(57)【要約】【課題】アクセス頻度が高いプレートのリフレッシュ動作頻度を上げる技術を提供する。【解決手段】半導体装置において、プレートへのアクセス頻度を検出し、アクセス頻度が所定の閾値を超えたときに活性信号を出力するディスターブカウンタ回路と、オートリフレッシュコマンド時に活性信号を検出すると、アクセス頻度が所定の閾値以上のプレートについてのリフレッシュ割り込み信号を出力するリフレッシュカウンタ回路とを提供する。【選択図】図１
2013004158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メモリ動作中にメモリセルに書き込まれた記憶データのリフレッシュ動作を行う半導体装置において、
プレートへのアクセス頻度を検出し、該アクセス頻度が所定の閾値を超えたときに活性信号を出力するディスターブカウンタ回路と、
オートリフレッシュコマンド時に前記活性信号を検出すると、前記アクセス頻度が所定の閾値以上のプレートについてのリフレッシュ割り込み信号を出力するリフレッシュカウンタ回路と、を備え、
前記リフレッシュ割り込み信号に応じて、前記プレートのリフレッシュ動作が他のプレートのリフレッシュ動作よりも多く行われることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ディスターブカウンタ回路と前記リフレッシュカウンタ回路は、プレート毎に設けら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。
【請求項３】
前記プレートへのアクセス頻度は、該プレートにおけるワード線に対する書き込み電圧の印加回数によりカウントされることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記所定の閾値は、前記プレートに対するリフレッシュ動作を２倍化する値に設定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
メモリセルに書き込まれた記憶データのリフレッシュ制御方法において、
プレートへのアクセス頻度を検出して該アクセス頻度が所定の閾値を超えたときに活性信号を出力し、オートリフレッシュコマンド時に前記活性信号を検出すると前記アクセス頻度が所定の閾値以上のプレートについてのリフレッシュ割り込み信号を出力し、前記リフレッシュ割り込み信号に応じて前記プレートのリフレッシュ動作が他のプレートのリフレッシュ動作よりも多く行うことを特徴とするリフレッシュ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクセス頻度の高いプレートに対してリフレッシュを割り込むための構成を備える半導体装置及びそのリフレッシュ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイナミックＲＡＭなどの半導体記憶装置においては、電荷をコンデンサに保持することでデータ情報を記憶している。このデータ情報の劣化を回復させるために再び記憶し直すリフレッシュ動作が必要となる。
【０００３】
特許文献１は、複数のメモリブロックを備えた半導体装置を開示する。各メモリブロックは、メモリセルアレイ、Ｉ/Ｏゲート、駆動回路、列デコーダ、行デコーダなどを有し、入力端子１から入力されるアドレス信号が動作ブロック選択回路２、列アドレスバッファ３、及び行アドレスバッファ４に与えられる。この動作ブロック選択回路２からのブロック選択信号によりいずれかのメモリブロックが選択される。入力された入力列アドレス信号が列アドレスバッファ３から列デコーダに与えられ、列デコーダは列アドレス信号に応じて列アドレスを指定する。入力された行アドレス信号が行アドレスバッファ４から行デコーダに与えられ、行デコーダは行アドレス信号に応じてワード線を活性化する。このような半導体装置では、ディスターブリフレッシュ試験と呼ばれる試験を行い、メモリセルの不良を発見している。
【０００４】
近年、プロセスの微細化に伴い、隣接ワード線のディスターブの影響が無視できない状態となっている。上述のような半導体装置においては、読み出し、書き込み動作を繰り返している間に、非選択セルのデータが反転するというデータディスターブの問題がある。つまり、データディスターブとは、メモリセル中にある特定のワード線に書き込み、読み出しのための電圧を加えると、その電圧が選択された行および列につながっている隣接セル（非選択セル）にも僅かな影響を与え、その動作を繰り返している間に、僅かな影響の積み重ねで選択されたセル以外のセルの情報が反転する現象をいう。例えば、データ書込み時に、選択ワード線に接続された非選択メモリセルのデータが劣化する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−１０５６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのため、半導体装置では、メモリセルの論理データの劣化を回復させるリフレッシュ動作を頻繁に実行しなければならず、リフレッシュビジー率が増大する。リフレッシュビジー率の増大は、通常の読み出し、書き込み動作を妨げる原因となり、消費電流の増大の原因となる。
【０００７】
また、リフレッシュを行う際に、ワード線単位では生後は回路的に非常に困難であり、回路が複雑になってしまう。
【０００８】
本発明者らは、上記従来技術の欠点を解消してディスターブによる耐性を上げることを目的として鋭意研究を重ねた結果、アクセス頻度が高いプレート（ＰＬＴ）にはディスターブされているワード線が存在する確立が高いという見地から、プレートのアクセス頻度を検出して、当該アクセス頻度高のプレートのリフレッシュ頻度を上げる構成を採用し、かつプレート単位での制御により構成することで、回路的な簡易化も図ることを可能にしながら、ディスターブによる影響が低減できることを発見し、この知見に基づく発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明は、リフレッシュ頻度をプレート単位で変化させることでディスターブによる影響を低減できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題に鑑み、本発明の一態様は、メモリ動作中にメモリセルに書き込まれた記憶データのリフレッシュ動作を行う半導体装置において、半導体装置はプレートへのアクセス頻度を検出し、該アクセス頻度が所定の閾値を超えたときに活性信号を出力するディスターブカウンタ回路と、オートリフレッシュコマンド時に前記活性信号を検出すると、前記アクセス頻度が所定の閾値以上のプレートについてのリフレッシュ割り込み信号を出力するリフレッシュカウンタ回路と、を備え、前記リフレッシュ割り込み信号に応じて、前記プレートのリフレッシュ動作が他のプレートのリフレッシュ動作よりも多く行われる半導体装置に関する。
【００１１】
更に本発明の他の態様は、メモリセルに書き込まれた記憶データのリフレッシュ制御方法において、プレートへのアクセス頻度を検出して該アクセス頻度が所定の閾値を超えたときに活性信号を出力し、オートリフレッシュコマンド時に活性信号を検出するとアクセス頻度が所定の閾値以上のプレートについてのリフレッシュ割り込み信号を出力し、リフレッシュ割り込み信号に応じてプレートのリフレッシュ動作が他のプレートのリフレッシュ動作よりも多く行うリフレッシュ制御方法に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リフレッシュ頻度を変化することでディスターブによる影響が低減され、半導体装置のディスターブによる耐性を向上できる。
【００１３】
また、本発明の実施形態によれば、アクセス頻度が高いプレートのリフレッシュ（ＲＥＦ）動作を約２倍化し、ディスターブ特性を改善できる。
【００１４】
本発明の更なる利点及び実施形態を、記述と図面を用いて下記に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態によるディスターブカウンタ回路とリフレッシュカウンタ回路の概略図を示す。
【図２】本発明の実施形態によるリフレッシュ動作を説明するためのタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態に従う半導体装置及びそのリフレッシュ方法について、添付図面を参照しつつ詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。
【００１７】
まず、本発明が対象とするＤＲＡＭの一般構成を説明する。ＤＲＡＭは、メモリセルアレイと、セルアレイ周辺に配置されるセンスアンプ、Ｘデコーダ、Ｙデコーダと、制御信号用のアドレスバッファ、入出力インターフェース、コマンドバッファ＆デコーダ、データ回路等から構成される。上記メモリセルアレイは、バンク単位で配置され、各バンクはそれぞれのバンク制御回路を備える。
【００１８】
上記バンクは、外部とのデータ入出力は共通であるが、それぞれのバンク制御回路により個別に内部動作が可能（例えば、バンク単位に同時にリフレッシュ可能）である。バンクには、Ｘデコーダ、Ｙデコーダ、センスアンプ、セルアレイなどが含まれる。また、バンクは、さらに複数のサブブロック（プレート）から構成され、デコーダも分割、階層化され得る。なお、バンクの構成はかかる構成に制限されるものでないことは勿論である。また、本発明においてプレートとは、メモリセルアレイバンクを複数のサブブロックに分割したものをいう。
【００１９】
図１に示すように、本発明の実施形態においてＤＲＡＭは、所定の閾値以上のアクセス頻度があった場合に“Ｈｉ”のプレートディスターブ情報信号（ＰＬＴＤＩＳＴ）を出力するディスターブカウンタ回路１０と、プレートに対するリフレッシュ割り込み信号（ＲＥＦＡＤＤ）を出力するリフレッシュカウンタ回路２０とを備えている。本発明の実施形態では、ＤＲＡＭのプレート毎にディスターブカウンタ回路１０とリフレッシュカウンタ回路２０が用意され、各プレートのリフレッシュ動作が個別に制御される。アクセス頻度は、プレートにおけるワード線に対する書き込み電圧の印加回数によりカウントされる。
【００２０】
本発明の実施形態によるＤＲＡＭは、メモリセルにおけるコンデンサに電荷の形態でデータ情報を記憶している。この電荷がリーク電流やディスターブにより減少した場合、その記憶情報が損なわれる。そのため、コンデンサからのデータ消失を防ぐために、一定間隔毎に電荷を再チャージするリフレッシュ動作（再書き込み動作）を必要とする。
【００２１】
リフレッシュ動作には、オートリフレッシュモードとセルフリフレッシュモードがある。オートリフレッシュモードでは、メモリコントローラからＤＲＡＭに対してコマンドを発行すると、ＤＲＡＭの内部にあるリフレッシュカウンタが示す行アドレスに対してリフレッシュ動作を行う。データを保持するためには、リフレッシュサイクル内に全てのロウアドレスに対してＤＲＡＭのリフレッシュ動作を行う必要がある。
【００２２】
本発明の実施形態において、ディスターブカウンタ回路１０は、検出したプレート選択信号（ＰＬＴｍ選択信号）の頻度をディスターブカウンタ回路１０内でカウントし、その頻度が所定の閾値以上の回数を超えた場合には、リフレッシュカウンタ回路２０へプレートディスターブ情報信号（ＰＬＴＤＩＳＴ）を出力する。また、ディスターブカウンタ回路１０は、リセット信号（ＲＳＴｍ）によりそのカウンタ値がリセットされる。
【００２３】
リフレッシュカウンタ回路２０は、外部からオートリフレッシュ信号（ＡＲＥＦ）と、ディスターブカウンタ回路１０からのプレートディスターブ情報信号を受け、後段へのリフレッシュ割り込み信号（ＲＥＦＡＤＤ）を出力する。また、リフレッシュカウンタ回路２０は、リセット信号により初期化される。
【００２４】
次に、図２を参照しながら本発明の実施形態による半導体装置のリフレッシュ制御方法を説明する。
【００２５】
本発明の実施形態において、オートリフレッシュは、製品や容量によって異なるが、例えば６４ｍｓなどのｔＲＥＦ期間中に４Ｋ〜１６Ｋ回実施される。
【００２６】
本発明の実施形態では、オートリフレッシュの際に、各ディスターブカウンタ回路は、自プレートへのプレート（ＰＬＴｍ）選択信号をカウントする。カウント値がＮ回以上あった場合には、ディスターブカウンタ回路１０の出力するプレートディスターブ情報信号は“Ｈｉ”となる。そして、プレートが切り替わるオートリフレッシュのコマンド時にリフレッシュカウンタ回路２０の出力するリフレッシュ割り込み信号に応じた該当プレートに対するリフレッシュコマンドが割り込まれる。プレートにおけるディスターブ回数を示すカウント値がＮ回に達しなかった場合には、自プレートに対するリフレッシュ動作が開始された段階でディスターブカウンタ回路１０のカウンタ値がリセットされる。これにより、自プレートのリフレッシュ動作までに当該プレートにＮ回以上のアクセスがあった場合にのみ、該プレートのリフレッシュ割り込みが入る。割り込みが入った分だけ、割り込みがないプレートに対してはリフレッシュ期間が延びてしまうので、通常のディスターブが多くない状態でのリフレッシュ実力は確保する必要がある。
【００２７】
続いて、図２に示す本発明の実施形態による半導体装置の具体的なタイミング例について説明する。以下においては、メモリセルアレイバンクが１６個のプレートを有する半導体装置について例示的に説明する。タイミング例は、１６個のプレート（ＰＬＴ０〜１５）があるメモリ構成において、例えばＰＬＴ５とＰＬＴ１２の特定のプレートにディスターブが集中している場合を想定したタイミングチャートである。
【００２８】
初期化でのリセット（ＲＥＳＥＴ）信号により、ディスターブカウンタ回路１０とリフレッシュカウンタ回路２０をリセットする。その後各プレートのディスターブ回数がカウントされ、ＰＬＴ１２の回数がＰＬＴ６をリフレッシュしている期間において、Ｎ回のディスターブ回数を超えたため、ＰＬＴ１２についてのプレートディスターブ情報信号（ＰＬＴＤＩＳＴ１２）が“Ｈｉ”となる。この“Ｈｉ”を受けて、次プレートのＰＬＴ７のリフレッシュ開始時にＰＬＴ１２のリフレッシュが割り込まれる。この割り込みによりリセット（ＲＳＴ１２）が“Ｈｉ”となり、ＰＬＴ１２用のディスターブカウンタ回路１０はリセットされる。
【００２９】
ＰＬＴ５側はＰＬＴ５のリフレッシュ動作により、ＰＬＴ５用のディスターブカウンタがリセットされた後、ＰＬＴ１１のリフレッシュ期間中にＰＬＴ５のアクセス回数がＮ回を超えて、ＰＬＴ５についてのプレートディスターブ情報信号（ＰＬＴＤＩＳＴ５）が“Ｈｉ”となり、次リフレッシュプレートであるＰＬＴ１２のリフレッシュ開始時にＰＬＴ５のリフレッシュが割り込まれる。この割り込みによりリセット（ＲＳＴ５）が“Ｈｉ”となり、ＰＬＴ５用ディスターブカウンタ回路１０はリセットされる。同様な形で各プレートに対してＮ回のアクセス回数検出が行われる。
【００３０】
図２のタイミングチャートにおいて、ＰＬＴ３、４、６に着目すると次リフレッシュまでに、４回の割り込みが入っていることになる。この割り込み回数については、Ｎの値を変化させることで所望の回数に調整できる。例えば、Ｎの値を変化させてリフレッシュ動作を通常の２倍にすることができる。
【００３１】
以上により、アクセス頻度が高いプレートについては、リフレッシュ頻度を多くすることが可能であり、当該プレートで存在する可能性が高い、ディスターブされているワード線のリフレッシュ回数を増やすことができる。それゆえに、半導体装置のディスターブに対する耐性が強化される。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ディスターブカウンタ回路
２０  リフレッシュカウンタ回路
ＰＬＴ  プレート（サブブロック）
ＲＥＦＲＥＳＨ  リフレッシュ信号
ＰＬＴＤＩＳＴ  プレートディスターブ情報信号
ＡＲＥＦ  オートリフレッシュ信号
ＲＳＴｍ  リセット信号
ＲＥＳＥＴ  リセット信号
ＲＥＦＡＤＤ  リフレッシュ割り込み信号
【図１】
2013004158.tif 000003
【図２】
2013004158.tif 000004