JPS6325892A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS6325892A
JPS6325892A JP61167936A JP16793686A JPS6325892A JP S6325892 A JPS6325892 A JP S6325892A JP 61167936 A JP61167936 A JP 61167936A JP 16793686 A JP16793686 A JP 16793686A JP S6325892 A JPS6325892 A JP S6325892A
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JP
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timing
word line
sense amplifier
data line
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JP61167936A
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Akira Takahashi
高橋 昌
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、例えば、
FAMO3(フローティングデート・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EPROM(エレクトリカ
リ・プログラマブル・リード・オンリー・メモ1月装置
に利用して有効な技術に関するものである。
〔従来の技術〕
FAMO5(フローティング・アバランシュインジェク
ションMO3FET)のような半導体素子を記憶素子(
メモリセル)とするEPROM(エレクトリカリ・プロ
グラマブル・リード・オンリー・メモリ)装置が公知で
ある(例えば、特開昭54−152933号公報参照)
〔発明が解決しようとする問題点〕
ワード線とデータ線との交点にマトリックス配置された
FAMO3の選択動作は、チップイネーブル信号が供給
されることによって開始される。
この場合、記憶容量を大きくするために、ワード線には
多数のメモリセルが接続されるよう比較的長く配置され
る。。このため、第3図のタイミング図に示すように、
その選択回路であるデコーダ回路の近端側WAに対して
ワード線の遠端側WBでは選択レベルに達するまでに遅
延が生じる。−方、データ線の選択信号線は、カラムス
イッチ回路に対して、はり等距離をもってカラムデコー
ダ回路が配置される。このため、上記ワード線の遠端側
に配置されたメモリセルの読み出し動作においては、先
にデータ線の選択動作が行われることになってしまう、
したがって、選択されるべき記憶素子がワード線の選択
レベルに対して低いしきい値電圧を持つものであっても
、上記ワード線の選択レベルの立ち上がりの遅延によっ
て上記データ線の選択が行われたにもかかわらずオフ状
態のままに置かれる。このため、センスアンプは、共通
データ、lCD及び選択されたデータ線りに対してチャ
ージアップを行って、データiD及び共通データ線CD
を−Hハイレベルにした後に、上記ワード線の遠端側W
Bが選択レベルに達することによりデータ線り及び共通
データ線CDの電位がメモリセルにより引き抜かれてロ
ウレベル(論理“11)の読み出し信号のセンス動作を
行うことになる。このような共通データ線CD及びデー
タFcDの過充電動作によって、ワード線の遠端側に配
置されるメモリセルのロウレベルの読み出し動作が遅く
されてしまう。メモリアクセスは、上記のようなワース
トケースを考慮して設定されなければならないため、メ
モリアクセスが遅くなるものである。
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ほかの目的と新規な特徴は
、本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〕
ホラ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、メモリアクセス時にカラム系(データ線)選
択回路及びセンスアンプの動作開始タイミングを、口1
り系(ワード線)の選択動作に対して遅れたタイミング
で行うようにするものである。
〔作 用〕
上記した手段によれば、ワード線の遠端側の選択タイミ
ングにぼり同期して、データ線の選択動作及びセンスア
ンプの動作開始タイミングを合わせることができるため
、上記のような過充電が防止ないし軽減できるため、ロ
ウレベルの読み出し動作を高速に行うことができる。
〔実施例〕
第1図には、この発明をEPROM装置に適用した場合
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
 F ET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MO3FET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MOS F ETのi板ゲートを構成する。Pチャ
ンネルMOS F ET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EFROM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X(ロウ)アドレ
スバッファXADB、Y (カラム)アドレスバッファ
YADBを通してそれぞれ形成された相補アドレス信号
がXデコーダXDCR,YデコーダYDCRに供給され
る。特に制限されないが、上記アドレスバッファXAD
B、YADBは、チップイネーブル信号CEに基づき形
成される図示しない内部チップ選択信号ce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。
XデコーダXDCRは、上記XアドレスバッファXAD
Bを通して供給される相補アドレス信号を解読して、メ
モリアレイM−ARYのワード線Wの選択信号を形成す
る。この実施例では、上記XデコーダXDCRは、上記
内部チップ選択信号coとほゞ同時に発生される、言い
換えるならば、チップイネーブル信号CUEに従って形
成される活性化パルスcexにより上記ワード線Wの選
択動作を開始する。
YデコーダYDCRは、上記YアドレスバッファYAD
Bを通して供給される相補アドレス信号を解読してメモ
リアレイM−ARYのデータ線りの選択信号を形成する
。この実施列では、上記YデコーダYDCRは、後述す
るように上記内部チップ選択信号ceに対して遅延され
た、言い換えるならば、XデコーダXDCRの活性化パ
ルスCexに対して遅延された活性化パルスceyによ
り上記データ線りの選択動作を開始する。
なお、上記X、 YデコーダXDCR,YDCRを構成
する単位回路U X D CRは、例えば、内部アドレ
ス信号と活性化パルスc e x、  c e yを受
けるナンド(NAND)ゲートl1ilO路により構成
される。これによって、上記活性化パルスc e x。
ceyのハイレベル(論理″1゛)によって、各ナント
ゲート回路は、内部アドレス信号のデコード信号を形成
する。言い換えるならば、ワード線。
データ線の選択信号を形成するものとなる。また、高電
圧によるメモリセルの電気的な書き込み動作を行うため
、上記ナントゲート回路の出力側には、比較的低い電源
電圧Vccと書き込み用の高電圧Vppが選択的に供給
され、これらの動作電圧と上記デコード出力に応じて動
作するレベル変換回路が設けられる。
上記メモリアレイM−ARYは、代表として示されてい
る複数のFAMO3)ランジスタ(不揮発性メモリ素子
・・MOSFETQI〜Q6)と、ワード線Wl、W2
及びデータ線D1〜Dnとにより構成されている。メモ
リアレイM−ARYにおいて、同じ行に配置されたFA
MOSトランジスタQ1〜Q3 (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Wl  
(W2)に接続され、同じ列に配置されたFAMO3)
ランジスタQl、Q4〜Q3.Q6のドレインは、それ
ぞれ対応するデータ線D1〜Dnに接続されている。上
記FAMOSトランジスタの共通ソース線C8は、特に
制限されないが、書込み信号7τを受けるディプレッシ
ョン型MOS F ETQ 10を介して接地されてい
る。このMOS F ETQloは、書き込み時に上記
内部制御信号we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
C8の電位は、MO3FETQIO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C8の電位が比較的高(されると
FAMO3)ランジスタ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FAMOSト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FAMO3)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、上記制御信号マτのハイレベ
ルによってMO3FETQIO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〜Dnは、上記アドレスデコーダD
CR(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MOS F ETQ7〜Q9を介し
て、共通データ線CDに接続される。共通データ線CD
には、外部端子I10から入力される書込み信号を受け
る書込み用のデータ入カバソファDIBの出力端子が接
続される。
以上の各MOS F ETは、NチャンネルMO3FE
T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、次に説明する初段増幅回路が設けられる
上記共通データ線CDには、そのソースが接続されたN
チャンネル型の増幅MO3FETQI 1が設けられる
。この増幅MO3FETQI 1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MO3F
ETQI 2が設けられる。
上記負荷MO3FETQ12は、読み出し動作のために
共通データ線CD及び選択されるデータ線に読み出し電
流を流すような動作を行う。
上記増幅MO3FETQI 1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
3FETQI 3とPチャンネル型の負荷MO3FET
QI 4とからなる反転増幅回路の入力である駆動MO
3FETQI 3のゲートに供給される。この反転増幅
回路の出力電圧は、上記増幅MO3FETQI 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MOSFETQ11のゲート
と回路の接地電位点との間には、NチャンネルMO3F
ETQI 5が設けられる。このMO3FETQ15と
上記PチャンネルMo5FETQ14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
。このタイミング信号scは、上記YデコーダYDCR
の活性化パルスceyとはり同期して発生される。すな
わち、センスアンプの活性化パルスTτは、後述するよ
うに上記XデコーダXDCRの活性化パルスcexに対
して遅延されたタイミングで発生させられる。
メモリセルの読み出し時において、センスアンプ動作タ
イミング信号SCはロウレベルにされ、MO3FETQ
I 4はオン状態に、MOS F ETQ15はオフ状
態にされる。そして、デコーダXDCR,YDCRによ
って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、
MO3FETQ12とQllからの電流供給によって比
較的ハイレベルにされる。
一方、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4% 
CDのハイレベルは、このハイレベルの電位を受ける反
転増幅回路により形成された比較的低いレベルの出力電
圧がMO3FETQ11のゲートに供給されることによ
って比較的低い電位に制限される。一方、共通データv
ACDのロウレベルは、このロウレベルの電位を受ける
反転増幅回路により形成された比較的高いレベルの電圧
がMO3FETQI 1のゲートに供給されることによ
って比較的高い電位に制限される。このような共通デー
タ線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、読み出しの真速
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!+1CD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。このよう
な高速動作読み出し動作のために、上記負1M0sFE
TQ12のコンダクタンスは比較的大きく設定される。
なお、上記増幅用(7)MO3FETQI l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
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。そして、このセンスアンプSAの出力
信号は、データ出力バッファDOB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CB。
OR,PGM及びvppに供給されるチップイネーブル
信号、アウトプットイネーブル信号、プログラム信号及
び書込み用高電圧に応じて、内部制御信号ce、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Vcc/書き込み用高電
圧VpI)を出力する。
例えば、チップイネーブル信号CEがロウレベルで、ア
ウトプットイネーブル信号OEがハイレベルで、プログ
ラム信号PGMがロウレベルなら、書き込みモードとさ
れ、上記内部信号weはロウレベルに、及びc e x
、  c e y及び丁τはハイレベルにされる。そし
て、デコーダXDCR,YDCR及びデータ入力回路D
IBには、その動作電圧として高電圧vppが供給され
る。
また、チップイネーブル信号CEがロウレベルで、アウ
トプットイネーブル信号OEがロウレベルで、プログラ
ム信号PGMがハイレベルでVppが書込み用高電圧な
ら、ベリファイモードとされ、上記内部信号τ、cex
及びceyはハイレベルに、SCはロウレベルにされる
。このベリファイモードでは、各回路XDCR,YDC
R及びDIBには、その動作電圧が上記高電圧Vl)G
lから電源電圧Vccのよう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がロウレベルで、ア
ウトプットイネーブル信号OEがロウレベルで、プログ
ラム信号P G Mがハイレベルでvppが読み出し用
低電圧(Vccと同じレベル)なら、読み出しモードと
され、上記内部信号漬、ceX及びCL!y及びscは
バーCレベルに、丁フはロウレベルにされる。
第2図には、この実施例の読み出し動作の一例を説明す
るためのタイミング図が示されている。
チンブイネーブル信号CEがロウレベルにされると(図
示しないアウトプットイネーブル信号OEがロウ【ノベ
ル、vppが読み出し用の低電圧Vccのとき)、上記
信号CEのロウレベルにより内部チップ選択信号ceが
ハイレベルになり、アドレスバッファXADBとYAD
Bは、外部端子から供給されるアドレス信号の取り込み
を行う(図示せず)。
上記信号CEのロウレベルに応じて、XデコーダXDC
Rの活性化パルスcoxは、比較的早いタイミングでハ
イレベルにされる。これによって、Xデコーダ回路XD
CRが動作を開始して、入力されたアドレス信号を解読
して1つのワード線Wの選択信号を形成する。このとき
、ワード線Wにおける上記XデコーダXDCRの近端側
WAの電位は、早いタイミングで選択レベルに達するが
、遠端側WBの電位は遅れて選択レベルに立ち上がる。
この実施例では、タイミング制御回路C0NTは、Yデ
コーダYDCR及びセンスアンプの活性化パルスcey
、T下を、上記パルスcexに対して遅延された信号と
される。これらのパルス信号ceyの立ち上がりタイミ
ング及びTτの立ち下がりタイミングは、上記ワード線
Wの遠端側WBにおける選択レベルの立ち上がりタイミ
ングとは!゛一致するくことが最も望ましい。
このように、カラム系の選択動作タイミングとセンスア
ンプの動作タイミングとが遅延されているため、例えば
、上記ワード線Wの遠端側WBに配置されたメモリセル
の読み出し動作において、」二記メモリセルのしきい値
電圧がワード線の選択レベルに対して低いしきい値電圧
を持つようにされていた場合においても、上記カラムス
イッチMO3FETがオフ状態、センスアンプが非動作
状態に置かれるため、前述のような過充電が行われない
、そして、上記遠端側WBの電位が所望の選択レベルに
されるのとほゞ同時にカラムスイッチMO3FETがオ
ン状態に、センスアンプが動作状態にされる。これによ
り、前述のような過充電によって共通データ線CD及び
データ線りの電位が一旦ハイレベルにされた後にロウレ
ベルに変化することがなく、メモリセルを通して流れる
電流によってすみやかにロウレベルに変化する。これに
よって、高速読み出しを行うことができる。
上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。
(1)メモリアクセス時にカラム系(データ線)選択回
路及びセンスアンプの動作開始タイミングを、ロウ系(
ワード線)の選択動作に対して遅れたタイミングで行う
ようにすることによって、ワード線の遠端側の選択タイ
ミングにはゾ同期して、データ線の選択動作及びセンス
アンプの動作開始タイミングを合わせることができる。
これにより、前述のような過充電が防止ないし軽減でき
るため、読み出し動作の高速化を図ることができるとい
う効果が得られる。
(2)上記(1)により、センスアンプから一時的な反
転信号が出力されないから、比較的大きな負荷容量を駆
動するために、大きな駆動電流を流すようにされた出力
MOS F ETを含む出力回路において、上記センス
アンプの出力に応じた反転信号が出力されなくなる。こ
のため、出力回路での動作の高速化が図られるとともに
、上記−時的な反転出力動作による電源供給線や回路の
接地線に発生するノイズを低減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、カラム系の選
択動作は、アドレスバッファの活性化パルスに遅延を設
けて、Xデコーダへのアドレス信号の供給を遅らせて、
データ線の選択動作を遅らせるようにするものであって
もよい。なお、カラム系の選択タイミング及びセンスア
ンプの動作タイミングは、必ずしもワード線の遠端側の
選択タイミングに合わせる必要はない、少なくとも、ワ
ード線の選択タイミングよりデータ線の選択タイミング
及びセンスアンプの動作タイミングを遅らせることによ
って、前述のような過充電の軽減を図ることができるか
ら、読み出し動作速度を改善を図ることができるもので
ある。
なお、複数ビットからなる記憶データを並列的に書込み
/読み出すEPROM装置にあっては、上記第1図のメ
モリアレイM−ARYとセンスアンプSA及びデータ出
カバソファ及びデータ入カバソファ等を複数個設けるこ
とによって構成できる。
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
適用した場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、書き込み動作のために高電圧を必要とし、
比較的低い電圧により読み出し動作を行う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 A憶素子を用いて電気的な消去を行うこと
ができるEEPROM、及びマスクROM等の不揮発性
記憶素子により構成された半導体記憶装置にも同様に利
用でき、これらの記憶回路は、1チフブのマイクロコン
ピュータ等に内蔵されるものであってもよい。
〔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、下記の通りである
。すわなち、メモリアクセス時にカラム系選択回路及び
センスアンプの動作開始タイミングを、ロウ系の選択動
作に対して遅れたタイミングで行うようにすることによ
って、ワード線の遠端側の選択タイミングにはり同期し
て、データ線の選択動作及びセンスアンプの動作開始タ
イミングを合わせることができるから、共通データ線や
選択されるデータ線への過充電の防止ないし軽減が図ら
れることによって、読み出し動作の高速化を図ることが
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装置の一実
施例を示す回路図、 第2図は、その読み出し動作の一例を説明するためのタ
イミング図、 第3図は、従来の読み出し動作を説明するためのタイミ
ング図である。

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ワード線とデータ線と
    の交点にマトリックス配置されて構成されたメモリアレ
    イと、上記データ線を共通データ線に接続させるカラム
    スイッチ回路と、上記ワード線の選択動作を行うロウ系
    の選択回路と、上記データ線の選択動作を行うカラム系
    の選択回路と、上記共通データ線の信号を受けるセンス
    アンプとを含み、メモリアクセス時に上記カラム系選択
    回路及びセンスアンプの動作開始タイミングを、上記ロ
    ウ系の選択動作に対して遅れたタイミングで行うことを
    特徴とする半導体記憶装置。 2、上記カラム系選択回路及びセンスアンプの動作開始
    タイミングは、カラム系選択回路に対して遠端側のワー
    ド線が所定の選択レベルにされるタイミングとほゞ一致
    するように設定さ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、フローティングゲートへの電荷の
    注入によって、電気的な書き込み動作が行われるもので
    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。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007271026A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Denso Corp 流体制御弁
CN111951863A (zh) * 2019-05-14 2020-11-17 北京兆易创新科技股份有限公司 一种控制读操作的方法和装置

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