WO1995019625A1 - Semiconductor device - Google Patents

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WO1995019625A1
WO1995019625A1 PCT/JP1995/000041 JP9500041W WO9519625A1 WO 1995019625 A1 WO1995019625 A1 WO 1995019625A1 JP 9500041 W JP9500041 W JP 9500041W WO 9519625 A1 WO9519625 A1 WO 9519625A1
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Tadashi Shibata
Tadahiro Ohmi
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Tadashi Shibata
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Abstract

This invention aims at providing a semiconductor device for storing high precision multi-value and analog data by a simple construction and with low power consumption. In a semiconductor device having a plurality of memory cells of multi-value or analog data, the device of the invention includes data output lines for outputting the data of the memory cells, data input lines for transferring the data to the memory cells, data read control signal lines for controlling the data output from the memory cells to the data output lines and data write control signal lines for controlling data write from the data input lines to the memory cells. The memory cell has a first MOS transistor, the gate electrode of the first MOS transistor is connected to the input line through a second MOS transistor, the gate electrode of the second MOS transistor is connected to the data write control signal line, and the source electrode of the first MOS transistor is suitably connected to the data output line.

Description

明細書  Specification
技術分野 Technical field
本発明は、 半導体装置に係り、 特に多値や、 アナログ情報を記憶するメモリ装 置に関する。  The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a memory device that stores multi-valued and analog information.
背景技術 Background art
近年、 半導体メモリは年々集積度が増大し、 現在、 1 6メガビットダイナミツ クメモリ (DRAM) が量産されている。 研究試作段階のものでは、 64Mビッ ト、 256Mビットの DRAMがすでに開発されている。 これらのメモリはダイ ナミックメモリと呼ばれ、 半導体基板上に形成されたコンデンサに電荷を蓄え、 この電荷の有無に対応して、 「1」 もしくは 「0」 のバイナリ ·デジタル情報を 表現している。 しかしながら、 コンデンサーに蓄えられた電荷は、 PN接合の逆 方向リーク電流、 トランジスタのサブスレツショールド電流、 あるいは、 α粒子 の侵入により半導体基板内に生成された電子 ·ホール対等によって失われるた め、 コンデンサーの容量 Csは余り小さくすることができず、 30 f F程度以上 の必要とされている。 コンデンサの容量 C ま、 In recent years, the degree of integration of semiconductor memories has been increasing year by year, and 16 megabit dynamic memories (DRAMs) are currently being mass-produced. At the research and prototype stage, 64Mbit and 256Mbit DRAMs have already been developed. These memories are called dynamic memories, which store electric charge in a capacitor formed on a semiconductor substrate and express "1" or "0" binary digital information according to the presence or absence of this electric charge. . However, the charge stored in the capacitor is lost due to the reverse leakage current of the PN junction, the subthreshold current of the transistor, or the electron-hole pairs generated in the semiconductor substrate due to the penetration of α particles. The capacitance C s of the capacitor cannot be made very small, and is required to be about 30 fF or more. Capacitor capacity C,
Cs= e0erS/d [F] C s = e 0 e r S / d [F]
で表される。 ここで、 £0は真空の誘電率 (8. 85 X 1 0"14F/cm) 、 ε ^ま電極間絶縁膜の比誘電率 (例えば S i 0。では 3. 9) 、 Sは電極面積、 dは 絶縁膜の膜厚である。 It is represented by Here, £ 0 is the dielectric constant of vacuum (8.85 X 10 " 14 F / cm), ε ^ is the relative dielectric constant of the inter-electrode insulating film (eg, S i 0. 3.9), and S is the electrode. The area d is the thickness of the insulating film.
比例縮小則に従って、 デバイスの平面素寸法が IZaに縮小されると、 面積 S は lZa2、 dは IZaとなるため、 Ceは lZaで減少し、 メモリの高集積化と ともに、 信号電荷はどんどん減少することにある。 According scaling rule, when the plane containing the device dimensions are reduced to IZA, since area S LZA 2, d is to be IZA, C e is reduced by LZA, along with high integration of the memory, the signal charges It is steadily decreasing.
従って、 30 f Fの C„を確保するためには、 例えば T a205のような ε の大 きな材料を絶縁膜として用いるか、 Sを相対的に大きくするしか手段がない。 し 力、し、 S i 02以外の材料は、 S i 3N4膜 (£r= 7. 5) を除いて、 十分使用に 耐える信頼性を持った材料の開発が遅れており、 なかなか実用化しないのが現状 である。 また、 Sを相対的に大きくする手法として、 3次元構造をもった電極上 にコンデンサを形成することにより、 大きな表面積を得る方法 (トレンチキヤノ、。 シタゃスタックトキャパシタ) があるが構造が複雑となり、 製造が困難である等 の問題がある。 Thus, 30 to ensure the C "of f F, for example either using a large kina material ε, such as T a 2 0 5 as the insulating film, no only means to increase relatively the S. Mr. force, and, the S i 0 2 other than the material, with the exception of S i 3 N 4 film (£ r = 7. 5), sufficient use The development of materials with high reliability has been delayed, and it is difficult to put them to practical use. There is a method of obtaining a large surface area by forming a capacitor on an electrode having a three-dimensional structure (trench cano, a stacked capacitor) as a method of relatively increasing S, but the structure is complicated. And there are problems such as difficulty in manufacturing.
さらにメモリセルに蓄えられた電荷 QMは、 多数のメモリセルの接続されてい るデータ線 (ビット線) に所定のセルより取り出すことにより、 「1」 もしくは 「 0」 のデータとして読み出される。 今、 メモリセルに書き込まれた信号電圧を Veとすると、 ビット線に読み出された V„' は、 Vs ^ ( C SZ CB) Vs ( C SCB) Further charge Q M stored in the memory cell, by taking out from the predetermined cell in the plurality of memory cells of the connected have that data line (bit line) is read out as data of "1" or "0". Now, assuming that the signal voltage written to the memory cell is V e , V „′ read to the bit line is Vs ^ (C S ZC B ) V s ( C S << C B)
となる。 つまり高集積化により、 が大きくなるに従い vs' はどんどん小さく なっていくという問題があった。 Becomes In other words, with the increase in integration, there was a problem that v s ' became smaller and smaller as became larger.
これらの問題を解決する一つの有利な方法として、 一つのメモリセルに、 One advantageous way to solve these problems is to use a single memory cell,
「 1」 もしくは 「0」 のバイナリデジタルのデータではなく、 例えば 0、 1、 2、 3、 4、 5、 …… 7といった、 多値データ (この例では 8値) を蓄える、 多 値メモリがある。 こうすれば、 一つのメモリセルで、 三つのメモリセル ( 3ビッ ト) と同じ情報を蓄えることができるため、 メモリセルの寸法を小さくしなくて も実効的にメモリ容量を増加させることができる。 A multi-valued memory that stores multi-valued data (8 values in this example) such as 0, 1, 2, 3, 4, 5, ... 7 instead of binary digital data of "1" or "0" is there. In this way, one memory cell can store the same information as three memory cells (three bits), so that the memory capacity can be effectively increased without reducing the size of the memory cells. .
多値メモリは、 単に 1つのメモリセル当たりのデータ量が増えるだけでなく、 もっと重要な用途がある。 それは、 多値情報処理や、 画像情報処理への応用であ る。  Multi-valued memory has more important applications than simply increasing the amount of data per memory cell. It is applied to multivalued information processing and image information processing.
前者は、 バイナリ ·デジタル情報処理の限界を突破する技術として注目されて いる。 すなわち、 バイナリ 'デジタルの論理に比べ、 同じ論理機能の実現に際 し、 必要な素子数 ·配線数を非常に少なくできるというメリッ 卜がある。 しか し、 これまで有効な多値メモリがなかったため、 一般的に受け入れられる技術と はなっていなかった。 これまで利用可能な多値メモリとしては、 多値データをバ イナリ 'データにコーディングして、 従来のバイナリメモリに多値データ記憶さ せる方法が用いられている。 この手法では、 データの格納、 読み出しに際し、 必 ずそれぞれ AZD D/A変換が必要であり、 ハ一ドウヱァが複雑になるばかり 力、、 メモリの動作に時間がかかるなどの問題がある。 あるいは、 AZDと DZA コンバータを直列接続し、 出力を入力にフィードバックすることにより多値レべ ルを回路的に保持するメモリも実現されている力^ 回路が非常に複雑となるばか りか直流電流を流しながらデータを保持しているため、 電力消費が増大するとい う問題がある。 The former is drawing attention as a technology that breaks through the limits of binary and digital information processing. In other words, there is an advantage that the number of elements and the number of wires required for realizing the same logical function can be extremely reduced as compared with the binary digital logic. However, until now there was no effective multi-valued memory, so it was not a generally accepted technology. Until now, multi-valued memory that can be used has been a method of coding multi-valued data into binary data and storing the multi-valued data in a conventional binary memory. In this method, AZD D / A conversion is always required when storing and reading data, and the hardware becomes more complicated. There are problems such as power and memory operation taking a long time. Alternatively, the AZD and DZA converters are connected in series, and the memory that holds the multi-level level in a circuit by feeding back the output to the input is also realized. There is a problem that power consumption increases because data is retained while streaming.
また、 画像処理では、 多値、 もしくはアナログの情報をそのまま記憶し、 必要 に応じて出力することが非常に重要であるが、 これまで精度よく、 アナログデー タを記憶できるメモリセルは存在しなかつた。  Also, in image processing, it is very important to store multi-valued or analog information as it is and output it as needed, but there is no memory cell that can store analog data with high accuracy. Was.
本発明は、 以上の問題点を解決するためになされたものであり、 簡単な構造 で、 電力消費が少なく、 且つ精度の高い多値及びアナログのデータを記憶する半 導体装置を提供することを目的としている。 発明の開示  SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor device which has a simple structure, consumes less power, and stores multivalued and analog data with high accuracy. The purpose is. Disclosure of the invention
本発明は、 多値もしくはアナ口グデー夕を記憶する機能をもったメモリセルを 複数個有する半導体装置において、  The present invention relates to a semiconductor device having a plurality of memory cells having a function of storing multi-level data or analog data.
前記メモリセルに記憶されているデータが出力されるデータ出力線と、 前記メモリセルに記憶すべきデータを転送するデー夕入力線と、  A data output line from which data stored in the memory cell is output, a data input line for transferring data to be stored in the memory cell,
前記メモリセルより前記データ出力線へのデータ出力を制御するデータ読出し 制御用信号線と、 前記データ入力線より前記メモリセルへのデータ書き込みを制 御するデータ書き込み制御用信号線とを有し、  A data read control signal line for controlling data output from the memory cell to the data output line, and a data write control signal line for controlling data write to the memory cell from the data input line;
前記メモリセルが第 1の導電型の半導体基板上の形成された第 1の MO S型ト ラジスタを有し、  The memory cell has a first MOS transistor formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type;
前記第 1の MO S型トラジス夕のゲート電極が第 2の MO S型トラジスタを介 して前記データ入力線に接続されるとともに、 前記第 2の MO S型トラジス夕の ゲート電極が前記データ書き込み制御用信号線に接続され、 前記第 1の MO S ト ランジス夕のソース電極が前記デ一タ出力線に適宜接続されるように構成された ことを特徴とする。 作用 本発明の構成により、 多値もしくはアナログのデータを高精度に格納、 記憶す るとともに、 必要に応じてその値を読み出すことのできるメモリ装置が、 簡単な 構造でしかも少ない電力消費で実現することができ、 高感度メモリ力容易に実現 できるばかりでなく、 次世代の情報処理技術として注目される多値論理情報処理 実現や、 様々な分野での応用が期待されている画像情報処理の高速化に大きく貢 献するものである。 図面の簡単な説明 The gate electrode of the first MOS transistor is connected to the data input line via a second MOS transistor, and the gate electrode of the second MOS transistor is connected to the data write line. The first MOS transistor is connected to a control signal line, and a source electrode of the first MOS transistor is appropriately connected to the data output line. Action According to the configuration of the present invention, a memory device capable of storing and storing multi-valued or analog data with high accuracy and reading out the value as needed can be realized with a simple structure and with low power consumption. High-sensitivity memory, not only can be easily realized, but also multi-valued logic information processing, which is attracting attention as next-generation information processing technology, and high-speed image information processing, which is expected to be applied in various fields It greatly contributes to BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 本発明の第 1の実施例を示す回路図である。  FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
図 2は、 メモリセルのデータとデータ入出力線に読み出される電位の関係を示 すグラフである。  FIG. 2 is a graph showing a relationship between data of a memory cell and a potential read to a data input / output line.
図 3は、 本発明の第 2の実施例を示す回路図である。  FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
図 4は、 図 3の回路のテストデバイスの顕微鏡写真である。  FIG. 4 is a micrograph of the test device of the circuit of FIG.
図 5は、 書き込み ·読み出し特性を示すグラフである。  FIG. 5 is a graph showing write / read characteristics.
図 6は、 本発明の第 3の実施例を示す回路図である。  FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
図 7は、 本発明の第 4の実施例を示す回路図である。  FIG. 7 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
図 8は、 本発明の第 5の実施例を示す回路図である。  FIG. 8 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
図 9は、 本発明の第 6の実施例を示す回路図である。  FIG. 9 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
図 1 0は、 本発明の第 7の実施例を示す回路図である。  FIG. 10 is a circuit diagram showing a seventh embodiment of the present invention.
図 1 1は、 本発明の第 8の実施例を示す回路図である。  FIG. 11 is a circuit diagram showing an eighth embodiment of the present invention.
図 1 2は、 本発明の第 9の実施例を示す回路図である。  FIG. 12 is a circuit diagram showing a ninth embodiment of the present invention.
(符号の説明)  (Explanation of code)
1 0 1、 1 0 4、 1 0 7 NM O S トランジスタ、  101, 104, 107 NMOS transistor,
1 0 2 ドレイン電極、  10 2 Drain electrode,
1 0 3 ソース電極、  103 source electrode,
1 0 5 データ入出力線、  1 0 5 Data input / output line,
1 0 6 NMO S 1 0 1のゲート電極、  10 6 NMO S 101 gate electrode,
1 0 8 電荷蓄積用のコンデンサ、  1 0 8 Charge storage capacitor,
1 0 8 a、 1 0 8 b 電極、 1 09 センスアンプ、 108a, 108b electrodes, 1 09 Sense amplifier,
1 1 3, 1 1 8 スィッチ、  1 1 3, 1 1 8 switch,
1 1 4 データ書き込み制御用信号線、  1 1 4 Data write control signal line,
1 15 データ読み出し制御用信号線、  1 15 Data read control signal line,
1 1 6 浮遊容量、 1 1 6 stray capacitance,
30 1、 303 NMOS トランジスタ、  30 1, 303 NMOS transistor,
302 ゲート電極、  302 gate electrode,
304 データ入出力線、  304 data input / output lines,
305 ソース電極、  305 source electrode,
306 コントロールゲート、 306 control gate,
307 ドレイン電極、  307 drain electrode,
308 データ読み出し制御用信号線、  308 data read control signal line,
309 ゲ一卜電極、  309 gate electrode,
3 1 0 データ書き込み制御用信号線、  3 1 0 Data write control signal line,
70 1 a, 70 1 b 多値メモリセル、 70 1 a, 70 1 b multi-level memory cell,
702 データ入出力線、  702 data input / output line,
703 センスアンプ、  703 sense amplifier,
704 AZDコンバータ、  704 AZD converter,
705 a〜705 c インバー夕、  705a-705c Inver evening,
706 a, 706 b ニューロン MO Sインバータ、706a, 706b neuron MOS inverter,
707 ニューロン MO Sを用いた DZAコンバータ、 80 1 データの入力線、 707 neuron DZA converter using MOS, 80 1 data input line,
802 データの出力線  802 Data output line
803. 804 スィッチ、  803. 804 switch,
805 多値のメモリセル、 805 multi-valued memory cells,
90 1 a〜90 1 d 多値メモリセル、  90 1 a to 90 1 d multi-valued memory cell,
902 a〜 902 c データ線、 902a ~ 902c data line,
903 a~903 c、 904 a〜904 c スィッチ、 905 a〜905 c センスアンプ、 1 0 0 1 a〜 1 0 0 1 c スィッチ、 903a ~ 903c, 904a ~ 904c switch, 905a ~ 905c sense amplifier, 1 0 0 1 a to 1 0 0 1 c switch,
1 2 0 1 , 1 2 0 2 多値データのレジスタ、  1 2 0 1, 1 2 0 2 Multi-value data register,
1 2 0 3 バスライン、  1 2 0 3 bus line,
1 2 0 4 スィッチ群、  1 2 0 4 switch group,
1 2 0 5 センスアンプ群、  1 2 0 5 Sense amplifier group,
1 2 0 6 スィッチ群。 発明を実施するための最良の形態  1 2 0 6 Switch group. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。  Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
(実施例 1 )  (Example 1)
図 1は本発明の第 1の実施例を示す回路図である。 図は、 多値もしくはアナ口 グデータを保持する 1つのメモリセルを示している。 1 0 1は、 例えば NMO S トランジスタであり、 そのドレイン電極 1 0 2は電源電圧 VDD (例えば 5 V) に 接続され、 そのソース電極 1 0 3は、 NMO S トランジスタ 1 0 4を介してデー 夕入出力線 1 0 5に接続されている。 1 0 6は、 NMO S 1 0 1のゲート電極で あり、 NM O S トランジスタ 1 0 7を介してデータ入出力線 1 0 5に接続されて いる。 また 1 0 8は、 電荷蓄積用のコンデンサ C。であり、 一方の電極 1 0 8 a はゲート電極】 0 6に接铳され、 対向電極 1 0 8 bは、 直流の電位に接続されて いる。 ここでは接地電位の場合を示していたが、 これは電源電位 vDDもしくは、 中間のでの、 例えば VDD, 2等の電位であっても差し支えない。 このコンデンサ は、 例えば半導体基板との間に形成された M 0 Sキャパシタを用いてもよいし、 あるいは、 多結晶シリコンの電極上に S i 02ゃ5 i 9 N4あるいはォキシナイト ライドゃ T a 2Or等の絶縁膜を介してた結晶シリコン電極を形成したコンデンサ を用いてもよい。 その実現方法は、 特に限定されることはない。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. The figure shows one memory cell that holds multi-level or analog data. 101 is, for example, an NMOS transistor whose drain electrode 102 is connected to the power supply voltage V DD (for example, 5 V), and whose source electrode 103 is connected via the NMOS transistor 104 to data. It is connected to the input / output line 105. Reference numeral 106 denotes a gate electrode of the NMOS 101, which is connected to the data input / output line 105 via the NMOS transistor 107. 108 is the charge storage capacitor C. The one electrode 108a is connected to the gate electrode] 06, and the counter electrode 108b is connected to a DC potential. Although the case of the ground potential is shown here, this may be the power supply potential v DD or a potential in the middle, for example, VDD, 2, or the like. This capacitor may be, for example, an M 0 S capacitor formed between the semiconductor substrate and the capacitor, or Si 0 2ゃ 5 i 9 N 4 or oxynitride ゃ T a on a polycrystalline silicon electrode. A capacitor having a crystalline silicon electrode formed through an insulating film such as 2 Or may be used. The method of realizing this is not particularly limited.
次に、 このメモリセルの動作を説明する。  Next, the operation of this memory cell will be described.
説明には、 4値のデータの書く込み、 読み出しを例に行うが、 これ以外の多値 の場合も全く同様である。 4値のデータ、 0、 1、 2、 3、 の電圧レベルをそれ ぞれ例えば、 0 V、 VDDZ 3、 2 VDD 3、 VDDとし、 VDDは例えば 5 Vである とする。 今、 データ 2、 即ち 2 VD] 3の電位をこのメモリセル、 書き込む動作 について説明する。 In the explanation, writing and reading of four-valued data are taken as an example, but the same applies to other multi-valued cases. The voltage levels of the quaternary data, 0, 1, 2, 3, are respectively assumed to be, for example, 0 V, V DD Z 3, 2 V DD 3, and V DD, and V DD is assumed to be, for example, 5 V. Now, the operation of writing data 2, that is, the potential of 2 V D] 3 to this memory cell Will be described.
先ず、 データ 2を指示する信号がセンスアンプ 1 0 9の入力端子 1 1 0に、 ス イッチ 1 1 1を導通させることにより入力される。 そうすると、 センスアンプ は、 その出力端子 1 1 2に 2 VDD, 3の電圧を出力するが、 この電圧はスィッチ 1 1 3を導通させることによりデータ入出力線に伝えられ、 その電位を 2 VDD/ 3に固定する。 次いでデータ書き込み制御用の信号線 1 1 4に正の電圧を印加 し、 NM O S トランジスタ 1 0 7を導通させることにより、 コンデンサ 1 0 8を 充電する。 First, a signal indicating data 2 is input to the input terminal 110 of the sense amplifier 109 by turning on the switch 111. Then, the sense amplifier outputs a voltage of 2 VDD, 3 to its output terminal 112, and this voltage is transmitted to the data input / output line by turning on the switch 113, and the potential is changed to 2 V DD Fix to / 3. Next, a positive voltage is applied to the data write control signal line 114 to make the NMOS transistor 107 conductive, thereby charging the capacitor 108.
このとき、 電極 1 0 8 a ( 1 0 6 ) の電位 VMが入出力線 1 0 5の電位と等し くなるように、 線号線 1 1 4の電位 VDMは十分高くする必要がある。 なぜなら、 VM = VD ~ V T ( VTは NM O S 1 0 7の閾電圧で、 基板パイアー 果を考慮し た値である) となるからであり、 データ 3を正確に書き込むためには、 VM〉 vDD+ vTとしなければならない。 これには、 例えば、 よく知られたブートスト ラップ回路等を用いればよい。 これによつて、 単一の電源 vDDを用いて、 vDDよ り高い電圧を簡単に発生させることができる。 次いで、 VDMを 0とすることによ り、 トランジスタ 1 0 7をオフし、 データを電荷の形でコンデンサ C Jこ蓄える ことができる。 At this time, the potential V DM of the wire line 114 needs to be sufficiently high so that the potential V M of the electrode 108 a (106) becomes equal to the potential of the input / output line 105. . This is because V M = V D ~ V T (where V T is the threshold voltage of NMOS 107 and takes into account the substrate Pier effect). , V M > v DD + v T. For this, for example, a well-known bootstrap circuit or the like may be used. Yotsute thereto, by using a single power supply v DD, the v DD by Ri high voltage can be easily generated. Next, by setting VDM to 0, the transistor 107 is turned off, and the data can be stored in the capacitor CJ in the form of electric charge.
次にデータの読み出し動作について説明する。 データ読み出しに際には、 まず データ入出力線 1 0 5の電位を 0 Vにリセッ 卜する。 これには、 例えば配線 1 0 5にスィッチをつけアースラインに接続すればよい。 次に、 デ一夕読み出し 制御用信号線 1 1 5の電位 VDRを正の値とすることにより、 NMO S トランジス 夕 1 0 4を導通させ、 NMO S 1 0 1のソース 1 0 3をデータ入出力線 1 0 5に 接続する。 こうすれば、 電源 VDDより トランジスタ 1 0 1、 1 0 4を介し電流が 配線 1 0 5に供給され、 容量 Cn 1 1 6を充電する。 容量 CBは配線 1 0 5が有す る浮遊容量である。 配線 1 0 5の電位 VDの上昇とともにトランジスタ 1 0 4力 オフすることがないように、 vDRは十分大きな値とすべきであり、 例えば、 vDn > VDD+ VTとすればよい。 ここで、 VTは NMO S 1 0 4の閾値であり、 特に一 vDDの基板バイアスが印加されたときの値である。 ブー卜ストラップ回路等を用 いてこのように vDRを設定することにより、 vB= vDDとなったときにも、 トラ ンジスタ 1 04を導通状態に保つことができる。 今、 トランジスタ 1 0 1の閾電 圧を VTMと表すと、 入出力線 1 05の電位が Vn=VM_ VTMとなるまで CBの充 は \ Next, a data read operation will be described. When reading data, first reset the potential of the data input / output line 105 to 0 V. For example, a switch may be attached to the wiring 105 and connected to the ground line. Next, by setting the potential V DR of the data read control signal line 115 to a positive value, the NMOS transistor 104 is turned on, and the source 103 of the NMOS 101 is connected to the data. Connect to I / O line 105. In this case, a current is supplied from the power supply V DD to the wiring 105 through the transistors 101 and 104, and the capacitor C n 116 is charged. Capacitance C B is the stray capacitance that Yusuke wiring 1 0 5. With increasing potential VD of the wiring 1 0 5 so as not to turn off the transistor 1 0 4 force, v DR should be a sufficiently large value, for example, may be set to v Dn> V DD + V T . Here, V T is the threshold of NMO S 1 0 4, which is a value when the particular substrate bias one v DD is applied. By setting v DR in this way using a bootstrap circuit, etc., even when v B = v DD , The transistor 104 can be kept conductive. Now, representing the threshold pressure of the transistors 1 0 1 V TM, the charge of C B to the potential of the output line 1 05 is V n = V M _ V TM \
この条件が満たされた時点で、 NMOS 1 0 1はオフ状態となり、 電流の供給 がストップするからである。 つまり、 vBには、 メモリセルに保持されたデータ vMに対応した電圧レベルが出力されることになる。 データ保持中の電荷のリー ク等による減少は極めて少ないため無視することができるとし、 且つ vTM= 0と 設定されているとすると、 この説明の例では、 VB= 2VDDZ3となり、 正しく 書き込んだデータがそのまま読み出せることになる。 This is because when this condition is satisfied, the NMOS 101 is turned off, and the supply of current is stopped. That is, a voltage level corresponding to the data v M held in the memory cell is output to v B. Assuming that the decrease in charge during data retention due to leakage etc. is extremely small and can be ignored, and if v TM = 0 is set, in the example of this explanation, V B = 2V DD Z3 The written data can be read as it is.
実際には、 保持期間中の電荷の減少や、 基板バイアス効果による NMOS トラ ンジスタ 1 0 1の閾電圧の増加があるため、 正確に VB= 2 VDD/3とならず、 一般的には、 データ 2に対応する VD への読み出し電位 VB2は、 In practice, V B = 2 V DD / 3 is not accurately obtained because of the decrease in charge during the holding period and the increase in the threshold voltage of the NMOS transistor 101 due to the body bias effect. The read potential V B2 to V D corresponding to data 2 is
½= 2 VDD,3- ΔΥΜ- AVTM ' … ) ½ = 2 V DD, 3 - ΔΥ Μ- AV TM '…)
となる。 ここで AVMはメモリ電荷の減少分を表しており、 ΔνΤΜは、 基板バイ ァス効果による VTMの増加分を表している。 即ち、 VTM (Vsub =- VB2) = VTM (Vcub = 0) +ΔνΤΜと表したときの ΔνΤΜである。 (但し、 ここでは VTM (Vsub =0) =0Vとしている。 ) Becomes Here AV M represents a decrease in the memory charge, .DELTA..nu Taumyu represents the increase in V TM due to the substrate by § scan effect. That, V TM (V sub = - V B2) = V TM (V cub = 0) is + Δν Δν ΤΜ when expressed as Taumyu. (However, here, V TM (Vsub = 0) = 0V)
従って、 (1) 式で表されるデータを元の多値データ 2 VDDZ3に復元する必 要があり、 その目的のために用いるのがセンス 'アンプ 1 09である。 このセン スアンプの具備すべき機能は、 例えばスィッチ 1 1 8をオンすることにより、 VBの値をモニターし、 その値がデータ 2に対応する所定のセンスレベル Vs。を 越えたときにその出力電圧 VQutを元のデータ 2 VDDZ3に等しくする機能であ る。 具体的には、 例えば本発明の第 4の実施例 (図 7) に示したような回路を用 いればよい。 図 2は、 メモリセルに書き込んだデータ 0, 1, 2, 3に対応する 電位と、 データ入出力線に読み出される電位 V„の関係の一例に示したもので、 VB1, VB2はそれぞれデータ 1, 2に対応する出力電位を表している。 Thus, (1) must be restored to data in the original multi-valued data 2 V DD Z3 of the formula, that is the sense 'amplifier 1 09 is used for that purpose. Functions to be provided in the sensor Suanpu, for example by turning on the switch 1 1 8 to monitor the value of V B, a predetermined sense level V s of the value corresponding to the data 2. This function makes the output voltage V Qut equal to the original data, 2 V DD Z3, when the voltage exceeds V. Specifically, for example, a circuit as shown in the fourth embodiment (FIG. 7) of the present invention may be used. FIG. 2 shows an example of the relationship between the potentials corresponding to the data 0, 1, 2, and 3 written to the memory cells and the potential V „read to the data input / output lines, where V B1 and V B2 are respectively Output potential corresponding to data 1 and 2.
例えばデータ 2のセンスレベルは Vs2は、 VB1<Vs。<VB2の条件を満たすよ うに設計すべきである。 For example, the sense level of data 2 is V s2 , and V B1 <V s . It should be designed to satisfy the condition <V B2 .
一般に、 各データのセンスレベル は、  Generally, the sense level of each data is
丄 Vsi= ( i/3) VDD -ΔνΜ-ΔΥΤΜ-^ …… (2) 丄 V si = (i / 3) V DD -Δν Μ -ΔΥ ΤΜ- ^ …… (2)
( i = 1 , 2, 3)  (i = 1, 2, 3)
の形で表され、 《 は vB < v si < vBiとなるように決定されるべきであ る。 0のデータをセンスするレベルは小さな正の値とし、 これを越えなければ 1 09は 0Vを出力すればよい。 Should be determined such that v B <v si <v Bi . The level at which 0 data is sensed is a small positive value, and if it does not exceed this value, 0 V may be output for 109.
VB >Vsiの条件が満たされるや否や、 ただちに VQut= (i/3) VDDとす ることにより、 正確に復元された多値データを v。utに出力し、 これを外部に読 み出すことができる。 As soon as the condition of V B > V si is satisfied, V Qut = (i / 3) V DD is set immediately, so that the multivalued data that has been accurately restored can be converted to v. Output to ut and read it out.
この読み出し動作の間、 スィッチ 1 13はオフしておいてもよいし、 あるいは オンしておいてもよい。 オンした場合には、 vBが各センスレベルに達するや否 や、 vBの値は、 即座に対応する多値データレベルにまで上昇されるため、 所定 の VMに対応する値にまで VBが上昇する時間がスィツチ 1 1 3をオフした場合よ り短くなり、 読み出し動作を高速化することができる。 During this read operation, the switch 113 may be turned off or turned on. When turned on, v reaches or whether or to each sense level B, v the value of B is to be raised to the multi-level data level corresponding to the real, V to a value corresponding to a predetermined V M The time when B rises is shorter than when switch 113 is turned off, and the reading operation can be sped up.
また、 v Qutの値が確定した後、 スィッチ 1 1 3をオンし、 書き込み動作を実 行すれば再び復元されたデータがメモリセルに格納されることになり、 データの リフレツシュが行われる。 After the value of v Qut is determined, the switches 113 are turned on and the write operation is performed, so that the restored data is stored in the memory cell again, and the data is refreshed.
以上、 本発明により実施された多値ダイナミックメモリは、 従来のバッテリー のダイナミックメモリとは動作原理が全く異なっている。 即ち、 データを表現し ている、 コンデンサー C Jこ蓄えられている電荷を直接読み出すのではなく、 そ の電荷をトランジスタ 1 0 1を用いたソースフォロワ回路で間接的に読み出して いるのが大きな特徴である。 その読み出しはデータに対し非破壊的であり、 且つ 電流増幅されるため、 Cノ C„の比でその読み出し電圧が減少することはな 、。 また、 上で説明したように正確に、 多値データを増幅して読み出すことができ る。 さらに、 このソースフォロワ回路の負荷は、 CDという容量負荷であるた め、 直流電流の流れることは一切なく、 消費電力を十分小さくすることが可能で める。  As described above, the operation principle of the multi-valued dynamic memory implemented by the present invention is completely different from that of a conventional dynamic memory of a battery. In other words, instead of directly reading out the stored charge representing the data, the capacitor CJ, the charge is indirectly read out by a source follower circuit using the transistor 101. is there. Since the reading is non-destructive to the data and the current is amplified, the reading voltage does not decrease with the ratio of C / C. The source follower circuit has a capacitive load called CD, so that no DC current flows and power consumption can be reduced sufficiently. You.
また多値のレベル数に関しては回路動作の精度、 製造プロセスの精度との兼ね 合いで決まるものであり、 これらの精度を十分高いものとすることにより、 数多 くのレベルのデータの保持が可能であり、 大容量メモリが容易に実現できる。 さ らに、 多値論理回路における、 データレジスタ、 メモリ回路としての応用が可能 である。 またアナログデータをそのまま保持するメモリとしても使える。 この場 合は、 109のセンスアンプに代わり、 アナログのアンプを用いればよい。 この ように、 簡単な構造で、 高精度で、 低消費電力の多値及びアナログメモリが実現 できた。 In addition, the number of multi-valued levels is determined by the balance between the accuracy of the circuit operation and the accuracy of the manufacturing process.By making these accuracy sufficiently high, it is possible to hold many levels of data. Therefore, a large-capacity memory can be easily realized. Sa Further, it can be applied as a data register or a memory circuit in a multi-valued logic circuit. It can also be used as a memory for holding analog data as it is. In this case, an analog amplifier may be used instead of the 109 sense amplifier. In this way, a multi-level and analog memory with a simple structure, high accuracy, and low power consumption can be realized.
図 2に於いて、 VBと VMの関係を表すカーブ 20 1は、 できるだけ 45° の直 線 202に近づけることが望ましい。 それには、 まずリーク電流等を十分小さく することにより、 電荷の減少分 ΔνΜを小さくすればよい。 たとえばウルトラク リーン化技術で作成した ΡΝ接合では、 1 m角の ΡΝ接合の逆方向リーク電流 力く 1 0— 18 A程度であり、 30 f Fの Csに 8値のデータを保持した場合、 ΔνΜ = 5 OmVとなる時間は約 1 0 0 0秒である。 各レベル間の電圧差が約 70 OmVであることを考えると全く問題にならない。 In FIG. 2, curve 20 1 representing the relationship between V B and V M is preferably close to a straight line 202 as possible 45 °. To do so, the amount of decrease in charge Δν よ may be reduced by first sufficiently reducing the leakage current and the like. For example, in ΡΝ junction created by Urutoraku lean techniques, 1 is the reverse leakage current Chikaraku about 1 0- 18 A of ΡΝ joining m square, when holding the data of the 8 values C s of 30 f F, The time when Δν Μ = 5 OmV is about 100 seconds. Considering that the voltage difference between each level is about 70 OmV, there is no problem at all.
リフレッシュのサイクルを数 1 00 m秒〜数秒の間隔で行えば、 Δ VM= 0と みなすことができる。 If a refresh cycle is performed at intervals of several hundred milliseconds to several seconds, it can be considered that ΔV M = 0.
VDと V¾1の差を決定している主な原因は ΔνΤΜであり、 これは、 NMOS トラ ンジス夕 10 1の基板バイアス効果にある閾値の増加分である。 この ΔνΤΜを小 さくするためは、 例えば、 トランジスタ 1 0 1を形成する Ρ型半導体領域のァク セプタ濃度 ΝΛを十分小さくしてやればよい。 たとえば ΝΑ= 1 X 1015cm 以 下とすれば Δ V TMはほとんど無視することができる。 The main factor that determines the difference between V D and V ¾1 is Δν 、, which is the increase in the threshold value for the substrate bias effect of the NMOS transistor 101. This .DELTA..nu Taumyu to small fence, for example, transistor 1 0 1 may Shiteyare sufficiently small § click septa concentration New lambda of Ρ type semiconductor region forming the. For example Ν Α = 1 X 10 15 cm hereinafter with them if delta V TM can almost be ignored.
あるいは、 トランジスタ 101を形成する P型半導体領域を N型基板中に設け られた P型のゥエルとし、 そのゥエルの電位をトランジスタ 1 0 1のソース 1 0 3の電位と等しくなるように接続してやればよい。 こうすれば、 ソース 1 03の電位によらず、 トランジスタ 1 0 1の基板バイアスは 0Vとなるため、 AVTM= 0とすることができる。 Alternatively, the P-type semiconductor region forming the transistor 101 may be a P-type well provided in an N-type substrate, and the potential of the well may be connected to be equal to the potential of the source 103 of the transistor 101. Good. In this case, the substrate bias of the transistor 101 becomes 0 V irrespective of the potential of the source 103, so that AVTM = 0.
上記実施例では、 トランジスタ 101の闞電圧 VTMを 0Vとしたが、 これは、 vTM〉 0であっても vTM< 0であってもよいことは言うまでもない。 vTMく 0と したデプレシヨン型トランジスタを用いることにより、 vB>vMとすることがで きる。 また、 トランジスタ 101, 104, 107は NMOSトランジスタの場 合についてのみ説明したが、 これらはすべて PM〇S トランジスタであってもよ い。 In the above embodiment, the闞voltage V TM of the transistor 101 was 0V, which, v TM> be 0 v TM <course be may be zero. By using a depletion-type transistor with v TM set to 0, v B > v M can be satisfied. Also, although the description has been given only of the case where the transistors 101, 104, and 107 are NMOS transistors, they may all be PM〇S transistors. No.
また、 4値のデータに関して、 0と 3のデータをそれぞれ 0 V, 5 V (VDD) としたが、 これは例えば 0. 5 V, 4. 5 Vのようにオフセッ トをもっていても よい。 また各レベルは必ずしも均等な電圧間隔に設定されている必要もない。 こ れらはすべて回路の設計に係る事項であり、 特に本発明によって限定されるもの ではない。 これは、 1 0 9のセンスアンプの機能に関しても同様である。 In addition, regarding the 4-value data, 0 and 3 data are set to 0 V and 5 V (V DD ), respectively, but this may have an offset such as 0.5 V and 4.5 V, for example. Further, each level does not necessarily have to be set at an equal voltage interval. These are all matters relating to circuit design, and are not particularly limited by the present invention. This is the same for the function of the 109 sense amplifier.
また図 1に於いては、 1つのセンスアンプ 1 0 9にデータ入出力線 1 0 5を介 して接続されるメモリセルはただ 1つしか描かれていないが、 これはあくまでも 説明の目的のためであり、 複数個接続してもよいことは言うまでもない。  Further, in FIG. 1, only one memory cell connected to one sense amplifier 109 via the data input / output line 105 is shown, but this is only for the purpose of explanation. Needless to say, a plurality may be connected.
(実施例 2 )  (Example 2)
本発明の第 2の実施例を図 3に示す。  FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
図 3に於いて、 3 0 1は NMO S トランジスタであり、 3 0 2はそのゲート電 極である。 このゲート電極 3 0 2より見たトランジスタ 3 0 1の閾電圧 VTMは、 例えば VM= VDDと設定されている。 ゲート電極 3 0 2は、 NMO S トランジス タ 3 0 3を介してデータ入出力ライン 3 0 4に接続されている。 また、 NMO S トランジスタ 3 0 1のソース電極 3 0 5は、 直接データ入出力ライン 3 0 4に接 続されている。 ' In FIG. 3, 301 is an NMOS transistor, and 302 is its gate electrode. The threshold voltage V TM of the transistor 3 0 1 seen from the gate electrode 3 0 2 is set, for example, V M = V DD. The gate electrode 302 is connected to the data input / output line 304 via the NMOS transistor 303. In addition, the source electrode 305 of the NMOS transistor 301 is directly connected to the data input / output line 304. '
3 0 6はコントロールゲ一トであり、 ゲ一卜電極 3 0 2とは容量的に結合され ている。 その容量の大きさを C„と表す。 コートロールゲート 3 0 6、 及びトラ ンジスタ 3 0 1のドレイン電極 3 0 7は共にデータ読み出し制御用信号線 3 0 8 に接続されている。 また、 NMO S トランジスタ 3 0 3のゲート電極 3 0 9は、 データ書き込み制御用信号線 3 1 0に接続されている。  Reference numeral 36 denotes a control gate, which is capacitively coupled to the gate electrode 302. The magnitude of the capacitance is represented by C „The coat roll gate 306 and the drain electrode 307 of the transistor 301 are both connected to the data read control signal line 308. The gate electrode 309 of the S transistor 303 is connected to the data write control signal line 310.
次にこのメモリセルの動作につ L、て説明する。 説明は第 1の実施例と同様に 0 , 1, 2, 3の 4値のデータのうち、 2のデータの書き込み、 読み出しを例と して行う。  Next, the operation of the memory cell will be described. The description will be made by taking as an example the writing and reading of two of the four-value data of 0, 1, 2, and 3, as in the first embodiment.
まず書き込みに際しては、 データ入出力ラインの電位を、 データ 2に対応した 電圧、 2 VDDZ 3に設定する。 First, at the time of writing, the potential of the data input / output line is set to 2 V DDZ3 , the voltage corresponding to data 2.
次に、 第 1の実施例と同様に、 信号線 3 1 0の電位 VMを VM> VDD+ VTと なるようにして、 トランジスタ 3 0 3をオンする。 このとき信号線 3 0 8の電位 VDRは 0Vとしておく。 こうすると、 ゲート電極 302の電位は、 データ入出力 線 304の電位と等しくなる。 Then, as in the first embodiment, the electric potential V M of the signal line 3 1 0 as the V M> V DD + V T , turns on the transistor 3 0 3. At this time, the potential of the signal line 3 08 VDR is set to 0V. In this case, the potential of the gate electrode 302 becomes equal to the potential of the data input / output line 304.
この状態で VDM=0としてトランジスタ 303をオフすると、 データは電荷と して、 コンデンサ一Ceに蓄えられる。 これで書き込み動作が完了する。 When turning off the transistor 303 as V DM = 0 in this state, data in the charge, stored in the capacitor one C e. This completes the write operation.
次に、 読み出し動作について説明する。 読み出しは、 まず入出力データ線 304の電位 VBを 0 Vにリセッ トした後、 読み出したいセルの接続されている データ読み出し制御用信号線 308のみを VDDに引き上げることにより行われ る。 こうすると NMOS トランジスタ 30 1を通して VDDより電流が流れ、 デー タ入出力線 304の容量 CB3 1 1が充電され、 その電位 V„が上昇する。 これ は、 Cnを負荷とする NMOS トランジスタ 30 1を用いたソースフォロワ回路 であり、 その出力 vBNext, a read operation will be described. Reading, after reset first potential V B of the input and output data line 304 to 0 V, Ru done by pulling only the data read control signal line 308 connected to the cell to be read to V DD. Current flows from the V DD through the NMOS transistor 30 1 In this way, the capacitance C B 3 1 1 of data input and output line 304 is charged, the potential V "rises. This, NMOS transistor 30 to load the Cn 1 is a source follower circuit, and its output v B is
VB -ΦΡ-ΥΤΜ …… (3) V B- Φ Ρ- Υ ΤΜ …… ( 3)
となるまで上昇をつづける。 ここで、 VTMは NMOS 30 1の基板バイアス効果 を考慮した閾値であり、 Φρはゲート電極 302の電位である。 ゲート電極Keep rising until. Here, VTM is a threshold value in consideration of the substrate bias effect of the NMOS 301, and Φρ is a potential of the gate electrode 302. Gate electrode
302とコントロールゲート 306との間の容量は Ceであるが、 ゲ一ト電極Capacitance between the 302 and the control gate 306 is a C e, but gate one gate electrode
302からみた、 Cs以外のすべての容量を C0と表すと (DFは φΡΜ+ (CZ (C0+ C S) } ' VDD …… (4) When all the capacitances other than C s are represented as C 0 from the viewpoint of 302, (D F is φΡ = ν Μ + ( C Z (C 0 + C S )) ' V DD …… ( 4 )
と表される。 ここで VM はゲート電極 302に書き込んだデータの電位であり、 今の例では =2VDD/3である。 It is expressed as Here V M is the potential of the data written to the gate electrode 302, in this example a = 2V DD / 3.
また CC:»C0としておくと、 0>F= VM+ VDDとなり、 (3) 式より Vnの値 は、 VB= 2 VDD/3となり、 書き込んだデータがそのまま読み出せる。 If C C : »C 0 , 0> F = V M + V DD , and from equation (3), the value of V n is V B = 2 V DD / 3, and the written data can be read as it is. .
センスアンプの動作に関しては、 説明は省略したが、 それは、 第 1の実施例と 同様である。  The description of the operation of the sense amplifier is omitted, but it is the same as in the first embodiment.
図 4は、 図 3に示した回路を 2層ポリシリコン CMOSプロセスで試作したテ ストデバイスの顕微鏡写真であり、 写真中の番号は図 3の番号と対応する。 写真 ではデータ入出力線 304が 2本別々,に分かれて試作されている力 測定に際し ては図 3と同様に外部で接続して動作を測定した。 計測の結果を図 5に示す。  Figure 4 is a photomicrograph of a test device in which the circuit shown in Figure 3 was prototyped using a two-layer polysilicon CMOS process. The numbers in the photograph correspond to the numbers in Figure 3. In the photograph, two data input / output lines 304 were separately divided into two parts, and the operation was measured externally as in Fig. 3 when measuring the force. Figure 5 shows the measurement results.
304には約 5 p Fの容量を接続して測定したため動作が遅いが、 実際の回路 では cBが小さいためもっと高速に動作させることができる。 ここで、 NM O S トランジスタ 3 0 1の閾電圧を VTM= ^DD ( 5 V) と電源電 圧に等しい値としたのは次の理由による。 The operation of the 304 is slow because it was measured with a capacitance of about 5 pF, but the actual circuit can be operated at a higher speed because c B is small. Here, the reason why the threshold voltage of the NMOS transistor 301 is set to V TM = ^ DD (5 V) and equal to the power supply voltage is as follows.
データの読み出し時、 非選択セルにおいては vDR= 0に保たれているが、 vB は正の電位に上昇する。 これは同じデータ入出力線 3 0 4に接続された他の選択 されたセルからそのメモリの内容が読み出された為である。 今、 非選択セルに書 き込まれているデータが 3のデータであったとすると、 ゲート 3 0 2の電位 VM は 5 Vである。 しかるに VTM= 5 Vであるためトランジスタ 3 0 1はオンするこ とがない。 When data is read, v DR is kept at 0 in unselected cells, but v B rises to a positive potential. This is because the contents of the memory have been read from another selected cell connected to the same data input / output line 304. Now, assuming that the data written in the unselected cell is the data of 3, the potential VM of the gate 302 is 5 V. However, since V TM = 5 V, the transistor 301 does not turn on.
もし、 VTMく 5 Vであれば、 トランジスタ 3 0 1はオンして電流が、 配線 3 0 4より、 トランジスタを介して 0になっている信号線 3 0 8に流れるため、 cBを充電する時間が長くなる。 つまりデータの読み出しに時間がかかることに なる。 したがって、 非選択セルのトランジスタ 3 0 1がオンする事態を避けるた め、 閾値 VTMは、 VMの最大値 5 Vよりも大きくすること力望ましい。 If VTM is less than 5 V, the transistor 310 turns on and the current flows from the wiring 304 to the signal line 308 which is 0 through the transistor, so that c B is charged. The time to do it becomes longer. That is, it takes time to read data. Thus, because the transistor 3 0 1 unselected cell is avoided a situation where turning on, the threshold V TM, it forces preferably larger than the maximum value 5 V of V M.
し力、し、 VTM> 5 Vとすると、 (3 ) 、 (4 ) 式から明らかなように、 その読 み出し出力電圧は、 VMより小さくなる。 図 5の実験結果はこのような例を示し ている。 データが、 1, 2, 3と大きくなるに従い、 読み出しデータの減少分が 増加しているのは、 基板バイアス効果で vTMが大きくなつたためである。 しかし ながら、 このような読み出しデータの減少は図 1のセンスアンプ 1 0 9を用いる ことで問題なく解決する。 Assuming that VTM > 5V, the read output voltage becomes smaller than VM, as is apparent from equations (3) and (4). The experimental results in Fig. 5 show such an example. Data, in accordance with 1, 2, 3 to be larger, the decrease of the read data is increasing, because v TM was large summer by the substrate bias effect. However, such a decrease in read data can be solved without any problem by using the sense amplifier 109 shown in FIG.
第 2の実施例のように、 VMの最大値 5 Vにたいして VTM= 5 Vとすると、 非 選択セルでもわずかにもれ電流が発生する。 これを避けるためには、 例えば VMの最大値を例えば 4 . 0 Vといった具合に 5 Vより小さくとってやればよ い。 またこの場合には、 VTMは 5 Vよりも小さく、 たとえば 4. 5 Vとしてもよ い。 基板バイアス効果をなくすためにトランジスタ 3 0 1を p —ゥヱル内に形成 し、 そのゥヱルの電位をそのソース電極 3 0 5と同電位となるように結線しても よいことは言うまでもない。 As in the second embodiment, when the V TM = 5 V with respect to the maximum value 5 V of V M, a slight leakage current is generated in non-selected cells. In order to avoid this, for example, the maximum value of V M, for example, 4. 0 V not good do it taking less than 5 V to and so on. In this case, VTM may be smaller than 5 V, for example, 4.5 V. Needless to say, the transistor 301 may be formed in a p-cell in order to eliminate the substrate bias effect, and the potential of the transistor 301 may be connected to the same potential as the source electrode 305.
また、 VTM= 5 Vという高い値に決定するのは、 直流の基板バイアスを基板に 印加することによって行ってもよい。 The determination as high as V TM = 5 V may be made by applying a DC substrate bias to the substrate.
(実施例 3 ) 上記説明では、 vDR=o Vの状態でデータの書き込みを行った力 これは例え ば、 VDR= 5 Vでデータの書き込みを行ってもよい。 この場合、 セルにデータ 0 (0 V) が書き込まれていると、 VDD=0としたときゲート電極 302の電位は —5Vとなる。 従って NMOSトランジスタ 303はオンして書き込んだデータ は破壊されてしまう。 (Example 3) In the above description, the force of writing data in the state of v DR = oV. For example, data may be written at V DR = 5 V. In this case, when data 0 (0 V) is written in the cell, the potential of the gate electrode 302 becomes −5 V when V DD = 0. Therefore, the NMOS transistor 303 is turned on, and the written data is destroyed.
この問題を解決するために発明されたのが本発明の 3の実施例であり、 図 6に その回路図を示す。 トランジスタ 601が PMOSトランジスタとなっている以 外はすべて図 3と同じであり、 各部には同じ番号が付いている。 VM=5Vとし ておけば、 302の電位が負となっても PMOSはオンしないので、 データはそ のまま保持される。 データ書き込み時は V =0 Vとして PMOS 601をオン させればよい。 The third embodiment of the present invention was invented to solve this problem, and FIG. 6 shows a circuit diagram thereof. All are the same as in FIG. 3 except that the transistor 601 is a PMOS transistor, and each part is assigned the same number. If V M = 5V, the data is retained as the PMOS does not turn on even if the potential of 302 becomes negative. At the time of writing data, V = 0 V and the PMOS 601 may be turned on.
(実施例 4)  (Example 4)
本発明の第 4の実施例を図 7に示す。  FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention.
図において、 701 a, 701 bは多値メモリセルであり、 これは、 例えば図 1、 図 3、 図 6等のいずれを用いても良い。 702はデータ入出力線であり、 703はセンスアンプであり、 その一例がここに具体的に示されている。  In the figure, reference numerals 701a and 701b denote multi-level memory cells, which may be, for example, any of FIG. 1, FIG. 3, FIG. 702 is a data input / output line, and 703 is a sense amplifier, an example of which is specifically shown here.
703において、 704の回路ブロックは 3ビッ 卜の A/Dコンバータであ り、 アナログ信号を 3ビッ トのデジタル信号に変換して、 AQ, Av Α2に出力 する回路である。 ここで、 A 0が最下位ビット (LSB) である。 In 703, 704 circuit block Ri Ah with 3 bits Bok of A / D converter converts the analog signal into a digital signal of 3 bits, a circuit for outputting the A Q, A v Α 2. Here, A 0 is the least significant bit (LSB).
705 a, 705b, 705 cはインバー夕であり、 その反転電圧はそれぞれ Vs2, Vs4, Vs6、 即ちデータ 2, 4, 6のセンスレベルと等しくなつており、 Vinが各センスレベルを越えるに従い、 バイナリコードの出力が 1→2、 3-→ 4、 5— 6といった具合に変化する。 706 a, 706 bはニューロン MO S ト ランジス夕を用いたィンバ一夕であり、 705 a〜705 cのィンバー夕ととも に AZDコンバータ回路を実現している。 この回路の動作は公知であり、 文献 (T. Shibata and T. Ohmi, 'Neuron M0¾ binary-logic integrated circuits: Part II, Simplifying techniques of circuit conf igurationand their practical applications, " IEEE Trans. Electron Devices, Vol.40, No.5, pp. 974-979(1993).) に詳しく記述されている。 バイナリコードされた出力力 0→1、 2→3、 4— 5、 6→7と変化するた めのセンスレベルは、 ニューロン M〇Sインバー夕 7 0 6 a , 7 0 6 bのキヤノ シ夕の大きさの設計により自在にコントロールすることが可能であり、 これらの レベルを所定の vcl, vs3, vs5, ve7とすることは極めて容易である。 これら は前述の文献により公知であるため、 ここでの説明は省略する。 7 0 7はニュー ロン M O Sを用いた DZAコンバータであり、 バイナリコードでこれを 3ビッ ト の多値レベルのデータをアナログデータに戻す回路であり、 これも次の文献でそ の動作は公知である (T. Shibata and T. Ohmi, "A functional OS transistor featuring gate-level weighted sum and threshold operations, " IEEE Trans. Electron Devices, Vol. 39, No. 6, pp. 1444-1455 (1992) ) 。 705 a, 705b, 705 c is Invar evening, their respective inverted voltage V s2, V s4, V s6 , i.e. data 2, 4, and equal to the summer in the 6 sense level, V in is the respective sense level As it goes over, the output of the binary code changes in the order of 1 → 2, 3- → 4, 5-6. Numerals 706a and 706b denote circuits using neuron MOS transistor transistors, and realize the AZD converter circuit together with the members 705a to 705c. The operation of this circuit is well known and is described in the literature (T. Shibata and T. Ohmi, 'Neuron M0¾ binary-logic integrated circuits: Part II, Simplifying techniques of circuit configuration and their practical applications, "IEEE Trans. Electron Devices, Vol. 40, No. 5, pp. 974-979 (1993)). Binary coded output power The sense level for changing from 0 → 1, 2 → 3, 4-5, 6 → 7 is determined by the neuron M〇S invertor 706a, 706b canon. It is possible to freely control by designing the size of these, and it is extremely easy to set these levels to predetermined v cl , v s3 , v s5 , and v e7 . Since these are known from the above-mentioned literature, the description here is omitted. Numeral 707 denotes a DZA converter using a neuron MOS, which is a circuit for converting a 3-bit multilevel data to analog data in a binary code, and the operation of which is also known in the following literature. (T. Shibata and T. Ohmi, "A functional OS transistor featuring gate-level weighted sum and threshold operations," IEEE Trans. Electron Devices, Vol. 39, No. 6, pp. 1444-1455 (1992)).
即ち、 図のように、 AZDコンバータ、 D ZAコンバータと直列接続すること により、 8値のデータ用のセンスアップが実現できる。 ここでは、 ニューロン M O Sを用いた A/Dコンバータ、 D/Aコンバータを示した力、 これはその回 路が非常に簡略化されるからである。 その他の回路技術を用いて、 AZD D/ Aコンバータを実現してもよいことは言うまでもない。  That is, as shown in the figure, by connecting in series with the AZD converter and DZA converter, sense up for 8-value data can be realized. In this case, the A / D converter and D / A converter using the neuron MOS are shown because the circuit is greatly simplified. It goes without saying that the AZD D / A converter may be realized using other circuit technologies.
この回路の動作は、 vinの値をセンスして、 それを対応する値レベルのデータ を順次 V。utに出力する回路である。 スィッチ 7 0 8は、 開 ·閉どちらの状態で 用いても本回路は第 1の実施例の説明で述べたセンスァップとしての機能を果た す。 し力、し、 スィッチ 7 0 8は閉の状態を用いるのがのより望ましい。 即ち、 7 0 3の回路にフィードバックをかけることにより、 より正確に多値レベルが決 まることになる。 さらに DZAコンバータを構成する NM O S、 P M O Sに電流 駆動力の大きなトランジスタを用いれば、 vinのレベルをセンスすると急速にそ のレベルを所定の多値レベルに持ち上げることができ、 回路動作の高速化を達成 することができる。 The operation of this circuit is to sense the value of v in , and sequentially apply the data of the corresponding value level to V. It is a circuit that outputs to ut . Regardless of whether the switch 708 is used in the open or closed state, this circuit functions as the sense-up described in the description of the first embodiment. More preferably, the switch 708 uses the closed state. That is, by applying feedback to the circuit of 703, the multi-value level can be determined more accurately. NM OS further constituting the DZA converter, using a large transistor current driving force in PMOS, when sensing the level of v in can lift the level of rapid Niso a predetermined multilevel, faster circuit operation Can be achieved.
さらにスィッチ 7 0 9を開としてデータ入出力ラインを切り離してもセンスァ ップは、 その多値データを回路的に保持することができるためさらに都合がよ く、 本発明の第 6〜9の実施例が可能となる。  Further, even when the switch 709 is opened to disconnect the data input / output line, the sense-up circuit is more convenient because the multi-valued data can be held in a circuit form. An example is possible.
スィッチ 7 1 0は外部よりの多値入力信号をセンスアップに入力するためのス イッチである。 7 1 0をオンするときに、 スィッチ 7 0 9は開であっても閉であ つてもかまわない。 The switch 710 is a switch for inputting a multi-level input signal from the outside to the sense-up. When turning on 110, switch 709 is open or closed. It doesn't matter.
本実施例は、 AZD, DZAコンバータを組み合わせたセンスアップを用いた 場合について説明しているが、 これ以外のいかなるセンスアップを用いてもよい ことは言うまでもない。  In the present embodiment, the case where the sense-up combining the AZD and DZA converters is used is described, but it goes without saying that any other sense-up may be used.
(実施例 5)  (Example 5)
本発明の第 1〜第 4の実施例では、 いずれも一本のデータ入出力線 (105、 304、 702) を用いて、 データの入力並びにデータの出力を行っていた。 デー夕の入力と出力を別々のデータ線を開 L、て行つてもよいことは言うまでもな い。  In the first to fourth embodiments of the present invention, data input and data output are performed using one data input / output line (105, 304, 702). It goes without saying that data input and output can be performed by opening separate data lines.
図 8は、 このような例を示す本発明の第 5の実施例であり、 80 1、 802は それぞれデータの入力線及び出力線である。 803、 804はそれぞれ入力、 出 力をコントロールするスィッチである。 805は多値のメモリセルであり、 これ は、 第 1〜第 3の実施例で示したいずれのセルを用いてもよい。 但し、 第 2、 第 3の実施例のセルを用いる場合には、 データ読み出しを制御するスィッチ 804 は不要で直接結線すればよい。 読み出しは、 図 3、 図 6のデータ読み出し制御用 信号線 308の電位を VDDとすることで行える。 図 8は、 このことを概念的に示 したものである。 これらのスィッチは NMOSを用いて、 ブートストラップ回路 等でそのゲート電圧を vDDより高くし、 アナログもしくは多値の電圧レベルが正 確に書き込み ·読み出しできるようにするのがよい。 あるいは、 NMOSと PMOSを並列接続した、 いわゆる CMOSスィッチを用いてもよい。 この場 合、 ゲート電圧をブートストラップ回路等で vDD以上の値としても良い。 FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention showing such an example. Reference numerals 801 and 802 designate data input lines and output lines, respectively. 803 and 804 are switches for controlling input and output, respectively. Reference numeral 805 denotes a multi-valued memory cell, and any of the cells shown in the first to third embodiments may be used. However, when the cells of the second and third embodiments are used, the switch 804 for controlling the data reading is not necessary and the connection may be made directly. Reading can be performed by setting the potential of the data read control signal line 308 in FIGS. 3 and 6 to V DD . Figure 8 illustrates this conceptually. For these switches, it is preferable that the gate voltage is made higher than v DD by using a NMOS in a bootstrap circuit or the like so that analog or multi-level voltage levels can be accurately written and read. Alternatively, a so-called CMOS switch in which NMOS and PMOS are connected in parallel may be used. In this case, the gate voltage may be set to a value equal to or higher than v DD by a bootstrap circuit or the like.
(実施例 6)  (Example 6)
図 9は、 本発明の第 6の実施例を示す回路図である。  FIG. 9 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
90 1 a, 90 1 b, 901 c, 90 1 dは多値メモリセルであり、 その内容 は、 図 8と同様である。 902 a, 902 b, 902 cはデータ線であり、 例え ば、 902 bはセル 90 1 bのデータ出力線として用いられると同時にセル 90 1 cのデータ入力線として用いられる。  90 1 a, 90 1 b, 901 c, and 90 1 d are multi-valued memory cells, the contents of which are the same as in FIG. 902a, 902b, and 902c are data lines. For example, 902b is used as a data output line of the cell 901b and at the same time as a data input line of the cell 901c.
この回路は、 次のように動作する。 まずスィッチ 9 03 a, 903 b, 903 cが閉となり、 セル 90 1 a, 90 1 b, 90 1 cのデータがそれぞれ データ線 902 a, 902 b, 902 cに読み出される。 その後スィッチ 903 a〜 903 cは開としてそれらのデータは、 センスアップ 905 a〜 905 cにラッチされる。 これらのセンスアップは、 例えば図 7に示したもので そのフィードバックのスィツチ 708は閉としたものを用いる。 次いでデータ入 力用のスィッチ 904 a〜904 cが閉となるとこれらのデータは、 メモリセルThis circuit operates as follows. First, switches 903a, 903b, and 903c are closed, and the data of cells 901a, 901b, and 901c are respectively stored. The data is read out to the data lines 902a, 902b, 902c. After that, the switches 903a to 903c are opened and their data are latched in the sense up 905a to 905c. These sense-ups are, for example, those shown in FIG. 7 and the feedback switch 708 is closed. Next, when the data input switches 904a to 904c are closed, these data are stored in the memory cells.
901 b, 901 c, 90 I dに読み込ませる。 Read them to 901 b, 901 c, 90 Id.
即ち、 以上一連の動作により、 多値のデータがすべてとなりのセルに移動され ている。 つまり多値のシフ トレジスタが実現されてある。 これは、 多値情報処理 に於いて重要な働きをする回路である。  That is, by the above series of operations, the multi-valued data has been moved to all neighboring cells. That is, a multi-valued shift register is realized. This is a circuit that plays an important role in multilevel information processing.
(実施例 7)  (Example 7)
図 10は、 本発明の第 7の実施例を示す回路図であり、 これも多値のシフトレ ジス夕である。 但し、 本実施例では、 各セル毎に共通の入出力線を用いている 力、 スィッチ 1001 a、 1001 b, 1001 cを上に入れる力、、 下に入れる かでデータシフ卜の機能を実現している。  FIG. 10 is a circuit diagram showing a seventh embodiment of the present invention, which is also a multi-value shift register. However, in this embodiment, the function of data shift is realized by the force using the common input / output line for each cell, the force to put the switches 1001a, 1001b, and 1001c up, and the force to put the switches down. ing.
メモリセル 1002 a〜l 002 cよりデータを読み出したときは、 スィツチ When data is read from memory cells 1002 a to l 002 c, the switch
1 00 1 a〜 1 00 1 cを上に入れ、 データをセンスアンプ 1 003 a〜 1003 cに入れる。 次いで書き込みに際してはスィツチを下に入れることによ り、 データをとなりのセルに転送することができる。 単にリフレッシュするとき は、 スィッチ 1001 a〜l 001 cを上に入れた状態で読み出し、 書き込み操 作をすればよいので、 メモリとしてもジフトレジスタとしても用いることができ る。 メモリセルとしては、 実施例 1〜3のいずれを用いてもよいことはいうまで もない。 Put 1001a to 1001c on top and put the data into the sense amplifiers 1003a to 1003c. Then, at the time of writing, the data can be transferred to the next cell by putting the switch down. When simply refreshing, it is sufficient to perform read and write operations with the switches 1001a to l001c inserted above, so that it can be used both as a memory and as a shift register. It goes without saying that any of the first to third embodiments may be used as the memory cell.
(実施例 8)  (Example 8)
図 1 1は本発明の第 8の実施例を示す回路図であり、 スィッチマトリスク 1 10 1の各スィッチを適宜 ON、 OFFすることにより、 各メモリセル間で データを自在に入れかえることができる。  FIG. 11 is a circuit diagram showing an eighth embodiment of the present invention.Data can be freely exchanged between memory cells by appropriately turning on and off each switch of switch matrices 1101. .
(実施例 9)  (Example 9)
図 12は本発明の第 9の実施例であり、 1201, 1202はそれぞれ 4つの 多値をメモリセルによりなる多値データのレジスタである。 1203は 4本のバ スラインであり、 例えば多値マイクロプロセッサのチップ内のバスラインに相当 する。 スィツチ群 1 2 0 4をオンすることによりレジスタ AQ〜A3の多値データ 力くバスライン 1 2 0 3に読み出されるとともにセンスアンプ群 1 2 0 5にラッチ される。 スィッチ群 1 2 0 4をオフした後スィツチ群 1 2 0 6をオンすればこれ らの多値デ一夕レジスタ B ^ B gに格納される。 FIG. 12 shows a ninth embodiment of the present invention. Reference numerals 1201 and 1202 denote multivalued data registers each including four multivalued memory cells. 1203 has four This is, for example, a bus line in a chip of a multilevel microprocessor. Is latched in the sense amplifier group 1 2 0 5 with read to the register A Q to A multilevel data Chikaraku bus lines 1 2 0 3 3 by turning on the Suitsuchi group 1 2 0 4. If the switch group 1 204 is turned off after the switch group 1 204 is turned off, these multi-valued data registers B ^ B g are stored.
このように本発明の多値メモリ技術を使えば、 多値のマイク口プロセッザの実 現が非常に容易に行える。 尚、 図 1 2に於いて、 各スィッチ群は各メモリセルあ たり 1つしか描いてないが、 これはあくまで概念的な構成を示したものであり、 図 1 0、 1 1と同様、 書き込み、 読み出し用に 2ケ用いることを示している。 また、 図 3、 図 6のセルでは片方のスィッチは不要で、 直接接続すればよいこ ともいうまでもない。 産業上の利用可能性  As described above, by using the multi-valued memory technology of the present invention, it is very easy to realize a multi-valued microphone mouth processor. In addition, in FIG. 12, each switch group shows only one for each memory cell, but this is only a conceptual configuration, and as in FIGS. This indicates that two are used for reading. In addition, it is needless to say that one switch is unnecessary in the cells shown in FIGS. Industrial applicability
本発明により、 多値もしくはアナログのデータを高精度に格納、 記憶するとと もに、 必要に応じてその値を読み出すことのできるメモリ装置が、 簡単な構造で しかも少な L、電力消費で実現することが可能となる。  According to the present invention, a memory device capable of storing and storing multi-valued or analog data with high precision and reading out the value as needed can be realized with a simple structure and with low L and power consumption. It becomes possible.
その結果、 高感度メモリが容易に実現できるばかりでなく、 次世代の情報処理 技術として注目される多値論理情報処理実現や、 様々な分野での応用が期待され ている画像情報処理の高速化に大きく貢献するものである。  As a result, not only can high-sensitivity memories be easily realized, but also multi-valued logic information processing, which is attracting attention as the next-generation information processing technology, and high-speed image information processing, which is expected to be applied in various fields It greatly contributes to.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1 . 多値もしくはアナ口グデー夕を記憶する機能をもったメモリセルを複数個 有する半導体装置において、 1. In a semiconductor device having a plurality of memory cells having a function of storing multi-level data or analog data,
δ 前記メモリセルに記憶されているデータが出力されるデータ出力線と、 δ a data output line from which data stored in the memory cell is output,
前記メモリセルに記憶すべきデータを転送するデータ入力線と、  A data input line for transferring data to be stored in the memory cell;
前記メモリセルより前記データ出力線へのデータ出力を制御するデータ読出し 制御用信号線と、 前記データ入力線より前記メモリセルへのデータ書き込みを制 御するデータ書き込み制御用信号線とを有し、 A data read control signal line for controlling data output from the memory cell to the data output line, and a data write control signal line for controlling data write to the memory cell from the data input line;
0 前記メモリセルが第 1の導電型の半導体基板上の形成された第 1の MO S型ト ラジス夕を有し、 0 the memory cell has a first MOS type transistor formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type,
前記第 1の M O S型トラジス夕のゲート電極が第 2の M〇S型トラジスタを介 して前記デー夕入力線に接続されるとともに、 前記第 2の M O S型トラジス夕の ゲー卜電極が前記データ書き込み制御用信号線に接続され、 前記第 1の MO S ト5 ランジスタのソ一ス電極が前記データ出力線に適宜接続されるように構成された ことを特徴とする半導体装置。  The gate electrode of the first MOS transistor is connected to the data input line via a second MS transistor, and the gate electrode of the second MOS transistor is connected to the data electrode. A semiconductor device connected to a write control signal line, and configured so that a source electrode of the first MOS transistor is appropriately connected to the data output line.
2 . 前記データ入力線と前記データ出力線が同一の配線 (データ入出力線) で 構成されていることを特徴とする請求項 1に記載の半導体装置。  2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the data input line and the data output line are configured by the same wiring (data input / output line).
3 . 前記第 1の M O S型トランジスタのソース電極と前記デ一夕出力線が第 30 の MO S型トランジスタを介して接続されるとともに、 前記第 3の MO S型トラ ンジスタのゲ一ト電極が前記データ読み出し制御用信号線に接続されていること を特徴とする請求項 1または 2に記載の半導体装置。  3. The source electrode of the first MOS transistor is connected to the data output line via a thirtieth MOS transistor, and the gate electrode of the third MOS transistor is connected to the source electrode of the third MOS transistor. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is connected to the data read control signal line.
4 . 前記第 1の M 0 S型トランジスタのソース電極が前記デ一タ出力線に直接 接続され、 前記第 1の MO S型卜ランジス夕のゲート電極と容量的に結合された5 制御ゲート電極が前記第 1の M 0 S型トランジスタのドレイン電極及び前記デー 夕読み出し制御用信号線に接続されたことを特徴とする請求項 1または 2に記載 の半導体装置。  4. A control electrode connected directly to the data output line of a source electrode of the first MOS transistor and capacitively coupled to a gate electrode of the first MOS transistor 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first terminal is connected to a drain electrode of the first MOS transistor and the data read control signal line. 4.
5. 前記メモリセルへのデータ書き込みに際し、 前記データ読み出し制御用信 号線の電位を電源電圧に等 U、値に保持して行うことを特徴とする請求項 4に記 載の半導体装置。 5. The method according to claim 4, wherein, when writing data to the memory cell, the potential of the data read control signal line is held at a value equal to and equal to a power supply voltage. Semiconductor device.
6 . 前記第 1の M〇S トランジスタが NM O S トランジスタであり、 その反転 閾電圧が電源電圧に略々等しいか、 もしくは電源電圧より大きな値に設定されて いることを特徴とする請求項 5に記載の半導体装置。  6. The method according to claim 5, wherein the first M〇S transistor is an NMOS transistor, and its inversion threshold voltage is set to be substantially equal to or larger than the power supply voltage. 13. The semiconductor device according to claim 1.
7 . 前記第 2の MO S型トランジスタが前記第 1の導電型と、 逆導電型の半導 体基板上に形成されていることを特徴とする請求項 4に記載の半導体装置。7. The semiconductor device according to claim 4, wherein the second MOS transistor is formed on a semiconductor substrate of a conductivity type opposite to that of the first conductivity type.
8 . 前記第 1の導電型と反対導電型の半導体基板内に前記第 1の導電型の半導 体領域が前記複数のメモリセルの各々に対して互 L、に離隔したゥエル領域として 形成され、 ' 8. A semiconductor region of the first conductivity type is formed in a semiconductor substrate of a conductivity type opposite to the first conductivity type as a p-well region separated from each of the plurality of memory cells by a distance L from each other. , '
各ゥエルが前記第 1の M O S型トランジス夕のソース電極と電気的に接続され ていることを特徴とする請求項 1ないし 7の t、ずれか 1項に記載の半導体装置。 8. The semiconductor device according to claim 1, wherein each well is electrically connected to a source electrode of the first MOS transistor.
9 . 前記メモリセルからデータ読み出しに際し、 前記データ出力線の電位の時 間的変化をモニターし、 その電位が所定の値を超えたときに所定の電位を出力 し、 その電位をデータ入力線に伝達する回路を少なくとも一部に含んだことを特 徴とする請求項 1ないし 8のいずれか 1項に記載の半導体装置。 9. At the time of reading data from the memory cell, a temporal change in the potential of the data output line is monitored, and when the potential exceeds a predetermined value, a predetermined potential is output, and the potential is applied to the data input line. 9. The semiconductor device according to claim 1, wherein a circuit for transmitting is included in at least a part.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012212499A (en) * 2011-03-18 2012-11-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Storage device and electronic appliance
JP2014199707A (en) * 2013-03-14 2014-10-23 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for driving semiconductor device
JP2016006707A (en) * 2014-05-29 2016-01-14 株式会社半導体エネルギー研究所 Memory device, electronic component, and electronic device
CN109256157A (en) * 2017-07-12 2019-01-22 格科微电子(上海)有限公司 The implementation method of multivalued storage

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10224224A (en) * 1997-02-03 1998-08-21 Sunao Shibata Semiconductor arithmetic unit
JPH10283793A (en) * 1997-02-06 1998-10-23 Sunao Shibata Semiconductor circuit
JPH10257352A (en) 1997-03-15 1998-09-25 Sunao Shibata Semiconductor arithmetic circuit
JPH10260817A (en) 1997-03-15 1998-09-29 Sunao Shibata Semiconductor arithmetic circuit, and dta processor
JP4066211B2 (en) * 1997-06-06 2008-03-26 財団法人国際科学振興財団 Charge transfer amplifier circuit, voltage comparator and sense amplifier
JPH1196276A (en) 1997-09-22 1999-04-09 Sunao Shibata Semiconductor arithmetic circuit
JP4415467B2 (en) * 2000-09-06 2010-02-17 株式会社日立製作所 Image display device
WO2011058934A1 (en) * 2009-11-13 2011-05-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and driving method thereof
KR20190124813A (en) 2009-11-20 2019-11-05 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device
WO2011129233A1 (en) * 2010-04-16 2011-10-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
TWI511236B (en) * 2010-05-14 2015-12-01 Semiconductor Energy Lab Semiconductor device
JP6560508B2 (en) 2014-03-13 2019-08-14 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
KR20150138026A (en) 2014-05-29 2015-12-09 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5538664A (en) * 1978-09-08 1980-03-18 Sanyo Electric Co Ltd Nonvolatile memory circuit
JPS62274773A (en) * 1986-05-23 1987-11-28 Hitachi Ltd Semiconductor memory
JPH05198169A (en) * 1991-05-28 1993-08-06 Chan Kimu Won Dynamic random access memory and operating method thereof
JPH05342888A (en) * 1992-06-04 1993-12-24 Chan Kimu Won Multilevel information storage circuit and its method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6240690A (en) * 1985-08-16 1987-02-21 Hitachi Ltd Semiconductor memory device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5538664A (en) * 1978-09-08 1980-03-18 Sanyo Electric Co Ltd Nonvolatile memory circuit
JPS62274773A (en) * 1986-05-23 1987-11-28 Hitachi Ltd Semiconductor memory
JPH05198169A (en) * 1991-05-28 1993-08-06 Chan Kimu Won Dynamic random access memory and operating method thereof
JPH05342888A (en) * 1992-06-04 1993-12-24 Chan Kimu Won Multilevel information storage circuit and its method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012212499A (en) * 2011-03-18 2012-11-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Storage device and electronic appliance
US9385128B2 (en) 2011-03-18 2016-07-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Memory device and electronic device
US9627386B2 (en) 2011-03-18 2017-04-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Memory device and electronic device
JP2014199707A (en) * 2013-03-14 2014-10-23 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for driving semiconductor device
JP2016006707A (en) * 2014-05-29 2016-01-14 株式会社半導体エネルギー研究所 Memory device, electronic component, and electronic device
CN109256157A (en) * 2017-07-12 2019-01-22 格科微电子(上海)有限公司 The implementation method of multivalued storage

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Publication number Publication date
JPH07211084A (en) 1995-08-11

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