JPS6150282A - Semiconductor memory device of charge accumulation type - Google Patents
Semiconductor memory device of charge accumulation typeInfo
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- JPS6150282A JPS6150282A JP59170417A JP17041784A JPS6150282A JP S6150282 A JPS6150282 A JP S6150282A JP 59170417 A JP59170417 A JP 59170417A JP 17041784 A JP17041784 A JP 17041784A JP S6150282 A JPS6150282 A JP S6150282A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の71り用分野〕
木兄1jlJは、半uト体中の′6萌キャリアを情報源
として記tL(するセルを多数Mし、このセルに記憶さ
れた1j′r報を指定されたアドレス情報に従って読出
し、またセルへ情報を書込む機構を有する、いわゆるR
AM(Random Access Memory )
に係り、特に極めて高感度な読み出し機構を有する超高
集積1もAMに関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] Kiyo 1jlJ wrote a large number of cells M, using the '6moe carrier in the half body as an information source, and the information stored in these cells. The so-called R has a mechanism for reading 1j'r information according to specified address information and writing information to cells.
AM (Random Access Memory)
In particular, ultra-high integration 1 having an extremely sensitive readout mechanism also relates to AM.
牛導体中の箪笥キャリアを情報源とするRAMとしで、
よく知らnている、トランジスタおよび容量各々1つず
つを記憶セルの構成Jj!素とするいわゆる1トランジ
スタ形ダイナミックRA’M(ITr−dRAM)の従
来構造を第1図に示す。As a RAM whose information source is the chest of drawers carrier in the cow conductor,
The well-known configuration of a memory cell with one transistor and one capacitor Jj! A conventional structure of a so-called one-transistor type dynamic RAM (ITr-dRAM) is shown in FIG.
第1図1こおいて、11ま情報源となる信号域荀キャリ
アを蓄A責する容量、2(まワードゲートとなるMUS
ト5ンジス’i (MO8T)、3i1X方向ノアド
レス指定によりスイッチ2の開閉をするワード―、4.
5は箪笥キャリアの@送そするデータ線、6はX方向の
アドレス指定をするアドレスデコーダとワード線3を躯
動するワードドライバをまとめて示したもの(以下Xデ
コーダと略す)、7はデータ珈の選択’l−TるY方向
のアドレスデコーダ2よび入出力部(以下Yデコーダ、
110部と各々略す)、8はセンスアンプ、9(破線内
)iII
は差溝比較のためのタミー昼食、10はダミーカードゲ
ートM OS Tである。図中谷Ml、9の一方の端子
を丸印で示したのは、これがたとえば系の最高の直流筆
圧V。0なとへ接続されていることを示している。In Fig. 1, 11 is the capacity for storing the signal range carrier which is the information source, and 2 is the capacity of the MUS which is the word gate.
Word to open/close switch 2 by specifying address in 3i1X direction, 4.
5 is a data line for @transmission of the chest of drawers carrier, 6 is an address decoder that specifies addresses in the X direction, and a word driver that moves the word line 3 (hereinafter abbreviated as the X decoder); 7 is a data line. Address decoder 2 in the Y direction and input/output section (hereinafter referred to as Y decoder)
110), 8 is a sense amplifier, 9 (inside the broken line) is a tummy lunch for comparing the difference grooves, and 10 is a dummy card gate MOST. One terminal of Nakatani Ml, 9 is indicated by a circle, for example, this is the highest DC pen pressure V of the system. This shows that it is connected to 0.
このような従来のdRAMlこおいては、具体的数値例
を4げろと、5orp(r:フェムト10−15 )程
肛のキ、−量1に蓄えた箪笥キャリアを、2pF程度の
データ緑4上ヘジして、この電圧変化を検出する。従っ
て記憶セルの各ff1lに畜むtしているときは系の取
GJ ”if、圧近くてあった(例えば4v)信号電圧
■、も検出するとき(ば、上の例では約100mvと極
めて小さいものになってしまう。このため単純な検出法
では精度の論い増幅器が必要になるので、if図1こ示
すようIこ、たとえば8童1の1/2の容置(この例で
は25fF)を持つダミー容量9(破線内)に蓄えた′
電荷キャリアをデータ酸5にとり出し、差動式のセンス
アンプ8で谷it 1に蓄えられた情報を判定している
。In such a conventional dRAM, a specific numerical example is 4 pF, 5 orp (r: femto 10-15), and a chest carrier stored in an amount of 1, and a data green 4 of about 2 pF. Turn it up and detect this voltage change. Therefore, when the signal voltage stored in each ff1l of the memory cell is detected, the signal voltage of the system is approximately 100mV (for example, in the above example, it is approximately 100mV). For this reason, a simple detection method requires an amplifier due to accuracy issues, so if, as shown in Figure 1, ) stored in dummy capacitor 9 (within the dashed line)'
The charge carriers are taken out to the data acid 5, and the information stored in the valley it1 is determined by the differential sense amplifier 8.
従来のD几A〜11こおいては、差動式のセンスア(ン
プとしては、その構成のffr+単さから、フリップ・
フロップ型のセンス・アンプが一収釣に、Fl、Iいら
れている( 5fpin K、U、1972 1SS
CCdigest of technical
papers p56−57)。In the conventional D-type A to 11, a differential sense amplifier (as an amplifier, due to the ffr+simplicity of its configuration, a flip
Flop type sense amplifiers are being used all at once, Fl, I (5fpin K, U, 1972 1SS
CCdigest of technical
papers p56-57).
しかしセンスアンプは1対のデータ珈に1つ必侭て〆わ
り高集A丁を化のためには性能の高い、捜雑な回路で1
11.力の必要なものを用いる訳をこはいかないため、
上記のような方法をもつでしCもデータ紗上の信号nj
圧としてはl OOmV6iが実用上の余裕も含めて限
度とされでいる。従って記憶セルの畜禎谷コ1rCsと
データ線の谷11i: CDの比Cs/C9は大体1/
40程度以上とする必要があり、蓄積容量C8は上記の
例と比べて桁違いに小さくするようなことは難しく、d
RAMの高集積化fことって重大な障害になっていた。However, one sense amplifier is required for each pair of data amplifiers, and in order to realize a high-performance amplifier, one high-performance, complicated circuit is required.
11. Because there is no reason to use something that requires force,
With the above method, C also has the signal nj on the data gauze.
As for the pressure, lOOmV6i is considered to be the limit including a practical margin. Therefore, the ratio Cs/C9 of storage cell storage cell valley 1rCs and data line valley 11i:CD is approximately 1/
40 or more, and it is difficult to reduce the storage capacity C8 by an order of magnitude compared to the above example.
The high integration of RAM has become a serious obstacle.
殊に、多値記憶装置(%願昭58−120364、特願
昭58−242021に記載)のように、蓄積電荷量を
3値以上の多値とすることで高集積化を計る場合には、
データ研上の信号電圧が多値レベル数の逆数倍となるた
め、高感匠の読み出し機構なしには、その実現は困難で
ある。In particular, when high integration is achieved by setting the amount of accumulated charge to three or more values, such as in a multi-value storage device (described in % Patent Application No. 58-120364, Japanese Patent Application No. 58-242021), ,
Since the signal voltage on the data center is a reciprocal multiple of the number of multilevel levels, it is difficult to realize this without a sophisticated readout mechanism.
本発明の目的は、上記問題点を解消し、超高集積の半轟
体メモリに適した、極めて高感度のkみ出し機構を提供
することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide an extremely sensitive k-extrusion mechanism suitable for ultra-highly integrated semi-conductor memories.
上記目的を達成するために本発明では、情報の読み出し
機構として、データ線に接続して、電荷1 、え工
、ア、ア、、−/、f−1、。00よりとを順次設け、
かつデータ線に接続して電荷供給機構を設けた構造とし
ている。これにより、データ脚上lこ出力される出力信
号電荷を、はとんど損失なく情報判定機前の入力端に転
送することができるため、従来のデータ線出力信号′亀
圧の1/10〜1/20の出力信号′1工圧を同じ精度
で、かつ高速で祝み出すことを可能とする。In order to achieve the above object, in the present invention, as an information reading mechanism, charges 1, 1, 1, 1, 1, -/, f-1, are connected to the data line. 00 and are set up sequentially,
The structure also includes a charge supply mechanism connected to the data line. As a result, the output signal charge output on the data line can be transferred to the input terminal in front of the information judgment device without loss, so that the output signal charge on the data line can be transferred to the input terminal in front of the information judgment device with almost no loss. It is possible to output the output signal '1 of ~1/20 of the working pressure with the same accuracy and at high speed.
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細な説明する。以下の実施例では情報
を担う電荷キャリアとして電子を用い、かつ電荷転送ゲ
ートとしては電子の転?Sを行うNチャネルトランジス
タを用いる場合につき説明するが、(n報担体としての
′tfrキャリア、電荷転送ゲートにより運ばれる電荷
キャリアの種類の組合せとしては4通り考えられ、その
どの場合においでも、を源やパルスの極性、さらに半轡
体の41!形、′1(L荷供給機構から供給される電荷
量を適当に選ぶことにより全く同様に適用できる。[Embodiments of the Invention] The present invention will be described in detail below. In the following examples, electrons are used as charge carriers that carry information, and electron transfer gates are used as charge transfer gates. We will explain the case where an N-channel transistor that performs It can be applied in exactly the same way by appropriately selecting the source, the polarity of the pulse, and the amount of charge supplied from the 41! type and '1 (L charge supply mechanism) of the half body.
(実施例1)
第2図(ま、本発明による電荷蓄積形牛導体メモリ(以
下DRAMと略す)の一実施例を示している。便宜上、
PチャネルMOSトランジスタに]ま矢印を付しNチャ
ネルMOSトランジスタと区別して示している。なお、
書き込み機構、アドレス指定機構については説明を省略
する。また同図メモリセルアレーのうち、一つのデータ
線対に着目して示しでいる。第2図中40は情報を担う
電荷の:SMt’i行うメモリセルアレー、41は前記
メモリセルアレーから情報を読み出す際に、選択された
メモリセルに接続するデータ線と対をなす他方のデータ
酸に蚕照用の゛電荷を供給するタミーセルである。また
42は本発明の骨子となる電荷供給機構、43はリセッ
トゲート、44は電荷転送機構、45はプリチャージゲ
ート、46は情報の判定機構をそれぞれ示している。以
下、本メモリ装置の動作を詳しく説明する。(Example 1) Fig. 2 shows an example of a charge accumulation type conductor memory (hereinafter abbreviated as DRAM) according to the present invention.For convenience,
A P-channel MOS transistor is shown with an arrow to distinguish it from an N-channel MOS transistor. In addition,
Description of the writing mechanism and addressing mechanism will be omitted. In addition, one data line pair in the memory cell array in the figure is shown focusing on one pair. In FIG. 2, 40 is a memory cell array carrying charges carrying information; 41 is the other data line that is paired with the data line connected to the selected memory cell when reading information from the memory cell array; This is a tummy cell that supplies the acid with a charge for sericulture. Further, 42 indicates a charge supply mechanism, which is the gist of the present invention, 43 indicates a reset gate, 44 indicates a charge transfer mechanism, 45 indicates a precharge gate, and 46 indicates an information determination mechanism. The operation of this memory device will be explained in detail below.
データ線対11.12と直交配置されたワード線、ダミ
ーワード線とによって、1つのメモリセルと1つのダミ
ーセルが選択される。この例ではワードi51とダミー
ワード線52が選択され、メモリセル容量14とダミー
セル容量17とカラデータ烈11.12に信号電荷、嘗
照7「荷がそれぞれ供給される。信号電荷の有無を判定
するために蚕照′祇荀泣としては信号電荷量の1/2程
度に選ぶ。そのためにダミーセル谷[17の値はメモリ
セル容量14の1/2程既にしている。データ線へのi
t電荷供給機構2つの容量20,21と制御線55(こ
より構成している。制御線に与える電圧振幅をΔv5、
各fLを05.とすると、Δv5 ×Cの電荷がデータ
線に供給さnる。電荷住込p
機構はM(JSトランジスタ24.25により構成して
いる。情報判定慎袷として(ゴ、フリップ・フロ、プ型
センスアンプを用いている。丁なわち2つのM OS
トランジスタ28.29とからなり、一方のゲートと他
方のドレインとがhi hT、されでいる。第3図に]
了、この回路の読み出し時の駆動波形(a)〜(f)J
6よびデータ線M(g)と延荷転込部出力端(h)の動
作波形を示す。読み出しに先立って、リセットパルスφ
□により、ダミーセルS*faとデータ線部を接地電位
にリセットする。その佼、時刻t1から【、にかけてプ
リチャージ・パルスφ、を印加し飢み出しを行いうる低
位条件に設定する0tlからt2の間には、同時にj’
i−<送ゲート用パルスφ、を印加し、データのLT、
位をV□−V、 (Vアは転送ゲート24.25のゲー
トしきい値電圧、vHはパルスφ7の高レベル!i)に
設定する。この設定により電荷転送ゲート24I25は
サブスレッショルド領域、すなわち、ゲート・ソース間
電圧とチャネル電流の間に指数関数の関係を有する領域
で待機することになる。信号電荷の転送を加速するため
には、待機状態から信号転送状態に移行した直後のチャ
ネル′?!l流を大きな値に選ぶ必要がある。そのため
に待機期間中パルスφ5を印加し〜;萌供給機構よりデ
ータ線に電荷(ここでは電子)を流出せしめ、電荷転送
トランジスタ24 、25のゲート・ソース間電圧を犬
さくとっている(時刻(5〜t6)oまた同時に、この
期間中信号電荷のTheみ出しも行っている(時刻t4
〜L5)。その後、Pr度、転送ゲートパルスψ、rを
印加し、信号)電荷の転送を行い(時刻t6〜17)、
その後、φ3Aを印加して情報判定機構を動作させ(時
刻18〜1、)微小な信号電圧をディジタル調理回路で
扱いうる電圧レベル−こまで増幅する。信号電荷転T?
sを加速するためイこ1ま、プリチャージ時と転送時の
φ1パルス幅を短くし、動作電流を大きくするという方
法も考えらイするが電源電圧の変動などによりパルス幅
が変[ヒした場合、設定11を我が大きく変動してしま
うため、安矩なM作を期待できない。また、後述する多
11r[メモリのセンス回路のように、a数回の情報@
足を行う場合に(ま、本発明で述べた信号電荷転送の加
速法が有効である。というのも、本発明lこよれば、デ
ータ線電位の設定(プリチャージ)は爪切の一回だけ行
えばよく、複数回、データ線を充放電することによる無
駄な時間、無駄な′酸力を省けるためである。このよう
に、信号電荷の転送を加速するために、各データ線に前
置の電荷を供給することが有効である。この電荷の事を
以後便宜上、キャリア電荷と呼ぶこと1こする。One memory cell and one dummy cell are selected by a word line and a dummy word line arranged orthogonally to the data line pair 11 and 12. In this example, word i51 and dummy word line 52 are selected, and signal charge and charge are supplied to memory cell capacitor 14, dummy cell capacitor 17, and color data line 11.12, respectively.The presence or absence of signal charge is determined. In order to do this, the value of the signal charge is selected to be approximately 1/2 of the signal charge amount.For this purpose, the value of the dummy cell [17] is already approximately 1/2 of the memory cell capacity 14.
tCharge supply mechanism Consists of two capacitors 20 and 21 and a control line 55.The voltage amplitude applied to the control line is Δv5,
Each fL is 05. Then, a charge of Δv5×C is supplied to the data line. The charge filling mechanism is composed of M (JS transistors 24 and 25). For information judgment, a (G, flip-flop, and P type sense amplifier is used. In other words, two MOS transistors are used.
It consists of transistors 28 and 29, one gate and the other drain being hi hT. Figure 3]
Driving waveforms (a) to (f) during readout of this circuit
6, the data line M (g), and the operation waveforms of the load transfer section output terminal (h) are shown. Prior to reading, reset pulse φ
□ resets the dummy cell S*fa and the data line portion to the ground potential. At the same time, between 0tl and t2, a precharge pulse φ is applied from time t1 to [, and the condition is set to a low level where starvation can be performed.
i-<transmission gate pulse φ, is applied, and the data LT,
The potential is set to V□-V, (Va is the gate threshold voltage of the transfer gate 24.25, vH is the high level of pulse φ7!i). With this setting, the charge transfer gate 24I25 waits in a subthreshold region, that is, a region in which there is an exponential relationship between the gate-source voltage and the channel current. In order to accelerate the transfer of signal charges, the channel'? ! It is necessary to choose a large value for l flow. For this purpose, a pulse φ5 is applied during the standby period to cause charges (electrons in this case) to flow from the power supply mechanism to the data line, and to reduce the voltage between the gates and sources of the charge transfer transistors 24 and 25 (time ( 5 to t6) At the same time, the signal charge is extracted during this period (time t4)
~L5). After that, transfer gate pulses ψ and r are applied at Pr degrees, and the charge is transferred (signal) (times t6 to 17),
Thereafter, φ3A is applied to operate the information determination mechanism (time 18-1), and the minute signal voltage is amplified to a voltage level that can be handled by the digital cooking circuit. Signal charge transfer T?
In order to accelerate s, we can consider shortening the φ1 pulse width during precharging and transfer to increase the operating current, but the pulse width may change due to fluctuations in the power supply voltage, etc. In this case, setting 11 will vary greatly, so you can't expect a simple M work. In addition, as described later, multiple 11r [like a memory sense circuit, a several times information @
In the case of performing nail cutting, the signal charge transfer acceleration method described in the present invention is effective. This is because it only needs to be done once, which saves wasted time and wasted acid power caused by charging and discharging the data line multiple times.In this way, in order to accelerate the transfer of signal charges, It is effective to supply a certain amount of electric charge.For convenience, this electric charge will hereinafter be referred to as a carrier charge.
データ線へのキャリア電荷の供給手段としでは、第4図
に示したものが適用できる。図中、11゜12(まデー
タ線対551まキャリアを衝供給機構の駆動信号線であ
る。(aJに示したのは第2図中で用いたものと同じで
ある。(b)は各1(20,21を、それぞれMOSト
ランジスタの5iftで構成した例であり、ここでは、
デプレッション型のMOS トランジスタ60.61を
用いている。(C)はダミーセルと同じ構成を有する′
α荷供給手段であり、容量(64,65)、電荷転送用
トランジスタ(62,63)、各ffl’の゛[J℃位
のリセット・トランジスタ(66,67)よりなってい
る。(a)と(b)においては駆動信号線により低い電
圧に遷移する信号電圧を印加し、(C)の場合には、そ
れと(ま逆に、よりM、い1o、圧に:X1移する信号
電圧を印加する。1t1:正振幅の値そΔ■3、谷IL
tの値を08Rとすると、谷データ線に供λSさイする
キャリア1よ荀の社はおよそΔV、×08.となる。(
C)の方式では、キャリア電荷供給用の’C+瓦がデー
タ似谷危メこ刀り典されず、データ線の信号電圧を大き
くとnるというオリ点がある。As the means for supplying carrier charges to the data lines, the one shown in FIG. 4 can be applied. In the figure, the data line pair 551 is the drive signal line of the carrier collision supply mechanism. (The one shown in aJ is the same as that used in FIG. 2. This is an example in which 1 (20, 21) are each configured with 5 ift MOS transistors, and here,
Depletion type MOS transistors 60 and 61 are used. (C) has the same configuration as the dummy cell'
It is an α charge supplying means, and consists of capacitors (64, 65), charge transfer transistors (62, 63), and reset transistors (66, 67) of approximately J°C for each ffl'. In (a) and (b), a signal voltage that transitions to a lower voltage is applied to the drive signal line, and in the case of (C), it is transferred to Apply signal voltage.1t1: Positive amplitude value Δ■3, valley IL
If the value of t is 08R, then the carrier 1 and the carrier λS supplied to the valley data line are approximately ΔV,×08. becomes. (
In the method C), the 'C+ tile for supplying carrier charge is not read as data, and the key point is that the signal voltage of the data line is increased.
また、キャリア゛dL荷供給手段を、ダミーセル(参照
用電荷供給セル)と北ねる串で1.駆動信号線の数ヲ減
らすことも可能である。第5図に示したのは、その別で
ある。(a)は、2つの駆fjTJIM号線φ瞥、φD
W’2 (70、71)bよび、ぞれらと2つのデー
タ線との間に接続された4つの容量(72,73,74
,75)で構成した例である。Further, the carrier dL charge supplying means is connected to the dummy cell (reference charge supplying cell) with a skewer extending north. It is also possible to reduce the number of drive signal lines. What is shown in FIG. 5 is another one. (a) shows the two driving fjTJIM lines φB and φD.
W'2 (70, 71)b and four capacitors (72, 73, 74) connected between each and the two data lines.
, 75).
データ線11につながるメモリセルが選択されるときは
、駆動・ぼ号が70iこ、またデータ線121こつなが
るメモリセルが選択されるときlこは、躯卿信号が71
に印加さnる0値の等しい容量172.75の呟をC1
谷ル°73,74の値を02、駆動信。When a memory cell connected to the data line 11 is selected, the drive signal is 70i, and when a memory cell connected to the data line 121 is selected, the main signal is 71i.
C1 has an equal capacitance of 172.75 of n0 value applied to
The value of valley angle 73, 74 is 02, drive signal.
号の振幅そΔ■DWとすると、参照α侍π((ば(C2
−01)×ΔV91.となる。(C2−C,)XΔVo
wのf直(;メモリ・セルの苔積谷景からデータ線に匝
串する信号・i工荷泣の約1/2になるようにする。同
図(bl(ま、栢・1図(C)に示した例と同じ思想で
、すなわちデータ詠谷jfを増さずに実現する方法を示
している。2本の、駆動(Q号9(8o、8x)と2本
のリセット信号線(82,83)Eよび80,81につ
ながる4つの転送トランジスタと第2.83につながる
4つのリセット・トランジスタ、そnにキャリア電−:
ji+シおにび套照電荷量を設定する・1つの容量にか
ら1戊っている。l原理(才(a)の場合と没わらず、
選択されるメモリセルが接続されるデータ線が11のと
きには80に、12のときには81に駆動信号を印加す
る。参照電荷量は、84 、87の容量1直をC1,8
5、86の容量値をC2(C2〉CI)、BA駆動信号
振幅をΔ■oいとして、およそ(C2−C1)xΔVD
Wとなる。If the amplitude of the signal is Δ■DW, then the reference α Samurai π(((C2
-01)×ΔV91. becomes. (C2-C,)XΔVo
w's f straight (; The signal from the moss-filled valley of the memory cell to the data line should be approximately 1/2 of the signal I load. This example uses the same concept as the example shown in C), that is, shows a method to realize it without increasing the data. (82, 83) Four transfer transistors connected to E and 80, 81, four reset transistors connected to No. 2.83, and a carrier voltage:
ji+Set the amount of charge on the capacitor.・One capacitance is equal to one. The l principle (same as the case of sai (a)),
A drive signal is applied to 80 when the number of data lines connected to the selected memory cell is 11, and to 81 when it is 12. The reference charge amount is C1,8 for the capacitance 1 of 84 and 87.
Assuming that the capacitance value of 5,86 is C2 (C2>CI) and the BA drive signal amplitude is Δ■o, approximately (C2-C1) x ΔVD
It becomes W.
以上、実施例1で示したごとく、電荷転送機構を一つの
データ線に対して一つのMOSトランジスタを用いて構
成した場合にはキャリア電荷供給手段を各データ劇に設
けることで、信号電荷を効率よく転送できる。As shown in Example 1, when the charge transfer mechanism is constructed using one MOS transistor for one data line, signal charges can be efficiently transferred by providing carrier charge supply means for each data line. Transfers well.
(冥り例2)
次に、本発明の他の実施例を第6図に示す。ここでは、
一つのデータ線に対して一つの駆動ゲートと2つの転送
ゲートから構成される電荷転送機構を用いた例を示す。(Example 2) Next, another example of the present invention is shown in FIG. here,
An example will be shown in which a charge transfer mechanism including one drive gate and two transfer gates is used for one data line.
図中、40はメモリ・セル・アレー、106はキャリア
電荷ならびに参照電1 荷供給像構、43は
リセット・ゲート、45はプリチャージ・ゲート、46
は情報の判定機構をそれぞれ示している。電荷転送機構
は、デプレッション型M OS 1” E Tで4り成
した駆動ゲート102゜103、および転送ゲート10
0,101,104゜105よりなっている。電荷供給
機構は、第5図(a)に示したものと同じである。また
電荷転送機TI’7を除く他の1Sb分の構成は実施例
1と袈わりない。In the figure, 40 is a memory cell array, 106 is a carrier charge and reference charge supply image structure, 43 is a reset gate, 45 is a precharge gate, 46
indicate the information determination mechanism. The charge transfer mechanism includes four drive gates 102 and 103 made up of depletion type MOS 1" ET, and a transfer gate 10.
It consists of 0,101,104°105. The charge supply mechanism is the same as that shown in FIG. 5(a). Further, the configuration of the other 1 Sb except for the charge transfer device TI'7 is the same as that of the first embodiment.
この例において、信号電荷転送に対する電荷供給機構の
効果を示すために、以下、M7図に示す。In this example, to illustrate the effect of the charge supply mechanism on signal charge transfer, Figure M7 is shown below.
駆動ならびに動作波形を用いて、その動作を説明する。The operation will be explained using drive and operation waveforms.
第7図(a)〜(h)は、各信号線の駆動パルス波形、
第7図(i)、(」)はデータ線ならびに電荷転送機構
出力端の動作波形である。期間◎にてリセットパルスφ
Rを印加し、データ線を接地電位■asに設定する。そ
の後期間■にて、2つの転送ゲートT。FIGS. 7(a) to (h) show the drive pulse waveforms of each signal line,
FIG. 7(i) and ('') show operating waveforms of the data line and the output end of the charge transfer mechanism. Reset pulse φ at period ◎
R is applied and the data line is set to the ground potential ■as. After that, in period ■, two transfer gates T.
(100,101)とT、(104,105)のゲート
ニハルスφT31φ、1を印加し、同じにプリチャージ
パルスφ、を印加して、データ線のプリチャージを行う
。このとき大事なのはT 3のゲートFポテンシャル障
壁を、T1ゲート下のそれよりも高(なるように、転送
ゲートのしきい値電圧の制偽、あるいはパルスの高さの
制御(Tlffi動パルス高さ”rs>T3駆動パルス
高さvT3 )を行う必要があることである。この例で
は′r3とT1のパルス高さに約0.2〜0.3vの差
を設けてそれを実現している。さて、その場合、データ
線のプリチャージ電圧110はおよそV、−V□。8.
程度の電圧に設定される。ここに■TH(T3)は転送
ゲー1−T3のしきい値電圧である。このときの、デー
タ線、電荷転送ゲート、電荷転送ゲート出力端谷部のポ
テンシャルを示したのが第8図(b)である。データ線
部ポテンシャル127がT3ゲート下ポテンシャル12
8に等しくなるまで電荷しこの場合は知、子)の流出が
起る。同様に第8図(C)は待機期間■(第7図整照)
におけるポテンシャル図を示している。この状態から、
期間■ンにおいて、ワード腺に高い電圧が印加され、メ
モリセルに書き込まれていた悄@(”1°=高電圧、5
0″=低゛砥圧)に対応して、データ線に信号があられ
れる(“1“−変化なし、”02−電子流出に伴う電位
低下)。A gate Nihalus φT31φ of (100, 101) and T, (104, 105) is applied, and a precharge pulse φ is similarly applied to precharge the data line. What is important at this time is to set the gate F potential barrier of T3 higher than that under the T1 gate, control the threshold voltage of the transfer gate, or control the pulse height (Tlffi dynamic pulse height). ``rs>T3 drive pulse height vT3).In this example, this is achieved by setting a difference of approximately 0.2 to 0.3v between the pulse heights of ``r3 and T1.'' Now, in that case, the precharge voltage 110 of the data line is approximately V, -V□.8.
The voltage is set to approximately Here, ■TH(T3) is the threshold voltage of the transfer gate 1-T3. FIG. 8(b) shows the potentials of the data line, charge transfer gate, and charge transfer gate output terminal valley at this time. Data line potential 127 is T3 gate bottom potential 12
The charge is increased until it becomes equal to 8, and in this case, an outflow of the current (current) occurs. Similarly, Figure 8 (C) shows the waiting period ■ (see Figure 7)
shows the potential diagram for . From this state,
During the period ■, a high voltage is applied to the word gland, and the data written in the memory cell is
A signal is applied to the data line in response to 0"=low abrasive pressure) ("1"--no change, "02--potential drop due to electron outflow).
第7図では、信号°0“が読み出されたときのデータ線
波形を示している(V(11)oなお、参照用のデータ
線には信号があられれないため、ミニ低下は生じていな
い(v(12) )。さらに、期間■において、駆動信
号φ′9w2の入力に同期して電荷供給機構が動作し、
参照用電荷Sよびキャリア1荷がデータ林に出力される
。第7iV(i)にみられるテ′−タ線電位の友化のう
ち、選択されたメモリ・セルのつな力3るデータ線11
の1位(11)K化Δ■1がキャリア’4’、荷のみの
寄与であり、他方、データ線12の電位V(12)の変
化Δ■2が千ヤ’)アミ萌と会照用+i扉・′す(ダミ
ー電荷)の調力の寄与である。したがって、期間■に2
けるデータ線4圧差(V(12)−V(11)lま、信
号振幅の約1/2となっている。第8図(C1)に示す
ように、期間■においでrJ、千ヤ177獅、荷、ある
いはキャリア電荷とダミー電荷の寄与によりデータ庫の
ポテンシャルが上昇している(129)。データ醜上の
1g号ルfIfrを転送するために、第7図中の期間■
から期間■にかけで、お動ゲートT2、ならひに転送ゲ
ート’L’ 3、T1にパルスを印加する。≠降ル」間
■では、データ嶽から16m)Jゲート下への−UC荷
転送を加速するために、駆動ゲートからデータ線にバイ
アス電荷Qnを注入している(第8図(e))。Figure 7 shows the data line waveform when the signal °0'' is read out (V(11)o. Note that no mini drop occurs because no signal is applied to the reference data line. No (v(12)).Furthermore, in period ■, the charge supply mechanism operates in synchronization with the input of the drive signal φ'9w2,
The reference charge S and the carrier 1 load are output to the data forest. Among the changes in the data line potential seen in the 7th iV(i), the data line 11 is connected to the selected memory cell.
1st place (11) K conversion Δ■ 1 is carrier '4', contribution of only load, on the other hand, change in potential V (12) of data line 12 Δ■ 2 is 1,000 years') Refer to Ami Moe This is the contribution of the power supply +i door・'su (dummy charge). Therefore, in period ■, 2
The data line 4 pressure difference (V(12)-V(11)l) is approximately 1/2 of the signal amplitude.As shown in FIG. The potential of the data storage is rising due to the contribution of carrier charges, carrier charges, and dummy charges (129).
From period (2) to period (2), a pulse is applied to the transfer gate T2, the transfer gate 'L'3, and T1. ≠ In order to accelerate the -UC charge transfer to the bottom of the J gate (16 m from the data gate), a bias charge Qn is injected from the drive gate to the data line (Fig. 8(e)). .
バイアス電荷の貴としでは、例えばデータし容量: l
pFのとき、100〜200fc(フェムト・クーロ
ン)程度である。これは、先の夷麺例でも触れたように
、転送時における転送ゲートT3のチャネルへ;流を大
きくとり、信号電荷の転送を加速することを目的として
いる。上記のバイアス′也荷でチャネル眠vLは1〜2
桁、大きくなり信号の転送時間も1〜2桁程度短くなる
。さらに期間■では転送ゲートT1を4通させ、地道ゲ
ートT2から、電荷転送機々17出力端への′電荷転送
131も同時lこ行っている。T3下の転ys130は
、バイアス1B、 m QBの効果により加速されるが
、°1゛1下の転送131には、キャリア゛【「荷の効
果が大きい。In the case of bias charge, for example, data capacitance: l
At pF, it is about 100 to 200 fc (femto coulombs). As mentioned in the previous example, the purpose of this is to increase the flow to the channel of the transfer gate T3 during transfer and accelerate the transfer of signal charges. With the above bias and load, the channel sleep vL is 1 to 2.
This increases by an order of magnitude, and the signal transfer time also decreases by one to two orders of magnitude. Further, in the period (3), the transfer gate T1 is made to pass four times, and the charge transfer 131 from the steady gate T2 to the output terminal of the charge transfer device 17 is simultaneously carried out. The transfer ys130 under T3 is accelerated by the effects of biases 1B and mQB, but the transfer 131 under °1゛1 has a large effect of the carrier ``load''.
すなわち、QBは駆動ゲートT2とデータ線との1
間を往復するたけであり、′r1下の転送を効率よ
く行うためには、それ以外の電荷供給を行う必要があり
、その役目をキャリア′I!tAが負っていることにな
る。こうして、′屯荷転送後描出力端に転送された杖号
’II(荷により発生した信号出力は、センス・アンプ
により増幅される(第7図(」)−期間■晃ここで、T
3とT1のパルスをオーバーラツプする方法を用いるこ
とにより、フィード・バック効果を低減でき、データ粉
谷lIC0に比へて、駆動ゲートの谷1IiCヲ小さく
することかでさる。In other words, QB is the one between the drive gate T2 and the data line.
In order to efficiently perform the transfer under 'r1, it is necessary to supply other charges, and this role is played by the carrier 'I! This means that tA is in debt. In this way, after the load is transferred, the signal output generated by the load is amplified by the sense amplifier.
By using a method of overlapping the pulses of 3 and T1, the feedback effect can be reduced, and this can be achieved by making the valley 1IiC of the drive gate smaller than the data valley 1IC0.
実験解析結果によれば、CD−)CBへの信号電荷の転
送効率は、バイアス電荷量により動作電流が何倍増加す
るかで決まる。例えばテール係数αz 60 mV /
decadeのとさ、QB/ C,= 60 rnv
。According to experimental analysis results, the efficiency of transferring signal charges to CD-)CB is determined by how many times the operating current increases depending on the amount of bias charge. For example, the tail coefficient αz 60 mV /
Decade height, QB/C, = 60 rnv
.
すなわち動作電流が1桁増加すると、約10%の電荷が
とり残され、120mV、すなわち動作電流が2桁増加
すると約1%の信号′〜;荷がとり残される。今、駆動
ゲートに印加するパルス振幅を5vPPと仮定する。1
俤以下のとり残しとするためにはCBとCDの比C0/
CDは約1/40以上の値にする必侠がある。ところが
、センス・アンプとして、本例で述べたようなフリップ
70ツブ型のセンスアンプを用いるようなときは、信号
電荷のとり残しは10チ程度までは許容でき、CB/C
Dは約1/80以上あればよいことになる。実際にはα
= 80〜100mV/ decade (室温)であ
るので、CB/CDは、それぞれもう少し大きい方が望
ましい。That is, when the operating current increases by one order of magnitude, about 10% of the charge is left behind, and when the operating current increases by 120 mV, that is, by two orders of magnitude, about 1% of the charge is left behind. Now, assume that the pulse amplitude applied to the drive gate is 5vPP. 1
In order to leave less than 俤, the ratio of CB and CD is C0/
The value of CD must be approximately 1/40 or more. However, when a flip 70 block type sense amplifier as described in this example is used as a sense amplifier, it is possible to tolerate up to about 10 inches of signal charge remaining, and the CB/C
D should be about 1/80 or more. Actually α
= 80 to 100 mV/decade (room temperature), so it is desirable that CB/CD be a little larger.
久に、キャリア電荷の効果を定量的に示したのが第9図
である。これはキャリア電荷量Qに対する、駆動ゲート
下にとり残される信号電荷量の割合を示している。なお
、信号電荷量は6fcである。この図からも判るように
、信号電荷量と同程度のキャリア電荷をデータ線に供帽
することにより、見付とり残しが大幅に減少し、信号電
荷をほぼ完全に転送することが可能である。キャリア電
荷供給機構に用いる容量の大きさとしては50〜100
fFと、メモリーセルと同程度のものでよくメモリ全
体に占める電荷供給機構の割合は0.1%程度で済む。FIG. 9 shows the effect of carrier charge quantitatively for the first time. This indicates the ratio of the signal charge amount left behind under the drive gate to the carrier charge amount Q. Note that the signal charge amount is 6fc. As can be seen from this figure, by supplying the data line with a carrier charge equivalent to the amount of signal charge, the number of unidentified lines is greatly reduced, and it is possible to transfer the signal charge almost completely. . The size of the capacitance used for the carrier charge supply mechanism is 50 to 100.
fF, which is comparable to that of a memory cell, and the ratio of the charge supply mechanism to the entire memory can be about 0.1%.
さて、以上2つの実施例より、本殆明が、微小な信号を
荷を効率よく検出することの司11ヒな半導体記@装置
であることを胸らかにした。次に、この性能を、ll′
u用しで、半導体多値メモリに適用した例を示す。Now, from the above two examples, we are proud to say that this semiconductor device is capable of efficiently detecting minute signals and loads. Next, this performance is expressed as ll′
An example of application to a semiconductor multilevel memory is shown below.
(実施例3)
半導体多値メモリとは、DRAMに用いられる1Tr−
ICメモリセルに3値以上の情報を記憶させるもので、
メモリの高集積化に極めて有効な方法である。発明者ら
は、既に、ワード線またはプレートに階段波゛(9)圧
を印加する方式を発明している(特願昭58−1203
64、特願昭58−242021)。このメモリではn
値を記憶させる場合、その判定すべき信号IJL句量が
DRAMに比べて1/(n−,1)倍になる。例えばn
=16の場合データ脚上にあられれる佃°号電圧は10
〜20mV程度となり、DRAMで一般的に使用されて
いるセンス・アンプを用いると、その検出感度を下回り
、安定な動作を期待できない。しかし、本’zhT3A
f用いれば、n=16はもとより、n=32も可能であ
る。以下、第10図、第11図を用いて、その動作を説
明する。(Example 3) A semiconductor multilevel memory is a 1Tr-
It allows IC memory cells to store information of three or more values.
This is an extremely effective method for increasing memory integration. The inventors have already invented a method of applying step wave pressure (9) to word lines or plates (Japanese Patent Application No. 1203/1986).
64, patent application No. 58-242021). In this memory n
When storing a value, the amount of signal IJL phrases to be determined is 1/(n-,1) times that of DRAM. For example, n
= 16, the voltage on the data leg is 10
The voltage is approximately 20 mV, which is below the detection sensitivity of a sense amplifier commonly used in DRAMs, and stable operation cannot be expected. However, the book'zhT3A
If f is used, not only n=16 but also n=32 is possible. The operation will be described below with reference to FIGS. 10 and 11.
第10図(ま、半導体多値メモリの一つの構成例を示し
ている。図中40はメモリセル・アレー140は、キャ
リア4荷ぢよび参照用電荷(クミ=1!荷)の供給機構
、43はリセット・ゲート141は七−き込み機材、1
42(ま′OL荷転送機構、143(ま情報の判定機構
、45(ばプリチャージ・ゲート、144はデータ線対
のいずれか一方の判 □定情報を切換えで出力するため
のセレクターをそれぞれ示している。ここでは、一つの
データ線対のみを示しているが、実際には、このデータ
線対が複数ワード線と直父して配置されている。FIG. 10 shows one configuration example of a semiconductor multilevel memory. In the figure, 40 indicates a memory cell array 140, a carrier 4 load and a reference charge (kumi=1! load) supply mechanism, 43 is the reset gate 141 is the 7-loading equipment, 1
42 (ma'OL load transfer mechanism), 143 (ma'information determination mechanism, 45 (ba' precharge gate, 144 is a selector for outputting determination information by switching one of the data line pairs) Although only one data line pair is shown here, this data line pair is actually arranged directly adjacent to a plurality of word lines.
今、データ線対の一方を選択するための信号aが高い電
圧(例えばV。0)になったとすると階段波′#シ圧発
生回路146で発生した階段波(ま、4通状態となった
トランジスタ147を通しで、信号線149に云えられ
る。−力、ワード線の迅択は行デコーダ145によって
行われる。すなわち複数fli5の行デコーダ出力線の
一つ(ここでは150)l のみを高い電圧
(例えはV。。)にする。するとトランジスタ151が
導通し、階段波は149からワード縁152に出力され
る。したがって、そのワードボメにつながるメモリセル
からデータ線に信号が出力さイする。この図の例では、
トランジスタ153とVJ+t、 15 /1によりη
3成されるメモリセルからデータXがlliこ信月電荷
が出力される。例えば階段波の4辰幅は200mV、メ
モリセル容量(ま50fcf9度であるから、この信号
電荷量は、10fc程度である。一方、その階段波は参
照用電荷とキャリア電荷の供給機構140にも印加され
ろくこの例では、トランジスタ157と158のゲート
に階段波を印加し、その階段波電圧の変化に同期して毎
回データ線11と12にそれぞれ(キャリア電荷)と(
キャリア゛1荀+参照用篭苛)を出力する。キャリア゛
亀荷負も、信号゛緘荷童と同程肢すなわち10fc程度
であるデータ縁上に出力された信号電荷、参照用電荷、
キャリア4荷は、4苛・伝送機’?14142+こより
、その出力端155.156に転送さイ1、それぞれの
絨荷粛の大小(鉤体が、情報判定様j1“qにより判定
される。すなわち(1)信号冠侍量〈参照用屯萌≦のと
きには155が高瓦位(例えば電源t3i圧V。。)、
156が低電位(例えば接地電位V8.)になり、また
lid (A号電荷景〉参照用′肛荷童のときに(ま、
(1)とは逆に155が低を位、156が高’ill、
位になり、判別が行イつれる。メモリセルに印加する電
圧(ワード線′−:圧)が1広い間はイム号箪笥が出力
されず、(1)の状態であるが、その電圧が土丹し、(
ワード線域圧)〉(メモリセルの苗積篭圧)+(メモリ
セル・トランジスタ(T53)のゲートし言いf直゛屹
圧)となったどきに信号tに笥ン屏データ祢に出力され
、(11)の状態になり、寛苛転送機、4出力端155
,156の電位の大小i力係が反転する。このように、
メモリセルに葺イλ・、さitた情報(畜ねレベル)を
、−荷転送機構出力端の電位の大小関係が反転するタイ
ミンクとして読み出す事が?5J北である。Now, if the signal a for selecting one of the data line pair becomes a high voltage (for example, V.0), the staircase wave generated by the voltage generating circuit 146 will become a staircase wave (well, four lines state). Through a transistor 147, a signal line 149 is connected to a high voltage. (for example, V). Then, the transistor 151 becomes conductive, and a staircase wave is output from 149 to the word edge 152. Therefore, a signal is output from the memory cell connected to that word edge to the data line. In the example shown,
η due to transistor 153 and VJ+t, 15/1
When the data X is generated, a signal charge is outputted from the memory cell formed by the three-dimensional circuit. For example, since the four-line width of the staircase wave is 200 mV and the memory cell capacity (or 50 fcf9 degrees), this signal charge amount is about 10 fc.On the other hand, the staircase wave also applies to the reference charge and carrier charge supply mechanism 140. In this example, a staircase wave is applied to the gates of transistors 157 and 158, and (carrier charges) and (
Output 1 carrier + reference cage). The carrier load is also about the same as the signal load, that is, about 10 fc.The signal charge output on the data edge, the reference charge,
4 carriers are 4 carriers/transmitters'? From 14142+, it is transferred to its output terminals 155 and 156. The size of each carpet weight (the hook body is determined by the information judgment method j1"q. That is, (1) the signal bearing amount (reference ton) When Moe≦, 155 is the high level (for example, power supply t3i voltage V...),
156 becomes a low potential (for example, ground potential V8.
Contrary to (1), 155 is low, 156 is high,
It becomes difficult to make judgments. As long as the voltage applied to the memory cell (word line ′-: voltage) is wide by 1, the Im-go chest of drawers does not output and is in the state of (1), but the voltage becomes constant and (
When the word line area pressure)>(memory cell seedling pressure)+(memory cell transistor (T53) gate line pressure) is reached, a signal t is output to the screen data line. , the state of (11) is reached, the Kanai transfer machine, 4 output terminals 155
, 156 is reversed. in this way,
Is it possible to read out the information (damage level) stored in the memory cell at the timing when the magnitude relationship of the potential at the output terminal of the load transfer mechanism is reversed? It is 5J north.
第11図1j、その動作嘔ゴ、より詳卸tにボすための
タイミンク図である。FIG. 11J is a timing diagram for setting the operation in more detail.
ルj間■:リセ、ドパ″ルスφユを印加し、データ線を
■53にすると共(こ、電荷供紹用谷爪(161゜16
2)の−ノ、1也電位そvsaにする。between 1 and 2: Apply lyse, dopa, and set the data line to 53 (161°16
In 2), set the potential to 1 and sovsa.
期間■:フリチャージバルスφ、を印加すると同時にφ
T31φ7□を印加し、電荷転送ゲートT3T1を導通
させ、データ線のプリチャージを行う。Period ■: At the same time as applying the precharge pulse φ,
T31φ7□ is applied, the charge transfer gate T3T1 is made conductive, and the data line is precharged.
このとき、第8図(b)に示すようなポテンシャル状態
を実現するためにT3、T1トランジスタのしきい値電
圧に差ヲもたせるか、あるいはφ7、の波高値に差をも
たせる。そして、データ線の電位が(φ、3の波高値)
−(T3のしきい値電圧)となるように設定する。At this time, in order to realize a potential state as shown in FIG. 8(b), a difference is created in the threshold voltages of the T3 and T1 transistors, or a difference is created in the peak value of φ7. Then, the potential of the data line is (peak value of φ, 3)
- (threshold voltage of T3).
期間01階段波φxそワード線に印加すると同時にキャ
リア電荷と参照用i!荷をデータ線に出力する。この例
では、ワード線電位が容量154の蓄積頂、圧〕+(ト
ランジスタ153のしきい値電圧)を超えていないため
に、信号電荷はデータ線に出力されていたい。故に、デ
ータ線11の電位V (11)はデータ線12の電位V
(12)よりも大きな値となっている。During period 01, the staircase wave φx is applied to the word line, and at the same time carrier charge and reference i! Outputs the load to the data line. In this example, since the word line potential does not exceed the accumulation peak of the capacitor 154, the voltage + (threshold voltage of the transistor 153), the signal charge should be output to the data line. Therefore, the potential V (11) of the data line 11 is the potential V (11) of the data line 12.
This value is larger than (12).
期間■:φr3、φT2を印加し、駆動ゲートからデー
タ線に′B1:荀−・1バ込を刀11連するためのバイ
アス11L荷を注入する。Period (2): φr3 and φT2 are applied, and a bias 11L load is injected from the drive gate to the data line to connect 11 'B1: 荀-.1-bar combinations.
期間0〜■:φ72 ’;e 1tlj+ ′LIJ:
位(例えばVC6)1こ戻し、φT1そ印加してa荷の
転送を行う。この期間に信号電荷、キャリア゛(li荷
、診照用電荷のほとんど1訳′屯荷転送機第1・Y出力
端155および156に転送される。その電圧差V(1
55)−V(156)は、テ゛−タ綜′厄圧差v(11
1) −V(112)のα倍(α二データnメ容童/電
荷獣送機構出力端の容量)に増幅される。このαの値は
、−破約に10〜20程度の値である。Period 0~■:φ72';e 1tlj+'LIJ:
The voltage (for example, VC6) is returned by 1, and φT1 is applied to transfer the a load. During this period, signal charges, carriers (liquid charges, almost all diagnostic charges) are transferred to the first and Y output terminals 155 and 156 of the load transfer device.The voltage difference V(1
55)-V(156) is the data pressure difference v(11
1) -V(112) is amplified by α times (capacitance of the output end of the charge transport mechanism). The value of α is about 10 to 20 for -breakage.
期間の:155と156の電圧差そN M OSのフリ
ップフロップ型増幅器(28と29で構成)で、さらに
冷部する。The voltage difference between 155 and 156 during the period is further cooled by an NMOS flip-flop amplifier (consisting of 28 and 29).
期間■:φ。を印加し、トランジスタ167゜168%
247させP M OSのフリップフロップ型増幅器1
こより、高い電圧レベルを高電fXf、(f!AJえば
1M、rM電圧■Cc)にクランプする。Period ■: φ. is applied, transistor 167°168%
247 PM OS flip-flop amplifier 1
Therefore, the high voltage level is clamped to a high voltage fXf, (f!AJ is 1M, rM voltage ■Cc).
期間■;プリチャージパルスφ、を印加して1 ”
゛・”°21ゝ(ilJ、iff“・・9゛″れ次の読
み出しに備える。Period ■; Apply precharge pulse φ, 1 ”
゛・"°21ゝ(ilJ, if"...9゛") to prepare for the next readout.
半専体多1直メモリでは、このサイクルk(n−1)回
くり返しくΩ:記憶する多値レベル数)、メモリセルか
らデータ線に信号が流出してくるタイミンクを検出する
。この例では2回目の読み出しで信号T(1,荷がデー
タ線に流出し、データIvJ!11の電位がデータ線1
2の電位を下回り、その渭果、電荷転送機構出力端の電
位の大小関係が先の場合(V(155)>V(156)
) ト反転(V(155) <V(156))してい
る。In the semi-dedicated multi-direction memory, this cycle is repeated k(n-1) times (Ω: the number of multilevel levels to be stored), and the timing at which a signal flows out from the memory cell to the data line is detected. In this example, in the second read, the signal T (1) flows out to the data line, and the potential of data IvJ!11 changes to data line 1.
2, and as a result, if the magnitude relationship of the potential at the output terminal of the charge transfer mechanism is first (V(155)>V(156)
) is inverted (V(155) <V(156)).
本例で示したとおり、半導体多値メモリの脱出し機構の
ように、特に微小な信号電荷の読出しが必要とされる場
合、信号電荷を損失なく転速する手段が必須である。本
発明による電荷供給機構はメモリ・アレーに占める面積
の割合も小さく、かつ、転送効率の向上に非常に効果が
ある。As shown in this example, when particularly minute signal charges need to be read out, such as in the escape mechanism of a semiconductor multilevel memory, a means for transferring signal charges without loss is essential. The charge supply mechanism according to the present invention occupies a small area of the memory array, and is very effective in improving transfer efficiency.
第上2図Iこ示したのは、第10図中で用いている電荷
供給機11々の別の実現例である。この例で(ばキャリ
ア゛電荷供給機構の駆動は、ワード線に印加する階段波
φ、と同じものを加え、径照用電荷供給機構に]ま、別
の階段波発生機構188より、振幅の異る、別の階段波
φx/ヲ印加している。参照用電Mf1tは、メモリセ
ルから出力される信号電荷量の1/2であることが望ま
しい。これを実現する一つの手段は駆動パルス(階都波
)の振幅を同じlこして、蚕照電荷供給用のhmをメモ
リセル容量の1/2にする方法である。しかし、メモリ
の大容量化に伴いメモリセル面積が微小になると、正確
に1/2の容量を形成することは容易ではなく、刊に立
体構造を有するメモリセルの場合にはトライ・アンド・
エラーで決めたりする必要があり、はんざっである。こ
の例では、こうしたことを避けるためlこ、参照電荷供
給用の容量値をメモリセル容量のそれと一致させ、一方
、階段波の振幅に差をもたせる(具体的にはへ′ステッ
プをφ8の1α圧ステツプの1/2にする)ことにより
実現しでいる。FIG. 2I shows another implementation of the charge supply devices 11 used in FIG. In this example (for example, to drive the carrier charge supply mechanism, the same staircase wave φ applied to the word line is applied to the illumination charge supply mechanism), or another staircase wave generation mechanism 188 generates an amplitude A different staircase wave φx/ is applied.It is desirable that the reference voltage Mf1t is 1/2 of the signal charge amount output from the memory cell.One way to achieve this is to use a drive pulse. This is a method of keeping the amplitude of the (Katsu wave) the same and reducing the hm for supplying the illumination charge to 1/2 of the memory cell capacity.However, as the capacity of the memory increases, the memory cell area becomes smaller. However, it is not easy to form a capacity that is exactly 1/2, and in the case of memory cells that have a three-dimensional structure, it takes a lot of trial and error.
You have to make decisions based on errors, which is a hassle. In this example, in order to avoid this, the capacitance value for supplying the reference charge is made to match that of the memory cell capacitance, while the amplitude of the staircase wave is made different (specifically, the step is set to 1α of φ8). This is achieved by reducing the pressure to 1/2 of the pressure step.
〔発1町の効果〕
以上、説明したように、本発明では、大容量メモリニお
いて特に1袂な要素となる、高感此の読み出し機構を、
各データ線に設けられた電荷転送機構と、読み出しに先
立ってデータ線にIa荀を供給する46tI供給機構と
、’Lli荷転送& ff’j出力端に位置し、出力端
に転送される電荷量の大小を判定する機(11(とによ
り実現した。本発明によれか、回路規模は小さく、かつ
、その感度を1桁以上も改善するものであり、例えば半
導体多値メモリのような超高集Atiのメモリヲ容易に
実現可能とするものである。[Effect of 1-minute delivery] As explained above, in the present invention, this highly sensitive readout mechanism, which is a particularly important element in a large-capacity memory device,
A charge transfer mechanism provided on each data line, a 46tI supply mechanism that supplies Ia to the data line prior to reading, and a charge transfer mechanism located at the 'Lli load transfer &ff'j output end to transfer the charge to the output end. This invention was realized by a device for determining the size of a quantity (11).The present invention has a small circuit scale and improves the sensitivity by more than one order of magnitude, and is suitable for use with super This makes it possible to easily realize a memory with a high concentration of ATI.
図面の+7i)ir”Lな説明
第1図は従来のITr−d几A Mの回路構成図、第2
図および第3図(才、本発明になる電荷供給機構を具ν
10シた読み出し機構の1実施例を示す回路図と動作タ
イミング図、第4図および第5図は電荷供@機(1′夕
の構成図、第6図および第7図は、他の箪笥転送捜(、
りを備えた他の1実施例を示す回路図と動作タイミング
図、紀8図は電荷転送機構の動作原理4グ示す回路図と
ポテンシャル図、第9図は電荷転送効率とキャリア電荷
量の関係を示す図、第10図およびり111図は、本発
明を半導体多値メモリの読み出し機構として適用した他
の1実施例を示す回路図と動作タイミンク図、第12図
は、゛亀竹供化戦+1なの構成の他の1実施例を示す構
成図。+7i)ir"L Explanation of the Drawings Figure 1 is a circuit diagram of a conventional ITr-d A.M.
FIG. 3 and FIG.
A circuit diagram and an operation timing diagram showing one embodiment of a readout mechanism with 10 pcs. Transfer search (,
Figure 8 is a circuit diagram and potential diagram showing the operating principle of the charge transfer mechanism, and Figure 9 is the relationship between charge transfer efficiency and carrier charge amount. 10 and 111 are a circuit diagram and an operation timing diagram showing another embodiment in which the present invention is applied as a reading mechanism of a semiconductor multilevel memory, and FIG. FIG. 7 is a configuration diagram showing another embodiment of the configuration of war+1.
符号の説明
40・・・ITr−ICメモリセルアレー41・・・ダ
ミーセル、
42・・・′屯荷供給機宿、
43・・・リセット・ゲート、
44・・・電荷転送機構、
45・・・プリチャージゲート、
46・・・判定機構、
140・・・電荷供給機構、
141・・・情駿の4!fき込み機構、142・・・電
荷転送機構、
143・・・悄°報の判定機構、
145・・・行選択回路(行デコーダ)、144・・・
セレクター、
146・・・階段波発生回路
第 1 図
第2図
第 3 図
え、え、j、2 大、へ尤s’t 、t−r’ち゛
、与 11゜84図
葛5図
(0) (b)V
σ 71 σリ
σl グt sy葛6I21
名 7 図
第 3 回
笥 ’7121
1マリア 宅句量0〔チC〕Explanation of symbols 40...ITr-IC memory cell array 41...Dummy cell, 42...'load supply machine inlet, 43...Reset gate, 44...Charge transfer mechanism, 45... Precharge gate, 46... Judgment mechanism, 140... Charge supply mechanism, 141... 4 of Jōshun! f-loading mechanism, 142... Charge transfer mechanism, 143... Determination mechanism for alarm, 145... Row selection circuit (row decoder), 144...
Selector, 146...Staircase wave generation circuit Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 ) (b)V
σ 71 σri σl gut sykuzu6I21 Name 7 Figure No. 3 笥 '7121 1 Maria Amount of haiku 0 [ChiC]
Claims (1)
数個のセルから成るアレーと、各セルの位置を指定する
アドレス指定機構と上記アドレス指定機構により指定さ
れたメモリセルに読み出し電圧を印加する電圧印加手段
と、上記セルに接続して情報源となる電荷キャリアを伝
送するデータ線と、データ線に接続した情報の書込み機
構と読み出し機構とをそれぞれ少くともそなえ、上記読
出し機構として、情報の判定機構と、上記判定機構とデ
ータ線の間に設けられた電荷転送機構と、データ線に接
続して設けられ読み出し時に動作する電荷供給機構と、
同じくデータ線に接続するリセットゲートと、電荷転送
機構出力端と情報判定機構の接続端に接続するプリチヤ
ージゲートとを少くとも有することを特徴とする電荷蓄
積型半導体記憶装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置におい
て、一対のデータ線、一対の電荷転送機構、一対の電荷
供給機構、一対のリセットゲート、一対のプリチヤージ
ゲートに対し、一つの情報判定機構を有し、該情報判定
機構が2つの入力端子を有し、かつそれらがそれぞれ前
記電荷転送機構に接続されており、メモリセルの位置を
指定するアドレス指定機構としては、一対のデータ線に
接続される複数個のメモリセルのうち、同時に2個以上
のメモリセルを指定しないことを特徴とする電荷蓄積型
半導体記憶装置。 3、特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置におい
て、電荷転送機構が、少くとも1つのMISFETより
なる電荷転送ゲートから構成されてなることを特徴とす
る電荷蓄積型半導体記憶装置。 4、特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置におい
て、電荷転送機構として、バイアス電荷供給機構を構成
する容量と、該バイアス電荷供給機構とデータ線との間
に設けられたMISFETよりなる第1の電荷転送ゲー
トと、該バイアス電荷供給機構と情報判定機構との間に
設けられたMISFETよりなる第2の電荷転送ゲート
とを少くとも有することを特徴とする電荷蓄積型半導体
記憶装置。 5、特許請求の範囲第4項記載の半導体記憶装置におい
て、バイアス電荷供給機構を構成する容量がMISFE
Tにより形成されていることを特徴とする電荷蓄積型半
導体記憶装置。 6、特許請求の範囲第4項記憶の半導体記憶装置におい
て、バイアス電荷供給機構を構成する容量がデプレッシ
ヨン形MISFETにより形成されていることを特徴と
する電荷蓄積型半導体記憶装置。 7、特許請求の範囲第2項記載の半導体記憶装置におい
て、1回の読み出し動作においてアドレス指定機構によ
り指定されたメモリセルから、データ線に2値情報に対
応してそのいずれかが出力される2値信号電荷量Q_s
_0、Q_s_1第1のデータ線に接続された第1の電
荷供給機構から第1のデータ線に出力される電荷量Q_
1、第1のデータ線と対をなす第2のデータ線に接続さ
れた第2の電荷供給機構から第2のデータ線に出力され
る電荷量Q_2の各々の間に |Q_s_0−Q_s_1|>Q_1−Q_2|なる関
係があることを特徴とする電荷蓄積型半導体記憶装置。 8、特許請求の範囲第2項記載の半導体記憶装置におい
て、第1の電荷供給機構が第1のデータ線に接続する第
1および第2の電荷供給手段により形成されまた第2の
電荷供給機構が第2のデータ線に接続する第3および第
4の電荷供給手段により形成され、読み出し時において
はアドレス指定機構により第1のデータ線に接続された
メモリセルが指定されたときには、第1と第3の電荷供
給手段が、また第2のデータ線に接続されたメモリセル
が指定されたときには、第2と第4の電荷供給手段がそ
れぞれの場合に動作することを特徴とする電荷蓄積型半
導体記憶装置。 9、特許請求の範囲第8項記載の半導体記憶装置におい
て、第1、第2、第3、第4の電荷供給手段が、それぞ
れ、1つの電荷転送ゲートとその一端に接続する1つの
容量とそれらの接続端に接続し、その接続端を所定の電
位にするごとく設けられた1つのリセットゲートからな
り前記第1と第3の電荷転送ゲート電極、第2と第4の
電荷転送ゲート電極とが、各々共通に形成されてなるこ
とを特徴とする電荷蓄積型半導体記憶装置。 10、特許請求の範囲第8項記載の半導体記憶装置にお
いて、第1、第2、第3、記4の電荷供給手段が、それ
ぞれ、その一端がデータ線に接続された1つの容量から
なることを特徴とする電荷蓄積型半導体記憶装置。 11、特許請求の範囲第8項記載の半導体記憶装置にお
いて、第1の電荷供給機構が第1のデータ線に接続する
第1の参照電荷供給手段と第1の電荷供給手段とからな
り、第2の電荷供給機構が第2のデータ線に接続する第
2の参照電荷供給手段と第2の電荷供給手段とからなり
、読み出し時においては第1と第2の電荷供給手段から
は、ほぼ等量の電荷がそれぞれ第1と第2のデータ線に
供給され、かつアドレス指定機構により第1のデータ線
に接続されたメモリセルが指定されたときには第2の参
照電荷供給手段が、第2のデータ線に接続されたメモリ
セルが指定されたときには第1の参照電荷供給手段、各
々の場合に動作することを特徴とする電荷蓄積型半導体
記憶装置。 12、特許請求の範囲第2項記載の半導体記憶装置おい
て、一対のデータ線が近接して平行配置され、かつ一対
のデータ線電荷供給機構、一対の電荷転送機構、一つ情
報判定機構がこの順に配置されてなることを特徴とする
電荷蓄積型半導体記憶装置。 13、特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置にお
いて、メモリセルには少くとも2つ以上のn値の情報を
、対応する電荷量として記憶蓄積し、情報の読み出しに
際しては、アドレス指定機構により指定されたメモリセ
ルに、読み出し電圧印加手段により発生するn値の電圧
を時系列的に印加し、この電圧の変化に同期して、情報
判定機構、電荷転送機構、電荷供給機構、プリチャージ
ゲートが各々n回活性化されることを特徴とする電荷蓄
積型半導体記憶装置。 14、特許請求の範囲第2項記載の半導体記憶装置にお
いて、メモリセルには少くとも2つ以上のn値の情報を
対応する電荷量として記憶積積し、情報の読み出しに際
しては、アドレス指定機構により指定されたメモリセル
に読み出し電圧印加手段により発生するn値の電圧を時
系列的に印加し、この電圧の変化に同期して、一つの情
報判定機構、一対の電荷転送機構、一対の電荷供給機構
、一対のプリチャージゲートが各々n回活性化されるこ
とを特徴とする電荷蓄積型半導体記憶装置。 15、特許請求の範囲第14項記載の半導体記憶装置に
おいて、情報判定機構として、フリップフロップ型のセ
ンスアンプを用いたことを特徴とする電荷蓄積型半導体
記憶装置。[Claims] 1. An array consisting of a plurality of cells storing charge carriers in a semiconductor as an information source, an addressing mechanism for specifying the position of each cell, and a memory cell specified by the addressing mechanism. The reading device comprises at least a voltage applying means for applying a read voltage, a data line connected to the cell to transmit charge carriers serving as an information source, and an information writing mechanism and a reading mechanism connected to the data line, respectively, and As a mechanism, an information determination mechanism, a charge transfer mechanism provided between the determination mechanism and the data line, and a charge supply mechanism provided connected to the data line and operated at the time of reading;
A charge storage type semiconductor memory device comprising at least a reset gate connected to a data line and a precharge gate connected to a connection end of a charge transfer mechanism output terminal and an information determination mechanism. 2. In the semiconductor memory device according to claim 1, one piece of information is provided for a pair of data lines, a pair of charge transfer mechanisms, a pair of charge supply mechanisms, a pair of reset gates, and a pair of precharge gates. The information determining mechanism has two input terminals, each of which is connected to the charge transfer mechanism, and the addressing mechanism for specifying the location of the memory cell includes a pair of data lines. A charge accumulation type semiconductor memory device characterized in that two or more memory cells among a plurality of memory cells connected to the memory cell are not specified at the same time. 3. A charge storage type semiconductor memory device according to claim 1, wherein the charge transfer mechanism is constituted by a charge transfer gate made of at least one MISFET. 4. In the semiconductor memory device according to claim 1, the charge transfer mechanism includes a capacitor constituting a bias charge supply mechanism and a MISFET provided between the bias charge supply mechanism and the data line. 1. A charge storage type semiconductor memory device comprising at least one charge transfer gate and a second charge transfer gate formed of a MISFET provided between the bias charge supply mechanism and the information determination mechanism. 5. In the semiconductor memory device according to claim 4, the capacitor constituting the bias charge supply mechanism is MISFE.
A charge storage type semiconductor memory device, characterized in that it is formed of T. 6. A charge accumulation type semiconductor memory device according to claim 4, wherein a capacitor constituting the bias charge supply mechanism is formed by a depletion type MISFET. 7. In the semiconductor memory device according to claim 2, in one read operation, one of the binary information is output from the memory cell specified by the addressing mechanism to the data line in accordance with the binary information. Binary signal charge amount Q_s
_0, Q_s_1 Amount of charge Q_ that is output to the first data line from the first charge supply mechanism connected to the first data line
1. Between each of the charge amounts Q_2 outputted to the second data line from the second charge supply mechanism connected to the second data line paired with the first data line |Q_s_0−Q_s_1|> A charge storage type semiconductor memory device characterized by having the following relationship: Q_1-Q_2| 8. In the semiconductor memory device according to claim 2, the first charge supply mechanism is formed by first and second charge supply means connected to the first data line, and the second charge supply mechanism is formed by third and fourth charge supply means connected to the second data line, and when a memory cell connected to the first data line is specified by the addressing mechanism during reading, the first and fourth charge supply means are connected to the second data line. A charge accumulation type characterized in that when the third charge supply means and a memory cell connected to the second data line are specified, the second and fourth charge supply means operate respectively. Semiconductor storage device. 9. In the semiconductor memory device according to claim 8, each of the first, second, third, and fourth charge supply means includes one charge transfer gate and one capacitor connected to one end of the charge transfer gate. The first and third charge transfer gate electrodes, the second and fourth charge transfer gate electrodes, and one reset gate connected to their connection ends and provided so as to set the connection ends to a predetermined potential. What is claimed is: 1. A charge storage type semiconductor memory device characterized in that these are formed in common. 10. In the semiconductor memory device according to claim 8, each of the first, second, third, and fourth charge supply means each comprises one capacitor whose one end is connected to the data line. A charge storage type semiconductor memory device characterized by: 11. In the semiconductor memory device according to claim 8, the first charge supply mechanism includes a first reference charge supply means connected to the first data line and a first charge supply means; The second charge supply mechanism includes a second reference charge supply means connected to the second data line and a second charge supply means, and during reading, the first and second charge supply means receive approximately equal amounts of power. when the memory cell connected to the first data line is addressed by the addressing mechanism, the second reference charge supply means supplies the second reference charge charge to the first and second data lines, respectively; 1. A charge accumulation type semiconductor memory device, wherein a first reference charge supply means operates when a memory cell connected to a data line is specified. 12. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein a pair of data lines are arranged close to each other in parallel, and a pair of data line charge supply mechanisms, a pair of charge transfer mechanisms, and an information determination mechanism are provided. A charge storage type semiconductor memory device characterized by being arranged in this order. 13. In the semiconductor memory device according to claim 1, information of at least two or more n values is stored and accumulated in the memory cell as a corresponding amount of charge, and when reading the information, an addressing mechanism is used. A voltage of n value generated by the read voltage application means is applied in time series to the memory cell designated by A charge storage type semiconductor memory device characterized in that each gate is activated n times. 14. In the semiconductor memory device according to claim 2, information of at least two or more n values is stored and accumulated in the memory cell as a corresponding amount of charge, and when reading the information, an addressing mechanism is used. A voltage of n value generated by the read voltage applying means is applied in time series to the memory cell designated by A charge storage type semiconductor memory device characterized in that a supply mechanism and a pair of precharge gates are each activated n times. 15. A charge accumulation type semiconductor memory device according to claim 14, characterized in that a flip-flop type sense amplifier is used as the information determination mechanism.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59170417A JPS6150282A (en) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | Semiconductor memory device of charge accumulation type |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59170417A JPS6150282A (en) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | Semiconductor memory device of charge accumulation type |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6150282A true JPS6150282A (en) | 1986-03-12 |
Family
ID=15904536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59170417A Pending JPS6150282A (en) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | Semiconductor memory device of charge accumulation type |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6150282A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02276088A (en) * | 1989-01-18 | 1990-11-09 | Mitsubishi Electric Corp | Sense amplifier driving device and electrostatic capacity element for semiconductor storage device |
US5801412A (en) * | 1995-09-04 | 1998-09-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device having a capacitance element with excellent area efficiency |
US6034391A (en) * | 1996-06-21 | 2000-03-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device including capacitance element having high area efficiency |
JP2001243774A (en) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory |
-
1984
- 1984-08-17 JP JP59170417A patent/JPS6150282A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6222223B1 (en) | 1996-06-21 | 2001-04-24 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device including capacitance element having high area efficiency |
JP2001243774A (en) * | 2000-02-29 | 2001-09-07 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory |
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