JPS6231433B2 - - Google Patents
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- JPS6231433B2 JPS6231433B2 JP57121588A JP12158882A JPS6231433B2 JP S6231433 B2 JPS6231433 B2 JP S6231433B2 JP 57121588 A JP57121588 A JP 57121588A JP 12158882 A JP12158882 A JP 12158882A JP S6231433 B2 JPS6231433 B2 JP S6231433B2
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C17/00—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
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Description
【発明の詳細な説明】
(発明の分野)
本発明は、半導体メモリ、特に絶縁ゲート型の
構造をもつ電界効果型トランジスタ(以下
IGFETと記す。)を主な構成要素とする大容量、
高速度の記憶装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of the Invention) The present invention relates to semiconductor memories, particularly field effect transistors (hereinafter referred to as field effect transistors) having an insulated gate structure.
It is written as IGFET. ) with large capacity as the main component,
Concerning high speed storage devices.
(従来技術)
第1図は、電気的に書き込み、消去可能な記憶
装置(以下、EEPROMと記す。)において、電界
により、絶縁膜を通して、低エネルギーの電子又
は正孔を通過させる方式により、書き込み、消去
を行なう、浮遊ゲート型IGFETを記憶素子とし
て用いた場合のメモリーセルの構成を示したもの
である。メモリーセルMAは、選択用IGFET(以
下、選択用セルと記す。)KAと、実際に書き込
み、消去され、“0”又は“1”を記憶する浮遊
ゲート型IGFET(以下、記憶用セルと記す。)L
Aを直列に接続することにより構成される。(Prior Art) Fig. 1 shows an electrically programmable and erasable memory device (hereinafter referred to as EEPROM) in which low-energy electrons or holes are passed through an insulating film using an electric field. , which shows the configuration of a memory cell when a floating gate type IGFET that performs erasing is used as a storage element. The memory cell M A consists of a selection IGFET (hereinafter referred to as selection cell) K A and a floating gate type IGFET (hereinafter referred to as memory cell) that is actually written and erased and stores "0" or "1". ) L
It is constructed by connecting A in series.
前記、選択用セルのゲート電極にはメアドレス
線XAが、前記、記憶用セルのゲート電極には、
書き込み時、消去時、読み出し時に、所望の電圧
が印加される制御線CGAがそれぞれ接続される。 The gate electrode of the selection cell has a mail address line XA , and the gate electrode of the storage cell has a mail address line XA.
A control line CGA to which a desired voltage is applied is connected during writing, erasing, and reading.
記憶用セルは、以下(A)、(B)のように動作する。
以後、絶縁膜中を通過する電荷は電子として話し
を進める。 The storage cell operates as shown in (A) and (B) below.
From now on, we will discuss charges passing through an insulating film as electrons.
(A) 電子が浮遊ゲートに注入されると、浮遊ゲー
トは負に帯電する。この時、記憶用セルのしき
い値は等価的に、高くなつたように見えるの
で、ゲート電極に読み出し電圧を印加しても記
憶用セルは導通しない。この状態を消去された
状態とし、“1”が書き込まれていると定義す
る。(A) When electrons are injected into the floating gate, the floating gate becomes negatively charged. At this time, the threshold value of the memory cell equivalently appears to have increased, so even if a read voltage is applied to the gate electrode, the memory cell does not become conductive. This state is defined as an erased state, and "1" is written.
(B) 電子が浮遊ゲートから放出されると、浮遊ゲ
ートが等価的に、正に帯電したこととなる。こ
の時、ゲート電極に0Vを印加しても記憶用セ
ルが導通し、いわゆるノーマリーonの状態と
なる。この状態を書き込まれた状態とし、
“0”が書き込まれていると、定義する。(B) When electrons are emitted from the floating gate, the floating gate equivalently becomes positively charged. At this time, even if 0V is applied to the gate electrode, the memory cell becomes conductive, resulting in a so-called normally on state. Let this state be the written state,
It is defined that “0” is written.
一般に、メモリーセルは、大容量、高集積の為
には、1トランジスタ/セルで構成するのが望ま
しいが、EEPROMの記憶素子として、電界によ
り、絶縁膜を通して電子又は正孔を通過させる方
式が可能な浮遊ゲート型IGFETを用いる場合、
前記(B)で示したように、書き込まれた状態の記憶
用セルが、非選択時も導通する為に、第1図に示
したように、選択用セルが必要となり、2トラン
ジスタ/セルで構成される。第2図は、従来技術
によるEEPROMの一部回路図である。K1,K2,
K3,K4は、それぞれ選択用セル、L1,L2,L3,
L4は、それぞれ記憶用セルである。 Generally, it is desirable for a memory cell to consist of one transistor/cell for large capacity and high integration, but as an EEPROM storage element, it is possible to use a method in which electrons or holes are passed through an insulating film using an electric field. When using a floating gate type IGFET,
As shown in (B) above, since the memory cell in the written state is conductive even when not selected, a selection cell is required as shown in Figure 1, and 2 transistors/cell are required. configured. FIG. 2 is a partial circuit diagram of an EEPROM according to the prior art. K 1 , K 2 ,
K 3 , K 4 are selection cells, L 1 , L 2 , L 3 ,
L 4 is a memory cell.
選択用セルK1、記憶用セルL1、が直列に接続
された第1のメモリーセルM1と、同じくK2,L2
が直列接続された第2のメモリーセルM2と、…
…、が並列に、第1のデイジツト線の点B1に接
続され、K3,L3が直列に接続された第3のメモ
リーセルM3と、同じく、K4,L4が直列に接続さ
れた第4のメモリーセルM4と、………、が並列
に、第2のデイジツト線の点B2に接続され、前
記選択用セルのゲート電極にそれぞれ接続された
Xアドレス線X1,X2,……,Yアドレスを指定
するYアドレス線Y1,Y2,……、前記記憶用セ
ルのゲート電極にそれぞれ接続された制御線
CG1,CG2,……、前記Yアドレス線のうち、1
本をゲート電極に接続したYアドレス切り換え用
IGFETS1,S2,……、S1,S2,……、のドレイ
ンである点A1と電源VCCの間に接続された負荷
抵抗として働く、抵抗分をもつた素子RL1前記
A1を入力とした反転増幅器I1、及び前記反転増幅
器の出力O1より構成される。 A first memory cell M 1 in which a selection cell K 1 and a storage cell L 1 are connected in series, as well as K 2 and L 2
A second memory cell M2 is connected in series, and...
... are connected in parallel to point B 1 of the first digit line, and a third memory cell M 3 has K 3 and L 3 connected in series, and likewise K 4 and L 4 are connected in series. are connected in parallel to the point B2 of the second digit line, and the X address line X1 , which is connected to the gate electrode of the selection cell, respectively . X 2 , ..., Y address lines specifying the Y address Y 1 , Y 2 , ..., control lines respectively connected to the gate electrodes of the memory cells
CG 1 , CG 2 , ..., 1 of the Y address lines
For Y address switching with book connected to gate electrode
IGFETS 1 , S 2 , . . . , S 1 , S 2 , .
It is composed of an inverting amplifier I 1 which receives A 1 as an input, and an output O 1 of the inverting amplifier.
読み出し時は、Xアドレス線、Yアドレス線、
制御線のおのおの1本が“1”に、他が“0”に
なると、メモリーセルM1が選択される。この
時、選択されたメモリーセルM1の記憶用セルL1
に書き込まれている情報により、記憶用セルL1
が導通するか否かが決定される。記憶用セルL1
に“1”が書き込まれている場合、L1は非導通
となる為、デイジツト線の容量は、負荷抵抗素子
RL1を通して充電され、点A1の電圧は上昇す
る。 When reading, the X address line, Y address line,
When one of the control lines becomes "1" and the other becomes "0", memory cell M1 is selected. At this time, memory cell L 1 of selected memory cell M 1
The information written in memory cell L1
It is determined whether or not conduction occurs. Memory cell L 1
When "1" is written in A1, L1 becomes non-conductive, so the capacitance of the digit line is charged through the load resistance element R L1 , and the voltage at point A1 increases.
逆に、L1に“0”が書き込まれている場合、
記憶用セルは導通となり、デイジツト線に付加さ
れている容量にたくわえられた電荷は、K1,
L1、により放電され、点A1の電圧は低下する。 Conversely, if “0” is written to L1 ,
The storage cell becomes conductive, and the charge stored in the capacitance added to the digit line becomes K 1 ,
L 1 is discharged, and the voltage at point A 1 decreases.
以上のように、選択されたメモリーセルの記憶
用セルの導通、非導通に応じて変化するデイジツ
ト線の電圧を反転増幅器I1により増幅することに
より、本記憶装置は機能する。 As described above, the present memory device functions by amplifying the voltage of the digit line, which changes depending on whether the memory cell of the selected memory cell is conductive or non-conductive, by the inverting amplifier I1 .
第3図は、大容量、高速度の記憶装置に用いら
れる反転増幅器の従来例である。 FIG. 3 shows a conventional example of an inverting amplifier used in a large-capacity, high-speed storage device.
従来例を第3図、第4図を用いて説明する。第
3図中、MCと表示した部分は、第2図のMCと
表示した部分と全く同一であるため、説明を省略
する。本実施例は、MCの出力であるデイジツト
線DLを入力とするプシユプル型反転増幅器IV1
と、前記反転増幅器IV1の出力P1と前記デイジツ
ト線DLの間に接続された帰還用抵抗RFと、ソー
スを前記デイジツト線DLに、ドレインとゲート
を共通に、前記反増幅器IV1の出力P1の間に接続
されたエンハンスメント型の帰還用IGET QFよ
り構成されている。Q1はデイプレツシヨン型
IGFET、Q2はエンハンスメント型IGFET、Q3
は、浅いデイプレツシヨン型IGFET、Q4は、エ
ンハンスメント型IGFETである。Q4が導通する
時、Q3のゲート電極には、電流を小さくするよ
うな電圧が印加されるので、Q4とQ3の大きさの
比を大きくする必要がない。従つて前記デイジツ
ト線DLと前記反転増幅器の出力P1との間につく
容量を小さくできる。そのため、ミラー容量の影
響が小さいので、本例のプシユプル型反転増幅器
は高速度で動作する。 A conventional example will be explained using FIGS. 3 and 4. The portion labeled MC in FIG. 3 is exactly the same as the portion labeled MC in FIG. 2, and therefore a description thereof will be omitted. This embodiment uses a push-pull type inverting amplifier IV 1 whose input is the digit line DL, which is the output of the MC.
, a feedback resistor R F connected between the output P 1 of the inverting amplifier IV 1 and the digit line DL, a feedback resistor R F connected between the output P 1 of the inverting amplifier IV 1 and the digit line DL, and a feedback resistor R F connected to the inverting amplifier IV 1 with its source connected to the digit line DL and its drain and gate in common. It consists of an enhancement type feedback IGET QF connected between output P1 . Q 1 is depression type
IGFET, Q 2 is an enhancement type IGFET, Q 3
is a shallow depression type IGFET, and Q4 is an enhancement type IGFET. When Q 4 conducts, a voltage is applied to the gate electrode of Q 3 that reduces the current, so there is no need to increase the ratio of the sizes of Q 4 and Q 3 . Therefore, the capacitance between the digit line DL and the output P1 of the inverting amplifier can be reduced. Therefore, since the influence of Miller capacitance is small, the push-pull type inverting amplifier of this example operates at high speed.
第4図は、前記反転増幅器IV1の入出力特性の
略図を示したものである。 FIG. 4 shows a schematic diagram of the input/output characteristics of the inverting amplifier IV1 .
従来例の動作を第3図、第4図を参照して説明
する。先ず、選択されたメモリーセルの記憶用セ
ルに“1”が書き込まれている場合、つまりデイ
ジツト線が充電される場合について説明する。 The operation of the conventional example will be explained with reference to FIGS. 3 and 4. First, the case where "1" is written in the storage cell of the selected memory cell, that is, the case where the digit line is charged will be explained.
最悪の場合、デイジツト線DLの電圧VDLが0V
とする。反転増幅器IV1の出力電圧VP1は、電源
電圧VCC又は、それに近い値となつている。(第
4図曲線Eの点aに対応)この場合、〔VP1−VD
L〕が帰還用IGFET QFのしきい値電圧VThより
十分大きい為、帰還用IGFET QFを通して、極
めて大きな電流が、デイジツト線DLに付加され
る大きな容量を、充電すべく流れる。デイジツト
線DLの電圧VDLが第4図の点b1に対応する電圧
まで上昇すると、第4図より明らかなように、反
転増幅器の出力電圧VP1は、デイジツト線の電圧
VDLの変化の前記反転増幅器の増幅率−A倍だけ
変化する。 In the worst case, the voltage on the digit line DL is 0V.
shall be. The output voltage V P1 of the inverting amplifier IV 1 is the power supply voltage V CC or a value close to it. (Corresponding to point a of curve E in Figure 4) In this case, [V P1 −V D
Since L ] is sufficiently larger than the threshold voltage V Th of the feedback IGFET Q F , an extremely large current flows through the feedback IGFET Q F to charge the large capacitance added to the digit line DL. When the voltage V DL on the digit line DL rises to the voltage corresponding to point b 1 in FIG. 4, the output voltage V P1 of the inverting amplifier changes due to the change in the voltage V DL on the digit line, as is clear from FIG. The amplification factor of the inverting amplifier changes by -A times.
例えば、Aを30に設計すると、デイジツト線の
電圧VDLが0.1V変化するのに応じて、約3v変化
することになる。こうして、デイジツト線の電圧
VDLが上昇し、第4図の点C1に達つすると、〔V
P1−VDL〕が、前記帰還用IGFET QFのしきい
値VThと等しくなり、前記帰還用IGFET QF
は、非導通となる。これより先、デイジツト線の
容量を充電する電流は、帰還用抵抗RFを通して
流れることとなり、前記デイジツト線DLの電圧
VDLは、前記反転増幅器の出力電圧VP1と一致し
た所で平衡する。(第4図曲線Eの点d1に対応)
この時のデイジツト線DLの電圧をVR1とする。 For example, if A is designed to be 30, the voltage will change by about 3V in response to a 0.1V change in the digit line voltage VDL . In this way, when the voltage V DL of the digit line increases and reaches point C 1 in FIG.
P1 −V DL ] is equal to the threshold value V Th of the feedback IGFET Q F , and the feedback IGFET Q F
becomes non-conducting. From this point on, the current charging the capacitance of the digit line flows through the feedback resistor RF , and the voltage V DL of the digit line DL is balanced at the point where it matches the output voltage V P1 of the inverting amplifier. (Corresponds to point d 1 of curve E in Figure 4)
Let the voltage of the digit line DL at this time be V R1 .
次に、アドレスが切り換わり、記憶用セルに
“0”が書き込まれたメモリーセルが選択された
場合、つまりデイジツト線が、放電される場合に
ついて説明する。 Next, a case where the address is switched and a memory cell in which "0" is written in the storage cell is selected, that is, the case where the digit line is discharged will be explained.
記憶用セルに流れる電流IONにより、前記デイ
ジツト線の容量にたまつた電荷は、放電され、前
記デイジツト線の電圧は低下する。これにともな
い、前記反転増幅器の出力電圧VP1が、増幅率−
A倍だけ上昇し、ぼほ〔VP1=VR1+RF IO
N〕で平衡する。(第4図曲線Eの点C1に対応)
この時のデイジツト線DLの電圧をVDL1とする。 The electric charge accumulated in the capacitance of the digit line is discharged by the current I ON flowing through the memory cell, and the voltage of the digit line decreases. Accordingly, the output voltage V P1 of the inverting amplifier has an amplification factor of -
It rises by A times, and becomes vague [V P1 = V R1 + R F I O
Equilibrate with N ]. (Corresponds to point C 1 of curve E in Figure 4)
The voltage of the digit line DL at this time is assumed to be VDL1 .
但し、この場合の前記反転増幅器の出力電圧V
p1は、帰還用IGFETが導通となるところで制限
される。 However, in this case, the output voltage V of the inverting amplifier
p1 is limited where the feedback IGFET becomes conductive.
EEPROMのメモリーセルは、前述のように、
2トランジスタ/セルで構成される為、
UVPROMのように、1トランジスタ/セルの構
成をとるものに比べて大容量化には不利である。
大容量化の為には、1セルがしめる面積を小さく
し、高集積化する必要がある。 As mentioned above, EEPROM memory cells are
Because it is composed of 2 transistors/cell,
It is disadvantageous in increasing capacity compared to one transistor/cell configuration such as UVPROM.
In order to increase capacity, it is necessary to reduce the area occupied by one cell and increase integration.
従つて必然的に、選択用セルのゲート幅は小さ
くならざるを得ない。選択用セルのゲート幅が小
さくなり、駆動能力が落ちると、記憶用セルに流
れる電流IONにより、選択用セルで電位降下がお
こり、記憶用セルのドレインにかかる電圧VDL′
は、(1)式で表わされるようになり、デイジツト線
の電圧VDLよりも低下する。 Therefore, the gate width of the selection cell must necessarily become small. When the gate width of the selection cell becomes smaller and its drive capability drops, the current I ON flowing through the storage cell causes a potential drop in the selection cell, and the voltage applied to the drain of the storage cell V DL '
is expressed by equation (1), and is lower than the voltage VDL of the digit line.
VDL′=VDL−R ION
(R:選択用セルの等価抵抗) ………(1)
第5図aは、第5図bにおいて、記憶用セルの
ドレイン電圧VDと、記憶用セルに流れる電流IO
Nの関係を示したものである。高集積化の為に、
記憶用セルのゲート長は、可能な限り小さく設計
されているので、明確な飽和領域は存在せず、記
憶用セルに流れる電流IONは、ドレイン電圧VD
に依存するようになる。V DL '=V DL -R I ON (R: equivalent resistance of the selection cell) ......(1) Figure 5a shows the drain voltage VD of the memory cell and the memory cell drain voltage VD in Figure 5b. Current flowing through the cell I O
This shows the relationship between N. For high integration,
Since the gate length of the memory cell is designed to be as small as possible, there is no clear saturation region, and the current I ON flowing through the memory cell is equal to the drain voltage V D
become dependent on.
従つて、記憶用セルのドレイン電圧が低くなる
につれて、記憶用セルに流れる電流IONが小さく
なることになる。 Therefore, as the drain voltage of the memory cell becomes lower, the current I ON flowing through the memory cell becomes smaller.
大容量化、高集積化に供ない、EEPROMを高
速度に動作させる為には、デイジツト線の容量を
すみやかに充放電する必要がある。 In order to operate EEPROM at high speed in order to meet the demands for larger capacity and higher integration, it is necessary to quickly charge and discharge the capacitance of the digit line.
充電時は、本従来例の場合、帰還用IGFET Q
Fの駆動能力を大きくすることにより、比較的容
易に、高速度で動作させることが可能である。 During charging, in the case of this conventional example, the feedback IGFET Q
By increasing the driving capacity of F , it is possible to operate at high speed relatively easily.
放電時は、記憶用セルに流れる電流IONを大き
くすることにより高速度に動作させることができ
るが、記憶用セルが大容量化、高集積化の為に微
細化されるとともに、記憶用セルに流れる電流I
ONを大きくとることは困難となる。 During discharging, high-speed operation can be achieved by increasing the current I ON flowing through the memory cell. However, as memory cells are miniaturized for larger capacity and higher integration, The current I flowing through
It is difficult to increase ON .
従つて通常は、デイジツト線を放電する速度が
EEPROMの動作速度を決定している。 Therefore, normally the speed at which the digit line is discharged is
It determines the operating speed of EEPROM.
第3図において、エンハンスメント型IGFET
のしきい値VThが設定値よりも低下したとする。
第4図の曲線Fは、この場合の反転増幅器IV1の
入出力特性の略図を示したものである。 In Figure 3, enhancement type IGFET
Suppose that the threshold value V Th of is lower than the set value.
Curve F in FIG. 4 shows a schematic diagram of the input/output characteristics of the inverting amplifier IV 1 in this case.
Q1,Q2で構成されるE/Dインバータが早く
反転するので、曲線Fは、しきい値VThが設定値
の場合の反転増幅器IV1の入出力特性である曲線
Eを、しきい値VThが変化した分だけ左へ平行移
動した形となる。この場合、記憶用セルに“1”
が書き込まれているメモリーセルを選択した場
合、平衡点は点d11に、“0”が書き込まれている
メモリーセルを選択した場合、平衡点は、点C11
にそれぞれ移動する。このため、デイジツト線の
電圧VDLの帰還抵抗RFによるバイアス電圧は、
しきい値VThが設定値の場合、VR1であるが、し
きい値VThが低くなつた場合は、VR11となるこ
ととなり、反転増幅器は、デイジツト線の電圧が
設定値の場合に比べて低い値で動作することとな
る。しきい値VThが低くなつた場合のデイジツト
線の電圧VDL11に対する記憶用セルのドレイン電
圧をVDL′11、しきい値VThが設定値の場合のデイ
ジツト線VDL1に対する記憶用セルのドレイン電
圧をVDL′1とすると、第5−a図から明らかなよ
うに、しきい値VThが低下した場合の方が、セル
に流れる電流IONが小さい。 Since the E/D inverter composed of Q 1 and Q 2 is inverted quickly, curve F is the input/output characteristic of inverting amplifier IV 1 when threshold value V Th is the set value. The result is a parallel shift to the left by the amount that the value V Th has changed. In this case, “1” is stored in the memory cell.
If you select a memory cell in which "0" is written, the equilibrium point is point d 11. If you select a memory cell in which "0" is written, the equilibrium point is point C 11 .
move to each. Therefore, the bias voltage due to the feedback resistor R F of the voltage V DL of the digit line is
When the threshold V Th is at the set value, it is V R1 , but when the threshold V Th becomes lower, it becomes V R11 , and the inverting amplifier will It will operate at a relatively low value. The drain voltage of the storage cell with respect to the digit line voltage V DL11 when the threshold value V Th becomes low is V DL ' 11 , and the drain voltage of the storage cell with respect to the digit line V DL1 when the threshold value V Th is the set value is V DL ' 11 . Assuming that the drain voltage is V DL ' 1 , as is clear from FIG. 5-a, the current I ON flowing through the cell is smaller when the threshold value V Th is lowered.
従つて放電時の動作速度が低下することとな
る。極端な場合、反転増幅器の出力振幅RF IO
Nが小さくなるので、記憶セルの状態を判断する
ことができなくなる。 Therefore, the operating speed during discharging will be reduced. In the extreme case, the output amplitude of the inverting amplifier R F I O
Since N becomes small, it becomes impossible to determine the state of the memory cell.
又、第4図の曲線Fから明らかなように、しき
い値VThが設定値より低くなつた場合、デイジツ
ト線のバイアス電圧VR11が低くなるにつれ、反
転増幅器の最も高感度の点にバイアスされなくの
で、充、放電時の速度が低下することになる。 Furthermore, as is clear from the curve F in Fig. 4, when the threshold value V Th becomes lower than the set value, as the bias voltage V R11 of the digit line becomes lower, the bias is applied to the most sensitive point of the inverting amplifier. As a result, the speed of charging and discharging will decrease.
以上述べたように、従来技術を用いた本例で
は、高集積化し、選択用セルのゲート幅を小さく
すると、選択用セルでの電位降下が大きくなり、
記憶用セルのドレイン電圧が小くなるので、流れ
る電流IONが減少する。又、しきい値VThが、設
定値より低くなると、IONがさらに減少し、反転
増幅器の最も高感度の点にデイジツト線の電圧が
バイアスされなくなる。このため、低速となるの
で、大容量、高速度の記憶装置には適さない。 As described above, in this example using the conventional technology, if the integration is increased and the gate width of the selection cell is made smaller, the potential drop in the selection cell becomes larger.
Since the drain voltage of the memory cell is reduced, the flowing current I ON is reduced. Also, when the threshold V Th is lower than the set value, I ON is further reduced and the voltage on the digit line is no longer biased to the most sensitive point of the inverting amplifier. Therefore, the speed is low, making it unsuitable for large-capacity, high-speed storage devices.
(発明の目的)
本発明の目的は、前述の欠点を除去し、大容量
して有効な高速度の記憶装置を提供することにあ
る。OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to eliminate the above-mentioned drawbacks and to provide a large-capacity, efficient, high-speed storage device.
(発明の構成)
本発明の記憶装置は、複数の記憶素子とアドレ
ス線とデイジツト線と前記記憶素子の記憶内容に
応じて変化する前記デイジツト線の電圧を検出す
るための検出手段とを少なくとも含む記憶装置に
おいて、前記記憶素子は、記憶内容に応じて記憶
素子自体に電流が流し得るか否かが決定される記
憶素子であり、前記検出手段として、前記デイジ
ツト線を入力とするレベルシフタ段と、前記レベ
ルシフタ段の出力を入力とする反転増幅器により
構成される。(Structure of the Invention) A memory device of the present invention includes at least a plurality of memory elements, an address line, a digit line, and a detection means for detecting a voltage of the digit line that changes depending on the memory contents of the memory element. In the storage device, the storage element is a storage element in which it is determined whether or not a current can flow through the storage element itself depending on the stored content, and the detection means includes a level shifter stage that receives the digit line as an input; It is composed of an inverting amplifier that receives the output of the level shifter stage as an input.
(実施例) 本発明の一実施例を第6図に示す。(Example) An embodiment of the present invention is shown in FIG.
MCと示した部分は、第2図のMCと表示した
部分と全く同様であるため説明を省略する。本発
明の一実施例は、マトリクス状に接続された記憶
素子としての複数個のメモリーセルと、アドレス
信号に対応して一個のメモリーセルが選択され、
デイジツト線DLと電気的に接続される機能ブロ
ツクMCと、前記デイジツト線DLを入力とするエ
ンハンスメント型IGFET QL1と、QL1のソース
をドレインに接続したデイプレツシヨン型
IGFET QL2で構成される、レベルシフタ段LS
と、前記レベルシフタ段の出力LOを入力とした
プシユプル型反転増幅器IV1と、前記デイジツト
線DLと前記反転増幅器IV1の出力P2との間に接続
された帰還抵抗RFとソースを前記デイジツト線
DLに、ドレインとゲートを共通に前記反転増幅
器の出力P2との間に接続されたエンハンスメント
型の帰還用IGFET QFにより構成される。 The portion labeled MC is exactly the same as the portion labeled MC in FIG. 2, so the explanation will be omitted. One embodiment of the present invention includes a plurality of memory cells as memory elements connected in a matrix, one memory cell selected in response to an address signal,
A functional block MC electrically connected to the digit line DL, an enhancement type IGFET Q L1 whose input is the digit line DL, and a depletion type IGFET whose source is connected to the drain of Q L1 .
Level shifter stage LS consisting of IGFET Q L2
, a push-pull type inverting amplifier IV 1 which inputs the output LO of the level shifter stage, a feedback resistor R F connected between the digit line DL and the output P 2 of the inverting amplifier IV 1 , and a source connected to the digit. line
DL is composed of an enhancement type feedback IGFET QF whose drain and gate are commonly connected between the output P2 of the inverting amplifier.
(実施例の動作)
本発明の一実施例の動作を第5図a、第6図、
第7図、第8図を用いて説明する。(Operation of the embodiment) The operation of the embodiment of the present invention is shown in FIG. 5a, FIG.
This will be explained using FIGS. 7 and 8.
第5図aは、従来例でも説明したとおり、記憶
用セルに流れる電流IONのドレイン電圧依存性で
ある。 As explained in the conventional example, FIG. 5a shows the drain voltage dependence of the current I ON flowing through the memory cell.
第6図は、一実施例を示す回路図である。 FIG. 6 is a circuit diagram showing one embodiment.
第7図は、従来例の反転増幅器IV1の入出力特
性(曲線E)と、第6図の一実施例のレベルシフ
タ段付き反転増幅器IVの入出力特性(曲線G)
の略図を比較して示したものである。 FIG. 7 shows the input/output characteristics (curve E) of the conventional inverting amplifier IV 1 and the input/output characteristics (curve G) of the inverting amplifier IV with level shifter stage according to the embodiment of FIG. 6.
This is a comparison of the schematic diagrams.
第8図は、第6図において、デイジツト線DL
の電圧VDLと、レベルシフタ段の出力LOの電圧
VLOの関係を示したものである。第6図におい
て、レベルシフタ段LSの出力LOの電圧VLOは、
IGET QL1とQL2の駆動能力の比の値により決定
され、又、デイジツト線DLの電圧VDLがQL1の
しきい値VThまで上がらないと、QL1が導通しな
い為に、レベルシフタ段LSの出力VLSのデイジ
ツト線DLの電圧VDLに対する関係は、例えば第
8図の直線Iのようになり、常に
VLO<VDL ………(2)
が成り立つこととなる。Jは、傾きが1の直線で
ある。従つて、デイジツト線DLを入力とし、反
転増幅器IV1の出力P2を出力とした、レベルシフ
タ段つき反転増幅器IVを考えた場合、前記レベ
ルシフタ段つき反転増幅器IVの入出力特性は、
第7図の曲線Gに示すように、従来例の反転増幅
器IV1の入出力特性である曲線Eを右に平行移動
した形となる。曲線Gから明らかなように、本例
の場合、“1”が書き込まれている記憶用セルが
選択された場合、従来例と全く同様な順序でデイ
ジツト線が充電され、帰還抵抗RFの作用により
点d2で平衡する。この時のデイジツト線の電圧を
VR2とする。一方、“0”が書き込まれている記
憶用セルが選択された場合も、従来例と全く同様
な順序でデイジツト線が放電され、前記レベルシ
フタ段つき反転増幅器の出力P2の電圧VP2は
VP2=VR2+RFION ………(3)
となり点C2で平衡する。この時のデイジツト線
DLの電圧をVDL2とする。点C2に対するデイジツ
ト線DLの電圧VDL2は、従来例の場合の平衡点で
ある点C1に対するデイジツト線の電圧VDL1より
も明らかに大きい。 Figure 8 shows the digit line DL in Figure 6.
This figure shows the relationship between the voltage V DL of the output LO of the level shifter stage and the voltage V LO of the output LO of the level shifter stage. In FIG. 6, the voltage V LO of the output LO of the level shifter stage LS is:
IGET is determined by the ratio of the driving capabilities of Q L1 and Q L2 , and if the voltage V DL of the digit line DL does not rise to the threshold value V Th of Q L1 , Q L1 will not conduct, so the level shifter stage The relationship between the output V LS of the LS and the voltage V DL of the digit line DL is, for example, as shown by the straight line I in FIG. 8, and the following relationship always holds: V LO <V DL (2). J is a straight line with a slope of 1. Therefore, when considering an inverting amplifier IV with level shifter stages, in which the digit line DL is input and the output P2 of inverting amplifier IV 1 is output, the input/output characteristics of the inverting amplifier IV with level shifter stages are as follows.
As shown by curve G in FIG. 7, the curve E, which is the input/output characteristic of the conventional inverting amplifier IV1 , is shifted in parallel to the right. As is clear from the curve G, in this example, when a memory cell in which "1" is written is selected, the digit line is charged in exactly the same order as in the conventional example, and the action of the feedback resistor R F is equilibrium at point d 2 . Let the voltage of the digit line at this time be V R2 . On the other hand, when a memory cell in which "0" is written is selected, the digit line is discharged in exactly the same order as in the conventional example, and the voltage V P2 of the output P2 of the inverting amplifier with level shifter stage becomes V P2 = V R2 + R F I ON ......(3) and equilibrium is reached at point C2 . Digit line at this time
Let the voltage of DL be VDL2 . The voltage V DL2 of the digit line DL with respect to point C 2 is clearly larger than the voltage V DL1 of the digit line with respect to point C 1 , which is the equilibrium point in the conventional case.
記憶用セルのドレインに印加される電圧は従来
例で述べた理由により、デイジツト線DLの電圧
よりも小さい。本例の場合のデイジツト線DLの
平衡電圧VDL2に対する記憶用セルのドレイン電
圧をVDL2′、従来例の場合のデイジツト線DLの
平衡電圧VDL1に対する記憶用セルのドレイン電
圧をVDL1′とすると、第5−a図から明らかなよ
うに、記憶用セルに流れる電流IONは、従来例の
反転増幅器IV1を用いた場合に比べ、本例のレベ
ルシフタ段つき反転増幅器IVを用いた場合の方
が、一般に大きくとることができる。又、デイジ
ツト線の電圧が従来例の場合に比べて、高い値に
バイアスされる為、しきい値VThが低くなつても
従来例の場合に比べIONが大きくとれ、反転増幅
器の最も高感度な点にバイアスされなくなる欠点
もなくなる。 The voltage applied to the drain of the memory cell is lower than the voltage of the digit line DL for the reason stated in the conventional example. Let V DL2 ' be the drain voltage of the storage cell with respect to the balanced voltage V DL2 of the digit line DL in this example, and V DL1 ' be the drain voltage of the storage cell with respect to the balanced voltage V DL1 of the digit line DL in the conventional example. Then, as is clear from Figure 5-a, the current I ON flowing through the storage cell is greater when using the inverting amplifier IV with level shifter stages of this example than when using the conventional inverting amplifier IV 1 . can generally be larger. In addition, since the voltage of the digit line is biased to a higher value than in the conventional case, even if the threshold value V Th becomes lower, I ON can be larger than in the conventional case, and the highest voltage of the inverting amplifier The disadvantage of not being biased toward sensitive points is also eliminated.
(発明の効果)
以上述べたように、本発明の記憶装置は、高集
積化するに伴ない減る傾向にあるメモリーセルに
流れる電流IONを大きくとることができ、しきい
値VThが設定値より変化しても、反転増幅器の最
も高感度の点にバイアスされなくなるという欠点
もなくなるので、大容量、高速度が要求される記
憶装置に適している。(Effects of the Invention) As described above, the memory device of the present invention can increase the current I ON flowing through the memory cell, which tends to decrease with higher integration, and the threshold value V Th can be set. Even if the value changes, there is no disadvantage that the inverting amplifier is no longer biased to the most sensitive point, so it is suitable for storage devices that require large capacity and high speed.
以上の実施例は、EEPROMを例にとり説明し
たが、選択されたメモリーセルを含むデイジツト
線の電圧が記憶されている内容により変化し、こ
れを検出する構成をもつものであれば、有効であ
り、EEPROMに限らない。 The above embodiment has been explained using an EEPROM as an example, but it is effective as long as the voltage of the digit line containing the selected memory cell changes depending on the stored contents, and the structure can detect this change. , not limited to EEPROM.
レベルシフタ段については、エンハンスメント
型IGFETとデイプレツシン型IGFETを直列に接
続したものを示したが、入力に対して出力のレベ
ルがシフトする構成をもつものであれば有効であ
る。又、反転増幅器については、プシユプル型の
ものを例にとり説明したが、構成については特に
制限するものではない。 Regarding the level shifter stage, although an enhancement type IGFET and a depressing type IGFET are connected in series, it is effective as long as it has a configuration in which the output level is shifted relative to the input. Further, although the inverting amplifier has been described using a push-pull type as an example, the configuration is not particularly limited.
第1図は、EEPROMのメモリーセルの構成を
示す図。第2図は、従来技術による記憶装置の一
部回路図。第3図は、従来例の反転増幅器の構成
を示す図。第4図は、従来例の反転増幅器IV1の
入出力特性を示したもので、図中Eはしきい値V
Tが設定値の場合、Fは設定値より低くなつた場
合を示したものである。第5図aは、記憶用セル
に流れる電流IONの、ドレイン電圧依存性を示し
たものであり、第5図bは、第5図aを得るため
の測定条件を示したものである。第6図は、本発
明の一実施例の構成を示す図。第7図、Eは、従
来例の反転増幅器IV1の入出力特性、Gは、本発
明の一実施例の反転増幅器IVの入出力特性を示
したものである。第8図は、レベルシフタ段の入
出力特性を示したものである。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an EEPROM memory cell. FIG. 2 is a partial circuit diagram of a storage device according to the prior art. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a conventional inverting amplifier. Figure 4 shows the input/output characteristics of the conventional inverting amplifier IV 1 , where E is the threshold value V
When T is a set value, F indicates a case where the value becomes lower than the set value. FIG. 5a shows the drain voltage dependence of the current I ON flowing through the memory cell, and FIG. 5b shows the measurement conditions for obtaining FIG. 5a. FIG. 6 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 7, E shows the input/output characteristics of the conventional inverting amplifier IV1 , and G shows the input/output characteristics of the inverting amplifier IV of the embodiment of the present invention. FIG. 8 shows the input/output characteristics of the level shifter stage.
Claims (1)
ト線と、前記記憶素子の記憶内容に応じて変化す
る前記デイジツト線の電圧を検出するための検出
手段とを含む記憶装置において、前記記憶素子
は、記憶内容に応じて、記憶素子自体に電流が流
し得るか否かが決定される記憶素子であり、前記
検出手段として、前記デイジツト線を入力とする
レベルシフタ段と、前記レベルシフタ段の出力を
入力とする反転増幅器を有し、前記デイジツト線
は、前記反転増幅器の出力に、少なくとも読み出
し期間は抵抗成分を持つ素子を介して短絡され、
さらに、前記デイジツト線の電圧に比べ前記反転
増幅器の出力の電圧が電源方向に一定以上高くな
つた時導通する如く、前記デイジツト線と、前記
反転増幅器の間に接続した絶縁ゲート型電界効果
トランジスタを有することを特徴とする記憶装
置。1. A memory device including a plurality of memory elements, an address line, a digit line, and a detection means for detecting a voltage of the digit line that changes depending on the storage contents of the memory element, wherein the memory element includes: It is a memory element in which it is determined whether or not a current can flow through the memory element itself depending on the memory contents, and the detecting means includes a level shifter stage that receives the digit line as an input, and an output of the level shifter stage that receives the output of the level shifter stage as an input. the digit line is short-circuited to the output of the inverting amplifier via an element having a resistance component during at least a read period;
Furthermore, an insulated gate field effect transistor is connected between the digit line and the inverting amplifier so as to become conductive when the output voltage of the inverting amplifier becomes higher than a certain level in the direction of the power supply compared to the voltage of the digit line. A storage device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57121588A JPS5914194A (en) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | Storage device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57121588A JPS5914194A (en) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | Storage device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5914194A JPS5914194A (en) | 1984-01-25 |
| JPS6231433B2 true JPS6231433B2 (en) | 1987-07-08 |
Family
ID=14814955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57121588A Granted JPS5914194A (en) | 1982-07-13 | 1982-07-13 | Storage device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5914194A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60150297A (en) * | 1984-01-13 | 1985-08-07 | Nec Corp | Memory |
| JPS60263399A (en) * | 1984-06-08 | 1985-12-26 | Nec Corp | Semoconductor memory device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6048837B2 (en) * | 1981-05-01 | 1985-10-29 | 沖電気工業株式会社 | Sense amplifier input voltage control circuit |
-
1982
- 1982-07-13 JP JP57121588A patent/JPS5914194A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5914194A (en) | 1984-01-25 |
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