JPS6151696A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS6151696A
JPS6151696A JP59173274A JP17327484A JPS6151696A JP S6151696 A JPS6151696 A JP S6151696A JP 59173274 A JP59173274 A JP 59173274A JP 17327484 A JP17327484 A JP 17327484A JP S6151696 A JPS6151696 A JP S6151696A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、半導体記憶装置に関するもので、例えば、
FAMO3(フローティングゲート・アバランシェイン
ジェクション・絶縁ゲート電界効果トランジスタ)を記
憶素子(メモリセル)とするEFROM (エレクトリ
カリ・プログラマブル・リード・オンリー・メモリ)装
置に利用して有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
FAMOS (フローティング・アバランシュインジェ
クションMO5FET)のような半導体素子を記憶素子
(メモリセル)とするEPROM装置が公知である(例
えば、特開昭54−152933号公報参照)。
本願出願人においては、こめ発明に先立って、第1図に
示すようなセンスアンプ回路を開発した。
このセンスアンプ回路は、NチャンネルMOSFETと
PチャンネルMOSFETとからなる0M08回路によ
り構成され、メモリセルのアトレンジングにより共通デ
ータ線CDに現れた記憶情報をNチャンネル型のゲート
接地型増@MO5FETQIIのソースに供給して、そ
のドレイン出力をCMOSインバータ回路によって構成
されたセンスアンプSAに伝えるものである。なお、上
記増幅MO5FETQI 1のドレインと電源端子との
間には、Pチャンネル型の負荷MOSFETQ12が設
けられる。なお、上記ゲート接地型増幅MOSFETQ
I 1の怒度を高くするため、共通データ線CDの電圧
を受けるNチャンネル型の駆動MOSFETQI 3と
Pチャンネル型の負荷MO5FETQI 4とにより構
成された反転増幅回路が設けられ、その出力電圧は上記
増幅MOSFETQIIのゲートバイアス電圧として供
給される。これによって、共通データ線CDの電位が比
較的低いレベルにあるときは、上記i1!#幅回路の出
力電圧は比較的高くされるため増幅MOSFETQll
を比較的大きなコンダクタンス特性で動作状態にさせ、
共通データ線CDの電位が比較的高いレベルにあるとき
は、上記反転増幅回路の出力電圧は比較的低くされるた
め増幅MOS F ETQllを比較的小さなコンダク
タンス特性で動作状態にさせるものである。
また、上記反転増幅回路の出力は、Nチャンネル型のプ
リチャージMOSFETQ21のゲートに供給される。
このプリチャージMO5FETQ21のドレインと電源
端子Vccとの間には、電流制限用のPチャンネル型M
OSFETQ22が設けられる。このMO5FETQ2
2のゲートには、回路の接地電位が定常的に供給される
ことによって定常的にオン状態にされる。このプリチャ
ージMOSFETQ21は、上記増幅MOSFETQ1
1と類似の動作を行うことによって、共通データ線の信
号振幅を比較的小さい振幅にレベル制限させるものであ
る。
さらに、センスアンプの非動作期間での無駄な電流消費
を発生を防止するため、上記増幅MOSFETQII及
びプリチャージMO5FETQI4の共通接続されたゲ
ートと回路の接地電位点との間には、NチャンネルMO
5FETQI 5が設けられ、このMOSFETQI 
5のゲートと、上記電流制限用のPチャンネルMOSF
ETQ14のゲートには、センスアンプの動作タイミン
グ信号7τが供給される。非動作期間において、タイミ
ング信号r下はハイレベルにされる。これにより、上記
PチャンネルMO5FETQI 4はオフ状態にされ、
NチャンネルMOSFETQI 5はオン状態にされる
。上記MO5FETQI 5のオン状態により、増幅M
OSFETQI 1とプリチャージMO5FETQ13
は共にオフ状態にされる。
このセンスアンプ回路においては、次のような問題の生
じることが本’i’JM8明者によって見い出された。
すなわち、チップ選択期間において、ワード線の選択レ
ベルによってオン状態(論理“1”書き込みされた)に
されたFAMOS トランジスタの読み出しを行った場
合、上記共通データ線CDの電位は比較的低いレベルに
される。この読み出しが終了した後、このEPROMが
チップ選択期間にされると、上記共通データ線CDの電
位は、上記MOS F ETQ 11 、 Q 21 
カオ7状恕にされるため、上記比較的低いレベルを保持
し続けるものとなる。
次に、再びチップ選択状態にして、ワード線の選択レベ
ルによってオフ状!3(論理“0”書き込みされた)に
されたFAMOS )ランジスクの読み出しを行う時、
論理“0”の読み出し動作速度が遅くなってしまう。こ
の理由は、第1にセンスアンプSΔの!vJ作タイミン
グ信号scのロウレベルへの変化によって上記プリチャ
ージMO5FETQ21、Q22を通した共通データ線
CDのプリチャージが開始されるものであるため、論理
“0′の読み出しが遅くなってしまう。また、第2には
、上記反転増幅回路の利得特性は、専ら増幅MOSFE
TQI 1の感度との関係で設定されるものであるので
プリチャージMOSFETQ21によるプリチャージ動
作速度を速くさせるような制御ができない。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、読み出し動作の高速化を図った半導
体記憶装置を提供することにある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、共通データ線の電圧を受けて増幅電圧を形成
する専用の反転増幅回路を設けて、この出力電圧により
共通データ線にプリチャージ電流を供給するプリチャー
ジMOSFETを制御することによって高速にプリチャ
ージ動作を行なわせるものである。
〔実施例〕
第2図には、この発明をEPROM装置に通用した場合
のメモリアレイ部の一実施例の回路図が示されている。
同図の各回路素子は、特に制限されないが、公知の0M
O3(相補型MO3)集積回路の製造技術によって、1
個の単結晶シリコンのような半導体基板上において形成
される。
特に制限されないが、集積回路は、単結晶P型シリコン
からなる半導体基板に形成される。NチャンネルMOS
FETは、かかる半導体基板表面に形成されたソース領
域、ドレイン領域及びソース領域とドレイン領域との間
の半導体基板表面に薄い厚さのゲート絶縁膜を介して形
成されたポリシリコンからなるようなゲート電極から構
成される。PチャンネルMOSFETは、上記半導体基
板表面に形成されたN型ウェル領域に形成される。
これによって、半導体基板は、その上に形成された複数
のNチャンネルMOSFETの共通の基板ゲートを構成
する。N型ウェル領域は、その上に形成されたPチャン
ネルMOSFETの基板ケートを構成する。Pチャンネ
ルMOSFETの基板ゲートすなわちN型ウェル領域は
、第1図の電源端子Vccに結合される。
特に制限されないが、この実施例のこの実施例のEPR
OM装置は、図示しない外部端子から供給されるX、Y
アドレス信号(図示せず)を受けるアドレスバッファを
通して形成された相補アドレス信号がアドレスデコーダ
DCRに供給される。
同図では、アドレスバッファとアドレスデコーダとが同
じ回路ブロックXADB−DCR,YADB −DCR
としてそれぞれ示されている。特に制限されないが、上
記アドレスバッファXADB。
YADBは、内部チップ選択信号csにより活性化され
、外部端子からのアドレス信号を取り込み、外部端子か
ら供給されたアドレス信号と同相の内部アドレス信号と
逆相のアドレス信号とからなる相補アドレス信号を形成
する。 アドレスデコーダDCR(X)は、その相補ア
ドレス信号に従ワたメモリアレイM−ARYのワード線
Wの選択信号を形成する。
アドレスデコーダOCR(Y)は、その相補アドレス信
号に従ったメモリアレイM−ARYのデータIJilD
の選択信号を形成する。
上記メモリアレイM −A RYは、代表として示され
ている複数のFAMOSトランジスタ(不Jm発性メモ
リ素子・・M OS F E T Q 1〜Q6)と、
ワード線Wl、W2及びデータ線D1〜D nとにより
構成されている。メモリアレイM−AR’Yにおいて、
同じ行に配置されたFAMO3I−ランジスタQ1〜Q
3(Q4〜Q(5)のコントロールゲートは、それぞれ
対応するワード線Wl  (W2)に接続され、同じ列
に配置されたFAMOSt−ランジスタQl、Q4〜Q
3.Q6のドレインは、それぞれ対応するデータ線D1
〜pnに接続されている。上記FAMO3t−ランジス
タの共通ソ・−ス線C5は、特に制限されないが、書込
み信号Weを受けるディプレッション型MOSFETQ
IOを介して接地されている。このM OS F E 
T Q10は、書き込み時に上記内部制御信号weOロ
ウレベルによってそのコンダクタンスが比較的小さくさ
れる。これにより、共通ソース線C8の電位は、MOS
FETQI Oのコンダクタンスが比較的小さくされる
ことによって比較的高い電位にされる。この共通ソース
線CSの電位が比較的高くされるとFAMO3I−ラン
ジスクのしきい値電圧は比較的高くされる。したがって
、データ線に書き込み高電圧が供給され、ワード線が非
選択とされることによって非選択とされたFAMO3)
ランジスタの実効的なしきい値電圧が高くされるため、
それに流れるリーク電流を小さくできる。
これによって、外部端子から供給される書き込み電流が
効率よく選択されたFAMOSトランジスタに供給され
るので、効率的な書き込み動作を行うことができる。な
お、読み出し動作時には、上記制御信号weのハイレベ
ルによってMOSFETQIOのコンダクタンスは、比
較的大きくされる。これにより、読み出し速度を速くす
るものである。
上記各データ線D1〜l)nは、上記アドレスデコーダ
DCR(Y)によって形成された選択信号を受けるカラ
ム(列)選択スイッチM OS F E TQ7〜Q9
を介して、共通データ線CDに接続される。共通デーク
′線CDには、外部端子I10から人力される書込み信
号を受ける薔込み用のデータ人カバソフylJIBの出
力端子が接続される。
以上の各MOSFETは、NチャンネルMOSFETに
より構成されている。
上記共通データ線CDには、センスアンプSAの入力段
回路を構成し、次に説明すおプリチャージ回路と初段増
幅回路が設けられる。
上記共通データ線CDには、ソースが接続されたNチャ
ンネル型の増幅MO3FE’I”QLIが設けられる。
この増1jiMOSFETQ11のドレインと電源電圧
端子Vccとの間には、Pチャンネル型の負荷MOSF
ETQI 2が設けられる。このMQSFETQ■2の
ゲートは、回路の接地電位が定常的に供給されることに
よって定常的にメーン状態にされる。
上記増幅MO5FETQI 2の感度を高くするため、
共通データ線CDの電圧は、Nチャンネル型の駆動MO
SFETQI 3とPチャンネル型の負荷MOSFET
Q14とからなる反転増幅回路の入力である駆動MOS
FETQI 3のゲートに供給される。この反転増幅回
路の出力電圧器よ、上記増幅MO5FETQI 1のゲ
ートに供給される。
さらに、センスアンプの非動作期間での無駄な電流消費
を防止するため、上記増幅MOS F ETQllのゲ
ートと回路の接地電位点との間に番よ、NチャンネルM
OSFETQI 5が設けられる。このMOSFETQ
15と上記PチャンネルMOSFETQ14のゲートは
、共通にセンスアンプの動作タイミング信号7τが供給
される。
また、上記共通データ線CDには、次のブ1ノチャージ
回路が設けられる。すなわち、上記共通データ線CDの
電圧は、Nチャンネル型の駆動MOSFETQ1BとP
チャンネル型の負荷MO5FETQ19とからなる反転
増幅回路の入力である駆動MO5FETQI Oのゲー
トに供給される。
この反転増幅回路の出力電圧は、Nチャンネル型のプリ
チャージMOSFETQI 6のゲートに供給される。
このプリチャージMOSFETQ16のソースは上記共
通データ線CDに接続され、そのドレインと7f11f
A電圧Vccとの間には、電流制限用のPチャンネルM
O5FETQ17が設けられる。また、チップ非選択時
における無効電流の発生を防止するため、上記プリチャ
ージMO5FETQ16のゲートと回路の接地電位点と
の間には、NチャンネルMO3FE’l’Q20が設け
られるとともに、そのゲートと上記PチャンネルMO8
FETQ17のゲートには、共通に内部チップ選択信号
−が供給される。これにより、チップ非選択状態では、
チップ選択信号Ceはハイレベルにされるので、Nチャ
ンネルMO5FETQ20はオン状態にされ、上記プリ
チャージIVI OS F E TQ16をオフ状態さ
せる。また、Pチ中ンネルM、05FETQ17はオフ
状態にされる。
メモリセルの記憶情報の読み出し時において、アドレス
デコーダX−DCR,Y−DCRによって選択されたメ
モリセルには、上記MOSFETQ14を介してバイア
ス電圧が与えられる。選択されたメモリセルは、書込み
データに従って、ワード線選択レベルに対して、高いし
きい値電圧か又は低いしきい値電圧を持つものである。
選択されたメモリセルがワード線選択レベルにかかわら
ずにオフ状態にされている場合、共通データ線CDは、
MOSFETQI 1.Q20からの電流供給によって
比較的ハイレベルにされる。
−万、選択されたメモリセルがワード線選択レベルによ
ってオン状態にされている場合、共通データ線CDは比
較的ロウレベルにされる。
この場合、共通データ線CDのハイレベルは、上記比較
的低いレベルにされた反転増幅回路の出力電圧により制
御される増幅MOSFETQI 1により比較的低(さ
れる。一方、共通データ線CDのロウレベルは、上記比
較的高いレベルにされた反転増幅回路の出力電圧により
制御される増幅MOSFETQI 1により比較的高く
される。このような共通データlft CDのハイレベ
ルとロウレベルとを制限すると、この共通データ線CD
等に信号変化速度を制限する浮遊容量等の容量が存在す
るにかかわらずに、読み出しの高速化を図ることができ
る。すなわち、複数のメモリセルからのデータを次々に
読み出すような場合において共通データ線CDの一方の
レベルが他方のレベルへ変化させられるまでの時間を短
くすることができる。
しかしながら、EPROMが一旦チツブ非選択状態にさ
れると、前述のような論理“0”の反転読み出しが遅く
なってしまう。そこで、この実施例では、上記のような
プリチャージ回路が設けられるものである。すなわち、
このプリチャージ回路は、チップ選択状態にされると、
内部チップ選択信号「τのロウレベルへの変化によって
PチャンネルMOSFETQI 7はオン状態に、Nチ
ャンネルMOSFETQ20はオフ状態にされるので、
前記のように共通データ線CDの電位が回路の接地電位
付近までも低下していると、MOSFETQ1B、Q1
9からなる反転増幅回路の出力電圧が電源電圧Vcc付
近の高い電圧値にされるので、プリチャージMOSFE
TQI 6のコンダクタンス特性を大きくして、比較的
大きなプリチャージ電流を流してプリチャージを行う。
これによって、共通データ線CDの電位は比較的速く読
み出しハイレベルとロウレベルのはソ′中間レベルまで
立ち上げられる。このようなプリチャージレベルに達す
ると、上記反転増幅回路の出力はプリチャージMOSF
ETQI 6をオフ状態にさせるような低い電圧を形成
してプリチャージを終了させるものである。
一方、センスアンプ回路側は、上記テップ選択によりア
ドレス信号が供給され、そのアドレス指定に従ったメモ
リセルの選択動作を待ってタイミング信号=はロウレベ
ルにされる。これにより、上記同様にPチャンネルMO
5FETQ14はオン状態に、NチャンネルMO8FE
TQ15はオフ状態?、こされて、前記同様な増幅動作
を行うものである。
なお、上記増幅用のMOSFETQI 1は、ゲート接
地型ソース入力の増幅動作を行い、その出力信号をCM
OSインバータ回路によって構成されたセンスアンプS
Aに伝える。そして、このセンスアンプSAの出力信号
は、データ出力バッフ7 D OBを介して上記外部端
子I10から送出される。
タイミング制御回路C0NTは、外部端子GE。
OE、PGM及びvppに供給されるチップ1°ネーブ
ル信号、アウトプットイネーブル信号、プログラム信号
及び書込め用高電圧に応じて、内部制御信号四、We、
SC等のタイミング信号、及びアドレスデコーダに選択
的に供給する読み出し用低電圧Vqc/書き込み用高電
圧Vcc等を形成する。
〔効 果〕
(1)共通データ線のレベルを1N別する反転増幅回路
と、その出力電圧により制御れるプリチャージMOSF
ETとを含むプリチャージ回路をチップ選択信号に従っ
て動作させることにより、チップ選択状態になると逸早
くプリチャージ動作を開始するものである。したがって
、メモリセルの選択に要する時間内にほり共通データ線
のレベルを所望のプリチャージレベルに到達させること
ができる。
これによって、センスアンプSAの動作開始タイミング
では、共通データ線の電位が前の読み出し動作状態にか
かわらずに読み出しハイレベルとロウレベルのはり中間
レベルにできるからセンスアンプの動作を速くすること
ができるという効果が得られる。
(2)プリチャージMOSFETは、そのプリチャージ
動作に通した専用の反転増幅回路によって動作させられ
るものであるため、高速なプリチャージ動作を行うこと
ができる。これによって、読み出し高速化を図ることが
できるという効果が得られる。
(3)プリチャージ回路とセンスアンプの入力段増幅回
路とをチップ選択信号及びセンスアンプ動作タイミング
信号によって動作させることにより、無効電流の発生を
防止できるから低消費電力化を実現できるという効果が
得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、各回路は、N
チャンネルM OS FET又はPチャンネルMOSF
ETの一方のみで構成するものであってもよい。さらに
、センスアンプSAは、差すJ型のM OS増幅回路に
より構成するものであってもよい。また、複数ビットの
信号を並列的に書込み/読み出すE P ROM装置に
あっては、上記第2図のメモリアレイM−Anyとセン
スアンプSA及びデータ出カバソファ及びデータ人カバ
ソファ等を複数個設けることによって構成できるものあ
る。上記E P ROM装置を構成する各回路ブロック
の具体的回路構成は、種々の変形を採ることができるも
のである。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本願発明者によってなされた発
明をその背景となった技術分野であるEPROM装置に
通用した場合について説明したが、これに限定されるも
のではな(、MNOS (メタル・ナイトライド・オキ
サイド・セミコンダクタ)のような記憶素子を用いて電
気的な消去を行うことができるEEFROM、固定RO
M装置等の半導体記憶装置に広く利用できるものである
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に先立って考えられでいる読み出し
回路の一例を示す回路図、 ¥S2図1は、この発明が通用されたE P RO,M
装置の一実施例を示す回路図である。 XADB・DCR,YADB−DCR・・アドレスバッ
ファ・アドレスデコーダ、M −A R’/ O。 M−ARYl・・メモリアレー(、SA・・センスアン
プ、DrB・・データ入カバソファ、DOB・・データ
出カバソファ、C0NT・・タイミン第  1  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、記憶情報に従ってゲートに結合されるワード線の選
    択レベルに対して高いしきい値電圧又は低いしきい値電
    圧を持つようにされた記憶素子がマトリックス配置され
    て構成されたメモリアレイと、このメモリアレイにカラ
    ム選択回路を介して結合される共通データ線と、この共
    通データ線の電圧を受ける反転増幅回路及びこの反転増
    幅回路の出力信号を受けて上記共通データ線にプリチャ
    ージ電流を供給するプリチャージMOSFETとからな
    るプリチャージ回路とを含むことを特徴とする半導体記
    憶装置。 2、上記プリチャージ回路を構成する反転増幅回路は、
    上記共通データ線の電圧を受ける増幅MOSFETと、
    そのドレインと電源電圧端子間に設けられ、チップ選択
    信号に従って動作状態にされる負荷MOSFETとによ
    り構成され、上記プリチャージMOSFETのドレイン
    と電源電圧端子との間には、チップ選択信号に従ってチ
    ップ選択期間に動作状態にされるMOSFETが設けら
    れるとともに、上記プリチャージMOSFETのゲート
    と回路の接地電位点との間に上記チップ選択信号に従っ
    てチップ非選択期間に動作状態にされるMOSFETが
    設けられるものであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体記憶装置。 3、上記記憶素子は、FAMOSトランジスタであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1又は第2項記載の半
    導体記憶装置。
JP59173274A 1984-08-22 1984-08-22 半導体記憶装置 Granted JPS6151696A (ja)

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