JPS6028079B2 - Semiconductor static memory device - Google Patents

Semiconductor static memory device

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JPS6028079B2
JPS6028079B2 JP54114952A JP11495279A JPS6028079B2 JP S6028079 B2 JPS6028079 B2 JP S6028079B2 JP 54114952 A JP54114952 A JP 54114952A JP 11495279 A JP11495279 A JP 11495279A JP S6028079 B2 JPS6028079 B2 JP S6028079B2
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JP
Japan
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transistor
voltage
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memory cell
transistors
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JP54114952A
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寿実夫 田中
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/34Determination of programming status, e.g. threshold voltage, overprogramming or underprogramming, retention
    • G11C16/3436Arrangements for verifying correct programming or erasure
    • G11C16/3454Arrangements for verifying correct programming or for detecting overprogrammed cells
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明のMOS型EPROM等の半導体スタティック
メモリ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor static memory device such as a MOS type EPROM.

第1図は従来のMOS型EPROMにおける議出し回路
部の構成を示したものである。
FIG. 1 shows the configuration of the output circuit section in a conventional MOS type EPROM.

1は充電用MOSトランジスタ、2は転送ゲート用MO
Sトランジスタであり、これらはいずれもしきい値電圧
約IVのェンハンスメント(E)型である。
1 is a charging MOS transistor, 2 is a transfer gate MOS transistor
These are enhancement (E) type transistors with a threshold voltage of approximately IV.

電源Vccは通常標準5Vであって、トランジスタ1,
2のゲートには電源Nccを抵抗3,4で分割した約3
Vを印加している。従ってメモリセルアレィに蓮がる共
通センス節点5の高レベルは、トランジスタ1,2のゲ
ート電圧約3Vからそれらのしきし・値電圧約IVを差
引いた約2Vとなっている。メモリセルは例えば、浮遊
ゲートをもつMOS型メモリトランジスタである。この
ようにセンス節点5は通常W以下に抑えられ、従ってメ
モリセルアレィ内のセルのドレィン電圧が通常2V以下
に抑えられる結果、読出し時のメモリセルのホットエレ
クトロン効果による誤書込みやドレィンと浮遊ゲート間
の容量結合によるメモリセルのしきし、値電圧の抵下が
防止される。
The power supply Vcc is usually a standard 5V, and the transistors 1,
Approximately 3, which is obtained by dividing the power supply Ncc by resistors 3 and 4, is applied to the gate of 2.
V is applied. Therefore, the high level of the common sense node 5 across the memory cell array is approximately 2V, which is the gate voltage of transistors 1 and 2, approximately 3V, minus their threshold voltage, approximately IV. The memory cell is, for example, a MOS type memory transistor with a floating gate. In this way, the sense node 5 is normally suppressed to W or less, and therefore the drain voltage of the cells in the memory cell array is usually suppressed to 2V or less. As a result, erroneous writing due to the hot electron effect of the memory cell at the time of reading and floating with the drain occur. A threshold voltage drop in the memory cell due to capacitive coupling between gates is prevented.

しかしながら、この回路の場合、例えばメモリセルの書
込み量チェックの際に次のような不都合がある。
However, this circuit has the following disadvantages, for example, when checking the write amount of memory cells.

書込み重チェックは、外部的に電源Nccを変化させて
センス接点の電位変化を読むことにより行われるが、こ
のとき、選択された行デコーダラィンの電圧、つまりメ
モリセルのコントロールゲート電圧を電源Vccを変化
させることで上下させると、MOSトランジスターのゲ
ート、ドレィンが共に変化するため、センス節点5の電
圧も同時に変化してしまう。このように、センス節点5
の電圧、即ちメモリセルのドレィン電圧が電源Vccと
運動してしまうと、容量結合によって浮遊ゲートの電位
が変化してメモリセルのしきし、値が等価的に変化し、
正確な書込み量のチェックが不可能になる。またこの回
路の場合、上記した書込み量チェックの際の不都合の他
、設計マージンが少ないという欠点をもつ。
The write heavy check is performed by externally changing the power supply Ncc and reading the potential change of the sense contact. At this time, the voltage of the selected row decoder line, that is, the control gate voltage of the memory cell, is changed from the power supply Vcc. When the voltage is raised or lowered by changing the voltage, the gate and drain of the MOS transistor both change, so the voltage at the sense node 5 changes at the same time. In this way, sense node 5
When the voltage of , that is, the drain voltage of the memory cell moves with the power supply Vcc, the potential of the floating gate changes due to capacitive coupling, and the threshold value of the memory cell changes equivalently.
It becomes impossible to check the exact amount of writing. In addition to the above-mentioned inconvenience when checking the amount of writing, this circuit also has the disadvantage of a small design margin.

例えばメモリセルのしきい値が例えばイオン注入量のバ
ラッキの結果として増加してそのオン電流が低下すると
、結局アクセスタイムも遅くなる。この発明は上託した
点に鑑みてなされたもので、メモリセルの正確な書込み
量チェックを可能とした半導体スタティックメモリ装置
を提供するものである。
For example, if the threshold value of a memory cell increases as a result of, for example, variations in the amount of ion implantation, and its on-current decreases, the access time will eventually become slower. The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor static memory device that allows accurate checking of the amount of data written to a memory cell.

この発明は、浮遊ゲートをもつMOS型メモリトランジ
スタからなるメモリセルアレイのセンス接点を充電する
充電用MOSトランジスタのゲートを、電源電圧に依存
しない定電圧発生回路の出力で制御し、前記センス接点
が電源電圧に連動しないようにしたことを骨子とする。
This invention controls the gate of a charging MOS transistor that charges the sense contact of a memory cell array consisting of a MOS type memory transistor with a floating gate by the output of a constant voltage generation circuit that does not depend on the power supply voltage, and the sense contact is connected to the power supply. The main point is that it is not linked to voltage.

以下この発明の実施例を説明する。第2図はP型基板を
用い、nチャンネルE/D回路で構成したMOS型EP
ROMの実施例である。図中1 1は例えばm行×n列
のメモリセルアレイで、メモリセルトランジスタ11i
j(iニ1,2,……,m、i=1,2,・・・・・・
,n)は浮遊ゲートを有する二重シリコンゲート構造の
E型MOSトランジスタであり、そのしきし、値は約2
Vである。1 2jは列選択用MOBトランジスタで、
しきい値電圧約IVのE型である。
Examples of the present invention will be described below. Figure 2 shows a MOS type EP using a P-type substrate and consisting of an n-channel E/D circuit.
This is an example of a ROM. In the figure, 11 is a memory cell array of, for example, m rows x n columns, and memory cell transistors 11i
j (i ni 1, 2,..., m, i=1, 2,...
, n) is an E-type MOS transistor with a double silicon gate structure with a floating gate, and its threshold value is approximately 2.
It is V. 1 2j is a MOB transistor for column selection,
It is an E type with a threshold voltage of about IV.

共通センス節点13を充電するための充電用トランジス
タ14およびセンス節点13とセンスアンプ間を接続す
る転送ゲート用トランジスタ15は、しきし、値約OV
のB型MOSトランジスタである。これらのトランジス
タ14,15のゲートは、定電圧発生回路16の出力に
より制御するようになっている。定電圧発生回路16は
電源Nccに無関係な一定電圧を出力するもので、しき
し、値電圧約一3Vのデプレション(D)型MOSトラ
ンジスタ(第IMOSトランジスタ)16,と、しきし
、値約OVのB型MOSトランジスタ(バッファ用MO
Sトランジスタ)162と、メモリセルと同じ条件で作
られた二重シリコンゲート構造を有するしきし・値電圧
約2VのE型MOSトランジスタ(第2のMOSトラン
ジスタ)163とを直列接続して、これに電源Vccを
印加し、トランジスタ16・と162の接続点を出力端
としている。
The charging transistor 14 for charging the common sense node 13 and the transfer gate transistor 15 connecting between the sense node 13 and the sense amplifier have a threshold value of approximately OV.
This is a B-type MOS transistor. The gates of these transistors 14 and 15 are controlled by the output of a constant voltage generating circuit 16. The constant voltage generation circuit 16 outputs a constant voltage independent of the power supply Ncc, and a depletion (D) type MOS transistor (IMOS transistor) 16 with a value voltage of approximately 13V, OV B-type MOS transistor (buffer MO
S transistor) 162 and an E-type MOS transistor (second MOS transistor) 163 with a threshold voltage of approximately 2V, which has a double silicon gate structure and is made under the same conditions as the memory cell, are connected in series. A power supply Vcc is applied to the transistors 16 and 162, and the connection point between the transistors 16 and 162 is used as an output terminal.

トランジスタ16,,162のゲートは共に出力端に接
続し、トランジスタ163のゲートはドレィンに接続し
ている。この定電圧発生回路16は、出力端電圧がトラ
ンジスタ163 のしきい値電圧以上になるとトランジ
スタ163 がオンして出力端電圧を下げようとし、出
力端電圧がトランジスタ163のしきし、値電圧以下に
下がろうとするとトランジスタ16,,162 がオン
して出力端電圧を上昇させようとする結果、出力端電圧
がトランジスタ163のしきし、値電圧プラスアルファ
となる。
The gates of transistors 16, 162 are both connected to the output terminal, and the gate of transistor 163 is connected to the drain. In this constant voltage generation circuit 16, when the output terminal voltage exceeds the threshold voltage of the transistor 163, the transistor 163 turns on and tries to lower the output terminal voltage, so that the output terminal voltage becomes below the threshold voltage of the transistor 163. When the voltage is about to drop, the transistors 16, 162 turn on and try to increase the output terminal voltage, so that the output terminal voltage becomes the threshold voltage of the transistor 163 plus alpha.

プラスアルフアはトランジスタ16・〜163の寸法と
しきい値電圧によって決まる。そしてこの場合、トラン
ジスタ16,がD型であり電源Vccに無関係な定電流
特性を示すので、出力端電圧は亀三源Nccの変化に依
存しない一定値となる。ここで、定電圧発生回路16中
、E型トランジスタ162は、B型トランジスタ14,
15のしきい値電圧のばらつきがセンス節点13に与え
る影響を緩和するためにバッファ用として設けられてい
る。
The positive alpha is determined by the dimensions and threshold voltages of transistors 16-163. In this case, since the transistor 16 is of the D type and exhibits constant current characteristics independent of the power supply Vcc, the output terminal voltage becomes a constant value that is not dependent on changes in the power source Ncc. Here, in the constant voltage generation circuit 16, the E type transistor 162 is replaced by the B type transistor 14,
15 is provided as a buffer in order to alleviate the influence of variations in the threshold voltages on the sense node 13.

即ち、B型トランジスタ14,15のしきし、値電圧が
負方向に変動すると、センス節点13は上昇しようとす
るが、このときB型トランジスタ162のしきい値が同
じく負方向に変動して定電圧発生回路16の出力端電圧
を下げる方向に働き、センス節点13の上昇を抑える。
しきし、値電圧が正方向に変化したときも同様にしてセ
ンス節点13の変動が補償される。なお、B型トランジ
スタ17iは充電トランジスタ14と同じ機能をもち、
メモリセルアレィ11のドレィンがフローティング状態
になるのを防止するものであるが、場合によっては設計
上とり除いても差支えない。
That is, when the threshold voltages of the B-type transistors 14 and 15 change in the negative direction, the sense node 13 tries to rise, but at this time, the threshold voltage of the B-type transistor 162 also changes in the negative direction and becomes constant. It acts in the direction of lowering the output terminal voltage of the voltage generating circuit 16 and suppresses the rise in the sense node 13.
Similarly, when the value voltage changes in the positive direction, the fluctuation of the sense node 13 is compensated for in the same way. Note that the B-type transistor 17i has the same function as the charging transistor 14,
Although this prevents the drain of the memory cell array 11 from being in a floating state, it may be removed depending on the design.

このような構成とすれば、トランジスタ14,15のし
きし、値は約OYであるので、センス節点13には定電
圧発生回路16により発生される電源Vccに無関係な
出力電圧がそのままかかる。
With such a configuration, the threshold values of the transistors 14 and 15 are approximately OY, so the output voltage unrelated to the power supply Vcc generated by the constant voltage generation circuit 16 is directly applied to the sense node 13.

従って電源Vccを変化させてメモリセルのコントロー
ルゲート電圧を上下させることにより書込み童のチェッ
クを行う場合にも、センス節点13の電圧は変動せず一
定電圧に保たれるので、正確な書込み量チェックが可能
となる。また、定電圧発生回路16のトランジスタ16
3はメモリセルトランジスタ11iiと同じ条件で作ら
れており、メモリセルトランジスタ11ijのしきし、
値が高い場合にはセンス節点13の電圧も同様に高くな
るので、メモリセルトランジスタ11ijのオン電流は
そのしきい値に余り依存しなくなり、プロセス上および
回路上の設計マージンが大きいものとなる。第3図は第
2図の実施例における定電圧発生回路16の変形例であ
る。
Therefore, even when checking the write amount by changing the power supply Vcc and raising and lowering the control gate voltage of the memory cell, the voltage at the sense node 13 does not fluctuate and is kept at a constant voltage, making it possible to accurately check the write amount. becomes possible. Also, the transistor 16 of the constant voltage generation circuit 16
3 is made under the same conditions as the memory cell transistor 11ii, and the threshold of the memory cell transistor 11ij is
When the value is high, the voltage at the sense node 13 becomes high as well, so the on-current of the memory cell transistor 11ij becomes less dependent on its threshold value, and the design margin in terms of process and circuit becomes large. FIG. 3 shows a modification of the constant voltage generating circuit 16 in the embodiment shown in FIG.

トランジスタ161〜163 の他にE型MOSトラン
ジスター 64 を付加し、トランジスタ16,と16
2 の接続点をトランジスタ164のゲートに接続し、
トランジスタ162と163のゲートをトランジスタ1
64のソースに接続して、このソースを出力端としてい
る。この回路によっても、トランジスタ163のしさし
、値電圧とトランジスタ16,,162の特性で決まる
電源Vccに無関係な一定出力電圧が得られる。以上の
ように、この発明によれば、センス節点を電源電圧に依
らず一定に保つことにより、外部的に電源電圧を振って
書込み量チェックを行う場合にこれを正確に行うことが
できる。
In addition to the transistors 161 to 163, an E-type MOS transistor 64 is added, and the transistors 16 and 16 are
Connect the connection point of 2 to the gate of the transistor 164,
The gates of transistors 162 and 163 are connected to transistor 1.
64 source, and this source is used as the output terminal. This circuit also provides a constant output voltage independent of the power supply Vcc, which is determined by the voltage of the transistor 163 and the characteristics of the transistors 16, 162. As described above, according to the present invention, by keeping the sense node constant regardless of the power supply voltage, it is possible to accurately check the write amount by externally varying the power supply voltage.

またセンス接点を一定電位に保つための定電圧発生回路
の第2のMOSトランジスタとしてメモリトランジスタ
と同じ製造条件で作ったものを用いることにより、設計
マージンを大きくした半導体スタティックメモリ装置を
提供することができる。なお、実施例ではnチャネルを
説明したが、この発明はpチャネルにも同様に適用でき
る。
Furthermore, by using a second MOS transistor of the constant voltage generation circuit for keeping the sense contact at a constant potential, which is manufactured under the same manufacturing conditions as the memory transistor, it is possible to provide a semiconductor static memory device with a large design margin. can. Note that although n-channel has been described in the embodiment, the present invention can be similarly applied to p-channel.

また、実施例では充電用トランジスタ14および転送ゲ
ート用トランジスタ15をしきい値がOVでないB型と
したが、これらはB型であってもよいし、更に定電圧発
生回路16に用いたバッファ用E型トランジスター62
は原理的には除いてもよい。その他この発明はその趣
旨を逸脱しない範囲で種々変形実施することが可能であ
る。
In addition, in the embodiment, the charging transistor 14 and the transfer gate transistor 15 are of type B whose threshold value is not OV, but they may also be of type B. E type transistor 62
can be excluded in principle. In addition, this invention can be modified and implemented in various ways without departing from its spirit.

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

第1図は従来のMOS型BPROMの議出し回路部の構
成を示す図、第2図はこの発明の一実施例のMOS型E
PROMの構成を示す図、第3図はその定電圧発生回路
部の変形例を示す図である。 11・・・・・・メモリセルアレィ、13・・・…セン
ス節点、14・・・・・・充電用トランジスタ、16・
・・・・・定電圧発生回路、16.・・・・・・O型第
1のMOSトランジスタ、162 ……E型バッファ用
MOSトランジスタ、163 ……E型第2のMOSト
ランジスタ。 第1図 第2図 第3図
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a conventional MOS type BPROM output circuit, and FIG. 2 is a MOS type E according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the PROM, and is a diagram showing a modification of the constant voltage generating circuit section. 11...Memory cell array, 13...Sense node, 14...Charging transistor, 16.
... Constant voltage generation circuit, 16. ...O-type first MOS transistor, 162 ...E-type buffer MOS transistor, 163 ...E-type second MOS transistor. Figure 1 Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 浮遊ゲートをもつMOS型メモリトランジスタを配
列したメモリセルアレイと、このアレイのセンス接点を
充電する充電用MOSトランジスタと、この充電用MO
Sトランジスタのゲートに電源電圧に依存しない定電圧
を印加する定電圧発生回路とを具備したことを特徴とす
る半導体スタテイツクメモリ装置。
1 A memory cell array in which MOS type memory transistors with floating gates are arranged, a charging MOS transistor that charges the sense contact of this array, and this charging MOS
1. A semiconductor static memory device comprising a constant voltage generation circuit that applies a constant voltage independent of a power supply voltage to the gate of an S transistor.
JP54114952A 1979-09-07 1979-09-07 Semiconductor static memory device Expired JPS6028079B2 (en)

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JPS5641595A JPS5641595A (en) 1981-04-18
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JPS6231094A (en) * 1985-08-01 1987-02-10 Toshiba Corp Non-volatile semiconductor memory device

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