JP2023143612A - Reference potential generation circuit and semiconductor storage device - Google Patents

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修 平林
Osamu Hirabayashi
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Abstract

To provide a reference potential generation circuit and a semiconductor storage device capable of generating a reference potential of a sense amplifier that can reduce influence of temperature, increase a read margin, and operate with high reliability.SOLUTION: A reference potential generation circuit of the embodiment includes an original reference potential generation unit for generating an original reference potential and a reference potential correction unit for lowering the original reference potential according to the temperature rising and outputting the potential to a sense amplifier as a reference potential.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、基準電位生成回路および半導体記憶装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a reference potential generation circuit and a semiconductor memory device.

半導体記憶装置では、データ読み出し時にビット線がセンスアンプの出力を確定させるのに十分な電位になってから、センスアンプが活性化される。この時、センスアンプに用いられるトランジスタの特性ばらつきを吸収し、読出信号のレベルを確実に判定できるように、センスアンプの基準電位が設定されている。 In a semiconductor memory device, when reading data, the sense amplifier is activated after the bit line reaches a potential sufficient to determine the output of the sense amplifier. At this time, the reference potential of the sense amplifier is set so as to absorb variations in the characteristics of the transistors used in the sense amplifier and to reliably determine the level of the read signal.

特開2012-113769号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-113769

ところで、読出信号の電位の変化は、周囲温度等の温度によって異なり、センスアンプの基準電位が同一であるとすると、メモリセルの値が“0”である場合は、温度が高いほど読出マージン(読み出される信号のレベルと、判定用の基準信号のレベルとの差)が少なくなり、メモリセルの値が“1”である場合は、温度が低いほどデータ読出マージンが少なくなることとなっていた。 By the way, the change in the potential of the read signal varies depending on the temperature such as the ambient temperature. Assuming that the reference potential of the sense amplifier is the same and the value of the memory cell is "0", the read margin ( The lower the temperature, the smaller the data read margin (difference between the level of the signal being read and the level of the reference signal used for judgment) becomes smaller, and if the value of the memory cell is "1". .

本発明の一つの実施形態は、温度による影響を低減して読出マージンを大きくして信頼性の高い動作を行えるセンスアンプの基準電位を生成可能な基準電位生成回路および半導体記憶装置を提供することを目的とする。 One embodiment of the present invention provides a reference potential generation circuit and a semiconductor memory device that can generate a reference potential for a sense amplifier that can reduce the influence of temperature, increase the read margin, and operate with high reliability. With the goal.

実施形態の基準電位生成回路は、原基準電位を生成する原基準電位生成部と、温度上昇に伴って前記原基準電位を低下させて基準電位としてセンスアンプに出力する基準電位補正部と、を備える。 The reference potential generation circuit of the embodiment includes an original reference potential generation section that generates an original reference potential, and a reference potential correction section that lowers the original reference potential as the temperature rises and outputs it as a reference potential to a sense amplifier. Be prepared.

図1は、実施形態に係る半導体記憶装置の概要構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a semiconductor memory device according to an embodiment. 図2は、センスアンプ回路の要部構成例の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of the configuration of main parts of the sense amplifier circuit. 図3は、従来の問題点の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of conventional problems. 図4は、実施形態の動作説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment.

以下に図面を参照して、実施形態の半導体記憶装置について詳細に説明する。
なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
A semiconductor memory device according to an embodiment will be described in detail below with reference to the drawings.
Note that the present invention is not limited to these embodiments.

図1は、実施形態に係る半導体記憶装置の概要構成の説明図である。
半導体装置10は、NOR型フラッシュメモリとして構成されており、図1に示すように、メモリセルアレイ11、ロウデコーダ12、カラムデコーダ13、リファレンス電位生成回路14、センスアンプ回路15、データ出力回路16及び制御回路17を備えている。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a semiconductor memory device according to an embodiment.
The semiconductor device 10 is configured as a NOR flash memory, and as shown in FIG. A control circuit 17 is provided.

メモリセルアレイ11は、碁盤の目状に配置された複数のメモリセルMCを備えている。
また、メモリセルアレイは、複数のワード線WLと、複数のソース線SLと、複数のビット線BLと、を備えている。
The memory cell array 11 includes a plurality of memory cells MC arranged in a grid pattern.
Further, the memory cell array includes a plurality of word lines WL, a plurality of source lines SL, and a plurality of bit lines BL.

図1においては、理解の容易のため、選択状態にあるメモリセルMCを一つのみ表示し、当該メモリセルに対応するワード線WL、ソース線SL及びビット線BLのみを表示している。 In FIG. 1, for ease of understanding, only one memory cell MC in a selected state is shown, and only the word line WL, source line SL, and bit line BL corresponding to the memory cell are shown.

ここで、メモリセルMCは、ソース線SLにソース端子が接続され、ワード線WLがゲート端子に接続され、ビット線BLにドレイン端子が接続されたメモリセルトランジスタTRを備えている。 Here, the memory cell MC includes a memory cell transistor TR whose source terminal is connected to the source line SL, whose gate terminal is connected to the word line WL, and whose drain terminal is connected to the bit line BL.

ロウデコーダ12は、制御回路17の制御下で、読出対象のメモリセルMCに対応するワード線WLをイネーブル状態とする。
カラムデコーダ13は、制御回路17の制御下で、読出対象のメモリセルMCに対応するソース線SL及びビット線BLをイネーブル状態とする。
Under the control of the control circuit 17, the row decoder 12 enables the word line WL corresponding to the memory cell MC to be read.
Under the control of the control circuit 17, the column decoder 13 enables the source line SL and bit line BL corresponding to the memory cell MC to be read.

リファレンス電位生成回路14は、センスアンプ回路15に対してリファレンス電位を生成して供給する。
センスアンプ回路15は、所定のタイミングで選択状態にあるメモリセルMCに対応するビット線の電位と、リファレンス電位とを比較して、メモリセルMCのデータを判定して、判定結果をデータ出力回路16に出力する。
The reference potential generation circuit 14 generates and supplies a reference potential to the sense amplifier circuit 15.
The sense amplifier circuit 15 compares the potential of the bit line corresponding to the selected memory cell MC with a reference potential at a predetermined timing, determines the data of the memory cell MC, and transmits the determination result to the data output circuit. Output to 16.

データ出力回路16は、センスアンプ回路15の出力に基づいて、読出データDOUTを出力する。
制御回路17は、図示しないホスト装置(例えば、MPU)からのクロック信号CLK、コマンドデータCMD及びアドレスデータADDに基づいて、対応するメモリセルMCに対するデータの書き込み、読み出しあるいは消去を行うようにロウデコーダ12、カラムデコーダ13及びセンスアンプ回路15を制御する。
Data output circuit 16 outputs read data DOUT based on the output of sense amplifier circuit 15.
The control circuit 17 includes a row decoder so as to write, read, or erase data in the corresponding memory cell MC based on a clock signal CLK, command data CMD, and address data ADD from a host device (for example, MPU, not shown). 12, controls the column decoder 13 and sense amplifier circuit 15;

次にセンスアンプ回路15の構成について説明する。
図2は、センスアンプ回路の要部構成例の説明図である。
センスアンプ回路15は、センスアンプ151と、センスタイミング生成回路152と、基準電流生成回路153と、基準電位生成回路154と、を備えている。
Next, the configuration of the sense amplifier circuit 15 will be explained.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an example of the configuration of main parts of the sense amplifier circuit.
The sense amplifier circuit 15 includes a sense amplifier 151, a sense timing generation circuit 152, a reference current generation circuit 153, and a reference potential generation circuit 154.

この場合において、センスアンプ151とセンスタイミング生成回路152とは、複数のブロックBLKに対応してそれぞれ設けられている。
この場合において、センスタイミング生成回路152は、複数のセンスアンプ151で共有することも可能である。
In this case, the sense amplifier 151 and the sense timing generation circuit 152 are respectively provided corresponding to a plurality of blocks BLK.
In this case, the sense timing generation circuit 152 can also be shared by a plurality of sense amplifiers 151.

上記構成において、基準電流生成回路153は、基準電流制御電位IREFを生成してセンスタイミング生成回路152及び基準電位生成回路154に出力する。
基準電位生成回路154は、基準電流制御電位IREFに基づいて、周囲温度に対応する基準電位Vrefを生成してセンスアンプ151の反転入力端子に出力する。
In the above configuration, the reference current generation circuit 153 generates the reference current control potential IREF and outputs it to the sense timing generation circuit 152 and the reference potential generation circuit 154.
The reference potential generation circuit 154 generates a reference potential Vref corresponding to the ambient temperature based on the reference current control potential IREF, and outputs it to the inverting input terminal of the sense amplifier 151.

センスタイミング生成回路152は、図示しない一又は複数のディレイ回路を有し、基準電流生成回路153から入力された基準電流制御電位IREFの電流値に対応するタイミングで、センスアンプ151をイネーブル状態とするセンスアンプイネーブル信号SAEを出力する。 The sense timing generation circuit 152 has one or more delay circuits (not shown), and enables the sense amplifier 151 at a timing corresponding to the current value of the reference current control potential IREF input from the reference current generation circuit 153. Outputs sense amplifier enable signal SAE.

これらの結果、センスアンプ151は、非反転入力端子に各ブロックBLKのビット線BLからの入力信号INが入力され、反転入力端子に基準電位Vrefが入力され、センスタイミング生成回路152からのセンスアンプイネーブル信号SAEがイネーブル状態である場合に、入力信号INが基準電位Vref以上高い電圧である場合に、“H”レベルの出力信号OUTを出力する。 As a result, the sense amplifier 151 receives the input signal IN from the bit line BL of each block BLK to the non-inverting input terminal, receives the reference potential Vref to the inverting input terminal, and receives the input signal IN from the sense timing generation circuit 152. When the enable signal SAE is in the enabled state and the input signal IN is at a voltage higher than the reference potential Vref, the output signal OUT at "H" level is output.

また、センスアンプ151は、センスタイミング生成回路152からのセンスアンプイネーブル信号SAEがイネーブル状態であり、入力信号INが基準電位Vref未満の電圧である場合に、“L”レベルの出力信号OUTを出力する。 Furthermore, when the sense amplifier enable signal SAE from the sense timing generation circuit 152 is in an enabled state and the input signal IN is at a voltage lower than the reference potential Vref, the sense amplifier 151 outputs an output signal OUT at the "L" level. do.

基準電流生成回路153は、大別すると、電流値設定部153Aと、カレントミラー153Bと、電流源153Cと、を備えている。 The reference current generation circuit 153 is roughly divided into a current value setting section 153A, a current mirror 153B, and a current source 153C.

電流値設定部153Aは、n個(nは、2以上の整数)並列接続され、ヒューズやフラッシュメモリから読み出したトリミング情報に基づいてゲート端子を“H”レベルまたは“L”レベルに設定することにより、並列接続数が可変のトリミング用NチャネルMOSトランジスタTT1~TTnを備えている。 The current value setting units 153A are connected in parallel (n is an integer of 2 or more), and set the gate terminal to the “H” level or “L” level based on the trimming information read from the fuse or flash memory. Accordingly, N-channel MOS transistors TT1 to TTn for trimming whose number of parallel connections is variable are provided.

カレントミラー153Bは、ソース端子が高電位側電源VDDに接続され、ドレイン端子が電流設定部153Aに接続され、ドレイン端子とゲート端子が接続されたPチャネルMOSトランジスタPM1と、ソース端子が高電位側電源VDDに接続され、ドレイン端子が電流源153Cに接続され、ゲート端子が、PチャネルMOSトランジスタのゲート端子に接続されたPチャネルMOSトランジスタPM2と、を備えている。 The current mirror 153B has a source terminal connected to a high potential side power supply VDD, a drain terminal connected to a current setting section 153A, a P channel MOS transistor PM1 whose drain terminal and gate terminal are connected, and a P channel MOS transistor PM1 whose source terminal is connected to a high potential side. The P-channel MOS transistor PM2 is connected to the power supply VDD, has a drain terminal connected to the current source 153C, and has a gate terminal connected to the gate terminal of the P-channel MOS transistor.

電流源153Cは、ドレイン端子とゲート端子が接続(ダイオード接続)されたNチャネルMOSトランジスタを備えている。 The current source 153C includes an N-channel MOS transistor whose drain terminal and gate terminal are connected (diode-connected).

上記構成において、トリミング用NチャネルMOSトランジスタTT1~TTnは、オン状態におけるドレイン-ソース間電流は、正の温度係数を有するように設定されており、温度が高くなるほど、ドレイン-ソース間電流が大きくなるようになっている。 In the above configuration, the trimming N-channel MOS transistors TT1 to TTn are set so that the drain-source current in the on state has a positive temperature coefficient, and the higher the temperature, the larger the drain-source current. It's supposed to be.

そして、PチャネルMOSトランジスタPM1を流れる電流は、電流値設定部153Aのトリミング用NチャネルMOSトランジスタTT1~TTnのうち、ゲートが“H”レベルに設定されているトリミング用NチャネルMOSトランジスタ全体を流れる電流の電流値に比例した電流値となる。 The current flowing through the P-channel MOS transistor PM1 flows through all of the trimming N-channel MOS transistors whose gates are set to the "H" level among the trimming N-channel MOS transistors TT1 to TTn of the current value setting section 153A. The current value is proportional to the current value of the current.

したがって、PチャネルMOSトランジスタPM2を流れる電流の電流値、すなわち、基準電流制御電位IREFの電流の電流値も、電流値設定部153Aのトリミング用NチャネルMOSトランジスタTT1~TTnのうち、ゲートが“H”レベルに設定されているトリミング用NチャネルMOSトランジスタ全体を流れる電流の電流値に比例した電流値となっている。
ここで、基準電流制御電位IREFは、制御信号として機能している。
Therefore, the current value of the current flowing through the P-channel MOS transistor PM2, that is, the current value of the current of the reference current control potential IREF, also changes when the gate of the trimming N-channel MOS transistors TT1 to TTn of the current value setting section 153A is "H". The current value is proportional to the current value of the current flowing through the entire trimming N-channel MOS transistor set to the "level."
Here, the reference current control potential IREF functions as a control signal.

これらの結果、電流値設定部153Aにおいて、トリミング後に並列接続されているトリミング用NチャネルMOSトランジスタTTの数に比例する参照電流がカレントミラー153BのPチャネルMOSトランジスタPM1のドレイン端子-ソース端子間を流れる。 As a result, in the current value setting unit 153A, after trimming, a reference current proportional to the number of trimming N-channel MOS transistors TT connected in parallel flows between the drain terminal and the source terminal of the P-channel MOS transistor PM1 of the current mirror 153B. flows.

これにより、PチャネルMOSトランジスタPM2のドレイン端子-ソース端子間にもトリミング後に並列接続されているトリミング用NチャネルMOSトランジスタTTの数に比例する電流が流れ、制御信号として機能する基準電流制御電位IREFとしてセンスタイミング生成回路152に出力されることとなる。 As a result, a current proportional to the number of trimming N-channel MOS transistors TT connected in parallel after trimming flows between the drain terminal and source terminal of the P-channel MOS transistor PM2, and the reference current control potential IREF which functions as a control signal flows. It will be outputted to the sense timing generation circuit 152 as a signal.

センスタイミング生成回路152は、基準電流制御電位IREFに応じてセンスタイミングが変化するようになっており、基準電流制御電位が大きいほどセンスタイミングが早くなり、基準電流制御電位IREFが小さいほどセンスタイミングが遅くなる。プロセスばらつきによらず一定のセンスタイミングとなるように、チップ毎にトリミングを設定し基準電流制御電位IREFを調節する。 The sense timing generation circuit 152 is configured to change the sense timing according to the reference current control potential IREF, and the larger the reference current control potential is, the earlier the sense timing is, and the smaller the reference current control potential IREF is, the faster the sense timing is. Become slow. Trimming is set for each chip and the reference current control potential IREF is adjusted so that the sense timing is constant regardless of process variations.

これらの結果、センスタイミング生成回路152は、プロセスばらつきが吸収された基準電流制御電位IREFが入力され、基準電流制御電位IREFの電流の電流値に応じたタイミングでセンスアンプイネーブル信号をイネーブル状態とする。 As a result, the sense timing generation circuit 152 receives the reference current control potential IREF in which process variations have been absorbed, and enables the sense amplifier enable signal at a timing corresponding to the current value of the reference current control potential IREF. .

次に基準電位生成回路154の構成について説明する。
基準電位生成回路154は、原基準電位Vref0を生成して出力する原基準電圧生成部154Aと、原基準電位Vref0を基準電流制御電位IREFに基づいて温度補償を行って基準電位Vrefとしてセンスアンプ151の反転入力端子に出力する基準電圧補正部154Bと、を備えている。
原基準電圧生成部154Aは、高電位側電源VDDに一端が接続された抵抗R1と、一端が抵抗R1の他端に接続され、他端が低電位側電源VSSに接続された抵抗R2とを備え、高電位側電源VDDの電圧と低電位側電源VSSの電圧との差電圧を分圧して原基準電位Vref0として出力する。
基準電圧補正部154Bは、抵抗R1と抵抗R2との接続点にドレイン端子が接続され、低電位側電源VSSにソース端子が接続され、電流源153Cを構成するNチャネルMOSトランジスタのゲート端子にゲート端子が接続されたNチャネルMOSトランジスタNM1を有している。
Next, the configuration of the reference potential generation circuit 154 will be explained.
The reference potential generation circuit 154 includes an original reference voltage generation unit 154A that generates and outputs the original reference potential Vref0, and a sense amplifier 151 that performs temperature compensation on the original reference potential Vref0 based on the reference current control potential IREF and uses it as a reference potential Vref. The reference voltage correction unit 154B outputs the output to the inverting input terminal of the reference voltage correction unit 154B.
The original reference voltage generation unit 154A includes a resistor R1 having one end connected to the high potential side power supply VDD, and a resistor R2 having one end connected to the other end of the resistor R1 and the other end connected to the low potential side power supply VSS. The differential voltage between the voltage of the high potential side power supply VDD and the voltage of the low potential side power supply VSS is divided and outputted as the original reference potential Vref0.
The reference voltage correction unit 154B has a drain terminal connected to the connection point between the resistor R1 and the resistor R2, a source terminal connected to the low potential side power supply VSS, and a gate terminal connected to the gate terminal of the N-channel MOS transistor constituting the current source 153C. It has an N-channel MOS transistor NM1 whose terminals are connected.

この場合において、NチャネルMOSトランジスタNM1のゲート端子には、制御信号としての基準電流制御電位IREFが供給され、基準電流制御電位IREFに対応するバイアス電圧が印加される。
この結果、NチャネルMOSトランジスタNM1は、バイアス電圧に相当するオン状態となり、原基準電位Vref0をプルダウンして、所望の基準電位Vrefとしてセンスアンプ151の反転入力端子に出力する。
In this case, a reference current control potential IREF as a control signal is supplied to the gate terminal of the N-channel MOS transistor NM1, and a bias voltage corresponding to the reference current control potential IREF is applied.
As a result, the N-channel MOS transistor NM1 enters an on state corresponding to the bias voltage, pulls down the original reference potential Vref0, and outputs it to the inverting input terminal of the sense amplifier 151 as a desired reference potential Vref.

次に実施形態の動作を説明する。
まず、実施形態の動作に先立ち、従来の問題点について説明する。
図3は、従来の問題点の説明図である。
従来のセンスアンプにおいては、入力される基準電位が一定とされていた。
Next, the operation of the embodiment will be explained.
First, prior to the operation of the embodiment, conventional problems will be explained.
FIG. 3 is an explanatory diagram of conventional problems.
In conventional sense amplifiers, the input reference potential is constant.

ところで、ワイド温度レンジ(例えば、-40~175℃)対応のフラッシュメモリにおいて読み出しを行う場合には、メモリセルに格納されている値及び温度によって、読み出し電圧の変動状態が異なっている。 By the way, when reading from a flash memory that supports a wide temperature range (for example, −40 to 175° C.), the fluctuation state of the read voltage differs depending on the value stored in the memory cell and the temperature.

より詳細には、メモリセルMCを構成しているメモリセルトランジスタTRの閾値電圧Vthが高い状態の場合は、ワード線WLが“H”レベルとなってもメモリセルトランジスタTRは、オフ状態のままとなり、ビット線BLの電位はほぼ電源電位のままとなる。 More specifically, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor TR constituting the memory cell MC is high, the memory cell transistor TR remains in the off state even if the word line WL goes to "H" level. Therefore, the potential of the bit line BL remains approximately at the power supply potential.

しかしながら、メモリセルトランジスタTRのリーク電流により、わずかながら次第にビット線BLの電位が下がる。
一般にメモリセルトランジスタTRのリーク電流は、高温になるほど増加する傾向がある。このため、高温になるほど図3に示すように、メモリセルMCに格納されている値=0を読み出す場合のビット線BLの電位の低下が速くなる。
However, due to the leakage current of the memory cell transistor TR, the potential of the bit line BL gradually decreases, albeit slightly.
In general, the leakage current of memory cell transistor TR tends to increase as the temperature increases. Therefore, as the temperature increases, as shown in FIG. 3, the potential of the bit line BL decreases faster when reading a value=0 stored in the memory cell MC.

したがって、動作温度範囲がより高温になるほど、リファレンス電位Vrefに対するデータ読出マージンMG0が十分でなくなる可能性があり、読み出したデータが誤りになる虞があった。 Therefore, as the operating temperature range becomes higher, there is a possibility that the data read margin MG0 with respect to the reference potential Vref becomes insufficient, and there is a possibility that the read data may be erroneous.

一方、メモリセルMCを構成しているメモリセルトランジスタTRの閾値電圧Vthが低い状態の場合、ワード線WLがハイレベルとなるとメモリセルトランジスタTRがオン状態となり、ビット線BLからソース線SLへのオン電流が流れ、ビット線BLの電位が次第に低下する。 On the other hand, when the threshold voltage Vth of the memory cell transistor TR constituting the memory cell MC is low, when the word line WL becomes high level, the memory cell transistor TR turns on, and the voltage from the bit line BL to the source line SL is turned on. An on-current flows, and the potential of the bit line BL gradually decreases.

一般にメモリセルトランジスタTRのオン電流は低温になるほど減少する傾向があるため、低温になるほど図3に示すようにメモリセルMCに格納されている値=1を読み出す場合にビット線BLの電位の低下が遅くなる。 In general, the on-current of the memory cell transistor TR tends to decrease as the temperature decreases, so as the temperature decreases, the potential of the bit line BL decreases when reading the value = 1 stored in the memory cell MC, as shown in FIG. is delayed.

したがって、動作温度範囲がより低温になるほど、リファレンス電位Vrefに対するのデータ読出マージンMG1が十分でなくなる可能性があり、読み出したデータが誤りになる虞があった。 Therefore, as the operating temperature range becomes lower, there is a possibility that the data read margin MG1 with respect to the reference potential Vref becomes insufficient, and there is a possibility that the read data may be erroneous.

次に実施形態の動作を再び図2を参照して説明する。
図4は、実施形態の動作説明図である。
この場合において、基準電位生成部154から出力される基準電位Vrefは、温度が高くなるほど低くなるようにされている。
すなわち、図4に示すように、所定の高温度の場合の基準電位VrefHは、所定の低温度の場合の基準電位VrefLよりも低くなるようになっている。
Next, the operation of the embodiment will be explained with reference to FIG. 2 again.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment.
In this case, the reference potential Vref output from the reference potential generation section 154 is configured to decrease as the temperature increases.
That is, as shown in FIG. 4, the reference potential VrefH at a predetermined high temperature is lower than the reference potential VrefL at a predetermined low temperature.

より詳細には、トリミング用NチャネルMOSトランジスタTT1~TTnのオン状態におけるドレイン-ソース間電流は、温度が高くなるほど、ドレイン-ソース間電流が大きくなるようになっており、所定の基準温度よりも、高温の場合には、所定の基準温度における電流値よりも高い電流値となる。 More specifically, the drain-source current in the ON state of the trimming N-channel MOS transistors TT1 to TTn is such that the higher the temperature, the larger the drain-source current becomes, and the drain-source current becomes larger than the predetermined reference temperature. , in the case of high temperature, the current value becomes higher than the current value at the predetermined reference temperature.

したがって、PチャネルMOSトランジスタPM2を流れる電流の電流値、すなわち、基準電流制御電位IREFの電流の電流値も、所定の基準温度よりも、高温の場合には、所定の基準温度における電流値よりも高い電流値となる。 Therefore, the current value of the current flowing through P-channel MOS transistor PM2, that is, the current value of the reference current control potential IREF, is also higher than the predetermined reference temperature, and in the case of a higher temperature than the current value at the predetermined reference temperature. This results in a high current value.

これと並行して、基準電位生成回路154の原基準電圧生成部154Aは、高電位側電源VDDと低電位側電源VSSとの間の差電位に対応する電圧を分圧して、原基準電位Vref0を生成して出力する。 In parallel with this, the original reference voltage generation unit 154A of the reference potential generation circuit 154 divides the voltage corresponding to the difference potential between the high potential side power supply VDD and the low potential side power supply VSS, and generates the original reference potential Vref0. Generate and output.

このとき、基準電圧補正部154Bは、基準電流制御電位IREFに対応する電圧に基づいて温度補償を行って基準電位Vrefを補正する。 At this time, the reference voltage correction unit 154B performs temperature compensation based on the voltage corresponding to the reference current control potential IREF to correct the reference potential Vref.

すなわち、基準電流制御電位IREFの電流の電流値は、所定の基準温度よりも高温の場合には、所定の基準温度における電流値よりも高くなり、所定の基準温度よりも低温の場合には、所定の基準温度における電流値よりも低くなる。 That is, the current value of the current of the reference current control potential IREF is higher than the current value at the predetermined reference temperature when the temperature is higher than the predetermined reference temperature, and when the current value is lower than the predetermined reference temperature. The current value is lower than the current value at a predetermined reference temperature.

この結果、基準電圧補正部154Bを構成しているNチャネルMOSトランジスタのオン抵抗は、所定の基準温度よりも高温の場合には、所定の基準温度におけるオン抵抗よりも低くなり、所定の基準温度よりも低温の場合には、所定の基準温度におけるオン抵抗よりも高くなる。 As a result, the on-resistance of the N-channel MOS transistor constituting the reference voltage correction section 154B becomes lower than the on-resistance at the predetermined reference temperature when the temperature is higher than the predetermined reference temperature. When the temperature is lower than that, the on-resistance becomes higher than the on-resistance at a predetermined reference temperature.

そして、センスアンプ151の反転入力端子に出力される基準電位Vrefは、高温の場合には、所定の基準温度における基準電位よりも低い高温時の基準電位VrefHとなり、低温の場合には、基準電位Vrefは、所定の基準温度における基準電位よりも高い低温時の基準電位VrefL(>VrefH)となる。 The reference potential Vref outputted to the inverting input terminal of the sense amplifier 151 is a reference potential VrefH at a high temperature, which is lower than the reference potential at a predetermined reference temperature when the temperature is high, and the reference potential VrefH when the temperature is low. Vref is a reference potential VrefL (>VrefH) at a low temperature, which is higher than the reference potential at a predetermined reference temperature.

したがって、メモリセルに格納されている値=0を読み出す場合であって、温度が高い場合には、基準電位Vref=基準電位VrefHとなる。
これにより、図4の信号波形HT0に示すように、読出対象のメモリセルを構成しているトランジスタのドレイン-ソース間を流れる電流による読出電圧の低下が大きい場合であっても、図4に縦破線で示すセンスアンプイネーブル信号SAEがイネーブル状態となるタイミングでは、基準電位VrefHからのデータ読出マージンMGH0を十分に大きく確保することができ、読み出したデータが誤りになることはない。
しかしながら、基準電位VrefHが低すぎた場合、高温時にメモリセルに格納されている値=1を読み出す場合に、データ読出マージンMGH1が減少し、読み出したデータが誤りになる虞がある。
このため、本実施形態では、基準電圧補正部154Bを構成しているNチャネルMOSトランジスタNM1のオン抵抗が適切な値に設定され、データ読出マージンMGH1がデータ読出マージンMGH0を下回ることがないようにしている。
Therefore, when reading the value=0 stored in the memory cell and the temperature is high, the reference potential Vref=the reference potential VrefH.
As a result, as shown in the signal waveform HT0 in FIG. 4, even if the read voltage is greatly reduced due to the current flowing between the drain and source of the transistor that constitutes the memory cell to be read, the vertical line in FIG. At the timing when the sense amplifier enable signal SAE shown by the broken line is in the enabled state, a sufficiently large data read margin MGH0 from the reference potential VrefH can be ensured, and the read data will not be erroneous.
However, if the reference potential VrefH is too low, when reading the value 1 stored in the memory cell at a high temperature, the data read margin MGH1 decreases, and there is a risk that the read data will be erroneous.
For this reason, in this embodiment, the on-resistance of the N-channel MOS transistor NM1 constituting the reference voltage correction section 154B is set to an appropriate value so that the data read margin MGH1 does not fall below the data read margin MGH0. ing.

また、メモリセルに格納されている値=1を読み出す場合であって、温度が低い場合には、基準電位Vref=基準電位VrefLとなる。
これにより、図4の信号波形LT1に示すように、読出対象のメモリセルを構成しているトランジスタのドレイン-ソース間を流れる電流による読出電圧の低下が小さくなっても、基準電位VrefLからのデータ読出マージンMGL1を十分に大きく確保することができ、読み出したデータが誤りになることはない。
Further, when reading the value=1 stored in the memory cell and the temperature is low, the reference potential Vref=the reference potential VrefL.
As a result, as shown in the signal waveform LT1 in FIG. 4, even if the drop in read voltage due to the current flowing between the drain and source of the transistor constituting the memory cell to be read becomes small, the data from the reference potential VrefL is A sufficiently large read margin MGL1 can be secured, and the read data will not be erroneous.

以上の説明のように、本実施形態によれば、周囲温度に応じて、温度が高くなった場合には、基準電位Vrefを低下させて、メモリセルに格納されている値=0を判定する際のデータ読出マージンMGH0を十分に大きく確保できる。
さらに周囲温度に応じて、温度が低くなった場合には、基準電位Vrefを上昇させて、メモリセルに格納されている値=1を判定する際のデータ読出マージンMGL1を十分に大きく確保できる。
したがって、周囲温度に応じて最適な基準電位Vrefとすることができ、安定して確実な判定を行うことができる。
しかしながら、基準電位VrefLが高すぎた場合、低温時にメモリセルに格納されている値=0を読み出す場合に、データ読出マージンMGL0が減少し、読み出したデータが誤りになる虞がある。
このため、本実施形態では、基準電圧補正部154Bを構成しているNチャネルMOSトランジスタNM1のオン抵抗が適切な値に設定され、データ読出マージンMGL0がデータ読み出しマージンMGL1を下回ることがないようにしている。
As described above, according to the present embodiment, when the temperature rises depending on the ambient temperature, the reference potential Vref is lowered and the value stored in the memory cell is determined to be 0. Therefore, a sufficiently large data read margin MGH0 can be secured.
Furthermore, when the temperature becomes low depending on the ambient temperature, the reference potential Vref is raised to ensure a sufficiently large data read margin MGL1 when determining whether the value stored in the memory cell is 1.
Therefore, the optimum reference potential Vref can be set according to the ambient temperature, and stable and reliable determination can be made.
However, if the reference potential VrefL is too high, there is a risk that the data read margin MGL0 will decrease and the read data will be erroneous when reading the value = 0 stored in the memory cell at a low temperature.
Therefore, in the present embodiment, the on-resistance of the N-channel MOS transistor NM1 constituting the reference voltage correction section 154B is set to an appropriate value, so that the data read margin MGL0 does not fall below the data read margin MGL1. ing.

以上の説明においては、電流値設定部153Aとして、n個(nは、2以上の整数)並列接続されたトリミング用NチャネルMOSトランジスタTT1~TTnを備える構成を採っていたが、抵抗値の同じ複数の抵抗、あるいは、抵抗値の異なる(例えば、抵抗値がr、2r、4r、8r、……)複数の抵抗を並列接続し、トリミングによりカレントミラー回路153Bに接続する抵抗の合成抵抗値を変更して、電流値を設定するように構成することも可能である。 In the above description, the current value setting unit 153A has a configuration including n trimming N-channel MOS transistors TT1 to TTn connected in parallel (n is an integer of 2 or more), but A plurality of resistors or a plurality of resistors with different resistance values (for example, resistance values r, 2r, 4r, 8r, etc.) are connected in parallel, and the combined resistance value of the resistors connected to the current mirror circuit 153B is determined by trimming. It is also possible to configure the current value to be set by changing the current value.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

10 半導体記憶装置
11 メモリセルアレイ
12 ロウデコーダ
13 カラムデコーダ
14 リファレンス電位生成回路
15 センスアンプ回路
16 データ出力回路
17 制御回路
151 センスアンプ
152 センスタイミング生成回路
153 基準電流生成回路
153A 電流値設定部
153B カレントミラー
153C 電流源
154 基準電位生成回路
154A 基準電圧生成部
154B 基準電圧補正部
BLK ブロック
BL、BL0~BLk ビット線
IN 入力信号
IREF 基準電流制御電位(制御信号)
HT0、HT1 信号波形(高温時)
LT0、LT1 信号波形(低温時
MGL データ読出マージン
MgH データ読出マージン
MT メモリセル
NM1 NチャネルMOSトランジスタ(プルダウントランジスタ)
OUT 出力信号
SAE センスアンプイネーブル信号
TT1~TTn トリミング用NチャネルMOSトランジスタ
VDD 高電位側電源
VSS 低電位側電源
Vref 基準電位
VrefH 基準電位(高温時)
VrefL 基準電位(低温時)
WL、WL0~WL63 ワード線
10 Semiconductor storage device 11 Memory cell array 12 Row decoder 13 Column decoder 14 Reference potential generation circuit 15 Sense amplifier circuit 16 Data output circuit 17 Control circuit 151 Sense amplifier 152 Sense timing generation circuit 153 Reference current generation circuit 153A Current value setting section 153B Current mirror 153C Current source 154 Reference potential generation circuit 154A Reference voltage generation section 154B Reference voltage correction section BLK block BL, BL0 to BLk Bit line IN Input signal IREF Reference current control potential (control signal)
HT0, HT1 signal waveform (at high temperature)
LT0, LT1 Signal waveform (at low temperature) MGL Data read margin MgH Data read margin MT Memory cell NM1 N-channel MOS transistor (pull-down transistor)
OUT Output signal SAE Sense amplifier enable signal TT1 to TTn N-channel MOS transistor for trimming VDD High potential side power supply VSS Low potential side power supply Vref Reference potential VrefH Reference potential (at high temperature)
VrefL Reference potential (at low temperature)
WL, WL0 to WL63 Word line

Claims (15)

原基準電位を生成する原基準電位生成部と、
温度上昇に伴って前記原基準電位を低下させて基準電位としてセンスアンプに出力する基準電位補正部と、
を備えた基準電位生成回路。
an original reference potential generation unit that generates an original reference potential;
a reference potential correction unit that lowers the original reference potential as the temperature rises and outputs it to the sense amplifier as a reference potential;
A reference potential generation circuit equipped with
前記基準電位補正部は、前記温度上昇に伴って変動する制御信号が入力され、前記制御信号に基づいて、前記原基準電位を低下させる、
請求項1に記載の基準電位生成回路。
The reference potential correction unit receives a control signal that changes as the temperature rises, and lowers the original reference potential based on the control signal.
The reference potential generation circuit according to claim 1.
前記基準電位補正部には、前記制御信号として、前記センスアンプのイネーブルタイミングを制御するための基準電流制御電位が印加される、
請求項2に記載の基準電位生成回路。
A reference current control potential for controlling enable timing of the sense amplifier is applied to the reference potential correction unit as the control signal.
The reference potential generation circuit according to claim 2.
前記基準電位補正部は、前記基準電流制御電位の印加に伴う電流の電流値に応じたタイミングを、前記イネーブルタイミングとする、
請求項3記載の基準電位生成回路。
The reference potential correction unit sets the enable timing to be a timing corresponding to a current value of a current accompanying application of the reference current control potential.
The reference potential generation circuit according to claim 3.
前記基準電流制御電位の印加に伴う電流の電流値は、所定の基準温度よりも高温の場合には、所定の基準温度における電流値よりも高くなり、所定の基準温度よりも低温の場合には、所定の基準温度における電流値よりも低くなる、
請求項4記載の基準電位生成回路。
The current value of the current accompanying the application of the reference current control potential is higher than the current value at the predetermined reference temperature when the temperature is higher than the predetermined reference temperature, and is higher than the current value at the predetermined reference temperature when the temperature is lower than the predetermined reference temperature. , lower than the current value at a predetermined reference temperature,
The reference potential generation circuit according to claim 4.
前記基準電位補正部は、所定の基準温度よりも高温の場合には、前記基準電位を、所定の基準温度における基準電位よりも低い高温時の基準電位とし、前記基準温度よりも低温の場合には、前記基準電位を、前記基準温度における基準電位よりも高い低温時の基準電位とする、
請求項1記載の基準電位生成回路。
The reference potential correction section sets the reference potential to a high-temperature reference potential lower than the reference potential at the predetermined reference temperature when the temperature is higher than a predetermined reference temperature, and sets the reference potential to a reference potential at a high temperature that is lower than the reference potential at the predetermined reference temperature, and when the temperature is lower than the reference temperature. sets the reference potential to be a reference potential at a low temperature that is higher than the reference potential at the reference temperature;
The reference potential generation circuit according to claim 1.
前記基準電位補正部は、前記基準電流制御電位がバイアス電圧としてゲート端子に印加され、前記原基準電位をプルダウンして前記基準電位とするMOSトランジスタを備えている、
請求項3に記載の基準電位生成回路。
The reference potential correction unit includes a MOS transistor to which the reference current control potential is applied as a bias voltage to a gate terminal, and the original reference potential is pulled down to the reference potential.
The reference potential generation circuit according to claim 3.
データを記憶するメモリセルと、
前記メモリセルから読み出された信号を伝送するビット線と、
前記ビット線にて伝送された信号に基づいて前記メモリセルに記憶されているデータを検出するセンスアンプ回路と、を備え、
前記センスアンプ回路は、
前記ビット線にて伝送された信号及び基準電位を比較してデータ検出信号を出力するセンスアンプと、
基準電流制御電位を生成して出力する基準電流生成回路と、
前記基準電流制御電位に基づいて、前記センスアンプをイネーブル状態とするセンスアンプイネーブル信号を出力端子から出力するタイミングを制御するセンスタイミング生成回路と、
原基準電位を生成する原基準電位生成部と、温度上昇に伴って前記原基準電位を低下させて前記基準電位として出力する基準電位補正部と、を有する基準電位生成回路と、を備える、
半導体記憶装置。
memory cells that store data;
a bit line that transmits a signal read from the memory cell;
a sense amplifier circuit that detects data stored in the memory cell based on a signal transmitted on the bit line,
The sense amplifier circuit is
a sense amplifier that compares the signal transmitted on the bit line with a reference potential and outputs a data detection signal;
a reference current generation circuit that generates and outputs a reference current control potential;
a sense timing generation circuit that controls, based on the reference current control potential, a timing at which a sense amplifier enable signal for enabling the sense amplifier is output from an output terminal;
a reference potential generation circuit having an original reference potential generation unit that generates an original reference potential; and a reference potential correction unit that lowers the original reference potential as the temperature rises and outputs it as the reference potential;
Semiconductor storage device.
前記基準電位補正部は、前記基準電流制御電位に基づいて、前記温度上昇に伴う前記原基準電位を低下させる、
請求項8記載の半導体記憶装置。
The reference potential correction unit lowers the original reference potential as the temperature rises based on the reference current control potential.
The semiconductor memory device according to claim 8.
前記基準電流生成回路は、トリミングにより、設定電流値を可変にする電流値設定部と、
電流値設定部により設定された前記設定電流値に対応する電流を複製して前記基準電流制御電位として出力するカレントミラー回路と、
を備えた請求項8記載の半導体記憶装置。
The reference current generation circuit includes a current value setting section that makes the set current value variable by trimming;
a current mirror circuit that duplicates a current corresponding to the set current value set by a current value setting section and outputs it as the reference current control potential;
9. The semiconductor memory device according to claim 8, comprising:
前記基準電位補正部には、制御信号として、前記センスアンプのイネーブルタイミングを制御するための基準電流制御電位が印加される、
請求項9に記載の半導体記憶装置。
A reference current control potential for controlling enable timing of the sense amplifier is applied as a control signal to the reference potential correction section.
The semiconductor memory device according to claim 9.
前記基準電位補正部は、前記基準電流制御電位の印加に伴う電流の電流値に応じたタイミングを、前記イネーブルタイミングとする、
請求項11記載の半導体記憶装置。
The reference potential correction unit sets the enable timing to be a timing corresponding to a current value of a current accompanying application of the reference current control potential.
The semiconductor memory device according to claim 11.
前記基準電流制御電位の印加に伴う電流の電流値は、所定の基準温度よりも高温の場合には、所定の基準温度における電流値よりも高くなり、所定の基準温度よりも低温の場合には、所定の基準温度における電流値よりも低くなる、
請求項12記載の半導体記憶装置。
The current value of the current accompanying the application of the reference current control potential is higher than the current value at the predetermined reference temperature when the temperature is higher than the predetermined reference temperature, and is higher than the current value at the predetermined reference temperature when the temperature is lower than the predetermined reference temperature. , lower than the current value at a predetermined reference temperature,
The semiconductor memory device according to claim 12.
前記基準電位補正部は、所定の基準温度よりも高温の場合には、前記基準電位を、所定の基準温度における基準電位よりも低い高温時の基準電位とし、前記基準温度よりも低温の場合には、前記基準電位を、前記基準温度における基準電位よりも高い低温時の基準電位とする、
請求項8記載の半導体記憶装置。
The reference potential correction section sets the reference potential to a high-temperature reference potential lower than the reference potential at the predetermined reference temperature when the temperature is higher than a predetermined reference temperature, and sets the reference potential to a reference potential at a high temperature that is lower than the reference potential at the predetermined reference temperature, and when the temperature is lower than the reference temperature. sets the reference potential to be a reference potential at a low temperature that is higher than the reference potential at the reference temperature;
The semiconductor memory device according to claim 8.
前記基準電位補正部は、前記基準電流制御電位がバイアス電圧としてゲート端子に印加され、前記原基準電位をプルダウンして前記基準電位とするMOSトランジスタを備えている、
請求項8に記載の半導体記憶装置。
The reference potential correction unit includes a MOS transistor to which the reference current control potential is applied as a bias voltage to a gate terminal, and the original reference potential is pulled down to the reference potential.
The semiconductor memory device according to claim 8.
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