JPH01184793A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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JPH01184793A
JPH01184793A JP63007945A JP794588A JPH01184793A JP H01184793 A JPH01184793 A JP H01184793A JP 63007945 A JP63007945 A JP 63007945A JP 794588 A JP794588 A JP 794588A JP H01184793 A JPH01184793 A JP H01184793A
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Hiroshi Iwahashi
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    • G11C16/28Sensing or reading circuits; Data output circuits using differential sensing or reference cells, e.g. dummy cells

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は半導体メモリに係り、特にメモリセルから読
み出されたデータを判定するための基準電位の発生方法
の改良に関する。
(従来の技術) 従来、半導体メモリ、例えば浮遊ゲート型MO3FET
をメモリセルとして用いるEFROM(E rasab
lc and P rogrammable ROM 
)は、第5図の回路図に示すように構成されている。第
5図において、M CIl、 M CI2.−、 M 
CIn、 −。
M Cmnはそれぞれ浮遊ゲート型MOSFETからな
るメモリセル、DCI、DC2,・・・、DCsはそれ
ぞれ浮遊ゲート型MO3FETからなるダミーセル、W
LI 、Wl2、−、WLnはそれぞれ行線、BLI 
、BL2 、 ・・・、BLnはそれぞれ列線、DBL
はそれぞれダミー列線、11は行デコーダ、12は列デ
コーダ、BTI、Br3.・・・。
BTnはそれぞれカラムゲートMOSFET。
DBTはカラムゲートMO5FETと等価でありゲート
に電源電圧が供給され常時導通状態にされたMOSFE
T、131;!MOSFET  QMI 〜QM12か
らなる第1の負荷回路、14はMOSFET  QDI
〜Q D 12からなる第2の負荷回路、15はセンス
アンプを含むデータ検出回路である。
このような構成のEFROMでは、ダミーセルDCI 
、DC2、・・・、DCa+のデータに基づいて第2の
負荷回路14で生成されたj!準のリファレンス電位V
 re(’と、選択されたメモリセルMCから読み出さ
れたデータに基づき第1の負荷回路13で生成された電
位Vlnとをデータ検出回路15で比較することにより
、選択されたメモリセルMCに記憶されたデータを検出
し、このデータ検出回路15から図示しない出力バッフ
ァ等に読み出しデータを出力している。
上記ダミーセルDCには、本体側のメモリセルMCと同
等なMOSFETを用いており、またダミー列線DBL
にも列線BLと同等なものを用いており、これらは例え
ばメモリセルアレイ16内に設けられている。
上記ダミーセル側の第2の負荷回路14における負荷ト
ランジスタQD5の電流供給能力は、メモリセル側の第
1の負荷回路13における負荷トランジスタQM5のそ
れよりも大きく設定されており、この電流供給能力の差
によってデータ検出回路15に入力される電位V re
f’とVinとに差をつけてデータ検出が行なえるよう
にしている。このような電流供給能力の差は第1の負荷
回路13と第2の負荷回路14内のMOSFETのチャ
ネル幅の調整により行われる。例えば、MOSFET 
 0M5のチャネル幅をW5、チャネル長をLとし、M
OSFET  QD5のチャネル幅をWB1チャネル長
をLとした場合に、W6 >W5となるように各チャネ
ル幅を2J整する。これにより、上述したような2種類
の電位Vrcf 、  Vlnの差が生成される。
なお、第1の負荷回路13を構成するMOSFETQM
I−0M4のサイズをそれぞれWl /L。
W2 /L、W3 /L、W4 /Lとすると、第2の
負荷回路14を構成するMOSFET  QDI〜QD
4のサイズもそれぞれWl /L、W2 /L。
W3 /L、W4 /Lに調整しており、かつWl >
W2 、W3 >W4なる関係に設定している。
このようなEFROMのメモリセルにあっては、浮遊ゲ
ートに電子が注入されているか否かによってデータを記
憶する。すなわち、浮遊ゲートに電子が注入されたもの
は制御ゲートに“1ルベル信号が供給されてもオフ状態
を維持し、電子を注入しないものはオン状態となる。一
方、ダミーセルには電子を注入しないため、本体側のメ
モリセルに電子を注入しないものと等価となり、このま
までは電位V rcrとVinとの間に差が生じないの
で、上述したように負荷用のMOSFETQp5の電流
供給能力を0M5よりも大きく設定している。このよう
にすることにより、電子が注入されていないメモリセル
が選択された場合でもV rel’とVinとの間に電
位差が発生するようにしている。
また、このようなEPROMのように、行線の一部にダ
ミーセルDCを設け、さらにダミー列線DBLを形成し
、第2の負荷回路14を設けることによってリファレン
ス電位V ref’を生成する方法は、−電源ノイズに
対して強いという利点を持つ。
それは、列線BLとダミー列線DBLとが同等であり、
それぞれに附随しているの寄生容量の値が等価であるた
め、電源電位が変動したときに列線BLとダミー列線D
BLとが等しい電位的な影響を受けるからである。すな
わち、電源電位が変動したときでも列線BLとダミー列
線DBLとの間の相対的な電位差が一定なので、データ
検出回路15が誤ったデータを検出する恐れはない。
しかしながら、このようなEPROMでは、ダミーセル
DCが各行線WLにそれぞれ接続されているため、選択
行線の切替わりの際にリファレンス電位V ref’が
変動する。
第6図は上記従来メモリおける各信号波形を示す波形図
である。図示のように、例えば始めに行線WL2が“1
“レベルの状態から次に行線WLIが“1”レベルに切
替わる際に、電位Vinとして“1“レベルが生成され
、データ検出回路15から“1”レベルのデータOUT
が出力されるとする。この行線の切替わりの時、非選択
となり“O”レベルに放電される行線WL2と、新しく
選択されて“1゛レベルに充電される行線WLlとがそ
れぞれ中間電位になる。このとき、非選択になる行線W
L2に接続され選択状態から非選択状態に変わるダミー
セルDC2と、選択される行線WLIに接続され非選択
状態から選択状態に変わるダミーセルDCIに流れる電
流の和が、行線が完全に“1”レベルになっているとき
の1個のダミーセルに流れる電流よりも小さな値になる
このため、行線が切替わる過渡期では図示するようにリ
ファレンス電位Vra[’が上昇する。このような電位
V re(’の上昇はメモリセルの閾値電圧が高い程大
きくなる。例えば、浮遊ゲート型MOSFETをメモリ
セルとする不揮発性甲導体メモリ等ではメモリセルの閾
値電圧が2v程度であるため、リファレンス電位V r
cfは大きく上昇する。
一方、データの検出は電位V rcf’とVlnとの差
が大きい程、容易となり、かつデータ検出回路15にお
けるデータ検出速度も速くなる。両者間の電位差が小さ
い場合にはノイズの影響を受は易くなり、データ検出回
路15が誤動作して誤ったデータを検出する確率が高く
なる。従って、電位V rel’とV[nとの差が大き
い方が良く、電位V rerが1−昇し%VI11との
差が小さぐなる期間がなるべく短くなることが好ましい
ところが、従来のメモリのようにダミー列線DBLを使
用する場合には、第6図の波形図に示すようにリファレ
ンス電位V rerが変動するため、Vlnが“1“レ
ベルから“0”レベルに変化する過渡期間に電位V r
ol”がVln側に近付き、両者間の電位差が小さくな
るので、この期間にノイズが混入するとデータ検出回路
15で誤ったデータを検出する恐れがあるという問題が
ある。
(発明が解決しようとする課@) このように従来のメモリでは列線とダミー列線とが同等
にされているために電源電位が低下したときでもノイズ
に対して強いという利点を持つが、行線の選択が切替わ
る過渡期間に基準電位が変動するためにノイズによる誤
動作が発生する恐れがある。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は、電源電位が低下したときでもノイズ
に対して強く、かつ行線の選択が切替わる過渡期間でも
ノイズに対して強く、常に正確なデータを出力すること
ができる半導体メモリを提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明の半導体メモリは、行線と、この行線により選
択的に駆動されるメモリセルと、駆動されたメモリセル
から読み出されるデータを受ける列線と、」二記列線に
接続され列線に読み出されたデータに対応した電位を発
生する第1の負荷回路と、ダミー行線及びダミー列線と
、上記ダミー列線にそれぞれのドレイン領域が接続され
ゲートが上記行線に接続されたソース領域が存在しない
第1のダミーセルと、上記ダミー行線と上記ダミー列線
との間に接続され上記メモリセルと等価な構成の第2の
ダミーセルと、上記ダミー列線に接続され基準電位を発
生する第2の負荷回路と、上記第1、第2の負荷回路で
発生される電位を比較してデータを検出するデータ検出
回路とを具備したことを特徴する。
(作用) この発明の半導体メモリでは、本来のダミーセルとして
使用される第2のダミーセルを行線では制御せず、行線
とは別に設けられたダミー行線で制御し、かつダミー行
線にはバイアス回路から出力される電圧を供給して常時
駆動状態にする。これにより、第2の負荷回路で発生さ
れる基準電位の値が常に一定になる。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第1図はこの発明に係る半導体メモリを、浮遊ゲート型
MO5FETをメモリセルとして用いたEFROMに実
施した場合の全体の構成を示す回路図である。第1図に
おいて、MCl1. MC12゜・・・、MC1n、・
・・、MCmnはそれぞれ浮遊ゲート型MOS−FET
からなるメモリセル、DCI。
DC2,・・・、 DCtaはそれぞれ浮遊ゲート型M
OSFETからなるダミーセル(第1のダミーセル)、
DDCは浮遊ゲート型MOSFETからなるダミーセル
(第2のダミーセル) 、WLI 。
W L 2 、−−−、 W L nはそれぞれ行線、
BLI。
BL2.・・・、BLnはそれぞれ列線、DBLはそれ
ぞれダミー列線、11は行デコーダ、12は列デコーダ
、BTI 、Br3、−、BTnはそれぞれカラムゲー
トMO5FET、DBTはカラムゲートMOSFETと
等価でありゲートに電源電圧が供給され常時導通状態に
されたMOSFET513はM OS F E T  
Q M 1〜Q M 12からなる第1の負荷回路、1
4はMOSFET  QDI〜Q D 12からなる第
2の負荷回路、I5はセンスアンプを含むデータ検出回
路であり、さらにDWLはダミーワード線、DMCI 
、DMC2、・・・、DMCnはそれぞれ浮遊ゲート型
MOSFETからなるダミーセル(第3のダミーセル)
、17はバイアス回路である。
上記ダミーセルDCI 、DC2、・・・、D(、nは
それぞれソース領域が存在せず、各ドレイン領域が上記
ダミー列線DBLに接続されており、また各制御ゲート
は上記行線WLI−WL+nにそれぞれ接続されている
。ダミーセルDDCは本来のダミーセルとなるものであ
り、そのドレイン領域は上記ダミー列線DBLに、ソー
ス領域は本体のメモリセルMCと同様にアース電位にそ
れぞれ接続されており、かつ制御ゲートは上記ダミー行
線DWLに接続されている。また、ダミーセルDMCI
 、DMC2、−、DMCnはそれぞれソース領域がア
ース電位に接続され、各ドレイン領域が電位的に浮遊状
態にされ、かつ各制御ゲートが上記ダミー行線DWLに
並列に接続されている。
上記バイアス回路17は上記ダミー行線DWLを常時駆
動状態に設定するために選択行線と等価なバイアス電位
を発生する。なお、第1の負荷回路13、第2の負荷回
路14等は従来メモリと同様に構成されている。
このような構成でなるメモリにおいて、ダミー列線DB
Lには(m+ 1 )個のMOSFETのドレイン領域
が接続されており、m個のMOSFETのドレイン領域
が接続されている従来メモリのダミー列線とほぼ等しい
寄生容量が存在しているので、このダミー列線DBLは
従来メモリのものと同等の構成にされている。さらに、
ダミー行線DWLには(n+1)個のMOSFETの制
御ゲートが接続されており、(n+1)個のMOSFE
Tの制御ゲートが接続されている各行線WLと等しい寄
生容量が存在しているので、このダミー行線DWLは各
行線WLと同等の構成にされている。
上記ダミーセルDDCには、本体側のメモリセルMCと
同等なMOSFETを用いており、またダミー列線DB
Lにも列線BLと同等なものを用いている。そして、上
記ダミーセル側の第2の負荷回路14における負荷トラ
ンジスタQD5の電流供給能力は、メモリセル側の第1
の負荷回路13における負荷トランジスタQM5のそれ
よりも大きく設定されており、この電流供給能力の差に
よってデータ検出回路15に人力される電位V rer
とVlnとに差をつけてデータ検出が行なえるようにし
ている。このような電流供給能力の差は従来の場合と同
様に、MOSFET  QD5とQM5のチャネル幅を
W5 、W8との間にW8 >W5なる関係が成立する
ようにチャネル幅を調整することによって実現されてい
る。
このような構成のEFROMでは、ダミーセルDDCの
データに基づいて第2の負荷回路14で生成された基準
のリファレンス電位V rcfと、選択されたメモリセ
ルMCから読み出されたデータに基づき第1の負荷回路
13で生成された電位V1nとをデータ検出回路15で
比較することにより、選択されたメモリセルMCに記憶
されたデータを検出し、このデータ検出回路15から図
示しない出力バッフ7等に読み出しデータを出力してい
る。
ここで、ダミー行線DWLにはバイアス回路17からの
一定電位が常時供給されているので、第2の負荷回路1
4で発生される基準電位としてのリファレンス電位Vr
erは、第2図の波形図に示すように常に一定となる。
従って、選択行線が切替わり、メモリセルからの読み出
しデータに対応して電位Vlnが変化するときでも電位
V rat’は変動しない。このため、vInが“1″
レベルから0”レベルに変化する過渡期間でも電位V 
ratがvIn側に近付くことがなくなり、選択行線の
切替わり期間にノイズが混入してもデータ検出回路15
で誤ったデータが検出される確率は大幅に低下する。
また、列線、B Lとダミー列線DBLとが同等にされ
ているため、従来の場合と同様に電源電位が低下したと
きでもノイズに対して強いという利点はそのまま保持さ
れる。
このように上記実施例のメモリでは、電源電位が低下し
たときでもノイズに対して強く、かつ行線の選択が切替
わる過渡期間でもノイズに対して強く、常に正確なデー
タを出力させることができる。
ところで、上記実施例において、ダミー行線DWLにバ
イアス電位を供給するバイアス回路17は行デコーダ1
1と等価にすることが望ましい。このようにすれば、選
択行線とダミー行線DWLとが全く等しくノイズの影響
を受けることになり、ノイズによる誤動作に対して強く
することができる。
第3図(a)ないしくd)はそれぞれ上記要件を満足す
るバイアス回路の具体的構成を示す回路図である。
第3図(a)の回路は上記行デコーダ11のバッファ部
と等価な回路構成を持つ場合のものであり、ゲートがア
ース電位に共通接続され、直列接続されたPチャネルM
OSFET21とNチャネルMOSFET22とから構
成されている。この回路ではPチャネルMOSFET2
1が常時導通状態にされ、ダミー行線DWLはこのMO
SFET21を介して?!!原電原電段定される。
第3図(b)の回路は第3図(a)の回路と同様にPチ
ャネルMOSFET21とNチャネルMOSFET’2
2とからなり、行デコーダ11のバッファ部と等価な回
路構成を持ち、チップ選択信号CEでこの回路を制御す
ることにより、スタンバイ時には本体の行線と同様に“
0”レベルとなるように構成したものである。
第3図(c)の回路は、直列接続されたPチャネルMO
SFET21とNチャネルMOSFET22とからなる
行デコーダ11のバッファ部と等価な回路と、チップ選
択信号CEがゲートに供給されるPチャネルMOSFE
T23及び各ゲートが電源電位に接続され直列接続され
た3個のNチャネル間O3FET24〜2Bからなりア
ドレスが入力されるデコード部と等価な回路とで構成さ
れている。
第3図(d)の回路は、直列接続されたPチャネルMO
SFET21とNチャネルMOSFET22とからなる
行デコーダ11のバッファ部と等価な回路と、チップ選
択信号面がゲートに供給されるPチャネルMOSFET
23及び各ゲートに実際のアドレス信号が供給される6
個のNチャネルMO8FET27〜32からなるデコー
ド部と等価な回路とで構成されている。
第4図は上記実施例のメモリを集積化した場合の、メモ
リセルアレイ1Bの部分の構成を示すパターン平面図で
ある。ダミー列線DBLは列線BLと隣接して設けられ
たアルミニウム等の金属で構成されており、このダミー
列線DBLは各コンタクトホール40を介して前記各ダ
ミーセルDCのドレイン領域となる拡散領域41と接続
されている。
さらに、このダミー列線DBLはコンタクトホール42
を介して前記ダミーセルDDCのドレイン領域となる拡
散領域43と接続されている。
ダミー行線DWLは行線BLと隣接して設けられた第2
層目の多結晶シリコン層で構成されており、このダミー
行線DWLはさらに前記各ダミーセルDMCの制御ゲー
ト並びにその配線として使用されている。
このように、ダミー列線DBLとダミー行線DWLとは
本体のメモリセルアレイ内に設けられており、周囲から
の影響がダミー列線DBL及びダミー行線DWLにも等
しく受けるようになっている。なお、前記各ダミーセル
DCはソース領域となる拡散領域が存在せず、チャネル
が制御ゲートの下部の途中で切れている。また、図中、
左下がりの斜線を施した部分は各FETの浮遊ゲートに
なる第1層目の多結晶シリコン層である。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
種々の変形が可能であることはいうまでもない。例えば
、上記実施例ではこの発明をEFROMに実施した場合
について説明したが、その他に通常のマスクROM等の
種々のメモリに実施可能であることはいうまでもない。
また、上記実施例ではダミー行線DWLをメモリセルア
レイと隣接して設ける例について説明したが、これは必
ずしも隣接させる必要はなく、メモリセルアレイとは独
立に設けるようにしてもよい。さらに、行線WLとダミ
ー行線DWLはあるノイズレベルの許容範囲で誤動作す
ることを許すならば、両者は全く同一の構成でなくとも
よい。
[発明の効果] 以]二説明したようにこの発明によれば、ダミー行線に
はバイアス回路から一定電位が常時供給され、第2の負
荷回路で発生される基準電位は常に一定にされるため、
電源電位が低下したときでもノイズに対して強く、かつ
行線の選択が切替わる過渡期間でもノイズに対して強く
、常に正確なデータを出力することができる半導体メモ
リを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるメモリの構成を示す
回路図、第2図は上記実施例メモリにおける各信号波形
を示す波形図、第3図は第1図メモリ内の一部回路の具
体的構成を示す回路図、第4図は上記実施例のメモリを
集積化した場合のパターン平面図、第5図は従来の半導
体メモリの回路図、第6図は上記従来メモリおける各信
号波形を示す波形図である。 MC・・・メモリセル、DC,DDC,DMC・・・ダ
ミーセル、WL・・・行線、BL・・・列線、DWL・
・・ダミー行線、DBL・・・ダミー列線、11・・・
行デコーダ、12・・・列デコーダ、BT・・・カラム
ゲートMO8FET、DBT・・・MOSFE’T、1
3・・・第1の負荷回路、I4・・・第2の負荷回路、
15・・・データ検出回路、16・・・メモリセルアレ
イ、17・・・バイアス回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 1/ 第1図 (a)               (b)(c) 
              (d)第3図 第4図 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)行線と、 この行線により選択的に駆動されるメモリセルと、 駆動されたメモリセルから読み出されるデータを受ける
    列線と、 上記列線に接続され列線に読み出されたデータに対応し
    た電位を発生する第1の負荷回路と、ダミー行線及びダ
    ミー列線と、 上記ダミー列線にそれぞれのドレイン領域が接続されゲ
    ートが上記行線に接続されたソース領域が存在しない第
    1のダミーセルと、 上記ダミー行線と上記ダミー列線との間に接続され上記
    メモリセルと等価な構成の第2のダミーセルと、 上記ダミー列線に接続され基準電位を発生する第2の負
    荷回路と、 上記第1、第2の負荷回路で発生される電位を比較して
    データを検出するデータ検出回路とを具備したことを特
    徴する半導体メモリ。
  2. (2)前記ダミー行線にはバイアス回路から出力される
    電圧が供給され、常時駆動状態にされている請求項1記
    載の半導体メモリ。
  3. (3)前記ダミー行線には前記メモリセルと等価な構成
    であり、ドレインが前記列線とは接続されない第3のダ
    ミーセルが接続されている請求項1記載の半導体メモリ
JP794588A 1988-01-18 1988-01-18 半導体メモリ Expired - Lifetime JPH0642318B2 (ja)

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