JPH09293389A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPH09293389A
JPH09293389A JP10669696A JP10669696A JPH09293389A JP H09293389 A JPH09293389 A JP H09293389A JP 10669696 A JP10669696 A JP 10669696A JP 10669696 A JP10669696 A JP 10669696A JP H09293389 A JPH09293389 A JP H09293389A
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transistor
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Mitsuaki Hayashi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりも高速なデータ読み出し動作が可能
な不揮発性半導体記憶装置を実現する。 【解決手段】 不揮発性半導体記憶装置のビット線選択
において、列デコード機能を付加したセンスアンプ回路
9及びセンスアンプ回路10を用いることにより、ビッ
ト線とセンスアンプ回路間のビット線選択トランジスタ
の直列接続段数の削減を図り、ビット線選択トランジス
タの抵抗及び容量の充電に要したプリチャージ時間の削
減により、ビット線のプリチャージ時間を短縮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
係り、特に高速データ読み出し回路を有する不揮発性半
導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6に、従来の不揮発性半導体記憶装置
の回路図の一例を示す。この従来例は、コンタクト方式
のマスクROMで、メモリセルトランジスタのドレイン
とビット線との接続の有無によりROMデータが”1”
または”0”になるものである。
【0003】図6において、1はメモリセルアレイで、
n型MOSトランジスタのメモリセルM(1〜m,1〜
8)がm行8列のマトリックス状にアレイ配置されてい
ることにより構成され、●はメモリセルのドレインがビ
ット線(BL1〜BL8)に接続されていることを表
し、○はメモリセルのドレインが開放状態であることを
表す。各メモリセルMのゲートは、行デコーダ5に接続
されているワード線(W1〜Wm)のうち各配置行に対
応したワード線にそれぞれ接続されており、ソースは接
地電位になっている。
【0004】2Aはビット線選択回路で、数本のビット
線を選択するための選択回路部分と各ビット線を選択す
るための選択回路部分で構成されている。数本のビット
線を選択する選択回路部分には、n型MOSトランジス
タの集合ビット線選択トランジスタ(QC1,QC2)
が配置されており、各ビット線を選択するための選択回
路部分には、n型MOSトランジスタであるビット線選
択トランジスタ(QB1〜QB8)が配置されている。
集合ビット線選択トランジスタ(QC1,QC2)のゲ
ートは、第一の列デコーダ11に接続されている第一の
列選択信号線(CC1,CC2)に各々接続されてお
り、ドレインはデータ出力用の接点14で共通に接続さ
れている。ビット線選択トランジスタ(QB1〜QB
8)のソースは、ビット線(BL1〜BL8)に各々接
続され、ゲートは、第二の列デコーダ6に接続されてい
る第二の列選択信号線(CB1〜CB4)のうち各選択
列に対応した列選択信号線に各々接続されている。すな
わち、CB1にQB1とQB5,CB2にQB2とQB
6,CB3にQB3とQB7,CB4にQB4とQB8
のゲートが接続されている。そして、QB1〜QB4の
ドレインはQC1のソースに、QB5〜QB8のドレイ
ンはQC2のソースにそれぞれ接続されている。
【0005】8はプリチャージ信号発生回路であり、メ
モリセルアレイ1に書き込まれているデータの読み出し
開始から所定時間”L”レベルとなるプリチャージ信号
VPを発生し、センスアンプ回路15に接続されてい
る。
【0006】センスアンプ回路15は、半導体記憶装置
のデータ読み出し回路として従来よく用いられている構
成で、p型MOSトランジスタであるプリチャージ用ト
ランジスタQP3とインバータIV5からなり、プリチ
ャージ用トランジスタQP3はソースを電源電位とし、
ゲートをプリチャージ信号発生回路8に、ドレインを前
記接点14に接続している。またインバータIV5は入
力を前記接点14に接続し、出力として出力データVS
3が出力される。
【0007】12は出力バッファ回路であり、前記セン
スアンプ回路15から出力される出力データVS3を入
力とし、VS3と同位相の最終出力データVOを出力す
る。
【0008】以上のように構成された不揮発性半導体記
憶装置におけるデータ読み出し動作をタイミング図を用
いて説明する。図7は、1行1列目のメモリセルM
(1,1)のデータを読み出す場合のタイミング図であ
る。
【0009】まず、行デコーダ5により1行目に対応す
るワード線W1を”H”レベルにすると共に、第一の列
デコーダ11と第二の列デコーダ6により1列目に対応
する第一の列選択信号線CC1と第二の列選択信号線C
B1を”H”レベルにし、集合ビット線選択トランジス
タQC1とビット線選択トランジスタQB1を導通させ
る。
【0010】さらに、ワード線W1,第一の列選択信号
線CC1及び第二の列選択信号線CB1が”H”レベル
になった後に、プリチャージ信号VPがプリチャージ時
間(t0+t1+t2)の間”L”レベルとなるので、導
通した集合ビット線選択トランジスタQC1とビット線
選択トランジスタQB1で選択されたビット線BL1は
プリチャージ用トランジスタQP3を介して所定電位ま
で充電される。プリチャージ時間において、t0はビッ
ト線BL1を充電するために要する時間、t1はビット
線選択トランジスタQB1を充電するために要する時
間、t2は集合ビット線選択トランジスタQC1を充電
するために要する時間である。
【0011】選択されたメモリセルM(1,1)は、ド
レインがビット線BL1に接続されていないので、ビッ
ト線BL1の充電後、メモリセルM(1,1)を介して
ビット線BL1の電荷は放電されること無く、センスア
ンプ回路15の出力データVS3は一定時間t4後に”
L”レベルに確定し、出力バッファ回路12からVS3
と同位相で”L”レベルの最終出力データVOを出力す
る。
【0012】また、メモリセルM(1,2)のようにド
レインがビット線BL2に接続されている場合には、図
8に示すように、ビット線BL2の充電後、メモリセル
M(1,2)を介してビット線BL2の電荷は放電さ
れ、センスアンプ回路15の出力データVS3は一定時
間t4後に”H”レベルに確定し、出力バッファ回路1
2からVS3と同位相で”H”レベルの最終出力データ
VOを出力する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の不揮発性半導体記憶装置では以下のような問題があ
る。
【0014】1ビットのデータ出力を一つのセンスアン
プ回路15だけで行う構成になっているため、ビット線
とセンスアンプ回路の間のビット線選択回路2Aにはビ
ット線を選択するためのトランジスタとして集合ビット
線選択トランジスタ(QC1,QC2)とビット線選択
トランジスタ(QB1〜QB8)が直列的に配置接続さ
れている。そのため、例えば選択しセンスアンプ回路1
5からビット線BL1をプリチャージする場合、ビット
線BL1のプリチャージに要する時間t0以外に、ビッ
ト線選択トランジスタQB1の抵抗及びソース容量,ド
レイン容量の充電に要する時間t1と集合ビット線選択
トランジスタQC1の抵抗及びソース容量,ドレイン容
量の充電に要する時間t2がかかり、直列接続されたビ
ット線選択用のトランジスタの段数の数と比例してプリ
チャージする時間が必要となっていた。特に、低電圧系
の回路に用いる場合にはトランジスタ抵抗が増大し、プ
リチャージ時間も増大していた。そのため、不揮発性半
導体記憶装置のデータ出力の高速化が困難になるという
問題があった。
【0015】一方、ビット線選択用のトランジスタの段
数を減らす方法として、集合ビット線選択トランジスタ
(QC1,QC2)をなくし、その変わりに第二の列選
択信号線を4本(CB1〜CB4)から8本にして各ビ
ット線を直接センスアンプ回路に接続する回路が考えら
れるが、この場合第二の列デコーダの規模が大きくな
り、且つ、センスアンプ回路に接続されている負荷が大
きくなることによる高速性の低下が問題となる。
【0016】また、ドレインがビット線に接続されてい
ないメモリセルを選択した場合、ビット線に電荷が溜ま
った状態となり、次に選択するメモリセルの行上にドレ
インがビット線に接続されたメモリセルがあるとビット
線間のカップリングや接地電位の変動を生じることがあ
る。例えば、まずメモリセルM(1,1)を選択した場
合、メモリセルM(1,1)のドレインはビット線BL
1に接続されていないため、電荷は放電されず溜まった
状態となる。次に、メモリセルM(2,2)を選択する
と、集合ビット線選択トランジスタQC1とビット線選
択トランジスタQB2が導通状態になり、プリチャージ
用トランジスタQP3を通じてビット線BL2が充電さ
れていく。この時点で、ワード線W2が”H”レベルに
なると、メモリセルM(2,1)のドレインがビット線
BL1に接続されているため、ビット線BL1に溜まっ
ていた電荷がメモリセルM(2,1)を介して放電さ
れ、ビット線BL1とBL2の配線間容量に充電されて
いた電荷が変動しカップリングが生じる。すなわち、ビ
ット線BL2が充電されていく過程で、ビット線BL1
の電荷が放電されると、BL1とBL2の配線間容量に
充電されていた電荷が下がり、それに伴い選択ビット線
BL2の電荷が一時的に下がってしまう。従って、選択
ビット線BL2のプリチャージ時間として、隣接するビ
ット線とのカップリングによって生じる電荷の低下を回
復するための時間を加味する必要がある。また、ワード
線W2行上のように、同一ワード線上にドレインがビッ
ト線に接続されているメモリセルが複数個あり、且つ、
各ビット線に電荷が溜まっている場合、各ビット線のメ
モリセルを介してビット線に溜まっていた電荷が一斉に
放電されるため、接地電位が一時的に上がり接地電位が
変動する。従って、選択ビット線BL2のプリチャージ
時間として、電荷の一斉放電によって上昇した接地電位
が接地電位になるまでの時間を加味する必要がある。こ
のように、選択ビット線のプリチャージ時間として、隣
接するビット線との間で生じるカップリングや非選択ビ
ット線からの電荷の一斉放電による接地電位の変動を考
慮したプリチャージ時間が必要となり、不揮発性半導体
記憶装置のデータ出力の高速化が困難になるという問題
があった。
【0017】本発明は上記のような問題を鑑み、プリチ
ャージ時間が短縮できる高速データ読み出し回路を有す
る不揮発性半導体記憶装置を提供することを目的とす
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明は、不揮発性半導
体記憶装置において、1ビットのデータ出力に複数個の
センスアンプ回路を用い、且つ、前記各センスアンプ回
路に列デコード機能を付加した構成により、ビット線と
センスアンプ回路間のビット線選択用トランジスタの直
列接続段数の削減を図り、それによってビット線のプリ
チャージ時間を短縮して高速データ読み出しを可能にし
たものである。
【0019】また、他の本発明は、不揮発性半導体記憶
装置において、各ビット線を選択する列選択信号を入力
として所定の非選択ビット線の電位を接地電位にできる
ビット線リセット回路を付加した構成により、ビット線
に溜まっていた電荷によって生じるビット線間のカップ
リングや接地電位の変動を抑制し、それによってビット
線のプリチャージ時間を短縮し高速データ読み出しを可
能としたものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1の実施例の形態)図1は、本発明の第一の実施例
に係る不揮発性半導体記憶装置の回路図である。この実
施例は、従来例と同様にコンタクト方式のマスクROM
で、従来例である図6の構成と同一部分には同一符号を
付与している。
【0021】従来例と同様に、1はメモリセルアレイ
で、n型MOSトランジスタのメモリセルM(1〜m,
1〜8)がm行8列のマトリックス状にアレイ配置され
ていることにより構成され、メモリセルトランジスタの
ドレインとビット線(BL1〜BL8)との接続の有無
によりROMデータが ”1”または”0”になるもの
である。各メモリセルMのゲートは、行デコーダ5に接
続されているワード線(W1〜Wm)のうち各配置行に
対応したワード線にそれぞれ接続されており、ソースは
接地電位になっている。
【0022】2は、個別ビット線選択回路で、各ビット
線を選択するためのn型MOSトランジスタであるビッ
ト線選択トランジスタ(QB1〜QB8)が各ビット線
に配置されている。ビット線選択トランジスタ(QB1
〜QB8)のソースは、ビット線(BL1〜BL8)に
各々接続され、ゲートは、第二の列デコーダ6に接続さ
れている第二の列選択信号線(CB1〜CB4)のうち
各選択列に対応した列選択信号線に各々接続にされてい
る。すなわち、CB1にQB1とQB5,CB2にQB
2とQB6,CB3にQB3とQB7,CB4にQB4
とQB8のゲートが接続されている。そして、QB1〜
QB4のドレインは接点3に、QB5〜QB8のドレイ
ンは接点4に共通に接続されている。
【0023】8はプリチャージ信号発生回路で、メモリ
セルアレイ1に書き込まれているデータ読み出し開始か
ら所定時間”L”レベルとなるプリチャージ信号VPを
発生し、出力はインバータ7の入力に接続されており、
インバータ7はプリチャージ信号VPの逆位相のプリチ
ャージ反転信号VPNを出力する。
【0024】9及び10はセンスアンプ回路である。セ
ンスアンプ回路9は、NAND回路ND1と、プリチャ
ージ用p型MOSトランジスタQP1と、列選択信号反
転用インバータIV1と、出力データ反転用インバータ
IV2と、接地用n型MOSトランジスタQN1とで構
成されている。NAND回路ND1は、前記インバータ
7の出力であるプリチャージ反転信号VPNと第一の列
デコーダ11に接続された第一の列選択信号線CC1を
入力とし、出力をプリチャージ用トランジスタQP1の
ゲートに接続している。また、プリチャージ用トランジ
スタQP1のソースは電源電位とし、ドレインを前記ビ
ット線選択トランジスタ(QB1〜QB4)のドレイン
共通接続点である接点3に接続している。列選択信号反
転用インバータIV1は、第一の列デコーダ11に接続
された第一の列選択信号線CC1を入力とし、第一の列
選択信号を反転した出力を接地用トランジスタQN1の
ゲートに接続している。また、接地用トランジスタQN
1のソースは接地電位とし、ドレインは前記接点3に接
続されている。出力データ反転用インバータIV2は入
力を前記接点3に接続し、出力から出力データVS1が
出力される。センスアンプ回路10もセンスアンプ回路
9と同様な構成であり、NAND回路ND2と、プリチ
ャージ用トランジスタQP2と、列選択信号反転用イン
バータIV3と、出力データ反転用インバータIV4
と、接地用トランジスタQN2とで構成される。NAN
D回路ND2は、前記インバータ7の出力であるプリチ
ャージ反転信号VPNと第一の列デコーダ11に接続さ
れた第一の列選択信号線CC2を入力とし、出力をプリ
チャージ用トランジスタQP2のゲートに接続してい
る。また、プリチャージ用トランジスタQP2のソース
は電源電位とし、ドレインを前記ビット線選択トランジ
スタ(QB5〜QB8)のドレイン共通接続点である接
点4に接続されている。列選択信号反転用インバータI
V3は、第一の列デコーダ11に接続された第一の列選
択信号線CC2を入力とし、第一の列選択信号を反転し
た出力を接地用トランジスタQN2のゲートに接続して
いる。また、接地用トランジスタQN2のソースは接地
電位とし、ドレインは前記接点4に接続されている。出
力データ反転用インバータIV4は入力を前記接点4に
接続し、出力から出力データVS2が出力される。
【0025】AD1は論理積回路で、前記センスアンプ
回路9及びセンスアンプ回路10の出力データVS1,
出力データVS2を入力とし、論理積データVDを出力
する。
【0026】12は出力バッファ回路であり、前記論理
積回路AD1から出力される論理積データVDを入力と
し、VDと同位相の最終出力データVOを出力する。
【0027】以上のように構成された不揮発性半導体記
憶装置におけるデータ読み出し動作をタイミング図を用
いて説明する。図2は、1行1列目のメモリセルM
(1,1)のデータを読み出す場合のタイミング図であ
る。
【0028】まず、行デコーダ5により1行目に対応す
るワード線W1を”H”レベルにし、メモリセルM
(1,1)を含む1行目のメモリセルMのゲートを導通
させる。且つ、第一の列デコーダ11と第二の列デコー
ダ6により1列目に対応する第一の列選択信号線CC1
と第二の列選択信号線CB1を”H”レベルにし、ビッ
ト線選択トランジスタQB1を導通させ、センスアンプ
回路9の接地用トランジスタQN1を非導通にする。こ
れによって、メモリセルM(1,1)が選択される。
【0029】さらに、ワード線W1,第一の列選択信号
線CC1及び第二の列選択信号線CB1が”H”レベル
になった後に、プリチャージ信号VPがプリチャージ時
間(t0+t1)の間”L”レベルとなる。それに伴い、
センスアンプ回路9のNAND回路ND1の出力もt0
+t1の期間”L”レベルとなり、導通したビット線選
択用トランジスタQB1の接続されたビット線BL1は
プリチャージ用トランジスタQP1を介して所定電位ま
で充電される。プリチャージ時間において、t0はビッ
ト線BL1を充電するために要する時間、t1はビット
線選択用トランジスタQB1を充電するために要する時
間である。
【0030】ビット線BL1の充電後、選択されたメモ
リセルM(1,1)のドレインがビット線BL1に接続
されていないため、メモリセルM(1,1)のドレイン
を介してビット線BL1の電荷は放電されること無く、
センスアンプ回路9の出力データVS1は一定時間t4
後に”L”レベルに確定する。
【0031】一方、センスアンプ回路10では第一の列
選択信号線CC2が”L”レベルであるため、列選択信
号反転用インバータIV3を介したQN2のゲートは”
H”レベルとなり接地用トランジスタQN2は導通状態
になる。また、プリチャージ信号VPはプリチャージ時
間(t0+t1)の間”L”レベルとなるため、プリチャ
ージ反転信号VPNは”H”レベルとなる。そのため、
NAND回路ND2の出力は”H”レベルのままで、プ
リチャージ用トランジスタQP2は非導通となり、且
つ、接点4の電位は接地用トランジスタQN2を介して
接地電位となる。従って、センスアンプ回路10のイン
バータIV4の出力データVS2は”H”レベルに確定
する。
【0032】この結果、論理積回路AD1の入力は、V
S1が”L”,VS2が”H”となり、出力となる論理
積データVDは”L”レベルを出力し、出力バッファ回
路12からは、センスアンプ回路9の出力VS1と同位
相の”L”レベルの最終出力データVOが出力される。
【0033】図3は、メモリセルMのドレインがビット
線に接続されている1行2列目のメモリセルM(1,
2)のデータを読み出す場合のタイミング図である。
【0034】まず、行デコーダ5により1行目に対応す
るワード線W1を”H”レベルにし、メモリセルM
(1,2)を含む1行目のメモリセルMのゲートを導通
させる。且つ、第一の列デコーダ11と第二の列デコー
ダ6により2列目に対応する第一の列選択信号線CC1
と第二の列選択信号線CB2を”H”レベルにし、ビッ
ト線選択トランジスタQB2を導通させ、センスアンプ
回路9の接地用トランジスタQN1を非導通にする。こ
れによって、メモリセルM(1,2)が選択される。
【0035】さらに、ワード線W1,第一の列選択信号
線CC1及び第二の列選択信号線CB2が”H”レベル
になった後に、プリチャージ信号VPがプリチャージ時
間(t0+t1)の間”L”レベルとなる。それに伴い、
センスアンプ回路9のNAND回路ND1の出力もt0
+t1の期間”L”レベルとなり、導通したビット線選
択用トランジスタQB2の接続されたビット線BL2は
プリチャージ用トランジスタQP1を介して所定電位ま
で充電される。
【0036】ビット線BL2の充電後、選択されたメモ
リセルM(1,2)のドレインがビット線BL2に接続
されているため、メモリセルM(1,2)のドレインを
介してビット線BL2の電荷が放電され、センスアンプ
回路9の出力データVS1は一定時間t4後に”H”レベ
ルに確定する。
【0037】一方、センスアンプ回路10では第一の列
選択信号線CC2が”L”レベルであるため、列選択信
号反転用インバータIV3を介したQN2のゲートは”
H”レベルとなり接地用トランジスタQN2は導通状態
になる。また、プリチャージ信号VPはプリチャージ時
間(t0+t1)の間”L”レベルとなるため、プリチャ
ージ反転信号VPNは”H”レベルとなる。そのため、
NAND回路ND2の出力は”H”レベルのままで、プ
リチャージ用トランジスタQP2は非導通となり、且
つ、接点4の電位は接地用トランジスタQN2を介して
接地電位となる。従って、センスアンプ回路10のイン
バータIN4の出力データVS2は”H”レベルに確定
する。
【0038】この結果、論理積回路AD1の入力は、V
S1が”H”,VS2が”H”となり、出力となる論理
積データVDは”H”レベルを出力し、出力バッファ回
路12からは、センスアンプ回路9の出力VS1と同位
相の”H”レベルの最終出力データVOが出力される。
【0039】以上のように、ビット線選択において、従
来の集合ビット線選択トランジスタに代わってセンスア
ンプ回路で数本のビット線を選択することにより、ビッ
ト線選択トランジスタの直列接続段数を減らすことがで
きた。この結果、ビット線選択トランジスタの抵抗,容
量の削減ができ、それに伴うプリチャージ時間の短縮が
図られ、データ出力の高速化を実現したものである。図
5の従来例で言えば、集合ビット線選択トランジスタ
(QC1,QC2)の充電に要した時間t2を削減する
ことができた。しかも、本実施例は、トランジスタ抵抗
が増大する低電圧仕様における高速データ読み出しにお
いて、さらに顕著な効果を発揮するものである。
【0040】なお、本実施例ではコンタクト方式のマス
クROMのデータ読み出しにプリチャージ型のセンスア
ンプ回路を用いた一例を示したが、不揮発性の半導体記
憶装置全般に同様のセンスアンプ回路を用いた場合に
も、本実施例が適用できることは言うまでもない。
【0041】また、本実施例ではメモリセルのドレイン
がビット線に接続されているとデータ”1”、接続され
てないとデータ”0”としたが、センスアンプ回路の極
性を反対にすること、あるいは出力バッファ回路の極性
を反対にすることで、ビット線に接続されているとデー
タ”0”、接続されてないとデータ”1”としても本実
施例が適用できる。
【0042】(第2の実施例の形態)図4は、本発明の
第二の実施例に係る不揮発性半導体記憶装置の回路図で
ある。この第二の実施例は、第一の実施例同様にコンタ
クト方式のマスクROMで、図1と同一部分には同一符
号を付し、異なる部分についてのみ構成を説明する。
【0043】13は非選択ビット線を接地電位にするた
めのビット線リセット回路であり、ビット線リセット用
n型MOSトランジスタ(QD1〜QD8)と前記ビッ
ト線リセット用トランジスタの選択手段であるNOR回
路NR1及びNOR回路NR2で構成される。
【0044】NOR回路NR1は列選択信号線CB1と
CB3を入力とし、論理信号RT1を出力する。また、
NOR回路NR2は列選択信号線CB2とCB4を入力
とし、論理信号RT2を出力する。ビット線リセット用
トランジスタ(QD1〜QD8)は、ソースを接地電位
とし、ドレインを対応するビット線(BL1〜BL8)
に各々接続しており、QD1,QD3,QD5,QD7
のゲートはNOR回路NR1の論理信号RT1と接続
し、QD2,QD4,QD6,QD8のゲートはNOR
回路NR2の論理信号RT2と接続されている。
【0045】このように、ビット線リセット回路13の
NOR回路NR1は、隣接していないビット線BL1,
BL3,BL5,BL7が選択できる列選択信号線CB
1,CB3を入力としている。また、出力の論理信号R
T1は、入力である列選択信号線CB1,CB3で選択
できるビット線BL1,BL3,BL5,BL7上に配
置されたビット線リセット用トランジスタQD1,QD
3,QD5,QD7のゲートに接続されている。同様に
NOR回路NR2も、隣接していないビット線BL2,
BL4,BL6,BL8が選択できる列選択信号線CB
2,CB4を入力としている。また、出力の論理信号R
T2は、入力である列選択信号線CB2,CB4で選択
できるビット線BL2,BL4.BL6,BL8上に配
置されたビット線リセット用トランジスタQD2,QD
4,QD6,QD8のゲートに接続されている。
【0046】この構成によって、選択するビット線に接
続されている列選択信号線が”H”レベルになると同時
に、前記列選択信号線を入力とするNOR回路に接続さ
れているビット線リセット用トランジスタは非導通状態
となり、選択ビット線の充電が可能になる。しかも、前
記選択ビット線以外の列選択信号線を入力とするNOR
回路に接続されているビット線リセット用トランジスタ
は導通状態のため、前記ビット線リセット用トランジス
タを介して接続されているビット線の電荷が放電され接
地電位になる。すなわち、選択ビット線のプリチャージ
前に、選択ビット線に隣接するビット線の電荷が放電さ
れ接地電位になるため、隣接ビット線間で生じるカップ
リングや非選択ビット線からの電荷の一斉放電によって
生じる接地電位の変動を抑制できる構成になっている。
【0047】以上のように構成された不揮発性半導体記
憶装置について、2行2列目のメモリセルM(2,2)
のデータを読み出す動作を図5のタイミング図を用いて
以下に説明する。
【0048】まず、行デコーダ5により2行目に対応す
るワード線W2を”H”レベルにし、メモリセルM
(2,2)を含む2行目のメモリセルMのゲートを導通
させる。且つ、第一の列デコーダ11と第二の列デコー
ダ6により2列目に対応する第一の列選択信号線CC1
と第二の列選択信号線CB2を”H”レベルにし、ビッ
ト線選択トランジスタQB2を導通させ、センスアンプ
回路9の接地用トランジスタQN1を非導通にする。こ
れによって、メモリセルM(2,2)が選択される。
【0049】また、ビット線リセット回路13では、N
OR回路NR2の入力であるCB2が”H”レベル,C
B4が”L”レベルとなるため、出力である論理信号R
T2が”L”レベルとなり、ビット線リセットトランジ
スタQD2,QD4,QD6,QD8が非導通となる。
一方、NOR回路NR1の入力であるCB1及びCB3
は”L”レベルのため、出力である論理信号RT1が”
H”となり、ビット線リセットトランジスタQD1,Q
D3,QD5,QD7が導通し、ビット線BL1,BL
3,BL5,BL7に溜まっていた電荷が放電され接地
電位となる。
【0050】その後、プリチャージ信号VPがプリチャ
ージ時間(t0+t1−t3)の間”L”レベルとなる。
それに伴い、センスアンプ回路9のNAND回路ND1
の出力もt0+t1−t3の期間”L”レベルとなるの
で、導通したビット線選択用トランジスタQB2の接続
されたビット線BL2は、プリチャージ用トランジスタ
QP1を介して所定電位まで充電される。プリチャージ
時間において、t0はビット線BL2を充電するために
要する時間、t1はビット線選択トランジスタQB2を
充電するために要する時間、t3は従来の構成において
ビット線に溜った電荷の放電によって生じるカップリン
グ及び接地電位変動に対応して要していた時間でありt
0の中に加味されていた時間である。
【0051】ビット線BL2の充電後、選択されたメモ
リセルM(2,2)のドレインがビット線BL2に接続
されていないため、メモリセルM(2,2)のドレイン
を介してビット線BL2の電荷は放電されることなく、
センスアンプ回路9の出力データVS1は一定時間t4
後に”L”レベルに確定する。
【0052】一方、センスアンプ回路10では第一の列
選択信号線CC2が”L”レベルであるため、列選択信
号反転用インバータIV3を介したQN2のゲートは”
H”レベルとなり接地用トランジスタQN2は導通状態
になる。また、プリチャージ信号VPはプリチャージ時
間(t0+t1−t3)の間”L”レベルとなるため、プ
リチャージ反転信号VPNは”H”レベルとなる。その
ため、NAND回路ND2の出力は”H”レベルのまま
で、プリチャージ用トランジスタQP2は非導通とな
り、且つ、接点4の電位は接地用トランジスタQN2を
介して接地電位となる。
【0053】従って、センスアンプ回路10のインバー
タIV4の出力データVS2は”H”レベルに確定す
る。
【0054】この結果、論理積回路AD1の入力は、V
S1が”L”,VS2が”H”となり、出力となる論理
積データVDは”L”レベルを出力し、出力バッファ回
路12からは、センスアンプ回路9の出力VS1と同位
相の”L”レベルの最終出力データVOが出力される。
【0055】以上のように、ビット線BL2を選択する
ためにビット線選択トランジスタQB2に接続されてい
る第二の列選択信号線CB2が”H”レベルになると同
時に、ビット線リセット回路13のうち列選択信号線C
B2を入力とするNOR回路NR2の一方の入力が”
H”レベルとなる。それに伴い、出力である論理信号R
T2が”L”レベルとなり接続されているビット線リセ
ット用トランジスタQD2,QD4,QD6,QD8が
非導通状態となり、選択ビット線BL2が充電される。
一方、NOR回路NR1の入力であるCB1およびCB
3の電位は”L”レベルとなっているため、出力である
論理信号RT1は”H”レベルとなり接続されているビ
ット線リセット用トランジスタQD1,QD3,QD
5,QD7が導通状態となり、ビット線BL1,BL
3,BL5,BL7に溜った電荷が放電され接地電位と
なる。このようにプリチャージ前に、ビット線に溜まっ
た電荷が放電され接地電位になるので、従来の構成にお
いて生じていた隣接ビット線BL1およびBL3のドレ
インからの放電によって生じるカップリングや同一ワー
ド線W2上の複数のメモリセルが同時に導通状態になる
ことによって生じる接地電位の変動が抑えられる。従っ
て、従来カップリングや接地電位変動によって要したプ
リチャージ時間t3の削減によりプリチャージ時間が短
縮され、不揮発性半導体記憶装置のデータ出力の高速化
が実現できる。
【0056】なお、本実施例においては、ビット線リセ
ット回路の構成が1列置きに配置されたビット線を接地
電位にできるようになっているが、隣接するビット線に
よって生じるカップリングを抑制するのであれば、少な
くとも選択ビット線に隣接する非選択ビット線の電荷を
放電して接地電位にできる構成になっていれば良い。例
えば、選択ビット線がBL2の場合、ビット線リセット
回路により選択ビット線BL2に隣接するBL1および
BL3を接地電位にできる構成になっていれば良い。
【0057】また、本実施例ではビット線リセット用ト
タンジスタの選択手段としてNOR回路を用いて説明し
たが、少なくとも選択ビット線に接続されているビット
線リセット用トランジスタを非導通状態とし、且つ、前
記選択ビット線に隣接する非選択ビット線に接続されて
いるビット線リセット用トランジスタを導通状態にでき
る選択手段であれば同様な効果が得られる。例えば、ビ
ット線リセット用トランジスタの選択手段として、イン
バータ,OR回路,OR回路とインバータの組合せ回
路,NOR回路とインバータの組合せ回路,AND回路
とインバータの組合せ回路あるいはNAND回路とイン
バータの組合せ回路等を用いても、列選択信号線との接
続及びビット線リセット用トランジスタとの接続を考慮
すれば、選択ビット線に接続されているビット線リセッ
ト用トランジスタは非導通状態とし、且つ、前記選択ビ
ット線に隣接する非選択ビット線に接続されているビッ
ト線リセット用トランジスタは導通状態にでき、選択ビ
ット線に隣接する非選択ビット線を接地電位にすること
ができる。
【0058】また、本実施例ではコンタクト方式のマス
クROMのデータ読み出しにプリチャージ型のセンスア
ンプ回路を用いた一例を示したが、不揮発性の半導体記
憶装置全般に同様のセンスアンプ回路を用いた場合に
も、本実施例が適用できることは言うまでもない。
【0059】さらに、本実施例ではメモリセルのドレイ
ンがビット線に接続されているとデータ”1”、接続さ
れてないとデータ”0”としたが、センスアンプ回路の
極性を反対にすること、あるいは出力バッファ回路の極
性を反対にすることで、ビット線に接続されているとデ
ータ”0”、接続されてないとデータ”1”としても本
実施例が適用できる。
【0060】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、センス
アンプ回路に列デコード機能を付加した構成により、ビ
ット線選択トランジスタの直列接続段数が削減できる。
それに伴い、削減できたビット線選択トランジスタの抵
抗及び容量を充電するために要していたプリチャージ時
間を短縮できるので、従来よりも高速な読み出し動作が
可能となる。弊社の0.5μmルールの製造プロセスでビ
ット線容量が2pFの場合、回路シミレーションによる
と、従来に対しプリチャージ時間を約50%短縮でき、
不揮発性半導体記憶装置の読み出し時間を従来より約4
0%高速にできる。
【0061】また、ビット線リセット回路を付加した構
成により、プリチャージ前に所定の非選択ビット線の電
位を接地電位にすることができるので、選択ビット線と
隣接する非選択ビット線間で生じるカップリングが抑え
られ、且つ、各ビット線に充電された電荷が一斉に放電
されることによって生じる接地電位の変動も抑えられ
る。このカップリングや接地電位変動の抑制によって、
プリチャージ時間の短縮が図られ、従来よりも高速な読
み出し動作が可能となる。弊社の回路シミレーションに
よると、前記センスアンプ回路に列デコード機能を付加
した不揮発性半導体記憶装置の読み出し時間をさらに約
10%高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例に係る不揮発性半導体記
憶装置の要部構成を示す回路図
【図2】本発明の第一の実施例に係る不揮発性半導体記
憶装置におけるデータ読み出し動作を示す第一のタイミ
ング図
【図3】本発明の第一の実施例に係る不揮発性半導体記
憶装置におけるデータ読み出し動作を示す第二のタイミ
ング図
【図4】本発明の第二の実施例に係る不揮発性半導体記
憶装置の要部構成を示す回路図
【図5】本発明の第二の実施例に係る不揮発性半導体記
憶装置におけるデータ読み出し動作を示すタイミング図
【図6】従来例に係る不揮発性半導体記憶装置の要部構
成を示す回路図
【図7】従来例に係る不揮発性半導体記憶装置における
データ読み出し動作を示す第一のタイミング図
【図8】従来例に係る不揮発性半導体記憶装置における
データ読み出し動作を示す第二のタイミング図
【符号の説明】
1 メモリセルアレイ 2 個別ビット線選択回路 5 行デコーダ 6 第二の列デコーダ 8 プリチャージ信号発生回路 9,10 センスアンプ回路(データ読み出し回路) 11 第一の列デコーダ 12 出力バッファ回路 13 ビット線リセット回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】不揮発性のメモリセルアレイが形成された
    半導体記憶装置において、ビット線を選択する回路とし
    て、第一の列デコーダに接続された複数個のセンスアン
    プ回路と、第二の列デコーダに接続されたビット線選択
    トランジスタからなる個別ビット線選択回路を備え、前
    記ビット線選択トランジスタのソースが各ビット線に接
    続され、しかも、ドレインの共通接続点の数が前記セン
    スアンプ回路の個数と同数になるように前記ビット線選
    択トランジスタのドレインが複数個毎に共通接続され、
    且つ、前記ビット線選択トランジスタの共通接続点が前
    記センスアンプ回路に各々接続されていることを特徴と
    する不揮発性半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】不揮発性のメモリセルアレイが形成された
    半導体記憶装置において、ビット線を選択する回路とし
    て、第一の列デコーダに接続された第一及び第二のセン
    スアンプ回路と第二の列デコーダに接続されたビット線
    選択トランジスタからなる個別ビット線選択回路を備
    え、前記ビット線選択トランジスタのソースが各ビット
    線に接続され、しかも、複数個の前記ビット線選択トラ
    ンジスタのドレインが第一及び第二の共通接続点で接続
    され、且つ、前記第一及び第二の共通接続点が前記第一
    及び第二のセンスアンプ回路に各々接続されていること
    を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】不揮発性のメモリセルアレイが形成された
    半導体記憶装置において、ビット線を選択する回路とし
    て、第一の列デコーダに接続された複数個のセンスアン
    プ回路と、第二の列デコーダに接続されたビット線選択
    トランジスタからなる個別ビット線選択回路を備え、ビ
    ット線のプリチャージ時間が選択するビット線を充電す
    るために要する時間と前記ビット線選択トランジスタを
    充電するために要する時間からなることを特徴とする不
    揮発性半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】不揮発性のメモリセルアレイが形成された
    半導体記憶装置において、非選択ビット線を接地する回
    路として、各ビット線に接続されたビット線リセット用
    トランジスタと複数個の選択手段からなるビット線リセ
    ット回路を備え、前記ビット線リセット回路により少な
    くとも選択ビット線に隣接する非選択ビット線の電荷が
    放電され接地電位になることを特徴とする不揮発性半導
    体記憶装置。
  5. 【請求項5】不揮発性のメモリセルアレイが形成された
    半導体記憶装置において、非選択ビット線を接地する回
    路として、各ビット線に接続されたビット線リセット用
    トランジスタと複数個の選択手段からなるビット線リセ
    ット回路を備え、前記選択手段の入力には列選択信号線
    が接続され、且つ、出力には前記ビット線リセット用ト
    ランジスタが接続されており、少なくとも前記選択手段
    によって選択ビット線に接続されている前記ビット線リ
    セット用トランジスタは非導通状態となり、且つ、前記
    選択ビット線に隣接する非選択ビット線に接続されてい
    る前記ビット線リセット用トランジスタは導通状態とな
    ることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
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