JP2006351064A - Current or voltage measurement circuit, sense circuit, and semiconductor non-volatile memory - Google Patents

Current or voltage measurement circuit, sense circuit, and semiconductor non-volatile memory Download PDF

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JP2006351064A JP2005173593A JP2005173593A JP2006351064A JP 2006351064 A JP2006351064 A JP 2006351064A JP 2005173593 A JP2005173593 A JP 2005173593A JP 2005173593 A JP2005173593 A JP 2005173593A JP 2006351064 A JP2006351064 A JP 2006351064A
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誠 小島
Takashi Maruyama
敬史 圓山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measurement circuit which is registant to noise and has a high precision and is suitable for measuring a voltage difference, in a semiconductor chip, and to provide a sense circuit capable of sensing with a high sensitivity regardless of an increase in size of an array in a semiconductor non-volatile memory or the like having, for example, a VGA configuration. <P>SOLUTION: As regards pair wiring 120 comprising a first signal line 120a and a second signal line 120b, the first signal line 120a and the second signal line 120b are laid out so that their floating capacities are approximately equalized. Two output terminals of a measurement object terminal 1000 and input terminals of a differential amplifier 110 are connected by the pair wiring 120. Thus noise included in the first signal line 120a and that in the second signal line 120b become the in-phase noises and are canceled by differential amplification of the differential amplifier 110. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、被測定物の2端子間の電圧を測定する電圧測定回路、被測定物の2端子にそれぞれ流入・流出する電流を測定する電流測定回路、メモリセルに記憶された情報を読み取るためのセンス回路、および半導体不揮発性メモリに関するものである。   The present invention relates to a voltage measuring circuit for measuring a voltage between two terminals of a device under test, a current measuring circuit for measuring a current flowing into and out of the two terminals of the device under test, and reading information stored in a memory cell. The present invention relates to a sense circuit and a semiconductor nonvolatile memory.

半導体不揮発性メモリは、ますます微細化、大容量化が進められている。しかし、半導体不揮発性メモリでは、スケーリング則に則った微細化ができず、その最小セルでのセル電流は減少していっている。このため、半導体不揮発性メモリでは、高速かつ高感度なメモリセルのセンス手法が求められる。   Semiconductor non-volatile memory has been increasingly miniaturized and increased in capacity. However, the semiconductor nonvolatile memory cannot be miniaturized according to the scaling law, and the cell current at the smallest cell is decreasing. For this reason, a semiconductor nonvolatile memory requires a high-speed and high-sensitivity memory cell sensing method.

また、セル電流の減少の一方、システムに要望されるメモリ容量の増大は微細化スピード以上であるため、メモリセルを並べたアレーのマットサイズが大きくなっていっている。微細化に伴って、ビット線等の容量が減少すれば問題ないが、実際メモリセルサイズの微細化の鈍化、ビット線の横方向、フリンジ容量が増加し、このため、アレーのマットサイズが大きくなることと相俟って、ビット線容量が増加する。ビット線容量の増加は、高感度なセンスを行う上で問題となる場合がある。   On the other hand, while the cell current is decreasing, the increase in the memory capacity required for the system exceeds the miniaturization speed, and therefore the mat size of the array in which the memory cells are arranged is increasing. There is no problem if the capacity of the bit line or the like decreases with miniaturization, but the actual memory cell size becomes smaller and the bit line lateral direction and fringe capacity increase, which increases the array mat size. In combination with this, the bit line capacitance increases. An increase in bit line capacitance may cause a problem when performing highly sensitive sensing.

また、メモリ容量が大きくなっても、アクセス速度は維持しなければならないため、アクセス速度維持のためには、より高速、かつ高感度なセンスアンプ、センス手法が求められる。   Further, since the access speed must be maintained even when the memory capacity is increased, a sense amplifier and a sense technique with higher speed and higher sensitivity are required to maintain the access speed.

例えば、半導体不揮発性メモリで、高集積に適したアレーアーキテクチャーとしては、VGA(Virtual Ground Array Architecture)構成が良く知られているが、VGA構成のアレーにおけるセンス動作の高速化のために、差動増幅型センスアンプを用い、その差動入力の対称性を極力保つための様々な技術が開発されている。   For example, a VGA (Virtual Ground Array Architecture) configuration is well known as an array architecture suitable for high integration in a semiconductor non-volatile memory. Various techniques for using a dynamic amplification type sense amplifier and maintaining the symmetry of the differential input as much as possible have been developed.

具体的には、ビット線に折り返しビット線方式を採用し、以前の開放型ビット線方式に比べ、格段にビット線、リファレンスビット線の相互距離を近くし、電気的特性に不均衡が生じ難く、さらに周辺回路などの他の導体から対線に結合する雑音電圧を極力等しくする方法が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。   Specifically, the folded bit line method is adopted for the bit line, and the mutual distance between the bit line and the reference bit line is made much closer compared to the previous open bit line method, and the electrical characteristics are less likely to be imbalanced. Furthermore, a method has been proposed in which the noise voltage coupled from another conductor such as a peripheral circuit to the paired line is made as equal as possible (see, for example, Patent Document 1).

図18は、従来の半導体不揮発性メモリ4000の構成を示したブロック図である。半導体不揮発性メモリ4000は、図18に示すように、メモリセル、ビット線BL、ワード線WL、リファレンスビット線BLR、Yデコーダ4001、リファレンスユニット4002、およびセンスアンプ4003を備えている。   FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a conventional semiconductor nonvolatile memory 4000. As shown in FIG. 18, the semiconductor nonvolatile memory 4000 includes a memory cell, a bit line BL, a word line WL, a reference bit line BLR, a Y decoder 4001, a reference unit 4002, and a sense amplifier 4003.

メモリセルは、マトリクス状に配置されている。また、ビット線BLは、マトリクス状に配置されたメモリセルの間を列方向に配置され、ワード線WLは、マトリクス状に配置されたメモリセルの間を行方向に配置されている。   The memory cells are arranged in a matrix. Further, the bit lines BL are arranged in the column direction between the memory cells arranged in a matrix, and the word lines WL are arranged in the row direction between the memory cells arranged in a matrix.

また、リファレンスビット線BLRは、データの読出し動作時において、雑音等をメモリセル側と同等に受けるようにするための配線であり、ビット線BLに付随する寄生容量と同等の寄生容量を付随するようにしている。通常、リファレンスビット線BLRは、通常センスアンプ毎に配置されている(場合によっては、複数のセンスアンプでリファレンスビット線を共用している。)。そして、リファレンスビット線BLRと、それと対となるビット線BLとは、近傍に比較的対称性を保った形でレイアウトされている。   The reference bit line BLR is a wiring for receiving noise and the like on the memory cell side in the data read operation, and has a parasitic capacitance equivalent to the parasitic capacitance associated with the bit line BL. I am doing so. Usually, the reference bit line BLR is usually arranged for each sense amplifier (in some cases, a plurality of sense amplifiers share the reference bit line). The reference bit line BLR and the bit line BL paired with the reference bit line BLR are laid out in a form that maintains relatively symmetry in the vicinity.

Yデコーダ4001は、読出し対象のメモリセルが接続されたビット線BLをセンスアンプ4003に接続するようになっている。   The Y decoder 4001 connects the bit line BL to which the memory cell to be read is connected to the sense amplifier 4003.

リファレンスユニット4002は、センスアンプ4003で用いられるリファレンス電圧Vrefを発生させるようになっている。   The reference unit 4002 generates a reference voltage Vref used in the sense amplifier 4003.

センスアンプ4003は、Yデコーダ4001によって接続されたビット線BLの電圧Vcellと、基準となるリファレンス電圧Vrefとの電圧差を増幅して出力するようになっている。   The sense amplifier 4003 amplifies and outputs the voltage difference between the voltage Vcell of the bit line BL connected by the Y decoder 4001 and the reference voltage Vref serving as a reference.

上記のように構成された半導体不揮発性メモリ4000では、メモリセルからデータが読み出される場合には、まず、読み出されるメモリセルの拡散層に接続された2本のビット線BL、およびゲートに接続されたワード線WLが用いられて、メモリセルに格納されているデータが読み出され、ドレイン側に接続されたビット線BLの電圧VcellがYデコーダ4001に出力される。Yデコーダ4001は、ドレイン側に接続されたビット線BLの電圧Vcellをセンスアンプ4003に出力する。   In the semiconductor nonvolatile memory 4000 configured as described above, when data is read from the memory cell, first, the bit line BL connected to the diffusion layer of the memory cell to be read and the gate are connected. The data stored in the memory cell is read using the word line WL, and the voltage Vcell of the bit line BL connected to the drain side is output to the Y decoder 4001. The Y decoder 4001 outputs the voltage Vcell of the bit line BL connected to the drain side to the sense amplifier 4003.

一方、リファレンスユニット4002は、リファレンス電圧Vrefを発生し、センスアンプ4003に出力する。また、2本のリファレンスビット線BLRが選択され、リファレンスユニット4002に接続される。   On the other hand, the reference unit 4002 generates a reference voltage Vref and outputs it to the sense amplifier 4003. Two reference bit lines BLR are selected and connected to the reference unit 4002.

これにより、データの読み出し対象のメモリセルに接続されたビット線BLに付随する寄生容量と、リファレンスユニット4002に接続されたリファレンスビット線BLRに付随する寄生容量とが等しくなる。すなわち、ビット線BLとリファレンスビット線BLRとの容量均衡が保たれ、対となったビット線が受けるノイズをほぼ同等にすることができる。その結果、メモリセルからの読出し信号と、リファレンスユニットからの読出し信号において、その信号の差をほぼセル電流の差のみに依存した差動増幅に適した信号にすることができる。
米国特許第6,128,226号明細書(第1頁、第1図)
As a result, the parasitic capacitance associated with the bit line BL connected to the memory cell from which data is read becomes equal to the parasitic capacitance associated with the reference bit line BLR connected to the reference unit 4002. That is, the capacitance balance between the bit line BL and the reference bit line BLR is maintained, and the noise received by the paired bit lines can be made substantially equal. As a result, the signal difference between the read signal from the memory cell and the read signal from the reference unit can be made a signal suitable for differential amplification that depends substantially only on the difference in cell current.
US Pat. No. 6,128,226 (first page, FIG. 1)

しかし、上記のビット線に折り返しビット線方式を採用した半導体不揮発性メモリでは、メモリ容量の大容量化に伴い、アレーのサイズが大きくなり、1つのセンスアンプで対応すべきメモリセルの並びが多くなる。このため、比較となるビット線とリファレンスビット線とは以前の開放型ビット線方式に比べ相互に近づいたものの、大容量化に伴いその距離は数100μm程度離れる場合もある。そして、距離が離れるにともない、電気的不均衡が発生したり、差動雑音が混入するようになり、充分な高速化、高感度化が実現できなくなってきた。   However, in the semiconductor non-volatile memory employing the folded bit line method for the above bit line, the size of the array increases as the memory capacity increases, and there are many arrays of memory cells to be handled by one sense amplifier. Become. Therefore, although the comparison bit line and the reference bit line are closer to each other than the previous open bit line system, the distance may be increased by about several hundred μm as the capacity increases. As the distance increases, an electrical imbalance occurs and differential noise is mixed, and it has become impossible to realize sufficient speed and sensitivity.

本発明は、前記の問題に着目してなされたものであり、半導体チップ内において、雑音に強く、精度の良い電圧差の測定をするのに適した測定回路を提供し、例えばVGA構成の半導体不揮発性メモリ等において、アレーのサイズが大きくなっても、高感度のセンスが可能なセンス回路を提供することを目的としている。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problem, and provides a measurement circuit suitable for measuring a voltage difference resistant to noise and with high accuracy in a semiconductor chip, for example, a semiconductor having a VGA configuration. An object of the present invention is to provide a sense circuit capable of highly sensitive sensing even when the size of the array is increased in a nonvolatile memory or the like.

前記の課題を解決するため、請求項1の発明は、
第1の電圧と第2の電圧との電圧差を測定する電圧測定回路であって、
前記第1の電圧が供給される第1の配線と前記第2の電圧が供給される第2の配線とから成り、前記第1の配線が有する浮遊容量と前記第2の配線が有する浮遊容量とが略同等になるように、前記第1の配線と前記第2の配線とが構成された対配線と、
前記第1の配線から入力された電圧と前記第2の配線から入力された電圧とを差動増幅する差動増幅器と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention of claim 1
A voltage measurement circuit for measuring a voltage difference between a first voltage and a second voltage,
The first wiring to which the first voltage is supplied and the second wiring to which the second voltage is supplied, and the stray capacitance of the first wiring and the stray capacitance of the second wiring. And a pair wiring in which the first wiring and the second wiring are configured, so that
A differential amplifier that differentially amplifies a voltage input from the first wiring and a voltage input from the second wiring;
It is provided with.

また、請求項2の発明は、
被測定物の2つの端子にそれぞれ流入または流出する電流を測定する電流測定回路であって、
前記2つの端子の一方の端子に接続された第1の配線と前記2つの端子の他方の端子に接続された第2の配線とから成り、前記第1の配線が有する浮遊容量と前記第2の配線が有する浮遊容量とが略同等になるように、前記第1の配線と前記第2の配線とが構成された対配線と、
前記対配線に流れる電流を差動増幅する差動増幅器と、
を備えたことを特徴とする。
The invention of claim 2
A current measuring circuit for measuring current flowing into or out of the two terminals of the device under test;
The first wiring connected to one terminal of the two terminals and the second wiring connected to the other terminal of the two terminals, and the stray capacitance of the first wiring and the second wiring A pair of wirings in which the first wiring and the second wiring are configured so that the stray capacitance of the wiring of
A differential amplifier that differentially amplifies the current flowing in the pair wiring;
It is provided with.

これらにより、入力された2つの信号に含まれる雑音が互いに同相雑音になるので、この雑音は差動増幅器で打ち消される。その結果、雑音に強く精度の良い電流・電圧差の測定が可能になる。   As a result, noise included in the two input signals becomes in-phase noise, so that the noise is canceled out by the differential amplifier. As a result, it is possible to measure a current / voltage difference that is highly resistant to noise and accurate.

また、請求項3の発明は、
メモリセルのソース拡散領域に接続されたビット線であるソース線とドレイン拡散領域に接続されたビット線であるドレイン線とから成り、前記ソース線が有する浮遊容量と前記ドレイン線が有する浮遊容量とが略同等になるように、前記ソース線と前記ドレイン線とが構成された対配線と、
前記ソース線における電圧と前記ドレイン線における電圧とを差動増幅する差動増幅器と、
を備えたことを特徴とする。
The invention of claim 3
A source line that is a bit line connected to the source diffusion region of the memory cell and a drain line that is a bit line connected to the drain diffusion region, and the floating capacitance of the source line and the floating capacitance of the drain line So that the source line and the drain line are configured to be substantially equivalent,
A differential amplifier that differentially amplifies the voltage at the source line and the voltage at the drain line;
It is provided with.

これにより、メモリセルに接続された2つのビット線に入力された信号に含まれる雑音が互いに同相雑音になるので、この雑音は差動増幅器で打ち消される。その結果、シングルエンドのセンス方式でのメモリ読み出しにおいて、雑音に強いセンス動作が可能になる。   As a result, noise included in signals input to the two bit lines connected to the memory cell becomes in-phase noise, so that the noise is canceled out by the differential amplifier. As a result, it is possible to perform a noise-resistant sensing operation in memory reading by the single-ended sensing method.

また、請求項4の発明は、
請求項3のセンス回路であって、さらに、
前記ソース線を第1の電圧電位にプリチャージする第1のプリチャージ回路と、
前記ドレイン線を第2の電圧電位にプリチャージする第2のプリチャージ回路とを備え、
前記差動増幅器は、前記ソース線とドレイン線とのプリチャージが解除された後に、差動増幅するように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 4
The sense circuit of claim 3, further comprising:
A first precharge circuit for precharging the source line to a first voltage potential;
A second precharge circuit for precharging the drain line to a second voltage potential;
The differential amplifier is configured to differentially amplify after the precharge of the source line and the drain line is released.

また、請求項5の発明は、
請求項4のセンス回路であって、
前記対配線、差動増幅器、第1のプリチャージ回路、および第2のプリチャージ回路は、それぞれリファレンスメモリセル用とデータを読み出す読み出しメモリセル用との2つずつが設けられ、
前記読み出しメモリセル用差動増幅器の出力の電圧と前記リファレンスメモリセル用差動増幅器の出力の電圧とは、差動増幅されるように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 5
The sense circuit of claim 4,
Each of the pair wiring, the differential amplifier, the first precharge circuit, and the second precharge circuit is provided for each of a reference memory cell and a read memory cell for reading data,
The output voltage of the differential amplifier for the read memory cell and the output voltage of the differential amplifier for the reference memory cell are configured to be differentially amplified.

また、請求項6の発明は、
請求項3のセンス回路であって、
さらに、前記ソース線に流れる電流量に応じた電圧の信号、および前記ドレイン線に流れる電流量に応じた電圧の信号を出力する電流モニターを備え、
前記差動増幅器は、前記電流モニターが出力した信号を差動増幅するように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 6
The sense circuit of claim 3,
And a current monitor that outputs a voltage signal according to the amount of current flowing through the source line and a voltage signal according to the amount of current flowing through the drain line,
The differential amplifier is configured to differentially amplify a signal output from the current monitor.

また、請求項7の発明は、
請求項6のセンス回路であって、
さらに、前記ソース線に流れる電流量に応じた電圧の信号、および前記ドレイン線に流れる電流量に応じた電圧の信号を出力する電流モニターをリファレンスメモリセル用と読み出しメモリセル用との2つ備え、
前記読み出しメモリセル用差動増幅器は、読み出しメモリセル用電流モニターが出力した信号を差動増幅するように構成され、
前記リファレンスメモリセル用差動増幅器は、リファレンスメモリセル用電流モニターが出力した信号を差動増幅するように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 7
The sense circuit of claim 6, wherein
Further, two current monitors for outputting a voltage signal corresponding to the amount of current flowing through the source line and a voltage signal corresponding to the amount of current flowing through the drain line are provided for the reference memory cell and for the read memory cell. ,
The read memory cell differential amplifier is configured to differentially amplify a signal output from the read memory cell current monitor,
The reference memory cell differential amplifier is configured to differentially amplify a signal output from the reference memory cell current monitor.

これらにより、ビット線をプリチャージし、プリチャージ解除後のビット線の電圧や電流を測定してメモリセルの記憶状態を読み出すメモリ等において、読出し時の雑音耐性を向上させることが可能になる。さらにリファレンスセルが設けられた場合には、高速化を図ることが可能となる。   As a result, it is possible to improve noise resistance at the time of reading in a memory or the like that precharges the bit line and measures the voltage and current of the bit line after releasing the precharge to read the storage state of the memory cell. Further, when a reference cell is provided, the speed can be increased.

また、請求項8の発明は、
バーチャルグランドアレー構成の半導体不揮発性メモリであって、
請求項4および請求項6のうちの何れか1項のセンス回路を備え、
前記第2のプリチャージ回路は、メモリセルから読み出しが行われる場合には、読み出しが行われるメモリセルに隣接するメモリセルのドレイン線をプリチャージするように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 8
A semiconductor non-volatile memory having a virtual ground array configuration,
A sense circuit according to any one of claims 4 and 6, comprising:
The second precharge circuit is configured to precharge a drain line of a memory cell adjacent to the memory cell to be read when reading from the memory cell is performed.

また、請求項9の発明は、
バーチャルグランドアレー構成の半導体不揮発性メモリであって、
請求項5および請求項7のうちの何れか1項のセンス回路を備え、
前記読み出しメモリセル用第2のプリチャージ回路は、前記読み出しメモリセルから読み出しが行われる場合には、読み出しが行われる読み出しメモリセルに隣接する読み出しメモリセルのドレイン線をプリチャージするように構成され、
前記リファレンスセル用第2のプリチャージ回路は、読み出しが行われるリファレンスメモリセルに隣接するリファレンスメモリセルのドレイン線をプリチャージするように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 9
A semiconductor non-volatile memory having a virtual ground array configuration,
A sense circuit according to any one of claims 5 and 7, comprising:
The second precharge circuit for the read memory cell is configured to precharge the drain line of the read memory cell adjacent to the read memory cell to be read when reading from the read memory cell is performed. ,
The reference cell second precharge circuit is configured to precharge a drain line of a reference memory cell adjacent to a reference memory cell to be read.

また、請求項10の発明は、
バーチャルグランドアレー構成の半導体不揮発性メモリであって、
請求項4および請求項6のうちの何れか1項のセンス回路と、
同時に読み出しが行われるように構成された第1のメモリセルおよび第2のメモリセルと、
前記第1のメモリセルおよび第2のメモリセルの間に設けられた第3のメモリセルと、を備え、
前記第3のメモリセルは、前記第1のメモリセルおよび第2のメモリセルが同時に読み出される場合には、前記第3のメモリセルに接続されたソース線およびドレイン線が同電位にプリチャージされるように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 10 provides
A semiconductor non-volatile memory having a virtual ground array configuration,
A sense circuit according to any one of claims 4 and 6;
A first memory cell and a second memory cell configured to be read simultaneously;
A third memory cell provided between the first memory cell and the second memory cell,
In the third memory cell, when the first memory cell and the second memory cell are read simultaneously, the source line and the drain line connected to the third memory cell are precharged to the same potential. It is comprised so that it may be comprised.

また、請求項11の発明は、
請求項10の半導体不揮発性メモリであって、
前記第1のメモリセル、第2のメモリセル、および第3のメモリセルは、それぞれリファレンスメモリセル用と読み出しメモリセル用とが設けられていることを特徴とする。
The invention of claim 11
The semiconductor nonvolatile memory according to claim 10, comprising:
The first memory cell, the second memory cell, and the third memory cell are provided for a reference memory cell and a read memory cell, respectively.

これらにより、半導体不揮発性メモリにおいて雑音に強いセンス動作が行え、かつ読み出しの際に、読み出しを行うメモリセルに隣接するメモリセルの影響を受けないようにできる。また、プリチャージすべきビット線の本数を減らすことが可能になるので、低電流化が可能になる。   Thus, it is possible to perform a noise-resistant sensing operation in the semiconductor nonvolatile memory and not to be affected by the memory cell adjacent to the memory cell to be read at the time of reading. In addition, since the number of bit lines to be precharged can be reduced, the current can be reduced.

また、請求項12の発明は、
請求項11の半導体不揮発性メモリであって、
さらに、前記リファレンスセルが読み出される際に、読み出されるリファレンスセルと他のリファレンスメモリセルの各ソース線同士、および各ドレイン線同士をそれぞれ電気的に接続するスイッチを備え、
前記読み出されるリファレンスメモリセルは、読み出しが行われる際には、他のリファレンスセルと同時に読み出されるように構成されたものであり、
同時に読み出される2つリファレンスメモリセルは、読み出しが行われる際に互いに異なる電流が流れるように、それぞれに所定の情報が格納されていることを特徴とする。
The invention of claim 12
The semiconductor nonvolatile memory according to claim 11, comprising:
In addition, when the reference cell is read, each of the source lines of the reference cell to be read and other reference memory cells, and a switch for electrically connecting the drain lines, respectively,
The read reference memory cell is configured to be read simultaneously with other reference cells when reading is performed.
The two reference memory cells read simultaneously are characterized in that predetermined information is stored in each of them so that different currents flow when reading is performed.

これにより、センス回路に流れ込む電流量を調整できるので、リファレンスセル自体の電流量を調整するための回路を削減できる。   Thereby, since the amount of current flowing into the sense circuit can be adjusted, the circuit for adjusting the current amount of the reference cell itself can be reduced.

また、請求項13の発明は、
請求項9および請求項11のうちの何れか1項の半導体不揮発性メモリであって、
読み出しメモリセル用第1のプリチャージ回路によるプリチャージ電圧とリファレンスセル用第1のプリチャージ回路によるプリチャージ電圧とは、互いに同電位になるように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 13
A semiconductor nonvolatile memory according to any one of claims 9 and 11, comprising:
The precharge voltage by the first precharge circuit for the read memory cell and the precharge voltage by the first precharge circuit for the reference cell are configured to have the same potential.

また、請求項14の発明は、
請求項9および請求項11のうちの何れか1項の半導体不揮発性メモリであって、
読み出しメモリセル用第2のプリチャージ回路によるプリチャージの電圧とリファレンスセル用第2のプリチャージ回路によるプリチャージの電圧とは、互いに同電位になるように構成されていることを特徴とする。
The invention of claim 14
A semiconductor nonvolatile memory according to any one of claims 9 and 11, comprising:
The precharge voltage by the second precharge circuit for the read memory cell and the precharge voltage by the second precharge circuit for the reference cell are configured to have the same potential.

これらにより、読み出しメモリセルとリファレンスメモリセルのプリチャージ電圧が等しくなり、精度のよいセンス動作が可能になる。   As a result, the precharge voltages of the read memory cell and the reference memory cell are equalized, and an accurate sensing operation is possible.

また、請求項15の発明は、
請求項3から請求項13のうちの何れか1項の半導体不揮発性メモリであって、
前記メモリセルは、フローティングゲート型のメモリセルであることを特徴とする。
The invention of claim 15
A semiconductor nonvolatile memory according to any one of claims 3 to 13,
The memory cell is a floating gate type memory cell.

また、請求項16の発明は、
請求項3から請求項13のうちの何れか1項の半導体不揮発性メモリであって、
前記メモリセルは、MONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor)型のメモリセルであることを特徴とする。
The invention of claim 16
A semiconductor nonvolatile memory according to any one of claims 3 to 13,
The memory cell is a MONOS (Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor) type memory cell.

これらにより、フローティングゲート型のメモリセルやMONOS型のメモリセルによって構成された半導体不揮発性メモリにおいて、雑音に強いセンス動作が可能になる。   As a result, in a semiconductor nonvolatile memory constituted by floating gate type memory cells and MONOS type memory cells, it is possible to perform a sensing operation resistant to noise.

また、請求項17の発明は、
互いにゲインが同じで、互いに最適入力レンジが異なる第1の差動増幅器、および第2の差動増幅器と、
前記第1の差動増幅器、および第2の差動増幅器の出力を差動増幅する第3の差動増幅器とを備えたことを特徴とする。
The invention of claim 17
A first differential amplifier and a second differential amplifier having the same gain and different optimum input ranges;
And a third differential amplifier for differentially amplifying the outputs of the first differential amplifier and the second differential amplifier.

これにより、簡便な回路構成で、精度の良い差動増幅が可能になる。   As a result, accurate differential amplification is possible with a simple circuit configuration.

本発明によれば、雑音に強く、精度の良い電圧差の測定もしくは電流差の測定が可能になる。   According to the present invention, it is possible to measure a voltage difference or a current difference with high accuracy against noise and with high accuracy.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

《発明の実施形態1》
図1は、本発明の実施形態1に係る電圧差測定回路100の構成を示すブロック図である。電圧差測定回路100は、被測定素子1000の2つの出力端子間における電圧を差動増幅することによって、2つの出力端子間の電圧差を測定するようになっている。
Embodiment 1 of the Invention
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a voltage difference measurement circuit 100 according to Embodiment 1 of the present invention. The voltage difference measuring circuit 100 measures the voltage difference between the two output terminals by differentially amplifying the voltage between the two output terminals of the device under test 1000.

電圧差測定回路100は、具体的には、図1に示すように、差動増幅器110と対配線120とを備えて構成されている。   Specifically, the voltage difference measuring circuit 100 includes a differential amplifier 110 and a pair wiring 120 as shown in FIG.

差動増幅器110は、入力された信号の電圧差を増幅して出力するようになっている。本実施形態では、差動増幅器110のゲイン(A)は、1に設定されている。なお、差動増幅器110の正相側(ハイ側)の電圧が入力されるノードをVH、負相側(ロー側)の電圧が入力されるノードをVLと呼ぶ。   The differential amplifier 110 amplifies the voltage difference between the input signals and outputs the amplified signal. In the present embodiment, the gain (A) of the differential amplifier 110 is set to 1. A node to which the positive phase side (high side) voltage of the differential amplifier 110 is input is referred to as VH, and a node to which the negative phase side (low side) voltage is input is referred to as VL.

対配線120は、第1の信号線120aと第2の信号線120bとから成る対配線である。対配線120は、差動増幅器110から被測定素子1000に敷設され、被測定素子1000の2つの出力端子間の電圧差を測定するために電気的に接続されている。   The pair wiring 120 is a pair wiring composed of a first signal line 120a and a second signal line 120b. The pair wiring 120 is laid from the differential amplifier 110 to the device under measurement 1000 and is electrically connected to measure a voltage difference between two output terminals of the device under measurement 1000.

第1の信号線120aと第2の信号線120bとには、それぞれモデル化された浮遊容量Cs_m0、Cs_m1が、接地端子GND_m0、GND_m1との間に存在する。   In the first signal line 120a and the second signal line 120b, modeled stray capacitances Cs_m0 and Cs_m1 exist between the ground terminals GND_m0 and GND_m1, respectively.

第1の信号線120aと第2の信号線120bとは、浮遊容量Cs_m0、Cs_m1が殆ど同じになるようにレイアウトされる。具体的には、例えば、対配線120の下地に対する対称性、上層配線に対しての対称性を考慮したレイアウトを行ったり、対配線120の両隣へのGNDレベルの配線の敷設等を行うことで、浮遊容量を調整できる。   The first signal line 120a and the second signal line 120b are laid out so that the stray capacitances Cs_m0 and Cs_m1 are almost the same. Specifically, for example, a layout considering the symmetry of the pair wiring 120 with respect to the base and the symmetry with respect to the upper layer wiring, or laying a GND level wiring on both sides of the pair wiring 120 is performed. Can adjust the stray capacitance.

従来の電圧差測定回路では、被測定素子1000の一端が共通端子、例えばGND端子に接続され、他方の一端が電圧差測定回路に送り込まれていたが、本実施形態では、上記のように、被測定素子1000の両端のノードがバランスが取られた対配線120を介して、差動増幅器110に接続されている。   In the conventional voltage difference measurement circuit, one end of the device under test 1000 is connected to a common terminal, for example, a GND terminal, and the other end is fed into the voltage difference measurement circuit.In this embodiment, as described above, Nodes at both ends of the device under measurement 1000 are connected to the differential amplifier 110 via a balanced wiring 120 that is balanced.

以下、本実施形態の電圧差測定の動作を説明する。   Hereinafter, the voltage difference measurement operation of the present embodiment will be described.

一般的には、半導体集積回路では、チップが大きくなって、被測定素子1000と差動増幅器110との距離が長くなると、被測定素子1000の近傍のGNDレベルと電圧等モニターする位置でのGNDレベルに差が生じてくる。   In general, in a semiconductor integrated circuit, when the chip becomes larger and the distance between the device under test 1000 and the differential amplifier 110 becomes longer, the GND level and the voltage in the vicinity of the device under test 1000 are monitored at GND. There will be a difference in level.

例えば、GND線を流れる電流によるGND線電圧の浮き、様々な場所での回路動作に伴う電流によるGNDレベルバウンズにより、位置が異なれば、GNDレベルが異なり、様々な雑音が入り込んでくる。本実施形態では、差動増幅器110近傍のGNDレベルに対して、浮遊容量のGND_m0、GND_m1にノイズが入った場合には、対配線を構成する各配線のGNDに対する浮遊容量が揃っているため、同量のノイズがVHノード、およびVLノードに現れる。すなわち、VHノード、およびVLノード、つまり電圧差測定回路100の2つの入力端子に対して、同相雑音としてのノイズが載ったことになる。このノイズは、差動増幅器110の出力としてはキャンセルされ、出力される電圧(測定値)は、雑音の影響受けていない電圧となる。   For example, if the position is different due to the floating of the GND line voltage due to the current flowing through the GND line and the GND level bounce due to the current accompanying the circuit operation in various places, the GND level is different and various noises are introduced. In the present embodiment, when noise enters the floating capacitances GND_m0 and GND_m1 with respect to the GND level in the vicinity of the differential amplifier 110, the floating capacitance with respect to the GND of each wiring configuring the paired wiring is aligned. The same amount of noise appears at the VH and VL nodes. That is, noise as in-phase noise is placed on the VH node and the VL node, that is, the two input terminals of the voltage difference measuring circuit 100. This noise is canceled as the output of the differential amplifier 110, and the output voltage (measured value) is a voltage not affected by the noise.

上記のように本実施形態によれば、一般電気回路で知られるツイストペアのように対配線を敷設し、それぞれの浮遊容量が等しくなるように調整されている。また、本実施形態では、半導体集積回路では一般的な被測定素子一端のGND接地を、GNDから浮かせ、それら2端子間の電圧を測定するので、雑音に強く精度の良い電圧差の測定が可能になる。   As described above, according to the present embodiment, the pair wiring is laid like a twisted pair known in a general electric circuit, and the respective stray capacitances are adjusted to be equal. Further, in this embodiment, a common ground of one of the elements to be measured in the semiconductor integrated circuit is floated from the GND, and the voltage between these two terminals is measured, so that it is possible to measure a voltage difference resistant to noise and with high accuracy. become.

なお、本実施形態では、被測定素子1000がどのような回路か特に特定せず説明したが、被測定素子1000は、フォトダイオード等の起電力を持つデバイスや、MRAM(Magnetoresistive RAM)、PRAM(Phase change random access memory)、FG型メモリ(フローティングゲート型メモリ)、MONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor)型メモリ素子等の種々の素子に対して本実施形態を適用できる。   In this embodiment, the circuit to be measured 1000 is not particularly specified. However, the element to be measured 1000 may be a device having an electromotive force such as a photodiode, an MRAM (Magnetoretic RAM), or a PRAM (PRAM). The present embodiment can be applied to various elements such as a phase change random access memory (FG), an FG type memory (floating gate type memory), and a MONOS (Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor) type memory element.

なお、従来のSRAM(Static RAM)、DRAM(Dynamic RAM)等での信号伝送で、対配線を用いて読出しデータを伝送する手法が取られているが、それらは相補信号を送出しており、本実施形態のような相補でない信号伝送に用いられるものではない。   In addition, in the conventional signal transmission in SRAM (Static RAM), DRAM (Dynamic RAM), etc., a method of transmitting read data using a pair wiring is taken, but these send out complementary signals, It is not used for non-complementary signal transmission as in this embodiment.

また、被測定素子の2つの端子に流入または流出する電流を差動増幅する電流測定回路として構成してもよい。この場合も、やはり対配線に載ったノイズは、差動増幅器の出力としてはキャンセルされる。それゆえ、出力される電圧(測定値)は、雑音の影響受けていない電圧となり、精度のよい電流測定が可能になる。   Further, it may be configured as a current measuring circuit that differentially amplifies the current flowing into or out of the two terminals of the element to be measured. Also in this case, the noise on the pair wiring is canceled as the output of the differential amplifier. Therefore, the output voltage (measured value) is a voltage that is not affected by noise, and accurate current measurement is possible.

《発明の実施形態2》
図2は、本発明の実施形態2に係るセンス回路200の構成を示すブロック図である。センス回路200は、実施形態1に係る電圧差測定回路100がメモリ回路におけるセンス回路に応用された例である。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the sense circuit 200 according to Embodiment 2 of the present invention. The sense circuit 200 is an example in which the voltage difference measurement circuit 100 according to the first embodiment is applied to a sense circuit in a memory circuit.

センス回路200は、メモリセル2000(図2のM0、M1)に格納されている情報の読み出しを行うようになっている。このメモリセル2000は、書き込まれている情報に応じて、読出しセルのセル電流が変わる不揮発性メモリである。本実施形態では、簡単のため、情報として”1”が記憶されている場合には、規定の読み出し電流が流れ、情報として”0”が記憶されている場合には、電流が流れないものとして説明する。   The sense circuit 200 reads information stored in the memory cell 2000 (M0 and M1 in FIG. 2). This memory cell 2000 is a non-volatile memory in which the cell current of the read cell changes according to the written information. In the present embodiment, for the sake of simplicity, it is assumed that a prescribed read current flows when “1” is stored as information, and no current flows when “0” is stored as information. explain.

センス回路200は、図2に示すように、差動増幅器110、対配線220、選択トランジスタ230a・230b、プリチャージスイッチ240、リセットスイッチ250、および差動増幅器260を備えて構成されている。なお、以下の実施形態において前記実施形態1等と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。   As shown in FIG. 2, the sense circuit 200 includes a differential amplifier 110, a pair wiring 220, select transistors 230a and 230b, a precharge switch 240, a reset switch 250, and a differential amplifier 260. In the following embodiments, components having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

対配線220は、ビット線220a(BLS)とビット線220b(BLD)とから成り、図2に示すように、メモリセル2000と選択トランジスタ230a(ML_m)・選択トランジスタ230b(MH_m)とを接続するようになっている。このビット線220aには、グランドのGND_m0との間に浮遊容量Cs_m0が存在し、ビット線220bには、グランドのGND_m1との間に浮遊容量Cs_m1が存在するが、ビット線220a・220bのレイアウトが調整されることなどによって、Cs_m0とCs_m1とが等しくなるように、容量バランスが取られている。   The pair wiring 220 includes a bit line 220a (BLS) and a bit line 220b (BLD), and connects the memory cell 2000 to the selection transistor 230a (ML_m) / selection transistor 230b (MH_m) as shown in FIG. It is like that. The bit line 220a has a stray capacitance Cs_m0 between the ground GND_m0 and the bit line 220b has a stray capacitance Cs_m1 between the ground GND_m1 and the bit lines 220a and 220b. The capacitance is balanced so that Cs_m0 and Cs_m1 become equal by adjustment.

また、ビット線220a・220bは、それぞれ選択トランジスタ230a・230bを介して、ビット線220bが差動増幅器110のハイ側のノードVH、ビット線220aがロー側のノードVLに接続されている。選択トランジスタ230a・230bから差動増幅器110の間のビット線220a・220bも上記のように容量バランスの取られた対配線となるように構成されている。   In the bit lines 220a and 220b, the bit line 220b is connected to the high-side node VH of the differential amplifier 110 and the bit line 220a is connected to the low-side node VL via the selection transistors 230a and 230b, respectively. The bit lines 220a and 220b between the selection transistors 230a and 230b and the differential amplifier 110 are also configured to be paired wirings with balanced capacitance as described above.

選択トランジスタ230a・230bは、それぞれビット線220a・220bの活性化および不活性化を行うようになっている。   The selection transistors 230a and 230b are configured to activate and deactivate the bit lines 220a and 220b, respectively.

プリチャージスイッチ240(SW_P)は、ビット線220bをプリチャージレベルVdBLにプリチャージするためのスイッチである。   The precharge switch 240 (SW_P) is a switch for precharging the bit line 220b to the precharge level VdBL.

リセットスイッチ250(SW_R)は、ビット線220aをGNDレベルにリセットするためのスイッチである。   The reset switch 250 (SW_R) is a switch for resetting the bit line 220a to the GND level.

差動増幅器260は、差動増幅器110の出力電圧(Vout)と基準電圧(VREF)とを差動増幅した信号(Sout)を出力するようになっている。   The differential amplifier 260 outputs a signal (Sout) obtained by differentially amplifying the output voltage (Vout) of the differential amplifier 110 and the reference voltage (VREF).

上記のように構成されたセンス回路200において、メモリセル2000から情報が読み出される場合には、まず選択トランジスタ230a・230bがオン、プリチャージスイッチ240(SW_P)がオン、さらにリセットスイッチ250(SW_R)がオンにされるとともに、読み出されるメモリセル(例えば、M0)のワード線WLが活性化される。   In the sense circuit 200 configured as described above, when information is read from the memory cell 2000, first, the selection transistors 230a and 230b are turned on, the precharge switch 240 (SW_P) is turned on, and further the reset switch 250 (SW_R). Is turned on, and the word line WL of the memory cell to be read (for example, M0) is activated.

これにより、差動増幅器110のハイ側のノードVHに接続されているビット線220bの電位は、プリチャージレベルVdBLに上昇する。また、差動増幅器110のロー側のノードVLに接続されているビット線220aは、GNDレベルに保たれたままとなる。   As a result, the potential of the bit line 220b connected to the high-side node VH of the differential amplifier 110 rises to the precharge level VdBL. In addition, the bit line 220a connected to the low-side node VL of the differential amplifier 110 is kept at the GND level.

次に、プリチャージスイッチ240(SW_P)、およびリセットスイッチ250(SW_R)がオフにされると、例えば、活性化された読出しメモリセルの情報が“0”の場合には、メモリセルに電流が流れない。したがって、差動増幅器110のハイ側ノード、およびロー側ノードは、ともにスイッチがオフにされる前の電圧レベルに保たれる。   Next, when the precharge switch 240 (SW_P) and the reset switch 250 (SW_R) are turned off, for example, when the information of the activated read memory cell is “0”, a current flows in the memory cell. Not flowing. Therefore, both the high-side node and the low-side node of differential amplifier 110 are kept at the voltage level before the switch is turned off.

また、例えば、メモリセルの情報が“1”の場合には、規定の読出し電流がメモリセルに流れるため、差動増幅器110のハイ側のノードVHは、一定の速度で電圧が降下する。ロー側のノードVLは、ハイ側ノードVHとは逆の極性で、一定の速度で電圧が上昇する。図3は、上記のような動作が行われている場合のビット線220a・220bの電圧波形を示す図である。   Further, for example, when the information of the memory cell is “1”, a prescribed read current flows through the memory cell, so that the voltage of the high-side node VH of the differential amplifier 110 drops at a constant speed. The low-side node VL has a polarity opposite to that of the high-side node VH, and the voltage rises at a constant speed. FIG. 3 is a diagram showing voltage waveforms of the bit lines 220a and 220b when the above operation is performed.

ここで、例えば、センスデータ判定タイミング(差動増幅器260から所定のレベルが出力される適切な待ち時間が経過したタイミング)に、浮遊容量Cs_m0、Cs_m1のグランドGND_m0、GND_m1が浮くような雑音が入った場合には、対配線220がグランドに対して、対称な浮遊容量となるようにレイアウトされているので、差動増幅器110のハイ側のノードVHとロー側のノードVLとには、同量のノイズが信号に載ることになる。ノードVHとノードVLとに入力されるノイズが同相雑音の場合には、これらは差動増幅器110で打ち消され、差動増幅器110の出力にはノイズとして現れない。   Here, for example, noise that causes floating of the ground GND_m0 and GND_m1 of the stray capacitances Cs_m0 and Cs_m1 is input at the sense data determination timing (timing when an appropriate waiting time for outputting a predetermined level from the differential amplifier 260). In this case, since the pair wiring 220 is laid out so as to have a symmetric stray capacitance with respect to the ground, the same amount is included in the high-side node VH and the low-side node VL of the differential amplifier 110. Noise will appear in the signal. When the noises input to the node VH and the node VL are common-mode noises, they are canceled by the differential amplifier 110 and do not appear as noise at the output of the differential amplifier 110.

そして、差動増幅器110からの出力(センスデータ)のレベルが確定するに適切な待ち時間が経過した後に、差動増幅器110の出力が差動増幅器260によって、基準電圧VREFと比較判定される。これにより、メモリセルの情報が“1”であるか“0”であるかに応じた信号(Sout)が差動増幅器260から出力される。   Then, after an appropriate waiting time has elapsed to determine the level of the output (sense data) from the differential amplifier 110, the output of the differential amplifier 110 is compared with the reference voltage VREF by the differential amplifier 260. As a result, a signal (Sout) corresponding to whether the information in the memory cell is “1” or “0” is output from the differential amplifier 260.

上記のように、本実施形態によれば、ビット線220a・220bの浮遊容量が等しくなるように構成されることによって、ビット線220a・220bに発生するノイズは同相雑音になるので、このノイズは差動増幅器110によって打ち消される。それゆえ、センスデータが誤判定されることが無くなり、雑音に強い読出しが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, since the stray capacitances of the bit lines 220a and 220b are configured to be equal, noise generated in the bit lines 220a and 220b becomes in-phase noise. Canceled by the differential amplifier 110. Therefore, erroneous detection of sense data is eliminated, and noise-resistant reading is possible.

《発明の実施形態3》
図4は、本発明の実施形態3に係るセンス回路300の構成を示すブロック図である。センス回路300は、図4に示すように、実施形態2におけるプリチャージスイッチ240に代えてプルアップ抵抗340(RL)、リセットスイッチ250に代えてプルダウン抵抗350(RL’)を備えて構成されている。実施形態2に係るセンス回路200ではダイナミックな動作により、メモリセル状態を判定したが、本実施形態では、メモリセルの“0”、“1”の状態による読出し電流の有無により、データを読み出すようになっている。
<< Embodiment 3 of the Invention >>
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the sense circuit 300 according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in FIG. 4, the sense circuit 300 includes a pull-up resistor 340 (RL) instead of the precharge switch 240 in the second embodiment, and a pull-down resistor 350 (RL ′) instead of the reset switch 250. Yes. In the sense circuit 200 according to the second embodiment, the memory cell state is determined by a dynamic operation. However, in this embodiment, data is read according to the presence or absence of a read current depending on the “0” or “1” state of the memory cell. It has become.

上記のように構成されたセンス回路300において、メモリセル2000から情報が読み出される場合には、プルアップ抵抗340、およびプルダウン抵抗350で電圧降下、電圧上昇が発生する。これによって、差動増幅器110のハイ側、およびロー側ノードの電圧が下がり、ハイ側、およびロー側ノードの電圧が下がる程度に応じて、情報(データ)が読み出される。ビット線220a・220bに発生したノイズは、実施形態2の回路と同様に、同相雑音になるので、このノイズは差動増幅器110によって打ち消される。   In the sense circuit 300 configured as described above, when information is read from the memory cell 2000, the pull-up resistor 340 and the pull-down resistor 350 cause a voltage drop and a voltage rise. As a result, information (data) is read according to the degree to which the voltage at the high side and low side nodes of the differential amplifier 110 decreases and the voltage at the high side and low side nodes decreases. Since the noise generated in the bit lines 220a and 220b becomes common-mode noise as in the circuit of the second embodiment, this noise is canceled out by the differential amplifier 110.

したがって、本実施形態においても、やはりセンスデータが誤判定されることが無くなり、雑音に強い読出しが可能となる。   Therefore, also in this embodiment, sense data is not erroneously determined, and noise-resistant readout is possible.

《発明の実施形態4》
図5は、本発明の実施形態4に係るセンス回路400の構成を示すブロック図である。
<< Embodiment 4 of the Invention >>
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the sense circuit 400 according to the fourth embodiment of the present invention.

センス回路400は、差動増幅器110、対配線220、選択トランジスタ230a・230b、プリチャージスイッチ240、リセットスイッチ250、差動増幅器260、ハイ側電流モニタ440、およびロー側電流モニタ450を備えて構成されている。   The sense circuit 400 includes a differential amplifier 110, a pair wiring 220, select transistors 230a and 230b, a precharge switch 240, a reset switch 250, a differential amplifier 260, a high-side current monitor 440, and a low-side current monitor 450. Has been.

ハイ側電流モニタ440(電流モニタIH)は、プリチャージレベルVdBLのノードとビット線220aとの間に流れた電流をモニタし、コンダクタンスg倍の電圧を差動増幅器110のノードVHに出力するようになっている。   The high-side current monitor 440 (current monitor IH) monitors the current flowing between the node of the precharge level VdBL and the bit line 220a, and outputs a voltage of conductance g times to the node VH of the differential amplifier 110. It has become.

ロー側電流モニタ450(電流モニタIL)は、グランドとビット線220bとの間に流れる電流をモニタし、コンダクタンスg倍の電圧を差動増幅器110のノードVLに出力するようになっている。(これらの電流モニタ、および差動増幅器110は、具体的には、後に実施形態7で具体回路例が示される電流駆動型センスアンプによって構成できる。)
上記のように構成されたセンス回路400において、メモリセル2000から情報が読み出される場合には、まず選択トランジスタ230a・230bがオン、プリチャージスイッチ240(SW_P)がオン、さらにリセットスイッチ250(SW_R)がオンにされるとともに、選択されるメモリセル(例えば、M0)のワード線WLが活性化される。これにより、差動増幅器110のハイ側のノードVHに接続されているビット線220bの電位は、プリチャージレベルVdBLに上昇する。一方、差動増幅器110のロー側のノードVLに接続されているビット線220aは、GNDレベルに保たれたままとなる。この際、ハイ側電流モニタ440およびロー側電流モニタ450には、両端がそれぞれプリチャージスイッチ240、リセットスイッチ250でショートされているため電流は流れない。
The low-side current monitor 450 (current monitor IL) monitors the current flowing between the ground and the bit line 220b, and outputs a voltage of conductance g times to the node VL of the differential amplifier 110. (Specifically, these current monitors and differential amplifier 110 can be configured by current-driven sense amplifiers whose specific circuit examples are described later in the seventh embodiment.)
In the sense circuit 400 configured as described above, when information is read from the memory cell 2000, first, the selection transistors 230a and 230b are turned on, the precharge switch 240 (SW_P) is turned on, and further the reset switch 250 (SW_R). Is turned on, and the word line WL of the selected memory cell (for example, M0) is activated. As a result, the potential of the bit line 220b connected to the high-side node VH of the differential amplifier 110 rises to the precharge level VdBL. On the other hand, the bit line 220a connected to the low-side node VL of the differential amplifier 110 is kept at the GND level. At this time, no current flows through the high-side current monitor 440 and the low-side current monitor 450 because both ends are short-circuited by the precharge switch 240 and the reset switch 250, respectively.

次に、プリチャージスイッチ240(SW_P)、およびリセットスイッチ250(SW_R)がオフにされると、例えば、活性化された読出しメモリセルの情報が“0”の場合には、メモリセルに電流が流れないため、差動増幅器110のハイ側ノード、およびロー側ノードは、ともにスイッチがオフにされる前の電圧レベルが保たれる。したがって、ハイ側電流モニタ440およびロー側電流モニタ450には、電流は流れない。   Next, when the precharge switch 240 (SW_P) and the reset switch 250 (SW_R) are turned off, for example, when the information of the activated read memory cell is “0”, a current flows in the memory cell. Since the current does not flow, both the high-side node and the low-side node of the differential amplifier 110 are maintained at the voltage level before the switch is turned off. Therefore, no current flows through the high-side current monitor 440 and the low-side current monitor 450.

一方、セルの情報“1”の場合は、規定の読出し電流がメモリセルから流れるため、ハイ側電流モニタ440から読出し電流(IH)が流れ出し、ロー側電流モニタ450には、ハイ側電流モニタ440とは逆極性の電流(−IL)が流れる。そして、ハイ側電流モニタ440、およびロー側電流モニタ450からは、それぞれのモニタ電流のコンダクタンスg倍の電圧が出力される。図6は、上記のような動作が行われている場合のハイ側電流モニタ440、およびロー側電流モニタ450の電流波形を示す図である。同図において、+Imem、および−Imemは、読み出し時にセルから流れる電流(メモリセル電流)である。   On the other hand, in the case of the cell information “1”, since a prescribed read current flows from the memory cell, the read current (IH) flows out from the high side current monitor 440, and the low side current monitor 450 includes the high side current monitor 440. A current (-IL) having a reverse polarity flows. Then, the high-side current monitor 440 and the low-side current monitor 450 output voltages that are times the conductance g of the respective monitor currents. FIG. 6 is a diagram showing current waveforms of the high-side current monitor 440 and the low-side current monitor 450 when the above operation is performed. In the figure, + Imem and -Imem are currents (memory cell currents) flowing from the cells during reading.

ここで、例えば差動増幅器260でセンスデータが判定されるタイミングに、浮遊容量Cs_m0、Cs_m1のグランドGND_m0、GND_m1が浮くような雑音が入った場合には、対配線220は、グランドに対して、対称な浮遊容量となるようにレイアウトされているので、グランド電圧の変化は、遷移電流となって、ビット線220a、およびビット線220bともに同量の電流が流れ込む。この遷移電流は、ハイ側電流モニタ440、およびロー側電流モニタ450でモニタされ、次段の差動増幅器110に入力される。ノードVHとノードVLとに入力されるノイズは同等な同相雑音になる。各ノードに入力されたノイズは、差動増幅器110で打ち消され、差動増幅器110の出力にはノイズとして現れない。   Here, for example, when noise that causes floating of the ground GND_m0 and GND_m1 of the stray capacitances Cs_m0 and Cs_m1 at the timing when the sense data is determined by the differential amplifier 260, the pair wiring 220 is Since the layout is made to have a symmetrical stray capacitance, the change in the ground voltage becomes a transition current, and the same amount of current flows into both the bit line 220a and the bit line 220b. This transition current is monitored by the high-side current monitor 440 and the low-side current monitor 450 and input to the differential amplifier 110 at the next stage. Noises input to the node VH and the node VL are equivalent in-phase noise. The noise input to each node is canceled by the differential amplifier 110 and does not appear as noise at the output of the differential amplifier 110.

したがって、本実施形態においても、やはりセンスデータが誤判定されることが無くなり、雑音に強い読出しが可能となる。   Therefore, also in this embodiment, sense data is not erroneously determined, and noise-resistant readout is possible.

《発明の実施形態5》
図7は、本発明の実施形態5に係るセンス回路500の構成を示すブロック図である。
<< Embodiment 5 of the Invention >>
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a sense circuit 500 according to the fifth embodiment of the present invention.

実施形態5では、読出し電流がメモリセル2000の約半分に調整されているリファレンスセル3000(MR)を備えたメモリ回路におけるセンス回路の例を説明する。   In the fifth embodiment, an example of a sense circuit in a memory circuit including a reference cell 3000 (MR) in which a read current is adjusted to about half that of the memory cell 2000 will be described.

センス回路500は、図7に示すように、センス回路200に対し、さらに対配線520、選択トランジスタ530a・530b、プリチャージスイッチ540、およびリセットスイッチ550が追加されて構成されている。   As shown in FIG. 7, the sense circuit 500 is configured by further adding a pair wiring 520, selection transistors 530 a and 530 b, a precharge switch 540, and a reset switch 550 to the sense circuit 200.

差動増幅器510は、入力された信号の電圧差を増幅して出力するようになっている。本実施形態では、差動増幅器510のゲイン(A)は、1に設定されている。   The differential amplifier 510 amplifies the voltage difference between the input signals and outputs the amplified signal. In the present embodiment, the gain (A) of the differential amplifier 510 is set to 1.

対配線520は、第1のリファレンス側信号線520a(BLS_r)と第2のリファレンス側信号線520b(BLD_r)とから成り、リファレンスセル3000と選択トランジスタ530a(ML_r)・選択トランジスタ530b(MH_r)とを接続するようになっている。第1のリファレンス側信号線520aには、グランドのGND_r0との間に浮遊容量Cs_r0が存在し、第2のリファレンス側信号線520bには、グランドのGND_r1との間に浮遊容量Cs_r1が存在するが、第1のリファレンス側信号線520a・第2のリファレンス側信号線520bのレイアウトが調整されることなどによって、Cs_r0とCs_r1とが等しくなるように、容量バランスが取られている。   The pair wiring 520 includes a first reference side signal line 520a (BLS_r) and a second reference side signal line 520b (BLD_r), and includes a reference cell 3000, a selection transistor 530a (ML_r), a selection transistor 530b (MH_r), and the like. Is supposed to be connected. The first reference side signal line 520a has a stray capacitance Cs_r0 between the ground GND_r0 and the second reference side signal line 520b has a stray capacitance Cs_r1 between the ground GND_r1 and the ground GND_r0. The capacitances are balanced so that Cs_r0 and Cs_r1 become equal by adjusting the layout of the first reference side signal line 520a and the second reference side signal line 520b.

また、第1のリファレンス側信号線520a・第2のリファレンス側信号線520bは、それぞれ選択トランジスタ530a・530bを介して、第2のリファレンス側信号線520bが差動増幅器510のハイ側のノードVH、第1のリファレンス側信号線520aがロー側のノードVLに接続されている。選択トランジスタ530a・530bから差動増幅器510の間の第1のリファレンス側信号線520a・第2のリファレンス側信号線520bも上記のように容量バランスの取られた対配線となるように構成されている。   The first reference side signal line 520a and the second reference side signal line 520b are connected to the high side node VH of the differential amplifier 510 via the selection transistors 530a and 530b, respectively. The first reference side signal line 520a is connected to the low side node VL. The first reference-side signal line 520a and the second reference-side signal line 520b between the selection transistors 530a and 530b and the differential amplifier 510 are also configured to be paired wirings with balanced capacitance as described above. Yes.

選択トランジスタ530a・530bは、それぞれ第1のリファレンス側信号線520a・520bの活性化および不活性化を行うようになっている。   The selection transistors 530a and 530b are configured to activate and deactivate the first reference-side signal lines 520a and 520b, respectively.

なお、本実施形態においては、メモリセル2000側、およびリファレンスセル3000側のそれぞれのプリチャージ、リセット、VdBL、およびGNDのノードを共通ノードにし、共通ノードからメモリセル側、リファレンス側に給電するようにしている。これは、比較するメモリセル2000側、リファレンスセル3000側に印加される電圧が異なると、その分が誤差となって出力されるためである。   In this embodiment, the precharge, reset, VdBL, and GND nodes on the memory cell 2000 side and the reference cell 3000 side are common nodes, and power is supplied from the common node to the memory cell side and the reference side. I have to. This is because if the voltages applied to the memory cell 2000 side to be compared and the reference cell 3000 side are different, that amount is output as an error.

上記のように構成されたセンス回路500において、メモリセル2000から情報が読み出される場合には、メモリセル2000とリファレンスセル3000とは、リファレンスセル3000側がメモリリファレンスワード線REFWLで制御される点を除き、他の動作はまったく対称的に行われる。   In the sense circuit 500 configured as described above, when information is read from the memory cell 2000, the memory cell 2000 and the reference cell 3000 are except that the reference cell 3000 side is controlled by the memory reference word line REFWL. Other operations are performed completely symmetrically.

まず、選択トランジスタ230a・230b・530a・530bがオン、プリチャージスイッチ240・540(SW_P)がオン、およびリセットスイッチ250・550(SW_R)がオンにされるとともに、さらに選択するメモリセル(例えば、M0)のワード線WL、およびメモリリファレンスワード線REFWLが活性化される。   First, the selection transistors 230a, 230b, 530a, and 530b are turned on, the precharge switches 240 and 540 (SW_P) are turned on, and the reset switches 250 and 550 (SW_R) are turned on. The word line WL of M0) and the memory reference word line REFWL are activated.

次に、プリチャージスイッチ240・540、およびリセットスイッチ250・550がオフにされると、対配線220の電圧波形(情報が“0”か“1”に応じた電圧波形)と対配線520の電圧波形との開き(電圧差)が大きくなっていく。   Next, when the precharge switches 240 and 540 and the reset switches 250 and 550 are turned off, the voltage waveform of the pair wiring 220 (voltage waveform corresponding to information “0” or “1”) and the pair wiring 520 The gap (voltage difference) with the voltage waveform increases.

図8に、メモリセルの情報が“0”、および“1”の各状態におけるビット線220b・220a、およびリファレンスセル3000側の第2のリファレンス側信号線520b・第1のリファレンス側信号線520aの各電圧波形を示す。対配線520の電圧波形(Ref)は、リファレンスセル3000のセル電流がメモリセル2000のセル電流の半分に設定されているため、ちょうど情報が“0”の場合の電圧波形と“1”の場合の電圧波形とのちょうど中央に位置している。したがって、プリチャージスイッチ240・540、およびリセットスイッチ250・550がオフにされたタイミングから、情報が“1”の場合の電圧波形と対配線520の電圧波形との開き、および情報が“0”の場合の電圧波形と対配線520の電圧波形との開きが大きくなっていく。   FIG. 8 shows the bit lines 220b and 220a in the states where the memory cell information is “0” and “1”, and the second reference side signal line 520b and the first reference side signal line 520a on the reference cell 3000 side. Each voltage waveform is shown. In the voltage waveform (Ref) of the pair wiring 520, since the cell current of the reference cell 3000 is set to half the cell current of the memory cell 2000, the voltage waveform when the information is just “0” and the case of “1” Is located in the center of the voltage waveform. Therefore, from the timing when the precharge switches 240 and 540 and the reset switches 250 and 550 are turned off, the voltage waveform when the information is “1” and the voltage waveform of the pair wiring 520 and the information are “0”. In this case, the difference between the voltage waveform and the voltage waveform of the pair wiring 520 increases.

ここで、例えば対配線220にノイズが印加された場合には、ビット線220a・220bに発生したノイズは同相雑音になるので、図8に示すように、差動増幅器110の出力(Vout)にはノイズが現れない。   Here, for example, when noise is applied to the pair wiring 220, the noise generated in the bit lines 220a and 220b becomes in-phase noise, so that the output (Vout) of the differential amplifier 110 as shown in FIG. No noise appears.

メモリセル2000側のビット線とリファレンスセル3000側のビット線の距離が離れてレイアウトされたような場合は、グランド等のノイズに対しての対称性が崩れるが、本実施形態によれば、雑音耐性が劣化しないようにできる。   When the bit line on the memory cell 2000 side and the bit line on the reference cell 3000 side are laid out at a distance, symmetry with respect to noise such as ground is lost. Resistance can be prevented from deteriorating.

しかも、本実施形態では、読出しの判定をするタイミングを前にずらして、読出し速度を向上することができる。例えば、実施形態2では、情報“1”の場合の電圧が基準電位VREFを横切った後のタイミングでないと情報をセンスできない。勿論、実施形態2でも基準電圧VREFの設定を変更することで、情報をセンスするタイミングを変更できるが、ばらつき因子、因子数、ばらつき量、対称性等のばらつきを考慮すると限界が先に来る。これに対して本実施形態では、リファレンスセル3000によって、AC的なマッチングがされているため、図8に示すタイミングよりもセンスタイミング(t_sense)を前にずらすことができる。具体的には、差電圧を判定する次段の差動増幅器260の限界まで前倒しできる。   In addition, in the present embodiment, the reading speed can be improved by shifting the timing for determining the reading forward. For example, in the second embodiment, the information cannot be sensed unless the voltage in the case of the information “1” is the timing after crossing the reference potential VREF. Of course, in the second embodiment, the timing for sensing information can be changed by changing the setting of the reference voltage VREF. However, when variations such as a variation factor, the number of factors, a variation amount, and symmetry are considered, the limit comes first. On the other hand, in this embodiment, since the AC matching is performed by the reference cell 3000, the sense timing (t_sense) can be shifted before the timing shown in FIG. Specifically, it can be advanced to the limit of the differential amplifier 260 at the next stage for determining the differential voltage.

上記のように、本実施形態によれば、雑音耐性を劣化させず、高精度で、高速なセンス動作を達成できる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to achieve a high-precision and high-speed sensing operation without deteriorating noise tolerance.

《発明の実施形態6》
実施形態5における差動増幅器110、差動増幅器260、および差動増幅器510(これらをアンプ部と呼ぶ。)に代えて、図9に示すアンプ部を用いてもよい。本アンプ部は、実施形態5におけるアンプ部よりも回路規模を小さくすることが可能な例である。
Embodiment 6 of the Invention
Instead of the differential amplifier 110, the differential amplifier 260, and the differential amplifier 510 (these are referred to as an amplifier unit) in the fifth embodiment, an amplifier unit illustrated in FIG. 9 may be used. This amplifier unit is an example in which the circuit scale can be made smaller than that of the amplifier unit in the fifth embodiment.

まず、実施形態5におけるアンプ部について詳しく説明する。図10は、実施形態5におけるアンプ部を再掲したものである。この構成は、デゥアル差動アンプ(電圧型デゥアル差動アンプ)と見ることができる。実施形態5のアンプ部においては、初段のアンプ(差動増幅器110)は、あまりゲインを上げずに、ノードVH_m、VL_m(メモリセル2000側のハイ側、およびロー側ノード)からの入力を差動増幅して出力している(ここではゲインA=1としている。)。また、差動増幅器510も同様に、リファレンスセル3000側のハイ側、およびロー側ノードからの入力を差動増幅して出力するように構成される。そして、差動増幅器110、および差動増幅器510のそれぞれの出力が次段のアンプ(差動増幅器260)に入力されて、差動増幅される。   First, the amplifier unit in the fifth embodiment will be described in detail. FIG. 10 shows the amplifier unit in the fifth embodiment again. This configuration can be viewed as a dual differential amplifier (voltage-type dual differential amplifier). In the amplifier unit of the fifth embodiment, the first-stage amplifier (differential amplifier 110) does not increase the gain so much that the inputs from the nodes VH_m and VL_m (the high side and low side nodes on the memory cell 2000 side) are different. Dynamically amplified and output (here, gain A = 1). Similarly, the differential amplifier 510 is configured to differentially amplify and output the inputs from the high side and low side nodes on the reference cell 3000 side. The outputs of the differential amplifier 110 and the differential amplifier 510 are input to the next-stage amplifier (differential amplifier 260) for differential amplification.

上記の構成では、初段のアンプでビット線のハイ側レベルとロー側レベルとの差動増幅を行い、その後、差動増幅器110の出力と差動増幅器510の出力の差動増幅を行っているので、初段のアンプの入力レンジは広くなる。すなわち、初段のアンプは、比較的大きな入力レンジの増幅をしなければならず、MOSアンプ等では、簡易な差動増幅では対応ができない。このため、初段のアンプは、様々な付加回路が必要となり、回路規模が大きくなりがちである。   In the above configuration, the first stage amplifier performs differential amplification between the high side level and the low side level of the bit line, and then performs differential amplification of the output of the differential amplifier 110 and the output of the differential amplifier 510. Therefore, the input range of the first stage amplifier is widened. In other words, the first-stage amplifier must amplify a relatively large input range, and a MOS amplifier or the like cannot cope with simple differential amplification. For this reason, the first-stage amplifier requires various additional circuits, and the circuit scale tends to increase.

一方、実施形態6に係るアンプ部600は、図9に示すように差動増幅器610、差動増幅器620、および差動増幅器630を備えて構成されている。アンプ部600は、4つのノード(VH_m、VL_m、VH_r、およびVL_r)から入力された信号のうち、ノードVH_mの電圧とノードVH_rの電圧を差動増幅器610で差動増幅し、ノードVL_mの電圧とノードVL_rの電圧を差動増幅器620で差動増幅し、その後差動増幅器610の出力と差動増幅器620の出力とを差動増幅器630で差動増幅するようになっている。したがって、本実施形態によれば、初段のアンプは、大きな入力レンジを有する信号の増幅をする必要がない。   On the other hand, the amplifier unit 600 according to the sixth embodiment includes a differential amplifier 610, a differential amplifier 620, and a differential amplifier 630 as shown in FIG. The amplifier unit 600 differentially amplifies the voltage of the node VH_m and the voltage of the node VH_r among the signals input from the four nodes (VH_m, VL_m, VH_r, and VL_r) by the differential amplifier 610, and the voltage of the node VL_m The voltage of the node VL_r is differentially amplified by the differential amplifier 620, and then the output of the differential amplifier 610 and the output of the differential amplifier 620 are differentially amplified by the differential amplifier 630. Therefore, according to this embodiment, the first-stage amplifier does not need to amplify a signal having a large input range.

各増幅器のゲイン(A)をA=1とすれば、実施形態5のアンプ部、およびアンプ部600から最終的に出力される電圧(Sout)は、それぞれ図10、および図9に示す式のようになる。式の移項を行えば、両者の出力が同じ値であることが分かる。   Assuming that the gain (A) of each amplifier is A = 1, the voltage (Sout) finally output from the amplifier unit and the amplifier unit 600 according to the fifth embodiment is expressed by the equations shown in FIGS. 10 and 9, respectively. It becomes like this. If the equation is transposed, it can be seen that both outputs have the same value.

図11は、アンプ部600のさらに具体的な構成例を示した図である。このアンプ部は、電流制限トランジスタMN00、カレントミラー用トランジスタMP00、MP01を備え、それらの間に、第一の差動入力(VH_m、VH_r)で制御されるNchトランジスタMN30、MN31が接続されている。ここまでの説明の要素だけでは、一般の差動アンプであり、ハイ側レベルの2入力を差動増幅する回路である。   FIG. 11 is a diagram illustrating a more specific configuration example of the amplifier unit 600. This amplifier section includes a current limiting transistor MN00 and current mirror transistors MP00 and MP01, and Nch transistors MN30 and MN31 controlled by first differential inputs (VH_m and VH_r) are connected therebetween. . Only the elements described so far are general differential amplifiers, which are circuits that differentially amplify two inputs on the high side level.

このアンプ部600では、さらに別の差動入力のためのNchトランジスタMN20、MN21が接続されている。また、ノードVL_m側には、PchトランジスタMP10、Nch負荷MN10で構成されたレベルシフタ兼インバータが接続され、この出力が、先のNchトランジスタMN20のゲートに接続されている。逆のノードVL_rに関しても同様である。このアンプ部のレベル、ゲイン等は、デバイスサイズによって設定できる。   In the amplifier unit 600, Nch transistors MN20 and MN21 for further differential input are connected. On the node VL_m side, a level shifter / inverter composed of a Pch transistor MP10 and an Nch load MN10 is connected, and this output is connected to the gate of the previous Nch transistor MN20. The same applies to the reverse node VL_r. The level, gain, etc. of this amplifier can be set according to the device size.

上記のように、本実施形態によれば、初段の各アンプに入力される信号のレンジが実施形態2のアンプよりも小さいので、実施形態2のアンプ部よりも小さな回路規模でデゥアル差動アンプを得ることが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, the range of the signal input to each amplifier in the first stage is smaller than that of the amplifier of the second embodiment, so that the dual differential amplifier has a smaller circuit scale than the amplifier section of the second embodiment. Can be obtained.

《発明の実施形態7》
実施形態5・6におけるアンプ部に代えて、図12に示すアンプ部を用いてもよい。本アンプ部は、実施形態5・6におけるアンプ部(電圧型デゥアル差動アンプ)と置換え可能な電流駆動型アンプの例である。
<< Embodiment 7 of the Invention >>
Instead of the amplifier unit in the fifth and sixth embodiments, an amplifier unit shown in FIG. 12 may be used. This amplifier unit is an example of a current-driven amplifier that can replace the amplifier unit (voltage type dual differential amplifier) in the fifth and sixth embodiments.

図12は、実施形態7に係るアンプ部700の構成を示すブロック図である。図12に示すように、アンプ部700は、電圧型デゥアル差動アンプ710、電流電圧変換回路720(電流電圧変換_H)、および電流電圧変換回路730(電流電圧変換_L)を備えて構成されている。アンプ部700は、同図に示すように、電圧型デゥアル差動アンプ710の4入力の端子の前に、ハイ側ノード用として電流電圧変換回路720、ロー側ノード用として電流電圧変換回路730がそれぞれ挿入されている。   FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of the amplifier unit 700 according to the seventh embodiment. As shown in FIG. 12, the amplifier unit 700 includes a voltage-type dual differential amplifier 710, a current-voltage conversion circuit 720 (current-voltage conversion_H), and a current-voltage conversion circuit 730 (current-voltage conversion_L). Yes. As shown in the figure, the amplifier unit 700 includes a current-voltage conversion circuit 720 for the high-side node and a current-voltage conversion circuit 730 for the low-side node before the four-input terminals of the voltage-type dual differential amplifier 710. Each is inserted.

電圧型デゥアル差動アンプ710は、実施形態5・6におけるアンプ部(電圧型デゥアル差動アンプ)である。   The voltage type dual differential amplifier 710 is the amplifier unit (voltage type dual differential amplifier) in the fifth and sixth embodiments.

電流電圧変換回路720は、図12に示すように、抵抗721、制御Nchトランジスタ722、および差動増幅器723を備えて構成されている。電流電圧変換回路720は、電源Vddから抵抗721、制御Nchトランジスタ722を介して、一定電圧で電流が出力されるように、一方のノードに設定電圧VdBLが入力された差動増幅器723の差動増幅出力で制御Nchトランジスタ722が制御され、そして流れる電流に応じて、電源電圧Vddから電圧降下した電圧を出力端子OUTから出力するようになっている。詳しくは、端子VH_mに対して、出力VH_m’、端子VH_rに対して、出力VH_r’が出力される。   As illustrated in FIG. 12, the current-voltage conversion circuit 720 includes a resistor 721, a control Nch transistor 722, and a differential amplifier 723. The current-voltage conversion circuit 720 includes a differential amplifier 723 in which a set voltage VdBL is input to one node so that a current is output from the power supply Vdd via the resistor 721 and the control Nch transistor 722 at a constant voltage. The control Nch transistor 722 is controlled by the amplified output, and a voltage dropped from the power supply voltage Vdd is output from the output terminal OUT according to the flowing current. Specifically, an output VH_m ′ is output to the terminal VH_m, and an output VH_r ′ is output to the terminal VH_r.

電流電圧変換回路730は、抵抗731、制御Pchトランジスタ732、および差動増幅器733を備えて構成されている。電流電圧変換回路730は、負電源Vnegから抵抗731、制御Pchトランジスタ732を介して、一定電圧で電流出力されるように、一方のノードに設定電圧0Vが入力された差動増幅器733の差動増幅出力で制御Pchトランジスタ732が制御され、そして流れる電流に応じて、負電源Vnegから電圧上昇した電圧を出力端子OUTから出力するようになっている。詳しくは、端子VL_mに対して、出力VL_m’、端子VL_rに対して、出力VL_r’が出力される。   The current-voltage conversion circuit 730 includes a resistor 731, a control Pch transistor 732, and a differential amplifier 733. The current-voltage conversion circuit 730 has a differential amplifier 733 in which a set voltage 0 V is input to one node so that current is output at a constant voltage from the negative power source Vneg via the resistor 731 and the control Pch transistor 732. The control Pch transistor 732 is controlled by the amplified output, and a voltage increased from the negative power source Vneg is output from the output terminal OUT according to the flowing current. Specifically, an output VL_m ′ is output to the terminal VL_m, and an output VL_r ′ is output to the terminal VL_r.

上記のように構成されたアンプ部700では、メモリセル2000側、リファレンスセル3000側ともに、ハイ側とロー側の電流値の和としての電流値が評価される(実際は、ベクトル方向が逆であるためハイ側、ロー側の電流値の差が評価される。)。   In the amplifier unit 700 configured as described above, the current value as the sum of the current values on the high side and the low side is evaluated on both the memory cell 2000 side and the reference cell 3000 side (actually, the vector direction is reversed). Therefore, the difference in current value between the high side and the low side is evaluated.)

したがって、例えば、アンプ部700が実施形態5のアンプ部に代えて適用された回路に対して、何らかの雑音が対配線220に載ると、ビット線220aとビット線220bとには、ほぼ同じ雑音が現れる。この雑音は、電流電圧変換後に電圧型デゥアル差動アンプ710で、実施形態5の場合と同様にキャンセルされる。図13は、実施形態5のアンプ部に代えてアンプ部700を適用した際に、アンプ部700において流れる電流をハイ側、ロー側のそれぞれについて示したものである。   Therefore, for example, when some noise is placed on the pair wiring 220 in the circuit in which the amplifier unit 700 is applied instead of the amplifier unit of the fifth embodiment, almost the same noise is generated in the bit line 220a and the bit line 220b. appear. This noise is canceled by the voltage-type dual differential amplifier 710 after current-voltage conversion, as in the fifth embodiment. FIG. 13 shows the current flowing in the amplifier unit 700 on the high side and the low side when the amplifier unit 700 is applied instead of the amplifier unit of the fifth embodiment.

上記のように、電流駆動型アンプを用いた場合においても、やはり、雑音耐性の良好なセンス動作が可能となる。   As described above, even when a current drive type amplifier is used, it is possible to perform a sense operation with good noise resistance.

《発明の実施形態8》
メモリアレーにバーチャルグランドアレーアーキテクチャー(Virtual Ground Array Architecture:以下VGAと略記する。)構成が採用された半導体不揮発性メモリに、前記のセンス回路が適用された例を説明する。
<< Embodiment 8 of the Invention >>
An example in which the sense circuit is applied to a semiconductor nonvolatile memory in which a virtual ground array architecture (hereinafter, abbreviated as VGA) configuration is adopted as a memory array will be described.

図14は、本発明の実施形態8に係る半導体不揮発性メモリ800の構成を示すブロック図であり、読出しに関してのみ説明するための構成が示されている。   FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor nonvolatile memory 800 according to Embodiment 8 of the present invention, and shows a configuration for explaining only reading.

(全体の構成)
半導体不揮発性メモリ800は、バーチャルグランドアレー構成(以下、VGA構成という)のメモリであり、図14に示すように、複数のアレーユニット(ARRAY00〜13)、リファレンスセルアレー(REF ARRAY)、制御回路810、ロープリデコーダ820、ローデコーダ830、REFローデコーダ840、コラムデコーダ850、選択線デコーダ860、コラム選択回路870、プリチャージ・リセット制御回路880、およびセンス回路ブロック890を備え、例えばMONOS型不揮発性メモリとして構成されている。
(Overall configuration)
The semiconductor nonvolatile memory 800 is a memory having a virtual ground array configuration (hereinafter referred to as a VGA configuration), and as shown in FIG. 14, a plurality of array units (ARRAY00-13), a reference cell array (REF ARRAY), and a control circuit. 810, a row predecoder 820, a row decoder 830, a REF row decoder 840, a column decoder 850, a selection line decoder 860, a column selection circuit 870, a precharge / reset control circuit 880, and a sense circuit block 890, for example, a MONOS type nonvolatile memory The memory is configured.

(メモリアレー部の構成)
本実施形態では、簡単のために、1つのセクターに2ワード線を有している場合の例を説明する。
(Configuration of memory array)
In the present embodiment, for the sake of simplicity, an example will be described in which two word lines are provided in one sector.

半導体不揮発性メモリ800では、副ビット線にVGA構成が採用されたARRAY00〜03が、図14に示すように、ワード線方向に順次配置され、さらにリファレンスビット線ユニットが配置されている。   In the semiconductor nonvolatile memory 800, ARRAY00 to 03 in which the VGA configuration is adopted for the sub-bit lines are sequentially arranged in the word line direction as shown in FIG. 14, and the reference bit line unit is further arranged.

また、ARRAY00〜03の下段には、ARRAY10〜13が別セクタとして配置され、リファレンスビット線が配置されるブロックも同様に配置されている。   In the lower part of ARRAY00 to 03, ARRAYs 10 to 13 are arranged as separate sectors, and blocks in which reference bit lines are arranged are similarly arranged.

さらに下段には、2行×8列のリファレンスセルアレーが配置されている。このリファレンスセルアレーに対しても、メモリセルアレーのワード線WL[00]〜[01]と同様のリファレンスワード線RWL[10]〜[11]、選択線信号SL[00]〜[07]と同様のリファレンス選択線RSL[00]〜[07]、主ビット線MBL[0]〜[3]と同様のリファレンス主ビット線RMBL[0]〜[3]が接続されている。   Further, a reference cell array of 2 rows × 8 columns is arranged in the lower stage. Also for this reference cell array, reference word lines RWL [10] to [11] similar to the word lines WL [00] to [01] of the memory cell array and selection line signals SL [00] to [07] Reference main bit lines RMBL [0] to [3] similar to the same reference selection lines RSL [00] to [07] and main bit lines MBL [0] to [3] are connected.

(アレーユニットARRAY00〜13の構成)
アレーユニットARRAY00〜13は、何れも同様の構成であるため代表で、ARRAY00について説明する。
(Configuration of array unit ARRAY00-13)
Since all the array units ARRAY00 to 13 have the same configuration, only ARRAY00 will be described.

図15は、ARRAY00の具体的な構成を示すブロック図である。ARRAY00には、2行×8列の計16個のメモリセルがVGA構成で配列され、メモリセルを選択するためのワード線WL[00]、およびWL[01]がそれぞれのメモリセルに接続されている。また、副ビット線SBL0〜7は、選択線信号SL[00]〜[07]の制御により、主ビット線MBL[0]〜[3]と接続されるようになっている。ワード線方向のARRAY01〜03も同様な構造を有し、副ビット線が主ビット線に選択的に接続されている。   FIG. 15 is a block diagram showing a specific configuration of ARRAY00. In ARRAY00, a total of 16 memory cells of 2 rows × 8 columns are arranged in a VGA configuration, and word lines WL [00] and WL [01] for selecting the memory cells are connected to the respective memory cells. ing. The sub bit lines SBL0 to SBL7 are connected to the main bit lines MBL [0] to [3] under the control of the selection line signals SL [00] to [07]. The ARRAYs 01 to 03 in the word line direction have the same structure, and the sub bit lines are selectively connected to the main bit lines.

本実施形態のARRAY00では、読み出しが2系統同時に行われるように構成されている。例えば、ARRAY00では、メモリセルMC04とメモリセルMC02との2系統が同時に読み出される。   The ARRAY00 of this embodiment is configured so that reading is performed simultaneously for two systems. For example, in ARRAY00, two systems of the memory cell MC04 and the memory cell MC02 are read simultaneously.

ARRAY00では、図15に示すように、メモリセルMC02、およびMC04は、同一のワード線WL[00]に接続されている。   In ARRAY00, as shown in FIG. 15, the memory cells MC02 and MC04 are connected to the same word line WL [00].

メモリセルMC02ソース、およびドレインは、それぞれ副ビット線SBL2、およびSBL3に接続されている。また、メモリセルMC04のドレインは副ビット線SBL4に接続され、メモリセルMC04ソースが副ビット線SBL5に接続される。すなわち、 同時に読み出される2つのメモリセルのドレインが、一つのメモリセルを挟んで連続して配置されている。   Memory cell MC02 has its source and drain connected to sub-bit lines SBL2 and SBL3, respectively. The drain of the memory cell MC04 is connected to the sub bit line SBL4, and the source of the memory cell MC04 is connected to the sub bit line SBL5. That is, the drains of two memory cells that are read simultaneously are continuously arranged with one memory cell interposed therebetween.

また、メモリセルMC02のソース・ドレインは、それぞれの副ビット線SBL2、SBL3、選択ゲートトランジスタMSL5、MSL1を介して、主ビット線MBL[1]〜[0]に接続されている。さらに、主ビット線MBL[1]〜[0]は、コラム選択回路870を介して、それぞれセンス回路891のノードVL_m1、VH_m1に接続されている。   The source / drain of the memory cell MC02 is connected to the main bit lines MBL [1] to [0] via the respective sub bit lines SBL2, SBL3 and select gate transistors MSL5, MSL1. Further, the main bit lines MBL [1] to [0] are connected to the nodes VL_m1 and VH_m1 of the sense circuit 891 through the column selection circuit 870, respectively.

メモリセルMC04のソース・ドレインに関しても同様の構成であり、それぞれセンス回路892のノードVL_m2、VH_m2に接続されている。   The source / drain of the memory cell MC04 has the same configuration and is connected to the nodes VL_m2 and VH_m2 of the sense circuit 892, respectively.

その他のメモリセル(MC00、MC01等)も図15に示すように、それぞれ副ビット線に接続され、さらに選択ゲートトランジスタを介して主ビット線に接続されている。   Other memory cells (MC00, MC01, etc.) are also connected to the sub-bit lines, respectively, as shown in FIG. 15, and further connected to the main bit line via the select gate transistor.

(リファレンスセルアレーの構成)
リファレンスセルアレーでは、図16に示すように、リファレンスセルMR02、MR04が、メモリセルの場合と同様にリファレンスセルMR02のソース・ドレイン、リファレンスセルMR04のドレイン・ソースの順に並び、それぞれリファレンス副ビット線RSBL2、RSBL3、RSBL4、およびRSBL5に接続されている。そして、リファレンス選択ゲートトランジスタMRSL6、MRSL2、MRSL5、およびMRSL1を介して、リファレンス主ビット線RMBL[1]〜[3]に接続されている。
(Reference cell array configuration)
In the reference cell array, as shown in FIG. 16, the reference cells MR02 and MR04 are arranged in the order of the source / drain of the reference cell MR02 and the drain / source of the reference cell MR04, as in the case of the memory cell. It is connected to RSBL2, RSBL3, RSBL4, and RSBL5. Then, the reference main bit lines RMBL [1] to [3] are connected to each other through the reference selection gate transistors MRSL6, MRSL2, MRSL5, and MRSL1.

リファレンス主ビット線RMBL[1]〜[3]は、コラム選択回路870を介して、それぞれノードVL_r1、VH_r1、VL_r2、VH_r2に接続されている。   Reference main bit lines RMBL [1] to [3] are connected to nodes VL_r1, VH_r1, VL_r2, and VH_r2 through a column selection circuit 870, respectively.

その他のリファレンスメモリセル(MR00、MR01等)も図16に示すように、それぞれリファレンス副ビット線に接続され、さらにリファレンス選択ゲートトランジスタを介してリファレンス主ビット線に接続されている。   As shown in FIG. 16, the other reference memory cells (MR00, MR01, etc.) are also connected to the reference sub-bit line, and further connected to the reference main bit line via a reference selection gate transistor.

なお、本実施形態においても、各セルとセンス回路(センス回路891、センス回路892)とを繋ぐビット線は、前記の実施形態と同様に、浮遊容量が対称なとなるように、ハイ側とロー側とが対配線としてレイアウトされている。   Also in this embodiment, the bit line connecting each cell and the sense circuit (the sense circuit 891 and the sense circuit 892) has a high side so that the stray capacitance is symmetric as in the above embodiment. The low side is laid out as a pair wiring.

(メモリアレー部を制御する制御部・データルーター系の構成)
制御回路810は、外部からの入力された制御信号に応じて、ARRAY00〜13からの情報読み出し動作を制御するようになっている。
(Configuration of control unit and data router system for controlling the memory array unit)
The control circuit 810 controls an information reading operation from the ARRAYs 00 to 13 in accordance with an externally input control signal.

ロープリデコーダ820は、入力されたローアドレスをプリデコードして出力するようになっている。   The row predecoder 820 predecodes and outputs the input row address.

制御回路810は、プリデコードされたローアドレスをデコードし、前記ワード線を活性化するようになっている。   The control circuit 810 decodes the predecoded row address and activates the word line.

REFローデコーダ840は、プリデコードされたローアドレスをデコードし、前記リファレンスワード線を活性化するようになっている。   The REF row decoder 840 decodes the predecoded row address and activates the reference word line.

コラムデコーダ850は、入力されたコラムアドレスをデコードして出力するようになっている。   The column decoder 850 decodes the input column address and outputs it.

選択線デコーダ860は、コラムデコーダ850でデコードされたコラムアドレスに応じ、メモリセル側の主ビット線と副ビット線との接続関係を決定する選択信号SL[00]〜[07]、およびリファレンスセル側の主ビット線と副ビット線との接続関係を決定する選択信号RSL[00]〜[07]を出力するようになっている。   Select line decoder 860 selects signal SL [00] to [07] for determining the connection relationship between the main bit line and the sub bit line on the memory cell side according to the column address decoded by column decoder 850, and the reference cell The selection signals RSL [00] to [07] for determining the connection relationship between the main bit line and the sub bit line on the side are output.

コラム選択回路870は、コラムデコーダ850でデコードされたコラムアドレスに応じ、主ビット線、およびリファレンス主ビット線をプリチャージ・リセット制御回路880に接続するようになっている。   The column selection circuit 870 connects the main bit line and the reference main bit line to the precharge / reset control circuit 880 in accordance with the column address decoded by the column decoder 850.

プリチャージ・リセット制御回路880は、選択されたメモリセルのビット線、およびリファレンスセルのビット線をプリチャージ、およびリセットするようになっている。具体的には、センス回路891およびセンス回路892のハイ側のノードであるノードVH_m1、VH_m2に、スイッチSW_Pを介してビット線読出し電圧VdBLを印加して、プリチャージする一方、センス回路891およびセンス回路892のロー側のノードであるノードVL_m1、VL_m2に、スイッチSW_Rを介してビット線電圧を0Vにして、ビット線電圧をリセットする。同様に、VH_r1、VH_r2に、スイッチSW_Pを介してビット線読出し電圧VdBLを印加して、プリチャージする一方、VL_r2、VL_r1に、スイッチSW_Rを介してビット線電圧を0Vにし、ビット線電圧をリセットする。   The precharge / reset control circuit 880 precharges and resets the bit line of the selected memory cell and the bit line of the reference cell. Specifically, the bit line read voltage VdBL is applied to the nodes VH_m1 and VH_m2, which are the high-side nodes of the sense circuit 891 and the sense circuit 892, via the switch SW_P and precharged, while the sense circuit 891 and the sense circuit 891 are sensed. The bit line voltage is reset to nodes VL_m1 and VL_m2, which are nodes on the low side of the circuit 892, via the switch SW_R, and the bit line voltage is reset. Similarly, the bit line read voltage VdBL is applied to VH_r1 and VH_r2 via the switch SW_P and precharged. On the other hand, the bit line voltage is reset to VL_r2 and VL_r1 via the switch SW_R and the bit line voltage is reset. To do.

センス回路ブロック890は、センス回路891とセンス回路892とを備えて構成されている。センス回路891とセンス回路892とは、選択されたビット線から信号を読み出すようになっている。センス回路891は、具体的には、例えば実施形態5で説明したセンス回路を用いて構成され、ハイ側のノード(ノードVH_m1、VH_r1)とロー側のノード(ノードVL_m1、VL_r1)とに入力された電圧(または電流)に応じた電圧の信号を出力するようになっている。センス回路892も同様に、ハイ側のノード(ノードVH_m2、VH_r2)とロー側のノード(VL_m2、VL_r2)とに入力された電圧(または電流)に応じた電圧の信号を出力するようになっている。例えば、センス回路891から出力される電圧は、各ノードにおける電圧をそれぞれ、VH_m1、VH_r1、VL_m1、VL_r1とすると(VH_m1−VH_r1)−(VL_m1−VL_r1)になる。   The sense circuit block 890 includes a sense circuit 891 and a sense circuit 892. The sense circuit 891 and the sense circuit 892 are configured to read a signal from the selected bit line. Specifically, the sense circuit 891 is configured using, for example, the sense circuit described in the fifth embodiment, and is input to a high-side node (nodes VH_m1 and VH_r1) and a low-side node (nodes VL_m1 and VL_r1). A voltage signal corresponding to the voltage (or current) is output. Similarly, the sense circuit 892 outputs a signal having a voltage corresponding to the voltage (or current) input to the high-side nodes (nodes VH_m2, VH_r2) and the low-side nodes (VL_m2, VL_r2). Yes. For example, the voltage output from the sense circuit 891 is (VH_m1-VH_r1) − (VL_m1-VL_r1) where the voltages at the respective nodes are VH_m1, VH_r1, VL_m1, and VL_r1, respectively.

本実施形態と、実施形態5との相違点をまとめると、適用されたメモリアレーがVGA構成であること、2系統の読出し系が含まれていること、および階層化ビット線構成であることの3点である。階層化ビット線構成に関しては、メモリセルとセンスアンプとを繋ぐ対配線においてトランスファーゲート(前記選択ゲートトランジスタ、およびリファレンス選択ゲートトランジスタ)が追加されただけで、今までの議論を変えるものではない。   Summarizing the differences between the present embodiment and the fifth embodiment, the applied memory array has a VGA configuration, two read systems are included, and has a hierarchical bit line configuration. Three points. With regard to the hierarchical bit line configuration, only the transfer gate (the selection gate transistor and the reference selection gate transistor) is added to the pair wiring connecting the memory cell and the sense amplifier, and the conventional discussion is not changed.

なお、上記で説明したVGA構成は、実施形態5で示したアレー構成と比べ、メモリセル・リファレンスセルの並びに違いがある。一般にVGA構成では、メモリセルのドレインとソースとが連続して接続される。   Note that the VGA configuration described above is different from the array configuration shown in the fifth embodiment in the arrangement of memory cells and reference cells. In general, in the VGA configuration, the drain and source of the memory cell are continuously connected.

上記のように構成された半導体不揮発性メモリ800において、例えば、メモリセルMC02とMC04との2系統が同時に読み出される場合には、まず、ワード線WL[00]が読出しのために活性化され、ハイレベルになる。   In the semiconductor nonvolatile memory 800 configured as described above, for example, when two systems of the memory cells MC02 and MC04 are simultaneously read, first, the word line WL [00] is activated for reading, Become high level.

これにより、ワード線WL[00]に接続された全てのメモリセル(MC00〜MC07)は活性化され、それぞれに蓄積された情報(“0”、または“1”)に応じて、そのドレイン・ソース間に読出し電流を流す可能性を持ってくる。すなわち、メモリセルMC02とMC04とから情報が読み出される際には、それぞれのドレイン、ソースに接続された隣のメモリセル(ビット)、具体的にはメモリセルMC01,MC03,MC05が電流を流す可能性を持ってくる。例えば、これらメモリセルが接続されていなければ、隣接ビット線に電流が流れ出る(または流れ入る)ことなく、先に説明した実施形態5の回路となんら変わらない状況となる。   As a result, all the memory cells (MC00 to MC07) connected to the word line WL [00] are activated, and their drain / This brings the possibility of flowing a read current between the sources. That is, when information is read from the memory cells MC02 and MC04, adjacent memory cells (bits) connected to the respective drains and sources, specifically, the memory cells MC01, MC03, and MC05 can pass current. Bring sex. For example, if these memory cells are not connected, no current flows into (or flows into) the adjacent bit line, and the situation is not different from the circuit of the fifth embodiment described above.

次に、コラム選択回路870によって、主ビット線対MBL[0]とMBL[1]とがそれぞれノードVH_m1とノードVL_m1とに接続され、さらに、主ビット線対MBL[2]とMBL[3]とがそれぞれノードVL_m2とノードVH_m2とに接続される。   Next, the column selection circuit 870 connects the main bit line pair MBL [0] and MBL [1] to the node VH_m1 and the node VL_m1, respectively. Furthermore, the main bit line pair MBL [2] and MBL [3] Are connected to the node VL_m2 and the node VH_m2, respectively.

また、選択線SL[01]、SL[02]、SL[05]、およびSL[06]が活性化されて、MSL01、MSL02、MSL05、およびMSL06が選択される。また、主ビット線対MBL[0]とMBL[1]とがそれぞれ副ビット線SBL4とSBL5とに接続され、さらに主ビット線対MBL[2]とMBL[3]とがそれぞれ副ビット線SBL2とSBL3とに接続される。   In addition, selection lines SL [01], SL [02], SL [05], and SL [06] are activated, and MSL01, MSL02, MSL05, and MSL06 are selected. The main bit line pair MBL [0] and MBL [1] are connected to the sub bit lines SBL4 and SBL5, respectively, and the main bit line pair MBL [2] and MBL [3] are respectively connected to the sub bit lines SBL2. And SBL3.

次に、制御回路810によって、プリチャージスイッチSW_Pがオン、リセットスイッチSW_Rがオンにされに、さらに選択されるワード線WL[00]が活性化される。   Next, the precharge switch SW_P and the reset switch SW_R are turned on by the control circuit 810, and the selected word line WL [00] is activated.

ワード線を活性化してもメモリセル電流は、その値が非常に小さいので、この電流によるビット線の電圧の降下および上昇は無視でき、副ビット線SBL2、SBL3、SBL4、およびSBL5は、それぞれ0V、VdBL、VdBL、0Vレベルにそれぞれプリチャージ、またはリセットされる。   Even if the word line is activated, the value of the memory cell current is very small, so that the voltage drop and rise of the bit line due to this current can be ignored, and the sub bit lines SBL2, SBL3, SBL4 and SBL5 , VdBL, VdBL, and 0 V level, respectively, are precharged or reset.

この時、リファレンス側(リファレンスセルアレー)でも同様の動作が行われる。なお、他の全てのビット線は、全て0Vにディスチャージされているものとする。なお、ビット線プリチャージレベルVdBLは、ディスターブ等の問題からFG型等の不揮発性メモリの場合は一般に1V程度である。   At this time, the same operation is performed on the reference side (reference cell array). It is assumed that all other bit lines are discharged to 0V. Note that the bit line precharge level VdBL is generally about 1 V in the case of a non-volatile memory such as an FG type due to problems such as disturb.

次に、プリチャージスイッチSW_Pとリセットスイッチとがオフにされる。これにより、副ビット線SBL2、SBL3、SBL4、およびSBL5の電位が変化し始める。   Next, the precharge switch SW_P and the reset switch are turned off. As a result, the potentials of sub-bit lines SBL2, SBL3, SBL4, and SBL5 begin to change.

ここで、メモリセルMC01〜MC05までの一連のワード線が活性化されているメモリセルにおいて、そのソース・ドレイン間に電圧が与えられているメモリセルは、読み出したいメモリセルMC02とMC04とのソース・ドレインの両端のみであり、他のメモリセルにおける両端の電圧は0Vである。このため、メモリセルMC02、およびMC04の記憶情報に応じて、副ビット線SBL3からSBL2に、また副ビット線SBL4からSBL5に読み出し電流が流れ始める。   Here, in the memory cell in which a series of word lines from memory cells MC01 to MC05 are activated, the memory cell to which a voltage is applied between the source and drain is the source of the memory cells MC02 and MC04 to be read. -It is only at both ends of the drain, and the voltage at both ends in other memory cells is 0V. Therefore, a read current starts to flow from sub-bit lines SBL3 to SBL2 and from sub-bit lines SBL4 to SBL5 according to the stored information of memory cells MC02 and MC04.

例えば、メモリセルMC02が情報として“1”を記憶し、メモリセルMC04が情報として“0”を記憶しているとすると、副ビット線SBL2の電圧は上昇し、副ビット線SBL3の電圧は降下し、副ビット線SBL4とSBL5との電圧は降下も上昇もしない。しかし、時間の経過に応じ、メモリセルMC01、およびMC03のソース・ドレイン間に電圧差が生じてくる。この電圧差が大きくなってきた際に、メモリセルMC01やMC03の記憶している情報が、電流が流れる“1”であれば、副ビット線SBL2とSBL3との電圧変化に影響を与えるようになる。(このようなVGA構成特有の隣接メモリセルへのリーク電流の効果を一般にネイバーエフェクトと呼ぶ。)
実際には、読出し対象ビットに隣接するメモリセルのソース・ドレイン間の電圧が100mV程度以下で、センス動作を行うように設計できる。読出し対象のメモリセルのソース・ドレイン間の電圧差が1V程度以上で、隣接して接続され、電圧変化に影響を与える可能性のあるメモリセルのソース・ドレイン間の電圧差が100mV程度以下であるので、10倍程度の電流の差があり、影響度は充分に小さい。
For example, if the memory cell MC02 stores “1” as information and the memory cell MC04 stores “0” as information, the voltage of the sub-bit line SBL2 increases and the voltage of the sub-bit line SBL3 decreases. However, the voltages on the sub bit lines SBL4 and SBL5 do not drop or rise. However, a voltage difference occurs between the source and drain of the memory cells MC01 and MC03 as time elapses. If the information stored in the memory cells MC01 and MC03 is “1” through which a current flows when the voltage difference increases, the voltage change between the sub-bit lines SBL2 and SBL3 is affected. Become. (The effect of such a leakage current to the adjacent memory cell peculiar to the VGA configuration is generally called a neighbor effect.)
Actually, it can be designed to perform the sensing operation when the voltage between the source and the drain of the memory cell adjacent to the read target bit is about 100 mV or less. When the voltage difference between the source and drain of the memory cell to be read is about 1 V or more, the voltage difference between the source and drain of the memory cells connected adjacently and possibly affecting the voltage change is about 100 mV or less. Therefore, there is a current difference of about 10 times, and the influence degree is sufficiently small.

このため、読出し対象メモリセルに隣接して、他のアクティブなメモリセルが接続されるが、それによる影響は無視でき、読出しが可能となる。   For this reason, other active memory cells are connected adjacent to the memory cell to be read, but the influence of this is negligible and reading is possible.

なお、本実施形態では、メモリセルMC02,MC04の2ビットを同時に読み出す構成を説明したが、1ビットだけを読み出す場合には、次のような問題が発生する。   In the present embodiment, the configuration in which two bits of the memory cells MC02 and MC04 are simultaneously read has been described. However, when only one bit is read, the following problem occurs.

例えば、メモリセルMC04のみを読み出すと仮定する。この場合には、メモリセルMC02側に関連する副ビット線SBL2、およびSBL3に関する選択線は、プリチャージやリセットが行われない。   For example, assume that only the memory cell MC04 is read. In this case, the selection lines related to the sub bit lines SBL2 and SBL3 related to the memory cell MC02 side are not precharged or reset.

副ビット線SBL4をプリチャージして、その後プリチャージを解除すると、プリチャージ解除後の副ビット線SBL4の電圧遷移に対して、メモリセルMC03の記憶情報が影響を与える。これは、隣接メモリセルMC03のソースである副ビット線SBL3をプリチャージしなくなったため、その電位が低い電圧のままとなり(場合によっては0Vのまま)、プリチャージされた副ビット線SBL4の電荷が一部メモリセルMC03を通じて副ビット線SBL3に引き抜かれる場合あるからである。   When the subbit line SBL4 is precharged and then the precharge is released, the stored information in the memory cell MC03 affects the voltage transition of the subbit line SBL4 after the precharge is released. This is because the sub-bit line SBL3 that is the source of the adjacent memory cell MC03 is no longer precharged, so that the potential remains at a low voltage (in some cases, remains at 0V), and the charge of the pre-charged sub-bit line SBL4 is reduced. This is because a part of the memory cell MC03 may be pulled out to the sub bit line SBL3.

これに対する対策は、例えば、メモリセルMC04の情報“0”を読み出す際に、メモリセルMC03の情報が“1”の場合には、メモリセルMC04だけを読み出す場合であっても、隣接する副ビット線(SBL3)がプリチャージ電位VdBLにプリチャージされるように制御するか、もしくは読出し期間中プリチャージ電位に保持するようにする必要がある。   For example, when the information “0” of the memory cell MC04 is read out, and the information of the memory cell MC03 is “1”, the adjacent subbit is read even when only the memory cell MC04 is read out. It is necessary to control the line (SBL3) to be precharged to the precharge potential VdBL or to keep the precharge potential during the reading period.

なお、センス回路には、電圧型デゥアル差動アンプの代わりに、図12に示した電流駆動型アンプを用い、その他の回路構成を同じにしても、電流駆動型アンプが通常のアレー構成に適用された場合(実施形態4)と同様に、雑音耐性のある読出し系を実現できる。すなわち、電流駆動型アンプでは、読出し期間中に、読出しメモリセルのドレイン・ソース間の電圧がプリチャージレベル(VdBL)、リセット電圧(0V)が保たれ、隣接するメモリセルのソース・ドレイン間に電圧が掛らないため、前記ネイバーエフェクトが完全に無くなり、さらに高感度なセンス動作を実現できる。   Note that the current drive amplifier shown in FIG. 12 is used in the sense circuit instead of the voltage type dual differential amplifier, and the current drive amplifier is applied to a normal array configuration even if the other circuit configuration is the same. As in the case of (Embodiment 4), a noise-resistant readout system can be realized. That is, in the current driven amplifier, the voltage between the drain and source of the read memory cell is maintained at the precharge level (VdBL) and the reset voltage (0 V) during the read period, and between the source and drain of adjacent memory cells. Since no voltage is applied, the neighbor effect is completely eliminated, and a more sensitive sensing operation can be realized.

上記のように、本実施形態においてもやはり、センスデータが誤判定されることが無くなり、雑音に強い読出しが可能となる。   As described above, also in this embodiment, sense data is not erroneously determined, and noise-resistant reading is possible.

なお、本実施形態では、出力が2つの例を説明したが、ワード線方向にさらにアレーユニットを並べ、多ビットの出力ができるように構成してもよい。   In this embodiment, an example in which there are two outputs has been described. However, an array unit may be further arranged in the word line direction so that multi-bit output can be performed.

また、リファレンスセル側の回路に関して、メモリセル側とまったく同じ要素で構成されている例を説明したが、メモリセル側との対称性を考慮した最小限のアレー規模でよく、リファレンス側のリファレンスワード線、リファレンス主ビット線、リファレンス副ビット線の本数等は、メモリ側との対称性を考慮して決定すればよい。   In addition, an example in which the reference cell side circuit is configured with exactly the same elements as the memory cell side has been described, but the reference array side reference word may be sufficient as the minimum array scale considering symmetry with the memory cell side. The number of lines, reference main bit lines, reference sub bit lines, and the like may be determined in consideration of symmetry with the memory side.

《発明の実施形態9》
リファレンスセル自体の電流量を中間レベルに調整する必要がない半導体不揮発性メモリの例を説明する。具体的には、図17に示すように、実施形態8の回路において、リファレンスセルのビット線側のノードVH_r1とVH_r2との間、およびVL_r1とVL_r2との間に、それぞれスイッチSW_HとSW_Lとが付加され、読出しの際に、ハイ側ノード同士、およびロー側ノード同士をショートさせるようになっている。
<< Ninth Embodiment of the Invention >>
An example of a semiconductor nonvolatile memory in which the current amount of the reference cell itself does not need to be adjusted to an intermediate level will be described. Specifically, as shown in FIG. 17, in the circuit of the eighth embodiment, switches SW_H and SW_L are respectively connected between nodes VH_r1 and VH_r2 on the bit line side of the reference cell and between VL_r1 and VL_r2. In addition, at the time of reading, the high-side nodes and the low-side nodes are short-circuited.

上記の実施形態1〜8では、情報の”0”は電流が流れない状態、”1”は電流が流れる状態、そしてリファレンスセル3000は、読出し電流がメモリセル2000の半分に調整された例を説明した。しかし、実際のセンスアンプでは、電流が多く流れる状態を”1”、電流が少ししか流れない状態を”0”としてセンスするように構成される場合もあり、2つの状態の中間程度の電流値に読出し電流が調整されたリファレンスセルが用いられる場合もあった。   In the first to eighth embodiments, information “0” indicates a state in which no current flows, “1” indicates a state in which a current flows, and the reference cell 3000 has an example in which the read current is adjusted to half that of the memory cell 2000. explained. However, an actual sense amplifier may be configured to sense a state where a large amount of current flows as “1” and a state where a small amount of current flows as “0”. In some cases, a reference cell with a read current adjusted is used.

本実施形態では、記憶されている”1”が読み出された場合に電流が多く流れる状態になり、”0”が読み出された場合に、電流が少ししか流れない状態になるメモリセルをリファレンスセルアレーに用い、VH_r1、およびVL_r1に接続されたリファレンスセルには”1”を記憶したリファレンスセルを使用し、VH_r2、およびVL_r2に接続されたリファレンスセルに”0”を記憶したリファレンスセルを使用するようになっている。   In the present embodiment, a memory cell in which a large amount of current flows when “1” stored is read and a small amount of current flows when “0” is read. A reference cell that is used for the reference cell array, uses a reference cell storing “1” as a reference cell connected to VH_r1 and VL_r1, and uses a reference cell storing “0” as a reference cell connected to VH_r2 and VL_r2. It is designed to be used.

上記のように構成された半導体不揮発性メモリでは、読出しの際に、ハイ側ノード同士、およびロー側ノード同士がショートさせられると、例えば、センス回路891等に電流駆動型アンプが用いられた場合には、ハイ側の2つのノード、およびロー側の2つのノードに流れる電流は、”0”が読み出された場合に流れる電流と、”1”が読み出された場合に流れる電流との和となる。したがって、実質的にセンスアンプの1つのノードに流れる電流は、”0”が読み出された場合に流れる電流と、”1”が読み出された場合に流れる電流との平均となり、2つの状態の中間程度の電流値に調整されたリファレンスと等価な動作が行われる。   In the semiconductor nonvolatile memory configured as described above, when a high-side node and a low-side node are short-circuited at the time of reading, for example, when a current-driven amplifier is used for the sense circuit 891 or the like The currents flowing through the two nodes on the high side and the two nodes on the low side are the current flowing when “0” is read and the current flowing when “1” is read. Become sum. Therefore, the current that flows through one node of the sense amplifier is substantially the average of the current that flows when “0” is read and the current that flows when “1” is read. An operation equivalent to a reference adjusted to a current value approximately in the middle of is performed.

また、電圧型デゥアル差動アンプを用いた場合には、ハイ側の2つのノード、およびロー側の2つのノードのそれぞれでリファレンスセルに流れる電流は、”0”が読み出された場合に流れる電流と、”1”が読み出された場合に流れる電流との和となる。一方、リファレンス主ビット線の容量は、2倍になるので、実質的にセンス時に流れるリファレンス電流は、”0”が読み出された場合に流れる電流と、”1”が読み出された場合に流れる電流との平均となり、2つの状態の中間程度の電流値に調整したリファレンスと等価な動作が行われる。   When a voltage-type dual differential amplifier is used, the current flowing in the reference cell at each of the two nodes on the high side and the two nodes on the low side flows when “0” is read. This is the sum of the current and the current that flows when “1” is read. On the other hand, since the capacity of the reference main bit line is doubled, the reference current that flows when sensing is substantially the current that flows when “0” is read and the current that flows when “1” is read. An operation equivalent to a reference adjusted to a current value that is an average of the flowing current and adjusted to an intermediate current value between the two states is performed.

本実施形態によれば、上記のように、情報の”0”を記憶した状態のファレンスセルと、情報の”1”を記憶した状態のリファレンスセルとを用いて、センスアンプに流れ込む電流量を調整できるので、リファレンスセル自体の電流量を中間レベルに調整する必要がない。それゆえ、リファレンスセルの読み出し電流を中間レベルに調整するための回路を削減できる。   According to the present embodiment, as described above, the amount of current flowing into the sense amplifier is determined using the reference cell in which information “0” is stored and the reference cell in which information “1” is stored. Since it can be adjusted, it is not necessary to adjust the current amount of the reference cell itself to an intermediate level. Therefore, the circuit for adjusting the read current of the reference cell to the intermediate level can be reduced.

なお、上記の各実施形態で説明したメモリセルに記憶されるビット数は、特には限定されない。例えば、多値メモリとして一般的な、レベル多値(メモリセルに流れる電流が、流れる流れないで無く、その流れる量に応じて重み付けし、例えば”00”,”01”,”10”,”11”のように4値2ビットを記憶する。)に適用しても、上記の各実施形態における効果が得られる。また、物理多値と呼ばれるMONOS型不揮発性メモリに適用してもよい。これは、ドレイン端、ソース端それぞれに局所的な電荷を貯める、貯めないで状態を記憶するメモリである。ドレイン端側は、印加される電圧により、ドレイン端が空乏化するため、ドレイン端の電荷蓄積によるセル電流の変調はないが、ソース端の電荷蓄積の有無により、そのセル電流が変調される。このため、一つのメモリセルのドレイン・ソースに独立に情報を記憶することができるものであるが、読出し場所をずらせることにより、ドレイン側、ソース側を読み出すことができる。   Note that the number of bits stored in the memory cells described in the above embodiments is not particularly limited. For example, a level multi-value (generally used as a multi-value memory) (current flowing through a memory cell does not flow but is weighted according to the flow amount, for example, “00”, “01”, “10”, “ Even if it is applied to a 4-value 2-bit memory such as 11 ″, the effects in the above embodiments can be obtained. Further, the present invention may be applied to a MONOS type nonvolatile memory called physical multivalue. This is a memory that stores a local charge in each of the drain end and the source end and stores the state without storing it. On the drain end side, since the drain end is depleted by the applied voltage, the cell current is not modulated by the charge accumulation at the drain end, but the cell current is modulated by the presence or absence of the charge accumulation at the source end. For this reason, information can be stored independently in the drain / source of one memory cell, but the drain side and the source side can be read out by shifting the reading location.

例えば、図14においては、左側のメモリセルMC02では、左側のノード端(ソース)の情報が読み出されているが、右側のメモリセルMC04では右側のノード端(ソース)が読み出されている。読むメモリセルをずらせて行くことにより、ドレイン・ソースが左右反転するので、両側の情報を読み出すことが可能であり、MONOS型の2ビットセルにおいても、以上述べてきた実施形態における効果がある。   For example, in FIG. 14, the left node end (source) is read in the left memory cell MC02, but the right node end (source) is read in the right memory cell MC04. . By shifting the memory cell to be read, the drain and source are reversed left and right, so that information on both sides can be read, and the MONOS type 2-bit cell is also effective in the above-described embodiment.

また、実施形態8では、MONOS型不揮発性メモリの例として説明したが、記憶状態によりその素子電流が異なる状態となる素子によって構成されたメモリであれば、そのデバイスタイプ等は限定されず、例えば、NAND型、フローティングゲート型等の不揮発性メモリに対して適用できる。   In the eighth embodiment, the MONOS type nonvolatile memory has been described as an example. However, the device type is not limited as long as the memory is configured by an element whose element current is different depending on the storage state. It can be applied to non-volatile memories such as NAND type and floating gate type.

本発明に係る電流または電圧測定回路は、雑音に強く、精度の良い電圧差の測定もしくは電流差の測定が可能になるという効果を有し、被測定物の2端子間の電圧を測定する電圧測定回路、被測定物の2端子にそれぞれ流入・流出する電流を測定する電流測定回路、メモリセルに記憶された情報を読み取るためのセンス回路、および半導体不揮発性メモリ等として有用である。   The current or voltage measurement circuit according to the present invention has an effect of being able to measure a voltage difference or a current difference with high accuracy against noise, and can measure a voltage between two terminals of an object to be measured. It is useful as a measurement circuit, a current measurement circuit that measures current flowing into and out of the two terminals of the device under test, a sense circuit for reading information stored in a memory cell, and a semiconductor nonvolatile memory.

本発明の実施形態1に係る電圧差測定回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the voltage difference measuring circuit which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態2に係るセンス回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sense circuit which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2に係るセンス回路におけるビット線の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of the bit line in the sense circuit which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3に係るセンス回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sense circuit which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4に係るセンス回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sense circuit which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施形態4に係るセンス回路におけるハイ側電流モニタ、およびロー側電流モニタの電流波形を示す図である。It is a figure which shows the current waveform of the high side current monitor in the sense circuit which concerns on Embodiment 4 of this invention, and a low side current monitor. 本発明の実施形態5に係るセンス回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the sense circuit which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態5に係るセンス回路における各ビット線の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of each bit line in the sense circuit which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態6に係るセンス回路におけるアンプ部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the amplifier part in the sense circuit which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施形態5に係るセンス回路におけるアンプ部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the amplifier part in the sense circuit which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態6に係るセンス回路におけるアンプ部の具体的な構成例を示した図である。It is the figure which showed the specific structural example of the amplifier part in the sense circuit which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施形態7に係るセンス回路におけるアンプ部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the amplifier part in the sense circuit which concerns on Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施形態7に係るセンス回路のアンプ部おいて流れる電流をハイ側、ロー側のそれぞれについて示した図である。It is the figure which showed the electric current which flows in the amplifier part of the sense circuit which concerns on Embodiment 7 of this invention about each of the high side and the low side. 本発明の実施形態8に係る半導体不揮発性メモリの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the semiconductor non-volatile memory which concerns on Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施形態8に係る半導体不揮発性メモリのアレーユニットの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the array unit of the semiconductor non-volatile memory which concerns on Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施形態8に係る半導体不揮発性メモリのリファレンスセルアレーの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the reference cell array of the semiconductor non-volatile memory which concerns on Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施形態9に係る半導体不揮発性メモリの構成の一部分を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a part of structure of the semiconductor non-volatile memory which concerns on Embodiment 9 of this invention. 従来の半導体不揮発性メモリの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional semiconductor non-volatile memory.

符号の説明Explanation of symbols

100 電圧差測定回路
110 差動増幅器
120 対配線
120a 第1の信号線
120b 第2の信号線
200 センス回路
220 対配線
220a・220b ビット線
230a・230b 選択トランジスタ
240 プリチャージスイッチ
250 リセットスイッチ
260 差動増幅器
300 センス回路
340 プルアップ抵抗
350 プルダウン抵抗
400 センス回路
440 ハイ側電流モニタ
450 ロー側電流モニタ
500 センス回路
510 差動増幅器
520 対配線
520a 第1のリファレンス側信号線
520b 第2のリファレンス側信号線
530a・530b 選択トランジスタ
540 プリチャージスイッチ
550 リセットスイッチ
600 アンプ部
610 差動増幅器
620 差動増幅器
630 差動増幅器
700 アンプ部
710 電圧型デゥアル差動アンプ
720 電流電圧変換回路
721 抵抗
722 制御Nchトランジスタ
723 差動増幅器
730 電流電圧変換回路
731 抵抗
732 制御Pchトランジスタ
733 差動増幅器
800 半導体不揮発性メモリ
810 制御回路
820 ロープリデコーダ
830 ローデコーダ
840 REFローデコーダ
850 コラムデコーダ
860 選択線デコーダ
870 コラム選択回路
880 プリチャージ・リセット制御回路
890 センス回路ブロック
891 センス回路
892 センス回路
1000 被測定素子
2000 メモリセル
3000 リファレンスセル
4000 半導体不揮発性メモリ
4001 Yデコーダ
4002 リファレンスユニット
4003 センスアンプ
ARRAY00〜13 アレーユニット
REF ARRAY リファレンスセルアレー
MC01〜MC07、MC10〜MC17 メモリセル
MN20、MN21 Nchトランジスタ
MN30、MN31 Nchトランジスタ
MP00、MP01 カレントミラー用トランジスタ
MR00〜MR07、MR10〜MR17 リファレンスセル
MSL0〜MSL7 選択ゲートトランジスタ
SBL0〜SBL8 副ビット線
RSBL0〜RSBL8 リファレンス副ビット線
WL[00]〜[01] メモリセルアレーのワード線
RWL[10]〜[11] リファレンスワード線
SL[00]〜[07] 選択線信号
RSL[00]〜[07] リファレンス選択線
MRSL0〜MRSL7 リファレンス選択ゲートトランジスタ
MBL[0]〜[3] 主ビット線
RMBL[0]〜[3] リファレンス主ビット線
100 voltage difference measurement circuit 110 differential amplifier 120 pair wiring 120a first signal line 120b second signal line 200 sense circuit 220 pair wiring 220a / 220b bit line 230a / 230b selection transistor 240 precharge switch 250 reset switch 260 differential Amplifier 300 Sense circuit 340 Pull-up resistor 350 Pull-down resistor 400 Sense circuit 440 High-side current monitor 450 Low-side current monitor 500 Sense circuit 510 Differential amplifier 520 Pair wiring 520a First reference-side signal line 520b Second reference-side signal line 530a / 530b selection transistor 540 precharge switch 550 reset switch 600 amplifier section 610 differential amplifier 620 differential amplifier 630 differential amplifier 700 amplifier section 710 Voltage type dual differential amplifier 720 Current voltage conversion circuit 721 Resistance 722 Control Nch transistor 723 Differential amplifier 730 Current voltage conversion circuit 731 Resistance 732 Control Pch transistor 733 Differential amplifier 800 Semiconductor non-volatile memory 810 Control circuit 820 Low predecoder 830 Row decoder 840 REF row decoder 850 column decoder 860 selection line decoder 870 column selection circuit 880 precharge / reset control circuit 890 sense circuit block 891 sense circuit 892 sense circuit 1000 device under test 2000 memory cell 3000 reference cell 4000 semiconductor nonvolatile memory 4001 Y decoder 4002 Reference unit 4003 Sense amplifier ARRAY00-13 Array unit EF ARRAY Reference cell array MC01 to MC07, MC10 to MC17 Memory cell MN20, MN21 Nch transistor MN30, MN31 Nch transistor MP00, MP01 Current mirror transistors MR00 to MR07, MR10 to MR17 Reference cells MSL0 to MSL7 Select gate transistors SBL0 to SBL8 Sub Bit lines RSBL0 to RSBL8 Reference sub bit lines WL [00] to [01] Memory cell array word lines RWL [10] to [11] Reference word lines SL [00] to [07] Selection line signals RSL [00] to [07] Reference selection lines MRSL0 to MRSL7 Reference selection gate transistors MBL [0] to [3] Main bit lines RMBL [0] to [3] Arensu main bit line

Claims (17)

第1の電圧と第2の電圧との電圧差を測定する電圧測定回路であって、
前記第1の電圧が供給される第1の配線と前記第2の電圧が供給される第2の配線とから成り、前記第1の配線が有する浮遊容量と前記第2の配線が有する浮遊容量とが略同等になるように、前記第1の配線と前記第2の配線とが構成された対配線と、
前記第1の配線から入力された電圧と前記第2の配線から入力された電圧とを差動増幅する差動増幅器と、
を備えたことを特徴とする電圧測定回路。
A voltage measurement circuit for measuring a voltage difference between a first voltage and a second voltage,
The first wiring to which the first voltage is supplied and the second wiring to which the second voltage is supplied, and the stray capacitance of the first wiring and the stray capacitance of the second wiring. And a pair wiring in which the first wiring and the second wiring are configured, so that
A differential amplifier that differentially amplifies a voltage input from the first wiring and a voltage input from the second wiring;
A voltage measuring circuit comprising:
被測定物の2つの端子にそれぞれ流入または流出する電流を測定する電流測定回路であって、
前記2つの端子の一方の端子に接続された第1の配線と前記2つの端子の他方の端子に接続された第2の配線とから成り、前記第1の配線が有する浮遊容量と前記第2の配線が有する浮遊容量とが略同等になるように、前記第1の配線と前記第2の配線とが構成された対配線と、
前記対配線に流れる電流を差動増幅する差動増幅器と、
を備えたことを特徴とする電流測定回路。
A current measuring circuit for measuring current flowing into or out of the two terminals of the device under test;
The first wiring connected to one terminal of the two terminals and the second wiring connected to the other terminal of the two terminals, and the stray capacitance of the first wiring and the second wiring A pair of wirings in which the first wiring and the second wiring are configured so that the stray capacitance of the wiring of
A differential amplifier that differentially amplifies the current flowing in the pair wiring;
A current measuring circuit comprising:
メモリセルのソース拡散領域に接続されたビット線であるソース線とドレイン拡散領域に接続されたビット線であるドレイン線とから成り、前記ソース線が有する浮遊容量と前記ドレイン線が有する浮遊容量とが略同等になるように、前記ソース線と前記ドレイン線とが構成された対配線と、
前記ソース線における電圧と前記ドレイン線における電圧とを差動増幅する差動増幅器と、
を備えたことを特徴とするセンス回路。
A source line that is a bit line connected to the source diffusion region of the memory cell and a drain line that is a bit line connected to the drain diffusion region, and the floating capacitance of the source line and the floating capacitance of the drain line So that the source line and the drain line are configured to be substantially equivalent,
A differential amplifier that differentially amplifies the voltage at the source line and the voltage at the drain line;
A sense circuit comprising:
請求項3のセンス回路であって、さらに、
前記ソース線を第1の電圧電位にプリチャージする第1のプリチャージ回路と、
前記ドレイン線を第2の電圧電位にプリチャージする第2のプリチャージ回路とを備え、
前記差動増幅器は、前記ソース線とドレイン線とのプリチャージが解除された後に、差動増幅するように構成されていることを特徴とするセンス回路。
The sense circuit of claim 3, further comprising:
A first precharge circuit for precharging the source line to a first voltage potential;
A second precharge circuit for precharging the drain line to a second voltage potential;
The sense circuit, wherein the differential amplifier is configured to differentially amplify after releasing the precharge of the source line and the drain line.
請求項4のセンス回路であって、
前記対配線、差動増幅器、第1のプリチャージ回路、および第2のプリチャージ回路は、それぞれリファレンスメモリセル用とデータを読み出す読み出しメモリセル用との2つずつが設けられ、
前記読み出しメモリセル用差動増幅器の出力の電圧と前記リファレンスメモリセル用差動増幅器の出力の電圧とは、差動増幅されるように構成されていることを特徴とするセンス回路。
The sense circuit of claim 4,
Each of the pair wiring, the differential amplifier, the first precharge circuit, and the second precharge circuit is provided for each of a reference memory cell and a read memory cell for reading data,
The sense circuit, wherein the output voltage of the read memory cell differential amplifier and the output voltage of the reference memory cell differential amplifier are differentially amplified.
請求項3のセンス回路であって、
さらに、前記ソース線に流れる電流量に応じた電圧の信号、および前記ドレイン線に流れる電流量に応じた電圧の信号を出力する電流モニターを備え、
前記差動増幅器は、前記電流モニターが出力した信号を差動増幅するように構成されていることを特徴とするセンス回路。
The sense circuit of claim 3,
And a current monitor that outputs a voltage signal according to the amount of current flowing through the source line and a voltage signal according to the amount of current flowing through the drain line,
The differential amplifier is configured to differentially amplify a signal output from the current monitor.
請求項6のセンス回路であって、
さらに、前記ソース線に流れる電流量に応じた電圧の信号、および前記ドレイン線に流れる電流量に応じた電圧の信号を出力する電流モニターをリファレンスメモリセル用と読み出しメモリセル用との2つ備え、
前記読み出しメモリセル用差動増幅器は、読み出しメモリセル用電流モニターが出力した信号を差動増幅するように構成され、
前記リファレンスメモリセル用差動増幅器は、リファレンスメモリセル用電流モニターが出力した信号を差動増幅するように構成されていることを特徴とするセンス回路。
The sense circuit of claim 6, wherein
Further, two current monitors for outputting a voltage signal corresponding to the amount of current flowing through the source line and a voltage signal corresponding to the amount of current flowing through the drain line are provided for the reference memory cell and for the read memory cell. ,
The read memory cell differential amplifier is configured to differentially amplify a signal output from the read memory cell current monitor,
The differential amplifier for a reference memory cell is configured to differentially amplify a signal output from a current monitor for a reference memory cell.
バーチャルグランドアレー構成の半導体不揮発性メモリであって、
請求項4および請求項6のうちの何れか1項のセンス回路を備え、
前記第2のプリチャージ回路は、メモリセルから読み出しが行われる場合には、読み出しが行われるメモリセルに隣接するメモリセルのドレイン線をプリチャージするように構成されていることを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
A semiconductor non-volatile memory having a virtual ground array configuration,
A sense circuit according to any one of claims 4 and 6, comprising:
The second precharge circuit is configured to precharge a drain line of a memory cell adjacent to a memory cell to be read when reading from the memory cell is performed. Non-volatile memory.
バーチャルグランドアレー構成の半導体不揮発性メモリであって、
請求項5および請求項7のうちの何れか1項のセンス回路を備え、
前記読み出しメモリセル用第2のプリチャージ回路は、前記読み出しメモリセルから読み出しが行われる場合には、読み出しが行われる読み出しメモリセルに隣接する読み出しメモリセルのドレイン線をプリチャージするように構成され、
前記リファレンスセル用第2のプリチャージ回路は、読み出しが行われるリファレンスメモリセルに隣接するリファレンスメモリセルのドレイン線をプリチャージするように構成されていることを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
A semiconductor non-volatile memory having a virtual ground array configuration,
A sense circuit according to any one of claims 5 and 7, comprising:
The second precharge circuit for the read memory cell is configured to precharge the drain line of the read memory cell adjacent to the read memory cell to be read when reading from the read memory cell is performed. ,
2. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 1, wherein the second precharge circuit for reference cells is configured to precharge a drain line of a reference memory cell adjacent to a reference memory cell to be read.
バーチャルグランドアレー構成の半導体不揮発性メモリであって、
請求項4および請求項6のうちの何れか1項のセンス回路と、
同時に読み出しが行われるように構成された第1のメモリセルおよび第2のメモリセルと、
前記第1のメモリセルおよび第2のメモリセルの間に設けられた第3のメモリセルと、を備え、
前記第3のメモリセルは、前記第1のメモリセルおよび第2のメモリセルが同時に読み出される場合には、前記第3のメモリセルに接続されたソース線およびドレイン線が同電位にプリチャージされるように構成されていることを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
A semiconductor non-volatile memory having a virtual ground array configuration,
A sense circuit according to any one of claims 4 and 6;
A first memory cell and a second memory cell configured to be read simultaneously;
A third memory cell provided between the first memory cell and the second memory cell,
In the third memory cell, when the first memory cell and the second memory cell are read simultaneously, the source line and the drain line connected to the third memory cell are precharged to the same potential. It is comprised so that the semiconductor non-volatile memory characterized by the above-mentioned.
請求項10の半導体不揮発性メモリであって、
前記第1のメモリセル、第2のメモリセル、および第3のメモリセルは、それぞれリファレンスメモリセル用と読み出しメモリセル用とが設けられていることを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
The semiconductor nonvolatile memory according to claim 10, comprising:
A semiconductor nonvolatile memory, wherein the first memory cell, the second memory cell, and the third memory cell are provided for a reference memory cell and a read memory cell, respectively.
請求項11の半導体不揮発性メモリであって、
さらに、前記リファレンスセルが読み出される際に、読み出されるリファレンスセルと他のリファレンスメモリセルの各ソース線同士、および各ドレイン線同士をそれぞれ電気的に接続するスイッチを備え、
前記読み出されるリファレンスメモリセルは、読み出しが行われる際には、他のリファレンスセルと同時に読み出されるように構成されたものであり、
同時に読み出される2つリファレンスメモリセルは、読み出しが行われる際に互いに異なる電流が流れるように、それぞれに所定の情報が格納されていることを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
The semiconductor nonvolatile memory according to claim 11, comprising:
In addition, when the reference cell is read, each of the source lines of the reference cell to be read and other reference memory cells, and a switch for electrically connecting the drain lines, respectively,
The read reference memory cell is configured to be read simultaneously with other reference cells when reading is performed.
A semiconductor nonvolatile memory characterized in that two reference memory cells that are read simultaneously store predetermined information so that different currents flow when reading is performed.
請求項9および請求項11のうちの何れか1項の半導体不揮発性メモリであって、
読み出しメモリセル用第1のプリチャージ回路によるプリチャージ電圧とリファレンスセル用第1のプリチャージ回路によるプリチャージ電圧とは、互いに同電位になるように構成されていることを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
A semiconductor nonvolatile memory according to any one of claims 9 and 11, comprising:
The non-volatile semiconductor device is characterized in that the precharge voltage by the first precharge circuit for the read memory cell and the precharge voltage by the first precharge circuit for the reference cell are configured to have the same potential. memory.
請求項9および請求項11のうちの何れか1項の半導体不揮発性メモリであって、
読み出しメモリセル用第2のプリチャージ回路によるプリチャージの電圧とリファレンスセル用第2のプリチャージ回路によるプリチャージの電圧とは、互いに同電位になるように構成されていることを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
A semiconductor nonvolatile memory according to any one of claims 9 and 11, comprising:
A semiconductor device characterized in that the precharge voltage by the second precharge circuit for the read memory cell and the precharge voltage by the second precharge circuit for the reference cell are configured to have the same potential. Non-volatile memory.
請求項3から請求項13のうちの何れか1項の半導体不揮発性メモリであって、
前記メモリセルは、フローティングゲート型のメモリセルであることを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
A semiconductor nonvolatile memory according to any one of claims 3 to 13,
2. The semiconductor nonvolatile memory according to claim 1, wherein the memory cell is a floating gate type memory cell.
請求項3から請求項13のうちの何れか1項の半導体不揮発性メモリであって、
前記メモリセルは、MONOS(Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor)型のメモリセルであることを特徴とする半導体不揮発性メモリ。
A semiconductor nonvolatile memory according to any one of claims 3 to 13,
2. The semiconductor non-volatile memory according to claim 1, wherein the memory cell is a MONOS (Metal Oxide Nitride Oxide Semiconductor) type memory cell.
互いにゲインが同じで、互いに最適入力レンジが異なる第1の差動増幅器、および第2の差動増幅器と、
前記第1の差動増幅器、および第2の差動増幅器の出力を差動増幅する第3の差動増幅器とを備えたことを特徴とする差動増幅器。
A first differential amplifier and a second differential amplifier having the same gain and different optimum input ranges;
A differential amplifier comprising: a first differential amplifier; and a third differential amplifier that differentially amplifies the output of the second differential amplifier.
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