Die Erfindung bezieht sich auf eine nichtflüchtige HalbHter-Speichervorrichtung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 bzw. 9.
Eine nichtflüchtjge Halbleiter-Speichei vorrichtung
unter Verwendung von nichtflüchtigen Speicherzellen, z. B. von sog. FAMOS-Transistoren (MOS-Transistoren
mit freischwebendem Gate), ist als EPROM (löschbarer programmierbarer Festwertspeicher) bekannt. Beim
Speichern von Daten in einer Speicherzelle mit freischwebendem Gate wird eine hohe Spannung an das
unter Zwischenfügung einer Isolierschidit über dem freischwebenden Gate (floating gate) angeordnete
Steuer-Gate und die Drainelektrode der Speicherzelle angelegt, während eine Beiugsspannung Vs mit etwa
Massepotential an der Sourceelektrode anliegend gehalten wird, so daß zwischen Drain und Source eine
Stoßionisierung hervorgerufen wird. Von den durch die Stoßionisierung erzeugten Elektronenlochpaaren wer-
den die Elektronen unter Änderung der Schwellenwertspannung der Speicherzelle vom freischwebenden Gate
eingefangen. Entsprechend der Änderung der Schwellenwertspannung werden Daten gespeichert. Bei Speicherzellen
dieser Art wird das substantielle Gate-Potential in Abhängigkeit von der Menge der vom Gate eingefangenen
Elektronen geändert. Die in der Speicherzelle gespeicherten Daten können daher mittels einer
Änderung des Kanalstroms des MOS-Transistors ausgelesen werden. In der Praxis wird beim Einschreiben
von Daten in die Speicherzelle üblicherweise eine hohe Spannung von 20—25 V an das Steuer-Gate über dem
freischwebenden Gate und die Drainelektrode angelegt. Zum Auslesen der Daten wird dabei eine Spannung in
der Größenordnung von 5 V an das Steuer-Gate angelegt.
Beim bisherigen EPROM ist die an das Steuer-Gate angelegte Einschrcibspannung mit 25 V festgelegt.
Demzufolge dauert das Einschreiben von Daten in eine Speicherzelle normalerweise 50 ms. Beim Einschreiben
von Daten in alle Speicherzellen in z. B. 4 K Worten χ 8 Bits dauert dieser Vorgang demzufolge etwa 3
min. Zur Verkürzung der Einschreibzeit müssen eine an das Steuer-Gate jeder Speicherzelle angelegte Gate-Spannung
und/oder eine an die Drainelektrode angelegte Drainspannung höher eingestellt werden als beim
bisherigen Speicher. In der Praxis wird zur Realisierung dieser Bedingung eine von außen her der Speichervorrichtung
zugeführte Stromquellenspannung, z. B. eine Einschreib-Stromquellenspannung, durch eine Spannungsanhebungseinheit
angehoben. Die angehobene Spannung kann dann an das Steuer-Gate der Speicherzelle
angelegt werden, oder sie wird an das Steuer-Gate angelegt, während gleichzeitig eine Spannung, die höher
ist als bei der bisherigen Vorrichtung und die mittels der angehobenen Spa.mung erhalten wird, an die Drainelektrode
der Speicherzelle angelegt wird. Die Spannungsanhebungseinheit ist im allgemeinen so ausgebildet,
daß sie im integrierten Schaltkreis der Speichervorrichtung enthalten ist, wobei eine gegebene Stromquellenspannung,
z. B. eine Einschreibspannung, unter Ausnutzung einer Kapazitätsankopplung auf eine vorgegebene
Spannung angehoben wird. Bei dieser Speichervorrichtung ist der Ausgangsstrom der Spannungsanhebungseinheit
stark begrenzt. Bei neueren Speichervorrichtungen mit äußerst kleinen Transistoren ist die Speicherkapazität
erheblich größer, und es ist eine größere Zahl von Zeilen- und Spaltenleitungen vorhanden, wobei
auch in den Dekodiererabschnitten erheblich mehr Strom verbraucht v=;rd. Zur Herabsetzung des Strom-Verbrauchs
in den Dekodiererabschnitten beim Einschreiben von Daten in die Speicherzellenanordnung ist
es daher nötig, die angehobene Spannung nur der jeweils gewählten Spalten- oder Zeilenleitung aufzuprägen.
Dennoch ist die bisherige nichtflüchtige Halbleiter-Speichervorrichtung
nicht so ausgelegt, daß der Ausgangsstrom der Spannungsanhebungseinheit durch selektive
Anlegung der angehobenen Spannung an eine periphere Schaltung der Speicherzellenanordnung, z. B.
die Einschreibschaltung, herabgesetzt wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist im folgenden
der Aufbau einer bisherigen nichtflüchtigen Halbleiter-Speichervorrichtung anhand von F i g. 1 beschrieben.
Dabei sind Zeilenleitungen Ri bis Rn, und
Spaltenleitungen Dx bis Dn vorgesehen. Speicherzellen
TMi ι bis TMmn, die jeweils aus einem MOS-Transistor
mit freischwebendem Gate (FAMOS-Transistor) bestehen, sind an den Schnittstellen der Zeilen- und Spaltenleitungen
vorgesehen und in Matrixform angeordnet. Die Steuer-Gates der Speicherzellen TMXX bis TM111n
sind jeweils an die betreffenden Zeilenleitungen R1 bis
Rn, angeschlossen. Auf ähnliche Weise sind die Drains
mit den betreffenden Spaltenleitungen D\ bis Dn verbunden.
Eine Bezugsspannung Vs z. B. Massepotential, wird an die Sourceelektroden aller Speicherzellen
TMi 1 — TMm„ angelegt. Die Zeilenleitungen R\ — Rn,, die
Spaltenleitungen D\ — Dn und die Speicherzellen
TM\\ — TMmn bilden gemeinsam eine Speicherzellenanordnung
10.
Die Zeilenleitungen R\ — Rm sind über MOS-Transistoren
TR\ — TRn, des Verarmungstyps (D-Typs) an einen
Zeilendekodierer 20 angeschlossen, wobei an ihre Gate-Elektroden ein Lese/Einschreib-Steuersignal R/
W angelegt wird. Der Zeilendekodierer 20 spricht auf ein Adressensignal an, um eine Zeilenleitung zu wählen
und 2P. seiner Ausgangskiemme ein einen hohen Pcg^l
besitzendes, der gewählten Zeilenleitung entsprechendes Signal zu liefern.
Die Spaltenleitungen Dt-Dn sind über den Transistoren
TDx-TDn in einer Spaltenleitungs-Wählschaltung
30 zum Wählen einer Spaltenleitung entsprechenden MOS-Transistoren an einen Signalabgriff-Knotenpunkt
N1 angeschlossen. Das Signal am Knotenpunkt N1 wird durch einen Leseverstärker 40 abgegriffen und
über eine Ausgangsschaltung 50 aus der Speichervorrichtung ausgegeben. An die Gate-Elektroden der
MOS-Transistoren TDx-TDn sind zugeordnete Spaltenwählleitungen
Ci-Cn angeschlossen, die über entsprechend
angeordnete MOS-Transistoren TCi-TCn
mit einem Spaltendekodierer 60 verbunden sind. Letzterer spricht auf die ihm zugeführten Wähladressensignale
unter Wahl einer der Spaltenwählleitungen an, und er liefert an der mit der gewählten Spaltenwählleitung verbundenen
Ausgangsklemme ein hochpegeliges Signal.
Die anderen Anschlüsse der Zeilenleitungen R\ — R1n
und der Spaltenleitungen Ci-Cn sind jeweils auf entsprechende
Weise mit D-Typ-MOS-Transistoren WR1-WRn, und WCi-WCn verbunden. Die Drains
dieser Transistoren sind mit einem Anschluß zur Anlegung der Einschreibspannung Vp verbunden, während
ihre Source- und Gate-Elektroden an die betreffenden Zeilen- und Spaltenleitungen angeschlossen sind. Die
MOS-Transistoren WRx-WRn, und WCx-WCn sind
sämtlich in einem Einschreibtransistorkreis 70 enthalten. Ein Einschreibtransistor T\ des Anreicherungs-(E-)Typs
ist zwischen den Knotenpunkt Ni und den Anschluß zur Anlegung der Einschreibspannung Vp eingeschaltet
Ein Signal an einem Ausgangsknotenpu.ikt N 2 einer Einschreibdaten-Steuerschaltung 80 wird der
Gate-Elektrode des Einschreib-MOS-Transistors 7*1 zugeführt. Diese Steuerschaltung 80 besteht aus einem
internen Datenerzeuger 85, welcher die externen Eingabe- oder Eingangsdaten Dm zur Erzeugung von diesen
Daten entsprechenden internen Eingangsdaten dm abnimmt,
einem zwischen die Klemme zur Anlegung der Spannung V> und die Bezugsspannung Vs (Massepotential)
geschalteten Inverter /Nl sowie einem E-Typ-MOS-Transistor
T4, der an der Gate-Elektrode ein Lese/Einschreibsignal R/W abnimmt, weil er zwischen den
Ausgangsknotenpunkt N 2 und die Bezugsspannung Vs (Massepotential) geschaltet ist Der Inverter INi besteht
aus einem D-Typ-MOS-Transistor T2, der an der Source-Drainstrecke zwischen einen Anschluß zur Anlegung
der Spannung Vp und den Knotenpunkt N 2 geschaltet und an der Gate-Elektrode an den Knotenpunkt
N 2 angeschlossen ist sowie einem F.-Typ-MOS-
Transistor 73, dessen Source-Drainstrecke zwischen den Knotenpunkt Λ/2 und die Bezugsspannung Vs geschaltet
ist und der an der Gate-Elektrode die internen Daten dj„ abnimmt.
Die Speichervorrichtung gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt: Zum Auslesen von Daten aus der Speicherzellenanordnung
10 besitzt des Lese/Einschreibsignal R/W den hv'..ien Pegel (»1«), und eine Einschreibspannung
beträgt 5 V. Aus diesem Grund werden die MOS-Transistoren TCt-TCn sowie TR1-TRm, ebenso wie der
MOS-Transistor T4, durchgeschaltet, während der MOS-Transistor Ti sperrt. Der Wirkleitwert gm aller
MOS-Transistoren WQ - WCn und WR1 - WRn, im Einschreibtransistorkreis
70 ist auf einen äußerst kleinen Wert gesetzt. Demzufolge werden von den Zeilenleitungen
Ri-Rn, und den Spaltenwählleitungen Ci-Cn nur
die durch den Zeilendekodierer 20 und den Spahendekodierer
60 angewählten Leitungen auf den hohen Pegei gesetzt, während die nicht gewählten Leitungen einen
niedrigen Pegel besitzen. Infolgedessen wird eine am Kreuzungs- bzw. Schnittpunkt der gewählten Zeilen-
und Spaltenleitungen angeordnete Speicherzelle angesteuert. Wenn in die gewählte Speicherzelle keine
Daten eingeschrieben sind, wird diese Speicherzelle durchgeschaltet, weil hierbei die Schwellenwertspannung
der gewählten, keine Daten enthaltenden Speicherzelle niedrig ist. Beim Durchschalten der Speicherzelle
fließt ein Strom über die Source-Drainstrecke, so daß der Signalabgriff-Knotenpunkt N1 auf den niedrigen
Pegel übergeht. Wenn dagegen in der gewählten Speicherzelle Daten eingeschrieben sind, wird diese
Speicherzelle in den Sperrzustand versetzt, weil hierbei die Schwellenwertspannung der gewählten, eingeschriebene
Daten enthaltenden Speicherzelle hoch ist, und der Knotenpunkt N1 geht auf den hohen Pegel über. Das
hochpegelige Signal am Knotenpunkt Nl wird über den Leseverstärker 40 und die Ausgangsschaltung 50
nach außen abgeführt.
In der Einschreibbetriebsart ist das Lese/Einschreibsignal Λ/Wniedrig, während die Einschreibspannung Vp
25 V beträgt. Es sei nun angenommen, daß durch den Zeilendekodierer 20 die Zeilenleitung R\ und durch den
Spaltendekodierer 60 die Spaltenleitung Ci gewählt worden sind. Dabei sperren die MOS-Transistoren TR1
und TC]. Unter diesen Bedingungen wird die Zeilenleitung
R, über den MOS-Transistor WR1 auf 25 V (entsprechend
der Einschreibspannung Vp) aufgeladen, und die Spaltenwählleitung Ci wird über den MOS-Transistor
IVCi auf 25 V aufgeladen. Die nicht gewählten Zeilen-
und Spaltenleitungen bleiben auf dem niedrigen Pegel, d. h. dem Massepotential, da die MOS-Transistoren
TR2-TRn, und TCi-TCn deshalb durchgeschaltet
sind, weil die diesen Zeilen- und Spaltenwählleitungen entsprechenden Ausgänge der Zeilen- und Spaltendekodierer
nicht gewählt sind. Wenn zu diesem Zeitpunkt die externe Eingangsdateneinheit D;n einen niedrigen
Pegel hat weist die interne Dateneinheit d-,„ ebenfalls
einen niedrigen Pegel auf, wobei die Spannung von 25 V (Vp) am Knotenpunkt N 2 erscheint. Aus diesem Grund
wird der MOS-Transistor Ti durchgeschaltet, während der Knotenpunkt Nl entsprechend der Beziehung
Vp- Vm, mit Vm = Schwellenwertspannung des
MOS-Transistors Ti, auf etwa 22 V aufgeladen wird.
Infolgedessen werden 25 V (Vp) an das Steuer-Gate der durch die Zeiienieitung Rt und die Spaltenleitung D\
gewählten Speicherzelle TMn angelegt An der Drainelektrode
der Speicherzelle TMi 1 liegen etwa 22 V entsprechend
(25- Vm(Ti)) V oder (25- VTHfTDt)) V an, wo
bei KrH(Ti) die Schwellenwertspannung des MOS-Transistors
7Ί und Vth(td i)die Schwellenwertspannung des
MOS-Transistors TD1 bedeuten. Folglich tritt in der
Speicherzelle TMU die Stoßionisierung auf, so daß Daten
in sie eingeschrieben werden. Wenn dabei die externe Eingangsdateneinheit D,n einen hohen Pegel besitzt,
sperrt der MOS-Transistor 71, so daß die Spannung von 22 V nicht an die Drainelektrode der Speicherzelle
TMw angelegt wird und daher keine Daten in diese geladen werden. Die Speicherzelle, in welche einmal
Daten geladen worden sind, hält diese Daten in nichtflüchtiger Weise, solange diese Daten nicht gelöscht
werden.
Wie erwähnt, ist bei der Speichervorrichtung nach F i g. 1 die Einschreibspannung Vp auf 25 V festgelegt.
Aus diesem Grund ist eine lange Zeitspanne nötig, um die Daten in alle Speicherzellen der Speicherzellenanordnung
einzuschreiben. Zur Lösung dieses Problems muß eine höhere Spannung als bisher an die Steuer-Gates
der Speicherzellen oder sowohl an die Steuer-Gates als auch an die Drains angelegt werden. Der Grund
hierfür ist anhand der F i g. 2A bis 2C erläutert. F i g. 2A veranschaulicht in symbolischer Darstellung den sog.
FAMOS-Transistor. Mit Vp und Vc sind die Drainspannung
bzw. eine dem Steuer-Gate aufgeprägte Spannung bezeichnet. F i g. 2B veranschaulicht die Beziehung zwischen
der Steuer-Gatespannung Vc und einer Änderung AVth der Schwellenwertspannung der Speicherzelle
für den Fall, daß die Dateneinschreibung bei festen Größen der Drainspannung VD und der Einschreibzeit
tp erfolgt. F i g. 2C veranschaulicht die Beziehung zwischen logarithmischen Größen der Einschreibzeit tp
und einer Änderung der Schwellenwertspannung AVth
für den Fall, daß die Dateneinschreibung mit einem Parameter der Drainspannung Vd bei festgelegter Steuer-Gate-Spannung
Vc erfolgt. In Fig. 2C geben die Kurven
11 und 12 die Beziehung für eine große bzw. kleine Spannung VD an. Gemäß den F i g. 2B und 2C ist die
Einschreibzeit um so kürzer, je höher die Steuer-Gate-Spannung Vc ist. Wenn die Einschreibzeit tp vergleichsweise
lang ist, ist eine Änderung AVth der Schwellenwertspannung
von der Drainspannung Vo unabhängig. Ist diese Zeit tp dagegen vergleichsweise kurz, so wird
eine kurze Zeitspanne zum Erreichen einer gegebenen Größe der Änderung A Vth benötigt.
Wenn jedoch die angehobene Spannung an die Zeilenleitung angelegt werden soll, ist eine spezielle Einrichtung
zur Anlegung dieser angehobenen Spannung nötig, um den Ausgangsstrom der Spannungsanhebungseinheit
zu verringern.
Dar Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine
nichtflüchtige Halbleiter-Speichervorrichtung zu schaffen, bei der die Einschreibzeit durch Anlegung einer
höheren Spannung als bei der bisherigen Speichervorrichtung an vorgegebene Abschnitte der nichtflüchtigen
Speicherzellenanordnung verkürzt und der Ausgangsstrom
von einer Spannungsanhebungseinheit beim Einschreiben von Daten in die Speicherzellenanordnung
herabgesetzt werden kann, indem selektiv eine angehobene Spannung von der Spannungsanhebungseinheit an
mindestens einen der peripheren Schaltkreise der Speicherzellenanordnung
angelegt wird.
Diese Aufgabe wird bei einer nichtflüchtigen Halbleiter-Speichervorrichtung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 9 erfindungsgemäß durch die in deren jeweiligen kennzeichnenden Teilen enthaltenen
Merkmale gelöst
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen
lift
ft;
der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bisherigen löschbaren
programmierbaren Festwertspeicher- bzw. EPROM-Vorrichti-pg,
F i g. 2A bis 2C eine symbolische Darstellung eines in Fig. 1 verwendeten FAMOS-Transistors bzw. Kennlinien
solcher Transistoren,
Fig.3 ein Blockschaltbild einer EPROM-Vorrichtung
mit Merkmalen nach der Erfindung,
F i g. 4 ein Schaltbild einer an die Zeilenleitungen bei der Vorrichtung nach F i g. 3 angeschlossenen Verteilungseinheit
für eine angehobene Spannung,
F i g. 5 ein Schaltbild einer anderen, an die Zeilenleitungen angeschlossenen Verteilungseinheit für die angehobene
Spannung,
Fig. 6 ein Schaltbild einer Spannungsanhebungseinheit
nach F i g. 3,
Fig. 7 ein Schaltbild einer Verteilungseinheit nach Fig. 3,
Fig.8 ein Schaltbild noch einer anderen Ausführungsform
einer an die Zeilenleitungen bei der Vorrichtung nach Fig.3 angeschlossenen Verteilungseinheit
für die angehobene Spannung,
F i g. 9 ein Schaltbild einer Schaltung zur Realisierung des Prinzips der Steuerung der mit einer Zeilenleitung
einer erfindungsgemäßen nichtflüchtigen Halbleiter-Speichervorrichtung verbundenen Einschreibschaltung
mittels der von der Verteilungseinheit gelieferten angehobenen Spannung,
Fig. 10 ein Schaltbild einer Schaltung zur Anlegung der angehobenen Spannung an die Einschreibschaltung
der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung über mehrere Schaltungen zur Verteilung der angehobenen
Spannung,
F i g. 11 ein Schaltbild einer Ausführungsform der in
F i g. 10 dargestellten Verteilungseinheit für die angehobene
Spannung,
Fig. 12 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der Verteüungseinheit nach F i g. 10,
Fi g. 13A bis 13C Wellenfr>rmdiagramme zur Erläuterung
der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 12,
Fig. 14 ein Schaltbild noch einer anderen Ausführungsform der Verteüungseinheit nach F i g. 10, und
Fig. 15 ein Schaltbild einer Schaltung zur Anlegung der angehobenen Spannung über mehrere Verteilungseinheiten für die angehobene Spannung an eine Einschreibschaltung
bei der erfindungsgemäßen nichtflüchtigen Halbleiter-Speichervorrichtung.
Nachdem die F i g. 1 und 2 eingangs bereits erläutert wurden, ist im folgenden eine Ausführungsform einer
nichtflüchtigen Halbleiter-Speichervorrichtung gemäß der Erfindung im einzelnen beschrieben.
Gemäß Fig.3 sind Zeilenleitungen Ri-Rm endseitig
mit einer Verteüungseinheit 105 für eine angehobene Spannung (entsprechend der Einschreibschaltung bei
der bisherigen Vorrichtung) verbunden.
Spaltenwählleitungen Ci-C sind an ihren Enden mit
einer anderen Verteüungseinheit 106 für eine angehobene Spannung (entsprechend der bisherigen Einschreibschaltung)
verbunden. Eine durch eine Spannungsanhebungseinheit 110 angehobene Spannung VH wird an
diese Verteüungseinheit 105 und 106 angelegt Eine Verteüungseinheit 107 für eine angehobene Spannung, die
anstelle des D-Typ-MOS-Transistors T 2 bei der~ Einschreibsteuerschaltung
80 nach F i g. 1 vorgesehen ist, wird mit einer angehobenen Spannung VH von der
Spannungsanhebungseinheit 110 gespeist. In F i g. 3 sind zur Vereinfachung der Beschreibung den Teilen von
F i g. 1 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet. Die Einzelheiten der Spannungsanhebungseinheit
110 werden später anhand von F i g. 6 noch näher erläutert werden. Die jeweils den gleichen
Aufbau besitzenden Verteilungseinheiten 105 und 106 dienen zur Verteilung der angehobenen Spannung nach
Maßgabe eines Steuersignals. Aus diesem Grund ist daher als typisches Beispiel nur eine Verteilungseinheit
ίο 105/anhand von F i g. 4 erläutert. Dabei bezieht sich der
Buchstabe »i« der Bezugsziffer 105/ auf die / *e Verteilungseinheit
unter diesen Einheiten, die mit der /-ten Zeilenleitung verbunden ist. Bei TR, ist ein D-Typ-MOS-Transistor
dargestellt, dessen Source-Drainstrecke an der einen Seite mit der Ausgangsklemme des Zeilendekodierers
20 und an der anderen Seite mit der Zeilenleitung Ri verbunden ist, wobei seine Gateelektrode ein
Lese/EinEchreibsteuersägna! R/W abnimmt, !m vorliegenden
Fall bestimmt sich »i« durch 1 2= / < m. Das andere Ende jeder Zeilenleitung R, ist mit einem Knotenpunkt
Λ/3 der Verteüungseinheit 105/verbunden, die
ihrerseits einen zwischen einen Anschluß zur Anlegung einer angehobenen Spannung VH von der Spannungsanhebungseinheit
110 und einen Knotenpunkt Λ/3 eingeschalteten E- bzw. Anreicherungstyp-MOS-Transistor
T5, einen Inverter IN 2, einen Ε-Typ-MOS-Transistor
T8, dessen Source-Drainstrecke an der einen Seite an den mit der Gateelektrode des MOS-Transistors 75
verbundenen Knotenpunkt N4 angeschlossen ist und
dessen andere Seite am Massepotential liegt, während sein Gate an den Ausgang des Inverters IN 2 angekoppelt
ist, einen zum MOS-Transistor T8 parallelgeschalteten Ε-Typ-MOS-Transistor Γ9, an dessen Gateelektrode
das Lese/Einschreibsteuersignal Λ/Wanlegbar ist,
einen N-Typ-MOS-Transistor T10, dessen Source-Drainstrecke
zwischen die Knotenpunkte /V 4 und Λ/5 eingeschaltet ist, während seine Gateelektrode mit dem
Knotenpunkt Λ/5 verbunden ist und seine Schwellenwertspannung
etwa 0 5 beträgt, einen E-Typ-MOS-Transistor 7" 11, dessen Source-Drainstrecke '.wischen
den Knotenpunkt Λ/5 und den Anschluß zur Anlegung
der Einschreibspannung Vp eingeschaltet und der an der
Gateelektrode an die Einschreibspannung Vp angekoppelt
ist, sowie einen Kondensator CP1 umfaßt, der zwisehen
den Knotenpunkt N 5 und eine Klemme bzw. einen Anschluß zur Anlegung eines noch zu beschreibenden
Signalimpulses OSC eingeschaltet ist. Der Inverter IN2 besteht aus einem D-Typ-MOS-Transistor Γ6, dessen
Source-Drainstrecke zwischen eine Klemme zur Anlegung einer Spannung Vc von 5 V und die Ausgangsklemme
des Inverters eingeschaltet ist, sowie einem E-Typ-MOS-Transistor, dessen Source-Drainstrecke zwischen
der Ausgangsklemme des Inverters IN 2 und Massepotential Vs liegt, während seine Gateelektrode
mit dem Knotenpunkt N3 verbunden ist.
Im folgenden ist die Arbeitsweise der Einschreibschaltung (bzw. Verteüungseinheit für die angehobene
Spannung) gemäß Fig.4 erläutert. Wenn die Einschreibspannung
Vp in einer Einschreibbetriebsart 25 V beträgt, erzeugt die Spannungsanhebungseinheit 110 eine
angehobene Spannung VH von etwa 30 V. Dieser Vorgang wird anhand von F i g. 6 im einzelnen erläutert
werden. Wenn hierbei der Zeilendekodierer 20 die Zei-Jenleitung R; wählt und letztere, d. h. der Knotenpunkt
A/3, einen hohen Pegel besitzt, besitzt das Ausgangssignal des Inverters IN 2 einen niedrigen Pegel. Demzufolge
wird der MOS-Transistor T8 in den Sperrzustand versetzt In der Einschreibbetriebsart ist das Lese/Ein-
Schreibsteuersignal R/W auf dem niedrigen Pegel, so daß auch der MOS-Transistor T9 sperrt. Aus diesem
Grund wird der Knotenpunkt NA über die MOS-Transistoren
TIl und TiO durch die Einschreibspannung Vp
aufgeladen. Der an die eine Seite des Kondensators CP1 angelegte Signalimpuls OSC schwingt zwischen
etwa Massepotential Ks und der Einschreibspannung Vn
(wie dies anhand vcn Fig.6 noch näher erläutert werden
wird). Die Spannung Ks am Knotenpunkt N5 besitzt
daher eine Spitze, die sich theoretisch durch folgende Gleichung ausdrucken läßt:
darin bedeuten: Vth(tw) eine Schwellenwertspannung
des MOS-Transistors T11 und Vp' eine Amplitude des
Signaümpulses OSC. Die Spannung V4 am Knotenpunkt
/V 4 isi um die SCMweiieiiwci ispäiiiiuiig VrH(TtO) ucS
MOS-Transistors TlO niedriger als die Spannung am Knotenpunkt /V5. Demzufolge gilt die folgende Beziehung:
V4-[V1,-
Vp' -
Da der Knotenpunkt Λ/5 tatsächlich eine Streukapazität
enthält, fällt die Spannung V4 aufgrund der Spannungsteilung,
die durch die Kapazität des Kondensators CPl und die Streukapazität be\\:rkt wird, geringfügig
ab. Trotzdem wird am Knotenpunkt N 4 als Spannung V4 eine Spannung von etwa 35 V erhalten. Der MOS-Transistor
T5 arbeitet daher in einem Triodenbereich. Die angehobene Spannung VH wird daher an den Knotenpunkt
N3, d. h. die Zeilenleitung Ä/, unverändert angelegt.
Bei einer Speicherzelle, bei der das Steuer-Gate beispielsweise mit der Zeilenleitung Ri verbunden ist,
nämlich bei der Speicherzelle mit freischwebendern Gate gemäß F i g. 3 ist die Steuer-Gatespannung im Vergleich
zur bisherigen Speichervorrichtung um etwa 5 V erhöht. Wie sich aus der Kennlinie gemäß Fig.2B ergibt,
werden daher die Daten im Vergleich zur bisherigen Speichervorrichtung in kürzerer Zeit in die Speicherzellen
eingeschrieben. Weiterhin wird die angehobene Spannung VH nur dann selektiv an die Zeilenleitung
Rj angelegt, wenn die Verteilungseinheit 105/durch
das Signal auf der Zeilenleitung Rj angesteuert wird. Es
läßt sich somit der Ausgangsstrom von der Spannungsanhebungseinheit 110 verkleinern. Da die Spannungsanhebungseinheit
110 im allgemeinen in einem integrierten Schaltkreis der Speichervorrichtung vorgesehen ist,
ist es sehr wichtig, den Ausgangsstrom der Spannungsanhebungseinheit zu verringern.
In F i g. 6 ist eine Ausführungsform der Spannungsanhebungseinheit
110 dargestellt Die Spannungsanhebungseinheit 110 liefert auf die anhand von Fig.4 beschriebene
Weise die angehobene Spannung VH sowie den Signalimpuls OSC. Gemäß F i g. 6 weist ein Oszillatorkreis
120 einen Ringoszillator ROS mit drei Stufen von Invertern 121, 122 und 123 mit einer Stromversorgung
einer Spannung Vc von 5 V sowie einen Schwingungssteuer-E-Typ-MOS-Transistor
T17 auf, bei dem die Source-Drainstrecke zwischen den Ausgangsknotenpunkt Λ/7 des Ringoszillators ROS und Massepotential
Ks eingeschaltet ist, während seine Gateelektrode an das Lese/Einschreibsteuersigna! R/W angekoppelt ist.
Ein Inverter INA besteht aus einem D-Typ-MOS-Transistor T18, dessen Source-Drainstrecke an der einen
Seite mit der die Spannung Vp liefernden Klemme verbunden
ist. während die andere Seite der Source-Drainstrecke und die Gateelektrode an die Ausgangsklemme
angeschlossen sind, sowie einem E-Typ-MOS-Transistor T19, dessen Source-Drainstrecke zwischen die
Ausgangsklemme und Massepotential Ks geschalte*, ist,
während seine Gateelektrode am ^usgangsknotenpunkt Λ/7 des Osziüatorkreises 120 liegt. Letzterer liefert
einen Signalimpuls OSC, dessen Ausgangsamplitude am Knotenpunkt N 7 auf eine Größe zwischen der
Einschreibspannung Vp und Massepotential Ks angehoben
wird. Der Signalimpuls OSC wird über einen Kondensator CP2 an den Knotenpunkt Λ/8 angelegt. Ein
E-Typ-MOS-Transistor TlO ist mit seiner Source-Drainstrecke
zwischen den Knotenpunkt /V 8 und die die Einschreibspannung Vp liefernde Klemme eingeschaltet
und mit seiner Gateelektrode an die zulet/t genannte Klemme angeschlossen. Weiterhin ist ein D-Typ-MOS-Transistor
T21 vorgesehen, dessen Source-Di äu'iMi'ccRc Zwischen den Kriüiciipuuki /VS und die
die Spannung Kc von 5 V liefernde Klemme eingeschaltet ist, während seine Gateelektrode an das Lese/Einschreibsteuersignal
R/W angekoppelt ist. Ein N-Typ-MOS-Transistor T22 ist mit seiner Source-Drainstrekke
zwischen den Knotenpunkt Λ/8 und einen Knotenpunkt
/V9 geschaltet und mit seiner Gateelektrode an den Knotenpunkt NS angeschlossen. Ein weiterer E-Typ-MOS-Transistor
T23 ist mit seiner Source-Drainstrecke zwischen den Knotenpunkt Λ/9 zur Lieferung
der angehobenen Spannung VH und die die Einschreibspannung liefernde bzw. anlegende Klemme eingeschaltet
und mit seiner Gateelektrode an die Spannung Vp angeschlossen. Ein weiterer D-Typ-MOS-Transistor
T24 weist eine zwischen die die Spannung Kc liefernde Klemme und den Knotenpunkt N 9 eingeschaltete
Source-Drainstrecke auf und ist mit seiner Gateelektrode an das Lese/Einschreibsteuersignal R/W angekoppelt
Die Spannungsanhebungseinheit gemäß F i g. 6 arbeitet wie folgt: In der Leseburiebsart besitzt des Lese/
Einschreibsteuersignal R/W den hohen Pegel, und der MOS-Transistor T17 im Oszillatorkreis 120 ist durchgeschaltet,
so daß der Ringoszillator ROS nicht schwingt. Gleichzeitig sind die MOS-Transistoren T21 utrj T24
durchgeschaltet. Die Spannung an den Knotenpunkten NS und Λ/9 beträgt Kc(5 V). In der Einschreibbetriebsart,
in welcher das Lese/Einschreibsteuersignal R/W
den niedrigen Pegel besitzt und die Einschreibspannung Vp 25 V beträgt, beginnt der Oszillatorkreis 120 zu
schwingen, so daß der Inverter /Λ/4 an der Ausgangsklemme Signalimpulse OSC erzeugt. Gleichzeitig sind
die MOS-Transistoren T21 und T24 gesperrt. Unmittelbar nach dem Schwingen des Oszillatorkreises 120
wird der Knotenpunkt N 8 über den MOS-Transistor T20 auf Vp — Vth(T20) aufgeladen. Auf ähnliche Weise
wird der Knotenpunkt Λ/9 über den MOS-Transistor T23 auf Vp — VjH(TU) aufgeladen. Die Spannungen
Vth(tx) und Vth(T23) sind die Schwellenwertspannungen
der Transistoren T20 bzw. T23. Nach eingeleiteter Schwingung schwingt die Spannung am Knotenpunkt
N 8 zwischen
{VP-
und{Vpi
fW{p () p}
(mit Vp' = Amplitude des Signalimpulses OSC)
nach Maßgabe des Signalimpulses OSC. Die variierende Spannung wird durch den MOS-Transistor T22 verstärkt.
Die Spannung am Knotenpunkt N9, d. h. die angehobene Spannung VH, bestimmt sich damit durch
VH=[Vp-
(3)
10
15
20
In obiger Gleichung entspricht Vmrra) der Schwellenwertspannung
dzs MOS-Transistors T2Z Die angehobene
Spannung VH ändert sich entsprechend dem Verhältnis der Streukapazität am Knotenpunkt NS und
der Kapazität des Kondensators CPZ Durch entsprechende Wahl dieses Verhältnisses kann diese Spannung
jedoch auf die obengenannten 30 V eingestellt werden.
Fig.7 veranschaulicht eine Ausführungsform der
Verteilungseinheit 107 für die angehobene Spannung nach F i g. 3. Gemäß F i g. 7 sind D-Typ-MOS-Transistoren
7" 12 und 7" 16 in Reihe zwischen einen Knotenpunkt Λ/2 und eine Klemme bzw. einen Anschluß zum Anlegen
der angehobenen Spannung VH eingeschaltet Die Gateelektroden dieser Transistoren sind mit dem Knotenpunkt
N 2 verbunden. Weiterhin ist ein D-Typ-MOS-Transistor 715 zwischen das eine Ende des MOS-Transistors
716 und die die Spannung Vc anlegende Klemme
eingeschaltet Ein Inverter IN3 ist zwischen die die Spannung Vc anlegende Klemme und Massepotential Vs
geschaltet Der Inverter /N 3 besteht aus einem D-Typ-MOS-Transistor
T13, dessen Sour.e-Drainstrecke zwischen die die Spannung Vc liefernde Klemme und die
Ausgangsklemme des Inverters geschaltet ist, während seine Gateelektrode mit dessen Ausgangsklemme verbunden
ist, sowie einem E-Typ-MOS-Transistor 714,
der mit der Source-Drainstrscke zwischen der Ausgangsklemme des Inverters und Massepotential Vs liegt,
während seine Gateelektrode an den Knotenpunkt N 2 angeschlossen ist Wenn in der Einschreibbetriebsart
das Lese/Einschreibsteuersignal R/W niedrig ist, wird
die angehobene Spannung VH selektiv an die Gateelektrode des MOS-Transistors 71 angelegt.
Der Aufbau der Verteilungseinheit 107 nach F i g. 3 entspricht demjenigen der Einschreibschaltung (bzw.
Verteilungseinheit) 105. Es sei angenommen, daß die /-te Spaltenwählleitung mit C, bezeichnet ist; dabei ist zwischen
die /-te Ausgangsklemme des Spaltendekodierers und die Spaltenwählleitung C, ein MOS-Transistor TQ
eingeschaltet, und die nicht dargestellte Verteilungseinheit für die angehobene Spannung sei mit 106/ bezeichnet
Eine Ausführungsform, bei welcher die Erfindung auf den Spaltendekodierer angewandt ist, wird dadurch
realisiert, daß der Zeilendekodierer 20 durch den Spaltendekodierer
60 ersetzt wird und die Elemente TRi, /?, bzw. 105/ durch die Elemente TQ, Q bzw. 106/ ersetzt
werden.
Wenn gemäß F i g. 3 die Verteilungseinheiten 105 und 106 sowie 107 für die angehobene Spannung in der Speichervorrichtung
vorhanden sind, wird in der Dateneinschreibbetriebsart die Spannung der jeweils gewählten
Spaltenwählleitung von den Leitungen Ci-Cn auf etwa
30 V eingestellt. Weiterhin wird die Spannung am Knotenpunkt NX auf eine Größe praktisch entsprechend
der Einschreibspannung Vp eingestellt. Die Spannung
der gewählten Spaltenieitung kann somit im wesentlichen
der Einschreibspannung V9 gleich sein. Mit anderen
Worten: bei der Ausführungsform nach F i g. 3 kann die Spannung von 30 V1 die um 5 V höher ist als bei der
bisherigen Speichervorrichtung, an das Steuer-Gate der Speicherzelle angelegt werden, während die Spannung
von 25 V, die etwa 3 V höher ist als bisher, an die Drainelektrode
angelegt werden kann. Mit der Ausführungsform gemäß F i g. 3 können somit die Einschreibzeit in
die Speicherzellen verkürzt und der Stromverbrauch in den Dekodierern durch Verringerung des Ausgangsstroms
der Spannungsanhebungseinheit 110 herabge-
60 setzt werden.
Innerhalb des Rahmens der Erfindung liegt auch eine Speichervorrichtung, bei welcher nur die »Einschreibschaltung« (Verteilungseinheit) 105 in der Schaltungsanordnung
gemäß F i g. 3 vorgesehen ist, während die an die Spaltenwählleitung angeschlossene Einschreibschaltung
und die Einschreibsteuerschaltung unverändert sind. Weiterhin liegt im Rahmen der Erfindung auch
eine Speichervorrichtung, bei welcher die »Einschreibschaltung« (Verteilungseinheit) 106 und die Verteilungseinheit 107 für die angehobene Spannung vorgesehen
sind, während die an die Zeilenleitungen angeschlossene Einschreibschaltung unverändert ist
Im folgenden ist eine Abwandlung der in F i g. 3 dargestellten Verteilungseinheit 105 anhand von F i g. 5 erläutert
Die Verteilungseinheit ist mit 108/ bezeichnet, wobei »i« die /-te Zeilenleitung bedeutet Die Verteilungseinheit
108/ besteht aus einem D-Typ-MOS-Transistor TlZ dessen Source-Drainstrecke zwischen die
die verstärkte Spannung VH liefernde oder anlegende Klemme und den Knotenpunkt Λ/3 eingeschaltet ist,
während seine Gateelektrode an das Signal vom Knotenpunkt Λ/3 angekoppelt ist, einem Inverter IN3 mit
einem D-Typ-MOS-Transistor 7Ί3, dessen Source-Drainsirecke
zwischen die die Spannung Vc liefernde Klemme und die Ausgangsklemme des Inverters eingeschaltet
ist, während seine Gateelektrode an den Ausgang des Inverters angekoppelt ist, weiterhin einem E-Typ-MOS-Transistor
714, dessen Source-Drainstrecke zwischen der Ausgangsklemme des Inverters und Massepotential
Vs liegt, während seine Gateelektrode mit dem Knotenpunkt N3 verbunden ist, einem D-Typ-MOS-Transistor
7Ί5, dessen Source-Drainstrecke zwischen die die Spannung Vr(5 V) anlegende Klemme und
den Knotenpunkt /V6 eingeschaltet und dessen Gateelektrode
mit dem Ausgang vom Inverter /Λ/3 verbunden ist, sowie einem D-Typ-MOS-Transistor 7*16, dessen
Source-Drainstrecke zwischen dem Knotenpunkt Λ/3 und dem Knotenpunkt Λ/6 liegt und dessen Gateelektrode
an den Knotenpunkt N 3 angeschlossen ist. Bei der Schaltung gemäß F i g. 5 betragen VH = 30 V
und Vc = 5 V. Wenn die Zeilenleitung R-, nicht gewählt
ist, befindet sich der Knotenpunkt Λ/3 anfänglich sowohl in der Einschreib- als auch in der Lesebetriebsart
auf dem niedrigen Pegel. Infolgedessen ist das Ausgangssignal vom Inverter IN3 hoch, so daß der MOS-Transistor
7"15 durchschaltet. Wenn der Wirkleitwert (gm) des MOS-Transistors 7" 15 wesentlich größer gewählt
ist als derjenige des MOS-Transistors 716, liegt der Knotenpunkt N 6 bei durchgeschaltetem MOS-Transistor
7Ί5 etwa auf dem Pegel der Spannung V1. Wenn daher VH und das Potential am Knotenpunkt
höher sind als [Kv 3 — VTh(t\2)\, befindet sich der MOS-Transistor
712 im Sperrzustand, und die die angehobene Spannung VH liefernde Klemme ist vom Knotenpunkt
Λ/3, d. h. von der Zeilenleilung R„ getrennt. Wenn
die Zeilenleitung R, durch das Ausgangssignal des Zeilendekodierers gewählt ist und den hohen Pegel besitzt,
ist das Ausgangssignal des Inverters /Λ/3 niedrig, so daß der MOS-Transistor 715 sperrt. Wenn hierbei die angehobene
Spannung VH 30 V beträgt, wird der Knotenpunkt Λ/3 über die MOS-Transistoren 712 und 716
aufgeladen, so daß die angehobene Spannung VH der Zeilenleitung 7?,aufgeprägt wird. Wenn die obige Bedingung
erfüllt ist, besteht der MOS-Transistor 715 vorzugsweise aus einem solchen vom Anrcichcrungstyp.
Der Transistor 716 kann durch eine einfache Widerstandskomponente ersetzt werden.
Eine andere Abwandlung der Verteilungseinheit 105 ist in F i g. 8 dargestellt Die Verteilungseinheit gemäß
F i g. 4 oder 5, also die Verteilungsschaltung 105/ oder 108/ für die angehobene Spannung VH, wird durch das
Signal auf der Zeilenleitung unmittelbar angesteuert Die Schaltung gemäß F i g. 8 wird dagegen durch das
Ausgangssignal e,-des der Zeilenleitung R,- entsprechenden Zeilendekodierers angesteuert Gemäß F i g. 8 ist im
Zeilendekodierer ein Inverter INS mit einem D-Typ-MOS-Transistor
7*25 und einem E-Typ-MOS-Transistör 7*26 angeordnet Das eine Ende der Source-Drainstrecke
des MOS-Transistors Γ25 ist an die Einschreibspannung Vp oder die Spannung Vc angekoppelt,
während seine Gateelektrode mit der Ausgangsklemme des Inverters IN5 verbunden ist Die Source-Drainstrecke
des MOS-Transistors 7*26 ist zwischen die Ausgangssklemme des Inverters und Massepotentiai Vs geschaltet
während seine Gateelektrode mit dem Ausgang e,- des Zeilendekodierers verbunden ist Die Source-Drainstrecke
des MOS-Transistors 77?,· ist zwischen die Ausgangsklemme des Inverters IN 5 und die Zeilenleitung
R-, eingeschaltet Eine invertierte Spannung VH der angehobenen Spannung VH wird der Gateelektrode
des Transistors 77?, aufgeprägt Die Source-Drainstrecken
von D-Typ-MOS-Transistoren T27 und 7*28 sind in Reihe zwischen die Zeilenleitung R,- und die die
angehobene Spannung VH liefernde Klemme eingeschaltet Die Gateelektroden dieser Transistoren sind
mit der Zeilenleitung R-, verbunden. Die Source-Drainstrecke
eines D-Typ-MOS-Transistors 7*29 liegt zwisehen der die Einschreibspannung V9 bzw. die Spannung
Vc liefsrnden Klemme und der Verzweigung zwischen
den MOS-Transistoren 7*28 und 7*29. Das Ausgangssignal e, des Zeilendekodierers 20 wird an die Gateelektrode
des Transistors 7*2S angelegt Auf diese Weise wird die angehobene Spannung VH, in der Einschreibbetriebsart
auf die gewählte Leitung R1 verteilt Die Schaltung gemäß F i g. 8 kann als Einschreibschaltung
nach F i g. 3 verwendet werden.
Die Spannungsanhebungseinheit gemäß F i g. 6 ist zur
Erzielung bzw. Lieferung der angehobenen Spannung VH unter Verwendung der Einschreibspannung Vp ausgelegt.
Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die für diesen Zweck benutzte Spannung nicht auf die Einschreibspannung
Vp beschränkt ist.
Im folgenden sei die Ausführungsform nach Fig.3
beispielsweise in bezug auf die Verteilungseinheit 105 betrachtet. Wie erwähnt, wird die angehobene Spannung
VH von der Spannungsanhebungseinheit 110 (Fig.6) über die durch die Zeilenleitung /?,·des Zeilendekodierers
2 gewählte Verteilungseinheit (F i g. 4 oder 5) selektiv an die Zeilenleitung angelegt. Die Einschreibspannung
Vp kann jedoch selektiv an die Zeilenleitung angelegt werden, wozu die mit den Zeilenleitungen
verbundene Verteilungseinheit herangezogen und die von der Spannungsanhebungseinheit HO abgegebene
angehobene Spannung VH benutzt wird. In diesem Fall wird der MOS-Transistor, dessen Drain-Sourcestrecke
zwischen die die Einschreibspannung Vp liefernde
Klemme und die Zeilenleitung eingeschaltet ist, durch die angehobene Spannung VH angesteuert. Es ist
somit ersichtlich, daß der Streustrom von der Klemme Vp in der Einschreibbetriebsart im Vergleich zum Fall
gemäß Fig. I zu Null reduziert werden kann. Bei der Verringerung des Ausgangsstroms der Spannungsanhebungseinheit
110 ist hierbei sorgfältig vorzugehen. Eine andere, auf diesem Grundgedanken basierende Ausführungsform
ist anhand der F i g. 9 bis 15 erläutert.
F i g. 9 veranschaulicht eine Schaltungsanordnung mit dem Dekodierer 20/, der nur in seinem Innenaufbau für
die Zeilenleitung R,- dargestellt ist und als Zeilendekodierereinheit
bezeichnet wird, der Einschreibeinheit 109/ entsprechend der Zeilenleitung Ä/sowie der Verteilungseinheit
11IA. In Fi g. 9 bedeuten CE und ~ÜE in der
Zeilendekodierereinheit 20/ ein Chip-Freigabesignal bzw. sein invertiertes Signal, Aq-A,- Eingangssignale, Vc
eine Spannung von 5 V, Vs ein Bezugspotential (bei der
dargestellten Ausführungsform Massepotential) sowie Γ30 und 7*31 MOS-Transistoren. Der Innenaufbau des
Dekodierers ist an sich bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden. Wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 ist der Ausgang der Dekodierereinheit
20/ über die Source-Drainstrecke eines D-Typ-MOS-Transistors 77?,- mit der Zeilenleitung S verbunden.
Der MOS-Transistor 77?,· verhindert, daß eine beim Einschreiben von Daten in die Speicherzellenanordnung
an der Zeilenleitung Ä, anliegende hohe Spannung der Dekodierereinheit 20/ aufgeprägt wird. Die Anlegung
des Lese/Einschreibsteuersignals R/W an die Dekodierereinheit
erfolgt auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform nach Fig.3. Die Einschreibeinheit
109/ enthält einen E-Typ-MOS-Transistor 7*32 und einen
D-Typ-MOS-Transistor 7*33. Die Source-Drainstrecken
dieser Transistoren sind in Reihe zwischen die die Einschreibspannung Vp liefernde Klemme und die
Zeilenleitung R, eingeschaltet. Die Gateelektrode des MOS-Transistors 7*33 ist mit der Zeilenleitung R, verbunden,
und die Gateelektrode des MOS-Transistors 7*32 ist an die angehobene Spannung VH der Spannungsanhebungseinheit
111 angekoppelt In der Einschreibbetriebsart wird die angehobene Spannung VH,
wie dargestellt, der Gateelektrode des MOS-Transistors 7"32 aufgeprägt, während in der Lesebetriebsart eine
Spannung von 0 V an der Gateelektrode anliegt Das (im folgenden einfach als Steuersignal bezeichnete) Lese/Einschreibsteuersignal
R/W beträgt in der Einschreibbetriebsart OV und entspricht in der Lesebetriebsart
der Spannung Vc (5 V). Wenn in der Einschreibbetriebsart
die Zeilenleitung R, gewählt ist, wird ihr über eine Klemme bzw. einen Anschluß 5 eine hohe
Spannung Vp aufgeprägt. Dabei liegt die Ausgangsklemme
der Zeilendekodierereinheit 20/ auf 5 V. Gleichzeitig ist die Gate-Spannung des Transistors TR1 auf 0 V eingestellt,
während seine Source-Spannung praktisch 5 V beträgt, so daß die Dekodierereinheit 20/ durch den
Transistor 77?, auch dann geschützt ist, wenn der Zeilenleitung Ri die Einschreibspannung Vp aufgeprägt wird.
Wenn die Zeilenleitung /?, nicht gewählt ist, sind die
MOS-Transistoren 77?, und 731 durchgeschaltet, so daß die Ladung der Zeilenleitung über diese Transistoren
auf 0 V entladen wird.
In der Lesebetriebsart ist die Einschreibeinheit 109/ abgeschaltet bzw. gesperrt. Hierdurch wird ein Streustrom
von der Klemme bzw. vom Anschluß 5 verhindert. Wenn in der Lesebetriebsart die Zeilenleitung /?,■
gewählt ist, wird die Spannung Vc von 5 V über den
MOS-Transistor 7*30 und den durchgeschalteten Transistor TR, an die Zeilenleitung /?, angelegt. Wenn die
Zeilenleitung R, nicht gewählt ist, wird ihre Ladung über die MOS-Transistoren 77?, und Γ31 auf 0 V entladen. Es
ist unbedingt erforderlich, die Einschreibeinheit 109/ in der Lesebetriebsart zu trennen, um einen Streustrom
von der Klemme 5 zu verhindern.
Wie in Verbindung mit F i g. 3 erläutert, wird vorzugsweise eine möglichst hohe Spannung an die mit den
StP'jer-Gates der Speicherzellen verbundenen Zeilen-
leitungen R\—Rn, sowie die mit den Drains der Speicherzellen
verbundenen Spaltenleitungen D\ -Dn angelegt
Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 9 müssen daher Maßnahmen getroffen werden, um die an der
Zeilenleitung R; anliegende Spannung auf einen möglichst hohen Wert anzuheben, indem die angehobene
Spannung VH in der Einschreibbetriebsart von der Verteilungseinheit 111A dem MOS-Transistor T32 der Einschreibeinheit
109/zugeführt wird. Die in den integrierten
Schaltkreis der Speichervorrichtung einbezogene Spannungsanhebungseinheit tll dient zur Lieferung
der angehobenen Spannung VH durch Anhebung der Einschreibspannung Vp unter Ausnutzung der kapazitiven
Ankopplung. Die Stromkapazität ist aus diesem Grund verhältnismäßig niedrig. Entsprechend der derzeitigen
Tendenz werden die Transistoren zunehmend verkleinert und die Speicherkapazität stark erhöht Infolgedessen
erhäht sich auch der vom Dekodierer verbrauchte Strom gegenüber der bisherigen Konstruktion
um das Zweifache oder mehr. Durch Herabsetzung des Energie- oder Stromverbrauchs in der Speichervorrichtung
ist es daher wünschenswert, den Stromverbrauch des Dekodierers zu verringern.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird daher die angehobene Spannung VH nicht den
Verteilungseinheiten bzw. Einschreibeinheiten entsprechend den nicht gewählten Zeilen- oder Spaltenleitungen
zugeführt; vielmehr werden diese Einheiten elektrisch getrennt Auf diese Weise kann der Stromverbrauch
in den Dekodierern infolge der Einschreibspannung Vp in der Einschreibbetriebsirt erheblich verringert
werden.
Eine weitere Ausführungsform dt·' Erfindung ist so
ausgelegt, daß die angehobene Spannung VH nicht zu den Einschreibeinheiten 109/entsprechend den nicht gewählten
Leitungen von mindestens der Hälfte der Zeilen- oder Spaltenleitungen in der Speicherzellenanordnung
zugeführt wird, um dabei die Einschreibeinheiten 109/ elektrisch von der Zeilenleitung R,- zu trennen. In
dieser Anordnung kann der Stromverbrauch des Dekodierers ebenfalls verringert werden. In Fig.9 ist die
Einschreibeinheit nur für die Zeilenleitung /?,■ vorgesehen.
Wahlweise können die Einschreibeinheiten sowohl für Zeilenleitungen als auch für Spaltenleitungen vorgesehen
sein.
Bei der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform ist der Dekodierer 20 mit 2p Dekodierereinheiten gemäß
F i g. 9 ausgerüstet. Von diesen Dekodierereinheiten bilden die Einheiten 20i—20p einen ersten Dekodiererabschnitt
2OA und die Einheiten 20p+1 —2Ü2p einen zweiten
Dekodierabschnitt 2QB. Die Dekodierereinheiten besitzen jeweils den in Verbindung mit F i g. 9 beschriebenen
inneren Aufbau. Eine nähere Erläuterung des inneren Aufbaus erübrigt sich somit, doch sind zur Vereinfachung
der Beschreibung nur die Dekodierereinheiten 2O| und 2ßjp mit ihrem Innenaufbau veranschaulicht. Es
sei angenommen, daß den Dekodierereinheiten 20i —202p die Zeilenleitungen Q — C2p zugeordnet sind.
Eine angehobene Spannung VHi von einer ersten
entsprechenden Verteilungseinheit 11IA wird den Gateelektroden
der Transistoren Γ32 in den Einschreibeinheiten 109 der Zeilendekodierereinheiten 20i—20p
aufgeprägt. Eine angehobene Spannung VH 2 von einer zweiten Verteilereinheit 11 Iß wird an die Gateelektroden
der Transistoren 7"32 in den Einschreibeinheiten 109 der Zeilendekodierereinheiten 20p+i — 202p angelegt.
Es ist somit eine einzige Spannungsanhebungseinheit 111 vorgesehen. Die angehobene Spannung VH
von der Spannungsanhebungseinheit 111 wird den beiden Verteilungseinheiten HlA und 111.8zugeführt Das
höherwertigeste Bit A-, der Adresseneingangssignale A0,
Ao-Ai, Α, von der Zeilendekodierereinheit 2Oi wird der
ersten Verteiiungseinheit 1ΠΑ zugeführt Ein höherwertigstes
Bit ~Ä, der Adresseneingangssignale A0,
A0-Ai, Avon der Zeilendekodierereinheit 2O2P wird der
zweiten Verteiiungseinheit 1115 eingespeist Die Verteiiungseinheit
HlA ist so ausgelegt daß sie eine angehobene
Spannung VHl liefert, wenn das Adresseneingangssignal
Ai gleich »0« ist Die zweite Verteilungseinheit
1115 liefert eine angehobene Spannung VH 2, wenn das Adresseneingangssignal A-, gleich »0« ist Wie
erwähnt wird bei der beschriebenen Ausführungsform die angehobene Spannung VH durch Umschaltung derselben
zwischen erster und zweiter Verteilungfeinheit HlA bzw. 1115 selektiv dem vorgegebenen Dekodiererabschnitt
2OA oder 205 zugeführt Mit dieser Anordnung kann der Strom an der die Einschreibspannung VP
liefernden Klemme verringert werden.
Da die Verteilungseinheiten HlA und 1115 für die verstärkte Spannung jeweils denselben Aufbau besitzen,
ist im folgenden anhand von F i g. 11 nur der Innenaufbau
der ersten Verteilungseinheit HlA erläutert Bei der zu beschreibenc^B Ausführungsform wird die Spannungsanhebungseinheit
HO in Fig.3 nach Fig.6 als
Spannungsanhebungseinheit Hl verwendet Gemäß Fig. 11 sind D-Typ-MOS-Transistoren T34—T36, E-Typ-MOS-Transistoren
T37—T42, eine Klemme bzw. ein Anschluß 131, an die bzw. den die Einschreibspannung
Vp anlegbar ist, eine Klemme 133, an welche die
Bezugsspannung Vs (das Massepotential bei der dargestellten
Ausführungsform) anlegbar ist, ein Eingang für die angehobene Spannung VH, ein Adresseneingangssignal^
A,-nach Fig. 10, ein Lese/Einschreibsteuersignal
RfW und ein angehobenes Ausgangssignal VH i von der ersten Verteilungseinheit HlA vorgesehen. Die
MOS-Transistoren T35 und T37 bilden einen Inverter IN 6, während die MOS-Transistoren 736 und Γ38 einen
Inverter IN 7 bilden.
Gemäß F i g. 11 ist die Ausgangsklemme (Knotenpunkt N10) des Inverters IN6 mit der Gateelektrode
eines MOS-Transistors 734 verbunden, dessen Drain (Knotenpunkt Nil) mit den Sourceelektroden der
MOS-Transistoren 740 und T41 sowie dem Drain des MOS-Transistors T36 verbunden ist. Die angehobene
Spannung VHi von cfer ersten Verteilungseinheit HIA
wird von der Ausgangsklemme des Inverters IN 7 abgenommen. Das Adresseneingangssignal A,- wird den Gateelektroden
der MOS-Transistoren T37 und 738 zugeführt, und das genannte Steuersignal R/W wird der
Gateelektrode des MOS-Transistors 742 aufgeprägt. Die angehobene Spannung VH von der Spannungsanhebungseinheit
111 wird an die Sourceelektrode des MOS-Transistors 734 angelegt. In der Einschreibbetriebsart
ist die Einschreibspannung V9 auf z. B. 25 V eingestellt, und die angehobene Ausgangsspannung VH
von der Spannungsanhebungseinheit 111 beträgt beispielsweise 30 V. Das Steuersignal Ä/Wbesitzt die Größe»0«.
Die Schaltung gemäß Fig. 11 arbeitet wie folgt: Wenn das Adresseneingangssignal A, die Größe »0« besitzt,
wird der Knotenpunkt N10 mit (der Spannung) Vp
über den MOS-Transistor Γ35 gespeist. Der MOS-Transistor
734 schaltet daher durch, wobei die Ausgangsspannung VA/vonderSpannungsanhebungsschaltung
111 unmittelbar dem Knotenpunkt /VIl aufgeprägt wird, obgleich die Spannungsgröße durch die
Schwellenwertspannung des Transistors 7"34 beeinflußt
wird. Auf diese Weise wird die Ausgangsspannung VH 1 von der ersten Verteilungseinheit HlA über den MOS-Transistor
7*36 erhalten. Wenn dagegen das Adresseneingangssignal Ai die Größe »1« besitzt, ist der MOS-Transistor
7*37 durchgeschaltet, so daß sich der Knotenpunkt JV10 auf 0 V befindet Dabei ist auch der Transistor
7*38 durchgeschaltet, und die Ausgangsspannung VH1 beträgt 0 V. Wenn gemäß F i g. 11 die Stromkapazität
der MOS-Transistoren 7*36 und 7*40 größer ausgelegt ist als diejenige des MOS-Transistors 7*36, wird
das Potential des näher an der Drainelektrode des MOS-Transistors 7*36 gelegenen Knotenpunkts JVIl
auf
Vp - Vth (T37) - Vth (T40)
gehalten. Mit ViA (T39) und VfA (TAO) sind die Schwellenwertspannungen
der MOS-Transistoren 7*39 bzw. 7*40 bezeichnet Bei Heranziehung des Potentials am
Knotenpunkt NH als Bezugsgröße wird der öateelektrode
des MOS-Transistors 7*34 eine Spannung aufgeprägt, die sich praktisch mit
-CVp - VfA (T39) - VfA (T40)
definieren läßt Wenn daher die Schwellenwertspannung
VfA (T34) des MOS-Transistors 7*34 der Beziehung
I Vth (TM) I < I Vp - Vth (T39) - Vth (T40) |
genügt, befindet sich der MOS-Transistor 7*34 im Sperrzustand. Infolgedessen fließt kein Strom zum Knotenpunkt
JV11 über den MOS-Transistor 7*34 entsprechend
dem Eingangssignal bzw. der Eingangsspannung VH. Diesbezüglich ergibt sich kein Problem, auch wenn
die Stromzufuhrfähigkeit der Spannungsanhebungseinheit lllgerii.gist.
Wenn die Schwellenwertspannung Vth (TM) des MOS-Transistors T34 hoch ist und der Knotenpunkt
/VlO auf Vp liegt, erscheint die angehobene Eingangsspannung VH in unverändertem Zustand nicht am Knotenpunkt
JVIl, falls der Schwellenwert Vth (TM) des
MOS-Transistors 7*34 positiv ist.
Wenn jedoch die Schwellenwertspannung VfA (TM) des MOS-Transistor Γ34 hoch ist und der Knotenpunkt
JV10 an Vp liegt, erscheint die eingespeiste angehobene
Spannung VHnicht unverändert am Knotenpunkt JVIl,
falls die Schwellenwertspannung VfA (TM) des MOS-Transistors Γ34 positiv ist. Zur Lösung dieses Problems
braucht lediglich die Spannung am Knotenpunkt JVlO angehoben zu werden. Ein weiteres Beispiel für die Verteilungseinheit
111/4 für die angehobene Spannung ist im folgenden anhand der Fig. 12 und 13A bis 13C beschrieben.
Gemäß Fig. 12 ist die Source-Drainstrecke eines D-Typ-MOS-Transistors T44 zwischen den Knotenpunkt
/VlO und die Klemme bzw. den Anschluß 132
der Stromversorgung Vt. geschaltet, wobei ein Lese/Einschreibsteuersignal
R/W der Gateelektrode des Transistors
7*44 aufgeprägt wird. Die Drainelektrode eines E-Typ-MOS-Transistors 45, dessen Gate- und Sourceelektrode
zusammengeschaltet sind, ist mit einem Knotenpunkt /VlO verbünden. An den Verbindungspunkt
zwischen den Elektroden sind die Sourceelektrode des E-Typ-MOS-Transistors /46, jeweils die eine Seite von
Kondensatoren 135 und 136 sowie die Sourceelektrode eines D-Typ-MOS-Transistors Γ47 angeschlossen.
Drain- und Gateelektrode des Transistors T 46 sind mit einer die Spannung Vp liefernden Stromquellenklemme
131 verbunden, und die andere Seite des Kondensators
135 ist an die Ausgangsklemme eines Oszillatorkreises 138 angeschlossen. Die andere Seite des Kondensators
136 ist mit der Klemme 133 der Stromquelle Vs verbunden.
Die Drainelektrode des Transistors 7"47 liegt an der Klemme 132 für die Spannung K* Der Gateelektrode
des Transistors T47 wird ein Steuersignal R/W auf-
ίο geprägt Ein NAND-Glied 137 anstelle des Inverters
/JV6 gemäß Fi g. 11 ist an den Knotenpunkt JV10 angeschlossen
und enthält einen E-Typ-MOS-Transistor 7*48, dessen Dainelektrode mit der Klemme Vp verbunden
ist, sowie E-Typ-MOS-Transistoren T49 und 7*50,
deren Source-Drainstrecken in Reihe zwischen die Sourceelektrode des Transistors 7*48 und die Klemme
133 der Stromquelle Vs geschaltet sind An die Gateelektrode
des Transistors T49 wird ein Adressensignal
Ai angelegt, während ein invertierter- Signal R/W des
Steuersignals RAV der Gateelektrode des Transistors
T50 aufgeprägt wird. Der Knotenpunkt /V iö ist mit der Ausgangsklemme des NAND-Glieds 137 verbunden.
Wenn bei der ersten Verteilungseinheit gemäß F i g. 12 sin Oszillatorkreis 138 einen Signalimpuls (dessen
Höchstspannung V9 und dessen Mindestspannung
etwa Vs betragen) gemäß Fig. 13A liefert, ändert sich
das Potential an der Sourceelektrode (Knotenpunkt JV13) des MOS-Transistors 7*46 auf die in Fig. 13B
gezeigte Weise. Das Potential am Knotenpunkt ΛΊ0 wird daher gemäß F i g. 13B angehoben bzw. verstärkt
In Fig. 13B ist mit VfA(T46) die Schwellenwertspannung
des MOS-Transistors T46 bezeichnet.
Wenn die Schwellenwertspannung Vth (TM) des
MOS-Transistor 7*34 der Verteilungseinheit 111/4 hoch
ist, kann die Verteüungseinheit WiA für die angehobene
Spannung gemäß Fig. 14 anstelle derjenigen nach F i g. 12 verwendet werden. Die Verteilungsejnheit
11IA gemäß F i g. 14 besteht aus einer Verteilungsschaltung
141 der ersten Stufe, einer Verteilungsschaltung 142 äiner zweiten Stufe und einer Verteilungsschaltung
143 einer dritten Stufe. Die erste Verteilungsschaltung 141 besitzt den in F i g. 11 dargestellten Aufbau, während
die zweite und dritte Verteilungsschaltung 142 bzw. 143 jeweils der Verteilungsschaltung der ersten
Stufe ohne Inverter /JV 6 entsprechen. Die Ausgangsspannung VfV der Spannungsanhebungseinheit 111 wird
an die Sourceelektroden von drei Transistoren 7*34 angelegt Das Adressensignal A, wird den Gateelektroden
von MOS-Transistoren Γ38 in den drei Verteilungsschaltungen aufgeprägt. Das Ausgangssignal VWa der
ersten Verteilungsschaltung 141 wird an die Gateelektrode des MOS-Transistors 734 der zweiten Verteilungsschaltung
142 angelegt. Das Ausgangssignal VHb der zweiten Verteiiungsschaltung 142 wird der Gateelektrode
des MOS-Transistors Γ34 der dritten Verteilungsschaltung 143 aufgeprägt. Weiterhin wird das Ausgangssignal
VHc der dritten Verteilungsschaltung 143 als Ausgangssignai VWl der ersten Vrjrteilungsschaltung
111A für die angehobene Spannung benutzt.
Wenn gemäß Fig. 14 die angehobene Eingangsspannung
VJVausreichend größer ist als die Einschreibspannung
Vp, bildet das Ausgangssignal VHa der Verteilungsschaltung 141 der ersten Stufe eine Differenz,
wenn der Schwellenwert Vth (TM) des MOS-Transistör
Γ34 von der Spannung Vp subtrahiert wird. Bei
VfA (T34) < 0, läßt sich VHa ausdrücken zu
VHa= Vn+ I VfA<T34H
21
Das Ausgangssignal VHb der Verteilungsschaltung 142 der zweiten Stufe läßt sich ausdrucken als
VHb = VHa + I Vth (T34) |,
weil das Gate-Potential des MOS-Transistors TM gleich VWa ist. Auf ähnliche Weise bestimmt sich das
Ausgangssignal bzw. die Ausgangsspannung VHC = VH1 der Verteilungsschaltung der dritten Stufe
durch ίο
VHC= VHb + I Vth (T34) \.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 wird das Ausgangssignal der Verteilungseinheit HM oderJllB
auf der Grundlage der Adressensignale /4, oder A, gesperrt.
Dies bedeutet, daß die dem ersten Dekcdiererabschnitt
20/4 oder dem zweiten Dekodiererabschnitt 2OB zugeordnete Einschreibeinheit 109 elektrisch von der
restlichen Schaltung getrennt wird. Auf diese Weise kann der Stromverbrauch des Dekodierers verlängert
werden.
Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 10 ist der Zeilendekodierer
in zwei Abschnitte 20/4 und 20ß unterteilt, doch kann auch eine größere Zahl von Dekodiererabschnitten
vorgesehen sein. F i g. 15 veranschaulicht einen Fall, in welchem der Dekodierer in vier Abschnitte
20/4 —2OD unterteilt ist. Dabei entsprechen die Dekodiererabschnitte
20/1 — 2OD den Adressenbits
30
(A0, /4,), (ÄO, /4,), (A0, At) bzw. (Äi Al).
Hierbei sind vier durch die Ausgangssignale et — e* der
Dekodiererabschnitte 20,4 — 2OD angesteuerte Verteilungseinheiten
UM — 111D vorgesehen, die mit der angehobenen
Spannung VH von der Spannungsanhebungseinheit 111 gespeist werden. Die Ausgangssignale
von den Verteilungseinheiten UM —11ID für die angehobene
Spannung werden der Einschreibeinheit 109 (Fig. 10) für die beiden Zeilenleitungen zugeführt. Gemaß
Fig. 15 sind vier derartige Verteilungseinheiten vorgesehen, so daß keine angehobene Spannung der
Einschreibeinheit (109 in Fig. 10) zugeführt wird, die mit mindestens 3A der nicht gewählten Zeilenleitungen
unter allen Zeilenleitungen verbunden ist Auf diese Weise wird der Stromverbrauch des Dekodierers an der
Einschreibeinheit in der Einschreibbetriebsart auf etwa 1U des Werts bei der bisherigen Speichervorrichtung
reduziert
Die Schaltung gemäß Fig. 10 und 15, die nur dem Zeilendekodierer zugeordnet ist, kann auch entsprechend
dem Spaltendekodierer 60 angeordnet sein. Ersichtlicherweise können die Verteilungseinheiten gemäß
F i g. 7 und 8 als Verteilungseinheiten UM—HlD benutzt werden. Beispielsweise kann das Steuersignal ey
gemäß F i g. 8 den Steuersignalen ei — e« gemäß F i g. 15
entsprechen.
Hierzu 11 Blatt Zeichnungen
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