JPS6177196A - Semiconductor memory integrated circuit - Google Patents

Semiconductor memory integrated circuit

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Publication number
JPS6177196A
JPS6177196A JP59196626A JP19662684A JPS6177196A JP S6177196 A JPS6177196 A JP S6177196A JP 59196626 A JP59196626 A JP 59196626A JP 19662684 A JP19662684 A JP 19662684A JP S6177196 A JPS6177196 A JP S6177196A
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JP
Japan
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memory cell
memory
data line
voltage
cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP59196626A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Tanida
谷田 雄二
Takaaki Hagiwara
萩原 隆旦
Katsuhiro Shimohigashi
下東 勝博
Osamu Minato
湊 修
Seiji Kubo
征治 久保
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain the cell of one element/bit for the high integration of an EEPROM by changing the electric potential of a data line above an external electric power source or below 0V when reading the information of a memory cell. CONSTITUTION:A pulse generated by the change of the address of an address buffer 81 is outputted from a control circuit 82 to a signal line 83 for bootstrap and charges a data 86 selected by a Y decoder 84, a Y switch 85 above 5V, for example to 7V by the bootstrap. The charged data line is changed in electric potential by the condition of a memory cell selected by an X decoder 88 (memory array 89). This signal change is detected by a sense amplifier 90 and outputted through an output buffer 91 to the outside. Thereby, the memory cell can be constituted with one element of a memory transistor capable of taking threshold voltages of a positive and a negative, and even if the threshold voltage of the transistor of a non selecting memory cell belonging to the same data line is negative, the information of a selecting cell can be correctly read.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体メモリ集積回路に係り、特にメモリの
情報を読み出す際、新規な読み出し手段を有する半導体
メモリ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a semiconductor memory integrated circuit, and particularly to a semiconductor memory device having a novel reading means when reading information from a memory.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

従来、メモリを搭載する半漂体集積回路において、メモ
リの内容を読出す場合、選択されたワード線(読出した
いメモリセルが属するワード線)に電圧を印加し、非選
択のワード線には電圧を印加しない方式がとられてきた
。そして、この場合、メモリセルには、少なくとも1個
以上のエンノ1ンスメント型トランジスタが含まれてお
り、非選択メモリセルには、電流が流れないようになさ
れていた。このような従来例を第1図〜第4図に示した
。第1図は通常の1トランジスタ+1キヤノ(シタ型の
ダイナミックRAMのメモリセルで、読み出し用トラン
ジスタT1はV〜〉0である。第2図は、高抵抗多結晶
シリコンを負荷とする通常のスタティックRAMのメモ
リセルで、読み出し用トランジスタT、、 T、のV。
Conventionally, in a semi-driving integrated circuit equipped with a memory, when reading the contents of the memory, a voltage is applied to a selected word line (the word line to which the memory cell to be read belongs), and a voltage is applied to unselected word lines. A method has been adopted in which no voltage is applied. In this case, the memory cells include at least one enhancement type transistor, and no current flows through unselected memory cells. Such conventional examples are shown in FIGS. 1 to 4. Figure 1 shows an ordinary 1 transistor + 1 canon (side-type) dynamic RAM memory cell, and the read transistor T1 has a voltage of V~〉0. Figure 2 shows an ordinary static RAM memory cell with a high resistance polycrystalline silicon load. In a RAM memory cell, the V of the read transistor T,, T,.

は、同じく、v −b >Oである。第3図は通常の[
EPROMのメモリセル(この場合、FAMO5と呼ば
れるメモリ素子そのものが、エンハンメンスト型トラン
ジスタ)で、すなわち、T6のvtkはVLh〉0であ
る。第4図は特開昭54−57875号で開示された2
素子/ビツト型のEEPROMメモリセルで、メモリ素
子T7の■、1は正〜負の値をとるが、読み出し用トラ
ンジスタT、(7)VLhはvtk>Oである。
Similarly, v −b >O. Figure 3 shows the normal [
The memory cell of the EPROM (in this case, the memory element itself called FAMO5 is an enhancement type transistor), that is, vtk of T6 is VLh>0. Figure 4 shows 2 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-57875.
In the element/bit type EEPROM memory cell, 1 and 1 of the memory element T7 take positive to negative values, but the read transistor T and (7) VLh satisfy vtk>O.

このようにこれらの従来型メモリセルでは、非選択メモ
リセルに電流が流れないようにするために、必ずエンハ
ンスメント型の読み出し用トランジスタを用いる必要が
あった。
As described above, in these conventional memory cells, it is necessary to use an enhancement type read transistor in order to prevent current from flowing to non-selected memory cells.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

上記のような制限は、集積回路の性能を向上させる一場
合、弊害となることがある6本発明の目的は特にEIE
PROMの高集積化のための1素子/ビツトのセルにつ
いて提供することにある。
The above-mentioned limitations may be detrimental to improving the performance of integrated circuits.6 The purpose of the present invention is to
The object of the present invention is to provide a 1 element/bit cell for highly integrated PROM.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

第4図に示す2素子/ビツト型のメモリセルを第5図に
示す1素子/ビツト型のメモリセルにする場合、メモリ
素子Tgのしきい電圧は、書込情報によって、正〜負の
値をとるため、非選択でもしきい電圧が負のメモリセル
を通してリーク電流が流れてしまう。つまり、非選択ワ
ード線を0電位にして、選択ワード線に電圧を印加して
メモリセルの情報を読出す従来の方法では、正負のしき
い電圧をもつメモリ素子を用いた1素子/ビツト型のメ
モリセルは実現困難である。
When changing the 2-element/bit type memory cell shown in FIG. 4 to the 1-element/bit type memory cell shown in FIG. 5, the threshold voltage of the memory element Tg has a positive to negative value depending on the write information. Therefore, leakage current flows through memory cells with negative threshold voltages even if they are not selected. In other words, in the conventional method of setting the unselected word line to 0 potential and applying a voltage to the selected word line to read out information in the memory cell, a single element/bit type using memory elements with positive and negative threshold voltages is used. memory cells are difficult to realize.

そこで、発明者らは、すでに、このような従来技術の欠
点をなくし、エンハンスメント型のトランジスタを必要
としないメモリセルを提案した。
Therefore, the inventors have already proposed a memory cell that eliminates the drawbacks of the prior art and does not require an enhancement type transistor.

この概要を第6図を参照しながら次に説明する。This outline will be explained below with reference to FIG.

この特徴は、従来常識化されていた“選択されたメモリ
セルのワード線(トランジスタのゲート)Woとトラン
ジスタのソースS□間に電圧を印加し、非選択のワード
線W2 とソース間S1には電圧を印加しない″という
観念を打破したところにある8すなわち、第1の特徴は
、非選択ワード線W2に、ソースS0.S、に対して電
圧を印加する点にある。これにより非選択のメモリトラ
ンジスタのしきい電圧が負の場合でも、二次を通して電
流が流れることを阻止できる。したがって、選択セルの
情報が正確に読み出せる。
This feature is based on the conventional wisdom that a voltage is applied between the word line (gate of the transistor) Wo of the selected memory cell and the source S of the transistor, and the voltage is applied between the unselected word line W2 and the source S1. The first feature lies in breaking away from the concept of "no voltage is applied", that is, the first feature is that the source S0. The point is to apply a voltage to S. This makes it possible to prevent current from flowing through the secondary even if the threshold voltage of an unselected memory transistor is negative. Therefore, the information of the selected cell can be read accurately.

さらに第2の特徴は、少なくとも、読出時にメモリセル
の基板(又はメモリセルが設けられるウェル)Suとメ
モリトランジスタのソース5tyS2間に非選択セルへ
印加する電圧と同程度の電圧を印加することにある。こ
のようにすることにより、ゲートに電圧が印加された非
選択メモリセルのメモリトランジスタにおいて、ゲート
絶縁膜に印加される電圧をしきい電圧Vtk程度に抑え
ることができる。[EEFROMで使用するメモリトラ
ンジスタは、ゲート絶縁膜に電圧が印加されると、絶縁
膜中に蓄えられた電荷量が変化する。従って、この第2
の特徴であるメモリトランジスタのゲート絶縁膜に印加
される電圧をV。程度に抑える手法は、EEFROMの
メモリ素子において必要不可欠である。
Furthermore, a second feature is that at least a voltage comparable to the voltage applied to unselected cells is applied between the substrate of the memory cell (or the well in which the memory cell is provided) Su and the source 5tyS2 of the memory transistor during reading. be. By doing so, in the memory transistor of the unselected memory cell to which a voltage is applied to the gate, the voltage applied to the gate insulating film can be suppressed to about the threshold voltage Vtk. [In a memory transistor used in an EEFROM, when a voltage is applied to the gate insulating film, the amount of charge stored in the insulating film changes. Therefore, this second
The voltage applied to the gate insulating film of the memory transistor is V. A method of suppressing the amount of noise to a certain extent is essential for EEFROM memory devices.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

さて、上記の電圧関係を満足させる場合、メモリトラン
ジスタのソース電位をどのように設定するか、又、メモ
リ素子をNチャネルにするかPチャネルにするかで、い
くつかの場合が考えられる。
Now, when the above voltage relationship is satisfied, several cases can be considered depending on how the source potential of the memory transistor is set and whether the memory element is an N-channel or a P-channel.

第6図のメモリアレイに対し、これを表1に示す。This is shown in Table 1 for the memory array of FIG.

表1中、vo。は、便宜上選んだものであり、メモリ素
子のvtkの変化領域によって自由に選択できる。以下
、表中、 VC,のみで動作できる2および4の場合を
例にとり、その読み出し方法を述べる。
In Table 1, vo. is selected for convenience and can be freely selected depending on the vtk variation range of the memory element. Hereinafter, the reading method will be described using cases 2 and 4 in the table, which can be operated only with VC, as examples.

Nα1.N(13の方式においても、非選択ワード線へ
の電圧印加方式を実施できることは明らかである。
Nα1. It is clear that the method of applying voltage to unselected word lines can also be implemented in the method of N(13).

表    1 (表1のHa 2の場合) Nα2の場合表1に示したように、読み出し時にメモリ
素子のゲート絶縁膜に電圧が印加されないようにするた
めには、データ線(Dl、D2)の電位を■。。以上で
動作させる必要がある。しかし、vo。以上の電圧でセ
ンス系を動作させる場合、消費電流の問題等がからみ、
チップ内で発生させた高圧電源を用いることは難しくな
る。そこで、第7図に示すようにここでは、データ線を
容量カップリングにより(いわゆるブートストラップ効
果により)、時刻t1で一旦Vcc以上に充電しt2で
ワード線が選択されると、メモリ素子の0N10FF(
”1”/’″O″)状況により、電荷が引き抜かれるか
否かを検出できるようにし、かつ、この検出回路は、v
coで動作させるようにする。
Table 1 (For Ha 2 in Table 1) For Nα2 As shown in Table 1, in order to prevent voltage from being applied to the gate insulating film of the memory element during reading, the data lines (Dl, D2) must be ■ Potential. . It is necessary to operate above. However, vo. When operating the sense system at a voltage higher than that, there are problems with current consumption, etc.
It becomes difficult to use high-voltage power supplies generated within the chip. Therefore, as shown in FIG. 7, when the data line is once charged to Vcc or higher at time t1 by capacitive coupling (by the so-called bootstrap effect) and the word line is selected at t2, the 0N10FF of the memory element is (
"1"/'"O") Depending on the situation, it is possible to detect whether the charge is extracted or not.
Make it work with co.

(表1のNα4の場合) Nα4の場合、表1に同様に表に示したように、データ
線の電位を0V以下で動作させる必要がある。この場合
、データ線はブートストラップにより〜旦O■以下に充
電し、その電位変化を検出する。
(In the case of Nα4 in Table 1) In the case of Nα4, as similarly shown in Table 1, it is necessary to operate the data line potential at 0 V or less. In this case, the data line is charged to below ~10° by bootstrapping, and the change in potential is detected.

実施例1) 以下、本発明の一実施例を第8.9.10図により説明
する6第8図は、本実施例の全体概要を示す図である。
Embodiment 1) Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8, 9, and 10. FIG. 8 is a diagram showing an overall outline of this embodiment.

この図において、アドレスバッファ81のアドレスの変
化により発生したパルスが制御回路82からブートスト
ラップ用信号線83に出力し、Yデコーダ84〜Yスイ
ッチ85により選択された所定の本数のデータ!86(
8ビツト構成では通常8ビツト、16ビツト構成では通
常16ビツト)をブートストラップにより(ブートスト
ラップ容量87)、5v以上、例えば7vに充電するに
のように充電されたデータ線は、Xデコーダ88で選択
されたメモリセル(メモリアレイ89)でこのデータ線
に接続されているメモリセルの状態(導通状態II I
 I+か非導通状態II OI! )により先の第7図
に示したような電位変化をする。この信号変化をセンス
アンプ90で検出し、出力バッファ91を通して外部に
出力する。第9図は、具体的回路構成を示しており、こ
の中の各番号の線の電位の時間変化を第10図に示した
In this figure, a pulse generated by a change in the address of an address buffer 81 is output from a control circuit 82 to a bootstrap signal line 83, and a predetermined number of data lines selected by a Y decoder 84 to a Y switch 85 are output! 86(
When a data line (usually 8 bits in an 8-bit configuration and 16 bits in a 16-bit configuration) is charged to 5V or more, for example 7V, by bootstrapping (bootstrap capacitance 87), the X-decoder 88 The state of the selected memory cell (memory array 89) connected to this data line (conduction state II
I+ or non-conducting state II OI! ), the potential changes as shown in FIG. 7 above. This signal change is detected by the sense amplifier 90 and outputted to the outside through the output buffer 91. FIG. 9 shows a specific circuit configuration, and FIG. 10 shows temporal changes in the potential of each numbered line.

又、センスアンプ90は、各種考えられるが、例えば、
ここで示した差動センスアンプでは、入力部のトランジ
スタT、、T、のしきい電圧を高くしてセンスアンプの
感度を増やす工夫がなされている。
Various types of sense amplifiers 90 can be considered, for example,
The differential sense amplifier shown here is designed to increase the sensitivity of the sense amplifier by increasing the threshold voltage of the transistors T, , T, in the input section.

実施例2) 上記実施例はメモリ素子としてNチャネルのものを用い
た例を示したが、次にPチャネルのメモリセルを用いた
実施例を第11.12図により説明する。この場合、デ
ータ線3は、ブートストラップ容量(7に接続されてい
る容xk)を介して負の電圧、例えば−2vに充電され
、ワードMlが選択されて、5vからO■になると、メ
モリセルの状態(導遥か、非導通か)によって、電位の
変化が異なる。これを、センスアンプに接続された負の
しきい電圧をもつNチャネルMOsトランジスタT□の
ゲートへ入力した。データ線の負電圧の変動はトランジ
スタT11によって正電圧の変動に変換され、センスア
ンプで検出される。
Embodiment 2) Although the above embodiment has shown an example in which an N-channel memory element is used, an embodiment in which a P-channel memory cell is used will now be described with reference to FIGS. 11 and 12. In this case, the data line 3 is charged to a negative voltage, e.g. -2v, via the bootstrap capacitor (capacitor xk connected to 7), and when the word Ml is selected and goes from 5v to O■, the memory The change in potential differs depending on the state of the cell (conducting or non-conducting). This was input to the gate of an N-channel MOS transistor T□ having a negative threshold voltage and connected to a sense amplifier. Negative voltage fluctuations on the data line are converted into positive voltage fluctuations by the transistor T11, and detected by the sense amplifier.

以上の実施例において、センスアンプは2種類しか示さ
なかったが、これに限らず、センスアンプそのものは多
種のものが考えられる。したがって、本発明の主旨は、
要するに、vo。とovを電源とするセンスアンプの入
力がVcc以上又は0V以下に一時的に充電されたデー
タ線であることが特徴である。上に示したもの以外でも
、差動センスアンプのV r * f に相当する部分
にメモリセルの1/2程度の電流を流すダミーセルをお
き、このダミーのデータ線の電位と本来のデータ線のわ
ずかの電位差を検出するなども可能である。
Although only two types of sense amplifiers have been shown in the above embodiments, the present invention is not limited to this, and many types of sense amplifiers can be considered. Therefore, the gist of the present invention is to
In short, vo. It is characterized in that the input of the sense amplifier whose power sources are Vcc and ov is a data line temporarily charged to a voltage higher than Vcc or lower than 0V. In addition to what is shown above, a dummy cell is placed in the portion corresponding to V r * f of the differential sense amplifier, and a current of approximately 1/2 of that of the memory cell flows, and the potential of this dummy data line and the original data line are It is also possible to detect slight potential differences.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、正負のしきい電圧をとり得るメモリト
ランジスタ1素子でメモリセルを構成でき、かつ、同一
データ線に属する非選択メモリセルのトランジスタのし
きい電圧が負の場合でも、選択セルの情報を正確に読出
すことができる。
According to the present invention, a memory cell can be configured with one memory transistor element that can take positive and negative threshold voltages, and even if the threshold voltage of the transistor of an unselected memory cell belonging to the same data line is negative, the selected cell information can be read accurately.

したがって、高集積度のEEPROMを実現することが
可能となる。
Therefore, it is possible to realize a highly integrated EEPROM.

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

第1図、第2図、第3図、第4図は従来のメモリのメモ
、リセルを示す回路図、第5図、第6図。 第8図、第9図、第11図は、本発明に用いるメモリセ
ル、メモリアレイ、および読出方法を示す回路図、第7
図、第10図、第12図は1本発明を説明する電圧波形
図である。 1、W、w、、w、・・・ワード線、2.S、S、、S
2・・・ソース(グランド)線、3.D、D、、D、、
D¥; 3 区 第 φ 図 第5 ロ ¥−J t 図 r’t+ 〜M+  : −3v< V−tHl−1ぐ
3Vkf、g  図 〃 Y 9 口 lθ x 12 図 /                  りV/V 、。
FIGS. 1, 2, 3, and 4 are circuit diagrams showing conventional memory memo and recell, and FIGS. 5 and 6. 8, 9, and 11 are circuit diagrams showing a memory cell, a memory array, and a reading method used in the present invention, and FIG.
10 and 12 are voltage waveform diagrams for explaining the present invention. 1, W, w,, w, . . . word line, 2. S, S,,S
2... Source (ground) line, 3. D, D,, D,,
D¥;

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、メモリアレイおよび周辺回路を同一チップ上に有す
る集積回路において、メモリセルの情報を読み出す際デ
ータ線の電位が外部電源V_c_c以上又は0V以下で
変化する如くなされたことを特徴とする半導体メモリ集
積回路。 2、特許請求の範囲第1項記載の半導体メモリ集積回路
において、メモリセルの情報を読み出すデータ線の電位
を、メモリセルが選択される前に外部電源電圧V_c_
c以上又は、0V以下にプリチヤージする手段および該
データ線の電位変化を検出する手段を備えたことを特徴
とする半導体メモリ集積回路。 3、特許請求の範囲第2項記載の半導体メモリ集積回路
において、電源電圧V_c_c以上又は、0V以下で変
化するデータ線の電位を検出する手段を備え、該手段は
外部電源電圧V_c_cと0Vで動作する如く構成され
たことを特徴とする半導体メモリ集積回路。
[Claims] 1. In an integrated circuit having a memory array and a peripheral circuit on the same chip, when reading information from a memory cell, the potential of a data line is changed by an external power supply V_c_c or more or 0V or less. Features of semiconductor memory integrated circuits. 2. In the semiconductor memory integrated circuit according to claim 1, the potential of the data line from which information of the memory cell is read is set to an external power supply voltage V_c_ before the memory cell is selected.
1. A semiconductor memory integrated circuit comprising means for pre-charging to a voltage higher than or equal to c or lower than 0V and means for detecting a change in the potential of the data line. 3. The semiconductor memory integrated circuit according to claim 2, comprising means for detecting the potential of the data line that changes at a power supply voltage V_c_c or higher or 0V or lower, and the means operates at an external power supply voltage V_c_c and 0V. A semiconductor memory integrated circuit characterized in that it is configured as follows.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100399920B1 (en) * 1996-06-29 2004-03-18 주식회사 하이닉스반도체 Flash memory device
US8059458B2 (en) * 2007-12-31 2011-11-15 Cypress Semiconductor Corporation 3T high density nvDRAM cell

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