JPH0737393A - Multilevel memory - Google Patents

Multilevel memory

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JPH0737393A
JPH0737393A JP18229393A JP18229393A JPH0737393A JP H0737393 A JPH0737393 A JP H0737393A JP 18229393 A JP18229393 A JP 18229393A JP 18229393 A JP18229393 A JP 18229393A JP H0737393 A JPH0737393 A JP H0737393A
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    • G11C2211/5642Multilevel memory with buffers, latches, registers at input or output

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To omit an encoder and to reduce the number of sense amplifiers by reading one bit of a superordinate bit at the time of reading at an initial stage, reading one subordinate bit at the time of reading at next stage, and controlling reading and holding of data with a controller. CONSTITUTION:A sequencer 7 is operated at a rise of a read signal, and a reference potential VC2 is output at a rising node C of a signal phi1. A read potential is compared with a potential VC2 by a sense amplifier 3. Since the read potential is low, 'H' is output to a node E, and held in an FF 61. Then, 'H' is output at a rising node H of a signal phi4, a transistor D51 is connected to a bias circuit 4, and a reference potential VC1 is output to the node C. The read potential is compared with the potential VC1 by the amplifier 3. Since the read potential is high, 'L' is output to the node E, and held in an FF 62. As a result, 'H' is output to an OUT 1 in response to stored data of a memory cell transistor, and 'L' is output to an OUT 2. Thus, a circuit can be simplified.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は多値メモリに関する。特
に、マスクROMやEPROM、EEPROM等におい
て、1メモリセルに4値以上のデータを記憶する際の読
み出し回路に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to multi-valued memories. In particular, it relates to a read circuit for storing four or more values of data in one memory cell in a mask ROM, EPROM, EEPROM or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体記憶装置の記憶容量を
飛躍的に高めるため、多値メモリが検討されてきた。通
常の半導体メモリが1メモリセルに“0”及び“1”の
2値、すなわち1ビットのデータを記憶するのに対し、
多値メモリでは、1メモリセルに例えば“00”、“0
1”、“10”、“11”の4値、すなわち2ビットの
データを記憶する。マスクROMであれば、メモリセル
トランジスタのチャネル長やチャネル幅を異ならせるこ
とにより、またはチャネルイオン注入によるしきい値調
整によりメモリセルトランジスタのコンダクタンスを変
化させて多値記憶を行う。EPROMやEEPROMで
あれば、浮遊ゲートへの電子の注入量を異ならせること
によりメモリセルトランジスタのコンダクタンスを変化
させ行う。例えば、メモリセルトランジスタのコンダク
タンスを4通りに変化させれば1メモリセルに2ビット
のデータを記憶することができ、この結果、通常の半導
体メモリの二倍の記憶容量が実現される。
2. Description of the Related Art Conventionally, multi-valued memories have been studied in order to dramatically increase the storage capacity of semiconductor memory devices. While an ordinary semiconductor memory stores binary data of “0” and “1” in one memory cell, that is, 1-bit data,
In a multi-valued memory, for example, "00", "0" are assigned to one memory cell.
It stores four values of 1 ”,“ 10 ”, and“ 11 ”, that is, 2 bits of data. In the case of a mask ROM, the channel length and the channel width of the memory cell transistors are made different, or by channel ion implantation. Multivalue storage is performed by changing the conductance of the memory cell transistor by adjusting the threshold value.In the case of EPROM or EEPROM, the conductance of the memory cell transistor is changed by changing the amount of electrons injected into the floating gate. By changing the conductance of the memory cell transistor in four ways, 2-bit data can be stored in one memory cell, and as a result, a storage capacity double that of a normal semiconductor memory can be realized.

【0003】このような多値メモリの例として、マスク
ROMに適用したものが特開昭57−58298や、W
O80/01119(PCT/US79/00989)
に詳細に記載されている。また、EEPROMに適用し
たものが特開平2−40198に詳細に記載されてい
る。
As an example of such a multi-valued memory, the one applied to a mask ROM is disclosed in JP-A-57-58298 and W.
O80 / 01119 (PCT / US79 / 00989)
Are described in detail in. Further, the one applied to the EEPROM is described in detail in JP-A No. 2-40198.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、多値メ
モリは1メモリセルに多値レベルのデータを記憶するた
めに、半導体メモリの記憶容量を飛躍的に向上させるこ
とができる。しかし、メモリセルは読み出したデータを
アナログ的に、例えば電圧や電流としてこれを出力する
ため、多値メモリの読み出し回路は通常のメモリの読み
出し回路よりも複雑になるという問題があった。
As described above, since the multilevel memory stores multilevel data in one memory cell, the storage capacity of the semiconductor memory can be dramatically improved. However, since the memory cell outputs the read data in an analog manner, for example, as voltage or current, there is a problem that the read circuit of the multilevel memory becomes more complicated than the read circuit of the normal memory.

【0005】例えば、特開昭57−58298や、WO
80/01119(PCT/US79/00989)に
はいずれも4値のデータを1メモリセルに記憶する例が
記載されているが、このためには3種類のVref (参照
電位)発生回路と3個のディファレンシャル型センスア
ンプを用いている。さらに、これらディファレンシャル
型センスアンプの出力を2ビットのデータに変換するエ
ンコーダ回路が必要になる。これはチップ面積の増大に
つながっていた。
For example, JP-A-57-58298 and WO
80/01119 (PCT / US79 / 00989) describes an example in which 4-level data is stored in one memory cell. For this purpose, three types of Vref (reference potential) generation circuits and three The differential sense amplifier of is used. Further, an encoder circuit for converting the outputs of these differential type sense amplifiers into 2-bit data is required. This led to an increase in chip area.

【0006】本発明は、このような欠点を除去し、ディ
ファレンシャル型センスアンプの個数を減らし、エンコ
ーダ回路を省略した多値メモリを提供することを目的と
する。
An object of the present invention is to eliminate such drawbacks, reduce the number of differential type sense amplifiers, and provide a multi-valued memory in which an encoder circuit is omitted.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、コンダクタンスの違いにより4値以上
のデータを記憶するメモリセルトランジスタを複数有す
る多値メモリセルアレイと、メモリセルトランジスタの
コンダクタンスに応じて読み出し電位を発生させるビッ
ト線バアイス回路と、複数値の参照電位を発生させる参
照電位発生回路と、読み出し電位と参照電位とを比較し
比較結果に応じたデータを出力するセンスアンプと、第
1及び第2のフリップフロップ回路を含み、複数段から
なる読み出し動作の初段においては参照電位発生回路に
所定レベルの電位を出力させセンスアンプの出力データ
を第1のフリップフロップ回路に保持し、次段において
は読み出し電位が初段の参照電位よりも低いときは当該
参照電位のレベルを低下させ、読み出し電位が初段の参
照電位よりも高いときは当該参照電位のレベルを上昇さ
せ、センスアンプの出力データを第2のフリップフロッ
プ回路に保持する読み出し制御回路とを具備することを
特徴とする多値メモリを提供する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a multi-valued memory cell array having a plurality of memory cell transistors for storing four or more values of data due to a difference in conductance, and a conductance of the memory cell transistors. A bit line Baice circuit for generating a read potential according to the reference potential generation circuit for generating a plurality of reference potentials, a sense amplifier for comparing the read potential and the reference potential and outputting data according to the comparison result, In the first stage of a read operation including a plurality of stages including the first and second flip-flop circuits, the reference potential generating circuit outputs a potential of a predetermined level, and the output data of the sense amplifier is held in the first flip-flop circuit. In the next stage, when the read potential is lower than the reference potential in the first stage, the level of the reference potential And a read control circuit that lowers the level of the reference potential when the read potential is higher than the reference potential of the first stage and holds the output data of the sense amplifier in the second flip-flop circuit. To provide multi-valued memory.

【0008】また、コンダクタンスの違いにより4値以
上のデータを記憶するメモリセルトランジスタを複数有
する多値メモリセルアレイと、メモリセルトランジスタ
のコンダクタンスに応じて読み出し電位を発生させるビ
ット線バアイス回路と、第1の参照電位を発生させる第
1の参照電位発生回路と、第1の参照電位よりも高い第
2の参照電位を発生させる第2の参照電位発生回路と、
第2の参照電位よりも高い第3の参照電位を発生させる
第3の参照電位発生回路と、読み出し電位と第1乃至第
3の参照電位とを比較し比較結果に応じたデータを出力
するセンスアンプと、第1及び第2のフリップフロップ
回路を含み、複数段からなる読み出し動作の初段におい
ては第2の参照電位をセンスアンプに入力しこのセンス
アンプの出力データを第1のフリップフロップ回路に保
持し、次段においては読み出し電位が第2の参照電位よ
りも低いときは第1の参照電位をセンスアンプに入力
し、読み出し電位が第2の参照電位よりも高いときは第
3の参照電位をセンスアンプに入力させ、センスアンプ
の出力データを第2のフリップフロップ回路に保持する
読み出し制御回路とを具備することを特徴とする多値メ
モリを提供する。
Further, a multi-valued memory cell array having a plurality of memory cell transistors for storing four or more values of data due to a difference in conductance, a bit line Baice circuit for generating a read potential according to the conductance of the memory cell transistors, and a first A first reference potential generating circuit for generating a reference potential of, and a second reference potential generating circuit for generating a second reference potential higher than the first reference potential,
A third reference potential generation circuit that generates a third reference potential higher than the second reference potential, and a sense that compares the read potential with the first to third reference potentials and outputs data according to the comparison result. An amplifier and first and second flip-flop circuits are included. In the first stage of a read operation including a plurality of stages, the second reference potential is input to the sense amplifier, and the output data of this sense amplifier is input to the first flip-flop circuit. In the next stage, when the read potential is lower than the second reference potential, the first reference potential is input to the sense amplifier, and when the read potential is higher than the second reference potential, the third reference potential is held. To a sense amplifier, and a read control circuit for holding output data of the sense amplifier in a second flip-flop circuit is provided.

【0009】[0009]

【作用】本発明で提供する手段を用いると、初段の読み
出し上位1ビット分の読み出し(“1X”若しくは“0
X”)を行え、次段の読み出し動作で下位1ビット分の
読み出し(“X1”若しくは“X0”)を行える。この
際、次段の読み出し動作は初段の読み出し動作によって
影響を受ける。この結果、エンコーダを省略し、センス
アンプの数も減らすことができる。
When the means provided by the present invention is used, the reading of the upper 1 bit of the first read (“1X” or “0”) is performed.
X ") can be performed, and the lower-order 1 bit can be read (" X1 "or" X0 ") in the read operation of the next stage. At this time, the read operation of the next stage is affected by the read operation of the first stage. By omitting the encoder, the number of sense amplifiers can be reduced.

【0010】[0010]

【実施例】本発明の第1の実施例を[図1]〜[図4]
を用いて説明する。本発明の多値メモリは[図1]に示
すような構成をしている。すなわち、メモリセルアレイ
1と、バイアス回路2と、センスアンプ回路3と、参照
電位発生回路5と、読み出し制御回路6と、シーケンサ
7とからなる。
[First Embodiment] [First Embodiment] [Fig. 1] to [Fig. 4]
Will be explained. The multi-valued memory of the present invention has a structure as shown in FIG. That is, it includes a memory cell array 1, a bias circuit 2, a sense amplifier circuit 3, a reference potential generation circuit 5, a read control circuit 6, and a sequencer 7.

【0011】メモリセルアレイ1は後述するようにコン
ダクタンスの違いにより4値のデータを記憶するメモリ
セルトランジスタM11、M12、M13がマトリクス状に配
置されている。同一の行に配置されたメモリセルトラン
ジスタの制御ゲートは同一のワード線WLに接続されて
いる。ワード線WLは図示しないロウデコーダ及びワー
ド線駆動回路に接続され、選択時には“H”(5V)、
非選択時には“L”(0V)となる。同一の列に配置さ
れたメモリセルトランジスタのドレインはビット線BL
に接続され、これはカラムゲートトランジスタQ11、Q
12、Q13を介してバイアス回路2に共通接続されてい
る。
As will be described later, the memory cell array 1 has memory cell transistors M11, M12 and M13 for storing four-valued data arranged in a matrix according to the difference in conductance. The control gates of the memory cell transistors arranged in the same row are connected to the same word line WL. The word line WL is connected to a row decoder and a word line drive circuit (not shown), and is "H" (5V) when selected.
When it is not selected, it becomes "L" (0V). The drains of the memory cell transistors arranged in the same column are bit lines BL
Connected to column gate transistors Q11 and Q.
Commonly connected to the bias circuit 2 via 12 and Q13.

【0012】バイアス回路2は[図2](a)に示すよ
うにトランジスタQ21、Q22及びインバータ21、22
及びPチャネルトランジスタQ23から構成されている。
これらバイアス回路はメモリセルトランジスタM11等の
コンダクタンスに応じた電位を読み出し電位としてこれ
をノードBに出力する。
The bias circuit 2 includes transistors Q21, Q22 and inverters 21, 22 as shown in FIG. 2 (a).
And a P-channel transistor Q23.
These bias circuits use a potential corresponding to the conductance of the memory cell transistor M11 or the like as a read potential and output it to the node B.

【0013】センスアンプ回路3はノードBの電位(読
み出し電位)とノードCの電位(参照電位)とを比較
し、読み出し電位の方が参照電位よりも低ければ“H”
をノードEに出力し、読み出し電位の方が参照電位より
も高ければ“L”をノードEに出力する。具体的な回路
構成は[図2](b)に示す。すなわち、Pチャネルト
ランジスタQ32及びQ33からなる作動回路と、定電流源
として機能するPチャネルトランジスタQ31と、Nチャ
ネルトランジスタQ34及びQ35とからなるカレントミラ
ー型負荷とからなるディファレンシャルセンスアンプ
と、さらにそれを増幅するインバータ31、32からな
る。
The sense amplifier circuit 3 compares the potential of the node B (read potential) with the potential of the node C (reference potential), and if the read potential is lower than the reference potential, "H".
Is output to the node E, and if the read potential is higher than the reference potential, "L" is output to the node E. A specific circuit configuration is shown in FIG. 2 (b). That is, a differential sense amplifier including an operating circuit including P-channel transistors Q32 and Q33, a P-channel transistor Q31 functioning as a constant current source, and a current mirror type load including N-channel transistors Q34 and Q35, and further a differential sense amplifier including the differential sense amplifier. It comprises inverters 31 and 32 for amplification.

【0014】参照電位発生回路5は異なるコンダクタン
スを有するダミーセルトランジスタD51、D52、D53
と、これらのドレインを共通接続したノードDに接続さ
れたバイアス回路4と、ダミーセルトランジスタとバイ
アス発生回路4との間に接続されたカラムゲートトラン
ジスタQ51、Q52、Q53とからなる。トランジスタQ52
の制御ゲートは信号φ1 により制御され、トランジスタ
Q51は信号Hにより、トランジスタQ53は信号Iにより
制御される。このため、ノードI、ノードHの電位によ
り異なったレベルの参照電位をノードCに出力できる。
バイアス回路4は[図2](b)に示す如く、バイアス
回路3とほぼ同様の構成をしているが、トランジスタQ
23のコンダクタンスは大きく設定されている。
The reference potential generating circuit 5 is a dummy cell transistor D51, D52, D53 having different conductances.
And a bias circuit 4 connected to a node D having these drains commonly connected, and column gate transistors Q51, Q52, Q53 connected between the dummy cell transistor and the bias generation circuit 4. Transistor Q52
Control gate is controlled by signal φ1, transistor Q51 is controlled by signal H, and transistor Q53 is controlled by signal I. Therefore, reference potentials of different levels can be output to the node C depending on the potentials of the node I and the node H.
The bias circuit 4 has substantially the same configuration as the bias circuit 3 as shown in FIG.
The conductance of 23 is set large.

【0015】読み出し制御回路6は、フリップフロップ
回路61、62と、ノードEとフリップフロップ回路6
1とを接続するトランジスタQ65と、ノードEとフリッ
プフロップ回路62とを接続するトランジスタQ66と、
ノードHとフリップフロップ回路61の一端とを接続す
るトランジスタQ61と、ノードHを放電するトランジス
タQ62と、ノードIとフリップフロップ回路61の他端
とを接続するトランジスタQ63と、ノードIを放電する
トランジスタQ64とからなる。トランジスタQ65の制御
ゲートには信号φ3 が、トランジスタQ66の制御ゲート
には信号φ2 が入力されている。また、トランジスタQ
61、Q63の制御ゲートには信号φ4 が、トランジスタQ
62、Q64の制御ゲートには信号/φ4 が入力されてい
る。
The read control circuit 6 includes flip-flop circuits 61 and 62, a node E and a flip-flop circuit 6.
A transistor Q65 for connecting 1 and a transistor Q66 for connecting the node E and the flip-flop circuit 62;
A transistor Q61 that connects the node H and one end of the flip-flop circuit 61, a transistor Q62 that discharges the node H, a transistor Q63 that connects the node I and the other end of the flip-flop circuit 61, and a transistor that discharges the node I. It consists of Q64. The signal φ3 is input to the control gate of the transistor Q65, and the signal φ2 is input to the control gate of the transistor Q66. Also, the transistor Q
Signal φ4 is applied to the control gates of 61 and Q63 by the transistor Q.
The signal / φ4 is input to the control gates of 62 and Q64.

【0016】シーケンサー7は[図2](c)に示す如
くの構成をしており、回路動作に必要な種々の信号(φ
1 〜φ4 )を発生させる。このシーケンサの動作説明は
後述する。
The sequencer 7 has a structure as shown in FIG. 2 (c), and has various signals (φ) necessary for the circuit operation.
1 to φ4) is generated. The operation of this sequencer will be described later.

【0017】続いて、多値メモリのメモリセルについ
て、[図3]を用いて説明する。[図3](a)にはメ
モリセルトランジスタの断面図を示してある。すなわ
ち、P型半導体基板10の表面に間隔をあけて設けられ
たN型のソース領域12及びドレイン領域11と、両領
域の間のチャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成さ
れたゲート電極14とからなる。チャネル領域には所定
量のP型不純物がイオン注入がされており、この注入量
によってコンダクタンスが4通りに調整されている。こ
のメモリセルトランジスタのソースを接地し、ゲート電
圧Vg とId との関係についてイオン注入量をパラメー
タにしてグラフにしたのが[図3](b)である。イオ
ン注入量の少ない順に“11”、“10”、“01”、
“00”のデータを記憶し、それぞれのしきい値はVth
1 、Vth2 、Vth3 、Vth4 である。このように、ゲー
ト電極に5Vの電圧を印加したときには、記憶したデー
タに応じて異なった電流を流す。これらメモリセルトラ
ンジスタはカラムゲートトランジスタQ11等を介してバ
イアス回路2に接続されている。[図3](c)は多数
個のメモリセルトランジスタの読み出し電位VB の分布
を示している。読み出し電位はその低い順に、“1
1”、“10”、“01”、“00”となる。ただし、
Vg は5Vである。前述したダミーセルトランジスタの
しきい値はD51はVth1 、D52はVth2 、D53はVth3
である。すなわち、“11”、“10”、“01”に対
応する。しかし、ダミーセル側の負荷トランジスタのコ
ンダクタンスがメモリセル側と比較して大きいため、ノ
ードCの電位VC は、ダミーセルトランジスタD51が接
続されたときはVc1、D52が接続された時はVc2、D53
が接続されたときはVc3となる。図示した通り、Vc1は
“11”、“10”との識別に、Vc2は“10”、“0
1”の識別に、Vc3は“01”、“00”との識別に用
いる。
Next, the memory cell of the multilevel memory will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows a sectional view of the memory cell transistor. That is, the N-type source region 12 and the drain region 11 provided at intervals on the surface of the P-type semiconductor substrate 10 and the gate electrode 14 formed on the channel region between both regions via the gate insulating film. Consists of. A predetermined amount of P-type impurity is ion-implanted into the channel region, and the conductance is adjusted in four ways by the amount of implantation. The source of this memory cell transistor is grounded, and the relationship between the gate voltage Vg and Id is shown in a graph with the ion implantation amount as a parameter [FIG. 3] (b). “11”, “10”, “01”, in ascending order of ion implantation amount,
The data of "00" is stored, and each threshold value is Vth.
1, Vth2, Vth3, Vth4. Thus, when a voltage of 5 V is applied to the gate electrode, different currents flow according to the stored data. These memory cell transistors are connected to the bias circuit 2 via the column gate transistor Q11 and the like. [FIG. 3] (c) shows the distribution of the read potential VB of a large number of memory cell transistors. The read potentials are "1" in ascending order.
1 ”,“ 10 ”,“ 01 ”,“ 00 ”.
Vg is 5V. The threshold values of the dummy cell transistors described above are Vth1 for D51, Vth2 for D52, and Vth3 for D53.
Is. That is, it corresponds to “11”, “10”, and “01”. However, since the conductance of the load transistor on the dummy cell side is larger than that on the memory cell side, the potential VC at the node C is Vc1 when the dummy cell transistor D51 is connected, and Vc2 and D53 when D52 is connected.
Is connected to Vc3. As shown, Vc1 is identified as "11" or "10", and Vc2 is identified as "10" or "0".
Vc3 is used to identify "1" and "01" and "00".

【0018】続いて、読み出し動作について説明する。
[図4]に読み出し時のタイムチャートを示す。読み出
すメモリセルには“10”が記憶されていると仮定す
る。Read信号が立ち上がると、シーケンサー7が動
作を開始し、所定の遅延時間の後に信号φ1 が立ち上が
る。同時にトランジスタQ52が導通し、ダミーセルトラ
ンジスタD52とバイアス回路4とが接続され、ノードC
にはVc2が出力される。ここで、センスアンプ回路3に
より読み出し電位と参照電位(Vc2)との比較が行わ
れ、この結果読み出し電位の方が低いため、ノードEに
“H”が出力される。続いて、所定の遅延時間の後にφ
3 の短いパルスがトランジスタQ65の制御ゲートに入力
される。この結果、ノードEのデータ“H”がフリップ
フロップ回路61に保持される。続いてφ1 も立ち下が
る。さらに所定時間の遅延の後、φ4が立ち上がりトラ
ンジスタQ61及びQ62は導通し、ノードH及びノードI
にはフリップフロップ回路61に応じた信号が出力され
る。ここではノードHに“H”が出力される。同時にト
ランジスタQ51が導通し、ダミーセルトランジスタD51
とバイアス回路4とが接続され、ノードCにはVc1が出
力される。ここで、センスアンプ回路3により読み出し
電位と参照電位(Vc1)との比較が行われ、この結果読
み出し電位の方が高いため、ノードEに“L”が出力さ
れる。続いて、所定の遅延時間の後にφ2 の短いパルス
がトランジスタQ66の制御ゲートに入力される。この結
果、ノードEのデータ“L”がフリップフロップ回路6
2に保持される。続いてφ4 も立ち下がる。この結果、
メモリセルトランジスタの記憶データ“10”に対応し
て、out1 には“H”が、out2 には“L”が出力
される。
Next, the read operation will be described.
[FIG. 4] shows a time chart at the time of reading. It is assumed that "10" is stored in the memory cell to be read. When the Read signal rises, the sequencer 7 starts operating and the signal φ1 rises after a predetermined delay time. At the same time, the transistor Q52 becomes conductive, the dummy cell transistor D52 and the bias circuit 4 are connected, and the node C
Vc2 is output to. Here, the sense amplifier circuit 3 compares the read potential with the reference potential (Vc2). As a result, since the read potential is lower, "H" is output to the node E. Then, after a predetermined delay time, φ
A short pulse of 3 is input to the control gate of transistor Q65. As a result, the data “H” at the node E is held in the flip-flop circuit 61. Then φ1 also falls. After a delay of a predetermined time, φ4 rises and the transistors Q61 and Q62 become conductive, so that the node H and the node I
A signal corresponding to the flip-flop circuit 61 is output to. Here, “H” is output to the node H. At the same time, the transistor Q51 becomes conductive and the dummy cell transistor D51
Is connected to the bias circuit 4, and Vc1 is output to the node C. Here, the read potential and the reference potential (Vc1) are compared by the sense amplifier circuit 3. As a result, the read potential is higher, so that "L" is output to the node E. Then, after a predetermined delay time, a short pulse of φ2 is input to the control gate of the transistor Q66. As a result, the data “L” at the node E is changed to the flip-flop circuit 6
Held at 2. Then φ4 also falls. As a result,
Corresponding to the stored data "10" of the memory cell transistor, "H" is output to out1 and "L" is output to out2.

【0019】これは、一回目(初段)の読み出し動作で
は上位ビットの読み出しがなされ、これは“H”すなわ
ち“1”であり、また、二回目(次段)の読み出し動作
では下位ビットの読み出しがなされ、これは“L”すな
わち“0”である例である。二回目の読み出し動作で
は、“11”か“10”かの判定がなされた。
This is because the upper bit is read in the first (first stage) read operation, which is "H" or "1", and the lower bit is read in the second (next stage) read operation. This is an example of "L" or "0". In the second read operation, it was judged whether it was "11" or "10".

【0020】上述の例とは逆に、一回目の読み出し動作
で読み出し電位の方が参照電位よりも高い場合にはフリ
ップフロップ回路61のノードFには“L”が保持され
る。この結果、ノードIが“H”レベルとなり、トラン
ジスタQ53が導通するため、ノードCにはVc3が出力さ
れる。したがって、二回目の読み出し動作では“01”
か“00”かの判定がなされる。
Contrary to the above example, when the read potential is higher than the reference potential in the first read operation, the node F of the flip-flop circuit 61 holds "L". As a result, the node I becomes "H" level and the transistor Q53 becomes conductive, so that Vc3 is output to the node C. Therefore, in the second read operation, "01"
Or "00" is determined.

【0021】以上をまとめると、初段(φ1 が“H”の
間)の読み出し動作で上位1ビット分の読み出し(“1
X”若しくは“0X”)が行われ、次段の読み出し動作
で下位1ビット分の読み出し(“X1”若しくは“X
0”)を行われる。この際、次段の読み出し動作は初段
の読み出し動作によって影響を受ける。この結果、エン
コーダを省略し、センスアンプの数も3つから1つに減
らすことができる。これはチップ面積の削減につなが
る。
To summarize the above, in the read operation of the first stage (while φ1 is "H"), the upper 1 bit is read ("1").
X "or" 0X "is performed, and the lower one bit is read (" X1 "or" X "in the read operation of the next stage.
0 "). At this time, the read operation of the next stage is affected by the read operation of the first stage. As a result, the encoder can be omitted and the number of sense amplifiers can be reduced from three to one. Reduces the chip area.

【0022】続いて、第1の実施例の変形例を[図5]
を参照して説明する。[図5](a)は読み出し制御回
路6の変形例である。[図1]と対応する素子には同様
の図番を付してある。すなわち、フリップフロップ回路
61、62と、ノードEとフリップフロップ回路61と
を接続するトランジスタQ65と、ノードEとフリップフ
ロップ回路62とを接続するトランジスタQ66と、ノー
ドHとφ4 の端子とを接続するトランジスタQ61と、ノ
ードHを放電するトランジスタQ62と、ノードIとφ4
の端子と接続するトランジスタQ63と、ノードIを放電
するトランジスタQ64とからなる。トランジスタQ65の
制御ゲートには信号φ3 が、トランジスタQ66の制御ゲ
ートには信号φ2 が入力されている。また、トランジス
タQ61、Q64の制御ゲートにはフリップフロップ回路6
1の一端が、トランジスタQ62、Q63の制御ゲートには
フリップフロップ回路61の他端がそれぞれ接続されて
いる。
Next, a modification of the first embodiment [FIG. 5].
Will be described with reference to. FIG. 5A shows a modification of the read control circuit 6. Elements corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. That is, the flip-flop circuits 61 and 62, the transistor Q65 connecting the node E and the flip-flop circuit 61, the transistor Q66 connecting the node E and the flip-flop circuit 62, and the node H and the terminal of φ4 are connected. Transistor Q61, transistor Q62 discharging node H, node I and φ4
It is composed of a transistor Q63 connected to the terminal and a transistor Q64 discharging the node I. The signal φ3 is input to the control gate of the transistor Q65, and the signal φ2 is input to the control gate of the transistor Q66. Further, the flip-flop circuit 6 is connected to the control gates of the transistors Q61 and Q64.
One end of the flip-flop circuit 61 is connected to the control gates of the transistors Q62 and Q63.

【0023】[図5](b)には参照電位発生回路5の
変形例を示す。すなわち、ダミーセルD51、D52、D53
が、制御ゲートが電源電位に接続されたトランジスタQ
51、Q52、Q53を介してバイアス回路4に接続されてい
る。ダミーセルD51、D52、D53の制御ゲートにはそれ
ぞれ信号H、信号φ1 、信号Iが入力されている。これ
は、これは、ダミーセルの選択をセルのゲート電圧で制
御する例である。
A modified example of the reference potential generating circuit 5 is shown in FIG. 5 (b). That is, the dummy cells D51, D52, D53
Is a transistor Q whose control gate is connected to the power supply potential
It is connected to the bias circuit 4 via 51, Q52 and Q53. A signal H, a signal φ1, and a signal I are input to the control gates of the dummy cells D51, D52, D53, respectively. This is an example in which the selection of the dummy cell is controlled by the gate voltage of the cell.

【0024】[図5]の各変形例の動作は、第1の実施
例とほぼ同様であり、全く共通のシーケンサー7を用い
ることにより動作するため、説明を省略する。続いて、
本発明の第2の実施例を[図6]及び[図7]を参照し
て説明する。これは、複数のメモリセルアレイMAにつ
いて、参照電位発生回路8を共通化した例である。
The operation of each modified example of FIG. 5 is almost the same as that of the first embodiment, and the operation is performed by using the sequencer 7 which is completely common, and therefore the description thereof is omitted. continue,
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. This is an example in which the reference potential generation circuit 8 is commonly used for a plurality of memory cell arrays MA.

【0025】[図6]に第2の実施例の回路構成図を示
す。すなわち、4つのメモリセルアレイMA1 、MA2
、MA3 、MA4 と、それぞれに対応して設けられた
読み出し回路RC1 、RC2 、RC3 、RC4 と、参照
電位発生回路8とからなる。参照電位発生回路8は3種
類の参照電位(Vc1、Vc2、Vc3)を共通参照電位線R
1 、R2 、R3 にそれぞれ出力し、これらの参照電位は
各読み出し回路に入力されている。
FIG. 6 shows a circuit configuration diagram of the second embodiment. That is, four memory cell arrays MA1 and MA2
, MA3, MA4, read circuits RC1, RC2, RC3, RC4 provided correspondingly, and a reference potential generating circuit 8. The reference potential generation circuit 8 supplies three types of reference potentials (Vc1, Vc2, Vc3) to the common reference potential line R.
It outputs to 1, R2, and R3, respectively, and these reference potentials are input to each reading circuit.

【0026】[図7]は[図6]の一つのメモリセルア
レイMA1 、読み出し回路RC1 、参照電位発生回路8
を取り出して詳細に示した例である。メモリセルアレイ
MA1 はコンダクタンスの違いにより4値のデータを記
憶するメモリセルトランジスタM11、M12、M13がマト
リクス状に配置されている。同一の行に配置されたメモ
リセルトランジスタの制御ゲートは同一のワード線WL
に接続されている。ワード線WLは図示しないロウデコ
ーダ及びワード線駆動回路に接続され、選択時には
“H”(5V)、非選択時には“L”(0V)となる。
同一の列に配置されたメモリセルトランジスタのドレイ
ンはビット線BLに接続され、これはカラムゲートトラ
ンジスタQ11、Q12、Q13を介してバイアス回路94に
共通接続されている。
FIG. 7 shows one memory cell array MA1, read circuit RC1, reference potential generating circuit 8 of FIG.
This is an example in which is extracted and shown in detail. The memory cell array MA1 has memory cell transistors M11, M12, and M13 that store four-valued data depending on the difference in conductance arranged in a matrix. The control gates of the memory cell transistors arranged in the same row have the same word line WL.
It is connected to the. The word line WL is connected to a row decoder and a word line drive circuit (not shown), and becomes "H" (5V) when selected and "L" (0V) when not selected.
The drains of the memory cell transistors arranged in the same column are connected to the bit line BL, which is commonly connected to the bias circuit 94 via the column gate transistors Q11, Q12, Q13.

【0027】読み出し回路RC1 はバイアス回路94
と、センスアンプ回路95と、フリップフロップ回路6
1、62と、参照電位選択回路91とからなる。バイア
ス回路94及びセンスアンプ回路95は第1の実施例と
ほぼ同様である。読み出し回路RC1 はさらに、フリッ
プフロップ回路61、62と、ノードEとフリップフロ
ップ回路61とを接続するトランジスタQ65と、ノード
Eとフリップフロップ回路62とを接続するトランジス
タQ66と、ノードHとフリップフロップ回路61の一端
とを接続するトランジスタQ61と、ノードHを放電する
トランジスタQ62と、ノードIとフリップフロップ回路
61の他端とを接続するトランジスタQ63と、ノードI
を放電するトランジスタQ64とからなる。トランジスタ
Q65の制御ゲートには信号φ3 が、トランジスタQ66の
制御ゲートには信号φ2 が入力されている。また、トラ
ンジスタQ61、Q63の制御ゲートには信号φ4 が、トラ
ンジスタQ62、Q64の制御ゲートには信号/φ4 が入力
されている。
The read circuit RC1 is a bias circuit 94.
, Sense amplifier circuit 95, and flip-flop circuit 6
1, 62 and a reference potential selection circuit 91. The bias circuit 94 and the sense amplifier circuit 95 are almost the same as those in the first embodiment. The read circuit RC1 further includes flip-flop circuits 61 and 62, a transistor Q65 connecting the node E and the flip-flop circuit 61, a transistor Q66 connecting the node E and the flip-flop circuit 62, a node H and the flip-flop circuit. A transistor Q61 connecting one end of 61, a transistor Q62 discharging the node H, a transistor Q63 connecting the node I and the other end of the flip-flop circuit 61, and a node I
And a transistor Q64 that discharges. The signal φ3 is input to the control gate of the transistor Q65, and the signal φ2 is input to the control gate of the transistor Q66. The signal .phi.4 is input to the control gates of the transistors Q61 and Q63, and the signal .phi.4 is input to the control gates of the transistors Q62 and Q64.

【0028】参照電位選択回路91は、ノードAと共通
参照電位線R1 とを接続するトランジスタQ91と、ノー
ドAと共通参照電位線R2 とを接続するトランジスタQ
92と、ノードAと共通参照電位線R3 とを接続するトラ
ンジスタQ93とからなる。トランジスタQ91、Q92、Q
93のゲートにはそれぞれ信号H、信号φ1 、信号Iが入
力される。
The reference potential selecting circuit 91 includes a transistor Q91 connecting the node A and the common reference potential line R1 and a transistor Q connecting the node A and the common reference potential line R2.
And a transistor Q93 connecting the node A and the common reference potential line R3. Transistors Q91, Q92, Q
The signal H, the signal φ1, and the signal I are input to the gate of 93, respectively.

【0029】参照電位発生回路8は、3種類のダミーセ
ルトランジスタD81、D82、D83と、それぞれに接続さ
れたバイアス回路81、82、83からなる。これらの
バイアス回路81、82、83は第1の実施例と同様で
あるが、バイアス回路94とは負荷の大きさが異なる。
ダミーセルトランジスタのしきい値はD51はVth1 、D
52はVth2 、D53はVth3 である。すなわち、“1
1”、“10”、“01”に対応する。しかし、負荷ト
ランジスタのコンダクタンスがメモリセル側と比較して
大きいため、共通参照電位線R1 の電位はVc1、R2 の
電位はVc2、R3 の電位はVc3となる。上述した通り、
Vc1は“11”、“10”との識別に、Vc2は“1
0”、“01”の識別に、Vc3は“01”、“00”と
の識別に用いる。
The reference potential generating circuit 8 comprises three types of dummy cell transistors D81, D82, D83 and bias circuits 81, 82, 83 connected to them. These bias circuits 81, 82 and 83 are the same as those in the first embodiment, but the magnitude of the load is different from that of the bias circuit 94.
The threshold value of the dummy cell transistor is Vth1 for D51, D for
52 is Vth2 and D53 is Vth3. That is, "1
However, since the conductance of the load transistor is larger than that on the memory cell side, the potential of the common reference potential line R1 is Vc1 and the potential of R2 is Vc2, the potential of R3. Becomes Vc3.As mentioned above,
Vc1 is identified as "11" or "10", and Vc2 is "1"
Vc3 is used for identifying 0 "and" 01 "and for identifying" 01 "and" 00 ".

【0030】第2の実施例の読み出し動作も第1の実施
例とほぼ同様であり、シーケンサー7も第1の実施例と
同じものを用いることができる。また、動作波形は[図
4]と同様である。しかし、第2の実施例はダミーセル
側のバイアス回路をダミーセルの個数分だけ備えたた
め、共通参照電位線R1 、R2 、R3 を設けることが可
能になり、メモリアーキテクチャを多ビット構成とする
際には参照電位発生回路を共通化することが可能とな
り、チップ面積の削減に寄与する。
The read operation of the second embodiment is almost the same as that of the first embodiment, and the sequencer 7 can be the same as that of the first embodiment. The operation waveform is the same as in FIG. However, in the second embodiment, since the bias circuits on the dummy cell side are provided by the number of dummy cells, the common reference potential lines R1, R2, R3 can be provided, and when the memory architecture has a multi-bit configuration. The reference potential generation circuit can be shared, which contributes to the reduction of the chip area.

【0031】続いて、第3の実施例を[図8]乃至[図
10]を参照して説明する。これは、アナログシフトレ
ジスタであるCCDをデータ転送に用た例である。[図
8]に第3の実施例の回路構成図を示す。すなわち、メ
モリセルトランジスタMCがマトリクス状に配置されメ
モリセルアレイを構成しており、同一の行のメモリセル
トランジスタMCの制御ゲートはワード線WLに接続さ
れており、同一の列のメモリセルトランジスタMCのド
レインはビット線BLに接続されている。それぞれのビ
ット線BL抵抗素子20が接続されている。また、メモ
リセルアレイの行方向には2相クロック(φ7 、φ8 )
制御のCCDアナログシフトレジスタ300が配設され
ており、図中左から右へ電荷を転送する。ビット線BL
とCCDアナログシフトレジスタとの間にはトランジス
タT1 、T2 が直列に挿入されており、両者の間には容
量素子C1 が接続されている。トランジスタT2 は容量
素子C1 の蓄積電荷をCCDアナログシフトレジスタ3
00に完全転送する。CCDアナログシフトレジスタ3
00の右端の転送層は接地されており、直前の転送層は
読み出しノードJに接続され、ノードJには容量素子C
2 が接続されている。また、読み出し回路RCはクロッ
クφ7 及びφ8 により駆動され、ノードJの電位に応じ
て2ビットの出力out1 、out2 を出力する。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10. This is an example in which a CCD, which is an analog shift register, is used for data transfer. FIG. 8 shows a circuit configuration diagram of the third embodiment. That is, the memory cell transistors MC are arranged in a matrix to form a memory cell array, the control gates of the memory cell transistors MC on the same row are connected to the word line WL, and the memory cell transistors MC on the same column are connected. The drain is connected to the bit line BL. Each bit line BL resistance element 20 is connected. Two-phase clocks (φ7, φ8) in the row direction of the memory cell array
A control CCD analog shift register 300 is provided and transfers charges from left to right in the figure. Bit line BL
Transistors T1 and T2 are inserted in series between the CCD analog shift register and the CCD analog shift register, and a capacitive element C1 is connected between them. The transistor T2 stores the charge stored in the capacitive element C1 in the CCD analog shift register 3
Transfer to 00 completely. CCD analog shift register 3
The transfer layer at the right end of 00 is grounded, the transfer layer immediately before is connected to the read node J, and the capacitive element C is connected to the node J.
2 is connected. The read circuit RC is driven by clocks φ7 and φ8, and outputs 2-bit outputs out1 and out2 in accordance with the potential of the node J.

【0032】[図9]に読み出し回路RCの詳細を示
す。すなわち、センスアンプ回路3と、フリップフロッ
プ回路71、72、73と、参照電位発生回路91とか
らなる。センスアンプ回路3と参照電位発生回路91は
第1の実施例とほぼ同様であるため、同じ図番を付し説
明を省略する。読み出し回路RCはさらに、フリップフ
ロップ回路71とノードEとを接続するトランジスタQ
65と、フリップフロップ回路72とノードEとを接続す
るトランジスタQ66と、ノードHとフリップフロップ回
路61の一端とを接続するトランジスタQ61と、ノード
Hを放電するトランジスタQ62と、ノードIとフリップ
フロップ回路61の他端とを接続するトランジスタQ63
と、ノードIを放電するトランジスタQ64とからなる。
さらに、フリップフロップ回路71の他端とフリップフ
ロップ回路73の一端とを接続するトンジスタQ69と、
フリップフロップ回路73の他端に接続されたインバー
タ回路74とが接続されている。トランジスタQ65の制
御ゲートには信号φ8 が、トランジスタQ66、Q69の制
御ゲートには信号φ7 が入力されている。また、トラン
ジスタQ61、Q63の制御ゲートには信号φ7 が、トラン
ジスタQ62、Q64の制御ゲートには信号/φ7 が入力さ
れている。
FIG. 9 shows details of the read circuit RC. That is, the sense amplifier circuit 3, the flip-flop circuits 71, 72, 73, and the reference potential generation circuit 91 are included. Since the sense amplifier circuit 3 and the reference potential generation circuit 91 are almost the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are given and the description thereof will be omitted. The read circuit RC further includes a transistor Q that connects the flip-flop circuit 71 and the node E.
65, a transistor Q66 connecting the flip-flop circuit 72 and the node E, a transistor Q61 connecting the node H and one end of the flip-flop circuit 61, a transistor Q62 discharging the node H, a node I and the flip-flop circuit. Transistor Q63 connecting to the other end of 61
And a transistor Q64 discharging the node I.
Further, a transistor Q69 that connects the other end of the flip-flop circuit 71 and one end of the flip-flop circuit 73,
The inverter circuit 74 connected to the other end of the flip-flop circuit 73 is connected. The signal φ8 is input to the control gate of the transistor Q65, and the signal φ7 is input to the control gates of the transistors Q66 and Q69. A signal φ7 is input to the control gates of the transistors Q61 and Q63, and a signal / φ7 is input to the control gates of the transistors Q62 and Q64.

【0033】続いて、ビット線とCCDアナログシフト
レジスタと接続部を[図10](a)を用いて説明す
る。すなわち、P型半導体基板300上に所定間隔をあ
けて形成したN型拡散層301及び302と、両拡散層
間のチャネル領域上に絶縁膜を介して形成された制御ゲ
ート303と、P型半導体基板300表面のCCDアナ
ログシフトレジスタ部306とN型拡散層302との間
のチャネル領域上に絶縁膜を介して形成された制御ゲー
ト304と、CCDアナログシフトレジスタ部306上
に形成された転送ゲート305とからなる。制御ゲート
303はトランジスタT1 に相当し、制御ゲート304
はトランジスタT2 に相当する。N型拡散層301はビ
ット線に接続されており、N型拡散層302は容量素子
C1 を構成している。
Next, the bit line, the CCD analog shift register and the connecting portion will be described with reference to FIG. 10 (a). That is, the N-type diffusion layers 301 and 302 formed on the P-type semiconductor substrate 300 at a predetermined interval, the control gate 303 formed on the channel region between both diffusion layers with an insulating film interposed therebetween, and the P-type semiconductor substrate. A control gate 304 formed on the channel region between the CCD analog shift register unit 306 and the N-type diffusion layer 302 on the surface of 300 via an insulating film, and a transfer gate 305 formed on the CCD analog shift register unit 306. Consists of. The control gate 303 corresponds to the transistor T1, and the control gate 304
Corresponds to the transistor T2. The N type diffusion layer 301 is connected to the bit line, and the N type diffusion layer 302 constitutes the capacitive element C1.

【0034】読み出し時にはメモリセルのコンダクタン
スに応じて抵抗素子20に電圧降下が生じ、ビット線B
Lにはメモリセルの記憶データに応じた電位が出力され
る。容量素子C1 はV−Q変換(電圧・電荷変換)を行
う。信号φ5 が“H”になりトランジスタT1 が導通す
るとN型拡散層302がビット線と同電位になり、この
電位に応じた電荷が充電される。信号φ5 が“L”にな
り、ビット線と容量素子C1 とが切り放されるた後、信
号φ6 が“H”になると容量素子C1 に蓄積された電荷
がCCDアナログシフトレジスタ部に転送される。ここ
で、φ7 を“H”にしておくと、C1 の容量と転送部の
容量との容量分割に応じた電荷が転送される。トランジ
スタT2 の構造を変え完全転送を実現できるようにして
も良い。
At the time of reading, a voltage drop occurs in the resistance element 20 according to the conductance of the memory cell, and the bit line B
A potential corresponding to the data stored in the memory cell is output to L. The capacitive element C1 performs VQ conversion (voltage / charge conversion). When the signal .phi.5 becomes "H" and the transistor T1 becomes conductive, the N-type diffusion layer 302 becomes the same potential as the bit line, and the electric charge corresponding to this potential is charged. When the signal .phi.5 becomes "L" and the bit line and the capacitive element C1 are cut off, and then the signal .phi.6 becomes "H", the charge accumulated in the capacitive element C1 is transferred to the CCD analog shift register section. . Here, if φ7 is set to "H", the charge is transferred according to the capacity division of the capacity of C1 and the capacity of the transfer section. The structure of the transistor T2 may be changed so that complete transfer can be realized.

【0035】[図10](b)は動作時の信号波形であ
る。上述したように信号φ5 のパルス及び信号φ6 のパ
ルスが入力されることによりビット線の電位に応じた電
荷がCCDアナログシフトレジスタに転送される。続い
てφ7 及びφ8 が次々に入力されることにより、シフト
レジスタは電荷転送を行う。第一回目のパルスφ8 が入
力されると、ノードJには[図8]中の右端のビット線
の電荷に応じた電圧が現れる。これを読み出し回路RC
が検出する。このパルスφ8 に応じて上位ビットが検出
され、フリップフロップ回路71に保持される。続い
て、パルスφ7 が入力されるとシフトレジスタ上のデー
タは右に一段転送されるとともに、読み出し回路RC内
では下位ビットが検出される。すなわち、フリップフロ
ップ回路71に保持されたデータに基づいた参照電位が
センスアンプ回路3に入力され、ノードJの電位(読み
出し電位)と参照電位とを比較した結果をフリップフロ
ップ回路72に保持する。これと同時にフリップフロッ
プ回路71に保持された上位ビットのデータはフリップ
フロップ回路73に転送される。以上説明した動作をこ
の後も繰り返して行う。
[FIG. 10] (b) shows a signal waveform during operation. As described above, by inputting the pulse of the signal φ5 and the pulse of the signal φ6, the charge corresponding to the potential of the bit line is transferred to the CCD analog shift register. Subsequently, φ 7 and φ 8 are input one after another, whereby the shift register transfers charges. When the first pulse .phi.8 is input, a voltage corresponding to the electric charge of the rightmost bit line in FIG. 8 appears at the node J. This is the read circuit RC
To detect. The upper bit is detected according to this pulse φ 8 and is held in the flip-flop circuit 71. Then, when the pulse φ7 is input, the data in the shift register is transferred to the right one stage, and the lower bit is detected in the read circuit RC. That is, the reference potential based on the data held in the flip-flop circuit 71 is input to the sense amplifier circuit 3, and the result of comparing the potential (reading potential) of the node J with the reference potential is held in the flip-flop circuit 72. At the same time, the upper bit data held in the flip-flop circuit 71 is transferred to the flip-flop circuit 73. The operation described above is repeated thereafter.

【0036】以上、第1乃至第3の実施例を用いて本発
明を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではなく、種々の変更が可能である。例えば、メモ
リセルトランジスタのコンダクタンスはイオン注入量に
応じて調整していたが、これは、トランジスタの大き
さ、ゲート酸化膜厚等を変化させることにより行っても
良いし、浮遊ゲートを用い蓄積電荷を変化させることに
より行っても良い。後者の場合にはEEPROM等に用
いることができることはいうまでもない。また、実施例
においては4値のデータを読み出す読み出し回路を中心
に説明したが、これは4値である必要はなく、8値、さ
らには16値等でも良い。8値の場合には3回の検出動
作で“111”から“000”の3ビットのデータ検出
を行うことが可能になり、16値の場合には同様に四回
の検出動作で“1111”から“0000”の4ビット
のデータ検出を行うことが可能になる。何れも、初段に
おいては参照電位発生回路に所定レベルの電位を出力さ
せ前記センスアンプの出力データをフリップフロップ回
路に保持し、次段においては読み出し電位が初段の参照
電位よりも低いときは参照電位のレベルを低下させ、読
み出し電位が初段の参照電位よりも高いときは当該参照
電位のレベルを上昇させ、センスアンプの出力データを
別のフリップフロップ回路に保持することにより本発明
を実現できる。
Although the present invention has been described with reference to the first to third embodiments, the present invention is not limited to these embodiments and various modifications can be made. For example, the conductance of the memory cell transistor was adjusted according to the amount of ion implantation, but this may be done by changing the size of the transistor, the gate oxide film thickness, or the like. It may be performed by changing. It goes without saying that the latter case can be used for an EEPROM or the like. Further, in the embodiment, the description has been given focusing on the read circuit for reading 4-valued data, but this does not need to be 4-valued, but 8-valued, 16-valued or the like may be used. In the case of 8-value, it becomes possible to detect 3-bit data from "111" to "000" by detecting 3 times, and in the case of 16-value, similarly, "1111" can be detected by detecting 4 times. It is possible to detect 4-bit data from "0000" to "0000". In either case, in the first stage, the reference potential generation circuit outputs a predetermined level potential and the output data of the sense amplifier is held in the flip-flop circuit, and in the next stage, when the read potential is lower than the reference potential of the first stage, the reference potential The present invention can be realized by lowering the level of the sense amplifier and holding the output data of the sense amplifier in another flip-flop circuit when the read potential is higher than the reference potential of the first stage.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上のように、本発明は多値メモリにお
いてもディファレンシャルセンスアンプ回路数を減らす
ことが可能になり、さらにエンコーダ回路も不要にな
る。この結果、チップ面積が削減できる。
As described above, according to the present invention, the number of differential sense amplifier circuits can be reduced even in a multi-valued memory, and an encoder circuit becomes unnecessary. As a result, the chip area can be reduced.

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

【図1】本発明の第1の実施例を表した回路構成図。FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例を表した回路構成図。FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の多値メモリのメモリセルの例。FIG. 3 shows an example of a memory cell of the multilevel memory of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例の読み出し動作のタイミ
ングチャート。
FIG. 4 is a timing chart of a read operation according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例の変形例。FIG. 5 is a modification of the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例を表した回路構成図。FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例を表した回路構成図。FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施例を表した回路構成図。FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施例を表した回路構成図。FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例を表した説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メモリセルアレイ 2 バイアス回路 3 センスアンプ回路 4 バイアス回路 5 参照電位発生回路 6 読み出し制御回路 7 シーケンサー M 多値メモリセル D ダミーセル Q トランジスタ 1 memory cell array 2 bias circuit 3 sense amplifier circuit 4 bias circuit 5 reference potential generation circuit 6 read control circuit 7 sequencer M multi-valued memory cell D dummy cell Q transistor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 雄一郎 神奈川県川崎市幸区堀川町580番1号 株 式会社東芝半導体システム技術センタ−内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Yuichiro Takahashi, 580-1, Horikawa-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Semiconductor Systems Engineering Center

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンダクタンスの違いにより4値以上の
データを記憶するメモリセルトランジスタを複数有する
多値メモリセルアレイと、 前記メモリセルトランジスタのコンダクタンスに応じて
読み出し電位を発生させるバイアス回路と、 複数値の参照電位を発生させる参照電位発生回路と、 前記読み出し電位と前記参照電位とを比較し比較結果に
応じたデータを出力するセンスアンプと、 第1及び第2のフリップフロップ回路を含み、複数段か
らなる読み出し動作の初段においては前記参照電位発生
回路に所定レベルの電位を出力させ前記センスアンプの
出力データを前記第1のフリップフロップ回路に保持
し、次段においては前記読み出し電位が初段の前記参照
電位よりも低いときは当該参照電位のレベルを低下さ
せ、前記読み出し電位が初段の前記参照電位よりも高い
ときは当該参照電位のレベルを上昇させ、前記センスア
ンプの出力データを前記第2のフリップフロップ回路に
保持する読み出し制御回路とを具備することを特徴とす
る多値メモリ。
1. A multi-valued memory cell array having a plurality of memory cell transistors that store four or more values of data depending on the conductance, a bias circuit that generates a read potential according to the conductance of the memory cell transistors, and a multi-valued memory cell. A reference potential generating circuit that generates a reference potential, a sense amplifier that compares the read potential and the reference potential and outputs data according to a comparison result, and a first and a second flip-flop circuit. In the first stage of the read operation, the reference potential generating circuit outputs a potential of a predetermined level and the output data of the sense amplifier is held in the first flip-flop circuit. In the next stage, the read potential is the first stage of the reference. When it is lower than the potential, the level of the reference potential is lowered and the read voltage is lowered. Is higher than the reference potential of the first stage, the read control circuit increases the level of the reference potential and holds the output data of the sense amplifier in the second flip-flop circuit. Value memory.
【請求項2】 コンダクタンスの違いにより4値以上の
データを記憶するメモリセルトランジスタを複数有する
多値メモリセルアレイと、 前記メモリセルトランジスタのコンダクタンスに応じて
読み出し電位を発生させるビット線バアイス回路と、 第1の参照電位を発生させる第1の参照電位発生回路
と、 前記第1の参照電位よりも高い第2の参照電位を発生さ
せる第2の参照電位発生回路と、 前記第2の参照電位よりも高い第3の参照電位を発生さ
せる第3の参照電位発生回路と、 前記読み出し電位と前記第1乃至第3の参照電位とを比
較し比較結果に応じたデータを出力するセンスアンプ
と、 第1及び第2のフリップフロップ回路を含み、複数段か
らなる読み出し動作の初段においては前記第2の参照電
位を前記センスアンプに入力しこのセンスアンプの出力
データを前記第1のフリップフロップ回路に保持し、次
段においては前記読み出し電位が前記第2の参照電位よ
りも低いときは前記第1の参照電位を前記センスアンプ
に入力し、前記読み出し電位が前記第2の参照電位より
も高いときは前記第3の参照電位を前記センスアンプに
入力させ、前記センスアンプの出力データを前記第2の
フリップフロップ回路に保持する読み出し制御回路とを
具備することを特徴とする多値メモリ。
2. A multi-valued memory cell array having a plurality of memory cell transistors for storing four or more levels of data depending on the conductance, a bit line baice circuit for generating a read potential according to the conductance of the memory cell transistors, A first reference potential generating circuit for generating a first reference potential; a second reference potential generating circuit for generating a second reference potential higher than the first reference potential; and a second reference potential higher than the second reference potential. A third reference potential generating circuit that generates a high third reference potential; a sense amplifier that compares the read potential with the first to third reference potentials and outputs data according to a comparison result; And a second flip-flop circuit, and the second reference potential is input to the sense amplifier at the first stage of a read operation including a plurality of stages. The output data of this sense amplifier is held in the first flip-flop circuit, and in the next stage, when the read potential is lower than the second reference potential, the first reference potential is input to the sense amplifier. A read control circuit that inputs the third reference potential to the sense amplifier when the read potential is higher than the second reference potential and holds output data of the sense amplifier in the second flip-flop circuit. A multi-valued memory comprising:
【請求項3】 前記読み出し電位は前記ビット線バアイ
ス回路よりアナログシフトレジスタにより前記センスア
ンプまで転送されることを特徴とする請求項1乃至2記
載の多値メモリ。
3. The multi-valued memory according to claim 1, wherein the read potential is transferred from the bit line Baice circuit to the sense amplifier by an analog shift register.
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