JPH05217385A - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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Publication number
JPH05217385A
JPH05217385A JP1923392A JP1923392A JPH05217385A JP H05217385 A JPH05217385 A JP H05217385A JP 1923392 A JP1923392 A JP 1923392A JP 1923392 A JP1923392 A JP 1923392A JP H05217385 A JPH05217385 A JP H05217385A
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JP
Japan
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potential
dummy
bit line
memory cell
comparison
Prior art date
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Pending
Application number
JP1923392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Hotta
泰裕 堀田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP1923392A priority Critical patent/JPH05217385A/en
Publication of JPH05217385A publication Critical patent/JPH05217385A/en
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Abstract

PURPOSE:To perform stable read-out by comparing potential of two dummy bit lines with potential of a bit line, in all combinations of two dummy bit lines whose set values of mutual conductance are close each other. CONSTITUTION:A column selecting circuit 2 connects a bit line B1 to a data line D, while a charging circuit 3 previously charges the line D and the line B1 at potential of V0 by making a CP signal activated state. If the transistor 11 of a memory 1 is set to a prescribed threshold value, a reference voltage VRFF2 is neglected and a comparison result SA1 is outputted by comparing with a reference voltage VRFF1 in a first comparator 5. The reference voltage VRFF2 is neglected and a comparison result SA2 is outputted by only comparing with a reference voltage VRFF3 in a second comparator 6 too. Therefore, since these potential differences in comparison have the range more than the least set pitch among threshold values of at least three kinds, the comparison margin can be enlarged, and stable read-out can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、3値以上の多値情報を
メモリセル・トランジスタのしきい値の相違によって記
憶する半導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device for storing multi-valued information of three or more values depending on the difference in threshold value of a memory cell transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】マスクROM等の半導体記憶装置では、
メモリセル・トランジスタのしきい値の相違によって情
報の記憶を行う場合が多い。
2. Description of the Related Art In a semiconductor memory device such as a mask ROM,
In many cases, information is stored depending on the difference in the threshold value of the memory cell transistor.

【0003】このメモリセル・トランジスタに2値情報
を記憶させる場合には、選択時に2種類のしきい値の間
のゲート電圧をこのメモリセル・トランジスタに印加し
てオン又はオフのいずれかの状態に飽和させればよいの
で、十分なマージンで読み出しを行うことができる。
When binary information is stored in this memory cell transistor, a gate voltage between two threshold values is applied to this memory cell transistor at the time of selection to turn it on or off. Since it is sufficient to saturate it, reading can be performed with a sufficient margin.

【0004】しかしながら、3値以上の多値情報を記憶
する場合には、3種類以上のしきい値が必要となり、所
定のゲート電圧を印加したメモリセル・トランジスタの
出力電圧を2種類以上の参照電圧と比較して情報の読み
出しを行う必要がある。
However, in the case of storing multi-valued information of three or more values, three or more kinds of threshold values are required, and the output voltage of the memory cell transistor to which a predetermined gate voltage is applied is referred to by two or more kinds. It is necessary to read the information by comparing with the voltage.

【0005】ここで、3値情報の記憶を行う従来の半導
体記憶装置の読み出し回路を図3に示す。例えばメモリ
セル・トランジスタQ11からデータを読み出す場合に
は、まずコラムアドレスに基づいてコラム選択回路11
がビット線B1をデータ線Dに接続すると共に、CP信
号を活性状態とすることにより充電回路12がこのデー
タ線Dを介してビット線B1をV0電位にプリチャージす
る。また、ローアドレスに基づいてワード線WL1を選
択し、メモリセル・トランジスタQ11に電源電圧VCCレ
ベルのゲート電圧を印加する。
FIG. 3 shows a read circuit of a conventional semiconductor memory device for storing three-valued information. For example, when reading data from the memory cell transistor Q11, first, the column selection circuit 11 is selected based on the column address.
Connects the bit line B1 to the data line D, and activates the CP signal, so that the charging circuit 12 precharges the bit line B1 to the V0 potential via the data line D. Also, the word line WL1 is selected based on the row address, and the gate voltage of the power supply voltage VCC level is applied to the memory cell transistor Q11.

【0006】上述の状態でCP信号を不活性状態に戻し
充電回路12を停止させると、ビット線B1は、メモリ
セル・トランジスタQ11のしきい値の設定に応じて電位
が変化することになる。即ち、例えばメモリセル・トラ
ンジスタQ11が低いしきい値Vth1(約0.5V)に設
定されている場合には、オン状態となって相互コンダク
タンスも十分に大きくなるため、このメモリセル・トラ
ンジスタQ11を介して大きな放電電流が流れる。従っ
て、ビット線B1の電位は、図4の放電特性E1に示すよ
うに、急速に低下する。また、メモリセル・トランジス
タQ11が中間のしきい値Vth2(約2.5V)に設定さ
れている場合にもオン状態となるが、相互コンダクタン
スはあまり大きくならないため、放電電流もしきい値V
th1の場合より少なくなる。従って、ビット線B1の電位
は、放電特性E2に示すように、比較的緩やかに低下す
る。さらに、メモリセル・トランジスタQ11が電源電圧
VCCレベルよりも高いしきい値Vth3に設定されて
いる場合には、オフ状態となって相互コンダクタンスが
極めて小さくなるため、放電電流もほとんど流れない。
従って、ビット線B1の電位は、放電特性E3 に示すよ
うに、V0電位のままとなる。
When the CP signal is returned to the inactive state and the charging circuit 12 is stopped in the above state, the potential of the bit line B1 changes according to the setting of the threshold value of the memory cell transistor Q11. That is, for example, when the memory cell transistor Q11 is set to a low threshold value Vth1 (about 0.5 V), it is turned on and the transconductance becomes sufficiently large. A large discharge current flows through. Therefore, the potential of the bit line B1 drops rapidly as shown by the discharge characteristic E1 in FIG. Further, even when the memory cell transistor Q11 is set to the intermediate threshold value Vth2 (about 2.5V), it is turned on, but the transconductance does not increase so much, so that the discharge current also becomes the threshold value Vth.
Less than in the case of th1. Therefore, the potential of the bit line B1 decreases relatively gently as indicated by the discharge characteristic E2. Further, when the memory cell transistor Q11 is set to the threshold value Vth3 higher than the power supply voltage VCC level, the transconductance becomes extremely small and the discharge current hardly flows.
Therefore, the potential of the bit line B1 remains the V0 potential as indicated by the discharge characteristic E3.

【0007】このようにしてメモリセル・トランジスタ
Q11のしきい値の設定に応じて変化するビット線B1の
電位は、データ線Dを介して第1比較回路13と第2比
較回路14とに入力される。また、これら第1比較回路
13と第2比較回路14には、参照電圧発生回路15か
らの参照電圧VREF1、VREF2がそれぞれ入力される。参
照電圧VREF1の電位は、図4に示すように、上記放電特
性E1と放電特性E2との中間の速度でV0電位から低下
するようになっている。また、参照電圧VREF2の電位
は、放電特性E2よりもさらに緩やかに電位が低下する
ようになっている。従って、図4の時刻t1から時刻t
2までの間に、これら第1比較回路13と第2比較回路
14によってデータ線Dの電位を参照電圧VREF1、VRE
F2とそれぞれ比較すれば、その比較結果SA1、SA2に
基づいてメモリセル・トランジスタQ11に設定されたし
きい値を判断し、記憶された情報を読み出すことができ
る。
In this way, the potential of the bit line B1 which changes according to the setting of the threshold value of the memory cell transistor Q11 is input to the first comparison circuit 13 and the second comparison circuit 14 via the data line D. To be done. Further, the reference voltages VREF1 and VREF2 from the reference voltage generation circuit 15 are input to the first comparison circuit 13 and the second comparison circuit 14, respectively. As shown in FIG. 4, the potential of the reference voltage VREF1 drops from the V0 potential at an intermediate speed between the discharge characteristic E1 and the discharge characteristic E2. Further, the potential of the reference voltage VREF2 decreases more gently than the discharge characteristic E2. Therefore, from time t1 to time t in FIG.
During the period up to 2, the potential of the data line D is changed by the first comparison circuit 13 and the second comparison circuit 14 to the reference voltages VREF1 and VRE.
When compared with F2, respectively, the threshold value set in the memory cell transistor Q11 can be judged based on the comparison results SA1 and SA2, and the stored information can be read.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
読み出し回路では、メモリセル・トランジスタQ11が例
えばしきい値Vth2に設定されている場合、放電特性E2
と参照電圧VREF1との電位差が放電特性E1、E2間の2
分の1しかなく、また、参照電圧VREF2との電位差も放
電特性E2、E3間の2分の1以下となり、第1比較回路
13と第2比較回路14での比較マージンが小さくな
る。しかも、実際にメモリセル・トランジスタQ11に設
定するしきい値には誤差があり、ビット線B1の寄生容
量等にもバラツキが生じるので、このような小さい比較
マージンでは、必ずしも十分ではない場合が多い。
However, in the above-mentioned conventional read circuit, when the memory cell transistor Q11 is set to the threshold value Vth2, the discharge characteristic E2 is set.
The difference between the reference voltage VREF1 and the reference voltage VREF1 is 2 between the discharge characteristics E1 and E2.
In addition, the potential difference from the reference voltage VREF2 is less than half the discharge characteristics E2 and E3, and the comparison margin between the first comparison circuit 13 and the second comparison circuit 14 is reduced. In addition, the threshold value actually set in the memory cell transistor Q11 has an error, and the parasitic capacitance of the bit line B1 also varies. Therefore, such a small comparison margin is not always sufficient. ..

【0009】このため、従来の半導体記憶装置では、メ
モリセル・トランジスタにしきい値として多値情報を記
憶する場合に、比較マージンが不足して安定した読み出
しを行うことができない場合があるという問題があっ
た。
Therefore, in the conventional semiconductor memory device, when multi-valued information is stored in the memory cell transistor as a threshold value, there is a problem that the comparison margin may be insufficient and stable reading may not be possible. there were.

【0010】本発明は、上記事情に鑑み、選択されたメ
モリセル・トランジスタの出力電位を同じ特性のダミー
セル・トランジスタの出力電位と比較することにより、
比較マージンを大きくして安定した読み出しを行うこと
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。
In view of the above circumstances, the present invention compares the output potential of a selected memory cell transistor with the output potential of a dummy cell transistor having the same characteristics,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device capable of increasing the comparison margin and performing stable reading.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、データの読み出し時に一定電位にプリチャージされ
るビット線が、予め定められた3値以上の複数の相互コ
ンダクタンスのうちいずれかの値を示すように設定さ
れ、かつ、データ読み出し時にいずれか1個が選択され
て所定のゲート電圧が印加されるメモリセル・トランジ
スタがビット線に多数接続されたメモリセルアレイを有
する半導体記憶装置であって、該複数の相互コンダクタ
ンスのうちの互いに異なるいずれかの値を示すように設
定され、かつ、データ読み出し時にそれぞれ所定のゲー
ト電圧が印加される複数個のダミーセル・トランジスタ
と、それぞれいずれかのダミーセル・トランジスタが接
続され、データ読み出し時にそれぞれの接続されている
ダミーセル・トランジスタに応じた電位を発生する複数
本のダミービット線と、相互コンダクタンスの設定値が
互いに隣接する少なくとも2本のダミービット線の全て
の組み合わせについて、各組み合わせごとに、ビット線
と少なくとも2本のダミービット線とを入力し、比較結
果をそれぞれ出力する比較回路とを備えており、そのこ
とにより上記目的が達成される。
According to the semiconductor memory device of the present invention, a bit line which is precharged to a constant potential when reading data has any one of a plurality of predetermined transconductances of three or more values. And a semiconductor memory device having a memory cell array in which a large number of memory cell transistors to which a predetermined gate voltage is applied and which is selected when data is read are connected to bit lines. , A plurality of dummy cell transistors which are set so as to show different values among the plurality of transconductances and to which a predetermined gate voltage is applied at the time of data reading, and any one of the dummy cell transistors. Transistors are connected, and each dummy cell transistor connected when reading data For all combinations of a plurality of dummy bit lines that generate potentials according to the star and at least two dummy bit lines whose mutual conductance setting values are adjacent to each other, for each combination, at least two bit lines and at least two dummy bit lines are used. A dummy bit line is inputted and a comparison circuit for outputting a comparison result is provided, whereby the above object is achieved.

【0012】[0012]

【作用】データ読み出し時に、いずれか1個のメモリセ
ル・トランジスタを選択して所定のゲート電圧を印加す
ると、一定電位にプリチャージされていたビット線は、
選択されたメモリセル・トランジスタを介して電源への
放電又は電源からの充電が行われる。ただし、このメモ
リセル・トランジスタを介する放電電流又は充電電流の
大きさは、そのメモリセル・トランジスタが予め設定さ
れた相互コンダクタンスの値によって異なるので、ビッ
ト線の電位の時間に伴う変化もこの設定に応じて相違が
生じる。
When one of the memory cell transistors is selected and a predetermined gate voltage is applied at the time of reading data, the bit line that has been precharged to a constant potential becomes
The power supply is discharged to or charged from the power supply via the selected memory cell transistor. However, since the magnitude of the discharge current or the charge current through the memory cell transistor differs depending on the preset value of the transconductance of the memory cell transistor, the change of the potential of the bit line with time also depends on this setting. There will be differences accordingly.

【0013】また、データ読み出し時には、全てのダミ
ーセル・トランジスタにそれぞれ所定のゲート電圧が印
加されるので、上記と同様に、一定電位にプリチャージ
されていたダミービット線の電位がそれぞれ接続される
ダミーセル・トランジスタの設定に応じて時間と共に異
なる変化を示す。そして、選択されたメモリセル・トラ
ンジスタと同じ設定のダミーセル・トランジスタが接続
されたダミービット線については、ビット線とほぼ同様
の電位の変化を示すことになる。
Further, since a predetermined gate voltage is applied to all the dummy cell transistors at the time of data reading, the dummy cells to which the potentials of the dummy bit lines which have been precharged to a constant potential are respectively connected, as described above. • It shows different changes over time depending on the transistor settings. Then, the dummy bit line connected to the dummy cell transistor having the same setting as the selected memory cell transistor shows almost the same potential change as the bit line.

【0014】比較回路は、これら各ダミービット線の電
位とビット線の電位とをそれぞれ比較する。ただし、こ
れは、相互コンダクタンスの設定値が互いに隣接する2
本のダミービット線の全ての組み合わせについて、各組
み合わせにおける2本のダミービット線の電位とビット
線の電位とが比較される。しかも、各組み合わせにおい
ては、ビット線の電位との電位差が大きい方のダミービ
ット線の電位と、このビット線の電位との比較結果のみ
をそれぞれ出力するようになっている。
The comparison circuit compares the potential of each dummy bit line with the potential of the bit line. However, this is because the set values of transconductance are adjacent to each other.
For all combinations of the dummy bit lines of one book, the potentials of the two dummy bit lines and the potentials of the bit lines in each combination are compared. Moreover, in each combination, only the comparison result between the potential of the dummy bit line having the larger potential difference from the potential of the bit line and the potential of this bit line is output.

【0015】すると、選択されたメモリセル・トランジ
スタの設定が複数の相互コンダクタンスの両端の値のい
ずれでもない場合には、これと同じ設定のダミーセル・
トランジスタが接続されたダミービット線の電位を比較
対象とする2つの組み合わせの比較結果が互いに逆にな
る。そして、その他の組み合わせについては、双方のダ
ミービット線の電位が共にビット線の電位よりも高いか
低いかのいずれかとなり、それに応じた比較結果が出力
される。また、選択されたメモリセル・トランジスタの
設定が複数の相互コンダクタンスの両端の値であった場
合には、これと同じ設定のダミーセル・トランジスタが
接続されたダミービット線の電位を比較対象とする組み
合わせが1組だけとなり、しかも、この組み合わせでの
比較結果が他の全ての組み合わせの比較結果と一致す
る。
Then, when the setting of the selected memory cell transistor is not one of the values at both ends of the plurality of transconductances, the dummy cell of the same setting is set.
The comparison results of the two combinations in which the potentials of the dummy bit lines connected to the transistors are compared are opposite to each other. Then, for other combinations, the potentials of both dummy bit lines are either higher or lower than the potentials of the bit lines, and the comparison result is output accordingly. Also, if the selected memory cell transistor settings are the values at both ends of multiple transconductances, the combination of the dummy bit line potential to which the dummy cell transistors with the same settings are connected is compared. Is only one set, and the comparison results for this combination match the comparison results for all other combinations.

【0016】従って、比較回路の各組み合わせにおける
比較結果が全て一致しない場合、選択されたメモリセル
・トランジスタは、比較結果が異なる組み合わせ間で共
通して比較対象となった1本のダミービット線に接続さ
れるダミーセル・トランジスタと同じ設定が行われてい
ると判断することができる。また、比較回路の全ての組
み合わせの比較結果が一致した場合には、選択されたメ
モリセル・トランジスタの設定値がその比較結果に応じ
た両端のいずれかの値であると判断することができる。
しかも、これらの比較の際のマージンは、少なくとも相
互コンダクタンスを複数の値に設定したときの最小設定
ピッチ以上の幅を有することになる。
Therefore, when all the comparison results in each combination of the comparison circuits do not match, the selected memory cell transistor is connected to one dummy bit line which is a common comparison target among the combinations having different comparison results. It can be judged that the same setting as the dummy cell transistor to be connected is made. Further, when the comparison results of all the combinations of the comparison circuits match, it is possible to determine that the set value of the selected memory cell transistor is one of the values at both ends according to the comparison result.
Moreover, the margin at the time of these comparisons has a width of at least the minimum set pitch when the transconductance is set to a plurality of values.

【0017】この結果、本発明の半導体記憶装置によれ
ば、選択されたメモリセル・トランジスタの出力電位を
ダミーセル・トランジスタの出力電位と比較し、かつ、
同じ設定のダミーセル・トランジスタの出力電位との比
較を無視することができるので、比較マージンを大きく
して安定した読み出しを行うことができる。
As a result, according to the semiconductor memory device of the present invention, the output potential of the selected memory cell transistor is compared with the output potential of the dummy cell transistor, and
Since the comparison with the output potential of the dummy cell transistor having the same setting can be ignored, the comparison margin can be increased and stable reading can be performed.

【0018】なお、通常の半導体記憶装置は、上記多数
のメモリセル・トランジスタを接続するビット線が複数
本設けられているので、データ読み出し時に選択回路に
よっていずれかのビット線のみを1本のデータ線に接続
し、このデータ線の電位を当該選択されたビット線の電
位として比較を行うようにする。また、ビット線とダミ
ービット線は、メモリセル・トランジスタ又はダミーセ
ル・トランジスタを介して、通常は接地電源に接続され
るので、プリチャージされた電位が放電により低下する
ことになる。
Since a normal semiconductor memory device is provided with a plurality of bit lines for connecting the above-mentioned large number of memory cell transistors, only one of the bit lines is used as one data line by the selection circuit when data is read. The potential of the data line is connected to the potential of the selected bit line for comparison. Further, since the bit line and the dummy bit line are normally connected to the ground power source via the memory cell transistor or the dummy cell transistor, the precharged potential is lowered by the discharge.

【0019】[0019]

【実施例】本発明を実施例について以下に説明する。EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.

【0020】図1に本発明の一実施例を示す。本実施例
は、3値情報(1.5ビット)を記憶するマスクROM
である。メモリセル1は、ビット線B1をメモリセル・
トランジスタQ11を介して接地した回路によって構成さ
れている。このメモリセル・トランジスタQ11は、予め
記憶すべき3値の情報に応じて、低いしきい値Vth1
(約0.5V)、中間のしきい値Vth2(約2.5V)
又は電源電圧VCCレベルよりも高いしきい値Vth3のい
ずれかに設定されている。設定するしきい値が異なる
と、これに応じてゲート電圧に対するドレイン電流の比
を示す相互コンダクタンスも異なることになり、同じゲ
ート電圧を印加してもドレイン・ソース間に流れる電流
の大きさに相違が生じる。メモリセル・トランジスタQ
11のゲートは、ワード線WL1に接続されている。ビッ
ト線B1は、コラム選択回路2を介してデータ線Dに接
続されている。コラム選択回路2は、ビット線B1とデ
ータ線Dとの間に挿入されたNMOSトランジスタQ1
からなり、ビット線B1を選択するCSel1信号が活性
状態になるとオンになる。なお、ビット線B1には、実
際にはさらに多数のメモリセルが接続され、各メモリセ
ルのメモリセル・トランジスタのゲートがそれぞれ異な
るワード線に接続されている。また、実際には、このよ
うなビット線も多数設けられ、コラムアドレスに基づい
てコラム選択回路がいずれか1本のビット線のみをデー
タ線Dに接続するようになっている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. This embodiment is a mask ROM that stores ternary information (1.5 bits).
Is. The memory cell 1 connects the bit line B1 to the memory cell
It is configured by a circuit grounded through the transistor Q11. This memory cell transistor Q11 has a low threshold value Vth1 in accordance with ternary information to be stored in advance.
(About 0.5V), intermediate threshold Vth2 (about 2.5V)
Alternatively, the threshold voltage Vth3 is set higher than the power supply voltage VCC level. If the threshold to be set is different, the transconductance that shows the ratio of the drain current to the gate voltage will be different accordingly. Therefore, even if the same gate voltage is applied, the magnitude of the current flowing between the drain and the source will differ. Occurs. Memory cell / transistor Q
The gate of 11 is connected to the word line WL1. The bit line B1 is connected to the data line D via the column selection circuit 2. The column selection circuit 2 includes an NMOS transistor Q1 inserted between the bit line B1 and the data line D.
And is turned on when the CSel1 signal for selecting the bit line B1 is activated. In addition, a larger number of memory cells are actually connected to the bit line B1, and the gates of the memory cell transistors of each memory cell are connected to different word lines. Further, in reality, a large number of such bit lines are also provided, and the column selection circuit connects only one of the bit lines to the data line D based on the column address.

【0021】データ線Dには、充電回路3と負荷回路4
とが接続されている。充電回路3は、読み出しの際にC
P信号が活性化することによってビット線B1をV0電位
にプリチャージする回路である。また、データ線Dは、
第1比較回路5と第2比較回路6の一方の入力にそれぞ
れ接続されている。負荷回路4は、データ線Dの負荷を
設定するための回路である。
A charging circuit 3 and a load circuit 4 are provided on the data line D.
And are connected. The charging circuit 3 reads C at the time of reading.
This is a circuit for precharging the bit line B1 to the V0 potential when the P signal is activated. The data line D is
It is connected to one input of the first comparison circuit 5 and the second comparison circuit 6, respectively. The load circuit 4 is a circuit for setting the load of the data line D.

【0022】本実施例では、3本のダミービット線BD
1、BD2、BD3が設けられ、それぞれダミーセル7、
8、9が接続されている。各ダミーセル7〜9は、ダミ
ービット線BD1〜BD3をダミーセル・トランジスタQD1
〜QD3を介して接地した回路によってそれぞれ構成され
ている。ダミーセル・トランジスタQD1は、しきい値V
th1に設定されたメモリセル・トランジスタと同じ特性
のNMOSトランジスタであり、ダミーセル・トランジ
スタQD2は、しきい値Vth2に設定されたメモリセル・
トランジスタと同じ特性のNMOSトランジスタであ
り、ダミーセル・トランジスタQD3は、しきい値Vth3
に設定されたメモリセル・トランジスタと同じ特性のN
MOSトランジスタである。また、これらのダミーセル
・トランジスタQD1〜QD3のゲートも、ワード線WL1
に接続されている。なお、各ダミービット線BD1〜BD3
には、実際にはさらに多数のダミーセルが接続され、各
ダミーセルのダミーセル・トランジスタのゲートがそれ
ぞれ異なるワード線に接続されている。各ダミービット
線BD1〜BD3には、上記充電回路3と負荷回路4とがそ
れぞれ接続されている。また、ダミービット線BD1、B
D2は、それぞれ第1比較回路5の他方の入力に接続さ
れ、それぞれ負荷回路とダミーセル・トランジスタQD
1、QD2により発生される参照電圧VREF1と参照電圧VR
EF2を入力するようになっている。さらに、ダミービッ
ト線BD2、BD3は、それぞれ第2比較回路6の他方の入
力に接続され、それぞれ負荷回路とダミーセル・トラン
ジスタQD2、QD3により発生される参照電圧VREF2と参
照電圧VREF3を入力するようになっている。なお、これ
らのダミービット線BD1〜BD3は、コラムアドレスにか
かわらず、それぞれ常時オンとなるNMOSトランジス
タQ2〜Q4によって常に第1比較回路5及び第2比較回
路6に接続されている。
In this embodiment, three dummy bit lines BD
1, BD2, BD3 are provided, and the dummy cells 7, respectively
8 and 9 are connected. The dummy cells 7 to 9 have dummy bit lines BD1 to BD3 connected to the dummy cell transistor QD1.
.About.QD3, each of which is constituted by a circuit grounded. The dummy cell transistor QD1 has a threshold voltage V
The dummy cell transistor QD2 is an NMOS transistor having the same characteristics as the memory cell transistor set to th1 and the dummy cell transistor QD2 is set to the threshold voltage Vth2.
It is an NMOS transistor having the same characteristics as the transistor, and the dummy cell transistor QD3 has a threshold voltage Vth3.
N with the same characteristics as the memory cell transistor set to
It is a MOS transistor. The gates of these dummy cell transistors QD1 to QD3 are also connected to the word line WL1.
It is connected to the. In addition, each dummy bit line BD1 to BD3
In reality, a larger number of dummy cells are connected, and the gates of the dummy cell transistors of each dummy cell are connected to different word lines. The charging circuit 3 and the load circuit 4 are connected to the dummy bit lines BD1 to BD3, respectively. In addition, dummy bit lines BD1 and B
D2 is connected to the other input of the first comparison circuit 5, and is connected to the load circuit and the dummy cell transistor QD.
1. Reference voltage VREF1 and reference voltage VR generated by QD2
It is designed to input EF2. Further, the dummy bit lines BD2 and BD3 are respectively connected to the other inputs of the second comparing circuit 6 so that the reference voltage VREF2 and the reference voltage VREF3 generated by the load circuit and the dummy cell transistors QD2 and QD3 are inputted. Has become. It should be noted that these dummy bit lines BD1 to BD3 are always connected to the first comparison circuit 5 and the second comparison circuit 6 by NMOS transistors Q2 to Q4 which are always on regardless of the column address.

【0023】第1比較回路5は、一方の入力トランジス
タとしてのPMOSトランジスタQC1とPMOSトラン
ジスタQC2とが並列に接続されると共に、他方の入力ト
ランジスタとしてのPMOSトランジスタQC3とPMO
SトランジスタQC4とが並列に接続された差動増幅回路
によって構成されている。そして、データ線Dは、一方
の入力トランジスタを構成するPMOSトランジスタQ
C1、QC2のゲートにそれぞれ接続され、ダミービット線
BD1、BD2は、他方の入力トランジスタを構成するPM
OSトランジスタQC3、QC4のゲートにそれぞれ接続さ
れている。また、一方の入力トランジスタを構成するP
MOSトランジスタQC1、QC2のドレインから比較結果
SA1 を出力する。
In the first comparison circuit 5, a PMOS transistor QC1 and a PMOS transistor QC2 as one input transistor are connected in parallel, and a PMOS transistor QC3 and a PMO as another input transistor are connected.
It is composed of a differential amplifier circuit in which the S transistor QC4 is connected in parallel. The data line D is connected to the PMOS transistor Q that constitutes one input transistor.
The dummy bit lines BD1 and BD2 connected to the gates of C1 and QC2, respectively, constitute the other input transistor PM.
The gates of the OS transistors QC3 and QC4 are respectively connected. In addition, P that constitutes one of the input transistors
The comparison result SA1 is output from the drains of the MOS transistors QC1 and QC2.

【0024】第2比較回路6は、一方の入力トランジス
タとしてのPMOSトランジスタQC5とPMOSトラン
ジスタQC6とが並列に接続されると共に、他方の入力ト
ランジスタとしてのPMOSトランジスタQC7とPMO
SトランジスタQC8とが並列に接続された差動増幅回路
によって構成されている。そして、データ線Dは、一方
の入力トランジスタを構成するPMOSトランジスタQ
C5、QC6のゲートにそれぞれ接続され、ダミービット線
BD1、BD2は、他方の入力トランジスタを構成するPM
OSトランジスタQC7、QC8のゲートにそれぞれ接続さ
れている。また、一方の入力トランジスタを構成するP
MOSトランジスタQC5、QC6のドレインから比較結果
SA2を出力する。
In the second comparison circuit 6, a PMOS transistor QC5 and a PMOS transistor QC6 as one input transistor are connected in parallel, and a PMOS transistor QC7 and a PMO as another input transistor are connected.
It is composed of a differential amplifier circuit in which the S transistor QC8 is connected in parallel. The data line D is connected to the PMOS transistor Q that constitutes one input transistor.
Dummy bit lines BD1 and BD2 connected to the gates of C5 and QC6, respectively, constitute the other input transistor PM.
The gates of the OS transistors QC7 and QC8 are respectively connected. In addition, P that constitutes one of the input transistors
The comparison result SA2 is output from the drains of the MOS transistors QC5 and QC6.

【0025】第1比較回路5及び第2比較回路6は、そ
れぞれCE(チップ・イネーブル)バー信号が活性状態
の場合にのみ増幅動作を行う。
The first comparison circuit 5 and the second comparison circuit 6 perform the amplification operation only when the CE (chip enable) bar signal is active.

【0026】上記構成の読み出し回路の動作を説明す
る。
The operation of the read circuit having the above configuration will be described.

【0027】ここでは、メモリセル1からデータを読み
出す場合について示す。まずコラムアドレスに基づいて
CSel1信号が活性状態となり、コラム選択回路2が
ビット線B1をデータ線Dに接続すると共に、CP信号
を活性状態とすることにより充電回路3がこのデータ線
D及びビット線B1をV0電位にプリチャージする。ま
た、ローアドレスに基づいてワード線WL1が選択さ
れ、メモリセル1のメモリセル・トランジスタQ11のゲ
ートに電源電圧VCCレベルの電圧が印加されると共にダ
ミーセル7、8、9の各ダミーセル・トランジスタQD1
〜QD3のゲートにも電源電圧VCCレベルの電圧が印加さ
れる。
Here, the case of reading data from the memory cell 1 will be described. First, the CSel1 signal is activated based on the column address, the column selection circuit 2 connects the bit line B1 to the data line D, and the CP signal is activated so that the charging circuit 3 activates the data line D and the bit line. Precharge B1 to V0 potential. Further, the word line WL1 is selected based on the row address, the power supply voltage VCC level voltage is applied to the gate of the memory cell transistor Q11 of the memory cell 1, and the dummy cell transistors QD1 of the dummy cells 7, 8 and 9 are also applied.
A voltage of the power supply voltage VCC level is also applied to the gates of QD3.

【0028】上述の状態でCP信号を不活性状態に戻し
充電回路3を停止させると、各ダミービット線BD1〜B
D3は、ダミーセル7〜9における各ダミーセル・トラン
ジスタQD1〜QD3のしきい値に応じて電位が変化するこ
とになる。即ち、ダミーセル・トランジスタQD1は、し
きい値Vth1に設定されているので、電源電圧VCCレベ
ルのゲート電圧の印加によりオン状態となり、相互コン
ダクタンスも大きいため大きな放電電流が流れる。従っ
て、ダミービット線BD1の電位、即ち参照電圧VREF1
は、図2に示すように、V0電位から急速に低下する。
また、ダミーセル・トランジスタQD2は、しきい値Vth
2に設定されているので、電源電圧VCCレベルのゲート
電圧の印加によりオン状態となるが、相互コンダクタン
スはあまり大きくならないために放電電流もしきい値V
th1の場合より少なくなる。従って、ダミービット線BD
2の電位、即ち参照電圧VREF2は、V0電位から比較的緩
やかに低下する。さらに、ダミーセル・トランジスタQ
D3は、しきい値Vth3に設定されているので、電源電圧
VCCレベルのゲート電圧を印加してもオフ状態のままで
あり、相互コンダクタンスが極めて小さくなるために放
電電流もほとんど流れない。従って、ダミービット線B
D3の電位、即ち参照電圧VREF3は、V0電位のままとな
る。
When the CP signal is returned to the inactive state and the charging circuit 3 is stopped in the above-mentioned state, the dummy bit lines BD1 to BD1.
The potential of D3 changes according to the threshold values of the dummy cell transistors QD1 to QD3 in the dummy cells 7 to 9. That is, since the dummy cell transistor QD1 is set to the threshold value Vth1, the dummy cell transistor QD1 is turned on by the application of the gate voltage at the power supply voltage VCC level, and the large mutual conductance causes a large discharge current to flow. Therefore, the potential of the dummy bit line BD1, that is, the reference voltage VREF1
Rapidly drops from the V0 potential as shown in FIG.
The dummy cell transistor QD2 has a threshold voltage Vth.
Since it is set to 2, it is turned on by applying a gate voltage of the power supply voltage Vcc level, but since the mutual conductance does not increase so much, the discharge current also reaches the threshold value V.
Less than in the case of th1. Therefore, the dummy bit line BD
The second potential, that is, the reference voltage VREF2, drops relatively slowly from the V0 potential. Furthermore, the dummy cell transistor Q
Since D3 is set to the threshold value Vth3, it remains in the OFF state even when the gate voltage of the power supply voltage VCC level is applied, and the mutual conductance becomes extremely small, so that the discharge current hardly flows. Therefore, the dummy bit line B
The potential of D3, that is, the reference voltage VREF3 remains V0 potential.

【0029】また、ビット線B1も、メモリセル1にお
けるメモリセル・トランジスタQ11のしきい値の設定に
応じて電位が変化する。即ち、例えばメモリセル・トラ
ンジスタQ11がしきい値Vth1に設定されている場合に
は、ダミービット線BD1の参照電圧VREF1とほぼ同様
に、ビット線B1の電位が急速に低下する。また、メモ
リセル・トランジスタQ11がしきい値Vth2に設定され
ている場合には、ダミービット線BD2の参照電圧VREF2
とほぼ同様に、ビット線B1の電位が比較的緩やかに低
下する。さらに、メモリセル・トランジスタQ11がしき
い値Vth3に設定されている場合には、ダミービット線
BD3の参照電圧VREF3とほぼ同様に、ビット線B1の電
位がV0電位のままとなる。
The potential of the bit line B1 also changes according to the setting of the threshold value of the memory cell transistor Q11 in the memory cell 1. That is, for example, when the memory cell transistor Q11 is set to the threshold value Vth1, the potential of the bit line B1 rapidly drops almost like the reference voltage VREF1 of the dummy bit line BD1. When the memory cell transistor Q11 is set to the threshold value Vth2, the reference voltage VREF2 of the dummy bit line BD2 is set.
Almost similarly, the potential of the bit line B1 drops relatively gently. Further, when the memory cell transistor Q11 is set to the threshold value Vth3, the potential of the bit line B1 remains the V0 potential, almost like the reference voltage VREF3 of the dummy bit line BD3.

【0030】このようにしてメモリセル・トランジスタ
Q11のしきい値の設定に応じて変化するビット線B1の
電位は、データ線Dを介して第1比較回路5に入力さ
れ、ダミービット線BD1の参照電圧VREF1と比較される
と共にダミービット線BD2の参照電圧VREF2とも比較さ
れる。ここで、メモリセル・トランジスタQ11がしきい
値Vth1に設定されていたとすると、ビット線B1 の電
位が参照電圧VREF1とほぼ同様に変化するためPMOS
トランジスタQC1とPMOSトランジスタQC3の駆動電
流もほぼ同じになる。しかし、参照電圧VREF2は、常に
ビット線B1よりも高電位となるので、PMOSトラン
ジスタQC2はPMOSトランジスタQC4よりも駆動電流
が大きくなる。従って、この場合には、第1比較回路5
の比較結果SA1がHレベルとなる。また、メモリセル
・トランジスタQ11がしきい値Vth2又はしきい値Vth3
に設定されていた場合には、この第1比較回路5の比較
結果SA1が共にLレベルとなる。
In this way, the potential of the bit line B1 which changes according to the setting of the threshold value of the memory cell transistor Q11 is input to the first comparison circuit 5 via the data line D, and the potential of the dummy bit line BD1. It is compared with the reference voltage VREF1 and also with the reference voltage VREF2 of the dummy bit line BD2. If the memory cell transistor Q11 is set to the threshold value Vth1, the potential of the bit line B1 changes almost in the same manner as the reference voltage VREF1.
The drive currents of the transistor QC1 and the PMOS transistor QC3 are almost the same. However, since the reference voltage VREF2 is always at a higher potential than the bit line B1, the PMOS transistor QC2 has a larger drive current than the PMOS transistor QC4. Therefore, in this case, the first comparison circuit 5
The comparison result SA1 becomes H level. Further, the memory cell transistor Q11 has a threshold value Vth2 or a threshold value Vth3.
If set to, the comparison results SA1 of the first comparison circuit 5 are both at the L level.

【0031】ビット線B1の電位は、データ線Dを介し
て第2比較回路6にも入力され、ダミービット線BD2の
参照電圧VREF2と比較されると共に、ダミービット線B
D3の参照電圧VREF3とも比較される。ここで、メモリセ
ル・トランジスタQ11がしきい値Vth1に設定されてい
たとすると、ビット線B1の電位が参照電圧VREF1とほ
ぼ同様に変化するため、参照電圧VREF2と参照電圧VRE
F3の方が常に高電位となり、第1比較回路5の比較結果
SA2がHレベルとなる。また、メモリセル・トランジ
スタQ11がしきい値Vth2又はしきい値Vth3に設定され
ていた場合には、第1比較回路5の比較結果SA1がそ
れぞれHレベルとLレベルになる。
The potential of the bit line B1 is also input to the second comparison circuit 6 via the data line D, compared with the reference voltage VREF2 of the dummy bit line BD2, and the dummy bit line B1.
It is also compared with the reference voltage VREF3 of D3. Here, if the memory cell transistor Q11 is set to the threshold value Vth1, the potential of the bit line B1 changes almost in the same manner as the reference voltage VREF1, and therefore the reference voltage VREF2 and the reference voltage VRE.
The potential of F3 is always higher, and the comparison result SA2 of the first comparison circuit 5 becomes H level. When the memory cell transistor Q11 is set to the threshold value Vth2 or the threshold value Vth3, the comparison result SA1 of the first comparison circuit 5 becomes H level and L level, respectively.

【0032】従って、メモリセル・トランジスタQ11が
設定されたしきい値に対する第1比較回路5と第2比較
回路6の比較結果SA1、SA2は、表1に示すようにな
り、これに基づいて選択したメモリセル1の記憶情報を
判断することができる。
Therefore, the comparison results SA1 and SA2 of the first comparison circuit 5 and the second comparison circuit 6 with respect to the set threshold value of the memory cell transistor Q11 are as shown in Table 1 and are selected based on this. It is possible to determine the stored information of the memory cell 1 that has been stored.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】この結果、本実施例によれば、例えばメモ
リセル1のメモリセル・トランジスタQ11がしきい値V
th2に設定されていたとすると、第1比較回路5では、
参照電圧VREF2が無視されて参照電圧VREF1との比較の
みによって比較結果SA1が出力され、第2比較回路6
でも、参照電圧VREF2が無視されて参照電圧VREF3との
比較のみによって比較結果SA2が出力される。従っ
て、これらの比較の際の電位差が少なくとも3種類のし
きい値の最小設定ピッチ以上の幅を有することになり、
比較マージンを従来の2倍に広げることができる。
As a result, according to this embodiment, for example, the memory cell transistor Q11 of the memory cell 1 has the threshold voltage V.
If it is set to th2, in the first comparison circuit 5,
The second comparison circuit 6 outputs the comparison result SA1 only by comparing the reference voltage VREF2 with the reference voltage VREF2.
However, the reference voltage VREF2 is ignored and the comparison result SA2 is output only by comparison with the reference voltage VREF3. Therefore, the potential difference in these comparisons has a width equal to or larger than the minimum set pitch of at least three types of threshold values,
The comparison margin can be doubled compared to the conventional one.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の半導体記憶装置によれば、メモリセルに記憶された多
値情報の比較マージンを大きくして、安定した読み出し
を行うことができるようになる。
As is apparent from the above description, according to the semiconductor memory device of the present invention, it is possible to increase the comparison margin of the multi-valued information stored in the memory cell and perform stable reading. become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例における読み出し回路のブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a read circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】その実施例における参照電圧の変化を示すタイ
ムチャートである。
FIG. 2 is a time chart showing changes in reference voltage in the example.

【図3】従来の半導体記憶装置における読み出し回路の
ブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a read circuit in a conventional semiconductor memory device.

【図4】その従来例におけるビット線の電位の変化を示
すタイムチャートである。
FIG. 4 is a time chart showing changes in the potential of a bit line in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5 第1比較回路 6 第2比較回路 B1 ビット線 Q11 メモリセル・トランジスタ QD1〜QD3 ダミーセル・トランジスタ BD1〜BD3 ダミービット線 5 First Comparison Circuit 6 Second Comparison Circuit B1 Bit Line Q11 Memory Cell Transistor QD1 to QD3 Dummy Cell Transistor BD1 to BD3 Dummy Bit Line

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】データの読み出し時に一定電位にプリチャ
ージされるビット線が、予め定められた3値以上の複数
の相互コンダクタンスのうちいずれかの値を示すように
設定され、かつ、データ読み出し時にいずれか1個が選
択されて所定のゲート電圧が印加されるメモリセル・ト
ランジスタがビット線に多数接続されたメモリセルアレ
イを有する半導体記憶装置であって、 該複数の相互コンダクタンスのうちの互いに異なるいず
れかの値を示すように設定され、かつ、データ読み出し
時にそれぞれ所定のゲート電圧が印加される複数個のダ
ミーセル・トランジスタと、 それぞれいずれかのダミーセル・トランジスタが接続さ
れ、データ読み出し時にそれぞれの接続されているダミ
ーセル・トランジスタに応じた電位を発生する複数本の
ダミービット線と、 相互コンダクタンスの設定値が互いに隣接する少なくと
も2本のダミービット線の全ての組み合わせについて、
各組み合わせごとに、ビット線と少なくとも2本のダミ
ービット線とを入力し、比較結果をそれぞれ出力する比
較回路とを備えている半導体記憶装置。
1. A bit line which is precharged to a constant potential at the time of reading data is set so as to indicate any one of a plurality of predetermined transconductances of three values or more, and at the time of reading data. What is claimed is: 1. A semiconductor memory device having a memory cell array in which a plurality of memory cell transistors to which a predetermined gate voltage is applied are connected to a bit line and which are different from each other among the plurality of transconductances. Of the dummy cell transistors to which a predetermined gate voltage is applied at the time of data reading, and one of the dummy cell transistors is connected to each of the dummy cell transistors. Multiple dummy cells that generate potentials according to the dummy cell transistors And a bit line, for all combinations of at least two dummy bit lines set value of transconductance adjacent,
A semiconductor memory device comprising, for each combination, a bit line and at least two dummy bit lines as inputs, and a comparator circuit for respectively outputting a comparison result.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6154065A (en) * 1997-11-28 2000-11-28 Sharp Kabushiki Kaisha Sense amplifier circuit
US6265906B1 (en) 1997-12-24 2001-07-24 Sharp Kabushiki Kaisha Sense amplifier circuit

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US6154065A (en) * 1997-11-28 2000-11-28 Sharp Kabushiki Kaisha Sense amplifier circuit
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