JPH0729384A - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

Info

Publication number
JPH0729384A
JPH0729384A JP19551393A JP19551393A JPH0729384A JP H0729384 A JPH0729384 A JP H0729384A JP 19551393 A JP19551393 A JP 19551393A JP 19551393 A JP19551393 A JP 19551393A JP H0729384 A JPH0729384 A JP H0729384A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
memory cell
circuit
write
read
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19551393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michio Onda
道雄 恩田
Arata Kaneshiro
新 金城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP19551393A priority Critical patent/JPH0729384A/en
Publication of JPH0729384A publication Critical patent/JPH0729384A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/56Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
    • G11C11/5621Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using charge storage in a floating gate
    • G11C11/5642Sensing or reading circuits; Data output circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/56Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
    • G11C11/5621Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using charge storage in a floating gate
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1006Data managing, e.g. manipulating data before writing or reading out, data bus switches or control circuits therefor

Abstract

PURPOSE:To increase a storage capacity without accompanying the increase of the number of memory cells or the expansion of the size of a semiconductor chip. CONSTITUTION:A data reading out/encoding circuit 13 capable of reading out the information corresponding to plural bits from one memory cell by discriminating the depth of the level writing into one memory cell MS, and a data comparison circuit 14 are provided in the device. By validating the write-in of the multiple bits information to one memory cell, the storage capacity is increased without accompanying the increase of the number of memory cells or the expansion of the size of semiconductor chip.

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、半導体記憶装置、さら
にはそれにおける記憶容量の拡大技術に関し、例えばフ
ラッシュメモリに適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a technique for enlarging a memory capacity in the semiconductor memory device, for example, a technique effectively applied to a flash memory.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体記憶装置として、DRAM(ダイ
ナミック・ランダム・アクセス・メモリ)、SRAM
(スタティック・ランダム・アクセス・メモリ)、マス
クROM(リード・オンリ・メモリ)、PROM(プロ
グラマブル・リード・オンリ・メモリ)などを挙げるこ
とができる。DRAMは、随時電気的に書込み、消去、
読出し可能な揮発性メモリであり、記憶保持動作を必要
とする。SRAMは、随時電気的に書込み、消去、読出
し可能な揮発性メモリであり、記憶保持動作が不要とさ
れる。マスクROMは、製造工程(ホトマスク)でプロ
グラム(データの書込み)が行われるメモリであり、不
揮発性読出し専用メモリとされる。PROMは、ユーザ
において電気的に書込み可能で、紫外線、もしくは電気
的に消去可能な読出し専用不揮発性メモリである。
2. Description of the Related Art DRAMs (Dynamic Random Access Memory), SRAMs are used as semiconductor memory devices.
(Static random access memory), mask ROM (read only memory), PROM (programmable read only memory) and the like can be mentioned. DRAM can be electrically programmed, erased, and
It is a readable volatile memory and requires a memory holding operation. The SRAM is a volatile memory that can be electrically written, erased, and read at any time, and does not require a memory holding operation. The mask ROM is a memory in which a program (data writing) is performed in the manufacturing process (photomask), and is a nonvolatile read-only memory. A PROM is a read-only non-volatile memory that is electrically writable by the user and is UV or electrically erasable.

【0003】また、特開平2−289997号には一括
消去型EEPROM(エレクトリカリ・イレーザブル・
アンド・プログラマブル・リード・オンリ・メモリ)に
ついて記載されている。この一括消去型EEPROM
は、本明細書におけるフラッシュメモリと同意義に把握
することができる。フラッシュメモリは、電気的な消去
・書込みによって情報を書換え可能であって、EPRO
Mと同様にそのメモリセルを1個のトランジスタで構成
することができ、メモリセルの全てを一括して、または
メモリセルのブロックを一括して電気的に消去する機能
を持つ。したがって、フラッシュメモリは、システムに
実装された状態でそれの記憶情報を書換えることができ
ると共に、その一括消去機能により書換え時間の短縮を
図ることができ、さらに、チップ占有面積の低減にも寄
与する。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-289997 discloses a batch erase type EEPROM (electrically eraseable.
And programmable read only memory). This batch erase type EEPROM
Can be understood to have the same meaning as the flash memory in this specification. The flash memory can rewrite information by electrically erasing / writing,
Like M, the memory cell can be configured by one transistor, and has a function of electrically erasing all of the memory cells or a block of memory cells at once. Therefore, the flash memory can rewrite the stored information in the state where it is mounted in the system, and the batch erasing function can shorten the rewriting time, and further contributes to the reduction of the chip occupying area. To do.

【0004】上記各種メモリのいずれにおいても、メモ
リセル1個当たりに”0”、”1”の2値(1ビット)
情報を記憶するように設計されているため、例えば、1
バイト(8ビット)情報を記憶するには、8個のメモリ
セルを必要とする。
In each of the above memories, each memory cell has a binary value (1 bit) of "0" and "1".
Designed to store information, for example, 1
Eight memory cells are required to store byte (8-bit) information.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来技
術において、記憶容量を増大させるには、メモリセル自
体を縮小するか、あるいは半導体チップのサイズを大き
くすることによって、メモリセルの数を増大する必要が
ある。それについて本発明者が検討したところ、メモリ
セルを大幅に縮小するには、新規微細加工技術の開発が
必要であるし、また、半導体チップ面積を増大させるこ
とは、それが適用されるシステムの小型化を阻害するの
みならず、歩留りの低下により、コスト上昇を招来する
虞のあることを見いだした。
As described above, in the prior art, in order to increase the storage capacity, the number of memory cells is reduced by reducing the size of the memory cell itself or increasing the size of the semiconductor chip. Need to increase. As a result of a study by the present inventor on that, it is necessary to develop a new fine processing technology in order to significantly reduce the size of the memory cell, and to increase the semiconductor chip area means that the system to which it is applied is increased. It was found that not only hindering downsizing, but also lowering of yield may lead to cost increase.

【0006】本発明の目的は、メモリセル数の増大や、
半導体チップのサイズ拡張を伴うことなく、記憶容量を
増大させるための技術を提供することにある。
An object of the present invention is to increase the number of memory cells,
An object of the present invention is to provide a technique for increasing the storage capacity without increasing the size of the semiconductor chip.

【0007】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The outline of the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0009】すなわち、半導体記憶装置において、一つ
のメモリセルへの書込みレベルの深さを判別することに
より、一つのメモリセルから、複数ビット相当の情報読
出しを可能とするデータ読出し系を設ける。
That is, the semiconductor memory device is provided with a data read system capable of reading information corresponding to a plurality of bits from one memory cell by discriminating the depth of the write level to one memory cell.

【0010】[0010]

【作用】上記した手段によれば、データ読出し系は、一
つのメモリセルへの書込みレベルの深さを判別すること
により、一つのメモリセルから、複数ビット相当の情報
読出すように作用し、このことが、一つのメモリセルへ
の多ビット情報の書込みを有効とし、メモリセル数の増
大や、半導体チップのサイズ拡張を伴うことなく、記憶
容量を増大させる。
According to the above-mentioned means, the data read system operates so as to read a plurality of bits of information from one memory cell by discriminating the depth of the write level to one memory cell, This makes writing of multi-bit information into one memory cell effective, and increases the storage capacity without increasing the number of memory cells or expanding the size of the semiconductor chip.

【0011】[0011]

【実施例】図1には本発明の一実施例であるフラッシュ
メモリが示される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a flash memory which is an embodiment of the present invention.

【0012】図1に示されるフラッシュメモリは、特に
制限されないが、公知の半導体集積回路により、単結晶
シリコンなどの一つの半導体基板に形成される。
Although not particularly limited, the flash memory shown in FIG. 1 is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known semiconductor integrated circuit.

【0013】図1において、10は複数のメモリセルM
Sがマトリクス状に配列されて成るメモリセルアレイで
あり、このメモリセルアレイ10は、電気的な消去・書
込みによって情報を書換え可能であって、EPROMな
どと同様に一つのメモリセルが1個のトランジスタによ
って構成される。また、複数のメモリセルMSを一括し
て電気的に消去する機能を持有する。X,Y方向にマト
リクス配置されたメモリセルMSにおいて、同じ行に配
置された記憶トランジスタのコントロールゲート(メモ
リセルの選択ゲート)は、それぞれ対応するワード線W
0〜W3に接続され、同じ列に配置された記憶トランジ
スタのドレイン領域(メモリセルの入出力ノード)は、
それぞれ対応するデータ線D11〜D14に接続されて
いる。上記メモリセルを構成する記憶トランジスタのソ
ース領域は、対応するソース線S11〜S14に結合さ
れる。この複数のデータ線D11〜D14及びソース線
S11〜D14は、対応するカラム選択スイッチ16〜
23を介して、それぞれコモンデータ線D、コモンソー
ス線Sに結合されている。カラム選択スイッチ16〜2
3は、後述するアドレスデコーダ11からのカラム制御
信号D0〜D3によって、その動作が制御されるように
なっている。すなわち、カラム制御信号D0〜D3のい
ずれかが、選択的にハイレベルになることによって、デ
ータ線D11〜D14、ソース線S11〜S14のう
ち、一組のデータ線及びソース線が選択的にコモンデー
タ線D及びコモンソース線Sに結合されるようになって
いる。
In FIG. 1, 10 is a plurality of memory cells M.
S is a memory cell array in which S is arranged in a matrix, and this memory cell array 10 is capable of rewriting information by electrical erasing / writing, and one memory cell is formed by one transistor like an EPROM. Composed. Further, it has a function of electrically erasing a plurality of memory cells MS collectively. In the memory cells MS arranged in a matrix in the X and Y directions, the control gates (selection gates of the memory cells) of the storage transistors arranged in the same row are respectively associated with the corresponding word line W.
The drain regions (memory cell input / output nodes) of the storage transistors connected to 0 to W3 and arranged in the same column are
It is connected to the corresponding data lines D11 to D14. The source regions of the memory transistors forming the memory cell are coupled to the corresponding source lines S11 to S14. The plurality of data lines D11 to D14 and the source lines S11 to D14 correspond to the corresponding column selection switches 16 to.
Via 23, they are coupled to the common data line D and the common source line S, respectively. Column selection switch 16-2
The operation of No. 3 is controlled by column control signals D0 to D3 from the address decoder 11 which will be described later. That is, one of the column control signals D0 to D3 is selectively set to the high level, so that one set of the data line and the source line among the data lines D11 to D14 and the source lines S11 to S14 is selectively made common. It is adapted to be connected to the data line D and the common source line S.

【0014】11は入力されるアドレス信号A0〜A3
をデコードするためのアドレスデコーダであり、このア
ドレスデコーダ11は、ワード線W0〜W3の選択のた
めのロウデコーダ、及びカラム選択スイッチ16〜23
のスイッチ制御のためのカラムデコーダを含む。後述す
るようにアドレス信号A0,A1はローアドレスとして
取扱われ、それがデコードされることによって、ワード
線選択信号が生成される。また、アドレス信号A2,A
3はカラムアドレスとして取扱われ、それがデコードさ
れることによって、カラム選択スイッチ16〜23の選
択信号(D0〜D3)が生成される。
Reference numeral 11 is an input address signal A0-A3.
The address decoder 11 is a row decoder for selecting the word lines W0 to W3, and column selection switches 16 to 23.
It includes a column decoder for switch control. As will be described later, the address signals A0 and A1 are handled as row addresses and are decoded to generate a word line selection signal. Also, address signals A2 and A
3 is treated as a column address, and by decoding it, the selection signals (D0 to D3) of the column selection switches 16 to 23 are generated.

【0015】12はデータ書込み/消去回路であり、こ
のデータ書込み/消去回路12は、コモンデータ線D、
コモンソース線Sを介して、上記複数のメモリセルMS
へのデータ書込み、及び書込みデータの消去を行う。こ
のデータ書込み/消去回路12には、書込み/消去実行
命令信号WES、書込み/消去選択信号W/E*が入力
されるようになっている。書込み/消去選択信号W/E
*がハイレベルの場合には、書込みが選択され、書込み
/消去選択信号W/E*がローレベルの場合には消去が
選択される。また、書込みや消去は、メモリセルに所定
の電圧が印加されることによって可能とされ、そのよう
な電圧の印加タイミングが、書込み/消去実行命令信号
WESによって制御されるようになっている。
Reference numeral 12 is a data write / erase circuit. This data write / erase circuit 12 has a common data line D,
Via the common source line S, the plurality of memory cells MS
Writing data to and erasing written data. A write / erase execution instruction signal WES and a write / erase selection signal W / E * are input to the data write / erase circuit 12. Write / erase selection signal W / E
When * is at high level, programming is selected, and when programming / erase selection signal W / E * is at low level, erasing is selected. Writing and erasing are enabled by applying a predetermined voltage to the memory cell, and the application timing of such voltage is controlled by the write / erase execution command signal WES.

【0016】13はデータ読出し/符号化回路であり、
このデータ読出し/符号化回路13は、コモンデータ線
D、コモンソース線Sを介して上記メモリセルの出力デ
ータを取込み、それを2ビットデータに符号化する機能
を有する。通常、一つのメモリセルの記憶データは、”
0””1”の1ビット情報であるが、本実施例において
メモリセルMSは、メモリセル数の増大や、半導体チッ
プのサイズを拡張を伴うことなく、記憶容量を増大させ
るため、一つのメモリセルに2ビット相当の情報を書込
むようにしており、データ読出し/符号化回路13は、
そのような情報を、複数の論理しきい値を基準に的確に
判別して符号化することにより、一つのメモリセルへの
2ビット相当情報の書込みを有効としている。このデー
タ読出し/符号化回路13によって符号化された読出し
データはDR(R0,R1)とされる。
Reference numeral 13 is a data reading / encoding circuit,
The data reading / encoding circuit 13 has a function of taking output data of the memory cell through the common data line D and the common source line S and encoding the output data into 2-bit data. Normally, the data stored in one memory cell is
Although it is 1-bit information of 0 "" 1 ", in the present embodiment, the memory cell MS increases the storage capacity without increasing the number of memory cells or expanding the size of the semiconductor chip, and therefore, one memory Information corresponding to 2 bits is written in the cell, and the data reading / encoding circuit 13
By accurately discriminating such information based on a plurality of logic threshold values and encoding it, writing of 2-bit equivalent information to one memory cell is effective. The read data encoded by the data read / encode circuit 13 is DR (R0, R1).

【0017】14はデータ比較回路であり、このデータ
比較回路14は、メモリセルアレイ10へのデータ書込
みにおいて、正しく書込まれたか否かをチェックするた
め、メモリセルアレイ10へ書込むべき2ビットデータ
W0,W1と、2ビット読出しデータR0,R1との比
較を行う。ここで、読出しデータR0,R1は、その読
出し直前にメモリセルへ書込まれたデータであり、正し
く書込まれている場合には、書込みデータW0,W1
と、読出しデータR0,R1とが一致する。このデータ
比較回路14の比較結果は、比較信号W=R、W>R、
W<Rとによって示され、それは、制御回路15からの
コンペア信号CMPのアサートタイミングに同期して、
当該制御回路15へ伝達されるようになっている。
Reference numeral 14 denotes a data comparison circuit. This data comparison circuit 14 checks 2-bit data W0 to be written in the memory cell array 10 in order to check whether the data has been written correctly in the data writing to the memory cell array 10. , W1 and the 2-bit read data R0, R1 are compared. Here, the read data R0 and R1 are the data written to the memory cell immediately before the read, and if written correctly, the write data W0 and W1.
And the read data R0 and R1 match. The comparison result of the data comparison circuit 14 is the comparison signals W = R, W> R,
W <R, which is synchronized with the assert timing of the compare signal CMP from the control circuit 15,
It is adapted to be transmitted to the control circuit 15.

【0018】制御回路15は、上記データ比較回路14
の比較結果に基づいて、アドレスデコーダ11、データ
書込み/消去回路12、及びデータ読出し/符号化回路
13の動作を制御する。本実施例メモリの外部からは、
書込み命令信号WRS*(*はローアクティブ又は信号
反転を示す)、クロックCLK,読出し命令信号RDS
*が入力されるようになっており、そのような各種制御
信号に基づいて、各部の動作制御を行う。
The control circuit 15 includes the data comparison circuit 14 described above.
The operations of the address decoder 11, the data write / erase circuit 12, and the data read / encode circuit 13 are controlled based on the comparison result of 1. From the outside of the memory of this embodiment,
Write command signal WRS * (* indicates low active or signal inversion), clock CLK, read command signal RDS
* Is input, and the operation of each part is controlled based on such various control signals.

【0019】図2にはメモリセルMSの構成が示され
る。
FIG. 2 shows the structure of the memory cell MS.

【0020】スタック型フラッシュメモリセルは、フロ
ーティングゲートとコントロールゲートの2層構造を持
ち、EPROMとほぼ同じ1トランジスタ型セルであ
る。書込みは、EPROMと同様にコントロールゲー
ト、ドレインに高電圧を印加して、ドレイン接合付近で
発生したホットエレクトロンをフローティングゲートに
注入することによって行われる。また、消去は、図3に
示されるように、ソースに高電圧(Vpp=12V)を
印加するとともに、コントロールゲートを0V(通常は
低レベル側電源Vssに相当)に接地し、トンネル現象
により、フローティングゲート内の電子をソースに引き
抜くことで実現される。フローティングゲートから電子
が引き抜かれると、コントロールゲートから見たしきい
値Vthが低くなる。そのような構造は、互いに異なる
論理状態の保持を可能とし、それを利用して多ビット情
報の書込みを可能としている。
The stack type flash memory cell has a two-layer structure of a floating gate and a control gate, and is a one-transistor type cell which is almost the same as an EPROM. Writing is performed by applying a high voltage to the control gate and drain and injecting hot electrons generated in the vicinity of the drain junction into the floating gate, as in the EPROM. For erasing, as shown in FIG. 3, a high voltage (Vpp = 12V) is applied to the source, the control gate is grounded to 0V (usually equivalent to the low-level side power supply Vss), and tunneling causes It is realized by extracting electrons in the floating gate to the source. When electrons are extracted from the floating gate, the threshold Vth seen from the control gate becomes low. Such a structure makes it possible to hold different logical states, which can be used to write multi-bit information.

【0021】図4には上記アドレスデコーダ11の構成
例が示される。
FIG. 4 shows a structural example of the address decoder 11.

【0022】図4に示されるように、取込まれたアドレ
ス信号をデコードするためのアドレスデコーダ11は、
アドレス信号A0〜A3のうち、A0,A1をデコード
するためのロウアドレスデコーダ11Aと、A2,A3
をデコードするためのカラムアドレスデコーダ11Bと
を含む。
As shown in FIG. 4, the address decoder 11 for decoding the fetched address signal includes
A row address decoder 11A for decoding A0 and A1 of the address signals A0 to A3 and A2 and A3
Column address decoder 11B for decoding

【0023】上記ロウアドレスデコーダ11Aは、次の
ように構成される。
The row address decoder 11A is constructed as follows.

【0024】アドレスA0,A1をそれぞれ反転するこ
とによって相補レベルを得るためのインバータ31,3
2が設けられ、それらのアンド論理を得るための2入力
アンド回路33,34,35,36が設けられる。この
アンド回路33〜36の出力は、それぞれnチャンネル
型MOSトランジスタ41〜44を介してワード線に結
合されている。nチャンネル型MOSトランジスタ41
〜44は読出し命令信号RDSがハイレベルにアサート
された場合にオンされる。アンド回路33〜36には高
レベル側電源Vddが供給されているから、読出し時に
おけるワード線駆動時のハイレベルは電源電圧Vddに
等しい。
Inverters 31 and 3 for obtaining complementary levels by inverting addresses A0 and A1, respectively.
2 is provided, and two-input AND circuits 33, 34, 35, 36 for obtaining those AND logics are provided. The outputs of the AND circuits 33 to 36 are coupled to the word lines via the n-channel MOS transistors 41 to 44, respectively. n-channel MOS transistor 41
˜44 are turned on when the read command signal RDS is asserted to the high level. Since the high-level power supply Vdd is supplied to the AND circuits 33 to 36, the high level at the time of driving the word line at the time of reading is equal to the power supply voltage Vdd.

【0025】また、書込み深さ信号WDPによって動作
制御されるnチャンネル型MOSトランジスタ45と、
書込み/消去選択信号W/E*によって動作制御される
nチャンネル型MOSトランジスタ46が設けられ、こ
の書込み深さ信号WDP,書込み/消去選択信号W/E
*がハイレベルの場合に、高電圧Vppが取込まれるよ
うになっている。書込み/消去実行命令信号WESと、
アンド回路33〜36の論理出力とのアンド論理を得る
ためのアンド回路37〜40が設けられ、このアンド回
路37〜40の論理出力によってnチャンネル型MOS
トランジスタ49〜52の動作が制御されるようになっ
ている。つまり、書込み/消去実行命令信号WESがハ
イレベルにアサートされた状態で、アドレスに応じてア
ンド回路37〜40のうちの一つがアンド論理成立によ
りハイレベル出力とされるので、それに対応するnチャ
ンネル型MOSトランジスタ49〜52がオンされるこ
とによって、高電圧Vppがワード線に供給される。ま
た、低レベル側電源Vssに結合されたnチャンネル型
MOSトランジスタ48と、書込み/消去選択信号W/
E*を反転して上記nチャンネル型MOSトランジスタ
48のゲート電極に伝達するためのインバータ47とが
設けられ、書込み/消去選択信号W/E*に応じてnチ
ャンネル型MOSトランジスタ46,48が相補的に動
作されるようになっている。
An n-channel type MOS transistor 45 whose operation is controlled by the write depth signal WDP,
An n-channel type MOS transistor 46 whose operation is controlled by the write / erase selection signal W / E * is provided, and the write depth signal WDP and the write / erase selection signal W / E are provided.
When * is high level, the high voltage Vpp is taken in. Write / erase execution instruction signal WES,
AND circuits 37 to 40 for obtaining AND logic with the logic outputs of the AND circuits 33 to 36 are provided, and n channel type MOS is provided by the logic outputs of the AND circuits 37 to 40.
The operations of the transistors 49 to 52 are controlled. That is, in the state where the write / erase execution command signal WES is asserted to the high level, one of the AND circuits 37 to 40 is set to the high level output according to the AND logic according to the address, and the n channel corresponding thereto is output. The high voltage Vpp is supplied to the word line by turning on the MOS transistors 49 to 52. Further, an n-channel type MOS transistor 48 coupled to the low level power supply Vss and a write / erase selection signal W /
An inverter 47 is provided for inverting E * and transmitting it to the gate electrode of the n-channel MOS transistor 48, and the n-channel MOS transistors 46 and 48 are complementary to each other in response to the write / erase selection signal W / E *. It is designed to be activated.

【0026】さらに、カラムアドレスデコーダ11B
は、アドレスA2,A3を反転することによって相補レ
ベルを得るためのインバータ53,54と、それらのア
ンド論理を得るための2入力アンド回路55〜58とに
よって構成され、このアンド回路55〜58の論理出力
が、カラム選択信号としてカラム選択スイッチ16〜2
3に伝達される。
Further, the column address decoder 11B
Is composed of inverters 53 and 54 for obtaining complementary levels by inverting addresses A2 and A3, and 2-input AND circuits 55 to 58 for obtaining AND logics thereof. The logical output is column selection switches 16 to 2 as column selection signals.
3 is transmitted.

【0027】図5にはデータ読出し/符号化回路13の
構成例が示される。
FIG. 5 shows a configuration example of the data reading / encoding circuit 13.

【0028】図5に示されるように、このデータ読出し
/符号化回路13は、データ読出しのためのセンスアン
プ13Aと、その出力を符号化するための符号化回路1
3Bとによって構成される。
As shown in FIG. 5, the data reading / encoding circuit 13 includes a sense amplifier 13A for reading data and an encoding circuit 1 for encoding its output.
3B and.

【0029】センスアンプ13Aは、特に制限されない
が、電流センス方式の回路構成とされ、pチャンネル型
MOSトランジスタ61,62、nチャンネル型MOS
トランジスタ63,64,65,66,とが結合されて
成る。pチャンネル型MOSトランジスタ61,62に
は高レベル側電源Vddに結合され、nチャンネル型M
OSトランジスタ63,64,66は低レベル側電源V
ssに結合される。pチャンネル型MOSトランジスタ
61,63,66のゲート電極に読出し命令信号RDS
*が供給されるようになっており、この読出し命令信号
RDS*がローレベルにアサートされた場合に、pチャ
ンネル型MOSトランジスタ61がオンされ、nチャン
ネル型MOSトランジスタ63,66がオフされること
によって、メモリセルデータのセンス状態とされる。す
なわち、メモリセルからの読出しレベルに応じて、nチ
ャンネル型MOSトランジスタ64,65に流れる電流
が決定され、センスアンプ13Aの出力ノードDの電圧
レベルが決定される。この出力ノードDの電圧レベル
は、符号化のため、後段の符号化回路13Bに伝達され
るようになっている。そして、読出し命令信号RDS*
がハイレベルにネゲートされた状態では、pチャンネル
型MOSトランジスタ61がオフされ、また、nチャン
ネル型MOSトランジスタ63,66がオンされること
によって、nチャンネル型MOSトランジスタ65がオ
フされるので、このセンスアンプは、非センス状態とさ
れる。
Although not particularly limited, the sense amplifier 13A has a circuit configuration of a current sensing system, and includes p-channel type MOS transistors 61 and 62 and an n-channel type MOS.
Transistors 63, 64, 65, 66 are combined. The p-channel type MOS transistors 61 and 62 are coupled to the high-level side power source Vdd, and n-channel type M
The OS transistors 63, 64, 66 are the low level power supply V
bound to ss. Read command signal RDS is applied to the gate electrodes of the p-channel type MOS transistors 61, 63 and 66.
* Is supplied, and when the read command signal RDS * is asserted to a low level, the p-channel type MOS transistor 61 is turned on and the n-channel type MOS transistors 63 and 66 are turned off. Thus, the sensed state of the memory cell data is set. That is, the current flowing through the n-channel MOS transistors 64 and 65 is determined according to the read level from the memory cell, and the voltage level of the output node D of the sense amplifier 13A is determined. The voltage level of the output node D is transmitted to the encoding circuit 13B at the subsequent stage for encoding. Then, the read command signal RDS *
Is negated to a high level, the p-channel MOS transistor 61 is turned off, and the n-channel MOS transistors 63 and 66 are turned on, so that the n-channel MOS transistor 65 is turned off. The sense amplifier is set to the non-sense state.

【0030】上記符号化回路13Bは以下のように構成
される。
The encoding circuit 13B is constructed as follows.

【0031】互いに論理しきい値の異なる3個のインバ
ータ67,68,69が設けられ、その後段に、2入力
ノア回路70、排他的論理和回路71、2入力ノア回路
72が配置される。インバータ67〜69の論理しきい
値が、Vth1,Vth2,Vth3で示されるとき、
センスアンプ13Aの出力ノードDの電圧レベルに応じ
て、インバータ69〜67の出力論理が反転される。例
えば、センスアンプ13Aの出力ノードDの電圧レベル
と、インバータ69〜67の論理しきい値Vth1,V
th2,Vth3とが、図6に示されるような関係にな
るように設定されるとき、一つのメモリセルから2ビッ
ト情報を得ることができる。つまり、出力ノードDの電
圧レベルが、インバータ67の論理しきい値Vth1よ
りも低い場合には、0とされる。出力ノードDの電圧レ
ベルが、論理しきい値Vth1を越え、且つ、論理しき
い値Vth2以下の場合、1とされ、出力ノードDの電
圧レベルが、論理しきい値Vth2を越え、且つ、論理
しきい値Vth3以下の場合、2とされ、また、出力ノ
ードDの電圧レベルが、論理しきい値Vth3を越える
場合、3とされる。
Three inverters 67, 68, 69 having logical thresholds different from each other are provided, and a 2-input NOR circuit 70, an exclusive OR circuit 71, and a 2-input NOR circuit 72 are arranged in the subsequent stage. When the logical threshold values of the inverters 67 to 69 are represented by Vth1, Vth2 and Vth3,
The output logic of inverters 69 to 67 is inverted according to the voltage level of output node D of sense amplifier 13A. For example, the voltage level of the output node D of the sense amplifier 13A and the logical threshold values Vth1 and Vth of the inverters 69 to 67 are
When th2 and Vth3 are set to have a relationship as shown in FIG. 6, 2-bit information can be obtained from one memory cell. That is, when the voltage level of the output node D is lower than the logic threshold value Vth1 of the inverter 67, it is set to 0. When the voltage level of the output node D exceeds the logic threshold value Vth1 and is less than or equal to the logic threshold value Vth2, it is set to 1, and the voltage level of the output node D exceeds the logic threshold value Vth2 and the logic level. When it is less than or equal to the threshold value Vth3, it is set to 2, and when the voltage level of the output node D exceeds the logical threshold value Vth3, it is set to 3.

【0032】図7には符号化回路13Bの真理値表が示
される。
FIG. 7 shows a truth table of the encoding circuit 13B.

【0033】図7に示されるように、ノードA,B,C
の論理状態に応じて2ビット構成の読出しデータR0,
R1が決定される。この真理値表により、一つのメモリ
セルの記憶データとインバータ67〜69の出力A,
B,Cと符号化出力R0,R1との関係が明らかとされ
る。
As shown in FIG. 7, nodes A, B, C
Read data R0 having a 2-bit configuration according to the logical state of
R1 is determined. According to this truth table, the stored data of one memory cell and the outputs A of the inverters 67 to 69,
The relationship between B and C and the encoded outputs R0 and R1 is clarified.

【0034】図8にはデータ比較回路14の構成例が示
される。
FIG. 8 shows a configuration example of the data comparison circuit 14.

【0035】このデータ比較回路14は、特に制限され
ないが、書込みデータDW(W0、W1)と、読出しデ
ータDR(R0、R1)を、2ビットデータとして比較
する。その比較結果として、DW=DRの場合に、比較
信号W=Rをハイレベルにアサートし、DW>DRの場
合に、比較信号W>Rをハイレベルにアサートし、DW
<DRのとき、比較信号W<Rをハイレベルにアサート
する。そのような論理を実現するため、読出しデータD
Rを反転することによって相補レベルの信号を形成する
ためのインバータ81,82、及び書込みデータDWを
反転することによって相補レベルの信号を形成するため
のインバータ83,84が設けられ、また、それらを比
較するための排他的論理和回路85,86、3入力ノア
回路89、2入力アンド回路88、3入力ノア回路9
0、4入力ノア回路91、2入力ノア回路87、3入力
オア回路92、さらには2入力ノア回路93が設けられ
ている。そして、制御回路15からのコンペア信号CM
Pによって制御されるクロックドインバータ94,9
5,96が設けられている。このクロックドインバータ
94,95,96を動作させるための相補レベルの制御
信号を作るため、インバータ97が設けられている。コ
ンペア信号CMPがハイレベルにアサートされるタイミ
ングに同期して、上記比較信号がクロックドインバータ
94〜96に保持されることによって、後段回路、すな
わち、制御回路15への比較信号伝達が可能とされる。
図9にはこのデータ比較回路14の真理値表が示され
る。
The data comparison circuit 14 compares the write data DW (W0, W1) with the read data DR (R0, R1) as 2-bit data, although not particularly limited thereto. As the comparison result, when DW = DR, the comparison signal W = R is asserted to the high level, and when DW> DR, the comparison signal W> R is asserted to the high level, and the DW
When <DR, the comparison signal W <R is asserted to the high level. In order to realize such a logic, the read data D
Inverters 81 and 82 for inverting R to form a complementary level signal and inverters 83 and 84 for inverting the write data DW to form a complementary level signal are provided. Exclusive-OR circuits 85 and 86 for comparison, 3-input NOR circuit 89, 2-input AND circuit 88, 3-input NOR circuit 9
A 0-, 4-input NOR circuit 91, a 2-input NOR circuit 87, a 3-input OR circuit 92, and a 2-input NOR circuit 93 are provided. Then, the compare signal CM from the control circuit 15
Clocked inverters 94, 9 controlled by P
5, 96 are provided. An inverter 97 is provided in order to generate complementary level control signals for operating the clocked inverters 94, 95 and 96. By holding the comparison signal in the clocked inverters 94 to 96 in synchronization with the timing when the compare signal CMP is asserted to the high level, the comparison signal can be transmitted to the subsequent circuit, that is, the control circuit 15. It
FIG. 9 shows a truth table of the data comparison circuit 14.

【0036】図10にはデータ書込み消去回路12の構
成例が示される。
FIG. 10 shows a configuration example of the data write / erase circuit 12.

【0037】コモンデータ線Dに結合されたnチャンネ
ル型MOSトランジスタ101,コモンデータ線Sに結
合されたnチャンネル型MOSトランジスタ102が設
けられる。nチャンネル型MOSトランジスタ101に
は、nチャンネル型MOSトランジスタ105が結合さ
れ、nチャンネル型MOSトランジスタ102には、n
チャンネル型MOSトランジスタ103,104が結合
される。nチャンネル型MOSトランジスタ103は高
電圧Vppが印加され、nチャンネル型MOSトランジ
スタ104には低レベル側電源Vssが結合され、nチ
ャンネル型MOSトランジスタ105には高レベル側電
源Vddが結合される。さらに書込み/消去選択信号W
/E*を反転するためのインバータ106が設けられ、
このインバータ106の反転出力がnチャンネル型MO
Sトランジスタ103のゲート電極に伝達されるように
なっている。そのような構成において、書込み/消去選
択信号W/E*がハイレベルの状態で、書込み/消去実
行命令信号WESがハイレベルとされたとき、nチャン
ネル型MOSトランジスタ102,104がオンされる
ことによってコモンデータ線Sが低レベル側電源Vss
レベルとされる。このとき、nチャンネル型MOSトラ
ンジスタ101,105がオンされることによってコモ
ンデータ線Dに、メモリセルへのデータ書込みのための
高レベル側電源Vddが印加される。そに対して、書込
み/消去選択信号W/E*がローレベルの状態で、書込
み/消去実行命令信号WESがハイレベルとされた場合
には、nチャンネル型MOSトランジスタ104がオフ
され、nチャンネル型MOSトランジスタ103がオン
されることによって、メモリセルデータ消去のための高
電圧Vppがコモンデータ線Sに印加される。
An n-channel type MOS transistor 101 connected to the common data line D and an n-channel type MOS transistor 102 connected to the common data line S are provided. An n-channel MOS transistor 105 is coupled to the n-channel MOS transistor 101, and an n-channel MOS transistor 102 is connected to an n-channel MOS transistor 102.
Channel type MOS transistors 103 and 104 are coupled. The high voltage Vpp is applied to the n-channel MOS transistor 103, the low-level power supply Vss is coupled to the n-channel MOS transistor 104, and the high-level power supply Vdd is coupled to the n-channel MOS transistor 105. Further, a write / erase selection signal W
An inverter 106 for inverting / E * is provided,
The inverted output of the inverter 106 is an n-channel MO
It is adapted to be transmitted to the gate electrode of the S transistor 103. In such a configuration, when the write / erase selection signal W / E * is at the high level and the write / erase execution command signal WES is at the high level, the n-channel type MOS transistors 102 and 104 are turned on. Causes the common data line S to have the low-level power supply Vss.
It is a level. At this time, the n-channel MOS transistors 101 and 105 are turned on, so that the high-level power supply Vdd for writing data to the memory cell is applied to the common data line D. On the other hand, when the write / erase selection signal W / E * is at the low level and the write / erase execution command signal WES is at the high level, the n-channel MOS transistor 104 is turned off and the n-channel MOS transistor 104 is turned off. The high voltage Vpp for erasing the memory cell data is applied to the common data line S by turning on the MOS transistor 103.

【0038】図13には制御回路15の構成例が示され
る。
FIG. 13 shows a configuration example of the control circuit 15.

【0039】図3に示されるように、比較信号W>Rを
反転するためのインバータ117、及びその出力を反転
するためのインバータ118が設けられ、このインバー
タ118の出力が、書込み/消去選択信号W/E*とさ
れる。比較信号W>Rと、W<Rとのオア論理をとるた
めの2入力オア回路120が設けられ、このオア回路1
20の論理出力とクロックCLKとのアンド論理を得る
ためのアンド回路121が設けられ、このアンド回路1
21と上記比較信号W>Rとのアンド論理を得るための
アンド回路119が設けられ、このアンド回路119の
論理出力が、メモリセルMSへのデータ書込みの深さを
制御するための書込み深さ信号WDPとされる。また、
読出し命令信号RDS*の反転信号とクロックCLKと
のアンド論理が、アンド回路122で求められ、それ
が、データ比較回路14での比較出力タイミングを規制
するためのコンペア信号CMPとされる。さらに、書込
み命令信号WRSと比較信号W=Rとのオア論理がオア
回路123で求められ、それが、メモリ外部に対して書
込み終了を示すための書込み終了信号WEDとされる。
As shown in FIG. 3, an inverter 117 for inverting the comparison signal W> R and an inverter 118 for inverting its output are provided, and the output of this inverter 118 is a write / erase selection signal. W / E *. A two-input OR circuit 120 for obtaining an OR logic between the comparison signals W> R and W <R is provided.
An AND circuit 121 for obtaining an AND logic of the logic output of 20 and the clock CLK is provided.
21 and an AND circuit 119 for obtaining the AND logic of the comparison signal W> R are provided, and the logical output of the AND circuit 119 is a write depth for controlling the depth of data write to the memory cell MS. The signal is WDP. Also,
The AND logic between the inverted signal of the read command signal RDS * and the clock CLK is obtained by the AND circuit 122, which is used as the compare signal CMP for regulating the comparison output timing in the data comparison circuit 14. Furthermore, the OR logic of the write command signal WRS and the comparison signal W = R is obtained by the OR circuit 123, and this is used as the write end signal WED for indicating the end of writing to the outside of the memory.

【0040】次に、上記構成による実施例回路の動作に
ついて説明する。
Next, the operation of the embodiment circuit having the above configuration will be described.

【0041】図14にはデータ読出し時のタイミングが
示される。
FIG. 14 shows the timing for reading data.

【0042】外部からの読出し命令信号RDS*がロー
レベルにアサートされ、入力されたアドレス信号がアド
レスデコーダ11でデコードされることによって、ワー
ド線W0〜W3のうちから1本のワード線が選択レベル
に駆動される。また、カラム選択信号D0〜D3のうち
の一つが選択レベルに駆動されることによって、アドレ
スに対応する1対のデータ線が選択的にコモンデータ線
にD,Sに結合される。それによって、一つのメモリセ
ルMSの記憶データ(メモリセルデータ)が、データ読
出し/符号化回路13に伝達される。データ読出し/符
号化回路13におけるセンスアンプ13Aにメモリセル
データが入力されると、それに応じた電圧レベルがノー
ドDに現れ、それが、後段の符号化回路13Bで2ビッ
トデータDR(R0,R1)に符号化される。符号化さ
れた2ビットデータは、図示されないバッファを介して
外部出力可能とされる。本実施例では、図14に示され
るように、クロックCLKの2サイクルで、1周期分の
読出しが行われる。
An external read command signal RDS * is asserted to a low level, and the input address signal is decoded by the address decoder 11, whereby one of the word lines W0 to W3 is selected at a selected level. Driven to. When one of the column selection signals D0 to D3 is driven to the selection level, the pair of data lines corresponding to the address is selectively coupled to the common data lines D and S. As a result, the storage data (memory cell data) of one memory cell MS is transmitted to the data reading / encoding circuit 13. When the memory cell data is input to the sense amplifier 13A in the data read / encoding circuit 13, a voltage level corresponding to the memory cell data appears at the node D, which is the 2-bit data DR (R0, R1 in the subsequent encoding circuit 13B. ) Is encoded. The encoded 2-bit data can be externally output via a buffer (not shown). In the present embodiment, as shown in FIG. 14, one cycle of reading is performed in two cycles of the clock CLK.

【0043】図15にはデータ書込み/消去時のタイミ
ングが示される。1回のデータ書込み/消去動作は3サ
イクル(T1,T2,T3)で完了する。
FIG. 15 shows the timing for writing / erasing data. One data write / erase operation is completed in three cycles (T1, T2, T3).

【0044】本実施例では、一つのメモリセルに対して
2ビット情報の書込みを可能とするため、書込みサイク
ルにおいても、当該書込みにかかるメモリセルからデー
タ読出しを行い、その読出しデータと書込みデータとを
比較することによって、書込み状態の適正化を図ってい
る。
In this embodiment, since 2-bit information can be written to one memory cell, data is read from the memory cell related to the write even in the write cycle, and the read data and the write data are written. The write state is optimized by comparing the above.

【0045】書込み命令信号WRS*、及び読出し命令
信号RDS*がローレベルにアサートされ、データ読出
し/符号化回路13からの読出しデータDRと、書込み
データDWとが比較される。このデータ比較において、
書込みデータDWの方が読出しデータDRよりも大きい
場合には、比較信号W>Rがハイレベルにアサートされ
ることにより、書込み/消去選択信号W/E*がハイレ
ベルとされ、書込み/消去実行命令信号WESがハイレ
ベルにアサートされるタイミングで、データ書込み/消
去回路12により、書込みのための高レベル側電源Vd
dが、選択状態にあるメモリセルMSに印加される。図
11にはこのデータ書込み時の等価回路が示される。同
図に示されるように、データ書込み時には、制御回路1
5において、書込み深さ信号WDP、書込み命令信号W
RSがハイレベルにアサートされることによってnチャ
ンネル型MOSトランジスタ107,108がオンさ
れ、高電圧VppがメモリセルMSのゲート電極に印加
される。また、nチャンネル型MOSトランジスタ10
9,110がオンされることによって、ドレイン線Dが
高レベル側電源Vddに結合され、ソース線Sが低レベ
ル側電源Vssに結合される。この状態で、メモリセル
MSへの書込みが可能とされる。
The write command signal WRS * and the read command signal RDS * are asserted to the low level, and the read data DR from the data read / encoding circuit 13 and the write data DW are compared. In this data comparison,
When the write data DW is larger than the read data DR, the comparison signal W> R is asserted to the high level, thereby setting the write / erase selection signal W / E * to the high level and executing the write / erase. At the timing when the command signal WES is asserted to the high level, the data write / erase circuit 12 causes the high-level power supply Vd for writing.
d is applied to the memory cell MS in the selected state. FIG. 11 shows an equivalent circuit at the time of writing this data. As shown in the figure, at the time of writing data, the control circuit 1
5, write depth signal WDP, write command signal W
When RS is asserted to the high level, the n-channel type MOS transistors 107 and 108 are turned on, and the high voltage Vpp is applied to the gate electrode of the memory cell MS. In addition, the n-channel type MOS transistor 10
By turning on 9, 110, the drain line D is coupled to the high level side power source Vdd, and the source line S is coupled to the low level side power source Vss. In this state, writing to the memory cell MS is enabled.

【0046】データ比較回路14の比較において、書込
みデータDWの方が読出しデータDRよりも小さい場合
には、それはレベル的に書込み過ぎを意味するから、比
較信号W<Rがハイレベルにアサートされることによっ
て、書込み/消去選択信号W/E*がローレベルとさ
れ、書込み/消去実行命令信号WESがハイレベルにア
サートされるタイミングで、ソース線Sに高電圧Vpp
が印加されることにより、当該メモリセルデータの消去
が行われる。図12には、このデータ消去時の等価回路
が示される。ERSがローレベルにアサートされること
によって、nチャンネル型MOSトランジスタ115,
116がオンされた状態、すなわち、メモリセルMSの
ソースに高電圧Vppが印加され、コントロールゲート
が、低レベル側電源Vssレベルとされることによっ
て、メモリセルデータの消去が可能とされる。
In the comparison of the data comparison circuit 14, when the write data DW is smaller than the read data DR, it means that the write is overwritten in level, and therefore the comparison signal W <R is asserted to the high level. As a result, the write / erase selection signal W / E * is set to the low level and the high voltage Vpp is applied to the source line S at the timing when the write / erase execution command signal WES is asserted to the high level.
Is applied to erase the memory cell data. FIG. 12 shows an equivalent circuit at the time of erasing this data. By asserting ERS to a low level, the n-channel type MOS transistor 115,
When the high voltage Vpp is applied to the source of the memory cell MS and the control gate is set to the low level power supply Vss level, the memory cell data can be erased.

【0047】データ読出し/符号化回路13において、
書込みデータDWと読出しデータDRとが等しいと判断
された場合には、比較信号W=Rがハイレベルにアサー
トされる。すると、制御回路15では、書込み終了信号
WEDをハイレベルにアサートすることにより、外部装
置に対して書込み完了を示す。尚、このサイクルでは、
書込み/消去実行命令信号WESがハイレベルにアサー
トされないから、書込みや消去は行われない。
In the data reading / encoding circuit 13,
When it is determined that the write data DW and the read data DR are equal, the comparison signal W = R is asserted to the high level. Then, the control circuit 15 indicates the completion of writing to the external device by asserting the write end signal WED at a high level. In this cycle,
Since the write / erase execution instruction signal WES is not asserted to the high level, neither writing nor erasing is performed.

【0048】上記実施例によれば以下の作用効果が得ら
れる。
According to the above embodiment, the following operational effects can be obtained.

【0049】一つのメモリセルMSから2ビット相当の
情報読出しが可能となるので、メモリセル1個当た
り、”0”または”1”の1ビット情報を記憶させる従
来技術に比べて、”0””1””2””3”の値を示し
得る2ビット情報の読出しが可能となるので、メモリセ
ル数の増大や、半導体チップのサイズ拡張を伴うことな
く、記憶容量を増大させることができる。換言すれば、
一つのメモリセルから2ビット相当の情報読出しが可能
となるので、従来技術に比べて、メモリセル数を、1/
2に減少させることができ、チップサイズを低減するこ
とができる。
Since information corresponding to 2 bits can be read from one memory cell MS, "0" is obtained as compared with the prior art in which 1 bit information of "0" or "1" is stored per memory cell. Since it is possible to read 2-bit information that can indicate the values of "1", "2", and "3", it is possible to increase the storage capacity without increasing the number of memory cells and the size expansion of the semiconductor chip. . In other words,
Since information equivalent to 2 bits can be read from one memory cell, the number of memory cells can be reduced to 1 /
It can be reduced to 2, and the chip size can be reduced.

【0050】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは言うまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Yes.

【0051】図16には読出し/符号化回路13の他の
構成例が示される。
FIG. 16 shows another example of the structure of the read / encode circuit 13.

【0052】既述のように、フラッシュ型のメモリセル
MSは、フローティングゲートの電子量によってコント
ロールゲートから見たしきい値Vthが異なる。また、
ワード線電圧が同一であっても、メモリセルMSのしき
い値Vthにより、読出し時の電流値が異なる。それを
利用することにより、例えば、図16に示されるよう
に、ワード線W1を所定時間駆動することによってデー
タ線D1のキャパシタCを充電するようにすれば、しき
い値Vthの違いは、メモリセル電流の違いとして、さ
らには、キャパシタCに生ずる電位の違いとして現れ
る。そこで、この電位を後段の符号化回路13Bで符号
化するようにすれば、上記実施例の場合と同様に、一つ
のメモリセルMSから2ビット以上の情報を得ることが
できるので、上記実施例の場合と同様の効果を得ること
ができる。この場合の符号化回路は、図5において同一
符号で示される符号化回路と同一構成のものを適用する
ことができる。
As described above, in the flash memory cell MS, the threshold value Vth seen from the control gate differs depending on the amount of electrons in the floating gate. Also,
Even if the word line voltage is the same, the current value at the time of reading differs depending on the threshold value Vth of the memory cell MS. By using this, for example, as shown in FIG. 16, if the capacitor C of the data line D1 is charged by driving the word line W1 for a predetermined time, the difference in the threshold Vth is It appears as a difference in cell current and further as a difference in potential generated in the capacitor C. Therefore, if this potential is encoded by the encoding circuit 13B in the subsequent stage, it is possible to obtain information of 2 bits or more from one memory cell MS, as in the case of the above-mentioned embodiment. The same effect as in the case of can be obtained. The coding circuit in this case may have the same configuration as the coding circuit indicated by the same reference numeral in FIG.

【0053】図17には読出し/符号化回路13の他の
構成例が示される。
FIG. 17 shows another configuration example of the read / encode circuit 13.

【0054】演算増幅器125の反転入力端子と出力端
子とが負帰還抵抗126で結合され、この演算増幅器1
25の反転入力端子にメモリセルMSが結合される。ま
た、この演算増幅器125には、入力抵抗127を介し
て演算増幅器128が結合される。この演算増幅器12
8の反転入力端子と出力端子とは負帰還抵抗129によ
って結合されている。さらに演算増幅器125,128
の非反転入力端子は低レベル側電源Vssに結合されて
いる。上記のように、メモリセルMSのしきい値Vth
により、読出し時の電流値が異なるので、それを利用し
て、メモリセルMSへの多値データ書込みを行うように
する。そして、メモリセルMSからの出力電流を演算増
幅器125で電圧に変換し、後段の演算増幅器128で
増幅してから符号化回路13Bで符号化する。この符号
化回路13Bは、図5において同一符号で示される符号
化回路と同一構成のものを適用することができる。この
ように構成しても、上記実施例の場合と同様に、一つの
メモリセルMSから2ビット以上の情報を得ることがで
きるので、上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。
The inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 125 are coupled by the negative feedback resistor 126, and the operational amplifier 1
The memory cell MS is coupled to the inverting input terminal of 25. Further, an operational amplifier 128 is coupled to the operational amplifier 125 via an input resistor 127. This operational amplifier 12
The inverting input terminal and the output terminal of 8 are connected by a negative feedback resistor 129. Further operational amplifiers 125 and 128
The non-inverting input terminal of is connected to the low level power supply Vss. As described above, the threshold Vth of the memory cell MS
Therefore, the current value at the time of reading is different, and by utilizing it, the multi-valued data is written to the memory cell MS. Then, the output current from the memory cell MS is converted into a voltage by the operational amplifier 125, amplified by the operational amplifier 128 in the subsequent stage, and then encoded by the encoding circuit 13B. The coding circuit 13B may have the same structure as the coding circuit indicated by the same reference numeral in FIG. Even with such a configuration, as in the case of the above-described embodiment, since information of 2 bits or more can be obtained from one memory cell MS, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

【0055】図18には読出し/符号化回路13の他の
構成例が示される。
FIG. 18 shows another configuration example of the read / encode circuit 13.

【0056】メモリセルMSは、そのしきい値Vthを
パラメータとする可変抵抗器と考えることができるの
で、このメモリセルMSに対して直列に抵抗131を設
ければ、抵抗分割によりノードDでの電圧が、メモリセ
ルMSの出力電流に応じて変るので、それを後段の符号
化回路13Bで符号化することによって、上記実施例の
場合と同様に、一つのメモリセルMSから2ビット以上
の情報を得ることができるので、上記実施例と同様の効
果を得ることができる。この場合の符号化回路13B
も、図5において同一符号で示される符号化回路と同一
構成のものを適用することができる。
Since the memory cell MS can be considered as a variable resistor having its threshold value Vth as a parameter, if a resistor 131 is provided in series with this memory cell MS, the resistance division leads to a node D. Since the voltage changes according to the output current of the memory cell MS, by encoding it by the encoding circuit 13B in the subsequent stage, as in the case of the above-described embodiment, information of 2 bits or more from one memory cell MS can be obtained. Therefore, it is possible to obtain the same effect as that of the above embodiment. Encoding circuit 13B in this case
Also, the same configuration as the encoding circuit shown by the same reference numeral in FIG. 5 can be applied.

【0057】また、上記実施例では一つのメモリセル
に、2ビット相当の情報を書込むようしたが、3ビット
相当以上の情報を書込むことによって、情報記憶密度を
さらに上げることができる。
Further, in the above embodiment, the information corresponding to 2 bits is written in one memory cell, but the information storage density can be further increased by writing the information corresponding to 3 bits or more.

【0058】上記実施例ではフラッシュメモリについて
説明したが、他の半導体記憶装置、例えば、DRAMに
本発明を適用することができる。
Although the flash memory has been described in the above embodiments, the present invention can be applied to other semiconductor memory devices such as DRAMs.

【0059】図19に示されるように、DRAMのメモ
リセルM1は、一つのMOSトランジスタM1と、それ
に直列接続されたキャパシタ容量C1とから成り、キャ
パシタC1に電荷が蓄えられているか否かによって、デ
ータの記憶が可能とされる。データ読出しは、図20に
示されるように、データ線D1、及びワード線W1を選
択して、データ読出し対象のメモリセルM1を特定し、
データ線D1の寄生容量C2と、メモリセルの容量C1
によるチャージシェア電流Icsにより変化するデータ
線D1の電位を得ることができる。そのようなDRAM
のメモリセルは、上記フラッシュメモリ型セルと同様
に、書込みレベルの深さに応じて出力レベルが異なるの
で、それを、データ読出し/符号化回路13に取込ん
で、符号化することによって、上記実施例の場合と同様
の効果を得ることができる。
As shown in FIG. 19, the memory cell M1 of the DRAM is composed of one MOS transistor M1 and a capacitor capacitance C1 connected in series to the MOS transistor M1, depending on whether or not electric charge is stored in the capacitor C1. Data storage is enabled. For data reading, as shown in FIG. 20, the data line D1 and the word line W1 are selected to specify the memory cell M1 as the data reading target.
The parasitic capacitance C2 of the data line D1 and the capacitance C1 of the memory cell
It is possible to obtain the potential of the data line D1 which changes according to the charge share current Ics. Such DRAM
The output level of the memory cell is different from that of the flash memory type cell depending on the depth of the write level. Therefore, the memory cell of FIG. The same effect as that of the embodiment can be obtained.

【0060】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるフラッ
シュメモリやDRAMに適用した場合について説明した
が、本発明はそれに限定されるものではなく、ホトマス
クによってデータの書込みが可能とされるマスクROM
や、ユーザが電気的に書込み可能なPROMなど、各種
半導体記憶装置、さらにはシングルチップマイクロコン
ピュータなどのデータ処理装置に内蔵される各種半導体
記憶装置に適用することができる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to a flash memory or a DRAM which is a field of application which is the background of the invention has been described, but the present invention is not limited thereto and a photomask is used. ROM that allows data to be written by
Alternatively, the present invention can be applied to various semiconductor memory devices such as a PROM electrically writable by a user, and further various semiconductor memory devices incorporated in a data processing device such as a single-chip microcomputer.

【0061】本発明は、少なくとも3以上の状態をとり
得るメモリセルを含むことを条件に適用することができ
る。
The present invention can be applied on the condition that it includes a memory cell that can be in at least three or more states.

【0062】[0062]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0063】すなわち、データ読出し系によって、一つ
のメモリセルへの書込みレベルの深さが判別されること
によって、一つのメモリセルから、複数ビット相当の情
報読出しが可能とされるので、一つのメモリセルへの多
ビット情報の書込みが有効とされるので、メモリセル数
の増大や、半導体チップのサイズ拡張を伴うことなく、
半導体記憶装置全体としての記憶容量を増大させること
ができる。
That is, since the data read system determines the depth of the write level to one memory cell, it is possible to read information corresponding to a plurality of bits from one memory cell. Since writing multi-bit information to a cell is effective, without increasing the number of memory cells or expanding the size of a semiconductor chip,
The storage capacity of the entire semiconductor memory device can be increased.

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

【図1】本発明の一実施例であるフラッシュメモリの構
成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram of a flash memory that is an embodiment of the present invention.

【図2】上記フラッシュメモリに含まれるメモリセルの
基本的な構成説明図である。
FIG. 2 is a basic configuration explanatory diagram of a memory cell included in the flash memory.

【図3】上記フラッシュメモリに含まれるメモリセルの
動作説明図である。
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of a memory cell included in the flash memory.

【図4】上記フラッシュメモリに含まれるアドレスデコ
ーダの構成例回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a configuration example of an address decoder included in the flash memory.

【図5】上記フラッシュメモリに含まれる読出し/符号
化回路の構成回路図である。
FIG. 5 is a configuration circuit diagram of a read / encoding circuit included in the flash memory.

【図6】上記読出し/符号化回路に含まれるセンスアン
プの出力電圧特性図である。
FIG. 6 is an output voltage characteristic diagram of a sense amplifier included in the read / encode circuit.

【図7】上記フラッシュメモリに含まれる読出し/符号
化回路の真理値表説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a truth table of a read / encode circuit included in the flash memory.

【図8】上記フラッシュメモリに含まれるデータ比較回
路の構成回路図である。
FIG. 8 is a configuration circuit diagram of a data comparison circuit included in the flash memory.

【図9】上記データ比較回路の入出力の真理値説明図で
ある。
FIG. 9 is an explanatory diagram of input / output truth values of the data comparison circuit.

【図10】上記フラッシュメモリに含まれるデータ書込
み/消去回路の構成回路図である。
FIG. 10 is a configuration circuit diagram of a data write / erase circuit included in the flash memory.

【図11】上記フラッシュメモリにおけるデータ書込み
時の等価回路である。
FIG. 11 is an equivalent circuit at the time of writing data in the flash memory.

【図12】上記フラッシュメモリにおけるデータ消去時
の等価回路図である。
FIG. 12 is an equivalent circuit diagram when erasing data in the flash memory.

【図13】上記フラッシュメモリに含まれる制御回路の
構成回路図である。
FIG. 13 is a configuration circuit diagram of a control circuit included in the flash memory.

【図14】上記フラッシュメモリの読出し時のタイミン
グ図である。
FIG. 14 is a timing diagram when reading from the flash memory.

【図15】上記フラッシュメモリの書込み/消去時のタ
イミング図である。
FIG. 15 is a timing diagram at the time of writing / erasing the flash memory.

【図16】上記フラッシュメモリにおける読出し/符号
化回路の他の構成ブロック図である。
FIG. 16 is another configuration block diagram of a read / encode circuit in the flash memory.

【図17】上記フラッシュメモリにおける読出し/符号
化回路の他の構成ブロック図である。
FIG. 17 is a block diagram of another configuration of the read / encode circuit in the flash memory.

【図18】上記フラッシュメモリにおける読出し/符号
化回路の他の構成ブロック図である。
FIG. 18 is a block diagram of another configuration of the read / encode circuit in the flash memory.

【図19】本発明の他の実施例にかかるDRAMにおけ
る主要部の構成ブロック図である。
FIG. 19 is a configuration block diagram of a main part in a DRAM according to another embodiment of the present invention.

【図20】上記DRAMの読出し動作の説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram of a read operation of the DRAM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 メモリセルアレイ 11 アドレスデコーダ 12 データ書込み/消去回路 13 データ読出し/符号化回路 14 データ比較回路 15 制御回路 MS メモリセル 10 memory cell array 11 address decoder 12 data write / erase circuit 13 data read / encode circuit 14 data comparison circuit 15 control circuit MS memory cell

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 情報記憶のための複数のメモリセルを含
む半導体記憶装置において、一つのメモリセルへの書込
みレベルの深さを判別することにより、一つのメモリセ
ルから、複数ビット相当の情報読出しを可能とするデー
タ読出し系を含むことを特徴とする半導体記憶装置。
1. A semiconductor memory device including a plurality of memory cells for storing information, wherein information corresponding to a plurality of bits is read from one memory cell by determining the depth of a write level to one memory cell. A semiconductor memory device including a data read system that enables the above.
【請求項2】 一つのメモリセルへ書込むべきデータ
が、当該メモリへ正しく書込まれたか否かを判別するた
めの比較手段と、この判別結果に基づいてメモリセルへ
のデータ書込みを制御する書込み系とを含んで成る請求
項1記載の半導体記憶装置。
2. Comparing means for determining whether or not the data to be written in one memory cell has been correctly written in the memory, and controlling data writing in the memory cell based on the result of the determination. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a write system.
【請求項3】 上記データ読出し系は、メモリセルデー
タを符号化するための符号化回路を含み、上記比較手段
において、この符号化手段の出力値と、書込みデータと
の比較を行うようにされて成る請求項1又は2記載の半
導体記憶装置。
3. The data reading system includes an encoding circuit for encoding memory cell data, and the comparing means compares the output value of the encoding means with the write data. 3. The semiconductor memory device according to claim 1 or 2, further comprising:
JP19551393A 1993-07-13 1993-07-13 Semiconductor storage device Pending JPH0729384A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19551393A JPH0729384A (en) 1993-07-13 1993-07-13 Semiconductor storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19551393A JPH0729384A (en) 1993-07-13 1993-07-13 Semiconductor storage device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0729384A true JPH0729384A (en) 1995-01-31

Family

ID=16342333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19551393A Pending JPH0729384A (en) 1993-07-13 1993-07-13 Semiconductor storage device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0729384A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005050493A (en) * 2003-07-30 2005-02-24 Hynix Semiconductor Inc Nonvolatile ferroelectric memory device having multi-bit control function
US11610626B2 (en) 2020-09-23 2023-03-21 Kioxia Corporation Arithmetic device and arithmetic method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005050493A (en) * 2003-07-30 2005-02-24 Hynix Semiconductor Inc Nonvolatile ferroelectric memory device having multi-bit control function
US11610626B2 (en) 2020-09-23 2023-03-21 Kioxia Corporation Arithmetic device and arithmetic method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3922516B2 (en) Nonvolatile memory and writing method of nonvolatile memory
US6307783B1 (en) Descending staircase read technique for a multilevel cell NAND flash memory device
US6614683B1 (en) Ascending staircase read technique for a multilevel cell NAND flash memory device
JP3820330B2 (en) Semiconductor memory device
JPS6177199A (en) Semiconductor memory
JP2000251483A (en) One chip microcomputer and data refreshing method
US6826081B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device, nonvolatile semiconductor memory device-integrated system, and defective block detecting method
JP4426868B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device and semiconductor integrated circuit device
JP6097398B2 (en) Semiconductor device
US5812451A (en) Nonvolatile semiconductor storage apparatus and method of writing data to the same
JPH05298894A (en) Controller for writing and reading data in nonvolatile memory
US7554845B2 (en) EEPROM cell and EEPROM block
EP0377840A2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device having reference potential generating circuit
JPH0766675B2 (en) Programmable ROM
US20020036926A1 (en) Semiconductor memory device
US6973003B1 (en) Memory device and method
TWI696182B (en) Page buffer circuit and non-volatile storage device
JPH0729384A (en) Semiconductor storage device
JPH10334073A (en) One-chip microcomputer
US4802126A (en) Semiconductor memory device
JP2984045B2 (en) Semiconductor storage device
US6980473B1 (en) Memory device and method
JPH07169288A (en) Batch erasing type non-volatile memory
JPH06349285A (en) Nonvolatile semiconductor memory
JPH023194A (en) Semiconductor non-volatile storing element

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030722