JPS62223898A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS62223898A
JPS62223898A JP61065678A JP6567886A JPS62223898A JP S62223898 A JPS62223898 A JP S62223898A JP 61065678 A JP61065678 A JP 61065678A JP 6567886 A JP6567886 A JP 6567886A JP S62223898 A JPS62223898 A JP S62223898A
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JP
Japan
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data line
writing
circuit
gate
signal
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JP61065678A
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English (en)
Inventor
Takeshi Furuno
毅 古野
Minoru Fukuda
実 福田
Yoichi Matsuno
松野 庸一
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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】 〔産業上の利用分野) この発明は、半導体記憶装置に関するものであり、たと
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・MOS) を記憶素子(メモリセ
ル)とするEPROM (イレイザプル&プログラマブ
ル・リード・オンリー・メモリ)に利用して有効な技術
に関するものである。
〔従来の技術〕
FAMOSトランジスタを記憶素子とするEPROMに
ついては、たとえば特開昭54−152933号公報等
により公知である。FAMOSトランジスタは、その書
き込みが行われない通常の状態を論理“1”とし、その
ゲートが結合されるワード線の選択レベルより低いしき
い値電圧を持つようにされる。また、書込みが行われた
状態を論理“0”とし、そのゲートが結合されるワード
線の選択レベルより高いしきい値電圧を持つようにされ
る。
このようなE P ROMでは、書込みを終了した後へ
りファイモードとし、書込みを行ったメモリセルの読み
田し動作を電源電圧を比較的高くした状態で行い、書込
みによるしきい値電圧の変化の程度をlJ1認すること
が行われる。
EPROMのベリファイモードについては、たとえば1
983年9月、■日立製作所発行の「日立ICメモリデ
ークブソクJの382頁〜385頁に記載されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
第3図には、先に本願発明者等が開発したEPROMの
要部回路図が示されている。F AMOSトランジスタ
Q1は、ワード線WlおよびYゲート (カラムスイッ
チ)YGのMO3FE’l’Q7により選択され、デー
タ入カバフファDIBから、共通データ線CDおよびデ
ータ線DIを介して、書込み用の高電圧を供給される。
また、書込み後に同一アクセスサイクル内に行われるベ
リファイモードにおいて、書込みが行われたメモリセル
からの読み出し電圧は、MO3FETQI 5を介して
センスアンプSAに送られ、データ出力バノファDOB
を経て外部に出力される。
このようなEPROMには、次に示す問題点があること
が本発明者等によって明らかになった。
すなわち、メモリアレイの各データ線は、第3図に示す
ように、浮遊容量Cfを持つため、高電圧によるメモリ
セル・\の書き込みにより、この′:$遊容量Cfが高
い電圧にチャージアンプされる。書込みが終了すると、
浮遊容量Cfの電荷はリーク電流等により放電されるが
、書込み直後のベリファイモードが開始される時点でも
ほとんどの電荷が残っている。この残留電荷による高電
位は、ベリファイモードにおいて、メモリセルにおける
不充分な書込みを識別できない方向に作用する。すなわ
ち、書き込みが行われたFAMO3トランジスタに十分
な書き込み(フローティングゲートへの十分な電荷注入
)が行われなかった場合、上記ベリファイモードにおい
ていオフ状態にされるべきFAMOSトランジスタがウ
ィークリイに(召い)オン状態にされる。、しかしなが
ら、上記残留電荷が存在すると、上記FAMOSトラン
ジスタに流れる電流の大半が上記残留電荷の放電に費や
されてしまい、センスアンプSAからF AMOSトラ
ンジスタに対する電流供給が行われない。これによって
、センスアンプSAは、上記FAMOSトランジスタを
オフ状態と判定する出力信号を形成してしまう。これに
よって、正確なEPROMのベリファイモードが行われ
なくなり、製品の信頼性を低下させる原因となる。
この発明の目的は、ベリファイモードにおいて正確な読
み出し試験動作を行うEPROM等の半導体記憶装置を
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。
〔問題点を解決するための手段〕
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、下記のとおりである。すなわち、
データ線または共通データ線に、書込み動作を終了して
からベリファイモードが開始されるまでの間にデータ線
の浮遊容量に貯えられた電荷を放電させる放電回路を設
けるものである。
〔作  用〕
上記した手段によれば、高電圧によるメモリセルの書込
みが終了してからベリファイモードを開始するまでの間
に、高電圧によるメモリセルへの書込みによってデータ
線の浮遊容量に貯えられた電荷が放電されるため、その
ベリファイモードにより正確な記憶情報の読み出し確認
を行うことができる。
〔実施例〕
第1図には、この発明が適用されたEPROMのメモリ
アレイおよびその周辺部の一実施例の回路図が示されて
いる。特に制限されないが、同図の各回路素子は、公知
のCMO3(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。
同図において、チャンネル(バックゲート)部に矢印が
付加されたMOSFETはPチャンネル型であり、矢印
の付加されないNチャンネルMOSFETと区別される
特に制限されないが、集積回路は単結晶P型シリコンか
らなる半導体基板上に形成される。NチャンネルMOS
 F ETは、このような半導体基板表面に形成された
ソース領域、ドレイン領域およ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MOS F ET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。I・型ウェル領域は、その上に形成さ
れたPチャンネルMOSFETの基板ゲートを構成する
。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。
第1図において、外部端子から供給されるXアドレス信
号AXO〜AXiは、XアドレスバッファXADBに入
力される。XアドレスバッファXADBは、内部タイミ
ング信号ceにより、外部端子に供給されるXアドレス
信号を取り込み、そのアドレス信号と同相の内部アドレ
ス信号と逆相の内部アドレス信号とからなる相補アドレ
ス信号を形成し、XアドレスデコーダXDCRに供給す
る。アドレスデコーダXDCRは、Xアドレスバッファ
XADHから供給される相補アドレス信号をデコードし
、メモリアレイM−ARYのワード線を選択するための
選択信号を形成する。
一方、外部端子から供給されるYアドレス信号AYO〜
AYjは、YアドレスバッファYADBに入力される。
YアドレスバッファYADBは、内部タイミング信号c
eにより、外部端子に供給されるYアドレス信号AYO
〜AYjを取り込み、その相補アドレス信号を形成し、
YアドレスデコーダYDCRに供給する。Yアドレスデ
コーダYDCRは、YアドレスバッファYADBから供
給される相補アドレス信号をデコードし、Yゲート(カ
ラムスイッチ)YGがメモリアレイM−ARYのデータ
線を選択するための選択信号YO〜Ynを形成する。
第1図では、アドレスバッファとアドレスデコーダとが
一つの回路プロ・ツクとされ、それぞれXADB −D
CRおよびYADB −DCRとして示されている。
この実施例のE F ROMでは、8ビット単位でデー
タの書込みあるいは読み出しが行われるが、第1図には
、その1ビット分のメモリアレイM−ARY、データ人
カバソファDIBおよびデータ出力バッファDOB等が
示されている。
メモリアレイM−ARYは、代表として示されている複
数のFAMOS )ランジスタ(不揮発性メモリ素子・
Q1〜Q6)と、ワード線W1〜Wmおよびデータ線D
1〜Dnとにより構成される。
メモリアレイM−ARYにおいて、同じ行に配置された
FAMO3I−ランジスタQ1〜Q3およびQ4〜Q6
のコントロールゲートは、それぞれ対応するワード線W
1およびW2に接続され、同じ列に配置されたFAMO
SトランジスタQ1・Q4〜Q3・Q6のドレインは、
それぞれ対応するデータ線D1〜Dnに接続される。上
記FAMOSトランジスタの共通ソース線C3は、特に
制限されないが、そのゲートに書込み用内部タイミング
信号賃を受けるディプレッション型MO5FETQIO
を介して接地される。このMO3FETQIOは、書き
込み時において、上記内部タイミング信号;1のロウレ
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CSの電位は比較的高い電
位となり、相対的にFAMO5I−ランジスタのしきい
値電圧が比較的高くされる。したがって、書込み動作時
においてデータ線に書込み用の高電圧が供給された場合
でも、非選択状態のワード線に接続されるFAMO3I
−ランジスタに流れるリーク電流を小さくすることがで
きる。これによって、外部端子から供給される書き込み
電流は選択されたFAMOSトランジスタにのみ供給さ
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、読み出し動作時においては、上記内部タイミング
信号WτのハイレベルによってMO3FETQI Oの
コンダクタンスは比較的大きくされるため、読み出し動
作が高速に行われる。
上記各データ線D1〜Dnは、上記Yアドレスデコーダ
YDCRによって形成されたYゲート選択信号Y1〜Y
nを受けるYゲートYGのスイッチMO3FETQ7〜
Q9峙を介して、1本の共通データ線CDに接続され7
)。
この共通データ線CDには、外部端子Doから入力され
る書込み信号を受けるデータ人力バッファDIBが接続
される。データ人力バッファDrBは、タイミング制御
回路CTLから供給される内部タイミング信号weによ
って書込み動作モードにおいて動作状態とされ、外部端
子DOから入力される書込みデータを所定の書込みレベ
ルとして共通データ線CDに供給する。
また、共通データ線CDには、データ線のメモリセルか
らの読み出し信号を増幅するセンスアンプSAが設けら
れる。このセンスアンプSAの出力信号は、データ出力
バッファDOBを介して外部端子DOから送出される。
データ出力バッファDOBは、タイミング制御回路CT
Lから供給される内部タイミング信号Oeによって、読
み出し動作あるいは書込み後のベリファイモードに動作
状態とされる。
上記データ人力バッファDIBとセンスアンプSAとの
間には、NチャンネルMO3FETQI5が設けられる
。このMO3FETQ15のゲートには、CMo5ナン
ド(NAND)ゲート回路G1の出力信号が供給される
。ナントゲート回路G1は、そのゲートにタイミング制
御回路CTLから内部タイミング信号w6を受けるPチ
ャンネルMO3FETQI 1およびNチャンネルMO
3FETQ13と、そのゲートにタイミング制御回路C
TLから内部タイミング信号Vrの反転信号v下を受け
るPチャンネルMO5FETQI 2およびNチャンネ
ルMO5FETQI 4とにより構成される。内部タイ
ミング信号weは、書込み動作モードにおいてハイレベ
ルとされる。また、内部タイミング信号vr、vフは、
外部から供給されるプログラム信号(PGM)の反転信
号と、プログラム信号の遅延回路DLによる遅延信号と
を、ノア(NOR)ゲー)NOGに入力し、そのノアゲ
ー1−NOGの出力信号をインバータ回路N3およびN
4で反転してそれぞれ、τ1成される。すなわち、内部
タイミング信号weが口・・レベルとなる読み出し動作
あるいは書込み後のベリファイモードの時、もしくはプ
ログラム信号PGMがハイレベルとなる書込み動作が終
了してロウレベルとなった後で、遅延回路DLの遅延時
間tdだけ内部タイミング信号vrがハイレベルとなる
時、MO5FETQI 5のゲート電位がハイレベルと
なり・センスアンプSAおよびデータ出力バッファDO
Bが共通データ線CDに接続される。
この実施例では、信頼性の高いベリファイモードを実現
するため、センスアンプSAの入力端子と回路の接地電
位との間には、NチャンネルMO3FETQ16が設け
られる。このMOS F ETQ16のゲートには、上
述の内部タイミング信号vrが供給される。これにより
、MO5FETQ16は内部タイミング信号vrがハイ
レベルの間、すなわちメモリセルへの書込みが終了した
直後に遅延回路の遅延時間tdの間、オン状態となり、
共通データ線CDを介してデータ線D1の浮遊容量cr
の電荷を放電する。
タイミング制御回路CTLは、外部端子CE。
OB、PGMおよびVl)Pに供給されるチップイネー
ブル信号面、アウトプットイネーブル信号百1、プログ
ラム信号PGMおよび書込み用高電圧vppを受けて、
動作モードを識別し、内部タイミング信号ce、we、
oe等や、アドレスデコーダおよびデータ人力バッファ
DIHに選択的に供給される読み出し用低電圧Vcc/
書き込み用高電圧vpp等を形成する。たとえば、チソ
プイネーブル信号面がロウレベルで、アウトプットイネ
ーブル信号σ1がハイレベル、またプログラム信号「テ
隔がロウレベルであれば、書込み動作(プログラム)モ
ードと識別し、上記内部タイミング信号ceおよびwe
をハイレベルとし、weの反転信号WτおよびOeがロ
ーレベルとされる。また、アドレスデコーダ回路XDC
F2.YDCRおよびデータ入力バッファDIBには書
込み用高電圧Vppが供給される。
一方、チップイネーブル信号σ1がロウレベルで、アウ
トプットイネーブル信号σ丁がロウレベル、プログラム
信号「σ習がハイレベル、またVppが書込み用高電圧
なら、ベリファイモードと識別し、上記内部タイミング
信号ce、oeおよびweの反転信号Wτがハイレベル
にされる。このベリファイモードでは、XDCR,YD
CRおよびDIBには、その動作電圧が上記高電圧VP
I)から比較的低い電圧とされた電源電圧Vccに切り
換えられて供給される。
さらに、チップイネーブル信号CEがロウレベルの時、
アウトプットイネーブル信号面がロウL/へ/L/、7
’ ロクラム信号「σ霧がハイレベル、またVppが読
み出し用低電圧(V ccと同じレベル)なら、読み出
しモードとされ、上記内部タイミング信号ce、Oeお
よびweの反転信号11がハイレベルにされる。
第2図には、第1図のEPROMの書込み動作時におけ
る動作タイミング図が示されている。同図により、本実
施例のEFROMの書込み動作とへりファイモード時の
動作を説明する。
本実施例のEFROMでは、書込みモードの場合、まず
Xアドレス信号AXO−AXiおよびYアドレス信号A
YO〜AYiと入力データDinが供給されるとともに
、外部端子Vl)I)にたとえば+12.5ボルトのよ
うな書込み用高電圧Vl)pが供給される。また、電源
電圧端子VCCには、通常のVcc電圧(+5ボルト)
より高くされた電源電圧Vcc+lが供給され、チップ
イネーブル信号CEがハイレベルからローレベルとなる
。これにより、アドレス信号がXアドレスバッファXA
DBおよびYアドレスバフファYADBに取り込まれ、
ワード線およびデータ線の選択が行われる。チップイネ
ーブル信号σ■に少し遅れて、プログラム信号PGMが
所定の時間ローレベルとなると、データ入力バッファD
IBから入力データDinに応じて書込み信号が共通デ
ータ線CDを介して選択されたメモリセルに供給され、
書込みが行われる。
このとき、データ線の浮遊容量Cfは書込み用高電圧に
従ってチャージアップされる。
プログラム信号PGMがハイレベルに戻って書込みが終
了すると、タイミング制御回路CTLにより内部タイミ
ング信号vrが遅延回路DLの遅延時間tdだけハイレ
ベル、またその反転信号下がローレベルとなる。これに
より、CMOSナントゲート回路G1のNチャンネルM
OS F ETQ14がオフ状態、PチャンネルMO3
FETQ12がオン状sとなッテ、MOSFETQI 
5(7)ゲートにハイレベルが送られる。このため、M
O3FETQ15がオン状態になるとともに、MOSF
ETQ16がオン状態となり、データ線D1からYゲー
トYGのMOSFETQ7、共通データ線CDSMOS
 F ETQ 15およびMOSFETQ16を介して
データ線の浮遊容1icfの電荷が放電される。ここで
、遅延回路の遅延時間tdは、書込み用高電圧でチャー
ジされた浮遊容量Cfの電荷がほとんど放電されるため
に充分な時間に設定される。
データ線の浮遊容量Cfの放電が終了した後、外部供給
される出力イネーブル信号■がハイレベルから所定の時
間ローレベルになると、EPROMはべりファイモード
を開始する。すなわち、内部タイミング信号weがロー
レベルとなることで、ナントゲート回路GlのNチャン
ネルMOSFETQ13がオフ状態、またPチャンネル
MO5FETQ12がオン状態となッテ、M OS F
 ETQ15のゲートにハイレベルが送られる。これに
より、MO3FETQ15がオン状態となり、選択され
たメモリセルの読み出しデータがセンスアンプSAから
データ出カバソファDOBを経て、外部端子DOに出力
される。前述のように、電源電圧端子Vccは、比較的
高くされた電源電圧Vcc+1が供給され、書込みが行
われて比較的高いしきい値電圧(g!I理“0”)とさ
れたメモリセルに対して悪い条件での読み出し動作ン゛
)<行われる。言い換えるならば、書き込み不足のメモ
リセルをオン状態にさせるような高い電圧が供給される
ものである。上記の説明で述べたように、浮遊容量Cf
の書込み用高電圧Vl)pによるチャージ電荷はすでに
放電されているため、上記書き込み高電圧■ppにに6
されない正確なへりファイモードが行われる。
以上の本実施例に示されるように、この発明をFAMO
SトランジスタをメモリセルとするEPROMに適用し
た場合、次のような効果が得られる。すなわち、 (1)データ線または共通データ線に、メモリセルの書
込み動作を終了してベリファイモードが開始されるまで
の間に、データ線の浮遊容量に貯えられた電荷を放電す
るための放電回路を設けることで、高電圧によるメモリ
セルの書込みによってデータ線の浮遊容量に貯えられた
電荷を放電することができるため、そのベリファイモー
ドにおいて、その記憶情報量に応じた正確な読み出し試
験を行うことができるという効果が得られる。
(2)上記+11項により、EPROM等の上限動作電
圧を正確に把握できるとともに、ベリファイモードを含
む書込み動作を高速に行うことができるという効果が得
られる。
(3)上記(1)項および(2)項により、書込み不足
のメモリセルを正確に識別することができ、EPROM
等の半導体記憶装置の信頼性を向上することができる。
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。たとえば、第1図の実
施例では、書込み後のデータ線の浮遊容量の放電を書込
み直後に行ったが、書込み終了からベリファイモードが
開始されるまでの間であれば、いつ実施してもよい。ま
た、内部タイミング信号vr4形成するための回路や、
YアドレスデコーダYDCRのデコード方式等、種々の
実施形態を採ることができるものである。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるFAMOSトランジ
スタをメモリセルとするEPROMに適用した場合につ
いて説明したが、それに限定されるものではなく、たと
えば、マスクROM  。
や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たEEPROM
等の半導体記憶装置などにも適用できる。本発明は、少
なくとも比較的高電圧でメモリセルの書込みを行い、書
込み直後にベリファイモード等による読み出し試験を行
う機能を有する半導体記憶装置には適用できる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。すなわち、データ線または共通データ線に、書込み
動作を終了してベリファイモードが開始されるまでの間
に、データ線の浮遊容量に貯えられた電荷を放電するた
めの放電回路を設けることで、高電圧によるメモリセル
の書込みによってデータ線の浮遊容量に貯えられた電荷
を読み出し前に放電させることができるため、そのベリ
ファイモードにおいて、正確な読み出し試験を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明が適用されたEPROMのメモリア
レイおよびその周辺回路の一実施例を示す回路図、 第2図は、上記EPROMにおける動1rタイミング図
、 第3図は、従来のEFROMにおけるメモリアレイおよ
びその周辺回路の回路図である。 XADB −DCR・・・Xアドレスバッファ・デコー
ダ、YADB−DCR・・・Yアドレスバッファ・デコ
ーダ、YG・・・Yゲート、M−ARY・・メモリアレ
イ、SA・・センスアンプ、DIB・・データ人力バッ
ファ、DOB・・データ出力バッファ、CTL・・・タ
イミング制御回路。 Cf・・・浮遊容量、Q1〜Q6・・・FAMOSメモ
リセル、Q7〜Q9・Q13〜Q16・・・Nチャンネ
ルMO3FET、Ql 1−Ql 2・・・Pチャンネ
ルMO3FET、Ql O・・・ディプレッション型N
チャンネルMO3FET、G1・・ナントゲート、N2
〜N4・・・インバータ回路、N OG・・・NORゲ
ート、DL・・・遅延回路。 第1図 第2図 第3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または低いしきい値
    電圧を持つようにされる記憶素子がマトリックス状に配
    置されて構成されたメモリアレイと、上記メモリアレイ
    の複数のデータ線と選択的に接続される共通データ線と
    、上記データ線および共通データ線を通して上記メモリ
    セルに書込み信号を供給する書込み回路と、上記書込み
    動作を終了してからベリファイモードが開始されるまで
    の間に上記データ線および共通データ線の電荷を放電さ
    せる放電回路とを含むことを特徴とする半導体記憶装置
    。 2、上記放電回路は、上記データ線または共通データ線
    と回路の接地電位点との間に設けられ、そのゲートに書
    込み終了時に発生される1ショットパルス信号を受ける
    スイッチMOSFET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、上記メモリアレイを構成する記憶素子は、FAMO
    S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項または第2項記載の半導体記憶装置。
JP61065678A 1986-03-26 1986-03-26 半導体記憶装置 Pending JPS62223898A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS648593A (en) * 1987-06-30 1989-01-12 Nec Corp Semiconductor storage device
JPH04141759A (ja) * 1990-10-03 1992-05-15 Mitsubishi Electric Corp 3ステート双方向バッファ及びこれを用いた携帯型半導体記憶装置

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JPS648593A (en) * 1987-06-30 1989-01-12 Nec Corp Semiconductor storage device
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