JP2016139447A - 半導体記憶装置およびデータ書き込み方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】行方向に隣接するデータワード間でビットの並び順が反転配置されるメモリアレイにおいて、回路面積が大きいデータ保持回路と電圧変換回路の必要としない簡便な回路構成の変更で、メモリ容量の大小に関わらず3回の書き込みで干渉調査用のチェッカーボードパターンを書き込むことが可能な半導体記憶装置を提供する。
【解決手段】制御回路からの制御信号により、ロウデコーダとカラムデコーダがメモリアレイの単一アドレス選択モードの他に、それぞれ全選択モードと偶奇別選択モードに動作切り替え可能な構成とした。
【選択図】図1
【解決手段】制御回路からの制御信号により、ロウデコーダとカラムデコーダがメモリアレイの単一アドレス選択モードの他に、それぞれ全選択モードと偶奇別選択モードに動作切り替え可能な構成とした。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体記憶装置に関し、より詳しくはメモリアレイの行列選択機構に関するものである。
図4は、従来のEEPROMのメモリアレイを示す回路図である。1アドレスは複数ビットからなるメモリワードで構成され、メモリセルはデータを保持するフローティングゲート401とビットを選択するコントロールゲート402で構成され、1ビットの情報を保持する。通常、メモリからのデータ読み出しはMSB、つまりデータの最上位ビット側から始まるため、最も早く読み出す必要のあるMSB側からワードセレクタに近いメモリセルに格納される。最も離れたメモリセルにはデータワードのLSB、つまりデータの最下位ビットが格納される。EEPROMを用いたメモリアレイの製造過程において、隣接するメモリセル間でデータ干渉が発生していないことを検査するために、隣接するメモリセル同士の格納データビットが反転した状態となるチェッカーボードパターンを書き込む必要がある。
チェッカーボードパターン書き込みの手法としては1ワードごとの書き込みを実施する手法や、従来技術で提案されるようにメモリアレイのロウデコーダに偶奇別選択機能を設け、それぞれにビット反転させたデータを書き込む手法が存在する。
しかしながら、1ワードごとの書き込みを実施する手法ではメモリ容量に比例してテスト時間も増大する。
また、近年のメモリアレイは図2のように、行方向に隣接するメモリワードは列方向を軸に反転させた配置をとり、また列方向に隣接するメモリワードは行方向を軸に反転させた配置をとる。本配置の利点は、メモリワードに接続するソース線を隣接メモリワード間で共有化できるためメモリアレイ内のソース線配線に必要な面積を二分の一に削減可能な点であり、チップ面積縮小のためにも必要不可欠な技術である。
また、近年のメモリアレイは図2のように、行方向に隣接するメモリワードは列方向を軸に反転させた配置をとり、また列方向に隣接するメモリワードは行方向を軸に反転させた配置をとる。本配置の利点は、メモリワードに接続するソース線を隣接メモリワード間で共有化できるためメモリアレイ内のソース線配線に必要な面積を二分の一に削減可能な点であり、チップ面積縮小のためにも必要不可欠な技術である。
本配置を採用したメモリアレイでは、行方向に隣接するメモリワードはLSB同士、もしくはMSB同士が最接近する配置となるため、従来技術のようなロウデコーダの偶奇別選択だけではチェッカーボードパターンを書き込むことができない。
解決のための一手段としては、図3に示すように、メモリアレイ内の一行を構成する全ワード分のメモリセルごとにそれぞれデータの保持と書き込み電圧の変換を行うデータ供給手段を設ける、という構成が一般的である。
しかし、データ保持回路と電圧変換回路、及びそれらを接続するバスの量も増えるためチップ面積が増大し、制御も煩雑になるという欠点がある。
しかし、データ保持回路と電圧変換回路、及びそれらを接続するバスの量も増えるためチップ面積が増大し、制御も煩雑になるという欠点がある。
本発明は、その点を鑑みてなされ、隣接するメモリがソース線共有化のためワード単位で反転して配置されているメモリアレイにおいてもデータ供給手段を増やすことなく、加えて書き込みにかかる時間がメモリ容量に比例せずにチェッカーボードパターンを書き込むことが可能な半導体記憶装置を提供する。
課題解決のために、本発明における半導体記憶装置を下記の要素により構成した。
複数のメモリセル群と一つのワードセレクタにより構成されるメモリワードを複数備え、行方向に隣接するメモリワードはそれぞれ列方向を軸に反転配置し、列方向に隣接するメモリワードはそれぞれ行方向を軸に反転配置し、複数のメモリワードをマトリクス状に並べたメモリアレイと、メモリアレイ内の特定の一ワードを選択するためのアドレスを保持するアドレスカウンタと、アドレスカウンタに接続され、一行選択、偶数行一括選択、奇数行一括選択、全行一括選択モードに機能切り替え可能なロウデコーダと、アドレスカウンタに接続され、一列選択、偶数列一括選択、奇数列一括選択、全列一括選択モードに機能切り替え可能なカラムデコーダと、カラムデコーダとロウデコーダの機能切り替えを制御する制御回路と、で構成される。
複数のメモリセル群と一つのワードセレクタにより構成されるメモリワードを複数備え、行方向に隣接するメモリワードはそれぞれ列方向を軸に反転配置し、列方向に隣接するメモリワードはそれぞれ行方向を軸に反転配置し、複数のメモリワードをマトリクス状に並べたメモリアレイと、メモリアレイ内の特定の一ワードを選択するためのアドレスを保持するアドレスカウンタと、アドレスカウンタに接続され、一行選択、偶数行一括選択、奇数行一括選択、全行一括選択モードに機能切り替え可能なロウデコーダと、アドレスカウンタに接続され、一列選択、偶数列一括選択、奇数列一括選択、全列一括選択モードに機能切り替え可能なカラムデコーダと、カラムデコーダとロウデコーダの機能切り替えを制御する制御回路と、で構成される。
本発明の半導体記憶装置によれば、チップ面積に影響の大きなデータ保持回路と、電圧変換回路を必要としないので、簡便な回路構成でメモリ容量の大小に関わらず3回の書き込みで干渉調査用のチェッカーボードパターンを書き込むことが可能となる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明にかかる半導体記憶装置を示すブロック図である。
まず、半導体記憶装置の構成について説明する。半導体記憶装置は、メモリアレイ100と、データ供給手段110と、ロウデコーダ130と、カラムデコーダ140と、アドレスカウンタ150と、制御回路160と、ビット線バス111と、偶数番ロウ選択信号バス131と、奇数番ロウ選択信号バス132と、偶数番カラム選択信号バス141と、奇数番カラム選択信号バス142と、アドレスバス151と、カラム・ロウ偶奇選択信号線161と、メモリアレイ全選択信号線162とを備えている。
図1は、本発明にかかる半導体記憶装置を示すブロック図である。
まず、半導体記憶装置の構成について説明する。半導体記憶装置は、メモリアレイ100と、データ供給手段110と、ロウデコーダ130と、カラムデコーダ140と、アドレスカウンタ150と、制御回路160と、ビット線バス111と、偶数番ロウ選択信号バス131と、奇数番ロウ選択信号バス132と、偶数番カラム選択信号バス141と、奇数番カラム選択信号バス142と、アドレスバス151と、カラム・ロウ偶奇選択信号線161と、メモリアレイ全選択信号線162とを備えている。
メモリアレイ100は、ワードセレクタ102とメモリワード群101からなるメモリワードをマトリクス状に並べて構成される。データ供給手段110は、1ワード分の書き込むデータワードを保持し、書き込むデータを書き込み電圧に変換する。アドレスカウンタ150は、アドレスデータを保持する。制御回路160は、ロウ・カラムの両デコーダを制御する。
ビット線バス111は、1ワード分のビット線で構成され、メモリアレイ100とデータ供給手段110とを接続する。偶数番ロウ選択信号バス131は、メモリアレイ100とロウデコーダ130を接続し、メモリアレイ100内の行を選択する信号バスのうち偶数行を選択する信号線をまとめたものである。奇数番ロウ選択信号バス132は、メモリアレイ100とロウデコーダ130を接続し、メモリアレイ100内の行を選択する信号バスのうち奇数行を選択する信号線をまとめたものである。偶数番カラム選択信号バス141は、メモリアレイ100とカラムデコーダ140を接続し、メモリアレイ100内の列を選択する信号バスのうち偶数列を選択する信号線をまとめたものである。奇数番カラム選択信号バス142は、メモリアレイ100とカラムデコーダ140を接続し、メモリアレイ100内の列を選択する信号バスのうち奇数列を選択する信号線をまとめたものである。アドレスバス151は、アドレスカウンタ150とロウデコーダ130、カラムデコーダ140とを接続する。カラム・ロウ偶奇選択信号線161は、制御回路160とロウデコーダ130、カラムデコーダ140とを接続する。メモリアレイ全選択信号線162は、制御回路160とロウデコーダ130、カラムデコーダ140とを接続する。
メモリアレイ100内の各メモリワードの配置は、行方向に隣接するメモリワードはそれぞれ列方向を軸に反転し、列方向に隣接するメモリワードはそれぞれ行方向を軸に反転しており、図2に示す通りソース線の配線共有化が行われている。本実施例において、メモリアレイ100内の全データワードに接続されるビット線は対応するビットごとに共通である。例えば、データワードのMSBならば全データワードのMSBは共通のMSB用ビット線が接続される。
次に、半導体記憶装置の動作について説明する。通常のデータ書込みについて、任意の(N行、M列)のメモリワードへのデータ書き込みを行う場合を例にとる。
制御回路160は、メモリアレイ全選択信号線162とカラム・ロウ偶奇選択信号線161をネゲートさせ、ロウデコーダ130とカラムデコーダ140を単一アドレス選択モードに切り替える。単一アドレス選択モードではロウデコーダ130とカラムデコーダ140はアドレスバス151から送信されるアドレスデータが示す単一のロウ選択信号線およびカラム選択信号線をそれぞれアサートする。次に、アドレスカウンタ150にメモリアレイ100内の(N行、M列)を指定するデータを格納する。格納されたアドレスデータはアドレスバス151を介してロウデコーダ130、カラムデコーダ140に供給される。ロウデコーダ130は偶数番ロウ選択信号バス131、奇数番ロウ選択信号バス132の中からN行を示すロウ選択信号線をアサートし、N行目にある全てのワードセレクタ102と全てのメモリセルを選択状態にする。カラムデコーダ140は偶数番カラム選択信号バス141、奇数番カラム選択信号バス142の中からM列を示すカラム選択信号線をアサートし、M列目にある全てのワードセレクタ102に書込み用電圧を供給する。メモリアレイ100内のワードセレクタ102は選択状態の時のみアドレス内ビット選択信号線にカラムアドレス選択信号からの書き込み用電圧をメモリセルへと供給する。結果、ロウアドレス選択信号とカラムアドレス選択信号がともにアサート状態となるメモリワードはメモリアレイ100内に1ワードだけ存在し、書込み電圧の供給された1ワード分のメモリセルに対し、書込み電圧に変換されたデータがデータ供給手段110からビット線バス111を介して供給されデータ書き込みが行われる。
制御回路160は、メモリアレイ全選択信号線162とカラム・ロウ偶奇選択信号線161をネゲートさせ、ロウデコーダ130とカラムデコーダ140を単一アドレス選択モードに切り替える。単一アドレス選択モードではロウデコーダ130とカラムデコーダ140はアドレスバス151から送信されるアドレスデータが示す単一のロウ選択信号線およびカラム選択信号線をそれぞれアサートする。次に、アドレスカウンタ150にメモリアレイ100内の(N行、M列)を指定するデータを格納する。格納されたアドレスデータはアドレスバス151を介してロウデコーダ130、カラムデコーダ140に供給される。ロウデコーダ130は偶数番ロウ選択信号バス131、奇数番ロウ選択信号バス132の中からN行を示すロウ選択信号線をアサートし、N行目にある全てのワードセレクタ102と全てのメモリセルを選択状態にする。カラムデコーダ140は偶数番カラム選択信号バス141、奇数番カラム選択信号バス142の中からM列を示すカラム選択信号線をアサートし、M列目にある全てのワードセレクタ102に書込み用電圧を供給する。メモリアレイ100内のワードセレクタ102は選択状態の時のみアドレス内ビット選択信号線にカラムアドレス選択信号からの書き込み用電圧をメモリセルへと供給する。結果、ロウアドレス選択信号とカラムアドレス選択信号がともにアサート状態となるメモリワードはメモリアレイ100内に1ワードだけ存在し、書込み電圧の供給された1ワード分のメモリセルに対し、書込み電圧に変換されたデータがデータ供給手段110からビット線バス111を介して供給されデータ書き込みが行われる。
次に、メモリアレイ100にチェッカーボードパターンの書き込みを行う場合を説明する。
制御回路160によりメモリアレイ全選択信号線162をアサートさせ、ロウデコーダ130とカラムデコーダ140を全選択モードに切り替える。全選択モードではアドレスデータに関わらず全ロウアドレス選択信号と全カラムアドレス選択信号がアサートされる。データ供給手段110にはメモリワード内で隣接するメモリセルのデータが反転するパターン、例えば、1ワードが8ビット構成の場合だとデータ(10101010)もしくはデータ(01010101)を格納する。この状態でメモリ書き込みを実施すると、メモリアレイ100内の全メモリワードにはデータラッチに格納されたデータと同じデータが書き込まれる。
制御回路160によりメモリアレイ全選択信号線162をアサートさせ、ロウデコーダ130とカラムデコーダ140を全選択モードに切り替える。全選択モードではアドレスデータに関わらず全ロウアドレス選択信号と全カラムアドレス選択信号がアサートされる。データ供給手段110にはメモリワード内で隣接するメモリセルのデータが反転するパターン、例えば、1ワードが8ビット構成の場合だとデータ(10101010)もしくはデータ(01010101)を格納する。この状態でメモリ書き込みを実施すると、メモリアレイ100内の全メモリワードにはデータラッチに格納されたデータと同じデータが書き込まれる。
次に、メモリアレイ全選択信号線162をネゲートし、カラム・ロウ偶奇選択信号線161をアサートさせロウデコーダ130とカラムデコーダ140を偶奇選択モードに切り替える。偶奇選択モードでは、ロウデコーダ130は、アドレスバス151からのアドレスデータを元に、偶数番ロウ選択信号バス131か奇数番ロウ選択信号バス132のどちらかをアサートする。カラムデコーダ140は、アドレスバス151からのアドレスデータを元に、偶数番カラム選択信号バス141か奇数番カラム選択信号バス142のどちらかをアサートする。
次に、アドレスカウンタ150にメモリアレイ100内の(N行、M列)を指定するデータを格納する。格納されたアドレスデータは、アドレスバス151を介してロウデコーダ130、カラムデコーダ140に供給される。ロウデコーダ130は、アドレスデータを元に、N行を選択するロウ選択信号と偶奇の等しい番号のロウ選択信号全てをアサートする。カラムデコーダ140は、アドレスデータを元に、M列を選択するカラム選択信号と偶奇の等しい番号のカラム選択信号全てをアサートする。結果として、(N行、M列)のメモリワードを含むメモリアレイ100内の四分の一のメモリワードが選択状態となる。
データ供給手段110には全面書き込み時とは反転したパターンを格納しておく。例えば、1ワードが8ビット構成の場合で全面書き込み時にデータ(10101010)を格納した場合、データ(01010101)を格納する。この状態でメモリ書き込みを実施すると(N行、M列)のメモリワードを含むメモリアレイ100内の四分の一に隣接ビットのデータが反転したパターンが書き込まれる。
次に、アドレスカウンタ150にメモリアレイ100内の(N+1行、M+1列)を指定するデータを格納する。格納されたアドレスデータはアドレスバス151を介してロウデコーダ130、カラムデコーダ140に供給される。ロウデコーダ130、カラムデコーダ140はデータ書き込みを実行すると、(N+1行、M+1列)のメモリワードを含むメモリアレイ100内の四分の一に(N行、M列)と同一のデータが書き込まれる。結果として、メモリアレイ100にはチェッカーボードパターンが書き込まれたことになる。つまり、メモリ容量に関わらず3回の書き込み時間およびデータ送信時間があればチェッカーボードパターンを書き込める。
以上説明したように、本実施形態の半導体記憶装置は、全面書き込み1回ののちに四分の一書き込みを2回実施することでチェッカーボードパターンの書き込みを実現したが、1回目の四分の一書き込みと2回目の四分の一書き込みでそれぞれ異なるロウアドレスおよびカラムアドレスが指定されていればよく、四分の一書き込みの際に指定するアドレスの順番は問わない。例えば、1回目の四分の一書き込みで指定するアドレスを(N行、M+1列)にした場合、2回目の四分の一書き込みでは(N+1行、M列)を指定する。また全メモリセルへの書き込み回数を均一化するために、(N行、M列)、(N+1行、M列)へ同一のデータを四分の一書き込みで書き込み、(N行、M+1列)、(N+1行、M+1列)へ先ほどのデータからビット反転させたデータを四分の一書き込みで書き込むことで計4回の書き込みでチェッカーボードパターンの書き込みを実現できる。この手法は書き込み時間が1回分増えるが、メモリアレイ100内で書き込み回数を均一にできるという利点を持つ。また、メモリワードを構成するビット数は偶奇を問わず任意の数に構成可能である。
100 メモリアレイ
101 メモリセル群(1ワード分)
102 ワードセレクタ
110 データ供給手段
111 ビット線バス
130 ロウデコーダ
131 ロウ選択信号バス(偶数番選択用)
132 ロウ選択信号バス(奇数番選択用)
140 カラムデコーダ
141 カラム選択信号バス(偶数番選択用)
142 カラム選択信号バス(奇数番選択用)
150 アドレスカウンタ
151 アドレス信号バス
160 制御回路
161 カラム・ロウ偶奇選択信号線
162 メモリアレイ全選択信号線
101 メモリセル群(1ワード分)
102 ワードセレクタ
110 データ供給手段
111 ビット線バス
130 ロウデコーダ
131 ロウ選択信号バス(偶数番選択用)
132 ロウ選択信号バス(奇数番選択用)
140 カラムデコーダ
141 カラム選択信号バス(偶数番選択用)
142 カラム選択信号バス(奇数番選択用)
150 アドレスカウンタ
151 アドレス信号バス
160 制御回路
161 カラム・ロウ偶奇選択信号線
162 メモリアレイ全選択信号線
Claims (2)
- 複数のメモリセル群と一つのワードセレクタにより構成されるメモリワードを複数備え、行方向に隣接する前記メモリワードはそれぞれ列方向を軸に反転配置し、列方向に隣接する前記メモリワードはそれぞれ行方向を軸に反転配置し、前記複数のメモリワードをマトリクス状に並べたメモリアレイと、
前記メモリアレイに接続され、一ワード分の書き込みデータを供給するデータ供給手段と、
前記メモリアレイ内の特定の一ワードを選択するためのアドレスを保持するアドレスカウンタと、
前記アドレスカウンタに接続され、一行選択、偶数行一括選択、奇数行一括選択、全行一括選択モードに機能切り替え可能なロウデコーダと、
前記アドレスカウンタに接続され、一列選択、偶数列一括選択、奇数列一括選択、全列一括選択モードに機能切り替え可能なカラムデコーダと、
前記カラムデコーダと前記ロウデコーダの機能切り替えを制御する制御回路と、
を備えたことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項1記載の半導体記憶装置において、
全行一括選択かつ全列一括選択モードを選択し、全メモリワードにメモリワード内で隣接するメモリセルのデータが反転するパターンのデータを書き込む工程、
続いて、偶数または奇数行一括選択および、偶数列または奇数列一括選択モードを選択し、選択されたメモリワードに前記反転するパターンとは逆のパターンのデータを書き込む工程、
さらに、前記偶数または奇数行一括選択および、偶数列または奇数列一括選択モードで選択されなかった奇数行または偶数行一括選択および、奇数列または偶数列一括選択モードを選択し、選択されたメモリワードに前記反転するパターンとは逆のパターンと同じパターンのデータを書き込む工程、
を有することを特徴とするデータ書き込み方法。
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