JPWO2009090829A1 - Semiconductor memory device and data reading method in semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
本発明の半導体記憶装置は、データの書込み時に電荷の蓄積もしくは除去が行われ、当該データの読出し時に当該電荷に対応するセル電流の読出しが行われるメモリセル11と、メモリセル11に通常データを書き込むとともに、当該通常データに対応するセル電流が読み出されると、その後にメモリセル11に参照データを書き込む書込み回路12と、通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じ、出力するオフセット電流減算器14と、メモリセル11から、通常データおよび参照データにそれぞれ対応するセル電流を順次読み出し、参照データに対応するセル電流を参照電流とし、オフセット電流減算器14から出力された電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する電流比較器13と、を有する。In the semiconductor memory device of the present invention, charge is accumulated or removed when data is written, and a cell current corresponding to the charge is read when the data is read, and normal data is stored in the memory cell 11. When the cell current corresponding to the normal data is read and the cell current corresponding to the normal data is read out, the write circuit 12 for writing the reference data to the memory cell 11 and the offset current subtractor for subtracting the offset current from the cell current corresponding to the normal data and outputting 14 and the cell current corresponding to the normal data and the reference data are sequentially read from the memory cell 11, the cell current corresponding to the reference data is set as the reference current, and the current output from the offset current subtracter 14 is compared with the reference current. And a current comparator 13 that determines the value of the normal data.
Description
本発明は、データの書込み時にデータの値に応じて電荷の蓄積もしくは除去が行われ、データの読出し時に電荷に対応するセル電流の読出しが行われるメモリセルを有する半導体記憶装置および半導体記憶装置におけるデータ読出し方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device having a memory cell in which charge is accumulated or removed according to a data value when data is written, and a cell current corresponding to the charge is read when data is read. The present invention relates to a data reading method.
現在の半導体分野において広く用いられるDRAM(Dynamic Random Access Memory)のメモリセルは、1つのMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタと、1つの容量素子と、から構成される。 A DRAM (Dynamic Random Access Memory) memory cell widely used in the current semiconductor field is composed of one MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor and one capacitor.
この容量素子がDRAMにおいて主要な面積を占めるため、微細化が進む近年の製造プロセスにおいて、小面積化を実現するために様々な容量素子が開発されてきた。 Since this capacitive element occupies a major area in a DRAM, various capacitive elements have been developed in order to realize a reduction in area in a recent manufacturing process in which miniaturization advances.
これに対して、非特許文献1に示されるように、メモリセルにSOI(Silicon On Insulator)トランジスタを用いることによって容量素子を除去し、面積の効率化を図ったものが1T(Transistor)−DRAMである。1T−DRAMでは、SOIトランジスタの基板に蓄積される電荷により、データの書込みを行うことが特徴である。
On the other hand, as shown in
以下に、1T−DRAMについて説明する。 The 1T-DRAM will be described below.
最初に、1T−DRAMにおけるデータの書込みについて説明する。 First, data writing in the 1T-DRAM will be described.
データ‘1’を書き込む場合には、SOIトランジスタのソースをグランドに接地し、ドレインに高電位を与える。このとき、SOIトランジスタのドレイン近傍でインパクトイオン化が生じ、基板に電荷が蓄積される。この様に、基板に電荷が蓄積された状態がデータ‘1’が書き込まれた状態となる。 When data “1” is written, the source of the SOI transistor is grounded and a high potential is applied to the drain. At this time, impact ionization occurs near the drain of the SOI transistor, and charges are accumulated on the substrate. In this way, the state in which charges are accumulated on the substrate is the state in which data “1” is written.
データ‘0’を書き込む場合には、SOIトランジスタのドレイン電位を基板電位よりも低くし、基板・ドレイン間のpn接合を順バイアスにすることにより、基板の電荷を除去する。この様に、基板から電荷が除去された状態がデータ‘0’が書き込まれた状態となる。 When writing data ‘0’, the drain potential of the SOI transistor is made lower than the substrate potential, and the pn junction between the substrate and the drain is made a forward bias to remove the substrate charge. Thus, the state in which the charge is removed from the substrate is the state in which the data “0” is written.
次に、1T−DRAMにおけるデータの読出しについて説明する。 Next, data reading in the 1T-DRAM will be described.
上述したように、データの書込みにより、SOIトランジスタの基板に蓄積される電荷が変化するため、基板電位が変化する。そのため、基板効果によってSOIトランジスタのしきい電圧が変化し、SOIトランジスタからのデータの読出し時に、読み出されるデータに対応するセル電流の値が変化する。1T−DRAMにおいては、このセル電流の大小に基づいてデータの値が‘1’であるか‘0’であるかを判定する。 As described above, since data stored in the SOI transistor substrate changes due to data writing, the substrate potential changes. For this reason, the threshold voltage of the SOI transistor changes due to the substrate effect, and the value of the cell current corresponding to the read data changes when reading data from the SOI transistor. In the 1T-DRAM, it is determined whether the data value is ‘1’ or ‘0’ based on the magnitude of the cell current.
上述した、データの書込みによるSOIトランジスタの基板電位の変化には制限が存在する。基板電位の上限は、基板・ソース間のpn接合が順バイアスにされたときの基板電位で決定される。一方、基板電位の下限は、基板・ドレイン間のpn接合が順バイアスにされたときの基板電位で決定される。 There is a limitation on the change in the substrate potential of the SOI transistor due to data writing described above. The upper limit of the substrate potential is determined by the substrate potential when the pn junction between the substrate and the source is forward biased. On the other hand, the lower limit of the substrate potential is determined by the substrate potential when the pn junction between the substrate and the drain is forward biased.
pn接合を順バイアスにするために必要な電圧をVF、データ‘0’を書き込むときのドレイン電位をVD(VD<0)とおくと、基板電位VBの可変範囲はVD+VF≦VB≦VFと表される。When the voltage required to make the pn junction forward bias is V F and the drain potential when writing data “0” is V D (V D <0), the variable range of the substrate potential V B is V D + V. It expressed as F ≦ V B ≦ V F.
このとき、VB=VFの場合にデータ‘1’が書き込まれ、VB=VD+VFの場合にデータ‘0’が書き込まれる。SOIトランジスタにおいては、pn接合を順バイアスにするために必要な電圧VFは、シリコン基板に固有の値であり、一般的には約0.7Vである。In this case, the data '1' is written in the case of V B = V F, data '0' is written in the case of V B = V D + V F . In the SOI transistor, the voltage V F required to make the pn junction forward bias is a value inherent to the silicon substrate, and is generally about 0.7V.
また、1T−DRAMにおいては、メモリセルであるSOIトランジスタに書き込まれる‘1’もしくは‘0’の値を持つデータは、その用途から2種類に分類することができる。 In a 1T-DRAM, data having a value of “1” or “0” written in an SOI transistor that is a memory cell can be classified into two types depending on the application.
1つは、情報を記憶するためにメモリセルであるSOIトランジスタに書き込まれる、いわゆるデータと呼ばれている通常データである。 One is normal data called so-called data written in an SOI transistor, which is a memory cell, for storing information.
もう1つは、SOIトランジスタから読み出された通常データに対応するセル電流の大小を判定する際に、比較対象となる参照電圧もしくは参照電流を生成するために用いられる参照データである。 The other is reference data used to generate a reference voltage or reference current to be compared when determining the magnitude of the cell current corresponding to the normal data read from the SOI transistor.
1T−DRAMにおいては、参照電圧もしくは参照電流を生成するために参照データ‘1’が書き込まれるダミーセル(メモリーセル)と参照データ‘0’が書き込まれるダミーセルとがそれぞれ1つずつ用意されている。そして、それらから読み出された参照データ‘1’と参照データ‘0’とにそれぞれ対応する電圧もしくはセル電流の中間値が、参照電圧もしくは参照電流として用いられる。 In the 1T-DRAM, one dummy cell (memory cell) in which reference data “1” is written and one dummy cell in which reference data “0” is written are prepared in order to generate a reference voltage or a reference current. Then, voltages or cell currents corresponding to the reference data ‘1’ and the reference data ‘0’ read from them are used as the reference voltage or reference current.
ダミーセルに書き込まれた参照データから参照電圧を生成する1T−DRAMにおいては、SOIトランジスタから読み出された通常データに対応するセル電流の大小を判定するために、通常データに対応するセル電流を電圧に変換し、参照電圧との比較をおこなう。 In a 1T-DRAM that generates a reference voltage from reference data written in a dummy cell, in order to determine the magnitude of the cell current corresponding to the normal data read from the SOI transistor, the cell current corresponding to the normal data is a voltage. And compare with the reference voltage.
この様な1T−DRAMにおいては、微細化に伴うSOIトランジスタ間のしきい電圧のばらつきが問題となっている。 In such a 1T-DRAM, variation in threshold voltage between SOI transistors due to miniaturization is a problem.
しきい電圧がばらつくと、SOIトランジスタ間で通常データ‘1’および通常データ‘0’に対応する電圧もしくはセル電流の値にばらつきが生じるとともに、ダミーセルから生成される参照電圧もしくは参照電流の値にもばらつきが生じてしまう。そのため、しきい電圧のばらつきが増加し、通常データ‘1’や通常データ‘0’に対応する電圧もしくはセル電流のばらつきの範囲が、参照電圧もしくは参照電流のばらつきの範囲と重複してしまうと、メモリセルから読み出された通常データの値を判定することが困難となる。 When the threshold voltage varies, the voltage or cell current value corresponding to the normal data “1” and the normal data “0” varies between the SOI transistors, and the reference voltage or reference current value generated from the dummy cell is changed. Variation will also occur. As a result, the threshold voltage variation increases, and the voltage or cell current variation range corresponding to the normal data '1' or the normal data '0' overlaps the reference voltage or reference current variation range. Therefore, it is difficult to determine the value of normal data read from the memory cell.
そのため、SOIトランジスタ間のしきい電圧のばらつきの影響を緩和するために、特許文献1には、複数個のダミーセルを用いる方式が記載されている。特許文献1では、参照データ‘1’と参照データ‘0’が書き込まれるダミーセルをそれぞれ複数個用意し、各ダミーセルから読み出された電圧の平均値をとることによって参照電圧を生成している。これにより、各ダミーセル間のしきい電圧のばらつきが平均化され、参照電圧のばらつきが低減されることから、メモリセルから読み出された通常データの値を判定しやすくなる。
Therefore, in order to mitigate the influence of variation in threshold voltage between SOI transistors,
しかし、SOIトランジスタ間のしきい電圧のばらつきがさらに増加し、通常データ‘1’と通常データ‘0’に対応する電圧のばらつきの範囲が重複するようなってしまうと、特許文献1に記載されている方式を用いても通常データの値を判定することが不可能になってしまう。
However, when the threshold voltage variation between SOI transistors further increases and the range of voltage variation corresponding to normal data “1” and normal data “0” overlaps, it is described in
同様の現象は、不揮発メモリの一例である強誘電体メモリにおいても問題となっている。 The same phenomenon is a problem also in a ferroelectric memory which is an example of a nonvolatile memory.
強誘電体メモリにおけるメモリセル間のしきい電圧のばらつきの影響を除去する方式として、特許文献2には、参照電圧を生成するメモリセルとして通常データの読出しを行ったメモリセル自身を用いる方式が記載されている。この方式では、同一のメモリセルに対して2回のデータの読出しを行い、最初に読み出された電荷に相当する電圧を通常データに対応する電圧とし、2回目に読み出された電荷に相当する電圧にオフセット電圧を加えたものを参照電圧とする。そして、センスアンプを用いて、最初の読出しで読み出された通常データに対応する電圧を参照電圧と比較することにより通常データの値を判定する。 As a method for removing the influence of threshold voltage variation between memory cells in a ferroelectric memory, Patent Document 2 discloses a method using a memory cell itself from which normal data is read as a memory cell for generating a reference voltage. Are listed. In this method, data is read twice from the same memory cell, and the voltage corresponding to the first read charge is regarded as the voltage corresponding to the normal data, which corresponds to the charge read for the second time. The reference voltage is obtained by adding the offset voltage to the voltage to be applied. Then, using the sense amplifier, the value of the normal data is determined by comparing the voltage corresponding to the normal data read in the first reading with the reference voltage.
この方式を用いれば、メモリセルとして用いられる強誘電体容量素子に製造時のばらつきや経時変化により、通常データ‘1’と通常データ‘0’に対応する電圧のばらつきの範囲が重複した場合でも、メモリセル間のしきい電圧のばらつきの影響を除去し、強誘電体容量素子に書き込まれた通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかを正確に判定することができる。 If this method is used, even if the range of variations in voltage corresponding to normal data '1' and normal data '0' overlaps due to manufacturing variations and changes over time in ferroelectric capacitors used as memory cells. Thus, it is possible to accurately determine whether the value of the normal data written in the ferroelectric capacitor element is “1” or “0” by removing the influence of the variation in the threshold voltage between the memory cells. .
上述したように、1T−DRAMにおいては、SOIトランジスタ間のしきい電圧のばらつきが増加すると、メモリセルに書き込まれた通常データの値が‘1’であるか‘0’であるか判別するための電圧マージンが低下してしまう。 As described above, in the 1T-DRAM, when the variation in the threshold voltage between the SOI transistors increases, it is determined whether the value of the normal data written in the memory cell is “1” or “0”. The voltage margin will decrease.
一般的に、メモリにおいて考慮すべきしきい電圧のばらつきは、メモリ規模に依存する。しきい電圧のばらつきの標準偏差をσとおくと、数十Kbitから数Mbit程度のメモリでは、考慮すべきばらつきは4σ〜5σ程度となる。よって、このような大規模メモリでは、しきい電圧に4σ〜5σ程度のばらつきが生じたメモリセルに対して動作を保証しなければならない。 In general, the threshold voltage variation to be taken into account in the memory depends on the memory scale. If the standard deviation of the threshold voltage variation is σ, in a memory of about several tens of Kbits to several Mbits, the variation to be considered is about 4σ to 5σ. Therefore, in such a large-scale memory, the operation must be guaranteed for memory cells in which the threshold voltage varies by about 4σ to 5σ.
非特許文献1を例にとると、SOIトランジスタ間のしきい電圧のばらつきの標準偏差σが約30mV程度であることから、4σ〜5σ程度のばらつきを考慮すると、通常データ‘1’と通常データ‘0’を判別するための電圧マージンはわずか100mV〜160mV程度となり、十分な電圧マージンが確保されているとはいえない。
Taking
将来的に、1T−DRAMの微細化が進むと、SOIトランジスタ間のしきい電圧のばらつきは現世代の1T−DRAMよりもさらに増加することが予想される。そのため、メモリセルから読み出された通常データの値を判定するための電圧マージンが100mV〜160mVからさらに減少し、通常データの値を判定することがさらに困難になる。 In the future, as the miniaturization of 1T-DRAM progresses, the variation in threshold voltage between SOI transistors is expected to increase further than that of the current generation 1T-DRAM. Therefore, the voltage margin for determining the value of normal data read from the memory cell is further reduced from 100 mV to 160 mV, and it becomes more difficult to determine the value of normal data.
特許文献1のように、複数のダミーセルを用いて参照電圧を生成する方式では、参照電圧のばらつきは個々のダミーセルのばらつきの平均となる。そのため、参照データ‘1’および参照データ‘0’が書き込まれるダミーセルをそれぞれ1つずつ用いていた方式と比較すれば、通常データの値を判定しやすくなる。しかし、微細化が進み、SOIトランジスタ間のしきい電圧のばらつきが増加し、通常データ‘1’と通常データ‘0’に対応する電圧のばらつきの範囲が重複してしまうと、特許文献1の方式を用いても、読み出された通常データ値を判定することは不可能になる。
In the method of generating a reference voltage using a plurality of dummy cells as in
また、特許文献2の方式は、強誘電体メモリにおけるデータ読出し方式である。この方式では、参照電圧を生成するために、読出し回路の出力部において、あらかじめ読み出された参照データ‘1’もしくは参照データ‘0’に相当する電圧にオフセット電圧を加算する。この方法は、強誘電体メモリのような電圧信号でデータの読出しを行う場合には適した方式であるが、電流信号でデータの読出しを行う場合には適していない。 The method of Patent Document 2 is a data reading method in a ferroelectric memory. In this method, in order to generate a reference voltage, an offset voltage is added to a voltage corresponding to reference data ‘1’ or reference data ‘0’ read in advance in the output unit of the reading circuit. This method is suitable for reading data with a voltage signal such as a ferroelectric memory, but is not suitable for reading data with a current signal.
1T−DRAMにおいては、上述したように、メモリセルであるSOIトランジスタから読み出された通常データに対応するセル電流を電圧に変換して、参照電圧との比較を行ってはいるが、メモリセルから読み出しているのはセル電流であり、セル電流の大小によってデータ‘1’とデータ‘0’の判別を行う。そのため、電流信号でデータの読出しを行う場合に相当する。したがって、特許文献2の方式を1T−DRAMに適用することは困難である。 In 1T-DRAM, as described above, a cell current corresponding to normal data read from an SOI transistor, which is a memory cell, is converted into a voltage and compared with a reference voltage. Is read from the cell current, and data “1” and data “0” are discriminated based on the magnitude of the cell current. Therefore, this corresponds to a case where data is read with a current signal. Therefore, it is difficult to apply the method of Patent Document 2 to 1T-DRAM.
そのため、セル電流等の電流信号でデータの読出しを行う半導体記憶装置において、メモリセル間のしきい電圧のばらつきが増加した場合でも、メモリセルからの読み出された通常データの値が、‘1’であるか‘0’であるかを正確に判定する必要があるという課題がある。
本発明の目的は、上述した課題を解決することができる半導体記憶装置および半導体記憶装置におけるデータ読出し方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device and a data reading method in the semiconductor memory device that can solve the above-described problems.
上記目的を達成するために本発明の半導体記憶装置は、
データの書込み時に当該データの値に応じて電荷の蓄積もしくは除去が行われ、当該データの読出し時に当該電荷に対応するセル電流の読出しが行われるメモリセルと、
前記メモリセルに通常データを書き込むとともに、当該通常データに対応するセル電流が読み出されると、その後に前記メモリセルに参照データを書き込む書込み回路と、
前記メモリセルから読み出された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じ、出力するオフセット電流減算器と、
前記メモリセルから、前記通常データおよび前記参照データにそれぞれ対応するセル電流を順次読み出し、前記参照データに対応するセル電流を参照電流とし、前記オフセット電流減算器から出力された電流を前記参照電流と比較することにより前記通常データの値を判定する電流比較器と、を有することを特徴とする。In order to achieve the above object, a semiconductor memory device of the present invention provides:
A memory cell in which charge is stored or removed according to the value of the data when data is written, and a cell current corresponding to the charge is read when the data is read;
A write circuit for writing normal data to the memory cell, and writing a reference data to the memory cell after reading a cell current corresponding to the normal data;
An offset current subtracter that subtracts and outputs an offset current from a cell current corresponding to normal data read from the memory cell;
The cell currents corresponding to the normal data and the reference data are sequentially read from the memory cell, the cell current corresponding to the reference data is used as a reference current, and the current output from the offset current subtractor is used as the reference current. And a current comparator for determining the value of the normal data by comparison.
上記目的を達成するために本発明のデータ読出し方法は、
データの書込み時に当該データの値に応じて電荷の蓄積もしくは除去が行われ、当該データの読出し時に当該電荷に対応するセル電流の読出しが行われるメモリセルを有する半導体記憶装置が行うデータ読出し方法であって、
前記メモリセルに書き込まれた通常データに対応するセル電流を読み出す第1読出しステップと、
前記通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じる減算ステップと、
前記通常データに対応するセル電流が読み出されたメモリセルに対し、参照データを書き込む書込みステップと、
前記メモリセルに書き込まれた参照データに対応するセル電流を読み出す第2読出しステップと、
前記参照データに対応するセル電流を参照電流とし、前記減算ステップで前記通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流を前記参照電流と比較することにより前記通常データの値を判定する判定ステップと、を有することを特徴とする。In order to achieve the above object, the data reading method of the present invention comprises:
A data read method performed by a semiconductor memory device having a memory cell in which charge is accumulated or removed according to the value of the data when data is written and cell current corresponding to the charge is read when the data is read There,
A first read step of reading a cell current corresponding to normal data written to the memory cell;
A subtraction step of subtracting an offset current from a cell current corresponding to the normal data;
A writing step of writing reference data to a memory cell from which a cell current corresponding to the normal data is read;
A second reading step of reading a cell current corresponding to the reference data written in the memory cell;
Determination of determining a value of the normal data by comparing a cell current corresponding to the reference data as a reference current and a current obtained by subtracting an offset current from the cell current corresponding to the normal data in the subtraction step with the reference current And a step.
本発明の半導体記憶装置によれば、書込み回路において、通常データに対応するセル電流が読み出されたメモリセルに参照データを書き込み、電流比較器において、メモリセルから読み出された参照データに対応するセル電流を参照電流とし、通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する構成となっている。 According to the semiconductor memory device of the present invention, in the write circuit, the reference data is written in the memory cell from which the cell current corresponding to the normal data is read, and in the current comparator, the reference data is read from the memory cell. In this configuration, the value of the normal data is determined by comparing the current obtained by subtracting the offset current from the cell current corresponding to the normal data with the reference current.
これにより、メモリセルから読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかの判定に使用する参照電流を、通常データの読出しを行ったメモリセル自身から生成することができる。 As a result, the reference current used for determining whether the value of the normal data read from the memory cell is “1” or “0” is generated from the memory cell itself that has read the normal data. Can do.
したがって、メモリセル間のしきい電圧のばらつきが増加した場合でも、個々のメモリセルで参照電流を生成するため、しきい電圧のばらつきの影響を除去することができ、メモリセルから読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかを正確に判定できるという効果が得られる。 Therefore, even when the threshold voltage variation between the memory cells increases, the reference current is generated in each memory cell, so that the influence of the threshold voltage variation can be eliminated and the memory cell is read out. There is an effect that it is possible to accurately determine whether the value of the normal data is “1” or “0”.
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態の半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態の半導体記憶装置は、メモリセル11と、書込み回路12と、電流比較器13と、オフセット電流減算器14と、を有する。
As shown in FIG. 1, the semiconductor memory device of this embodiment includes a
メモリセル11は、データの書込み時にデータの値に応じて電荷の蓄積もしくは除去が行われる。また、メモリセル11は、データの読出し時には電荷に対応するセル電流の読出しが行われる。このため、メモリセル11から読み出されたデータに対応するセル電流の大小で、読み出されたデータの値が‘1’であるか‘0’であるかを判定することができる。なお、メモリセルは複数存在しても良い。
In the
書込み回路12は、メモリセル11に通常データを書き込む。また、書き込み回路12は、メモリセル11に書き込まれた通常データに対応するセル電流が読み出されると、その後にメモリセル11に参照データ‘0’を書き込む。
The
オフセット電流減算器14は、メモリセル11から読み出された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じ、電流比較器13に出力する。
The offset
電流比較器13は、メモリセル11から通常データおよび参照データ‘0’にそれぞれ対応するセル電流を順次読み出し、参照データ‘0’に対応するセル電流を参照電流として、オフセット電流減算器14から出力された電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する。
The
以下に、本発明の半導体記憶装置の動作について説明する。 The operation of the semiconductor memory device of the present invention will be described below.
まず、電流比較器13は、オフセット電流減算器14を介して、メモリセル11から通常データに対応するセル電流を読み出す。
First, the
次に、オフセット電流減算器14は、メモリセル11から読み出された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じ、電流比較器13に出力する。
Next, the offset
次に、書込み回路12は、通常データの読出しが行われたメモリセル11に対し、参照データ‘0’を書き込む。
Next, the
次に、電流比較器13は、メモリセル11から参照データ‘0’に対応するセル電流を読み出し、参照電流とする。
Next, the
その後、電流比較器13は、オフセット電流減算器14から出力された電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する。
Thereafter, the
これにより、電流比較器14は、メモリセル11から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかを判定することができる。
Thereby, the
上述したように、本実施形態の半導体記憶装置においては、書込み回路12において、通常データに対応するセル電流が読み出されたメモリセル11に参照データ‘0’を書き込み、電流比較器13において、メモリセル11から読み出された参照データ‘0’に対応するセル電流を参照電流とし、通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する構成となっている。
As described above, in the semiconductor memory device of this embodiment, the
これにより、メモリセル11から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかの判定に使用する参照電流を、通常データの読出しを行ったメモリセル11自身から生成することができる。
As a result, the reference current used to determine whether the value of the normal data read from the
したがって、メモリセル間のしきい電圧のばらつきが増加した場合でも、個々のメモリセルで参照電流を生成するため、しきい電圧のばらつきの影響を除去することができ、メモリセル11から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかを正確に判定できるという効果が得られる。
Therefore, even when the threshold voltage variation between the memory cells increases, the reference current is generated in each memory cell, so that the influence of the threshold voltage variation can be removed and read from the
(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態の半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.
図2に示すように、本実施形態の半導体記憶装置は、メモリセル21と、書込み回路22と、電流選択器23と、電流値記憶回路24と、オフセット電流減算器25と、電流比較器26と、を有している。
As shown in FIG. 2, the semiconductor memory device of this embodiment includes a memory cell 21, a write circuit 22, a
本実施形態は、第1の実施形態と比較して、電流選択器23と、電流値記憶回路24と、を有する点で構成が異なる。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the configuration includes a
なお、メモリセル21と、書込み回路22と、オフセット電流減算器25と、電流比較器26と、については、ぞれぞれ、図1に示した第1の実施形態の、メモリセル11と、書込み回路12と、オフセット電流減算器14と、電流比較器13と、に対応している。
Note that the memory cell 21, the write circuit 22, the offset
メモリセル21は、図1に示したメモリセル11と同様の方式で、データの書込みおよび読出しが行われる。なお、メモリセルは複数存在しても良い。
Data is written to and read from the memory cell 21 in the same manner as the
書込み回路22は、メモリセル21に通常データを書き込む。また書き込み回路22は、メモリセル21に書き込まれた通常データに対応するセル電流が読み出されると、その後にメモリセル21に参照データ‘0’を書き込む。 The write circuit 22 writes normal data to the memory cell 21. Further, when the cell current corresponding to the normal data written in the memory cell 21 is read, the write circuit 22 writes the reference data “0” in the memory cell 21 thereafter.
電流選択器23は、メモリセル21からの通常データの読出し時に電流値記憶回路24とメモリセル21とを導通する。また、電流選択器23は、メモリセル21からの参照データ‘0’の読出し時に電流比較器26の一方の入力端子とメモリセル21とを導通する。また、電流選択器23は、メモリセル21への書込み時に電流値記憶回路24および電流比較器26をメモリセル21から遮断する。
The
電流値記憶回路24は、メモリセル21から読み出された通常データに対応するセル電流を記憶する。 The current value storage circuit 24 stores a cell current corresponding to normal data read from the memory cell 21.
オフセット電流減算器25は、電流値記憶回路24に記憶されたメモリセル21から読み出された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じ、電流比較器26の他方の入力端子に出力する。
The offset
電流比較器26は、メモリセル21から、通常データおよび参照データ‘0’にそれぞれ対応するセル電流を順次読み出し、参照データ‘0’に対応するセル電流を参照電流とし、オフセット電流減算器25から出力された電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する。
The
以下に、本実施形態の半導体記憶装置の動作について説明する。 The operation of the semiconductor memory device of this embodiment will be described below.
まず、メモリセル21から通常データを読み出すために、電流選択器23は、メモリセル21が電流値記憶回路24に接続されるように経路を選択し、メモリセル21と電流値記憶回路24とを導通する。
First, in order to read normal data from the memory cell 21, the
次に、電流比較器26は、オフセット電流減算器25と電流値記憶回路24を介して、メモリセル21から通常データに対応するセル電流を読み出す。
Next, the
次に、電流値記憶回路24は、メモリセル21から読み出された通常データに対応するセル電流を記憶する。 Next, the current value storage circuit 24 stores a cell current corresponding to normal data read from the memory cell 21.
次に、オフセット電流減算器25は、電流値記憶回路24に記憶された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じ、電流比較器26の他方の入力端子に出力する。
Next, the offset
次に、メモリセル21に参照データ‘0’を書き込むために、電流選択器23は、電流値記憶回路24および電流比較器26をメモリセル21から遮断する。
Next, in order to write the reference data “0” to the memory cell 21, the
次に、書込み回路22は、メモリセル21に参照データ‘0’を書き込む。 Next, the write circuit 22 writes reference data “0” in the memory cell 21.
次に、メモリセル21に書き込まれた参照データ‘0’を読み出すために、電流選択器23は、メモリセル21が電流比較器26に接続されるように経路を選択し、電流比較器26の一方の入力端子とメモリセル21とを導通する。
Next, in order to read the reference data “0” written in the memory cell 21, the
次に、電流比較器26は、メモリセル21から参照データ‘0’に対応するセル電流を読み出し、参照電流とする。
Next, the
このとき、電流比較器26の、一方の入力端子には参照データ‘0’に対応するセル電流である参照電流が入力され、他方の入力端子にはオフセット電流減算器25から出力された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流が入力されている。
At this time, a reference current which is a cell current corresponding to the reference data “0” is input to one input terminal of the
その後、電流比較器26は、オフセット電流減算器25から出力された電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する。
Thereafter, the
これにより、電流比較器26は、メモリセル21から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかを判定することができる。
Thereby, the
上述したように、本実施形態の半導体記憶装置においては、書込み回路22において、通常データに対応するセル電流が読み出されたメモリセル21に参照データ‘0’を書き込み、電流比較器26において、メモリセル21から読み出された参照データ‘0’に対応するセル電流を参照電流とし、通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する構成となっている。
As described above, in the semiconductor memory device of this embodiment, the write circuit 22 writes the reference data “0” to the memory cell 21 from which the cell current corresponding to the normal data is read, and the
これにより、メモリセル21から読み出された通常データが‘1’であるか‘0’であるかの判定に使用する参照電流を、通常データの読出しを行ったメモリセル21自身から生成することができる。 Thus, the reference current used for determining whether the normal data read from the memory cell 21 is “1” or “0” is generated from the memory cell 21 that has read the normal data. Can do.
したがって、本実施形態においては、上述した第1の実施形態と同様に、メモリセル間のしきい電圧のばらつきが増加した場合でも、個々のメモリセルで参照電流を生成するため、しきい電圧のばらつきの影響を除去することができ、メモリセル21から読み出された通常データの値が‘1’であるかデータ‘0’であるかを正確に判定できるという効果が得られる。 Therefore, in this embodiment, as in the first embodiment described above, even when the threshold voltage variation between the memory cells increases, the reference current is generated in each memory cell. The effect of variation can be eliminated, and an effect is obtained that it is possible to accurately determine whether the value of the normal data read from the memory cell 21 is “1” or data “0”.
(第3の実施形態)
図3は、本発明の第3の実施形態の半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。(Third embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention.
図3に示すように、本実施形態の半導体記憶装置は、メモリセル31と、書込み回路32と、電流値記憶回路33と、オフセット電流減算器34と、第1スイッチ35と、第2スイッチ36と、電流比較器37と、を有する。
As shown in FIG. 3, the semiconductor memory device of the present embodiment includes a
本実施形態は、第2の実施形態と比較して、電流選択器23のかわりに、第1スイッチ35および第2スイッチ36を有する点で構成が異なる。そのため、メモリセル31を、第1スイッチ35を介して電流比較器37の一方の入力端子に接続し、電流比較器37の出力端子を、第2スイッチ36を介して電流値記憶回路33に接続する。また、そのため、電流比較器37の動作が、電流比較器26の動作と異なる。
Compared with the second embodiment, the present embodiment is different in configuration in that it includes a
なお、メモリセル31と、書込み回路32と、オフセット電流減算器34と、については、ぞれぞれ、図2に示した第2の実施形態の、メモリセル21と、書込み回路22と、オフセット電流減算器25と、に対応している。
Note that the
メモリセル31は、図2に示したメモリセル21と同様の方式で、データの書込みおよび読出しが行われる。なお、メモリセルは複数存在しても良い。
Data is written to and read from the
書込み回路32は、メモリセル31に通常データを書き込む。また、書き込み回路32は、メモリセル31に書き込まれた通常データに対応するセル電流が読み出されると、その後にメモリセル31に参照データ‘0’を書き込む。
The
第1スイッチ35は、電流比較器37の一方の入力端子とメモリセル31とを、メモリセル31からのデータの読出し時に導通し、データの書込み時に遮断する。
The
第2スイッチ36は、電流比較器37の出力端子と電流値記憶回路33とを、メモリセル31からの通常データの読出し時に導通し、データの書込み時および参照データ‘0’の読出し時に遮断する。
The
電流値記憶回路33は、メモリセル31から読み出された通常データに対応するセル電流を記憶する。
The current
オフセット電流減算器34は、電流値記憶回路33に記憶されたメモリセル31から読み出された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じ、電流比較器37の他方の入力端子に出力する。
The offset
電流比較器37は、メモリセル31から、通常データに対応するセル電流を読み出し、電流値記憶回路33に出力する。その後、電流比較器37は、メモリセル31に書き込まれた参照データ‘0’に対応するセル電流を読み出し、参照電流とし、オフセット電流減算器34から出力された電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する。
The
以下に本実施形態の半導体記憶装置の動作について説明する。 The operation of the semiconductor memory device of this embodiment will be described below.
まず、メモリセル31から通常データを読み出すために、第1スイッチ35と第2スイッチ36を導通させ、メモリセル31を、電流比較器37を介して、電流値記憶回路33に接続する。
First, in order to read normal data from the
次に、電流比較器37は、メモリセル31から通常データに対応するセル電流を読み出し、電流値記憶回路33に出力する。
Next, the
次に、電流値記憶回路33は、電流比較器37から出力された通常データに対応するセル電流を記憶する。
Next, the current
次に、オフセット電流減算器34は、電流値記憶回路33に記憶された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じ、電流比較器37の他方の入力端子に出力する。
Next, the offset
次に、メモリセル31に参照データ‘0’を書き込むために、第1スイッチ35と第2スイッチ36を遮断する。
Next, the
次に、書込み回路32は、メモリセル31に参照データ‘0’を書き込む。
Next, the
次に、メモリセル31に書き込まれた参照データ‘0’を読み出すために、第1スイッチ35を再度導通させる。また、このとき、第2スイッチ36は遮断されたままとする。
Next, the
次に、電流比較器37は、メモリセル31から参照データ‘0’に対応するセル電流を読み出し、参照電流とする。
Next, the
このとき、電流比較器37の、一方の入力端子には参照データ‘0’に対応するセル電流である参照電流が入力され、他方の入力端子にはオフセット電流減算器34から出力された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流が入力されている。
At this time, a reference current which is a cell current corresponding to the reference data “0” is input to one input terminal of the
その後、電流比較器37は、オフセット電流減算器34が出力した電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する。
Thereafter, the
これにより、電流比較器37は、メモリセル31から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかを判定することができる。
Thereby, the
上述したように、本実施形態の半導体記憶装置においては、書込み回路32において、通常データに対応するセル電流が読み出されたメモリセル31に参照データ‘0’を書き込み、電流比較器37において、メモリセル31から読み出された参照データ‘0’に対応するセル電流を参照電流とし、通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する構成となっている。
As described above, in the semiconductor memory device of the present embodiment, the
これにより、メモリセル31から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかの判定に使用する参照電流を、通常データの読出しを行ったメモリセル31自身から生成することができる。
As a result, the reference current used to determine whether the value of the normal data read from the
したがって、本実施形態においても、上述した第1および第2の実施形態と同様に、メモリセル間のしきい電圧のばらつきが増加した場合でも、個々のメモリセルで参照電流を生成するため、しきい電圧のばらつきの影響を除去することができ、メモリセル31から読み出された通常データの値が‘1’であるかデータ‘0’であるかを正確に判定できるという効果が得られる。
Therefore, in this embodiment, as in the first and second embodiments described above, the reference current is generated in each memory cell even when the variation in the threshold voltage between the memory cells increases. The influence of the variation in threshold voltage can be eliminated, and an effect is obtained that it is possible to accurately determine whether the value of the normal data read from the
[具体例1]
図4は、本発明の第3の実施形態の具体例1として、[背景技術]で述べた1T−DRAMを想定した場合の構成を示す回路図である。[Specific Example 1]
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration when the 1T-DRAM described in [Background Art] is assumed as a specific example 1 of the third embodiment of the present invention.
図4に示すように、本具体例の半導体記憶装置は、メモリセル41と、書込み回路42と、第1スイッチ43と、ビット線電位保持回路44と、電圧制御電流源45と、電流値記憶素子46と、オフセット電圧減算器47と、第2スイッチ48と、電流比較器49と、を有している。
As shown in FIG. 4, the semiconductor memory device of this specific example includes a memory cell 41, a
メモリセル41は、1つのSOIトランジスタから成り、図3に示したメモリセル31と同様の方式でデータの書込みおよび読出しが行われる。なお、メモリセルは複数存在しても良い。
Memory cell 41 is formed of one SOI transistor, and data is written and read in the same manner as
書込み回路42は、メモリセル41に通常データを書き込む。また、書き込み回路42は、メモリセル41に書き込まれた通常データに対応するセル電流が読み出されると、その後にメモリセル41に参照データ‘0’を書き込む。
The
第1スイッチ43は、ビット線電位保持回路44とメモリセル41とを、メモリセル41からのデータの読出し時に導通し、データの書込み時に遮断する。
The
ビット線電位保持回路44は、第1スイッチ43と電流比較器49の一方の入力端子の間に配置され、メモリセル41からのデータの読出し時に、メモリセル41のビット線電位を保持する。
The bit line potential holding circuit 44 is disposed between the
第2スイッチ48は、電流比較器49の出力端子と電流値記憶素子46とを、メモリセル41からの通常データの読出し時に導通し、データの書込み時および参照データ‘0’の読出し時に遮断する。
The second switch 48 conducts the output terminal of the
電流値記憶素子46は、図3に示した電流値記憶回路33に相当し、メモリセル41から読み出された通常データに対応するセル電流を電圧に変換して記憶する。
The current
オフセット電圧減算器47は、電流値記憶素子46に記憶された電圧からオフセット電圧を減じ、電圧制御電流源45に出力する。
The offset
電圧制御電流源45は、オフセット電圧減算器47から出力された電圧により制御され、その電圧を変換した、メモリセル41から読み出された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流を電流比較器49の他方の入力端子に出力する。
The voltage control
本具体例においては、図3に示したオフセット電流減算器34は、上述したオフセット電圧減算器47と、電圧制御電流源45と、を有している。
In this specific example, the offset
電流比較器49は、メモリセル41から読み出された参照データ‘0’に対応するセル電流を参照電流とし、電圧制御電流源45から出力された電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する。
The
以下に、本具体例の半導体記憶装置の動作について説明する。 The operation of the semiconductor memory device of this specific example will be described below.
まず、メモリセル41から通常データを読み出すために、第1スイッチ43を導通させ、メモリセル41とビット線電位保持回路44を接続する。
First, in order to read normal data from the memory cell 41, the
次に、ビット線電位保持回路44は、メモリセル41のビット線電位を固定電位に保持する。 Next, the bit line potential holding circuit 44 holds the bit line potential of the memory cell 41 at a fixed potential.
この状態で、メモリセル41から通常データを読み出すと、ビット線に通常データに対応するセル電流が流れ、ビット線電位保持回路44を介して電流比較器49の一方の入力端子に入力される。
When normal data is read from the memory cell 41 in this state, a cell current corresponding to the normal data flows through the bit line and is input to one input terminal of the
同時に第2スイッチ48を導通させることにより、電流比較器49の出力端子と電流値記憶素子47を接続する。
At the same time, the second switch 48 is turned on to connect the output terminal of the
このとき、電流比較器49から出力された通常データに対応するセル電流は、電圧に変換され電流値記憶素子47に記憶される。
At this time, the cell current corresponding to the normal data output from the
次に、オフセット電圧減算器46は、電流値記憶素子47に記憶された電圧からオフセット電圧を減じ、電圧制御電流源45に出力する。
Next, the offset
次に、電圧制御電流源45は、オフセット電圧減算器46から出力された電圧により制御され、その電圧を変換した、メモリセル41から読み出された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流を出力する。
Next, the voltage control
次に、メモリセル41に参照データ‘0’を書き込むために、第1スイッチ43と第2スイッチ48を遮断する。
Next, the
次に、書込み回路42は、メモリセル41に参照データ‘0’を書き込む。
Next, the
次に、第1スイッチ43を再度導通させ、メモリセル41から参照データ‘0’に対応するセル電流を読み出す。また、このとき、第2スイッチ48は遮断されたままとする。
Next, the
このとき、電流比較器49の一方の入力端子には、メモリセル41から読み出された参照データ‘0’に対応するセル電流が参照電流として流れる。また、電流比較器49の他方の入力端子には、電圧制御電流源45から出力されたメモリセル41から読み出された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流が流れる。
At this time, the cell current corresponding to the reference data “0” read from the memory cell 41 flows as a reference current through one input terminal of the
その後、電流比較器49は、電圧制御電流源45から出力された電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する。
Thereafter, the
これにより、電流比較器49は、メモリセル41から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかを判定することができる。
Thereby, the
上述したように、本具体例の半導体記憶装置においては、書込み回路42において、通常データに対応するセル電流が読み出されたメモリセル41に参照データ‘0’を書き込み、電流比較器49において、メモリセル41から読み出された参照データ‘0’に対応するセル電流を参照電流とし、通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する構成となっている。
As described above, in the semiconductor memory device of this specific example, the
これにより、メモリセル41から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかの判定に使用する参照電流を、通常データの読出しを行ったメモリセル41自身から生成することができる。 Thereby, the reference current used for determining whether the value of the normal data read from the memory cell 41 is “1” or “0” is generated from the memory cell 41 that has read the normal data. can do.
したがって、本具体例においては、メモリセル間のしきい電圧のばらつきが増加した場合でも、個々のメモリセルで参照電流を生成するため、しきい電圧のばらつきの影響を除去することができ、メモリセルからの読み出された通常データの値が‘1’であるかデータ‘0’であるかを正確に判定できるという効果が得られる。 Therefore, in this specific example, even if the threshold voltage variation between the memory cells increases, the reference current is generated in each memory cell, so that the influence of the threshold voltage variation can be eliminated. There is an effect that it is possible to accurately determine whether the value of the normal data read from the cell is “1” or data “0”.
[具体例2]
図5は、本発明の第3の実施形態の具体例2として、[背景技術]で述べた1T−DRAMを想定した場合の他の構成を示す回路図である。[Specific Example 2]
FIG. 5 is a circuit diagram showing another configuration when the 1T-DRAM described in [Background Art] is assumed as a specific example 2 of the third embodiment of the present invention.
図5に示すように、本具体例の半導体記憶装置は、メモリセル501と、書込み回路502と、第1スイッチ503と、ビット線電位保持回路504と、カレントミラー回路505と、電圧制御電流源506と、オフセット電圧減算器507と、電流値記憶回路508と、第2スイッチ509と、電流比較器510と、を有している。
As shown in FIG. 5, the semiconductor memory device of this example includes a
本具体例は、上述した具体例1と比較して、カレントミラー回路505を用いることで、メモリセル501から読み出されたデータに対応するセル電流と等しい電流を生成することにより、メモリセル501側の電流の経路と、電流比較器510側の電流の経路を分離している点が異なる。
In this specific example, the
なお、メモリセル501と、書込み回路502と、第1スイッチ503と、ビット線電位保持回路504と、電圧制御電流源506と、オフセット電圧減算器507と、電流値記憶素子508と、第2スイッチ509と、電流比較器510と、については、それぞれ、図4に示した具体例1の、メモリセル41と、書込み回路42と、第1スイッチ43と、ビット線電位保持回路44と、電圧制御電流源45と、オフセット電圧減算器46と、電流値記憶素子47と、第2スイッチ48と、電流比較器49と、に対応している。
Note that the
メモリセル501は、1つのSOIトランジスタから成り、図4に示したメモリセル41と同様の方式でデータの書込みおよび読出しが行われる。なお、メモリセルは複数存在しても良い。
書込み回路502は、メモリセル501に通常データを書き込む。また、書き込み回路502は、メモリセル501に書き込まれた通常データに対応するセル電流が読み出されると、その後にメモリセル501に参照データ‘0’を書き込む。
The
第1スイッチ503は、ビット線電位保持回路504とメモリセル501とを、メモリセル501からのデータの読出し時に導通し、データの書込み時に遮断する。
The
ビット線電位保持回路504は、第1スイッチ503とカレントミラー回路505との間に配置され、メモリセル501からのデータの読出し時に、ビット線電位を保持する。
The bit line
カレントミラー回路505は、ビット線電位保持回路504と電流比較器510の一方の入力端子との間に配置される。カレントミラー回路505は、メモリセル501からのデータの読出し時に、メモリセル501からビット線電位保持回路504を介して入力されるデータに対応するセル電流と等しい電流を生成し、電流比較器510の一方の入力端子に出力する。
The
第2スイッチ509は、電流比較器510の出力端子と電流値記憶素子508とを、メモリセル501からの通常データの読出し時に導通し、データの書込み時および参照データ‘0’の読出し時に遮断する。
The
電流値記憶素子508は、カレントミラー回路505から出力された電流のうち通常データに対応する電流を電圧に変換して記憶する。
The current
オフセット電圧減算器507は、電流値記憶素子508に記憶された電圧からオフセット電圧を減じ、電圧制御電流源506に出力する。
The offset
電圧制御電流源506は、オフセット電圧減算器507から出力された電圧により制御され、その電圧を変換した、通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流を電流比較器510の他方の入力端子に出力する。
The voltage control
本具体例においても、図3に示したオフセット電流減算器34は、上述したオフセット電圧減算器507と、電圧制御電流源506と、を有している。
Also in this specific example, the offset
電流比較器510は、カレントミラー回路505から出力された電流のうち参照データ‘0’に対応する電流を参照電流とし、電圧制御電流源506から出力された電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する。
The
以下に、本具体例の半導体記憶装置の動作について説明する。 The operation of the semiconductor memory device of this specific example will be described below.
まず、メモリセル501から通常データを読み出すために、第1スイッチ503を導通させ、メモリセル501とビット線電位保持回路504を接続する。
First, in order to read normal data from the
次に、ビット線電位保持回路504は、メモリセル501のビット線電位を固定電位に保持する。
Next, the bit line
この状態で、メモリセル501から通常データを読み出すと、ビット線に通常データに対応するセル電流が流れ、ビット線電位保持回路504を介してカレントミラー回路505に入力される。
When normal data is read from the
このとき、カレントミラー回路505は、入力された通常データに対応するセル電流と等しい電流を生成し、電流比較器510の一方の入力端子に出力する。
At this time, the
同時に第2スイッチ509を導通させることにより、電流比較器510の出力端子と電流値記憶素子508を接続する。
At the same time, the
このとき、電流比較器510から出力された通常データに対応する電流は、電圧に変換され電流値記憶素子508に記憶される。
At this time, the current corresponding to the normal data output from the
次に、オフセット電圧減算器507は、電流値記憶素子508に記憶された電圧からオフセット電圧を減じ、電圧制御電流源506に出力する。
Next, the offset
次に、電圧制御電流源506は、オフセット電圧減算器507から出力された電圧により制御され、その電圧を変換した、通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流を出力する。
Next, the voltage controlled
次に、メモリセル501に参照データ‘0’を書き込むために、第1スイッチ503と第2スイッチ509を遮断する。
Next, the
次に、書込み回路502は、メモリセル501に参照データ‘0’を書き込む。
Next, the
次に、第1スイッチ503を再度導通させ、メモリセル501から参照データ‘0’に対応するセル電流を読み出す。また、このとき、第2スイッチ509は遮断されたままとする。
Next, the
次に、カレントミラー回路505は、参照データ‘0’に対応するセル電流と等しい電流を生成し、電流比較器510の一方の入力端子に出力する。
Next, the
このとき、電流比較器510の一方の入力端子には、カレントミラー回路505から出力された参照データ‘0’に対応する電流が参照電流として流れる。また、電流比較器510の他方の入力端子には、電圧制御電流源506から出力された通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流が流れる。
At this time, a current corresponding to the reference data “0” output from the
その後、電流比較器510は、電圧制御電流源506から出力された電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する。
Thereafter, the
これにより、電流比較器510は、メモリセル501から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかを判定することができる。
Accordingly, the
上述したように、本具体例の半導体記憶装置においては、書込み回路502において、通常データに対応するセル電流が読み出されたメモリセル501に参照データ‘0’を書き込み、電流比較器510において、メモリセル501から読み出された参照データ‘0’に対応するセル電流と等しい電流を参照電流とし、通常データに対応するセル電流に等しい電流からオフセット電流を減じた電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する構成となっている。
As described above, in the semiconductor memory device of this specific example, the
これにより、メモリセル501から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかの判定に使用する参照電流を、通常データの読出しを行ったメモリセル501自身から生成することができる。
As a result, a reference current used for determining whether the value of the normal data read from the
したがって、本具体例においても、具体例1と同様に、メモリセル間のしきい電圧のばらつきが増加した場合でも、個々のメモリセルで参照電流を生成するため、しきい電圧のばらつきの影響を除去することができ、メモリセルから読み出されたデータの値が‘1’であるか‘0’であるかを正確に判定できるという効果が得られる。 Therefore, in this specific example, as in the first specific example, even when the variation in threshold voltage between the memory cells increases, the reference current is generated in each memory cell. As a result, it is possible to accurately determine whether the value of data read from the memory cell is “1” or “0”.
[回路構成例1]
図6は、本発明の第3の実施形態の具体例2の回路構成例1として、オフセット電圧の減算方式に、後述する電流源607のゲート電位を制御するゲート電位制御型オフセット減算方式を用いた場合の構成を示す回路図である。[Circuit configuration example 1]
FIG. 6 is a circuit configuration example 1 of the second specific example of the third embodiment of the present invention, in which a gate potential control type offset subtraction method for controlling a gate potential of a
図6に示すように、本回路構成例の半導体記憶装置は、メモリセル601と、書込み回路602と、第1トランスファゲート603と、カスコードトランジスタ604と、バイアス電圧源605と、カレントミラー回路606と、電流源607と、容量素子608と、オフセット電圧発生器609と、第2トランスファゲート610と、出力インバータ611と、を有している。
As shown in FIG. 6, the semiconductor memory device of this circuit configuration example includes a
メモリセル601は、1つのSOIトランジスタから成り、図5に示したメモリセル501と同様の方式でデータの書込みおよび読出しが行われる。なお、図6に示すように、メモリセル601を構成するSOIトランジスタは、ゲート端子がワード線WLに、ドレイン端子がビット線BLに、ソース端子がグランドGNDに、それぞれ接続されている。また、基板電位は浮遊電位であり、VBと表す。なお、メモリセルは複数存在しても良い。The
書込み回路602は、メモリセル601に通常データを書き込む。また、書き込み回路602は、メモリセル601に書き込まれた通常データに対応するセル電流が読み出されると、その後にメモリセル601に参照データ‘0’を書き込む。
The write circuit 602 writes normal data to the
第1トランスファゲート603は、図5に示した第1スイッチ503に相当し、書込み制御信号(外部制御信号)WEおよびWEBにより、メモリセル601とカスコードトランジスタ604とを、メモリセル601からのデータの読出し時に導通し、データの書込み時に遮断する。
The
カスコードトランジスタ604は、メモリセル601からのデータの読出し時に、ビット線電位を保持する。
The
バイアス電圧源605は、カスコードトランジスタ604のゲート端子にバイアス電圧を加え、制御する。
The
なお、本回路構成例においては、図5に示したビット線電位保持回路504は、上述した、カスコードトランジスタ604と、バイアス電圧源605と、を有している。
In this circuit configuration example, the bit line
カレントミラー回路606は、メモリセル601からのデータの読出し時に、メモリセル601からカスコードトランジスタ604を介して入力されるデータのセル電流と等しい電流を生成し、出力する。なお、図6に示すように、本回路構成例のカレントミラー回路606は、入力側のトランジスタMp1と出力側のトランジスタMp2の2つのトランジスタを有している。
The current mirror circuit 606 generates and outputs a current equal to the cell current of data input from the
容量素子608は、図5に示した電流値記憶素子508に相当し、カレントミラー回路606から出力された電流のうち通常データに対応する電流を変換した電圧を記憶しておくために、電荷を保持する。図6に示すように、本回路構成例においては、容量素子608は、後述する電流源607のゲート端子に接続されており、ゲート電位の保持容量として動作する。
The
オフセット電圧発生器609は、容量素子608の一方の端子に接続され、容量素子608に記憶された電圧からオフセット電圧を減じるために、負の値を持つオフセット電圧−VOSを出力する。The offset
図7に、本回路構成例に用いるオフセット電圧発生器609の一構成例を示す。
FIG. 7 shows a configuration example of the offset
図7に示すように、オフセット発生器609は、負の値を持つオフセット電圧−VOSを与えるための負電源と、0Vの電位を与えるためのグランドGNDと、外部制御信号ENとその反転信号により制御されるパストランジスタ701および702と、を有している。As shown in FIG. 7, the offset
外部制御信号EN=0(=VSS)の場合、パストランジスタ701が遮断され、パストランジスタ702が導通するため、グランドGNDが選択され、オフセット電圧発生器609の出力電圧は0Vとなる。When the external control signal EN = 0 (= V SS ), the
一方、外部制御信号EN=1(=VDD)の場合、パストランジスタ701が導通し、パストランジスタ702が遮断されるため、負電源が選択され、オフセット電圧発生器609の出力電圧は−VOSとなる。On the other hand, when the external control signal EN = 1 (= V DD ), the
また、本回路構成例は、図6に示すように、ドレイン端子がカレントミラー回路606の出力側のトランジスタMp2に、基板端子およびソース端子がグランドGNDに、ゲート端子が第2トランスファゲート610と容量素子608との間の節点に、それぞれ接続されているnMOSトランジスを有している。
Further, in this circuit configuration example, as shown in FIG. 6, the drain terminal is connected to the output side transistor Mp2 of the current mirror circuit 606, the substrate terminal and the source terminal are connected to the ground GND, the gate terminal is connected to the
本回路構成例においては、図5に示したオフセット電圧減算器507は、容量素子608を共有して用いることとし、上述したnMOSトランジスタと、オフセット電圧発生器609と、を有している。
In this circuit configuration example, the offset
また、電流源607は、上述したnMOSトランジスを共有して用いることとする。
Further, the
電流源607には、メモリセル601からの通常データの読出し時に、カレントミラー回路606から出力された通常データに対応する電流が流れる。このとき、電流源607に流れる電流を維持するために必要なゲート・ソース間電圧が容量素子608に加えられるため、通常データに対応する電流が電圧として容量素子608に記憶される。
A current corresponding to the normal data output from the current mirror circuit 606 flows through the
また、参照データ‘0’の読出し後には、オフセット電圧発生器609がオフセット電圧を出力するため、容量素子608を介した容量結合により、容量素子608に記憶された電圧からオフセット電圧を減じた電圧が電流源607のゲート端子に加えられる。その結果、電流源607には、通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流が流れる。
Further, since the offset
また、本回路構成例においては、図5に示した電流比較器510は、カレントミラー回路606の出力側のトランジスタMp2と、電流源607であるnMOSトランジスタと、を共有して用いることとする。本回路構成例に係る電流比較器は、トランジスタMp2に流れる参照データ‘0’に対応するセル電流と等しい電流を参照電流として、電流源607に流れる通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定する。
In the circuit configuration example, the
第2トランスファゲート610は、図5に示した第2スイッチ509に相当し、外部制御信号φとその反転信号により、カレントミラー回路606の出力側のトランジスタMp2と容量素子608とを、メモリセル601からの通常データの読出し時に導通し、データの書込み時および参照データ‘0’の読出し時に遮断する。
The
出力インバータ611は、カレントミラー回路606の出力側のトランジスタMp2と電流源607との間の節点に接続されている。出力インバータ611は、上述したカレントミラー回路606の出力側のトランジスタMp2と電流源607を共有して用いることで成る電流比較器により判定された、メモリセル601から読み出された通常データの値(‘1’もしくは‘0’)を出力する。
The
以下に、本回路構成例の半導体記憶装置の動作を、図8を参照して説明する。図8は、本回路構成例における各制御信号の動作波形を示す図である。 The operation of the semiconductor memory device of this circuit configuration example will be described below with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating operation waveforms of each control signal in this circuit configuration example.
図8に示すように、本回路構成例の半導体記憶装置においては、最初のサイクルにおいて、メモリセル601から通常データを読み出す。
As shown in FIG. 8, in the semiconductor memory device of this circuit configuration example, normal data is read from the
まず、書込み制御信号WEB=1(VDD)とし、第1トランスファゲート603を導通させる。このとき、ビット線電位は、カスコードトランジスタ604およびバイアス電圧源605から成るビット線電位保持回路により保持される。First, the write control signal WEB = 1 (V DD ) and the
この状態で、メモリセル601にてワード線WLが選択されると、メモリセル601に書き込まれた通常データに対応するセル電流がビット線に流れる。
In this state, when the word line WL is selected in the
次に、カレントミラー回路606は、ビット線に流れた通常データに対応するセル電流と等しい電流を生成し、出力する。 Next, the current mirror circuit 606 generates and outputs a current equal to the cell current corresponding to the normal data flowing in the bit line.
また、メモリセル601におけるワード線WLの選択と同時に、外部制御信号φ=1(=VDD)とし、第2トランスファゲート610を導通させる。このとき、オフセット電圧発生器609は外部制御信号EN=0(=VSS)とすることによって無効化されている。そのため、オフセット電圧発生器609の出力は0Vとなっている。また、このとき、VSSは負の値を持つ電圧である。Simultaneously with the selection of the word line WL in the
第2トランスファゲート610を導通させたことにより、カレントミラー回路606の出力側のトランジスタMp2から出力された通常データに対応する電流が、電流源607に流れる。このとき、電流源607に流れる通常データに対応する電流を維持するために必要なゲート・ソース間電圧が容量素子608に加えられる。
By making the
すなわち、電流源607に流れる通常データに対応する電流が電圧として容量素子608に記憶される。
That is, a current corresponding to normal data flowing in the
次のサイクルにおいて、メモリセル601に対し、参照データ'0'を書き込む。
In the next cycle, reference data “0” is written into the
まず、外部制御信号φ=0(=GND)とし、第2トランスファゲート609を遮断する。また、書込み制御信号WEB=0(=VSS)とすることによって第1トランスファゲート603を遮断する。First, the external control signal φ = 0 (= GND) is set, and the
次に、書込み回路602は、最初のサイクルで通常データの読出しを行ったメモリセル601に対し参照データ'0'を書き込む。
Next, the write circuit 602 writes the reference data “0” to the
次のサイクルにおいて、書込み制御信号WEB=1(=VDD)とすることによって第1トランスファゲート603を再度導通し、メモリセル601から参照データ‘0’を読み出す。これにより、参照データ'0'に対応するセル電流が、カレントミラー回路606に入力され、等しい電流が生成され、出力される。このとき、電流源607には、通常データに対応する電流が維持されている。In the next cycle, the
次のサイクルにおいて、外部制御信号EN=1(=VDD)とし、オフセット電圧発生器609を活性化する。これにより、オフセット電圧発生器609の出力には、負の値を持つオフセット電圧−VOSが発生する。In the next cycle, the external control signal EN = 1 (= V DD ) and the offset
このとき、電流源607のゲート端子には、容量素子608を介した容量結合により、容量素子608に記憶された電圧からオフセット電圧の絶対値VOSが減じた電圧が加えられる。At this time, a voltage obtained by subtracting the absolute value V OS of the offset voltage from the voltage stored in the
したがって、電流源607には、通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流が流れる。
Therefore, a current obtained by subtracting the offset current from the current corresponding to the normal data flows through the
よって、カレントミラー回路606から出力される参照データ'0'に対応する電流を参照電流とし、電流源607に流れる通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定することができる。
Therefore, the current corresponding to the reference data “0” output from the current mirror circuit 606 is set as the reference current, and the current obtained by subtracting the offset current from the current corresponding to the normal data flowing through the
参照電流が、電流源607に流れる電流よりも大きい場合、電流源607のドレイン電位は上昇し、出力インバータ611で反転増幅され、データ'0'が出力される。これがデータ'0'の読出しに相当する。
When the reference current is larger than the current flowing through the
参照電流が、電流源607に流れる電流よりも小さい場合、電流源607のドレイン電位は降下し、出力インバータ611で反転増幅され、データ'1'が出力される。これがデータ'1'の読出しに相当する。
When the reference current is smaller than the current flowing through the
その後、出力インバータ611から通常データの値が出力されると同時に、メモリセル601に対して再書込みが行われる。
Thereafter, the normal data value is output from the
メモリセル601への再書込みについては、通常の1T−DRAMの書込み動作と同様のため、説明を省略する。
Since rewriting to the
図9に、本回路構成例の半導体記憶装置の動作原理を示す。 FIG. 9 shows the operation principle of the semiconductor memory device of this circuit configuration example.
図9に示すように、本回路構成例では、メモリセル601から読み出された参照データ'0'に対応するセル電流ICell_0を参照電流Irefとし、メモリセル601から読み出された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流(Icell_1−IOS1またはIcell_0−IOS0)との比較判定を行う。このとき、参照電流Irefはデータの読出しを行った個々のメモリセルから生成するため、参照電流の値は常に個々のメモリセルにおける通常データ'1'および通常データ'0'に対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流(Icell_1−IOS1およびIcell_0−IOS0)の中間値付近の値となる。そのため、本回路構成例においては、メモリセル間のしきい電圧のばらつきが増加した場合でも、メモリセル601から読み出された通常データの値が'1'であるか'0'であるかを正確に判定することができる。As shown in FIG. 9, in this circuit configuration example, the cell current I Cell — 0 corresponding to the reference data “0” read from the
上述したように、本回路構成例の半導体記憶装置においては、メモリセル601から読み出された通常データに対応するセル電流と等しい電流を電圧に変換して容量素子608に記憶する。また、容量素子608を介して電流源607のゲート端子に接続しているオフセット電圧発生器を制御することで、電流源607に、通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流を流すことができる。そのため、参照データ‘0’に対応するセル電流と等しい電流を参照電流とし、通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定することができる。
As described above, in the semiconductor memory device of this circuit configuration example, a current equal to the cell current corresponding to the normal data read from the
これにより、メモリセル601から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかの判定に使用する参照電流を、通常データの読出しを行ったメモリセル601自身から生成することができる。
Thereby, the reference current used for determining whether the value of the normal data read from the
したがって、メモリセル(SOIトランジスタセル)間のしきい電圧のばらつきが増加した場合でも、個々のメモリセルで参照電流を生成するため、しきい電圧のばらつきの影響を除去することができ、メモリセル601から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかを正確に判定できるという効果が得られる。 Therefore, even when the threshold voltage variation between the memory cells (SOI transistor cells) increases, the reference current is generated in each memory cell, so that the influence of the threshold voltage variation can be eliminated. As a result, it is possible to accurately determine whether the value of the normal data read from 601 is “1” or “0”.
[回路構成例2]
図10は、本発明の第3の実施形態の具体例2の回路構成例2として、オフセット電圧の減算方式に、後述する電流源1007のゲート電位を制御するゲート電位制御型オフセット減算方式を用いた場合の他の構成を示す回路図である。[Circuit configuration example 2]
FIG. 10 is a circuit configuration example 2 of the second specific example of the third embodiment of the present invention, in which a gate potential control type offset subtraction method for controlling the gate potential of a
図10に示すように、本回路構成例の半導体記憶装置は、メモリセル1001と、書込み回路1002と、第1トランスファゲート1003と、基準電圧源1004と、演算増幅器1005と、カレントミラー回路1006と、電流源1007と、容量素子1008と、オフセット電圧発生器1009と、第2トランスファゲート1010と、出力インバータ1011と、を有している。
As shown in FIG. 10, the semiconductor memory device of this circuit configuration example includes a
本回路構成例は、上述した回路構成例1と比較して、カスコードトランジスタ604とバイアス電圧源605の代わりに、基準電圧源1004と演算増幅器1005を有する点が異なる。
This circuit configuration example is different from the circuit configuration example 1 described above in that a
なお、メモリセル1001と、書込み回路1002と、第1トランスファゲート1003と、カレントミラー回路1006と、電流源1007と、容量素子1008と、オフセット電圧発生器1009と、第2トランスファゲート1010と、出力インバータ1011と、については、それぞれ、図6に示した回路構成例1の、メモリセル601と、書込み回路602と、第1トランスファゲート603と、カレントミラー回路606と、電流源607と、容量素子608と、オフセット電圧発生器609と、第2トランスファゲート610と、出力インバータ611と、に対応している。
Note that the
メモリセル1001は、1つのSOIトランジスタから成り、図6に示したメモリセル601と同様の方式でデータの書込みおよび読出しが行われる。なお、メモリセルは複数存在しても良い。
The
書込み回路1002は、メモリセル1001に通常データを書き込む。また、書き込み回路1002は、メモリセル1001に書き込まれた通常データに対応するセル電流が読み出されると、その後にメモリセル1001に参照データ‘0’を書き込む。
The
第1トランスファゲート1003は、書込み制御信号WEおよびWEBにより、メモリセル1001とカレントミラー回路1006とを、メモリセル1001からのデータの読出し時に導通し、データの書込み時に遮断する。
The
カレントミラー回路1006は、メモリセル1001からのデータの読出し時に、ビット線に流れるデータに対応するセル電流と等しい電流を生成し、出力する。本回路構成例においても、カレントミラー回路1006は、入力側のトランジスタMp1と出力側のトランジスタMp2の2つのトランジスタを有している。
The
基準電圧源1004は、演算増幅器1005に基準電圧Vrefを加え、制御する。The
なお、本回路構成例においては、図5に示したビット線電位保持回路504は、カレントミラー回路1006の入力側のトランジスタMp1を共有して用いることとし、演算増幅器1005と、基準電圧源1004と、を有している。本回路構成例においては、演算増幅器1005とトランジスタMp1から成る負帰還により、ビット線電位を基準電圧源1004の出力電圧Vrefと等しくなるように制御することができるため、ビット線電位を保持することができる。In this circuit configuration example, the bit line
容量素子1008は、カレントミラー回路1006から出力された電流のうち通常データに対応する電流を変換した電圧を記憶しておくために、電荷を保持する。
The
オフセット電圧発生器1009は、容量素子1008の一方の端子に接続され、容量素子1008に記憶された電圧からオフセット電圧を減じるために、負の値を持つオフセット電圧−VOSを出力する。The offset
本回路構成例においても、図10に示すように、ドレイン端子がカレントミラー回路1006の出力側のトランジスタMp2に、基板端子およびソース端子がグランドGNDに、ゲート端子が第2トランスファゲート1010と容量素子1008との間の節点に、それぞれ接続されているnMOSトランジスを有している。
Also in this circuit configuration example, as shown in FIG. 10, the drain terminal is the output side transistor Mp2 of the
本回路構成例においても、回路構成例1と同様に、オフセット電圧減算器507は、容量素子1008を共有して用いることとし、上述したnMOSトランジスタと、オフセット電圧発生器1009と、を有している。
Also in this circuit configuration example, similarly to the circuit configuration example 1, the offset
また、電流源1007は、上述したnMOSトランジスを共有して用いることとする。
In addition, the
電流源1007には、メモリセル1001からのデータの読出し時に、カレントミラー回路1006から出力された通常データに対応する電流が流れる。
A current corresponding to normal data output from the
また、参照データ‘0’の読出し後には、オフセット電圧発生器1009がオフセット電圧を出力するため、容量素子1008を介した容量結合により、容量素子1008に記憶された電圧からオフセット電圧を減じた電圧が電流源1007のゲート端子に加えられる。その結果、電流源1007には、通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流が流れる。
In addition, since the offset
また、本回路構成例においても、電流比較器510は、カレントミラー回路1006の出力側のトランジスタMp2と、電流源1007であるnMOSトランジスタと、を共有して用いることとする。
Also in this circuit configuration example, the
第2トランスファゲート1010は、外部制御信号φとその反転信号により、カレントミラー回路1006の出力側のトランジスタMp2と容量素子1008とを、メモリセル1001からの通常データの読出し時に導通し、データの書込み時および参照データ‘0’の読出し時に遮断する。
The
出力インバータ1011は、カレントミラー回路1006の出力側のトランジスタMp2と電流源1007との間の節点に接続され、上述した電流比較器により判定された通常データの値(‘1’もしくは‘0’)を出力する。
The
上述したように、本回路構成例は、回路構成例1と比較して、ビット線電位を保持するビット線電位保持回路の構成のみが異なる。ビット線電位を保持する動作は本発明の本質ではなく、他の構成要素の動作については回路構成例1と同様であるため、ここでは説明を省略する。 As described above, the circuit configuration example is different from the circuit configuration example 1 only in the configuration of the bit line potential holding circuit that holds the bit line potential. The operation of holding the bit line potential is not the essence of the present invention, and the operations of the other components are the same as those in the circuit configuration example 1, and thus the description thereof is omitted here.
上述したように、本回路構成例の半導体記憶装置においては、ビット線電位保持回路は、トランジスタMp1および演算増幅器1005から構成される負帰還と、基準電圧源1004と、から成る。そのため、本回路構成例は、図6に示した回路構成例1の構成と比較し、電源・グランド間のトランジスタの縦積み段数を減らし、低電圧動作に適した構成となっている。
As described above, in the semiconductor memory device of this circuit configuration example, the bit line potential holding circuit includes the negative feedback including the transistor Mp1 and the
[回路構成例3]
図11は、本発明の第3の実施形態の具体例2の回路構成例3として、オフセット電圧の減算方式に、後述する電流源1107の基板電位を制御する、基板電位制御型オフセット減算方式を用いた場合の構成を示す回路図である。[Circuit Configuration Example 3]
FIG. 11 is a circuit configuration example 3 of the second specific example of the third embodiment of the present invention, in which a substrate potential control type offset subtraction method for controlling a substrate potential of a
図11に示すように、本回路構成例の半導体記憶装置は、メモリセル1101と、書込み回路1102と、第1トランスファゲート1103と、基準電圧源1104と、演算増幅器1105と、カレントミラー回路1106と、電流源1107と、容量素子1108と、オフセット電圧発生器1109と、第2トランスファゲート1110と、出力インバータ1111と、を有している。
As shown in FIG. 11, the semiconductor memory device of this circuit configuration example includes a
なお、これらの構成要素は、それぞれ、図10に示した回路構成例2の、メモリセル1001と、書込み回路1002と、第1トランスファゲート1003と、基準電圧源1004と、演算増幅器1005と、カレントミラー回路1006と、電流源1007と、容量素子1008と、オフセット電圧発生器1009と、第2トランスファゲート1010と、出力インバータ1011と、に対応している。
These components are the
ただし、本回路構成例は、上述した回路構成例2と比較して、電流源1107の基板端子にオフセット電圧発生器1109が接続している点と、容量素子1108一方の端子をグランドGNDに接地している点と、が異なる。
However, in this circuit configuration example, the offset
メモリセル1101は、1つのSOIトランジスタから成り、図10に示したメモリセル1001と同様の方式でデータの書込みおよび読出しが行われる。なお、メモリセルは複数存在しても良い。
The
書込み回路1102は、メモリセル1101に通常データを書き込む。また書き込み回路1102は、メモリセル1101に書き込まれた通常データに対応するセル電流が読み出されると、その後にメモリセル1101に参照データ‘0’を書き込む。
The
第1トランスファゲート1103は、書込み制御信号WEおよびWEBにより、メモリセル1101とカレントミラー回路1106とを、メモリセル1101からのデータの読出し時に導通し、データの書込み時に遮断する。
The
カレントミラー回路1106は、メモリセル1101からのデータの読出し時に、ビット線に流れるデータに対応するセル電流と等しい電流を生成し、出力する。本回路構成例においても、カレントミラー回路1106は、入力側のトランジスタMp1と出力側のトランジスタMp2の2つのトランジスタを有している。
The
基準電圧源1104は、演算増幅器1105に基準電圧Vrefを加え、制御する。The
なお、本回路構成例においては、図5に示したビット線電位保持回路504は、カレントミラー回路1106の入力側のトランジスタMp1を共有して用いることとし、演算増幅器1105と、基準電圧源1104と、を有している。本回路構成例においては、演算増幅器1105とトランジスタMp1から成る負帰還により、ビット線電位を基準電圧源1104の出力電圧Vrefと等しくなるように制御することができるため、ビット線電位を保持することができる。In this circuit configuration example, the bit line
容量素子1108は、カレントミラー回路1106から出力された電流のうち通常データに対応する電流を変換した電圧を記憶しておくために、電荷を保持する。
The
オフセット電圧発生器1109は、電流源1107の基板端子に接続され、電流源1107のしきい電圧を増大させるために負の値を持つオフセット電圧−VOSを出力する。The offset
なお、本回路構成例においては、オフセット電圧発生器1109として、図7に示したオフセット電圧発生器609の構成を使用することができる。ただし、本回路構成例と、ゲート電位制御型オフセット減算方式を用いる回路構成例1および2とでは、負電源の出力電圧−VOSの設定値が異なる。In this circuit configuration example, the configuration of the offset
また、本回路構成例は、図11に示すように、ドレイン端子がカレントミラー回路1106の出力側のトランジスタMp2に、基板端子がオフセット電圧発生器1109に、ソース端子がグランドGNDに、ゲート端子が第2トランスファゲート1110と容量素子1108との間の節点に、それぞれ接続されているnMOSトランジスを有している。
Further, in this circuit configuration example, as shown in FIG. 11, the drain terminal is the output side transistor Mp2 of the
本回路構成例においても、回路構成例1と同様に、オフセット電圧減算器507は、容量素子1108を共有して用いることとし、上述したnMOSトランジスタと、オフセット電圧発生器1109と、を有している。
Also in this circuit configuration example, similarly to the circuit configuration example 1, the offset
また、電流源1107は、上述したnMOSトランジスを共有して用いることとする。
In addition, the
電流源1107には、メモリセル1101からのデータの読出し時に、カレントミラー回路1106から出力された通常データに対応する電流が流れる。
A current corresponding to normal data output from the
また、参照データ‘0’の読出し後には、オフセット電圧発生器1109がオフセット電圧を出力するため、基板バイアス効果によりしきい電圧が増大し、結果として、電流源1107には、通常データに対応した電流からオフセット電流を減じた電流が流れる。
Further, after the reference data “0” is read, the offset
また、本回路構成例においても、電流比較器510は、カレントミラー回路1106の出力側のトランジスタMp2と、電流源1107と、を共有して用いることとする。
Also in this circuit configuration example, the
第2トランスファゲート1110は、外部制御信号φとその反転信号により、カレントミラー回路1106の出力側のトランジスタMp2と容量素子1108とを、メモリセル1101からの通常データの読出し時に導通し、データの書込み時および参照データ‘0’の読出し時に遮断する。
The
出力インバータ1111は、カレントミラー回路1106の出力側のトランジスタMp2と電流源1107との間の節点に接続され、上述した電流比較器により判定された通常データの値(‘1’もしくは‘0’)を出力する。
The
本回路構成例の半導体記憶装置の動作は、オフセット電圧を減算するサイクルの動作以外は、ゲート電位制御型オフセット減算方式を用いた回路構成例1もしくは回路構成例2の動作と同様である。そのため、ここでは、オフセット電圧を減算するサイクルの動作についてのみ説明する。 The operation of the semiconductor memory device of this circuit configuration example is the same as that of the circuit configuration example 1 or the circuit configuration example 2 using the gate potential control type offset subtraction method, except for the cycle operation for subtracting the offset voltage. Therefore, only the operation of the cycle for subtracting the offset voltage will be described here.
本回路構成例においては、オフセット電圧を減算するサイクルにおいて、外部制御信号EN=1(=VDD)とし、オフセット電圧発生器1109を活性化し、電流源1107の基板端子に負の値を持つオフセット電圧−VOSを加える。In this circuit configuration example, in the cycle of subtracting the offset voltage, the external control signal EN = 1 (= V DD ), the offset
これにより、電流源1107に基板バイアス効果が生じ、電流源1107のしきい電圧が増大する。
As a result, a substrate bias effect occurs in the
したがって、電流源1107には、通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流が流れる。
Therefore, a current obtained by subtracting the offset current from the current corresponding to the normal data flows through the
一方、このとき、カレントミラー回路1106からは、参照データ‘0’に対応した電流が出力されている。
On the other hand, the
よって、カレントミラー回路1106から出力された参照データ‘0’に対応する電流を参照電流とし、電流源1107に流れる電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定することができる。
Therefore, the current value corresponding to the reference data “0” output from the
参照電流が、電流源1107に流れる電流よりも大きい場合、電流源1107のドレイン電位は上昇し、出力インバータ1111で反転増幅されてデータ‘0’が出力される。これがデータ‘0’の読出しに相当する。
When the reference current is larger than the current flowing through the
参照電流が、電流源1107に流れる電流よりも小さい場合、電流源1107のドレイン電位は降下し、出力インバータ1111で反転増幅されてデータ‘1’が出力される。これがデータ‘1’の読出しに相当する。
When the reference current is smaller than the current flowing through the
上述したように、本回路構成例の半導体記憶装置においても、メモリセル1101から読出した通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかの判定に使用する参照電流を、通常データの読出しを行ったメモリセル1101自身から生成することができる。
As described above, also in the semiconductor memory device of this circuit configuration example, the reference current used for determining whether the value of the normal data read from the
したがって、ゲート電位制御型オフセット減算方式を用いた回路構成例1および2と同様に、メモリセル(SOIトランジスタセル)間のしきい電圧のばらつきが増加した場合でも、個々のメモリセルで参照電流を生成するため、しきい電圧のばらつきの影響を除去することができ、メモリセル1101から読み出されたデータの値が‘1’であるか‘0’であるかを正確に判定できるという効果が得られる。
Therefore, similarly to the circuit configuration examples 1 and 2 using the gate potential control type offset subtraction method, even when the variation in the threshold voltage between the memory cells (SOI transistor cells) increases, the reference current is applied to each memory cell. Therefore, it is possible to eliminate the influence of threshold voltage variation and to accurately determine whether the value of data read from the
[回路構成例4]
図12は、本発明の第3の実施形態の具体例2の回路構成例4として、オフセット電圧の減算方式として、後述する電流源1207のソース端子の電位を制御する、ソース電位制御型オフセット減算方式を用いた場合の構成を示す回路図である。[Circuit Configuration Example 4]
FIG. 12 is a circuit configuration example 4 of the second specific example of the third embodiment of the present invention. As a subtraction method of an offset voltage, a source potential control type offset subtraction that controls the potential of a source terminal of a
図12に示すように、本回路構成例の半導体記憶装置は、メモリセル1201と、書込み回路1202と、第1トランスファゲート1203と、基準電圧源1204と、演算増幅器1205と、カレントミラー回路1206と、電流源1207と、容量素子1208と、オフセット電圧発生器1209と、第2トランスファゲート1210と、出力インバータ1211と、を有している。
As shown in FIG. 12, the semiconductor memory device of this circuit configuration example includes a memory cell 1201, a
なお、これらの構成要素は、それぞれ、図10に示した回路構成例2の、メモリセル1001と、書込み回路1002と、第1トランスファゲート1003と、基準電圧源1004と、演算増幅器1005と、カレントミラー回路1006と、電流源1007と、容量素子1008と、オフセット電圧発生器1009と、第2トランスファゲート1010と、出力インバータ1011と、に対応している。
These components are the
ただし、本回路構成例は、上述した回路構成例2と比較して、電流源1207のソース端子にオフセット電圧発生器1209が接続している点と、容量素子1208の一方の端子をグランドGNDに接地している点と、が異なる。
However, in this circuit configuration example, as compared with the above-described circuit configuration example 2, the offset
メモリセル1201は、1つのSOIトランジスタから成り、図11に示したメモリセル1101と同様の方式でデータの書込みおよび読出しが行われる。なお、メモリセルは複数存在しても良い。
Memory cell 1201 is formed of one SOI transistor, and data is written and read in the same manner as
書込み回路1202は、メモリセル1201に通常データを書き込む。また、書き込み回路1202は、メモリセル1201に書き込まれた通常データに対応するセル電流が読み出されると、その後にメモリセル1201に参照データ‘0’を書き込む。
The
第1トランスファゲート1203は、書込み制御信号WEおよびWEBにより、メモリセル1201とカレントミラー回路1206とを、メモリセル1201からのデータの読出し時に導通し、データの書込み時に遮断する。
The first transfer gate 1203 makes the memory cell 1201 and the
カレントミラー回路1206は、メモリセル1201からのデータの読出し時に、ビット線に流れるデータに対応するセル電流と等しい電流を生成し、出力する。本回路構成例においても、カレントミラー回路1206は、入力側のトランジスタMp1と出力側のトランジスタMp2の2つのトランジスタを有している。
The
基準電圧源1204は、演算増幅器1205に基準電圧Vrefを加え、制御する。The
なお、本回路構成例においては、図5に示したビット線電位保持回路504は、カレントミラー回路1206の入力側のトランジスタMp1を共有して用いることとし、演算増幅器1205と、基準電圧源1204と、を有している。本回路構成例においては、演算増幅器1205とトランジスタMp1から成る負帰還により、ビット線電位を基準電圧源1204の出力電圧Vrefと等しくなるように制御することができるため、ビット線電位を保持することができる。In this circuit configuration example, the bit line
容量素子1208は、カレントミラー回路1206から出力された電流のうち通常データに対応する電流を変換した電圧を記憶しておくために、電荷を保持する。
The
オフセット電圧発生器1209は、電流源1207のソース端子に接続され、電流源1207のしきい電圧を増大させ、かつ、電流源1207のゲート・ソース間電圧を減少させるために正の値を持つオフセット電圧VOSを発生させる。An offset
図13に、本回路構成例に用いるオフセット電圧発生器1209の一構成例を示す。
FIG. 13 shows a configuration example of the offset
図13に示すように、オフセット発生器1209は、正の値を持つオフセット電圧VOSを与えるための正電源と、0Vの電位を与えるためのグランドGNDと、外部制御信号ENとその反転信号により制御されるパストランジスタ1301およびトランスファゲート1302と、から構成される。As shown in FIG. 13, the offset
外部制御信号EN=0(=VSS)の場合、トランスファゲート1302は遮断され、パストランジスタ1301が導通するため、グランドGNDが選択され、オフセット電圧発生器1209の出力電圧は0Vとなる。When the external control signal EN = 0 (= V SS ), the
外部制御信号EN=1(=VDD)の場合、トランスファゲート1302が導通し、パストランジスタ1301が遮断されるため、正電源VOSが選択され、オフセット電圧発生器1209の出力電圧はVOSとなる。When the external control signal EN = 1 (= V DD ), the
本回路構成例は、図12に示すように、ドレイン端子がカレントミラー回路1206の出力側のトランジスタMp2に、基板端子がグランドGNDに、ソース端子がオフセット電圧発生器1209に、ゲート端子が第2トランスファゲート1210と容量素子1208との間の節点に、それぞれ接続されているnMOSトランジスを有している。
In this circuit configuration example, as shown in FIG. 12, the drain terminal is the output side transistor Mp2 of the
本回路構成例においても回路構成例1と同様に、オフセット電圧減算器507は、容量素子1208を共有して用いることとし、上述したnMOSトランジスタと、オフセット電圧発生器1209と、を有している。
Also in this circuit configuration example, similarly to the circuit configuration example 1, the offset
また、電流源1207は、上述したnMOSトランジスを共有して用いることとする。
The
電流源1207には、メモリセル1201からの通常データの読出し時に、カレントミラー回路1206から出力された通常データに対応する電流が流れる。
A current corresponding to the normal data output from the
また、参照データ‘0’の読出し後には、オフセット電圧発生器1209がオフセット電圧を出力するため、基板バイアス効果によりしきい電圧が増大し、かつ、ゲート・ソース間電圧が減少し、結果として、電流源1207には、通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流が流れる。
In addition, after the reference data “0” is read, the offset
また、本回路構成例においても、電流比較器510は、カレントミラー回路1206の出力側のトランジスタMp2と、電流源1207と、を共有して用いることとする。
Also in this circuit configuration example, the
第2トランスファゲート1210は、外部制御信号φとその反転信号により、カレントミラー回路1206の出力側のトランジスタMp2と容量素子1208とを、メモリセル1201からの通常データの読出し時に導通し、データの書込み時および参照データ‘0’の読出し時に遮断する。
The
出力インバータ1211は、カレントミラー回路1206の出力側のトランジスタMp2と電流源1207の中間の節点に接続され、上述した電流比較器により判定された通常データの値(‘1’もしくは‘0’)を出力する。
The
本回路構成例の半導体記憶装置の動作も、オフセット電圧を減算するサイクルの動作以外は、ゲート電位制御型オフセット減算方式を用いた回路構成例1もしくは回路構成例2の動作と同様である。そのため、ここでは、オフセット電圧を減算するサイクルの動作についてのみ説明する。 The operation of the semiconductor memory device of this circuit configuration example is the same as that of the circuit configuration example 1 or the circuit configuration example 2 using the gate potential control type offset subtraction method, except for the operation of the cycle for subtracting the offset voltage. Therefore, only the operation of the cycle for subtracting the offset voltage will be described here.
本回路構成例においては、オフセット電圧を減算するサイクルにおいて、外部制御信号EN=1(=VDD)とし、オフセット電圧発生器1209を活性化し、電流源1207のソース端子に正の値を持つオフセット電圧VOSを加える。In this circuit configuration example, in the cycle of subtracting the offset voltage, the external control signal EN = 1 (= V DD ), the offset
これにより、電流源1207に基板バイアス効果が生じ、電流源1207のしきい電圧が増大する。加えて、電流源1207のソース電位が上昇することにより、電流源1207を駆動するゲート・ソース間電圧が減少する。
As a result, a substrate bias effect occurs in the
したがって、電流源1207には、通常データに対応する電流からオフセット電流を減じた電流が流れる。
Therefore, a current obtained by subtracting the offset current from the current corresponding to the normal data flows through the
一方、このとき、カレントミラー回路1206からは参照データ‘0’に対応する電流が出力されている。
On the other hand, a current corresponding to the reference data “0” is output from the
よって,カレントミラー回路1206から出力された参照データ‘0’に対応する電流を参照電流とし、電流源1207に流れる電流を参照電流と比較することにより通常データの値を判定することができる。
Therefore, the current value corresponding to the reference data “0” output from the
参照電流が、電流源1207に流れる電流よりも大きい場合、電流源1207のドレイン電位は上昇し、出力インバータ1211で反転増幅されてデータ‘0’が出力される。これがデータ‘0’の読出しに相当する。
When the reference current is larger than the current flowing through the
参照電流が、電流源1207に流れる電流よりも小さい場合、電流源1207のドレイン電位は降下し、出力インバータ1211で反転増幅されてデータ‘1’が出力される。これがデータ‘1’の読出しに相当する。
When the reference current is smaller than the current flowing through the
上述したように、本回路構成例においても、メモリセル1201から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかの判定に使用する参照電流を、通常データの読出しを行ったメモリセル1201自身から生成することができる。 As described above, also in this circuit configuration example, the reference current used to determine whether the value of the normal data read from the memory cell 1201 is “1” or “0” is used as the normal data read. Can be generated from the memory cell 1201 itself.
したがって、ゲート電位制御型オフセット減算方式を用いた回路構成例1および2や、基板電位制御型オフセット減算方式を用いた回路構成例3と同様に、メモリセル(SOIトランジスタセル)間のしきい電圧のばらつきが増加した場合でも、個々のメモリセルで参照電流を生成するため、しきい電圧のばらつきの影響を除去することができ、メモリセル1201から読み出された通常データの値が‘1’であるか‘0’であるかを正確に判定できるという効果が得られる。 Therefore, the threshold voltage between the memory cells (SOI transistor cells) is similar to the circuit configuration examples 1 and 2 using the gate potential control type offset subtraction method and the circuit configuration example 3 using the substrate potential control type offset subtraction method. Since the reference current is generated in each memory cell even when the variation of the memory cell increases, the influence of the variation of the threshold voltage can be eliminated, and the value of the normal data read from the memory cell 1201 is “1”. It is possible to obtain an effect that it is possible to accurately determine whether it is “0” or “0”.
以上、実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 While the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
この出願は、2008年01月17日に出願された日本出願特願2008−007873を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2008-007873 for which it applied on January 17, 2008, and takes in those the indications of all here.
Claims (12)
前記メモリセルに通常データを書き込むとともに、当該通常データに対応するセル電流が読み出されると、その後に前記メモリセルに参照データを書き込む書込み回路と、
前記メモリセルから読み出された通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じ、出力するオフセット電流減算器と、
前記メモリセルから、前記通常データおよび前記参照データにそれぞれ対応するセル電流を順次読み出し、前記参照データに対応するセル電流を参照電流とし、前記オフセット電流減算器から出力された電流を前記参照電流と比較することにより前記通常データの値を判定する電流比較器と、を有することを特徴とする半導体記憶装置。A memory cell in which charge is stored or removed according to the value of the data when data is written, and a cell current corresponding to the charge is read when the data is read;
A write circuit for writing normal data to the memory cell, and writing a reference data to the memory cell after reading a cell current corresponding to the normal data;
An offset current subtracter that subtracts and outputs an offset current from a cell current corresponding to normal data read from the memory cell;
The cell currents corresponding to the normal data and the reference data are sequentially read from the memory cell, the cell current corresponding to the reference data is used as a reference current, and the current output from the offset current subtractor is used as the reference current. A semiconductor memory device comprising: a current comparator that determines the value of the normal data by comparing.
前記通常データの読出し時に前記電流値記憶回路と前記メモリセルとを導通し、前記参照データの読出し時に前記電流比較器の一方の入力端子と前記メモリセルとを導通し、前記データの書込み時に前記電流値記憶回路および前記電流比較器を前記メモリセルから遮断する電流選択器と、を有し、
前記オフセット電流減算器は、前記電流値記憶回路に記憶された前記通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じ、前記電流比較器の他方の入力端子に出力する、請求項1に記載の半導体記憶装置。A current value storage circuit for storing a cell current corresponding to the normal data;
The current value storage circuit and the memory cell are electrically connected when reading the normal data, the one input terminal of the current comparator is electrically connected and the memory cell when the reference data is read, and the data cell is written when the data is written. A current selector that shuts off the current value storage circuit and the current comparator from the memory cell,
2. The semiconductor according to claim 1, wherein the offset current subtracter subtracts an offset current from a cell current corresponding to the normal data stored in the current value storage circuit, and outputs the subtracted current to the other input terminal of the current comparator. Storage device.
前記電流比較器の一方の入力端子と前記メモリセルとを、前記データの読出し時に導通し、前記データの書込み時に遮断する第1スイッチと、
前記電流比較器の出力端子と前記電流値記憶回路とを、前記通常データの読出し時に導通し、前記データの書込み時および前記参照データの読出し時に遮断する第2スイッチと、を有し、
前記オフセット電流減算器は、前記電流値記憶回路に記憶された前記通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じ、前記電流比較器の他方の入力端子に出力する、請求項1に記載の半導体記憶装置。A current value storage circuit for storing a cell current corresponding to the normal data;
A first switch that conducts the one input terminal of the current comparator and the memory cell at the time of reading the data and cuts off at the time of writing the data;
A second switch that conducts the output terminal of the current comparator and the current value storage circuit when reading the normal data, and shuts off when writing the data and reading the reference data;
2. The semiconductor according to claim 1, wherein the offset current subtracter subtracts an offset current from a cell current corresponding to the normal data stored in the current value storage circuit, and outputs the subtracted current to the other input terminal of the current comparator. Storage device.
前記電流値記憶回路は、前記通常データに対応するセル電流を電圧に変換して記憶する電流値記憶素子を有し、
前記オフセット電流減算器は、
前記電流値記憶素子に記憶された電圧からオフセット電圧を減じ、出力するオフセット電圧減算器と、
前記オフセット電圧減算器から出力された電圧により制御され、当該電圧を変換した前記通常データに対応するセル電流から前記オフセット電流を減じた電流を前記電流比較器の他方の入力端子に出力する電圧制御電流源と、を有する、請求項3に記載の半導体記憶装置。A bit line potential holding circuit which is arranged between the first switch and one input terminal of the current comparator and holds the bit line potential of the memory cell at the time of reading the data;
The current value storage circuit includes a current value storage element that converts a cell current corresponding to the normal data into a voltage and stores the voltage.
The offset current subtractor is
An offset voltage subtracter that subtracts and outputs an offset voltage from the voltage stored in the current value storage element;
Voltage control that is controlled by the voltage output from the offset voltage subtractor and outputs a current obtained by subtracting the offset current from the cell current corresponding to the normal data obtained by converting the voltage to the other input terminal of the current comparator The semiconductor memory device according to claim 3, further comprising: a current source.
前記電流比較器は、前記電流値記憶素子により、前記カレントミラー回路から出力された電流のうち前記通常データに対応する電流を電圧に変換して記憶し、前記カレントミラー回路から出力された電流のうち前記参照データに対応する電流を前記参照電流とし、前記電圧制御電流源から出力された電流を前記参照電流と比較することにより前記通常データの値を判定する、請求項4に記載の半導体記憶装置。A cell current corresponding to the data, which is arranged between the bit line potential holding circuit and one input terminal of the current comparator, and is input via the bit line potential holding circuit when reading the data; A current mirror circuit that generates an equal current and outputs the current to one input terminal of the current comparator;
The current comparator converts the current corresponding to the normal data out of the current output from the current mirror circuit into a voltage by the current value storage element and stores the voltage, and stores the current output from the current mirror circuit. 5. The semiconductor memory according to claim 4, wherein a current corresponding to the reference data is set as the reference current, and a value of the normal data is determined by comparing a current output from the voltage control current source with the reference current. apparatus.
前記ビット線電位保持回路は、
ビット線電位を保持するカスコードトランジスタと、
前記カスコードトランジスタのゲート端子にバイアス電圧を加え、制御するバイアス電圧源と、を有し、
前記カレントミラー回路は、入力側と出力側の2つのトランジスタを有し、
前記電流記値憶素子は、電荷を保持する容量素子から成り、
前記オフセット電圧減算器は、
前記容量素子を共有して用いることとし、
前記容量素子の一方の端子に接続され、負の値を持つオフセット電圧を出力するオフセット電圧発生器と、
ドレイン端子が前記カレントミラー回路の出力側のトランジスタに、基板端子およびソース端子がグランドに、ゲート端子が前記第2トランスファゲートと前記容量素子との間の節点に、それぞれ接続されているnMOSトランジスと、を有し、
前記電圧制御電流源は、前記nMOSトランジスタを共有して用いることとし、
前記電流比較器は、
前記カレントミラー回路の出力側のトランジスタと、
前記nMOSトランジスタと、を共有して用いることとし、
前記カレントミラー回路の出力側のトランジスタと前記nMOSトランジスタの中間の節点に接続され、前記電流比較器により判定された前記通常データの値を出力する出力インバータを有する、請求項5に記載の半導体記憶装置。Each of the first and second switches includes first and second transfer gates that are turned on and off by an external control signal, respectively.
The bit line potential holding circuit includes:
A cascode transistor that holds a bit line potential;
A bias voltage source for applying and controlling a bias voltage to the gate terminal of the cascode transistor,
The current mirror circuit has two transistors on the input side and the output side,
The current storage element is composed of a capacitive element that holds a charge,
The offset voltage subtracter
The capacitive element is shared and used.
An offset voltage generator connected to one terminal of the capacitive element and outputting an offset voltage having a negative value;
An nMOS transistor having a drain terminal connected to the transistor on the output side of the current mirror circuit, a substrate terminal and a source terminal connected to the ground, and a gate terminal connected to a node between the second transfer gate and the capacitive element; Have
The voltage controlled current source uses the nMOS transistor in common,
The current comparator is
A transistor on the output side of the current mirror circuit;
The nMOS transistor is shared and used.
6. The semiconductor memory according to claim 5, further comprising an output inverter connected to an intermediate node between the output-side transistor of the current mirror circuit and the nMOS transistor and outputting the value of the normal data determined by the current comparator. apparatus.
前記カレントミラー回路は、入力側と出力側の2つのトランジスタを有し、
前記ビット線電位保持回路は、
前記カレントミラー回路の入力側のトランジスタを共有して用いることとし、
演算増幅器と、
前記演算増幅器に電圧を加え、制御する基準電圧源と、を有し、
前記電流記値憶素子は、電荷を保持する容量素子から成り、
前記オフセット電圧減算器は、
前記容量素子を共有して用いることとし、
前記容量素子の一方の端子に接続され、負の値を持つオフセット電圧を出力するオフセット電圧発生器と、
ドレイン端子が前記カレントミラー回路の出力側のトランジスタに、基板端子およびソース端子がグランドに、ゲート端子が前記第2トランスファゲートと前記容量素子との間の節点に、それぞれ接続されているnMOSトランジスと、を有し、
前記電圧制御電流源は、前記nMOSトランジスタを共有して用いることとし、
前記電流比較器は、
前記カレントミラー回路の出力側のトランジスタと、
前記nMOSトランジスタと、を共有して用いることとし、
前記カレントミラー回路の出力側のトランジスタと前記nMOSトランジスタとの間の節点に接続され、前記電流比較器により判定された前記通常データの値を出力する出力インバータを有する、請求項5に記載の半導体記憶装置。Each of the first and second switches includes first and second transfer gates that are turned on and off by an external control signal, respectively.
The current mirror circuit has two transistors on the input side and the output side,
The bit line potential holding circuit includes:
The transistor on the input side of the current mirror circuit is shared and used,
An operational amplifier;
A reference voltage source for applying and controlling a voltage to the operational amplifier, and
The current storage element is composed of a capacitive element that holds a charge,
The offset voltage subtracter
The capacitive element is shared and used.
An offset voltage generator connected to one terminal of the capacitive element and outputting an offset voltage having a negative value;
An nMOS transistor having a drain terminal connected to the transistor on the output side of the current mirror circuit, a substrate terminal and a source terminal connected to the ground, and a gate terminal connected to a node between the second transfer gate and the capacitive element; Have
The voltage controlled current source uses the nMOS transistor in common,
The current comparator is
A transistor on the output side of the current mirror circuit;
The nMOS transistor is shared and used.
6. The semiconductor according to claim 5, further comprising an output inverter connected to a node between an output-side transistor of the current mirror circuit and the nMOS transistor and outputting the value of the normal data determined by the current comparator. Storage device.
前記カレントミラー回路は、入力側と出力側の2つのトランジスタを有し、
前記ビット線電位保持回路は、
前記カレントミラー回路の入力側のトランジスタを共有して用いることとし、
演算増幅器と、
前記演算増幅器に基準電圧を加え、制御する基準電圧源と、を有し、
前記電流記値憶素子は、電荷を保持する容量素子から成り、
前記オフセット電圧減算器は、
前記容量素子を共有して用いることとし、
負の値を持つオフセット電圧を出力するオフセット電圧発生器と、
ドレイン端子が前記カレントミラー回路の出力側のトランジスタに、基板端子が前記オフセット電圧発生器に、ソース端子がグランドに、ゲート端子が前記第2トランスファゲートと前記容量素子との間の節点に、それぞれ接続されているnMOSトランジスと、を有し、
前記電圧制御電流源は、前記nMOSトランジスタを共有して用いることとし、
前記電流比較器は、
前記カレントミラー回路の出力側のトランジスタと、
前記nMOSトランジスタと、を共有して用いることとし、
前記カレントミラー回路の出力側のトランジスタと前記nMOSトランジスタとの間の節点に接続され、前記電流比較器により判定された前記通常データの値を出力する出力インバータを有する、請求項5に記載の半導体記憶装置。Each of the first and second switches includes first and second transfer gates that are turned on and off by an external control signal, respectively.
The current mirror circuit has two transistors on the input side and the output side,
The bit line potential holding circuit includes:
The transistor on the input side of the current mirror circuit is shared and used,
An operational amplifier;
A reference voltage source for applying and controlling a reference voltage to the operational amplifier, and
The current storage element is composed of a capacitive element that holds a charge,
The offset voltage subtracter
The capacitive element is shared and used.
An offset voltage generator that outputs an offset voltage having a negative value;
The drain terminal is the transistor on the output side of the current mirror circuit, the substrate terminal is the offset voltage generator, the source terminal is the ground, and the gate terminal is the node between the second transfer gate and the capacitive element, respectively. NMOS transistors connected to each other,
The voltage controlled current source uses the nMOS transistor in common,
The current comparator is
A transistor on the output side of the current mirror circuit;
The nMOS transistor is shared and used.
6. The semiconductor according to claim 5, further comprising an output inverter connected to a node between an output-side transistor of the current mirror circuit and the nMOS transistor and outputting the value of the normal data determined by the current comparator. Storage device.
前記カレントミラー回路は、入力側と出力側の2つのトランジスタを有し、
前記ビット線電位保持回路は、
前記カレントミラー回路の入力側のトランジスタを共有して用いることとし、
演算増幅器と、
前記演算増幅器に基準電圧を加え、制御する基準電圧源と、を有し、
前記電流記値憶素子は、電荷を保持する容量素子から成り、
前記オフセット電圧減算器は、
前記容量素子を共有して用いることとし、
正の値を持つオフセット電圧を出力するオフセット電圧発生器と、
ドレイン端子が前記カレントミラー回路の出力側のトランジスタに、基板端子がグランドに、ソース端子が前記オフセット電圧発生器に、ゲート端子が前記第2トランスファゲートと前記容量素子との間の節点に、それぞれ接続されているnMOSトランジスと、を有し、
前記電圧制御電流源は、前記nMOSトランジスタを共有して用いることとし、
前記電流比較器は、
前記カレントミラー回路の出力側のトランジスタと、
前記nMOSトランジスタと、を共有して用いることとし、
前記カレントミラー回路の出力側のトランジスタと前記nMOSトランジスタとの間の節点に接続され、前記電流比較器により判定された前記通常データの値を出力する出力インバータを有する、請求項5に記載の半導体記憶装置。Each of the first and second switches includes first and second transfer gates that are turned on and off by an external control signal, respectively.
The current mirror circuit has two transistors on the input side and the output side,
The bit line potential holding circuit includes:
The transistor on the input side of the current mirror circuit is shared and used,
An operational amplifier;
A reference voltage source for applying and controlling a reference voltage to the operational amplifier, and
The current storage element is composed of a capacitive element that holds a charge,
The offset voltage subtracter
The capacitive element is shared and used.
An offset voltage generator for outputting an offset voltage having a positive value;
The drain terminal is a transistor on the output side of the current mirror circuit, the substrate terminal is ground, the source terminal is the offset voltage generator, and the gate terminal is a node between the second transfer gate and the capacitive element, respectively. NMOS transistors connected to each other,
The voltage controlled current source uses the nMOS transistor in common,
The current comparator is
A transistor on the output side of the current mirror circuit;
The nMOS transistor is shared and used.
6. The semiconductor according to claim 5, further comprising an output inverter connected to a node between an output-side transistor of the current mirror circuit and the nMOS transistor and outputting the value of the normal data determined by the current comparator. Storage device.
前記メモリセルに書き込まれた通常データに対応するセル電流を読み出す第1読出しステップと、
前記通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じる減算ステップと、
前記通常データに対応するセル電流が読み出されたメモリセルに対し、参照データを書き込む書込みステップと、
前記メモリセルに書き込まれた参照データに対応するセル電流を読み出す第2読出しステップと、
前記参照データに対応するセル電流を参照電流とし、前記減算ステップで前記通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じた電流を前記参照電流と比較することにより前記通常データの値を判定する判定ステップと、を有することを特徴とするデータ読出し方法。A data read method performed by a semiconductor memory device having a memory cell in which charge is accumulated or removed according to the value of the data when data is written and cell current corresponding to the charge is read when the data is read There,
A first read step of reading a cell current corresponding to normal data written to the memory cell;
A subtraction step of subtracting an offset current from a cell current corresponding to the normal data;
A writing step of writing reference data to a memory cell from which a cell current corresponding to the normal data is read;
A second reading step of reading a cell current corresponding to the reference data written in the memory cell;
Determination of determining a value of the normal data by comparing a cell current corresponding to the reference data as a reference current and a current obtained by subtracting an offset current from the cell current corresponding to the normal data in the subtraction step with the reference current And a data reading method comprising: steps.
前記減算ステップにおいて、前記記憶ステップで記憶された前記通常データに対応するセル電流からオフセット電流を減じる、請求項11に記載のデータ読出し方法。Storing a cell current corresponding to the normal data;
12. The data reading method according to claim 11, wherein in the subtracting step, an offset current is subtracted from a cell current corresponding to the normal data stored in the storing step.
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