JPH0731916B2 - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JPH0731916B2
JPH0731916B2 JP21432987A JP21432987A JPH0731916B2 JP H0731916 B2 JPH0731916 B2 JP H0731916B2 JP 21432987 A JP21432987 A JP 21432987A JP 21432987 A JP21432987 A JP 21432987A JP H0731916 B2 JPH0731916 B2 JP H0731916B2
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順一 宮本
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、BiCMOSを使った不揮発性の半導体記憶装置
に関するもので、特にそのデータ読み出し回路に係わる
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application] The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device using BiCMOS, and more particularly to a data read circuit thereof.

(従来の技術) 従来、不揮発性半導体記憶装置におけるデータ読み出し
回路(センスアンプ)は、例えば第6図に示すように構
成されている。ここではEPROMを例に取って示してお
り、本体側のメモリセルMCのコンダクタンスとダミーセ
ルDCのコンダクタンスとの差を利用し、その差をMOSト
ランジスタQ1〜Q4から成る差動アンプ11で増幅すること
によりメモリセルMCから記憶データDを読み出すように
なっている。なお、Q5,Q6は負荷として働くMOSトランジ
スタである。
(Prior Art) Conventionally, a data read circuit (sense amplifier) in a nonvolatile semiconductor memory device is configured, for example, as shown in FIG. The EPROM is shown here as an example, and the difference between the conductance of the memory cell MC on the main body side and the conductance of the dummy cell DC is used, and the difference is amplified by the differential amplifier 11 composed of MOS transistors Q1 to Q4. Thus, the storage data D is read from the memory cell MC. Note that Q5 and Q6 are MOS transistors that act as loads.

上記のような構成において、メモリセルMCに電荷に蓄積
されている状態(ブログラムモード)ではこのトランジ
スタのコンダクタンスが低くなり(閾値電圧VTHが高く
なり)、電荷が蓄積されていない状態(エレーズモー
ド)ではコンダクタンスは高くなる(閾値電圧VTHが低
くなる)。ダミーセルDCは、メモリセルMCと同一形状の
ものを使用する関係上、コンダクタンスはメモリセルMC
のエレーズモードと同じである。従って、メモリセルMC
のエレーズモードを感知するために、メモリセルMCの負
荷MOSトランジスタQ5の抵抗値をダミーセルDCの負荷MOS
トランジスタQ6の抵抗値よりも大きく設定し、同一のコ
ンダクタンスではノードN1の電位がノードN2の電位より
も低くなるように設計している。勿論、メモリセルMCの
コンダクタンスが低くなった場合のノードN1の電位は、
ノードN2の電位よりも低くなるようにしている。この状
態では、メモリセルMCおよびダミーセルDCのコントロー
ルゲートは電源Vccのレベルに設定している。
In the above configuration, the conductance of this transistor is low (the threshold voltage V TH is high) in the state where the electric charge is accumulated in the memory cell MC (the program mode), and the state where the electric charge is not accumulated (the erase mode). ), The conductance is high (threshold voltage V TH is low). Since the dummy cell DC has the same shape as the memory cell MC, the conductance is the memory cell MC.
It is the same as the erase mode of. Therefore, the memory cell MC
In order to detect the erase mode of the memory cell MC, the resistance value of the load MOS transistor Q5 of the memory cell MC is changed to the load MOS of the dummy cell DC.
The resistance value of the transistor Q6 is set to be larger than that of the transistor Q6, and the potential of the node N1 is lower than that of the node N2 under the same conductance. Of course, the potential of the node N1 when the conductance of the memory cell MC becomes low is
It is set to be lower than the potential of the node N2. In this state, the control gates of memory cell MC and dummy cell DC are set to the level of power supply Vcc.

第7図は、上述したデータ読み出し回路の電源Vcc電圧
の変化に対する上記ノードN1,N2の電位変化を示してい
る。ノードN2の電位(基準電位)は、MOSトランジスタQ
6の抵抗値がMOSトランジスタQ5よりも低いため、実線12
に示すように電源Vcc電圧が上昇しても電圧降下が少な
く、ノードN1よりも電源Vcc電圧の変動に追従する度合
いが強い。メモリセルMCはセル特性の閾値電圧の差異
(ΔVTH)によって値は異なるが、実線13a〜13dに示す
ように基準電位よりも電源Vcc電圧の変動に対する匂配
が小さい。なお、ΔVTH=0.0(実線13a)がエレーズ状
態である。
FIG. 7 shows changes in the potentials of the nodes N1 and N2 with respect to changes in the power supply Vcc voltage of the data read circuit described above. The potential of the node N2 (reference potential) is the MOS transistor Q
Since the resistance value of 6 is lower than that of the MOS transistor Q5, the solid line 12
As shown in, the voltage drop is small even if the power supply Vcc voltage rises, and the degree of following the fluctuation of the power supply Vcc voltage is stronger than that of the node N1. The memory cell MC has a different value depending on the difference (ΔV TH ) in the threshold voltage of the cell characteristics, but as shown by the solid lines 13a to 13d, has a smaller tendency to change in the power supply Vcc voltage than the reference potential. In addition, ΔV TH = 0.0 (solid line 13a) is in the erased state.

ところで、メモリセルMCのΔVTHは、プロセスの変動に
よる形状ばらつき等の影響を受け易く、同一のチップ上
でもセムによってばらつきがある。例えば第7図におい
て、ハッチングを付して示すようにΔVTH=2.0が±0.5V
ばらついたとすると、このメモリの動作最大電圧(Vccm
ax)は、V1の点からV2の点に低下する。この場合の対策
としては、MOSトランジスタQ6の抵抗値を下げ、実線12
の勾配を小さくすることが考えられるが、このようにす
ると電源Vcc電圧の低い点、すなわち一点鎖線で囲んだ
領域14でエレーズ状態との区別がつかなくなる。しか
も、メモリセルMCのエレーズ状態での特性のばらつきや
ダミーセルDC自身の特性の影響を受け易く、動作最少電
圧(Vccmin)が上昇する欠点がある。
By the way, the ΔV TH of the memory cell MC is easily influenced by the shape variation and the like due to the process variation, and even on the same chip, it varies depending on the sem. For example, in Fig. 7, ΔV TH = 2.0 is ± 0.5V as shown by hatching.
If there are variations, the maximum operating voltage of this memory (Vccm
ax) drops from the point of V1 to the point of V2. As a countermeasure in this case, lower the resistance value of the MOS transistor Q6 and
It is conceivable to reduce the gradient of the above, but if this is done, the point where the power supply Vcc voltage is low, that is, the region 14 surrounded by the alternate long and short dash line becomes indistinguishable from the erased state. Moreover, there is a drawback that the minimum operating voltage (Vccmin) rises because the characteristics of the memory cell MC in the erased state and the characteristics of the dummy cell DC itself are easily affected.

(発明が解決しようとする問題点) 上述したように、従来の半導体記憶装置におけるデータ
読み出し回路では、電源電圧の変動に対するマージンが
少ない欠点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional data read circuit in the semiconductor memory device has a drawback that the margin for the fluctuation of the power supply voltage is small.

この発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、電源電圧の変動に対する
マージンを多くとれるデータ読み出し回路を備えた半導
体記憶装置を提供することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device including a data read circuit capable of providing a large margin for fluctuations in power supply voltage.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段と作用) すなわち、この発明においては、上記の目的を達成する
ために、メモリセルのコンダクタンスとダミーセルのコ
ンダクタンスとの差に応じて発生させた電位差を増幅し
て記憶データの読み出しを行う不揮発性の半導体記憶装
置において、第1の電位供給源と第2の電位供給源との
電位差を分圧し、第1の電位供給源の電位に依存し、第
2の電位供給源の電位に依存しない第1の電位を発生し
て上記メモリセルのゲードに印加する第1のゲート電位
発生回路と、上記第1の電位供給源と上記第2の電位供
給源との電位差を分圧し、上記第1の電位供給源の電位
に依存し、上記第2の電位供給源の電位に依存せず且つ
上記第1の電位と異なる第2の電位を発生して上記ダミ
ーセルのゲートに印加する第2のゲート電位発生回路と
を具備することを特徴とする。
[Structure of the Invention] (Means and Actions for Solving Problems) That is, in the present invention, in order to achieve the above object, it is generated according to the difference between the conductance of the memory cell and the conductance of the dummy cell. In a non-volatile semiconductor memory device that amplifies a potential difference and reads stored data, the potential difference between a first potential supply source and a second potential supply source is divided and A first gate potential generating circuit for generating a first potential independent of the potential of the second potential supply source and applying the first potential to the gate of the memory cell, the first potential supply source and the second potential A potential difference from the supply source is divided to generate a second potential that depends on the potential of the first potential supply source, does not depend on the potential of the second potential supply source, and is different from the first potential. The gate of the above dummy cell Characterized by comprising a second gate voltage generation circuit for applying.

このような構成によれば、第1,第2のゲート電位発生回
路は、第2の電位供給源(電源)の電位が変動しても第
1の電位供給源(接地点)の電位に基づく一定の電位を
出力するので、電源電圧の変動に対するマージンを多く
とれる。
With such a configuration, the first and second gate potential generation circuits are based on the potential of the first potential supply source (ground point) even if the potential of the second potential supply source (power supply) changes. Since a constant potential is output, a large margin can be secured for fluctuations in the power supply voltage.

また、メモリセルのコンダクタンスとダミーセルのコン
ダクタンスとの差に応じて発生させた電位差を差動アン
プで増幅して記憶データの読み出しを行う不揮発性の半
導体記憶装置において、第1の電位供給源と第2の電位
供給源との電位差を分圧し、第1の電位供給源の電位に
依存し、第2の電位供給源の電位に依存しない第1の電
位を発生して上記メモリセルのゲートに印加する第1の
ゲート電位発生回路と、上記第1の電位供給源と上記第
2の電位供給源との電位差を分圧し、上記第1の電位供
給源の電位に依存し、上記第2の電位供給源の電位に依
存せず且つ上記第1の電位と異なる第2の電位を発生し
て上記ダミーセルのゲートに印加する第2のゲート電位
発生回路と、上記第1,第2の電位供給源間の電位差が動
作最大電圧に達した時に、上記第1,第2のゲート電位発
生回路の出力をそれぞれ上記第2の電位供給源の電位に
設定すると共に、上記メモリセルに接続される負荷及び
上記ダミーセルに接続される負荷の少なくとも一方を変
えて上記差動アンプの入力端間に電位差を発生せしめる
モニタ手段とを具備することを特徴とする。
Further, in a nonvolatile semiconductor memory device that amplifies the potential difference generated according to the difference between the conductance of the memory cell and the conductance of the dummy cell by a differential amplifier to read the stored data, the first potential supply source and the first potential supply source The potential difference between the second potential supply source and the second potential supply source is divided to generate a first potential that depends on the potential of the first potential supply source and does not depend on the potential of the second potential supply source and is applied to the gate of the memory cell. And a second gate potential generating circuit that divides the potential difference between the first potential supply source and the second potential supply source, and that depends on the potential of the first potential supply source. A second gate potential generating circuit that generates a second potential that does not depend on the potential of the supply source and is different from the first potential and applies the second potential to the gate of the dummy cell; and the first and second potential supply sources The potential difference between them reaches the maximum operating voltage At the same time, the outputs of the first and second gate potential generation circuits are set to the potential of the second potential supply source, respectively, and at least one of the load connected to the memory cell and the load connected to the dummy cell. And a monitor means for generating a potential difference between the input terminals of the differential amplifier.

上記のような構成では、モニタ手段を設けているので、
第2の電位供給源を最大動作電圧に設定し、差動アンプ
の出力が反転する電位を検出することにより、メモリセ
ルのしきい値電圧の変動をモニタできる。
In the above configuration, since the monitor means is provided,
The fluctuation of the threshold voltage of the memory cell can be monitored by setting the second potential supply source to the maximum operating voltage and detecting the potential at which the output of the differential amplifier is inverted.

(実施例) 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第1図において、前記第6図と同一構成部分には
同じ符号が付しており、差動アンプ11の一方の入力端に
は、イントリンシック型のMOSトランジスタQ5の一端が
接続される。このMOSトランジスタQ5の他端には電源Vcc
が接続され、ゲートが接地点Vssに接続されることによ
り負荷として働く。このMOSトランジスタQ5の一端と接
地点Vss間には、メモリセルMCが接続され、このメモリ
セルMCのコントロールゲートには第1のゲート電位発生
回路15の出力端が接続される。一方、上記差動アンプ11
の他方の入力端には、イントリンシック型MOSトランジ
スタQ6の一端が接続される。このMOSトランジスタQ6の
他端には電源Vccが接続され、ゲートが接地点Vssに接続
されることにより負荷として働くようになっている。こ
のMOSトランジスタQ6の一端と接地点Vss間にはダミーセ
ルDCが接続され、このダミーセルDCのコントロールゲー
トには第2のゲート電位発生回路16の出力端が接続され
る。上記第1のゲート電位発生回路15は、電源Vccと接
地点Vss間に直列接続された抵抗R1とNPN型のバイポーラ
トランジスタQ7〜Q10とから成り、これらトランジスタQ
7〜Q10はベース,コレクタ間が接続されてダイオード構
成となっている。そして、上記抵抗R1とトランジスタQ7
との接続点からメモリセルMC用のゲートバイアス電位を
得る。同様に、上記第2のゲート電位発生回路16は、電
源Vccと接地点Vss間に直列接続された抵抗R2とNPN型の
バイポーラトランジスタQ11〜Q13とから成り、これらト
ランジスタQ11〜Q13はベース,コレクタ間が接続されて
ダイオード構成となっている。そして、上記抵抗R2とト
ランジスタQ12との接続点からダミーセルDC用のゲート
バイアス電位を得る。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, the same components as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and one input terminal of the differential amplifier 11 is connected to one end of an intrinsic type MOS transistor Q5. The power supply Vcc is applied to the other end of the MOS transistor Q5.
Is connected and the gate is connected to the ground point Vss to act as a load. The memory cell MC is connected between one end of the MOS transistor Q5 and the ground point Vss, and the output terminal of the first gate potential generating circuit 15 is connected to the control gate of the memory cell MC. On the other hand, the differential amplifier 11
One end of an intrinsic type MOS transistor Q6 is connected to the other input terminal of the. The power supply Vcc is connected to the other end of the MOS transistor Q6, and the gate thereof is connected to the ground point Vss so that it works as a load. A dummy cell DC is connected between one end of the MOS transistor Q6 and the ground point Vss, and the output terminal of the second gate potential generating circuit 16 is connected to the control gate of the dummy cell DC. The first gate potential generation circuit 15 is composed of a resistor R1 and NPN type bipolar transistors Q7 to Q10 connected in series between the power source Vcc and the ground point Vss.
7 to Q10 have a diode configuration in which the base and collector are connected. Then, the resistor R1 and the transistor Q7
The gate bias potential for the memory cell MC is obtained from the connection point with. Similarly, the second gate potential generation circuit 16 is composed of a resistor R2 and an NPN type bipolar transistor Q11 to Q13 connected in series between the power source Vcc and the ground point Vss. These transistors Q11 to Q13 are base and collector. The two are connected to form a diode. Then, the gate bias potential for the dummy cell DC is obtained from the connection point between the resistor R2 and the transistor Q12.

図示する如く、メモリセルMCのコントロールゲートは、
4段のバイポーラトランジスタQ7〜Q11の順方向電圧に
基づいてバイアスされており、ダミーセルDCは3段のバ
イポーラトランジスタQ11〜Q13の順方向電圧に基づいて
バイアスされる。上記のような構成において、負荷とし
て働くMOSトランジスタQ5,Q6の抵抗値を同じに設定し、
メモリセルMCおよびダミーセルDCのコントロールゲート
に与える電位の差により差動アンプ11の入力ノードN1,N
2に電位差を生成する。
As shown, the control gate of the memory cell MC is
The dummy cells DC are biased based on the forward voltages of the four-stage bipolar transistors Q7 to Q11, and the dummy cell DC is biased based on the forward voltages of the three-stage bipolar transistors Q11 to Q13. In the above configuration, set the resistance values of the MOS transistors Q5 and Q6 that act as loads to the same,
The input nodes N1 and N of the differential amplifier 11 depend on the potential difference applied to the control gates of the memory cell MC and the dummy cell DC.
Generate a potential difference at 2.

まず、メモリセルMCがエレーズ状態、すなわちメモリセ
ルMCのダミーセルDCが同一特性の時には、コントロール
ゲートの電位の差によりメモリセルMC側により多くの電
流が流れ、ノードN1の電位がノードN2の電位よりも低く
なる。一方、メモリセルMCにデータをプログラムするこ
とにより、このセルMCの閾値電圧VTHがバイポーラトラ
ンジスタQ7〜Q10の順方向電圧Vfの和以上となると、ダ
ミーセルDC側をより多くの電流が流れ、ノードN2の電位
が低下してメモリセルMCとダミーセルDCとの間に電位差
が生ずる。これを差動アンプ11で感知して増幅すること
により、メモリセルMCから記憶データDを読み出す。
First, when the memory cell MC is in the erased state, that is, when the dummy cells DC of the memory cell MC have the same characteristics, more current flows to the memory cell MC side due to the potential difference of the control gate, and the potential of the node N1 is higher than that of the node N2. Will also be lower. On the other hand, by programming the data in the memory cell MC, when the threshold voltage V TH of this cell MC becomes equal to or higher than the sum of the forward voltage Vf of the bipolar transistors Q7 to Q10, more current flows through the dummy cell DC side and the node The potential of N2 drops and a potential difference occurs between the memory cell MC and the dummy cell DC. This is sensed and amplified by the differential amplifier 11 to read the stored data D from the memory cell MC.

上記第1図に示した回路の電源電圧依存性は、MOSトラ
ンジスタによって形成された回路部分は対称であるの
で、メモリセルMC側もダミーセルDC側も全く同じであ
る。これに対し、バイポーラトランジスタによる回路部
分は、バイポーラトランジスタの順方向電圧Vfは電流の
対数で決定されるため電源電圧が変動しても一定であ
り、メモリセルMCとダミーセルDCのコントロールゲート
の電位差はバイポーラトランジスタQ7〜Q13がオンして
いる限り保持される。この結果、電源Vcc電圧に対する
ノードN1,N2の電位の依存性は第2図に示すようにな
り、セルばらつきに強い回路が得られる。第2図におい
て、17は基準電位(ノードN2の電位)、18aはメモリセ
ルMCがオン状態の時のノードN1の電位、および18bはメ
モリセルMCがオフ状態の時のノードN1の電位の電源Vcc
電圧依存性である。
The power supply voltage dependence of the circuit shown in FIG. 1 is exactly the same on the memory cell MC side and the dummy cell DC side because the circuit portion formed by the MOS transistors is symmetrical. On the other hand, in the circuit portion using the bipolar transistor, the forward voltage Vf of the bipolar transistor is determined by the logarithm of the current, so that it is constant even if the power supply voltage changes, and the potential difference between the control gates of the memory cell MC and the dummy cell DC is It is held as long as the bipolar transistors Q7 to Q13 are on. As a result, the dependence of the potentials of the nodes N1 and N2 on the power supply Vcc voltage becomes as shown in FIG. 2, and a circuit resistant to cell variation can be obtained. In FIG. 2, 17 is a reference potential (potential of the node N2), 18a is a potential of the node N1 when the memory cell MC is on, and 18b is a power source of the potential of the node N1 when the memory cell MC is off. Vcc
It is voltage-dependent.

第3図は、この発明の他の実施例を示している。この回
路は、前記第6図の回路において可能であった動作最大
電圧Vccmaxによりセル特性のモニタ(ΔVTHの変動の測
定)ができるように前記第1図の回路を改良したもので
ある。すなわち、前記第6図の回路ではノードN1とN2と
で電源Vcc電圧に対する依存性が異なっているため、実
線12と実線13a〜13dの交点(差動アンプ11の出力が反転
する点)、例えばV1,V2を捜すことによりΔVTHの変動を
測定できた。しかし、前記第1図の回路では実線17(ノ
ードN2の電位)と実線18a,18b(ノードN1の電位)が交
わらないので、上述したような方法ではΔVTHの変動を
測定できない。そこで、次のように構成してΔVTHの変
動を測定している。すなわち、前記第1図の回路におけ
るトランジスタQ6と並列にイントリンシック型のMOSト
ランジスタQ14が設けられ、このMOSトランジスタQ14の
ゲートには、上記バイポーラトランジスタQ10と接地点V
ss間に接続されたNPN型バイポーラトランジスタQ15のベ
ース、および上記バイポーラトランジスタQ13と接地点V
ssに接続されたNPN型バイポーラトランジスタQ16のベー
スが接続される。この接続点には、電源Vccと接地点Vss
間に直列接続された抵抗R3とNPN型バイポーラトランジ
スタQ17との接続点が接続される。そして、上記バイポ
ーラトランジスタQ17のベースには、電源Vccと接地点Vs
s間に直列接続されたツェナーダイオードZDと抵抗R4と
の接続点が接続されて成る。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. This circuit is an improvement of the circuit shown in FIG. 1 so that the cell characteristics can be monitored (measurement of variation in ΔV TH ) by the maximum operating voltage Vccmax, which was possible in the circuit shown in FIG. That is, in the circuit of FIG. 6, since the nodes N1 and N2 have different dependences on the power supply Vcc voltage, the intersection of the solid line 12 and the solid lines 13a to 13d (the point at which the output of the differential amplifier 11 is inverted), for example, The variation of ΔV TH could be measured by searching V1 and V2. However, in the circuit shown in FIG. 1, since the solid line 17 (potential of the node N2) and the solid lines 18a and 18b (potential of the node N1) do not intersect, the variation of ΔV TH cannot be measured by the above method. Therefore, the following configuration is used to measure the variation of ΔV TH . That is, an intrinsic type MOS transistor Q14 is provided in parallel with the transistor Q6 in the circuit of FIG. 1, and the gate of the MOS transistor Q14 has the bipolar transistor Q10 and the ground point V.
The base of NPN bipolar transistor Q15 connected between ss and the bipolar transistor Q13 and ground point V
The base of the NPN bipolar transistor Q16 connected to ss is connected. At this connection point, the power supply Vcc and the ground point Vss
A connection point between the resistor R3 and the NPN bipolar transistor Q17 connected in series is connected between them. The power supply Vcc and the ground point Vs are connected to the base of the bipolar transistor Q17.
A connection point between a Zener diode ZD and a resistor R4 connected in series between s is connected.

上記のような構成において、電源Vcc電圧が8V以下でツ
ェナーダイオードZDがオフしている通常動作では、トラ
ンジスタQ17がオフするので、トランジスタQ15,Q16がオ
ン、負荷MOSトランジスタQ14がオフするため、前記第1
図の回路と全く同じ動作となる。一方、電源Vcc電圧が8
Vを越え、ツェナーダイオードZDがオン(ブレークダウ
ン)すると、トランジスタQ17がオンし、トランジスタQ
15,Q16がオフ、トランジスタQ14がオンする。これによ
って、メモリセルMCおよびダミーセルDCのゲートはそれ
ぞれ電源Vcc電圧にバイアスされる。この時は、負荷の
違いによりノードN1,N2に電位差が生成される。ノードN
2の電源電圧依存性は、第4図に実線17′で示すように
不連続点X3を境に変化し、ΔVTH=2.0、ΔVTH=2.5、お
よびΔVTH=3.0とそれぞれ交わる。上記不連続点X3の電
位V3を越えた点の電位、例えばV4,V5がそれぞれの閾値
電圧(ΔVTH=2.0,ΔVTH=3.0)における動作最大電圧
(Vccmax)となり、この電位に基づいてメモリセルの書
き込み量の検出も可能となる。
In the above-mentioned configuration, in the normal operation in which the power supply Vcc voltage is 8 V or less and the Zener diode ZD is off, the transistor Q17 is turned off, the transistors Q15 and Q16 are turned on, and the load MOS transistor Q14 is turned off. First
The operation is exactly the same as the circuit shown. On the other hand, the power supply Vcc voltage is 8
When V exceeds V and Zener diode ZD turns on (breakdown), transistor Q17 turns on and transistor Q17 turns on.
15, Q16 turns off, and transistor Q14 turns on. As a result, the gates of the memory cell MC and the dummy cell DC are biased to the power supply Vcc voltage. At this time, a potential difference is generated at the nodes N1 and N2 due to the difference in load. Node N
The power supply voltage dependency of 2 changes at the discontinuous point X3 as shown by the solid line 17 'in FIG. 4 and intersects with ΔV TH = 2.0, ΔV TH = 2.5, and ΔV TH = 3.0, respectively. The potential at a point exceeding the potential V3 at the discontinuous point X3, for example, V4, V5, becomes the maximum operating voltage (Vccmax) at each threshold voltage (ΔV TH = 2.0, ΔV TH = 3.0), and the memory is based on this potential. It is also possible to detect the cell write amount.

このように、不連続特性を持たせた場合は、不連続点X3
付近での発振が問題となる場合がある。
In this way, when the discontinuity characteristic is given, the discontinuity point X3
Oscillation in the vicinity may be a problem.

しかし、上記第4図の回路ではトランジスタのヒステリ
シス特性があるためにこれが緩和される。すなわち、ト
ランジスタQ15,Q16、およびQ17にはバイポーラトランジ
スタを用いているので、ベース蓄積効果によりトランジ
スタのオフする時間がオンする時間に比べて非常に長
い。従って、この時間以下の高周波に対しては発振する
ことはない。勿論、不連続点(変極点)X3は通常動作範
囲外であり、ΔVTHのモニタ以外のこの点を通過するこ
とはありえない。
However, in the circuit of FIG. 4 described above, this is alleviated because of the hysteresis characteristic of the transistor. That is, since bipolar transistors are used for the transistors Q15, Q16, and Q17, the turn-off time of the transistors due to the base accumulation effect is much longer than the turn-on time. Therefore, it does not oscillate at high frequencies below this time. Of course, the discontinuity point (inflection point) X3 is outside the normal operating range, and it is impossible to pass through this point other than the monitor of ΔV TH .

なお、前記第4図の回路では高電圧のモニタ用にツェナ
ーダイオードZDを使用したが、ダイオードの直列接続等
他の構成を用いても良い。
Although the Zener diode ZD is used for monitoring the high voltage in the circuit shown in FIG. 4, other configurations such as series connection of diodes may be used.

第5図は、この発明の他の実施例を示すもので、前記第
1図における第1のゲート電位発生回路15をNPN型のバ
イポーラトランジスタQ18,Q19および抵抗R5〜R7で構成
するとともに、第2のゲート電位発生回路16をNPN型の
バイポーラトランジスタQ20,Q21および抵抗R8〜R10で構
成している。すなわち、電源VccにはトランジスタQ18の
コレクタおよび抵抗R5の一端が接続される。上記トラン
ジスタQ18のベースには上記抵抗R5の他端およびトラン
ジスタQ19のコレクタが接続され、エミッタにはメモリ
セルMCのコントロールゲートおよび抵抗R6の一端が接続
される。前記抵抗R6の他端には上記トランジスタQ19の
ベースおよび抵抗R7の一端が接続される。そして、上記
トランジスタQ19のエミッタおよび抵抗R7の他端には接
地点Vssが接続されて第1のゲート電位発生回路15が構
成される。同様に、電源VccにはトランジスタQ20のコレ
クタおよび抵抗R8の一端が接続され、このトランジスタ
Q20のベースには抵抗R8の他端およびトランジスタQ21の
コレクタが接続されるとともに、エミッタにはダミーセ
ルDCのコントロールゲートおよび抵抗R9の一端が接続さ
れる。上記抵抗R9の他端には上記トランジスタQ12のベ
ースおよび抵抗R10の一端が接続される。そして、上記
トランジスタQ21のエミッタおよび抵抗R10の他端には接
地点Vssが接続されて第2のゲート電位発生回路16が構
成される。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, in which the first gate potential generating circuit 15 in FIG. 1 is composed of NPN type bipolar transistors Q18 and Q19 and resistors R5 to R7, and The second gate potential generating circuit 16 is composed of NPN type bipolar transistors Q20 and Q21 and resistors R8 to R10. That is, the collector of the transistor Q18 and one end of the resistor R5 are connected to the power supply Vcc. The base of the transistor Q18 is connected to the other end of the resistor R5 and the collector of the transistor Q19, and the emitter is connected to the control gate of the memory cell MC and one end of the resistor R6. The other end of the resistor R6 is connected to the base of the transistor Q19 and one end of the resistor R7. The ground point Vss is connected to the emitter of the transistor Q19 and the other end of the resistor R7 to form a first gate potential generation circuit 15. Similarly, the power supply Vcc is connected to the collector of the transistor Q20 and one end of the resistor R8.
The other end of the resistor R8 and the collector of the transistor Q21 are connected to the base of Q20, and the control gate of the dummy cell DC and one end of the resistor R9 are connected to the emitter. The other end of the resistor R9 is connected to the base of the transistor Q12 and one end of the resistor R10. The ground point Vss is connected to the emitter of the transistor Q21 and the other end of the resistor R10 to form the second gate potential generation circuit 16.

上記のような構成において、抵抗R6とR7およびR9とR10
の抵抗値の比をそれぞれ変えることにより、第1のゲー
ト電位発生回路15の出力と第2のゲート電位発生回路16
の出力との間で電位差を生成する。
In the above configuration, resistors R6 and R7 and R9 and R10
The output of the first gate potential generation circuit 15 and the second gate potential generation circuit 16 are changed by changing the ratio of the resistance values of
To produce a potential difference with the output of.

この様な構成においても、基本的には前記第1図の回路
と同じ動作を行ない、同じ効果が得られる。
Even in such a configuration, basically, the same operation as that of the circuit of FIG. 1 is performed and the same effect is obtained.

[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、電源電圧の変動
に対するマージンを多くとれるデータ読み出し回路を備
えた半導体記憶装置が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a semiconductor memory device including a data read circuit capable of providing a large margin for fluctuations in power supply voltage can be obtained.

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

第1図はこの発明の一実施例に係わる半導体記憶装置に
ついて説明するための回路図、第2図は上記第1図の回
路の電源電圧依存性を示す特性図、、第3図はこの発明
の他の実施例について説明するための回路図、第4図は
上記第3図の回路の電源電圧依存性を示す特性図、第5
図はこの発明の他の実施例について説明するための回路
図、第6図は従来の半導体記憶装置について説明するた
めの回路図、第7図は上記第6図の回路の電源電圧依存
性を示す特性図である。 11……差動アンプ、15……第1のゲート電位発生回路、
16……第2のゲート電位発生回路、MC……メモリセル、
DC……ダミーセル、Vcc……電源、Vss……接地点、R1,R
2……抵抗(負荷素子)、Q7〜Q13,Q18〜Q21……バイポ
ーラトランジスタ、R5〜R10……抵抗。
FIG. 1 is a circuit diagram for explaining a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram showing power supply voltage dependence of the circuit of FIG. 1, and FIG. 5 is a circuit diagram for explaining another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a characteristic diagram showing the power supply voltage dependence of the circuit of FIG. 3, and FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram for explaining another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a circuit diagram for explaining a conventional semiconductor memory device, and FIG. 7 is a power supply voltage dependence of the circuit of FIG. It is a characteristic view to show. 11 ... Differential amplifier, 15 ... First gate potential generation circuit,
16 ... Second gate potential generation circuit, MC ... Memory cell,
DC: dummy cell, Vcc: power supply, Vss: ground point, R1, R
2 ... Resistor (load element), Q7-Q13, Q18-Q21 ... Bipolar transistor, R5-R10 ... Resistor.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】メモリセルのコンダクタンスとダミーセル
のコンダクタンスとの差に応じて発生させた電位差を増
幅して記憶データの読み出しを行う不揮発性の半導体記
憶装置において、第1の電位供給源と第2の電位供給源
との電位差を分圧し、第1の電位供給源の電位に依存
し、第2の電位供給源の電位に依存しない第1の電位を
発生して上記メモリセルのゲートに印加する第1のゲー
ト電位発生回路と、上記第1の電位供給源と上記第2の
電位供給源との電位差を分圧し、上記第1の電位供給源
の電位に依存し、上記第2の電位供給源の電位に依存せ
ず且つ上記第1の電位と異なる第2の電位を発生して上
記ダミーセルのゲートに印加する第2のゲート電位発生
回路とを具備することを特徴とする半導体記憶装置。
1. A nonvolatile semiconductor memory device for amplifying a potential difference generated according to a difference between a conductance of a memory cell and a conductance of a dummy cell to read stored data, wherein a first potential supply source and a second potential supply source are provided. The potential difference from the potential supply source is generated, and a first potential that depends on the potential of the first potential supply source and does not depend on the potential of the second potential supply source is generated and applied to the gate of the memory cell. A first gate potential generating circuit, a potential difference between the first potential supply source and the second potential supply source is divided, and the second potential supply is dependent on the potential of the first potential supply source. 2. A semiconductor memory device comprising: a second gate potential generation circuit that generates a second potential that does not depend on the source potential and is different from the first potential and applies the second potential to the gate of the dummy cell.
【請求項2】前記第1,第2のゲート電位発生回路はそれ
ぞれ、一端が前記第2の電位供給源に接続される負荷素
子と、この負荷素子の他端と前記第1の電位供給源間に
直列接続され、ベース,コレクタ間が接続されたダイオ
ード接続のバイポーラトランジスタとを備え、上記負荷
素子とバイポーラトランジスタとの接続点から出力を得
るようにして成り、第1のゲート電位発生回路と第2の
ゲート電位発生回路とで上記直列接続されたバイポーラ
トランジスタの段数を変えることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の半導体記憶装置。
2. A load element having one end connected to the second potential supply source, each of the first and second gate potential generation circuits, the other end of the load element, and the first potential supply source. A diode-connected bipolar transistor having a base and a collector connected in series between the load element and the bipolar transistor, and an output is obtained from a connection point between the load element and the bipolar transistor. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the number of stages of the bipolar transistors connected in series is changed with the second gate potential generating circuit.
【請求項3】前記第1,第2のゲート電位発生回路はそれ
ぞれ、コレクタが前記第2の電位供給源に接続される第
1のバイポーラトランジスタと、この第1バイポーラト
ランジスタのコレクタ,ベース間に接続される第1の抵
抗と、上記第1バイポーラトランジスタのエミッタと前
記第1の電位供給源間に直列接続される第2,第3の抵抗
と、コレクタが上記第1バイポーラトランジスタのベー
スに接続され、エミッタが前記第1の電位供給源に接続
されるとともに、ベースが上記第2,第3抵抗の接続点に
接続される第2のバイポーラトランジスタとを備え、上
記第1バイポーラトランジスタのエミッタ側から出力を
得るようにして成り、上記第2,第3抵抗の比を第1のゲ
ート電位発生回路と第2のゲート電位発生回路とで変え
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体
記憶装置。
3. The first and second gate potential generation circuits respectively include a first bipolar transistor whose collector is connected to the second potential supply source, and a collector and a base of the first bipolar transistor. A first resistor connected, a second and a third resistor connected in series between the emitter of the first bipolar transistor and the first potential supply source, and a collector connected to the base of the first bipolar transistor. A second bipolar transistor having an emitter connected to the first potential supply source and a base connected to the connection point of the second and third resistors, and the emitter side of the first bipolar transistor. Is obtained by changing the ratio of the second and third resistors between the first gate potential generating circuit and the second gate potential generating circuit. Huh claim semiconductor memory device of the range preceding claim in.
【請求項4】メモリセルのコンダクタンスとダミーセル
のコンダクタンスとの差に応じて発生させた電位差を差
動アンプで増幅して記憶データの読み出しを行う不揮発
性の半導体記憶装置において、第1の電位供給源と第2
の電位供給源との電位差を分圧し、第1の電位供給源の
電位に依存し、第2の電位供給源の電位に依存しない第
1の電位を発生して上記メモリセルのゲートに印加する
第1のゲート電位発生回路と、上記第1の電位供給源と
上記第2の電位供給源との電位差を分圧し、上記第1の
電位供給源の電位に依存し、上記第2の電位供給源の電
位に依存せず且つ上記第1の電位と異なる第2の電位を
発生して上記ダミーセルのゲートに印加する第2のゲー
ト電位発生回路と、上記第1,第2の電位供給源間の電位
差が動作最大電圧に達した時に、上記第1,第2のゲート
電位発生回路の出力をそれぞれ上記第2の電位供給源の
電位に設定すると共に、上記メモリセルに接続される負
荷及び上記ダミーセルに接続される負荷の少なくとも一
方を変えて上記差動アンプの入力端間に電位差を発生せ
しめるモニタ手段とを具備することを特徴とする半導体
記憶装置。
4. A first potential supply in a non-volatile semiconductor memory device for amplifying a potential difference generated according to a difference between a conductance of a memory cell and a conductance of a dummy cell by a differential amplifier to read stored data. Source and second
The potential difference from the potential supply source is generated, and a first potential that depends on the potential of the first potential supply source and does not depend on the potential of the second potential supply source is generated and applied to the gate of the memory cell. A first gate potential generating circuit, a potential difference between the first potential supply source and the second potential supply source is divided, and the second potential supply is dependent on the potential of the first potential supply source. Between a second gate potential generating circuit that generates a second potential that does not depend on the potential of the source and is different from the first potential and applies the second potential to the gate of the dummy cell; and the first and second potential supply sources When the potential difference between the first and second gate potential generating circuits reaches the maximum operating voltage, the outputs of the first and second gate potential generating circuits are respectively set to the potential of the second potential supply source, and the load connected to the memory cell and the load By changing at least one of the loads connected to the dummy cells, the differential A semiconductor memory device comprising: monitor means for generating a potential difference between input terminals of an amplifier.
【請求項5】前記モニタ手段は、前記第1,第2の電位供
給源間の電位差が動作最大電圧に達したことを検出する
電位検出手段と、この電位検出手段によって動作最大電
圧を検知した時に、前記第1のゲート電位発生回路の出
力を前記第2の電位供給源の電位に設定する第1のスイ
ッチ手段と、上記電位検出手段によって動作最大電圧を
検知した時に、前記第2のゲート電位発生回路の出力を
前記第2の電位供給源の電位に設定する第2のスイッチ
手段と、上記電位検出手段によって動作最大電圧が検知
された時に、前記差動アンプにおけるダミーセル側の入
力端の負荷を低減せしめる手段とを備えることを特徴と
する特許請求の範囲第4項記載の半導体記憶装置。
5. The potential detecting means for detecting that the potential difference between the first and second potential supply sources has reached the maximum operating voltage, and the potential detecting means for detecting the maximum operating voltage. Sometimes, the first switch means for setting the output of the first gate potential generating circuit to the potential of the second potential supply source, and the second gate when the operating maximum voltage is detected by the potential detecting means. Second switch means for setting the output of the potential generating circuit to the potential of the second potential supply source, and the dummy cell side input end of the differential amplifier when the operation maximum voltage is detected by the potential detecting means. 5. A semiconductor memory device according to claim 4, further comprising means for reducing a load.
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JPS5812198A (en) * 1981-07-15 1983-01-24 Toshiba Corp Semiconductor nonvolatile read-only memory

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