TWI232465B

TWI232465B - Non-volatile semiconductor memory device

Info

Publication number: TWI232465B
Application number: TW090125648A
Authority: TW
Inventors: Isao Nojiri; Atsushi Ohba; Yoshihide Kai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2005-05-11
Also published as: US20020101775A1; JP2002230989A; KR20020064136A; US6611468B2; KR100462957B1

Description

1232465 五、發明說明（1) [發明背景] [發明領域] 本發明涉及非揮發性半導體記憶裝置，尤其涉及非揮發性記憶單元資料感測用的結構。 [背景技術說明] 習知非揮發性半導體記憶裝置，基本上用差動放大器進行資料的感測。現參照圖1 2說明已有非揮發性半導體記憶裝置中資料感測用的感測放大器結構。將作為感測物件的記憶單元記為陣列單元6 a ’將檢測陣列單元6 a的資料用的參考單元記為參考單元6b。陣列單兀6a通過Y閘（NMOS電晶體）4a、5a連接電流檢測部3a，參考單元6b通過Y閘（NM0S電晶體）4b、讣連接電流檢測部3 b。包含電流檢測部3a、Y閘4a和5a以及陣列單元6a在一

起，統記為丽置感測放大器部丨a。包含電流檢測部3 b、Y 閘4b和5b以及參考單元6b在内，統記為前置感測放大器部 1 b 〇電流檢測部3a包含PMOS電晶體P1和P2以及NMOS電晶體N1 和N2。電晶體P2與N2串聯在接收電源電壓Vcc的電源節點與接收接地電壓的節點GND之間。電晶體P2的閘極接收控制啟動/非啟動的允動信號E，電晶體N2的閘極連接節點 Z1。 ·、、電晶體P1與N1串聯在電源節點與節點以之間，電晶體…

\\312\2d-code\91-01\90125648.ptd

第4頁 1232465 五、發明說明（2) 的閘極連接啟動驅動通，從而將陣列單元6a 電流檢測和N4。電晶點G N D之間，閘極連接節電晶體P3 的閘極連接啟動驅動通’從而將雖然記述要素不受此由電流檢 P1和連接構體N5。將電該閘極的節流通的檢測由電流檢 P3和連接構 N6。將電晶極的節點也檢測電流。電晶體P2與N2的連接節點。陣列f元6a的閘極的字線飢，使γ閘切、5a導陣列單元6a的汲極連接到電流檢測部“（選擇 )° 部3b包含PMOS電晶體P3和以以及NM〇s電晶體N3 妝P4與N4串聯在接收電源電壓的電源節點與節 >電晶體P4的閘極接收允動信號E，電晶體點Z 3。與N3串聯在電源節點與節點Z3之間，電晶體㈣電晶體P 4與N 4的連接節點。 f考單元6b的閘極的字線VWL，使γ閘4b、5b導參考單元6b的汲極連接到電流檢測部3b。由兩級NMOS電晶體組成的γ閘，但級數和组限制。測部3a檢測出的陣列單元6a的電流通過電晶體成的電流鏡7a的PMOS電晶體P5，傳給NMOS二極晶體P1和P5的閘極接收的信號記為22，將連接 ”、、占也5己為Z 2。元件編號I c e 1 ；[表示經電晶體p $ 電流。測部3b檢測出的參考單元6b的電流通過電晶體成電流鏡7 b的P Μ 0 S電晶體P 6，傳給N Μ 0 S二極體體Ρ3和Ρ6的閘極接收的信號記為24，連接該閑記為Ζ4。元件編號lref表示經電晶體Ρ6流通的

1232465

掷j日日=P5在I動放大器2的第1輪人節點A連接NM0S二極 =5 ’電晶體P6在差動放大器2白勺第2節點B連接NM〇s二極體N 6 〇 f流Icell由作為電流電壓變換元件的nm〇s二極體N5變 =為電壓VcellO。電流Iref由作為電流電壓變換元件的 NM0S二極體N6變換為電壓VrefO。從電流檢測部到電流電壓變換部的電路，在其陣列和參考單元採用相同的元件。差動放大器2包含PM0S電晶體Pu、pi2、pi3以及NM〇s 曰曰體N1 1 N 1 2、N1 3。電晶體P1 1與n 1 1串聯在電源節點盥節點Z5之間，電晶體N11的閘極連接節點八。電晶體m與 N12串聯在電源節點與節點25之間，電晶體M2的閘極接節點B。電晶體N13連接在節點Z5與節點GND之間，並且其閘極接收，制信號IREF。電晶體P1 3連接在電晶體P1}與N1 i的連接節點與電晶體PI 2和N12的連接節點之間，並且其閘極收控制信號IREF2。八差動放大态2檢測節點A與節點B的微小電壓差（電壓 VcellO與電壓VrefO的差），並從電晶體P12與N12的連接節點OUT輸出檢測結果。圖中未示出的輸出電路將差動放大器2的輸出變換為邏輯位準信號後輸出。然而，習知感測放大器電路在電壓變換部分採用二極體’以便最終將檢測到的電流變換為電壓。因此，從陣列單元和參考單元所得到的電壓差並不那麼大。於是，用差

1232465 五、發明說明（4) 動放大器2檢測該微小的電壓差。然而，在使用根據臨限值狀態在丨個記個資訊的多值單元（多你i々产罝开〕日车早70 了冗憶多、隹一丰忾丨门夕位準§己憶早兀）守，要檢測的電浠佶進^、艾小。因此，以往的感測放大器電路能電壓差。吩个此兄分檢測為了針對這點提高感測靈敏度，採取的方法有差動放大器等，確你秘、， X^J X V 、及、 ^ 雏保增盈。然而，增加差動放大考，即m 差動放大器2級的卫你、Φ 4 歷* ° 則因路造成電流消耗增大。工且心加電 [發明概要]

本發明的目的在於提供一種半導體記憶裂置，能用簡單的電路結構南精度感測資料。、，本發明某方面的非揮發性半導體記憶裝置包含非揮發性半導體S丨思單元、判別記憶單元所存資料用的參考單元、檢測弟1輸入節點電壓與第2輸入節點電壓之差的差動放大器、連接第1輸入節點並用於將記憶單元來的第j感測電流變換為電壓的第1電流電壓變換元件、連接第2輸入節點並用於將參考單兀來的第2感測電流變換為電壓的第2電流電壓變換兀件，以及通過調整第1和第2感測電流的電流值而

對差動放大裔的感剛靈敏度進行調整的增益調整電路。最好第1和第2電流電壓變換元件分別^含二極體，增益凋整電路包含使偏置電流通過第1和第2輸入節點用的恒流電路。具體而§ ，恒流電路包含連接第丨輪入節點的第丨恒流電

\\312\2d-code\91-01\90125648.ptd 1232465 --—一 __________ 五、發明說明（5)^ " 〜--—-— 接第2輸入節點的第2恒流電m和第2恒流電路流過貫質上相同的電流。、最好增益調整電路包含根據第2感測電流產生數值比第2 感測電流小的電流並且將產生的電流變換為電壓的驅動電，、連接第1輸入節點並且根據由驅動電路獲得的電壓使第1偏置電流流過的第丨元件，以及連接第2輸入節點並且根據由驅動電路獲得的電壓使第2偏置電流流過的第2元件二第1和第2偏置電流為數值實質上相同的電流。、最好增益調整電路包含根據第2感測電流產生數值比第2 感測電流小的電流並且將產生的電流變換為電壓的驅動電 2、連接第1輸入節點並且將比第2感測電流小的電流提供 7第2電流電壓變換元件的第1元件，以及連接第2輸入節點並且根據由驅動電路獲得的電壓使偏置電流流過的第2 元件。、，隶子第1和苐2電流電壓變換元件分別包含電阻元件，增现"周整電路包含使偏置電流流過第1和第2輸入節點用的恒流電路。 ^本發明再一方面的非揮發性半導體記憶裝置具有可取n =所述η為3以上的整數）記憶狀態的非揮發性記憶單元、元別5己憶狀態用的k個（所述k為2以上的整數）參考單 =法刀=將記憶單元的第1感測電流變換為電壓的k個第1 泣=電壓變換元件、將來自k個參考單元的k個第2感測電 Ϊ 為電壓的1^個第2電流電壓變換元件、檢測第1電流史換元件的輪出與k個第2電流電壓變換元件各自的輪

1232465 五、發明說明（6) 出之差的k個差動放大器，以及通過調整k個第2感測電流和第1感測電流的電流值而對k個差動放大器各自敏度進行調整的增益調整電路。 α 孤最好第1電流電壓變換元件和k個第2電流電壓變換元件 ^ ^包含二極體元件，增益調整電路包含減小第1電流電

壓變換元件和k個中至少〗個第2電流電壓變換 L 電流用的恒流電路。彳千的輪入最好增益調整電路包含恒流電路，該恒流電路流電壓變換元件和k個第2電流電壓變換元件各自流隨k個差動放大器各自的感測靈敏度變化。“ 路，使k個第2電流電壓變換元件各自的輸入電济電同。 ’丨L只貝上相最好恒流電路包含用k個第2感測電流中的]·個以上、（k 一1)以下的整數）產生（k — j)個偏置電、、/述]•為1 ，利用（k 一 j )個偏置電流，使（k _ D個第2電汸L γ電路元件的輸入電流減小。 &電墨變換最好第1電流電壓變換元件和k個第2電流電料分別包含電阻元件，增益調整電路包含減小=換元件變換元件和k個中至少丨個第2電流電壓電流電壓流用的恒流電路。文換凡件的輪入電如上所述，利用本發明的非揮發性半導體改善感測靈敏度。隐裴置，可、又，利用本發明的非揮發性半導體記憶裝測靈敏度，而不增大電路結構。可改善感 1232465 " 五、發明說明（7) 又，利用本發明的非揮發性半導體記憶測靈敏度，而不降低工作速度。 W、置了改σ感又，：用ί發明的非揮發性半導體記憶裝置，可改盖成測靈敏度，而不增大耗電。罝 J汉。α [較佳實施例說明] 下面，參照圖式說明本發明實施形態的非揮發性半導體記憶裝置政：文中’相同或相當的：二號，並省略其說明。仰U日7兀什·兩綮1膏施形態參照圖1說明第1實施形態的非揮發性第1實施形態的非揮發性半導俨々柊爿士里守股。匕隱衷置 ,L χ Γ千導肢5己丨思裝置具有感測靈敏度高的感測放大電路。參照圖1 ’作為感測物件的記憶單元（陣列單元6a)通過γ 閘連接電流檢測部。如上所述，元件編號la表示包含電流檢測部3a、Y閘4a和5a以及陣列單元6a的前置感測放大器部。同樣，用於檢測陣列單元6a的資料的參考單元（參考單元6 b )通過Y閘連接電流檢測部。如上所述，元件編號〗b表示包含電流檢測部3 b、Y閘4 b和5 b以及參考單元6 b的前置感測放大器部。前置感測放大器部1 a中檢測出的電流通過電流鏡7a(包含電晶體P1和P5)傳給連接差動放大器2的第1輸入節點a的 NMOS二極體N5和恒流電路C0。前置感測放大器部1 b中檢測出的電流通過電流鏡7b(包 \\312\2d-code\91-01\90125648.ptd 第10頁 1232465

=晶則3和P6)傳給連接差動放大器2的第2輸人節_的 N—MOS二極胆N6和恒流電路C1。㈣電路㈡和。分別流過恒定的電流I c 〇 m。差動放大器2檢測節點A的電壓Vcel丨與節點B的電屢vref 之差，並從節點OUT輸出檢測所得結果。參照圖2說明NM0S二極體N5和N6的電壓—電流特性（I _v 特性）。圖2示出電晶體飽和區的特性。丨_ v特性晝出大致 2次曲線。一在已有結構的情況下，檢測電流Iref*Icell都比較大。因此，對較小的電流差，由NM0S二極體N5和㈣所得電壓 VcellO 與 VrefO 的差|VrefO—Vell〇| 不大。反之，在第1實施形態的結構的情況下，利用恒流電路 C 0和C1，在參考端和陣列單元端流通相同的偏置電流 Icom。因此，NM0S二極體N5和N6流通的電流量僅減少偏置電流的份額。設NM0S二極體流通的電流為Icel 1〇f f、 Irefoff，則 llcell — Iref |>|Icell〇ff — Iref〇ff 丨成立。據此，iVrefO — VcellO|<|Vref — Vcell I 成立。因此，利用第1實施形態的結構能將微小的電流變化變換為大的電壓變化，因而可實現高感測靈敏度。參照圖11說明具有本結構的非揮發性半導體記憶裝置 1 0 0 0的總體結構例。如圖11所示，非揮發性半導體記情裝置1 0 0 0包括：含有配置成行列狀的多個記憶單元m、在列方向配置的字線WL0、WL1、WL2…和在行方向配置的位元線 BL0、BL1、BL2…的記憶單元陣列Μ A ;從位址引腳add接收

1232465 、發明說明（10) 〜電晶體N1 8連接在節點A與節點GND之間，並且閘極接收即點Z6的電壓信號Vcom。電晶體N1 9連接在節點b與節點 GND之間，其閘極也接收節點Z6的電壓信號Vc⑽。參考端前置感測放大器部1 b包含的電晶體P3在與電晶體 P6之間構成電流鏡的同時，與電晶體P2〇之間也構成電流鏡。改變PMOS電晶體的規模比，使電晶體p2〇流通的電流 kef X a〈檢測電流Iref (Iref χ a<1 ref : )。

由電晶體P 2 0得到的電流I r e f x a利用N Μ 0 S二極體N 2 0變換為電壓Vcom。在流通恒定電流用的NMS0電晶體N18和N19 的閘極提供電壓VC0m。使NM0S二極體N20與電晶體N18、 N19的規模實質上相同，從而利用電晶體n18和^9流通偏置電流I r e f X a。根據第2實施形態，用在參考端檢測到的電流本身產生偏置電流，因而電路結構變得容易。篇3貫施形熊第3實施形態中，示出第2實施形態的變換例。第2實施形態輸出流通偏置電流I re f x a用的結構，第3實施形態則通過改變構成電流鏡的p Μ 〇 s電晶體的規模比，使電流I r e f x (1 — a)流入差動放大器的1個輸入節點。參照圖4，配置PM0S電晶體P6，，代替電晶體μ。電晶體 P 6與月〗置感測放大裔部1 b的電晶體P 3 —起構成電流鏡 7C。電晶體P6’連接在電源節點與節點b之間，並且閘極接收信號Z4。根據電晶體P3與P6’的規模比，在節點b流經電流卜以χ

1232465

(1 一a)。節點B連接作為電流電壓變換元件的關⑽二極體 N 6由此，供給差動放大姦2的輸入節點b的電壓低於習知元件。、對陣列單元端的前置感測放大器部丨a配置包含pM〇s電晶體P2 0和NMOS二極體N20的驅動電路13以及NMOS電晶體 N1 8。這些電晶體的連接關係如上文所述。、電晶體P3和P20構成電流鏡。利用電晶體p2〇使節點z6流過電流Iref X a，利用NMOS二極體N20將電流lref x a變換為電壓Vcom。、利用閘極連接電晶體P20與龍⑽二極體N2〇的連接節點z6 的電晶體N1 8 ’流過偏置電流I r e f χ a。迫樣，供給至動放大器輸入節點A的電壓比已有結構中低。因此’即使採用第3實施形態的結構時，也第2實施形態相同的效果。〃如果電流鏡和電路常數取相的電壓。這點是公知的。因％的一部分及其負載電路的規模效果。同的比例關係，則得到相同 ’為提南驅動力而將電流鏡取為η倍，也能取得同樣的第4實施形態 . a巴含多值早凡的非揮發性半導體記憶裝置的感測結構。夂昭国c ^ ^干私丨卞守體 ^ 麥照圖5，將根據臨限值狀態能記憶4個資料的4值單元所對癉的姓搂 1主丁應的結構作為一個例子進行銳明。為了判別從陣列單元感測的電 4個 -個’將感測電流與3個不同的電流值比較。的

1232465 五、發明說明（12) 參照圖5 ’在陣列單元端配置前置感測放大器部丨a、 PMOS電晶體P21、P22、P23和作為電流電壓變換元件的 NMOS二極體N21、N22、N23。電晶體P21配置在電源節點與節點八丨之間，NM〇s二極體 N 2 1連接在節點A 1與節點G N D之間。電晶體p 2 2配置在電源節點與節點A2之間，NMOS二極體N22連接在節點A2與節點 GND之間。電晶體P23配置在電源節點與節點A3之間，NMOS 二極體N23連接在節點A3與節點GND之間。電晶體P21、P22、P23分別與前置感測放大器部ia包含的電晶體P1 —起構成電流鏡。分別在節點Al、A2、A3各自配置恒流電路Cl 1、C12、 C1 3。恒流電路C11、C1 2、C1 3分別流通電流I com 1、

Icom2、Icom3 〇在.參考單元端配置前置感測放大器部40a、40b和40c、 PMOS電晶體P31、P32和P33以及作為電流電壓變換元件的 NM0S二極體N31、N32和N33。前置感測放大器部40a、40b 和4 0c各自的電路結構與前置感測放大器部lb相同。前置感測放大器部4 0 a、4 0 b和4 0 c分別對應於位準不同的參考單元（記為R1、R2和R3)。電晶體P31、P32和P33分別與前置感測放大器部40a、 40b和40c包含的PMOS電晶體（相當於前置感測放大器部lb 中的電晶體P 3 ) —起構成電流鏡。在電晶體P 31的閘極接收的信號（或信號節點）記為Z4a，電晶體P32閘極上接收的信號（或信號節點）記為Z4b，電晶體P33的閘極接收的信號

\\312\2d-code\91-01\90125648.ptd 第15頁 1232465 五、發明說明（13) (或信號節點）記為Z4c。電晶體P31配置在電源節點與節點B1之間，NMOS二極體 N31連接在節點B1與節點GND之間。電晶體P32配置在電源節點與節點B2之間，NMOS二極體N32連接在節點B2與節點 GND之間。電晶體P33配置在電源節點與節點B3之間，NMOS 二極體N33連接在節點B3與節點GND之間。由前置感測放大器部40a和電晶體P31檢測的電流為 Irefl，由前置感測放大器部4〇b和電晶體P32檢測的電流為I ref 2，由前置感測放大器部4〇c和電晶體p33檢測的電流為I r e f 3。分別在節點B1、B2和B3配置恒流電路C21、C22、C23。恒流電路C21、C22和C23分別流通電流icomi、Ic〇m2、

Icom3 〇由差動放大器2a檢測節點A1的電壓與節點β i的電壓之差。作為檢測結果’輸出信號OUT1。由差動放大器η檢測節點A2的電愿與節點B2的電壓之差。作為檢測結果，輸出信號OUT2。由差動放大器2c檢測節點A3的電壓與節點B3的電壓之差。作為檢測結果，輸出信號〇U丁3。利用信號OUT1、OUT2和OUT3，判斷陣列單元的資料相當於4個位準中的哪一個。根據感測位準決定流經恒流電路的偏置電流I c⑽1、 Icom2 和 Icom3 〇習知多值快閃記憶體所對應的感測電路，根據NM〇s電晶體的電流一電壓特性，臨限值位準越低（流通的電流大），

1232465 五、發明說明（14) 感測靈敏度越差。與此相反，第4實施形態中，可分別對參考端和陣列單元端流通根據感測位準規定的偏置電流。因而，對任何的位準都能得到高感測靈敏度。第5實施形態第5實施形態中，說明第4實施形態的改進例。第4實施形態說明的感測結構中，決定恒流電路的結構，使感測電流減去偏置電流所得的值都相等。由此，能使全部位準的感測靈敏度相等。作為一個例子，將參考單元R 1的感測電流取為1 〇 μ A，而參考單元R2和參考單元R3的感測電流分別取為20 " A和 3 0 // A。與此對應，構成的恒流電路，使偏置電流I com ；[、

Icom2 和 Icom3 分別為5 //A、15 //A 和 25 //A。結果，（Iref 1 —Icoml)、（Iref2—Icom2)和（Iref3 — Icom3)都相等。因此，能使全部感測靈敏度相等。第6實施形態說明第6實施形態的感測放大器結構。參照圖6和圖7，將4值單元對應的結構作為一個例子進行說明。參照圖6，在陣列單元端，對前置感測放大器部1 a配置電晶體P2 1、 P22和P23、NM0S二極體N21、N22和N23以及恒流電路C32和 C33。前置感測放大器部ia、電晶體p2i、p22和P23以及 NM0S二極體N2 1、N22和N23的連接關係如上文所述。恒流電路C32連接節點Α2，恒流電路C33連接節點A3，恒流電路 C 3 2 f C3 3分別流通電流I com 2和I c〇 m3。

1232465 五、發明說明（15) 在參考單元端，對前置感測放大器部40a、40b、40c配置電晶體P31、P32和P33、NMOS二極體N31、N32和N33以及恒流電路C42和C43。前置感測放大器部40a、40b和40c、電晶體P31、P32和P33以及NMOS二極體N31、P32和N33的連接關係如上文所述。恒流電路C42連接節點B2，恒流電路 C 4 3連接郎點B 3。恒流電路C 4 2和C 4 3分別流通電流I c 〇 in 2和 I com3 〇差動放大器2 a檢測節點A1與B1的電壓差，差動放大器2 b 和差動放大器2c則分別檢測節點A2與B2的電壓差和節點A3 與B3的電壓差。用低一級的參考電流Iref 1產生偏置電流Icom2，用低一級的參考電流Iref 2產生偏置電流IC0m3。具體而言，參照圖7，利用包含PM0S電晶體P40和NMOS二極體N40的驅動電路50以及NMOS電晶體N41和N42 ,構成恒流電路C32和C42。利用包含PM0S電晶體P43和NMOS二極體N43的驅動電路52 以及NMOS電晶體N44和N45，構成恒流電路C33和C43。電晶體P40連接在電源節點與節點29之間，並且閘極接收信號Z4a。NMOS二極體N40連接在節點Z9與節點GND之間。電晶體N41連接在節點A2與節點GND之間，其閘極連接節點Z9。電晶體N42連接在節點B2與節點GND之間，其閘極也連接節點Z9。電晶體P4〇流過電流卜61?1。基本結構與 2實施形態所說明的結構相同。電晶體P43連接在電源節點與節點21〇之間，並且閘極接

1232465 五、發明說明（16) 收信.號Z4b。NMOS二極體N43連接在節點Z10與節點GND之間。電晶體N44連接在節點A3與節點GND之間，其閘極連接節點Z10。電晶體N45連接在節點B3與節點GND之間，其閘極也連接節點Z10。電晶體P43流過電流iref2。基本結構與第2實施形態所說明的結構相同。電流Iref 1、Iref2和Iref 3存在的關係為lref 3>lref2 > I r e f 1 〇這樣，第6實施形態中，利用參考電流卜以？產生參考電流Iref 3的偏置電流icom3，並且利用參考電流Iref i產生參考電流I r e f 2的偏置電流I c 0 m 2。借助這種方法，能簡單構成產生偏置電流的電路。例.如，將電流Iref 1、lref 2和iref 3分別取為1〇 β a、20 从A和30 // A，構成恒流電路，使偏置電流Icoin2和IC0m3分別為1 0 // A和2 0从A，則能使全部感測靈敏度相等。圖1 0 A和1 0 B分別表示用已有結構和圖7所示本發明結構，比較差動放大器輸入的結果。圖丨〇 A對應於已有結構（無偏置電流），圖1 0B對應於本發明結構（有偏置電流）。雖然，有偏置電流時比無偏置電流時電位差大。第7實施形熊第7實施形態中，示出第1實施形態的變換例，參照圖 8，第7實施形態的非揮發性半導體記憶裝置包含陣列單元對應的前置感測放大器部1 a、參考單元對應的前置感測放大器部lb、差動放大器2、電晶體P5和P6、恒流電路C0和 C1，以及電阻元件7 0和71。

\\312\2d-code\91-01\90125648.ptd 第19頁 1232465 五、發明說明（17) “差動放大器2、前置感測放大器部1 a、電晶體P5和恒流，路C0的關係如上文所述。差動放大器2、前置感測放大器，lb、電晶體p6和恒流電路π的關係如上文所述。第7實施形態中，差動放大器2的第丨輸入節點A與節點 GjD之間連接電阻元件7〇，差動放大器2的第2輸入節點b與節點G N D之間連接電阻元件γ 2。電阻元件70將檢測電流Icell變換為電壓，電阻元件72 將檢測電流Iref變換為電壓。實施形態i〜6示出NM〇s二極體作為電流電壓變換元件的情況，但將該二極體換成電阻元件70或72，也能與實施形態！一樣，提高感測靈敏度。參照圖9說明多值單元採用第7實施形態的結構。微小電流值變，成大的電壓差，通f必須將電阻值取大。、然而，多值單元所對應的感測電路將低電流值準，則檢測大電流時可能產生電壓差超過工/土電路不能正確工作的情況（參照圖9中的a)。 cc 但是，按照第7實施形態的結構電流.。因此，可適當減小電壓位準 (參照圖9中的b)。用忪流電路流通偏置而感測靈敏度不降低元件編號之說明 1 a、1 b 3a、3b 4a 、 4b 、 5a 、 5b 6a 6b 前置感測放大器部電流檢測部閘陣列單元爹考早兀

1232465 五、發明說明（18) PI 、 P2 、 N1 P3 、 P4 、 N3 E Z1 〜Z4 VWL 7a I re f、Ice11 Z IREF2 Vr e f 0 Vcel 10 CO、Cl N5 和 N6 100 A1 、 A2 、 A3 I com 1 〜I com N2 N4

40a MA 100 CE# 102 104 106 YG 40b 、 40c OE# 、WE# 電晶允動節點字線電流檢測差動控制電壓電壓恒流二極非揮節點電流前置記憶位址控制控制列解行解 Y閘體信號鏡電流放大器信號電路體發性半導體記憶裝置感測放大器部單元陣列緩衝器引腳電路碼器碼器

II \\312\2d^code\91-01\90125648.ptd 第21頁 1232465 五、發明說明（19) BLO 、 BL1 、 BL2 DQ 108 110 112 < S0 70 〜72 位元線資料登錄輸出引腳輸入輸出電路控制電路感測放大器驅動電路電阻元件

第22頁 \\312\2d-code\91-01\90125648.ptd 1232465

\\312\2d-code\91-01\90125648.ptd 第23頁

Claims

1232465 六、申請專利範圍 1 · 一種非揮發性半導體記丨思裝置，其特徵為，包含非揮發性半導體記憶單元、判別上述記憶單元所存資料用的參考單元、檢，測第1輸入節點電壓與第2輪入節點電壓之差的差動放大器、連接上述第1輸入節點並用於將上述記憶單元來的第1感測電流變換為電壓的第1電流電壓變換元件、連接上述第2輸入節點並用於將上述參考單元來的第2感測電流變換為電壓的第2電流電壓變換元件，以及 u 通過調整上述第1和第2感測電流的電流值而對上述差動放大器的感測靈敏度進行調整的增益調整電路。 2.如申请專利範圍第1項之非揮發性半導體記憶裝置，其中’上述第1和第2電流電壓變換元件分別包含二極體，上述增益調整電路包含使偏置電流通過上述入節，點用的恒流電路。斤乐Z輸 3由如申請專利範圍第2項之非揮發性半導體其中，上述恒流電路包含 k裝置，連接上述第1輸入節點的第1恒流電路，以及連接上述第2輸入節點的第2恒流電路。 4 ·如申請專利範圍第3項之非揮發性半其中’上述第1和第2恒流電路流過實質上 /己憶裝置， 5 ·如申請專利範圍第1項之非揮發性半目同的電流。其中，上述增益調整電路包含體記憶裝置，根據上述第2感測電流產生數值比上 _ 感測電流小的

\\312\2d-code\91-01\90125648.ptd 1232465 六、申請專利範圍電j:且將亡述產生的電流變換為電麼的驅〜連接上述第1輪入節點並且根據由電路、電麼使第1偏置電流流過的第U件，；^驅動電路獲“ 連接上述第2輪入節點並且根據由上電壓使上述第2偏置電流流過的第2元件。’ 1路獲得的 6由如中請專利範圍第5項之非揮發性半導中，上述第i和上述第2偏置。k裝置，流。值貫質上相同的電 :如申請專利範圍第！項之非其中·，上述增益調整電路包含牛導體兄憶裝置，根據上述第2感測電流產生數值比上電Ϊ ί ί:ί述產生的電流變換為電壓的驅動’電：流小的流提供給上述第2電流電靖元件的電流小的電連接上述第2輪入節點並且 ^^件’以及電麼使偏置電流流過的第2元件。I驅動電路獲得的 /中如範圍9第1項之非揮發性半導體記憶裝置， :牛，和弟2電流電壓變換元件分別包含電阻元 =增益調整電路包含使偏置電流入節·點用的恒流電路。、上乩弟i和第2輸 9可體記憶裝置’其特徵為，具有憶單元、，Ln —以上的整數）屺憶狀態的非揮發性記 m 第25頁 \\312\2d-code\91-01\90l25648.ptd 1232465 六、申請專利範圍判別上述η個記憶狀態用的k個（上述k為2以上的整數）參考單元、分別將上述記憶單元的第1感測電流變換為電壓的k個第 1電流電壓變換元件、將來自上述k個參考單元的k個第2感測電流變換為電壓的k個第2電流電壓變換元件、檢測上述第1電流電壓變換元件的輸出與上述k個第2電流電壓變換元件各自的輸出之差的k個差動放大器，以及通過調整上述k個第2感測電流和上述第1感測電流的電流值而對上述k個差動放大器各自的感測靈敏度進行調整的增益調整電路。 1 0 ·如申請專利範圍第9項之非揮發性半導體記憶裝置，其中’上述第1電流電壓變換元件和上述k個第2電流電壓變換元件分別包含二極體元件，上述增盈調整電路包含減小上述第丨電流電壓變換元件和上述k個中至少1個第2電流電壓變換元件的輸入的恒流電路。 /；，L ^ 1 1 ·如申請專利範圍第9項之非揮發性半導體記憶裝，其中，上述增益調整電路包含恒流電路，該恒流ς , 述第！電流電壓變換元件和上述k個第2電流路使」 =的輸入電流隨上述k個差動放大器各自的感測靈= 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項 ▼〜叫布1 1峭心非輝發性半導體記情置，其中，利用上述十百户雷改，# μ^ 7 α 0 ^ -机電路，使上述k個第2電流電尸 1232465 六、申請專利範圍換元件各自的輸入電流實質上相同。 1 3,如申請專利範圍第11項之非揮發性半導體記憶裝置，其中，上述恒流電路包含用上述k個第2感測電流中的 j個（上述j為1以上、（k — 1)以下的整數）產生（k 一 j)個偏置電流的電路，利用上述（k 一 j)個偏置電流，使（k - j)個上述第2電流電壓變換元件的輸入電流減小。 1 4.如申請專利範圍第9項之非揮發性半導體記憶裝置，其中，上述第1電流電壓變換元件和上述k個第2電流電壓變換.元件分別包含電阻元件，上述增益調整電路包含減小上述第1電流電壓變換元件和上述k個中至少1個第2電流電壓變換元件的輸入電流用的恒流電路。

\\312\2d-code\91-01\90125648.ptd 第27頁