JPH11297087A - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- JPH11297087A JPH11297087A JP10301498A JP10301498A JPH11297087A JP H11297087 A JPH11297087 A JP H11297087A JP 10301498 A JP10301498 A JP 10301498A JP 10301498 A JP10301498 A JP 10301498A JP H11297087 A JPH11297087 A JP H11297087A
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- G11C11/5642—Sensing or reading circuits; Data output circuits
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- G11C2211/00—Indexing scheme relating to digital stores characterized by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C2211/56—Indexing scheme relating to G11C11/56 and sub-groups for features not covered by these groups
- G11C2211/563—Multilevel memory reading aspects
- G11C2211/5634—Reference cells
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- Computer Hardware Design (AREA)
- Read Only Memory (AREA)
- Dram (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プロセス起因や回路起因によるゲート電圧、
閾値電圧が変動した場合においても、正確なデータの読
み出しを可能にした多値セル型マスクROMを提供す
る。 【解決手段】 多値セル型マスクROMにおけるデータ
の読み出しに用いる参照電圧を発生する参照電圧発生部
V−REFとして、それぞれメモリセルの閾値電圧に対
応して異なる閾値電圧に設定され、かつ対応するワード
電圧VG1,VG2,VG3が供給される複数のリファ
レンスセルR−CELLを有しており、これら複数のリ
ファレンスセルのうち選択されたリファレンスセルから
出力される電圧を参照電圧RAとして出力する。メモリ
セルM−CELLにおける閾値電圧、ゲート電圧に変動
が生じた場合には、参照電圧発生部V−REFにおいて
も、これに対応して閾値電圧の変動、ゲート電圧の変動
が生じ、かつこの変動に対応した参照電圧RAが発生さ
れるため、メモリセルからの正確なデータの読み出しが
可能となる。
閾値電圧が変動した場合においても、正確なデータの読
み出しを可能にした多値セル型マスクROMを提供す
る。 【解決手段】 多値セル型マスクROMにおけるデータ
の読み出しに用いる参照電圧を発生する参照電圧発生部
V−REFとして、それぞれメモリセルの閾値電圧に対
応して異なる閾値電圧に設定され、かつ対応するワード
電圧VG1,VG2,VG3が供給される複数のリファ
レンスセルR−CELLを有しており、これら複数のリ
ファレンスセルのうち選択されたリファレンスセルから
出力される電圧を参照電圧RAとして出力する。メモリ
セルM−CELLにおける閾値電圧、ゲート電圧に変動
が生じた場合には、参照電圧発生部V−REFにおいて
も、これに対応して閾値電圧の変動、ゲート電圧の変動
が生じ、かつこの変動に対応した参照電圧RAが発生さ
れるため、メモリセルからの正確なデータの読み出しが
可能となる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はワード線電圧を時間
をおいて段階的に変化させてデータを読み出す多値セル
型マスクROMに関し、特にプロセス要因によるセル閾
値変動や、回路起因によるゲート電圧変動に対しても正
確な読み出しを可能にした半導体記憶装置に関する。
をおいて段階的に変化させてデータを読み出す多値セル
型マスクROMに関し、特にプロセス要因によるセル閾
値変動や、回路起因によるゲート電圧変動に対しても正
確な読み出しを可能にした半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体記憶装置における記憶容量の高容
量化の要求に伴い、メモリセルを複数の異なる閾値に設
定し、ワード線電圧を時間をおいて段階的に変化させる
ことで、多値データの読み出しを可能にした多値セル型
マスクROMが提案されている。図17はこのような従
来の半導体記憶装置の概略構成を示すブロック構成図で
ある。本セル部MCのメモリセルM−CELLには、図
には示されないが、異なる閾値電圧例えば、閾値電圧V
t0,Vt1,Vt2,Vt3に設定されたメモリセル
が配設されており、XデコーダX−DECで所望のメモ
リセルのワード線WLが選択される。また、ゲート電圧
コンバータ回路V−CONVは定電圧発生回路V−GE
Nで発生されたゲート電圧VG1,VG2,VGをタイ
ミング制御信号Φ1,Φ2,Φ3に基づいて前記Xデコ
ーダX−DECを介して前記選択されたワード線WLに
供給する。また、YセレクタY−SELとGNDセレク
タG−SELとで選択されたメモルセルのデジット線か
ら読み出される電流は、対応するセンスアンプ回路S−
AMPから出力SAとして出力され、この出力SAは差
動回路DEFにおいて参照電圧発生部V−REFからの
参照電圧RAと比較されて出力SOが出力される。この
出力SOは変換回路CONVにおいて上位/下位の2ビ
ットデータとして出力される。
量化の要求に伴い、メモリセルを複数の異なる閾値に設
定し、ワード線電圧を時間をおいて段階的に変化させる
ことで、多値データの読み出しを可能にした多値セル型
マスクROMが提案されている。図17はこのような従
来の半導体記憶装置の概略構成を示すブロック構成図で
ある。本セル部MCのメモリセルM−CELLには、図
には示されないが、異なる閾値電圧例えば、閾値電圧V
t0,Vt1,Vt2,Vt3に設定されたメモリセル
が配設されており、XデコーダX−DECで所望のメモ
リセルのワード線WLが選択される。また、ゲート電圧
コンバータ回路V−CONVは定電圧発生回路V−GE
Nで発生されたゲート電圧VG1,VG2,VGをタイ
ミング制御信号Φ1,Φ2,Φ3に基づいて前記Xデコ
ーダX−DECを介して前記選択されたワード線WLに
供給する。また、YセレクタY−SELとGNDセレク
タG−SELとで選択されたメモルセルのデジット線か
ら読み出される電流は、対応するセンスアンプ回路S−
AMPから出力SAとして出力され、この出力SAは差
動回路DEFにおいて参照電圧発生部V−REFからの
参照電圧RAと比較されて出力SOが出力される。この
出力SOは変換回路CONVにおいて上位/下位の2ビ
ットデータとして出力される。
【0003】前記参照電圧発生部V−REFは、1つの
リファレンスアンプR−AMPに1つのリファレンスセ
ルアレイR−CELLの形で構成される。図18はその
一例の回路構成図であり、リファレンスセルアレイR−
CELLはメモリセルと同時に形成されており、予め設
定された閾値、例えばVt0に設定され、図17に示さ
れるリファレンズXデコーダRX−DECによりゲート
電圧VG1がゲートに供給され、またリファレンスYセ
レクタRY−SELとリファレンスGNDセレクタRG
−SELによってデジット線電流がリファレンスアンプ
R−AMPに出力され、前記した参照電圧RAが出力さ
れる。
リファレンスアンプR−AMPに1つのリファレンスセ
ルアレイR−CELLの形で構成される。図18はその
一例の回路構成図であり、リファレンスセルアレイR−
CELLはメモリセルと同時に形成されており、予め設
定された閾値、例えばVt0に設定され、図17に示さ
れるリファレンズXデコーダRX−DECによりゲート
電圧VG1がゲートに供給され、またリファレンスYセ
レクタRY−SELとリファレンスGNDセレクタRG
−SELによってデジット線電流がリファレンスアンプ
R−AMPに出力され、前記した参照電圧RAが出力さ
れる。
【0004】このような多値セル型マスクROMにおけ
るデータ読み出し動作を説明する。ここで、前記したゲ
ート電圧VG,VG2,VG3と閾値電圧Vt0,Vt
1,Vt2,Vt3には、 Vt0<VG1<Vt1<VG2<Vt2<VG3<V
t3 の関係があり、しかも、 VG1−Vt0=VG2−Vt1=VG3−Vt2=Δ
V0 に設定される。これは前記参照電圧発生部V−REFの
リファレンスセルアレイR−CELLについても同じで
あり、 VG1−Vt0=ΔV0 に設定されている。
るデータ読み出し動作を説明する。ここで、前記したゲ
ート電圧VG,VG2,VG3と閾値電圧Vt0,Vt
1,Vt2,Vt3には、 Vt0<VG1<Vt1<VG2<Vt2<VG3<V
t3 の関係があり、しかも、 VG1−Vt0=VG2−Vt1=VG3−Vt2=Δ
V0 に設定される。これは前記参照電圧発生部V−REFの
リファレンスセルアレイR−CELLについても同じで
あり、 VG1−Vt0=ΔV0 に設定されている。
【0005】今、閾値電圧Vt0のメモリセルが選択さ
れたとし、ワ−ド線がVG1に達すると、選択セルはオ
ンする。この時ゲート電圧VG1と閾値電圧Vt0の差
ΔV0で決定されるセル電流に従い、センスアンプ回路
S−AMPの出力SAのレベルはVsa0まで引き下げ
られる。出力電圧SAと参照電圧RAがともに等しくV
sa0となるため、差動回路DEFの出力SOは“H”
となる。
れたとし、ワ−ド線がVG1に達すると、選択セルはオ
ンする。この時ゲート電圧VG1と閾値電圧Vt0の差
ΔV0で決定されるセル電流に従い、センスアンプ回路
S−AMPの出力SAのレベルはVsa0まで引き下げ
られる。出力電圧SAと参照電圧RAがともに等しくV
sa0となるため、差動回路DEFの出力SOは“H”
となる。
【0006】次に、閾値電圧Vt1のメモリセルが選択
されたとする。前記したようにワード線がVG1のとき
選択セルはオフのままである。この時センスアンプS−
AMPの出力SAはレベルVsa3(>Vsa0)にあ
り、その出力電圧SAが参照電圧RAよりも高く、この
時点での出力SOは“L”である。そして、ワード線が
VG2に達すると、選択セルはオンする。この時流れる
セル電流に従い、センスアンプS−AMPの出力SAの
レベルは引き下げられるが、VG2とVt1の差とゲー
ト電圧VG1とVt0の差はともにΔV0であるためセ
ル電流も等しくなり、結果SAのレベルはVsa0まで
引き下げられる。この時点で出力電圧SAと参照電圧R
Aがともに等しくVsa0になるため、差動回路の出力
SOは“H”となる。
されたとする。前記したようにワード線がVG1のとき
選択セルはオフのままである。この時センスアンプS−
AMPの出力SAはレベルVsa3(>Vsa0)にあ
り、その出力電圧SAが参照電圧RAよりも高く、この
時点での出力SOは“L”である。そして、ワード線が
VG2に達すると、選択セルはオンする。この時流れる
セル電流に従い、センスアンプS−AMPの出力SAの
レベルは引き下げられるが、VG2とVt1の差とゲー
ト電圧VG1とVt0の差はともにΔV0であるためセ
ル電流も等しくなり、結果SAのレベルはVsa0まで
引き下げられる。この時点で出力電圧SAと参照電圧R
Aがともに等しくVsa0になるため、差動回路の出力
SOは“H”となる。
【0007】以下、閾値電圧Vt2,Vt3のメモリセ
ルについても同様であり、閾値電圧Vt2のメモリセル
はゲート電圧VG3になると“H”を出力し、閾値電圧
Vt3のメモリセルはゲート電圧VG3に達しても常時
“L”を出力することになる。これにより、多値のデー
タの読み出しが可能となる。
ルについても同様であり、閾値電圧Vt2のメモリセル
はゲート電圧VG3になると“H”を出力し、閾値電圧
Vt3のメモリセルはゲート電圧VG3に達しても常時
“L”を出力することになる。これにより、多値のデー
タの読み出しが可能となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の多
値セル型マスクROMでは、前記したゲート電圧と閾値
電圧との間の電圧差がすべて等しくΔV0となる理想的
な条件であれば、動作上問題は起こらない。しかしなが
ら、実際には、種々の要因により必ずしもゲート電圧や
閾値電圧が設計時の値どおりに製造できないことがあ
る。例えば、プロセス起因によってメモリセルの閾値電
圧が変動(シフト)されたり、回路起因によってゲート
電圧がシフトされたりすることがある。このため、この
ようなシフトが生じたときに、正確なデータの読み出し
ができなくなることかある。
値セル型マスクROMでは、前記したゲート電圧と閾値
電圧との間の電圧差がすべて等しくΔV0となる理想的
な条件であれば、動作上問題は起こらない。しかしなが
ら、実際には、種々の要因により必ずしもゲート電圧や
閾値電圧が設計時の値どおりに製造できないことがあ
る。例えば、プロセス起因によってメモリセルの閾値電
圧が変動(シフト)されたり、回路起因によってゲート
電圧がシフトされたりすることがある。このため、この
ようなシフトが生じたときに、正確なデータの読み出し
ができなくなることかある。
【0009】例えば、プロセス起因による変動の例とし
て、閾値電圧VG1が高目のVG1uにシフトした場合
と、回路起因による変動の例として、ゲート電圧VG3
が低目のVG3dにシフトした場合について説明する。
図19はこの条件下でのタイミングチャートを示す。こ
こで、同図において、A,B,C,Dは選択セルの閾値
電圧がVt0,Vt1,Vt2,Vt3いずれであるか
を示している。そして、この場合には、閾値電圧Vt0
とVt3のメモリセルについては、特に問題が生じない
ため、その動作の説明は省略する。
て、閾値電圧VG1が高目のVG1uにシフトした場合
と、回路起因による変動の例として、ゲート電圧VG3
が低目のVG3dにシフトした場合について説明する。
図19はこの条件下でのタイミングチャートを示す。こ
こで、同図において、A,B,C,Dは選択セルの閾値
電圧がVt0,Vt1,Vt2,Vt3いずれであるか
を示している。そして、この場合には、閾値電圧Vt0
とVt3のメモリセルについては、特に問題が生じない
ため、その動作の説明は省略する。
【0010】先ず、閾値電圧がVt1uにシフトしたメ
モリセルについてみると、ワード線のゲート電圧がVG
1のとき当該選択セルはオフであり、この時センスアン
プ出力SAのレベルがVsa3となり、出力SOが
“L”となることは問題がない。しかしながら、ワ−ド
線がVG2に達すると選択セルはオンするが、閾値電圧
が高めのVt1uにシフトしているため、ゲート電圧と
閾値電圧との差は先の理想条件に比べて小さくなる(V
G2−Vt1u<VG2−Vt1=ΔV0)ためセル電
流が抑えられ、センスアンプ回路の出力SAはVsa1
まで引き下げられるものの、そのレベルはVsa0より
も高くなる。一方、リファレンスセルの閾値電圧はVt
0、ゲート電圧はVG1で固定されているため、参照電
圧RAのレベルは常にVsa0である。したがって、こ
の時点においてはまだSA<RAであるため出力SOは
期待値“H”に達しない。そして、ゲート電圧がVG3
に達した段階で増加したセル電流によりSAのレベルは
Vsa0よりも低くなり、ここでようやく出力SOのレ
ベルは“H”になる。
モリセルについてみると、ワード線のゲート電圧がVG
1のとき当該選択セルはオフであり、この時センスアン
プ出力SAのレベルがVsa3となり、出力SOが
“L”となることは問題がない。しかしながら、ワ−ド
線がVG2に達すると選択セルはオンするが、閾値電圧
が高めのVt1uにシフトしているため、ゲート電圧と
閾値電圧との差は先の理想条件に比べて小さくなる(V
G2−Vt1u<VG2−Vt1=ΔV0)ためセル電
流が抑えられ、センスアンプ回路の出力SAはVsa1
まで引き下げられるものの、そのレベルはVsa0より
も高くなる。一方、リファレンスセルの閾値電圧はVt
0、ゲート電圧はVG1で固定されているため、参照電
圧RAのレベルは常にVsa0である。したがって、こ
の時点においてはまだSA<RAであるため出力SOは
期待値“H”に達しない。そして、ゲート電圧がVG3
に達した段階で増加したセル電流によりSAのレベルは
Vsa0よりも低くなり、ここでようやく出力SOのレ
ベルは“H”になる。
【0011】次に閾値電圧がVt2のメモリセルについ
てみると、ワード線のゲート電圧がVG1,VG2のと
き選択セルはオフであり、この時センスアンプ出力SA
のレベルがVsa3、出力SOが“L”となることは問
題がない。ゲート電圧がVG3dに達すると選択セルは
オンするが、ゲート電圧が低めのVG3dにシフトして
いるため、閾値電圧とゲートと電圧との差は先の理想条
件に比べて小さくなる(VG3d−Vt2<VG3−V
t2=ΔV0)ためセル電流が抑えられ、センスアンプ
回路の出力SAはVsa2まで引き下げられるものの、
そのレベルはVsa0よりも高くなる。一方、リファレ
ンスセルの閾値電圧はVt0、ゲート電圧はVG1で固
定されているため、参照電圧RAのレベルは常にVsa
0である。したがって、この時点においてはまだSA<
RAであるため出力SOは期待値“H”に達しない。
てみると、ワード線のゲート電圧がVG1,VG2のと
き選択セルはオフであり、この時センスアンプ出力SA
のレベルがVsa3、出力SOが“L”となることは問
題がない。ゲート電圧がVG3dに達すると選択セルは
オンするが、ゲート電圧が低めのVG3dにシフトして
いるため、閾値電圧とゲートと電圧との差は先の理想条
件に比べて小さくなる(VG3d−Vt2<VG3−V
t2=ΔV0)ためセル電流が抑えられ、センスアンプ
回路の出力SAはVsa2まで引き下げられるものの、
そのレベルはVsa0よりも高くなる。一方、リファレ
ンスセルの閾値電圧はVt0、ゲート電圧はVG1で固
定されているため、参照電圧RAのレベルは常にVsa
0である。したがって、この時点においてはまだSA<
RAであるため出力SOは期待値“H”に達しない。
【0012】このように、図19のB,Cに示すとお
り、出力SOに“H”が期待されるところでH/Lの中
間レベルをとる状態が存在することになる。このため変
換回路以降の動作にマージンがなくなりデータ確定時間
の遅延、また極端な場合には変換回路においてこの中間
レベルを“L”と判定し閾値判定に誤動作を生じること
になる。なお、ここでは、ゲート電圧VG3、閾値電圧
Vt1の場合を示したが、他のゲート電圧、閾値電圧が
変動した場合でも同様な問題が発生することになる。
り、出力SOに“H”が期待されるところでH/Lの中
間レベルをとる状態が存在することになる。このため変
換回路以降の動作にマージンがなくなりデータ確定時間
の遅延、また極端な場合には変換回路においてこの中間
レベルを“L”と判定し閾値判定に誤動作を生じること
になる。なお、ここでは、ゲート電圧VG3、閾値電圧
Vt1の場合を示したが、他のゲート電圧、閾値電圧が
変動した場合でも同様な問題が発生することになる。
【0013】本発明の目的は、このようなプロセス起因
や回路起因によるゲート電圧、閾値電圧が変動した場合
においても、正確なデータの読み出しを可能にした多値
セル型マスクROMを提供することにある。
や回路起因によるゲート電圧、閾値電圧が変動した場合
においても、正確なデータの読み出しを可能にした多値
セル型マスクROMを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、多値セル型マ
スクROMにおけるデータの読み出しに用いる参照電圧
を発生する参照電圧発生部として、それぞれメモリセル
の閾値電圧に対応して異なる閾値電圧に設定され、かつ
対応するワード電圧が供給される複数のリファレンスセ
ルを有しており、これら複数のリファレンスセルのうち
選択されたリファレンスセルから出力される電圧を参照
電圧として出力する構成であることを特徴としている。
ここで、前記各閾値電圧のリファレンスセルは、それぞ
れ対応する閾値電圧のメモリセルと同一のディメンジョ
ンのトランジスタで構成される。
スクROMにおけるデータの読み出しに用いる参照電圧
を発生する参照電圧発生部として、それぞれメモリセル
の閾値電圧に対応して異なる閾値電圧に設定され、かつ
対応するワード電圧が供給される複数のリファレンスセ
ルを有しており、これら複数のリファレンスセルのうち
選択されたリファレンスセルから出力される電圧を参照
電圧として出力する構成であることを特徴としている。
ここで、前記各閾値電圧のリファレンスセルは、それぞ
れ対応する閾値電圧のメモリセルと同一のディメンジョ
ンのトランジスタで構成される。
【0015】本発明の参照電圧発生部の構成としては、
次の形態が好ましい。第1に、それぞれ対応するゲート
電圧が供給された前記複数のリファレンスセルのそれぞ
れに接続された複数のリファレンスアンプを備え、各リ
ファレンスアンプの出力を切り替え回路により切り替え
て参照電圧を出力する構成である。第2に、それぞれ対
応するゲート電圧が供給された前記複数のリファレンス
セルの出力を選択するリファレンスYセレクタを備え、
前記リファレンスYセレクタにより選択されたリファレ
ンスセルの出力を共通接続されたリファレンスアンプか
ら参照電圧として出力する構成である。第3に、それぞ
れ対応するゲート電圧が供給された前記複数のリファレ
ンスセルの各バンクセレクタを制御するリファレンスX
デコーダを備え、前記リファレンスXデコーダにより選
択されたバンクセレクタのリファレンスセルの出力を共
通接続されたリファレンスアンプから参照電圧として出
力する構成である。第4に、前記複数のリファレンスセ
ルの1つを選択するリファレンスXデコーダを備え、前
記リファレンスXデコーダにより選択されたリファレン
スセルに対してゲート電圧を供給し、かつ選択されたリ
ファレンスセルの出力を共通接続されたリファレンスア
ンプから参照電圧として出力する構成である。
次の形態が好ましい。第1に、それぞれ対応するゲート
電圧が供給された前記複数のリファレンスセルのそれぞ
れに接続された複数のリファレンスアンプを備え、各リ
ファレンスアンプの出力を切り替え回路により切り替え
て参照電圧を出力する構成である。第2に、それぞれ対
応するゲート電圧が供給された前記複数のリファレンス
セルの出力を選択するリファレンスYセレクタを備え、
前記リファレンスYセレクタにより選択されたリファレ
ンスセルの出力を共通接続されたリファレンスアンプか
ら参照電圧として出力する構成である。第3に、それぞ
れ対応するゲート電圧が供給された前記複数のリファレ
ンスセルの各バンクセレクタを制御するリファレンスX
デコーダを備え、前記リファレンスXデコーダにより選
択されたバンクセレクタのリファレンスセルの出力を共
通接続されたリファレンスアンプから参照電圧として出
力する構成である。第4に、前記複数のリファレンスセ
ルの1つを選択するリファレンスXデコーダを備え、前
記リファレンスXデコーダにより選択されたリファレン
スセルに対してゲート電圧を供給し、かつ選択されたリ
ファレンスセルの出力を共通接続されたリファレンスア
ンプから参照電圧として出力する構成である。
【0016】本発明によれば、メモリセルにおける閾値
電圧、ゲート電圧に変動が生じた場合には、参照電圧発
生部においても、これに対応して閾値電圧の変動、ゲー
ト電圧の変動が生じ、かつこの変動に対応した参照電圧
が発生されるため、メモリセルからの正確なデータの読
み出しが可能となる。
電圧、ゲート電圧に変動が生じた場合には、参照電圧発
生部においても、これに対応して閾値電圧の変動、ゲー
ト電圧の変動が生じ、かつこの変動に対応した参照電圧
が発生されるため、メモリセルからの正確なデータの読
み出しが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)本発明を2ビ
ットセルのマスクROMに適用した第1の実施形態のブ
ロック図を図1に示す。同図における各部をそれぞれ説
明する。 (1)メモリセルM−CELL:書き込まれる2ビット
情報に対応し、4値の閾値電圧(Vt0<Vt1<Vt
2<Vt3)のいずれかが設定されるメモリセルが配列
される。図2(a)はそのマスクROMメモリセルアレ
イの等価回路図を示す。このメモリセルM−CELLの
アレイはワード線WLに交差して配線された複数の副デ
ジット線SDと隣接する複数の副仮想GND線SGとの
間に形成されるMOSトランジスタCから構成される。
各副デジット線及び副仮想GND線は埋め込み拡散層に
より形成される。副デジット線はバンクセレクタBSD
を通して主デジット線Dに接続され、副仮想GND線は
バンクセレクタBSGをして主仮想GND線Gに接続さ
れる。バンクセレクタBSDはバンクセレクト線BLD
によりオン/オフを制御し、バンクセレクタBSGはバ
ンクセレクト線BLGによりオン/オフを制御される。
メモリセルは主デジット線Dと主仮想GND線G、バン
クセレクタBSDとBSGにそれぞれ接続されるアレイ
を繰り返しの単位としてメモリセル部に配置されてい
る。
ットセルのマスクROMに適用した第1の実施形態のブ
ロック図を図1に示す。同図における各部をそれぞれ説
明する。 (1)メモリセルM−CELL:書き込まれる2ビット
情報に対応し、4値の閾値電圧(Vt0<Vt1<Vt
2<Vt3)のいずれかが設定されるメモリセルが配列
される。図2(a)はそのマスクROMメモリセルアレ
イの等価回路図を示す。このメモリセルM−CELLの
アレイはワード線WLに交差して配線された複数の副デ
ジット線SDと隣接する複数の副仮想GND線SGとの
間に形成されるMOSトランジスタCから構成される。
各副デジット線及び副仮想GND線は埋め込み拡散層に
より形成される。副デジット線はバンクセレクタBSD
を通して主デジット線Dに接続され、副仮想GND線は
バンクセレクタBSGをして主仮想GND線Gに接続さ
れる。バンクセレクタBSDはバンクセレクト線BLD
によりオン/オフを制御し、バンクセレクタBSGはバ
ンクセレクト線BLGによりオン/オフを制御される。
メモリセルは主デジット線Dと主仮想GND線G、バン
クセレクタBSDとBSGにそれぞれ接続されるアレイ
を繰り返しの単位としてメモリセル部に配置されてい
る。
【0018】(2)定電圧発生回路V−GEN:多値セ
ルトランジスタの閾値電圧のそれぞれの間のレベルの複
数種類の電圧を発生する。ここでは、VG1,VG2,
VG3の3種類の電圧を発生する。なお、前記閾値電圧
との間には、 Vt0<VG1<Vt1<VG2<Vt2<VG3<V
t3 の関係がある。 (3)ゲート電圧コンバータ回路V−CONV:タイミ
ング制御信号を受け、定電圧発生回路V−GENの出力
電圧を切り替えてXデコーダX−DECに供給する。本
実施形態ではタイミング制御信号Φ1,Φ2,Φ3,よ
りVG1,VG2,VG3を順次XデコーダX−DEC
に供給する。 (4)XデコーダX−DEC:選択するメモリセルアレ
イのバンクセレクト線BLに電源電圧を与え、選択メモ
リセルのワード線WLにゲート電圧VG1,VG2,V
G3を与える。 (5)YセレクタY−SEL:メモリセルアレイのデジ
ット線Dを選択しセンスアンプと接続する。 (6)GNDセレクタG−SEL:メモリセルアレイの
仮想GND線Gを選択しGNDに接続する。 (7)センスアンプ回路S−AMP:選択されたメモリ
セルトランジスタのオン/オフに従い所定の電圧の出力
SAを発生する。 (8)差動回路DEF:センスアンプの出力SAと、参
照電圧RAを比較し、SAとRAの高低に応じて出力S
Oを発生する。 (9)変換回路CONV:出力SOを受け、ワード線上
においてゲート電圧VG1,VG2,VG3のどの段階
でSAとRAの反転が起きたか、すなわちメモリセルが
オンしたかを判定し、選択セルの閾値情報を上位/下位
の2ビットデータとして変換出力する。 (10)本セル部MC:前記(1)〜(9)で構成され
る。 (11)参照電圧発生部V−REF:参照電圧RAを発
生する。
ルトランジスタの閾値電圧のそれぞれの間のレベルの複
数種類の電圧を発生する。ここでは、VG1,VG2,
VG3の3種類の電圧を発生する。なお、前記閾値電圧
との間には、 Vt0<VG1<Vt1<VG2<Vt2<VG3<V
t3 の関係がある。 (3)ゲート電圧コンバータ回路V−CONV:タイミ
ング制御信号を受け、定電圧発生回路V−GENの出力
電圧を切り替えてXデコーダX−DECに供給する。本
実施形態ではタイミング制御信号Φ1,Φ2,Φ3,よ
りVG1,VG2,VG3を順次XデコーダX−DEC
に供給する。 (4)XデコーダX−DEC:選択するメモリセルアレ
イのバンクセレクト線BLに電源電圧を与え、選択メモ
リセルのワード線WLにゲート電圧VG1,VG2,V
G3を与える。 (5)YセレクタY−SEL:メモリセルアレイのデジ
ット線Dを選択しセンスアンプと接続する。 (6)GNDセレクタG−SEL:メモリセルアレイの
仮想GND線Gを選択しGNDに接続する。 (7)センスアンプ回路S−AMP:選択されたメモリ
セルトランジスタのオン/オフに従い所定の電圧の出力
SAを発生する。 (8)差動回路DEF:センスアンプの出力SAと、参
照電圧RAを比較し、SAとRAの高低に応じて出力S
Oを発生する。 (9)変換回路CONV:出力SOを受け、ワード線上
においてゲート電圧VG1,VG2,VG3のどの段階
でSAとRAの反転が起きたか、すなわちメモリセルが
オンしたかを判定し、選択セルの閾値情報を上位/下位
の2ビットデータとして変換出力する。 (10)本セル部MC:前記(1)〜(9)で構成され
る。 (11)参照電圧発生部V−REF:参照電圧RAを発
生する。
【0019】図3に前記センスアンプ回路S−AMPの
構成と差動回路DEFの構成を示す。センスアンプ回路
S−AMPは抵抗として使用されるPチャネルトランジ
スタP01、負荷MOSトランジスタP02、及びフィ
ードバックインバータを形成するNチャネルトランジス
タのトランスファN01とインバータINV1からなり
負荷MOSトランジスタP02のドレイン電圧をSAと
して差動回路DEFに出力する。差動回路はカレントミ
ラー構成をとり、SAをゲート入力とするPチャネルト
ランジスタP11、参照電圧RAをゲート入力とするP
12、ドレイン端子をP11のドレインに接続しゲート
をP12のドレイン端子に接続したNチャネルトランジ
スタN11、ドレイン端子とゲーと端子とをP12のド
レインに接続したNチャネルトランジスタN12からな
る。通常P11とP12は電流能力が等しくなるディメ
ンジョンの等しいPチャネルトランジスタを用い、N1
1とN12はSAのレベルがRA以下ならばSOに高レ
ベルの“H”を出力し、SAのレベルがRAのレベルよ
りも高ければSOに低レベルの“L”を出力するように
電流能力比を変えて設定される。通常N12にはN11
の2〜3倍の電流能力(2〜3倍のチャネル幅)のNチ
ャネルトランジスタが用いられる。
構成と差動回路DEFの構成を示す。センスアンプ回路
S−AMPは抵抗として使用されるPチャネルトランジ
スタP01、負荷MOSトランジスタP02、及びフィ
ードバックインバータを形成するNチャネルトランジス
タのトランスファN01とインバータINV1からなり
負荷MOSトランジスタP02のドレイン電圧をSAと
して差動回路DEFに出力する。差動回路はカレントミ
ラー構成をとり、SAをゲート入力とするPチャネルト
ランジスタP11、参照電圧RAをゲート入力とするP
12、ドレイン端子をP11のドレインに接続しゲート
をP12のドレイン端子に接続したNチャネルトランジ
スタN11、ドレイン端子とゲーと端子とをP12のド
レインに接続したNチャネルトランジスタN12からな
る。通常P11とP12は電流能力が等しくなるディメ
ンジョンの等しいPチャネルトランジスタを用い、N1
1とN12はSAのレベルがRA以下ならばSOに高レ
ベルの“H”を出力し、SAのレベルがRAのレベルよ
りも高ければSOに低レベルの“L”を出力するように
電流能力比を変えて設定される。通常N12にはN11
の2〜3倍の電流能力(2〜3倍のチャネル幅)のNチ
ャネルトランジスタが用いられる。
【0020】また、本発明において特徴とされる前記参
照電圧発生部V−REFを構成するブロックについて説
明する。 (1)Vt0リファレンスセルアレイR−CELL0:
選択されるリファレンスセルトランジスタの閾値電圧を
Vt0に設定しワード線RW0にゲート電圧VG1を供
給したリファレンスセルを持つセルアレイ。 (2)Vt1リファレンスセルアレイR−CELL1:
選択されるリファレンスセルトランジスタの閾値電圧を
Vt1に設定しワード線RW1にゲート電圧VG2を供
給したリファレンスセルを持つセルアレイ。 (3)Vt2リファレンスセルアレイR−CELL2:
選択されるリファレンスセルトランジスタの閾値電圧を
Vt2に設定しワード線RW1にゲート電圧VG3を供
給したリファレンスセルを持つセルアレイ。 (4)リファレンスXデコーダアレイRX−DEC:リ
ファレンスセルのワード線RW0,RW1,RW2にそ
れぞれゲート電圧VG1,VG2,VG3を供給し各リ
ファレンスセルアレイのバンクセレクト線に所定の電圧
を供給する。 (5)リファレンスYセレクタRY−SEL/リファレ
ンスGNDセレクタRG−SEL:メモリセルの読み出
し経路上の抵抗とリファレンスセルの読み出し経路上の
抵抗をあわせるためダミーのセレクタを用いる。
照電圧発生部V−REFを構成するブロックについて説
明する。 (1)Vt0リファレンスセルアレイR−CELL0:
選択されるリファレンスセルトランジスタの閾値電圧を
Vt0に設定しワード線RW0にゲート電圧VG1を供
給したリファレンスセルを持つセルアレイ。 (2)Vt1リファレンスセルアレイR−CELL1:
選択されるリファレンスセルトランジスタの閾値電圧を
Vt1に設定しワード線RW1にゲート電圧VG2を供
給したリファレンスセルを持つセルアレイ。 (3)Vt2リファレンスセルアレイR−CELL2:
選択されるリファレンスセルトランジスタの閾値電圧を
Vt2に設定しワード線RW1にゲート電圧VG3を供
給したリファレンスセルを持つセルアレイ。 (4)リファレンスXデコーダアレイRX−DEC:リ
ファレンスセルのワード線RW0,RW1,RW2にそ
れぞれゲート電圧VG1,VG2,VG3を供給し各リ
ファレンスセルアレイのバンクセレクト線に所定の電圧
を供給する。 (5)リファレンスYセレクタRY−SEL/リファレ
ンスGNDセレクタRG−SEL:メモリセルの読み出
し経路上の抵抗とリファレンスセルの読み出し経路上の
抵抗をあわせるためダミーのセレクタを用いる。
【0021】(6)リファレンスアンプR−AMP0:
ダミーYセレクタを介してリファレンスセルVt0と接
続されるリファレンスアンプであり、RA0を発生す
る。 (7)リファレンスアンプR−AMP1:ダミーYセレ
クタを介してリファレンスセルVt1と接続されるリフ
ァレンスアンプであり、RA1を発生する。 (8)リファレンスアンプR−AMP2:ダミーYセレ
クタを介してリファレンスセルVt2と接続されるリフ
ァレンスアンプであり、RA2を発生する。 (9)切り替え回路CHE:タイミング制御信号Φ1,
Φ2,Φ3を受けRA0,RA1,RA2,のいずれか
を参照電圧RAとして出力する。
ダミーYセレクタを介してリファレンスセルVt0と接
続されるリファレンスアンプであり、RA0を発生す
る。 (7)リファレンスアンプR−AMP1:ダミーYセレ
クタを介してリファレンスセルVt1と接続されるリフ
ァレンスアンプであり、RA1を発生する。 (8)リファレンスアンプR−AMP2:ダミーYセレ
クタを介してリファレンスセルVt2と接続されるリフ
ァレンスアンプであり、RA2を発生する。 (9)切り替え回路CHE:タイミング制御信号Φ1,
Φ2,Φ3を受けRA0,RA1,RA2,のいずれか
を参照電圧RAとして出力する。
【0022】図4に前記閾値電圧Vt0,Vt1,Vt
2の各リファレンスセルアレイR−CELL0〜2を示
す。各リファレンスセルアレイの構成はメモリセルの構
成単位であるセルアレイと同じ回路構造である。Vt
0,Vt1,Vt2の各リファレンスセルアレイのバン
クセレクタ線にはリファレンスセルを選択すべく所定の
電圧が印可されている。各リファレンスセル(図中○で
囲まれたメモリセル)の閾値電圧はVt0,Vt1,V
t2に設定されておりリファレンス用ワード線RW0,
RW1,RW2にはそれぞれVG1,VG2,VG3が
供給される。
2の各リファレンスセルアレイR−CELL0〜2を示
す。各リファレンスセルアレイの構成はメモリセルの構
成単位であるセルアレイと同じ回路構造である。Vt
0,Vt1,Vt2の各リファレンスセルアレイのバン
クセレクタ線にはリファレンスセルを選択すべく所定の
電圧が印可されている。各リファレンスセル(図中○で
囲まれたメモリセル)の閾値電圧はVt0,Vt1,V
t2に設定されておりリファレンス用ワード線RW0,
RW1,RW2にはそれぞれVG1,VG2,VG3が
供給される。
【0023】図5に前記リファレンスアンプR−AMP
0〜2、リファレンスYセレクタRY−SEL、切り替
え回路CHEを示す。リファレンスアンプR−AMP0
を構成するP010,P020,N010,INV1
0、リファレンスアンプR−AMP1を構成するP01
1,P021,N011,INV11、リファレンスア
ンプR−AMP2を構成するP012,P022,N0
12,INV12はセンスアンプを構成するP01,P
02,N01,INV1とすべて同じディメンジョンに
形成される。また、前記リファレンスYセレクタRY−
SELはメモリセルのセンスアンプ回路とメモリセルと
の間に対してYセレクタY−SELにより付加される抵
抗分を参照電圧回路部でも付加するのが目的のため、図
に示すように選択機能を有さぬダミー回路であってもよ
い。さらに、前記切り替え回路CHEはゲート電圧コン
バータ回路を制御するΦ1,Φ2,Φ3と同じ、もしく
は同相の信号と、その逆相の信号Φ1B,Φ2B,Φ3
Bにより制御されるトランスファN20とP20,N2
1とP21,N22とP22から形成されており、各ト
ランスファの一端はリファレンスアンプR−AMP0,
1,2の出力端に接続されRA0,RA1,RA2を受
け、他端は差動回路DEFのP12のゲート端子に接続
され参照電圧RAを発生する。
0〜2、リファレンスYセレクタRY−SEL、切り替
え回路CHEを示す。リファレンスアンプR−AMP0
を構成するP010,P020,N010,INV1
0、リファレンスアンプR−AMP1を構成するP01
1,P021,N011,INV11、リファレンスア
ンプR−AMP2を構成するP012,P022,N0
12,INV12はセンスアンプを構成するP01,P
02,N01,INV1とすべて同じディメンジョンに
形成される。また、前記リファレンスYセレクタRY−
SELはメモリセルのセンスアンプ回路とメモリセルと
の間に対してYセレクタY−SELにより付加される抵
抗分を参照電圧回路部でも付加するのが目的のため、図
に示すように選択機能を有さぬダミー回路であってもよ
い。さらに、前記切り替え回路CHEはゲート電圧コン
バータ回路を制御するΦ1,Φ2,Φ3と同じ、もしく
は同相の信号と、その逆相の信号Φ1B,Φ2B,Φ3
Bにより制御されるトランスファN20とP20,N2
1とP21,N22とP22から形成されており、各ト
ランスファの一端はリファレンスアンプR−AMP0,
1,2の出力端に接続されRA0,RA1,RA2を受
け、他端は差動回路DEFのP12のゲート端子に接続
され参照電圧RAを発生する。
【0024】次に、以上の構成のマスクROMの動作に
ついて説明する。先ず、マスクROMで良く知られてい
るセルアレイの動作と、多値セル読み出しの動作につい
て説明する。図2に示したセルアレイにおいて○で囲ま
れたメモリセルCn3を選択する場合を例として示す。
この時、Yセレクタによりデジット線D0がセンスアン
プに接続され、GNDセレクタにより仮想GND線G0
がグランド電位に引かれる。バンクセレクト線BLD1
とBLG2が“H”レベルとなりバンクセレクタBSD
01を通じて主デジット線D0と副デジット線SD02
が、バンクセレクタBSG02を通じて主仮想GND線
D0と副仮想GND線SG02がそれぞれ接続される。
この時Cn4,5,…以降のトランジスタを通して埋め
込み拡散層が負荷としてみえないように隣接する仮想G
ND線G1をプリチャージする。以上の動作を示したの
が図2(b)である。
ついて説明する。先ず、マスクROMで良く知られてい
るセルアレイの動作と、多値セル読み出しの動作につい
て説明する。図2に示したセルアレイにおいて○で囲ま
れたメモリセルCn3を選択する場合を例として示す。
この時、Yセレクタによりデジット線D0がセンスアン
プに接続され、GNDセレクタにより仮想GND線G0
がグランド電位に引かれる。バンクセレクト線BLD1
とBLG2が“H”レベルとなりバンクセレクタBSD
01を通じて主デジット線D0と副デジット線SD02
が、バンクセレクタBSG02を通じて主仮想GND線
D0と副仮想GND線SG02がそれぞれ接続される。
この時Cn4,5,…以降のトランジスタを通して埋め
込み拡散層が負荷としてみえないように隣接する仮想G
ND線G1をプリチャージする。以上の動作を示したの
が図2(b)である。
【0025】次に、多値読み出し動作を説明する。図6
はそのタイミング制御信号とワード線電圧のタイミング
チャート、及びセル閾値電圧との関係を示す図である。
ここで、ワード線電圧を他段階に変化させて多値セルの
閾値を判別する場合に、各段階において動作マージンに
偏りが起こらないようにするため、ゲート電圧VG1,
VG2,VG3と読み出しの対象となる閾値電圧Vt
0,Vt1,Vt2の電圧差はある一定値になるように
それぞれを設定される。ここでは、 VG1−Vt0=VG2−Vt1=VG3−Vt2=Δ
V0 に設定されている。先ず、この条件が満たされる場合の
多値セルの読み出しについて説明する。
はそのタイミング制御信号とワード線電圧のタイミング
チャート、及びセル閾値電圧との関係を示す図である。
ここで、ワード線電圧を他段階に変化させて多値セルの
閾値を判別する場合に、各段階において動作マージンに
偏りが起こらないようにするため、ゲート電圧VG1,
VG2,VG3と読み出しの対象となる閾値電圧Vt
0,Vt1,Vt2の電圧差はある一定値になるように
それぞれを設定される。ここでは、 VG1−Vt0=VG2−Vt1=VG3−Vt2=Δ
V0 に設定されている。先ず、この条件が満たされる場合の
多値セルの読み出しについて説明する。
【0026】図7は、このゲート電圧と閾値電圧差がす
べてΔV0となる理想的な条件での、選択セルの閾値電
圧がそれぞれVt0,Vt1,Vt2,Vt3である場
合のメモリセルでの主要な出力のタイミングチャートと
参照電圧のタイミングチャートを示す。ここで、同図の
A,B,C,Dは選択セルの閾値電圧がVt0,Vt
1,Vt2,Vt3いずれであるかを示している。この
条件においてはすべてのリファレンスセルのゲート電圧
と閾値電圧の差もΔV0であるため各リファレンスアン
プからファレンスセルに流れる電流値がすべて等しくな
る。その結果R−AMP0,1,2の出力RA0,RA
1,RA2の電圧はすべて等しく、RA0,RA1,R
A2を切り替えることにより発生する電圧RAは読み出
し中、一定値となる。リファレンスアンプの各トランジ
スタのディメンジョン及び電流経路上のYセレクタ抵抗
などを考慮することにより、その値は電圧Vsa0とな
るものとする。
べてΔV0となる理想的な条件での、選択セルの閾値電
圧がそれぞれVt0,Vt1,Vt2,Vt3である場
合のメモリセルでの主要な出力のタイミングチャートと
参照電圧のタイミングチャートを示す。ここで、同図の
A,B,C,Dは選択セルの閾値電圧がVt0,Vt
1,Vt2,Vt3いずれであるかを示している。この
条件においてはすべてのリファレンスセルのゲート電圧
と閾値電圧の差もΔV0であるため各リファレンスアン
プからファレンスセルに流れる電流値がすべて等しくな
る。その結果R−AMP0,1,2の出力RA0,RA
1,RA2の電圧はすべて等しく、RA0,RA1,R
A2を切り替えることにより発生する電圧RAは読み出
し中、一定値となる。リファレンスアンプの各トランジ
スタのディメンジョン及び電流経路上のYセレクタ抵抗
などを考慮することにより、その値は電圧Vsa0とな
るものとする。
【0027】先ず、選択セル閾値電圧Vt0の場合につ
いてみると、ワード線がVG1に達すると、選択セルは
オンする。この時ゲート電圧VG1とVt0の差ΔV0
で決定されるセル電流に従い、センスアンプ回路の出力
SAのレベルはVsa0まで引き下げられる。出力電圧
SAと参照電圧RAがともに等しくVsa0であるの
で、差動回路の出力SOは、トランジスタN12とN1
1の電流能力比に従い“H”を発生する。またワ−ド線
がVG2,VG3に達した場合でもセル電流の増加に伴
いSAのレベルはVsa0よりもさらに引き下げられる
ため、出力SOは安定して“H”である。
いてみると、ワード線がVG1に達すると、選択セルは
オンする。この時ゲート電圧VG1とVt0の差ΔV0
で決定されるセル電流に従い、センスアンプ回路の出力
SAのレベルはVsa0まで引き下げられる。出力電圧
SAと参照電圧RAがともに等しくVsa0であるの
で、差動回路の出力SOは、トランジスタN12とN1
1の電流能力比に従い“H”を発生する。またワ−ド線
がVG2,VG3に達した場合でもセル電流の増加に伴
いSAのレベルはVsa0よりもさらに引き下げられる
ため、出力SOは安定して“H”である。
【0028】次に、選択セル閾値電圧Vt1の場合につ
いてみると、ワード線がVG1のときセルトランジスタ
はオフである。この時センスアンプ回路の出力SAは負
荷MOSトランジスタP02の閾値で決まるレベルVs
a3(>Vsa0)にある。したがって、センスアンプ
回路の出力電圧SAが参照電圧RAよりも高く、この時
点でのSOは“L”の出力となる。ワード線がVG2に
達すると、選択セルはオンする。この時流れるセル電流
に従い、センスアンプ回路の出力SAのレベルは引き下
げられるが、ゲート電圧VG2とVt1の差とゲ−ト電
圧VG1とVt0の差はともにΔV0であるためセル電
流も等しくなり、結果SAのレベルはVsa0まで引き
下げられる。この時点で出力電圧SAと参照電圧RAが
ともに等しくVsa0になるため、差動回路の出力SO
は、トランジスタN12とN11の電流能力比に従い
“H”となる。またワード線がVG3に達した場合はセ
ル電流の増加に伴いSAのレベルはVsa0よりもさら
に引き下げられるため、出力SOは安定して“H”であ
る。
いてみると、ワード線がVG1のときセルトランジスタ
はオフである。この時センスアンプ回路の出力SAは負
荷MOSトランジスタP02の閾値で決まるレベルVs
a3(>Vsa0)にある。したがって、センスアンプ
回路の出力電圧SAが参照電圧RAよりも高く、この時
点でのSOは“L”の出力となる。ワード線がVG2に
達すると、選択セルはオンする。この時流れるセル電流
に従い、センスアンプ回路の出力SAのレベルは引き下
げられるが、ゲート電圧VG2とVt1の差とゲ−ト電
圧VG1とVt0の差はともにΔV0であるためセル電
流も等しくなり、結果SAのレベルはVsa0まで引き
下げられる。この時点で出力電圧SAと参照電圧RAが
ともに等しくVsa0になるため、差動回路の出力SO
は、トランジスタN12とN11の電流能力比に従い
“H”となる。またワード線がVG3に達した場合はセ
ル電流の増加に伴いSAのレベルはVsa0よりもさら
に引き下げられるため、出力SOは安定して“H”であ
る。
【0029】次に、選択セル閾値電圧Vt2の場合につ
いてみると、ワード線がVG1,VG2のときセルトラ
ンジスタはオフである。この時センスアンプ回路の出力
SAは負荷MOSトランジスタP02の閾値電圧で決ま
るレベルVsa3(>Vsa0)にある。センスアンプ
回路の出力電圧SAが参照電圧RAのレベルよりも高く
差動回路中のトランジスタP11の能力がP12に対し
て小さくなるため、この時点でのSOは“L”となる。
ワード線がVG3に達すると、選択セルはオンする。こ
の時流れるセル電流に従い、センスアンプの出力SAの
レベルは引き下げられるが、ゲート電圧VG3とVt2
の差とゲート電圧VG1とVt0の差はともにΔV0で
あるためセル電流も等しくなり、結果SAのレベルはV
sa0まで引き下げられる。この時点で出力電圧SAと
参照電圧RAがともに等しくVsa0になるため、差動
回路の出力SOは、トランジスタN12とN11の電流
能力比に従い“H”となる。
いてみると、ワード線がVG1,VG2のときセルトラ
ンジスタはオフである。この時センスアンプ回路の出力
SAは負荷MOSトランジスタP02の閾値電圧で決ま
るレベルVsa3(>Vsa0)にある。センスアンプ
回路の出力電圧SAが参照電圧RAのレベルよりも高く
差動回路中のトランジスタP11の能力がP12に対し
て小さくなるため、この時点でのSOは“L”となる。
ワード線がVG3に達すると、選択セルはオンする。こ
の時流れるセル電流に従い、センスアンプの出力SAの
レベルは引き下げられるが、ゲート電圧VG3とVt2
の差とゲート電圧VG1とVt0の差はともにΔV0で
あるためセル電流も等しくなり、結果SAのレベルはV
sa0まで引き下げられる。この時点で出力電圧SAと
参照電圧RAがともに等しくVsa0になるため、差動
回路の出力SOは、トランジスタN12とN11の電流
能力比に従い“H”となる。
【0030】次に、選択セル閾値電圧Vt3の場合につ
いてみると、ワード線電圧がVG1,VG2,VG3す
べての段階を通してのセルトランジスタはオフである。
したがってセンスアンプ回路の出力SAは負荷MOSト
ランジスタP02の閾値電圧で決まるレベルVsa3
(>Vsa0)に常時ある。センスアンプ回路の出力電
圧SAが参照電圧RAのレベルよりも高く差動回路中の
トランジスタP11の能力がP12に対して小さくなる
ため、SOは常に“L”となる。
いてみると、ワード線電圧がVG1,VG2,VG3す
べての段階を通してのセルトランジスタはオフである。
したがってセンスアンプ回路の出力SAは負荷MOSト
ランジスタP02の閾値電圧で決まるレベルVsa3
(>Vsa0)に常時ある。センスアンプ回路の出力電
圧SAが参照電圧RAのレベルよりも高く差動回路中の
トランジスタP11の能力がP12に対して小さくなる
ため、SOは常に“L”となる。
【0031】このように、メモリセルの閾値電圧Vt
0,Vt1,Vt2,Vt3の違いにより差動回路の出
力SOはそれぞれ異なることがわかる。この出力SOを
制御信号に従いラッチして論理合成を行い2ビットのデ
ータとして出力する変換回路については公知の技術であ
るため説明は省略する。
0,Vt1,Vt2,Vt3の違いにより差動回路の出
力SOはそれぞれ異なることがわかる。この出力SOを
制御信号に従いラッチして論理合成を行い2ビットのデ
ータとして出力する変換回路については公知の技術であ
るため説明は省略する。
【0032】ところで、前記したように、実際の製造に
おいては様々な要因により、必ずしもゲート電圧、閾値
電圧が設計時の値どおりに製造されないことがあり、こ
こでは従来技術で説明した場合と同様に、プロセス起因
による変動の例として、閾値電圧VG1が高目のVG1
uにシフトした場合と、回路起因による変動の例とし
て、ゲート電圧VG3が低目のVG3dにシフトした場
合についての本実施形態での動作を説明する。
おいては様々な要因により、必ずしもゲート電圧、閾値
電圧が設計時の値どおりに製造されないことがあり、こ
こでは従来技術で説明した場合と同様に、プロセス起因
による変動の例として、閾値電圧VG1が高目のVG1
uにシフトした場合と、回路起因による変動の例とし
て、ゲート電圧VG3が低目のVG3dにシフトした場
合についての本実施形態での動作を説明する。
【0033】図8にこの条件下でのタイミングチャート
を示す。同図においても、A,B,C,Dは選択セルの
閾値電圧がVt0,Vt1,Vt2,Vt3のいずれで
あるかを示している。なお、A,Dに関しては図7に示
した場合と同じであるため説明は省略する。先ず、選択
セル閾値電圧Vt1uの場合についてみると、ワード線
がVG1のときセルトランジスタはオフであり、この時
センスアンプ回路の出力SAのレベルがVsa3、出力
SOがLとなるのは同様である。ワ−ド線がVG2に達
すると選択セルはオンするが、閾値電圧が高めのVt1
uにシフトしているため、閾値電圧とゲートと電圧との
差は先の理想条件に比べて小さくなる(VG2−Vt1
u<VG2−Vt1=ΔV0)。このためセル電流が抑
えられ、センスアンプ回路の出力SAはVsa1まで引
き下げられるものの、そのレベルはVsa0よりも高く
なる。一方、参照電圧RAはΦ2が“H”であるこの時
点で、リファレンスアンプR−AMP1の出力RA1が
切り替え回路により選択されている。リファレンスアン
プR−AMP1が接続されるVt1リファレンスセルア
レイ中の閾値電圧Vt1のリファレンスセルはメモリセ
ルと同様Vt1uにシフトとし、ゲート電圧VG2が供
給されており、かつ各リファレンスアンプはセンスアン
プと同一ディメンジョンのトランジスタで構成されてい
るのでRA1のレベルはVsa1になる。結局、ワード
線VG2の段階ではSA,RAのレベルはどちらもVs
a1になる。したがって、差動回路の出力SOは、トラ
ンジスタN12とN11の電流能力比に従い“H”とな
る。またワ−ド線がVG3に達した場合でもセル電流の
増加に伴いSAのレベルはVsa1よりもさらに引き下
げられるため、出力SOは安定して“H”である。
を示す。同図においても、A,B,C,Dは選択セルの
閾値電圧がVt0,Vt1,Vt2,Vt3のいずれで
あるかを示している。なお、A,Dに関しては図7に示
した場合と同じであるため説明は省略する。先ず、選択
セル閾値電圧Vt1uの場合についてみると、ワード線
がVG1のときセルトランジスタはオフであり、この時
センスアンプ回路の出力SAのレベルがVsa3、出力
SOがLとなるのは同様である。ワ−ド線がVG2に達
すると選択セルはオンするが、閾値電圧が高めのVt1
uにシフトしているため、閾値電圧とゲートと電圧との
差は先の理想条件に比べて小さくなる(VG2−Vt1
u<VG2−Vt1=ΔV0)。このためセル電流が抑
えられ、センスアンプ回路の出力SAはVsa1まで引
き下げられるものの、そのレベルはVsa0よりも高く
なる。一方、参照電圧RAはΦ2が“H”であるこの時
点で、リファレンスアンプR−AMP1の出力RA1が
切り替え回路により選択されている。リファレンスアン
プR−AMP1が接続されるVt1リファレンスセルア
レイ中の閾値電圧Vt1のリファレンスセルはメモリセ
ルと同様Vt1uにシフトとし、ゲート電圧VG2が供
給されており、かつ各リファレンスアンプはセンスアン
プと同一ディメンジョンのトランジスタで構成されてい
るのでRA1のレベルはVsa1になる。結局、ワード
線VG2の段階ではSA,RAのレベルはどちらもVs
a1になる。したがって、差動回路の出力SOは、トラ
ンジスタN12とN11の電流能力比に従い“H”とな
る。またワ−ド線がVG3に達した場合でもセル電流の
増加に伴いSAのレベルはVsa1よりもさらに引き下
げられるため、出力SOは安定して“H”である。
【0034】次に、選択セル閾値電圧Vt2についてみ
ると、ワード線がVG1,VG2のときセルトランジス
タはオフであり、この時センスアンプ回路の出力SAの
レベルがVsa3、SOがLとなるのは理想条件時と同
様である。ワード線がVG3dに達すると選択セルはオ
ンするが、ゲート電圧が低めのVG3dにシフトしてい
るため、閾値電圧とゲートと電圧との差は先の理想条件
に比べて小さくなる(VG3d−Vt2<VG3−Vt
2=ΔV0)。このためセル電流が抑えられ、センスア
ンプ回路の出力SAはVsa2まで引き下げられるもの
の、そのレベルはVsa0よりも高くなる。一方、参照
電圧RAはΦ3が“H”であるこの時点で、リファレン
スアンプR−AMP2の出力RA2が切り替え回路によ
り選択されている。リファレンスアンプR−AMP2が
接続されるVt2リファレンスセルアレイ中の閾値電圧
Vt2のリファレンスセルにはメモリセルと同様にシフ
トとしたゲート電圧VG3dが供給されており、かつ各
リファレンスアンプはセンスアンプと同一ディメンジョ
ンのトランジスタで構成されているのでRA2のレベル
はVsa2になる。結局、ワード電圧がVG3dの段階
でSA,RAのレベルはどちらもVsa2になる。した
がって、差動回路の出力SOは、トランジスタN12と
N11の電流能力比に従い“H”となる。
ると、ワード線がVG1,VG2のときセルトランジス
タはオフであり、この時センスアンプ回路の出力SAの
レベルがVsa3、SOがLとなるのは理想条件時と同
様である。ワード線がVG3dに達すると選択セルはオ
ンするが、ゲート電圧が低めのVG3dにシフトしてい
るため、閾値電圧とゲートと電圧との差は先の理想条件
に比べて小さくなる(VG3d−Vt2<VG3−Vt
2=ΔV0)。このためセル電流が抑えられ、センスア
ンプ回路の出力SAはVsa2まで引き下げられるもの
の、そのレベルはVsa0よりも高くなる。一方、参照
電圧RAはΦ3が“H”であるこの時点で、リファレン
スアンプR−AMP2の出力RA2が切り替え回路によ
り選択されている。リファレンスアンプR−AMP2が
接続されるVt2リファレンスセルアレイ中の閾値電圧
Vt2のリファレンスセルにはメモリセルと同様にシフ
トとしたゲート電圧VG3dが供給されており、かつ各
リファレンスアンプはセンスアンプと同一ディメンジョ
ンのトランジスタで構成されているのでRA2のレベル
はVsa2になる。結局、ワード電圧がVG3dの段階
でSA,RAのレベルはどちらもVsa2になる。した
がって、差動回路の出力SOは、トランジスタN12と
N11の電流能力比に従い“H”となる。
【0035】以上に示したように、本実施形態ではプロ
セス起因による閾値電圧のシフト、回路起因によるゲー
ト電圧のシフトに関わらず、ワードの各段階に応じて最
適な参照電圧RAを発生することができ、正確にSOの
レベルを出力して正しく閾値の判定が行える。なお、こ
こでは閾値電圧としてVt1u,ゲート電圧としてVG
3dの場合について説明したが、他の閾値電圧、ゲート
電圧がシフトした場合についても同様な効果が得られる
ことはそれぞれの場合について詳細に説明するまでもな
いことである。
セス起因による閾値電圧のシフト、回路起因によるゲー
ト電圧のシフトに関わらず、ワードの各段階に応じて最
適な参照電圧RAを発生することができ、正確にSOの
レベルを出力して正しく閾値の判定が行える。なお、こ
こでは閾値電圧としてVt1u,ゲート電圧としてVG
3dの場合について説明したが、他の閾値電圧、ゲート
電圧がシフトした場合についても同様な効果が得られる
ことはそれぞれの場合について詳細に説明するまでもな
いことである。
【0036】(第2の実施形態)図9に本発明の第2の
実施形態のブロック図を示す。なお、本実施形態を含め
以降の実施形態における参照電圧発生部以外の構成につ
いては、前記第1の実施形態の構成と同じであるため説
明は省略する。この第2の実施形態の参照電圧発生部は
3組のリファレンスセルに対し1つのリファレンスアン
プの構成であり、リファレンスYセレクタをΦ1,Φ
2,Φ3の信号で駆動することでリファレンスアンプと
リファレンスセルの切り替えを行っている。この構成に
よっても第1の実施形態と同じくワードの各段階に応じ
て最適な参照電圧RAを発生することができ、正確にS
Oのレベルを出力して正しく閾値の判定が行える。
実施形態のブロック図を示す。なお、本実施形態を含め
以降の実施形態における参照電圧発生部以外の構成につ
いては、前記第1の実施形態の構成と同じであるため説
明は省略する。この第2の実施形態の参照電圧発生部は
3組のリファレンスセルに対し1つのリファレンスアン
プの構成であり、リファレンスYセレクタをΦ1,Φ
2,Φ3の信号で駆動することでリファレンスアンプと
リファレンスセルの切り替えを行っている。この構成に
よっても第1の実施形態と同じくワードの各段階に応じ
て最適な参照電圧RAを発生することができ、正確にS
Oのレベルを出力して正しく閾値の判定が行える。
【0037】図10に第2の実施形態における参照電圧
発生部を構成するリファレンスアンプとリファレンスY
セレクタの回路図を示す。リファレンスアンプで使用さ
れるトランジスタP01’,P02’,N01’および
INV1’のディメンジョンはすべて図3に示したセン
スアンプ回路のディメンジョンと等しい。また、リファ
レンスYセレクタはNチャネルトランジスタN30,N
31,N32からなり、そのゲート端子には制御信号Φ
1,Φ2,Φ3が入力されている。したがって、制御信
号Φ1が“H”のときリファレンスアンプとVt0リフ
ァレンスセルアレイが接続され、参照電圧RAのレベル
はVsa0が出力される。また、制御信号Φ2が“H”
のときリファレンスアンプとVt1リファレンスセルア
レイが接続され、参照電圧RAのレベルはVsa1が出
力される。さらに、制御信号Φ3が“H”のときリファ
レンスアンプとVt2リファレンスセルアレイが接続さ
れ、参照電圧RAのレベルはVsa2が出力される。こ
れにより、第1の実施形態の場合と同等な効果が得られ
ることになる。この第2の実施形態では、第1の実施形
態に比較して、リファレンスアンプの数が少なくなるた
め省電力、省スペース化が図れる。
発生部を構成するリファレンスアンプとリファレンスY
セレクタの回路図を示す。リファレンスアンプで使用さ
れるトランジスタP01’,P02’,N01’および
INV1’のディメンジョンはすべて図3に示したセン
スアンプ回路のディメンジョンと等しい。また、リファ
レンスYセレクタはNチャネルトランジスタN30,N
31,N32からなり、そのゲート端子には制御信号Φ
1,Φ2,Φ3が入力されている。したがって、制御信
号Φ1が“H”のときリファレンスアンプとVt0リフ
ァレンスセルアレイが接続され、参照電圧RAのレベル
はVsa0が出力される。また、制御信号Φ2が“H”
のときリファレンスアンプとVt1リファレンスセルア
レイが接続され、参照電圧RAのレベルはVsa1が出
力される。さらに、制御信号Φ3が“H”のときリファ
レンスアンプとVt2リファレンスセルアレイが接続さ
れ、参照電圧RAのレベルはVsa2が出力される。こ
れにより、第1の実施形態の場合と同等な効果が得られ
ることになる。この第2の実施形態では、第1の実施形
態に比較して、リファレンスアンプの数が少なくなるた
め省電力、省スペース化が図れる。
【0038】(第3の実施形態)図11に第3の実施形
態のブロック図を示す。この第3の実施形態の参照電圧
発生部は3組のリファレンスセルに対し1つのリファレ
ンスアンプの構成であり、Vt0,Vt1,Vt2の各
リファレンスセルアレイの主デジット線、主GND線に
同じ金属配線を用い、各リファレンスセルアレイのバン
クセレクタトランジスタをΦ1,Φ2,Φ3の信号で駆
動することでリファレンスアンプとリファレンスセルの
接続の切り替えを行う。この構成によっても第1,2の
実施形態と同じくワードの各段階に応じて最適な参照電
圧RAを発生することができ、正確にSOのレベルを出
力して正しく閾値の判定が行える。
態のブロック図を示す。この第3の実施形態の参照電圧
発生部は3組のリファレンスセルに対し1つのリファレ
ンスアンプの構成であり、Vt0,Vt1,Vt2の各
リファレンスセルアレイの主デジット線、主GND線に
同じ金属配線を用い、各リファレンスセルアレイのバン
クセレクタトランジスタをΦ1,Φ2,Φ3の信号で駆
動することでリファレンスアンプとリファレンスセルの
接続の切り替えを行う。この構成によっても第1,2の
実施形態と同じくワードの各段階に応じて最適な参照電
圧RAを発生することができ、正確にSOのレベルを出
力して正しく閾値の判定が行える。
【0039】図12に第3の実施形態における参照電圧
発生部を構成するリファレンスアンプとリファレンスY
セレクタの回路図を、図12にリファレンスセルの構成
を示す。リファレンスアンプで使用されるトランジスタ
P01’,P02’,N01’およびINV1’のディ
メンジョンはすべて図3に示されたセンスアンプ回路の
ディメンジョンと等しい。またリファレンスYセレクタ
を構成するトランジスタN30のゲート端子には電源電
圧が与えられリファレンスアンプとリファレンスセルを
接続する。各リファレンスセルアレイは図13に示すよ
うに同じ主デジット線、主仮想GND線に接続される。
Vt0,Vt1,Vt2の各リファレンスセルアレイに
はそれぞれゲート電圧VG1,VG2,VG3が供給さ
れている。また、Vt0,Vt1,Vt2リファレンス
セルアレイ中の所定のバンクセレクタ線にはそれぞれ制
御信号Φ1,Φ2,Φ3が入力されている。したがっ
て、制御信号Φ1が“H”のときR−AMPとVt0リ
ファレンスセルアレイが接続され、参照電圧RAのレベ
ルはVsa0が出力される。また、制御信号Φ2が
“H”のときリファレンスアンプとVt1リファレンス
セルアレイが接続され、参照電圧RAのレベルはVsa
1が出力される。さらに、制御信号Φ3が“H”のとき
リファレンスアンプとVt2リファレンスセルアレイが
接続され、参照電圧RAのレベルはVsa2が出力され
る。これにより、第1の実施形態と同等な効果が得られ
る。また、この第3の実施形態では、リファレンスセル
を縦積みにレイアウトすることが可能であるため、リフ
ァレンスセルを横に配置する第2の実施形態に比較して
リファレンスセルアレイの省スペース化が図れる。
発生部を構成するリファレンスアンプとリファレンスY
セレクタの回路図を、図12にリファレンスセルの構成
を示す。リファレンスアンプで使用されるトランジスタ
P01’,P02’,N01’およびINV1’のディ
メンジョンはすべて図3に示されたセンスアンプ回路の
ディメンジョンと等しい。またリファレンスYセレクタ
を構成するトランジスタN30のゲート端子には電源電
圧が与えられリファレンスアンプとリファレンスセルを
接続する。各リファレンスセルアレイは図13に示すよ
うに同じ主デジット線、主仮想GND線に接続される。
Vt0,Vt1,Vt2の各リファレンスセルアレイに
はそれぞれゲート電圧VG1,VG2,VG3が供給さ
れている。また、Vt0,Vt1,Vt2リファレンス
セルアレイ中の所定のバンクセレクタ線にはそれぞれ制
御信号Φ1,Φ2,Φ3が入力されている。したがっ
て、制御信号Φ1が“H”のときR−AMPとVt0リ
ファレンスセルアレイが接続され、参照電圧RAのレベ
ルはVsa0が出力される。また、制御信号Φ2が
“H”のときリファレンスアンプとVt1リファレンス
セルアレイが接続され、参照電圧RAのレベルはVsa
1が出力される。さらに、制御信号Φ3が“H”のとき
リファレンスアンプとVt2リファレンスセルアレイが
接続され、参照電圧RAのレベルはVsa2が出力され
る。これにより、第1の実施形態と同等な効果が得られ
る。また、この第3の実施形態では、リファレンスセル
を縦積みにレイアウトすることが可能であるため、リフ
ァレンスセルを横に配置する第2の実施形態に比較して
リファレンスセルアレイの省スペース化が図れる。
【0040】(第4の実施形態)図14に第4の実施形
態のブロック図を示す。この第4の実施形態の参照電圧
発生部は1つのリファレンスアンプに対し1つのリファ
レンスセルアレイの構成とし、1つのリファレンスセル
アレイ中に異なる閾値のリファレンスセルを異なるワー
ド線RW0,RW1,RW2上に配置し、Φ1,Φ2,
Φ3の信号に連動させてワード線RW0,RW1,RW
2にそれぞれ異なるゲート電圧VG1,VG2,VG3
のゲート電圧を順次供給することでリファレンスアンプ
とリファレンスセルの接続の切り替えを行う。この構成
によっても前記各実施形態と同じくワードの各段階に応
じてRAの値を変化させることが可能である。なお、こ
の第4の実施形態におけるリファレンスアンプとリファ
レンスYセレクタの回路構成は第3の実施形態の場合と
同一でよいため説明を省略する。
態のブロック図を示す。この第4の実施形態の参照電圧
発生部は1つのリファレンスアンプに対し1つのリファ
レンスセルアレイの構成とし、1つのリファレンスセル
アレイ中に異なる閾値のリファレンスセルを異なるワー
ド線RW0,RW1,RW2上に配置し、Φ1,Φ2,
Φ3の信号に連動させてワード線RW0,RW1,RW
2にそれぞれ異なるゲート電圧VG1,VG2,VG3
のゲート電圧を順次供給することでリファレンスアンプ
とリファレンスセルの接続の切り替えを行う。この構成
によっても前記各実施形態と同じくワードの各段階に応
じてRAの値を変化させることが可能である。なお、こ
の第4の実施形態におけるリファレンスアンプとリファ
レンスYセレクタの回路構成は第3の実施形態の場合と
同一でよいため説明を省略する。
【0041】図15に第4の実施形態におけるリファレ
ンスセルアレイの構成を示す。リファレンスセルアレイ
のバンクセレクト線には所定の電圧が印可され主デジッ
ト線、主仮想GND線に接続される副デジット線、副仮
想GND線はあらかじめ選択されている。この選択され
た副デジット線、副仮想GND線の間に存在するセル中
任意のワード線RW0,RW1,RW2に接続されるセ
ルの閾値電圧をVt0,Vt1,Vt2としリファレン
スセルとして使用する。RW0,RW1,RW2以外の
ワード線はすべてGNDに落される。図15(a)に第
4の実施形態で使用するリファレンスXデコーダの回路
図を示す。リファレンスXデコーダにより制御信号Φ
1,Φ2,Φ3及びその逆相信号Φ1B,Φ2B,Φ3
BによりトランスファP50,N50,P21,N5
1,P52,N52、及びディスチャージトランジスタ
N60,N61,N62を駆動することで図15(b)
に示すリファレンスワード線の動作を得る。したがっ
て、制御信号Φ1が“H”のときリファレンスアンプと
Vt0リファレンスセルが接続され、参照電圧RAのレ
ベルはVsa0が出力される。また、制御信号Φ2が
“H”のときリファレンスアンプとVt1リファレンス
セルが接続され、参照電圧RAのレベルはVsa1が出
力される。さらに、制御信号Φ3が“H”のときリファ
レンスアンプとVt2リファレンスセルが接続され、参
照電圧RAのレベルはVsa2が出力される。これによ
り、第1の実施形態と同等な効果が得られる。また、こ
の第4の実施形態では、複数のリファレンスセルアレイ
を用いる第3の実施形態に対し、リファレンスセルアレ
イが1つですむため、リファレンスセルアレイの省スペ
ース化が図れる。
ンスセルアレイの構成を示す。リファレンスセルアレイ
のバンクセレクト線には所定の電圧が印可され主デジッ
ト線、主仮想GND線に接続される副デジット線、副仮
想GND線はあらかじめ選択されている。この選択され
た副デジット線、副仮想GND線の間に存在するセル中
任意のワード線RW0,RW1,RW2に接続されるセ
ルの閾値電圧をVt0,Vt1,Vt2としリファレン
スセルとして使用する。RW0,RW1,RW2以外の
ワード線はすべてGNDに落される。図15(a)に第
4の実施形態で使用するリファレンスXデコーダの回路
図を示す。リファレンスXデコーダにより制御信号Φ
1,Φ2,Φ3及びその逆相信号Φ1B,Φ2B,Φ3
BによりトランスファP50,N50,P21,N5
1,P52,N52、及びディスチャージトランジスタ
N60,N61,N62を駆動することで図15(b)
に示すリファレンスワード線の動作を得る。したがっ
て、制御信号Φ1が“H”のときリファレンスアンプと
Vt0リファレンスセルが接続され、参照電圧RAのレ
ベルはVsa0が出力される。また、制御信号Φ2が
“H”のときリファレンスアンプとVt1リファレンス
セルが接続され、参照電圧RAのレベルはVsa1が出
力される。さらに、制御信号Φ3が“H”のときリファ
レンスアンプとVt2リファレンスセルが接続され、参
照電圧RAのレベルはVsa2が出力される。これによ
り、第1の実施形態と同等な効果が得られる。また、こ
の第4の実施形態では、複数のリファレンスセルアレイ
を用いる第3の実施形態に対し、リファレンスセルアレ
イが1つですむため、リファレンスセルアレイの省スペ
ース化が図れる。
【0042】なお、以上の説明において、前記各実施形
態はすべて4つの閾値を用いた2ビットの多値セルに関
して記載してあるが、本発明はn(nは3以上の整数)
ビットの多値セルの場合にも適用することができる。
態はすべて4つの閾値を用いた2ビットの多値セルに関
して記載してあるが、本発明はn(nは3以上の整数)
ビットの多値セルの場合にも適用することができる。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、参照電圧
発生部に、多値のメモリセルの閾値に対応した閾値が異
なる複数のリファレンスセルを備え、かつこれらのリフ
ァレンスセルに対してメモリセルのワード線に供給する
ゲート電圧を供給してリファレンス電圧を得ているの
で、プロセス起因によりメモリセルの閾値電圧が変動し
た場合、あるいは回路起因によりゲート電圧が変動した
場合等においても、正確なデータの読み出しが可能な多
値セル型マスクROMを得ることが可能となる。
発生部に、多値のメモリセルの閾値に対応した閾値が異
なる複数のリファレンスセルを備え、かつこれらのリフ
ァレンスセルに対してメモリセルのワード線に供給する
ゲート電圧を供給してリファレンス電圧を得ているの
で、プロセス起因によりメモリセルの閾値電圧が変動し
た場合、あるいは回路起因によりゲート電圧が変動した
場合等においても、正確なデータの読み出しが可能な多
値セル型マスクROMを得ることが可能となる。
【図1】本発明の第1の実施形態のブロック図である。
【図2】メモリセルの回路図とその動作説明図である。
【図3】センスアンプ及び差動回路の回路図である。
【図4】第1の実施形態のリファレンスセルアレイの回
路図である。
路図である。
【図5】第1の実施形態の切り替え回路、リファレンス
アンプ、リファレンスYセレクタの回路図である。
アンプ、リファレンスYセレクタの回路図である。
【図6】制御信号とワード線のタイミングチャート及び
セル閾値電圧との関係を示す図である。
セル閾値電圧との関係を示す図である。
【図7】理想条件におけるメモリセル、参照電圧発生部
の動作を示すタイミングチャートである。
の動作を示すタイミングチャートである。
【図8】閾値電圧、ゲート電圧がシフトしたときにおけ
るメモリセル、参照電圧発生部の動作を示すタイミング
チャートである。
るメモリセル、参照電圧発生部の動作を示すタイミング
チャートである。
【図9】第2の実施形態のブロック図である。
【図10】第2の実施形態のリファレンスアンプとリフ
ァレンスYセレクタの回路図である。
ァレンスYセレクタの回路図である。
【図11】第3の実施形態のブロック図である。
【図12】第3の実施形態のリファレンスアンプとリフ
ァレンスYセレクタの回路図である。
ァレンスYセレクタの回路図である。
【図13】第3の実施形態のリファレンスセルアレイの
回路図である。
回路図である。
【図14】第4の実施形態のブロック図である。
【図15】第4の実施形態のリファレンスセルアレイの
回路図である。
回路図である。
【図16】第4の実施形態のリファレンスXデコーダと
そのリファレンスセルにおけるワード電圧のタイミング
チャートである。
そのリファレンスセルにおけるワード電圧のタイミング
チャートである。
【図17】従来の半導体記憶装置のブロック図である。
【図18】従来のリファレンスセルアレイの回路図であ
る。
る。
【図19】従来におけるメモリセル、参照電圧発生部の
動作を示すタイミングチャートである。
動作を示すタイミングチャートである。
MC 本セル部 M−CELL メモリセル X−DEC Xデコーダ Y−SEL Yセレクタ G−SEL GNDセレクタ V−GEN ゲート電圧発生回路 V−CONV ゲート電圧コンバータ回路 S−AMP センスアンプ回路 DEF 差動回路 CONV 変換回路 V−REF 参照電圧発生部 R−CELL リファレンスセルアレイ RX−DEC リファレンスXデコーダ RY−SEL リファレンスYセレクタ RG−SEL リファレンスGNDセレクタ CHE 切り替え回路 R−AMP リファレンスアンプ
Claims (6)
- 【請求項1】 それぞれ異なる閾値電圧に設定された複
数のメモリセルを備え、ワード電圧を時間をおいて段階
的に変化させてデータを読み出す多値セル型マスクRO
Mにおいて、前記データの読み出しに用いる参照電圧を
発生する参照電圧発生部は、それぞれ前記異なる閾値電
圧に設定され、かつ対応するワード電圧が供給される複
数のリファレンスセルを有し、かつ前記複数のリファレ
ンスセルのうち選択されたリファレンスセルから出力さ
れる電圧を前記参照電圧として出力する構成であること
を特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】 前記各閾値電圧のリファレンスセルは、
それぞれ対応する閾値電圧のメモリセルと同一のディメ
ンジョンのトランジスタで構成される請求項1に記載の
半導体記憶装置。 - 【請求項3】 前記参照電圧発生部は、それぞれ対応す
るゲート電圧が供給された前記複数のリファレンスセル
のそれぞれに接続された複数のリファレンスアンプを備
え、各リファレンスアンプの出力を切り替え回路により
切り替えて参照電圧を出力する構成である請求項1また
は2に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項4】 前記参照電圧発生部は、それぞれ対応す
るゲート電圧が供給された前記複数のリファレンスセル
の出力を選択するリファレンスYセレクタを備え、前記
リファレンスYセレクタにより選択されたリファレンス
セルの出力を共通接続されたリファレンスアンプから参
照電圧として出力する構成である請求項1または2に記
載の半導体記憶装置 - 【請求項5】 前記参照電圧発生部は、それぞれ対応す
るゲート電圧が供給された前記複数のリファレンスセル
の各バンクセレクタを制御するリファレンスXデコーダ
を備え、前記リファレンスXデコーダにより選択された
バンクセレクタのリファレンスセルの出力を共通接続さ
れたリファレンスアンプから参照電圧として出力する構
成である請求項1または2に記載の半導体記憶装置 - 【請求項6】 前記参照電圧発生部は、前記複数のリフ
ァレンスセルの1つを選択するリファレンスXデコーダ
を備え、前記リファレンスXデコーダにより選択された
リファレンスセルに対してゲート電圧を供給し、かつ選
択されたリファレンスセルの出力を共通接続されたリフ
ァレンスアンプから参照電圧として出力する構成である
請求項1または2に記載の半導体記憶装置。
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