JPH02201798A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH02201798A
JPH02201798A JP1021332A JP2133289A JPH02201798A JP H02201798 A JPH02201798 A JP H02201798A JP 1021332 A JP1021332 A JP 1021332A JP 2133289 A JP2133289 A JP 2133289A JP H02201798 A JPH02201798 A JP H02201798A
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JP
Japan
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program
data
holding means
transistor
control
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JP1021332A
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Masanobu Yoshida
吉田 正信
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術        (第6.7図)発明が解決
しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 本発明の一実施例    (第1〜5図)発明の効果 〔概要〕 半導体記憶装置に関し、 制御端子が2端子でも1ハイド・プログラムと複数ハイ
ド同時プログラムの両方が可能でプログラム時間を短縮
することができる半導体記憶装置を提供することを目的
とし、 データ入力を入力端子を介してプログラム制御用トラン
ジスタに供給し、プログラム・モードになると、アドレ
スに従ってプログラム制御用トランジスタを介して不揮
発性のメモリ・セルにデータをプログラムする半導体記
憶装置において、前記入力端子の1端子につき複数のデ
ータ保持手段を設けるとともに、該データ保持手段の作
動を制御する制御手段を設け、該制御手段は、プログラ
ム開始前と各アドレスのプログラム終了時にデータ保持
手段の情報をリセットし、各アドレスのプログラムの前
には、プログラムするデータを最大限データ保持手段の
設置数分まで保持させ、プログラム・モードでは一括し
てプログラム制御トランジスタにデータ入力を供給する
ようにデータ保持手段の作動を制御するように構成する
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体記憶装置に係り、詳しくは、フィール
ドでプログラム可能なEPROMと称される不揮発性の
半導体記憶装置に関する。
E P ROM (erasable  ROM )は
紫外線をチップに照射することでデータ内容が消去でき
るので、データの再書き込みが可能でMOS型の素子で
構成されている。ユーザ・プログラマブルROMの中で
は最も大容量のものが入手できるほか、現在ではCMO
3素子も多数開発されており、低消費電力システムの構
成には非常に有利である。
近時は、大容量化によりプログラム時間短縮が望まれる
傾向にある。
〔従来の技術〕
従来のEPROMを説明するにあたり、初めにEPRO
Mのメモリ・セル・トランジスタについて述べる。EP
ROMのメモリ・セル・トランジスタは第6図のような
MOS)ランジスタである。
同図において、1はP形のシリコン基板、2はポリシリ
コンよりなるフローティング・ゲートと呼ばれる電気的
にどこにも接続されないゲート、3はポリシリコンより
なるコントロール・ゲート、4はN形拡散領域よりなる
ドレイン、5はN形拡散領域よりなるソースである。コ
ントロール・ゲート3とフローティングゲート2は容量
結合しており、フローティングゲート2の電位はフロー
ティングゲート2中の電荷量とコントロールゲート3の
電位により決定される。
EPROMとしてこれらのメモリ・セル・トランジスタ
が複数配置される場合は、コントロールゲート3および
ドレイン4はそれぞれ共通に接続され、前者はワード線
、後者はビット線となる。
メモリ・セル・トランジスタに紫外線を照射すると、フ
ローティング・ゲート2中から電子が逃げ、電荷量はO
になる。これを消去と称する。消去後、フローティング
・ゲート2に例えば5■というような電圧を印加すると
、容量結合により、フローティングゲート2の電位は3
V程度になる。
このため、このMOS)ランジスタは導通状態になり、
電流を流す(情報“1″に相当)。
一方、コントロール・ゲート3に12.5Vのような高
電圧を印加し、ドレイン4にも7V程度の電圧を印加す
ると、アバランシェ・ブレーク・ダウン現象により高エ
ネルギの電子が多量に発生する。
そのうちの一部の電子がフローティング・ゲート2に注
入されるので、フローティング・ゲート2が負に帯電す
る。これをプログラムと称する。プログラム後、コント
ロール・ゲート3に5■の電圧を印加しても、フローテ
ィング・ゲート2は負の電位か、正の電位としてもMO
3+−ランジスタのV t h (threshold
電圧)より低い電位までしか上昇しないので、このトラ
ンジスタは非導通状態になり、電流を流さない(情報“
′0゛′に相当)。
次に、EPROMの動作について若干の説明をする。E
PROMには必ずVCC,VPP、VSSという3つの
電源端子がある。VCCには5■の電源を印加する。ま
た、VPPにはプログラム時は12.5Vというような
高電圧を印加し、リード時にばVCCと同電位にする。
VSSは接地電位(0■)である。したがって、プログ
ラムとはEPROMにデータを書くことを意味する。リ
ードとはEPROMをROMとして使用することを意味
する。
プログラム時には動作モードかい(つかあり、基本的に
は a)プログラム・インヒビシト・モードb)プログラム
・モード C)プログラム・ベリファイ・モード がある。プログラム・インヒビシト・モードではEPR
OMの内部では何も起こらず、このモード時にアドレス
などの信号を変化させる。プログラム・モードではメモ
リ・セル・トランジスタの情報が変わる。プログラム・
ベリファイ・モードではメモリ・セル・トランジスタの
情報を読み出す。
この際、データが正しくプログラムされていれば次のア
ドレスへ移り、プログラムされていない場合は繰り返し
プログラムが行われる。
EPROMをプログラムする場合の内部の動作は、次の
ようになる。第7図にその構成の一例を示す。同図に於
いて、T1はNチャネルMOSトランジスタ(以下、適
宜トランジスタと略して用いる)よりなるプログラム制
御用1〜ランジスタ、T2はNチャネルMO3)ランジ
スタよりなるビット線選択用トランジスタ、T3ばメモ
リ・セル・トランジスタ、T4はNチャネルMO3)ラ
ンジスタよりなるピント線のセンス・アンプ接続用トラ
ンジスタ、11はデータ人力バッファ、12はセンス・
アンプである。データ入力端子に与えられた信号はデー
タ人力バッファ11を経てトランジスタT1のゲート信
号りとなる。その他の信号については、PRGはプログ
ラム・モードで“L“となり、他のモードで“”H”と
なる信号である。信号りはプログラム・モードではデー
タ人力がL“ならばVPP、  “T1“°ならばVS
S、他のモードではデータ入力によらずVSSとなる。
Yはビット線選択信号でアドレス人力をデコードした信
号、Xはワード線選択信号でアドレス入力をデコードし
た信号である。X、Yは非選択時はVSS、選択時はプ
ログラム・モードでVPP、他のモードではVCCとな
る。
まず、プログラム・インヒビシト・モードにしておいて
、データ入力やアドレスを設定し、次いでプログラム・
モードにする。データ入力が” L ”であればトラン
ジスタT1のゲートがVPP、トランジスタT2のゲー
トもVPP、トランジスタT3のコントロール・ゲート
もVPPなのでアバランシェ・ブレーク・ダウンが起き
、トランジスタT3は“0゛になる。データ入力が“H
”であればトランジスタT1のゲートはVSS、)ラン
ジスタT2のゲートはVPP、トランジスタT3のコン
トロールゲートはVPPとなるので、トランジスタ3の
状態は変化せず“1゛のままである。
このとき、信号PRGは′L′なので、センスアンプ1
2はトランジスタT3と切り離されている。
次いで、プログラム・ベリファイ・モードにする。これ
により、信号りがVSSとなり、トランジスタT1がオ
フする。信号X、、Yはvcc、pRGは″“HI+に
なり、トランジスタT3の情報をセンス・アンプ12が
読み取る。このとき、EPROMの出力がプログラム・
データと一致すれば正常にプログラムができたので、次
のアドレスに移り、一致しなければ再度プログラムを行
う。
ここで、EPROMは1アドレスあたりのプログラム時
間が数m、S必要である。大容量化により、例えばLM
  BFROMでは全アドレスをプログラムするのに数
分の時間を必要とする。これでは時間が長すぎるので、
プログラム時間短縮が市場から強く要求されている。
このため、IM  EFROMでは従来のEPROMに
はなかった4ハイド同時プログラムという機能が付加さ
れた。これは、4アドレス分のプログラム・データをE
PROMのチップ内部に記憶しておき、同時にプログラ
ムすることで、プログラム時間を約1/4にしようとす
るものである。
ただし、従来のように1アドレスずつプログラムしたい
場合もあるので、EPROMは1ハイI・・プログラム
と4バイト同時プログラムの両方の機能を備えていなけ
ればならない。したがって、この場合、EPROMは次
のような動作モードを有することになる。
a)プログラム・インヒビット・モードb)4バイトの
データのラッチ・モードc)1バイトのプログラム・モ
ード d)4バイト同時のプログラム・モードe)プログラム
・ヘリファイ・モード 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このような従来のLM  EPR端子あ
るため上記の5モードに対応できるが(23−8なので
、8モードまで対応できるから)、4M  EFROM
になると、CB、OEの2端子のみになることから、4
モードまでは対応できても5モードに対応することはで
きず、4バイト同時プログラムの機能を果たすことが出
来ない。その結果、プログラム時間の短縮が困難である
という問題点があった。
なお、EPROMを初めとする汎用半導体装置について
はJ E D E C(Joint Electron
ic Devit−B C0unci1)という機関が
標準化を推進しており、ここで決まった仕様と異なる製
品を製造しても市場には受入れられない。4M  BP
ROMの制御端子が2端子になるということもJEDE
Cの決定事項である。
そこで本発明は、制御端子が2端子でも1ハイド・プロ
グラムと複数バイト同時プログラムの両方が可能で、プ
ログラム時間を短縮することができる半導体記憶装置を
提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による半導体記憶装置は上記目的達成のため、デ
ータ入力を入力端子を介してプログラム制御用トランジ
スタに供給し、プログラムモードになると、アドレスに
従ってプログラム制御卸用トランジスタを介して不揮発
性のメモリ・セルにデータをプログラムする半導体記憶
装置において、前記入力端子の1端子につき複数のデー
タ保持手段を設けるとともに、該データ保持手段の作動
を制御する制御手段を設け、該制御手段は、プログラム
開始前と各アドレスのプログラム終了時にデータ保持手
段の情報をリセットし、各アドレスのプログラムの前に
は、プログラムするデータを最大限データ保持手段の設
置数分まで保持させ、プログラム・モードでは一括して
プログラム制御トランジスタにデータ人力を供給するよ
うにデータ保持手段の作動を制御するように構成してい
る。
〔作用〕
本発明では、データ入力端子の1端子につき複数(例え
ば、4バイトに対応させるべく4個)のデータ保持手段
(例えば、レジスタ)が設けられるとともに、この作動
を制御する制御手段が設けられる。そして、プログラム
開始前と各アドレスのプログラム終了時にはデータ保持
手段の情報がリセットされ、各アドレスのプログラムの
前にはプログラムするデータが最大限データ保持手段の
設置数分まで保持される。そのため、例えばプログラム
・モードに入る前には1バイト・プログラム時であろう
と4パイ1−同時プログラム時であろうとデータ入力は
、まずデータ保持手段に保持(記憶)され、具体的には
1バイト・プログラム時には1番目のデータ保持手段に
はデータ入力が保持され、他はリセットされたままでい
る。次いで、プログラム・モードになると、−括してプ
ログラム制御トランジスタにデータ保持手段の保持内容
が供給される。これにより、任意の単独あるいは複数バ
イトの同時書き込みが可能となる。
したがって、例えば1ハイド・プログラム時であろうと
4バイト同時プログラム時であろうとEPROMの内部
の動作は従来と変わらないので、動作モードが減り、制
御端子が2端子でも対応でき、プログラム時間の短縮が
図られる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1〜5図は本発明に係る半導体記憶装置の一実施例を
示す図であり、制御端子が2端子で4MEFROMへの
適用例である。
まず、構成を説明する。第1図は全体構成図であり、同
図において、100はAOとA1のアドレス入力をデコ
ードする2ビツト/4ビツトのデコーダ、200a〜2
00 dはレジスタ(データ保持手段に相当)、300
は論理回路(制御手段に相当)である。論理回路300
はCE、OEの各信号および電源VPPにより動作する
もので、CB、OBの2つの外部端子を有し、RESE
T信号、LAT CH信号、PRO信号をレジスタ20
0a〜200dに出力する。a −dはデコーダ100
の出力で、4本のうち選択された1本が“+ H++、
他は“L“となるような信号である。e −hはそれぞ
れレジスタ200a〜200dの出力である。Tla−
TldはNチャネルMO3)ランジスタよりなるプログ
ラム制御用トランジスタ、T2a−T2dはNチャネル
MO3)ランジスタよりなるビット線選択用トランジス
タ、T3a〜T3dはメモリ・セル・トランジスタ、X
はワード線選択信号、Yはビット線選択信号である。
レジスタ200a〜200dはRESET信号のHパル
スによりその記憶が“1°′にリセッ1〜される。
そして、デコード信号a −dにより選択されたレジス
タ200a〜200dはL A T CH信号の■]パ
ルスによりデータ入力が“L′”ならば“0”、“11
゛ならば゛1゛′記憶する。このとき、PRG信号が“
L′であるとレジスタ200a〜200dの出力e〜h
はVSSである。一方、PRG信号が” H”になると
、レジスタ200a〜200dの記憶が1゛であればv
SS、“0′”であればVPPになる。
また、このときアドレス指定されていると信号X、Yも
VPPなので、データ入力の“′L′″を記憶したレジ
スタ200i(1つのレジスタをiで示ず)に対応する
メモリセルトランジスタT3iのみアバランシェ・ブレ
ーク・ダウンが起き、状態が“1パから“0′°に変わ
る。これに対して、データ入力の′H”を記憶したレジ
スタや何も記憶しなかったレジスタに対応するメモリセ
ルトランジスタの状態は何も変わらない。
1に こで、デコーダ100の詳細な回路は一例として第2図
のように示され、デコーダ100はインバータ21〜2
8およびNANDゲート29〜32により構成され、2
ビツト入力から4ビツト出力の変換を行う。
また、論理回路300の詳細な回路は一例として第3図
のように示され、論理回路300は検出回路33、イン
バータ34〜38、NANDゲート39〜42およびN
ORゲート43.44により構成される。検出回路33
はPチャネルMO3)ランジスタT33a、T33b、
、NヂャネルMO3I−ランジスタT33cおよびイン
ハーク45.46からなり、電源VPPが12゜5■で
あることを検出し、信号iを出力する。信号iはVPP
が5V程度であれば“’L” 、12.5V程度であれ
ば” H’”となる。そして、この信号iの他に制御端
子CE、OEからの信号に基づき論理を決定してRES
E’I”、LATCH,PRGの各信号を出力する。な
お、CEはチップイネーブル、OEは出力イネーブルで
ある。
ざらに、レジスタ200a〜200dの詳細な回路は一
例として第4図のように示され、同図はその中の1つの
レジスタ200aを示すものである。第4図において、
T2O1、T2O2、T222 、T223はPチャネ
ルMO3)ランジスタ、T2O3〜T2O6、T211
 、T224はNチャネルMO3+−ランジスタである
。トランジスタT2O1〜204によりフリップフロッ
プが構成され、トランジスタT2O5はRESET信号
をゲート入力とし、フリップフロップをリセットするだ
めのものである。また、レジスタ200aは上記トラン
ジスタの他にインバータ47〜50およびナンドゲ−1
・51〜53を有しており、これら各ゲートによりデー
タ人力、デコーダ出力、LATCH,PRGの各信号を
受ける。
RESET信号が“’H”°になると、トランジスタT
2O5がオンしてノード201は“L“になる。
この状態はレジスタ200aが“′1”′を記憶してい
るときに相当する。また、この逆の状態は“0″となる
。また、RESET信号が“L”′であれば、トランジ
スタT2O5はオフするのでフリップフロップの状態は
何も変わらない。一方、トランジスタT2O6はデコー
ド出力が“H゛、データ入力が“”L” 、LATCH
信号が′H”の場合のみオンする。トランジスタT2O
6がオンすると、フリップフロップは“0“になる。そ
の他の場合はトランジスタT2O6はオフなので、フリ
ップフロップの状態は何も変わらない。したがって、フ
リップフロップが“′1゛°であればノード202は“
H“′、“0”′であれば“L′”となる。ノード20
2の信号はPRG信号により制御され、ノード203に
達する。ノード203はフリップフロップが“0”でP
RG信号が“H“の場合のみ”L”となり、他の場合は
“′H゛となる。トランジスタT211 、T222、
T223 、T224はレベル変換回路を構成し、VC
C/VSSの論理振幅をVPP/VSS(7)論理振幅
に変換する。すなわち、ノード203が“H++であれ
ば出力eはvSSとなり、“′L゛′であればVPPと
なる。
次に、第5図のタイミングチャートを参照して作用を説
明する。
EPROMには外部からvcc、vppの電源と、AO
−AlBのアドレス入力、データ入力、CE、OE倍信
号与えられる。まず、VCCに5V、VPPに12.5
Vを印加すると、EPROMはプログラム状態になり、
この際にRESET信号はH“のパルスになる。これに
より、レジスタ200a〜200dの内容が“1′にリ
セットされる。
すなわち、電源投入時や各アドレスのプログラム・モー
ドから抜は出る際には必ず“1′にリセットされる。な
お、CE=OR−“H“でプログラム・インヒビット・
モードになり、電源投入時にはこの状態にある。次いで
、この状態でアドレスとデータ入力を設定し、OE倍信
号“L゛にすると、立ち下がりがデータ・ラッチ・モー
ドとなり、LATCH信号のパルスが発生する。このと
き、1バイト・プログラム時であればL A T CH
信号のパルスに応答して1番目のレジスタ200aには
データ入力が記憶され、他のレジスタ200b〜200
dには1′”が記憶される。また、4バイト同時プログ
ラム時であれば4つのレジスタ200a〜200dにデ
ータ入力が記憶される。
次いで、OE−“H”′かつCE=“′L゛にすると、
プログラム・モードとなり、PRO信号が“H”“にな
る。これにより、レジスタ200a〜200dの情報に
よりプログラム制御用トランジスタTla−Tldのゲ
ートがVPPあるいはvSSに保たれ、1バイト・プロ
グラム時であればトランジスタT3aにデータがプログ
ラムされ、4ハイド同時プログラム時であれば4つのト
ランジスタT3a−T3dにデータがプログラムされる
すなわち、lハイドでも4ハイドでも制御端子が2端子
に拘らず、−括して同時に書き込みが行われる。
次いで、CE=OE−“L゛にすると、プログラム・ベ
リファイ・モードとなり、入力アドレスに応じたデータ
が出力され、データのチエツクが行われる。この際、再
びRESET信号のパルスが“H゛′になる。以上がプ
ログラムの1サイクルである。
このように、1バイト・プログラム時であろうと4ハイ
ド同時プログラム時であろうと、EPROM内部の動作
は変わらないので動作モードが減り、制御端子が2端子
でもデータのプログラムを行うことができる。その結果
、プログラム時間の短縮を図ることができる。
なお、レジスタは4つに限るものではなく、必要なバイ
ト数だけ設ければよく、その間で任意の単独あるいは複
数バイトの同時書き込みが可能である。
また、データ保持手段としてはレジスタに限らず、例え
ばラッチ回路を用いるようにしてもよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、制御端子が2端子であっても1バイト
プログラムと複数バイト同時プログラムの両方を可能と
することができ、プログラム時間の短縮を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1〜5図は本発明に係る半導体記憶装置の一実施例を
示す図であり、 第1図はその全体構成図、 第2図はそのデコーダの詳細な回路図、第3図はその論
理回路の詳細な回路図、第4図はそのレジスタの詳細な
回路図、第5図はその作用を説明するタイミングチャー
ト、 第6図は従来のEPROMのメモリ・セル・トランジス
タの構造を示す図、 第7図は従来のEPROMのプログラムの回路を示す図
である。 21〜28.34〜38.47〜50・・・・・・イン
バータ、29〜32.39〜42.51〜53・・・・
・・NANDゲート、43.44・・・・・・NORゲ
ート、100・・・・・・デコーダ、 200a〜200d・・・・・・レジスタ(データ保持
手段)、 300・・・・・・論理回路(制御手段)、Tla−T
ld・・・・・・プログラム制御用トランジスタ、 ト線選択用トランジ T2a〜T2d・・・・・・ビン スタ、 T3a NT3d・・・・・・メモリ・セル・スタ、 T2O1〜T2O6、T211 、T222、T224
・・・・・・MOS)ランジスタ。 トランジ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 データ入力を入力端子を介してプログラム制御用トラン
    ジスタに供給し、 プログラム・モードになると、アドレスに従ってプログ
    ラム制御用トランジスタを介して不揮発性のメモリ・セ
    ルにデータをプログラムする半導体記憶装置において、 前記入力端子の1端子につき複数のデータ保持手段を設
    けるとともに、 該データ保持手段の作動を制御する制御手段を設け、 該制御手段は、プログラム開始前と各アドレスのプログ
    ラム終了時にデータ保持手段の情報をリセットし、 各アドレスのプログラムの前には、プログラムするデー
    タを最大限データ保持手段の設置数分まで保持させ、 プログラム・モードでは一括してプログラム制御トラン
    ジスタにデータ入力を供給するようにデータ保持手段の
    作動を制御するように構成したことを特徴とする半導体
    記憶装置。
JP1021332A 1989-01-31 1989-01-31 半導体記憶装置 Pending JPH02201798A (ja)

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Cited By (2)

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JPH08106789A (ja) * 1994-10-01 1996-04-23 Samsung Electron Co Ltd 電気的プログラム可能な不揮発性半導体メモリ装置
KR20010076325A (ko) * 2000-01-19 2001-08-11 니시가키 코지 반도체 집적회로

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