JP3053969U - 基準回路 - Google Patents

基準回路

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    • G05F3/262Current mirrors using field-effect transistors only

Abstract

(57)【要約】 【課題】 積分ゲートトランジスタによって形成された
メモリセルを有する記憶装置に適した基準回路を提供す
る。 【解決手段】 基準回路は、制御電圧に応答して基準電
流を生成するための基準セルと、基準電流を受けるよう
に接続された第1の分岐と、整合された電流を生成する
第2の分岐とを有する第1の電流ミラー回路と、整合さ
れた電流を受け取り、整合された電流から生じる基準レ
ベルを供給するように接続された出力装置と、第1の整
合された電流から生じた基準レベルを第1の全基準レベ
ルから第2の低下した基準レベルに選択的に低下させる
ように接続された分割回路とを有する。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【考案の属する技術分野】
本考案は、基準回路、特にメモリ内での検知用の基準レベルを提供するように 配列された基準回路に関するが、しかしこれのみに関するものではない。本考案 は特に、PROM、EPROMまたはフラッシュEPROM等の絶縁ゲートトラ ンジスタによってメモリセルを形成する記憶装置での検知に関するが、しかしこ れのみに関するものではない。基準回路は基準レベルを必要とするあらゆる状況 で使用することができる。
【0002】
【従来の技術】
検知用の基準レベルを提供する時に、適合しなければならない1つの基準は、 基準レベルを変更することなく複数の検知回路に基準レベルを適用することが出 来るということである。フラッシュメモリの場合には、読み込み操作中の検知に 要求されるレベルは、通常プログラムされたセル、および消去されたセルに依っ て生成した全信号の一部、例えば2分の1に設定される。この基準レベルは他の 同一のフラッシュメモリセルの特性に依存しているので、このレベルを生成する ことが有利である。例えば、プログラムされたセルと消去されたセルとによって 生成した信号の間の中間にある信号レベルを得るように変更されたしきい値電圧 を有する基準フラッシュメモリセルを得ることが可能であるが、斯かるセルはプ ログラムされたセルと消去されたセルの双方を検知するための基準電流を発生す るためには使用することが出来ず、電源レベルVccが、従って基準セルのゲー トに加えられる電圧が、正規の変動をする場合には、正確には維持されない。従 って、十分な検知電流を保証するようにゲート電圧よりも十分に低いしきい値電 圧を有するセル、即ち消去されたセルを、基準セルとして、使用することが望ま しい。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】
本考案に従えば、制御電圧に応答して基準電流を発生する、単一トランジスタ フロートゲートセルで構成された少なくとも1つの基準セルと、第1の電流ミラ ー回路であってその第1の分岐に於いて前記基準電流を受けるように、またその 第2の分岐に於いて第1の整合された電流を受けるように接続された電流ミラー 回路と、前記第1の整合電流を受け、前記第1の整合電流を供給するように接続 された出力装置と、前記第1の整合電流から誘導された基準レベルを第1の全基 準レベルから第2の低下基準レベルに選択的に低下させるための分割回路とを有 する基準回路が提供される。
【0004】
【課題を解決するための手段】
ここに説明する実施例において、分割回路は第1の全基準レベルの2分の1で ある第2の低下基準レベルを発生するための2分割回路である。従って、この基 準レベルはフラッシュメモリ中での読み込み操作用に使用される。
【0005】 分割回路は、出力トランジスタと並列に接続されたトランジスタと、出力トラ ンジスタの制御端子と並列接続のトランジスタとの間に接続された制御可能な経 路を有する制御トランジスタとを含んでいる。制御トランジスタは制御信号によ って制御可能な制御端子を有し、出力トランジスタと並列トランジスタの両方を 同時に作動せしめ、その結果第1の整合電流の2分の1が出力トランジスタに流 れる。
【0006】 複数の基準レベルを提供するために、基準回路は異なる基準電流を提供するよ うに配列された複数の単一のトランジスタフロートゲートセルで構成された基準 セルと、前記基準セルの所要の1つを選択するための選択回路とを含むことがで きる。基準セルは種々のしきい値電圧でプログラムすることができる。
【0007】 フラッシュメモリ内では、上述したように各基準セルは所要の基準電流を供給 するために予め選択したしきい値電圧を有する単一のトランジスタフロートゲー トセルである。正規の読み取りのための単一基準レベルが要求される場合に於い ても、これを2つの基準セルで1つは最大の消去しきい値電圧に調整され、他の セルは最低のプログラムされたしきい値電圧に調節されている2つの基準セルの 電流の合計の2分の1として生ぜしめることが有利となることがある。後者では 、Vccがプログラムされたセルの最低しきい値電圧よりも大きいとき、即ち配 列内のプログラムされたセルが作動し始めるときに、比較的大きな検知マージン が得られる。
【0008】 プログラムパルスがプログラムされるセルに加えられたのち、そのセルのプロ グラミングを、分割回路を使用禁止にした状態で、そのプログラムされるべきセ ルのトランジスタのゲートに相当する電圧を印加すること、およびそのセルを通 過した電流を、プログラムされたセルの最低しきい値電圧に等しいしきい値電圧 を有し、且つプログラムされているセルに対して印加される電圧と等しい、基準 セル中のトランジスタのゲートに印加される電圧を有する基準セルを通過した電 流と、比較することによって確認することができる。印加される電圧の量は、基 準セル中に相当の検知電流を発生するに十分でなければならず、典型的には約7 Vである。
【0009】 同様に、消去パルスが消去されるべきセルに加えられるた後、そのセルの消去 を、分割回路を使用不能にした状態で、その消去されるセルのトランジスタのゲ ートに電圧を印加し、また消去されたセルの最大しきい値電圧に等しいしきい値 電圧を有し、且つ消去中のセルに印加される電圧と同じ、基準セル中のゲートに 印加される電圧を有する基準セルによって通過した電流を比較することによって 確認することができる。印加される電圧の量は、基準セル中に相当の検知電流を 発生するに十分でなければならず、典型的には約5Vである。
【0010】 選択回路は主選択段と選択段の2段階を備えていてもよい。その場合、選択回 路は第1の電流ミラー回路の第1分岐中に配置してもよく、また第1の電流ミラ ー回路の第2の分岐には選択回路の前記第1段と第2段との選択的整合を行なう ための回路を含めることもできる。抵抗性整合回路は、整合を出来るだけ良好に するように同一状態に置かれた同一の装置を含むこともできる。
【0011】 本考案はまた複数のメモリセルを有する記憶装置用の検知回路を提供するが、 検知回路は、制御電圧に応答して基準電流を発生する、単一トランジスタフロー トゲートセルで構成された少なくとも1つの基準セルと、第1の電流ミラー回路 であってその第1の分岐中に前記基準電流を受けて第1の整合電流を発生するよ うに接続された第1の電流ミラー回路と、前記第1の整合電流を受けて前記第1 の整合電流から誘導される基準レベルを供給するように接続された出力装置と、 前記第1の整合電流から誘導された基準レベルを第1の全基準レベルから第2の 低下基準レベルに選択的に低下させるための低下回路とを有し、更に前記検知回 路は電流ミラー構成に於いて前記基準レベルから基準信号を生成するように接続 された入力トランジスタと、前記基準信号を受け取るための入力および前記複数 のメモリセルの選択された1つから信号を受け取るための別の入力と、前記基準 信号および前記メモリセルの選択された1つからの前記信号との間の差分状態に 応じて検知レベルを発生するための出力とを有する検知増幅器とを有する。
【0012】 好ましくは検知増幅器は動的検知増幅器である。しかし本考案はまた静的検知 増幅器用の基準レベルの提供に適用することができる。
【0013】 基準回路にはまた検知操作前に基準レベルを迅速にプリチャージするための高 速プリチャージ回路を含めることができる。これは特に、基準レベルが送られる 複数の検知増幅器があり、基準レベルに接続されたキャパシタンスを増加せしめ る。
【0014】 本考案をより良く理解するために、また本考案を実施する方法について示すた めに、以下に添付図面を参照して実施の形態を示す。
【0015】
【考案の実施の形態】
図1に、制御ゲートCGを有する単一のフロートゲートトランジスタ4と、フ ロートゲートFG、ソースSおよびドレインDとを含んでいる。フロートゲート トランジスタ4のソースSは線10の配列接地信号に接続される。この線10は ソース電圧スイッチング回路14により接地電圧VGNDまたは高電圧Vppに あることができる。電圧Vppはプログラミング電位(典型的には12V)を表 わし、また電圧VGNDは装置の接地を表わしている。Vppは通常アレー接地 に、直接または抵抗器(図示されていない)を介して、接続されている。ソース 電圧スイッチ14は線34によりVppに接続され、また線36により電圧VG NDに接続されている。フロートゲートトランジスタ4の制御ゲートCGはワー ド線(WL)8によりゲート電圧スイッチ12の出力Vccxに接続されている 。ゲート電圧スイッチ12は更に線26、24および22のそれぞれの電圧Vc c、VppおよびVGNDに接続されている。Vccは5V部分に対しては5V 、また3V部分に対しては3Vである。これらのスイッチ14および12は、そ れぞれ線28の消去信号ERASEを受信し、更にまたゲート電圧スイッチ12 は線30のプログラム信号PROGRAMを受信する。フロートゲートトランジ スタ4のドレインDは、ビット線(BL)6によりビット線スイッチ31に接続 されている。ビット線スイッチは更に書き込み線27のプログラムロード32の 出力、読み取り線25の検知増幅器回路29、および線17のフロート接続部と に接続されている。1つの配列に於いて複数の選択されたビット線bを読み取り 操作中に同時に検知増幅器回路29に接続して、線25をb線として正規に実行 させることもできることは評価されることである。同様に、プログラム操作中に 複数の選択されたビットbを同時にプログラムロード32に接続して線27をb 線として正規に実行させることもできる。説明した実施例に於いてはb=8であ る。スイッチ31は、線30および28のそれぞれのプログラム信号および消去 信号に加えて、読み取り信号を受信する。
【0016】 フラッシュメモリは、プログラム、消去および読み取りの3種の主要な操作モ ードを持っている。これらの各モードを以下に於いて図1を参照して説明する。 その他の、例えばプログラム検査等の数種の操作モードもまた存在することは当 業者により理解されるところである。しかし、本説明は背景説明のためのみであ って、従ってこれらの3種のモードについてのみ説明する。プログラムモードは 、1つのメモリセルまたはメモリセルのグループへの“0”の書き込みに関係し ており、消去モードは“0”を記憶したセルから“0”を除去して、全てのセル が有効に“1”を記憶するようにすることに関係しており、また読み取りモード はセルを読み取って、それをプログラムすべきかまたは消去すべきかをか、即ち “0”または“1”のいずれを含むかを確立することに関係している。
【0017】 プログラムモード中、線30のプログラム信号は、ワード線8によりトランジ スタ4の制御ゲートCGに線24の電圧Vppを接続するためのゲート電圧スイ ッチ12を構成するように、設定される。線28の消去信号は設定されていない ので、ソース電圧スイッチ14は、線36の電圧VGNDを配列接地信号線10 によりトランジスタ4のソースに接続するように構成されている。ビット線スイ ッチ31は、線6のビット線が線27によってプログラムロードに接続されるよ うに設定されている。プログラムロードは、4Vと8Vの間の電圧がビット線6 によりトランジスタ4のドレインDにかかるように設定される。これらの信号が トランジスタ4に加えられるので、フロートゲートトランジスタFGは負に充電 される。この負の荷電によりフロートゲートトランジスタのしきい値電圧が増加 し、トランジスタは導通しなくなる。フロートゲートに溜まる負の電荷量は、プ ログラム信号を設定する期間、ゲートおよびドレイン端子に加えられる電圧、お よびフロートゲートをトランジスタのチャネルから分離する酸化物の厚さ等の若 干の要因によって決まる。更に、セルがプログラムされるときに、フロートゲー トの負電荷の累積によって電界酸化物を通る電界が減少して、もはや負電荷が浮 動ゲートに引き付けられなくなりフロートゲートトランジスタのしきい値電圧が ある限界まで飽和する点に達する。このようにして、“0”がセルに書き込まれ る。通常数個のプログラムパルスが必要であるが、各パルスの後に検査サイクル が後続する。
【0018】 消去モード中は、線28の消去信号の設定は、線22の電圧VGNDをワード 線8を経てトランジスタ4の制御ゲートCGに接続するようにゲート電圧スイッ チ12が構成され、また線34の電圧Vppを配列接地線10を経てトランジス タ4のソースSに接続するようにスイッチ14が構成されるように行なわれる。 ビット線スイッチ431は、ビット線16がフローティング接続部に接続されて フローティング状態になるように設定される。フロートゲートトランジスタは基 板内のソース領域がフロートゲートの下に在るように製作されているので、フロ ートゲート上の負の電荷は減少する。フロートゲートFGから除去される負の電 荷量はプログラム操作を参照して上で説明したような種々の要因に依存している 。負電荷が減少するとフロートゲートトランジスタを導通させるフロートゲート トランジスタのしきい値電圧が低下する。このようにしてセルの状態は“1”に 戻る。通常、数個の消去パルスを要求して、各パルスに検査周期を後続させるこ とができる。
【0019】 読み取りモード中は、線28の消去信号および線30のプログラム信号は設定 されず、線21の読み取り信号が設定される。線26のVcc信号はソース電圧 スイッチ12によって線Vccxおよびワード線8を経てトランジスタ4の制御 ゲートに接続される。Vccが3Vであるときには、ワード線は読み取り操作用 に約5Vに昇圧される。線36の電圧VGNDは信号線10のARRAY GR OUND信号線10を経てトランジスタ4のソースに接続される。ビット線6は 検知増幅回路内のビット線負荷による読み取り操作中は約1Vにバイアスされる 、読み取り操作中は、消去されたセル(その中に“1”が記憶された状態にある )については、セルの導電率はビット線が検知用に接続されているとき電流がセ ルを通過する程度である。プログラムされたセル(その中に“0”が記憶された 状態にある)の場合には、電流は実質的にはセル中を流れない。セルを流れる( または流れない)電流は、以下に詳細に説明するように、そのセルの状態を検出 するために基準電流と比較される。
【0020】 メモリアレイ中のフラッシュセルの操作について図2を参照してここに説明す る。図1と共通の信号線または回路は図2に同一の参照番号を用いて示した。図 2では電源は分かり易くするために図示されていないが、どの電圧が回路の各部 分で要求されているかは、図1を参照すれば理解できる。
【0021】 図2には行と列に配列された複数のフラッシュメモリセルFMoo...FM nmを有するフラッシュメモリアレイ50が図示されており、そのおのおのは図 1に示したセル2と同一であることができる。1つの行内の各メモリセル中のト ランジスタのゲートは、行アドレス64を受け取る行線デコード回路によりアド レス指定可能なそれぞれのワード線WLo...WLmに共通接続されている。 ゲート電圧スイッチ12は線30および28のそれぞれの制御信号PROGRA MおよびERASEに対応しており、行デコード回路56によりアドレスされた ワード線に切り換えるように線29に適当なゲート電圧Vccxを供給する。1 つの列中の各トランジスタのドレインはビット線BLo...BLmにより列線 デコード回路58に共通接続される。行線デコード回路は、複数b個(この実施 例ではb=8)のビット線BLoからBLmまでを選択し、図2にビット線スイ ッチ57のブロックとして示したように複数b個のビット線スイッチに接続する 。従って、m個のビット線BLo...BLmの8個のが列アドレス38により 選択され8個のビット線スイッチ回路に接続される。線25のビット線スイッチ 57の出力は読み取り出力であって、検知増幅回路29に接続されている。検知 増幅回路29は、複数の検知増幅器(本説明の実施例では共通周期中に8ビット を読み取ることができるように8個)を含んでおり、従って線25の出力は実際 に複数ビット幅(本説明の実施例では8個)である。ビット線スイッチはプログ ラムロード32から線27の書き込み出力を受け取る。プログラム操作中はビッ ト線BLoからBLmまでのうち8個が選択的にプログラムロード32に接続さ れる。プログラムロード32は同様に複数の(本実施例では8個の)プログラム ロードを有し、従って線27の入力もまた8ビット幅である。読み取り操作中は 、選択されたビット線(複数のこともある)は検知増幅回路29に接続される。 検知増幅回路29はまた線72の基準信号REFを受けてデータバス(DB)2 3に出力信号を発生するが、このデータバスは本説明の実施例では8ビットバス である。それぞれの出力信号は、各ビット線の信号を基準信号REFと比較する ことによって発生される。
【0022】 ある特定のセルをプログラムするために選ばれるときに、そのプログラムロー ドが選択された列に適用されるに過ぎず、従って選択されたセルと同じ行中の他 のセルは不注意にプログラムされることがないことは評価される。選択されない 列は、隣接する選択されたビット線からのカップリングを避けるために接地クラ ンプされる。種々の操作用に配列内のセルの種々のノードに存在する信号の概要 を図3に示す。消去操作中はメモリ配列内の全てのセルは消去されるが、ここで 1つの配列が消去用の複数のセクタに分割され、従って配列の一部のみが任意の 時に消去されることは、当業者によって評価されることである。消去操作中は、 ビット線は、ソースに非常に高い電圧がかかるのでソース/ドレイン端子にかか るストレスを低下させるためにフロートすることができる。
【0023】 検知増幅回路29が電流を検知する検知増幅器である時には、線72の基準信 号REFは電流基準信号である。しかし、検知が良好であるには容量性の平衡化 が必要となるので、電流基準信号REFについてソースと関係するキャパシタン スが、選択されたセルを接続するビット線のキャパシタンスと十分に異なるかど うかという問題がある。しかしこれは単一のトランジスタフラッシュEPROM で達成されるものではない。各セルは1つのトランジスタのみを含んでいるので 、一般にダイナミックRAM(DRAM)で実行されるような折り返しビット線 構成を使用することは不可能である。更に、原則的には8つのダミービット線を 1列ごとの各ビット線との関連に於いて使用することができるが、これはレイア ウト上での所要スペースを増加させることになり、チップが大きくなる。動的検 知増幅器の利点は現在まで実現されていないが、これは多くの設計基準、例えば 容量性入力平衡化、装置のマッチング、検知の一貫性、入力に対するノイズを最 低限に減少させることが必要なこと等によるものである。
【0024】 図4に動的電流検知増幅器を提供することのできるメモリ構造の一部を図示す る。図4のメモリは2つの副配列、第1の副配列300および第2の副配列30 2を有する。これらの各副配列は図2の配列50と同様に、n個の行とm個の列 を持っていてもよい、図2のゲート電圧スイッチ12、ソース電圧スイッチ52 およびプログラム可能な負荷回路32は図4では分かりやすくするために省略さ れているが、かかる回路の分布が特異な実施に基づくものであることに注目すべ きである。本考案は種々のアーキテクチャをもつ記憶装置において実施すること ができる。
【0025】 第1の副配列300はそれに関連する第1の行デコード回路314および関連 する第1の列デコード回路304とを有する。第2の副配列302は関連する第 2の行デコード回路316および関連する第2の列デコード回路306とを有す る。それぞれの行デコード回路はそれぞれの配列のn個のワード線を駆動する。 行デコード回路に対するアドレス指定および制御の回路は説明を明瞭にするため に図示されていない。それぞれの列デコード回路はそれぞれの配列の2方向のm 個の列線をアドレス指定する。同様に列デコード回路に対するアドレス指定およ び制御の回路は説明を明瞭にするために図示されていない。メモリ構造もまた8 つの検知増幅器312a〜323h、スイッチ回路310および基準回路308 を含む検知増幅回路29を有している。各検知増幅器312a〜312hは、第 1の列デコード回路304からの読み取り線の第1のセット320a〜320h のそれぞれ1つからの入力と、第2の列デコード回路306からの読み取り線の 第2のセット322a〜322hのそれぞれ1つからの入力とを受信する。各検 知増幅器312a〜312hはそれぞれのデータ線324a〜324hの出力を 発生する。スイッチ回路310は、入力として、基準回路308から線72の基 準信号REFを受信する。
【0026】 スイッチ回路310は選択的に基準信号を1組のスイッチ323a〜323h の1つの端子に共通接続される。これらの各スイッチは読み取り線320a〜3 20hの各1つに接続されたそれぞれの第2の端子を持っている。スイッチ回路 310はまた選択的に基準信号REFを1組のスイッチ線321a〜321hの 1つの端子に接続する。これらの各スイッチは読み取り線322a〜322hの それぞれの1つに接続されたそれぞれの別の端子を持っている。スイッチ回路3 10およびスイッチ321a〜321hおよび323a〜323hは選択的に、 信号REFが線328に印加されたときにスイッチ321a〜321hのすべて が開状態にあり、またスイッチ323a〜323hのすべてが線328の信号R EFをそれぞれの読み取り線320a〜320hに接続するように、制御される 。
【0027】 各配列300および302は能動配列であって、“疑似”配列ではない。即ち 各配列はデータビットを記憶するアドレス指定可能なメモリセルを含んでいる。 しかし行デコード回路314および316は、第1の配列300中のワード線が 選択されると第2の配列302中のワード線は選択されず、またその反対に第2 の配列302中のワード線が選択されると第1の配列300中のワード線が選択 されないように、独立にアドレス指定可能である。
【0028】 行デコード回路314および316は、検知増幅器312a〜312hを、第 1の配列および第2の配列300および302の1つ中のアドレス指定されたメ モリセルに関連したビット線と、第1の配列および第2の配列300および30 2のうちの別の1つ中の対応するビット線(ここではセルはすべてアドレス指定 されていない)とに、接続する。列デコード回路304は、第1の配列300の m個のビット線の8つを読み取り線320a〜320hに接続し、また列デコー ド回路は、第2の配列302のm個のビット線の対応する8つを読み取り線32 2a〜322hに接続する。この文脈に於いて’対応するビット線”とは、アド レス指定されたメモリセルに接続されたビット線の垂直下(または場合によって は、上)にあるビット線、即ちアドレス指定されたメモリセルと同じ列アドレス を持っている別の副配列中のビット線を意味している。
【0029】 上述したように、各検知増幅器はアドレス指定されたセルのビット線の信号を 基準回路308からの基準信号と比較する。
【0030】 第1の配列300中のアドレス指定されたメモリセルに対しては、第2の配列 302の対応するビット線に接続されたセルが、そのアドレス指定されたセルの ビット線に接続されているのと同じ検知増幅器に列デコード回路306を介して 接続されており、検知用の完全な容量性の整合が得られる。基準回路308は、 線72の電流基準信号REFを供給するためのスイッチ310を介して第2の配 列302中の対応するビット線、即ちセルがアドレス指定されていないビット線 に接続されている。
【0031】 上記説明から、2つの配列の1つのみが能動化されたワード線を有し、一方各 配列と関連した列デコード回路304および306が能動化されていることは明 らかである。アドレス指定されたセルが消去されるかプログラムされるかによっ て、電流が流れるが、もしプログラムされないと電流は実質的に流れない。対応 するビット線には、ワード線が選択されていない(すべて接地されている)ので 、電流は流れない。
【0032】 基準回路308は、スイッチ323aから323h、又はスイッチ321aか ら321hの組合せにより、基準電流を発生する。この基準電流は、センス増幅 器312aから321hのそれぞれに、第1入力又は第2入力のいずれか一方に おいて等しいものが流れる。
【0033】 上記の構成に於いて理解できるように、検知増幅器312a〜312hのそれ ぞれ2つの入力と関連したキャパシタンスは、各ビット線に接続された同数のメ モリセルがあるので、平衡化される。従って、アドレス指定された配列中のアド レス指定されたセルがプログラムされるか消去されるかによって、検知増幅器の 2つの入力から取り出される電流の差が小さい電圧差を生じるが、この電圧差は 検知増幅器によって検知することができる。オンチップノイズ(例えば列デコー ド回路内の結合による)が両ビット線に同等に影響を与える。検知増幅器は差分 検知に依存しており、またこのノイズは共通モードである。
【0034】 図5は図4の基準回路308を構成するために使用される本考案に従う基準回 路を含むブロック線図である。この基準回路は線72のREFと記された基準レ ベルを提供する。図5に於いて、参照数字2は(図1に於けるように)検知用に 選択されているフラッシュメモリセルを示している。スイッチ回路310は分か り易くするために図5では省略されている。図5の右側の残りのブロックは、図 4の列デコード回路304(または306)の一部を形成する列選択スイッチ3 1を有する検知増幅回路312の主構成要素を示している。図5に於いて、参照 数字400は、列選択スイッチ31の抵抗を整合するように設けられた列選択整 合回路を示している。この回路はまた線404の制御電圧Vrefによって制御 されるソースフォローワバイアス回路402を含んでいる。列選択回路31およ び列整合回路400はソースフォローワバイアス回路402のそれぞれの入力に 接続されている。線72の基準レベルREFから得られた線401の基準信号S refが、ソースフォローワバイアス回路402を経て検知増幅器408の1つ の入力に入る。検知されるべき信号である、選択されたメモリセル2からの信号 Ssenseは、ソースフォローワバイアス回路402を経て検知増幅器408 の第2の入力に入る。検知された信号は線324に出力される。図5の右側の検 知回路の構造および作動の更に詳細な説明は本考案者らの名称“Dynamic Sense Amplifier”の同時係属出願(Page White & Farrer Ref.76218)に与えられており、その内容は引用す ることによってこの明細書に組み入れられる。
【0035】 図5はまた電流基準回路308の要素を示している。この基準回路は基準ブロ ック412を示す複数の点線内に図示した複数のフラッシュ基準セルを含んでい る。図5に示した実施例に於いて、複数のフラッシュ基準セルFR1、FR2、 FR3の各々はそれぞれのフラッシュ基準セルのゲートを制御するためのそれぞ れの基準ワード線RWL1、RWL2、RWL3、を有する。別の構成に於いて は、フラッシュ基準セルは共通のワード線を持つこともできる。基準回路308 は選択されたメモリセル中に記憶されたデータを読み取るための基準レベルRE Fを生成するためにのみ要求されるときには、原則的に1つのフラッシュ基準セ ルが要求される。しかし下記の説明から明らかなように、2つ以上の基準セルを 有することは著しく有利である。複数のセルを有するときには、それらの各セル は、線RWL1、RWL2、RWL3のそれぞれの線のゲート電圧が、それぞれ のセルをONにして検知用に充分なセル電流を供給するのに適当なレベルにある ときに基準電流を発生するように選択されたしきい値電圧VTHを有する。図5 には、その配列のメモリセルと同一であるが併し最大の消去しきい値電圧と最低 のプログラムしきい値電圧とを表わすように調整されたしきい値電圧を有する基 準トランジスタを含む3つのセルが示されている。しかし提供すべき種々の基準 電圧レベルに応じて要求されるだけの適当な数のセルを使用することもできるこ とは容易に理解できることである。上記の説明から理解されるように、線72に は別の基準レベルがメモリの種々の動作をするために要求される。所要のゲート 電圧(上に説明した)が、基準ブロック412の基準トランジスタにそれぞれの 基準ワード線を介して印加される。選択されたメモリセル2にはワード線8を介 して適当なゲート電圧が印加される。
【0036】 選択されたメモリセル2に記憶されたデータビットを読み取るために、基準電 流は、正常にプログラムされたセルを通過した電流と消去された正常なセルを通 過した電流との和を2分割回路460(解かりやすくするために図5から省略さ れている)によって2分の1に分割された値に設定されている。読み取りのため のレベルはここでは所謂“正常の読み取り”レベルとして引用されている。しか し、以上の説明から、プログラム操作と消去操作中にデータは各プログラムパル スまたは消去パルス後に検査される。これは選択されたメモリセルからのデータ を、セルを通る電流と、上で説明したように最大消去しきい値電圧または最低プ ログラムしきい値電圧を使用して発生されたプログラム化レベルまたは消去レベ ルに匹敵する基準レベルとを比較することによって、“読み取る”ことによって 行なわれる。またこの理由により、基準ブロック412内の基準トランジスタは それぞれ異なるしきい値電圧VTHを持っている。
【0037】 プログラムされるべきセルにプログラムパルスが加えられた後は、分割回路を 不能にした状態で、そのプログラムされるべきセルのトランジスタのゲートに等 価の電圧を印加し、そのセルを通過する電流を、プログラムされたセルの最低し きい値電圧に等しいしきい値電圧を有し且つプログラムされているセルに加えら れた電圧と同じ電圧を基準セルのトランジスタのゲートに印加されている基準セ ルを通過する電流とを比較することによって、そのセルのプログラミングを検査 することができる。印加される電圧の大きさは基準セル内に相当な検知電流を発 生するに十分でなければならず、典型的には約7Vである。プログラム中のセル を流れる電流が基準セルを通過する電流よりも大きいと、その時にはプログラム 中のセルに更に追加のプログラムパルスを与えた後追加のプログラム検査操作を 行なうことが必要である。しかし、プログラム中のセルを通過する電流が基準セ ルを通過する電流よりも小さいと、プログラム中のセルはプログラムされたとし て検査される。
【0038】 同様に、消去パルスが消去されるべきセルに加えられた後は、そのセルの消去 は、分割回路を使用不能にした状態で、その消去されるべきセルのトランジスタ のゲートの電圧を印加すること、および消去されたセルの最大しきい値電圧に等 しいしきい値電圧を有し且つ消去中のセルに印加された電圧と同一の電圧を基準 セル内のトランジスタのゲートに印加された基準セルを通過する電流を比較する ことによって、検査することができる。プログラム中のセルを流れる電流が基準 セルを通過する電流より小さいと、その時には消去中のセルに更に追加の消去パ ルスを与えた後追加の消去検査操作を行なうことが必要である。しかし、消去中 のセルを通過する電流が基準セルを通過する電流よりも大きいと、消去中のセル は消去されたとして検査される。印加される電圧の大きさは、基準セル内に相当 な検知電流を発生するに十分でなければならず、典型的には約5Vである。
【0039】 図7はフラッシュ基準セルにより引かれた電流と、セルのゲートに印加される ゲート電圧とのグラフである。セル電流とゲート電圧との関係が、消去されたセ ル、プログラムされたセルおよびその2つの中間で選択されたしきい値を有する セルについて示されている。曲線(a)は消去されたセルについての曲線であり 、曲線(b)はプログラムされたセルについての曲線であり、また曲線(c)は 中間レベルのセルについての曲線である。第1に図7は、所謂中間レベルセルを 有することは、例えば4.5Vのゲート電圧に対しては実際には電流は供給され ないので、有用ではないことを図示している。このことは、中間レベル曲線(c )上の点Aによって図示されている。曲線(d)は実際の基準レベルである。曲 線(d)の傾斜は、プログラムされたセルがONになるまでは、2分割回路によ り正常の傾斜の2分の1であり、セルがONになった場合には傾斜は正常傾斜と 同じになる。この傾斜の変化は、図7に曲線(d)上のD点で示されている。曲 線(d)にはゲート電圧4.5VのB点に検知用に十分な電流があることは、容 易に理解できる。基準ブロック412は少なくとも曲線(a)および(b)を与 えるしきい値電圧を有するトランジスタを含んでいることは容易に明らかである 。
【0040】 図7はまた基準回路に消去されたセルとプログラムされたセルの両方を使用す ることが望ましい理由について説明している。プログラムされたセルを使用しな かったとすると、曲線(d)は直線DCに沿って連続し、C点に於いてプログラ ムされたセル直線(b)と交差することになる。ゲート電圧がC点に於けるゲー ト電圧の価よりも大きいときは、プログラムセルは消去セルとして検知されるこ とになる。実際にはこの点は、基準セルに対して通常期待されるゲート電圧であ る5Vよりもかなり上にある。しかし電源電圧が増加するに従って検知限界を広 くすることが望ましいことがある。
【0041】 消去作動中は、2分割回路を不能とした状態で、基準として消去基準セル線を 利用する消去検査処置が要求される。この検査動作中は、しきい値電圧の低いほ うのセルは通過され、またセルを通過できないときには更に消去作動が実行され る。同様に、プログラミング動作中は、検知増幅器用の基準電流がプログラムさ れたセル線(b)によって供給された状態で、更にまた2分割回路が不能とされ た状態で、プログラム検査処置が実行される。しきい値電圧の高いほうのセルは 通過され、また更に通過出来ないセルについてプログラム操作が実行される。
【0042】 ブロック412中の基準トランジスタ間の選択は、それぞれの基準トランジス タに関連した異なるワード線RWL1、RWL2、RWL3の選択に加えて、基 準列選択回路414によって実行される。存在する基準トランジスタが1つのみ であるときには、基準列選択は要求されない。しかしなお抵抗値を列選択回路3 1および列選択整合回路400と整合させるための回路がなければならない。基 準回路308は線418の制御電圧Vrefによって制御されるソースフォロー ワバイアス回路416を含んでいる。線404の制御電圧Vrefおよび線41 8の制御電圧Vrefは同一の電圧でなければならず、これは共通の信号を使用 することによって保証されることは容易に理解されよう。基準回路もまた電流ミ ラー回路420を含んでいる。基準ブロック412から選択された基準トランジ スタからとられた基準信号Irefは、列選択回路414により選択されて、ソ ースフォローワバイアス回路416を経て電流ミラー回路の1つの入力422に 供給される。この入力はダイオード接続されたp−チャネルトランジスタ424 に接続されている。ダイオード接続されたp−チャネルトランジスタ424のゲ ートは別のp−チャネルトランジスタ426に接続されている。容易に明らかに なるように、p−チャネルトランジスタ424、426は飽和状態に維持され、 その結果トランジスタ424中の電流はトランジスタ426に鏡映される。この 電流は、ソースフォローワバイアス回路416および基準列選択整合回路415 を経てトランジスタ430に流れる。出力トランジスタを流れる電流は、基準レ ベルREFを経て、出力トランジスタ430と電流ミラー構成に於いて接続され た複数のトランジスタに鏡映される。トランジスタ432を図5に示す。図4中 で各検知増幅器回路312a〜312hと関連したトランジスタ432のあるこ とは、評価されよう。トランジスタ430と432との間で電流ミラーを形成す るには、通常トランジスタ430のダイオード接続を必要とする。しかしこれは 、この場合n−チャネルトランジスタ430および432のドレインのバイアス 電圧がソースフォローワバイアス回路416および402によって同一レベルに 維持されるので、必要ではない。図5の回路に於いて、ブロック412から選択 された基準セルからの基準電流Irefが出力トランジスタ430のドレインに 鏡映され、またそこから電流ミラートランジスタ432のドレインに鏡映され、 各検知増幅器回路での基準信号Srefとして使用される。
【0043】 更に、出力トランジスタ430のゲートを電流ミラー回路の第1の分岐428 に復帰接続することは、フィードバックによる回路のパワーアップの速度にとっ て有利になる。
【0044】 図5の回路はまた線436のイネーブル信号ENABLEに応答して制御され る高速プリチャージ回路434を含んでいる。
【0045】 図6に図5の基準回路308のトランジスタレベルの実施例を示す。図6から 分かるように、ソースフォローワバイアス回路416は第1および第2のn−チ ャネルトランジスタ444、446を有し、これらトランジスタは線418の制 御電圧Vrefを受け取るように接続されたゲートを有し、またそれぞれダイオ ード接続されたトランジスタ424および電流ミラー回路420のトランジスタ 426に接続されている。列選択回路414は、ソースフォローワバイアス回路 416のトランジスタ444に接続され且つそのゲートの主選択信号YMref によって選択される主選択トランジスタ448を有している。主選択トランジス タ448は、複数の従属選択トランジスタ452に接続されているが、これらの トランジスタはそれらのゲートの選択信号YNrefー0...YNrefnに よってそれぞれ別個に選択可能である。従属選択トランジスタ452の数は基準 ブロック412中の基準フラッシュセルの数に等しい。“主”および“従属”な る用語は、従属段が不必要であるかまたは主段よりも重要度が低いことを含意し ているものではないことは、評価されるところである。図6に於いて、2つの基 準セルが2つの関連する従属選択トランジスタ452で示されている。基準列選 択整合回路415は、主平衡化トランジスタ450、および主平衡化トランジス タ450に接続された従属平衡化トランジスタ454を含んでいる。図6には従 属平衡化トランジスタ454に接続された出力トランジスタ430が図示されて いる。図6にはまた、図5には示されていない2分割回路460が示されている 。この2分割回路には、出力トランジスタ430に整合され、且つそれに並列に 接続されたn−チャネルとら462が含まれている。2分割回路460にはまた 、制御トランジスタ464が含まれているが、このトランジスタはそのゲートが 線466の2分割信号を受け取るように接続されたn−チャネルトランジスタで あり、そのソース/ドレイン経路は出力トランジスタ430およびこれと対をな すトランジスタ462のゲート間に接続されている。2分割回路460はまた位 相反転器を含んでおり、位相反転器は線466の2分割信号を受け取り、また対 結合のトランジスタのゲートおよび接地Vssの間に接続されたソース/ドレイ ン経路を有するn−チャネルトランジスタであるプルダウントランジスタ462 に、その出力を供給する。線466の2分割信号が高いと、制御トランジスタ4 64はONになり、その結果出力トランジスタ430およびその対結合トランジ スタ462のゲート電圧を一括結合する。その結果両方のトランジスタ430と 462はONになり、従って基準電流の鏡映されている脚中の電流は2分され、 その2分された電流は出力トランジスタ430を通って取り出され、また別の2 分の1は対結合トランジスタ462を通って取り出される。その結果、回路72 の基準レベルは2分されている出力トランジスタ430を通る電流に従って変調 される。この状態で、プルダウントランジスタ470がOFFになる。更に、プ ルダウントランジスタ470がONになり、対結合のトランジスタ462のゲー トをプルダウンし、OFFに保持する。この状態で列選択回路414からの電流 のすべてが出力トランジスタ430より供給され、それに従ってまた線72の基 準レベルが上昇する。
【0046】 図6はまた高速プリチャージ回路434の実施例を示している。高速プリチャ ージ回路はNANDゲート471を含んでいる。NANDゲートの第1の入力4 72は線436のENABLE信号を受け取るように接続されている。NAND ゲートの第2の入力474はp−チャネルトランジスタ476のドレインに接続 されており、そのトランジスタのゲートはENABL信号を受信するように接続 され、またソースは電源電圧Vccに接続されている。NANDゲートの出力4 78は第2のp−チャネルトランジスタ480のゲートに接続されているが、こ のトランジスタも同様にそのドレインはNANDゲート471の第2の入力47 4に接続されており、またそのソースは電源電圧Vccに接続されている。NA NDゲート471の出力はまた第3のp−チャネルトランジスタ482のゲート に接続され、そのトランジスタのドレインはn−チャネルトランジスタ484に 接続され、またそのソースは電源電圧Vccに接続されている。n−チャネルト ランジスタ484は、そのソースがGROUND Vccに接続され、そのドレ インは第3のp−チャネルトランジスタ482に接続されており、またそのゲー トはイネーブル信号ENABLEの逆バージョンを受けるように接続されている 。n−チャネルトランジスタ484はまたそのドレインが電流ミラー回路420 の出力482、従って線72の信号REFに接続されている、高速プリチャージ 回路434はまたn−チャネルトランジスタ486を含んでいるが、そのトラン ジスタのゲートは電流ミラー回路420の出力428に接続され、そのミラー回 路は順に線72の信号REFに接続され、またトランジスタのソース/ドレイン 経路はGROUND VssとNANDゲート471の第2の入力474との間 に接続されている。
【0047】 図6の回路が使用可能にされる前には、その回路へ電圧は供給されておらず、 またイネーブル信号は低レベルにある。イネーブル信号が低レベルにあるとトラ ンジスタ484は(これはイネーブル信号の反転によって制御されるので)ON になり、その結果線428、従ってまた線72のREF信号が接地接続される。 低レベルにあるイネーブル信号によりNANDゲート471の出力は高レベルに なり、従ってまた第2のp−チャネルトランジスタ480と第3のp−チャネル トランジスタ482が共にOFFになる。第2のp−チャネルトランジスタ48 0は弱いフィードバック装置であり、またと第3のp−チャネルトランジスタ4 82はプリチャージ装置である。p−チャネルトランジスタ476はONであり 、従ってNANDゲート471の第2の入力474は高レベルにある。
【0048】 高レベルにあるイネーブル信号によって線が使用可能にされると、n−チャネ ルトランジスタ484がOFFになり、線72のREF信号を解除する。高レベ ルにあるイネーブル信号によってNANDゲート471への第1の入力は高レベ ルになり、その結果NANDゲート471の両入力は高レベルになり、従ってN ANDゲートの出力は低レベルになり、またp−チャネルトランジスタ482は ONになる。p−チャネル・プリチャージトランジスタはかなり大きいので、線 72のREF信号を迅速にプルアップすることができる。p−チャネルトランジ スタ480は、NANDゲート471の第2の入力474を、この段で高レベル に保持する。REF信号がn−チャネルトランジスタ486をONにするのに十 分なレベルにまで上昇すると、このn−チャネルトランジスタが動作を開始して NANDゲート471の第2の入力474を接地させる。n−チャネルトランジ スタ486はp−チャネルトランジスタ480の動作を抑制するように十分に大 きい。トランジスタ486および480の相対的寸法に応じた時間後に、NAN Dゲート471の第2の入力474は十分に低レベルまで低下し、NANDゲー トの出力は高レベルとなり、その結果p−チャネル482はOFFとなる。この ようにして、REF信号はプリチャージパルスに従属する。この回路中のフィー ドバックは、好ましくは線72のREF信号をほぼその最終値である約1.5V にプリチャージするように最適化される。
【0049】 本明細書に於いて上に説明したような高速プリチャージ回路がないと、セル装 置を流れる電流が低いので、REF信号は約1.5Vの最終値まで徐々に上昇す る。VREF信号もまた上に説明したと同様の回路によって高速プリチャージす ることが出来るであろう。斯かる付加回路は、電流ミラー回路の出力ノード42 8をプリチャージする上述したプリチャージ回路との組み合わせに於いて、基準 回路全体を最終状態にまで迅速に駆動させることになるが、これは高速メモリア クセス時間には望ましいことである。
【図面の簡単な説明】
【図1】基本的フラッシュメモリセルにおいてセルに適
用することのできる種々の信号レベルを示す説明図。
【図2】フラッシュメモリ配列の全体構造のブロック説
明図。
【図3】作動中のフラッシュメモリ配列内の各種のセル
に適用される信号の図表形式での説明図。
【図4】本考案を適用することのできるフラッシュメモ
リ配列の全体構造の略図。
【図5】電流基準回路のブロック図。
【図6】図5の電流基準回路のトランジスタレベルの実
施例を示す図。
【図7】基準回路に対する基準セルの選択を示すグラ
フ。
【符号の説明】
2 フラッシュメモリセル 4 フロートゲートトランジスタ 6 ビット線 12 ゲート電圧スイッチ 14 ソース電圧スイッチ回路 25 書き込み線 29 検知増幅回路 31、57 ビット線スイッチ 32 プログラム負荷 38 列アドレス 50 メモリ配列 300、302 メモリ副配列 314、316 行デコード回路 304、306 列デコード回路 308 基準回路 310 スイッチ回路 312a〜312h 検知増幅器 320a〜320h 読み取り線 322a〜322h 読み取り線 328、330 出力線 400 列整合回路 402 ソースフォローワバイアス回路 408 検知増幅器 412 基準ブロック 414、415 基準列選択回路 416 ソースフォローワバイアス回路 420 電流ミラー回路 424、426 ダイオード接続p−チャネルトランジ
スタ 430、432、444、446 n−チャネルトラン
ジスタ 452 従属選択トランジスタ 462 対結合トランジスタ 464 制御トランジスタ472 NANDゲートの入

Claims (11)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御電圧に応答して基準電流を発生する、
    単一トランジスタフロートゲートセルで構成された少な
    くとも1つの基準セルと、 第1の分岐で前記基準電流を受けて、第2の分岐で第1
    の整合電流を発生するように接続された第1の電流ミラ
    ー回路と、 前記第1の整合電流を受けて、前記第1の整合電流によ
    って生じる基準レベルを供給するように接続された出力
    装置と、 前記第1の整合電流から生じた基準レベルを、第1の全
    基準レベルから第2の低下基準レベルに選択的に低下さ
    せるための分割回路とを備えることを特徴とする基準回
    路。
  2. 【請求項2】請求項1記載の基準回路に於いて、前記分
    割回路が前記第1の全基準レベルの2分の1である第2
    の低下基準レベルを生成するための2分割回路であるこ
    とを特徴とする基準回路。
  3. 【請求項3】請求項2記載の基準回路に於いて、前記出
    力装置が出力トランジスタを有し、また前記分割回路が
    前記出力トランジスタに並列接続されたトランジスタ
    と、並列トランジスタと出力トランジスタの制御端子間
    に接続された制御可能な経路を有する制御トランジスタ
    とを有し、前記制御トランジスタは制御信号を受け取る
    ように接続された制御端子を有し、これにより、前記制
    御信号が有効な場合に、前記第1の整合電池の半分は前
    記出力トランジスタを流れ、半分は前記並列トランジス
    タを流れることを特徴とする基準回路。
  4. 【請求項4】請求項1ないし3のいずれかに記載の基準
    回路であって、異なる基準電流を発生するように操作可
    能な複数の基準セルと、前記基準セルのうちの1つを選
    択するための選択回路とを有することを特徴とする基準
    回路。
  5. 【請求項5】請求項4記載の基準回路に於いて、前記基
    準セルが異なるしきい値電圧を有することを特徴とする
    基準回路。
  6. 【請求項6】請求項4または5に記載の基準回路であっ
    て、前記選択回路が主選択段と、従属選択段とを有する
    ことを特徴とする基準回路。
  7. 【請求項7】請求項1ないし6のいずれかに記載の基準
    回路であって、前記第1の電流ミラー回路にバイアスを
    かけるためのバイアス回路を有することを特徴とする基
    準回路。
  8. 【請求項8】請求項1ないし7のいずれかに記載の基準
    回路であって、前記基準レベルの生成前に前記第1の電
    流ミラー回路の第2の分岐をプリチャージするための予
    備のプリチャージ回路を有することを特徴とする基準回
    路。
  9. 【請求項9】複数の記憶セルを有する記憶装置用の検知
    回路であって、この検知回路が基準回路を有し、この基
    準回路が、 制御電圧に応答して基準電流を発生する、単一トランジ
    スタフロートゲートセルで構成された少なくとも1つの
    基準セルと、 第1の電流ミラー回路であって、その第1の分岐中に於
    いて前記基準電流を受けて、その第2の分岐中で第1の
    整合電流を発生するように接続された前記第1の電流ミ
    ラー回路と、 前記第1の整合電流を受けて、前記第1の整合電流から
    生じた基準レベルを供給するように接続された出力装置
    と、 前記第1の整合電流から生じた基準レベルを第1の全基
    準レベルから第2の低下基準レベルに選択的に低下させ
    るための分岐回路とを有し、 前記検知回路が更に、前記基準レベルから基準信号を発
    生するために、前記出力装置と接続された入力トランジ
    スタを含む第2の電流ミラー回路を有し、 前記基準信号を受信するための1つの入力端子と、前記
    複数の記憶セルの選択された1つから信号を受信するた
    めの別の入力端子と、および前記基準信号と前記記憶セ
    ルの選択された1つからの信号との間の差の状態に依存
    する検知レベルを発生するための出力端子とを有する検
    知増幅器とを有することを特徴とする検知回路。
  10. 【請求項10】前記請求項9に記載の検知回路に於い
    て、前記検知増幅器が動的検知増幅器であることを特徴
    とする検知回路。
  11. 【請求項11】前記請求項9または10に記載の検知回
    路であって、請求項2乃至8のいずれかにおける基準回
    路を有することを特徴とする検知回路。
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