JP2007172743A - Storage device - Google Patents

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JP2005369146A
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Jiro Ishikawa
次郎 石川
Takashi Yamaki
貴志 山木
Toshihiro Tanaka
利広 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase read-out speed for a nonvolatile memory cell without increasing layout area. <P>SOLUTION: A flash memory (2) is provided with a flash memory array (30) consisting of a plurality of nonvolatile memory cells MM00, MM01, MM0m, MMy0, MMym arranged in matrix. A current source (36) for read-out supplies a current in parallel to respective main bit lines BL0, BK1, BLm in read-out operation. A column switch circuit (37) connects the main bit line specified by an address signal out of a plurality of main bit lines to a common bit line CNBL. A sense amplifier (38), in read-out operation, receives a read-out signal transmitted to the common bit line, compares a potential of the main bit line connected to the common bit line with the reference potential Vref, detects whether a current is made to flow between a drain D and a source SC of the nonvolatile memory cell to be read or not. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、不揮発性メモリセルを備えた記憶装置に関し、例えばフラッシュメモリに適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a storage device including a nonvolatile memory cell, for example, a technique effective when applied to a flash memory.

不揮発性メモリは、電気的な閾値電圧の変更によって情報記憶を行うことができる複数の不揮発性メモリセルを有する。不揮発性メモリは、読出し又はベリファイを行う場合には、ワード線に所定の電圧を印加して、不揮発性メモリセルのドレインとソース間に電流が流れるか否かを検出することによって、記憶情報の判定を行う。   The nonvolatile memory includes a plurality of nonvolatile memory cells that can store information by changing an electrical threshold voltage. The nonvolatile memory, when reading or verifying, applies a predetermined voltage to the word line and detects whether or not a current flows between the drain and the source of the nonvolatile memory cell. Make a decision.

特許文献1には、不揮発性メモリセルが接続されたビット線を、カラムスイッチのようなトランスファゲートを介して共通データ線に接続し、この共通データ線に電流源トランジスタが接続されたメモリの記載がある。前記共通データ線には読出し用アンプの入力端子が接続される。   Patent Document 1 describes a memory in which a bit line connected to a nonvolatile memory cell is connected to a common data line via a transfer gate such as a column switch, and a current source transistor is connected to the common data line. There is. An input terminal of a read amplifier is connected to the common data line.

特開2000−173280号公報JP 2000-173280 A

本発明者は、不揮発性メモリセルに対する読出しを高速化させる手段について検討した。特許文献1では、読出し又はベリファイにおいて、カラムスイッチによりビット線を選択する毎に、選択されたビット線に電流源トランジスタからチャージ電流が供給される。そして、読出し用アンプは、選択されたビット線のチャージが完了された状態で、不揮発性メモリセルに電流が流れた否かを検出する。このため、特許文献1では、読出し又はベリファイにおいて、カラムスイッチでビット線の選択を切替えたときは、新たに選択されたビット線のチャージが完了するまで待つ必要があった。   The inventor has studied a means for speeding up reading from a nonvolatile memory cell. In Patent Document 1, each time a bit line is selected by a column switch in reading or verifying, a charge current is supplied from a current source transistor to the selected bit line. The read amplifier detects whether or not a current flows through the nonvolatile memory cell in a state where the selected bit line is completely charged. For this reason, in Patent Document 1, when the selection of a bit line is switched by a column switch in reading or verifying, it is necessary to wait until charging of the newly selected bit line is completed.

また、本発明者は、夫々のビット線に電流源トランジスタを接続し、2本のビット線毎に1個の読み出し用アンプを設け、相互に一方のビット線を読出し用、他方を参照用とするように電流源を制御して、読出し用アンプを用いた読出し動作を行う構成について検討した。読出し用アンプの出力は、カラムスイッチを介して共有データ線に接続される。これによれば、読出し動作において、ビット線には各々に固有の電流源トランジスタによって電流が供給されるから、カラムスイッチの切替えが行われても、その切替えによって選択されることになるビット線に電流源トランジスタから新たに電流が供給されるのを待つことを要しない。しかしながら、カラムスイッチ毎に読出し用アンプを配置するから、レイアウト面積が大きくなってしまう。   In addition, the present inventor connects a current source transistor to each bit line, and provides one read amplifier for each of the two bit lines so that one bit line is mutually read and the other is a reference. Thus, a configuration in which a read operation using a read amplifier was performed by controlling the current source was studied. The output of the read amplifier is connected to the shared data line via the column switch. According to this, in the read operation, current is supplied to each bit line by a unique current source transistor, so even if the column switch is switched, the bit line to be selected by the switching is changed. There is no need to wait for a new current to be supplied from the current source transistor. However, since a read amplifier is arranged for each column switch, the layout area becomes large.

本発明の目的は、レイアウト面積を大きくすることなく、不揮発性メモリセルに対する読出しを高速化することができる記憶装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a memory device that can speed up reading from a nonvolatile memory cell without increasing the layout area.

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。   The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.

〔1〕本発明に係る記憶装置は、メモリアレイ(30)、電流源回路(36)、カラムスイッチ回路(37)及び増幅回路(38)を備える。メモリアレイは、複数のワード線(CG0、CGy)と、複数の第1データ線(BL0、BL1、BLm)と、複数の第2データ線とを有する。メモリアレイは、対応する第1データ線と第2データ線との間に接続され、且つ対応するワード線によって選択的にスイッチ制御される複数の不揮発性メモリセル(MM00、MM01、MM0m、MMy0、MMy1、MMym)を有する。電流源回路は、読出し動作において、前記各々の第1データ線に並列的に電流を供給する。カラムスイッチ回路は、前記複数の第1データ線の中からアドレス信号で指定された第1データ線を共通データ線(CMBL)に接続する。増幅回路は、読出し動作において、前記共通データ線に伝達された読出し信号を入力して増幅する。   [1] A memory device according to the present invention includes a memory array (30), a current source circuit (36), a column switch circuit (37), and an amplifier circuit (38). The memory array has a plurality of word lines (CG0, CGy), a plurality of first data lines (BL0, BL1, BLm), and a plurality of second data lines. The memory array is connected between a corresponding first data line and a second data line, and a plurality of nonvolatile memory cells (MM00, MM01, MM0m, MMy0, MMy1, MMym). The current source circuit supplies a current in parallel to each of the first data lines in a read operation. The column switch circuit connects a first data line designated by an address signal among the plurality of first data lines to a common data line (CMBL). In the read operation, the amplifier circuit inputs and amplifies the read signal transmitted to the common data line.

上記より、読出し動作において、夫々の第1データ線には常時電流が供給されているから、カラムスイッチ回路による第1データの選択が切替えられても、その切替えによって選択されることになる第1データ線に新たに電流が供給されるのを待つ必要がない。つまり、電流源回路が第1データ線に並列的に電流を供給するから、複数の第1データ線の電位は、並列的に安定することなる。これにより、複数の不揮発性メモリセルに対する読出し動作において、1本分の第1データ線の電位が所定の電位に到達するまでの時間が経過した後であれば、カラムスイッチ回路により第1データ線の選択を切替えた後、即座に増幅回路の出力によって読出しデータを確定させることができる。これにより、不揮発性メモリセルに対する読出しを高速化することができる。   As described above, since the current is always supplied to each of the first data lines in the read operation, even if the selection of the first data by the column switch circuit is switched, the first data line is selected by the switching. There is no need to wait for a new current to be supplied to the data line. That is, since the current source circuit supplies current to the first data line in parallel, the potentials of the plurality of first data lines are stabilized in parallel. Thus, in a read operation for a plurality of nonvolatile memory cells, if the time until the potential of one first data line reaches a predetermined potential has elapsed, the first data line is output by the column switch circuit. Immediately after the selection is switched, the read data can be determined by the output of the amplifier circuit. As a result, reading from the nonvolatile memory cell can be speeded up.

また、増幅回路には、カラムスイッチ回路により第1データ線と共通データ線が接続されることで読出し信号が入力されるから、共通データ線に接続可能な複数の第1データ線に対する増幅回路は1つで済み、レイアウト面積が大きくならない。   In addition, since the read signal is input to the amplifier circuit by connecting the first data line and the common data line by the column switch circuit, the amplifier circuit for the plurality of first data lines connectable to the common data line is One is sufficient and the layout area does not increase.

本発明の具体的な一つの形態として、前記第1データ線は、メインビット線(BL0、BLm、BLx)と、前記メインビット線にストリングスイッチ(ST00、ST0m、ST0x、STy0、STym、STyx)を介して接続されたサブビット線(lbl0、lblm、lblx、lbls、lblt、lblu)から成る。前記不揮発性メモリセルは、前記サブビット線と前記第2データ線との間に接続される。上記より、読出し動作において、ストリングスイッチを切替えることで、読出し動作の対象となる不揮発性メモリセルに接続されるサブビット線だけをメインビット線に接続することができ、第1データ線の負荷容量を全体的に小さくすることができる。   As a specific form of the present invention, the first data line includes a main bit line (BL0, BLm, BLx) and a string switch (ST00, ST0m, ST0x, STy0, STym, STym) on the main bit line. And sub-bit lines (lbl0, lblm, lblx, lbls, lblt, lblu) connected via. The nonvolatile memory cell is connected between the sub bit line and the second data line. As described above, in the read operation, by switching the string switch, only the sub bit line connected to the nonvolatile memory cell to be read can be connected to the main bit line, and the load capacity of the first data line can be reduced. The overall size can be reduced.

本発明の具体的な一つの形態として、前記第2データ線は、隣り合う前記サブビット線に接続される前記不揮発性メモリセルに共有される。上記より、メモリアレイ内の共通ソース線の数を減らすことができる。   As a specific form of the present invention, the second data line is shared by the nonvolatile memory cells connected to the adjacent sub bit lines. From the above, the number of common source lines in the memory array can be reduced.

本発明の具体的な一つの形態として、前記カラムスイッチ回路は、前記各々の第1データ線毎に接続された第1カラムスイッチ(YA0、YAm)と、前記共通データ線に接続された第2カラムスイッチ(YB0、YBn)とを有する。前記第1カラムスイッチは、所定数の前記第1データ線毎にグループ化され、グループ毎に前記アドレス信号の一部の信号で共通に指定された第1データ線を選択する。前記第2カラムスイッチは、前記第1カラムスイッチにより選択された前記第1データ線の中から、前記アドレス信号の残りの信号で指定された第1データ線を選択する。上記より、複数の第1データ線の中からアドレス信号で指定された第1データ線を選択する場合に、1回で選択せずに、例えばアドレス信号の下位ビットを用いて第1カラムスイッチで選択した後に、上位ビットを用いて第2カラムスイッチで選択することになる。これにより、カラムスイッチ回路を階層化することができ、デコーダ内部の論理回路の規模を小さくすることができる。   As a specific form of the present invention, the column switch circuit includes a first column switch (YA0, YAm) connected to each of the first data lines and a second column connected to the common data line. Column switches (YB0, YBn). The first column switch is grouped for each of a predetermined number of the first data lines, and selects a first data line commonly designated by a part of the address signal for each group. The second column switch selects a first data line designated by the remaining signal of the address signal from the first data lines selected by the first column switch. From the above, when the first data line designated by the address signal is selected from among the plurality of first data lines, the first column switch is selected by using the lower bits of the address signal, for example, without selecting it once. After selection, the second column switch is selected using the upper bits. Thereby, the column switch circuit can be hierarchized, and the scale of the logic circuit in the decoder can be reduced.

本発明の具体的な一つの形態として、前記複数の不揮発性メモリセルは、対応する前記第1データ線と前記第2データ線の間で並列に接続されている。上記より、メモリアレイはNOR型として構成される。   As a specific form of the present invention, the plurality of nonvolatile memory cells are connected in parallel between the corresponding first data line and the second data line. From the above, the memory array is configured as a NOR type.

本発明の具体的な一つの形態として、前記複数の不揮発性メモリセルは、対応する前記第1データ線と前記第2データ線の間で直列に接続されている。上記より、メモリアレイはNAND型として構成される。   As a specific form of the present invention, the plurality of nonvolatile memory cells are connected in series between the corresponding first data line and the second data line. From the above, the memory array is configured as a NAND type.

〔2〕本発明に係る記憶装置は、複数のビット線と、前記複数のビット線の各々に接続される複数の不揮発性メモリセルと、単数又は複数のセンス回路とを有する。前記センス回路の入力は、少なくとも2本のビット線各々にスイッチ回路を介して接続される。前記少なくとも2本のビット線各々には、並列的に電流を供給する電流供給回路が接続される。前記少なくとも2本のビット線に接続される前記不揮発性メモリセルからの読出動作において、前記スイッチ回路の制御により、前記少なくとも2本のビット線と前記センス回路とを切断している状態で前記電流供給回路から前記少なくとも2本のビット線に電流を供給する。前記スイッチ回路の制御により、前記少なくとも2本のビット線の一方を前記センス回路に接続して第1の不揮発性メモリセルに格納されたデータの読出しを行った後、前記スイッチ回路の制御により、前記少なくとも2本のビット線の他方を前記センス回路に接続して第2の不揮発性メモリセルに格納されたデータの読出しを行う。   [2] A memory device according to the present invention includes a plurality of bit lines, a plurality of nonvolatile memory cells connected to each of the plurality of bit lines, and one or a plurality of sense circuits. An input of the sense circuit is connected to each of at least two bit lines via a switch circuit. A current supply circuit for supplying current in parallel is connected to each of the at least two bit lines. In a read operation from the non-volatile memory cell connected to the at least two bit lines, the current is applied while the at least two bit lines and the sense circuit are disconnected under the control of the switch circuit. A current is supplied from the supply circuit to the at least two bit lines. Under the control of the switch circuit, one of the at least two bit lines is connected to the sense circuit to read out data stored in the first nonvolatile memory cell, and then the control of the switch circuit The other of the at least two bit lines is connected to the sense circuit to read data stored in the second nonvolatile memory cell.

上記より、読出し動作において、外部出力ビット数が1ビットである場合には、センス回路は、少なくとも2本のビット線に対して1つで済む。また、読出し動作において、外部出力ビット数が複数ビットである場合には、センス回路は、外部出力ビット数に応じた数だけ配置されることになる。いずれの場合でも、スイッチ回路を介してセンス回路の入力に接続可能な少なくとも2本のビット線に対して、センス回路は1つで済むから、レイアウト面積が大きくならない。さらに、スイッチ回路の制御により、少なくとも2本のビット線には、並列的に電流が供給されるから、電位が並列的に安定することになる。この電位が安定した状態において、スイッチ回路の制御により、少なくとも2本のビット線の選択を切替えた場合には、即座にセンス回路によって、不揮発性メモリセルに格納されたデータを確定させることができる。これにより、不揮発性メモリセルに対する読出しを高速化することができる。   From the above, in the read operation, when the number of external output bits is one, only one sense circuit is required for at least two bit lines. Further, in the read operation, when the number of external output bits is a plurality of bits, the number of sense circuits is arranged according to the number of external output bits. In either case, the layout area does not increase because only one sense circuit is required for at least two bit lines that can be connected to the input of the sense circuit via the switch circuit. Furthermore, since the current is supplied in parallel to at least two bit lines under the control of the switch circuit, the potential is stabilized in parallel. When the selection of at least two bit lines is switched under the control of the switch circuit in a state where this potential is stable, the data stored in the nonvolatile memory cell can be immediately determined by the sense circuit. . As a result, reading from the nonvolatile memory cell can be speeded up.

本発明の具体的な一つの形態として、中央処理装置を更に有する。前記スイッチ回路の制御は、前記中央処理装置からの制御に応じて行われる。上記より、中央処理装置により読出し動作が実行されることになる。   As a specific form of the present invention, a central processing unit is further provided. The switch circuit is controlled according to control from the central processing unit. From the above, the reading operation is executed by the central processing unit.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。   The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

即ち、レイアウト面積を大きくすることなく、不揮発性メモリセルに対する読出しを高速化することができる。   That is, it is possible to speed up reading from the nonvolatile memory cell without increasing the layout area.

図2には、本発明を適用したデータプロセッサの一例が示される。データプロセッサ1は、例えばフラッシュメモリ内蔵シングルチップのマイクロコンピュータであって、フラッシュメモリ(FLASH)2や中央処理装置(CPU)3等を備えている。CPU3は、その内部に制御理論(CNTLOGIC)4を有し、リードオンリーメモリ(ROM)5に格納されたプログラム等に基づいてデータプロセッサ1の全ての制御を行う。ROM5は、CPU3が実行すべきプログラムや固定データを記憶する。ランダムアクセスメモリ(RAM)6は、CPU3による演算結果を記憶し、また、CPU3の作業領域ともなる。ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)7は、ROM5やRAM6と、図示を省略する外部メモリとの間でデータを所定のブロック単位で転送する制御を行う。シリアルコミュニケーションインタフェース回路(SCI)8は、図示を省略する外部装置との間でシリアル通信を行う。タイマ(TIMER)9は、設定された時間をカウントし、設定時間に達したらフラグをセットしたり、割り込み要求を発生する。クロックパルス発生回路(CPG)10は、ある周波数のクロック信号を生成し、これをシステムクロックとしてクロックライン11に供給する。   FIG. 2 shows an example of a data processor to which the present invention is applied. The data processor 1 is, for example, a single-chip microcomputer with built-in flash memory, and includes a flash memory (FLASH) 2 and a central processing unit (CPU) 3. The CPU 3 has a control theory (CNTLOGIC) 4 inside and performs all control of the data processor 1 based on a program stored in a read-only memory (ROM) 5. The ROM 5 stores programs to be executed by the CPU 3 and fixed data. A random access memory (RAM) 6 stores the calculation results by the CPU 3 and also serves as a work area for the CPU 3. A direct memory access controller (DMAC) 7 performs control to transfer data in a predetermined block unit between the ROM 5 and RAM 6 and an external memory (not shown). A serial communication interface circuit (SCI) 8 performs serial communication with an external device (not shown). A timer (TIMER) 9 counts the set time, and when the set time is reached, sets a flag or generates an interrupt request. A clock pulse generation circuit (CPG) 10 generates a clock signal having a certain frequency and supplies it to the clock line 11 as a system clock.

入出力ポート(IOP)12〜20は、データプロセッサ1を外部接続させるための入出力端子である。フラッシュメモリ2、CPU3、ROM5、RAM6、DMAC7及びIOP12〜16は、それぞれメインアドレスバス(IAB)21とメインデータバス(IDB)22を介して接続されている。また、タイマ9やSCI8等の周辺回路とIOP12〜20は、それぞれ周辺アドレスバス(PAB)23と周辺データバス(PDB)24を介して接続されている。さらに、バスシーケンスコントローラ(BSC)25は、IAB21及びIDB22と、PAB23及びPDB24との間で信号の転送を制御すると共に、各々のバスの状態を制御する。   Input / output ports (IOP) 12 to 20 are input / output terminals for externally connecting the data processor 1. The flash memory 2, the CPU 3, the ROM 5, the RAM 6, the DMAC 7, and the IOPs 12 to 16 are connected via a main address bus (IAB) 21 and a main data bus (IDB) 22, respectively. The peripheral circuits such as the timer 9 and the SCI 8 and the IOPs 12 to 20 are connected via a peripheral address bus (PAB) 23 and a peripheral data bus (PDB) 24, respectively. Further, the bus sequence controller (BSC) 25 controls the transfer of signals between the IAB 21 and IDB 22, and the PAB 23 and PDB 24, and controls the state of each bus.

図3には、フラッシュメモリ2の機能ブロックの一例が示される。図中、アドレス信号や制御用信号等の系統は省略している。フラッシュメモリ2は、特に制限されないが、単結晶シリコン等の1個の半導体基板に、MOS集積回路製造技術によって形成されている。フラッシュメモリ2は、フラッシュメモリアレイ30を有する。フラッシュメモリアレイ30は、マトリクス状に配置された複数の不揮発性メモリセルからなる。   FIG. 3 shows an example of functional blocks of the flash memory 2. In the figure, systems such as address signals and control signals are omitted. The flash memory 2 is not particularly limited, but is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a MOS integrated circuit manufacturing technique. The flash memory 2 has a flash memory array 30. The flash memory array 30 is composed of a plurality of nonvolatile memory cells arranged in a matrix.

制御回路31は、外部から入力される制御用信号を入力し、制御用信号の状態に応じて、書込み、消去、読出し等の各コマンドに従ってフラッシュメモリ2を全体的に制御する。入出力回路32には、フラッシュメモリアレイ30に対する読出しデータ、書込みデータなどの各種信号が入出力される。アドレスバッファ33は、外部から入力されたアドレスを一時的に格納する。アドレスバッファ33には、Xデコーダ34とYデコーダ35がそれぞれ接続されている。Xデコーダ34は、アドレスバッファ33から出力されたロウアドレスに基づいてデコードを行う。Yデコーダ35は、アドレスバッファ33から出力されたカラムアドレスに基づいてデコードを行う。さらに、フラッシュメモリ2は、例えば読出し又はベリファイ(以下、読出し動作と記す)に用いられる読出し回路を備えている。この読出し回路は、読出し用電流源36、カラムスイッチ回路37及びセンスアンプ38等を有する。書込み回路39は、入出力回路32を介して入力された書込みデータをラッチして、データ書込みの制御を行う。電源回路40は、書込み、消去等に用いられる書込みパルス電圧や消去パルス電圧を生成する。   The control circuit 31 receives a control signal input from the outside, and controls the flash memory 2 as a whole in accordance with commands such as writing, erasing, and reading according to the state of the control signal. Various signals such as read data and write data for the flash memory array 30 are input to and output from the input / output circuit 32. The address buffer 33 temporarily stores an address input from the outside. An X decoder 34 and a Y decoder 35 are connected to the address buffer 33, respectively. The X decoder 34 performs decoding based on the row address output from the address buffer 33. The Y decoder 35 performs decoding based on the column address output from the address buffer 33. Further, the flash memory 2 includes a read circuit used for read or verify (hereinafter referred to as read operation), for example. The read circuit includes a read current source 36, a column switch circuit 37, a sense amplifier 38, and the like. The write circuit 39 latches the write data input via the input / output circuit 32 and controls data writing. The power supply circuit 40 generates a write pulse voltage and an erase pulse voltage used for writing, erasing and the like.

図1には、本発明の実施形態1に係るフラッシュメモリ2の読出し回路の一例が示される。読出し回路は、読出し動作において、フラッシュメモリアレイ30を構成する複数の不揮発性メモリセルMM00、MM01、MM0m、MMy0、MMy1、MMymの記憶情報を検出可能にする回路であって、読出し用電流源36と、カラムスイッチ回路37と、センスアンプ38等を備える。不揮発性メモリセルMM00、MM01、MM0m、MMy0、MMy1、MMymは、特に制限されないが、2層ゲート構造の絶縁ゲート型のnチャンネル電界効果トランジスタ(以下、nMOSと記す)により構成されている。例えば、不揮発性メモリセルMM00は、P型シリコン基板上に設けたP型ウエル領域PWと、P型ウエル領域PWに形成されたソースSC及びドレインDRと、フローティングゲートFGと、コントロールゲートCGとを有する。フローティングゲートFGは、ソースSCとドレインDR間のチャネル形成領域の上に、トンネル絶縁膜としての薄いゲート酸化膜を介して配置されている。コントロールゲートCGは、フローティングゲートFGの上に、絶縁膜を介して配置されている。不揮発性メモリセルMM00は、ドレインDRが主ビット線BL0に接続され、コントロールゲートCGがワード線CG0に接続され、ソースSCがソース線に接続される。このソース線は、読出し時に0VのVSSに接続される。複数の不揮発性メモリセルMM00、MM01、MM0m、MMy0、MMy1、MMymは、それぞれ対応する主ビット線BL0、BL1、BLmとソース線との間で並列に接続され、且つ対応するワード線CG0、CGyによって選択的に制御される。フラッシュメモリアレイ30は、NOR型として構成される。   FIG. 1 shows an example of a read circuit of the flash memory 2 according to Embodiment 1 of the present invention. The read circuit is a circuit that makes it possible to detect storage information of a plurality of nonvolatile memory cells MM00, MM01, MM0m, MMy0, MMy1, and MMym constituting the flash memory array 30 in a read operation. A column switch circuit 37, a sense amplifier 38, and the like. The nonvolatile memory cells MM00, MM01, MM0m, MMy0, MMy1, and MMym are not particularly limited, but are configured by an insulated gate n-channel field effect transistor (hereinafter referred to as nMOS) having a two-layer gate structure. For example, the nonvolatile memory cell MM00 includes a P-type well region PW provided on a P-type silicon substrate, a source SC and a drain DR formed in the P-type well region PW, a floating gate FG, and a control gate CG. Have. The floating gate FG is disposed on the channel formation region between the source SC and the drain DR via a thin gate oxide film as a tunnel insulating film. The control gate CG is disposed on the floating gate FG via an insulating film. In the nonvolatile memory cell MM00, the drain DR is connected to the main bit line BL0, the control gate CG is connected to the word line CG0, and the source SC is connected to the source line. This source line is connected to VSS of 0 V at the time of reading. The plurality of nonvolatile memory cells MM00, MM01, MM0m, MMy0, MMy1, and MMym are connected in parallel between the corresponding main bit lines BL0, BL1, and BLm and the source lines, and the corresponding word lines CG0 and CGy. Is selectively controlled. The flash memory array 30 is configured as a NOR type.

次に、読出し回路について詳細に説明する。読出し用電流源36は、pチャンネル電界効果トランジスタ(以下、pMOSと記す)の電流源p0、p1、pmからなり、それぞれのゲート端子がスイッチ制御線SAPに接続され、ドレイン端子が主ビット線BL0、BL1、BLmに接続され、ソース端子が例えば1.5VのVDDに接続されている。このため、読出し用電流源36は、読出し動作において、主ビット線BL0、BL1、BLmに対して並列的に読出し用電流を供給する。つまり、夫々の主ビット線BL0、BL1、BLmには、読出し動作おいて常時、読出し用電流が供給されることになる。カラムスイッチ回路37は、例えばnMOSのカラムスイッチY0、Y1、Ymからなり、それぞれ主ビット線BL0、BL1、BLmに接続されている。カラムスイッチ回路37は、複数の主ビット線BL0、BL1、BLmの中から、Yデコーダ35から出力される選択信号に基づいて、アドレス信号で指定された主ビット線を選択し、この主ビット線を共通ビット線CMBLに接続する。   Next, the read circuit will be described in detail. The read current source 36 includes current sources p0, p1, and pm of p-channel field effect transistors (hereinafter referred to as pMOS), each gate terminal is connected to the switch control line SAP, and the drain terminal is the main bit line BL0. , BL1 and BLm, and the source terminal is connected to VDD of 1.5V, for example. Therefore, the read current source 36 supplies a read current in parallel to the main bit lines BL0, BL1, and BLm in the read operation. That is, the read current is always supplied to the main bit lines BL0, BL1, and BLm in the read operation. The column switch circuit 37 includes, for example, nMOS column switches Y0, Y1, and Ym, and is connected to the main bit lines BL0, BL1, and BLm, respectively. The column switch circuit 37 selects the main bit line specified by the address signal from the plurality of main bit lines BL0, BL1, and BLm based on the selection signal output from the Y decoder 35, and this main bit line. Are connected to the common bit line CMBL.

センスアンプ38は、正側入力端子が共通データ線CMBLに接続され、負側入力端子が基準電位Vrefに接続されている。センスアンプ38は、正側入力端子に、カラムスイッチ回路36で選択された主ビット線から共通データ線CMBLに伝達された読出し信号が入力され、負側入力端子に基準電位Vrefが入力される。センスアンプ38は、この読出し信号と基準電位Vrefを比較し、その結果を出力端子outから入出力回路32に出力する。   The sense amplifier 38 has a positive input terminal connected to the common data line CMBL and a negative input terminal connected to the reference potential Vref. In the sense amplifier 38, the read signal transmitted from the main bit line selected by the column switch circuit 36 to the common data line CMBL is input to the positive input terminal, and the reference potential Vref is input to the negative input terminal. The sense amplifier 38 compares this read signal with the reference potential Vref, and outputs the result from the output terminal out to the input / output circuit 32.

ここで、読出し信号とは、複数の主ビット線BL0、BL1、BLmに常時読出し用電流が供給されることにより、読出し対象とされる不揮発性メモリセルのドレインDRとソースSC間に電流経路が形成されるか否かに応じて確定された主ビット線の電位を示す信号である。主ビット線の電位は、不揮発性メモリセルの閾値電圧が高い場合には、電流経路が形成されないので、例えば読出し用電流源36のVDDに近い電位に確定され、不揮発性メモリセルの閾値電圧が低い場合には、電流経路が形成されるので、低い電位に確定される。つまり、主ビット線の電位は、2つの電位のいずれかに確定されることになるから、基準電位Vrefを2つの電位の間の電位に設定すれば、センスアンプ38により読出し対象とされる不揮発性メモリセルの閾値電圧を判定できる。この主ビット線の電位が2つの電位のいずれかに到達するまでの時間を、以下、ビット線安定時間と称する。   Here, the read signal is a current path between the drain DR and the source SC of the nonvolatile memory cell to be read by constantly supplying a read current to the plurality of main bit lines BL0, BL1, and BLm. It is a signal indicating the potential of the main bit line determined according to whether or not it is formed. Since the current path is not formed when the threshold voltage of the nonvolatile memory cell is high, the potential of the main bit line is determined to be a potential close to VDD of the read current source 36, for example, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell is If it is low, a current path is formed, so that the potential is determined to be low. In other words, since the potential of the main bit line is determined to be one of the two potentials, if the reference potential Vref is set to a potential between the two potentials, the sense amplifier 38 can read the nonvolatile data. The threshold voltage of the memory cell can be determined. Hereinafter, the time until the potential of the main bit line reaches one of the two potentials is referred to as a bit line stabilization time.

不揮発性メモリセルMM00を読出し対象とする場合には、ワード線CG0を選択して、主ビット線BL0の電位が確定した後に、カラムスイッチY0を導通させる。そして、センスアンプ38は、不揮発性メモリセルMM00のドレインDRとソースSC間に電流経路が形成されたか否かを検出し、閾値電圧を判定する。   When the nonvolatile memory cell MM00 is to be read, the word line CG0 is selected and the column switch Y0 is turned on after the potential of the main bit line BL0 is determined. Then, the sense amplifier 38 detects whether a current path is formed between the drain DR and the source SC of the nonvolatile memory cell MM00, and determines the threshold voltage.

具体的には、ワード線CG0に不揮発性メモリセルMM00の書込み状態と消去状態を区別できるように選択電圧として1.5Vを印加し、スイッチ制御線SAPは0Vとし、Vrefに基準電位として1.0Vを印加する。このとき、非選択電圧として、ワード線CGyに0V、カラムスイッチY0、Y1、Ymに0Vをそれぞれ印加する。電流源p0、p1、pmは、主ビット線BL0、BL1、BLmに読出し用電流を並列的に供給するから、ビット線安定時間の経過後、主ビット線BL0、BL1、BLmの電位が確定される。そして、カラムスイッチY0に1.5Vを印加して、主ビット線BL0と共通ビット線CMBLを接続する。センスアンプ38は、共通ビット線CMBLに伝達された主ビット線BL0の電位と、基準電位1.0Vと比較し、その結果を出力端子outから出力する。センスアンプ38では、主ビット線BL0の電位が1.0V以上であれば、出力端子outの出力値が1.5Vとなり、主ビット線BL0の電位が1.0V未満であれば、出力端子outの出力値が0Vとなる。つまり、不揮発性メモリセルMM00は、センスアンプ38の出力端子outが1.5Vであれば、電流経路が形成されず、閾値電圧が高いので書込み状態と判定され、同じく、出力値が0Vであれば、電流経路が形成され、閾値電圧が低いので消去状態と判定される。   Specifically, 1.5 V is applied to the word line CG0 as a selection voltage so that the write state and the erase state of the nonvolatile memory cell MM00 can be distinguished, the switch control line SAP is set to 0 V, and Vref is set to 1. Apply 0V. At this time, 0 V is applied to the word line CGy and 0 V is applied to the column switches Y0, Y1, and Ym as non-selection voltages. Since the current sources p0, p1, and pm supply read currents to the main bit lines BL0, BL1, and BLm in parallel, the potentials of the main bit lines BL0, BL1, and BLm are determined after the bit line stabilization time has elapsed. The Then, 1.5 V is applied to the column switch Y0 to connect the main bit line BL0 and the common bit line CMBL. The sense amplifier 38 compares the potential of the main bit line BL0 transmitted to the common bit line CMBL with a reference potential of 1.0 V, and outputs the result from the output terminal out. In the sense amplifier 38, if the potential of the main bit line BL0 is 1.0 V or more, the output value of the output terminal out is 1.5 V, and if the potential of the main bit line BL0 is less than 1.0 V, the output terminal out. Output value becomes 0V. That is, if the output terminal out of the sense amplifier 38 is 1.5V, the nonvolatile memory cell MM00 is determined to be in the write state because the current path is not formed and the threshold voltage is high, and similarly, the output value is 0V. For example, a current path is formed and the threshold voltage is low, so that the erase state is determined.

即ち、不揮発性メモリセルMM00の読出し動作は、ビット線安定時間と、カラムスイッチY0を導通させて、センスアンプ38の出力端子outから出力値が出力されるまでの時間(以下、検出時間と記す)とを要する。この検出時間には、例えばカラムスイッチY0を導通させたときの寄生容量の充電時間も含まれる。寄生容量の充電時間とは、カラムスイッチY0とセンスアンプ38の間の配線容量及び拡散層容量を充電する時間をいい、カラムスイッチY0を導通させてからセンスアンプ38に主ビット線BL0の確定された電位が入力されるまでに要する時間とされる。但し、配線容量及び拡散層容量は、主ビット線容量に比べて小さく、このため、容量の充電時間は、ビット線安定時間に比べて短い時間とされる。   That is, in the read operation of the nonvolatile memory cell MM00, the bit line stabilization time and the time from when the column switch Y0 is turned on until the output value is output from the output terminal out of the sense amplifier 38 (hereinafter referred to as detection time). ). This detection time includes, for example, the charging time of the parasitic capacitance when the column switch Y0 is turned on. The parasitic capacitance charging time is the time for charging the wiring capacitance and the diffusion layer capacitance between the column switch Y0 and the sense amplifier 38. After the column switch Y0 is turned on, the sense amplifier 38 determines the main bit line BL0. This is the time required for the input potential to be input. However, the wiring capacitance and the diffusion layer capacitance are smaller than the main bit line capacitance, and therefore, the charging time of the capacitance is shorter than the bit line stabilization time.

図4には、図1に示した読出し回路における読出し動作のタイミングチャートが例示されている。ここでは、複数の不揮発性メモリセルMM00、MM01、MM0mを読出し対象とする場合について説明する。主ビット線BL0、BL1、BLmには、時刻t0において、読出し用電流源36から読出し用電流が並列的に供給され、時刻t1において、夫々の電位が確定される。時刻t1〜t2においても、読出し用電流源36は、主ビット線BL0、BL1、BLmに対して読出し用電流を供給し続けるから、夫々の主ビット線の電位は、時刻t1での電位を維持できる。また、ビット線安定時間を経過した後に、カラムスイッチY0を導通させて、センスアンプ38により不揮発性メモリセルMM00の閾値電圧が判定される。この期間が、図中の不揮発性メモリセルMM00の読出し期間とされる。   FIG. 4 illustrates a timing chart of the read operation in the read circuit illustrated in FIG. Here, a case where a plurality of nonvolatile memory cells MM00, MM01, and MM0m are to be read will be described. The read current is supplied in parallel from the read current source 36 to the main bit lines BL0, BL1, and BLm at time t0, and the respective potentials are determined at time t1. Since the read current source 36 continues to supply the read current to the main bit lines BL0, BL1, and BLm from time t1 to time t2, the potential of each main bit line maintains the potential at time t1. it can. Further, after the bit line stabilization time has elapsed, the column switch Y0 is turned on, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell MM00 is determined by the sense amplifier 38. This period is a reading period of the nonvolatile memory cell MM00 in the drawing.

次に、不揮発性メモリセルMM01の読出し期間では、カラムスイッチY0に0Vが印加され、カラムスイッチY1に1.5Vが印加される。そして、主ビット線BL1の確定された電位が共通ビット線CMBLを介してセンスアンプ38に入力されると、センスアンプ38により不揮発性メモリセルMM01の閾値電圧が判定される。同様に、不揮発性メモリセルMM0mの読出し期間では、カラムスイッチY0、Y1に0Vが印加され、カラムスイッチYmに1.5Vが印加される。そして、主ビット線BLmの確定された電位が共通ビット線CMBLを介してセンスアンプ38に入力されると、センスアンプ38により不揮発性メモリセルMM0mの閾値電圧が判定される。そして、時刻t2において、ワード線CG0に非選択電圧として0Vが印加され、読出し動作を終了する。このように、不揮発性メモリセルMM00、MM01、MM0mの読出し期間は、ビット線安定時間が省略され、センスアンプ38の検出時間だけで済む。   Next, in the read period of the nonvolatile memory cell MM01, 0V is applied to the column switch Y0 and 1.5V is applied to the column switch Y1. When the determined potential of the main bit line BL1 is input to the sense amplifier 38 via the common bit line CMBL, the threshold voltage of the nonvolatile memory cell MM01 is determined by the sense amplifier 38. Similarly, in the read period of the nonvolatile memory cell MM0m, 0V is applied to the column switches Y0 and Y1, and 1.5V is applied to the column switch Ym. When the determined potential of the main bit line BLm is input to the sense amplifier 38 via the common bit line CMBL, the threshold voltage of the nonvolatile memory cell MM0m is determined by the sense amplifier 38. At time t2, 0V is applied as a non-selection voltage to the word line CG0, and the read operation is completed. As described above, the read period of the nonvolatile memory cells MM00, MM01, MM0m eliminates the bit line stabilization time and only requires the detection time of the sense amplifier 38.

要するに、フラッシュメモリ2の読出し回路では、不揮発性メモリセルMM00の読出し動作において、主ビット線BL0のビット線安定時間が必要となるが、不揮発性メモリセルMM01、MM0mの読出し動作では、ビット線安定時間を省略できる。言換えると、読出し回路では、読出し動作において、カラムスイッチ回路37による主ビット線BL1、BLmの選択が切替えられても、その切替えによって選択されることになる主ビット線BL1、BLmには既に読出し用電流が並列的に供給されているから、夫々の電位が確定されるのを待つ必要がない。従って、フラッシュメモリ2によれば、フラッシュメモリアレイ30を構成する複数の不揮発性メモリセルに対する読出しを高速化することができる。   In short, the read circuit of the flash memory 2 requires the bit line stabilization time of the main bit line BL0 in the read operation of the nonvolatile memory cell MM00, but the read operation of the nonvolatile memory cells MM01 and MM0m requires the bit line stability. Time can be omitted. In other words, in the read circuit, even if the selection of the main bit lines BL1 and BLm by the column switch circuit 37 is switched in the read operation, the read operation has already been performed on the main bit lines BL1 and BLm to be selected by the switching. Since the working currents are supplied in parallel, there is no need to wait for the respective potentials to be determined. Therefore, according to the flash memory 2, it is possible to speed up reading from a plurality of nonvolatile memory cells constituting the flash memory array 30.

また、センスアンプ38は、共通データ線CMBLに接続可能な全ての主ビット線BL0、BL1、BLmに対して1つだけで済むから、読出し回路のレイアウト面積が大きくならない。さらに、読出し用電流源36は、主ビット線BL0、BL1、BLmに読出し用電流を並列的に供給するので、カラムスイッチ回路37は、読出し用電流を通す必要がない。このため、カラムスイッチY0、Y1、Ymのゲート幅を小さくすることも可能である。   Further, since only one sense amplifier 38 is required for all the main bit lines BL0, BL1, and BLm that can be connected to the common data line CMBL, the layout area of the read circuit does not increase. Furthermore, since the read current source 36 supplies the read current to the main bit lines BL0, BL1, and BLm in parallel, the column switch circuit 37 does not need to pass the read current. For this reason, the gate widths of the column switches Y0, Y1, and Ym can be reduced.

ここで、見方を変えると、複数の不揮発性メモリセルに対する読出し動作に要する時間を従来と同様の時間とした場合には、1本分のビット線のビット線安定時間が経過した後であれば、その他のビット線安定時間を省略できる分、センスアンプ38の検出時間を長くできる。このため、読出し動作に要する時間を従来と同様の時間とした上で、読出し対象とされる不揮発性メモリセルの閾値電圧の判定精度を高めることができる。これは、例えば書換え動作後のベリファイの精度を高めることにもなり、不要な書換え動作を低減させることになるから、不揮発性メモリセルに対する電圧印加に伴うストレスを減らし、書換え回数の向上を図ることもできる。   In other words, if the time required for the read operation for a plurality of non-volatile memory cells is the same as the conventional time, if the bit line stabilization time for one bit line has elapsed, Since the other bit line stabilization time can be omitted, the detection time of the sense amplifier 38 can be lengthened. For this reason, the determination accuracy of the threshold voltage of the nonvolatile memory cell to be read can be increased while setting the time required for the read operation to be the same as the conventional time. This also increases the accuracy of verification after the rewrite operation, for example, and reduces the unnecessary rewrite operation, thereby reducing the stress associated with voltage application to the nonvolatile memory cell and improving the number of rewrites. You can also.

図5には、本発明の実施形態2に係るフラッシュメモリの読出し回路の一例が示される。以下、各実施形態2〜6では、上記したフラッシュメモリ2の読出し回路と同一機能等を有する部分には同一符号を付し、説明が重複する部分については適宜省略する。このフラッシュメモリは、フラッシュメモリアレイ41を備える。フラッシュメモリアレイ41は、複数の不揮発性メモリセルMM00、MM01、MM0m、MMy0、MMy1、MMymからなる。これらの複数の不揮発性メモリセルMM00、MM01、MM0m、MMy0、MMy1、MMymは、それぞれ対応する主ビット線BL0、BL1、BLmとソース線との間で直列に接続され、且つ対応するワード線CG0、CGyによって選択的に制御される。フラッシュメモリアレイ41は、NAND型として構成される。読出し回路は、このNAND型のフラッシュメモリアレイ41を構成する複数の不揮発性メモリセルMM00、MM01、MM0m、MMy0、MMy1、MMymの記憶情報を検出可能にする回路であって、読出し用電流源36と、カラムスイッチ回路37と、センスアンプ38等を備えている。この読出し回路は、不揮発性メモリセルMM00を読出し対象とする場合、フラッシュメモリアレイ41がNAND型であるから、ワード線CGyに代表される非選択ワード線には3.0Vのトランスファ電圧が印加される。それ以外の動作は上記したフラッシュメモリ2の読出し回路での読出し動作と同様である。トランスファ電圧は、ワード線CGyに接続された不揮発性メモリセルが書込み状態でも導通するような電圧であって、ワード線CG0に印加され、不揮発性メモリセルMM00の書込み状態と消去状態を区別するための選択電圧よりも高電圧とされる。   FIG. 5 shows an example of a read circuit of a flash memory according to the second embodiment of the present invention. Hereinafter, in each of Embodiments 2 to 6, parts having the same functions and the like as those of the read circuit of the flash memory 2 described above are denoted by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted as appropriate. This flash memory includes a flash memory array 41. The flash memory array 41 includes a plurality of nonvolatile memory cells MM00, MM01, MM0m, MMy0, MMy1, and MMym. The plurality of nonvolatile memory cells MM00, MM01, MM0m, MMy0, MMy1, and MMym are connected in series between the corresponding main bit lines BL0, BL1, and BLm and the source lines, and the corresponding word line CG0. , CGy is selectively controlled. The flash memory array 41 is configured as a NAND type. The read circuit is a circuit that makes it possible to detect information stored in a plurality of nonvolatile memory cells MM00, MM01, MM0m, MMy0, MMy1, and MMym that constitute the NAND flash memory array 41, and is a read current source 36. A column switch circuit 37, a sense amplifier 38, and the like. In the read circuit, when the nonvolatile memory cell MM00 is to be read, the flash memory array 41 is a NAND type, so that a transfer voltage of 3.0 V is applied to unselected word lines typified by the word line CGy. The Other operations are the same as the read operation in the read circuit of the flash memory 2 described above. The transfer voltage is a voltage at which the non-volatile memory cell connected to the word line CGy becomes conductive even in the write state, and is applied to the word line CG0 to distinguish between the write state and the erase state of the non-volatile memory cell MM00. The selected voltage is higher than the selected voltage.

図6には、図5に示した読出し回路における読出し動作のタイミングチャートが例示されている。このタイミングチャートは、図4に示したタイミングチャート比べると、時刻t0において、トランスファ電圧として、ワード線CGyに3.0Vが印加される点が異なる。このため、時刻t1において主ビット線BL0、BL1、BLmの電位が確定されるから、時刻t1〜t2で行われる不揮発性メモリセルMM00、MM01、MM0mの読出し期間は、センスアンプ38の検出時間だけで済む。従って、実施形態2のフラッシュメモリによれば、フラッシュメモリアレイ41を構成する複数の不揮発性メモリセルに対する読出しを高速化することができる。   FIG. 6 illustrates a timing chart of the read operation in the read circuit illustrated in FIG. This timing chart differs from the timing chart shown in FIG. 4 in that 3.0 V is applied to the word line CGy as a transfer voltage at time t0. For this reason, since the potentials of the main bit lines BL0, BL1, and BLm are determined at time t1, the read period of the nonvolatile memory cells MM00, MM01, and MM0m performed at times t1 and t2 is only the detection time of the sense amplifier 38. Just do it. Therefore, according to the flash memory of the second embodiment, it is possible to speed up reading from a plurality of nonvolatile memory cells constituting the flash memory array 41.

図7には、本発明の実施形態3に係るフラッシュメモリの読出し回路の一例が示される。このフラッシュメモリは、フラッシュメモリアレイ42を備える。フラッシュメモリアレイ42は、複数の不揮発性メモリセルMM00、MM0m、MM0x、MMy0、MMym、MMyxからなる。読出し回路は、読出し用電流源43と、カラムスイッチ回路44と、センスアンプ38等を備えている。フラッシュメモリアレイ42は、上記したフラッシュメモリアレイ30と比べると、主ビット線の本数が多い構成となっている。これに合わせて、読出し用電流源43は、pMOSの電流源p0、pm、pxからなり、それぞれが主ビット線BL0、BLm、BLxに接続され、読出し用電流を並列的に供給する。   FIG. 7 shows an example of a read circuit of a flash memory according to Embodiment 3 of the present invention. The flash memory includes a flash memory array 42. The flash memory array 42 includes a plurality of nonvolatile memory cells MM00, MM0m, MM0x, MMy0, MMym, and MMyx. The read circuit includes a read current source 43, a column switch circuit 44, a sense amplifier 38, and the like. The flash memory array 42 has a larger number of main bit lines than the flash memory array 30 described above. Accordingly, the read current source 43 includes pMOS current sources p0, pm, and px, which are connected to the main bit lines BL0, BLm, and BLx, and supply the read current in parallel.

カラムスイッチ回路44は、複数の主ビット線BL0、BLm、BLxの中から、アドレス信号で指定された主ビット線を共通ビット線CMBLに接続する回路であって、例えばnMOSのカラムスイッチYA0、YAm、YB0、YBnからなる。カラムスイッチYA0、YAmは、それぞれ第1共通ビット線CMBL1と第2共通ビット線CMBL2でグループ化されている。主ビット線BL0、BLm、BLxは、グループ化されたカラムスイッチYA0、YAmに接続されている。カラムスイッチYB0は、第1共通ビット線CMBL1でグループ化されたカラムスイッチYA0、YAmと共通ビット線CMBLを接続する。カラムスイッチYBnは、第2共通ビット線CMBL2でグループ化されたカラムスイッチYA0、YAmと共通ビット線CMBLを接続する。   The column switch circuit 44 is a circuit for connecting a main bit line designated by an address signal from a plurality of main bit lines BL0, BLm, BLx to a common bit line CMBL. For example, nMOS column switches YA0, YAm , YB0, YBn. The column switches YA0 and YAm are grouped by the first common bit line CMBL1 and the second common bit line CMBL2, respectively. The main bit lines BL0, BLm, BLx are connected to the grouped column switches YA0, YAm. The column switch YB0 connects the column switches YA0 and YAm grouped by the first common bit line CMBL1 to the common bit line CMBL. The column switch YBn connects the column switches YA0 and YAm grouped by the second common bit line CMBL2 to the common bit line CMBL.

要するに、カラムスイッチ回路44は、階層化されている。グループ化されたカラムスイッチYA0、YAmは、グループ毎に例えばアドレス信号の下位ビットを用いて共通に指定された主ビット線を選択する。その後、カラムスイッチYB0、YBnは、グループ毎にカラムスイッチYA0、YAmで選択された主ビット線の中から、例えばアドレス信号の上位ビットを用いて、主ビット線を選択する。従って、カラムスイッチ回路44において、主ビット線BL0、BLm、BLxの中から主ビット線を選択するときに、アドレス信号のビット数は少なくて済むから、図示を省略するデコーダ内部の論理回路の規模を小さくできる。   In short, the column switch circuit 44 is hierarchized. The grouped column switches YA0 and YAm select the main bit line designated in common using, for example, the lower bits of the address signal for each group. Thereafter, the column switches YB0 and YBn select the main bit line from the main bit lines selected by the column switches YA0 and YAm for each group using, for example, the upper bits of the address signal. Therefore, when the main bit line is selected from the main bit lines BL0, BLm, BLx in the column switch circuit 44, the number of bits of the address signal can be reduced. Can be reduced.

図8には、図7に示した読出し回路における読出し動作のタイミングチャートが例示されている。この読出し回路は、読出し動作において、カラムスイッチ回路44によりアドレス信号で指定された主ビット線を選択するときに、グループ化されたカラムスイッチYA0、YAmと、カラムスイッチYB0、YBnを導通させるタイミングを考慮する点を除いて、上記したフラッシュメモリ2の読出し回路と同様である。このタイミングチャートは、複数の不揮発性メモリセルMM00、MM0m、MM0xを読出し対象としており、時刻t0〜t1では、カラムスイッチYA0、YAm、YB0、YBnに0Vが印加される以外、図4に示したタイミングチャートと同様である。このため、時刻t1において主ビット線BL0、BLm、BLxの電位が確定され、時刻t1〜t2で行われる不揮発性メモリセルMM00、MM0m、MM0xの読出し期間は、センスアンプ38の検出時間だけで済む。   FIG. 8 illustrates a timing chart of the read operation in the read circuit illustrated in FIG. In the read operation, when the main bit line specified by the address signal is selected by the column switch circuit 44 in the read operation, the read circuit sets a timing for turning on the grouped column switches YA0 and YAm and the column switches YB0 and YBn. Except for the points to consider, it is the same as the read circuit of the flash memory 2 described above. This timing chart is for reading a plurality of nonvolatile memory cells MM00, MM0m, MM0x, and is shown in FIG. 4 except that 0 V is applied to the column switches YA0, YAm, YB0, YBn at times t0 to t1. This is the same as the timing chart. Therefore, the potentials of the main bit lines BL0, BLm, and BLx are determined at time t1, and the read period of the nonvolatile memory cells MM00, MM0m, and MM0x performed at times t1 and t2 is only the detection time of the sense amplifier 38. .

即ち、不揮発性メモリセルMM00の読出し期間では、カラムスイッチYA0、YB0に1.5Vが印加され、センスアンプ38により不揮発性メモリセルMM00の閾値電圧が判定される。不揮発性メモリセルMM0mの読出し期間では、カラムスイッチYAm、YB0に1.5Vが印加され、センスアンプ38により不揮発性メモリセルMM0mの閾値電圧が判定される。同様に、不揮発性メモリセルMM0xの読出し期間では、カラムスイッチYAm、YBnに1.5Vが印加され、センスアンプ38により不揮発性メモリセルMM0xの閾値電圧を判定する。   That is, in the read period of the nonvolatile memory cell MM00, 1.5 V is applied to the column switches YA0 and YB0, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell MM00 is determined by the sense amplifier 38. In the read period of the nonvolatile memory cell MM0m, 1.5V is applied to the column switches YAm and YB0, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell MM0m is determined by the sense amplifier 38. Similarly, in the read period of the nonvolatile memory cell MM0x, 1.5V is applied to the column switches YAm and YBn, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell MM0x is determined by the sense amplifier 38.

このように、実施形態3のフラッシュメモリでは、不揮発性メモリセルMM00の読出し動作では、主ビット線BL0のビット線安定時間が必要であるが、不揮発性メモリセルMM0m、MM0xの読出し動作では、主ビット線BLm、BLxのビット線安定時間を省略できる。従って、実施形態3のフラッシュメモリの読出し回路によれば、フラッシュメモリアレイ42を構成する複数の不揮発性メモリセルに対する読出し動作を高速化することができる。   As described above, in the flash memory according to the third embodiment, the read operation of the nonvolatile memory cell MM00 requires the bit line stabilization time of the main bit line BL0, but the read operation of the nonvolatile memory cells MM0m and MM0x The bit line stabilization time of the bit lines BLm and BLx can be omitted. Therefore, according to the read circuit of the flash memory of the third embodiment, the read operation with respect to the plurality of nonvolatile memory cells constituting the flash memory array 42 can be speeded up.

図9には、本発明の実施形態4に係るフラッシュメモリの読出し回路の一例が示される。読出し回路は、読出し動作において、フラッシュメモリアレイ45を構成する複数の不揮発性メモリセルMM00L、MM00R、MM01L、MM01R、MM0xL、MM0xR、MMy0L、MMy0R、MMy1L、MMy1R、MMyxL、MMyxRの記憶情報を検出可能にする回路である。読出し回路は、読出し用電流源43と、カラムスイッチ回路44と、センスアンプ38等を備える。このフラッシュメモリアレイ45は、主・副ビット線構造とされ、更に、隣り合う副ビット線に接続される不揮発性メモリセルがソース線を共有する構造とされる。即ち、これらの複数の不揮発性メモリセルは、例えばドレイン端子に副ビット線lbl0、lbl1、lbl2、lbl3、lblq、lblrが接続される。   FIG. 9 shows an example of a read circuit of a flash memory according to Embodiment 4 of the present invention. The read circuit can detect storage information of a plurality of nonvolatile memory cells MM00L, MM00R, MM01L, MM01R, MM0xL, MM0xR, MMy0L, MMy0R, MMy1L, MMy1R, MMyxL, and MMyxR constituting the flash memory array 45 in a read operation. It is a circuit to make. The read circuit includes a read current source 43, a column switch circuit 44, a sense amplifier 38, and the like. The flash memory array 45 has a main / sub bit line structure, and further has a structure in which nonvolatile memory cells connected to adjacent sub bit lines share a source line. That is, in the plurality of nonvolatile memory cells, for example, the sub-bit lines lbl0, lbl1, lbl2, lbl3, lblq, and lblr are connected to the drain terminals.

副ビット線lbl0、lbl2、lblqは、選択制御線Z0に接続されたストリングスイッチST0L、ST1L、STxLを介して、それぞれ主ビット線BL0、BL1、BLxに共通接続されている。副ビット線lbl1、lbl3、lblrは、選択制御線Z1に接続されたストリングスイッチST0R、ST1R、STxRを介して、それぞれ主ビット線BL0、BL1、BLxに共通接続されている。これにより、ビット線の負荷容量を全体的に小さくすることができる。複数の不揮発性メモリセルは、コントロールゲートCGにワード線CG0、CGyが接続される。そして、例えば隣り合う副ビット線lbl1、lbl2に接続される複数の不揮発性メモリセルMM00R、MM01L、MMy0R、MMy1Lのソース端子は、ソース線を共有している。これにより、フラッシュメモリアレイ45は、共通ソース線の数を減らすことができる。   The sub-bit lines lbl0, lbl2, and lblq are commonly connected to the main bit lines BL0, BL1, and BLx via string switches ST0L, ST1L, and STxL connected to the selection control line Z0, respectively. The sub bit lines lbl1, lbl3, and lblr are commonly connected to the main bit lines BL0, BL1, and BLx through string switches ST0R, ST1R, and STxR connected to the selection control line Z1, respectively. Thereby, the load capacity of the bit line can be reduced as a whole. In the plurality of nonvolatile memory cells, word lines CG0 and CGy are connected to the control gate CG. For example, the source terminals of the plurality of nonvolatile memory cells MM00R, MM01L, MMy0R, and MMy1L connected to the adjacent subbit lines lbl1 and lbl2 share the source line. Thereby, the flash memory array 45 can reduce the number of common source lines.

不揮発性メモリセルMM00Lを読出し対象とする場合には、ワード線CG0に選択電圧として1.5V、選択制御線Z0に1.5V、スイッチ制御線SAPに0V、Vrefに基準電位として1.0Vをそれぞれ印加する。このとき、非選択電圧として、ワード線CGyに0V、カラムスイッチYA0、YA1、YAm、YB0、YBnに0Vをそれぞれ印加する。また、選択制御線Z1に0Vを印加する。電流源p0、p1、pxは、主ビット線BL0、BL1、BLxに読出し用電流を並列的に供給するから、ビット線安定時間の経過後、主ビット線BL0、BL1、BLxと、副ビット線lbl0、lbl2、lblqの電位が確定される。そして、カラムスイッチYA0、YB0に1.5Vを印加して、主ビット線BL0、副ビット線lbl0を、カラムスイッチYA0、YB0とストリングスイッチST0Lを介して、共通ビット線CMBLに接続させる。センスアンプ38では、主ビット線BL0、副ビット線lbl0の電位と、基準電位1.0Vを比較し、その結果を出力端子outから出力する。   When the nonvolatile memory cell MM00L is to be read, 1.5 V is selected as the selection voltage for the word line CG0, 1.5 V is selected for the selection control line Z0, 0 V is used for the switch control line SAP, and 1.0 V is used as the reference potential for Vref. Apply each. At this time, 0 V is applied to the word line CGy and 0 V is applied to the column switches YA0, YA1, YAm, YB0, and YBn as non-selection voltages. Further, 0 V is applied to the selection control line Z1. Since the current sources p0, p1, and px supply read currents to the main bit lines BL0, BL1, and BLx in parallel, after the bit line stabilization time has elapsed, the main bit lines BL0, BL1, and BLx and the sub-bit lines The potentials of lbl0, lbl2, and lblq are determined. Then, 1.5 V is applied to the column switches YA0 and YB0, and the main bit line BL0 and the sub bit line lb0 are connected to the common bit line CMBL via the column switches YA0 and YB0 and the string switch ST0L. The sense amplifier 38 compares the potentials of the main bit line BL0 and the sub bit line lbl0 with a reference potential of 1.0 V, and outputs the result from the output terminal out.

図10には、図9に示した読出し回路における読出し動作のタイミングチャートが例示されている。このタイミングチャートは、ワード線CG0に接続され、異なる選択制御線Z0、Z1に接続されたストリングスイッチを介して、主ビット線BL0、BL1、BLxに接続された複数の不揮発性メモリセルMM00L、MM00R、MM01L、MM01R、MM0xL、MM0xRを読出し対象としている。このため、読出し回路では、時刻t0〜t2において選択制御線Z0に1.5Vを印加して、不揮発性メモリセルMM00L、MM01L、MM0xLに対する読出しを行い、時刻t2〜t4において選択制御線Z1に1.5Vを印加して、不揮発性メモリセルMM00R、MM01R、MM0xRに対する読出しを行う。   FIG. 10 illustrates a timing chart of the read operation in the read circuit illustrated in FIG. In this timing chart, a plurality of nonvolatile memory cells MM00L and MM00R connected to the main bit lines BL0, BL1, and BLx through string switches connected to the word line CG0 and connected to different selection control lines Z0 and Z1. , MM01L, MM01R, MM0xL, and MM0xR are read. Therefore, the read circuit applies 1.5 V to the selection control line Z0 at time t0 to t2, reads data from the nonvolatile memory cells MM00L, MM01L, and MM0xL, and sets 1 to the selection control line Z1 at time t2 to t4. .5 V is applied, and the nonvolatile memory cells MM00R, MM01R, and MM0xR are read.

時刻t0〜t1における読出し動作は、上記した不揮発性メモリセルMM00Lを読出し対象とする場合と同様である。即ち、時刻t1において、主ビット線BL0、BL1、BLx、副ビット線lbl0、lbl2、lblqの電位が確定している。このため、不揮発性メモリセルMM00Lの読出し期間では、カラムスイッチYA0、YB0に1.5Vが印加され、センスアンプ38により、不揮発性メモリセルMM00Lの閾値電圧が判定される。不揮発性メモリセルMM01Lの読出し期間は、カラムスイッチYA1、YB0に1.5Vが印加され、センスアンプ38により、不揮発性メモリセルMM01Lの閾値電圧が判定される。同様に、不揮発性メモリセルMM0xLの読出し期間では、カラムスイッチYAm、YBnに1.5Vが印加され、センスアンプ38により、不揮発性メモリセルMM0xLの閾値電圧が判定される。このように、時刻t1〜t2で行われる不揮発性メモリセルMM00L、MM01L、MM0xLの読出し期間は、センスアンプ38の検出時間だけで済む。   The read operation at the times t0 to t1 is the same as that when the nonvolatile memory cell MM00L is a read target. That is, at time t1, the potentials of the main bit lines BL0, BL1, and BLx and the sub bit lines lbl0, lbl2, and lblq are determined. Therefore, 1.5 V is applied to the column switches YA0 and YB0 in the read period of the nonvolatile memory cell MM00L, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell MM00L is determined by the sense amplifier 38. During the read period of the nonvolatile memory cell MM01L, 1.5V is applied to the column switches YA1 and YB0, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell MM01L is determined by the sense amplifier 38. Similarly, in the read period of the nonvolatile memory cell MM0xL, 1.5 V is applied to the column switches YAm and YBn, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell MM0xL is determined by the sense amplifier 38. As described above, the reading period of the nonvolatile memory cells MM00L, MM01L, and MM0xL performed at the times t1 to t2 is only the detection time of the sense amplifier 38.

次に、時刻t2において、選択制御線Z0に0V、選択制御線Z1に1.5Vを印加する。これにより、電流源p0、p1、pxからの読出し用電流は、主ビット線BL0、BL1、BLxと副ビット線lbl1、lbl3、lblrに並列的に供給されるから、時刻t3において、主ビット線BL0、BL1、BLx、副ビット線lbl1、lbl3、lblrの電位が確定される。このため、不揮発性メモリセルMM00Rの読出し期間では、カラムスイッチYA0、YB0に1.5Vが印加され、センスアンプ38により、不揮発性メモリセルMM00Rの閾値電圧が判定される。不揮発性メモリセルMM01Rの読出し期間では、カラムスイッチYA1、YB0に1.5Vが印加され、センスアンプ38により、不揮発性メモリセルMM01Rの閾値電圧が判定される。同様に、不揮発性メモリセルMM0xRの読出し期間は、カラムスイッチYAm、YBnに1.5Vが印加され、センスアンプ38により、不揮発性メモリセルMM0xRの閾値電圧が判定される。このように、時刻t3〜t4で行われる不揮発性メモリセルMM00R、MM01R、MM0xRの読出し期間は、センスアンプ38の検出時間だけで済むことになる。   Next, at time t2, 0V is applied to the selection control line Z0 and 1.5V is applied to the selection control line Z1. As a result, the read current from the current sources p0, p1, px is supplied in parallel to the main bit lines BL0, BL1, BLx and the sub bit lines lbl1, lbl3, lblr. The potentials of BL0, BL1, BLx, and sub-bit lines lbl1, lbl3, lblr are determined. Therefore, 1.5 V is applied to the column switches YA0 and YB0 during the read period of the nonvolatile memory cell MM00R, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell MM00R is determined by the sense amplifier 38. In the read period of the nonvolatile memory cell MM01R, 1.5 V is applied to the column switches YA1 and YB0, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell MM01R is determined by the sense amplifier 38. Similarly, during the read period of the nonvolatile memory cell MM0xR, 1.5 V is applied to the column switches YAm and YBn, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell MM0xR is determined by the sense amplifier 38. As described above, the reading period of the nonvolatile memory cells MM00R, MM01R, and MM0xR performed at the times t3 to t4 is only the detection time of the sense amplifier 38.

要するに、実施形態4のフラッシュメモリでは、不揮発性メモリセルMM00L、MM00Rの読出し動作では、主ビット線BL0、副ビット線lbl0、lbl1のビット線安定時間がそれぞれ必要である。しかし、不揮発性メモリセルMM01L、MM01R、MM0xL、MM0xRの読出し動作では、主ビット線BL1、BLx、副ビット線lbl2、lbl3、lblq、lblrのビット線安定時間を省略できる。従って、実施形態4のフラッシュメモリによれば、フラッシュメモリアレイ45を構成する複数の不揮発性メモリセルに対する読出しを高速化することができる。   In short, in the flash memory according to the fourth embodiment, the read operation of the nonvolatile memory cells MM00L and MM00R requires the bit line stabilization time for the main bit line BL0 and the sub bit lines lbl0 and lbl1, respectively. However, in the read operation of the non-volatile memory cells MM01L, MM01R, MM0xL, MM0xR, the bit line stabilization time of the main bit lines BL1, BLx and the sub bit lines lbl2, lbl3, lblq, lbrl can be omitted. Therefore, according to the flash memory of the fourth embodiment, it is possible to speed up reading from a plurality of nonvolatile memory cells constituting the flash memory array 45.

図11には、本発明の実施形態5に係るフラッシュメモリの読出し回路の一例が示される。読出し回路は、読出し動作において、フラッシュメモリアレイ46を構成する複数の不揮発性メモリセルMM00、MM0m、MM0x、MMy0、MMym、MMyxの記憶情報を検出可能にする回路であって、読出し用電流源43と、カラムスイッチ回路44と、センスアンプ38等を備える。フラッシュメモリアレイ46は、主・副ビット線構造とされ、ストリングスイッチST00、ST0m、ST0x、STy0、STym、STyxにより読出し対象とされる不揮発性メモリセルが接続する副ビット線だけを主ビット線に接続できる。これにより、ビット線の負荷容量を全体的に小さくすることができる。   FIG. 11 shows an example of a read circuit of a flash memory according to the fifth embodiment of the present invention. The read circuit is a circuit that makes it possible to detect storage information of a plurality of nonvolatile memory cells MM00, MM0m, MM0x, MMy0, MMym, and MMyx constituting the flash memory array 46 in a read operation. A column switch circuit 44, a sense amplifier 38, and the like. The flash memory array 46 has a main / sub bit line structure, and only the sub bit lines connected to the nonvolatile memory cells to be read by the string switches ST00, ST0m, ST0x, STy0, STym, STyx are used as the main bit lines. Can connect. Thereby, the load capacity of the bit line can be reduced as a whole.

複数の不揮発性メモリセルMM00、MM0m、MM0x、MMy0、MMym、MMyxは、例えばドレイン端子に副ビット線lbl0、lblm、lblx、lbls、lblt、lbluが接続される。副ビット線lbl0、lblm、lblxは、選択制御線Z0に接続されたストリングスイッチST00、ST0m、ST0xを介して、主ビット線BL0、BLm、BLxに接続されている。副ビット線lbls、lblt、lbluは、選択制御線Z1に接続されたストリングスイッチSTy0、STym、STyxを介して、主ビット線BL0、BLm、BLxに接続されている。また、不揮発性メモリセルMM00、MM0m、MM0x、MMy0、MMym、MMyxは、コントロールゲートCGがワード線CG0、CGyに接続され、ソース端子が列毎に共通ソース線に接続されている。この共通ソース線は、読出し時に例えば0VのVSSに接続される。   The plurality of nonvolatile memory cells MM00, MM0m, MM0x, MMy0, MMym, MMyx, for example, are connected to the sub-bit lines lb0, lblm, lb1x, lbls, lblt, lblu at their drain terminals. The sub bit lines lbl0, lblm, and lbx are connected to the main bit lines BL0, BLm, and BLx via string switches ST00, ST0m, and ST0x connected to the selection control line Z0. The sub bit lines lbls, lblt, lblu are connected to the main bit lines BL0, BLm, BLx via string switches STy0, STym, STyx connected to the selection control line Z1. In addition, in the nonvolatile memory cells MM00, MM0m, MM0x, MMy0, MMym, and MMyx, the control gate CG is connected to the word lines CG0 and CGy, and the source terminals are connected to the common source line for each column. This common source line is connected to, for example, VSS of 0 V at the time of reading.

図12には、図11に示した読出し回路における読出し動作のタイミングチャートが例示されている。このタイミングチャートは、複数の不揮発性メモリセルMM00、MM0m、MM0xを読出し対象としており、図10に示したタイミングチャートの時刻t2までの動作と略同様である。つまり、時刻t0において、主ビット線BL0、BLm、BLxだけでなく、副ビット線lbl0、lblm、lblxに、読み出し用電流源43から読み出し用電流が並列的に供給される。そして、時刻t1においてこれらのビット線の電位が確定される。また、選択制御線Z1は時刻t2まで0Vであるので、副ビット線lbls、lblt、lbluの電位は変動しない。   FIG. 12 illustrates a timing chart of the read operation in the read circuit illustrated in FIG. This timing chart reads a plurality of nonvolatile memory cells MM00, MM0m, and MM0x, and is substantially the same as the operation up to time t2 in the timing chart shown in FIG. In other words, at time t0, the read current is supplied in parallel from the read current source 43 to not only the main bit lines BL0, BLm, and BLx but also the sub bit lines lb10, lblm, and lbx. Then, the potentials of these bit lines are determined at time t1. Since the selection control line Z1 is 0 V until time t2, the potentials of the sub-bit lines lbls, lblt, lblu do not change.

そして、不揮発性メモリセルMM00、MM0m、MM0xの読出し期間は、センスアンプ38の検出時間だけで済む。要するに、実施形態5のフラッシュメモリでは、不揮発性メモリセルMM00の読出し動作では、主ビット線BL0、副ビット線lbl0のビット線安定時間が必要であるが、不揮発性メモリセルMM0m、MM0xの読出し動作では、主ビット線BLm、BLx、副ビット線lblm、lblxのビット線安定時間を省略できる。従って、実施形態5のフラッシュメモリによれば、フラッシュメモリアレイ46を構成する複数の不揮発性メモリセルに対する読出しを高速化することができる。   The read period of the nonvolatile memory cells MM00, MM0m, MM0x is only the detection time of the sense amplifier 38. In short, in the flash memory according to the fifth embodiment, the read operation of the nonvolatile memory cell MM00 requires the bit line stabilization time of the main bit line BL0 and the sub bit line lbl0, but the read operation of the nonvolatile memory cells MM0m and MM0x. Then, the bit line stabilization time of the main bit lines BLm and BLx and the sub bit lines lblm and lblx can be omitted. Therefore, according to the flash memory of the fifth embodiment, it is possible to speed up reading from a plurality of nonvolatile memory cells constituting the flash memory array 46.

図13には、本発明の実施形態6に係るフラッシュメモリの読出し回路の一例が示される。この読出し回路は、図1に示したフラッシュメモリ2の読出し回路に比べると、電流トリミングによりスイッチ制御線SAPの電圧(以下、SAP電圧と記す)を制御して、電流源p0、p1、pmを定電流源として機能させる点が異なる。SAP電圧は、pMOSを用いた電流源p0、p1、pmのゲート電圧である。pp、nnはpMOSである。Vgiは、nnのゲート電位である。ppのソース端子には、電流源p0、p1、pmと同様にVDDが接続されている。アンプ47は、負側入力端子に基準電位Vrefが接続され、正側入力端子にnnとppの中間のノードAが接続される。   FIG. 13 shows an example of a read circuit of a flash memory according to Embodiment 6 of the present invention. Compared with the read circuit of the flash memory 2 shown in FIG. 1, this read circuit controls the voltage of the switch control line SAP (hereinafter referred to as the SAP voltage) by current trimming to control the current sources p0, p1, and pm. The difference is that it functions as a constant current source. The SAP voltage is a gate voltage of current sources p0, p1, and pm using pMOS. pp and nn are pMOS. Vgi is the gate potential of nn. Similarly to the current sources p0, p1, and pm, VDD is connected to the source terminal of pp. In the amplifier 47, the reference potential Vref is connected to the negative input terminal, and the node A between nn and pp is connected to the positive input terminal.

nnは、Vgiにより制御される定電流源として機能される。即ち、ノードAは、Vrefと同じ電位になるようにアンプ47で帰還制御されるから、ノードAを介して接続されるppには定電流が流れる。電流源p0、p1、pmとppは、ゲート端子が共通接続されているから、電流源p0、p1、pmにも定電流が流れる。このため、電流源p0、p1、pmのMOSサイズが同じであれば、主ビット線BL0、BL1、BLmには同じ電流が流れることになる。従って、実施形態6のフラッシュメモリによれば、読出し回路で定電流源を用いることになり、読出し対象とされる不揮発性メモリセルの閾値電圧を一定の条件で判定でき、読出し動作の精度を向上させることができる。   nn functions as a constant current source controlled by Vgi. That is, since the node A is feedback-controlled by the amplifier 47 so as to have the same potential as Vref, a constant current flows through the pp connected via the node A. Since the gate terminals of the current sources p0, p1, pm, and pp are commonly connected, a constant current also flows through the current sources p0, p1, and pm. For this reason, if the MOS sizes of the current sources p0, p1, and pm are the same, the same current flows through the main bit lines BL0, BL1, and BLm. Therefore, according to the flash memory of the sixth embodiment, a constant current source is used in the read circuit, and the threshold voltage of the nonvolatile memory cell to be read can be determined under a certain condition, thereby improving the read operation accuracy. Can be made.

ここで、上記した実施形態1〜6では、図示を省略するセンスラッチ回路がビット線毎に接続されており、センスラッチ回路は書込み制御データをラッチするのに用いられる。また、上記した電流源トランジスタは、センスラッチ回路の一部のトランジスタを用いて構成してもよい。   In the first to sixth embodiments, a sense latch circuit (not shown) is connected to each bit line, and the sense latch circuit is used to latch write control data. Further, the above-described current source transistor may be configured using some transistors of the sense latch circuit.

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, although the invention made by this inventor was concretely demonstrated based on embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to it and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.

例えば、各実施形態に示したフラッシュメモリの読出し回路では、外部出力ビット数が1ビットである場合の構成を例示したが、本発明はこれに限られず、外部出力ビット数が複数ビットである場合には、各図に示した読出し回路を外部出力ビット数に応じて複数組、配置した構成とすればよい。また、図1に示したフラッシュメモリ2の読出し回路において、フラッシュメモリアレイ30を、図9、11に示したフラッシュメモリアレイ45,46のような構造を有するメモリアレイとしてもよい。また、図5に示した読出し回路において、カラムスイッチ回路37を、図7に示したカラムスイッチ回路44のような階層化した構造としてもよい。さらに、図9、11に示したフラッシュメモリの読出し回路において、フラッシュメモリアレイ45,46を、図1,5に示したフラッシュメモリアレイ30,41のような構造を有するメモリアレイとしてもよい。そして、図13に示した電流トリミングによるSAP電圧の制御は、実施形態2〜5におけるフラッシュメモリの読出し回路に適用してもよい。   For example, in the flash memory read circuit shown in each embodiment, the configuration in which the number of external output bits is 1 is illustrated, but the present invention is not limited to this, and the number of external output bits is a plurality of bits. For this purpose, a plurality of sets of read circuits shown in each figure may be arranged according to the number of external output bits. Further, in the read circuit of the flash memory 2 shown in FIG. 1, the flash memory array 30 may be a memory array having a structure like the flash memory arrays 45 and 46 shown in FIGS. Further, in the read circuit shown in FIG. 5, the column switch circuit 37 may have a hierarchical structure like the column switch circuit 44 shown in FIG. Further, in the flash memory read circuit shown in FIGS. 9 and 11, the flash memory arrays 45 and 46 may be memory arrays having structures like the flash memory arrays 30 and 41 shown in FIGS. The SAP voltage control by current trimming shown in FIG. 13 may be applied to the flash memory read circuit in the second to fifth embodiments.

また、上記各実施形態では、不揮発性メモリセルMM00を読出し対象とするときに、ビット線安定時間を経過した後に、対応するカラムスイッチを導通させるようにしたが、これに限られず、時刻t0において導通させてもよい。このようにしても、不揮発性メモリセルMM00の読出し期間がビット線安定時間だけ長くなるだけで、他の読出し対象とされる不揮発性メモリセルの読出し期間は変わらない。さらに、不揮発性メモリセルとしてフローティングゲートを持つメモリセルを用いたが、センスアンプ38を用いた読出し動作を行うのであれば、これに限られず、絶縁性の電荷蓄積領域を有するMONOS型のメモリセル等、適宜の種類、形状のものであってもよい。また、読出し用電流源36として、pMOSの電流源p0、p1、pmを用いたが、読出し用電流を供給可能であれば、適宜の種類を用いてもよい。また、カラムスイッチとしては、nMOSを用いているが、これに限られず、pMOS又は、nMOSとpMOSを組み合わせたCMOS型であってもよい。センスアンプ38は、主ビット線の電位と基準電位を比較できるのであれば、適宜の種類で構わない。また、本発明は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを内蔵するICカード等、適宜の半導体記憶装置に適用できる。   In each of the above embodiments, when the nonvolatile memory cell MM00 is to be read, the corresponding column switch is turned on after the bit line stabilization time has elapsed. However, the present invention is not limited to this, and at time t0. You may make it conduct. Even in this case, only the read period of the nonvolatile memory cell MM00 becomes longer by the bit line stabilization time, and the read period of other nonvolatile memory cells to be read does not change. Further, although a memory cell having a floating gate is used as a nonvolatile memory cell, the present invention is not limited to this as long as a read operation using the sense amplifier 38 is performed, and a MONOS type memory cell having an insulating charge storage region For example, it may be of an appropriate type and shape. Further, although the pMOS current sources p0, p1, and pm are used as the read current source 36, any appropriate type may be used as long as the read current can be supplied. Further, the nMOS is used as the column switch, but the present invention is not limited to this, and a pMOS or a CMOS type in which nMOS and pMOS are combined may be used. The sense amplifier 38 may be of any appropriate type as long as the potential of the main bit line and the reference potential can be compared. Further, the present invention can be applied to an appropriate semiconductor memory device such as an IC card incorporating a nonvolatile memory such as a flash memory.

本発明の実施形態1に係るフラッシュメモリの読出し回路を例示する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the read circuit of the flash memory according to the first embodiment of the invention. 本発明を適用したデータプロセッサを例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the data processor to which this invention is applied. フラッシュメモリの機能ブロックを例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the functional block of flash memory. 図1に示した読出し回路における読出し動作のタイミングチャートである。3 is a timing chart of a read operation in the read circuit shown in FIG. 本発明の実施形態2に係るフラッシュメモリの読出し回路を例示する説明図である。7 is an explanatory diagram illustrating a read circuit of a flash memory according to a second embodiment of the invention. FIG. 図5に示した読出し回路における読出し動作のタイミングチャートである。6 is a timing chart of a read operation in the read circuit shown in FIG. 本発明の実施形態3に係るフラッシュメモリの読出し回路を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the read-out circuit of the flash memory which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図7に示した読出し回路における読出し動作のタイミングチャートである。8 is a timing chart of a read operation in the read circuit shown in FIG. 本発明の実施形態4に係るフラッシュメモリの読出し回路を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the read-out circuit of the flash memory which concerns on Embodiment 4 of this invention. 図9に示した読出し回路における読出し動作のタイミングチャートである。10 is a timing chart of a read operation in the read circuit shown in FIG. 9. 本発明の実施形態5に係るフラッシュメモリの読出し回路を例示する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a flash memory read circuit according to a fifth embodiment of the invention; 図11に示した読出し回路における読出し動作のタイミングチャートである。12 is a timing chart of a read operation in the read circuit shown in FIG. 本発明の実施形態6に係るフラッシュメモリの読出し回路を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the read-out circuit of the flash memory which concerns on Embodiment 6 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 データプロセッサ
2 フラッシュメモリ(FLASH)
3 中央演算装置(CPU)
5 リードオンリーメモリ(ROM)
6 ランダムアクセスメモリ(RAM)
7 ダイレクトメモリアクセスコントローラ(DMAC)
8 シリアルコミュニケーションインタフェース回路(SCI)
9 タイマ(TIMER)
10 クロックパルス発生回路(CPG)
11 クロックライン
12〜20 入出力ポート(IOP)
30 フラッシュメモリアレイ
31 制御回路
32 入出力回路
33 アドレスバッファ
34 Xデコーダ
35 Yデコーダ
36 読出し用電流源
37 カラムスイッチ回路
38 センスアンプ
39 書込み回路
40 電源回路
1 Data processor 2 Flash memory (FLASH)
3 Central processing unit (CPU)
5 Read-only memory (ROM)
6 Random access memory (RAM)
7 Direct memory access controller (DMAC)
8 Serial communication interface circuit (SCI)
9 Timer (TIMER)
10 Clock pulse generator (CPG)
11 Clock line 12-20 Input / output port (IOP)
30 Flash Memory Array 31 Control Circuit 32 Input / Output Circuit 33 Address Buffer 34 X Decoder 35 Y Decoder 36 Current Source for Reading 37 Column Switch Circuit 38 Sense Amplifier 39 Write Circuit 40 Power Supply Circuit

Claims (8)

複数のワード線と、複数の第1データ線と、複数の第2データ線と、対応する第1データ線と第2データ線との間に接続され、且つ対応するワード線によって選択的にスイッチ制御される複数の不揮発性メモリセルとを有するメモリアレイと、
読出し動作において、前記各々の第1データ線に並列的に電流を供給する電流源回路と、
前記複数の第1データ線の中からアドレス信号で指定された第1データ線を共通データ線に接続するカラムスイッチ回路と、
読出し動作において、前記共通データ線に伝達された読出し信号を入力して増幅する増幅回路と、を備える記憶装置。
A plurality of word lines, a plurality of first data lines, a plurality of second data lines, connected between corresponding first data lines and second data lines, and selectively switched by the corresponding word lines A memory array having a plurality of non-volatile memory cells to be controlled;
In a read operation, a current source circuit that supplies current in parallel to each of the first data lines;
A column switch circuit for connecting a first data line designated by an address signal from the plurality of first data lines to a common data line;
A storage device comprising: an amplification circuit that inputs and amplifies a read signal transmitted to the common data line in a read operation.
前記第1データ線は、メインビット線と、前記メインビット線にストリングスイッチを介して接続されたサブビット線から成り、
前記不揮発性メモリセルは、前記サブビット線と前記第2データ線との間に接続される請求項1記載の記憶装置。
The first data line includes a main bit line and a sub bit line connected to the main bit line via a string switch,
The memory device according to claim 1, wherein the nonvolatile memory cell is connected between the sub bit line and the second data line.
前記第2データ線は、隣り合う前記サブビット線に接続される前記不揮発性メモリセルに共有される請求項2記載の記憶装置。   The storage device according to claim 2, wherein the second data line is shared by the nonvolatile memory cells connected to the adjacent sub bit lines. 前記カラムスイッチ回路は、前記各々の第1データ線毎に接続された第1カラムスイッチと、前記共通データ線に接続された第2カラムスイッチとを有し、
前記第1カラムスイッチは、所定数の前記第1データ線毎にグループ化され、グループ毎に前記アドレス信号の一部の信号で共通に指定された第1データ線を選択し、
前記第2カラムスイッチは、前記第1カラムスイッチにより選択された前記第1データ線の中から、前記アドレス信号の残りの信号で指定された第1データ線を選択する請求項1記載の記憶装置。
The column switch circuit includes a first column switch connected to each of the first data lines, and a second column switch connected to the common data line,
The first column switch is grouped for each of a predetermined number of the first data lines, and selects a first data line commonly designated by a part of the address signal for each group,
2. The storage device according to claim 1, wherein the second column switch selects a first data line designated by a remaining signal of the address signal from among the first data lines selected by the first column switch. .
前記複数の不揮発性メモリセルは、対応する前記第1データ線と前記第2データ線の間で並列に接続されている請求項1記載の記憶装置。   The storage device according to claim 1, wherein the plurality of nonvolatile memory cells are connected in parallel between the corresponding first data line and the second data line. 前記複数の不揮発性メモリセルは、対応する前記第1データ線と前記第2データ線の間で直列に接続されている請求項1記載の記憶装置。   The storage device according to claim 1, wherein the plurality of nonvolatile memory cells are connected in series between the corresponding first data line and the second data line. 複数のビット線と、前記複数のビット線の各々に接続される複数の不揮発性メモリセルと、単数又は複数のセンス回路とを有し、
前記センス回路の入力は、少なくとも2本のビット線各々にスイッチ回路を介して接続され、
前記少なくとも2本のビット線各々には、並列的に電流を供給する電流供給回路が接続され、
前記少なくとも2本のビット線に接続される前記不揮発性メモリセルからの読出動作において、前記スイッチ回路の制御により、前記少なくとも2本のビット線と前記センス回路とを切断している状態で前記電流供給回路から前記少なくとも2本のビット線に電流を供給し、前記スイッチ回路の制御により、前記少なくとも2本のビット線の一方を前記センス回路に接続して第1の不揮発性メモリセルに格納されたデータの読出しを行った後、前記スイッチ回路の制御により、前記少なくとも2本のビット線の他方を前記センス回路に接続して第2の不揮発性メモリセルに格納されたデータの読出しを行う記憶装置。
A plurality of bit lines; a plurality of nonvolatile memory cells connected to each of the plurality of bit lines; and a single or a plurality of sense circuits;
The input of the sense circuit is connected to each of at least two bit lines via a switch circuit,
A current supply circuit that supplies current in parallel is connected to each of the at least two bit lines.
In a read operation from the non-volatile memory cell connected to the at least two bit lines, the current is applied while the at least two bit lines and the sense circuit are disconnected under the control of the switch circuit. A current is supplied from the supply circuit to the at least two bit lines, and one of the at least two bit lines is connected to the sense circuit and stored in the first nonvolatile memory cell under the control of the switch circuit. After reading the data, the control circuit controls the memory to read the data stored in the second nonvolatile memory cell by connecting the other of the at least two bit lines to the sense circuit. apparatus.
中央処理装置を更に有し、
前記スイッチ回路の制御は、前記中央処理装置からの制御に応じて行われる請求項7記載の記憶装置。
A central processing unit,
The storage device according to claim 7, wherein the switch circuit is controlled according to control from the central processing unit.
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