JPH02162596A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH02162596A
JPH02162596A JP63319003A JP31900388A JPH02162596A JP H02162596 A JPH02162596 A JP H02162596A JP 63319003 A JP63319003 A JP 63319003A JP 31900388 A JP31900388 A JP 31900388A JP H02162596 A JPH02162596 A JP H02162596A
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JP
Japan
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memory cell
potential
writing
gate
write
Prior art date
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Application number
JP63319003A
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English (en)
Inventor
Masayuki Yamashita
山下 正之
Tatsunori Koshiyou
古庄 辰記
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体記憶装置に関し、特に、FAMOS(
千loating    gate   avalan
che  1njection  MOS)型トランジ
スタを利用したEPROM (e r a s ab 
1 eprogrammable  read  on
ly  memo r y)に関する。
[従来の技術] 従来、半導体記憶装置の1つとしてFAMO3型トラン
ジスタをメモリセルとして利用した、電気的に書込み、
紫外線照射により消去可能なEFROMがあった。
第9図は前記EFROMのメモリセルアレイのメモリセ
ルの一般的な配列を示す図である。図を参照して、メモ
リセルであるFAMO3型トランジスタ4は、縦・横に
マトリックス状に配置され、前記トランジスタ4の各々
のソースが接地5に接続され、横方向に配置されたトラ
ンジスタ4の各ゲートは互いに接続され、さらに縦方向
に配置されたトランジスタ4の各ドレインも互いに接続
される。したがって、ドレインライン12とゲートライ
ン13を選択することによって書込むべきメモリセルを
ただ1つ選択することができる。書込みは前記選択した
メモリセルのゲートラインおよびドレインラインをそれ
ぞれ所定の高電位にし、前記選択メモリセルにチャネル
電流を流し、その結果生じたホットエレクトロンを前記
選択メモリセルのフローティングゲートに注入すること
によって行なう。
しかし、第9図に示されるようなメモリセルの配列では
メモリセルサイズ、配線の幅および間隔等の微細化など
高集積化する上で困難な問題が多かったため、他の種々
のメモリセル構造が考えられている。その1つに文献″
1987 1EDMNo、25.6’で述べられている
ものがある。
第10図はそのようなメモリセル構造の基本単位となる
メモリセルの構成図である。図に示すように、n個の、
メモリセルであるFAMO8型トランジスタ4−1〜4
−nは接地5とドレインライン12との間に縦続接続さ
れる。このような構成のメモリセルの、たとえばメモリ
セル4−1に書込みをする場合には、ドレインライン1
2とトランジスタ4−1のゲートライン13−1をそれ
ぞれ9vおよび12.5V程度の高電位にし、書込みを
しないメモリセル4−2〜4−nの各ゲート13−2〜
13−nは20V程度の高電位にする。
これは、書込みをしないメモリセル(非選択メモリセル
)4−2〜4−nにはホットエレクトロンを発生させず
、書込みたいメモリセル(選択メモリセル)4−1のみ
にホットエレクトロンを発生させるためである。その結
果、選択メモリセル4−1のフローティングゲートにの
み電子が注入され、選択メモリセル4−1のしきい値電
圧が高電位側にシフトし書込みが終了する。また、読出
し時には、読出したいメモリセルのゲートラインを5V
程度にし、読出したくないメモリセルのゲートラインは
7V程度にし、かつ、ドレインラインをIV程度にし、
ドレインラインに電流が流れるか否かによって“0″か
“1″かを判定する。なお、読出したくないメモリセル
のゲートラインを7Vと読出したいメモリセルのゲート
ラインよりも高くするのは、読出したくないメモリセル
のフローティングゲートに電子が蓄積されしきい値が高
電位側にシフトしていても導通するようにするためであ
る。なお、実際には、第10図に示された構成のメモリ
セルは、これを基本単位として縦・横方向にマトリック
ス状にアレイ配置して用いる。
第6図は第10図に示すようなメモリセル構造のメモリ
セルにおいてメモリセルであるFAMO5型トランジス
タの個数nが2の場合の従来のEPROMの書込回路を
示す図である。図を参照して、この回路は書込み用高圧
電源1と、接地5と、書込み用高圧電源1と接地5との
間に設けられる書込用Nチャネル型トランジスタ2、ド
レインライン選択用Nチャネル型トランジスタ3、メモ
リセルであるFAMO9型トランジスタ4−1および4
−2から構成されるメモリセルアレイの直列接続とを含
む。さらに、この回路は、書込制御信号端子TI、 T
2. T3.およびT4と、ゲートライン選択信号端子
B1およびB2と、ドレインライン選択信号端子Aと、
2入力端子切換回路8゜9a、および9bとを含む。
メモリセルへの書込状態においては、まず書込み用高圧
電源1が12.5V程度の高電位となり、書込制御信号
端子T1にはトランジスタ2を導通させる書込信号が与
えられる。さらに、このときの前記各電圧切換回路は以
下のような役割を果たす。
電圧切換回路8は、書込むべきメモリセル(選択メモリ
セル)のドレインラインを選択するドレインライン選択
信号と書込制御信号端子T2に与えられる書込信号電位
5vとを受けて前記選択メモリセルのドレインに前記選
択メモリセルを書込状態とするための高電位12.5V
を出力する。
また、電圧切換回路9aは、前記選択メモリセルのゲー
トラインを選択するためのゲートライン選択信号と書込
制御信号端子T3に与えられる書込信号電位5vとを受
けて、前記選択メモリセルのゲートに前記選択メモリセ
ルを書込状態とするための高電位12.5Vを出力する
。さらに、電圧切換回路9bは、書込まないメモリセル
(非選択メモリセル)のゲートラインを選択するゲート
ライン選択信号と書込制御信号端子T4に与えられる書
込信号電位5Vとを受けて前記非選択メモリセルのゲー
トに前記非選択メモリセルを書込状態としないための電
位20Vを出力する。
なお、メモリセルへの書込終了時には、書込制御信号端
子T1にはトランジスタ2を非導通とする書込信号電位
OVが与えられる。さらに、このときの前記各電圧切換
回路は次のような役割を果たす。
電圧切換回路8.9a、および9bは、それぞれに与え
られているドレインおよびゲート選択信号にかかわらず
、書込制御信号端子T2. T3゜およびT4に与えら
れる書込信号電位Ovを受けて、メモリセルを非書込状
態とするための電位O■を出力する。
前記各電圧切換回路は、上記のような役割を果たすため
に前記各端子と次のように接続される。
ドレインライン選択信号端子A、ゲートライン選択信号
端子Bl、およびB2はそれぞれ、2入力端子切換回路
8.9a、および9b各々の一方の入力端に接続される
。さらに、書込制御信号端子T2. T3.およびT4
はそれぞれ2入力端子切換回路8.9a、および9b各
々のもう一方の入力端に接続され、書込制御信号端子T
1はトランジスタ2のゲートに接続される。さらに、電
圧切換回路8.9a、および9bのそれぞれからの出力
端は、トランジスタ3.メモリセル4−1゜および4−
2のそれぞれのゲートとそれぞれ、ノードD、 G、お
よびHで接続される。
以下、メモリセル4−1に書込みをすると仮定し、その
場合の動作について説明する。まず、書込用高圧電源1
の電位が12.5Vとなり、次にドレインライン選択信
号端子Aとゲートライン選択信号端子B1にメモリセル
4−1のドレインラインおよびゲートラインを選択する
信号が入力され、ゲートライン選択信号端子B2にはメ
モリセル4−2を選択する信号が入力される。ここで書
込制御信号端子T1に書込信号が与えられトランジスタ
2が導通し、制御信号端子T2. T3.およびT4に
書込信号電位5Vが与えられる。これによって、電圧切
換回路8.9a、および9bがともに動作しノードD、
G、およびHの電位がそれぞれ12. 5V、  12
. 5V、および20Vとなる。ノードDの電位が12
.5Vとなることによりトランジスタ3が導通する。ト
ランジスタ2および3が共に導通するため、書込用高圧
電源1の電位レベルによりノードEの電位は9Vとなる
したがって、書込みたいメモリセル4−1は飽和領域で
導通状態となり、書込みたくないメモリセル4−2は非
飽和領域で導通することになる。よって書込みたいメモ
リセル4−1のみにホットエレクトロンが発生し書込み
がなされる。
[発明が解決しようとする課ml 従来のFAMO5型トランジスタをメモリセルとして縦
続接続して用いたEPROMは以上のように構成されて
いるため以下のような問題点があった。
第7図は第6図に示した従来のEPROM装置の書込用
回路の各ノードおよび書込制御信号端子T2.T3.T
4各電位の立上がりおよび立下がりを示した波形図であ
る。図において横軸は時間である。第6図においてメモ
リセル4−1に書込みをする場合、それに応じてドレイ
ンライン選択信号端子Aとゲートライン選択信号端子B
1およびB2に所定の信号が与えられる。この状態で、
書込信号電位5Vを書込みが終了するまで与えられた書
込制御信号端子T2.T3.およびT4の各電位は第7
図(a)のような波形を示す。同時に電圧切換回路8.
9a、および9bが動作しノードD、 G、およびHの
電位もほぼ同時に立上がり第7図(b)、(d)、およ
び(e)のような波形を示すことになる。同時に、書込
制御信号端子T1にはトランジスタ2を導通させる書込
信号が与えられるからトランジスタ2は導通し、ノ−ド
Dの電位レベルによってトランジスタ3が導通すると、
電圧源1の電位レベルによってノードEの電位も前記ノ
ードD、 G、およびHの電位とほぼ同時に立上がり、
第7図(c)のような波形を示す。つまり、ノードE、
 G、およびHに現われる電位波形の立上がりはほぼ同
時である。ところが実際には、ノードE、 G、および
Hの電位レベルによる選択メモリセル4−1および非選
択メモリセル4−2のドレイン、ゲート電位の立上がり
は完全に同時ではなく、第8図に示すようにわずかにず
れが生じる。つまり、選択メモリセル4−1および非選
択メモリセル4−2のドレイン電位の方が、選択メモリ
セル4−1および非選択4−2のゲート電位よりも早く
立上がる。これは、ノードEが接続されているのはメモ
リセルの、通常アルミ等の低抵抗金属からなるドレイン
であるのに対し、ノードGおよびHが接続されているの
は、ともにメモリセルの、アルミに比べ高抵抗なシリコ
ン等の材料からなるゲートであるために生じる。
その結果、第8図に矢印で示したように、書込みをしな
い非選択メモリセル4−2のゲート電位およびドレイン
電位がそれぞれ12.5Vと9V程度となる時間が生じ
てしまう。これは選択メモリセル4−1に書込をする際
、書込みをしない非選択メモリセル4−2に誤って書込
みがなされてしまうことを意味する。
以上のように従来のFAMO8型トランジスタをメモリ
セルとして縦続接続して用いたEFROMではメモリセ
ルに書込をする際、書込みをしない非選択メモリセルに
も誤って書込みがなされてしまうという問題点があった
本発明の目的は、以上のような問題点を解決し書込時の
メモリセルのドレインおよびゲート電位の立上げおよび
立下げのずれによる非選択メモリセルへの誤り書込みの
発生を防止した半導体記憶装置を提供することである。
[課題を解決するための手段] 上記のような目的を解決するために本発明に係るFAM
OS型トランジスタをメモリセルとして縦続接続して用
いたEFROMでは、メモリセルへの書込時にメモリセ
ルトランジスタのゲート電位が立上がってから前記メモ
リセルトランジスタのドレイン電位が立上がるように、
かつ、書込終了時には前記メモリセルトランジスタのゲ
ート電位を除去させる前に前記メモリセルトランジスタ
のドレイン電位を除去するように制御する制御手段を備
えた書込回路を設けた。
[作用〕 本発明に係るEFROM半導体記憶装置の書込回路部は
上記のように構成されているため書込時、書込終了時共
に非選択メモリセルのゲートおよびドレイン電位が共に
書込状態となる時間は生じなくなる。したがって、書込
時、書込終了時共にメモリセルのドイレンおよびゲート
の電位立上がり、立下がりの時間的ずれによる非選択メ
モリセルへの誤り書込みは回避できる。
[実施例] 第1図は本発明に係るFAMOS型トランジスタをメモ
リセルとして縦続接続して用いたEPROM装置の一実
施例の書込回路図である。図を参照して、この回路は書
込用高圧電源1と、接地5と、書込用高圧電源1と接地
5との間に設けられる、書込用Nチャネル型トランジス
タ2、ドレインライン選択用Nチャネル型トランジスタ
3、メモリセルであるFAMO3型トランジスタ4−1
および4−2から構成されるメモリセルアレイの直列接
続とを含む。さらに、この回路は、書込用制御端子TI
、 T2. T3.およびT4と、ゲートライン選択信
号端子B1およびB2と、ドレインライン選択信号端子
Aと、2入力端子切換回路8.9a、および9bと、デ
イレイ回路6.7a。
および7bとを含む。前記各電圧切換回路の役割は従来
と同様である。なお、前記各デイレイ回路は以下のよう
な役割を果たす。
書込時、デイレイ回路6は書込制御信号端子T2に与え
られる書込信号電位5vを遅延させて電圧切換回路8に
入力する。デイレイ回路7aおよび7bはそれぞれ、書
込終了時に書込制御信号端子T3およびT4に与えられ
る切換信号電位Ovを遅延させて電圧切換回路9aおよ
び9bに入力する。
前記各電圧切換回路およびデイレイ回路は上記のような
役割を果たすため以下のように接続される。
、ドレインライン選択信号端子A、ゲートライン選択信
号端子Bl、およびB2はそれぞれ2入力端子切換回路
8.9a、および9b各々の一方の入力端に接続される
。さらに、従来と異なり、デイレイ回路6.7a、およ
び7bのそれぞれからの出力端がそれぞれノードC,F
l、およびF2で、それぞれ2入力端子切換回路8.9
a、および9b各々の他方の入力端と接続される。さら
に、書込制御信号端子T2. T3.およびT4のそれ
ぞれは、デイレイ回路6,7aおよび7bのそれぞれの
入力端に接続される。さらに、電圧切換回路8.9a、
および9bの各々からの出力端はそれぞれトランジスタ
3.メモリセル4−1.および4−2の各ゲートに接続
され、書込制御信号端子T1はトランジスタ2のゲート
に接続される。
以下メモリセル4−1に書込みをすると仮定し、その場
合の動作について説明する。
まず、書込用高圧電源1の電位が12.5Vとなり、次
にドレインライン選択信号端子A、ゲートライン選択信
号端子Bl、およびB2に選択メモリセル4−1を選択
する信号が入力される。ここで、書込制御信号端子T1
に書込信号が与えられトランジスタ2が導通し、同時に
書込制御信号端子T2. T3.およびT4に書込信号
電位5Vが与えられる。これによってデイレイ回路6,
7a、および7bが同時に動作する。以後の選択メモリ
セル4−1への書込時および書込終了時の回路動作の説
明にあたっては第2図を参照する。
第2図は、第1図に示した書込回路動作時の各ノードに
現われる電位波形を示した図である。同図(a)および
(e)に示すように書込信号電位5VによってT2. 
T3.およびT4の電位が立上がると、それと同時にノ
ードF1およびF2の電位が立上がり、それぞれの電位
が入力されている電圧切換回路9aおよび9bがまず動
作する。
したがって、電圧切換回路9aおよび9bのそれぞれの
出力端であるノードGおよびHの電位がそれぞれ12.
5Vおよび20Vに立上がり、同図(f)および(g)
に示されるような波形を示す。
他方、電圧切換回路8には、同図(b)に示すように、
デイレイ回路6による成る遅延時間だけ遅れて立上がっ
たノードCの電位が入力されるため、その遅延時間だけ
遅れて電圧切換回路8が動作する。したがって、同図(
C)に示すように電圧切換回路8の出力端であるノード
Dの電位も、その遅延時間だけ遅れて12.5Vに立上
がり、トランジスタ3が導通する。その結果、トランジ
スタ2および3がともに導通し、書込用高圧電源1の電
位レベルにより、同図(d)に示すようにノードEの電
位も遅延時間後に9vに立上がる。つまり、書込みをし
たい選択メモリセル4−1と書込みをしない非選択メモ
リセル4−2それぞれのゲートに接続されるノードGと
Hの電位が先に立上がり、その後デイレイ回路6による
成る遅延時間だけ遅れてメモリセルのドレインであるノ
ードEの電位が立上がることになる。これは、先に述べ
た理由で立上がりの遅いメモリセルのゲートの電位を先
に立上げその後、立上がりの早いメモリセルのドレイン
の電位を立上げたことを意味する。
第3図は選択メモリセル4−1および非選択メモリセル
4−2のそれぞれのドレインおよびゲートにおける電位
波形を示した波形図である。図に矢印で示すように、従
来と異なり非選択メモリセル4−2のゲート電位が書込
状態の電位12.5Vのときにそのドレイン電位が書込
状態の電位9Vの状態となる時間が生じなくなり、選択
メモリセル4−1への書込時の非選択メモリセル4−2
への誤り書込みが起こらない。
なお選択メモリセル4−1への書込終了時の動作は次に
述べるとおりである。
書込終了時、書込制御信号端子T1に書込信号Ovが与
えられトランジスタ2が非導通となる。
同時に書込制御信号端子T2. T3.およびT4の電
位は書込信号電位Ovを与えられ第2図(a)に示すよ
うに立下がる。これと同時に、第2図(b)に示すよう
に、ノードCの電位が立下がり、それからデイレイ回路
7aおよび7bによる成る遅延時間後ノードF1および
F2の電位が第2図(e)示すように立下がる。したが
って、先に立下がったノードCの電位が入力されている
電圧切換回路8からの出力端であるノードDがまず立下
がり、Ovとなる(第2図(C))。この結果、トラン
ジスタ3が非導通となりメモリセル4−1のドレインに
接続されるノードEは供給電位がなくなり第2図(d)
に示すようにOvとなる。その後、デイレイ回路7aお
よび7bによる成る遅延時間だけ遅れて立下がったノー
ドF1およびF2の電位が入力されている電圧切換回路
9aおよび9bのそれぞれの出力端であるノードGおよ
びHの電位が第2図(f)および(g)に示すようにO
Vとなる。この結果、ノードGおよびHが接続されるメ
モリセル4−1および4−2のゲート電位もともにOv
に立下がる。このように、選択メモリセル4−1および
非選択メモリセル4−2は、そのドレイン電位が立下っ
てから、そのゲート電位が立下がり、ともに書込状態で
なくなる。
したがって、第2図および第3図に示すように書込終了
時においても非選択メモリセル4−2への誤り書込みが
生じることはない。
なお、第4図は本実施例における以上のような書込信号
の遅延を実現するためのデイレイ回路6゜7a、および
7bの一例をデジタル記号を用いて書いた回路図である
。ただし、ノードI、J、K。
およびLはすべて前記3個のデイレイ回路内の同一部分
を意味する。
図を参照して、このデイレイ回路は直列接続された6個
のインバータ10−1〜10−6と2個の2人力NOR
ゲート11−1および11−2と、NORゲート11−
2の出力端に接続されたインバータ10−7とを含む。
また、2人力NORゲート11−1の2入力端のそれぞ
れの入力端はノードJとKとに接続され、2人力NOR
ゲート11−2の2入力端のそれぞれの入力端はノード
■とLとに接続される。なお、デイレイ回路6における
NORゲート11−1の出力端はノードCに接続され、
デイレイ回路7aおよび7bにおけるNORゲート11
−2の出力端はそれぞれノードF1およびF2に接続さ
れ、書込制御信号端子T2、  T3.およびT4はそ
れぞれデイレイ回路6゜7a、および7bそれぞれのノ
ードIに接続される。
第5図はデイレイ回路6.7a、および7b動作時の各
ノードの電位波形を示した図である。図において横軸は
時間である。書込制御信号端子T2、T3.T4.およ
びノード■での電位は書込信号電位5vに応答して立上
がり、書込終了後立下がり、同図(a)および(b)に
示すような波形を示す。ノードJにはノードIの電位波
形がインバータ10−1により電位レベルが反転されて
伝達される。したがって、ノードJに現われる電位波形
は同図(C)に示されるようなものになる。
ノードKには、ノードJの電位波形がインバータ10−
2〜10−5による遅延時間だけ遅れ、かつ、電位レベ
ルは反転されずに伝達される。したがって、ノードKに
現われる電位波形は同図(d)に示されるようなものに
なる。ノードLにはノードにの電位波形が、さらにイン
バータ1o−6による遅延時間だけ遅れ、かつ、電位レ
ベルが反転されて伝達される。したがって、ノードしに
現われる電位波形は同図(e)に示されるようなものに
なる。ノードCに現われる電位は、ノードJおよびKの
電位が入力されたNORゲート11−1からの出力電位
であるため、ノードJおよびKの電位レベルがともに“
L#である場合のみ“H”となる。したがって、ノード
Cに現わ”れる電位波形は同図(f)に示されるような
ものになる。また、ノードF1お、よびF2に現われる
電位は、ノードIおよびLの電位が入力されたNORゲ
ート11−2の出力電位をさらにインバータ10−7に
よって反転させられた電位であるため、ノードIおよび
Lの電位レベルがともに“L”である場合のみ“L″と
なる。したがって、ノードF1およびF2に現われる電
位波形は同図(g)に示されるようなものになる。
[発明の効果] 以上のように、本発明に係るFAMO3型トランジスタ
をメモリセルとして縦続接続して用いたEFROMを用
いれば、メモリセルへの書込み時および書込終了時に非
選択メモリセルへの誤り書込みが起こらなくなる。した
がって、安定した書込動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例であるEPROMの書込回路
図、第2図は第1図に示される回路図の各ノードの電位
波形を示す図、第3図はメモリセルのゲートおよびドレ
インに現われる電位波形を示す図、第4図は第1図で示
されたデイレイ回路の一例を示す回路図、第5図は第4
図に示される回路図の各ノードの電位波形を示す図、第
6図は従来のEFROMの一例の書込回路図、第7図は
第6図で示される回路図の各ノードの電位波形を示す図
、第8図は第6図に示される回路図のメモリセルのゲー
トおよびドレインの電位波形を示す図、第9図は従来の
一般的なメモリセルアレイの構成図、第10図は第9図
に示されるメモリセルアレイ構造を改良したメモリセル
アレイ構成の基本単位となるメモリセルの構成図である
。 図において、4.4−1〜4−nはメモリセルであるF
AMO8型トランジスタ、5は接地、6゜7a、および
7bはデイレイ回路、8.9a、および9bは電圧切換
回路、Aはドレインライン選択信号端子、B1およびB
2はゲートライン選択信号端子、TI、T2.T3.お
よびT4は書込制御信号端子である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 縦続接続される複数個のメモリセルからなる少なくとも
    1つの記憶素子列と、 前記列のメモリセルに情報を書込む手段とを備え、 前記メモリセルの各々は、電荷を蓄積するフローティン
    グゲートと、第1および第2の導通端子とを有し、 前記書込手段は、 書込むべきメモリセルのゲートにゲート電位を付与する
    手段と、 前記書込むべきメモリセルの第1の導通端子に電位を付
    与する手段と、 前記ゲート電位付与手段から前記ゲートにゲート電位を
    付与した後、前記第1導通端子電位付与手段から前記第
    1の導通端子に電位を供給し、かつ、前記付与されたゲ
    ート電位が除去される前に前記第1導通端子電位を除去
    するように制御する手段とをさらに備えた、半導体記憶
    装置。
JP63319003A 1988-12-15 1988-12-15 半導体記憶装置 Pending JPH02162596A (ja)

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JP (1) JPH02162596A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0438798A (ja) * 1990-06-05 1992-02-07 Toshiba Corp 不揮発性半導体記憶装置の書込み回路

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JPH0438798A (ja) * 1990-06-05 1992-02-07 Toshiba Corp 不揮発性半導体記憶装置の書込み回路

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