JPH1031897A - 不揮発性半導体メモリ - Google Patents

不揮発性半導体メモリ

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JPH1031897A
JPH1031897A JP9101303A JP10130397A JPH1031897A JP H1031897 A JPH1031897 A JP H1031897A JP 9101303 A JP9101303 A JP 9101303A JP 10130397 A JP10130397 A JP 10130397A JP H1031897 A JPH1031897 A JP H1031897A
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memory cell
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Hiroshi Iwahashi
弘 岩橋
Eishin Minagawa
英信 皆川
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Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明では、通常の読み出し時よりもベリファ
イ時のデータ検出基準を厳しく設定することで、通常の
読み出し時における雑音余裕を大きくする。 【解決手段】メモリセル1aと、負荷トランジスタ4a
と、2分割されたPチャネルMOSトランジスタP4 ,
P5 とNチャネルMOSトランジスタN4 とが直列接続
され、2個のPチャネルMOSトランジスタP4 ,P5
のうちの一方のP5 のソースと電源ノード9との間にス
イッチ用のPチャネルMOSトランジスタ8が挿入接続
されCMOSインバータ回路63からなるセンスアンプ
とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は不揮発性半導体メモ
リに係り、特に通常の読み出し時とベリファイ時とでデ
ータ検出基準を切り換える回路に関する。
【0002】
【従来の技術】不揮発性半導体メモリ、たとえばEPR
OM(紫外線消去型再書き込み可能な読み出し専用メモ
リ)は、浮遊ゲート及び制御ゲートを有し、浮遊ゲート
中の電荷の量によってデータを記憶するEPROMセル
を備え、浮遊ゲートに電荷を注入することによってデー
タを書き込む(プログラムする)際、この書き込みが正
しく行われたかどうかを検知する必要がある。このた
め、書き込み直後にEPROMセルからの読み出しを行
い、読み出しデータを書き込みデータと比較するベリフ
ァイモードを有しており、書き込みが正しく行われてい
なかった場合には再び書き込みを行うようにしている。
【0003】上記EPROMセルからの読み出しデータ
を検出するために図9に示すように差動増幅器5が用い
られており、この差動増幅器5の一方の入力側にはメモ
リセル1aからビット線BLaに読み出された電位VBL
aが入力し、他方の入力端にはダミー用メモリセル1b
からダミー用ビット線BLbに読み出された基準電位V
BLbが入力している。ここで、2aはメモリセルアレイ
の列選択(ビット線選択)用のトランジスタ、4aはビ
ット線負荷トランジスタ、2bはダミー用の列選択トラ
ンジスタ、4b1、4b2はダミー用ビット線負荷トラ
ンジスタである。上記差動増幅器5は、メモリセルから
の読み出し電位VBLaを基準電位VBLbと比較し、図1
0に示すように両電位VBLa、VBLbの大小関係に応じ
てデータ検出を行うものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、通常の読み
出し時に電源雑音等により上記両電位VBLa、VBLbが
振れるとき、両電位VBLa、VBLbの電位差が小さいと
きには大小関係が反転してしまうことがあり、この反転
が生じると、誤ったデータ検出を行ってしまうという問
題点がある。これを防ぐためには、たとえば前記基準電
位VBLbをベリファイ時には通常の読み出し時よりも高
く設定してベリファイ時のデータ検出基準を厳しくすれ
ば、通常の読み出し時に前記両電位VBLa、VBLbの差
が大きく得られるようになり、前記誤動作を防止するこ
とが可能になる。
【0005】本発明は、上記したように通常の読み出し
時に電源雑音等によってデータ検出を誤るおそれがある
という問題点を解決すべくなされたもので、通常の読み
出し時よりもベリファイ時のデータ検出基準を厳しく設
定することができ、通常の読み出し時における雑音余裕
の大きな不揮発性半導体メモリを提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性半導体
メモリは、メモリセルと、上記メモリセルに接続される
負荷トランジスタと、入力端と出力端を有し、入力端が
上記負荷トランジスタと上記メモリセルとの接続点に接
続され、上記メモリセルに記憶されているデータを検出
して出力端に出力する、基準電位を入力する入力端を有
しないセンスアンプと、正規のデータ読み出し時の上記
センスアンプの回路閾値よりも、上記浮遊ゲートに電荷
を注入するようにして上記メモリセルにデータをプログ
ラムする時で上記メモリセルへのデータのプログラム状
態を調べるために上記メモリセルからデータを読み出す
ベリファイ時に上記センスアンプの回路閾値の方が高い
電圧になるように上記センスアンプを制御する制御手段
とを具備している。
【0007】上記発明の不揮発性半導体メモリによれ
ば、ベリファイ時と通常の読み出し時とでセンスアンプ
の回路閾値が切り換わる。これによって、通常の読み出
し時よりもベリファイ時のデータ検出基準を厳しく設定
でき、ベリファイチェックをパスした後、通常の読み出
し時にメモリセル読み出し電位と基準電位との差が大き
く得られるので、電源雑音等に対する雑音余裕が大きく
なる。
【0008】本発明の不揮発性半導体メモリは、メモリ
セルと、上記メモリセルに接続される少なくとも2個の
負荷トランジスタ及びこの負荷トランジスタの少なくと
も一方と電源電圧供給端との間に接続されるスイッチン
グトランジスタとからなる負荷回路と、入力端と出力端
を有し、入力端が上記負荷回路と上記メモリセルとの接
続点に接続され、上記メモリセルに記憶されているデー
タを検出して出力端に出力する、基準電位を入力する入
力端を有しないセンスアンプと、上記メモリセルからの
データ読み出し時において、正規のデータ読み出し時に
上記スイッチングトランジスタを導通状態に設定し、上
記浮遊ゲートに電荷を注入するようにして上記メモリセ
ルにデータをプログラムする時で上記メモリセルへのデ
ータのプログラム状態を調べるために上記メモリセルか
らデータを読み出すベリファイ時に上記スイッチングト
ランジスタを非導通状態に設定することによって、上記
正規のデータ読み出し時の上記負荷回路の抵抗値を上記
ベリファイ時の上記負荷回路の抵抗値よりも小さく設定
する負荷抵抗設定手段とを具備している。
【0009】上記発明の不揮発性半導体メモリによれ
ば、スイッチングトランジスタの動作状態に応じて負荷
回路における負荷トランジスタの数が切り換わる。これ
によって、通常の読み出し時よりもベリファイ時のデー
タ検出基準を厳しく設定でき、ベリファイチェックをパ
スした後、通常の読み出し時にメモリセル読み出し電位
と基準電位との差が大きく得られるので、電源雑音等に
対する雑音余裕が大きくなる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の途中で考えられ
たEPROMの一部を示しており、1aは浮遊ゲート及
び制御ゲートを有し、浮遊ゲート中の電荷の量によって
データを記憶するメモリセル、2aは列選択用トランジ
スタ、BLaはメモリセル側ビット線、4aは上記ビッ
ト線BLaに接続された負荷トランジスタ、5は上記ビ
ット線BLaの電位VBLaを一方の入力(比較入力)と
する差動増幅器、1bはダミーセル、2bはダミー用列
選択用トランジスタ、BLbはダミーセル側ビット線、
4b1,4b2,4b3は上記ダミーセル側ビット線B
Lbに接続されたダミー用負荷トランジスタであり、本
例では3個に分割されている。上記メモリセル1aとダ
ミーセル1bとはトランジスタサイズが同じであり、列
選択トランジスタ2aとダミー用列選択用トランジスタ
2bとはトランジスタサイズが同じであり、負荷トラン
ジスタ4aに比べてダミー用負荷トランジスタ4b1と
4b2のサイズは大きい。
【0011】一方、6はプログラム電圧入力端子7に印
加される高電圧のプログラム電圧VPP(たとえば12.
5V)を検知して通常電圧レベルの検知出力を生成する
高電圧検知回路であり、本例では高電圧VPPの非検知時
にVDD電圧(5V)を出力しており、VPP検知時に接地
電圧を出力するようになっている。8は上記検知回路6
の検知出力Sによりスイッチ制御されるスイッチ用のP
チャネルMOSトランジスタである。このスイッチ用の
トランジスタ8は、前記ダミー用負荷トランジスタ4b
1〜4b3のうちの例えば1個のトランジスタ4b3の
ソースと電源ノード9との間に挿入接続されており、残
りのダミー用負荷トランジスタ4b1、4b2の各ソー
スはスイッチ用トランジスタを介することなく電源ノー
ド9に接続されている。
【0012】図2は前記高電圧検知回路6の一具体例を
示しており、プログラム電圧入力端子7とVSS電源ノー
ド(接地電位端)との間に、それぞれゲート・ドレイン
相互が接続されたPチャネルMOSトランジスタ21、
22と、それぞれゲートがVDD電源ノードに接続された
PチャネルMOSトランジスタ23およびNチャネルM
OSトランジスタ24とが直列に接続されている。そし
て、上記トランジスタ23、24のドレイン相互接続点
の電位を三段縦続接続されたCMOSインバータ25、
26、27に入力し、最終段のCMOSインバータ27
の出力端から検知出力Sを得ている。なお、上記CMO
Sインバータ25、26、27は、各対応してPチャネ
ルMOSトランジスタP1 ,P2 ,P3 とNチャネルM
OSトランジスタN1 ,N2 ,N3 とが直列接続されて
なる。
【0013】上記EPROMにおいては、図3に示すよ
うに通常の読み出し時にはプログラム電圧入力端子7が
接地電位であり、高電圧検知回路出力Sは5Vになって
おり、スイッチ用トランジスタ8はオフであり、ダミー
用負荷トランジスタ4b1〜4b3のうち4b3はオフ
であり、このときのダミー用ビット線電位VBLb(基準
電位)をVBLbL で表わす。このとき、メモリセル1a
からの読み出し電位(ビット線BLaの電位)VBLaと
上記基準電位VBLbL との電位差が差動増幅器5により
検知される共に増幅されてデータ検出が行われる。これ
に対して、ベリファイ時にはプログラム電圧入力端子7
の電圧がプログラム時と同じくVPP電圧であり、高電圧
検知回路出力Sは接地電位になっており、スイッチ用ト
ランジスタ8はオンであり、ダミー用負荷トランジスタ
4b1〜4b3は全てオンであり、このときのダミー用
ビット線電位(基準電位)VBLbは前記通常の読み出し
時におけるVBLbL よりも高いVBLbH となる。
【0014】したがって、ベリファイ時には、メモリセ
ル1aからの読み出し電位VBLaに対するデータ検出基
準が厳しく設定されることになる。このように厳しい基
準でのベリファイチェックをパスした後、通常の読み出
し時には前記基準電位VBLbが低い値VBLbL にされる
ので、メモリセル読み出し電位VBLaとの電位差を大き
くとることができ、電源雑音等に対する雑音余裕が向上
することになる。
【0015】なお、上記図1のEPROMにおけるビッ
ト線BLaおよびダミー用ビット線BLbにはビット線
電位をクランプするためのMOSトランジスタが挿入さ
れる場合もあるが、この場合も図1のEPROMと同様
にすることができる。
【0016】上記図1のEPROMでは、ダミー用負荷
トランジスタ4b1〜4b3の動作数をスイッチ用トラ
ンジスタ8のオン/オフによって切り換えたが、上記と
は逆に負荷トランジスタ4aを複数個に分割し、その動
作数をスイッチ用トランジスタのオン/オフによって切
り換えるようにしても上記図1のものと同様の効果が得
られる。図4もこの発明の途中で考えられたEPROM
の構成を示しており、このEPROMでは、高電圧検知
回路6の検知出力Sをインバータ回路41により反転
し、分割された負荷トランジスタ4a1、4a2の一方
の4a2と電源ノード9との間に挿入接続されたスイッ
チ用トランジスタ8bのゲートに上記インバータ回路4
1の出力/Sを与えるようにしている。したがって、通
常の読み出し時に比べてベリファイ時にはビット線負荷
トランジスタの動作数が少なくなってメモリセル読み出
し電位が低くなるので、データ検出基準が厳しくなる。
【0017】また、上記図1のものおよび図4に示した
ものを組み合わせてダミー用負荷トランジスタの動作数
および負荷トランジスタの動作数の両方とも通常の読み
出し時とベリファイ時とで切り換えることによって、ベ
リファイ時のデータ検出基準を厳しく設定してもよい。
この場合の回路構成の一例を図5に示しており、前記図
1および図4と同一部分には同一符号を付している。
【0018】上記図1、図4、図5にそれぞれ示したE
PROMでは、メモリセル読み出し電位をダミーセル側
基準電位と差動増幅器により比較し、データ検出を行っ
たが、これに限らず、所定の回路閾値を有するデータ検
出回路(たとえばインバータ回路)にメモリセル読み出
し電位を入力するようにしてもよいる。
【0019】図6はセンスアンプとしてインバータ回路
を用いるようにした、この発明の一実施の形態によるE
PROMの構成を示している。すなわち、1aはメモリ
セル、2aは列選択用トランジスタ、BLaはビット
線、4aはビット線負荷トランジスタ、61はビット線
電位クランプ用トランジスタ、62はビット線と上記ク
ランプ用トランジスタ61との間に接続されたインバー
タ、63はメモリセル読み出し電位VBLaが入力するデ
ータ検出用のCMOSインバータ回路である。このイン
バータ回路63は、2分割されたPチャネルMOSトラ
ンジスタP4 ,P5 とNチャネルMOSトランジスタN
4 とが直列接続され、上記2個のPチャネルMOSトラ
ンジスタP4 ,P5 のうちの一方のP5 のソースと電源
ノード9との間にスイッチ用のPチャネルMOSトラン
ジスタ8aが挿入接続されている。
【0020】そして、上記スイッチ用トランジスタ8a
のゲートに高電圧検知回路6の検知出力Sが与えられ
る。
【0021】したがって、通常の読み出しとベリファイ
時とでインバータ回路63の回路閾値が切り換わり、ベ
リファイ時のデータ検出基準が厳しく設定される。な
お、上記CMOSインバータ回路63に代えて、図7に
示すようにPチャネルMOSトランジスタP4 と、2分
割されたNチャネルMOSトランジスタN4 ,N5 とを
直列に接続し、この2個のNチャネルMOSトランジス
タN4 ,N5 のうちの一方のN5 のソースと接地ノード
との間にスイッチ用のNチャネルMOSトランジスタ7
0を挿入接続し、このスイッチ用トランジスタ70のゲ
ートに高電圧検知出力Sを与えるようにしてもよい。
【0022】また、図8の実施の形態に示すように、ビ
ット線負荷トランジスタを4a1、4a2の2個に分割
し、この2個のトランジスタ4a1、4a2のうち一方
の4a2のソースと電源ノード9との間にスイッチ用の
PチャネルMOSトランジスタ8bを挿入接続し、高電
圧検知回路出力Sの反転信号/Sを上記スイッチ用のト
ランジスタ8bのゲートに与えるようにしてもよい。こ
の場合、データ検出回路としてのインバータ回路63は
図6あるいは図7に示したものを用いてもよく、閾値が
一定のインバータ回路を用いてもよい。
【0023】上記図8に示した実施の形態によるEPR
OMでも、読み出し時に比べてベリファイ時のデータ読
み出し条件を厳しく設定することができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の不揮発性
半導体メモリによれば、通常の読み出し時よりもベリフ
ァイ時のデータ検出基準を厳しく設定することができる
ので、通常の読み出し時における雑音余裕が大きくなる
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の途中で考えられたEPROMの一部の
構成を示す回路図。
【図2】図1のEPROM中の高電圧検知回路の一具体
例を示す回路図。
【図3】図1のEPROMの動作を説明するために示す
タイミング図。
【図4】本発明の途中で考えられたEPROMの一部の
構成を示す回路図。
【図5】本発明の途中で考えられたEPROMの一部の
構成を示す回路図。
【図6】本発明の一実施の形態に係るEPROMの一部
の構成を示す回路図。
【図7】本発明の他の実施の形態に係るEPROMの一
部の構成を示す回路図。
【図8】本発明の他の実施の形態に係るEPROMの一
部の構成を示す回路図。
【図9】従来のEPROMの一部の構成を示す回路図。
【図10】図9に示す従来のEPROMの動作を説明す
るためのタイミング図。
【符号の説明】 1a…メモリセル、 1b…ダミーセル、 4a1、4a2、4b1、4b2、4b3…負荷トラン
ジスタ、 5…差動増幅器、 6…高電圧検知回路、 7…プログラム電圧入力端子、 8a、8b…スイッチ用のMOSトランジスタ、 9…電源ノード、 41、62…インバータ回路。 63…CMOSインバータ回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセルと、 上記メモリセルに接続される負荷トランジスタと、 入力端と出力端を有し、入力端が上記負荷トランジスタ
    と上記メモリセルとの接続点に接続され、上記メモリセ
    ルに記憶されているデータを検出して出力端に出力す
    る、基準電位を入力する入力端を有しないセンスアンプ
    と、 正規のデータ読み出し時の上記センスアンプの回路閾値
    よりも、上記浮遊ゲートに電荷を注入するようにして上
    記メモリセルにデータをプログラムする時で上記メモリ
    セルへのデータのプログラム状態を調べるために上記メ
    モリセルからデータを読み出すベリファイ時に上記セン
    スアンプの回路閾値の方が高い電圧になるように上記セ
    ンスアンプを制御する制御手段とを具備したことを特徴
    とする不揮発性半導体メモリ。
  2. 【請求項2】 メモリセルと、 上記メモリセルに接続される少なくとも2個の負荷トラ
    ンジスタ及びこの負荷トランジスタの少なくとも一方と
    電源電圧供給端との間に接続されるスイッチングトラン
    ジスタとからなる負荷回路と、 入力端と出力端を有し、入力端が上記負荷回路と上記メ
    モリセルとの接続点に接続され、上記メモリセルに記憶
    されているデータを検出して出力端に出力する、基準電
    位を入力する入力端を有しないセンスアンプと、 上記メモリセルからのデータ読み出し時において、正規
    のデータ読み出し時に上記スイッチングトランジスタを
    導通状態に設定し、上記浮遊ゲートに電荷を注入するよ
    うにして上記メモリセルにデータをプログラムする時で
    上記メモリセルへのデータのプログラム状態を調べるた
    めに上記メモリセルからデータを読み出すベリファイ時
    に上記スイッチングトランジスタを非導通状態に設定す
    ることによって、上記正規のデータ読み出し時の上記負
    荷回路の抵抗値を上記ベリファイ時の上記負荷回路の抵
    抗値よりも小さく設定する負荷抵抗設定手段とを具備し
    たことを特徴とする不揮発性半導体メモリ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011125456A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
JP2015153434A (ja) * 2014-02-12 2015-08-24 ウィンボンド エレクトロニクス コーポレーション カレントセンシング

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