JP5085068B2

JP5085068B2 - センス回路

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Publication number: JP5085068B2
Application number: JP2006208313A
Authority: JP
Inventors: 光一山田
Original assignee: On Semiconductor Trading Ltd
Current assignee: On Semiconductor Trading Ltd
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2026-07-31
Also published as: JP2008034056A

Description

本発明は、センス回路に関し、特に、入力部の電流の変化を検知するセンス回路に関する。

従来、入力部の電流の変化を検知するセンス回路が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、ＧＮＤ電位と入力端子との間に接続されたデータ線（入力部）と、ＧＮＤ電位と入力端子との間に接続された電流電圧変換回路と、入力端子と電源電位との間に接続され、データ線および電流電圧変換回路に所定のバイアスを印加するためのデータ線負荷回路（負荷手段）と、入力端子の電位が入力されるとともに、その入力された電位に応じて電流電圧変換回路の出力電位を制御する反転アンプ（反転増幅回路）とを備え、アクセス動作時においてデータ線の電流の変化を検知するセンス回路が開示されている。

上記特許文献１に開示されたセンス回路では、データ線とＧＮＤ電位との間に電流が流れる場合には、その分、入力端子の電位が低下する。そして、入力端子の電位が低下した場合には、反転アンプの出力ノードの電位が上昇することにより、電流電圧変換回路から増幅された電位が出力される。これにより、データ線の電流の変化が検知される。

特許３２２２２３５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたセンス回路では、データ線負荷回路（負荷手段）を介してデータ線に電源電位を供給する構成となっているが、データ線負荷回路のみでは、アクセス動作時においてデータ線の電位が低下するのを十分に抑制するのが困難であるという不都合がある。このように、アクセス動作時において入力端子の電位が低下するとともに、次のアクセス動作時においてデータ線とＧＮＤ電位との間に電流が流れない場合に、センス回路が電流の流れていないことを検知することができる電位まで入力端子の電位を上昇させるのに必要な時間が長くなるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、入力部の電位を所定の電位近傍に維持することでアクセス時間を短縮することが可能なセンス回路を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるセンス回路は、第１電位近傍で動作する入力部と、入力部と第１電位を供給する第１電位供給部との間に接続された第１負荷手段と、入力部に接続されるとともに、入力部からの入力電位を反転して増幅することにより、入力部の電位に応じた電位を出力するための反転増幅回路と、入力部と第２電位を供給する第２電位供給部との間に接続され、反転増幅回路の出力電位に応じた電位を出力するための出力回路と、出力回路の出力端子、入力部および第１電位供給部に接続されるとともに、反転増幅回路の出力電位に基づいて入力部の電位を制御するための第１の電位制御回路とを備える。

この発明の一の局面によるセンス回路では、上記のように、入力部と第１電位を供給する第１電位供給部との間に接続された第１負荷手段に加えて、反転増幅回路の出力電位に基づいて入力部の電位を制御するための第１の電位制御回路を設けることによって、アクセス動作時に入力部の電位が第１電位近傍から変化する場合に、第１負荷手段のみならず、第１の電位制御回路からも入力部に第１電位を供給することができるので、入力部の電位が第１電位近傍から大きく変化するのを十分に抑制することができる。その結果、次のアクセス時間を短縮することができる。また、入力部からの入力電位を反転して増幅することにより、入力部の電位に応じた電位を出力するための反転増幅回路と、反転増幅回路の出力電位に応じた電位を出力するための出力回路とを設けることによって、反転増幅回路により入力部の電位が反転増幅されて出力回路に入力されるので、アクセス動作時において入力部の電位が第１電位近傍から変化した際に、入力部の電位の変化量よりも出力回路の出力電位の変化量を大きくすることができる。このため、入力部の電位の変化量が少ない場合にも、出力回路の出力電位および反転増幅回路の出力電位を用いて、容易に、第１の電位制御回路を制御することができる。

上記一の局面によるセンス回路において、好ましくは、第１の電位制御回路は、入力部と第１電位供給部との間に接続された第１導電型の第１トランジスタと、出力回路の出力端子と第１トランジスタのゲートとの間に接続された第２導電型の第２トランジスタとを含み、第２トランジスタを介して第１トランジスタのゲートに入力される出力回路の出力電位により第１トランジスタをオン状態にすることによって、第１電位供給部から第１電位を供給して入力部の電位を第１電位近傍になるように制御する。このように構成すれば、第１の電位制御回路の第１トランジスタおよび第２トランジスタにより、アクセス動作時において入力部の電位が第１電位近傍から変化した際に、容易に、入力部の電位が第１電位近傍から大きく変化するのを抑制することができる。

この場合、好ましくは、第１の電位制御回路は、反転増幅回路の出力電位がゲートに入力されるとともに、入力部と第１トランジスタのゲートとの間に接続された第１導電型の第３トランジスタをさらに含む。この場合、アクセス動作時において入力部の電位が第１電位近傍から変化しない場合に、第３トランジスタのオン状態（インピーダンス）を制御することにより、入力部の第１電位近傍の電位を第１トランジスタのゲートに供給するようにすれば、第３トランジスタにより、第１トランジスタをオフ状態に維持することができる。

上記一の局面によるセンス回路において、好ましくは、第１負荷手段は、入力部と第１電位供給部との間に接続された第１導電型の第４トランジスタを含み、第４トランジスタのゲートに、第４トランジスタのソース−ゲート間の電位差の変化量が第１電位の変化量より小さくなるようなバイアス電位を供給するバイアス回路をさらに備える。このように構成すれば、第１電位が大きい方向に変化する場合にも、第４トランジスタが強いオン状態になるのを抑制することができるので、第２電位供給部と第１電位供給部との間に第１負荷手段を介して流れる貫通電流が増加するのを抑制することができる。

この場合、好ましくは、出力回路は、第２導電型の第５トランジスタを有する第２負荷手段を含み、バイアス回路は、第５トランジスタのゲートに、第５トランジスタのソース−ゲート間の電位差の変化量が第１電位の変化量より小さくなるようなバイアス電位を供給する。このように構成すれば、第１電位が大きい方向に変化する場合にも、第５トランジスタが強いオン状態になるのを抑制することができるので、第２電位供給部と第１電位供給部との間に出力回路を介して流れる貫通電流が増加するのをより抑制することができる。

上記一の局面によるセンス回路において、好ましくは、反転増幅回路は、入力部に接続された第２の電位制御回路と、第２の電位制御回路の出力がゲートに入力される第１導電型の第６トランジスタとを含み、第２の電位制御回路は、入力部の電位から所定の電位だけレベルシフトした電位を第６トランジスタのゲートに出力する。このように構成すれば、第２の電位制御回路により、第６トランジスタとしてデプレッション型のトランジスタを用いることなく、入力部の第１電位近傍の電位がゲートに供給されることに起因して第６トランジスタがオフ状態になるのを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態では、本発明をマスクＲＯＭに適用した場合について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるセンス回路を適用したマスクＲＯＭの回路構成を示した回路図である。まず、図１を参照して、第１実施形態によるセンス回路を適用したマスクＲＯＭの回路構成について説明する。なお、第１実施形態において、ｐチャネルトランジスタは、本発明の「第１導電型のトランジスタ」の一例であり、ｎチャネルトランジスタは、本発明の「第２導電型のトランジスタ」の一例である。

マスクＲＯＭは、図１に示すように、センス回路１と、センス回路１のデータ線ＤＬにビット線ＢＬを介して接続された複数のメモリセル２とを備えている。なお、データ線ＤＬは、本発明の「入力部」の一例である。

第１実施形態によるセンス回路１は、負荷回路３と、バイアス回路４と、反転アンプ５と、電流電圧変換回路６と、フィードバック回路７とを含んでいる。なお、負荷回路３は、本発明の「第１負荷手段」の一例であり、反転アンプ５は、本発明の「反転増幅回路」の一例である。また、電流電圧変換回路６は、本発明の「出力回路」の一例であり、フィードバック回路７は、本発明の「第１の電位制御回路」の一例である。

負荷回路３は、負荷抵抗として機能するｐチャネルトランジスタ３ａを含んでいる。ｐチャネルトランジスタ３ａのゲートは、後述するノードＮＡ３に接続されることにより所定のバイアス電位が供給されている。また、ｐチャネルトランジスタ３ａのソースには、電位Ｖｃｃが供給されているとともに、ドレインは、データ線ＤＬに繋がるノードＮＡ１に接続されている。これにより、ノードＮＡ１は、アクセス動作前において、ｐチャネルトランジスタ３ａを介して電位Ｖｃｃが供給されることによって、電位Ｖｃｃ近傍にされている。なお、ｐチャネルトランジスタ３ａは、本発明の「第４トランジスタ」の一例であり、電位Ｖｃｃは、電源電圧として供給される電位であり、本発明の「第１電位」の一例である。

ここで、第１実施形態では、バイアス回路４は、負荷回路４ａと、ｎチャネルトランジスタ４ｂおよび４ｃと、ｐチャネルトランジスタ４ｄとを含んでいる。負荷回路４ａの一方側には、電位Ｖｃｃが供給されているとともに、他方側は、ノードＮＡ２に接続されている。ｎチャネルトランジスタ４ｂのゲートとドレインとは互いに接続されているとともに、そのゲートおよびドレインは、ノードＮＡ２に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ４ｂのソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。なお、ＧＮＤ電位は、本発明の「第２電位」の一例である。また、ｎチャネルトランジスタ４ｂは、ノードＮＡ２の電位がｎチャネルトランジスタ４ｂのしきい値電圧よりも低くなるのを抑制する機能を有する。これにより、ノードＮＡ２には、ｎチャネルトランジスタ４ｂのしきい値電圧Ｖｔ_４ｂ＋α_１のバイアス電位が供給されている。なお、ノードＮＡ２の電位Ｖｔ_４ｂ＋α_１（ｎチャネルトランジスタ４ｃ、６ｂおよび７ｂのゲート電位）は、ｎチャネルトランジスタ４ｃ、６ｂおよび７ｂのしきい値電圧よりも高く、かつ、電位Ｖｃｃよりも低い電位になるように構成されている。

また、第１実施形態では、バイアス回路４のｎチャネルトランジスタ４ｃのドレインは、ノードＮＡ３に接続されているとともに、ソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。また、ｎチャネルトランジスタ４ｃのゲートは、ノードＮＡ２に接続されている。ｐチャネルトランジスタ４ｄのゲートとドレインとは互いに接続されているとともに、そのゲートおよびドレインは、ノードＮＡ３に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ４ｄのソースには、電位Ｖｃｃが供給されている。これにより、ノードＮＡ３には、電位Ｖｃｃからｐチャネルトランジスタ４ｄのしきい値電圧分低下した電位Ｖｃｃ−Ｖｔ_４ｄ−α_２のバイアス電位が供給されている。なお、ノードＮＡ３の電位Ｖｃｃ−Ｖｔ_４ｄ−α_２（ｐチャネルトランジスタ３ａのゲート電位）は、ｐチャネルトランジスタ３ａのソース−ゲート間の電位差がしきい値電圧よりも大きくなるような電位になるように構成されている。

また、第１実施形態では、反転アンプ５は、ｐチャネルトランジスタ５ａおよび負荷回路５ｂを有する電位制御回路５ｃと、ノードＮＡ５の電位を制御するためのｐチャネルトランジスタ５ｄおよびｎチャネルトランジスタ５ｅとを含んでいる。なお、ｐチャネルトランジスタ５ｄは、本発明の「第６トランジスタ」の一例であり、電位制御回路５ｃは、本発明の「第２の電位制御回路」の一例である。

また、第１実施形態では、電位制御回路５ｃのｐチャネルトランジスタ５ａのゲートとドレインとは互いに接続されているとともに、そのゲートおよびドレインは、ノードＮＡ４に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ５ａのソースは、ノードＮＡ１に接続されている。電位制御回路５ｃの負荷回路５ｂの一方側は、ノードＮＡ４に接続されているとともに、他方側は、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。ｐチャネルトランジスタ５ｄのドレインは、ノードＮＡ５に接続されているとともに、ソースには、電位Ｖｃｃが供給されている。また、ｐチャネルトランジスタ５ｄのゲートは、ノードＮＡ４に接続されている。ｎチャネルトランジスタ５ｅのドレインは、ノードＮＡ５に接続されているとともに、ソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。また、ｎチャネルトランジスタ５ｅのゲートは、ノードＮＡ１に接続されている。これにより、ノードＮＡ４には、ノードＮＡ１の電位からｐチャネルトランジスタ５ａのしきい値電圧分だけレベルシフト（低下）した電位近傍の電位が供給されている。

また、ノードＮＡ１の電位が電位Ｖｃｃ近傍にされる場合に、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ５ｄとｎチャネルトランジスタ５ｅとの抵抗分割によるノードＮＡ５の電位（ｐチャネルトランジスタ６ａおよび７ｃのゲート電位）は、ｐチャネルトランジスタ６ａおよび７ｃをオン状態にさせるような電位になるように構成されている。また、アクセス動作時にノードＮＡ１の電位が低下した場合には、ノードＮＡ４の電位が低下することに起因してｐチャネルトランジスタ５ｄのインピーダンスが低下するとともに、ｎチャネルトランジスタ５ｅのインピーダンスが上昇することによって、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ５ｄとｎチャネルトランジスタ５ｅとの抵抗分割によるノードＮＡ５の電位が上昇するように構成されている。これにより、アクセス動作時にノードＮＡ１の電位が低下した場合に、ｐチャネルトランジスタ６ａおよび７ｃは、ソース電位であるノードＮＡ１の電位が低下するとともに、ゲート電位であるノードＮＡ５の電位が上昇するので、オン状態からオフ状態に近い状態に急速に移行されるように構成されている。

電流電圧変換回路６は、ノードＮＡ６の電位を制御するためのｐチャネルトランジスタ６ａと、負荷抵抗として機能するｎチャネルトランジスタ６ｂを有する負荷回路６ｃとを含んでいる。ｐチャネルトランジスタ６ａのゲートは、ノードＮＡ５に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ６ａのソースは、ノードＮＡ１に接続されているとともに、ドレインは、ノードＮＡ６およびｎチャネルトランジスタ６ｂのドレインに接続されている。ｎチャネルトランジスタ６ｂのゲートは、ノードＮＡ２に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ６ｂのドレインは、ノードＮＡ６に接続されているとともに、ソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。これにより、ｐチャネルトランジスタ６ａがオン状態の場合には、ｐチャネルトランジスタ６ａのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ６ｂのインピーダンスより低いので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ３ａおよび６ａとｎチャネルトランジスタ６ｂとの抵抗分割によるノードＮＡ６の電位がノードＮＡ１の電位近傍の電位になる。また、ｐチャネルトランジスタ６ａがオフ状態に近い状態の場合には、ｐチャネルトランジスタ６ａのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ６ｂのインピーダンスより高くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ３ａおよび６ａとｎチャネルトランジスタ６ｂとの抵抗分割によるノードＮＡ６の電位が低下するように構成されている。なお、ｎチャネルトランジスタ６ｂは、本発明の「第５トランジスタ」の一例であり、負荷回路６ｃは、本発明の「第２負荷手段」の一例である。

また、第１実施形態では、フィードバック回路７は、ノードＮＡ１の電位を制御するためのｐチャネルトランジスタ７ａと、ｎチャネルトランジスタ７ｂと、ノードＮＡ７の電位を制御するためのｐチャネルトランジスタ７ｃとを含んでいる。ｐチャネルトランジスタ７ａのゲートは、ノードＮＡ７に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ７ａのドレインは、ノードＮＡ１に接続されているとともに、ソースには、電位Ｖｃｃが供給されている。ｎチャネルトランジスタ７ｂのゲートは、ノードＮＡ２に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ７ｂのソースは、ノードＮＡ６に接続されているとともに、ドレインは、ノードＮＡ７に接続されている。ｐチャネルトランジスタ７ｃのゲートは、ノードＮＡ５に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ７ｃのソースは、ノードＮＡ１に接続されるとともに、ドレインは、ノードＮＡ７に接続されている。

これにより、ｐチャネルトランジスタ７ｃがオン状態の場合には、ｐチャネルトランジスタ７ｃのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ６ｂおよび７ｂのインピーダンスより低いので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ３ａおよび７ｃとｎチャネルトランジスタ６ｂおよび７ｂとの抵抗分割によるノードＮＡ７の電位がノードＮＡ６の電位よりもノードＮＡ１の電位近傍の電位になる。また、ｐチャネルトランジスタ７ｃがオフ状態に近い状態の場合には、ｐチャネルトランジスタ７ｃのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ６ｂおよび７ｂのインピーダンスより高くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ３ａおよび７ｃとｎチャネルトランジスタ６ｂおよび７ｂとの抵抗分割によるノードＮＡ７の電位が低下するように構成されている。なお、このノードＮＡ７の電位の低下は、ノードＮＡ６の電位の低下後に生じるように構成されている。したがって、ｐチャネルトランジスタ７ｃがオフ状態に近い状態の場合には、ｐチャネルトランジスタ７ａがオン状態になることにより、ｐチャネルトランジスタ７ａを介してノードＮＡ１に電位Ｖｃｃが供給されているとともに、ｐチャネルトランジスタ７ｃがオン状態の場合には、ｐチャネルトランジスタ７ａがオフ状態になることにより、ｐチャネルトランジスタ７ａを介してノードＮＡ１に電位Ｖｃｃが供給されないように構成されている。なお、ｐチャネルトランジスタ７ａおよび７ｃは、それぞれ、本発明の「第１トランジスタ」および「第３トランジスタ」の一例であり、ｎチャネルトランジスタ７ｂは、本発明の「第２トランジスタ」の一例である。

メモリセル２は、ｎチャネルトランジスタ２ａを含んでいる。ｎチャネルトランジスタ２ａのゲートは、ワード線ＷＬに接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ２ａのドレインは、ビット線ＢＬを介してデータ線ＤＬに接続されるとともに、ソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。なお、このマスクＲＯＭでは、たとえば、ｎチャネルトランジスタ２ａのしきい値電圧を異ならせることにより、ワード線ＷＬに所定の電圧を印加した場合に選択されたメモリセル２が接続されたビット線ＢＬに電流が流れるか否かによって、そのｎチャネルトランジスタ２ａを含むメモリセル２のデータが「０」または「１」に区別されている。

次に、図１を参照して、第１実施形態によるセンス回路を適用したマスクＲＯＭの動作について説明する。

まず、ノードＮＡ２には、Ｖｔ_４ｂ＋α_１のバイアス電位が供給されているので、ｎチャネルトランジスタ４ｃ、６ｂおよび７ｂは、オン状態になっている。また、ノードＮＡ３には、Ｖｃｃ−Ｖｔ_４ｄ−α_２のバイアス電位が供給されているので、ｐチャネルトランジスタ３ａは、オン状態になっている。

そして、ｐチャネルトランジスタ３ａを介して電位ＶｃｃがノードＮＡ１に供給され、ノードＮＡ１の電位が電位Ｖｃｃ近傍に維持される。このため、ノードＮＡ４には、電位Ｖｃｃ近傍からｐチャネルトランジスタ５ａのしきい値電圧分だけレベルシフト（低下）した電位近傍の電位が供給される。これにより、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ５ｄとｎチャネルトランジスタ５ｅとの抵抗分割によるノードＮＡ５の電位（ｐチャネルトランジスタ６ａおよび７ｃのゲート電位）は、ｐチャネルトランジスタ６ａおよび７ｃがオン状態になるような電位になる。したがって、ｐチャネルトランジスタ６ａおよび７ｃがオン状態になる。

そして、ｐチャネルトランジスタ６ａがオン状態になることにより、ｐチャネルトランジスタ６ａのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ６ｂのインピーダンスより低くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ３ａおよび６ａとｎチャネルトランジスタ６ｂとの抵抗分割によるノードＮＡ６の電位がノードＮＡ１の電位近傍の電位になる。また、ｐチャネルトランジスタ７ｃがオン状態になることにより、ノードＮＡ７の電位がノードＮＡ１の電位近傍の電位になる。このため、ｐチャネルトランジスタ７ａがオフ状態になる。なお、このとき、ｎチャネルトランジスタ７ｂは、ソース電位であるノードＮＡ６の電位がノードＮＡ１の電位近傍の電位になることにより、オフ状態になる。

次に、データの読出し（アクセス動作時）では、選択されたワード線ＷＬの電位が「Ｈ」レベルに立ち上げられるとともに、それ以外の非選択のワード線ＷＬの電位が「Ｌ」レベルになる。

そして、選択されたワード線ＷＬの電位が「Ｈ」レベルに立ち上げられた際に、選択されたメモリセル２のｎチャネルトランジスタ２ａがオン状態にされた場合には、データ線ＤＬからビット線ＢＬおよびｎチャネルトランジスタ２ａを介してＧＮＤ電位側に電流が流れる。これにより、ノードＮＡ１の電位が低下するとともに、ノードＮＡ１の電位の低下に起因してノードＮＡ４の電位が低下する。したがって、ｐチャネルトランジスタ５ｄおよびｎチャネルトランジスタ５ｅのゲート電位が低下するので、ｐチャネルトランジスタ５ｄのインピーダンスが低下するとともに、ｎチャネルトランジスタ５ｅのインピーダンスが増加する。これにより、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ５ｄとｎチャネルトランジスタ５ｅとの抵抗分割によるノードＮＡ５の電位が上昇する。したがって、ｐチャネルトランジスタ６ａおよび７ｃのソース−ゲート間の電位差が急速に減少する。これにより、オン状態であったｐチャネルトランジスタ６ａおよび７ｃが急速にオフ状態に近い状態になることによって、ｐチャネルトランジスタ６ａおよび７ｃのインピーダンスが増加する。このため、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ３ａおよび６ａとｎチャネルトランジスタ６ｂとの抵抗分割によるノードＮＡ６の電位が低下する。その結果、電流電圧変換回路６からは「Ｌ」レベルの出力信号ＳＯＵＴが出力される。

また、ノードＮＡ６の電位の低下に引っ張られてノードＮＡ７の電位が徐々に低下する。これにより、ノードＮＡ７にゲートが接続されるｐチャネルトランジスタ７ａがオン状態になるので、ｐチャネルトランジスタ７ａを介してノードＮＡ１に電位Ｖｃｃが供給される。したがって、ノードＮＡ１の電位の低下が抑制されることにより、ノードＮＡ１の電位が所定の電位になる。

その後、次のアクセス動作において選択されたワード線ＷＬの電位が「Ｈ」レベルに立ち上げられた際に、選択されたメモリセル２のｎチャネルトランジスタ２ａがオフ状態に維持された場合には、ノードＮＡ１の電位は、所定の電位から上昇する。これにより、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ５ｄとｎチャネルトランジスタ５ｅとの抵抗分割によるノードＮＡ５の電位（ｐチャネルトランジスタ６ａおよび７ｃのゲート電位）が低下する。したがって、ｐチャネルトランジスタ６ａおよび７ｃのソース−ゲート間の電位差が急速に大きくなるので、ｐチャネルトランジスタ６ａおよび７ｃがオフ状態に近い状態から急速にオン状態になる。

そして、ｐチャネルトランジスタ７ｃがオン状態になることにより、ｐチャネルトランジスタ７ｃのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ６ｂおよび７ｂのインピーダンスより低くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ３ａ、７ａおよび７ｃとｎチャネルトランジスタ６ｂおよび７ｂとの抵抗分割によるノードＮＡ７の電位がノードＮＡ６の電位の上昇よりも早くノードＮＡ１の電位近傍の電位になる。このため、ｐチャネルトランジスタ７ａは、「Ｈ」レベルの出力信号ＳＯＵＴが出力される前にオフ状態になる。

また、ｐチャネルトランジスタ６ａがオン状態になることにより、ｐチャネルトランジスタ６ａのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ６ｂのインピーダンスより低くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ３ａおよび６ａとｎチャネルトランジスタ６ｂとの抵抗分割によるノードＮＡ６の電位がノードＮＡ１の電位近傍の電位へと上昇する。これにより、電流電圧変換回路６からは、「Ｈ」レベルの出力信号ＳＯＵＴが出力される。

第１実施形態では、上記のように、データ線ＤＬと電位Ｖｃｃとの間に接続された負荷回路３に加えて、反転アンプ５の出力電位に基づいてデータ線ＤＬの電位を制御するためのフィードバック回路７を設けることによって、アクセス動作時にデータ線ＤＬの電位が電位Ｖｃｃ近傍から低下する（ｎチャネルトランジスタ２ａがオン状態である）場合に、負荷回路３のみならず、フィードバック回路７からもデータ線ＤＬに電位Ｖｃｃを供給することができるので、データ線ＤＬの電位が電位Ｖｃｃ近傍から大きく低下するのを十分に抑制することができる。これにより、次のアクセス動作時において、ｎチャネルトランジスタ２ａがオフ状態である場合に、データ線ＤＬの電位の上昇を小さくすることができるので、このアクセス時間を短縮することができる。また、データ線ＤＬからの入力電位を反転して増幅することにより、データ線ＤＬの電位に応じた電位を出力するための反転アンプ５と、反転アンプ５の出力電位に応じた電位を出力するための電流電圧変換回路６とを設けることによって、反転アンプ５によりデータ線ＤＬの電位が反転増幅されて電流電圧変換回路６に入力されるので、アクセス動作時においてデータ線ＤＬの電位が電位Ｖｃｃ近傍から低下した際に、データ線ＤＬの電位の変化量よりも電流電圧変換回路６の出力電位の変化量を大きくすることができる。このため、データ線ＤＬの電位の変化量が少ない場合にも、電流電圧変換回路６の出力電位および反転アンプ５の出力電位を用いて、容易に、フィードバック回路７を制御することができる。

また、第１実施形態では、フィードバック回路７を、データ線ＤＬと電位Ｖｃｃとの間に接続されたｐチャネルトランジスタ７ａと、電流電圧変換回路６とｐチャネルトランジスタ７ａのゲートとの間に接続されたｎチャネルトランジスタ７ｂとを含み、ｎチャネルトランジスタ７ｂを介してｐチャネルトランジスタ７ａのゲートに入力される電流電圧変換回路６の出力電位によりｐチャネルトランジスタ７ａをオン状態にすることにより、電位Ｖｃｃを供給してデータ線ＤＬの電位を電位Ｖｃｃ近傍になるように制御することによって、フィードバック回路７のｐチャネルトランジスタ７ａおよびｎチャネルトランジスタ７ｂにより、アクセス動作時においてデータ線ＤＬの電位が電位Ｖｃｃ近傍から低下した際に、容易に、データ線ＤＬの電位が電位Ｖｃｃ近傍から大きく低下するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、フィードバック回路７を、反転アンプ５の出力電位がゲートに入力されるとともに、データ線ＤＬとｐチャネルトランジスタ７ａのゲートとの間に接続されたｐチャネルトランジスタ７ｃを含むとともに、アクセス動作時においてデータ線ＤＬの電位が電位Ｖｃｃ近傍から低下しない場合に、ｐチャネルトランジスタ７ｃがオン状態になるとともに、ｎチャネルトランジスタ７ｂのソース電位であるノードＮＡ６がデータ線ＤＬの電位近傍であることに起因してｎチャネルトランジスタ７ｂがオフ状態になることにより、データ線ＤＬの電位Ｖｃｃ近傍の電位をｐチャネルトランジスタ７ａのゲートに供給するように構成することによって、ｐチャネルトランジスタ７ｃにより、ｐチャネルトランジスタ７ａをオフ状態に維持することができる。

また、第１実施形態では、データ線ＤＬと電位Ｖｃｃとの間に接続されたｐチャネルトランジスタ３ａを含む負荷回路３と、ｐチャネルトランジスタ３ａのゲートに、電位Ｖｃｃ−Ｖｔ_４ｄ−α_２のバイアス電位を供給するバイアス回路４とを設けることによって、電源電位が大きい方向に変化する場合にも、ｐチャネルトランジスタ３ａが強いオン状態に変化するのを抑制することができるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に負荷回路３を介して流れる貫通電流が増加するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、電流電圧変換回路６を、ｎチャネルトランジスタ６ｂを有する負荷回路６ｃを含み、バイアス回路４を、ｎチャネルトランジスタ６ｂのゲートに、電位Ｖｔ_４ｂ＋α_１のバイアス電位を供給するように構成することによって、電源電位が大きい方向に変化する場合にも、ｎチャネルトランジスタ６ｂが強いオン状態に変化するのを抑制することができるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に電流電圧変換回路６を介して流れる貫通電流が増加するのをより抑制することができる。

また、第１実施形態では、反転アンプ５を、データ線ＤＬとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ５ａを有する電位制御回路５ｃと、電位制御回路５ｃの出力がゲートに入力され、電流電圧変換回路６と電位Ｖｃｃとの間に接続されたｐチャネルトランジスタ５ｄとを含み、電位制御回路５ｃを、データ線ＤＬの電位からｐチャネルトランジスタ５ａのしきい値電圧分だけレベルシフト（低下）した電位をｐチャネルトランジスタ５ｄのゲートに出力するように構成することによって、電位制御回路５ｃにより、ｐチャネルトランジスタ５ｄをデプレッション型にすることなく、データ線ＤＬの電位Ｖｃｃ近傍の電位がゲートに供給されることに起因してｐチャネルトランジスタ５ｄがオフ状態になるのを抑制することができる。

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態によるセンス回路を適用したマスクＲＯＭの回路構成を示した回路図である。まず、図２を参照して、第２実施形態によるセンス回路を適用したマスクＲＯＭの回路構成について説明する。なお、第２実施形態において、ｎチャネルトランジスタは、本発明の「第１導電型のトランジスタ」の一例であり、ｐチャネルトランジスタは、本発明の「第２導電型のトランジスタ」の一例である。

この第２実施形態によるマスクＲＯＭは、図２に示すように、センス回路１１と、センス回路１１のデータ線ＤＬにビット線ＢＬを介して接続された複数のメモリセル１２とを備えている。

第２実施形態によるセンス回路１１は、負荷回路１３と、バイアス回路１４と、反転アンプ１５と、電流電圧変換回路１６と、フィードバック回路１７と、３つのインバータ回路１８、１９ａおよび１９ｂとを含んでいる。なお、負荷回路１３は、本発明の「第１負荷手段」の一例であり、反転アンプ１５は、本発明の「反転増幅回路」の一例である。また、電流電圧変換回路１６は、本発明の「出力回路」の一例であり、フィードバック回路１７は、本発明の「第１の電位制御回路」の一例である。

負荷回路１３は、負荷抵抗として機能するｎチャネルトランジスタ１３ａを含んでいる。ｎチャネルトランジスタ１３ａのゲートは、後述するノードＮＢ２に接続されることにより所定のバイアス電位が供給されている。また、ｎチャネルトランジスタ１３ａのドレインは、データ線ＤＬに繋がるノードＮＢ１に接続されているとともに、ソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。これにより、ノードＮＢ１は、アクセス動作前において、ｎチャネルトランジスタ１３ａを介してＧＮＤ電位が供給されることによって、ＧＮＤ電位近傍（第２実施形態では、約０．１０Ｖ）にされている。なお、ｎチャネルトランジスタ１３ａは、本発明の「第４トランジスタ」の一例であり、ＧＮＤ電位は、本発明の「第１電位」の一例である。

ここで、第２実施形態では、バイアス回路１４は、ｐチャネルトランジスタ１４ａと、ｎチャネルトランジスタ１４ｂおよび１４ｃと、ｎチャネルトランジスタ１４ｄと、ｐチャネルトランジスタ１４ｅおよび１４ｆとを含んでいる。ｐチャネルトランジスタ１４ａのソースには、電位Ｖｃｃが供給されているとともに、ゲートは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。なお、電位Ｖｃｃは、電源電圧として供給される電位であり、本発明の「第２電位」の一例である。また、ｐチャネルトランジスタ１４ａのドレインは、ノードＮＢ２に接続されている。ｎチャネルトランジスタ１４ｂのゲートとドレインとは互いに接続されているとともに、そのゲートおよびドレインは、ノードＮＢ２に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ１４ｂのソースは、ｎチャネルトランジスタ１４ｃのドレインと接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ１４ｂは、ノードＮＢ２の電位がｎチャネルトランジスタ１４ｂのしきい値電圧よりも低くなるのを抑制する機能を有する。ｎチャネルトランジスタ１４ｃのソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されているとともに、ゲートには、センスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている。また、ｎチャネルトランジスタ１４ｃは、ゲートに「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合にオン状態になるとともに、ゲートに「Ｌ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合にオフ状態になるように構成されている。

これにより、ノードＮＢ２には、ｎチャネルトランジスタ１４ｃのゲートに「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合に、ｎチャネルトランジスタ１４ｂのしきい値電圧Ｖｔ_１４ｂ＋α_３のバイアス電位（第２実施形態では、約１．３０Ｖ）が供給されているとともに、ｎチャネルトランジスタ１４ｃのゲートに「Ｌ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合に、電位Ｖｃｃが供給されている。なお、ノードＮＢ２の電位Ｖｔ_１４ｂ＋α_３（ｎチャネルトランジスタ１３ａおよび１４ｄのゲート電位）は、ｎチャネルトランジスタ１３ａおよび１４ｄのしきい値電圧よりも高く、かつ、電位Ｖｃｃよりも低い電位になるように構成されている。

また、第２実施形態では、バイアス回路１４のｎチャネルトランジスタ１４ｄのゲートは、ノードＮＢ２に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ１４ｄのドレインは、ノードＮＢ３に接続されているとともに、ソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。ｐチャネルトランジスタ１４ｅのゲートとドレインとは互いに接続されているとともに、そのゲートおよびドレインは、ノードＮＢ３に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ１４ｅのソースは、ｐチャネルトランジスタ１４ｆのドレインに接続されている。ｐチャネルトランジスタ１４ｆのソースには、電位Ｖｃｃが供給されているとともに、ゲートには、インバータ回路１８の出力が供給されている。また、ｐチャネルトランジスタ１４ｆは、ゲートに「Ｌ」レベルのインバータ回路１８の出力が供給されている場合にオン状態になるとともに、ゲートに「Ｈ」レベルのインバータ回路１８の出力が供給されている場合にオフ状態になるように構成されている。これにより、ノードＮＢ３には、ｐチャネルトランジスタ１４ｆのゲートに「Ｌ」レベルのインバータ回路１８からの出力信号が入力されている場合に、電位Ｖｃｃからｐチャネルトランジスタ１４ｅのしきい値電圧分低下した電位Ｖｃｃ−Ｖｔ_１４ｅ−α_４のバイアス電位（第２実施形態では、約１．５０Ｖ）が供給されているとともに、ｐチャネルトランジスタ１４ｆのゲートに「Ｈ」レベルのインバータ回路１８からの出力信号が入力されている場合に、ＧＮＤ電位が供給されている。なお、ノードＮＢ３の電位Ｖｃｃ−Ｖｔ_１４ｅ−α_４（後述するｐチャネルトランジスタ１６ｂおよび１７ｂのゲート電位）は、ｐチャネルトランジスタ１６ｂおよび１７ｂのソース−ゲート間の電位差がしきい値電圧よりも大きくなるような電位になるように構成されている。

また、第２実施形態では、反転アンプ１５は、ノードＮＢ４の電位を制御するための電位制御回路１５ａと、ノードＮＢ５の電位を制御するためのｎチャネルトランジスタ１５ｂおよびｐチャネルトランジスタ１５ｃと、ｎチャネルトランジスタ１５ｄおよび１５ｅと、ｐチャネルトランジスタ１５ｆとを含んでいる。なお、ｎチャネルトランジスタ１５ｂは、本発明の「第６トランジスタ」の一例であり、電位制御回路１５ａは、本発明の「第２の電位制御回路」の一例である。

反転アンプ１５の電位制御回路１５ａは、ｎチャネルトランジスタ１５ｇおよび１５ｈと、ｐチャネルトランジスタ１５ｉとを含んでいる。ｎチャネルトランジスタ１５ｇのゲートとドレインとは互いに接続されるとともに、そのゲートおよびドレインは、ノードＮＢ４に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ１５ｇのソースには、ｎチャネルトランジスタ１５ｈのドレインが接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ１５ｇは、ノードＮＢ４の電位がｎチャネルトランジスタ１５ｇのしきい値電圧よりも低くなるのを抑制する機能を有する。ｎチャネルトランジスタ１５ｈのゲートには、センスアンプイネーブル信号ＳＥが供給されているとともに、ソースは、ノードＮＢ１に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ１５ｈは、ゲートに「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合にオン状態になるとともに、ゲートに「Ｌ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合にオフ状態になるように構成されている。ｐチャネルトランジスタ１５ｉのゲートは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。また、ｐチャネルトランジスタ１５ｉのドレインは、ノードＮＢ４に接続されているとともに、ソースには、電位Ｖｃｃが供給されている。

これにより、ノードＮＢ４には、ｎチャネルトランジスタ１５ｈのゲートに「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合に、ノードＮＢ１の電位からｎチャネルトランジスタ１５ｇのしきい値電圧分だけレベルシフト（上昇）した電位近傍の電位が供給されるとともに、ｎチャネルトランジスタ１５ｈのゲートに「Ｌ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合に、電位Ｖｃｃが供給されている。すなわち、ノードＮＢ４は、ｎチャネルトランジスタ１５ｈのゲートに「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されているとともに、ノードＮＢ１の電位が約０．１０Ｖの場合に、約１．６２Ｖになるとともに、アクセス動作時にノードＮＢ１の電位が約０．１０Ｖから約０．１５Ｖまで上昇した場合に、約１．６７Ｖにされるように構成されている。

反転アンプ１５のｎチャネルトランジスタ１５ｂのゲートは、ノードＮＢ４に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ１５ｂのドレインは、ｎチャネルトランジスタ１５ｄのソースに接続されているとともに、ソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。ｐチャネルトランジスタ１５ｃのゲートは、ノードＮＢ１に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ１５ｃのドレインは、ノードＮＢ５に接続されているとともに、ソースは、ｐチャネルトランジスタ１５ｆのドレインに接続されている。ｎチャネルトランジスタ１５ｄのゲートとドレインとは互いに接続されているとともに、そのゲートおよびドレインは、ノードＮＢ５に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ１５ｄは、ノードＮＢ５の電位がｎチャネルトランジスタ１５ｄのしきい値電圧よりも低くなるのを抑制する機能を有する。ｎチャネルトランジスタ１５ｅのドレインは、ノードＮＢ５に接続されているとともに、ソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。また、ｎチャネルトランジスタ１５ｅのゲートには、インバータ回路１８からの出力が供給されている。また、ｎチャネルトランジスタ１５ｅは、ゲートに「Ｌ」レベルのインバータ回路１８の出力が供給されている場合にオフ状態になるとともに、ゲートに「Ｈ」レベルのインバータ回路１８の出力が供給されている場合にオン状態になるように構成されている。ｐチャネルトランジスタ１５ｆのソースには、電位Ｖｃｃが供給されているとともに、ゲートには、インバータ回路１８からの出力が供給されている。また、ｐチャネルトランジスタ１５ｆは、ゲートに「Ｌ」レベルのインバータ回路１８の出力が供給されている場合にオン状態になるとともに、ゲートに「Ｈ」レベルのインバータ回路１８の出力が供給されている場合にオフ状態になるように構成されている。

これにより、ｎチャネルトランジスタ１５ｅおよびｐチャネルトランジスタ１５ｆのゲートに「Ｈ」レベルのインバータ回路１８からの出力信号が入力されている場合に、ノードＮＢ５には、ＧＮＤ電位が供給されている。したがって、インバータ回路１８に「Ｌ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合には、後述するｎチャネルトランジスタ１６ａおよび１７ｃがオフ状態になるので、ｎチャネルトランジスタ１６ａおよび１７ｃを介して電流が流れるのが抑制されるように構成されている。

また、ｎチャネルトランジスタ１５ｅおよびｐチャネルトランジスタ１５ｆのゲートに「Ｌ」レベルのインバータ回路１８からの出力信号が入力されているとともに、ノードＮＢ１の電位が約０．１０Ｖにされている場合に、約１．６２Ｖの電位がｎチャネルトランジスタ１５ｂのゲートに入力されるとともに、約０．１０Ｖの電位がｐチャネルトランジスタ１５ｃのゲートに入力されることにより、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ１５ｃとｎチャネルトランジスタ１５ｂおよび１５ｄとの抵抗分割によるノードＮＢ５の電位（ｎチャネルトランジスタ１６ａおよび１７ｃのゲート電位）は、ｎチャネルトランジスタ１６ａおよび１７ｃをオン状態にするような電位（第２実施形態では、約１．９２Ｖ）になるように構成されている。また、アクセス動作時にノードＮＢ１の電位が約０．１０Ｖから約０．１５Ｖまで上昇した場合には、ノードＮＢ４の電位が約１．６２Ｖから約１．６７Ｖまで上昇することに起因してｎチャネルトランジスタ１５ｂのインピーダンスが低下するとともに、ｐチャネルトランジスタ１５ｃのインピーダンスが上昇することによって、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ１５ｃとｎチャネルトランジスタ１５ｂおよび１５ｄとの抵抗分割によるノードＮＢ５の電位は、ｎチャネルトランジスタ１６ａおよび１７ｃをオフ状態に近い状態にするような電位（第２実施形態では、約１．１０Ｖ）まで低下するように構成されている。なお、このとき、ｎチャネルトランジスタ１６ａおよび１７ｃは、ソース電位であるノードＮＢ１の電位が上昇するので、オン状態からオフ状態に近い状態に急速に移行されるように構成されている。

電流電圧変換回路１６は、インバータ回路１９ａの入力側に繋がるノードＮＢ６の電位を制御するためのｎチャネルトランジスタ１６ａと、負荷抵抗として機能するｐチャネルトランジスタ１６ｂを有する負荷回路１６ｃとを含んでいる。ｎチャネルトランジスタ１６ａのゲートは、ノードＮＢ５に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ１６ａのソースは、ノードＮＢ１に接続されているとともに、ドレインは、ノードＮＢ６およびｐチャネルトランジスタ１６ｂのドレインに接続されている。ｐチャネルトランジスタ１６ｂのゲートは、ノードＮＢ３に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ１６ｂのドレインは、ノードＮＢ６に接続されているとともに、ソースには、電位Ｖｃｃが供給されている。これにより、ｎチャネルトランジスタ１６ａがオン状態の場合には、ｎチャネルトランジスタ１６ａのインピーダンスがｐチャネルトランジスタ１６ｂのインピーダンスより低いので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｎチャネルトランジスタ１３ａおよび１６ａとｐチャネルトランジスタ１６ｂとの抵抗分割によるノードＮＢ６の電位がノードＮＢ１の電位近傍（第２実施形態では、約０．１２Ｖ）にされるとともに、ｎチャネルトランジスタ１６ａがオフ状態に近い状態の場合には、ｎチャネルトランジスタ１６ａのインピーダンスがｐチャネルトランジスタ１６ｂのインピーダンスより高くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｎチャネルトランジスタ１３ａおよび１６ａとｐチャネルトランジスタ１６ｂとの抵抗分割によるノードＮＢ６の電位が約２．３０Ｖまで上昇するように構成されている。なお、ｐチャネルトランジスタ１６ｂは、本発明の「第５トランジスタ」の一例であり、負荷回路１６ｃは、本発明の「第２負荷手段」の一例である。

また、第２実施形態では、フィードバック回路１７は、ノードＮＢ１の電位を制御するためのｎチャネルトランジスタ１７ａと、ｐチャネルトランジスタ１７ｂと、ノードＮＢ７の電位を制御するためのｎチャネルトランジスタ１７ｃとを含んでいる。ｎチャネルトランジスタ１７ａのゲートは、ノードＮＢ７に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ１７ａのソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されているとともに、ドレインは、ノードＮＢ１に接続されている。ｐチャネルトランジスタ１７ｂのゲートは、ノードＮＢ３に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ１７ｂのソースは、ノードＮＢ６に接続されているとともに、ドレインは、ノードＮＢ７に接続されている。ｎチャネルトランジスタ１７ｃのゲートは、ノードＮＢ５に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ１７ｃのソースは、ノードＮＢ１に接続されているとともに、ドレインは、ノードＮＢ７に接続されている。

これにより、ｎチャネルトランジスタ１７ｃがオン状態の場合には、ｎチャネルトランジスタ１７ｃのインピーダンスがｐチャネルトランジスタ１６ｂおよび１７ｂのインピーダンスより低いので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｎチャネルトランジスタ１３ａおよび１７ｃとｐチャネルトランジスタ１６ｂおよび１７ｂとの抵抗分割によるノードＮＢ７の電位がノードＮＢ１の電位近傍（第２実施形態では、約０．１０Ｖ）にされるとともに、ｎチャネルトランジスタ１７ｃがオフ状態に近い状態の場合には、ｎチャネルトランジスタ１７ｃのインピーダンスがｐチャネルトランジスタ１６ｂおよび１７ｂのインピーダンスより高くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｎチャネルトランジスタ１３ａおよび１７ｃとｐチャネルトランジスタ１６ｂおよび１７ｂとの抵抗分割によるノードＮＢ７の電位が上昇するように構成されている。その場合、ノードＮＢ７の電位は、ｎチャネルトランジスタ１７ａがオン状態になり、ｎチャネルトランジスタ１３ａ、１７ａ、１７ｃ、ｐチャネルトランジスタ１７ｂおよび１６ｂの抵抗分割で約１．１５Ｖに収まる。したがって、ｎチャネルトランジスタ１７ｃがオフ状態に近い状態の場合には、ｎチャネルトランジスタ１７ａがオン状態になることにより、ｎチャネルトランジスタ１７ａを介してノードＮＢ１にＧＮＤ電位が供給されているとともに、ｎチャネルトランジスタ１７ｃがオン状態の場合には、ｎチャネルトランジスタ１７ａがオフ状態になることにより、ｎチャネルトランジスタ１７ａを介してノードＮＢ１にＧＮＤ電位が供給されないように構成されている。なお、ｎチャネルトランジスタ１７ａおよび１７ｃは、それぞれ、本発明の「第１トランジスタ」および「第３トランジスタ」の一例であり、ｐチャネルトランジスタ１７ｂは、本発明の「第２トランジスタ」の一例である。

インバータ回路１８は、アクセス動作時に「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されるように構成されている。また、インバータ回路１９ａおよび１９ｂは、ノードＮＢ６の電位に応じて「Ｈ」または「Ｌ」レベルの出力信号ＳＯＵＴを出力するように構成されている。

メモリセル１２は、ｎチャネルトランジスタ１２ａを含んでいる。ｎチャネルトランジスタ１２ａのゲートは、ワード線ＷＬに接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ１２ａのソースは、ビット線ＢＬを介してデータ線ＤＬに接続されるとともに、ドレインには、電位Ｖｃｃが供給されている。なお、このマスクＲＯＭでは、たとえば、ｎチャネルトランジスタ１２ａのしきい値電圧を異ならせることにより、ワード線ＷＬに所定の電圧を印加した場合に選択されたメモリセル１２が接続されたビット線ＢＬに電流が流れるか否かによって、そのｎチャネルトランジスタ１２ａを含むメモリセル１２のデータが「０」または「１」に区別されている。

図３は、シミュレーションによって求めた、データ線に流入する電流と、ノードＮＢ１〜ＮＢ７および出力信号ＳＯＵＴの電位との関係を示したグラフである。次に、図２および図３を参照して、第２実施形態によるセンス回路を適用したマスクＲＯＭの動作について説明する。

まず、外部から「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥがインバータ回路１８と、ｎチャネルトランジスタ１４ｃおよび１５ｈのゲートとにそれぞれ入力される。このため、ｎチャネルトランジスタ１４ｃおよび１５ｈがオン状態になる。そして、ｎチャネルトランジスタ１４ｃがオン状態になることにより、ノードＮＢ２の電位Ｖｃｃがｎチャネルトランジスタ１４ｂおよび１４ｃを介してＧＮＤ電位に引っ張られるので、ノードＮＢ２の電位が約１．３０Ｖにされる。これにより、ｎチャネルトランジスタ１３ａおよび１４ｄのゲートには、約１．３０Ｖのバイアス電位が供給されるので、ｎチャネルトランジスタ１３ａおよび１４ｄがオン状態になる。

そして、インバータ回路１８からは、「Ｌ」レベルの信号がｐチャネルトランジスタ１４ｆおよび１５ｆのゲートと、ｎチャネルトランジスタ１５ｅのゲートとに入力される。これにより、ｐチャネルトランジスタ１４ｆおよび１５ｆがオン状態になるとともに、ｎチャネルトランジスタ１５ｅがオフ状態になる。このため、ノードＮＢ３のＧＮＤ電位がｐチャネルトランジスタ１４ｅおよび１４ｆを介して電位Ｖｃｃに引っ張られるので、ノードＮＢ３の電位が約１．５０Ｖにされる。これにより、ｐチャネルトランジスタ１６ｂおよび１７ｂのゲートには、約１．５０Ｖのバイアス電位が供給されるので、ｐチャネルトランジスタ１６ｂおよび１７ｂがオン状態になる。そして、ｎチャネルトランジスタ１３ａを介してＧＮＤ電位がノードＮＢ１に供給されるので、ノードＮＢ１の電位が約０．１０Ｖの電位にされる。

そして、ノードＮＢ１の電位が約０．１０Ｖの電位にされることにより、ノードＮＢ４の電位Ｖｃｃがｎチャネルトランジスタ１５ｇおよび１５ｈを介してノードＮＢ１の電位に引っ張られるので、ノードＮＢ４の電位がノードＮＢ１の電位からｎチャネルトランジスタ１５ｇのしきい値電圧分だけレベルシフト（上昇）した電位近傍の電位（第２実施形態では、約１．６２Ｖ）にされる。これにより、約１．６２Ｖの電位がｎチャネルトランジスタ１５ｂのゲートに入力されるとともに、約０．１０Ｖの電位がｐチャネルトランジスタ１５ｃのゲートに入力されるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ１５ｃとｎチャネルトランジスタ１５ｂおよび１５ｄとの抵抗分割によるノードＮＢ５の電位が約１．９２Ｖされる。このため、ｎチャネルトランジスタ１６ａおよび１７ｃがオン状態になる。

そして、ｎチャネルトランジスタ１６ａがオン状態になることにより、ｎチャネルトランジスタ１６ａのインピーダンスがｐチャネルトランジスタ１６ｂのインピーダンスより低くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｎチャネルトランジスタ１３ａおよび１６ａとｐチャネルトランジスタ１６ｂとの抵抗分割によるノードＮＢ６の電位が約０．１２Ｖにされる。

また、ｎチャネルトランジスタ１７ｃがオン状態になることにより、ノードＮＢ７の電位がノードＮＢ１の電位近傍の約０．１０Ｖにされる。このため、ｎチャネルトランジスタ１７ａがオフ状態になる。なお、このとき、ｐチャネルトランジスタ１７ｂは、ソース電位であるＮＢ６の電位が約０．１２Ｖになることにより、オフ状態になる。

そして、選択されたワード線ＷＬの電位が「Ｈ」レベルに立ち上げられた際に、選択されたメモリセル１２のｎチャネルトランジスタ１２ａがオン状態にされた場合には、ｎチャネルトランジスタ１２ａからビット線ＢＬおよびデータ線ＤＬを介してＧＮＤ電位側に電流が流れる。これにより、ノードＮＢ１の電位が約０.１０Ｖから約０．１５Ｖまで上昇する。この際、ノードＮＢ４の電位が約１．６２Ｖから約１．６７Ｖまで上昇することに起因してｎチャネルトランジスタ１５ｂのゲート電位が上昇するとともに、ｐチャネルトランジスタ１５ｃのゲート電位が上昇するので、ｎチャネルトランジスタ１５ｂのインピーダンスが低下するとともに、ｐチャネルトランジスタ１５ｃのインピーダンスが上昇する。これにより、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ１５ｃとｎチャネルトランジスタ１５ｂおよび１５ｄとの抵抗分割によるノードＮＢ５の電位が約１．９２Ｖから約１．１０Ｖまで低下する。したがって、ｎチャネルトランジスタ１６ａおよび１７ｃのソース−ゲート間の電位差が急速に減少する。これにより、オン状態であったｎチャネルトランジスタ１６ａおよび１７ｃが急速にオフ状態に近い状態になることによって、ｎチャネルトランジスタ１６ａおよび１７ｃのインピーダンスが増加する。このため、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｎチャネルトランジスタ１３ａおよび１６ａとｐチャネルトランジスタ１６ｂとの抵抗分割によるノードＮＢ６の電位が約０．１２Ｖから約２．３０Ｖまで上昇する。その結果、インバータ回路１９ｂから「Ｈ」レベルの出力信号ＳＯＵＴが出力される。

また、ノードＮＢ６の電位の増加に引っ張られてノードＮＢ７の電位が約０．１０Ｖから徐々に上昇する。これにより、ノードＮＢ７にゲートが接続されるｎチャネルトランジスタ１７ａがオン状態になるので、ｎチャネルトランジスタ１７ａを介してノードＮＢ１にＧＮＤ電位が供給される。したがって、ノードＮＢ１の電位の上昇が抑制されることにより、ノードＮＢ１の電位が約０．１５Ｖになる。

その後、次のアクセス動作において選択されたワード線ＷＬの電位が「Ｈ」レベルに立ち上げられた際に、選択されたメモリセル１２のｎチャネルトランジスタ１２ａがオフ状態に維持された場合には、ノードＮＢ１の電位は、約０．１５Ｖの電位から約０．１０Ｖの電位に低下する。これにより、ノードＮＢ４の電位がノードＮＢ１の電位からｎチャネルトランジスタ１５ｇのしきい値電圧分だけレベルシフト（上昇）した約１．６７Ｖの電位が約１．６２Ｖの電位まで低下する。このため、約１．６２Ｖの電位がｎチャネルトランジスタ１５ｂのゲートに入力されるとともに、約０．１０Ｖの電位がｐチャネルトランジスタ１５ｃのゲートに入力されるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ１５ｃとｎチャネルトランジスタ１５ｂおよび１５ｄとの抵抗分割によるノードＮＢ５の電位が約１．１０Ｖから約１．９２Ｖまで上昇する。したがって、ｎチャネルトランジスタ１６ａおよび１７ｃのソース−ゲート間の電位差が急速に大きくなるので、ｎチャネルトランジスタ１６ａおよび１７ｃがオフ状態に近い状態から急速にオン状態になる。

また、ｎチャネルトランジスタ１７ｃがオン状態になることにより、ｎチャネルトランジスタ１７ｃのインピーダンスがｐチャネルトランジスタ１６ｂおよび１７ｂのインピーダンスより低くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｎチャネルトランジスタ１３ａ、１７ａおよび１７ｃとｐチャネルトランジスタ１６ｂおよび１７ｂとの抵抗分割によるノードＮＢ７電位がノードＮＢ６の電位の低下よりも早く約１．１５Ｖの電位から約０．１０Ｖの電位になる。このため、ｎチャネルトランジスタ１７ａは、インバータ回路１９ｂから「Ｌ」レベルの出力信号ＳＯＵＴが出力される前にオフ状態になる。

また、ｎチャネルトランジスタ１６ａがオン状態になることにより、ｎチャネルトランジスタ１６ａのインピーダンスがｐチャネルトランジスタ１６ｂのインピーダンスより低くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｎチャネルトランジスタ１３ａおよび１６ａとｐチャネルトランジスタ１６ｂとの抵抗分割によるノードＮＢ６電位が約２．３０Ｖから約０．１２Ｖへと低下する。これにより、インバータ回路１９ｂからは、「Ｌ」レベルの出力信号ＳＯＵＴが出力されている。

第２実施形態では、上記のように、データ線ＤＬとＧＮＤ電位との間に接続された負荷回路１３に加えて、反転アンプ１５の出力電位に基づいてデータ線ＤＬの電位を制御するためのフィードバック回路１７を設けることによって、アクセス動作時にデータ線ＤＬの電位がＧＮＤ電位近傍（約０．１０Ｖ）から上昇する（ｎチャネルトランジスタ１２ａがオン状態である）場合に、負荷回路１３のみならず、フィードバック回路１７からもデータ線ＤＬにＧＮＤ電位を供給することができるので、データ線ＤＬの電位がＧＮＤ電位近傍（約０．１０Ｖ）から大きく上昇するのを十分に抑制することができる。これにより、次のアクセス動作時において、ｎチャンネルトランジスタ１２ａがオフ状態である場合に、データ線ＤＬの電位の低下を小さくすることができるので、このアクセス時間を短縮することができる。また、データ線ＤＬからの入力電位を反転して増幅することにより、データ線ＤＬの電位に応じた電位を出力するための反転アンプ１５と、反転アンプ１５の出力電位に応じた電位を出力するための電流電圧変換回路１６とを設けることによって、反転アンプ１５によりデータ線ＤＬの電位が反転増幅されて電流電圧変換回路１６に入力されるので、アクセス動作時においてデータ線ＤＬの電位がＧＮＤ電位近傍（約０．１０Ｖ）から上昇した際に、データ線ＤＬの電位の変化量よりも電流電圧変換回路１６の出力電位の変化量を大きくすることができる。このため、データ線ＤＬの電位の変化量が少ない場合にも、電流電圧変換回路１６の出力電位および反転アンプ１５の出力電位を用いて、容易に、フィードバック回路１７を制御することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態によるセンス回路を適用したマスクＲＯＭの回路構成を示した回路図である。まず、図４を参照して、第３実施形態によるセンス回路を適用したマスクＲＯＭの回路構成について説明する。なお、第３実施形態において、ｐチャネルトランジスタは、本発明の「第１導電型のトランジスタ」の一例であり、ｎチャネルトランジスタは、本発明の「第２導電型のトランジスタ」の一例である。

この第３実施形態によるマスクＲＯＭは、図４に示すように、センス回路２１と、センス回路２１のデータ線ＤＬにビット線ＢＬを介して接続された複数のメモリセル２２とを備えている。

第３実施形態によるセンス回路２１は、負荷回路２３と、バイアス回路２４と、反転アンプ２５と、電流電圧変換回路２６と、フィードバック回路２７と、２つのインバータ回路２８および２９とを含んでいる。なお、負荷回路２３は、本発明の「第１負荷手段」の一例であり、反転アンプ２５は、本発明の「反転増幅回路」の一例である。また、電流電圧変換回路２６は、本発明の「出力回路」の一例であり、フィードバック回路２７は、本発明の「第１の電位制御回路」の一例である。

負荷回路２３は、負荷抵抗として機能するｐチャネルトランジスタ２３ａを含んでいる。ｐチャネルトランジスタ２３ａのゲートには、インバータ回路２８の出力が供給されている。また、ｐチャネルトランジスタ２３ａのソースには、電位Ｖｃｃが供給されているとともに、ドレインは、データ線ＤＬに繋がるノードＮＣ１に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ２３ａは、ゲートに「Ｌ」レベルのインバータ回路２８の出力が供給されている場合にオン状態になるとともに、ゲートに「Ｈ」レベルのインバータ回路２８の出力が供給されている場合にオフ状態になるように構成されている。これにより、ノードＮＣ１は、アクセス動作前において、ｐチャネルトランジスタ２３ａを介して電位Ｖｃｃが供給されることによって、電位Ｖｃｃ近傍（第３実施形態では、約２．９８Ｖ）にされている。なお、電位Ｖｃｃは、電源電圧として供給される電位であり、本発明の「第１電位」の一例である。

ここで、第３実施形態では、バイアス回路２４は、ｐチャネルトランジスタ２４ａと、ｎチャネルトランジスタ２４ｂおよび２４ｃとを含んでいる。ｐチャネルトランジスタ２４ａのソースには、電位Ｖｃｃが供給されているとともに、ゲートは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。なお、ＧＮＤ電位は、本発明の「第２電位」の一例である。また、ｐチャネルトランジスタ２４ａのドレインは、ノードＮＣ２に接続されている。ｎチャネルトランジスタ２４ｂのゲートとドレインとは互いに接続されているとともに、そのゲートおよびドレインは、ノードＮＣ２に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ２４ｂのソースは、ｎチャネルトランジスタ２４ｃのドレインと接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ２４ｂは、ノードＮＣ２の電位がｎチャネルトランジスタ２４ｂのしきい値電圧よりも低くなるのを抑制する機能を有する。ｎチャネルトランジスタ２４ｃのソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されているとともに、ゲートには、センスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている。また、ｎチャネルトランジスタ２４ｃは、ゲートに「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合にオン状態になるとともに、ゲートに「Ｌ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合にオフ状態になるように構成されている。

これにより、ノードＮＣ２には、ｎチャネルトランジスタ２４ｃのゲートに「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合に、ｎチャネルトランジスタ２４ｂのしきい値電圧近傍のバイアス電位（第３実施形態では、約０．９６Ｖ）が供給されるとともに、ｎチャネルトランジスタ２４ｃのゲートに「Ｌ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合に、電位Ｖｃｃが供給されている。なお、ノードＮＣ２の電位（後述するｎチャネルトランジスタ２５ｃ、２６ｂおよび２７ｂのゲート電位）は、ｎチャネルトランジスタ２５ｃ、２６ｂおよび２７ｂのしきい値電圧よりも高い電位になるように構成されている。

反転アンプ２５は、ｐチャネルトランジスタ２５ａおよび２５ｂと、ｎチャネルトランジスタ２５ｃおよび２５ｄと、ノードＮＣ３の電位を制御するためのｎチャネルトランジスタ２５ｅとを含んでいる。ｐチャネルトランジスタ２５ａのソースには、電位Ｖｃｃが供給されている。また、ｐチャネルトランジスタ２５ａのゲートとドレインとは、互いに接続されており、そのゲートおよびドレインは、ノードＮＣ３に接続されている。ｐチャネルトランジスタ２５ｂのソースには、電位Ｖｃｃが供給されているとともに、ドレインは、ノードＮＣ３に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ２５ｂのゲートには、センスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている。また、ｐチャネルトランジスタ２５ｂは、ゲートに「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合にオフ状態になるとともに、ゲートに「Ｌ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合にオン状態になるように構成されている。ｎチャネルトランジスタ２５ｃのゲートは、ノードＮＣ２に接続されているとともに、ソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。また、ｎチャネルトランジスタ２５ｃのドレインは、ｎチャネルトランジスタ２５ｄのソースに接続されている。ｎチャネルトランジスタ２５ｄのゲートには、センスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されているとともに、ドレインは、ｎチャネルトランジスタ２５ｅのソースに接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ２５ｄは、ゲートに「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合にオン状態になるとともに、ゲートに「Ｌ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合にオフ状態になるように構成されている。ｎチャネルトランジスタ２５ｅのゲートには、ノードＮＣ１が接続されるとともに、ドレインは、ノードＮＣ３に接続されている。

これにより、ｐチャネルトランジスタ２５ｂおよびｎチャネルトランジスタ２５ｄのゲートに「Ｌ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合に、ノードＮＣ３には、電位Ｖｃｃが供給されている。したがって、ｐチャネルトランジスタ２５ｂおよびｎチャネルトランジスタ２５ｄのゲートに「Ｌ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されている場合には、後述するｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃがオフ状態になるので、ｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃを介して電流が流れるのが抑制されるように構成されている。

また、ｐチャネルトランジスタ２５ｂおよびｎチャネルトランジスタ２５ｄのゲートに「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されているとともに、ノードＮＣ１の電位が約２．９８Ｖにされている場合に、約２．９８Ｖの電位がｎチャネルトランジスタ２５ｅのゲートに入力されていることにより、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２５ａとｎチャネルトランジスタ２５ｅ、２５ｄおよび２５ｃとの抵抗分割によるノードＮＣ３の電位（ｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃのゲート電位）は、ｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃをオン状態にするような電位（第３実施形態では、約１．９２Ｖ）になるように構成されている。また、アクセス動作時にノードＮＣ１の電位が約２．９８Ｖから約２．９０Ｖまで低下した場合には、ｎチャネルトランジスタ２５ｅのインピーダンスが上昇することに起因して、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２５ａとｎチャネルトランジスタ２５ｅ、２５ｄおよび２５ｃとの抵抗分割によるノードＮＣ３の電位は、ｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃをオフ状態に近い状態にするような電位（第３実施形態では、約１．９６Ｖ）まで上昇するように構成されている。なお、このとき、ｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃは、ソース電位であるノードＮＣ１の電位が低下するので、オン状態からオフ状態に近い状態に急速に移行されるように構成されている。

電流電圧変換回路２６は、インバータ回路２９の入力側に繋がるノードＮＣ４の電位を制御するためのｐチャネルトランジスタ２６ａと、負荷抵抗として機能するｎチャネルトランジスタ２６ｂを有する負荷回路２６ｃとを含んでいる。ｐチャネルトランジスタ２６ａのゲートは、ノードＮＣ３に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ２６ａのソースは、ノードＮＣ１に接続されているとともに、ドレインは、ノードＮＣ４およびｎチャネルトランジスタ２６ｂのドレインに接続されている。ｎチャネルトランジスタ２６ｂのゲートは、ノードＮＣ２に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ２６ｂのドレインは、ノードＮＣ４に接続されているとともに、ソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。これにより、ｐチャネルトランジスタ２６ａがオン状態の場合には、ｐチャネルトランジスタ２６ａのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ２６ｂのインピーダンスより低いので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２３ａおよび２６ａとｎチャネルトランジスタ２６ｂとの抵抗分割によるノードＮＣ４の電位がノードＮＣ１の電位近傍（第３実施形態では、約２．８９Ｖ）にされるとともに、ｐチャネルトランジスタ２６ａがオフ状態に近い状態の場合には、ｐチャネルトランジスタ２６ａのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ２６ｂのインピーダンスより高くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２３ａおよび２６ａとｎチャネルトランジスタ２６ｂとの抵抗分割によるノードＮＣ４の電位が約０．１０Ｖまで低下するように構成されている。なお、ｎチャネルトランジスタ２６ｂは、本発明の「第５トランジスタ」の一例であり、負荷回路２６ｃは、本発明の「第２負荷手段」の一例である。

また、第３実施形態では、フィードバック回路２７は、ノードＮＣ１の電位を制御するためのｐチャネルトランジスタ２７ａと、ｎチャネルトランジスタ２７ｂと、ノードＮＣ５の電位を制御するためのｐチャネルトランジスタ２７ｃと、ｐチャネルトランジスタ２７ｄとを含んでいる。ｐチャネルトランジスタ２７ａのゲートは、ノードＮＣ５に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ２７ａのソースは、ｐチャネルトランジスタ２７ｄのドレインに接続されているとともに、ドレインは、ノードＮＣ１に接続されている。ｎチャネルトランジスタ２７ｂのゲートは、ノードＮＣ２に接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ２７ｂのソースは、ノードＮＣ４に接続されているとともに、ドレインは、ノードＮＣ５に接続されている。ｐチャネルトランジスタ２７ｃのゲートは、ノードＮＣ３に接続されている。また、ｐチャネルトランジスタ２７ｃのソースは、ノードＮＣ１に接続されるとともに、ドレインは、ノードＮＣ５に接続されている。ｐチャネルトランジスタ２７ｄのゲートには、インバータ回路２８の出力が供給されるとともに、ソースには、電位Ｖｃｃが供給されている。また、ｐチャネルトランジスタ２７ｄは、ゲートに「Ｌ」レベルのインバータ回路２８の出力が供給されている場合にオン状態になるとともに、ゲートに「Ｈ」レベルのインバータ回路２８の出力が供給されている場合にオフ状態になるように構成されている。

これにより、ｐチャネルトランジスタ２７ｃがオン状態の場合に、ｐチャネルトランジスタ２７ｃのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ２６ｂおよび２７ｂのインピーダンスより低いので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２３ａおよび２７ｃとｎチャネルトランジスタ２６ｂおよび２７ｂとの抵抗分割によるノードＮＣ５の電位がノードＮＣ１の電位近傍（第３実施形態では、約２．９８Ｖ）にされる。また、ｐチャネルトランジスタ２７ｃがオフ状態に近い状態の場合に、ｐチャネルトランジスタ２７ｃのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ２６ｂおよび２７ｂのインピーダンスより高くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２３ａおよび２７ｃとｎチャネルトランジスタ２６ｂおよび２７ｂとの抵抗分割によるノードＮＣ５の電位が約０．１２Ｖまで低下するように構成されている。したがって、ｐチャネルトランジスタ２７ｃがオフ状態に近い状態の場合には、ｐチャネルトランジスタ２７ａがオン状態になることにより、ｐチャネルトランジスタ２７ａおよび２７ｄを介してノードＮＣ１に電位Ｖｃｃが供給されているとともに、ｐチャネルトランジスタ２７ｃがオン状態の場合には、ｐチャネルトランジスタ２７ａがオフ状態になることにより、ｐチャネルトランジスタ２７ａを介してノードＮＣ１に電位Ｖｃｃが供給されないように構成されている。なお、ｐチャネルトランジスタ２７ａおよび２７ｃは、それぞれ、本発明の「第１トランジスタ」および「第３トランジスタ」の一例であり、ｎチャネルトランジスタ２７ｂは、本発明の「第２トランジスタ」の一例である。

インバータ回路２８は、アクセス動作時に「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥが入力されるように構成されている。また、インバータ回路２９は、ノードＮＣ４の電位に応じて「Ｈ」または「Ｌ」レベルの出力信号ＳＯＵＴを出力するように構成されている。

メモリセル２２は、ｎチャネルトランジスタ２２ａを含んでいる。ｎチャネルトランジスタ２２ａのゲートは、ワード線ＷＬに接続されている。また、ｎチャネルトランジスタ２２ａのドレインは、ビット線ＢＬを介してデータ線ＤＬに接続されるとともに、ソースは、接地されることによりＧＮＤ電位が供給されている。なお、このマスクＲＯＭでは、たとえば、ｎチャネルトランジスタ２２ａのしきい値電圧を異ならせることにより、ワード線ＷＬに所定の電圧を印加した場合に選択されたメモリセル２２が接続されたビット線ＢＬに電流が流れるか否かによって、そのｎチャネルトランジスタ２２ａを含むメモリセル２２のデータが「０」または「１」に区別されている。

図５は、シミュレーションによって求めた、データ線から流れ出る電流と、ノードＮＣ１〜ＮＣ５および出力信号ＳＯＵＴの電位との関係を示したグラフである。次に、図４および図５を参照して、第３実施形態によるセンス回路を適用したマスクＲＯＭの動作について説明する。

まず、外部から「Ｈ」レベルのセンスアンプイネーブル信号ＳＥがインバータ回路２８と、ｐチャネルトランジスタ２５ｂのゲートと、ｎチャネルトランジスタ２４ｃおよび２５ｄのゲートとにそれぞれ入力される。このため、ｐチャネルトランジスタ２５ｂがオフ状態になるとともに、ｎチャネルトランジスタ２４ｃおよび２５ｄがオン状態になる。

そして、ｎチャネルトランジスタ２４ｃがオン状態になることにより、ノードＮＣ２の電位Ｖｃｃがｎチャネルトランジスタ２４ｂおよび２４ｃを介してＧＮＤ電位に引っ張られるので、ノードＮＣ２の電位がｎチャネルトランジスタ２４ｂのしきい値電圧近傍の約０．９６Ｖにされる。これにより、ｎチャネルトランジスタ２５ｃ、２６ｂおよび２７ｂのゲートには、約０．９６Ｖのバイアス電位が供給される。

また、インバータ回路２８からは、「Ｌ」レベルの信号がｐチャネルトランジスタ２３ａおよび２７ｄのゲートに入力される。これにより、ｐチャネルトランジスタ２３ａおよび２７ｄがオン状態になる。そして、ｐチャネルトランジスタ２３ａを介して電位ＶｃｃがノードＮＣ１に供給されるので、ノードＮＣ１の電位が約２．９８Ｖの電位にされる。

そして、ノードＮＣ１の電位が約２．９８Ｖの電位にされることにより、約２．９８Ｖの電位がｎチャネルトランジスタ２５ｅのゲートに入力されるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２５ａとｎチャネルトランジスタ２５ｅ、２５ｄおよび２５ｃとの抵抗分割によるノードＮＣ３の電位がｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃをオン状態にするような電位（第３実施形態では、約１．９２Ｖ）にされる。このため、ｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃがオン状態になる。

そして、ｐチャネルトランジスタ２６ａがオン状態になることにより、ｐチャネルトランジスタ２６ａのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ２６ｂのインピーダンスより低くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２３ａおよび２６ａとｎチャネルトランジスタ２６ｂとの抵抗分割によるノードＮＣ４の電位が約２．８９Ｖにされる。

また、ｐチャネルトランジスタ２７ｃがオン状態になることにより、ノードＮＣ５の電位がノードＮＣ１の電位近傍の約２．９８Ｖにされる。このため、ｐチャネルトランジスタ２７ａがオフ状態になる。なお、このとき、ｎチャネルトランジスタ２７ｂは、ソース電位であるＮＣ４の電位が約２．８９Ｖにされることにより、オフ状態になる。

そして、選択されたワード線ＷＬの電位が「Ｈ」レベルに立ち上げられた際に、選択されたメモリセル２２のｎチャネルトランジスタ２２ａがオン状態にされた場合には、データ線ＤＬからビット線ＢＬおよびｎチャネルトランジスタ２２ａを介してＧＮＤ電位側に電流が流れる。これにより、ノードＮＣ１の電位が約２.９８Ｖから約２．９０Ｖまで低下する。この際、オン状態のｎチャネルトランジスタ２５ｅのゲート電位が低下するので、このオン状態のｎチャネルトランジスタ２５ｅのインピーダンスが増加する。これにより、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２５ａとｎチャネルトランジスタ２５ｃ、２５ｄおよび２５ｅとの抵抗分割によってノードＮＣ３の電位が設定されることに起因して、ノードＮＣ３の電位は約１．９２Ｖから約１．９６Ｖまで上昇する。したがって、ｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃのソース−ゲート間の電位差が急速に減少する。これにより、オン状態であったｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃが急速にオフ状態に近い状態になることによって、ｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃのインピーダンスが増加する。このため、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２３ａおよび２６ａとｎチャネルトランジスタ２６ｂとの抵抗分割によってノードＮＣ４の電位が設定されることに起因して、ノードＮＣ４の電位は約２．８９Ｖから約０．１０Ｖまで下降する。その結果、インバータ回路２９から「Ｈ」レベルの出力信号ＳＯＵＴが出力される。

また、ノードＮＣ４の電位の低下に引っ張られてノードＮＣ５の電位が約２．９８Ｖから約０．１２Ｖまで徐々に低下する。これにより、ノードＮＣ５にゲートが接続されるｐチャネルトランジスタ２７ａがオン状態になるので、ｐチャネルトランジスタ２７ａおよび２７ｄを介してノードＮＣ１に電位Ｖｃｃが供給される。したがって、ノードＮＣ１の電位の低下が抑制されることにより、ノードＮＣ１の電位が約２．９０Ｖになる。

その後、次のアクセス動作において選択されたワード線ＷＬの電位が「Ｈ」レベルに立ち上げられた際に、選択されたメモリセル２２のｎチャネルトランジスタ２２ａがオフ状態に維持された場合には、ノードＮＣ１の電位は、約２．９０Ｖの電位から約２．９８Ｖの電位まで上昇する。これにより、約２．９８Ｖの電位がｎチャネルトランジスタ２５ｅのゲートに入力されるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２５ａとｎチャネルトランジスタ２５ｅ、２５ｄおよび２５ｃとの抵抗分割によるノードＮＣ３の電位がｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃをオン状態にするような電位（第３実施形態では、約１．９２Ｖ）まで低下する。このため、ｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃのソース−ゲート間の電位差が急速に大きくなるので、ｐチャネルトランジスタ２６ａおよび２７ｃがオフ状態に近い状態から急速にオン状態になる。

そして、ｐチャネルトランジスタ２７ｃがオン状態になることにより、ｐチャネルトランジスタ２７ｃのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ２６ｂおよび２７ｂのインピーダンスより低くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２３ａ、２７ａ、２７ｄおよび２７ｃとｎチャネルトランジスタ２６ｂおよび２７ｂとの抵抗分割によるノードＮＣ５の電位がノードＮＣ４の電位の上昇よりも早く約０．１２Ｖの電位から約２．９８Ｖの電位になる。このため、ｐチャネルトランジスタ２７ａは、インバータ回路２９から「Ｌ」レベルの出力信号ＳＯＵＴが出力される前にオフ状態になる。

また、ｐチャネルトランジスタ２６ａがオン状態になることにより、ｐチャネルトランジスタ２６ａのインピーダンスがｎチャネルトランジスタ２６ｂのインピーダンスより低くなるので、電位ＶｃｃとＧＮＤ電位との間に接続されたｐチャネルトランジスタ２３ａおよび２６ａとｎチャネルトランジスタ２６ｂとの抵抗分割によるノードＮＣ４の電位が約０．１２Ｖから約２．８９Ｖへと上昇する。これにより、インバータ回路２９から「Ｌ」レベルの出力信号ＳＯＵＴが出力される。

なお、第３実施形態の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、マスクＲＯＭに本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず、マスクＲＯＭ以外のその他のメモリにも広く適用可能である。

本発明の第１実施形態によるセンス回路を適用したマスクＲＯＭの回路構成を示した回路図である。本発明の第２実施形態によるセンス回路を適用したマスクＲＯＭの回路構成を示した回路図である。シミュレーションによって求めた、データ線に流入する電流と、ノードＮＢ１〜ＮＢ７および出力信号ＳＯＵＴの電位との関係を示したグラフである。本発明の第３実施形態によるセンス回路を適用したマスクＲＯＭの回路構成を示した回路図である。シミュレーションによって求めた、データ線から流れ出る電流と、ノードＮＣ１〜ＮＣ５および出力信号ＳＯＵＴの電位との関係を示したグラフである。

符号の説明

１、１１、２１センス回路
３、１３、２３負荷回路（第１負荷手段）
３ａｐチャネルトランジスタ（第４トランジスタ）
４、１４、２４バイアス回路
５、１５、２５反転アンプ（反転増幅回路）
５ｃ、１５ａ電位制御回路（第２の電位制御回路）
５ｄｐチャネルトランジスタ（第６トランジスタ）
６、１６、２６電流電圧変換回路（出力回路）
６ｂ、２６ｂｎチャネルトランジスタ（第５トランジスタ）
６ｃ、１６ｃ、２６ｃ負荷回路（第２負荷手段）
７、１７、２７フィードバック回路（第１の電位制御回路）
７ａ、２７ａｐチャネルトランジスタ（第１トランジスタ）
７ｂ、２７ｂｎチャネルトランジスタ（第２トランジスタ）
７ｃ、２７ｃｐチャネルトランジスタ（第３トランジスタ）
１３ａｎチャネルトランジスタ（第４トランジスタ）
１５ｂｎチャネルトランジスタ（第６トランジスタ）
１６ｂｐチャネルトランジスタ（第５トランジスタ）
１７ａｎチャネルトランジスタ（第１トランジスタ）
１７ｂｐチャネルトランジスタ（第２トランジスタ）
１７ｃｎチャネルトランジスタ（第３トランジスタ）

Claims

第１電位近傍で動作する入力部と、
前記入力部と前記第１電位を供給する第１電位供給部との間に接続された第１負荷手段と、
前記入力部に接続されるとともに、前記入力部からの入力電位を反転して増幅することにより、前記入力部の電位に応じた電位を出力するための反転増幅回路と、
前記入力部と第２電位を供給する第２電位供給部との間に接続され、前記反転増幅回路の出力電位に応じた電位を出力するための出力回路と、
前記出力回路の出力端子、前記入力部および前記第１電位供給部に接続されるとともに、前記反転増幅回路の出力電位に基づいて前記入力部の電位を制御するための第１の電位制御回路とを備える、センス回路。
前記第１の電位制御回路は、
前記入力部と前記第１電位供給部との間に接続された第１導電型の第１トランジスタと、
前記出力回路の出力端子と前記第１トランジスタのゲートとの間に接続された第２導電型の第２トランジスタとを含み、
前記第２トランジスタを介して前記第１トランジスタのゲートに入力される前記出力回路の出力電位により前記第１トランジスタをオン状態にすることによって、前記第１電位供給部から前記第１電位を供給して前記入力部の電位を前記第１電位近傍になるように制御する、請求項１に記載のセンス回路。
前記第１の電位制御回路は、前記反転増幅回路の出力電位がゲートに入力されるとともに、前記入力部と前記第１トランジスタのゲートとの間に接続された第１導電型の第３トランジスタをさらに含む、請求項２に記載のセンス回路。
前記第１負荷手段は、前記入力部と前記第１電位供給部との間に接続された第１導電型の第４トランジスタを含み、
前記第４トランジスタのゲートに、前記第４トランジスタのソース−ゲート間の電位差の変化量が前記第１電位の変化量より小さくなるようなバイアス電位を供給するバイアス回路をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンス回路。
前記出力回路は、第２導電型の第５トランジスタを有する第２負荷手段を含み、
前記バイアス回路は、前記第５トランジスタのゲートに、前記第５トランジスタのソース−ゲート間の電位差の変化量が前記第１電位の変化量より小さくなるようなバイアス電位を供給する、請求項４に記載のセンス回路。
前記反転増幅回路は、前記入力部に接続された第２の電位制御回路と、前記第２の電位制御回路の出力がゲートに入力される第１導電型の第６トランジスタとを含み、
前記第２の電位制御回路は、前記入力部の電位から所定の電位だけレベルシフトした電位を第６トランジスタのゲートに出力する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンス回路。