line BLSA. FIG. 9 shows a circuit configuration of the write driver WD. The write driver WD supplies a current required for setting and resetting to the phase change element via the sense amplifier bit line BLSA and the memory cell transistor according to the set enable signal WSE, the reset enable signal WRE, and the data of the sense amplifier SA. The configuration of the write driver is different from that of the above-described embodiment, and a write driver for increasing the resistance and decreasing the resistance of the phase change element is arranged.

次に、本アレー構成における読出し動作について説明する。
図10は、読出し動作のタイミングチャートである。前述の実施例と同様に、読出しコマンドに従って、入力されたアドレスに対応したカラム選択線C0t/bが活性化される。その後、センスアンプSAに接続されるビット線、図では、ビット線BL0がセンスアンプ内ビット線BLSAとともにビット線プリチャージレベルVRに設定される。本実施例では、プリチャージレベルVRとメモリセルMCのソース線SLの間の電位差が、相変化素子が高抵抗状態から低抵抗状態に相変化するのに必要な電流が流れるような電圧で、なおかつ低抵抗状態が高抵抗状態になる電圧でもかまわない。また、逆に、高抵抗状態が確実に低抵抗化する電圧付近の電圧でもかまわない。この場合、相変化素子が高抵抗状態から低抵抗状態へと相変化を必ずしも起こさなくてもよい。例えば、図の例では、ソース線SLを0V、ビット線プリチャージレベルVRを0.8V程度に設定している。その後、プリチャージ信号PREが非選択状態となるとともに、ワード線WLが選択される。それに従って、メモリセルのトランジスタMT、相変化素子PCRを介してビット線BL及びセンスアンプ内ビット線BLSAが放電される。このとき、メモリセルの相変化素子PCRが低抵抗状態の時には、急速に放電される。一方、抵抗が高抵抗状態の時には、ゆっくりと放電される。センスアンプでは、ビット線に現れた微小信号を電源電圧まで増幅する。この読出し動作によって、センスアンプに接続されたメモリセルの相変化素子の抵抗値は、読出し前の抵抗状態を必ずしも保持しているわけではなくなる。つまり、読出し動作によって記憶データが破壊されている。この間にセンスアンプでは、ビット線に読み出した信号を増幅して、外部に出力する。それと前後して、メモリセルの相変化素子が高抵抗状態のデータを読み出したセンスアンプでは、ライトドライバを活性化する。活性化されたライトドライバでは、リセット動作に必要な時間、ライトイネーブル信号によって、ビット線に高電圧を印加し、リセット動作に必要な電流をビット線、メモリセルトランジスタを介して相変化素子に流す。その後、電流を遮断ることで、相変化素子は急冷却され高抵抗状態に相変化する。その後、カラム選択線C0t/b、ワード線WLが非選択レベルに遷移し、読出しサイクルが終了する。
Next, the read operation in this array configuration will be described.
FIG. 10 is a timing chart of the read operation. As in the previous embodiment, the column selection line C0t / b corresponding to the input address is activated according to the read command. Thereafter, the bit line connected to the sense amplifier SA, in the figure, the bit line BL0 is set to the bit line precharge level VR together with the sense amplifier bit line BLSA. In the present embodiment, the potential difference between the precharge level VR and the source line SL of the memory cell MC is such a voltage that a current necessary for the phase change element to change phase from the high resistance state to the low resistance state flows. In addition, a voltage at which the low resistance state becomes the high resistance state may be used. Conversely, a voltage in the vicinity of a voltage at which the high resistance state surely reduces the resistance may be used. In this case, the phase change element does not necessarily cause a phase change from the high resistance state to the low resistance state. For example, in the illustrated example, the source line SL is set to 0V, and the bit line precharge level VR is set to about 0.8V. Thereafter, the precharge signal PRE is deselected and the word line WL is selected. Accordingly, the bit line BL and the sense amplifier bit line BLSA are discharged via the transistor MT of the memory cell and the phase change element PCR. At this time, when the phase change element PCR of the memory cell is in a low resistance state, it is rapidly discharged. On the other hand, when the resistance is in a high resistance state, it is slowly discharged. In the sense amplifier, a minute signal appearing on the bit line is amplified to the power supply voltage. By this reading operation, the resistance value of the phase change element of the memory cell connected to the sense amplifier does not necessarily hold the resistance state before reading. That is, the stored data is destroyed by the read operation. During this period, the sense amplifier amplifies the signal read to the bit line and outputs it to the outside. Before and after that, the write driver is activated in the sense amplifier from which the phase change element of the memory cell has read the data in the high resistance state. In the activated write driver, a high voltage is applied to the bit line by a write enable signal for a time required for the reset operation, and a current necessary for the reset operation is passed to the phase change element via the bit line and the memory cell transistor. . Thereafter, by interrupting the current, the phase change element is rapidly cooled to change into a high resistance state. Thereafter, the column selection line C0t / b and the word line WL shift to the non-selection level, and the read cycle ends.

次に、書込み動作について説明する。図11は、書込み動作のタイミングチャートである。書込みコマンドに従って、書込みアドレスが送られる。読出し動作と同様に、アドレスに対応したカラム選択線C0t/bが活性化され、それとともにビット線のプリチャージ動作がおこなわれる。その後、アドレスに対応したワード線WLが選択され、メモリセルのトランジスタ、相変化素子を介してビット線が放電される。このとき、相変化素子は読み出し電流によって発熱して、高抵抗状態から低抵抗状態また、低抵抗状態から高抵抗状態へと相変化を起こし、読出し前の状態が破壊される。この動作の間に、センスアンプへ書込みデータが転送される。ここで、読み出したデータを書き換えた後、センスアンプ列でメモリセルの相変化素子の高抵抗状態に対応するデータを保持しているセンスアンプでは、ライトドライバ内のリセットドライバを選択する。一方、センスアンプ列でメモリセルの相変化素子の低抵抗状態に対応するデータを保持しているセンスアンプでは、ライトドライバ内のセットドライバを選択する。その後、活性化されたライトドライバでは、リセット動作に必要な時間、リセット及びセットライトイネーブル信号によって、ビット線に高電圧を印加し、リセット及びセット動作に必要な電流をビット線、メモリセルトランジスタを介して相変化素子に流す。その後、電流を遮断することで、相変化素子は急冷却され高抵抗状態あるいは、低抵抗状態に相変化する。その後、カラム選択線C0t/bワード線WLが非選択レベルに遷移し、書込みサイクルが終了する。   Next, the write operation will be described. FIG. 11 is a timing chart of the write operation. A write address is sent according to the write command. Similar to the read operation, the column select line C0t / b corresponding to the address is activated, and at the same time, the bit line precharge operation is performed. Thereafter, the word line WL corresponding to the address is selected, and the bit line is discharged through the memory cell transistor and the phase change element. At this time, the phase change element generates heat due to the read current, causes a phase change from the high resistance state to the low resistance state or from the low resistance state to the high resistance state, and destroys the state before reading. Write data is transferred to the sense amplifier during this operation. Here, after rewriting the read data, the reset driver in the write driver is selected in the sense amplifier that holds the data corresponding to the high resistance state of the phase change element of the memory cell in the sense amplifier row. On the other hand, in the sense amplifier that holds data corresponding to the low resistance state of the phase change element of the memory cell in the sense amplifier row, the set driver in the write driver is selected. After that, in the activated write driver, a high voltage is applied to the bit line by the reset and set write enable signals for the time required for the reset operation, and the current required for the reset and set operation is applied to the bit line and the memory cell transistor. Through the phase change element. Thereafter, by interrupting the current, the phase change element is rapidly cooled and changes into a high resistance state or a low resistance state. Thereafter, the column selection line C0t / b word line WL changes to the non-selection level, and the write cycle ends.

本構成では、ワード線を選択してメモリセルのデータを読み出した際に、メモリセルのデータをすべて低抵抗状態に設定することによって以下の利点がある。(1)読出し時にビット線プリチャージレベルを高く設定でき、センスアンプに読み出す信号量を大きくできるため、高速で安定した読出し動作を実現できる。(2)プリチャージレベルの設定範囲に自由度があり、電源設計が容易になるとともに、ノイズなどによる電源変動にも対応できる。(3)読み出したデータを再書込みすることによって、読出し動作によるデータ信頼性低下を低減できる。(4)相変化素子の記録保持特性が劣化する、例えば摂氏125度以上での高速動作および長時間放置が可能となる。   This configuration has the following advantages by setting all the memory cell data to the low resistance state when the word line is selected and the memory cell data is read. (1) Since the bit line precharge level can be set high at the time of reading and the amount of signal read to the sense amplifier can be increased, a high-speed and stable reading operation can be realized. (2) Precharge level setting range is flexible, facilitating power supply design and adapting to power supply fluctuations due to noise. (3) By rewriting the read data, it is possible to reduce data reliability degradation due to the read operation. (4) The record retention characteristics of the phase change element are deteriorated. For example, high-speed operation at 125 degrees Celsius or higher and standing for a long time are possible.

実施例1及び2では、読出し電圧が、相変化素子の相状態が変化するVset以上あるいは、Vreset以上の電圧としていたが、これより低い電圧で動作させる場合にも、実施例1及び2のように再書込み動作を行ってもかまわない。また、この場合には、読出し動作のたびに再書込みを行う必要がないため、所定の回数、例えば、読出し可能回数の1/10回程度、あるいは、所定の動作時間経過毎に再書込み動作を行っても良い。その場合には、実施例1及び2と同様に、熱ディスターブ及び動作時のディスターブによるデータ破壊を防止できる利点がある上に、書換え回数を読出し回数に比べて低減でき、相変化素子の書換え耐性を向上できる利点がある。   In the first and second embodiments, the read voltage is equal to or higher than Vset at which the phase state of the phase change element changes or higher than Vreset. However, when the operation is performed at a voltage lower than this, as in the first and second embodiments. The rewrite operation may be performed. In this case, since it is not necessary to rewrite each time a read operation is performed, the rewrite operation is performed at a predetermined number of times, for example, about 1/10 of the possible number of times of reading or every elapse of a predetermined operation time. You can go. In this case, as in the first and second embodiments, there is an advantage that data destruction due to thermal disturbance and disturbance during operation can be prevented, and the number of times of rewriting can be reduced compared with the number of times of reading. There is an advantage that can be improved.

<実施例3>
次にデータ信頼性向上を実現するアレー構成について述べる。前述のとおりリセット状態の相変化素子は、読出し動作や、高常温下での動作により熱ディスターブを受けてセット状態へ相変化を起こす可能性がある。一方、セット状態の相変化素子がリセット状態へと相変化を起こす可能性は、リセット状態の相変化素子がセット状態に相変化を起こす可能性は十分に小さいと考えられる。そこで、1ビットのデータを複数のメモリセルに冗長性を持たせて記憶させることで、相変化素子に記憶データの信頼性を向上する。
<Example 3>
Next, an array configuration for improving data reliability will be described. As described above, the phase-change element in the reset state may undergo a phase change to the set state due to thermal disturbance due to a read operation or an operation at a high normal temperature. On the other hand, the possibility that the phase change element in the set state causes the phase change to the reset state is considered to be sufficiently small that the phase change element in the reset state causes the phase change to the set state. Therefore, the reliability of stored data in the phase change element is improved by storing 1-bit data in a plurality of memory cells with redundancy.

図12は、本発明の実施例である。ビット線BL00,BL01,BL02,BL03・・・及びBL10,BL11,BL12,BL13・・・は、それぞれ前述の図2のメモリセルアレーMCAと同様な構成のメモリセルアレーMCA0,MCA1に接続されている。ビット線BL00,BL01,BL02,BL03・・・が接続されるセンスアンプブロックSAB0及び。ビット線BL10,BL11,BL12.BL13が接続されるセンスアンプブロックSAB1は前述のいずれの実施例のセンスアンプブロックSABの回路構成でもかまわない。センスアンプブロックSAB0からデータ入出力線I/O0がセンスアンプブロックSAB1からデータ入出力線I/O1がそれぞれ相補の信号(t/b)として出力される。出力された信号線は、論理和ブロックORBに入力される。論理和ブロックORBは、これらの入力信号を用いて外部出力データDOt/bを出力する。また、論理和ブロックORBは、外部からの書込みデータDIt/bをセンスアンプブロックSAB0及びSAB1へ伝達する。   FIG. 12 shows an embodiment of the present invention. Bit lines BL00, BL01, BL02, BL03... And BL10, BL11, BL12, BL13... Are connected to memory cell arrays MCA0 and MCA1 having the same configuration as the memory cell array MCA of FIG. Yes. Sense amplifier block SAB0 to which bit lines BL00, BL01, BL02, BL03... Are connected. The sense amplifier block SAB1 to which the bit lines BL10, BL11, BL12.BL13 are connected may have the circuit configuration of the sense amplifier block SAB of any of the foregoing embodiments. The data input / output line I / O0 is output from the sense amplifier block SAB0 and the data input / output line I / O1 is output from the sense amplifier block SAB1 as complementary signals (t / b). The output signal line is input to the logical sum block ORB. The OR block ORB outputs external output data DOt / b using these input signals. The OR block ORB transmits external write data DIt / b to the sense amplifier blocks SAB0 and SAB1.

次に本実施例での読み出し動作を説明する。メモリセルアレーMCA0及びMCA1は、ひとつのアドレスが入力されると同時に活性化される。このとき指定されたアドレスのメモリセルMCから読み出した信号は、それぞれメモリセルアレーMCA0のメモリセルMCから読み出した信号は、センスアンプブロックSAB0で感知、増幅され、メモリセルアレーMCA1のメモリセルMC~読み出した信号はセンスアンプブロックSAB1で感知、増幅される。このとき、センスアンプブロックでは、図13にあるようなメモリセルMCの相状態と出力される相補の信号I/O*t、I/O*bの出力電圧との関係にしたがってデータを出力する。つまり、相状態が高抵抗状態(Reset)の場合には、入出力信号I/O0t及びI/O1tが H'状態となり、低抵抗状態(Set)の時には、入出力信号I/O0t、I/O1tはL'状態となる。そして、これらの入出力信号を受けた論理和ブロックORBでは、入出力信号I/O0tとI/O1tの論理和を行って、外部出力データDOt/bを出力する。入出力信号I/O0t及び、I/O1tと外部出力データDOtの関係を図13に示す。この図のように、入出力信号I/O0t及びI/O1tのいずれか片方もしくは、両方が H'状態の時に外部出力データが H'状態になるようになっている。これは、メモリセルの相変化素子の状態に置き換えると、読み出したメモリセルアレーMCA0あるいはMCA1のメモリセルのいずれか一方、あるいは両方が高抵抗状態(Reset)であると外部出力データDOtが H'になる。   Next, the reading operation in this embodiment will be described. The memory cell arrays MCA0 and MCA1 are activated simultaneously with the input of one address. At this time, the signal read from the memory cell MC at the specified address is sensed and amplified by the sense amplifier block SAB0, and the signal read from the memory cell MC of the memory cell array MCA0 is read from the memory cell MC ~ of the memory cell array MCA1. The read signal is sensed and amplified by the sense amplifier block SAB1. At this time, the sense amplifier block outputs data according to the relationship between the phase state of the memory cell MC as shown in FIG. 13 and the output voltages of the complementary signals I / O * t and I / O * b to be output. . That is, when the phase state is the high resistance state (Reset), the input / output signals I / O0t and I / O1t are in the H 'state, and when the phase state is the low resistance state (Set), the input / output signals I / O0t, I / O O1t is in the L ′ state. The logical sum block ORB that receives these input / output signals performs a logical sum of the input / output signals I / O0t and I / O1t, and outputs external output data DOt / b. FIG. 13 shows the relationship between the input / output signals I / O0t and I / O1t and the external output data DOt. As shown in this figure, when one or both of the input / output signals I / O0t and I / O1t are in the H ′ state, the external output data is in the H ′ state. When this is replaced with the state of the phase change element of the memory cell, the external output data DOt is H ′ if either one or both of the memory cells of the read memory cell array MCA0 or MCA1 are in the high resistance state (Reset). become.

次に本構成における書込み動作について説明する。書込み時には、論理和ブロックORBに外部入力データ信号DIt/bを介して書込みデータが入力される。論理和ブロックORBでは、外部入力データ信号DIt/bをスイッチを介して入室力信号I/O0t、I/O0b及び入出力信号I/O1t、I/O1bに転送する。これらの入出力信号は、それぞれセンスアンプブロックSAB0、SAB1に送られる。センスアンプブロックSAB0,SAB1では、前述の実施例のセンスアンプブロックSABと同様に、メモリセルアレーMCA0及びMCA1にあるメモリセルMCにデータを書き込む動作を行う。   Next, the write operation in this configuration will be described. At the time of writing, write data is input to the OR block ORB via the external input data signal DIt / b. In the OR block ORB, the external input data signal DIt / b is transferred to the room input signals I / O0t and I / O0b and the input / output signals I / O1t and I / O1b through the switch. These input / output signals are sent to the sense amplifier blocks SAB0 and SAB1, respectively. In the sense amplifier blocks SAB0 and SAB1, similarly to the sense amplifier block SAB in the above-described embodiment, an operation of writing data to the memory cells MC in the memory cell arrays MCA0 and MCA1 is performed.

次に本構成の利点について述べる。相変化メモリにおいて高温待機や、連続した読出し動作などによる相変化によるデータ破壊や、不良ビットや落ちこぼれビットなどによるデータ信頼性の低下を防止できる。相変化素子の記録保持特性が劣化する、例えば摂氏125度以上での高速動作および長時間放置が可能となる。
また、ここでは、1ビットを2つのメモリセルMCに記憶しているが、2つ以上のメモリセルMCに記憶し、その読出し結果の論理和をとったものを出力する構成でもかまわない。この場合には、3つのうち1つでも高抵抗状態であれば H'を出力することができよりデータ信頼性を向上することができる。
Next, advantages of this configuration will be described. In the phase change memory, it is possible to prevent data destruction due to phase change due to high-temperature standby, continuous read operation, etc., and deterioration of data reliability due to defective bits or missing bits. The record retention characteristics of the phase change element deteriorate, for example, high speed operation at 125 degrees Celsius or higher and long-time standing are possible.
Here, one bit is stored in two memory cells MC, but it may be configured to store two or more memory cells MC and output a logical sum of the read results. In this case, if at least one of the three is in a high resistance state, H ′ can be output and data reliability can be further improved.

ここまでに述べてきた図10、図11のような動作では、信頼性は大幅に向上するが、読出し電圧が相変化素子の相状態が変化するVset以上あるいは、Vreset以上の電圧としたため、読み出し動作時に必ず再書き込み動作が必要であり、消費電力が大きくなる。次に説明する実施例では、同様の回路構成において、低消費電力化のために、読出し電圧を相変化素子の相状態が変化するVset、Vreset以下の電圧した場合について説明する。この場合には、読み出し動作を行っても、特定の動作サイクルにおいて再書込み動作を行えばよくなるため、低消費電力を実現することができる。この場合であっても、熱ディスターブ及び動作時のディスターブによるデータ破壊を防止できる上、更に、書換え回数を読出し回数に比べて低減でき、相変化素子の書換え耐性を向上できる。なお、回路構成は、前述の実施例1、2、3のいずれでも可能である。即ち、特定のサイクルのみ再書き込み動作を行うためには、それぞれの実施例におけるリセットイネーブル信号WREとセットイネーブル信号WSEを特定のサイクルでのみ活性化することにより実現される。例えば、図22のような論理回路を用いて、再書込み動作を行う信号リセット書き込み信号WREとセット書き込み信号WSEを生成することにより、特定の動作において再書込み動作を実現する。本図において、再書込みイネーブル信号RWは、選択ワード線上のカラム選択メモリセルに対して再書込み動作を行うことを示す信号である。マット選択信号MSBは、入力されたアドレスをデコードして、特定のアドレス範囲を示す信号で、読み出し動作、書き込み動作にかかわらず、入力されたアドレスに対応して、メモリアレー上のいずれかのマットセレクト信号MSBが選択される。リセット時間規定パルスTResetは、リセット書き込み動作の書き込み時間を規定するパルスである。同様にセット時間規定パルスTSetは、セット書き込み動作の書き込み時間を規定するパルスである。本回路構成の動作例を図23に示す。図23のようにマットセレクト信号MSBが、活性化状態、例えば、ここでは低電位状態に遷移した後、再書込みイネーブル信号が活性化されると、これらの信号と、リセット時間規定パルスTResetによって、リセットイネーブル信号WREが活性化される。同様に、セット時間規定パルスTSetによって、セットイネーブル信号WSEが活性化される。逆に、再書込みイネーブル信号RWが非活性化状態の場合には、マットセレクト信号MSBが活性化状態になっても、リセットイネーブル信号WRE、セットイネーブル信号WSEのいずれも活性化されない。つまり、再書込み動作は、この再書込みイネーブル信号RWによって制御することができる。   In the operations shown in FIGS. 10 and 11 described so far, the reliability is greatly improved. However, since the read voltage is set to a voltage equal to or higher than Vset at which the phase state of the phase change element changes or higher than Vreset, the read operation is performed. A rewrite operation is always required during operation, which increases power consumption. In the embodiment described below, a case will be described in which the read voltage is set to Vset or Vreset below which the phase state of the phase change element changes in order to reduce power consumption in the same circuit configuration. In this case, even if the read operation is performed, it is only necessary to perform the rewrite operation in a specific operation cycle, so that low power consumption can be realized. Even in this case, data destruction due to thermal disturbance and disturbance during operation can be prevented, and the number of rewrites can be reduced as compared with the number of reads, and the rewrite resistance of the phase change element can be improved. The circuit configuration can be any of the first, second, and third embodiments. That is, the rewrite operation only in a specific cycle is realized by activating the reset enable signal WRE and the set enable signal WSE in each embodiment only in a specific cycle. For example, by using a logic circuit as shown in FIG. 22, a signal reset write signal WRE and a set write signal WSE for performing a rewrite operation are generated, thereby realizing a rewrite operation in a specific operation. In this figure, a rewrite enable signal RW is a signal indicating that a rewrite operation is performed on a column selected memory cell on a selected word line. The mat selection signal MSB decodes the input address and indicates a specific address range. Regardless of the read operation or write operation, the mat select signal MSB is one of the mats on the memory array. Select signal MSB is selected. The reset time defining pulse TReset is a pulse that defines the write time of the reset write operation. Similarly, the set time defining pulse TSet is a pulse that defines the write time of the set write operation. An example of the operation of this circuit configuration is shown in FIG. As shown in FIG. 23, when the rewrite enable signal is activated after the mat select signal MSB transitions to the activated state, for example, the low potential state here, these signals and the reset time defining pulse TReset The reset enable signal WRE is activated. Similarly, the set enable signal WSE is activated by the set time defining pulse TSet. On the contrary, when the rewrite enable signal RW is inactive, neither the reset enable signal WRE nor the set enable signal WSE is activated even when the mat select signal MSB is activated. That is, the rewrite operation can be controlled by the rewrite enable signal RW.

本構成の利点について述べる。再書込み動作を読み出し動作のたびに行わずに、特定の再書込みイネーブル信号が活性化されたときだけ行うことにより、書換え回数が低減でき、相変化膜の信頼性が向上する。また、読み出し動作においてデータ破壊が起こらない場合には、読み出し動作に再書込み動作が伴わないため、サイクル時間が短縮できる利点がある。さらに、再書込み動作の消費電力が間引けるため、低消費電力かも実現できる。さらに、非破壊読み出し動作だけを行う場合に比べて、特定の期間で再書込み動作を行うことで、記憶データの信頼性が向上することができる利点がある。   The advantages of this configuration will be described. By performing the rewrite operation only when a specific rewrite enable signal is activated without performing the rewrite operation for each read operation, the number of rewrites can be reduced, and the reliability of the phase change film is improved. Further, when data destruction does not occur in the read operation, there is an advantage that the cycle time can be shortened because the rewrite operation is not accompanied with the read operation. Furthermore, since the power consumption of the rewrite operation can be reduced, low power consumption can be realized. Furthermore, there is an advantage that the reliability of stored data can be improved by performing the rewrite operation in a specific period as compared with the case of performing only the nondestructive read operation.

次に、この再書込みイネーブル信号RWの生成方法と前述の特定のサイクルにおいて再書込み動作を行う実施例について説明する。
図24は、通常のリード、ライトコマンドのほかに再書込み動作REFを実行するための入力ピンあるいは、コマンドがあるメモリチップの簡単なブロック図を示している。メモリアレーMAは、複数のメモリセルアレーMCAからなり、それぞれのメモリセルアレーMCAに隣接して、センスアンプブロックSABが配置される。メモリアレーMAの一端にはロウデコーダRDECを制御するためのアドレス線を駆動するプリデコーダRPDECとカラム選択信号を出力するためのカラムデコーダCDECが配置されるカラムデコーダには、メモリアレーMAから出力したデータの外部出力や、外部から入力されたデータをアレーに転送するためのデータ制御部I/O-CTLが配置される。メモリChipには、外部より入力されたアドレスA0,A1・・・やコマンドを一時的に保持するためのアドレスバッファINPUT Bufferと外部とのデータの入出力を行うDQ Bufferと外部電圧VCCとグランドレベルGNDから内部電圧ワード線選択レベルVWH、ワード線非選択レベルVWL、センスアンプ電源VDL、リセット書き込み電圧VWR、セット書き込み電圧VWS、周辺回路電源電圧VCL、グランドレベルVSS,ソース線電位VSを生成する内部電源生成回路VGが配置される。本構成では、入力コマンドに再書込み動作を行うための再書込みコマンドREFあるいは、再書き込み用ピンREFが含まれていることが特徴である。図24におけるセンスアンプブロック、及びメモリセルアレーMCAは前述の図1及び図2と同様である。
Next, a method for generating the rewrite enable signal RW and an embodiment in which the rewrite operation is performed in the specific cycle described above will be described.
FIG. 24 shows a simple block diagram of a memory chip having an input pin or command for executing a rewrite operation REF in addition to normal read and write commands. The memory array MA includes a plurality of memory cell arrays MCA, and a sense amplifier block SAB is arranged adjacent to each memory cell array MCA. One end of the memory array MA includes a predecoder RPDEC that drives an address line for controlling the row decoder RDEC and a column decoder CDEC that outputs a column selection signal. A data control unit I / O-CTL is provided for external output of data and for transferring data input from the outside to the array. The memory chip has externally input addresses A0, A1,... And an address buffer INPUT Buffer for temporarily storing commands, an external input voltage VCC and ground level, an input / output buffer for data input / output Internally generates internal voltage word line selection level VWH, word line non-selection level VWL, sense amplifier power supply VDL, reset write voltage VWR, set write voltage VWS, peripheral circuit power supply voltage VCL, ground level VSS, source line potential VS from GND A power generation circuit VG is arranged. This configuration is characterized in that the rewrite command REF for performing the rewrite operation or the rewrite pin REF is included in the input command. The sense amplifier block and the memory cell array MCA in FIG. 24 are the same as those in FIGS.

次に、本実施例の動作について説明する。
図25は、図24におけるセンスアンプブロックSABに図1を適用した構成の動作例である。外部より、リードコマンドREADが入力されると、同時に入力されたアドレスに従って、カラム選択信号が活性化される。また、アドレスに対応したセンスアンプブロックのプリチャージ信号PREが活性化される。これにより、ビット線は、読み出しレベルVRにプリチャージされる。同時にセンスアンプSAと読み出しビット線BLSAを接続するビット線分離信号が高電位状態となる。その後、ビット線プリチャージ信号PREが非活性化されるとともに、入力アドレスに従ってワード線WLが非選択状態のVWLから選択状態のVWHに遷移する。このとき、メモリセルMCの相変化素子の抵抗状態が低抵抗状態の時には、図中の破線のように急激にソース線SL電位VSに遷移する。一方、高抵抗状態の時には、ビット線読み出しレベルVR付近を維持する。所定の期間たった後、センスアンプに十分な信号が発生するとビット線分離信号BLIが低電圧VSSに遷移して、センスアンプと読み出しビット線BLSAを分離する。その後、センスアンプSAは、センスアンプ活性化信号SE/SEBが活性化することにより、メモリセルMCから読み出した微小信号をセンスアンプ電源VDLまで増幅する。その後、I/O制御部、DQバッファに転送される。これと前後して、活性化状態のワード線WLは、非選択レベルVWLに遷移する。その後、センスアンプがセンスアンプ活性化信号を非活性化することにより待機状態に遷移する。これとほぼ同時にカラム選択信号が非選択状態に遷移し、読み出しサイクルが終了する。
Next, the operation of this embodiment will be described.
FIG. 25 is an operation example of a configuration in which FIG. 1 is applied to the sense amplifier block SAB in FIG. When a read command READ is input from the outside, the column selection signal is activated according to the address input at the same time. In addition, the precharge signal PRE of the sense amplifier block corresponding to the address is activated. As a result, the bit line is precharged to the read level VR. At the same time, the bit line isolation signal connecting the sense amplifier SA and the read bit line BLSA is in a high potential state. Thereafter, the bit line precharge signal PRE is deactivated, and the word line WL transits from the non-selected state VWL to the selected state VWH according to the input address. At this time, when the resistance state of the phase change element of the memory cell MC is in the low resistance state, the potential rapidly changes to the source line SL potential VS as shown by a broken line in the figure. On the other hand, in the high resistance state, the vicinity of the bit line read level VR is maintained. After a predetermined period, when a sufficient signal is generated in the sense amplifier, the bit line isolation signal BLI transitions to the low voltage VSS to separate the sense amplifier and the read bit line BLSA. Thereafter, the sense amplifier SA amplifies the minute signal read from the memory cell MC to the sense amplifier power supply VDL by the activation of the sense amplifier activation signal SE / SEB. Thereafter, the data is transferred to the I / O control unit and the DQ buffer. Before and after this, the activated word line WL transitions to the non-selection level VWL. Thereafter, the sense amplifier inactivates the sense amplifier activation signal to shift to a standby state. Almost simultaneously with this, the column selection signal transitions to the non-selected state, and the read cycle is completed.

次に、再書込みコマンドREFが入力されたときの動作について説明する。コマンドと同時に入力されるアドレスもしくは、メモリチップCHIP内のアドレスカウンタADD−Cで生成されたアドレスが活性化されセンスアンプに読み出す動作までは、前述の読み出し動作と同様である。ここで、再書込みコマンドREFに従って再書込みイネーブル信号RWが高電位状態に活性化される。図23の動作波形図にあるように、再書込みイネーブル信号RWが活性化されると、選択アドレスに対応したマットセレクト信号MSBとリセット時間規定パルスTResetによって、リセットイネーブル信号WREが活性化される。リセットイネーブル信号が活性化されると、センスアンプに保持されたデータが高電位状態に対応する場合、つまり、I/Otが高抵抗状態、I/Obが低電位状態に設定されると、ライトドライバWDにおいて、リセット電圧がセンスアンプビット線BLSA、ビット線BL0を介してメモリセルMCに印加され、書き込みに必要な電流が流れる。リセットイネーブル信号は、リセット時間規定パルスTResetで決まる時間だけ活性化された後、低電位状態に遷移して、リセット動作が終了する。書き込み動作が終了したのちの動作は、前述の読み出し動作と同様である。本動作では、再書き込み動作を書き込み時間の短いリセット動作のみとしている。これは、相変化メモリにおける熱ディスターブや読み出し動作のディスターブは、リセット状態の素子がセット状態の素子となる誤セットがセット状態がリセット状態となる誤リセットより生じやすい点に着目したからである。従って、本動作では、読み出しサイクルtRCに比べて、再書込みを行うサイクルtRC’は、再書込み動作を行う分長くなるが、書き込み時間の短いリセット動作のみ行うため、サイクル時間のペナルティを小さくすることが出来る。   Next, the operation when the rewrite command REF is input will be described. The operation until the address input simultaneously with the command or the address generated by the address counter ADD-C in the memory chip CHIP is activated and read to the sense amplifier is the same as the above-described read operation. Here, the rewrite enable signal RW is activated to a high potential state according to the rewrite command REF. As shown in the operation waveform diagram of FIG. 23, when the rewrite enable signal RW is activated, the reset enable signal WRE is activated by the mat select signal MSB corresponding to the selected address and the reset time defining pulse TReset. When the reset enable signal is activated, if the data held in the sense amplifier corresponds to the high potential state, that is, if I / Ot is set to the high resistance state and I / Ob is set to the low potential state, In the driver WD, a reset voltage is applied to the memory cell MC via the sense amplifier bit line BLSA and the bit line BL0, and a current necessary for writing flows. The reset enable signal is activated for a time determined by the reset time defining pulse TReset, and then transitions to a low potential state, thus completing the reset operation. The operation after the write operation is completed is the same as the read operation described above. In this operation, the rewrite operation is only a reset operation with a short write time. This is because the thermal disturbance in the phase change memory and the disturbance in the read operation are focused on the fact that an erroneous set in which the reset state element becomes the set state element is more likely to occur than an erroneous reset in which the set state becomes the reset state. Therefore, in this operation, the cycle tRC ′ for performing rewriting is longer than the read cycle tRC for performing the rewriting operation, but only the reset operation with a short writing time is performed, so the penalty of the cycle time is reduced. I can do it.

本実施例の利点について述べる。通常のリード・ライト動作のほかに、再書込み動作を設けることで、読み出し動作によるデータ破壊する前に再書込み動作を行うことが可能となり、データ信頼性を向上できる。さらに、再書込み動作において、リセット動作のみ行うため、再書込み動作を行うことによる動作ペナルティが小さくできる利点がある。   The advantages of this embodiment will be described. By providing a rewrite operation in addition to the normal read / write operation, the rewrite operation can be performed before the data destruction due to the read operation, and the data reliability can be improved. Further, since only the reset operation is performed in the rewrite operation, there is an advantage that the operation penalty due to the rewrite operation can be reduced.

次に前述の図24のセンスアンプブロックSABに図8のセンスアンプブロックを適用した場合の動作について説明する。図25は本構成の動作例を示している。本構成は、外部より入力されたコマンドに従って、特定アドレスのメモリセルデータの再書込み動作としてリセット動作とセット動作の両方を行うことが特徴である。リードコマンドが入力されたときのリードサイクルについては、前述の図25と同様である。次に再開込みコマンドREFが入力されたときの動作について説明する。コマンドと同時に入力されるアドレスもしくは、メモリチップCHIP内のアドレスカウンタADD−Cで生成されたアドレスが活性化されセンスアンプに読み出す動作までは、前述の図25と同様である。ここで、再書込みコマンドREFに従って再書込みイネーブル信号RWが高電位状態に活性化される。   Next, the operation when the sense amplifier block of FIG. 8 is applied to the above-described sense amplifier block SAB of FIG. 24 will be described. FIG. 25 shows an operation example of this configuration. This configuration is characterized in that both a reset operation and a set operation are performed as a rewrite operation of memory cell data at a specific address in accordance with a command input from the outside. The read cycle when a read command is input is the same as in FIG. Next, an operation when the resume command REF is input will be described. The operation until the address input simultaneously with the command or the address generated by the address counter ADD-C in the memory chip CHIP is activated and read out to the sense amplifier is the same as in FIG. Here, the rewrite enable signal RW is activated to a high potential state according to the rewrite command REF.

図23の動作波形図にあるように、再書込みイネーブル信号RWが活性化されると、選択アドレスに対応したマットセレクト信号MSBとリセット時間規定パルスTResetによって、リセットイネーブル信号WREが活性化される。リセットイネーブル信号が活性化されると、センスアンプに保持されたデータが高抵抗状態に対応する場合、つまり、I/Otが高電位状態、I/Obが低電位状態に設定されると、ライトドライバWDにおいて、リセット電圧がセンスアンプビット線BLSA、ビット線BL0を介してメモリセルMCに印加され、書き込みに必要な電流が流れる。リセットイネーブル信号は、リセット時間規定パルスTResetで決まる時間だけ活性化された後、低電位状態に遷移して、リセット動作が終了する。同様に、図23の動作波形図にあるように、再書込みイネーブル信号RWが活性化されると、選択アドレスに対応したマットセレクト信号MSBとセット時間規定パルスTSetによって、セットイネーブル信号WSEが活性化される。セットイネーブル信号WSEが活性化されると、センスアンプに保持されたデータが低抵抗状態に対応する場合、つまり、I/Otが低電位状態、I/Obが高電位状態に設定されると、ライトドライバWDにおいて、セット電圧がセンスアンプビット線BLSA、ビット線BL0を介してメモリセルMCに印加され、書き込みに必要な電流が流れる。セットイネーブル信号WSEは、セット時間規定パルスTSetで決まる時間だけ活性化された後、低電位状態に遷移して、セット動作が終了する。書き込み動作が終了したのちの動作は、前述の読み出し動作と同様である。本動作では、読み出しサイクルtRCに比べて、再書込みを行うサイクルtRC’は、リセットだけでなくセットも行うため比較的長い時間例えば、100nsから1us程度要する。   As shown in the operation waveform diagram of FIG. 23, when the rewrite enable signal RW is activated, the reset enable signal WRE is activated by the mat select signal MSB corresponding to the selected address and the reset time defining pulse TReset. When the reset enable signal is activated, if the data held in the sense amplifier corresponds to the high resistance state, that is, if I / Ot is set to the high potential state and I / Ob is set to the low potential state, the write In the driver WD, a reset voltage is applied to the memory cell MC via the sense amplifier bit line BLSA and the bit line BL0, and a current necessary for writing flows. The reset enable signal is activated for a time determined by the reset time defining pulse TReset, and then transitions to a low potential state, thus completing the reset operation. Similarly, as shown in the operation waveform diagram of FIG. 23, when the rewrite enable signal RW is activated, the set enable signal WSE is activated by the mat select signal MSB corresponding to the selected address and the set time defining pulse TSet. Is done. When the set enable signal WSE is activated, when the data held in the sense amplifier corresponds to the low resistance state, that is, when I / Ot is set to the low potential state and I / Ob is set to the high potential state, In the write driver WD, a set voltage is applied to the memory cell MC via the sense amplifier bit line BLSA and the bit line BL0, and a current necessary for writing flows. The set enable signal WSE is activated only for a time determined by the set time defining pulse TSet, and then transitions to a low potential state to complete the set operation. The operation after the write operation is completed is the same as the read operation described above. In this operation, compared to the read cycle tRC, the rewrite cycle tRC ′ requires not only reset but also set, and therefore requires a relatively long time, for example, about 100 ns to 1 us.

本実施例の利点について述べる。通常のリード・ライト動作のほかに、再書込み動作を設けることで、読み出し動作によるデータ破壊する前に再書込み動作を行うことで、データ信頼性を向上できる。さらに、再書込み動作において、リセット動作だけでなくセット動作も行うことで、前述の実施例に比べて両データの信頼性が向上できる利点がある。   The advantages of this embodiment will be described. By providing a rewrite operation in addition to the normal read / write operation, the data reliability can be improved by performing the rewrite operation before destroying the data by the read operation. Further, by performing not only the reset operation but also the set operation in the rewrite operation, there is an advantage that the reliability of both data can be improved as compared with the above-described embodiment.

次にメモリチップCHIP上でメモリセルデータのエラー予知・検出機能により再書込み動作を行う構成について実施例を用いて説明する。図27は、メモリチップ上にエラー検出機能を付加したメモリチップのブロック図例である。前述の図24と比べてアドレスカウンタが省かれているところが特徴である。その他の構成は、前述の図24と同様である。図28は、メモリセルアレーMCAとその周辺回路のブロック図を示している。前述の図1と同様にメモリセルアレーMCAに隣接して、ワード線WL0,WL1,WL2,・・・を駆動するロウデコーダRDEC、ビット線BL0、BL1,BL2,・・・を介してメモリセルMCに記憶されたデータを読み取るためのセンスアンプブロックSABが配置される。さらに、本構成では、メモリセルアレーMCA内に、ビット線BL0,BL1,BL2,・・・に隣接して配置されるレプリカビット線BL_REPが配置される。さらに、レプリカビット線に対応してレプリカビット線用センスアンプブロック回路SAB_REPが配置される。レプリカビット線用センスアンプブロックSAB_REPは、再書込みイネーブル信号RWの元信号となるRW0を出力する。再書込みイネーブル信号RWは再書込みイネーブル元信号RW0から図29のようなパルス幅変換回路RW_GENによりパルス幅を調整して出力される。図30は図28におけるメモリセルアレーMCAの構成例を示している。レプリカ用ビット線に対して、すべてのワード線に対してレプリカ用メモリセルMC_REPが配置される。レプリカ用メモリセルMC_REPは、例えば、図3のような通常のメモリセルMCと同様の構成をとる。しかし、ビット線上のすべてのメモリセル内の相変化素子は、高抵抗状態に設定されているのが特徴である。図31は、前述のレプリカ用センスアンプブロックSAB_REPのブロック図例を示している。ビット線プリチャージ回路BLPCは、読み出し動作においてビット線を所望のレベルVRにプリチャージするための回路であり、例えば図32のようなVRにプリチャージするMOSトランジスタと待機時にソース線電位VSに設定するMOSトランジスタからなる。ライトドライバWDは、前述の図5(a)と同様の構成である。センスアンプ回路SA_REPは、ビット線BLSAに読み出された微小信号をセンスアンプ電源VDL振幅まで増幅し、再書込みイネーブル元信号RW0とライトドラバWDへの書き込みデータを出力するための回路である。図33にセンスアンプSA_REPの回路構成例を示す。本センスアンプでは、リファレンスレベルとしてレプリカ用リファレンスVREF_REPを用いる。VREF_REPは、前述のセンスアンプブロックSABで用いているVREFに比べて高いレベルに設定される。こうすることにより、通常のセンスアンプブロックに比べて、比較的高抵抗状態のメモリセルを呼んだ場合でも低抵抗状態として読み出しやすくなり、高抵抗状態の読み出しデータ破壊を検出することができる。本センスアンプでは、さらに、低抵抗状態を読み出した場合に、リファレンス側のビット線は、インバータを介して再書込みイネーブル元信号RW0として出力される。本構成の利点について述べる。レプリカ用のメモリセルを通常のメモリセルと同一のメモリセルに配置することでバラツキの影響を小さくでき、通常メモリセルと同一の特性を持ったメモリセルにより、データ保持特性を観測できる利点がある。レプリカ用のセンスアンプリファレンスレベルを高抵抗側に置くことで、通常メモリセルが読み出し動作などにより高抵抗状態から低抵抗状態にデータ破壊を起こす前に、レプリカメモリセルで検知できるため、記憶データの信頼性が向上する利点がある。   Next, a configuration in which a rewrite operation is performed by the memory cell data error prediction / detection function on the memory chip CHIP will be described using an embodiment. FIG. 27 is a block diagram of a memory chip in which an error detection function is added on the memory chip. A feature is that an address counter is omitted as compared with FIG. Other configurations are the same as those in FIG. FIG. 28 shows a block diagram of the memory cell array MCA and its peripheral circuits. Similar to FIG. 1, the memory cells are arranged adjacent to the memory cell array MCA via the row decoder RDEC for driving the word lines WL0, WL1, WL2,... And the bit lines BL0, BL1, BL2,. A sense amplifier block SAB for reading data stored in MC is arranged. Further, in this configuration, a replica bit line BL_REP arranged adjacent to the bit lines BL0, BL1, BL2,... Is arranged in the memory cell array MCA. Further, a replica bit line sense amplifier block circuit SAB_REP is arranged corresponding to the replica bit line. The replica bit line sense amplifier block SAB_REP outputs RW0 as an original signal of the rewrite enable signal RW. The rewrite enable signal RW is output from the rewrite enable source signal RW0 with the pulse width adjusted by a pulse width conversion circuit RW_GEN as shown in FIG. FIG. 30 shows a configuration example of the memory cell array MCA in FIG. Replica memory cells MC_REP are arranged for all word lines with respect to replica bit lines. The replica memory cell MC_REP has the same configuration as that of a normal memory cell MC as shown in FIG. 3, for example. However, the phase change elements in all the memory cells on the bit line are characterized by being set to a high resistance state. FIG. 31 shows a block diagram example of the replica sense amplifier block SAB_REP described above. The bit line precharge circuit BLPC is a circuit for precharging a bit line to a desired level VR in a read operation. For example, a MOS transistor precharged to VR as shown in FIG. 32 and a source line potential VS during standby are set. It consists of a MOS transistor. The write driver WD has the same configuration as that shown in FIG. The sense amplifier circuit SA_REP is a circuit for amplifying a minute signal read to the bit line BLSA to the sense amplifier power supply VDL amplitude and outputting write data to the rewrite enable source signal RW0 and the write driver WD. FIG. 33 shows a circuit configuration example of the sense amplifier SA_REP. In this sense amplifier, a replica reference VREF_REP is used as a reference level. VREF_REP is set to a higher level than VREF used in the above-described sense amplifier block SAB. This makes it easier to read the memory cell in a low resistance state even when a memory cell in a relatively high resistance state is called compared to a normal sense amplifier block, and it is possible to detect read data destruction in a high resistance state. In the sense amplifier, when the low resistance state is read, the reference-side bit line is output as the rewrite enable source signal RW0 via the inverter. The advantages of this configuration will be described. Distributing memory cells for replicas in the same memory cell as a normal memory cell can reduce the influence of variation, and the memory cell having the same characteristics as a normal memory cell has the advantage that data retention characteristics can be observed. . By placing the sense amplifier reference level for replicas on the high resistance side, normal memory cells can be detected by replica memory cells before data destruction from the high resistance state to the low resistance state due to read operations, etc. There is an advantage that reliability is improved.

次に、実施例3で説明したORセルアレーを用いた再書込みイネーブル信号発生方法について図34を用いて説明する。図34は、前述の図12のメモリセルアレーMCA及びセンスアンプブロックSABとOR論理ブロックORB2を示している。OR論理ブロックORB2は、前述の実施例3と同様に、読み出しデータに対して、OR論理をとることで、高抵抗状態が低抵抗状態に遷移することによるエラーを低減することができる。本構成では、さらに、読み出した2つのデータI/O0、I/O1の間でデータが異なる場合には、高抵抗状態を2つのメモリセルに書き込むための再書込みイネーブル元信号RW0の出力回路を付加しているのが特徴である。その他の構成は、前述の実施例3と同様である。本構成の利点について述べる。本構成では、レプリカメモリセルを用いずに、実際のデータを記憶しているメモリセルを用いているため、セル間の特性のバラツキの影響を受けずにデータエラーの検出ができる。さらに、2つのメモリセルに同一のデータを記憶することによって、OR論理をとることで正確なデータを出力できるだけでなく、正しいデータを再書込みでき、記憶データの高信頼性を実現できる。通常、2つのメモリセルを用い、そのデータが異なることを検出することでエラーを検出する場合、どちらのメモリセルに正しいこと情報が記憶されるかを検出することは難しい。しかし、相変化素子を用いた場合、相変化素子の抵抗状態は、基本的にリセット状態(高抵抗状態)がセット状態(低抵抗状態)に遷移するエラーが主であるため、エラーが検出される場合は、セット状態となっているメモリセルがデータエラーを起こしていることがわかる。   Next, a rewrite enable signal generation method using the OR cell array described in the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 34 shows the memory cell array MCA, sense amplifier block SAB, and OR logic block ORB2 of FIG. The OR logic block ORB2 can reduce errors caused by the transition from the high resistance state to the low resistance state by performing OR logic on the read data as in the third embodiment. In this configuration, if the data is different between the two read data I / O0 and I / O1, the output circuit of the rewrite enable source signal RW0 for writing the high resistance state to the two memory cells is provided. It is a feature that is added. Other configurations are the same as those of the third embodiment. The advantages of this configuration will be described. In this configuration, since a memory cell that stores actual data is used without using a replica memory cell, a data error can be detected without being affected by variations in characteristics between cells. Furthermore, by storing the same data in the two memory cells, not only can the correct data be output by taking the OR logic, but the correct data can be rewritten, and high reliability of the stored data can be realized. Normally, when two memory cells are used and an error is detected by detecting that the data is different, it is difficult to detect which memory cell stores the correct information. However, when a phase change element is used, the error is detected because the resistance state of the phase change element is basically an error in which the reset state (high resistance state) transitions to the set state (low resistance state). In this case, it can be seen that the memory cell in the set state has caused a data error.

図28の回路構成を用いた場合の動作について図35を用いて説明する。リードコマンドが入力され、エラーが検出されなかったときの動作は、前述の図25と同様である。一方、図35の2サイクル目の動作では、読み出し動作とともに、エラーが検出された場合を示している。まず、コマンドが入力されてからビット線にデータが読み出されてセンスアンプにデータを保持するまでは、通常の読み出し動作と同様である。ここで、レプリカメモリセルの相変化素子が、高抵抗状態が低抵抗状態に遷移した場合、レプリカビット線を読み出したレプリカセンスアンプの出力ノードI/O_REPt/bは、低抵抗状態を検出する。低抵抗状態を検出すると再書込みイネーブル元信号RW0が活性化され再書込みイネーブル信号RWが活性化される。再書込み活性化信号RWが活性化されると、リセットイネーブル信号WREとレプリカビット線用センスアンプ出力I/O_REPbを感知してライトドライバWDからビット線にリセット書き込み電圧VWRが印加される。リセット書き込み電圧は、リセットイネーブル信号WREが活性化されている間だけ印加され、すぐに立ち下がる。これにより、レプリカメモリセルは高抵抗状態に書き換えられる。この動作と同様に、データを記憶しているメモリセルMCに対しても、読み出し抵抗状態が高抵抗状態のメモリセルに対しても、レプリカメモリセルに対するリセット書き込み動作と同様に、リセット書き込み動作が行われる。これにより、データを記憶しているメモリセルの高抵抗記憶相変化素子も再書込み動作が行われデータ保持特性が向上する。本動作の利点について述べる。本動作では、書き込み時間の短いリセット書き込み動作のみ行うため、通常のリード動作のサイクル時間内に再開込み動作を行うことが可能であり、再書込み動作を行うことによるアクセスペナルティを隠蔽できる利点がある。   The operation when the circuit configuration of FIG. 28 is used will be described with reference to FIG. The operation when a read command is input and no error is detected is the same as in FIG. On the other hand, the operation in the second cycle in FIG. 35 shows a case where an error is detected together with the read operation. First, it is the same as a normal read operation from when a command is input until data is read out to the bit line and held in the sense amplifier. Here, when the phase change element of the replica memory cell transitions from the high-resistance state to the low-resistance state, the output node I / O_REPt / b of the replica sense amplifier that has read the replica bit line detects the low-resistance state. When the low resistance state is detected, the rewrite enable source signal RW0 is activated and the rewrite enable signal RW is activated. When the rewrite activation signal RW is activated, the reset enable signal WRE and the replica bit line sense amplifier output I / O_REPb are sensed, and the reset write voltage VWR is applied to the bit line from the write driver WD. The reset write voltage is applied only while the reset enable signal WRE is activated, and falls immediately. As a result, the replica memory cell is rewritten to a high resistance state. Similar to this operation, the reset write operation is performed on the memory cell MC storing data and on the memory cell in which the read resistance state is high, similarly to the reset write operation on the replica memory cell. Done. As a result, the high resistance memory phase change element of the memory cell storing the data is also rewritten and the data retention characteristics are improved. The advantages of this operation will be described. In this operation, since only the reset write operation with a short write time is performed, the restart operation can be performed within the cycle time of the normal read operation, and there is an advantage that the access penalty due to the rewrite operation can be hidden. .

次に、前述の図27の実施例と同様に、メモリチップCHIP上にエラー検出機能を持ち、さらに、再書込み動作中に外部メモリコントローラがメモリチップCHIPに対してアクセス要求を発行するのを防止するためのビジーピンWAITを有する構成について説明する。図36は、前述の図27の構成に対して、出力ピンとしてビジーピンWAITを有しているのが特徴である。それ以外の構成は、前述の図27と同様である。本構成は、前述の実施例と異なり、再書込み動作を伴うリードサイクルにおいて、サイクル時間が通常のリードサイクルに比べて長くなる場合に好適である。図37は、ビジーピンWAITの出力方法を示したブロック図である。ビジーピンWAITは、再書込みイネーブル信号を受けて高電位状態から低電位状態となることで、外部メモリコントローラに対して、メモリが使用できないことを伝える役割をする。これにより、リード動作に比べて再書込み動作に必要な時間が長い場合においても、メモリコントローラに状態を伝えることで、データの衝突、データの欠落を防ぐことができる利点がある。本構成の動作波形図例について図38を用いて説明する。本動作は、前述の実施例の図28のようなレプリカメモリセルを持つメモリセルアレーMCAとその周辺回路ブロックを用いた場合の動作波形図例である。図の最初のサイクルのような再書込みのないリード動作については、前述の実施例と同様である。次に2番目のサイクルでは、読み出し動作に伴って、再書込み動作が行われている例である。本動作においても、メモリセルから読み出した信号をセンスアンプに保持するまでは、前述の実施例と同様である。前述の図28の動作波形図例である図35のように、レプリカビット線上のメモリセルの読み出しデータが高抵抗状態から低抵抗状態に読み出されると、センスアンプの出力ノードのI/O_REPtには、低抵抗状態である信号が出力される。これによって、再書込みイネーブル信号RWが活性化される。再書込みイネーブル信号RWが活性化されると、リセットイネーブル信号WREが活性化されて、リセット状態を読み出したセルにリセット書き込み動作を行う。同時に、セットイネーブル信号WSEも活性化されて、セット状態を読み出したセルにセット書き込み動作を行う。リセットイネーブル信号WREはリセット書き込み時間たった後、非活性化状態となる。   Next, as in the embodiment of FIG. 27 described above, the memory chip CHIP has an error detection function, and further prevents the external memory controller from issuing an access request to the memory chip CHIP during the rewrite operation. A configuration having a busy pin WAIT for this purpose will be described. FIG. 36 is characterized in that a busy pin WAIT is provided as an output pin with respect to the configuration of FIG. 27 described above. Other configurations are the same as those in FIG. Unlike the above-described embodiment, this configuration is suitable when the cycle time is longer in a read cycle involving a rewrite operation than in a normal read cycle. FIG. 37 is a block diagram showing an output method of the busy pin WAIT. The busy pin WAIT functions to notify the external memory controller that the memory cannot be used by receiving the rewrite enable signal and changing from the high potential state to the low potential state. Accordingly, even when the time required for the rewrite operation is longer than that of the read operation, there is an advantage that data collision and data loss can be prevented by transmitting the state to the memory controller. An example of an operation waveform diagram of this configuration will be described with reference to FIG. This operation is an operation waveform diagram example in the case of using the memory cell array MCA having the replica memory cells as shown in FIG. The read operation without rewriting as in the first cycle in the figure is the same as in the above-described embodiment. Next, in the second cycle, a rewrite operation is performed along with the read operation. This operation is the same as that of the above-described embodiment until the signal read from the memory cell is held in the sense amplifier. When the read data of the memory cell on the replica bit line is read from the high resistance state to the low resistance state as shown in FIG. 35 which is an example of the operation waveform diagram of FIG. 28 described above, I / O_REPt of the output node of the sense amplifier A signal in a low resistance state is output. As a result, the rewrite enable signal RW is activated. When the rewrite enable signal RW is activated, the reset enable signal WRE is activated, and a reset write operation is performed on the cell that has read the reset state. At the same time, the set enable signal WSE is also activated, and a set write operation is performed on the cell from which the set state has been read. The reset enable signal WRE is inactivated after a reset write time.

一方、セット書き込み動作では、100ns〜1μs以上の書き込み時間を要し、その間、セットイネーブル信号は活性化状態を維持する。所定の期間経過後セットイネーブル信号WSEは非活性化されて待機状態となる。この書き込み期間の間、メモリチップは外部からのアクセスができないため、それをコントローラに伝えるために、ビジーピンWAITを低電位状態に遷移させる。これにより、外部コントローラからの動作コマンドの発行が避けられる。本構成の利点について述べる。再書込み動作において、リセット書き込みだけでなく、セット書き込みを行うことにより、両データの信頼性を向上することができる。さらに、ビジーピンを設けることにより、メモリチップがアクセスできない期間にコントローラからのコマンド発行が抑制でき、データ衝突、消失が防止できる。   On the other hand, in the set write operation, a write time of 100 ns to 1 μs or more is required, and the set enable signal maintains the activated state during that time. After a predetermined period, the set enable signal WSE is deactivated and enters a standby state. During this writing period, the memory chip cannot be accessed from the outside, so the busy pin WAIT is shifted to a low potential state in order to transmit it to the controller. This avoids issuing an operation command from the external controller. The advantages of this configuration will be described. In the rewrite operation, not only the reset write but also the set write can be performed to improve the reliability of both data. Further, by providing a busy pin, command issuance from the controller can be suppressed during a period when the memory chip cannot be accessed, and data collision and loss can be prevented.

次に前述の実施例の変形例を図39を用いて説明する。本構成では、書き込み動作として、リセット動作のみを行うのが特徴である。前述の書き込み動作において、リセットイネーブル信号WREだけが活性化されて、リセット状態を読み出したメモリセルに対してリセット書き込み動作が行われる。一方、セット状態を読み出したメモリセルに対しては、書き込み動作を行わない。リセット書き込み動作を行っている間、外部コントローラからコマンドが発行されないように、ビジーピンWAITが低電位状態に遷移する。これにより、外部コントローラは、メモリチップへのアクセスを行わない。本構成の利点について述べる。ビジーピンを設けることによるデータ衝突・消失の防止に加えて、本構成では、50ns程度と比較的短い書き込み時間で済み、リセット動作のみの再書込み動作を行うため、メモリチップがビジー状態の時間を短くでき、アクセスペナルティを小さくできる利点がある。   Next, a modification of the above-described embodiment will be described with reference to FIG. This configuration is characterized in that only the reset operation is performed as the write operation. In the above write operation, only the reset enable signal WRE is activated, and the reset write operation is performed on the memory cell from which the reset state has been read. On the other hand, no write operation is performed on the memory cell from which the set state has been read. During the reset write operation, the busy pin WAIT transitions to a low potential state so that no command is issued from the external controller. As a result, the external controller does not access the memory chip. The advantages of this configuration will be described. In addition to preventing data collision / disappearance by providing a busy pin, this configuration requires a relatively short write time of about 50 ns and performs a rewrite operation with only a reset operation, thus shortening the time during which the memory chip is busy. There is an advantage that the access penalty can be reduced.

次に、多値メモリとORセルを組み合わせた場合の実施例について説明する。図40は、相変化素子を用いて多値記憶を行う場合の抵抗値の分布を示したものである。高抵抗状態から抵抗状態R3 ’11’, 抵抗状態R2 10’, 抵抗状態R1 00’, 抵抗状態R0 01’と割り付けている。他の割付方法でもかまわないが、特にこのように割り付けると、隣接状態に遷移したとしても2ビットともエラーになる可能性が小さくできる利点がある。相変化素子を用いた場合、相変化素子の抵抗状態は、基本的にリセット状態(高抵抗状態)がセット状態(低抵抗状態)に遷移するエラーが主である。そこで、2つのセルに同一のデータを記憶するORセルアレーを用いて、高データ信頼性を実現するアレーを実現する。図41は、2つのメモリセルアレーMCA0とMCA1の同一のアドレスのメモリセルの相変化素子の抵抗状態と記憶データMLBt/MSBtの関係を示したものである。先ほど述べたように、2つのメモリセルのうち高抵抗状態のメモリセルのデータを真の値として出力する構成となっている。例えば、メモリセルアレーMCA0のメモリセルの状態がR3である場合には、メモリセルアレーMCA1のメモリセルの状態がいずれであっても、出力データMLBt/MSBtは’1’ / 1’となる。   Next, an embodiment in which a multi-level memory and an OR cell are combined will be described. FIG. 40 shows a distribution of resistance values when multi-value storage is performed using phase change elements. From the high resistance state to the resistance state R3 '11', the resistance state R2 10 ', the resistance state R1 00', and the resistance state R0 01 'are assigned. Although other allocation methods may be used, in particular, such allocation has the advantage that the possibility of an error in both bits can be reduced even when transitioning to an adjacent state. When the phase change element is used, the resistance state of the phase change element is mainly an error in which the reset state (high resistance state) transitions to the set state (low resistance state). Therefore, an array that realizes high data reliability is realized by using an OR cell array that stores the same data in two cells. FIG. 41 shows the relationship between the resistance state of the phase change element of the memory cell having the same address in the two memory cell arrays MCA0 and MCA1 and the stored data MLBt / MSBt. As described above, the data of the memory cell in the high resistance state out of the two memory cells is output as a true value. For example, when the state of the memory cell of the memory cell array MCA0 is R3, the output data MLBt / MSBt is “1” / 1 ”regardless of the state of the memory cell of the memory cell array MCA1.

これを実現するアレー構成について説明する。図42にメモリセルアレー周辺回路ブロック図を示す。メモリセルアレーMCA1及びMCA0、センスアンプブロックSAB_M、SAB_M、OR論理部ORB_Mが配置されている。図43は、センスアンプブロックSAB_Mのブロック図例である。前述の実施例と同様にビット線選択回路BLSELとライトドライバWD_Mとセンスアンプ回路SAが配置され、入出力部には、読み出しデータを変換し、出力するIOゲートIOGが配置される。また、センスアンプ回路は、多値を同時に読み分けるために3つのリファレンスレベルVREF0,VREF1,VREF2を用いた3つのセンスアンプ回路が配置される。これにより、1回の読み出し動作によって、多値のうちどのレベルにあるのかが判別でき、高速化が可能となる利点がある。図44はセンスアンプブロックSAB_Mに配置されるライトドライバWD_Mの回路構成を示す。メモリセルの抵抗状態に対応したI/O0、I/O1,I/O2,I/O3により書き込み電圧を決め、書き込み期間をライトイネーブル信号W0,W1,W2,W3で決める回路構成となっている。IOゲートでは、これら3つのセンスアンプSAの主強くSAO0t/b、SAO1t/b、SA2t/bを参照して、メモリセルの抵抗状態に対応して、出力ノードI/O0,I/O1,I/O2,I/O3のいずれかに’1’出力する。図46は、OR論理部のブロック図を示している。リードブロックRE_Mは2つのメモリセルアレーMCA0、MCA1から読み出したデータに対して、エラーを検出してもっともらしいデータを出力する回路ブロックである。ライトブロックWE_Mは外部から入力されたデータあるいは、エラー検出により正しいデータを書き戻す際に、入力されたデータからメモリセルアレーMCA0に対しては、抵抗状態に対応する信号I/O00,I/O01,I/O02,I/O03とメモリセルアレーMCA1に対しては、抵抗状態に対応する信号I/O10,I/O11,I/O12,I/O13を出力する。エラー検出回路DETは、メモリセルアレーMCAから読み出されたデータを比較することにより、エラーの有無を検出し、エラーがある場合には、再書込みイネーブル元信号RW0を出力する。図47は、リードブロックRE_Mの具体的な回路構成例を示している。図にあるように、最上位ビットMLBtは、I/O00とI/O10のNOR論理と I/O01とI/O11のNOR論理のNAND論理をとったものである。同様に最下位ビットMSBtは、I/O03とI/O13のNAND論理の出力とI/O00とI/O10のNOR論理の出力のNAND論理をとったものである。これにより、図41の表を満たす変換を実現できる。図48は、ライトブロックWE_Mの回路構成例を示している。こちらは、前述のリードブロックRE_Mの逆の変換を行っている。図49は、エラー検出回路部DETの回路構成例を示している。メモリセルアレーMCA0とMCA1の間で対応する出力信号I/O00とI/O10及びI/O10とI/O11、及びI/O02とI/O12のEx-OR論理の出力をOR論理とったものである。これにより、いずれかの出力信号が不一致の場合、再書込みイネーブル元信号RW0が活性化されるようになる。本構成の利点について述べる、マージンの少なくなる多値記憶方式において、複数のメモリセルに同一のデータを記憶するORセルアレーと組み合わせることにより、記憶データの信頼性が向上し、リテンション時間、が長くとれる。また、エラー検出回路を付加しているため、エラー検出時に再書込みを行うことで、メモリセルデータのエラーを訂正することができ、データの信頼性を向上することができる。   An array configuration for realizing this will be described. FIG. 42 shows a memory cell array peripheral circuit block diagram. Memory cell arrays MCA1 and MCA0, sense amplifier blocks SAB_M and SAB_M, and an OR logic unit ORB_M are arranged. FIG. 43 is a block diagram example of the sense amplifier block SAB_M. As in the previous embodiment, a bit line selection circuit BLSEL, a write driver WD_M, and a sense amplifier circuit SA are arranged, and an IO gate IOG that converts read data and outputs it is arranged in the input / output unit. In the sense amplifier circuit, three sense amplifier circuits using three reference levels VREF0, VREF1, and VREF2 are arranged in order to read out multiple values simultaneously. Accordingly, there is an advantage that it is possible to determine which level of the multi-values is in one reading operation and to increase the speed. FIG. 44 shows a circuit configuration of the write driver WD_M arranged in the sense amplifier block SAB_M. The circuit configuration is such that the write voltage is determined by I / O0, I / O1, I / O2, and I / O3 corresponding to the resistance state of the memory cell, and the write period is determined by the write enable signals W0, W1, W2, and W3. . In the IO gate, these three sense amplifiers SA mainly strongly refer to SAO0t / b, SAO1t / b, SA2t / b, corresponding to the resistance state of the memory cell, output nodes I / O0, I / O1, I Output “1” to either / O2 or I / O3. FIG. 46 shows a block diagram of the OR logic unit. The read block RE_M is a circuit block that detects an error in data read from the two memory cell arrays MCA0 and MCA1 and outputs plausible data. When the write block WE_M writes back externally input data or correct data by error detection, the signal I / O00, I / O01 corresponding to the resistance state is sent from the input data to the memory cell array MCA0. , I / O02, I / O03 and memory cell array MCA1 output signals I / O10, I / O11, I / O12, and I / O13 corresponding to the resistance state. The error detection circuit DET detects the presence or absence of an error by comparing data read from the memory cell array MCA, and outputs a rewrite enable source signal RW0 if there is an error. FIG. 47 shows a specific circuit configuration example of the read block RE_M. As shown in the figure, the most significant bit MLBt is a NAND logic of NOR logic of I / O00 and I / O10 and NOR logic of I / O01 and I / O11. Similarly, the least significant bit MSBt is the NAND logic of the NAND logic output of I / O03 and I / O13 and the NOR logic output of I / O00 and I / O10. Thereby, conversion satisfying the table of FIG. 41 can be realized. FIG. 48 shows a circuit configuration example of the write block WE_M. This is the reverse conversion of the above-described read block RE_M. FIG. 49 shows a circuit configuration example of the error detection circuit unit DET. Output of I / O00 and I / O10 and I / O10 and I / O11, and I / O02 and I / O12 Ex-OR logic corresponding to memory cell arrays MCA0 and MCA1 is OR logic It is. As a result, when any output signal does not match, the rewrite enable source signal RW0 is activated. In the multi-value storage system that reduces the margin, which describes the advantages of this configuration, the reliability of stored data is improved and the retention time can be increased by combining with an OR cell array that stores the same data in a plurality of memory cells. . In addition, since an error detection circuit is added, an error in the memory cell data can be corrected by performing rewriting when an error is detected, and the reliability of the data can be improved.

電圧条件について説明する。ワード線選択レベルは、外部電圧VCCと等しい1.8Vあるいは,1.5Vでもよいし、内部昇圧した2.5Vや3.0Vでもかまわない、高電圧を用いることにより、メモリセルトランジスタの電流駆動力が強くなるため、メモリセルトランジスタのサイズを小さくしても書換え電流を確保できるため、小メモリセル面積を実現できる利点がある。センスアンプ電源VDL、及び周辺回路電源VCLは、1.8Vあるいは、1.5V、1.2Vでもかまわない。低電圧化することにより、低消費電力化が実現できる。リセット書き込み電圧VWRは1外部電圧VCCと等しい電位にすることが消費電力を低減する上で好ましい。   The voltage condition will be described. The word line selection level may be 1.8V or 1.5V, which is equal to the external voltage VCC, or may be 2.5V or 3.0V that is boosted internally. By using a high voltage, the current driving capability of the memory cell transistor becomes strong. Therefore, since the rewrite current can be secured even if the size of the memory cell transistor is reduced, there is an advantage that a small memory cell area can be realized. The sense amplifier power supply VDL and the peripheral circuit power supply VCL may be 1.8V, 1.5V, or 1.2V. Lowering power consumption can be realized by lowering the voltage. The reset write voltage VWR is preferably set to a potential equal to one external voltage VCC in order to reduce power consumption.

本発明は、携帯電話、またはPDA、またはシステム家電、またはユビキタス情報端末に用いられるメモリ混載マイコンおよびメモリ専用チップに利用される可能性がある。また、本発明は、高温動作の要求されるエンジン制御用などの、自動車に搭載されるメモリ混載マイコンに利用される可能性がある。   The present invention may be used for a memory-embedded microcomputer and a memory-dedicated chip used in a mobile phone, PDA, system home appliance, or ubiquitous information terminal. Further, the present invention may be used for a memory-mixed microcomputer mounted in an automobile, such as for engine control that requires high-temperature operation.

upc…上部電極、dwc…下部電極プラグ、RDEC…ロウデコーダ・ワードドライバ、WL,WL0,WL1,WL2,WL3…ワード線、BL,BL0,BL1,BL2,BL3,BL00,BL01,BL02,BL03,BL10,BL11,BL12,BL13…ビット線、BLSA…センスアンプ内ビット線、PRE…プリチャージ信号、WRE…リセットライトイネーブル信号、WSE…セットライトイネーブル信号、SE…NMOSセンスアンプ起動信号、SEB…PMOSセンスアンプ起動信号、I/Ot、I/Ob、I/O0t、I/O0b、I/O1t、I/O1b…入出力データ線、WD…ライトドライバ、SA…センスアンプ、SAB、SAB0,SAB1…センスアンプブロック、BLSEL…ビット線セレクタ、MCA,MCA0,MCA1…メモリセルアレー、VREF…リファレンスレベル、C0t〜C3t、C0b〜C3b…カラム選択信号、SL,SL01,SL23…ソース線、MT…メモリセルトランジスタ、PCR…相変化素子、BLI…ビット線分離信号、VWR…リセット書込み電圧、VWS…セット書込み電圧、ORB…論理和ブロック、DIt/b…外部入力データ線、DOt/b…外部出力データ線、Vp,VR…ビット線プリチャージレベル、TReset…リセット期間規定パルス、TSet…セット期間規定パルス、MSB…マットセレクト信号、RW…再書込みイネーブル信号、RPDEC…ロウプリデコーダ、INPUT Buffer…入力バッファ、VG…内部電源出力回路、DQ Buffer…入出力データバッファ、I/O-CTL…入出力データコントロール、MA…メモリアレー、REF…再書込み外部コマンド、tRW…再書込みイネーブル信号パルス幅、BL_REP…レプリカビット線、SA_REP…レプリカビット線用センスアンプブロック、RW_GEN…再書込みイネーブル信号生成ブロック、RW0…再書込みイネーブル元信号、MC_REP…レプリカ用メモリセル、BLPC…ビット線プリチャージ回路ブロック、VREF_REP…レプリカ用センスアンプリファレンスレベル、I/O_REPt…レプリカ用センスアンプ出力、WAIT…ビジー出力ピン、WAIT_B…ビジー出力ピン出力バッファ、R0,R1,R2,R3…相変化素子抵抗状態、MLBt/b…最上位ビット、MSBt/b…最下位ビット、ORB_M…OR論理ブロック。   upc ... upper electrode, dwc ... lower electrode plug, RDEC ... row decoder / word driver, WL, WL0, WL1, WL2, WL3 ... word line, BL, BL0, BL1, BL2, BL3, BL00, BL01, BL02, BL03, BL10, BL11, BL12, BL13 ... Bit line, BLSA ... Bit line in sense amplifier, PRE ... Precharge signal, WRE ... Reset write enable signal, WSE ... Set write enable signal, SE ... NMOS sense amplifier start signal, SEB ... PMOS Sense amplifier start signal, I / Ot, I / Ob, I / O0t, I / O0b, I / O1t, I / O1b ... Input / output data line, WD ... Write driver, SA ... Sense amplifier, SAB, SAB0, SAB1 ... Sense amplifier block, BLSEL ... Bit line selector, MCA, MCA0, MCA1 ... Memory cell array, VREF ... Reference level, C0t to C3t, C0b to C3b ... Column selection signal, SL, SL01, SL23 ... Source line, MT ... Memory cell Transistor, PCR ... Phase change element, BLI ... Bit line isolation signal, VWR ... Reset write voltage, VWS ... Write voltage, ORB ... OR block, DIt / b ... external input data line, DOt / b ... external output data line, Vp, VR ... bit line precharge level, TReset ... reset period specification pulse, TSet ... set period specification Pulse, MSB ... mat select signal, RW ... rewrite enable signal, RPDEC ... row predecoder, INPUT Buffer ... input buffer, VG ... internal power output circuit, DQ Buffer ... input / output data buffer, I / O-CTL ... input / output Data control, MA ... Memory array, REF ... Rewrite external command, tRW ... Rewrite enable signal pulse width, BL_REP ... Replica bit line, SA_REP ... Replica bit line sense amplifier block, RW_GEN ... Rewrite enable signal generation block, RW0 ... Rewrite enable source signal, MC_REP ... Replica memory cell, BLPC ... Bit line precharge circuit block, VREF_REP ... Replica sense Reference level, I / O_REPt ... Sense amplifier output for replica, WAIT ... Busy output pin, WAIT_B ... Busy output pin output buffer, R0, R1, R2, R3 ... Phase change element resistance state, MLBt / b ... Most significant bit, MSBt / b: Least significant bit, ORB_M: OR logical block.

Claims (9)

複数のワード線と、
複数のビット線と、
前記複数のワード線と前記複数のビット線の所望の交点に配置された相変化材料を含む複数メモリセルと、
前記複数のメモリセルを含む第1メモリセルアレー及び第2メモリセルアレーと、
前記第1メモリセルアレーからのデータを読み出す第1センスアンプブロックと、
前記第1センスアンプブロックから外部へデータを出力する第1データ出力線と、
前記第2メモリセルアレーからのデータを読み出す第2センスアンプブロックと、
前記第2センスアンプブロックから外部へデータを出力する第2データ出力線を有する半導体装置において、
第1データ出力線と第2データ出力線の少なくとも一方が第1情報のときに、第1情報を出力することを特徴とする半導体装置。
Multiple word lines,
Multiple bit lines,
A plurality of memory cells including phase change material disposed at desired intersections of the plurality of word lines and the plurality of bit lines;
A first memory cell array and a second memory cell array including the plurality of memory cells;
A first sense amplifier block for reading data from the first memory cell array;
A first data output line for outputting data from the first sense amplifier block to the outside;
A second sense amplifier block for reading data from the second memory cell array;
In the semiconductor device having a second data output line for outputting data from the second sense amplifier block to the outside,
A semiconductor device that outputs first information when at least one of a first data output line and a second data output line is first information.
前記第1データ出力線と前記第2データ出力線の論理和をとる第1論理和回路を有する請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, further comprising a first OR circuit that takes a logical sum of the first data output line and the second data output line. 前記第1情報は、前記相変化材料の相状態がアモルファス状態として記憶されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first information stores a phase state of the phase change material as an amorphous state. 前記メモリセルは相変化材料と選択用スイッチからなる請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the memory cell includes a phase change material and a selection switch. ソース線とビット線の電位差の絶対値の最大値が1.8V以下であることを特徴とする請求項4記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the maximum absolute value of the potential difference between the source line and the bit line is 1.8 V or less. 前記相変化材料は、Sbを含む材料であって、その膜厚が60nm以下であることを特徴とする請求項4記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the phase change material is a material containing Sb and has a film thickness of 60 nm or less. 前記相変化材料は、Ge、SbおよびTeを含む材料で、膜厚が20nm以下であることを特徴とする請求項6記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the phase change material is a material containing Ge, Sb, and Te and has a film thickness of 20 nm or less. 前記相変化材料と前記選択スイッチとを電気的に接続する電極材料にタングステンを用いることを特徴とする請求項4記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 4, wherein tungsten is used as an electrode material for electrically connecting the phase change material and the selection switch. 摂氏125度以上の周辺温度で動作することを特徴とする請求項4記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the semiconductor device operates at an ambient temperature of 125 degrees Celsius or higher.
JP2012091968A 2004-02-05 2012-04-13 Semiconductor device Expired - Fee Related JP5492245B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012091968A JP5492245B2 (en) 2004-02-05 2012-04-13 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004028877 2004-02-05
JP2004028877 2004-02-05
JP2012091968A JP5492245B2 (en) 2004-02-05 2012-04-13 Semiconductor device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009271762A Division JP5049334B2 (en) 2004-02-05 2009-11-30 Semiconductor device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013176414A Division JP2013235648A (en) 2004-02-05 2013-08-28 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012178216A JP2012178216A (en) 2012-09-13
JP5492245B2 true JP5492245B2 (en) 2014-05-14

Family

ID=34835935

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005517643A Expired - Fee Related JP4500268B2 (en) 2004-02-05 2005-01-21 Semiconductor device
JP2009271762A Expired - Fee Related JP5049334B2 (en) 2004-02-05 2009-11-30 Semiconductor device
JP2012091968A Expired - Fee Related JP5492245B2 (en) 2004-02-05 2012-04-13 Semiconductor device
JP2013176414A Pending JP2013235648A (en) 2004-02-05 2013-08-28 Semiconductor device

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005517643A Expired - Fee Related JP4500268B2 (en) 2004-02-05 2005-01-21 Semiconductor device
JP2009271762A Expired - Fee Related JP5049334B2 (en) 2004-02-05 2009-11-30 Semiconductor device

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013176414A Pending JP2013235648A (en) 2004-02-05 2013-08-28 Semiconductor device

Country Status (3)

Country Link
JP (4) JP4500268B2 (en)
TW (1) TW200527656A (en)
WO (1) WO2005076280A1 (en)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100733147B1 (en) * 2004-02-25 2007-06-27 삼성전자주식회사 Phase-changeable memory device and method of manufacturing the same
JP4668668B2 (en) * 2005-04-14 2011-04-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
JP5031324B2 (en) * 2005-11-07 2012-09-19 三星電子株式会社 Phase change memory device and reading method thereof
KR101095741B1 (en) 2006-05-31 2011-12-21 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 Semiconductor device
US7626858B2 (en) * 2006-06-09 2009-12-01 Qimonda North America Corp. Integrated circuit having a precharging circuit
US7457146B2 (en) * 2006-06-19 2008-11-25 Qimonda North America Corp. Memory cell programmed using a temperature controlled set pulse
US7405964B2 (en) * 2006-07-27 2008-07-29 Qimonda North America Corp. Integrated circuit to identify read disturb condition in memory cell
US7623401B2 (en) * 2006-10-06 2009-11-24 Qimonda North America Corp. Semiconductor device including multi-bit memory cells and a temperature budget sensor
US7539050B2 (en) * 2006-11-22 2009-05-26 Qimonda North America Corp. Resistive memory including refresh operation
US7742329B2 (en) * 2007-03-06 2010-06-22 Qualcomm Incorporated Word line transistor strength control for read and write in spin transfer torque magnetoresistive random access memory
JP5503102B2 (en) * 2007-07-04 2014-05-28 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル Phase change memory device
JP5287197B2 (en) * 2008-12-09 2013-09-11 ソニー株式会社 Semiconductor device
JP5337121B2 (en) * 2009-09-17 2013-11-06 株式会社東芝 Nonvolatile semiconductor memory device
JP2012027977A (en) 2010-07-23 2012-02-09 Elpida Memory Inc Semiconductor device
JP2012123875A (en) * 2010-12-09 2012-06-28 Hitachi Ltd Semiconductor storage device
JP5777991B2 (en) 2011-09-22 2015-09-16 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
JP2014026568A (en) * 2012-07-30 2014-02-06 Hitachi Automotive Systems Ltd Built-in control unit
US9165631B2 (en) * 2012-09-13 2015-10-20 Qualcomm Incorporated OTP scheme with multiple magnetic tunnel junction devices in a cell
JP2014154201A (en) * 2013-02-06 2014-08-25 Toshiba Corp Nonvolatile semiconductor memory device
US10157669B2 (en) 2013-04-02 2018-12-18 Micron Technology, Inc. Method of storing and retrieving information for a resistive random access memory (RRAM) with multi-memory cells per bit
US9087579B1 (en) * 2014-01-06 2015-07-21 Qualcomm Incorporated Sense amplifiers employing control circuitry for decoupling resistive memory sense inputs during state sensing to prevent current back injection, and related methods and systems
US9286975B2 (en) * 2014-03-11 2016-03-15 Intel Corporation Mitigating read disturb in a cross-point memory
JP5657821B2 (en) * 2014-03-14 2015-01-21 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエルPS4 Luxco S.a.r.l. Phase change memory device
US10032509B2 (en) 2015-03-30 2018-07-24 Toshiba Memory Corporation Semiconductor memory device including variable resistance element
US10134470B2 (en) 2015-11-04 2018-11-20 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods including memory and operation of same
US10446226B2 (en) 2016-08-08 2019-10-15 Micron Technology, Inc. Apparatuses including multi-level memory cells and methods of operation of same
KR102474288B1 (en) * 2021-04-01 2022-12-05 서울대학교산학협력단 Mitigating write disturbance errors of phase-change memory module

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4002A (en) * 1845-04-16 Method of checking- the motion of dkop cut-off valves of steam-engines
JPH1196776A (en) * 1997-09-18 1999-04-09 Sanyo Electric Co Ltd Non-volatile semiconductor memory
JP2001043691A (en) * 1999-07-28 2001-02-16 Hitachi Ltd Non-volatile storage circuit and microcomputer
JP3866511B2 (en) * 2000-12-22 2007-01-10 東芝マイクロエレクトロニクス株式会社 Non-volatile memory
JP2002244932A (en) * 2001-02-15 2002-08-30 Ricoh Co Ltd Control device
US6791859B2 (en) * 2001-11-20 2004-09-14 Micron Technology, Inc. Complementary bit PCRAM sense amplifier and method of operation
US7116593B2 (en) * 2002-02-01 2006-10-03 Hitachi, Ltd. Storage device
JP3948292B2 (en) * 2002-02-01 2007-07-25 株式会社日立製作所 Semiconductor memory device and manufacturing method thereof
JP2004021520A (en) * 2002-06-14 2004-01-22 Denso Corp Electronic controller for vehicle
US6768665B2 (en) * 2002-08-05 2004-07-27 Intel Corporation Refreshing memory cells of a phase change material memory device
DE102004016408B4 (en) * 2003-03-27 2008-08-07 Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon Phase change memory module and associated programming method
JP3752589B2 (en) * 2003-06-25 2006-03-08 松下電器産業株式会社 Method for driving non-volatile memory
JP4540352B2 (en) * 2003-09-12 2010-09-08 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Storage device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005076280A1 (en) 2005-08-18
JP2010049792A (en) 2010-03-04
JP5049334B2 (en) 2012-10-17
JPWO2005076280A1 (en) 2007-10-18
TW200527656A (en) 2005-08-16
JP4500268B2 (en) 2010-07-14
JP2012178216A (en) 2012-09-13
JP2013235648A (en) 2013-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5492245B2 (en) Semiconductor device
US7336544B2 (en) Semiconductor device
US7835174B2 (en) Non-volatile memory device and method of reading data therefrom
EP1965391B1 (en) Non-volatile semiconductor memory device
KR101050311B1 (en) semiconductor device
JP5188328B2 (en) Semiconductor device
JP5072564B2 (en) Semiconductor memory device and memory cell voltage application method
JP2009020998A (en) Multilevel phase change memory device to reduce read error, and readout method thereof
JP2009099206A (en) Resistance change memory device
KR102215359B1 (en) Nonvolatile memory device and method for sensing the same
KR100900135B1 (en) Phase change memory device
KR102550416B1 (en) Memory device
CN112309463A (en) Memory device with reduced read disturb and method of operating the same
KR20160013763A (en) Resistive Memory Device and Methods of Operating the Memory Device
KR102504836B1 (en) Resistive memory device comprising compensation circuit
US11238927B2 (en) Memory device having program current adjustible based on detected holding voltage
CN112562760A (en) Memory device and memory module
CN112289359A (en) Memory device and method of operating the same
CN112802522A (en) Resistive memory device and method of operating a resistive memory device
CN112216324A (en) Memory device with increased sensing margin
KR20090031128A (en) Semiconductor memory device and method for refresh thereof
CN112133349A (en) Nonvolatile memory device and memory system using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130603

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130702

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130828

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140228

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5492245

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees