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JPH0754633B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
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JPH0754633B2 - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JPH0754633B2
JPH0754633B2 JP646486A JP646486A JPH0754633B2 JP H0754633 B2 JPH0754633 B2 JP H0754633B2 JP 646486 A JP646486 A JP 646486A JP 646486 A JP646486 A JP 646486A JP H0754633 B2 JPH0754633 B2 JP H0754633B2
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mosfet
circuit
common data
signal
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正志 和田
佳晃 吐前
和夫 吉崎
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体記憶装置に関するもので、例えば、
MOSFET(絶縁ゲート形電界効果トランジスタ)で構成さ
れたEPROM(エレクトリカリ・プログラマブル・リード
・オンリー・メモリ)装置に利用して有効な技術に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device.
The present invention relates to a technology effectively applied to an EPROM (electrically programmable read only memory) device composed of a MOSFET (insulated gate type field effect transistor).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

FAMOS(フローティング・アバランシェ・インジェクシ
ョンMOSFET)のような半導体素子を気負素子(メモリセ
ル)とするEPROM装置が公知である(例えば、特開昭54
−152993号公報参照)。EPROM装置においては、約12Vの
ような比較的高い電圧にされた書込み用高電圧Vppを用
いて、上記FAMOSトランジスタのフローティングゲート
へ選択的に電気をアバランシェ注入することによってそ
のしきい値電圧を変化させて論理“0"又は論理“1"の書
き込みが行われる。
An EPROM device is known in which a semiconductor element such as FAMOS (floating avalanche injection MOSFET) is used as a negative element (memory cell) (for example, JP-A-54).
-152993 gazette). In the EPROM device, the threshold voltage is changed by selectively avalanche injecting electricity into the floating gate of the FAMOS transistor by using a writing high voltage Vpp set to a relatively high voltage such as about 12V. Then, the writing of the logical "0" or the logical "1" is performed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本願発明者等においては、上記のようなFMOSトランジス
タの読み出し動作の高速化のために、第3図に示したよ
うなセンスアンプSAを開発した。メモリアレイから共通
データ線CDに読み出された信号は、増幅MOSFETQ11のソ
ースに供給される。この増幅MOSFETQ11のゲートには、
共通データ線CDの反転増幅信号が供給される。すなわ
ち、上記共通データ線CDにゲートが結合されたMOSFETQ1
3とそのドレインに設けられたPチャンネル型の負荷MOS
FETQ14は、反転増幅回路を構成しその出力信号を上記MO
SFETQ11のゲートに伝えるものである。上記増幅MOSFETQ
11のドレインには、負荷手段としてのPチャンネルMOSF
ETQ12が設けられる。上記増幅MOSFETQ11のドレイン出力
は、例えばCMOSインバータ回路IVに供給され、そのロジ
ックスレッショルド電圧を参照電圧して読み出し信号の
ハイレベル/ロウレベルの識別が行われる。
The present inventors have developed a sense amplifier SA as shown in FIG. 3 in order to speed up the read operation of the FMOS transistor as described above. The signal read from the memory array to the common data line CD is supplied to the source of the amplification MOSFET Q11. In the gate of this amplification MOSFET Q11,
The inverted amplified signal of the common data line CD is supplied. That is, the MOSFET Q1 whose gate is coupled to the common data line CD
P-channel load MOS provided on 3 and its drain
FETQ14 forms an inverting amplifier circuit and outputs its output signal to the MO
It is transmitted to the gate of SFETQ11. Amplification MOSFET Q above
The drain of 11 has a P-channel MOSF as a load means.
ETQ12 is provided. The drain output of the amplification MOSFET Q11 is supplied to, for example, the CMOS inverter circuit IV, and the high level / low level of the read signal is discriminated by using the logic threshold voltage as a reference voltage.

選択されたメモリセルは、予めそれに書き込まれたデー
タに従って読み出し時のワード線選択レベルに対して高
いしきい値電圧か又は低いしきい値電圧を持つ。図示し
ないメモリアレイ内の選択されたメモリセルが高いしき
い値電圧(“0")をもっている場合、共通データ線CDと
回路の接地点との間に直流電流通路が形成されない。こ
の場合、共通データ線CDは、上記MOSFETQ11及びQ12から
の電流供給によって比較的ハイレベルにされる。このと
き、共通データ線CDが所定電位に達すると上記反転増幅
回路の出力信号の反転出力信号によってMOSFETQ11がオ
フ状態にされ、その電流供給が停止される。それ故に、
共通データ線CDのハイレベルは、比較的低い電位に制限
される。これに対して、メモリアレイ内の選択されたメ
モリセルが低いしきい値電圧をもっている場合、共通デ
ータ線CDと回路の接地点との間にカラムスイッチMOSFE
T、データ線、選択されたメモリセル及びMOSFETQ11,Q12
を介する直流電流経路が形成される。それ故に、共通デ
ータ線CDは、バイアス回路から供給されるバイアス電流
にかかわらずロウレベルにされる。このようなバイアス
回路による共通データ線CDのハイレベルとロウレベルと
の振幅制限は、共通データ線CD等に信号変化速度を制限
する浮遊容量等の容量が存在するにかかわらずに、読み
出しの高速化を図ることができる。
The selected memory cell has a high threshold voltage or a low threshold voltage with respect to the word line selection level at the time of reading according to the data written in advance. If the selected memory cell in the memory array (not shown) has a high threshold voltage (“0”), no direct current path is formed between the common data line CD and the circuit ground. In this case, the common data line CD is set to a relatively high level by the current supply from the MOSFETs Q11 and Q12. At this time, when the common data line CD reaches a predetermined potential, the MOSFET Q11 is turned off by the inverted output signal of the output signal of the inverting amplifier circuit, and the current supply is stopped. Therefore,
The high level of the common data line CD is limited to a relatively low potential. On the other hand, if the selected memory cell in the memory array has a low threshold voltage, the column switch MOSFE is connected between the common data line CD and the circuit ground.
T, data line, selected memory cell and MOSFET Q11, Q12
A direct current path is formed through the. Therefore, the common data line CD is set to the low level regardless of the bias current supplied from the bias circuit. The amplitude limitation between the high level and the low level of the common data line CD by such a bias circuit makes it possible to increase the reading speed regardless of whether the common data line CD or the like has a capacitance such as a stray capacitance that limits the signal change speed. Can be achieved.

しかしながら、メモリアレイのアドレッシングにおい
て、非選択のデータ線に結合されFAMOSトランジスタが
オン状態のとき、そのデータ線の電位は回路の接地電位
のようなロウレベルにされている。したがって、第4図
のタイミング図に示すように、アドレス信号AX,AYの切
り換えによって、ワード線の切り換え及び、上記ロウレ
ベルにされたデータ線が選択され、そのデータ線に結合
されたFAMOSトランジスタがオフ状態のとき、センスア
ンプSAから共通データ線CD及びカラムスイッチ回路を通
して上記データ線に一時的に電流が流れる。これによ
り、増幅MOSFETQ11のドレイン出力電圧Aは、上記の電
流供給動作に伴い一瞬ロウレベル側にされるという反転
動作を行う。これにより、上記論理“0"の読み出し動作
が遅くなってしまう。また、上記センスアンプSAの一時
的な反転読み出しによって、出力回路が応答して比較的
大きな負荷容量を駆動するための比較的大きな電流を流
すことになってしまい、回路の接地線又は電源電圧線に
比較的大きなノイズを発生させる原因となり、動作マー
ジンを悪くするものとなる。
However, in the addressing of the memory array, when the FAMOS transistor is connected to the unselected data line and the FAMOS transistor is in the ON state, the potential of the data line is at a low level like the ground potential of the circuit. Therefore, as shown in the timing chart of FIG. 4, by switching the address signals AX and AY, the word line is switched and the low-level data line is selected, and the FAMOS transistor coupled to the data line is turned off. In the state, a current temporarily flows from the sense amplifier SA to the data line through the common data line CD and the column switch circuit. As a result, the drain output voltage A of the amplification MOSFET Q11 performs an inversion operation in which the drain output voltage A is momentarily brought to the low level side with the above current supply operation. As a result, the read operation of the logic "0" is delayed. Further, due to the temporary inversion reading of the sense amplifier SA, the output circuit responds and a relatively large current for driving a relatively large load capacitance is caused to flow, and the ground line or the power supply voltage line of the circuit. This causes a relatively large noise to occur, and deteriorates the operation margin.

この発明の目的は、動作の高速化を図った半導体記憶装
置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device which has a high speed operation.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この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 are as follows.
It will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

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、下記の通りである。すなわち、メ
モリアレイからの読み出し動作を第1のタイミング信号
に従って上記メモリアレイの共通データ線をセンスアン
プのロジックスレッショルド電圧付近のレベルまでチャ
ージアップさせるプリチャージ回路と、上記第1のタイ
ミング信号より後れて発生される第2のタイミング信号
に従って動作状態にされ、上記共通データ線の信号を増
幅する増幅回路を含むセンスアンプとにより行うように
するものである。
The outline of a typical one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, the read operation from the memory array is precharged to charge up the common data line of the memory array to a level near the logic threshold voltage of the sense amplifier according to the first timing signal, and the precharge circuit is delayed from the first timing signal. And a sense amplifier including an amplifier circuit that amplifies the signal on the common data line and is operated according to a second timing signal generated by

〔作 用〕[Work]

上記した手段によれば、センスアンプがその動作を開始
する前に、共通データ線の電位をそのロジックスレッシ
ョルド電圧付近までチャージアップできるから、センス
アンプの高速読み出しが可能となる。
According to the above-mentioned means, the potential of the common data line can be charged up to near the logic threshold voltage before the sense amplifier starts its operation, so that the sense amplifier can be read at high speed.

〔実施例〕〔Example〕

第1図には、この発明が適用されたEPROM装置の一実施
例の回路図が示されている。同図の各回路素子は、公知
のCMOS集積回路の製造技術によって、特に制限されない
が、1個の単結晶シリコンのような半導体基板上におい
て形成される。
FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of an EPROM device to which the present invention is applied. Each circuit element in the figure is formed by a known CMOS integrated circuit manufacturing technique, but is not particularly limited, and is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon.

この実施例のEPROM装置は、特に制限されないが、8つ
のデータ入出力端子を持つようにされ、8ビット構成の
データの書き込み読み出しが可能のようになされる。EP
ROM装置は、+5ボルトのような電源電圧と、十数ボル
トのような高いレベルの書き込み電圧Vppとによって動
作される。EPROM装置は、通常の読み出し動作において
+5Vのような電源電圧Vccによって動作される。EPROM装
置は、アドレス入力端子を介して供給される外部アドレ
ス信号、及び制御端子▲▼、▲▼、▲▼
を介して供給されるチップイネーブル信号、出力イネー
ブル信号、プログラム信号によってその動作が制御され
る。
Although not particularly limited, the EPROM device of this embodiment is provided with eight data input / output terminals so that 8-bit data can be written and read. EP
The ROM device is operated with a power supply voltage such as +5 volts and a high level write voltage Vpp such as ten and several volts. The EPROM device is operated by a power supply voltage Vcc such as + 5V in a normal read operation. The EPROM device has an external address signal supplied via an address input terminal and control terminals ▲ ▼, ▲ ▼, ▲ ▼
The operation is controlled by a chip enable signal, an output enable signal, and a program signal supplied via the.

この実施例では、上記のように8ビット構成のデータ書
き込み/読み出しを行うため、特に制限されないが、8
組のメモリアレイM−ARYとデータ入力/出力回路が設
けられるが同図では、そのうちの1つのメモリアレイM
−ARYと、データ入力回路DIB及びデータ出力回路DOBが
代表として例示的に示されている。メモリアレイM−AR
Yは、複数のFAMOSトランジスタ(不揮発性メモリ素子・
・MOSFETQ1〜Q6)と、ワード線W1,W2及びデータ線D1,D2
〜Dnとにより構成されている。メモリアレイM−ARYに
おいて、同じ行に配置されたFAMOSトランジスタQ1〜Q3
(Q4〜Q6)のコントロールゲートは、それぞれ対応する
ワード線W1(W2)に接続され、同じ列に配置されたFAMO
SトランジスタQ1とQ4、Q2とQ5及びQ3とドレインは、そ
れぞれ対応するデータ線D1〜Dnに接続されている。
In this embodiment, since 8-bit data writing / reading is performed as described above, there is no particular limitation.
A set of memory array M-ARY and a data input / output circuit are provided, but in FIG.
-ARY and the data input circuit DIB and the data output circuit DOB are shown as representatives. Memory array M-AR
Y is a number of FAMOS transistors (non-volatile memory element
・ MOSFETs Q1 to Q6), word lines W1 and W2, and data lines D1 and D2
~ Dn and. FAMOS transistors Q1 to Q3 arranged in the same row in the memory array M-ARY
The control gates of (Q4 to Q6) are connected to the corresponding word lines W1 (W2), and FAMOs are arranged in the same column.
The S transistors Q1 and Q4, Q2 and Q5, Q3, and the drain are connected to the corresponding data lines D1 to Dn, respectively.

上記FAMOSトランジスタの共通ソース線CSは、特に制限
されないが、書込み信号▲▼を受けるディプレッシ
ョン型MOSFETQ10を介して接地されている。このMOSFETQ
10は、次の理由によって設けられている。すなわち、メ
モリセル、例えばQ1にデータを書き込む場合には、ワー
ド線W1に書き込みレベルの高電圧が与えられ、データ線
D1に書き込むべきデータに従った高電圧が与えられる。
この場合、選択データ線D1に結合された非選択とされる
べきメモリセルQ4のフローティングゲートは、それとデ
ータ線D1と不所望な静電結合によって、データ線D1が高
電位にされると、それに応じてその電位が不所望に上昇
されてしまう。その結果、非選択であることによってオ
フ状態に維持されるべきメモリセルQ4が不所望に導通し
てしまう。すなわち、非選択であるべきメモリセルにリ
ーク電流が流れてしまい、選択されるべきメモリセルQ1
に流れるべき書き込み電流が減少されてしまう。図示の
MOSFETQ10は、書き込み時の上記内部制御信号▲▼
のロウレベルによってそのコンダクタンスが比較的小さ
くされる。これにより、書き込み時に流される書き込み
電流によって生ずる共通ソース線CSの電位は、MOSFETQ1
0のコンダクタンスが比較的小さくされることによって
比較的高い電位にされる。この共通ソース線CSの電位が
比較的高くされるとFAMOSトランジスタは、基板効果に
よってそのしきい値電圧は比較的高くされる。このよう
に、非選択とされるべきFAMOSトランジスタの実効的な
しきい値電圧が高くされる結果としてその非選択とされ
るべきFAMOSトランジスタに流れるリーク電流を小さく
できる。これによって、書き込み高電圧によって形成さ
れた書き込み電流が効率よく選択されたFAMOSトランジ
スタに供給されるので、効率的な書き込み動作を行うこ
とができる。なお、読み出し動作時には、上記制御信号
▲▼のハイレベルによってMOSFETQ10のコンダクタ
ンスは、比較的大きくされる。これにより、論理“1"書
き込みのFAMOSトランジスタに流れる電流を大きくでき
るから、読み出し速度を速くすることができる。
The common source line CS of the FAMOS transistor is grounded via a depletion type MOSFET Q10 which receives a write signal {circle over ()}, although not particularly limited. This MOSFET Q
10 is provided for the following reasons. That is, when writing data to a memory cell, such as Q1, a high voltage at the write level is applied to the word line W1 and the data line
A high voltage is applied according to the data to be written to D1.
In this case, the floating gate of the memory cell Q4, which is coupled to the selected data line D1 and is to be deselected, causes an undesired electrostatic coupling with the data line D1 and the data line D1 to bring it to a high potential. Accordingly, the potential is undesirably raised. As a result, the memory cell Q4 that should be kept in the off state due to being unselected undesirably becomes conductive. That is, a leak current flows in the memory cell that should be unselected, and the memory cell Q1 that should be selected is
The write current that should flow to the memory is reduced. Illustrated
MOSFET Q10 has the above internal control signal during writing.
Its low level makes its conductance relatively small. As a result, the potential of the common source line CS generated by the write current flowing at the time of writing becomes
By setting the conductance of 0 to be relatively small, a relatively high potential is obtained. When the potential of the common source line CS is made relatively high, the threshold voltage of the FAMOS transistor is made relatively high by the substrate effect. Thus, as a result of increasing the effective threshold voltage of the FAMOS transistor to be unselected, the leak current flowing in the FAMOS transistor to be unselected can be reduced. As a result, the write current generated by the write high voltage is efficiently supplied to the selected FAMOS transistor, so that an efficient write operation can be performed. During the read operation, the conductance of the MOSFET Q10 is made relatively large due to the high level of the control signal ▲ ▼. As a result, the current flowing through the FAMOS transistor for writing logical "1" can be increased, and the reading speed can be increased.

この実施例のEPROM装置は、図示しない外部端子を介し
て供給されるX,Yアドレス信号を受けるアドレスバッフ
ァXADB,YADBを含む。アドレスバッファXADB,YADBによっ
て形成された相補アドレス信号は、アドレスデコーダXD
CR,YDCRに供給される。同図においては、上記Xアドレ
スバッファXADBとXアドレスデコーダXDCRを合わせて回
路ブロックXADB・DCRとして示し、上記Yアドレスバッ
ファYADBとYアドレスデコーダYDCRを合わせて回路ブロ
ックYADB・DCRとして示している。
The EPROM device of this embodiment includes address buffers XADB and YADB which receive X and Y address signals supplied through external terminals (not shown). The complementary address signals formed by the address buffers XADB and YADB are sent to the address decoder XD.
Supplied to CR and YDCR. In the figure, the X address buffer XADB and the X address decoder XDCR are shown together as a circuit block XADB.DCR, and the Y address buffer YADB and the Y address decoder YDCR are shown together as a circuit block YADB.DCR.

特に制限されないが、上記アドレスバッファXADBとYADB
は、制御回路CONTによって形成されるチップ選択信号ce
によって活性化されることによって、外部端子からのア
ドレス信号を取り込み、外部端子から供給されたアドレ
ス信号と同相の内部アドレス信号と逆相のアドレス信号
とからなる相補アドレス信号を形成する。
Although not particularly limited, the above address buffers XADB and YADB
Is a chip selection signal ce formed by the control circuit CONT.
By being activated by, the address signal from the external terminal is taken in and a complementary address signal composed of an internal address signal having the same phase as the address signal supplied from the external terminal and an address signal having the opposite phase is formed.

XアドレスデコーダXDCRは、それに供給される相補アド
レス信号に従い、メモリアレイM−ARY(図示しない他
のメモリアレイに対しても同様)のワード線に供給され
るべき選択信号を形成する。XアドレスデコーダXDCR
は、特に制限されないが、+5Vの電源電圧によって動作
される。それ故に、XアドレスデコーダXDCRは、5ボル
ト系の選択信号を形成する。これに対して、メモリアレ
イM−ARYによって必要とされる選択信号のレベルは、
読み出し動作において、例えばほゞ5Vのハイレベルとほ
ゞ0Vのロウレベルであり、書き込み動作の時においてほ
ゞ書き込み電圧Vppレベルのハイレベルとほゞ0Vのロウ
レベルである。XアドレスデコーダXDCRから出力される
5V系の選択信号に応答してメモリアレイM−ARYのワー
ド線をそれぞれ必要とされるレベルにさせるために、X
アドレスデコーダXDCRの出力部には、高電圧Vppを動作
電圧とするレベル変換回路が設けられる。
The X address decoder XDCR forms a selection signal to be supplied to the word line of the memory array M-ARY (the same applies to other memory arrays not shown) according to the complementary address signals supplied thereto. X address decoder XDCR
Is operated by a power supply voltage of + 5V, but is not limited thereto. Therefore, the X address decoder XDCR forms a 5 volt system select signal. On the other hand, the level of the selection signal required by the memory array M-ARY is
In the read operation, for example, the high level is approximately 5V and the low level is approximately 0V, and in the write operation, the high level is approximately the write voltage Vpp level and the low level is approximately 0V. Output from X address decoder XDCR
In order to set the word lines of the memory array M-ARY to the required levels in response to the 5V system selection signal, X
The output part of the address decoder XDCR is provided with a level conversion circuit using the high voltage Vpp as an operating voltage.

第1図においては、メモリアレイM−ARYに対して共通
データ線CDが設けられている。メモリアレイM−ARYの
データ線とそのメモリアレイに対応される共通データ線
CDとの間には、カラムスイッチ回路を構成するMOSFETQ7
〜Q9が設けられている。
In FIG. 1, a common data line CD is provided for the memory array M-ARY. Data line of memory array M-ARY and common data line corresponding to the memory array
Between the CD and MOSFET Q7 which forms the column switch circuit
~ Q9 is provided.

YアドレスデコーダYDCRは、それに供給される相補アド
レス信号に従い、メモリアレイM−ARYのデータ線を選
択するための選択信号を形成する。Yアドレスデコーダ
YDCRは、XアドレスデコーダXDCRと同様に5V系の電源電
圧によって動作される。YアドレスデコーダYDCRから出
力される選択信号は、カラムスイッチ回路の制御のため
に利用される。ここで、カラムスイッチ回路は、書き込
み動作において、書き込み電圧レベルの書き込み信号を
伝送できる能力が必要とされる。カラムスイッチMOSFET
を十分にオンオフさせることができるようにするため、
YアドレスデコーダXDCRの出力部には、高電圧Vppを動
作電圧とするレベル変換回路が設けられる。
The Y address decoder YDCR forms a selection signal for selecting the data line of the memory array M-ARY according to the complementary address signal supplied thereto. Y address decoder
The YDCR is operated by a power supply voltage of 5V system like the X address decoder XDCR. The selection signal output from the Y address decoder YDCR is used for controlling the column switch circuit. Here, the column switch circuit is required to have the ability to transmit a write signal at a write voltage level in the write operation. Column switch MOSFET
In order to be able to turn on and off sufficiently,
The output part of the Y address decoder XDCR is provided with a level conversion circuit using the high voltage Vpp as an operating voltage.

上記共通データ線CDには、センスアンプSAの入力段回路
を構成する次に説明する初段増幅回路が設けられる。
The common data line CD is provided with a first-stage amplifier circuit which will be described next and constitutes an input stage circuit of the sense amplifier SA.

上記共通データ線CDには、そのソースが接続されたNチ
ャンネル型の増幅MOSFETQ11が設けられる。この増幅MOS
FETQ11のドレインと電源電圧端子Vccとの間には、Pチ
ャンネル型の負荷MOSFETQ12が設けられる。上記共通デ
ータ線CDの電圧は、Nチャンネル型の駆動MOSFETQ13と
Pチャンネル型の負荷MOSFETQ14とからなる反転増幅回
路の入力である駆動MOSFETQ13のゲートに供給される。
この反転増幅回路の出力電圧は、MOSFETQ11とQ12とかな
る増幅回路の入力である上記増幅MOSFETQ11のゲートに
供給される。さらに、センスアンプの非動作期間での無
駄な電流消費を防止するため、上記増幅MOSFETQ11のゲ
ートと回路の接地電位点との間には、NチャンネルMOSF
ETQ15が設けられる。このMOSFETQ15と上記反転増幅回路
を構成するPチャンネルMOSFETQ14のゲートは、共通セ
ンスアンプの動作タイミング信号▲▼2が供給され
る。
The common data line CD is provided with an N-channel type amplification MOSFET Q11 whose source is connected. This amplification MOS
A P-channel type load MOSFET Q12 is provided between the drain of the FET Q11 and the power supply voltage terminal Vcc. The voltage of the common data line CD is supplied to the gate of the drive MOSFET Q13 which is the input of the inverting amplifier circuit including the N-channel drive MOSFET Q13 and the P-channel load MOSFET Q14.
The output voltage of the inverting amplifier circuit is supplied to the gate of the amplifier MOSFET Q11 which is the input of the amplifier circuit composed of the MOSFETs Q11 and Q12. Furthermore, in order to prevent unnecessary current consumption during the non-operation period of the sense amplifier, an N-channel MOSF is provided between the gate of the amplification MOSFET Q11 and the ground potential point of the circuit.
ETQ15 is provided. The operation timing signal (2) of the common sense amplifier is supplied to the gate of the MOSFET Q15 and the P-channel MOSFET Q14 which constitutes the inverting amplifier circuit.

この実施例では、読み出し動作の高速化を図るために、
上記共通データ線CDには、次のプリチャージ回路が設け
られる。このプリチャージ回路は、上記入力段回路と類
似の回路により構成される。すなわち、NチャンネルMO
SFETQ18とPチャンネルMOSFETQ19は、上記反転増幅回路
に対応し、NチャンネルMOSFETQ16とPチャンネルMOSFE
TQ17は、上記増幅回路と対応している。また、Nチャン
ネルMOSFETQ20は、上記MOSFETQ15と対応している。ただ
し、このプリチャージ回路は、その素子定数が上記初段
回路のそれと若干異なっている。プリチャージ回路の反
転増幅回路の利得は、比較的大きく設定されること等に
よって、共通データ線CDの電位が比較的低いレベルに達
すると、上記MOSFETQ16が早くオフ状態にされる。ま
た、上記MOSFETQ19とQ20のゲートに供給されるタイミン
グ信号▲▼1は、上記タイミング信号▲▼2よ
り早くタイミングで発生される。言い換えるならば、セ
ンスアンプSAの動作タイミングより、上記プリチャージ
回路の動作タイミングが早くされる。さらに、MOSEFTQ1
6及びQ17は、共通データ線CDの電位を高速に所望の電位
にするため、上記初段増幅回路のそれに比べて電流供給
能力が大きくされる。
In this embodiment, in order to speed up the read operation,
The common data line CD is provided with the following precharge circuit. The precharge circuit is composed of a circuit similar to the input stage circuit. That is, N channel MO
SFET Q18 and P-channel MOSFET Q19 correspond to the above inverting amplifier circuit, and N-channel MOSFET Q16 and P-channel MOSFE
The TQ17 corresponds to the above amplifier circuit. The N-channel MOSFET Q20 corresponds to the above MOSFET Q15. However, the element constant of this precharge circuit is slightly different from that of the first-stage circuit. When the potential of the common data line CD reaches a relatively low level by setting the gain of the inverting amplifier circuit of the precharge circuit to a relatively large value, the MOSFET Q16 is turned off early. The timing signal {circle around (1)} supplied to the gates of the MOSFETs Q19 and Q20 is generated at a timing earlier than the timing signal {circle around (2)}. In other words, the operation timing of the precharge circuit is earlier than the operation timing of the sense amplifier SA. Furthermore, MOSEFTQ1
6 and Q17 set the potential of the common data line CD to a desired potential at high speed, so that the current supply capability is made larger than that of the first-stage amplifier circuit.

上記増幅用のMOSFETQ11は、ゲート接地型ソース入力の
増幅動作を行い、その出力信号AをCMOSインバータ回路
に伝え、このインバータ回路のロジックスレッショルド
電圧を参照電圧とするハイレベル/ロウレベルの識別が
行われる。このようなセンスアンプSAの出力信号は、デ
ータ圧力バッファDOBを介して上記外部端子I/Oから送出
される。
The amplifying MOSFET Q11 performs an amplifying operation of the gate grounded source input, transmits the output signal A to the CMOS inverter circuit, and performs high level / low level discrimination with the logic threshold voltage of the inverter circuit as a reference voltage. . The output signal of the sense amplifier SA is sent from the external terminal I / O via the data pressure buffer DOB.

また、外部端子I/Oから供給される書き込み信号は、書
き込み動作モードのときに動作状態にされるデータ入力
バッファIBを介して上記共通データ線CDに伝えられる。
Further, the write signal supplied from the external terminal I / O is transmitted to the common data line CD via the data input buffer IB which is operated in the write operation mode.

タイミング制御回路CONTは、外部端子▲▼,▲
▼,▲▼及びVppに供給されるチッブイネーブル
信号,アウトプットイネーブル信号,プログラム信号及
び書込み用高電圧に応じて、内部制御信号ce,▲
▼,▲▼1,▲▼2等のタイミング信号、及びア
ドレスデコーダに選択的に供給する読み出し用電圧Vcc/
書き込み用高電圧Vpp等を形成する。例えば、チップイ
ネーブル信号▲▼がロウレベルで、アウトプットイ
ネーブル信号▲▼がハイレベルで、プログラム信号
▲▼がロウレベルなら、書き込みモードとされ、
上記内部信号▲▼はロウレベルにceはハイレベルに
される。また、チップイネーブル信号▲▼がロウレ
ベルで、アウトプットイネーブル▲▼がロウレベル
で、プログラム信号▲▼がハイレベルでVppが書
込み用高電圧から、ベリファイモードとされ、上記内部
信号▲▼とceはハイレベルにされる。さらに、チッ
プイネーブル信号▲▼がロウレベルで、アウトプッ
トイネーブル信号▲▼がロウレベルで、プログラム
信号▲▼がハイレベルでVppが読み出し用低電圧
から、読み出しモードとされ、上記内部信号▲▼と
ceはハイレベルにされる。
Timing control circuit CONT has external terminals ▲ ▼, ▲
Internal control signals ce, ▲ according to the chip enable signal, output enable signal, program signal and high voltage for writing supplied to ▼, ▲ ▼ and Vpp.
Timing signals such as ▼, ▲ ▼ 1, and ▲ ▼ 2, and read voltage Vcc / that is selectively supplied to the address decoder.
A high voltage Vpp for writing is formed. For example, if the chip enable signal ▲ ▼ is low level, the output enable signal ▲ ▼ is high level, and the program signal ▲ ▼ is low level, the write mode is set,
The internal signal ▲ ▼ is set to low level and ce is set to high level. In addition, the chip enable signal ▲ ▼ is low level, the output enable ▲ ▼ is low level, the program signal ▲ ▼ is high level, and Vpp is in the verify mode from the high voltage for writing, and the internal signals ▲ ▼ and ce are high. Be leveled. Further, the chip enable signal ▲ ▼ is low level, the output enable signal ▲ ▼ is low level, the program signal ▲ ▼ is high level, and Vpp is in the read mode from the read low voltage.
ce goes high.

この実施例の読み出しの動作の一例を第2図に示したタ
イミング図に従って次に説明する。
An example of the read operation of this embodiment will be described below with reference to the timing chart shown in FIG.

アドレス信号AXとAYが供給され、チップイネーブル信号
▲▼がロウレベルにされると、アドレスデコーダX
−DCR,Y−DCRは1つのメモリセルの選択動作を行う。選
択されたメモリセルは、書込みデータに従ってワード線
選択レベルに対して高いしきい値電圧か又は低いしきい
値電圧を持つものである。
When the address signals AX and AY are supplied and the chip enable signal ▲ ▼ is set to low level, the address decoder X
-DCR and Y-DCR select one memory cell. The selected memory cell has a high threshold voltage or a low threshold voltage with respect to the word line selection level according to the write data.

前の読み出しのサイクルにおいて回路の接地電位にされ
たデータ線が選択され、それに結合されたメモリセルが
ワード線選択レベルにかかわらずにオフ状態にされてい
るような前述したワーストケースにおいて、センスアン
プSAの動作開始前に発生されるタイミング信号▲▼
1によってプリチャージ回路が動作し、共通データ線CD
の電位をMOSFTQ17及びQ16を通して高速に一定のレベル
にプリチャージされる。この後、タイミング信号▲
▼2が発生されセンスアンプSAが動作状態にされる。上
記のようにメモリセルがオフ状態なら共通データ線CDは
MOSFETQ12とQ11を介して微小電圧分だけさらにチャージ
アップされ、そのドレイン出力Aをハイレベルにするも
のである。これにより、上記出力信号Aの信号が共通デ
ータCDへの電流供給によって大きく落ち込むことがない
から、高速にハイレベルの出力信号を得ることができ
る。また、出力回路は上記出力信号Aが変化しないこと
より、不所望な負荷容量へのチャージアップ又はディス
チャージ電流を流すことがない。これによって、センス
アンプSAの動作タイミングにおいて、回路の接地線や電
源線にノイズが発生しないから動作マージンの向上を図
ることができる。
In the worst case described above, in the previous read cycle, the data line that was brought to the ground potential of the circuit is selected and the memory cell coupled to it is turned off regardless of the word line selection level. Timing signal generated before SA operation starts ▲ ▼
The precharge circuit operates by 1 and the common data line CD
Is rapidly precharged to a constant level through MOSFT Q17 and Q16. After this, the timing signal ▲
(2) is generated and the sense amplifier SA is activated. If the memory cell is off as described above, the common data line CD
It is further charged up by a minute voltage via the MOSFETs Q12 and Q11 to make its drain output A high level. As a result, the signal of the output signal A does not drop significantly due to the current supply to the common data CD, so that a high-level output signal can be obtained at high speed. Further, since the output signal A does not change, the output circuit does not flow an undesired charge-up or discharge current to the load capacitance. As a result, at the operation timing of the sense amplifier SA, noise is not generated in the circuit ground line and the power supply line, so that the operation margin can be improved.

なお、選択されたメモリセルがワード線選択レベルによ
ってオン状態にされている場合、プリチャージ回路の動
作によっても共通データ線CDは比較的ロウレベルにされ
る。この場合、共通データ線CDのハイレベルは、上記プ
リチャージ回路ないしセンスアンプSAの反転増幅回路に
より形成された比較的低いレベルの出力電圧がMOSFETQ1
6及びQ11のゲートに供給されることによって比較的低い
電位に制限される。一方、共通データ線CDのロウレベル
は、このロウレベルの電位を受ける反転増幅回路により
形成された比較的高いレベルの電圧がMOSFETQ11のゲー
トに供給されることによって比較的高い電位に制限され
る。このような共通データ線CDのハイレベルとロウレベ
ルとを制限すると、この共通データ線CD等に信号変化速
度を制限する浮遊容量等の容量が存在するにかかわらず
に、読み出しの高速化を図ることができる。すあわち、
複数のメモリセルからのデータを次々に読み出すような
場合において共通データ線CDの一方のレベルが他方のレ
ベルへ変化させられるまでの時間を短くすることができ
る。
When the selected memory cell is turned on by the word line selection level, the common data line CD is set to a relatively low level also by the operation of the precharge circuit. In this case, the high level of the common data line CD means that the output voltage of the relatively low level formed by the precharge circuit or the inverting amplifier circuit of the sense amplifier SA is MOSFET Q1.
Limited to a relatively low potential by being supplied to the gates of 6 and Q11. On the other hand, the low level of the common data line CD is limited to a relatively high potential by supplying the gate of the MOSFET Q11 with a relatively high level voltage formed by an inverting amplifier circuit which receives the low level potential. By limiting the high level and the low level of the common data line CD, the reading speed can be increased regardless of the stray capacitance or the like that limits the signal change speed in the common data line CD. You can Suawachi,
In the case of reading data from a plurality of memory cells one after another, it is possible to shorten the time until one level of the common data line CD is changed to the other level.

上記した実施例から得られる作用効果は、以下の通りで
ある。すなわち、 (1)共通データ線に早いタイミングで動作し、レベル
リミッタ機能を持つプリチャージ回路を設けることによ
って、その後に動作状態にされるセンスアンプに、共通
データ線をプリチャージさせるための電流が流れなくで
きる。これによって、オフ状態にされたメモリセルの読
み出しにおいて、センスアンプの出力に一時的な反転信
号が出力されないから、動作の高速化を図ることができ
るという効果が得られる。
The effects obtained from the above-described embodiment are as follows. That is, (1) by providing the common data line with a precharge circuit that operates at an early timing and has a level limiter function, a current for precharging the common data line is supplied to the sense amplifier that is subsequently operated. You can do it without flowing. As a result, in reading the memory cell in the off state, a temporary inversion signal is not output to the output of the sense amplifier, so that the operation can be speeded up.

(2)上記(1)により、センスアンプの出力に一時的
な反転信号が出力されるのを防止できるから、センスア
ンプの動作タイミングにおいて、出力回路に比較的大き
な負荷容量をチャージアップ又はディスチャージさせる
ための比較的大きな電流が流れることを防止できる。こ
れによって、電源供給線又は回路の接地電位にノイズが
発生しなくできるため動作マージンの向上を図ることが
できるという効果が得られる。
(2) Since the above (1) can prevent a temporary inverted signal from being output to the output of the sense amplifier, the output circuit is charged up or discharged with a relatively large load capacitance at the operation timing of the sense amplifier. Therefore, it is possible to prevent a relatively large current from flowing. As a result, noise can be prevented from occurring in the power supply line or the ground potential of the circuit, so that the operation margin can be improved.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、プリチャージ
回路は、上記センスアンプの類似の回路を用いるものの
他、タイミング信号に従って共通データ線の電位を所望
の電位にさせるものであれば何であってもよい。また、
プリチャージ回路とセンスアンプSAとの間にインバータ
回路等からなる遅延回路を設けて、上記プリチャージ回
路の動作タイミング信号から遅延されたセンスアンプ側
に供給されるタイミング信号を形成するものとしてもよ
い。上記EPROM装置は、1チップのマイクロコンピュー
タに内蔵されるものであってもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above-mentioned embodiments and can be variously modified without departing from the scope of the invention. Nor. For example, the precharge circuit may be any circuit that uses a circuit similar to the above-described sense amplifier, and may be any circuit that sets the potential of the common data line to a desired potential according to a timing signal. Also,
A delay circuit including an inverter circuit or the like may be provided between the precharge circuit and the sense amplifier SA to form a timing signal supplied to the sense amplifier side delayed from the operation timing signal of the precharge circuit. . The EPROM device may be built in a one-chip microcomputer.

以上の説明では主として本願発明者によってなされた発
明をその背景となった技術分野であるEPROM装置に適用
した場合について説明したが、これに限定されるもので
なく、MNOS(メタル・ナイトライド・オキサイド・セミ
コンダクタ)又はマスク型ROMのように、記憶情報に従
って比較的高いしきい値電圧か低いしきい値電圧を持つ
ようにされた記憶素子を含む半導体記憶装置に広く利用
できるものである。
In the above description, the case where the invention made by the inventor of the present application is mainly applied to the EPROM device which is the technical field of the background has been described, but the invention is not limited to this, and MNOS (metal nitride oxide) is used. -Semiconductor) or mask type ROM, which can be widely used for a semiconductor memory device including a memory element having a relatively high threshold voltage or a low threshold voltage according to stored information.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本願におい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、下記の通りであ
る。すなわち、早いタイミングで共通データ線を所望の
レベルにプリチャージさせるプリチャージ回路を設ける
ことによって、それにより遅く動作させられ、レベルリ
ミッタ機能を持つセンスアンプの出力に不所望な反転出
力が一時的に出力されてしまうのを防止できる。これに
よって、読み出し動作の高速化を図ることができるとい
う効果が得られる。
The following is a brief description of an effect obtained by the representative one of the inventions disclosed in the present application. That is, by providing a precharge circuit that precharges the common data line to a desired level at an early timing, the precharge circuit is operated at a slower speed and an undesired inverted output is temporarily output to the output of the sense amplifier having the level limiter function. It can be prevented from being output. As a result, the effect that the read operation can be speeded up is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、この発明が適用されたEPROM装置の一実施例
を示す回路図、 第2図は、動作の一例を示すタイミング図、 第3図は、この発明に先立って考えられたセンスアンプ
の一例を示す回路図、 第4図は、その動作の一例を示すタイミング図である。 XADB・DCR……Xアドレスバッファ・デコーダ、YADB・D
CR……Yアドレスバッファ・デコーダ、M−ARY……メ
モリアレイ、SA……センスアンプ、DOB……データ出力
回路、DIB……データ入力回路、CONT……制御回路
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an EPROM device to which the present invention is applied, FIG. 2 is a timing diagram showing an example of the operation, and FIG. 3 is a sense amplifier considered prior to the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example, and FIG. 4 is a timing diagram showing an example of the operation. XADB / DCR ... X address buffer / decoder, YADB / D
CR ... Y address buffer / decoder, M-ARY ... memory array, SA ... sense amplifier, DOB ... data output circuit, DIB ... data input circuit, CONT ... control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吐前 佳晃 東京都小平市上水本町1448番地 日立超エ ル・エス・アイエンジニアリング株式会社 内 (72)発明者 吉崎 和夫 東京都小平市上水本町1448番地 日立製作 所武蔵工場内 (56)参考文献 特開 昭59−79492(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor, Yoshiaki Tomae, 1448, Kamimizumoto-cho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hitachi Ultra ESI Engineering Co., Ltd. (72) Inventor, Kazuo Yoshizaki, Kamimizumoto-cho, Kodaira, Tokyo 1448 Address Musashi Plant, Hitachi, Ltd. (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 59-79492 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】記憶情報に従って比較的高いしきい値電圧
か比較的低いしきい値電圧を持つようにされた記憶素子
がマトリックス配置されて構成されたメモリアレイと、
上記メモリアレイのデータ線に対してカラムスイッチを
介して共通に設けられた共通データ線と、かかる共通デ
ータ線にそのソースが結合された第1の増幅MOSFET及び
第1のタイミング信号に従って上記共通データ線の電圧
信号を増幅して上記第1の増幅MOSFETのゲートに伝える
第1の反転増幅回路並びに上記第1の増幅MOSFETのドレ
イに設けられた第1の負荷手段を含むプリチャージ回路
と、上記メモリアレイの共通データ線にそのソースが結
合された第2の増幅MOSFET及び上記第1のタイミング信
号より遅れて発生される第2のタイミング信号に従って
上記共通データ線の電圧信号を増幅して上記第2の増幅
MOSFETのゲートに伝える第2の反転増幅回路並びに上記
第2の増幅MOSFETのドレインに設けられた第2の負荷手
段とを含み、かかる第2の増幅MOSFETのドレイン出力を
次段回路に伝える増幅回路を備えたセンスアンプとを具
備することを特徴とする半導体記憶装置。
1. A memory array formed by arranging storage elements arranged in a matrix so as to have a relatively high threshold voltage or a relatively low threshold voltage according to stored information.
The common data line is commonly provided to the data line of the memory array via a column switch, the first amplification MOSFET whose source is coupled to the common data line, and the common data according to the first timing signal. A first inverting amplifier circuit for amplifying a voltage signal on the line and transmitting it to the gate of the first amplifier MOSFET, and a precharge circuit including first load means provided in the drain of the first amplifier MOSFET; A second amplifying MOSFET whose source is coupled to a common data line of the memory array and a second timing signal generated later than the first timing signal, amplifying the voltage signal of the common data line to amplify the voltage signal of the common data line. Amplification of 2
An amplifier circuit including a second inverting amplifier circuit for transmitting to the gate of the MOSFET and a second load means provided for the drain of the second amplifier MOSFET, and transmitting the drain output of the second amplifier MOSFET to the next stage circuit. A semiconductor memory device comprising: a sense amplifier including:
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