JPH04153998A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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JPH04153998A
JPH04153998A JP2278258A JP27825890A JPH04153998A JP H04153998 A JPH04153998 A JP H04153998A JP 2278258 A JP2278258 A JP 2278258A JP 27825890 A JP27825890 A JP 27825890A JP H04153998 A JPH04153998 A JP H04153998A
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    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/26Sensing or reading circuits; Data output circuits
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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〕 本発明は半導体メモリに関し、特に2つのメモリ素子で
1ビット分のデータを構成し、これらメモリ素子に流れ
る電流の差を検出するセンス回路を備えた半導体メモリ
に関する。
〔従来の技術〕
電気的に情報の書込みが可能のメモリ素子には、例えば
浮遊ゲートと制御ゲートの2層ゲート構造を有するMO
3型電界効果トランジスタ(以下MO3FETという)
がある。
第7図(a)〜(C)にこのメモリ素子の断面図。
シンボル図及び書込み状態、非書込み状態の特性図を示
す。
このメモリ素子は、P型基板10上にN型のソース拡散
層20.ドレイン拡散層30が設けられ、さらにP型基
板10上に、絶縁層60により外部から電気的に絶縁さ
れた浮遊ゲート40と、メモリ素子をスイッチング制御
する制御ゲート50とが設けられている。
このメモリ素子は、浮遊ゲート40が電気的に中性状態
の時(以下非書込み状態という)は、第7図(c)の実
線CvNwに示すように低い制御ゲート電圧V。(例え
ば2V)で導通状態になるが、制御ゲートとドレインに
高電圧(例えば12.5V)を印加すると、浮遊ゲート
に電子が注入され、制御ゲートから見たメモリ素子のし
きい値電圧は高くなり(以下書込み状態という)、実線
CV wに示すように、制御ゲートに高電圧(例えば7
V)を印加しないと導通状態にならない。このしきい値
電圧の変化を利用して情報を記憶させる。
第8図は、このようなメモリ素子を用いた不揮発性の半
導体メモリの従来例を示す回路図であり、特にデータ読
出しスピードの高速化を図るため、2つのメモリ素子で
1ビット分のデータを構成している。
この半導体メモリは、行方向1列方向に配列され、一端
を第1の電源電圧■6.(接地電位)を供給する第1の
電源端子(以下電源端子(VSS)という)と接続する
複数の対をなす第1及び第2のメモリ素子M A I 
L 1M B l l〜MAMN、 MBMN、選択レ
ベルのときこれらメモリ素子MA+3.MB 11〜M
 A MN 、 M B MNを行単位で選択する複数
の行線W1〜WM、並びにメモリ素子M A l l 
、 M B + +〜M A yN、 M B MWの
他端と各列単位でそれぞれ対応して接続する複数の第1
及び第2の列l線DAI。
DB、〜DAN、DBNを備えたメモリセルアレイlと
、行アドレス信号に従って複数の行線W1〜W8のうち
の所定のものを選択レベルとする行デコーダXDと、列
アドレス信号に従って列選択信号SY、〜SYNのうち
の所定のものを選択レベルとする列デコーダYDと、M
 OS F E T M Y + l〜MY、、、、、
MY、〜MY2Nを備え、列選択信号SY、〜SY、が
選択レベルのとき第1の列線DA、〜DA8を第1の出
力端N21に、第2の列線DB、〜DBNを第2の圧力
端N22に接続する列選択回路2と、選択された第1及
び第2の列線をデータ読出し電圧にそれぞれに対応して
プリチャージする第1のインバータINV1.MO3F
ET M2及び第2のインバータINV2.MO8FE
T M、、、ソースを第2の電源電圧■。0を供給する
第2の電源端子(以下電源端子(VCC)という)と接
続するP型のMOSFET M、。
M3を備え、MOSFET M2を介して入力された列
選択回路2の第1の出力端N21からの電流を出力端へ
伝達する第1の電流ミラー回路31A。
ソースを第2の電源端子(Vcc)と接続するP型のM
OSFET M、。2M12を備え、MO8FETM+
+を介して入力された列選択回路2の第2の出力端N2
2からの電流を圧力端へ伝達する第2の電流ミラー回路
31o、ff、ソースを第1の電源端子(VSS)と接
続するN型のMOSFET M4゜M、を備え、第1の
電流ミラー回路31Aの出力端から入力される電流を出
力端へ伝達しこの出力端を第2の電流ミラー回路31o
の出力端と接続する第3の電流ミラー回路31□、並び
に入力端を第2及び第3の電流ミラー回路31C,31
,の接続点N1と接続しこの接続点N1の電圧を反転増
幅して出力信号S。として出力するインバータINv3
を含むセンス回路3Bとを有する構成となっている。
次に、この半導体メモリの動作について説明する。
ここでは、説明を容易にするため、電流ミラー回路31
4.31 E、 31cを構成するP型のMO8F E
 T M 3. M 3、N型のMOSFET M4.
Ms、P型のMOSFET M、o、M、2のそれぞれ
は等しい相互伝達コンダクタンスを有するものとする。
列デコータYDにより、列選択回路2のMOSFET 
で4Y3、およびM Y 2 )がオンとなり、行テコ
ータXDにより行線W1が選択されたとすると列線DA
、、DE、と行線W、の交点に配置されたメモリ素子M
 A + + 、 M B + +が選択される。
選択された列線DA、、DB+には、センス回路3 B
ノインハータI NV 1 、 MOS F E T 
M2、及びインバータI NV 2 、 MOS F 
E TM1+により、データ読出し電圧が供給されてチ
ャージアップされ、選択されたメモリ素子MA +01
MB +□に電流が流れる。
メモリ素子M A + +に流れる電流を工MAI+、
メモリ素子M B 1+に流れる電流をI MBllと
すると、電流ミラー回路31AのMO8FETM3には
電流■い1、が流れ、従って電流ミラー回路31gのM
 OS F E T M sには電流I MA+□が逆
向きに流れる。
一方電流ミラー回路31cのMOS F E T M+
2には電流IMBIIが流れ、M OS F E T 
M l 2とMO3F E T M 5との接続点N1
の電位は、これらMO8F E T MS 、 M+2
に流れる電流I MAII I  I MBI□によっ
て決定される。
メモリ素子M A + +が書込み状態、メモリ素子M
B 、、が非書込み状態の場合は、メモリ素子MA。
〆 には電流げ流れないのでIMA11=0となり、接続点
N1の電位はM OS F E T M l 2に流れ
る電流IMBI+により高レベルになり、センス回路3
Bの出力信号S。低レベルとなる。
メモリ素子M A + 、が非書込み状態、メモリ素子
M B + +が書込み状態の場合は、メモリ素子MB
、□には電流が流れないのでIMBll=Oとなり、接
続点N1はM OS F E T M sに流れる電流
IMA11により低いレベルになり、センス回路3ヨの
出力信号S0は高レベルとなる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の半導体メモリは、選択された対をなす第
1及び第2の列線をデータ読出し電圧にチャージアップ
して選択された対をなす第1及び第2のメモリ素子に流
れる電流を、N型のMOSFET M4.MSで形成さ
れた電流ミラー回路31□ヒ の出力端tP型のMOS F E T Mla 、 M
12で形成された電流ミラー回路31Cの出力端との接
続点N1の電位により比較、検圧する構成となっている
ので、選択された列線がチャージアップする期間に、選
択されたメモリ素子の記憶情報とは異なるレベルの出力
信号S。が出力される誤動作が発生するという欠点があ
る。
次に、この誤動作の発生について説明する。
第9図及び第10図はそれぞれこの半導体メモリの誤動
作を説明するための、各部信号の波形図及び電流ミラー
回路31E、31CのMOSFETMs、M+□に流れ
る電流IM51 IM12の特性図である。
非書込み状態のメモリ素子MA、、と書込み状態のメモ
リ素子MB、、が選択されていた状態から、列デコーダ
YDの出力が変化し、非書込み状態のメモリ素子M A
 + 2と書込み状態のメモリ素子MB、。
が選択された場合、第9図に示すように、列線DA2.
DB2がデータ読出し電圧(通常はインバータINVI
、INV2の論理しきい値電圧付近)にチャージアップ
され、この期間TIには、列線DA2.DB2にはほぼ
等しい電流が流れる。このとき、MOSFET M12
.Msに流れる電流I M+21 IMSは、第10図
に示すような特性を示し、M OS F E T M 
+ 2 、 M 5の接続点N1の電位は、電流I M
12+ IMSの曲線の交点VNILでほぼ■。0/2
となる。
ここで、インバータINV3のしきい値電圧がVoo/
2よりも低い場合には、センス回路3□の出力信号S。
は−時的に低レベルとなってしまう。
本発明の目的は、列線をチャージアップする期間で誤動
作することがない半導体メモリを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体メモリは、行方向1列方向に配列され一
端を第1の電源電圧を供給する第1の電源端子と接続す
る複数の対をなす第1及び第2のメモリ素子、選択レベ
ルのとき前記複数のメモリ素子を行単位で選択する複数
の行線、並ひに前記複数のメモリ素子の他端と列単位で
それぞれ対応して接続する複数の第1及び第2の列線を
備えたメモリセル7レイと、前記複数の行線のうちの所
定のものを選択レベルとする行デコータと、列選択信号
のうちの所定のものを選択レベルとする列デコータと、
前記列選択信号に従って第1の列線を第1の出力端子に
第2の列線を第2の出力端に接続する列選択回路と、こ
の列選択回路の第1及び第2の出力端と接続する第1及
び第2の列線をそれぞれ対応してデータ読出し電圧にプ
リチャージする第1及び第2のインバータ及び−導電型
のMOSFETNソースを第2の電源端子と接続する逆
導電型の第3及び第4のMOSFETを備え前記列選択
回路の第1の出力端からの電流を出力端へ伝達する第1
の電流ミラー回路、ソースを前記第2の電源端子と接続
する逆導電型の第5及び第6のMOSFETを備え前記
列選択回路の第2の出力端からの電流を出力端へ伝達す
る第2の電流ミラー回路、ソースを前記第1の電源端子
と接続しゲート及びドレインを前記第tの電流ミラー回
路の出力端と接続する一導電型の第7のMOSFET及
びソースを前記第1の電源端子と接続しゲートを前記第
7のMOSFETのゲートと接続しドレインを前記第2
の電流ミラー回路の出力端と接続し出力端とする一導電
型の第8のMOSFETを備え前記第1の電流ミラー回
路の圧力端からの電流を出力端へ伝達する第3の電流ミ
ラー回路、並びに入力端を前記第2及び第3の電流ミラ
ー回路の出力端と接続しこの入力端の電圧を反転増幅す
る第3のインバータを含むセンス回路とを有する半導体
メモリにおいて、前記第3の電流ミラー回路の入力端に
流れる電流と圧力端に流れる電流との比を、前記第3の
インバータの圧力信号により切換える電流比切換手段を
設けて構成される。
また、電流比切換手段が、ゲート及びドレインを第8の
MOSFETのゲート及びドレインとそれぞれ対応して
接続する一導電型の第9のMOSFETと、ソースを第
1の電源端子と接続しゲートを第3のインバータの出力
端と接続しドレインを前記第9のMOSFETのソース
と接続する一導電型の第10のMOSFETとを含んで
構成される。
また、電流比切換手段が、ゲート及びドレインを第8の
MOSFETのゲート及びドレインとそれぞれ対応して
接続する一導電型の少なくとも1つの第9のMOSFE
Tと、ソースを第1の電源端子と接続し、ゲートを第3
のインバータの出力端と接続しドレインを前記第9のM
OSFETのソースと接続する一導電型の少くとも1つ
の第10のMOSFETと、ゲート及びドレインを第7
のMOSFETのゲート及びドレインとそれぞれ対応し
て接続する一導電型の少くとも1つの第11のMOSF
ETとを含んで構成される。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図である。
この実施例が第8図に示された従来の半導体メモリと相
違する点は、センス回路3に、ゲート及びドレインを第
3の電流ミラー回路の(第8の)MOSFET M5の
ゲート及びドレインとそれぞれ対応して接続するN型の
(第9の)MOSFET M6と、ソースを第1の電源
端子(Vss)と接続しゲートを第3のインバータIN
V3の出力端と接続しドレインをMOSFET M、の
ソースと接続するN型の(第10(7))MOSFET
 M、とを含む電流比切換手段を設け、MOSFET 
M6を含む第3の電流ミラー回路31Bの入力端に流れ
る電流と出力端に流れる電流との比を、インバータIN
V3の出力信号、すなわちセンス回路3の出力信号S。
のレベルに応じて切換えるようにした点にある。
なお、MOSFET M、、M、はMO8FETM、が
挿入されたことに伴い、電流ミラー回路31Bの特性を
確保するために設けられたものである。
次に、この実施例の動作について説明する第2図はこの
実施例の動作を説明するための各部信号の波形図である
ここでは、説明を容易にするため、電流ミラー回路31
A、31.を構成するP型のMO8F’ET M 1.
 M 3、M I O、M 12のそれぞれは等しい相
互伝達コンダクタンスを有するものとする。また、電流
ミラー回路31BのN型のMOSFET M4〜M6の
相互伝達コンダクタンスは等しく、N型のMOSFET
 M、〜M、の相互伝達コンダクタンスも等しく設定さ
れているものとする。
第2図に示すように、非書込み状態のメモリ素子MA+
 1と書込み状態のメモリ素子MB、□を選択し、出力
信号Soが高レベルの状態から、列デコーダYDの出力
が変化し、選択するメモリ素子が非書込み状態のメモリ
素子M A + 2と書込み状態のメモリ素子M B 
l 2に変化した場合、列線DA2゜DB2をデータ読
比し電圧にチャージアップする期間T1は、従来例と同
様に、列線D A 2 、 D B 2にはほぼ等しい
電流が流れる。
しかしこの実施例では、列線をチャージアップする以前
に、センス回路3の出力信号S0が高レベルになってい
るので、N型のMO8FE TM、は導通状態になって
おり、チャージアップする期間T1の接続点N、の電位
は、第3図に示すMOSFET Ms、Ms、M+2の
特性図のように、P型のMOSFET M、□に流れる
電流I M12と、N型のM OS F E T M 
s 、 M sに流れる電流を加算したIMJ+IM6
の交点Vl/ILであり、従来例と比較して低電圧に抑
えられ、センス回路の圧力S0は変化しなくなり、この
期間に一時的に高レベルになるという誤動作がなくなる
第4図は本発明の第2の実施例を示す回路図である。
この実施例は、第8図のMOSFET M、、と接続す
る第9のMOSFETをM)6〜M1.の3個とし、こ
れに伴い第10M03FETをM22〜M24の3個と
し、更に第7のMOSFET M、。
と並列に第11のN型のM OS F E T M l
 5を設け、MOSFET M、3屹M+aを含む第3
の電流ミラー回路31Dの入力電流と出力電流との切換
比率を第1の実施例と異なるようにしたものである。
次に、この実施例の動作について説明する。
この実施例においても、M OS F E T M 1
. M s、M、。5M、2はそれぞれ等しい相互伝達
コンダクタンスを有するものとし、また、MOSFET
 M、3〜M+8の相互伝達コンダクタンスは等しく、
MO3F E T M 、e〜M24の相互伝達コンダ
クタンスも等しいものとする。
まず、メモリ素子M A + t 、 M A l 2
が非書込状態で、メモリ素子MB ++ 、 MB 1
2が書込み状態の場合に、選択するメモリ素子が、メモ
リ素子M A 1+ 。
M B 2.からメモリ素子M A +□、 M B 
l 2に変化した場合、センス回路3Aの出力信号S。
はメモリ素子MA、、、MB、、を選択している時点で
高レベルになっているので、M OS F E T M
 22〜M21は導通状態になっており、列デコーダY
Dの出力が変化し、列線D A 2 、 D B 2を
チャージアップするために列線D A 2 、 D B
 2に等しい電流が流れたとしても、接続点N1の電位
はあまり変化せず、センス回路3Aの出力信号S00レ
ベルも変化しない。
一方、メモリ素子MA、、、MA、□が書込み状態で、
メモリ素子MB++、MB、2が非書込み状態の場合、
第5図に示すように、選択するメモリ素子がメモリ素子
MA++、MB++からメモリ素子M A + 2 。
M B l 2に変化した場合には、センス回路3Aの
出力信号S。はメモリ素子MA ++ 、 MB ++
を選択している時点で、低レベルになっているので、M
OS F E T M 22〜M21は非導通状態にな
っている。
このため、列デコーダYDの出力が変化し、列線D A
 2 、 D B 2をチャージアップする期間T1、
列線DA、、DB2に等しい電流が流れたとしても、接
続点N1の電位は、第6図に示すMO8FE T M1
2 、 M+5の特性図のように、P型のMOSと F E T M l 2に流れる電流IMI□ZN型の
MOSFET M、5に流れる電流下6,5の交点vN
+やであり、列線をチャージアップする期間T1におい
て、接続点N)の電位はあまり変化せず、センス回路3
Aの出力信号S。のレベルも変化しない。
このように、この実施例によれば、出力信号Soが高レ
ベルから高レベル、または低レベルから低レベルになる
場合の相方において、出力信号S0が一時的に変化する
という誤動作を防止することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、センス回路の第3の電流
ミラー回路の入力電流と出力電流との比率を、センス回
路の出力信号のレベルに応じて切換える電流比切換手段
を設けた構成とすることにより、列線をチャージアップ
する期間でも、センス回路の出力信号のレベルが一時的
に変化するという誤動作を防止することができる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図はそれぞれ本発明の第1の実施例の回路
図、この実施例の動作を説明するための各部信号の波形
図及び電流ミラー回路MO8FETの特性図、第4図〜
第6図はそれぞれ本発明の第2の実施例の回路図、この
実施例の動作を説明するための各部信号の波形図及び電
流ミラー回路のMOSFETの特性図、第7図(a)〜
(c)はそれぞれ従来の半導体メモリに使用されるメモ
リ素子の断面図、シンボル図及び特性図、第8図〜第1
0図はそれぞれ従来の半導体メモリの一例の回路図、こ
の半導体メモリの動作及び課題を説明するための各部信
号の波形図及び電流ミラー回路のMOSFETの特性図
である。 1・・・・・・メモリセルアレイ、2・・・・・・列選
択回路、3.3A、3B・・・・・・センス回路、10
・・・・・・P型基板、20・・・・・・ソース拡散層
、30・・・・・・ドレイン拡散層、31A〜318・
・・・・・電流ミラー回路、D A 1〜DAN、DB
、〜DB、・・・・・列線、INVI〜INV3・・・
・・インバータ、M、〜M 24 、 M Y 1+〜
MYIN〜MY21〜M Y t N・・・・・・MO
SFETNMA、、〜M A MN 。 MB+ 1〜M B M’s・・・・・・メモリ素子、
W、〜Wヮ・・・・・・行線、XD・・・・・・行デコ
ーダ、YD・・・・・・テコーダ。 代理人 弁理士  内 原   晋 第2図 第3図 第5図 (を圧) 第6図 O−m− cc−−−−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、行方向、列方向に配列され一端を第1の電源電圧を
    供給する第1の電源端子と接続する複数の対をなす第1
    及び第2のメモリ素子、選択レベルのとき前記複数のメ
    モリ素子を行単位で選択する複数の打線、並びに前記複
    数のメモリ素子の他端と列単位でそれぞれ対応して接続
    する複数の第1及び第2の列線を備えたメモリセルアレ
    イと、前記複数の行線のうちの所定のものを選択レベル
    とする行デコーダと、列選択信号のうちの所定のものを
    選択レベルとする列デコーダと、前記列選択信号に従っ
    て第1の列線を第1の出力端に第2の列線を第2の出力
    端に接続する列選択回路と、この列選択回路の第1及び
    第2の出力端と接続する第1及び第2の列線をそれぞれ
    対応してデータ読出し電圧にプリチャージする第1及び
    第2のインバータ及び一導電型のMOSFETNソース
    を第2の電源端子と接続する逆導電型の第3及び第4の
    MOSFETを備え前記列選択回路の第1の出力端から
    の電流を出力端へ伝達する第1の電流ミラー回路、ソー
    スを前記第2の電源端子と接続する逆導電型の第5及び
    第6のMOSFETを備え前記列選択回路の第2の出力
    端からの電流を出力端へ伝達する第2の電流ミラー回路
    、ソースを前記第1の電源端子と接続しゲート及びドレ
    インを前記第1の電流ミラー回路の出力端と接続する一
    導電型の第7のMOSFET及びソースを前記第1の電
    源端子と接続しゲートを前記第7のMOSFETのゲー
    トと接続しドレインを前記第2の電流ミラー回路の出力
    端と接続し出力端とする一導電型の第8のMOSFET
    を備え前記第1の電流ミラー回路の出力端からの電流を
    出力端へ伝達する第3の電流ミラー回路、並びに入力端
    を前記第2及び第3の電流ミラー回路の出力端と接続し
    この入力端の電圧を反転増幅する第3のインバータを含
    むセンス回路とを有する半導体メモリにおいて、前記第
    3の電流ミラー回路の入力端に流れる電流と出力端に流
    れる電流との比を、前記第3のインバータの出力信号に
    より切換える電流比切換手段を設けたことを特徴とする
    半導体メモリ。 2、電流比切換手段が、ゲート及びドレインを第8のM
    OSFETのゲート及びドレインとそれぞれ対応して接
    続する一導電型の第9のMOSFETと、ソースを第1
    の電源端子と接続しゲートを第3のインバータの出力端
    と接続しドレインを前記第9のMOSFETのソースと
    接続する一導電型の第10のMOSFETとを含んで構
    成された請求項1記載の半導体メモリ。 3、電流比切換手段が、ゲート及びドレインを第8のM
    OSFETのゲート及びドレインとそれぞれ対応して接
    続する一導電型の少なくとも1つの第9のMOSFET
    と、ソースを第1の電源端子と接続しゲートを第3のイ
    ンバータの出力端と接続しドレインを前記第9のMOS
    FETのソースと接続する一導電型の少なくとも1つの
    第10のMOSFETと、ゲート及びドレインを第7の
    MOSFETのゲート及びドレインとそれぞれ対応して
    接続する一導電型の少なくとも1つの第11のMOSF
    ETとを含んで構成された請求項1記載の半導体メモリ
JP27825890A 1990-10-17 1990-10-17 半導体メモリ Expired - Lifetime JP2586724B2 (ja)

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