JP2011090744A - Output circuit, semiconductor memory device and data reading method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体記憶装置に利用されるセンスアンプ回路に関し、特にノイズ耐性の高いセンスアンプ回路に関する。 The present invention relates to a sense amplifier circuit used in a semiconductor memory device, and more particularly to a sense amplifier circuit having high noise resistance.
近年、パーソナルコンピュータ又は携帯電話機など半導体記憶装置を搭載した製品が多く実用化されている。このような電子機器に搭載される半導体記憶装置は、複数のメモリセルから構成されるメモリセルアレイを有しており、各メモリセルのデータ値に応じてセル電流が出力され、当該セル電流に基づいてデータ出力を行うようになっている。特に、このような半導体記憶装置は、セル電流又は当該セル電流に基づいて変化する電位が微量であるため、セル電流又はそれに基づいて変化する電位をデジタルレベルとして取り扱いが可能になるレベルにまで増幅するセンスアンプ回路を備えている。 In recent years, many products equipped with semiconductor storage devices such as personal computers or mobile phones have been put into practical use. A semiconductor memory device mounted on such an electronic device has a memory cell array composed of a plurality of memory cells, and a cell current is output according to the data value of each memory cell. Data output. In particular, since such a semiconductor memory device has a very small amount of cell current or potential that changes based on the cell current, the cell current or potential that changes based on the cell current is amplified to a level that can be handled as a digital level. A sense amplifier circuit is provided.
具体的には、このセンスアンプ回路は、メモリセルアレイを構成するメモリセルと同一なセル(すなわち、ダミーセル)から構成される回路(以下、「ダミーセル回路」という。)を備え、このダミーセル回路から出力される参照電流又はそれに基づいて変化する参照電圧と、メモリセルからのデータの読み出しに基づいてメモリセルアレイから出力されたセル電流又はそれに基づいて変化するセル電位と、を比較するようになっている。そして、このセンスアンプ回路は、この比較結果に基づいて、メモリセルに記憶されたデータ値を示す信号を所定のレベルによって出力するようになっている。すなわち、このセンスアンプ回路は、参照電流又は参照電圧とセル電流又はセル電位とが一致する場合に、「1」を出力し、そうでなければ「0」を出力するようになっている。 Specifically, the sense amplifier circuit includes a circuit (hereinafter referred to as “dummy cell circuit”) configured by the same cell (that is, a dummy cell) as a memory cell configuring the memory cell array, and outputs from the dummy cell circuit. The reference current that is generated or the reference voltage that changes based on the reference current is compared with the cell current that is output from the memory cell array based on the reading of data from the memory cell or the cell potential that changes based on the cell current. . The sense amplifier circuit outputs a signal indicating a data value stored in the memory cell at a predetermined level based on the comparison result. That is, the sense amplifier circuit outputs “1” when the reference current or reference voltage matches the cell current or cell potential, and outputs “0” otherwise.
このようなセンスアンプ回路においては、各メモリセルのデータ値を微量なセル電流の変化に基づいて検知しているため、内部においてノイズが発生された場合など種々のノイズがセル電流に印加されると的確にセル電流を検知及びそれに基づくデータ値を判定することが難しくなるので、ノイズの影響を排除する必要がある。 In such a sense amplifier circuit, since the data value of each memory cell is detected based on a minute change in cell current, various noises are applied to the cell current, such as when noise is generated inside. It is difficult to accurately detect the cell current and determine the data value based on it, so it is necessary to eliminate the influence of noise.
例えば、的確にセル電流を検知するセンスアンプとしては、メモリセルアレイにおける静電容量とダミーセル回路の静電容量が等しくなるように当該ダミーセル回路にコンデンサ(寄生コンデンサ)を設けたものが知られている(例えば、特許文献1)。具体的には、この特許文献1に記載のセンスアンプ回路は、メモリセルアレイとダミーセル回路とにおいて対応するそれぞれの経路、すなわち、MOSトランジスタ及びセル電流が流れる経路及び参照電流が流れる経路における静電容量が等しくなるように、ダミーセル回路の所定の素子にコンデンサを設けている。また、その他のセンスアンプとしては、メモリセルアレイ内におけるセル電流が流れるビット線とダミーセル回路内における参照電流が流れるダミービット線との負荷を同一にするために、メモリセルアレイのメモリセルとダミーセル回路のメモリセルの各素子のサイズを同一にするものも知られている(例えば、特許文献2)。
For example, a sense amplifier that accurately detects a cell current is known in which a capacitor (parasitic capacitor) is provided in the dummy cell circuit so that the capacitance in the memory cell array is equal to the capacitance in the dummy cell circuit. (For example, patent document 1). Specifically, the sense amplifier circuit disclosed in
しかしながら、特許文献1に記載のセンスアンプ回路にあっては、マトリクス状に配列された複数のメモリセルを有するメモリセルアレイについては想定されておらず、マトリクス状にメモリセルを有するメモリセルアレイに対して、当該メモリセルに記憶されたデータ値を読み出す際のセンスアンプにおける誤判定を回避させることはできない。
However, in the sense amplifier circuit described in
また、このセンスアンプ回路にあっては、単一のダミーセルを有するダミーセル回路を有しており、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイとのレイアウトが非同一であるとともに、ダミーセルがメモリセルに連動して選択される構成を備えていないので、ダミーセル回路とメモリセルとにおける完全に寄生容量を同一にすることができず、メモリセルに記憶されたデータ値を読み出す際のセンスアンプにおける誤判定を回避させることはできない。 Further, this sense amplifier circuit has a dummy cell circuit having a single dummy cell, the layout of the memory cell array having a plurality of memory cells is not identical, and the dummy cells are linked to the memory cells. Therefore, the parasitic capacitances in the dummy cell circuit and the memory cell cannot be made completely the same, and the erroneous determination in the sense amplifier when reading the data value stored in the memory cell is avoided. I can't let you.
また、特許文献2に記載のセンスアンプ回路にあっては、メモリセルとダミーセル回路とにおける一部のトランジスタの接続が異なるので、具体的には、一部のトランジスタ(特許文献2における図5に示すトランジスタTr2)のソースとドレインの接続が異なるので、メモリセルアレイとダミーセル回路のレイアウトが非同一である。しがって、このセンスアンプ回路にあっては、メモリセルアレイとダミーセル回路を同一な回路構成を備えることによって、ノイズが印加されたとしても各メモリセルに記憶されているデータ値を的確に読み出しことについては言及されていない。
Further, in the sense amplifier circuit described in
さらに、この特許文献2に記載のセンスアンプ回路にあっては、特許文献1と同様に、マトリクス状に配列された複数のメモリセルを有するメモリセルアレイについては想定されておらず、マトリクス状にメモリセルを有するメモリセルアレイに対して、当該メモリセルに記憶されたデータ値を読み出す際のセンスアンプにおける誤判定を回避させることはできない。
Further, in the sense amplifier circuit described in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ノイズが印加されたとしても各メモリセルに記憶されているデータ値を的確に読み出して出力することができるマトリクス状に配列されたメモリセルアレイに対するセンスアンプ回路及びそれを有する半導体記憶装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to form a matrix that can accurately read and output data values stored in each memory cell even when noise is applied. It is an object of the present invention to provide a sense amplifier circuit for a memory cell array and a semiconductor memory device having the same.
(1)上記課題を解決するため、本発明は、複数のビット線と、複数のワード線と、前記複数のビット線及び前記複数のワード線のそれぞれの交点にマトリクス状に配設された複数のメモリセルと、を有するメモリセルアレイからデータを読み出して外部に出力する出力回路であって、一のビット線及び一のワード線に接続された前記各メモリセルと同一の特性を有する複数のダミーセルから構成されるダミーセルアレイであって、前記メモリセルアレイの少なくとも一のビット線に基づいて形成されるメモリセルの列について同一のレイアウトを有するダミーセルアレイと、所定の指示に基づいて一のメモリセルが選択されることによってビット線を流れるビット線電流を検知する第1検知手段と、前記一のメモリセルの選択に連動して当該選択されたメモリセルに対応する一のダミーセルが選択されることによって前記ダミーセルアレイから出力される参照電流を検知する第2検知手段と、前記検知されたビット線電流と前記検知された参照電流とに基づいて、前記選択されたメモリセルに記憶されているデータ値を判定する判定手段と、前記判定手段によって判定されたデータ値を外部に出力する出力手段と、を備える構成を有している。 (1) In order to solve the above-described problem, the present invention provides a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a plurality of bit lines and a plurality of word lines arranged in a matrix at each intersection of the plurality of bit lines and the plurality of word lines. And a plurality of dummy cells having the same characteristics as each of the memory cells connected to one bit line and one word line. A dummy cell array having the same layout for a column of memory cells formed on the basis of at least one bit line of the memory cell array, and one memory cell based on a predetermined instruction. First detection means for detecting a bit line current flowing through the bit line when selected, and in conjunction with the selection of the one memory cell. Second detection means for detecting a reference current output from the dummy cell array by selecting one dummy cell corresponding to the selected memory cell; the detected bit line current; and the detected reference current; And determining means for determining the data value stored in the selected memory cell, and output means for outputting the data value determined by the determining means to the outside. .
この構成を有することにより、本発明は、ダミーセルアレイがメモリセルアレイの少なくとも一のビット線に基づいて形成されるメモリセルの列について同一のレイアウトを有しており、所定の指示に基づいて一のメモリセルが選択されると、当該選択されたメモリセルに対応する一のダミーセルが選択されて当該選択されたダミーセルに基づく参照電流を検知することができる。 With this configuration, the present invention has a dummy cell array having the same layout with respect to a column of memory cells formed based on at least one bit line of the memory cell array. When a memory cell is selected, one dummy cell corresponding to the selected memory cell is selected, and a reference current based on the selected dummy cell can be detected.
したがって、本発明は、選択されたメモリセルに接続されたビット線上(すなわち、ビット線電流が流れる経路上)に形成される寄生容量と参照電流が流れるダミーセルアレイの経路上(すなわち、参照電流が流れる経路上)に形成される寄生容量を、回路構成を複雑にすることなく容易に等しくすることができるので、ノイズが印加されたとしてもビット線電流と参照電流におけるノイズに基づく変化が等しくなるので、各メモリセルに記憶されているデータ値を的確に読み出して出力することができる。 Therefore, according to the present invention, the parasitic capacitance formed on the bit line connected to the selected memory cell (that is, the path through which the bit line current flows) and the path of the dummy cell array through which the reference current flows (that is, the reference current is The parasitic capacitance formed on the flow path) can be easily equalized without complicating the circuit configuration, so that even if noise is applied, the noise-based changes in the bit line current and reference current are equal. Therefore, the data value stored in each memory cell can be accurately read and output.
(2)また、本発明は、前記ダミーセルアレイが、前記ワード線に基づいて形成される行と前記ビット線に基づいて形成される列とによって形成される前記メモリセルアレイのマトリクス構造と同一のマトリクス構造を有し、前記一のメモリセルが選択されたときに、当該選択されたメモリセルと同一の配列位置に属する一のダミーセルが選択される構成を有している。 (2) Further, in the present invention, the dummy cell array has the same matrix as the matrix structure of the memory cell array formed by the rows formed based on the word lines and the columns formed based on the bit lines. When the one memory cell is selected, one dummy cell belonging to the same arrangement position as the selected memory cell is selected.
この構成により、本発明は、所定の指示に基づいて一のメモリセルが選択されると、同一のマトリクス構造を有するダミーセルアレイにおいて、同一の配列位置に属するダミーセルを選択することができるので、選択されたメモリセルが接続されるビット線上(すなわち、ビット線電流が流れる経路上)に形成される寄生容量と、選択されたダミーセルが属する列における経路上、(すなわち、参照電流が流れる経路上)に形成される寄生容量と、を等しくすることができる。 With this configuration, when one memory cell is selected based on a predetermined instruction, the present invention can select dummy cells belonging to the same array position in a dummy cell array having the same matrix structure. The parasitic capacitance formed on the bit line to which the selected memory cell is connected (that is, on the path through which the bit line current flows) and the path in the column to which the selected dummy cell belongs (that is, on the path through which the reference current flows) Can be made equal to the parasitic capacitance formed.
したがって、本発明は、ノイズが印加されたとしてもビット線電流と参照電流におけるノイズに基づく変化が等しくなるので、各メモリセルに記憶されているデータ値を的確に読み出して出力することができる。 Therefore, according to the present invention, even if noise is applied, the change based on the noise in the bit line current and the reference current becomes equal, so that the data value stored in each memory cell can be accurately read and output.
(3)また、本発明は、前記ダミーセルアレイが、前記ビット線に基づいて形成される前記メモリセルアレイの各ビット線の列と同一の列構造を有する単一の列から形成され、前記一のメモリセルが選択されたときに、当該選択されたメモリセルと同一の行に属する一のダミーセルが選択される構成を有している。 (3) Further, in the present invention, the dummy cell array is formed of a single column having the same column structure as the column of each bit line of the memory cell array formed based on the bit line. When a memory cell is selected, one dummy cell belonging to the same row as the selected memory cell is selected.
この構成により、本発明は、所定の指示に基づいて一のメモリセルが選択されると、同一の列構造を有するダミーセルアレイにおける同一の行に属するダミーセルを選択することができるので、ダミーセルアレイの構造を簡易にしつつ、ビット線上(すなわち、ビット線電流が流れる経路上)に形成される寄生容量と、選択されたダミーセルが属するダミーセルアレイの列における経路上(すなわち、参照電流が流れる経路上)に形成される寄生容量と、を等しくすることができる。 With this configuration, when one memory cell is selected based on a predetermined instruction, the present invention can select a dummy cell belonging to the same row in a dummy cell array having the same column structure. While simplifying the structure, the parasitic capacitance formed on the bit line (that is, on the path through which the bit line current flows) and the path in the column of the dummy cell array to which the selected dummy cell belongs (that is, on the path through which the reference current flows) Can be made equal to the parasitic capacitance formed.
(4)また、本発明は、一のメモリセルが選択される際に前記メモリセルアレイの複数のビット線の中から当該メモリセルが属するビット線を選択するための複数の第1切り換えスイッチを有するメモリセル用列選択手段と、前記第1切り換えスイッチと同一の特性を有し、前記第1切り換えスイッチと同数の第2切り換えスイッチを備えるダミーセル用列選択手段であって、前記メモリセル用列選択手段と同一の構造を有し、前記ダミーセルアレイに接続されるダミーセル用列選択手段と、を更に備え、前記ダミーセル用列選択手段が、前記一のメモリセルが選択される際に当該一のメモリセルが属する一のビット線の列を選択するための第1切り換えスイッチに対応する第2切り換えスイッチを駆動し、前記各第2切り換えスイッチには、前記単一の列を有する前記ダミーセルアレイが接続されている構成を有している。 (4) The present invention further includes a plurality of first changeover switches for selecting a bit line to which the memory cell belongs from a plurality of bit lines of the memory cell array when one memory cell is selected. Memory cell column selection means, the dummy cell column selection means having the same characteristics as the first changeover switch and having the same number of second changeover switches as the first changeover switch, And a dummy cell column selection unit connected to the dummy cell array, wherein the dummy cell column selection unit selects the one memory cell when the one memory cell is selected. A second changeover switch corresponding to a first changeover switch for selecting a column of one bit line to which the cell belongs is driven; It has a configuration in which the dummy cell array having a single row are connected.
この構成により、本発明は、何れのビット線に接続されたメモリセルが接続されたとしても、同一のダミーセルアレイ上の列に接続されるとともに、メモリセル用列選択手段とダミーセル用列選択手段の構成及び特性が同一であるので、ダミーセルアレイの構造を簡易にしつつ、ビット線電流が流れる経路上に形成される寄生容量と参照電流が流れる経路上に形成される寄生容量を等しくすることができる。 With this configuration, the present invention enables the memory cell column selection means and the dummy cell column selection means to be connected to a column on the same dummy cell array regardless of which memory cell connected to any bit line is connected. Therefore, the parasitic capacitance formed on the path through which the bit line current flows can be made equal to the parasitic capacitance formed on the path through which the reference current flows, while simplifying the structure of the dummy cell array. it can.
(5)また、本発明は、前記ダミーセルアレイの各ダミーセルには、他のダミーセルと同一の値が記憶されている構成を有している。 (5) Moreover, this invention has the structure by which the same value as another dummy cell is memorize | stored in each dummy cell of the said dummy cell array.
この構成を有することにより、本発明は、何れのダミーセルが選択されたとしても常に同じ値に基づく参照電流を検知するので、セル電流を常に基準となる参照電流と的確に比較することができるとともに、各メモリセルに記憶されているデータ値を判定して出力することができる。 By having this configuration, the present invention always detects the reference current based on the same value regardless of which dummy cell is selected, so that the cell current can always be accurately compared with the reference current as a reference. The data value stored in each memory cell can be determined and output.
(6)上記課題を解決するため、本発明は、複数のビット線と、複数のワード線と、前記複数のビット線及び前記複数のワード線のそれぞれの交点にマトリクス状に配設された複数のメモリセルと、を有するメモリセルアレイと、一のビット線及び一のワード線に接続された前記各メモリセルと同一の特性を有する複数のダミーセルから構成されるダミーセルアレイであって、前記メモリセルアレイの少なくとも一のビット線に基づいて形成されるメモリセルの列について同一のレイアウトを有するダミーセルアレイと、所定の指示に基づいて一のメモリセルが選択されることによってビット線を流れるビット線電流を検知する第1検知手段と、前記一のメモリセルの選択に連動して当該選択されたメモリセルに対応する一のダミーセルが選択されることによって前記ダミーセルアレイから出力される参照電流を検知する第2検知手段と、前記検知されたビット線電流と前記検知された参照電流と、に基づいて、前記選択されたメモリセルに記憶されているデータ値を判定する判定手段と、前記判定手段によって判定されたデータ値を外部に出力する出力手段と、を備える構成を有している。 (6) In order to solve the above-described problem, the present invention provides a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a plurality of bit lines and a plurality of word lines arranged in a matrix at each intersection point A memory cell array, and a plurality of dummy cells having the same characteristics as each of the memory cells connected to one bit line and one word line, the memory cell array A dummy cell array having the same layout for a column of memory cells formed on the basis of at least one bit line, and a bit line current flowing through the bit line by selecting one memory cell based on a predetermined instruction First dummy detecting means and a dummy cell corresponding to the selected memory cell are selected in conjunction with the selection of the one memory cell. Is stored in the selected memory cell on the basis of the second detection means for detecting the reference current output from the dummy cell array, the detected bit line current and the detected reference current. A determination means for determining the data value being output, and an output means for outputting the data value determined by the determination means to the outside.
この構成を有することにより、本発明は、ダミーセルアレイがメモリセルアレイの少なくとも一のビット線に基づいて形成されるメモリセルの列について同一のレイアウトを有しており、所定の指示に基づいて一のメモリセルが選択されると、当該選択されたメモリセルに対応する一のダミーセルが選択されて当該選択されたダミーセルに基づく参照電流を検知することができる。 With this configuration, the present invention has a dummy cell array having the same layout with respect to a column of memory cells formed based on at least one bit line of the memory cell array. When a memory cell is selected, one dummy cell corresponding to the selected memory cell is selected, and a reference current based on the selected dummy cell can be detected.
したがって、本発明は、選択されたメモリセルに接続されたビット線上(すなわち、ビット線電流が流れる経路上)に形成される寄生容量と参照電流が流れるダミーセルアレイの経路上(すなわち、参照電流が流れる経路上)に形成される寄生容量を、回路構成を複雑にすることなく容易に等しくすることができるので、本発明は、ノイズが印加されたとしてもビット線電流と参照電流におけるノイズに基づく変化が等しくなるので、各メモリセルに記憶されているデータ値を的確に読み出して出力することができる。 Therefore, according to the present invention, the parasitic capacitance formed on the bit line connected to the selected memory cell (that is, the path through which the bit line current flows) and the path of the dummy cell array through which the reference current flows (that is, the reference current is Since the parasitic capacitance formed on the flowing path can be easily equalized without complicating the circuit configuration, the present invention is based on the noise in the bit line current and the reference current even when noise is applied. Since the changes are equal, the data value stored in each memory cell can be accurately read and output.
(7)また、本発明は、複数の前記メモリセルアレイを備えるとともに、各メモリセルアレイと同一の構造を有し、単一の前記ダミーセルアレイを備える構成を有している。 (7) The present invention includes a plurality of the memory cell arrays, the same structure as each memory cell array, and a single dummy cell array.
この構成により、本発明は、単一のダミーセルアレイに基づいて複数のメモリセルアレイにおける参照電流を出力することができるので、ダミーセルアレイの構造を簡易にしつつ、ビット線電流が流れる経路上に形成される寄生容量とダミーセルアレイの参照電流が流れる経路上に形成される寄生容量を等しくすることができる。 With this configuration, the present invention can output reference currents in a plurality of memory cell arrays based on a single dummy cell array, so that the dummy cell array is simplified and formed on a path through which a bit line current flows. The parasitic capacitance formed on the path through which the reference current of the dummy cell array flows can be made equal.
(8)上記課題を解決するため、本発明は、複数のビット線と、複数のワード線と、前記複数のビット線及び前記複数のワード線のそれぞれの交点にマトリクス状に配設された複数のメモリセルと、を有するメモリセルアレイと、一のビット線及び一のワード線に接続された前記各メモリセルと同一の特性を有する複数のダミーセルから構成されるダミーセルアレイであって、前記メモリセルアレイの少なくとも一のビット線に基づいて形成されるメモリセルの列について同一のレイアウトを有するダミーセルアレイと、を有する半導体記憶装置における前記メモリセルに記憶されたデータ値を読み出すデータの読み出し方法であって、所定の指示に基づいて一のメモリセルが選択される第1選択工程と、前記一のメモリセルの選択に連動して当該選択されたメモリセルに対応する一のダミーセルが選択される第2選択工程と、前記一のメモリセルが選択されることによって前記メモリセルアレイから出力される前記ビット線を流れるビット線電流と、前記一のダミーセルが選択されることによって前記ダミーセルアレイから出力される参照電流と、に基づいて、前記選択されたメモリセルに記憶されているデータ値を判定する判定工程と、前記判定手段によって判定されたデータ値を外部に出力する出力工程と、を含む構成を有している。 (8) In order to solve the above problem, the present invention provides a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a plurality of bit lines and a plurality of word lines arranged in a matrix at each intersection of the plurality of bit lines and the plurality of word lines. A memory cell array, and a plurality of dummy cells having the same characteristics as each of the memory cells connected to one bit line and one word line, the memory cell array A data reading method for reading a data value stored in the memory cell in a semiconductor memory device having a dummy cell array having the same layout for a column of memory cells formed based on at least one bit line A first selection step in which one memory cell is selected based on a predetermined instruction, and in conjunction with the selection of the one memory cell. A second selection step in which one dummy cell corresponding to the selected memory cell is selected; a bit line current flowing through the bit line output from the memory cell array when the one memory cell is selected; A determination step of determining a data value stored in the selected memory cell based on a reference current output from the dummy cell array when the one dummy cell is selected; And an output process for outputting the data value to the outside.
この構成を有することにより、本発明は、ダミーセルアレイがメモリセルアレイの少なくとも一のビット線に基づいて形成されるメモリセルの列について同一のレイアウトを有しており、所定の指示に基づいて一のメモリセルが選択されると、当該選択されたメモリセルに対応する一のダミーセルが選択されて当該選択されたダミーセルに基づく参照電流を検知することができる。 With this configuration, the present invention has a dummy cell array having the same layout with respect to a column of memory cells formed based on at least one bit line of the memory cell array. When a memory cell is selected, one dummy cell corresponding to the selected memory cell is selected, and a reference current based on the selected dummy cell can be detected.
したがって、本発明は、選択されたメモリセルに接続されたビット線上(すなわち、ビット線電流が流れる経路上)に形成される寄生容量と参照電流が流れるダミーセルアレイの経路上(すなわち、参照電流が流れる経路上)に形成される寄生容量を、回路構成を複雑にすることなく容易に等しくすることができる。ノイズが印加されたとしてもビット線電流と参照電流におけるノイズに基づく変化が等しくなるので、各メモリセルに記憶されているデータ値を的確に読み出して出力することができる。 Therefore, according to the present invention, the parasitic capacitance formed on the bit line connected to the selected memory cell (that is, the path through which the bit line current flows) and the path of the dummy cell array through which the reference current flows (that is, the reference current is The parasitic capacitance formed on the flow path can be easily equalized without complicating the circuit configuration. Even if noise is applied, the change in the bit line current and the reference current based on the noise becomes equal, so that the data value stored in each memory cell can be accurately read and output.
本発明は、選択されたメモリセルに接続されたビット線上(すなわち、ビット線電流が流れる経路上)に形成される寄生容量と参照電流が流れるダミーセルアレイの経路上(すなわち、参照電流が流れる経路上)に形成される寄生容量を、回路構成を複雑にすることなく容易に等しくすることができるので、ノイズが印加されたとしてもビット線電流と参照電流におけるノイズに基づく変化が等しくなるので、各メモリセルに記憶されているデータ値を的確に読み出して出力することができる。 The present invention provides a parasitic capacitance formed on a bit line connected to a selected memory cell (that is, a path through which a bit line current flows) and a dummy cell array path through which a reference current flows (that is, a path through which the reference current flows). Since the parasitic capacitance formed in (above) can be easily made equal without complicating the circuit configuration, even if noise is applied, the change based on the noise in the bit line current and the reference current becomes equal. The data value stored in each memory cell can be accurately read and output.
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、ROM:Read Only Memoryなどの所定のデータ値(例えば、「0」と「1」)をそれぞれ記憶する複数のメモリセルから構成されるメモリセルアレイを有する半導体記憶装置に本発明の出力回路及び半導体記憶装置を適用した場合の実施形態である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment described below, a semiconductor memory having a memory cell array composed of a plurality of memory cells each storing predetermined data values (for example, “0” and “1”) such as ROM: Read Only Memory. In this embodiment, the output circuit and the semiconductor memory device of the present invention are applied to the device.
<第1実施形態>
はじめに、図1〜図4の各図を用いて本発明に係る半導体記憶装置Sの第1実施形態について説明する。
<First Embodiment>
First, a first embodiment of a semiconductor memory device S according to the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、本実施形態の半導体記憶装置Sの構成について説明する。なお、図1は、本実施形態における半導体記憶装置Sの構成を示す構成図である。 First, the configuration of the semiconductor memory device S of this embodiment will be described. FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the semiconductor memory device S in the present embodiment.
本実施形態の半導体記憶装置Sは、図1に示すように、複数のビット線B及び複数のワード線Wのそれぞれの交点に、一のビット線B及び一のワード線Wに接続されつつ設けられた各メモリセルMCから構成されるメモリセルアレイ100を有し、所定の指示として入力された複数ビットのメモリアドレスを有するアドレスデータに基づいて選択されたメモリセルMCから、当該メモリセルMCに記憶されたデータ値を読み出して外部にデータとして出力するようになっている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor memory device S of the present embodiment is provided at each intersection of a plurality of bit lines B and a plurality of word lines W while being connected to one bit line B and one word line W. A
特に、本実施形態の半導体記憶装置Sは、的確にメモリセルMCから読み出したデータ出力を実行するために、各メモリセルMCと同一の構造を有する複数のダミーセルDCを備え、各ダミーセルDCがメモリセルアレイ100の各メモリセルMCと同一のレイアウトによって配置されている単一のダミーセルアレイ110を有している。
In particular, the semiconductor memory device S of the present embodiment includes a plurality of dummy cells DC having the same structure as each memory cell MC in order to accurately output data read from the memory cell MC, and each dummy cell DC is a memory. It has a single
また、この半導体記憶装置Sは、n+mビットによって構成されているアドレスデータを上位nビットのカラムアドレス及び下位mビットのロウアドレスによってメモリセルアレイ100における一のメモリセルMCを特定するために、nビットから構成されるアドレス入力に対して2nビットのアドレス出力を有するカラムアドレスデコーダ120と、mビットから構成されるアドレス入力に対して2mビットのアドレス出力を有するロウアドレスデコーダ130と、を有している、
In addition, the semiconductor memory device S uses n bits to identify one memory cell MC in the
さらに、この半導体記憶装置Sは、ダミーセルアレイ110から出力された参照電流に基づいて、選択されたメモリセルMCのデータ値を判定するための参照電圧を生成するバイアス電位生成回路140と、参照電圧と選択されたメモリセルMCにメモリセルアレイ100から出力されるセル電流に基づいて、選択されたメモリセルMCのデータ値を判定するとともに当該判定結果をデータとして外部に出力する複数のセンスアンプ150と、を有している。
Further, the semiconductor memory device S includes a bias potential generation circuit 140 that generates a reference voltage for determining the data value of the selected memory cell MC based on the reference current output from the
なお、例えば、本実施形態のダミーセルアレイ110、バイアス電位生成回路140及びセンスアンプ150は、本発明の出力回路を構成し、特に、バイアス電位生成回路140は、本発明の第2検知手段を構成する。また、例えば、本実施形態のセンスアンプ150は、本発明の第1検知手段及び判定手段を構成する。
For example, the
次に、図2〜図4の各図を用いて本実施形態の半導体記憶装置Sにおける各部の詳細について説明する。なお、図2は、本実施形態におけるカラムアドレスデコーダ120及びロウアドレスデコーダ130の動作を説明するための図であり、図3は、本実施形態における半導体記憶装置Sのメモリセルアレイ100及びダミーセルアレイ110の関係を説明するための図である。また、図4は、本実施形態のバイアス電位生成回路140及びセンスアンプ150の回路を示す回路図である。
Next, details of each part in the semiconductor memory device S of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 is a diagram for explaining the operations of the
カラムアドレスデコーダ120は、n個の論理否定回路と2n個の論理積回路とを有し、アドレスデータの上位nビットから構成されるカラムアドレスのデータを受信し、受信したカラムアドレスのデータに基づいて一のカラムアドレス出力を「1」のデータ値として出力するようになっている。例えば、図2(a)に示すように、A0及びA1の2ビットから構成されるカラムアドレスを受信する場合には、このカラムアドレスデコーダ120は、2個の論理否定回路と4個の論理積回路とを有し、A0及びA1に入力される「0」及び「1」のデータ値に基づいてC0〜C3の何れかのカラムアドレス出力のデータ値を「1」にしてメモリセルアレイ100に出力するようになっている。
The
ロウアドレスデコーダ130は、m個の論理否定回路と2m個の論理積回路とを有し、アドレスデータの下位mビットから構成されるロウアドレスのデータを受信し、受信したロウアドレスのデータに基づいて一のロウアドレス出力を「1」のデータ値として出力するようになっている。例えば、図2(b)に示すように、0及びB1の2ビットから構成されるロウアドレスを受信する場合には、このカラムアドレスデコーダ120は、2個の論理否定回路と4個の論理積回路とを有し、A3及びA4に入力される「0」及び「1」のデータ値に基づいてR0〜R3の何れかのロウアドレス出力のデータ値を「1」にしてメモリセルアレイ100に出力するようになっている。
The
メモリセルアレイ100は、カラムアドレス出力に基づいて一のビット線Bが選択されるとともに、ロウアドレス出力に基づいて一のワード線Wが選択されるように、マトリクス状に複数のメモリセルMCを有している。すなわち、このメモリセルアレイ100においては、カラムアドレス出力に基づいてマトリクス状の各メモリセルMCにおける一の列に属するメモリセルMC群が選択されるとともに、当該選択された一の列に属するメモリセルMC群の中からロウアドレス出力に基づいて一のメモリセルMCが選択されるようになっている。そして、このメモリセルアレイ100は、一のメモリセルMCが選択されると、当該選択されたメモリセルMCが有するデータ値に基づいてセル電流(以下、「ビット線電流」ともいう。)をセンスアンプ150に出力するようになっている。
The
例えば、本実施形態のメモリセルアレイ100は、図3に示すように、カラムアドレス出力毎に、各カラムアドレスの出力に基づいてそれぞれ駆動する各ビット線B上に設けられた複数のスイッチングトランジスタSTと、ビット線B及びワード線Wの各交点に設けられ、何れか一のビット線Bおよび何れか一のワード線Wに接続された複数のメモリセルMCと、を有している。なお、例えば、本実施形態のメモリセルアレイ100におけるスイッチングトランジスタSTは、本発明のメモリセル用列選択手段を構成する。
For example, as shown in FIG. 3, the
各スイッチングトランジスタSTは、N型のMOSのトランジスタであって、各ダミービット線DBの先頭、すなわち、各ダミービット線DBにおける第1行のメモリセルMCとセンスアンプ150の間に設けられるようになっている。そして、この各スイッチングトランジスタSTは、各カラムアドレス出力に接続されているゲート端子と、センスアンプ150に接続されるドレイン端子と、第1行の各メモリセルMCに接続されるソース端子と、を有している。
Each switching transistor ST is an N-type MOS transistor and is provided at the head of each dummy bit line DB, that is, between the memory cell MC in the first row and the
各メモリセルMCは、フローティングゲート構造を有するMOSトランジスタ10を有しており、このMOSトランジスタ10は、各ロウアドレス出力にワード線Wを介して接続されるコントロールゲート端子と、各ビット線Bに接続されるドレイン端子と、グランドに接地されるソース端子と、を有している。また、この各MOSトランジスタ10は、所定のデータ値、例えば、「0」又は「1」が記憶されるようになっている。
Each memory cell MC has a
なお、図3は、1つのセンスアンプ150に対応するメモリセルアレイ100について示した図であり、本実施形態においては、複数のセンスアンプ150を有しているため、図3に示すセンスアンプ150が複数設けられると共に、それらのセンスアンプ150に対応するダミーセルアレイ110が形成されている。
3 is a diagram showing the
ダミーセルアレイ110は、メモリセルアレイ100と同一の構造を有し、マトリクス状に複数のメモリセル(すなわち、ダミーセル(ダミーメモリセル))DCを有している。
The
このダミーセルアレイ110においては、メモリセルアレイ100(具体的には、アドレスデータに基づいて選択されたメモリセルMC)と連動するように、カラムアドレス出力に基づいてメモリセルアレイ100のビット線Bと同一の列に形成されるビット線(以下、「ダミービット線」という。)DBが選択されるようになっている。また、このダミーセルアレイ110においては、メモリセルアレイ100の各メモリセルMCに接続されている各ワード線Wが各ダミーセルDCに接続されている。すなわち、このダミーセルアレイ110は、アドレスデータに基づいて、メモリセルアレイ100と同一の位置に配列されたダミーセルDCが選択されるように、カラムアドレス出力に基づいてメモリセルアレイ100のビット線Bと同一の列に形成されるダミービット線DBが選択され、かつ、ロウアドレス出力に基づいてメモリセルアレイ100と同一のワード線Wが選択されるようになっている。そして、このダミーセルアレイ110は、選択されたダミーセルDCが有する予め定められたデータ値に基づいて参照電流(以下、「ダミービット線電流」ともいう。)をセンスアンプ150に出力するようになっている。
In this
例えば、このダミーセルアレイ110は、図3に示すように、メモリセルアレイ100に連動してカラムアドレス出力毎に、各カラムアドレスの出力に基づいてそれぞれ駆動するダミービット線DB上に設けられたスイッチングトランジスタSTと、ダミービット線DB及びワード線Wの各交点に設けられ、何れか一のビット線Bおよび何れか一のワード線Wに接続された複数のダミーセルDCと、を有している。なお、例えば、本実施形態のダミーセルアレイ110におけるスイッチングトランジスタSTは、本発明のダミーセル用列選択手段を構成する。
For example, as shown in FIG. 3, the
各スイッチングトランジスタSTは、N型のMOSのトランジスタであって、各ダミービット線DBの先頭、すなわち、各ダミービット線DBにおける第1行のダミーセルDCとバイアス電位生成回路140の間に設けられるようになっている。そして、この各スイッチングトランジスタSTは、各カラムアドレス出力に接続されているゲート端子と、センスアンプ150に接続されるドレイン端子と、第1行の各ダミーセルDCに接続されるソース端子と、を有している。
Each switching transistor ST is an N-type MOS transistor, and is provided at the head of each dummy bit line DB, that is, between the dummy cell DC in the first row in each dummy bit line DB and the bias potential generation circuit 140. It has become. Each switching transistor ST has a gate terminal connected to each column address output, a drain terminal connected to the
各ダミーセルDCは、フローティングゲート構造を有するMOSトランジスタ20を有しており、このMOSトランジスタ20は、各ロウアドレス出力にワード線Wを介して接続されるコントロールゲート端子と、各ビット線Bに接続されるドレイン端子と、グランドに接続されるソース端子と、を有している。また、この各MOSトランジスタ20は、予めデータが書き込まれた状態、すなわち、データ値「1」を有している。
Each dummy cell DC has a
バイアス電位生成回路140は、ダミーセルアレイ110から出力されたダミーセル電流、すなわち、参照電流を検知するとともに、当該検知された参照電流を、センスアンプ150がセル電流に基づいて選択されたメモリセルMCのデータ値を判定する際の基準となる電圧(すなわち、参照電圧)に変換し、当該変換した電圧をセンスアンプ150に出力するようになっている。
The bias potential generation circuit 140 detects the dummy cell current output from the
具体的には、このバイアス電位生成回路140は、図4に示すように、3個のP型のMOSトランジスタ(以下、「PMOSトランジスタ」という。)141、142及び143と、3個のN型のMOSトランジスタ(以下、「NMOSトランジスタ」という。)144、145及び146と、から構成される。 Specifically, as shown in FIG. 4, the bias potential generation circuit 140 includes three P-type MOS transistors (hereinafter referred to as “PMOS transistors”) 141, 142, and 143, and three N-type transistors. MOS transistors (hereinafter referred to as “NMOS transistors”) 144, 145, and 146.
第1PMOSトランジスタ141は、第2PMOSトランジスタ142のゲート及びドレイン並びに第1NMOSトランジスタ144を介してダミーセルアレイ110と接続されるゲートと、電源電圧VDDに接続されるソースと、センスアンプ150と接続されるとともに第3NMOSトランジスタ146のゲート及びドレインと接続されるドレインと、から構成される。
The
第2PMOSトランジスタ142は、第1PMOSトランジスタ141のゲートに接続されるとともにドレインと短絡され、かつ第1NMOSトランジスタ144を介してダミーセルアレイ110と接続されるゲートと、電源電圧VDDに接続されるソースと、ゲートと短絡されるとともに第1PMOSトランジスタ141のゲート及び第1NMOSトランジスタ144を介してダミーセルアレイ110と接続されるドレインと、から構成される。
The
第3PMOSトランジスタ143は、グランド接地されるゲートと、電源電圧VDDに接続されるソースと、第1NMOSトランジスタ144のゲート及び第2NMOSトランジスタ145のドレインに接続されるドレインと、から構成される。
The
第1NMOSトランジスタ144は、第3PMOSトランジスタ143のドレイン及び第2NMOSトランジスタ145のドレインに接続されるゲートと、第1PMOSトランジスタ141及び第2PMOSトランジスタ142のそれぞれのゲート並びに当該第2PMOSトランジスタ142のドレインに接続されるドレインと、ダミーセルアレイ110と接続されるとともに第2NMOSトランジスタ145とゲートと接続されるソースと、から構成される。
The
第2NMOSトランジスタ145は、ダミーセルアレイ110に接続されるとともに第1NMOSトランジスタ144のソースに接続されるゲートと、第1NMOSトランジスタ144のゲート及び第3PMOSトランジスタ143のドレインに接続されるドレインと、グランド接地されるソースと、から構成される。
The
第3NMOSトランジスタ146は、センスアンプ150に接続されるとともにドレインと短絡されるゲートと、センスアンプ150に接続されるとともにゲートと短絡されるドレインと、グランド接地されるソースと、から構成される。
The
センスアンプ150は、メモリセルアレイ100から出力されたセル電流を検知するとともに、当該検知したセル電流に基づいて変化する電圧(すなわち、セル電圧)とバイアス電位生成回路140から出力された参照電圧の差を増幅しつつ、その差を示す電圧値をデータ値として外部に出力するようになっている。すなわち、参照電圧はデータ値「1」を示す電圧であるので、アドレスデータによって選択されたメモリセルMCのデータ値が「1」又は「0」であれば、差動増幅された電圧は、所定のレベル以下又は所定のレベル以上になるので、このセンスアンプ150は、セル電圧と参照電圧に基づく差動増幅を行うことによって、アドレスデータによって選択されたメモリセルMCのデータ値を判定すること、言い換えれば、当該データ値に合致し、かつ、レベルが増幅された電圧値を出力することができるようになっている。
The
具体的には、このセンスアンプ150は、図4に示すように、3個のPMOSトランジスタ151、152及び153と、4個のNMOSトランジスタ154、155、156及び157と、から構成される。
Specifically, the
第4PMOSトランジスタ151は、第5PMOSトランジスタ152のゲート及びドレイン並びに第5NMOSトランジスタ155を介してメモリセルアレイ100と接続されるゲートと、電源電圧VDDに接続されるソースと、出力端子T及び第4NMOSトランジスタ154のドレインと接続されるドレインと、から構成される。
The
第5PMOSトランジスタ152は、第4PMOSトランジスタ151のゲートに接続されるとともにドレインと短絡されるゲートと、電源電圧VDDに接続されるソースと、第5NMOSトランジスタ155を介してメモリセルアレイ100と接続されるドレインと、から構成される。
The
第6PMOSトランジスタ153は、グランド接地されるゲートと、電源電圧VDDに接続されるソースと、第5NMOSトランジスタ155のゲート及び第6NMOSトランジスタ156のドレインに接続されるドレインと、から構成される。
The sixth PMOS transistor 153 includes a gate grounded, a source connected to the power supply voltage VDD, and a drain connected to the gate of the
第4NMOSトランジスタ154は、バイアス電位生成回路140から出力された電圧(参照電圧)が印加されるゲートと、出力端子Tと接続されるとともに第4PMOSトランジスタ151のドレインに接続されるドレインと、第7NMOSトランジスタ157のドレインに接続されるソースと、から構成される。
The
第5NMOSトランジスタ155は、第6PMOSトランジスタ153のドレイン及び第6NMOSトランジスタ156のゲートに接続されるゲートと、第4PMOSトランジスタ151及び第5PMOSトランジスタ152のそれぞれのゲート及び当該第5PMOSトランジスタ152のドレインに接続されるドレインと、メモリセルアレイ100と接続されるとともに第6NMOSトランジスタ156のゲートと接続されるソースと、から構成される。
The
第6NMOSトランジスタ156は、メモリセルアレイ100に接続されるとともに第5NMOSトランジスタ155のソースに接続されるゲートと、第5NMOSトランジスタ155のゲート及び第6PMOSトランジスタ153のドレインに接続されるドレインと、グランド接地されるソースと、から構成される。
The
第7NMOSトランジスタ157は、電源電圧VDDに接続されるゲートと、第4NMOSトランジスタ154のソースに接続されるドレインと、グランド接地されるソースと、から構成される。
The
次に、本実施形態の半導体記憶装置SにおけるメモリセルMCに記憶されたデータ値の読み出し動作について説明する。 Next, the read operation of the data value stored in the memory cell MC in the semiconductor memory device S of this embodiment will be described.
まず、図示しない制御部などによって指示されたアドレスデータをカラムアドレスデコーダ120及びロウアドレスデコーダ130が受信すると、当該アドレスデータに基づいて一のメモリセルMCが選択されるとともに、一のメモリセルMCの選択に連動して当該選択されたメモリセルMCに対応する一のダミーセルDCが選択される。
First, when the
次いで、選択されたメモリセルMCが有するデータ値に基づいて選択されたメモリセルMCが属するマトリクスにおける一のビット線Bにセル電流が発生してセンスアンプ150に入力されるとともに、選択されたダミーセルDCに基づいて所定のダミービット線DBに参照電流が発生してバイアス電位生成回路140に入力される。
Next, a cell current is generated on one bit line B in the matrix to which the selected memory cell MC belongs based on the data value of the selected memory cell MC and is input to the
最後に、バイアス電位生成回路140は、参照電流を検知すると、当該参照電流を参照電圧に変換してセンスアンプ150に出力するとともに、センスアンプ150は、入力されたセル電流を検知すると、当該セル電流に基づいて変化するセル電圧に変換し、この変換されたセル電圧とバイアス電位生成回路140から出力された参照電圧の差を増幅しつつ、その差を示す電圧、すなわち、そのレベルによって選択されたメモリセルMCのデータ値を示す電圧値を外部にデータ出力する。
Finally, when the bias potential generation circuit 140 detects the reference current, it converts the reference current into a reference voltage and outputs the reference voltage to the
以上のように、本実施形態の半導体記憶装置Sは、アドレスデータに基づいて一のメモリセルMCが選択されると、メモリセルアレイ100と同一のマトリクス構造を有するダミーセルアレイ110において、選択されたメモリセルMCと同一の配列位置に属するダミーセルDCを選択することができるので、選択されたメモリセルMCに接続されたビット線B上に形成される寄生容量と参照電流が流れるダミーセルアレイ110上の経路、すなわち、ダミービット線DB上に形成される寄生容量を等しくすることができる。したがって、この半導体記憶装置Sは、複雑な回路構成を備えることなく、ノイズが印加されたとしてもビット線B電流と参照電流におけるノイズに基づく変化が等しくなり、各メモリセルMCに記憶されているデータ値を的確に読み出して出力することができる。
As described above, in the semiconductor memory device S of this embodiment, when one memory cell MC is selected based on the address data, the selected memory cell in the
また、本実施形態の半導体記憶装置Sにおいては、ダミーセルアレイ110の各ダミーセルDCには、他のダミーセルDCと同一の値が記憶されているので、何れのダミーセルDCが選択されたとしても常に同じ値に基づく参照電流を検知することができる。したがって、この半導体記憶装置Sは、セル電流を常に基準となる参照電流と比較することができるので、各メモリセルMCに記憶されているデータ値を的確に判定して出力することができる。
In the semiconductor memory device S of this embodiment, since the same value as that of the other dummy cells DC is stored in each dummy cell DC of the
<第2実施形態>
次に、図5を用いて本発明に係る半導体記憶装置Sの第2実施形態について説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the semiconductor memory device S according to the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態の半導体記憶装置Sは、第1実施形態においてメモリセルアレイ100と同一のマトリクス状のセル構造を有するダミーセルアレイ110に代えて、メモリセルアレイ100の各ビット線Bの列と同一の列構造を有する単一の列から形成されるダミーセルアレイ110を有する点に特徴があり、その他の構成は、第1実施形態と同様の構成を有しており、同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
In the semiconductor memory device S of this embodiment, the same column structure as that of each bit line B of the
なお、図5は、第2実施形態における半導体記憶装置Sのメモリセルアレイ100及びダミーセルアレイ110の関係を説明するための図であり、メモリセルアレイ100及びダミーセルアレイ110の構成例を示す図である。ただし、この図5は、1つのセンスアンプ150に対応するメモリセルアレイ100について示した図であり、本実施形態においては、複数のセンスアンプ150を有しているため、図5に示すセンスアンプ150が複数設けられると共に、それらのセンスアンプ150に対応するダミーセルアレイ110が形成されている。
FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the
本実施形態のダミーセルアレイ110は、上述したように、メモリセルアレイ100の各列と同一の列構造を有し、メモリセルアレイ100の列と同数のダミーセル(ダミーメモリセル)DCを有している。
As described above, the
このダミーセルアレイ110においては、カラムアドレス出力に基づいて単一のダミービット線DBが選択されるようになっている。また、このダミーセルアレイ110においては、第1実施形態と同様に、メモリセルアレイ100の各メモリセルMCに接続されている各ワード線Wが各ダミーセルDCに接続されている。すなわち、このダミーセルアレイ110は、アドレスデータに基づいて、メモリセルアレイ100の各列における同一の行に配列されたダミーセルDCが選択されるように、カラムアドレス出力については、ダミービット線DBを切り換えるための切り換え動作が実行されるものの、常に単一のダミービット線DBが選択され、かつ、ロウアドレス出力に基づいてメモリセルアレイ100と同一のワード線Wが選択されるようになっている。そして、このダミーセルアレイ110は、選択されたダミーセルDCが有する予め定められたデータ値に基づいて参照電流をセンスアンプ150に出力するようになっている。
In this
例えば、このダミーセルアレイ110は、図5に示すように、メモリセルアレイ100に連動してカラムアドレス出力毎に各カラムアドレスの出力に基づいて駆動するスイッチングトランジスタSTであって、何れも単一のダミービット線DBに接続されているスイッチングトランジスタSTと、単一のダミービット線DB及びワード線Wの各交点に設けられ、単一のダミービット線DBおよび何れか一のワード線Wに接続された複数のダミーセルDCと、を有している。
For example, the
各スイッチングトランジスタSTは、N型のMOSのトランジスタであって、各ダミービット線DBの先頭、すなわち、単一のダミービット線DBにおける第1行のダミーセルDCとバイアス電位生成回路140の間に設けられるようになっており、各カラムアドレス出力に接続されているゲート端子と、センスアンプ150に接続されるドレイン端子と、第1行の単一のダミービット線DB上に設けられたダミーセルDCに接続されるソース端子とを有している。
Each switching transistor ST is an N-type MOS transistor, and is provided at the head of each dummy bit line DB, that is, between the dummy cell DC of the first row in the single dummy bit line DB and the bias potential generation circuit 140. A gate terminal connected to each column address output, a drain terminal connected to the
各ダミーセルDCは、フローティングゲート構造を有するMOSトランジスタ20を有しており、このMOSトランジスタ20は、各ロウアドレス出力に各ワード線Wを介して接続されるコントロールゲート端子と、単一のダミービット線DBに接続されるドレイン端子と、グラントに接続されるソース端子と、を有している。また、この各MOSトランジスタ20は、第1実施形態と同様に、予めデータが書き込まれた状態、すなわち、データ値「1」を有している。
Each dummy cell DC has a
以上のように、本実施形態の半導体記憶装置Sは、アドレスデータに基づいて一のメモリセルMCが選択されると、メモリセルアレイ100の各列と同一の列構造であって単一の列から構成されるダミーセルアレイ110における同一の行に属するダミーセルDCを選択することができるので、ダミーセルアレイ110の構造を簡易にしつつ、選択されたメモリセルMCに接続されたビット線B上に形成される寄生容量と参照電流が流れるダミーセルアレイ110上の経路、すなわち、ダミービット線DBにおける寄生容量を等しくすることができる。したがって、この半導体記憶装置Sは、複雑な回路構成を備えることなく、ノイズが印加されたとしてもビット線B電流と参照電流におけるノイズに基づく変化が等しくなり、各メモリセルMCに記憶されているデータ値を的確に読み出して出力することができる。
As described above, the semiconductor memory device S according to the present embodiment has the same column structure as each column of the
また、本実施形態の半導体記憶装置Sにおいては、第1実施形態と同様に、ダミーセルアレイ110の各ダミーセルDCには、他のダミーセルDCと同一の値が記憶されているので、何れのダミーセルDCが選択されたとしても常に同じ値に基づく参照電流を検知することができる。したがって、この半導体記憶装置Sは、セル電流を常に基準となる参照電流と的確に比較することができるとともに、各メモリセルMCに記憶されているデータ値を判定して出力することができる。
In the semiconductor memory device S of this embodiment, since each dummy cell DC of the
B … ビット線
S … 半導体記憶装置
T … 出力端子
W … ワード線
DB … ダミービット線
DC … ダミーセル
MC … メモリセル
ST … スイッチングトランジスタ
10、20 … MOSトランジスタ(フローティングゲート)
100 … メモリセルアレイ
110 … ダミーセルアレイ
120 … カラムアドレスデコーダ
130 … ロウアドレスデコーダ
140 … バイアス電位生成回路
141 … 第1PMOSトランジスタ
142 … 第2PMOSトランジスタ
143 … 第3PMOSトランジスタ
144 … 第4PMOSトランジスタ
145 … 第5PMOSトランジスタ
146 … 第6PMOSトランジスタ
150 … センスアンプ
151 … 第1NMOSトランジスタ
152 … 第2NMOSトランジスタ
153 … 第3NMOSトランジスタ
154 … 第4NMOSトランジスタ
155 … 第5NMOSトランジスタ
156 … 第6NMOSトランジスタ
157 … 第7NMOSトランジスタ
B ... Bit line S ... Semiconductor memory device T ... Output terminal W ... Word line DB ... Dummy bit line DC ... Dummy cell MC ... Memory cell ST ...
DESCRIPTION OF
Claims (8)
一のビット線及び一のワード線に接続された前記各メモリセルと同一の特性を有する複数のダミーセルから構成されるダミーセルアレイであって、前記メモリセルアレイの少なくとも一のビット線に基づいて形成されるメモリセルの列について同一のレイアウトを有するダミーセルアレイと、
所定の指示に基づいて一のメモリセルが選択されることによってビット線を流れるビット線電流を検知する第1検知手段と、
前記一のメモリセルの選択に連動して当該選択されたメモリセルに対応する一のダミーセルが選択されることによって前記ダミーセルアレイから出力される参照電流を検知する第2検知手段と、
前記検知されたビット線電流と前記検知された参照電流とに基づいて、前記選択されたメモリセルに記憶されているデータ値を判定する判定手段と、
前記判定手段によって判定されたデータ値を外部に出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする出力回路。 Data is read from a memory cell array having a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a plurality of memory cells arranged in a matrix at each intersection of the plurality of bit lines and the plurality of word lines. An output circuit that outputs to the outside,
A dummy cell array composed of a plurality of dummy cells having the same characteristics as each of the memory cells connected to one bit line and one word line, and is formed based on at least one bit line of the memory cell array. A dummy cell array having the same layout for the memory cell columns;
First detection means for detecting a bit line current flowing through the bit line when one memory cell is selected based on a predetermined instruction;
Second detection means for detecting a reference current output from the dummy cell array by selecting one dummy cell corresponding to the selected memory cell in conjunction with the selection of the one memory cell;
Determining means for determining a data value stored in the selected memory cell based on the detected bit line current and the detected reference current;
Output means for outputting the data value determined by the determination means to the outside;
An output circuit comprising:
前記ダミーセルアレイが、前記ワード線に基づいて形成される行と前記ビット線に基づいて形成される列とによって形成される前記メモリセルアレイのマトリクス構造と同一のマトリクス構造を有し、
前記一のメモリセルが選択されたときに、当該選択されたメモリセルと同一の配列位置に属する一のダミーセルが選択されることを特徴とする出力回路。 The output circuit according to claim 1,
The dummy cell array has the same matrix structure as the matrix structure of the memory cell array formed by rows formed based on the word lines and columns formed based on the bit lines;
An output circuit, wherein when one memory cell is selected, one dummy cell belonging to the same arrangement position as the selected memory cell is selected.
前記ダミーセルアレイが、前記ビット線に基づいて形成される前記メモリセルアレイの各ビット線の列と同一の列構造を有する単一の列から形成され、
前記一のメモリセルが選択されたときに、当該選択されたメモリセルと同一の行に属する一のダミーセルが選択されることを特徴とする出力回路。 The output circuit according to claim 1,
The dummy cell array is formed from a single column having the same column structure as each bit line column of the memory cell array formed based on the bit lines,
An output circuit, wherein when one memory cell is selected, one dummy cell belonging to the same row as the selected memory cell is selected.
一のメモリセルが選択される際に前記メモリセルアレイの複数のビット線の中から当該メモリセルが属するビット線を選択するための複数の第1切り換えスイッチを有するメモリセル用列選択手段と、
前記第1切り換えスイッチと同一の特性を有し、前記第1切り換えスイッチと同数の第2切り換えスイッチを備えるダミーセル用列選択手段であって、前記メモリセル用列選択手段と同一の構造を有し、前記ダミーセルアレイに接続されるダミーセル用列選択手段と、
を更に備え、
前記ダミーセル用列選択手段が、前記一のメモリセルが選択される際に当該一のメモリセルが属する一のビット線の列を選択するための第1切り換えスイッチに対応する第2切り換えスイッチを駆動し、
前記各第2切り換えスイッチには、前記単一の列を有する前記ダミーセルアレイが接続されていることを特徴とする出力回路。 The output circuit according to claim 3.
A memory cell column selecting unit having a plurality of first changeover switches for selecting a bit line to which the memory cell belongs from among a plurality of bit lines of the memory cell array when one memory cell is selected;
Dummy cell column selection means having the same characteristics as the first changeover switch and having the same number of second changeover switches as the first changeover switch, and having the same structure as the memory cell column selection means. Column selection means for dummy cells connected to the dummy cell array;
Further comprising
The dummy cell column selecting means drives a second changeover switch corresponding to a first changeover switch for selecting a column of one bit line to which the one memory cell belongs when the one memory cell is selected. And
The output circuit, wherein each of the second changeover switches is connected to the dummy cell array having the single column.
前記ダミーセルアレイの各ダミーセルには、他のダミーセルと同一の値が記憶されていることを特徴とする出力回路。 The output circuit according to any one of claims 1 to 4,
Each dummy cell of the dummy cell array stores the same value as other dummy cells.
一のビット線及び一のワード線に接続された前記各メモリセルと同一の特性を有する複数のダミーセルから構成されるダミーセルアレイであって、前記メモリセルアレイの少なくとも一のビット線に基づいて形成されるメモリセルの列について同一のレイアウトを有するダミーセルアレイと、
所定の指示に基づいて一のメモリセルが選択されることによってビット線を流れるビット線電流を検知する第1検知手段と、
前記一のメモリセルの選択に連動して当該選択されたメモリセルに対応する一のダミーセルが選択されることによって前記ダミーセルアレイから出力される参照電流を検知する第2検知手段と、
前記検知されたビット線電流と前記検知された参照電流と、に基づいて、前記選択されたメモリセルに記憶されているデータ値を判定する判定手段と、
前記判定手段によって判定されたデータ値を外部に出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする半導体記憶装置。 A memory cell array having a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a plurality of memory cells arranged in a matrix at intersections of the plurality of bit lines and the plurality of word lines;
A dummy cell array composed of a plurality of dummy cells having the same characteristics as each of the memory cells connected to one bit line and one word line, and is formed based on at least one bit line of the memory cell array. A dummy cell array having the same layout for the memory cell columns;
First detection means for detecting a bit line current flowing through the bit line when one memory cell is selected based on a predetermined instruction;
Second detection means for detecting a reference current output from the dummy cell array by selecting one dummy cell corresponding to the selected memory cell in conjunction with the selection of the one memory cell;
Determining means for determining a data value stored in the selected memory cell based on the detected bit line current and the detected reference current;
Output means for outputting the data value determined by the determination means to the outside;
A semiconductor memory device comprising:
複数の前記メモリセルアレイを備えるとともに、各メモリセルアレイと同一の構造を有し、単一の前記ダミーセルアレイを備えることを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 6.
A semiconductor memory device comprising a plurality of the memory cell arrays, having the same structure as each memory cell array, and comprising a single dummy cell array.
所定の指示に基づいて一のメモリセルが選択される第1選択工程と、
前記一のメモリセルの選択に連動して当該選択されたメモリセルに対応する一のダミーセルが選択される第2選択工程と、
前記一のメモリセルが選択されることによって前記メモリセルアレイから出力される前記ビット線を流れるビット線電流と、前記一のダミーセルが選択されることによって前記ダミーセルアレイから出力される参照電流と、に基づいて、前記選択されたメモリセルに記憶されているデータ値を判定する判定工程と、
前記判定手段によって判定されたデータ値を外部に出力する出力工程と、
を含むことを特徴とするデータの読み出し方法。 A memory cell array having a plurality of bit lines, a plurality of word lines, and a plurality of memory cells arranged in a matrix at intersections of the plurality of bit lines and the plurality of word lines, and one bit A dummy cell array composed of a plurality of dummy cells having the same characteristics as each of the memory cells connected to a line and one word line, the memory cell being formed based on at least one bit line of the memory cell array A data reading method for reading a data value stored in the memory cell in a semiconductor memory device having a dummy cell array having the same layout for
A first selection step in which one memory cell is selected based on a predetermined instruction;
A second selection step in which one dummy cell corresponding to the selected memory cell is selected in conjunction with the selection of the one memory cell;
A bit line current flowing through the bit line output from the memory cell array when the one memory cell is selected and a reference current output from the dummy cell array when the one dummy cell is selected. A determination step of determining a data value stored in the selected memory cell based on:
An output step of outputting the data value determined by the determination means to the outside;
A method for reading data, comprising:
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2009
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