JPS63192146A - メモリの読出し回路 - Google Patents

メモリの読出し回路

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JPS63192146A
JPS63192146A JP63006728A JP672888A JPS63192146A JP S63192146 A JPS63192146 A JP S63192146A JP 63006728 A JP63006728 A JP 63006728A JP 672888 A JP672888 A JP 672888A JP S63192146 A JPS63192146 A JP S63192146A
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    • GPHYSICS
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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 本発明は、メモリの読出し回路に関するものである。こ
こで本発明が対象とするメモリには、EPROMやEE
PROMなどの電気的にプログラム可能な不揮発性メモ
リのほか、電流または電圧の変化を検出することにより
読出しを行うことのできるメモリセルを備える他のあら
ゆるメモリが含まれる。
従来の技術 例えばEPROMやEEPROM型のメモリでは、情報
を記憶する各要素、すなわちメモリセルは、FAMO3
(フローティングゲートアバランシェ注入MO3)やS
AMO3(スタックドゲートアバランシェ注入MO3)
をはじめとするフローティングゲー)MOSトランジス
タで構成されている。この型のトランジスタは2つの状
態を取りうる。例えばNチャネルMOSトランジスタの
場合、第1の状態ではフローティングゲートに電荷がま
ったく捕えられていないか、あるいは正電荷が補えられ
ている。このとき導通チャネルがソースとドレインの間
に形成されている。従って、このトランジスタは導通し
、閉じられたスイッチのように振舞う。第2の状態では
、電子がフローティングゲートに捕えられる。従って、
この電子により基板内でのソースとドレインの間の導通
チャネルの形成が阻止される。この場合にはトランジス
タは遮断され、開いたスイッチのように振舞う。
フローティングゲー)MOSトランジスタにプログラム
するためには、通常の動作電圧よりも高い電圧を適当な
方法で制御ゲートと主電極の一方に印加し、フローティ
ングゲートに電子の電荷を吸収させてその電荷を保存さ
せる必要がある。フローティングゲートの電子の電荷は
トランジスタの制御ゲートの導通閾値を増加させる。一
方、このようにしてプログラムされたメモリを読出すに
はプログラムされたフローティングゲー)MOSトラン
ジスタの閾値電圧よりも小さいがプログラムされていな
いトランジスタの最小電圧よりも大きな電圧を制御ゲー
トに印加する必要がある。この読出し電圧によりトラン
ジスタが導通状態であるか遮断状態であるかを検出する
ことができる。
一般に、フローティングゲー)MOSトランジスタは電
極の一方が電圧発生器の電圧でバイアスされたビット線
に接続されている。他方の電極はグラウンドまたは低電
圧に接続されている。ビット線は電流または電圧の検出
器にも接続されている。
この検出器は電圧発生器からビット線に流された電流を
測定する。従って、メモリセルがプログラムされていな
い場合には、フローティングゲートMOSトランジスタ
はオンとなり、プログラムされていないトランジスタの
閾値電圧よりも大きな読出し電圧が印加されたときにこ
のトランジスタは導通状態になる。すると検出器で電流
変化または電圧降下が検出される。メモリセルにプログ
ラムがなされている第2の場合には、電荷がトランジス
タのフローティングゲートに捕えられている。
この場合、制御ゲートに印加された読出し電圧は、フロ
ーティングゲートに蓄積された電荷により形成される導
通チャネルのポテンシャル障壁とは反対向きである。し
かし、この読出し電圧はこのチャネルを導通させるには
不十分でありトランジスタは遮断されたままである。こ
の結果、ビット線の端に接続されている検出器で電流ま
たは電圧の変化が検出されることはない。
このように、上記のEPROM型のメモリだと、特にビ
ットごとにメモリを読出すときに回路の電力消費に応じ
てメモリセルの内容を読出すことができる。
発明が解決しようとする課題 このようになっていると読出すときに情報の内容を簡単
に知ることができるため、秘密データを記憶させるのに
メモリを利用する場合には問題がある。
本発明は、この課題を解決し、読出されるメモリセルが
プログラムされているかいないかに関係なく常に電流の
消費がある読出し回路を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明によれば、読出しを電流または電圧の変化の検出
により行うメモリセルからなるマトリックスにより構成
されるメモリを備え、各メモリセルはそれぞれ行デコー
ダと列デコーダにより選択された行と列によりアドレス
可能である論理回路型の集積回路の読出しを行うために
、ビット線と呼ばれる行を介してメモリセルに接続され
るとともに、このビット線の第1のプリチャージ回路と
、アドレスされたメモリセルが導通状態であるか非導通
状態であるかを検°出する検出回路とを備える読出し回
路であって、この読出し回路は上記検出回路と同等な第
2の検出回路を並列に備え、これら2つの検出回路は、
1回の読出しごとに、アドレスされたメモリセルの状態
に関係なく「1」または「0」の検出を同時に行うとと
もに読出されたデータを少なくとも一方の検出回路の出
力に出力することのできる手段を介して上記ビット線の
共通ノードに接続されていることを特徴とする読出し回
路が提供される。
この読出し回路には様々な実施態様が考えられる。
本発明の第1の実施態様によれば、上記の読出し回路は
、上記ビット線の第1のプリチャージ回路と、この第1
のプリチャージ回路と第1の検出回路の間に接続されて
スイッチを構成する第1の手段と、インバータを介して
上記第1のプリチャージ回路と上記第2の検出回路の間
に接続されてスイッチを構成する第2の手段とを備え、
スイッチを構成するこの第1と第2の手段とは読出し可
能化信号により制御され、第2と第3のプリチャージ回
路が第1のプリチャージ回路と同じ論理レベルにプリチ
ャージする操作を行い、それぞれは、スイッチを構成す
る上記手段のおのおのとそれに対応する検出回路の間に
接続されている。
本発明の別の実施態様によれば、上記ビット線の第1の
プリチャージ回路と、この第1のプリチャージ回路と第
1の検出回路の間に接続されてスイッチを構成する第1
の手段と、上記第1のプリチャージ回路と上記第2の検
出回路の間に接続されてスイッチを構成する第2の手段
とを備え、スイッチを構成するこの第1と第2の手段は
それぞれ読出し可能化信号とこの信号の反転信号により
制御され、第2のプリチャージ回路が上記第1のプリチ
ャージ回路と同じ論理レベルにプリチャージする操作を
行い、かつ、スイッチを構成する上記第1の手段と上記
第1の検出回路の間に接続され、第3のプリチャージ回
路が上記論理レベルの反転レベルにプリチャージする操
作を行い、かつ、スイッチを構成する上記第2の手段と
上記第2の検出回路の間に接続されている。
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照した
以下の説明により明らかになろう。
実施例 記述を簡単にするため、図面中の同一の要素には同一の
参照番号を付した。さらに、説明はCMo5技術による
MO3回路に関して行う。もちろん当業者であれば、本
発明が他の技術、特にNMO8技術にも応用できること
は明らかであろう。
第1図は、電気的にプログラム可能なEPROM型の不
揮発性メモリ1の図である。このメモリは、メモリセル
がフローティングゲー)MOSトランジスタ2で構成さ
れている。さらに詳しく説明すると、MOSトランジス
タ2は2つの主電極3.4と、フローティングゲート5
と、制御ゲート6とを備えている。第1の主電極、すな
わち図示された実施例のソースは、グラウンドに接続さ
れている。これに対して他方の電極4、すなわちドレイ
ンはビット線と呼ばれる線7に接続されている。制御ゲ
ート6はワード線と呼ばれる別の接続線8に接続されて
いる。ビット線とワード線は行と列に配置されてマトリ
ックスを構成している。
このマトリックスの中に第1図のようにメモリセルが含
まれる。このメモリは、行デコーダ9と列デコーダ10
を主構成要素とする手段を備えている。
この手段は、メモリセルに記憶させる情報を表す電位、
またはメモリセルに記憶された情報の読出し命令を表す
電位を行と列に印加するためのものである。例えば1個
のメモリセルの読出しを行うためには、対応するワード
線を行デコーダ9の出力に発生した電圧と等しい電圧に
する。次に、列デコーダ10を用いて対応するビット線
7に制御パルスを送る。MOSトランジスタ2は、フロ
ーティングゲート5に電荷が前もって捕えられているか
いないかに応じて遮断状態が保たれるか、あるいは導通
状態になる。マルチプレクサを構成する列デコーダ10
を介してビット線7の一端に接続された読出し回路11
では、電流変化のあるなしが検出される。このことから
、問題のメモリセルが「1」にプログラムされているか
「o」にプログラムされているかがわかる。
ここで第2図を参照して本発明の読出し回路の第1の実
施例を説明する。読出し回路11はまずビット線7のプ
リチャージ回路を備えている。このプリチャージ回路は
、図示の例ではN型MOSトランジスタ12で構成され
ている。このMOSトランジスタの主電極の1つ13は
電源電圧VCCに接続され、他方の主電極14はビット
線7上のノードNに接続されている。また、このMOS
トランジスタ12のゲート15はEPROMメモリのク
ロック信号CLKに接続されている。さらに、本発明の
読出し回路は互いに並列な2本のブランチからなる。
第1のブランチは、N型MOSトランジスタ16でスイ
ッチを構成した第1の手段を備えている。このMOSト
ランジスタの主電極の一方17°はビット線7上のノー
ドNに接続され、他方の主電極18は第1の検出回路2
1の入力に接続されている。この検出回路21の出力に
は読出されたデータが出力される。MOSトランジスタ
托のゲート19には読出し可能化信号りが入力される。
この信号は例えば遅延したメモリセルのゲートに入力さ
れる読出し命令WLである。
一方、この読出し回路の第2のブランチの主構成要素は
上記のMOSトランジスタ16と同じMOSトランジス
タ16°である。このMOSトランジスタ16°の主電
極の一方17”はインバータ20を介してビット線7上
の7−ドNに接続され、他方の主電極18′ は上記の
検出回路21と同じ第2の検出回路21″の入力に接続
されている。検出回路21と21°はそれぞれ直列接続
の2つのインバータで構成されている。MOSトランジ
スタ16°のゲート19°には読出し可能化信号りが入
力される。この第2のブランチは第1のブランチでの検
出と反対の検出をシミュレートして、読出しを1回行う
ごとに、アドレスされたメモリセルの状態に関係なく「
1」と「0」が同時に検出されるようにする。
このことに関しては後にさらに詳しく説明する。
一方、MOSトランジスタ16と検出回路21の間のノ
ードAにはN型MOSトランジスタ40からなる第2の
プリチャージ回路が接続されている。このMOSトラン
ジスタの主電極の一方はノードAに接続され、他方の主
電極は電圧VCCに接続され、ゲートはクロック信号C
LKに接続されている。
このプリチャージ回路を用いると、MOSトランジスタ
12からなる第1のプリチャージ回路と同じ論理レベル
にプリチャージすることができる。さらに、MOSトラ
ンジスタ16° と検出回路21′の間のノードBには
N型MOSトランジスタ40′ からなる第3のプリチ
ャージ回路が接続されている。
このMOSトランジスタの主電極の一方はノードBに接
続され、他方の主電極は電圧V。0に接続され、ゲート
はクロック信号CLKに接続されている。本発明の別の
実施例によると、上記のプリチャージ回路12.40.
40′はP型MOSトランジスタを用いて実現すること
もできる。この場合、ゲートは反転クロック信号−〇1
7Kに接続される。
ワイヤード論理メモリの場合の実施例によれば、検出回
路21.21゛ から出力されたデータは排他的ORゲ
ート22.22゛で構成される比較器に送られる。排他
的ORゲート22.22′ の入力にはデータDいが入
力されて、読出されたデータと、特に秘密コードとの比
較のために比較される。排他的ORゲート22の出力に
得られた結果が所望の結果である。なお、排他的ORゲ
ートの代わりに、クロック信号で遮断されて読出し終了
後にアクティブにされる他のゲートを使用することも可
能である。
さて、上記の読出し回路の動作を第2B図のタイムチャ
ートを参照して説明する。
上記の読出し回路では、クロック信号CLKが論理値「
1」であるとき、すなわちタイムチャートに1で示した
の期間には、MOSトランジスタ12.40.40゛ 
は導通状態であり、ノードN、A。
Bが(VCCV丁) 、すなわち論理値「l」にプリチ
ャージされる。クロック信号CLKが論理値「0」に戻
るとフローティングゲー)MOSトランジスタ2の制御
ゲート6に読出し信号WLを印加してこの制御ゲートを
アクティブにする。このとき、メモリセルの状態に応じ
てビット線7の放電が行われたり行われなかったりする
。この様子が信号BLとして示されている。例えばフロ
ーティングゲー)MOSトランジスタ2で構成されるメ
モリセルがプログラムされていない(フローティングゲ
ートに電子がない)場合、このトランジスタはオン状態
である。このため、電源電圧に対応する読出し電圧WL
を印加するとこのトランジスタは導通する。この場合、
ビット線7が放電されて電極17は論理値「0」になり
、電極17°はインバータ20があるために論理値「1
」になる。第2B図のタイムチャートに3で示した期間
におけるように信号りが論理値「1」になると、ノード
Aが論理値「0」になって検出回路21の状態が反転す
る。これに対してノードBは論理値「1」の状態にとど
まる。ここに説明した場合とは逆にフローティングゲー
)MOSトランジスタ2がプログラムされているとする
と、ビット線7は放電されない。このときノードNは論
理値「1」の状態にとどまり、インバータ20の出力の
電極17′ は論理値「0」になる。読出し可能化信号
りが論理値「1」になると、ノードAは論理値「l」の
状態にとどまり、ノードBが論理値「0」になる。この
場合、検出回路21“だけが状態が反転する。2つの検
出回路は同等であるから、「0」または「1」の読出し
のときの電流消費は同じである。
次に、第3A図を参照して本発明の読出し回路の別の実
施例を説明する。この読出し回路は、P型MOSトラン
ジスタからなる第1のプリチャージ回路41を備えてい
る。このMOSトランジスタの第1の電極42はビット
線7のノードN” に接続され、第2の電極は電圧V。
Cに接続され、ゲートは反転クロック信号−CボッKに
接続されている。この読出し回路はさらに、N型MOS
トランジスタ23でスイッチを構成した第1の手段が含
まれる第1のブランチを備えている。このMOSトラン
ジスタの一方の主電極24はビット線7のノードN′に
接続され、他方の主電極25は第1の検出回路35に接
続されている。このMOSトランジスタ23のゲート2
6は読出し可能化信号りに接続されている。
MOSトランジスタ23の出力のノードA°にはプリチ
ャージ回路が接続されている。さらに詳しく説明すると
、図示の例、の場合、このプリチャージ回路はP型MO
Sトランジスタ27で構成されている。このMOSトラ
ンジスタの一方の主電極28は電源電圧VCCに接続さ
れ、他方の主電極29はMOSトランジスタ23の電極
25と検出回路35の間のノードA′に接続されている
。このMOSトランジスタ27のゲート30は反転クロ
ック信号−ロゴ7Kに接続されている。さらに、読出し
回路11は、P型MOSトランジスタ23”でスイッチ
を構成した第2の手段が含まれる第2のブランチを備え
ている。
このMOSトランジスタの一方の主電極24′ はビッ
ト線7のノードN°に接続され、他方の主電極25′は
第2の検出回路35”に接続されている。このMOSト
ランジスタ23′ のゲート26゛  はインバータ5
0を介して読出し可能化信号りに接続されている。さら
に、電極25゛  と検出回路35°の間のノードB゛
には別のプリチャージ回路が接続されている。このプリ
チャージ回路はN型MOSトランジスタ31で構成され
ている。このMOSトランジスタの一方の主電極32は
グラウンド電位VSSに接続され、他方の主電極33は
ノードB″に接続されている。このMOSトランジスタ
31のゲート34はクロック信号CLKに接続されてい
る。
さて、上記の読出し回路の動作を第3B図のタイムチャ
ートを参照して説明する。
期間aにおいては、クロック信号CLKは論理値「1」
であり、反転クロック信号mは論理値「0」である。こ
のため、ノードN°とAoは電源電圧V0゜にプリチャ
ージされる。−万ノードB°はグラウンド電位VSSに
プリチャージされる。
期間すにおいては、メモリセルを構成するフローティン
グゲートMOSトランジスタのゲートに印加される読出
し命令WLが論理値「1」になる。
この期間にメモリセルの内容を読出す。このメモリセル
の内容に応じて、ノードN°が電圧V。Cのままにとど
まるか、あるいはグラウンド電位V S Sに放電され
る。この様子は信号BLで示されている。
期間Cにおいては、読出し可能化信号りが論理値「1」
である。ノードN°が放電されなかったのであれば、ノ
ードA° は電圧VCCのままにとどまるがノードB゛
 は電圧VCCに変化する。これとは逆にノードN′が
放電された場合には、ノードA”がグラウンド電位VS
Sに変化し、ノードB′はグラウンド電位VSSにとど
まる。
この実施例では、検出回路35.35”は第4A図に図
示したCMO3技術によるインバータで構成されている
公知のように、このインバータはP型MO8トランジス
タ51を備えている。このMOSトランジスタの一方の
電極は電圧V。0に接続され、他方の電極はN型MOS
トランジスタ52の一方の電極に接続されている。この
MOSトランジスタ52の他方の電極はグラウンド電位
V S Sに接続されている。
この2つのMOSトランジスタの両ゲートはともに入力
電圧Vl、、に接続されている。出力Sはこの2つのM
OSトランジスタの間のノードから得られる。
発明の効果 CMOSインバータの電流消費曲線が第4B図に示され
ている。この曲線から、入力電圧Vlhがグラウンド電
位VSSから電源電圧VCCに変化しても電流消費は同
じであることがわかる。この性質を第3A図の回路で利
用して所望の結果を得る。
すなわち、メモリセルの状態に関係なく電流消費が一定
になる。
上記の実施例は単なる例にすぎない。当業者であれば、
特にプリチャージ回路またはスイッチを構成する回路に
利用されるMOSトランジスタの型を変更できることは
明らかであろう。
さらに、ここでは本発明をEPROMについて説明した
が、EEFROMや、ビット線の電流または電圧の変化
を検出してメモリセルを読出すことのできる他のあらゆ
るメモリにももちろん本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、読出し回路を備えるEPROMの概略図であ
る。 第2A図は、本発明の読出し回路の第1の実施例の概略
図である。 第2B図は、この読出し回路の主な制御信号のタイムチ
ャートである。 第3A図は、本発明の読出し回路の別の実施例の概略図
である。 第3B図は、この読出し回路の主な制御信号のタイムチ
ャートである。 第4A図は、検出回路の実施例を示す図である。 第4B図は、この検出回路の電流消費曲線である。 (主な参照番号) 1・・メモリ、 2・・フローティングゲートMOSトランジスタ、5°
°フローテイングゲート、 6・・制御ゲート、    7°°ビツト線・8・・ワ
ード線、     9・・行デコーダ、10・・列デコ
ーダ、   11・・読出し回路、12.16.16°
 、23.31.40.40° 、52・・N型MOS
トランジスタ、 20.50・・インバータ、 21.21’、35.35” ・・検出回路、22.2
2° ・・排他的ORゲート、23′ 、27.41.
51・・P型MOSトランジスタ、CLK・・クロック
信号、 てTπ・・反転クロック信号、 L・・読出し可能化信号、

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)読出しを電流または電圧の変化の検出により行う
    メモリセルからなるマトリックスにより構成されるメモ
    リを備え、各メモリセルはそれぞれ行デコーダと列デコ
    ーダにより選択された行と列によりアドレス可能である
    論理回路型の集積回路の読出しを行うために、ビット線
    と呼ばれる行を介してメモリセルに接続されるとともに
    、このビット線の第1のプリチャージ回路と、アドレス
    されたメモリセルが導通状態であるか非導通状態である
    かを検出する検出回路とを備える読出し回路であって、
    この読出し回路は上記検出回路と同等な第2の検出回路
    を並列に備え、これら2つの検出回路は、1回の読出し
    ごとに、アドレスされたメモリセルの状態に関係なく「
    1」または「0」の検出を同時に行うとともに読出され
    たデータを少なくとも一方の検出回路の出力に出力する
    ことのできる手段を介して上記ビット線の共通ノードに
    接続されていることを特徴とする読出し回路。
  2. (2)上記ビット線の第1のプリチャージ回路と、この
    第1のプリチャージ回路と第1の検出回路の間に接続さ
    れてスイッチを構成する第1の手段と、インバータを介
    して上記第1のプリチャージ回路と上記第2の検出回路
    の間に接続されてスイッチを構成する第2の手段とを備
    え、スイッチを構成するこの第1と第2の手段とは読出
    し可能化信号により制御され、第2と第3のプリチャー
    ジ回路が第1のプリチャージ回路と同じ論理レベルにプ
    リチャージする操作を行い、それぞれは、スイッチを構
    成する上記手段のおのおのとそれに対応する検出回路の
    間に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の
    読出し回路。
  3. (3)上記ビット線の第1のプリチャージ回路と、この
    第1のプリチャージ回路と第1の検出回路の間に接続さ
    れてスイッチを構成する第1の手段と上記第1のプリチ
    ャージ回路と上記第2の検出回路の間に接続されてスイ
    ッチを構成する第2の手段とを備え、スイッチを構成す
    るこの第1と第2の手段はそれぞれ読出し可能化信号と
    この信号の反転信号により制御され、第2のプリチャー
    ジ回路が上記第1のプリチャージ回路と同じ論理レベル
    にプリチャージする操作を行い、かつ、スイッチを構成
    する上記第1の手段と上記第1の検出回路の間に接続さ
    れ、第3のプリチャージ回路が上記論理レベルの反転レ
    ベルにプリチャージする操作を行い、かつ、スイッチを
    構成する上記第2の手段と上記第2の検出回路の間に接
    続されていることを特徴とする請求項1に記載の読出し
    回路。
  4. (4)スイッチを構成する上記手段がMOSトランジス
    タで構成されていることを特徴とする請求項2または3
    に記載の読出し回路。
  5. (5)上記検出回路が2個のMOSインバータで構成さ
    れていることを特徴とする請求項2または3に記載の読
    出し回路。
  6. (6)上記プリチャージ回路が互いに同等であり、それ
    ぞれはN型MOSトランジスタにより構成され、その主
    電極の1つは電源(Vcc)に接続され、他方の主電極
    は充電される上記ノードに接続され、ゲートはクロック
    信号(CLK)に接続されていることを特徴とする請求
    項2に記載の読出し回路。
  7. (7)上記プリチャージ回路が互いに同等であり、それ
    ぞれはP型MOSトランジスタにより構成され、その主
    電極の1つは電源(Vcc)に接続され、他方の主電極
    は充電される上記ノードに接続され、ゲートは反転クロ
    ック信号(@CLK@)に接続されていることを特徴と
    する請求項2に記載の読出し回路。
  8. (8)上記第1と第2のプリチャージ回路がそれぞれP
    型MOSトランジスタにより構成され、その主電極の1
    つは電源(Vcc)に接続され、他方の主電極は充電さ
    れる上記ノードに接続され、ゲートは反転クロック信号
    (@CLK@)に接続され、第3のプリチャージ回路は
    N型MOSトランジスタにより構成され、その主電極の
    1つはグラウンド(Vss)に接続され、他方の主電極
    は充電される上記ノードに接続され、ゲートはクロック
    信号(CLK)に接続されていることを特徴とする請求
    項3に記載の読出し回路。
  9. (9)上記読出し可能化信号が読出し命令で構成されて
    いて遅延したメモリセルに入力されることを特徴とする
    請求項2または3に記載の読出し回路。
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