JP2001523034A - 各セルが複数レベルの記憶状態を有するフローティングゲート記憶装置のためのセンサ回路 - Google Patents

各セルが複数レベルの記憶状態を有するフローティングゲート記憶装置のためのセンサ回路

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JP2001523034A JP2000519897A JP2000519897A JP2001523034A JP 2001523034 A JP2001523034 A JP 2001523034A JP 2000519897 A JP2000519897 A JP 2000519897A JP 2000519897 A JP2000519897 A JP 2000519897A JP 2001523034 A JP2001523034 A JP 2001523034A
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Abstract

(57)【要約】 フローティングゲート記憶装置の選択された1のメモリセル(12a、…、12n)の複数の記憶状態を検出するセンサ回路(10)を開示する。センサ回路(10)は、第1出力電圧(22)を生成する第1電圧アンプ(20)と、第1出力電圧を受け取り、それに応じて複数の第1出力電流を生成する複数の電流アンプ(42a、…、42n)を有する。センサ回路(10)はまた、ダミーセル(14)を有し、このダミーセルに第2電圧アンプ(24)が接続されて、第2出力電圧を生成する。第2電流アンプ(26)は、第2出力電圧を受け取り、それに応じて複数の第2出力電流を生成する。複数のインバータ(28a、…、28n)の各々は、対応する1の第1出力電流と、1の第2出力電流を受け取り、出力信号(S1、…、Sn)を生成する。複数のインバータ(28a、…、28n)の出力信号(S1、…、Sn)は、デコーダ(50)に供給され、デコーダ(50)は、選択された1のメモリセル(12a、…、12n)の複数の状態をあらわす復号信号を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (技術分野) 本発明は、複数セルを有するフローティングゲートデバイスから成るメモリア
レイとともに使用され、それぞれが複数の記憶状態を有する各セルの中から所望
のセルの状態を検出するセンサ回路に関する。特に、複数のインバータを使用し
て、基準セルの電流と選択されたセルの電流とを比較して、選択されたセルの記
憶状態を検出するセンサ回路に関する。
【0002】 (背景技術) フローティングゲートメモリデバイスなどの記憶装置に用いられるセンスアン
プは周知であり、例えば、米国特許第4,223,394号がこのようなセンス
アンプを開示している。この文献では、異なるしきい値を有する2つのトランジ
スタを使用して、検出レベル電圧を設定する(カラム4、第16行〜17行)。
この方法の失点は、2つのトランジスタのしきい値電圧の差が、プロセスによっ
て変動し、しきい値電圧の差を安定して維持できないことである。また、この方
法では、しきい値電圧の差が大きすぎると、検出速度が落ちる。
【0003】 インバータを用いて基準セルの電流と選択セルの電流とを比較するセンスアン
プも周知である。このようなセンスアンプは、たとえば米国特許第5,386,
158号に開示されている。この文献に開示されるセンスアンプは、単一の記憶
状態、すなわち1ビットの記憶状態を有するセルのアレイから、所望のセルを選
択し、そのセルの記憶状態を検出するものである。
【0004】 D・モンタナリら(D. montanari et. al.)による『マルチレベルメモリのた
めの新規な小領域読み出し回路(Novel Small-area Read-out Circuit for Mult
i-Level Memories)』と題された論文(カリフォルニア州モンタレーで1977
年2月9日〜12日に開催された第15回IEEE不揮発性半導体メモリワーク
ショップでの発表論文)は、複数のコンパレータを用いるマルチレベルのセンス
アンプを開示している。しかし、この論文では、マルチレベルのセンスアンプで
複数のコンパレータを使用すると、コンパレータにかなりの面積が取られてしま
い、面積コスト上、好ましくないと結論されている。
【0005】 (発明の概要) 本発明は、各々が複数の記憶状態を有するフローティングゲートメモリセルの
アレイから成る記憶装置の、所望のフローティングゲートメモリセルの状態を検
出するセンサ回路を提供する。本発明は、3つの実施形態を含む。第1の実施形
態においては、センサ回路は、記憶装置に接続された第1のラインを有する。こ
の第1のラインに、第1電圧アンプが接続されて、第1出力電圧を生成する。第
1出力電圧は、複数の第1電流アンプトランジスタに供給され、各第1電流アン
プトランジスタは、受け取った第1出力電圧に応じて互いに異なる第1出力電流
を生成する。第1電流アンプトランジスタの各々は、互いに異なるサイズのトラ
ンジスタであり、それぞれ、前記第1電圧アンプから第1出力電圧が印加される
ゲートと、電源電圧に接続される第1端子と、それぞれ異なる大きさの第1出力
電流を生成する第2端子を有する。センサ回路はまた、基準電流を生成する基準
電流生成手段と、複数のインバータを有する。各インバータは、単一の入力と単
一の出力を有し、その入力端で、第1電流アンプのそれぞれ異なる第1出力電流
のひとつと、基準電流とを受け取り、これらに応じて出力信号を生成する。デコ
ーダは、複数のしいのインバータからの複数の出力信号を受けて、選択されたフ
ローティングゲートメモリセルに記憶された複数の状態を示す復号信号を生成す
る。
【0006】 第2の実施形態では、複数の第1電流アンプトランジスタは、同一の第1出力
電流を生成する。基準電圧発生器は、基準電圧を生成する。基準電圧は、複数の
第2電流アンプトランジスタに供給される。第2電流アンプトランジスタの各々
は、互いに異なるサイズを有し、サイズに応答じて複数の異なる第2出力電流を
生成する。
【0007】 第3の実施形態では、複数の第1電流アンプトランジスタは、同一の第1出力
電流を生成する。基準電圧発生器は、複数の異なる基準電圧を生成する。複数の
異なる基準電圧は、それぞれ複数の第2電流アンプトランジスタの各々に供給さ
れる。第2電流アンプトランジスタは、同一のサイズを有し、受け取った基準電
圧に応じて複数の異なる第2出力電流を生成する。
【0008】 (図面の詳細な説明) 図1は、本発明のセンサ回路10のブロック図である。センサ回路10は、た
とえば複数のフローティングゲートメモリ素子12a、…12nを有するメモリ
アレイ12と共に用いられる。複数のメモリ素子12(a…n)は、周知のよう
に、複数の行(ロー)と列(カラム)に配置されている。各メモリ素子12(a
…n)は、複数のバイナリ状態を格納することのできるメモリセルである。メモ
リ素子の複数のカラムは、全てマルチプレクサ16に接続される。特定のカラム
の特定のフローティングゲートメモリセルの状態を検出したい場合は、そのカラ
ムが、マルチプレクサ16を介して第1のライン80に接続され、第1電圧アン
プ20に接続される。
【0009】 第1電圧アンプ20は第1の出力電圧を生成し、第1出力電圧は第1のカレン
トミラー22に供給される。第1のカレントミラー22は、P型MOSトランジ
スタ40、42aと、N型MOSトランジスタ44、46とを含む。N型MOS
トランジスタ44のゲートは、MOSトランジスタ34(図3a参照)のゲート
に接続される。N型MOSトランジスタ44のドレインは、P型MOSトランジ
スタ40のドレインと、ゲートの双方に接続されている。P型MOSトランジス
タ40のソースは、正電圧電位VCCに接続されている。トランジスタ44のソ
ースは、N型トランジスタ46のソースに接続され、N型トランジスタ46のド
レインは接地されている。N型トランジスタ46のゲートは、そのソースと、ト
ランジスタ36(図3a)のゲートの双方に接続されている。
【0010】 P型MOSトランジスタ40のゲートは、検出されるべきメモリセルの状態に
応じた出力電圧を発生する。P型MOSトランジスタ40のゲートは、複数のP
型MOSトランジスタ42(a…n)のゲートに接続されている。使用されるP
型MOSトランジスタ42(a…n)の数は、センサ回路10に接続された各メ
モリセル12(a…n)が有することのできる状態の数によって決まる。一般に
、各メモリセル12(a…n)M個の状態を格納できるとすると、M−1個のト
ランジスタ42が必要とされる。複数のP型MOSトランジスタ42(a…n)
の各々のソースは、正電圧電位Vに接続されている。それぞれのP型MOSト
ランジスタ42(a…n)のドレインは、そのP型MOSトランジスタ42(a
…n)のゲートに供給される電圧に比例した出力電流を発生する。P型MOSト
ランジスタ42(a…n)の出力電流は、対応するインバータ28(a…n)に
供給される。各インバータ28は、単一の入力と単一の出力を有する。各トラン
ジスタ42からの出力電流は、一対一対応で、関連するインバータ28の入力に
供給される。
【0011】 各フローティングゲートメモリ素子12(a〜n)が有する異なる複数の状態
は、いわゆる「ダミー」フローティングゲートメモリ素子14と比較される。該
ダミーメモリデバイス14は、第2電圧アンプ24に接続される。第2電圧アン
プ24は、ダミーに応じて応じて第2出力電圧を生成する。第2出力電圧は、第
2カレントミラー26に供給される。第2のカレントミラー26は、第2電流を
生成し、第2電流は、N型MOSトランジスタ48(a…n)によりミラーされ
る。各N型MOSトランジスタのドレインは、対応するインバータ28(a…n
)に接続され、ソースは接地されている。各トランジスタ48(a…n)のゲー
ト電圧は、Senrefで示される基準電圧である。各インバータ28(x)は、対応
するP型トランジスタ42(x)からの第1電流と、N型トランジスタ48(x
)からの第2電流を比較し、比較結果に応じて、信号Soutを発生する。出力信 号Soutは、P型トランジスタ42(x)からの第1電流がN型トランジスタ4 8(x)からの第2電流よりも大きい場合にはLowになり、第1電流が第2電
流よりも小さい場合にHighになる。
【0012】 図3aは、第1電圧アンプ20の詳細な構成を示す回路図である。MOSトラ
ンジスタ38は、第1検出ライン80に接続されている。MOSトランジスタ3
8は、ソース、ゲートおよびドレインを有している。以下において、当技術分野
で周知のように、「ソース」と「ドレイン」とは、電流の方向によって相互に交
換され得る。MOSトランジスタ38のソースは、第1検出ライン80に接続さ
れ、そのドレインは、正電圧電位Vに接続されている。ゲートは、第1電圧ア
ンプ20に接続されている。第1検出ライン80は、第1電圧アンプ20にも接
続されている。
【0013】 第1の電圧アンプ20は、P型MOSトランジスタ32と、2個のN型MOS
トランジスタ34、36を有する。N型MOSトランジスタ36のゲートは、第
1検出ライン80に接続され、そのソースは、接地電位に接続されている。N型
MOSトランジスタ36のドレインは、MOSトランジスタ38のゲートおよび
もうひとつのN型MOSトランジスタ34のソースに接続されている。MOSト
ランジスタ34のドレインは、このトランジスタのゲートと、P型MOSトラン
ジスタ32のドレインとに接続されている。P型トランジスタ32のゲートは、
正の基準電圧VREFに接続され、そのソースは、正電圧Vに接続されている
【0014】 第1電圧アンプ20のMOSトランジスタ34のゲートは、N型MOSトラン
ジスタ44のゲートに接続される。トランジスタ44のドレインは、P型MOS
トランジスタ40のドレインに接続される。このトランジスタ44のドレインは
、それ自身のゲートにも接続されている。P型MOSトランジスタ40のソース
は、正電圧電位Vに接続されている。P型MOSトランジスタ40のゲートは
、複数のP型MOSトランジスタ42(a…n)の各ゲートに接続される。各P
型MOSトランジスタ42のソースは、正電圧電位Vに接続されている。この
ような構成において、P型MOSトランジスタ40と、各P型トランジスタ42
とで、カレントミラーとして機能する。
【0015】 第1検出ライン80は、N型MOSトランジスタ46にも接続されている。M
OSトランジスタ46のドレインとゲートは、互いに接続され、MOSトランジ
スタ44のソースと、第1のセンシングライン80の双方に接続されている。M
OSトランジスタ46のソースは、接地電位に接続されている。トランジスタ4
6は、ダイオード接続された弱いトランジスタとして機能する。P型MOSトラ
ンジスタ42(a…n)の各ドレインは、対応するインバータ28(a…n)の
単一の入力に接続される。
【0016】 センサ回路10は、いわゆる「ダミー」セル14を備えている。ダミーセル1
4は、常時導通状態にあるフローティングゲートメモリセルである。ダミーセル
14は、ソース、ゲート、およびドレインを有する。ソースは接地電位に接続さ
れており、ゲートは、正電圧電位Vに接続される。ドレインは、第2検出ライ
ン82に接続されている。
【0017】 第2検出ライン82は、第2電圧アンプ24に接続される。第2電圧アンプ2
4は、P型MOSトランジスタ50とN型MOSトランジスタ52を有する。N
型MOSトランジスタ52は、第2検出ライン82に接続されたゲートを有する
。MOSトランジスタ52のソースは、接地電位に接続され、そのドレインは、
P型MOSトランジスタ50のドレインに接続されている。P型MOSトランジ
スタ50のゲートは、正の基準電圧VREFに接続されている。この基準電圧は
、第1電圧アンプのトランジスタ32のゲートが接続されている基準電圧と、同
一である。P型MOSトランジスタ50のソースは、正電圧電位Vに接続され
ている。
【0018】 ダミーセル14から第2検出ライン82を介して送られてきた信号は、第2電
圧アンプ24から第2カレントミラー26に供給される。第2カレントミラー2
6は、上述した第1カレントミラー22と同一構成である。すなわち、第2カレ
ントミラー26は、2個のP型MOSトランジスタ54、56と、N型MOSト
ランジスタ58を有する。P型MOSトランジスタ54、56とが、電流ミラー
・コンフィグレーションを構成する。第2検出ライン82からの信号はN型MO
Sトランジスタ60にも供給される。N型MOSトランジスタ60は、第1カレ
ントミラーのN型MOSトランジスタ46と同一構成であり、N型MOSトラン
ジスタ46と同様に、ダイオード接続された弱いトランジスタとして機能する。
【0019】 第2電流アンプ26の出力信号は、P型MOSトランジスタ54のドレインか
ら出力される。P型MOSトランジスタ54のドレインは、N型MOSトランジ
スタ62のドレインに接続される。N型MOSトランジスタ62のドレインとゲ
ートは、互いに接続され、ソースは、接地されている。P型MOSトランジスタ
54のドレインから出力される第2カレントミラー26の出力は、定電流源とな
る。この定電流が、複数のN型MOSトランジスタ48(a…n)のゲートに供
給される。各トランジスタ48のドレインは、対応するインバータ28(a…n
)の単一入力に接続され、そのソースは、接地電位に接続される。トランジスタ
48(a…n)の各ゲート電圧は、Senrefで示される基準電圧である。
【0020】 このようなセンサ回路10には、3つの良好な実施形態がある。
【0021】 (第1実施形態) 第1実施形態では、第1電流アンプを構成する複数のトランジスタ42(a…
n)のサイズは、それぞれ異なる。一方、第2電流アンプを構成する複数のトラ
ンジスタ48(a…n)のサイズはすべて同一であり、一定のSenref電圧が印加
される。すなわち、各トランジスタ48(a…n)は、そのソースから同量の電
流を、ドレインを介して接地電位へと引き出す。
【0022】 第1実施形態において、フローティングメモリセル12が非導通状態のときは
、第1検出ライン80に沿って電流は流れない。第1検出ライン80上の電圧が
最初はゼロであったとすると、トランジスタ38と44の双方は、第1検出ライ
ン80上の電圧を上昇させるために、ONになっている。第1検出ライン80の
電圧が上昇すると、トランジスタ34のゲート電圧と、トランジスタ38のゲー
ト電圧の双方が下降する。トランジスタ38は、そのゲート電圧が、第1検出ラ
イン80に現われる電圧よりも1しきい値高い状態になくなった場合に、オフさ
れる。このとき、トランジスタ34のゲート電圧は、トランジスタ38のゲート
電圧よりも1しきい値高いので、第1カレントミラーのトランジスタ44は、オ
ンのままである。したがって、トランジスタ40は、第1検出ラインをチャージ
アップするために、トランジスタ44を介して電流を供給し続ける。トランジス
タ44を流れる電流が、トランジスタ46を通る電流に近付くと、第1検出ライ
ン80の電圧は飽和レベルに達する。トランジスタ46は、ダイオード接続され
た弱トランジスタとして機能しており、これによって第1検出ライン80の電圧
が上昇しすぎるのを防止し、トランジスタ44をオフにする。飽和点において、
第1検出ライン80の電圧は、VHで示される高いクランプレベルにある。
【0023】 次に、フローティングゲートメモリセル12が、あるレベルの導通状態にある
とすると、第1電流が第1検出ライン80に沿って流れる。フローティングメモ
リセル12の導通状態に応じて第1検出ライン80上を流れる電流が、トランジ
スタ44が供給できる電流を越えるものである場合は、トランジスタ38のゲー
ト電圧が上昇する。トランジスタ38のゲート電圧が、第1検出ライン80に現
われる電圧よりも1しきい値高い場合に、トランジスタ38は導通し、第1検出
ライン80上の電圧は、そのレベルにクランプあるいはホールドされる。このと
き、トランジスタ34のゲート電圧は、トランジスタ38のゲート電圧よりも1
しきい値高い状態であり、第1検出ライン80上の電圧は、VLで示される低ク
ランプレベルに保持される。電流は、トランジスタ40からトランジスタ44を
介して第1検出ライン80に流れ込み、セル12の導通状態を維持する。
【0024】 トランジスタ40を通る電流は、トランジスタ42を流れる電流によってミラ
ーされる。しかし、トランジスタ42(a…n)の各々のサイズが異なるので、
各トランジスタ42(a…n)を通る電流量も異なる。したがって、トランジス
タ42(a…n)からインバータ28(a…n)の各々に流れる電流量も、相違
する。図1から明らかなように、各インバータ28(a…n)の単一入力に、対
応するP型MOSトランジスタ42(a…n)のドレインと、N型MOSトラン
ジスタ48(a…n)のドレインとが接続されている。インバータ28(x)の
単一入力に流れ込む電流と、そこから流れ出る電流とのネット電流に応じて、イ
ンバータ28(x)の出力Soutは、ハイまたはローになる。トランジスタ42 (x)を流れる電流が、トランジスタ48(x)を流れる基準電流よりも大きけ
れば、インバータ28(x)の入力に現われる電圧が上昇し、出力Soutは低下 する。逆に、トランジスタ42(x)を通る電流が、トランジスタ48(x)を
流れる基準電流よりも小さい場合は、インバータ28(x)の入力に現われる電
圧が低下し、出力Soutは上昇する。
【0025】 このように、各インバータ28(x)の単一の入力に対して2つの電流源が存
在し、対応するトランジスタ42(x)とトランジスタ48(x)とから電流が
供給される。各トランジスタは、電圧が印加されるゲートを有する。トランジス
タ48(x)のゲートには、一定の基準電圧Senrefが印加される。一方、トラン
ジスタ42(x)のゲートに印加される電圧レベルは、トランジスタ34のゲー
ト電圧、すなわち最終的にはメモリセル12の導通状態によって決定される。
【0026】 MOSトランジスタ42(x)のゲートと、MOSトランジスタ48(x)の
ゲートに印加される電圧レベルに応じて、MOSトランジスタは、徐々にオンし
てゆく。換言すると、MOSトランジスタは、ステップ関数のようにいきなりオ
ンすることはない。したがって、トランジスタ42(x)が、トランジスタ48
(x)よりも急激にオンするか、ゆるやかにオンするかによって、トランジスタ
42(x)からトランジスタ48(x)を通って流れる電流の量が変化する。
【0027】 すなわち、ネット電流がインバータ28(x)に流れ込むか、流れ出るかのい
ずれかになる。インバータ28(x)は、流れ込むあるいは流れ出る電流を検出
し、検出した電流に応じてハイまたはローの出力信号Soutを出力することによ り、選択されたメモリセル12の状態を示す。
【0028】 今、選択されたフローティングゲートメモリセルが、4つの状態を取り得ると
する。この場合、3個のインバータ28(a…c)と、それぞれ対応するトラン
ジスタ42(a…c)とトランジスタ48(a…c)を使用する。選択フローテ
ィングゲートメモリセルが、非導通状態のときは、いずれのトランジスタ42(
a…c)にも電流は流れない。したがって、3つのインバータ28(a…c)の
出力は、すべてハイになる。
【0029】 選択フローティングゲートメモリセルが、第1の導通状態にある場合は、トラ
ンジスタ42(a)を通る電流が最小、トランジスタ42(c)を通る電流が最
大となって、メモリセル12を流れる電流は増幅される。それぞれ異なるトラン
ジスタ42(a…c)のサイズは、次のようにして決定される。すなわち、第1
の導通状態で、トランジスタ42(a)を流れる電流が対応するトランジスタ4
8(a)の電流よりも小さく維持され、インバータ28(a)の出力をハイにし
、かつ、トランジスタ42(b、c)の導通電流が、トランジスタ48(b、c
)の電流よりも大きく、対応するインバータ28(b、c)の出力がローにもな
るように決定される。したがって、インバータ28(a…c)が取り得る4つの
出力は、次のようになる。
【0030】 状態: 28(a) 28(b) 28(c) 0 H H H 1 L H H 2 L L H 3 L L L 全てのインバータ28(a…c)の出力は、選択されたフローティングゲート
メモリセルの記憶状態(あるいは導通状態)を示すデコード信号を生成するため
にデコーダ回路50に供給される。
【0031】 (第2実施形態) 第2実施形態では、第1電流アンプを構成する複数のトランジスタ42(a…
n)は、同一サイズを有し、第2電流アンプを構成するトランジスタ48(a…
n)は、それぞれ異なるサイズを有する。また、異なるサイズの各トランジスタ
48に、一定の基準電圧Senrefが供給される。従って、各トランジスタ48(a
…n)は、異なる量の電流をそのソースから、ドレインを介して接地電位に引き
出す。
【0032】 センサ回路10の第2実施形態の動作については、フローティングメモリセル
12が非導通状態にあれば、第1検出ライン80に電流は流れない。その結果、
どのトランジスタ42(a…c)にも電流は流れない。したがって、全てのイン
バータ28(a…c)の出力はハイになる。
【0033】 フローティングゲートメモリセル12が、ある導通状態にあるとする。この場
合、第1電流が、第1検出ライン80を流れる。この第1電流は、各トランジス
タ42(a…n)を通る電流に反映される。ここで、全てのトランジスタ42(
a…c)が同一サイズであるため、トランジスタ42(a…n)を流れる電流量
は同一になる。全てのトランジスタ42(a…c)に対する電流量は、選択され
たフローティングゲートメモリセル12の導通状態によってのみ、変化する。
【0034】 一方、第2電流アンプの各トランジスタ48(a…c)のゲートには、同一の
基準電圧Senrefが供給されるが、各トランジスタ48(a…c)のサイズが異な
るので、各トランジスタ48(a…c)を流れる電流量も相違する。インバータ
28(a)は、対応するトランジスタ42(a)からの電流と、トランジスタ4
8(a)からの電流とを比較する。トランジスタ42(a…n)からインバータ
28(a…n)に流れ込む電流は、それぞれ異なる。インバータ28(x)の単
一入力に流れ込む、あるいは流れ出るネット電流に応じて、インバータ28(x
)の出力Soutは、ハイあるいはローになる。トランジスタ42(x)を流れる 電流が、対応のトランジスタ48(x)を流れる基準電流よりも高い場合は、イ
ンバータ28(x)の入力に現われる電圧は上昇し、出力Soutは低下する。逆 に、トランジスタ42(x)を通る電流がトランジスタ48(x)を通る基準電
流よりも小さい場合は、インバータ28(x)の入力端の電圧は低下し、出力S
outは上昇する。
【0035】 このように、各インバータ28(x)の単一の入力に、2つの電流源が存在し
、それぞれ対応するトランジスタ42(x)とトランジスタ48(x)とから電
流が供給される。各トランジスタは、電圧印加ゲートを有し、トランジスタ48
(x)のゲートには、一定の基準電圧Senrefが印加される。第2実施形態では、
各トランジスタ48(x)のサイズは異なるので、対応するインバータ28(a
…n)に供給される電流の量も相違する。トランジスタ42(x)のゲートに印
加される電圧は、トランジスタ34のゲート電圧によって、すなわちメモリセル
12の導通状態によって決定される電圧レベルにある。
【0036】 MOSトランジスタ42(x)および48(x)のゲートに印加される電圧レ
ベルに応じて、MOSトランジスタは、徐々にオンする。ステップ関数のように
いきなりオンすることはない。トランジスタ42(x)が、トランジスタ48(
x)よりも急激にオンするか、緩やかにオンするかによって、トランジスタ42
(x)からトランジスタ48(x)を通って流れる電流量が変化する。
【0037】 これにしたがって、ネット電流がインバータ28(x)に流れ込むか、流れ出
るかのいずれかになる。インバータ28(x)は、流れ込むあるいは流れ出る電
流を検出し、検出した電流に応じてハイまたはローの出力信号Soutを出力する ことにより、選択されたメモリセル12の状態を示す。
【0038】 今、選択されたフローティングゲートメモリセルが、4つの状態を取り得ると
する。この場合、3個のインバータ28(a…c)と、それぞれ対応するトラン
ジスタ42(a…c)とトランジスタ48(a…c)を使用する。選択フローテ
ィングゲートメモリセルが、非導通状態のときは、いずれのトランジスタ42(
a…c)にも電流は流れない。したがって、3つのインバータ28(a…c)の
出力は、すべてハイになる。
【0039】 選択フローティングゲートメモリセルが、第1の導通状態にある場合は、トラ
ンジスタ42(a)を通る電流とトランジスタ42(c)を通る電流が等しくな
って、メモリセル12を流れる電流は増幅される。それぞれ異なるトランジスタ
48(a…c)のサイズは、次のようにして決定される。すなわち、メモリセル
の第1の導通状態で、トランジスタ48(b、c)の導通が、対応するトランジ
スタ42(b、c)の導通よりも大きく、対応するインバータ28(b、c)の
出力がローにもなるように決定される。したがって、インバータ28(a…c)
が取り得る4つの出力は、次のようになる。
【0040】 状態: 28(a) 28(b) 28(c) 0 H H H 1 L H H 2 L L H 3 L L L 全てのインバータ28(a…c)の出力は、選択されたフローティングゲート
メモリセルの記憶または導通状態を示すデコードされた信号を生成するためにデ
コーディング回路50に供給される。
【0041】 (第3実施形態) 第3実施形態では、第1電流アンプを構成する複数のトランジスタ42(a…
n)のサイズは同一であり、第2電流アンプを構成するトランジスタ48(a…
n)のサイズも同一とする。ただし、トランジスタ48(a…n)の各々に、そ
れぞれ異なる基準電圧Senrefが供給される。従って、各トランジスタ48(a…
n)は、異なる量の電流を、そのソースからドレインを介して接地電位に引き出
す。この構成は、例えば、P型MOSトランジスタ50のゲートに異なる基準電
圧を印加することにより達成される。
【0042】 第3実施形態におけるセンサ回路の動作は、電圧アンプ回路24とカレントミ
ラー26をそれぞれ複数設けられなければならないことを除いて、第2実施形態
の動作と同一である。
【0043】 (一般的な考察) トランジスタ32および36は、バイアス基準電圧VREFによってそのゲイ
ンが決定されるアンプ(増幅回路)を形成する。トランジスタ32〜36のアン
プのゲインをAとすると、トランジスタ38のゲート電圧は常に、 V(G38)=V(G34)−V (1) ローレベルクランプVLで、 VL(G38)=VL(ライン80)+V (2) ハイレベルクランプVHで、 VH(G34)=VH(ライン80)+V (3) 式(1)を(3)に代入すと、 VH(G38)=VH(ライン80) (4) 式(4)−(2)によって、 VH(G38)−VL(G38) =VH(ライン80)−VL(ライン80)−V (5) アンプは、ゲインAvを有するので、 VH(G38)−VL(G38) =Av*(VH(ライン80)−VL(ライン80)) (6) (6)を(5)に代入することによって、 VH(ライン80)−VL(ライン80) =−V/(Av−1) (7) 今、A=−5、V=0.6とすると、全体の電圧スィングは、 VH(ライン80)−VL(ライン80)=0.1V になる。
【0044】 基準電圧Senrefは、次のようにして生成される。ダミーセル14は、そのセレ
クトゲートとフローティングゲートがVに接続されたフローティングゲートメ
モリセルである。したがって、第2検出ライン82上に現われる電圧は、第1検
出ライン80上の電圧に非常に近い。ダミーセル14を流れる電流は、第2電圧
アンプ24により制御される。第2電圧アンプは、トランジスタ50および52
を有し、トランジスタ32および36により形成される第1電圧アンプと同一の
ゲインを有するアンプを形成する。第2検出ライン82を流れる電流は、第2カ
レントミラー26のトランジスタ54、56および58によってミラーされる。
トランジスタ48のゲートに現われる電圧Senrefは、トランジスタ48をバイア
スするために使用され、状態検出用の基準電流を生成する。
【0045】 まとめると、フローティングゲートメモリセル12が非導通状態にあるときに
は、トランジスタ44がオンされている。フローティングゲートメモリセル12
が、導通状態にあるときは、トランジスタ38および44の双方がオンされる。
このように、フローティングゲートメモリセル12の導通状態とかかわりなく、
トランジスタ44は常時オンとなる。トランジスタ44をオンにするには、フロ
ーティングゲートメモリセル12が、ある1つの状態にあるときに、トランジス
タ34は、セル12の状態に答じて出力電圧を生成し、セル12が別の状態にあ
るときは、セル12のそのバイナリ状態に応じて第2の出力電圧を生成する。し
たがって、トランジスタ34も、フローティングゲートメモリセル12の状態に
かかわらず、いつも導通している。第2検出ライン82を流れる電流によって、
第2カレントミラーのトランジスタ58のゲートに誘起される電圧は、常に、ト
ランジスタ34のゲートに生成される第1出力電圧と第2出力電圧の間の電圧と
なる。
【0046】 以上のように、マルチ状態センサ回路10は、選択されたフローティングゲー
トメモリセルの複数の記憶状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 複数のフローティングゲート素子から成るメモリアレイとともに用いられる本
発明のセンサ回路の概略図である。
【図2】 図1に示すセンサ回路から複数の出力信号を受け取り、それに応じた復号信号
を生成するデコーダのブロック図である。
【図3a、図3b】 図1に示すセンサ回路の詳細な部分回路図である。
【図4】 図3aおよび図3bに示す回路に用いられる基準電圧生成回路の概略図である

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 記憶装置の選択されたフローティングゲートメモリセルの状
    態を検出するセンサ回路であって、前記フローティングゲートメモリセルは複数
    の記憶状態を有し、前記センサ回路は、 前記記憶装置に接続される第1ラインと、 前記第1ラインに接続され、第1の出力電圧を生成する第1電圧アンプと、 各々が前記第1の出力電圧を受け取り、これに応じて複数の異なる第1出力電
    流を生成する、複数の第1電流アンプトランジスタと、 基準電流を生成する基準電流生成手段と、 各々がその入力端子で、前記複数の第1出力電流のひとつと、前記基準電流と
    を受け取り、これらに応じて出力信号を生成する複数のインバータと、 前記複数のインバータから出力される複数の出力信号を受信して、前記選択さ
    れたフローティングゲートメモリセルの複数の記憶状態を表わす復号信号を生成
    するデコーダ手段と、 を備え、前記第1電流アンプトランジスタの各々は、それぞれサイズの異なる
    トランジスタであり、各トランジスタは、前記第1出力電圧が印加されるゲート
    と、電源電圧に接続された第1端子と、前記複数の出力電流のひとつを生成する
    第2端子とを有し、 前記各インバータは、単一の入力と単一の出力を有する、 ことを特徴とするセンサ回路。
  2. 【請求項2】 記憶装置の選択されたフローティングゲートメモリセルの状
    態を検出するセンサ回路であって、前記フローティングゲートメモリセルは複数
    の記憶状態を有し、前記センサ回路は、 前記記憶装置に接続される第1ラインと、 前記第1ラインに接続され、第1の出力電圧を生成する第1電圧アンプと、 各々が前記第1の出力電圧を受け取り、これに応じて複数の同一の第1出力電
    流を生成する、複数の第1電流アンプトランジスタと、 基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、 各々が前記基準電圧を受け取り、これに応じて複数の異なる基準電流を生成す
    る、複数の第2電流アンプトランジスタと、 各々がその入力端子で、前記複数の同一の第1出力電流のひとつと、前記複数
    の異なる基準電流のひとつとを受け取り、これらに応じて出力信号を生成する複
    数のインバータと、 前記複数のインバータからそれぞれ供給される複数の出力信号を受信して、前
    記選択されたフローティングゲートメモリセルの複数の記憶状態を表わす復号信
    号を生成するデコーダ手段と、 を備え、前記第1電流アンプトランジスタの各々は、それぞれ同一サイズのト
    ランジスタであり、各トランジスタは、前記第1出力電圧が印加されるゲートと
    、電源電圧に接続された第1端子と、前記同一の出力電流を生成する第2端子と
    を有し、 前記第2電流アンプトランジスタの各々は、互いにサイズの異なるトランジス
    タであり、各トランジスタは、前記基準電圧が印加されるゲートと、電源電圧に
    接続される第1端子と、前記複数の異なる基準電流のひとつを生成する第2端子
    とを有し、 前記各インバータは、単一の入力と単一の出力を有する、 ことを特徴とするセンサ回路。
  3. 【請求項3】 記憶装置の選択されたフローティングゲートメモリセルの状
    態を検出するセンサ回路であって、前記フローティングゲートメモリセルは複数
    の記憶状態を有し、前記センサ回路は、 前記メモリデバイスに接続される第1ラインと、 前記第1ラインに接続され、第1の出力電圧を生成する第1電圧アンプと、 各々が前記第1の出力電圧を受け取り、これに応じて複数の同一の第1出力電
    流を生成する、複数の第1電流アンプトランジスタと、 複数の異なる基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、 各々が前記複数の異なる基準電圧のひとつを受け取り、これに応じて複数の異
    なる基準電流を生成する、複数の第2電流アンプトランジスタと、 各々がその入力端子で、前記複数の同一の第1出力電流のひとつと、前記複数
    の異なる基準電流のひとつとを受け取り、これらに応じて出力信号を生成する複
    数のインバータと、 前記複数のインバータからそれぞれ供給される複数の出力信号を受信して、前
    記選択されたフローティングゲートメモリセルの複数の記憶状態を表わす復号信
    号を生成するデコーダ手段と、 を備え、前記第1電流アンプトランジスタの各々は、それぞれ同一サイズのト
    ランジスタであり、各トランジスタは、前記第1出力電圧が印加されるゲートと
    、電源電圧に接続された第1端子と、前記同一の出力電流を生成する第2端子と
    を有し、 前記第2電流アンプトランジスタの各々は、同一サイズのトランジスタであり
    、各トランジスタは、前記複数の異なる基準電圧のひとつが印加されるゲートと
    、電源電圧に接続される第1端子と、前記複数の異なる基準電流のひとつを生成
    する第2端子とを有し、 前記各インバータは、単一の入力と単一の出力を有する、 ことを特徴とするセンサ回路。
  4. 【請求項4】 前記第1電圧アンプは、 第1電源電圧に接続されたソースと、ドレインと、第2電源電圧に接続された
    ゲートとを有する第1トランジスタ; ソース、ドレイン、およびゲートを有し、前記ドレインは前記ゲートと、前記
    第1トランジスタのドレインとに接続され、第1出力電圧を生成する制御トラン
    ジスタ;、 第3電源電圧に接続されたソースと、前記制御トランジスタのソースに接続さ
    れたドレインと、前記第1ラインに接続されたゲートとを有する第2トランジス
    タ; を含むことを特徴とする請求項1、2または3に記載のセンサ回路。
  5. 【請求項5】 前記第1および第2の電流アンプは、実質的に同一であるこ
    とを特徴とする請求項4に記載のセンサ回路。
  6. 【請求項6】 前記第1電源電圧は、正電位を有することを特徴とする請求
    項5に記載のセンサ回路。
  7. 【請求項7】 前記第3電源電圧は、接地電位にあることを特徴とする請求
    項5に記載のセンサ回路。
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