WO2022074968A1 - 不揮発性メモリ - Google Patents

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WO2022074968A1
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drain
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省治 竹中
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ローム株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to non-volatile memory.
  • non-volatile memory that uses hot carrier injection into a transistor.
  • This type of non-volatile memory includes first and second transistors (m1 and m2; not shown) having the same characteristics in the initial state as memory elements, and hot carriers are injected into only one of the transistors. To change the characteristics of the transistor. In the subsequent read operation, whether the data of "0" is stored or “1” based on the magnitude relationship of the drain current when the common gate voltage (lead voltage) is supplied to the first and second transistors. Read whether the data of is stored.
  • a state in which the drain current of the first transistor is smaller corresponds to a state in which "0" data is stored, and the drain current of the second transistor is smaller.
  • the state corresponds to the state in which the data of "1" is stored.
  • the stored data (stored value) in the initial state is undefined.
  • a non-volatile memory configured so that a larger drain current flows through the second transistor among the first and second transistors in the initial state so that the stored data in the initial state is not indefinite has also been proposed.
  • the stored data can be fixed to "0" in the initial state, and the stored data can be set to "1" after hot carrier injection into the second transistor.
  • the gate threshold voltage of the memory element (m1, m2) in the non-volatile memory is relatively high. It is also considered beneficial to use a charge pump to generate a gate voltage (lead voltage) that is reliably higher than the gate threshold voltage in the lead operation. At this time, from the viewpoint of reducing the circuit size, it is preferable to form the charge pump with a simple configuration, but in this case, it becomes difficult to accurately apply the read voltage to the gate of the memory element (m1, m2). ..
  • the relationship between the gate-source voltage and the drain current in the memory element (m1 and m2) greatly fluctuates due to element variation and temperature change. Therefore, even if the read voltage is constant, the drain current of the memory element (m1 and m2) during the read operation varies variously. The variation in the drain current of the memory elements (m1 and m2) during the read operation becomes more remarkable if the read voltage varies.
  • the drain current of the memory element (m1, m2) during the read operation is excessively large, the power consumption will increase. From the viewpoint of power saving, it is preferable to reduce the drain current during read operation. However, if their drain current is too small, it becomes difficult to read the stored data within a limited time. Therefore, it is preferable to pass a drain current of an appropriate size to the memory element (limit the fluctuation range of the size of the drain current) without depending on the element variation or the temperature change during the read operation. If such a requirement can be satisfied (if the drain current of the memory element at the time of read operation can be optimized), power saving can be achieved.
  • a peripheral circuit for example, a circuit that is a current supply source or a current flows
  • the size of the peripheral circuit increases due to the need to configure the switch on the path), but the size of the peripheral circuit can be reduced by limiting the fluctuation range of the size of the drain current.
  • the drain current of the memory element (m1, m2) greatly varies during the read operation, the characteristics of the non-volatile memory are adversely affected, but by limiting the fluctuation range of the magnitude of the drain current (ideally). It is expected that the characteristics of non-volatile memory will be improved (by making it constant).
  • An object of the present disclosure is to provide a non-volatile memory that contributes to the optimization of the drain current of a memory element (transistor) during read operation.
  • the non-volatile memory includes a memory cell having a first transistor and a second transistor, a drive circuit configured to supply a read voltage to each gate of the first transistor and the second transistor, and the above-mentioned.
  • a signal associated with the first value or a signal associated with the second value is output based on the drain currents of the first and second transistors.
  • the drive circuit includes a configured signal output circuit, and the drive circuit includes a booster circuit configured to generate a boost voltage in the boost line by boosting a predetermined reference voltage, and an adjustment current according to the boost voltage.
  • the first transistor and the first transistor have an adjusting circuit configured to adjust the boost voltage by drawing the boost voltage from the boost line, and the adjusted boost voltage is used as the lead voltage in the read operation. It is configured to supply to each gate of the two transistors.
  • Is a configuration diagram of a main part of the storage circuit according to the first embodiment of the present disclosure Is a diagram showing the voltage state of the storage circuit during the precharge period according to the first embodiment of the present disclosure. Is a diagram showing the voltage state of the storage circuit during the read period according to the first embodiment of the present disclosure. Is a diagram showing the drain voltage of each transistor during the precharge period and the read period according to the first embodiment of the present disclosure. Is a diagram showing the drain voltage of each transistor during the precharge period and the read period according to the first embodiment of the present disclosure. Is a diagram showing the voltage state of the storage circuit in the operation of the first program according to the first embodiment of the present disclosure.
  • a line refers to a wiring to which an electric signal is propagated or applied.
  • the ground refers to a reference conductive portion having a reference potential of 0 V (zero volt) or refers to the potential of 0 V itself.
  • the reference conductive portion is formed of a conductor such as metal.
  • the potential of 0V may be referred to as a ground potential.
  • the voltage shown without any particular reference represents the potential seen from ground.
  • Level refers to the level of potential, where a high level has a higher potential than a low level for any signal or voltage of interest.
  • a signal or voltage at a high level means that the signal or voltage level is at a high level
  • a signal or voltage at a low level means that the signal or voltage level is at a low level. It means being at a low level.
  • a level for a signal is sometimes referred to as a signal level
  • a level for a voltage is sometimes referred to as a voltage level.
  • the switch from low level to high level is referred to as the up edge (or rising edge), and the switch from high level to low level is referred to as the down edge (or falling edge).
  • MOSFET Field Effect Transistor
  • the on state refers to the state in which the drain and source of the transistor are conducting
  • the off state means the drain and source of the transistor.
  • MOSFETs are understood to be enhancement-type MOSFETs.
  • MOSFET is an abbreviation for "metal-oxide-semiconductor field-effect transistor".
  • the electrical characteristics of the MOSFET include the gate threshold voltage.
  • the gate potential of the transistor is higher than the source potential of the transistor, and the gate-source voltage of the transistor (gate potential seen from the source potential).
  • the transistor is turned on, and when it is not, the transistor is turned off.
  • Any switch can be configured with one or more FETs (Field Effect Transistors), and when a switch is on, both ends of the switch conduct, while when a switch is off, the switch There is no conduction between both ends.
  • FETs Field Effect Transistors
  • the on state and the off state may be simply expressed as on and off.
  • the period in which the level of the signal becomes high level is referred to as a high level period
  • the period in which the level of the signal becomes low level is referred to as a low level period. ..
  • the same is true for any voltage that has a high or low level voltage level.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part of the storage circuit 1 according to the first embodiment.
  • the storage circuit 1 is a non-volatile memory that stores data for a predetermined bit, and includes a memory cell 10, a drive circuit 20, a signal output circuit 30, and a control circuit 40.
  • one memory cell 10 included in the storage circuit 1 is attracting attention.
  • One bit of data can be stored non-volatilely in one memory cell 10.
  • the storage circuit 1 may have a plurality of memory cells 10, but here, attention is paid only to one memory cell 10.
  • the storage circuit 1 may be a non-volatile memory having only one memory cell 10 as a memory cell (that is, the predetermined bit may be one bit).
  • the storage circuit 1 may be configured by a semiconductor integrated circuit.
  • the operation of the drive circuit 20 is controlled by the control circuit 40.
  • the operation of the signal output circuit 30 may also be controlled by the control circuit 40.
  • the memory cell 10 includes memory elements M1 and M2, and stores "0" data or "1" data in the memory cell 10.
  • Each of the memory elements M1 and M2 is a transistor. Therefore, the memory elements M1 and M2 are also referred to as transistors M1 and M2 (first and second transistors).
  • Each of the transistors M1 and M2 is configured as an N-channel MOSFET.
  • the transistor M1 has a gate, an electrode E1a and an electrode E1b.
  • the electrode on the high potential side functions as a drain and the electrode on the low potential side functions as a source.
  • the electrode E1b functions as a source in principle, but the electrode E1b can function as a drain when the program operation described later is executed.
  • the transistor M2 has a gate, an electrode E2a and an electrode E2b.
  • the electrode on the high potential side functions as a drain and the electrode on the low potential side functions as a source.
  • the electrode E2b functions as a source in principle, but the electrode E2b can function as a drain when the program operation described later is executed.
  • the gates are commonly connected by the gate line LNG .
  • Each gate of the transistors M1 and M2 is connected to the drive circuit 20 through the gate line LNG .
  • the electrode E1b of the transistor M1 and the electrode E2b of the transistor M2 are commonly connected to the line LNS. Since the electrodes E1b and E2b basically function as a source, the line LNS S may be hereinafter referred to as a source line LNS S.
  • the electrode E1a of the transistor M1 is connected to the line LN D1 and is connected to the signal output circuit 30 via the line LN D1 .
  • the electrode E2a of the transistor M2 is connected to the line LN D2 and is connected to the signal output circuit 30 via the line LN D2 . Since the electrodes E1a and E2a basically function as drains, the lines LN D1 and LN D2 may be hereinafter referred to as drain lines LN D1 and LN D2 .
  • the precharge period is set prior to the execution of the read operation, and the read operation is performed in the read period after the precharge period.
  • the read operation the data stored in the memory cell 10 is read out based on the magnitude relationship of the drain currents of the transistors M1 and M2 during the read period.
  • the voltage of the source line LNS is set to 0V
  • the electrodes E1a and E2a function as drains
  • the electrodes E1b and E2b function as sources.
  • the voltage of the drain line LN D1 is represented by the voltage V1
  • the voltage of the drain line LN D2 is represented by the voltage V2.
  • the drive circuit 20 sets the voltage of each gate of the transistors M1 and M2 to 0V, while the drain lines LN D1 and LN D2 are each supplied with a positive charge to supply a positive charge to the drain line LN D1 .
  • a common precharge voltage V PC is set for the voltage V1 and the voltage V2 of the drain line LN D2 .
  • Precharge Voltage V The PC has a predetermined positive DC voltage value (eg 1V).
  • the positive charge may be supplied from the signal output circuit 30 or a circuit (not shown).
  • a positive voltage may be supplied to each gate of the transistors M1 and M2 during the precharge period. However, in any case, the voltages V1 and V2 are maintained at the precharge voltage V PC during the precharge period.
  • the read period is started by supplying a positive read voltage VRD to each gate of the transistors M1 and M2.
  • the lead voltage VRD may be a constant DC voltage, but may be a voltage that slightly fluctuates with the passage of time during the lead period.
  • the lead voltage VRD is higher than at least one of the gate threshold voltage of the transistor M1 and the gate threshold voltage of the transistor M2.
  • the drain currents of the transistors M1 and M2 during the read period are referred to by the symbols " ID1 " and " ID2 ", respectively.
  • the input impedance of the signal output circuit 30 seen from the drain line LN D1 and the input impedance of the signal output circuit 30 seen from the drain line LN D2 are set sufficiently high.
  • the voltage V1 of the drain line LN D1 decreases only when the drain current I D1 flows
  • the voltage V2 of the drain line LN D2 decreases only when the drain current I D2 flows.
  • FIG. 4A schematically shows the behavior of the voltages V1 and V2 during the precharge period and the read period when “ ID2 > ID1 ” is satisfied in the read period.
  • FIG. 4B schematically shows the behavior of the voltages V1 and V2 during the precharge period and the read period when “ ID2 ⁇ ID1 ” is obtained in the read period.
  • the signal output circuit 30 outputs a signal D OUT corresponding to the value of the data stored in the memory cell 10 based on the magnitude relationship of the drain currents of the transistors M1 and M2 in the read operation.
  • the state in which the drain current ID2 is larger than the drain current ID1 corresponds to the state in which the first value is stored in the memory cell 10. Therefore, in the read operation, when the drain current I D2 is larger than the drain current I D1 , the signal output circuit 30 represents the signal D OUT (in other words, the first value) associated with the first value. Signal D OUT ) is output. In the read operation (in other words, in the read period), the state in which the drain current ID1 is larger than the drain current ID2 corresponds to the state in which the second value is stored in the memory cell 10.
  • the signal output circuit 30 represents the signal D OUT (in other words, the second value) associated with the second value.
  • Signal D OUT is output.
  • the first value is "0" and the second value is "1".
  • the transistors M1 and M2 have the same structure as each other. Therefore, in the initial state of the storage circuit 1, the magnitude relationship between the drain currents ID1 and ID2 is undefined, and therefore the value stored in the memory cell 10 is also undefined.
  • the initial state of the storage circuit 1 corresponds to a state in which the program operation described later is not executed.
  • the structure is a concept that includes the size of the transistors. Therefore, for any plurality of transistors, the same structure means that the sizes of the plurality of transistors are also the same.
  • the electrical characteristics (gate threshold) of the plurality of transistors are not performed. (Including voltage etc.) are also the same as each other.
  • the same structural or electrical characteristics means that they are the same in design and may actually include an error (ie,). The same is understood to be a concept that includes errors).
  • the first program operation hot carriers are injected only into the transistor M1 among the transistors M1 and M2, which increases the gate threshold voltage of the transistor M1.
  • the first program operation is executed so that the gate threshold voltage of the transistor M1 becomes sufficiently higher than the gate threshold voltage of the transistor M2.
  • the gate threshold voltage of the transistor M1 after the execution of the first program operation may be higher than the read voltage VRD . Therefore, in the read operation executed after the first program operation, “ ID2 > ID1 ” is obtained as shown in FIG. 4A as the gate threshold voltage of the transistor M1 increases due to the first program operation, and as a result, the first program operation is performed.
  • the signal D OUT representing the value (0) is output, that is, the data (value) of “0” stored in the memory cell 10 is read out.
  • the second program operation hot carriers are injected only into the transistor M2 among the transistors M1 and M2, which increases the gate threshold voltage of the transistor M2.
  • the second program operation is executed so that the gate threshold voltage of the transistor M2 becomes sufficiently higher than the gate threshold voltage of the transistor M1.
  • the gate threshold voltage of the transistor M2 after the execution of the second program operation may be higher than the read voltage VRD . Therefore, in the read operation executed after the second program operation, “ ID2 ⁇ ID1 ” is obtained as shown in FIG. 4B as the gate threshold voltage of the transistor M2 increases due to the second program operation, and as a result, the second program operation is performed.
  • the signal D OUT representing the value (1) is output, that is, the data (value) of “1” stored in the memory cell 10 is read out.
  • the signal output circuit 30 may determine the level of the signal D OUT by specifying the voltage V1 and V2 whose voltage is equal to or lower than the predetermined voltage. If the specified voltage is voltage V2, it means “ ID2 > ID1 ", so a low level signal D OUT (signal D OUT representing the value of "0") is output. If the specified voltage is voltage V1, it means “ ID2 ⁇ ID1 ", so a high level signal D OUT (signal D OUT representing "1”) is output.
  • the timing at which a predetermined time has elapsed from the start of the read period is set as the read timing, and the magnitude relationship between the voltages V1 and V2 at the read timing is detected to detect the magnitude relationship between the drain currents ID1 and ID2 .
  • the read timing the timing at which a predetermined time has elapsed from the start of the read period is set as the read timing, and the magnitude relationship between the voltages V1 and V2 at the read timing is detected to detect the magnitude relationship between the drain currents ID1 and ID2 .
  • the period during which the program operation is performed is referred to as the program period.
  • the setting and application of the voltage of each part during the program period is executed under the control of the control circuit 40.
  • FIG. 5A shows the state of the storage circuit 1 during the program period in which the first program operation is performed.
  • the storage circuit 1 changes the electrical characteristics of the transistor M1 by injecting hot carriers only into the transistor M1 among the transistors M1 and M2. Due to this change, the gate threshold voltage of the transistor M1 increases (rises).
  • FIG. 5B shows the state of the storage circuit 1 during the program period in which the second program operation is performed.
  • the storage circuit 1 changes the electrical characteristics of the transistor M2 by injecting hot carriers only into the transistor M2 among the transistors M1 and M2. Due to this change, the gate threshold voltage of the transistor M2 increases (rises).
  • a positive voltage V PRG1 is applied to the line LNS and a positive voltage V PRG2 is applied to each gate of the transistors M1 and M2 by the drive circuit 20.
  • the voltage V PRG2 may have the same voltage value as the lead voltage V RD , or may be higher than the lead voltage V RD . It does not matter whether the voltages V PRG1 and V PRG2 match or disagree. If the gate threshold voltage of the transistor M1 can be increased by a necessary amount in the first program operation and the gate threshold voltage of the transistor M2 can be increased by a necessary amount in the second program operation, the voltages V PRG1 and V The size of PRG2 is arbitrary.
  • the storage circuit 1 is provided with switches SW1 and SW2.
  • the switch SW1 is inserted between the electrode E1a of the transistor M1 and the ground, and the switch SW2 is inserted between the electrode E2a of the transistor M2 and the ground.
  • the control circuit 40 individually controls the on and off of the switches SW1 and SW2. In principle, both switches SW1 and SW2 are turned off. However, the switch SW1 is turned on only during the program period of the first program operation, and the switch SW2 is turned on only during the program period of the second program operation. The switch SW2 is off during the program period of the first program operation, and the switch SW1 is off during the program period of the second program operation.
  • the electrode E1b functions as a drain and the electrode E1a functions as a source in the transistor M1 and is directed from the line LNS to the ground through the electrodes E1b and E1a and the switch SW1.
  • hot carriers are injected into the transistor M1, the characteristics of the transistor M1 change, and the gate threshold voltage of the transistor M1 increases.
  • the first program operation is finished. It is preferable to give the voltages V PRG1 and V PRG2 a sufficiently high voltage value so that the first program operation that brings about such an action is realized.
  • the line LN D2 is in a high impedance state during the program period of the first program operation. It may be considered that the voltage V PRG2 is applied to the line LN D2 during the program period of the first program operation. In any case, no current flows between the electrodes E2a and E2b during the program period of the first program operation.
  • the electrode E2b functions as a drain and the electrode E2a functions as a source in the transistor M2, and the line LNS to the ground through the electrodes E2b and E2a and the switch SW2.
  • hot carriers are injected into the transistor M2, the characteristics of the transistor M2 change, and the gate threshold voltage of the transistor M2 increases.
  • the second program operation is finished. It is preferable to give the voltages V PRG1 and V PRG2 a sufficiently high voltage value so that the second program operation that brings about such an action is realized.
  • the line LN D1 is in a high impedance state during the program period of the second program operation. It may be considered that the voltage V PRG2 is applied to the line LN D1 during the program period of the second program operation. In any case, no current flows between the electrodes E1a and E1b during the programming period of the second program operation.
  • the method for realizing the first or second program operation is not limited to the above method and is arbitrary. Therefore, for example, during the program period of the first program operation, the voltage V PRG1 is applied to each gate of the transistors M1 and M2, and the voltage V PRG1 is applied only to the line LN D1 among the lines LN D1 and LN D2 .
  • the first program operation may be realized by giving a ground potential to the line LNS . At this time, the switch SW1 is kept off, and a ground potential is applied to the line LN D2 or the line LN D2 is brought into a high impedance state. Also by this, hot carriers are injected only into the transistor M1 among the transistors M1 and M2.
  • the second program operation may be realized by giving a ground potential to the line LNS .
  • the switch SW2 is kept off, and a ground potential is applied to the line LN D1 or the line LN D1 is brought into a high impedance state. Also by this, hot carriers are injected only into the transistor M2 among the transistors M1 and M2.
  • the gate threshold voltage of the memory elements (M1 and M2) in the non-volatile memory is relatively high, when a relatively low power supply voltage is used, a method of generating a read voltage VRD by using a charge pump is a method. It is beneficial. At this time, from the viewpoint of reducing the circuit size, the charge pump is formed with a simple configuration that does not have a diode or a large output capacitor. Then, it becomes difficult to accurately apply the read voltage VRD to the gate of the memory element (M1, M2).
  • the drain current of the memory elements (M1 and M2) during the read operation is excessively large, the power consumption will increase. From the viewpoint of power saving, it is preferable to reduce the drain current during read operation. However, if their drain current is too small, it becomes difficult to read the stored data of the memory cell 10 within a limited time. Therefore, during read operation, it is required to pass a drain current of an appropriate size to the transistor M1 or M2 (limit the fluctuation range of the size of the drain current) without depending on element variation or temperature change. .. By satisfying this requirement, power saving can be achieved.
  • the peripheral circuit (for example, the circuit that is the source of the current or the path through which the current flows) takes into consideration the maximum value of the drain current in the design.
  • the size of the peripheral circuit increases due to the need to configure the switch), but the size of the peripheral circuit can be reduced by limiting the fluctuation range of the size of the drain current.
  • the drain current of the transistor M1 or M2 greatly varies during the read operation, the characteristics of the non-volatile memory are adversely affected, but by limiting the fluctuation range of the magnitude of the drain current (ideally, it is made constant). Therefore, it is expected that the characteristics of non-volatile memory will be improved.
  • FIG. 6 shows the internal configuration of the drive circuit 20 and a plurality of memory cells connected to the drive circuit 20.
  • the storage circuit 1 may be a non-volatile memory that stores data for a plurality of bits as described above.
  • the memory cell 10 assigned to the i-th address is particularly referred to as a memory cell 10 [i] (i is an integer).
  • a plurality of memory cells 10 may be provided for each address so that data for a plurality of bits can be stored non-volatilely for each address.
  • FIG. 6 a memory for one bit is provided for each address. Only cell 10 [i] is shown.
  • the memory cells 10 [1] to 10 [N] have the same configuration as each other.
  • the gateline LNG for the memory cell 10 (ie, memory cell 10 [i]) at the i-address is specifically referred to by the symbol “ LNG [i]”.
  • the gate line LN G [i] is commonly connected to each gate of the transistors M1 and M2 in the memory cell 10 [i].
  • the drive circuit 20 outputs the gate voltages VOTPG [1] to VOTPG [N] to the gate lines LNG [1] to LNG [N], respectively, to gate the transistors M1 and M2 for each address. Supply voltage.
  • the gate voltage VTPG [i] is a voltage applied to the gate line LNG [i], and is supplied to each gate of the transistors M1 and M2 in the memory cell 10 [i].
  • the drive circuit 20 includes a booster circuit 21, an adjustment circuit 22, and a gate voltage supply circuit 23.
  • the booster circuit 21 boosts a predetermined reference voltage V REG generated in the drive circuit 20 to generate a boost voltage V BST which is a voltage obtained by boosting the reference voltage V REG .
  • the boost voltage V BST is generated at the boost line LN BST .
  • the reference voltage V REG has a positive predetermined DC voltage value (eg, 1.6 V).
  • the booster circuit 21 may be a charge pump circuit configured by using one or more capacitors and one or more switches.
  • the boost voltage V BST fluctuates in conjunction with the operation of the charge pump circuit, but at least the maximum voltage of the boost voltage V BST in the process of the fluctuation is higher than the reference voltage V REG .
  • the power supply voltage VDD corresponds to the power supply voltage of the storage circuit 1 and has a predetermined positive DC voltage value.
  • the adjustment circuit 22 is connected to the boost line LN BST , and adjusts the boost voltage V BST by drawing the adjustment current I ADJ corresponding to the boost voltage V BST from the boost line LN BST .
  • a specific example of the adjustment circuit 22 will be described later, but the adjustment circuit 22 adjusts the boost voltage VBST to a voltage level appropriate for the read operation.
  • the gate voltage supply circuit 23 supplies the gate voltage to each transistor in the memory cells 10 [1] to 10 [N].
  • the gate voltage supply circuit 23 includes a gate driver provided for each address.
  • the gate driver corresponding to the i-address is referred to by the symbol "DRV [i]”.
  • the gate voltage supply circuit 23 is composed of the gate drivers DRV [1] to DRV [N].
  • Each gate driver consists of first and second buffers.
  • the first and second buffers provided in the gate driver DRV [i] are referred to by the symbols "23a [i]" and "23b [i]", respectively. From the control circuit 40 (see FIG.
  • each address selection signal is a digital signal with a high level or low level signal level. For each address selection signal, the high level has substantially the potential of the power supply voltage VDD and the low level has substantially the ground potential.
  • the configuration and operation of the gate driver DRV [i], which is one of the gate drivers DRV [1] to DRV [N] (buffer 23a [i]. ] And 23b [i] are configured and operated).
  • the buffer 23a [i] has an input terminal and an output terminal.
  • the address selection signal SEL ADD [i] is input to the input terminal of the buffer 23a [i].
  • the buffer 23a [i] outputs high-level and low-level signals from its own output terminals when the address selection signal SEL ADD [i] is high-level and low-level, respectively.
  • the buffer 23a [i] is a buffer that uses the power supply voltage VDD as the power supply voltage on the high potential side and the ground voltage as the power supply voltage on the low potential side. Therefore, in the output signal of the buffer 23a [i], the high level has substantially the potential of the power supply voltage VDD, and the low level has substantially the ground potential.
  • the buffer 23b [i] has an input terminal and an output terminal, and the output terminal of the buffer 23a [i] is connected to the input terminal of the buffer 23b [i].
  • the buffer 23b [i] outputs high-level and low-level signals from its own output terminals when the output signals of the buffer 23a [i] are high-level and low-level, respectively.
  • the buffer 23b [i] is a buffer that uses the boost voltage VBST as the power supply voltage on the high potential side and the ground voltage as the power supply voltage on the low potential side. Therefore, in the output signal of buffer 23b [i], the high level has substantially the potential of the boost voltage VBST and the low level has substantially the ground potential.
  • the output signal of the buffer 23b [i] is output to the gate line LNG [i] as the gate voltage VOTPG [i].
  • FIG. 7 shows a configuration example of any one memory cell 10 [i] among the memory cells 10 [1] to 10 [N] and its peripheral circuit.
  • FIG. 7 also shows a circuit example of the booster circuit 21.
  • the booster circuit 21 shown in FIG. 7 will be described.
  • the booster circuit 21 of FIG. 7 is composed of a charge pump circuit including an inverter 101, level shifters 102 and 103, a transistor 104, and capacitors 105 and 106.
  • the transistor 104 is a P-channel MOSFET and functions as a switch in a charge pump circuit.
  • the inverter 101 receives the clock signal CLK_N and outputs the clock signal CLK which is an inverted signal of the clock signal CLK_N. Therefore, when the clock signal CLK_N is high level and low level, the clock signal CLK is low level and high level, respectively.
  • the inverter 101 is driven based on the power supply voltage VDD, and in each of the clock signals CLK_N and CLK, the high level has substantially the potential of the power supply voltage VDD, and the low level has the ground potential.
  • the clock signal CLK_N is output from a clock supply circuit (not shown) provided inside or outside the storage circuit 1.
  • the level shifter 102 shifts the potential on the high level side of the clock signal CLK output from the inverter 101 to the potential of the boost voltage VBST by using the power supply voltage VDD and the boost voltage VBST .
  • the output signal OUT 102 of the level shifter 102 obtained by this shift is supplied to the gate of the transistor 104.
  • the output signal OUT 102 of the level shifter 102 is also high level and low level, respectively.
  • the high level of the output signal OUT 102 has a potential of substantially the boost voltage VBST .
  • the low level of the output signal OUT 102 has a substantially ground potential.
  • the first buffer that uses the power supply voltage VDD as the power supply voltage on the high potential side and the ground voltage as the power supply voltage on the low potential side, and the boost voltage VBST as the power supply voltage on the high potential side and the ground voltage on the low potential side.
  • the level shifter 102 can be configured by a series circuit with a second buffer used as a power supply voltage.
  • the level shifter 103 shifts the potential on the high level side of the clock signal CLK output from the inverter 101 to the potential of the reference voltage V REG by using the power supply voltage VDD and the reference voltage V REG .
  • the output signal OUT 103 of the level shifter 103 obtained by this shift is applied to one end of the capacitor 106.
  • the other end of the capacitor 106 is connected to the boost line LN BST .
  • the output signal OUT 103 of the level shifter 103 is also high level and low level, respectively.
  • the high level of the output signal OUT 103 has a potential of substantially the reference voltage VREG .
  • the low level of the output signal OUT 103 has a substantially ground potential.
  • a third buffer that uses the power supply voltage VDD as the power supply voltage on the high potential side and the ground voltage as the power supply voltage on the low potential side, and the reference voltage VREG as the power supply voltage on the high potential side and the ground voltage as the power supply voltage on the low potential side.
  • the level shifter 103 can be configured by a series circuit with a fourth buffer used as a power supply voltage.
  • the inverter 101 may be omitted in the booster circuit 21, and the clock signal CLK may be directly supplied to the level shifters 102 and 103.
  • the source of the transistor 104 is connected to the boost line LN BST .
  • the drain of the transistor 104 and one end of the capacitor 105 are commonly connected by a line to which the reference voltage VREG is applied.
  • the other end of the capacitor 105 is connected to ground.
  • the storage circuit 1 is provided with switches SW1 to SW6, a charge circuit 51, and a discharge circuit 52.
  • the sense amplifier SAMP is a component of the signal output circuit 30, and corresponds to the signal output circuit 30 for the memory cell 10 [i].
  • the sense amplifier SAMP outputs a signal D OUT representing the storage data of the memory cell 10 [i] in the read operation for the memory cell 10 [i].
  • the switches SW1 to SW6 are individually controlled to be turned on or off by the control circuit 40.
  • FIG. 7 shows a state in which all the switches SW1 to SW6 are turned off.
  • the switches SW1 to SW6, the charge circuit 51, and the discharge circuit 52 may be shared with respect to the memory cells 10 [1] to 10 [N], but in FIG. 7, one memory cell 10 [i] is used. Only the relationship between the switches SW1 to SW6, the charge circuit 51, and the discharge circuit 52 is shown. It is also possible to individually provide the switches SW1 to SW6, the charge circuit 51, and the discharge circuit 52 for each of the memory cells 10 [1] to 10 [N].
  • the electrode E1b of the transistor M1 and the electrode E2b of the transistor M2 are commonly connected to the source line LNS, and the source line LNS S is connected to one end of the switch SW5 and one end of the switch SW6.
  • the other end of the switch SW5 is connected to the ground, and the other end of the switch SW6 is connected to the line to which the power supply voltage VDD is applied.
  • the electrode E1a of the transistor M1 is connected to the drain line LN D1 , the drain line LN D1 is connected to one end of the switch SW3, and the other end of the switch SW3 is the first input terminal of the sense amplifier SAMP. Connected to. Further, the switch SW1 is inserted in series between the connection node between the drain line LN D1 and one end of the switch SW3 and the ground.
  • the electrode E2a of the transistor M2 is connected to the drain line LN D2 , the drain line LN D2 is connected to one end of the switch SW4, and the other end of the switch SW4 is the second input terminal of the sense amplifier SAMP. Connected to. Further, the switch SW2 is inserted in series between the connection node between the drain line LN D2 and one end of the switch SW4 and the ground.
  • each gate of the transistors M1 and M2 is commonly connected to the gate line LNG [i] and receives the gate voltage VOTPG [ i] from the gate driver DRV [i].
  • the charge circuit 51 is individually connected to the drain lines LN D1 and LN D2 via two different lines.
  • the discharge circuit 52 is individually connected to the first and second input terminals of the sense amplifier SAMP via two other lines that are different from each other.
  • the charge circuit 51 can supply a charge (positive charge) based on the power supply voltage VDD to the drain lines LN D1 and LN D2 at a required timing.
  • the discharge circuit 52 can withdraw an electric charge (positive charge) from the drain lines LN D1 and LN D2 at a required timing under the control of the control circuit 40 (assuming that the switches SW3 and SW4 are on).
  • the enable signal EN SAMP is input to the sense amplifier SAMP.
  • the enable signal EN SAMP is at low level, the sense amplifier SAMP is in the reset state and the sense amplifier SAMP does not output a significant signal.
  • the enable signal EN SAMP is at a high level, the reset state of the sense amplifier SAMP is released, and the sense amplifier SAMP can output a signal D OUT representing the stored data of the memory cell 10 [i].
  • FIG. 8 shows the waveforms of the address selection signal and the gate voltage for the three addresses, as well as the waveforms of the clock signal CLK_N , the boost voltage VBST, and the enable signal ENSAMP .
  • FIG. 8 shows the waveforms of the address selection signal SEL ADD [i] and the gate voltage VOTPG [i] for the i-address, and the address for the (i + 1) address.
  • the waveform of the selection signal SEL ADD [i + 1] and the gate voltage VOTPG [i + 1] and the waveform of the address selection signal SEL ADD [i + 2] and the gate voltage VOTPG [i + 2] for the (i + 2) address are shown. (In FIG. 8, it is assumed that i is a natural number of (N-2) or less).
  • the control circuit 40 sets the address selection signals SEL ADD [1] to SEL ADD [N] by 1 for each cycle of the clock signal CLK_N based on the clock signal CLK_N (or the clock signal corresponding to the inverted signal of the clock signal CLK_N).
  • the high level is set one by one. More specifically, the period having one cycle length of the clock signal CLK_N is set as a unit period. Then, in the first unit period, among the address selection signals SEL ADD [1] to SEL ADD [N], only the address selection signal SEL ADD [1] is set to the high level, and all the other address selection signals are set to the low level. And.
  • each unit period shall start from the up edge timing (transition timing from low level to high level) of the clock signal CLK_N.
  • the low level output signal OUT 102 (ground potential signal) is supplied from the level shifter 102 to the gate of the transistor 104, so that the transistor 104 is turned on. Therefore, during the high level period of the clock signal CLK_N, the boost voltage V BST coincides with the reference voltage V REG , and at this time, the output signal OUT 103 of the ground potential from the level shifter 103 is connected to one end (low potential end) of the capacitor 106. It is supplied and the capacitor 106 is charged with a boost voltage VBST .
  • the high level output signal OUT 102 (signal having a potential of boost voltage VBST ) is supplied from the level shifter 102 to the gate of the transistor 104, so that the transistor 104 is turned off. .. Further, at this time, since the output signal OUT 103 of the level shifter 103 is switched from the low level to the high level, the boost voltage VBST rises through the capacitor 106. If there is no circuit that draws current from the boost line LN BST during the low level period of the clock signal CLK_N, ideally the boost voltage V BST rises to twice the reference voltage V REG . Since the unit period is repeated, the boost voltage VBST fluctuates between the reference voltage V REG and a voltage higher than the reference voltage V REG during the unit period repetition.
  • the enable signal EN SAMP is set to a high level when the boost voltage VBST is equal to or higher than a predetermined determination voltage, and is set to a low level when the boost voltage VBST is lower than the determination voltage.
  • the determination voltage is set to a voltage higher than the reference voltage V REG and lower than twice the reference voltage V REG .
  • a boost voltage detection circuit (not shown) is provided in the storage circuit 1, and an enable signal EN SAMP is generated in the boost voltage detection circuit based on a comparison between the boost voltage VBST and the determination voltage. Hysteresis characteristics may be added to this comparison.
  • the gate voltage among the gate voltages VTPG [1] to VOTPG [N] Only VOTPG [i] substantially matches the boost voltage VBST , and the other gate voltages are 0V. Then, as shown in FIG. 8, the gate voltage VTPG [i] coincides with the reference voltage VREG in the high level period of the clock signal CLK_N during the i-th unit period, and the clock signal during the i-th unit period. The gate voltage V OTPG [i] becomes higher than the reference voltage V REG during the low level period of CLK_N.
  • the gate voltage VTPG [i + 1] coincides with the reference voltage VREG, and the clock signal CLK_N during the (i + 1) th unit period.
  • the gate voltage V OTPG [i + 1] becomes higher than the reference voltage V REG during the low level period of.
  • the high-level period and the low-level period of the clock signal CLK_N during the i-th unit period will be referred to in particular by the symbols “Pa” and “Pb”, respectively.
  • the charge circuit 51 supplies positive charges to the drain lines LN D1 and LN D2 , respectively, so that the voltage V1 of the drain line LN D1 and the voltage V2 of the drain line LN D2 become as shown in FIG.
  • a common precharge voltage V PC is set.
  • the read period of the memory cell 10 [i] starts when the period Pb shown in FIG. 8 is reached.
  • the gate voltage V OTPG [i] in the period Pb corresponds to the lead voltage VRD (see FIG. 3) described above.
  • the gate voltage VOTPG [i] in the period Pb is higher than at least one of the gate threshold voltage of the transistor M1 and the gate threshold voltage of the transistor M2.
  • the input impedances of the circuits 51 and 52 and the sense amplifier SAMP seen from the drain lines LN D1 and LN D2 are set sufficiently high.
  • the voltage V1 of the drain line LN D1 drops only when the drain current I D1 flows through the transistor M1 of the memory cell 10 [i], and the voltage V1 of the memory cell 10 [i] decreases.
  • the voltage V2 of the drain line LN D2 drops only when the drain current I D2 flows through the transistor M2 (see FIG. 10).
  • the sense amplifier SAMP based on the drain currents ID1 and ID2 of the memory cell 10 [i] is described in the signal output circuit 30 based on the drain currents ID1 and ID2 of the memory cell 10 described above with reference to FIG. It is the same as the operation. Therefore, in the read operation for the memory cell 10 [i], the sense amplifier SAMP has a drain current I D1 and I D2 based on the voltage of its first and second input terminals (and thus based on the voltages V1 and V2).
  • the sense amplifier SAMP may determine the level of the signal D OUT by specifying the voltage V1 and V2 that have become the predetermined voltage or less first.
  • the switches SW3 to SW5 are turned off and the switch SW6 is turned on.
  • the power supply voltage VDD is applied to the electrodes E1b and E2b of the transistors M1 and M2, and these electrodes function as drains.
  • the power supply voltage VDD functions as the voltage V PRG1 shown in FIGS. 5A and 5B.
  • the adjustment circuit 22 is a circuit that functions effectively in the read operation, and the adjustment circuit 22 does not draw the adjustment current I ADJ at the time of executing the program operation. Further, when the first or second program operation is executed for the memory cell 10 [i], the address selection signal SEL ADD [i] is maintained at a high level during the program period.
  • the switch SW1 is kept on and the switch SW2 is kept off, and a current flows from the line LNS to the ground through the electrodes E1b and E1a and the switch SW1.
  • a current flows from the line LNS to the ground through the electrodes E1b and E1a and the switch SW1.
  • hot carriers are injected into the transistor M1, the characteristics of the transistor M1 change, and the gate threshold voltage of the transistor M1 increases.
  • the first program operation is finished.
  • the line LN D2 is in a high impedance state, and no current flows between the electrodes E2a and E2b.
  • the switch SW1 is kept off and the switch SW2 is kept on, and a current flows from the line LNS toward the ground through the electrodes E2b and E2a and the switch SW2.
  • a current flows from the line LNS toward the ground through the electrodes E2b and E2a and the switch SW2.
  • hot carriers are injected into the transistor M2, the characteristics of the transistor M2 change, and the gate threshold voltage of the transistor M2 increases.
  • the second program operation is finished.
  • the line LN D1 is in a high impedance state, and no current flows between the electrodes E1a and E1b.
  • FIG. 13 shows a configuration example of the adjustment circuit 22.
  • the adjustment circuit 22 of FIG. 13 includes an adjustment transistor M ADJ , transistors 121 to 126, and transistors 131 to 134.
  • the adjusting transistor M ADJ , the transistors 123, 124, 131 and 132 are composed of N-channel MOSFETs, and the transistors 121, 122, 125, 126, 133 and 134 are composed of P-channel MOSFETs.
  • the adjustment transistor MADJ is composed of the same elements as the memory element. That is, the adjusting transistor MADJ is composed of a MOSFET constituting the transistor M1 or a MOSFET constituting the transistor M2 and a MOSFET having the same structure.
  • the first to third unit transistors Mu having the same structure as each other are formed on the semiconductor substrate on which the storage circuit 1 is integrated, and as shown in FIG. 14A,
  • the first and second unit transistors Mu may be used as the transistors M1 and M2, respectively, and the third unit transistor Mu may be used as the adjustment transistor MADJ .
  • the first to kth unit transistors Mu having the same structure as each other are formed on the semiconductor substrate on which the storage circuit 1 is integrated (k is an arbitrary integer of 4 or more), and as shown in FIG. 14B, the first ,
  • the second unit transistor Mu may be used as the transistors M1 and M2, respectively, and the parallel circuit of the third to kth unit transistors Mu may be used as the adjustment transistor MADJ .
  • the line to which the power supply voltage VDD is applied may be referred to as a power supply voltage line LN VDD .
  • Each source of the transistors 121, 122, 125, 126, 133 and 134 is connected to the power supply voltage line LN VDD .
  • the gate and drain of the transistor 121, the gate of the transistor 122, and the drains of the transistors 126, 133 and 131 are commonly connected by the node ND1.
  • the source of the transistor 131 is connected to the drain of the adjusting transistor MADJ .
  • the gate is connected to the boost line LN BST and the source is connected to the line LNS.
  • the drain of the transistor 122 is connected to the drain and gate of the transistor 123 and the gate of the transistor 124.
  • Each source of the transistors 123 and 124 is connected to the line LNS .
  • the drain of the transistor 124 is connected to the source of the transistor 132, and the drain of the transistor 132 is connected to the boost line LN BST .
  • the drain and gate of transistor 125, the gate of transistor 126, and the drain of transistor 134 are connected to each other.
  • the input signal and input voltage for the adjustment circuit 22 of FIG. 13 and the operation of the adjustment circuit 22 of FIG. 13 will be described.
  • the above-mentioned adjusting current I ADJ flows through each channel (drain-source) of the transistors 132 and 124.
  • the enable signal EN ADJ is input to each gate of the transistors 132 to 134.
  • the enable signal EN ADJ is output from the control circuit 40.
  • the enable signal EN ADJ the high level has the potential of the power supply voltage VDD and the low level has the ground potential.
  • the control circuit 40 may set the enable signal EN ADJ to a low level during the program period and set the enable signal EN ADJ to a high level during any other period (including the precharge period and the read period).
  • the tuning circuit 22 functions effectively only during the high level period of the enable signal EN ADJ . That is, during the high level period of the enable signal EN ADJ , the transistor 132 is in a state where a non-zero adjustment current I ADJ can flow through its own channel, and the transistors 133 and 134 functioning as switches are both turned off. During the low level period of the enable signal EN ADJ , the transistor 132 is turned off, the adjustment current I ADJ does not flow regardless of the boost voltage VBST , and the constant current I CC described later does not occur. In the following, unless otherwise specified, the enable signal EN ADJ is assumed to be at a high level.
  • a predetermined positive voltage Vp1 is applied to the gate of the transistor 131. If an excessive drain voltage is applied to the transistor M ADJ while the gate voltage of the transistor M ADJ is sufficiently high, hot carriers are generated in the adjusting transistor M ADJ and the characteristics of the transistor M ADJ are changed.
  • the transistor 131 is inserted between the node ND1 and the adjustment transistor MADJ so that an excessive drain voltage is not applied to the adjustment transistor MADJ .
  • a predetermined positive voltage Vp2 lower than the power supply voltage VDD is applied to each gate of the transistors 125 and 126 and each drain of the transistors 125 and 134 (provided that the output of the voltage Vp2 is output during the low level period of the enable signal EN ADJ . May be stopped).
  • a current mirror circuit is formed by the transistors 125 and 126, and the current mirror circuit functions as a constant current circuit CC. That is, the constant current ICC is output from the drain of the transistor 126 toward the node ND1.
  • the value of the voltage Vp2 is set so that the constant current I CC has a predetermined current value (for example, 10 ⁇ A). Since the node ND1 is connected to the drain of the adjusting transistor MADJ via the transistor 131, it can be said that the constant current circuit CC outputs the constant current I CC toward the drain of the adjusting transistor MADJ .
  • the current mirror circuit CM1 is formed by the transistors 121 and 122.
  • the current mirror circuit CM2 is formed by the transistors 123 and 124.
  • the drain current of the transistor 121 is referred to as a current Ia
  • the drain current of the transistor 122 is referred to as a current Ib.
  • the drain current of the transistor 124 is the adjusting current I ADJ .
  • the current ratio between the currents Ia and Ib may be 1 or other than 1.
  • the current ratio between the currents Ib and IADJ may be 1 or other than 1.
  • the line connecting the drain of the transistor 122 and the drain of the transistor 123 to each other is particularly referred to as a line LN11.
  • the current mirror circuit CM1 outputs the current Ia toward the drain of the adjusting transistor MADJ , while generating a current Ib proportional to the current Ia in the line LN11.
  • the current mirror circuit CM2 generates a current proportional to the current Ib flowing through the line LN 11 as the adjusting current I ADJ , and draws the adjusting current I ADJ from the boost line LN BST .
  • the drain current of the adjusting transistor MADJ is the sum of the current Ia (first current) and the constant current I CC (second current).
  • a drain current corresponding to the boost voltage VBST flows through the adjustment transistor MADJ .
  • the higher the boost voltage VBST the larger the drain current of the adjustment transistor MADJ , and the larger the drain current of the adjustment transistor MADJ , the larger the adjustment current IADJ with the increase of the currents Ia and Ib.
  • the operation of the adjustment circuit 22 will be described starting from a state in which the boost voltage VBST has risen to a sufficiently high voltage.
  • the boost voltage V BST is sufficiently high, the drain current of the adjusting transistor M ADJ increases, so that the current Ia also increases, and as a result, the currents Ib and I ADJ also increase.
  • the boost voltage VBST drops due to the large adjustment current I ADJ .
  • the boost voltage V BST decreases due to the pull-in of the adjustment current I ADJ from the boost line LN BST
  • the drain current of the adjustment transistor M ADJ decreases, and the drain current of the adjustment transistor M ADJ increases with the increase in the potential of the node ND1.
  • the current Ia (first current) decreases by the amount of the decrease in the current.
  • the adjustment current I ADJ also decreases.
  • the currents Ia, Ib, and I ADJ become zero, and only the constant current I CC flows through the adjustment transistor M ADJ .
  • the boost voltage VBST changes in a substantially rectangular wave shape in synchronization with the clock signal CLK_N , but in reality, as shown in FIG. 15, the boost voltage synchronizes with the clock signal CLK_N in synchronization with the down edge.
  • the boost voltage V BST converges to the voltage V BST_ADJ through the pull-in of the adjustment current I ADJ .
  • the voltage V BST_ADJ corresponds to the boost voltage V BST after being adjusted by the adjustment circuit 22.
  • the boost voltage V BST is adjusted by drawing the adjustment current I ADJ according to the boost voltage V BST from the boost line LN BST , and the adjusted boost voltage V BST is used in the read operation.
  • the lead voltage VRD is supplied to each gate of the transistors M1 and M2. Focusing on the memory cell 10 [i], the boost voltage V BST higher than the reference voltage V REG is adjusted by the adjustment circuit 22 in the period Pb (see FIG. 8) corresponding to the read period for the memory cell 10 [i].
  • the adjusted boost voltage V BST is supplied to each gate of the transistors M1 and M2 in the memory cell 10 [i] as the gate voltage V OTPG [i] and the read voltage V RD .
  • the drain currents ID1 or ID2 in the read operation can be optimized, power saving, peripheral circuit size saving, and non-volatile memory characteristics improvement can be achieved.
  • an adjustment transistor M ADJ composed of the same elements as the constituent elements of the transistor M1 or M2 is provided in the adjustment circuit 22, and adjustment is performed in a state where a boost voltage VBST is applied between the gate and the source of the adjustment transistor MADJ .
  • Adjust the boost voltage VBST so that a constant current I CC flows through the transistor M ADJ .
  • the drain current ID1 or ID2 in the lead operation can be optimized against the element variation, temperature change, and the like. That is, for example, when the configuration of FIG. 14A is adopted, a drain current having the same magnitude as the constant current ICC flows in the transistor M1 or M2 that receives the adjusted boost voltage VBST at the gate. (Ignore the error).
  • the value of the constant current I CC may be set to an appropriate value of the drain current I D1 or I D2 in the read operation.
  • the value of the constant current I CC is set in consideration of the fact that the constant current I CC flows in the parallel circuit of the plurality of unit transistors Mu.
  • the boost voltage V BST quickly converges to the stable voltage V BST_ADJ in the period Pb.
  • Second Embodiment A second embodiment of the present disclosure will be described.
  • the second embodiment is an embodiment based on the first embodiment, and the description of the first embodiment is applied to the second embodiment as long as there is no contradiction in the matters not particularly described in the second embodiment.
  • the description of the second embodiment may be prioritized for matters that conflict between the first and second embodiments.
  • the initial value of "0" is stored in the memory cell 10 or 10 [i] in the initial state of the memory cell 10 or 10 [i] (that is, the state in which no program operation is executed).
  • the configuration of the transistor M1 and the configuration of the transistor M2 are different.
  • FIG. 16 shows a configuration example of the memory cell 10 [i] according to the second embodiment.
  • the transistor M1 is composed of one unit transistor Mu
  • the transistor M2 is composed of a parallel circuit of n unit transistors Mu.
  • n is an arbitrary integer of 2 or more.
  • the total (n + 1) unit transistors Mu included in the memory cell 10 [i] of FIG. 16 are N-channel MOSFETs having the same structure as each other.
  • the transistor M1 is the first unit transistor Mu itself.
  • the transistor M2 is composed of a parallel circuit of the second to fifth unit transistors Mu. More specifically, the gates of the second to fifth unit transistors Mu are commonly connected to each other to form the gate of the transistor M2, and the drains of the second to fifth unit transistors Mu are commonly connected to each other to form the transistor M2. And the sources of the second to fifth unit transistors Mu are commonly connected to each other to form the source of the transistor M2.
  • the drain current ID2 of the transistor M2 becomes the drain of the transistor M1. It becomes n times the current I D1 (however, the error is ignored), and the value of "0" is read out from the memory cell 10 [i] in the read operation (that is, the signal D OUT representing the value of "0" from the sense amplifier SAMP). Is output).
  • the first program operation (see FIG. 11) is not executed as the program operation, and the program operation is limited to the second program operation (see FIG. 12). Therefore, the switch SW1 is deleted from the storage circuit 1, or the switch SW1 is fixed to off.
  • the second program operation when the second program operation is executed in the switch state shown in FIG. 12, a current flows from the line LNS to the ground through the electrodes E2b and E2a and the switch SW2. In the process of this current flowing, hot carriers are injected into the transistor M2, the characteristics of the transistor M2 (characteristics of each unit transistor Mu constituting the transistor M2) change, and the gate threshold voltage of the transistor M2 increases. .. After maintaining the program period for a time sufficient to sufficiently increase the gate threshold voltage of the transistor M2, the second program operation is finished. During the program period of the second program operation, the line LN D1 is in a high impedance state, and no current flows between the electrodes E1a and E1b.
  • the configuration of the adjustment circuit 22 in the second embodiment is the same as that in the first embodiment, and the adjustment transistor MADJ is composed of one unit transistor Mu or a parallel circuit of a plurality of unit transistors Mu. To. Therefore, the actions and effects shown in the first embodiment can be obtained in the second embodiment as well.
  • the transistor M2 instead of configuring the transistor M2 with a parallel circuit of n unit transistors Mu, the following may be used. That is, for example, by forming the transistor M1 with the unit transistor Mu and making the gate width of the MOSFET as the transistor M2 larger than the gate width of the MOSFET as the transistor M1 (hence, the MOSFET as the unit transistor Mu), the initial state You may secure " ID2 > ID1 " by the read operation in.
  • the circuit is configured so that the signal D OUT associated with the first value becomes a high-level signal and the signal D OUT associated with the second value becomes a low-level signal. May be.
  • the non-volatile memory (storage circuit 1) can be incorporated into any circuit or device that realizes a predetermined functional operation.
  • a power supply voltage is supplied to a circuit or device in which the non-volatile memory is incorporated and the circuit or device is started, the circuit or device reads out the data stored in the non-volatile memory by a read operation.
  • a predetermined functional operation is realized according to the read data.
  • a non-volatile memory (storage circuit 1) is incorporated in an amplifier circuit (not shown) that can change the amplification factor according to the trimming data, and one or more data stored in the non-volatile memory is amplified as trimming data.
  • the non-volatile memory according to the present disclosure can be incorporated into a semiconductor integrated circuit for various purposes such as a semiconductor integrated circuit for a DC / DC converter and a semiconductor integrated circuit for a motor driver.
  • the amplifier circuit is an example of a circuit provided in these semiconductor integrated circuits.
  • the types of FET (field effect transistors) channels shown in each embodiment are examples, so that the N-channel type FET is changed to a P-channel type FET, or the P-channel type FET is an N-channel.
  • the configuration of the circuit containing the FET can be modified so that it is changed to a type FET.
  • the above-mentioned arbitrary transistor may be any kind of transistor as long as no inconvenience occurs.
  • any transistor described above as a MOSFET can be replaced with a junction FET, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a bipolar transistor as long as no inconvenience occurs.
  • Any transistor has a first electrode, a second electrode and a control electrode.
  • the FET one of the first and second electrodes is a drain, the other is a source, and the control electrode is a gate.
  • the IGBT one of the first and second electrodes is a collector, the other is an emitter, and the control electrode is a gate.
  • a bipolar transistor that does not belong to an IGBT one of the first and second electrodes is a collector, the other is an emitter, and the control electrode is a base.
  • the non-volatile memory includes a memory cell having a first transistor and a second transistor, a drive circuit configured to supply a read voltage to each gate of the first transistor and the second transistor, and the above-mentioned.
  • a signal associated with the first value or a signal associated with the second value is output based on the drain currents of the first and second transistors.
  • the drive circuit includes a configured signal output circuit, and the drive circuit includes a booster circuit configured to generate a boost voltage in the boost line by boosting a predetermined reference voltage, and an adjustment current according to the boost voltage.
  • the first transistor and the first transistor have an adjusting circuit configured to adjust the boost voltage by drawing the boost voltage from the boost line, and the adjusted boost voltage is used as the lead voltage in the read operation. It is a configuration (first configuration) configured to supply to each gate of the two transistors.
  • the adjustment circuit has an adjustment transistor having a gate connected to the boost line, and a drain current corresponding to the boost voltage flows through the adjustment transistor.
  • the adjustment current may have a magnitude corresponding to the drain current of the adjustment transistor (second configuration).
  • the configuration of) may be used.
  • the adjustment circuit is configured so that the sum of the first current proportional to the adjustment current and the predetermined second current is supplied to the drain of the adjustment transistor.
  • the drain current of the adjusting transistor decreases based on the decrease of the boost voltage due to the drawing of the adjusting current from the boost line, the first current decreases by the decrease, and as a result, the adjustment
  • the configuration may also be such that the current is also reduced (fourth configuration).
  • the adjustment circuit outputs the first current toward the drain of the adjustment transistor, while generating a current proportional to the first current in a predetermined line.
  • a first current mirror circuit configured, and a second currant mirror circuit configured to generate a current proportional to the current flowing in the predetermined line as the adjustment current and draw the adjustment current from the boost line. It may have a configuration (fifth configuration) including a constant current circuit configured to output the second current as a constant current toward the drain of the adjusting transistor.
  • the adjusting transistor is composed of a MOSFET having the same structure as the MOSFET constituting the first transistor or the two transistors. It may be a configuration (sixth configuration).
  • the booster circuit is configured by a charge pump circuit configured to boost the reference voltage by using a capacitor and a switch (seventh).
  • the configuration of may be used.
  • the signal output circuit is described when the drain current of the second transistor is larger than the drain current of the first transistor in the read operation.
  • the signal associated with the second value is output so as to output the signal associated with the first value. It may be a configured configuration (eighth configuration).
  • the non-volatile memory according to the eighth configuration it is possible to execute a program operation to increase the gate threshold voltage of the target transistor by injecting hot carriers into one of the first and second transistors.
  • the drain of the other transistor as the gate threshold voltage of one of the first and second transistors targeted for hot carrier injection increases.
  • the configuration may be such that the current is larger than the drain current of the one transistor (nineth configuration).
  • the non-volatile memory according to the eighth configuration it is possible to execute a program operation for increasing the gate threshold voltage of the second transistor by injecting a hot carrier into the second transistor, and the program operation is executed before the program operation.
  • the drain current of the second transistor is larger than the drain current of the first transistor, and in the read operation executed after the program operation, the gate threshold of the second transistor due to the program operation.
  • the drain current of the first transistor may be larger than the drain current of the second transistor (tenth configuration).
  • the other non-volatile memory includes a memory cell having a first transistor and a second transistor, and a drive circuit configured to be able to supply a read voltage to each gate of the first transistor and the second transistor.
  • a signal associated with the first value or a signal associated with the second value is output based on the drain currents of the first and second transistors.
  • the drive circuit includes a signal output circuit that can be configured, and the drive circuit has a booster circuit that can generate a boost voltage in the boost line by boosting a predetermined reference voltage, and an adjustment according to the boost voltage.
  • It has an adjustment circuit configured to be able to adjust the boost voltage by drawing a current from the boost line, and when the lead operation is performed, the adjusted boost voltage is used to read the lead operation. It is a configuration (11th configuration) in which a voltage is supplied to each gate of the first transistor and the second transistor.

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Abstract

メモリセルは第1及び第2トランジスタを有する。駆動回路は、所定の基準電圧を昇圧することでブーストラインにブースト電圧を発生させるよう構成された昇圧回路と、ブースト電圧に応じた調整用電流をブーストラインから引き込むことでブースト電圧を調整するよう構成された調整回路と、を有し、調整されたブースト電圧をリード用電圧として第1及び第2トランジスタの各ゲートに供給する。信号出力回路は、リード用電圧が供給されるリード動作において、第1及び第2トランジスタの各ドレイン電流に基づき第1又は第2の値に対応付けられた信号を出力する。

Description

不揮発性メモリ
 本開示は、不揮発性メモリに関する。
 トランジスタへのホットキャリア注入を利用した不揮発性メモリがある。この種の不揮発性メモリは、初期状態において特性が揃えられた第1及び第2トランジスタ(m1及びm2;不図示)をメモリ素子として備え、何れか一方のトランジスタに対してのみホットキャリアを注入してトランジスタの特性を変化させる。その後のリード動作では、第1及び第2トランジスタに共通のゲート電圧(リード用電圧)を供給したときのドレイン電流の大小関係に基づき、“0”のデータが記憶されているのか、“1”のデータが記憶されているのかを読み出す。例えば、第1トランジスタのドレイン電流の方が小さい状態(第1トランジスタの特性が変化した状態)は“0”のデータが記憶されている状態に相当し、第2トランジスタのドレイン電流の方が小さい状態(第2トランジスタの特性が変化した状態)は“1”のデータが記憶されている状態に相当する。
 但し、上記の不揮発性メモリでは初期状態での記憶データ(記憶値)が不定となる。初期状態での記憶データが不定とならないよう、初期状態において、第1及び第2トランジスタの内、第2トランジスタにより多くのドレイン電流が流れるよう構成された不揮発性メモリも提案されている。この種の不揮発性メモリでは、初期状態において記憶データを“0”に確定させることができ、第2トランジスタへのホットキャリア注入を経て記憶データを“1”とすることができる。
特開2011-103158号公報
 ところで、不揮発メモリにおけるメモリ素子(m1、m2)のゲート閾電圧は比較的高い。リード動作においてゲート閾電圧より確実に高いゲート電圧(リード用電圧)を生成するために、チャージポンプを利用することも有益であると考えられる。この際、回路サイズ縮小等の観点から、簡易的な構成でチャージポンプを形成した方が好ましいが、この場合、リード用電圧を精度良くメモリ素子(m1、m2)のゲートに与えることが難しくなる。
 また、メモリ素子(m1、m2)におけるゲートソース間電圧とドレイン電流との関係は、素子ばらつきや温度変化によって大きく変動する。このため、リード用電圧が一定であったとしても、リード動作時におけるメモリ素子(m1、m2)のドレイン電流は様々にばらつく。リード動作時におけるメモリ素子(m1、m2)のドレイン電流のばらつきは、リード用電圧がばらつけば、更に顕著となる。
 一方、リード動作時におけるメモリ素子(m1、m2)のドレイン電流が過度に大きいと電力消費の増大を招く。省電力の観点からは、リード動作時のドレイン電流を低減した方が好ましい。但し、それらのドレイン電流が小さすぎると、限られた時間内で記憶データを読み出すことが難しくなる。このため、リード動作時において、素子ばらつきや温度変化に依存せず、適正な大きさのドレイン電流をメモリ素子に流す(ドレイン電流の大きさの変動範囲を限定する)ことが好ましい。仮に、このような要請を満たすことができたならば(リード動作時におけるメモリ素子のドレイン電流を適正化できたならば)、省電力化が図られる。また、リード動作時におけるメモリ素子(m1、m2)のドレイン電流に大きなばらつきがあるとき、設計上のドレイン電流の最大値を考慮して周辺回路(例えば電流の供給源となる回路や電流が流れる経路上のスイッチ)を構成する必要がある分、周辺回路のサイズが大きくなるが、ドレイン電流の大きさの変動範囲を限定することで周辺回路の省サイズ化も可能となる。更に、リード動作時におけるメモリ素子(m1、m2)のドレイン電流が大きくばらつく場合、不揮発性メモリの特性に悪影響が生じるが、ドレイン電流の大きさの変動範囲を限定することで(理想的には一定にすることで)不揮発性メモリの特性改善も見込まれる。
 本開示は、リード動作時におけるメモリ素子(トランジスタ)のドレイン電流の適正化に寄与する不揮発性メモリを提供することを目的とする。
 本開示に係る不揮発性メモリは、第1トランジスタ及び第2トランジスタを有するメモリセルと、前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの各ゲートにリード用電圧を供給するよう構成された駆動回路と、前記リード用電圧が供給されるリード動作において、前記第1及び第2トランジスタの各ドレイン電流に基づき、第1の値に対応付けられた信号又は第2の値に対応付けられた信号を出力するよう構成された信号出力回路と、を備え、前記駆動回路は、所定の基準電圧を昇圧することでブーストラインにブースト電圧を発生させるよう構成された昇圧回路と、前記ブースト電圧に応じた調整用電流を前記ブーストラインから引き込むことで前記ブースト電圧を調整するよう構成された調整回路と、を有し、前記リード動作において、調整された前記ブースト電圧を前記リード用電圧として前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの各ゲートに供給するよう構成される。
 本開示によれば、リード動作時におけるメモリ素子(トランジスタ)のドレイン電流の適正化に寄与する不揮発性メモリを提供することが可能となる。
は、本開示の第1実施形態に係る記憶回路の要部構成図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、プリチャージ期間における記憶回路の電圧状態を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、リード期間における記憶回路の電圧状態を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、プリチャージ期間及びリード期間における各トランジスタのドレイン電圧を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、プリチャージ期間及びリード期間における各トランジスタのドレイン電圧を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、第1プログラム動作における記憶回路の電圧状態を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、第2プログラム動作における記憶回路の電圧状態を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、駆動回路の内部構成と駆動回路に接続される複数のメモリセルを示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、1つのメモリセルと、その周辺回路と、を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、記憶回路内の幾つかの信号波形及び電圧波形を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、図7の回路構成におけるプリチャージ期間の状態を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、図7の回路構成におけるリード期間の状態を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、図7の回路構成における第1プログラム動作実行時のスイッチ状態を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、図7の回路構成における第2プログラム動作実行時のスイッチ状態を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、調整回路の具体例を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、調整用トランジスタと、メモリセル内のトランジスタと、の関係を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、調整用トランジスタと、メモリセル内のトランジスタと、の関係を示す図である。 は、本開示の第1実施形態に係り、ブースト電圧の挙動の例を示す図である。 は、本開示の第2実施形態に係るメモリセルの構成例を示す図である。
 以下、本開示の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、信号、物理量、素子又は部位等を参照する記号又は符号を記すことによって、該記号又は符号に対応する情報、信号、物理量、素子又は部位等の名称を省略又は略記することがある。例えば、後述の“MADJ”によって参照される調整用トランジスタは(図13参照)、調整用トランジスタMADJと表記されることもあるし、トランジスタMADJと略記されることもあり得るが、それらは全て同じものを指す。
 まず、本開示の実施形態の記述にて用いられる幾つかの用語について説明を設ける。ラインとは電気信号が伝播又は印加される配線を指す。グランドとは、基準となる0V(ゼロボルト)の電位を有する基準導電部を指す又は0Vの電位そのものを指す。基準導電部は金属等の導体にて形成される。0Vの電位をグランド電位と称することもある。本開示の実施形態において、特に基準を設けずに示される電圧は、グランドから見た電位を表す。レベルとは電位のレベルを指し、任意の注目した信号又は電圧についてハイレベルはローレベルよりも高い電位を有する。任意の注目した信号又は電圧について、信号又は電圧がハイレベルにあるとは信号又は電圧のレベルがハイレベルにあることを意味し、信号又は電圧がローレベルにあるとは信号又は電圧のレベルがローレベルにあることを意味する。信号についてのレベルは信号レベルと表現されることがあり、電圧についてのレベルは電圧レベルと表現されることがある。
 任意の注目した信号について、当該信号がハイレベルであるとき、当該信号の反転信号はローレベルをとり、当該信号がローレベルであるとき、当該信号の反転信号はハイレベルをとる。任意の注目した信号又は電圧において、ローレベルからハイレベルへの切り替わりをアップエッジ(或いはライジングエッジ)と称し、ハイレベルからローレベルへの切り替わりをダウンエッジ(或いはフォーリングエッジ)と称する。
 MOSFETを含むFET(電界効果トランジスタ)として構成された任意のトランジスタについて、オン状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が導通している状態を指し、オフ状態とは、当該トランジスタのドレイン及びソース間が非導通となっている状態(遮断状態)を指す。FETに分類されないトランジスタについても同様である。MOSFETは、特に記述無き限り、エンハンスメント型のMOSFETであると解される。MOSFETは“metal-oxide-semiconductor field-effect transistor”の略称である。
 MOSFETの電気的特性にはゲート閾電圧が含まれる。Nチャネル型且つエンハンスメント型のMOSFETである任意のトランジスタについては、当該トランジスタのゲート電位が当該トランジスタのソース電位よりも高く、且つ、当該トランジスタのゲート-ソース間電圧(ソース電位から見たゲート電位)の大きさが当該トランジスタのゲート閾電圧以上であるとき、当該トランジスタはオン状態となり、そうでないとき、当該トランジスタはオフ状態となる。
 任意のスイッチを1以上のFET(電界効果トランジスタ)にて構成することができ、或るスイッチがオン状態のときには当該スイッチの両端間が導通する一方で或るスイッチがオフ状態のときには当該スイッチの両端間が非導通となる。以下、任意のトランジスタ又はスイッチについて、オン状態、オフ状態を、単に、オン、オフと表現することもある。また、ハイレベル又はローレベルの信号レベルをとる任意の信号について、当該信号のレベルがハイレベルとなる期間をハイレベル期間と称し、当該信号のレベルがローレベルとなる期間をローレベル期間と称する。ハイレベル又はローレベルの電圧レベルをとる任意の電圧についても同様である。
<<第1実施形態>>
 本開示の第1実施形態を説明する。図1は、第1実施形態に係る記憶回路1の要部を示す構成図である。記憶回路1は、所定ビット分のデータを記憶する不揮発性メモリであり、メモリセル10、駆動回路20、信号出力回路30及び制御回路40を備える。図1では、記憶回路1に含まれる1つのメモリセル10が注目されている。1つのメモリセル10にて1ビット分のデータを不揮発的に記憶できる。記憶回路1はメモリセル10を複数有していて良いが、ここでは1つのメモリセル10にのみ注目する。尚、記憶回路1は、メモリセルとして1つのメモリセル10のみを有する不揮発性メモリであっても良い(即ち上記所定ビットは1ビットであっても良い)。記憶回路1は半導体集積回路にて構成されて良い。制御回路40により駆動回路20の動作が制御される。信号出力回路30の動作も制御回路40により制御されるものであって良い。
 メモリセル10はメモリ素子M1及びM2を備え、メモリセル10において“0”のデータ又は“1”のデータを記憶する。メモリ素子M1及びM2の夫々はトランジスタである。故に、メモリ素子M1、M2を、トランジスタM1、M2(第1、第2トランジスタ)とも称する。トランジスタM1及びM2の夫々はNチャネル型のMOSFETとして構成されている。
 トランジスタM1は、ゲート、電極E1a及び電極E1bを有する。トランジスタM1において、電極E1a及び電極E1bの内、高電位側の電極がドレインとして機能し且つ低電位側の電極がソースとして機能する。トランジスタM1において、原則として電極E1bがソースとして機能するが、後述のプログラム動作の実行時において電極E1bがドレインとして機能しうる。トランジスタM2は、ゲート、電極E2a及び電極E2bを有する。トランジスタM2において、電極E2a及び電極E2bの内、高電位側の電極がドレインとして機能し且つ低電位側の電極がソースとして機能する。トランジスタM2において、原則として電極E2bがソースとして機能するが、後述のプログラム動作の実行時において電極E2bがドレインとして機能しうる。
 トランジスタM1及びM2においてゲート同士はゲートラインLNにて共通接続される。トランジスタM1及びM2の各ゲートはゲートラインLNを通じて駆動回路20に接続される。トランジスタM1の電極E1b及びトランジスタM2の電極E2bはラインLNに共通接続される。電極E1b及びE2bは基本的にソースとして機能するので、ラインLNは、以下、ソースラインLNと称され得る。トランジスタM1の電極E1aはラインLND1に接続され、ラインLND1に介して信号出力回路30に接続される。トランジスタM2の電極E2aはラインLND2に接続され、ラインLND2に介して信号出力回路30に接続される。電極E1a及びE2aは基本的にドレインとして機能するので、ラインLND1及びLND2は、以下、ドレインラインLND1及びLND2と称され得る。
 記憶回路1では、制御回路40の制御の下、メモリセル10に記憶されたデータを読み出すためのリード動作と、メモリセル10にデータ(値)を書き込む又はメモリセル10に記憶されるデータ(値)を書き換えるプログラム動作(ライト動作)と、を実行できる。尚、本実施形態において、表現“プログラム動作の実行前”と表現“プログラム動作前”は同じ意味であり、表現“プログラム動作の実行後”と表現“プログラム動作後”は同じ意味である(後述の他の実施形態でも同様)。
 記憶回路1において、リード動作が行われる際、リード動作の実行に先立ってプリチャージ期間が設定され、プリチャージ期間後のリード期間においてリード動作が行われる。リード動作では、リード期間においてトランジスタM1及びM2のドレイン電流の大小関係に基づき、メモリセル10に記憶されたデータを読み出す。
 図2及び図3にプリチャージ期間及びリード期間における電圧又は電流の様子を示す。プリチャージ期間及びリード期間における各部の電圧の設定及び印加は制御回路40の制御の下で実行される。プリチャージ期間及びリード期間においてソースラインLNの電圧は0Vに設定され、電極E1a及びE2aがドレインとして且つ電極E1b及びE2bがソースとして機能する。ドレインラインLND1の電圧を電圧V1で表し、ドレインラインLND2の電圧を電圧V2で表す。プリチャージ期間では、駆動回路20によりトランジスタM1及びM2の各ゲートの電圧が0Vに設定される一方、ドレインラインLND1及びLND2の夫々に正の電荷が供給されることでドレインラインLND1の電圧V1及びドレインラインLND2の電圧V2に対して共通のプリチャージ電圧VPCが設定される。プリチャージ電圧VPCは所定の正の直流電圧値(例えば1V)を有する。上記正の電荷は信号出力回路30又は図示されない回路から供給されて良い。尚、プリチャージ期間においてトランジスタM1及びM2の各ゲートに正の電圧が供給されても良い。但し、何れにせよ、プリチャージ期間では電圧V1及びV2がプリチャージ電圧VPCに維持される。
 プリチャージ期間の後、トランジスタM1及びM2の各ゲートに正のリード用電圧VRDが供給されることでリード期間が始まる。リード用電圧VRDは、一定の直流電圧であって良いが、リード期間において時間経過と共に若干変動する電圧であっても良い。リード用電圧VRDは、トランジスタM1のゲート閾電圧及びトランジスタM2のゲート閾電圧の内、少なくとも一方より高い。リード期間におけるトランジスタM1、M2のドレイン電流を、夫々、記号“ID1”、“ID2”によって参照する。尚、リード期間では、ドレインラインLND1から見た信号出力回路30の入力インピーダンス及びドレインラインLND2から見た信号出力回路30の入力インピーダンスが十分に高く設定される。結果、リード期間では、ドレイン電流ID1が流れることによってのみドレインラインLND1の電圧V1が低下し、ドレイン電流ID2が流れることによってのみドレインラインLND2の電圧V2が低下する。
 図4Aに、リード期間にて“ID2>ID1”となるときの、プリチャージ期間及びリード期間における電圧V1及びV2の挙動を概略的に示す。図4Bに、リード期間にて“ID2<ID1”となるときの、プリチャージ期間及びリード期間における電圧V1及びV2の挙動を概略的に示す。信号出力回路30は、リード動作においてトランジスタM1及びM2のドレイン電流の大小関係に基づきメモリセル10に記憶されるデータの値に対応する信号DOUTを出力する。
 リード動作において(換言すればリード期間において)、ドレイン電流ID2の方がドレイン電流ID1よりも大きい状態は、メモリセル10にて第1の値が記憶されている状態に相当する。このため、リード動作において、ドレイン電流ID2の方がドレイン電流ID1よりも大きいとき、信号出力回路30は第1の値に対応付けられた信号DOUT(換言すれば第1の値を表す信号DOUT)を出力する。リード動作において(換言すればリード期間において)、ドレイン電流ID1の方がドレイン電流ID2よりも大きい状態は、メモリセル10にて第2の値が記憶されている状態に相当する。このため、リード動作において、ドレイン電流ID1の方がドレイン電流ID2よりも大きいとき、信号出力回路30は第2の値に対応付けられた信号DOUT(換言すれば第2の値を表す信号DOUT)を出力する。ここでは、第1の値は“0”であり、第2の値は“1”であるとする。
 第1実施形態に係る記憶回路1において、トランジスタM1及びM2は互いに同じ構造を有する。このため、記憶回路1の初期状態においてドレイン電流ID1及びID2の大小関係は不定であり、故にメモリセル10に記憶される値も不定である。記憶回路1の初期状態とは、後述のプログラム動作が実行されていない状態に相当する。
 トランジスタについて、構造とは、トランジスタの大きさを含む概念であり、従って、任意の複数のトランジスタについて、構造が互いに同じであるとは、複数のトランジスタの大きさも互いに同じであることを意味する。或る複数のトランジスタの構造が互いに同じであるとき、複数のトランジスタの一部又は全部に対しプログラム動作によるホットキャリア注入が行われていないのであれば、当該複数のトランジスタの電気的特性(ゲート閾電圧などを含む)も互いに同じとなる。但し、任意の複数のトランジスタの構造及び電気的特性について、構造又は電気的特性が同じであるとは、設計上、それらが同じであることを意味し、実際には誤差を含みうる(即ち、同じとは誤差を含む概念であると解される)。
 記憶回路1では、プログラム動作として第1及び第2プログラム動作の何れか一方のみが択一的に実行される。
 第1プログラム動作では、トランジスタM1及びM2の内、トランジスタM1にのみホットキャリアが注入され、これによってトランジスタM1のゲート閾電圧が増大する。第1プログラム動作の実行後においてトランジスタM1のゲート閾電圧がトランジスタM2のゲート閾電圧よりも十分に高くなるよう、第1プログラム動作が実行される。第1プログラム動作の実行後におけるトランジスタM1のゲート閾電圧はリード用電圧VRDより高くて良い。このため、第1プログラム動作後に実行されるリード動作では、第1プログラム動作によるトランジスタM1のゲート閾電圧の増加に伴い、図4Aに示す如く“ID2>ID1”となり、結果、第1の値(0)を表す信号DOUTが出力される、即ちメモリセル10に記憶された“0”のデータ(値)が読み出される。
 第2プログラム動作では、トランジスタM1及びM2の内、トランジスタM2にのみホットキャリアが注入され、これによってトランジスタM2のゲート閾電圧が増大する。第2プログラム動作の実行後においてトランジスタM2のゲート閾電圧がトランジスタM1のゲート閾電圧よりも十分に高くなるよう、第2プログラム動作が実行される。第2プログラム動作の実行後におけるトランジスタM2のゲート閾電圧はリード用電圧VRDより高くて良い。このため、第2プログラム動作後に実行されるリード動作では、第2プログラム動作によるトランジスタM2のゲート閾電圧の増加に伴い、図4Bに示す如く“ID2<ID1”となり、結果、第2の値(1)を表す信号DOUTが出力される、即ちメモリセル10に記憶された“1”のデータ(値)が読み出される。
 ここでは、以下、ローレベルの信号DOUTが第1の値(0)を表し且つハイレベルの信号DOUTが第2の値(1)を表すものとする。そうすると例えば、リード期間の開始後、電圧V1及びV2の内、先に所定電圧以下となった電圧を特定することで、信号出力回路30は信号DOUTのレベルを決定すれば良い。特定された電圧が電圧V2であれば、それは“ID2>ID1”であることを表すので、ローレベルの信号DOUT(“0”の値を表す信号DOUT)が出力される。特定された電圧が電圧V1であれば、それは“ID2<ID1”であることを表すので、ハイレベルの信号DOUT(“1”の表すを表す信号DOUT)が出力される。或いは例えば、リード期間を開始してから所定時間が経過したタイミングを読み出しタイミングに設定し、読み出しタイミングにおける電圧V1及びV2の大小関係を検出することでドレイン電流ID1及びID2の大小関係を検出しても良い。
 プログラム動作について説明を加える。プログラム動作が行われる期間をプログラム期間と称する。プログラム期間における各部の電圧の設定及び印加は制御回路40の制御の下で実行される。
 図5Aに第1プログラム動作が行われるプログラム期間での記憶回路1の様子を示す。記憶回路1は、第1プログラム動作において、トランジスタM1及びM2の内、トランジスタM1にのみホットキャリアを注入することでトランジスタM1の電気的特性を変化させる。この変化によりトランジスタM1のゲート閾電圧が増大(上昇)する。図5Bに第2プログラム動作が行われるプログラム期間での記憶回路1の様子を示す。記憶回路1は、第2プログラム動作において、トランジスタM1及びM2の内、トランジスタM2にのみホットキャリアを注入することでトランジスタM2の電気的特性を変化させる。この変化によりトランジスタM2のゲート閾電圧が増大(上昇)する。
 第1及び第2プログラム動作では(従ってプログラム期間では)、ラインLNに正の電圧VPRG1が印加されると共に、駆動回路20によりトランジスタM1及びM2の各ゲートに正の電圧VPRG2が印加される。電圧VPRG2はリード用電圧VRDと同じ電圧値を有していても良いし、リード用電圧VRDより高くても良い。電圧VPRG1及びVPRG2の一致、不一致は問わない。第1プログラム動作においてトランジスタM1のゲート閾電圧を必要分だけ高めることができ、且つ、第2プログラム動作においてトランジスタM2のゲート閾電圧を必要分だけ高めることができるのであれば、電圧VPRG1及びVPRG2の大きさは任意である。
 また、図1等では図示が省略されていたが、記憶回路1にはスイッチSW1及びSW2が設けられる。スイッチSW1はトランジスタM1の電極E1aとグランドとの間に挿入され、スイッチSW2はトランジスタM2の電極E2aとグランドとの間に挿入される。制御回路40によりスイッチSW1及びSW2のオン、オフが個別に制御される。スイッチSW1及びSW2は共に原則としてオフとされる。但し、第1プログラム動作のプログラム期間においてのみスイッチSW1がオンとされ、第2プログラム動作のプログラム期間においてのみスイッチSW2がオンとされる。第1プログラム動作のプログラム期間においてスイッチSW2はオフであり、第2プログラム動作のプログラム期間においてスイッチSW1はオフである。
 従って、第1プログラム動作では(第1プログラム動作のプログラム期間では)、トランジスタM1において電極E1bがドレインとして且つ電極E1aがソースとして機能し、ラインLNから電極E1b及びE1a並びにスイッチSW1を通じグランドに向けて電流が流れる。この電流が流れる過程で、トランジスタM1にホットキャリアが注入されてトランジスタM1の特性が変化してゆき、トランジスタM1のゲート閾電圧が増大してゆく。トランジスタM1のゲート閾電圧を十分に増大させるだけの時間分、プログラム期間を維持した後、第1プログラム動作を終える。このような作用をもたらす第1プログラム動作が実現されるよう、十分に高い電圧値を電圧VPRG1及びVPRG2に持たせておくと良い。尚、第1プログラム動作のプログラム期間においてラインLND2はハイインピーダンス状態とされている。第1プログラム動作のプログラム期間においてラインLND2に対し電圧VPRG2が加えられると考えても良い。何れにせよ、第1プログラム動作のプログラム期間において電極E2a及びE2b間に電流は流れない。
 同様に、第2プログラム動作では(第2プログラム動作のプログラム期間では)、トランジスタM2において電極E2bがドレインとして且つ電極E2aがソースとして機能し、ラインLNから電極E2b及びE2a並びにスイッチSW2を通じグランドに向けて電流が流れる。この電流が流れる過程で、トランジスタM2にホットキャリアが注入されてトランジスタM2の特性が変化してゆき、トランジスタM2のゲート閾電圧が増大してゆく。トランジスタM2のゲート閾電圧を十分に増大させるだけの時間分、プログラム期間を維持した後、第2プログラム動作を終える。このような作用をもたらす第2プログラム動作が実現されるよう、十分に高い電圧値を電圧VPRG1及びVPRG2に持たせておくと良い。尚、第2プログラム動作のプログラム期間においてラインLND1はハイインピーダンス状態とされている。第2プログラム動作のプログラム期間においてラインLND1に対し電圧VPRG2が加えられると考えても良い。何れにせよ、第2プログラム動作のプログラム期間において電極E1a及びE1b間に電流は流れない。
 第1又は第2プログラム動作の実現方法は上述の方法に限定されず任意である。従って例えば、第1プログラム動作のプログラム期間において、トランジスタM1及びM2の各ゲートに電圧VPRG2を印加しつつ、ラインLND1及びLND2の内、ラインLND1のみに電圧VPRG1を印加し、且つ、ラインLNにグランド電位を与えることで、第1プログラム動作を実現するようにしても良い。この際、スイッチSW1はオフに維持され、ラインLND2にはグランド電位が与えられる又はラインLND2はハイインピーダンス状態とされる。これによっても、トランジスタM1及びM2の内、トランジスタM1にのみホットキャリアが注入される。同様に例えば、第2プログラム動作のプログラム期間において、トランジスタM1及びM2の各ゲートに電圧VPRG2を印加しつつ、ラインLND1及びLND2の内、ラインLND2のみに電圧VPRG1を印加し、且つ、ラインLNにグランド電位を与えることで、第2プログラム動作を実現するようにしても良い。この際、スイッチSW2はオフに維持され、ラインLND1にはグランド電位が与えられる又はラインLND1はハイインピーダンス状態とされる。これによっても、トランジスタM1及びM2の内、トランジスタM2にのみホットキャリアが注入される。
 ところで、不揮発メモリにおけるメモリ素子(M1、M2)のゲート閾電圧は比較的高いため、比較的低い電源電圧を用いる場合には、チャージポンプを利用してリード用電圧VRDを生成するという方法が有益である。この際、回路サイズ縮小等の観点から、ダイオードや大きな出力コンデンサを持たない簡易的な構成でチャージポンプを形成する。そうすると、リード用電圧VRDを精度良くメモリ素子(M1、M2)のゲートに与えることが難しくなる。
 また、メモリ素子(M1、M2)におけるゲートソース間電圧とドレイン電流との関係は、素子ばらつきや温度変化によって大きく変動する。このため、リード用電圧VRDが一定であったとしても、リード動作時におけるメモリ素子(M1、M2)のドレイン電流は様々にばらつく。リード動作時におけるメモリ素子(M1、M2)のドレイン電流のばらつきは、リード用電圧VRDがばらつけば、更に顕著となる。
 一方、リード動作時におけるメモリ素子(M1、M2)のドレイン電流が過度に大きいと電力消費の増大を招く。省電力の観点からは、リード動作時のドレイン電流を低減した方が好ましい。但し、それらのドレイン電流が小さすぎると、限られた時間内でメモリセル10の記憶データを読み出すことが難しくなる。このため、リード動作時において、素子ばらつきや温度変化に依存せず、適正な大きさのドレイン電流をトランジスタM1又はM2に流す(ドレイン電流の大きさの変動範囲を限定する)ことが要求される。この要求を満たすことで省電力化が図られる。また、リード動作時におけるトランジスタM1又はM2のドレイン電流に大きなばらつきがあるとき、設計上のドレイン電流の最大値を考慮して周辺回路(例えば電流の供給源となる回路や電流が流れる経路上のスイッチ)を構成する必要がある分、周辺回路のサイズが大きくなるが、ドレイン電流の大きさの変動範囲を限定することで周辺回路の省サイズ化も可能となる。更に、リード動作時におけるトランジスタM1又はM2のドレイン電流が大きくばらつく場合、不揮発性メモリの特性に悪影響が生じるが、ドレイン電流の大きさの変動範囲を限定することで(理想的には一定にすることで)不揮発性メモリの特性改善も見込まれる。
 そこで、リード動作時におけるメモリ素子(M1、M2)のドレイン電流を適正にするための回路構成を検討する。
 図6に、駆動回路20の内部構成と駆動回路20に接続される複数のメモリセルを示す。図1では記憶回路1に設けられる1つのメモリセル10にのみ注目していたが、記憶回路1は、上述したように複数ビット分のデータを記憶する不揮発性メモリであって良い。以下では、記憶回路10に第1~第Nアドレスが定義されており、アドレスごとにメモリセル10が設けられているものとする。Nは2以上の任意の整数である。但し“N=1”とする変形も可能である(この場合、アドレスの総数は“1”となる)。
 第iアドレスに割り当てられたメモリセル10を特にメモリセル10[i]と称する(iは整数)。記憶回路1において、アドレスごとに複数のメモリセル10を設けることでアドレスごとに複数ビット分のデータを不揮発的に記憶できるようにしても良いが、図6では、アドレスごとに1ビット分のメモリセル10[i]のみを図示している。メモリセル10[1]~10[N]は互いに同じ構成を有する。
 第iアドレスのメモリセル10(即ちメモリセル10[i])に対するゲートラインLNを特に記号“LN[i]”によって参照する。ゲートラインLN[i]はメモリセル10[i]内のトランジスタM1及びM2の各ゲートに共通接続される。駆動回路20は、ゲートラインLN[1]~LN[N]に対して夫々ゲート電圧VOTPG[1]~VOTPG[N]を出力することで、アドレスごとにトランジスタM1及びM2へゲート電圧を供給する。ゲート電圧VOTPG[i]はゲートラインLN[i]に加わる電圧であり、メモリセル10[i]内のトランジスタM1及びM2の各ゲートに供給される。
 駆動回路20は、昇圧回路21と、調整回路22と、ゲート電圧供給回路23と、を備える。
 昇圧回路21は、駆動回路20内で生成される所定の基準電圧VREGを昇圧することで、基準電圧VREGを昇圧した電圧であるブースト電圧VBSTを生成する。ブースト電圧VBSTはブーストラインLNBSTに発生する。基準電圧VREGは正の所定の直流電圧値(例えば1.6V)を持つ。昇圧回路21の具体例は後述されるが、昇圧回路21は、1以上のコンデンサ及び1以上のスイッチを用いて構成されるチャージポンプ回路であって良い。この際、ブースト電圧VBSTはチャージポンプ回路の動作に連動して変動するが、少なくとも、当該変動の過程におけるブースト電圧VBSTの最大電圧は、基準電圧VREGより高い。電源電圧VDDは、記憶回路1の電源電圧に相当し、所定の正の直流電圧値を有する。
 調整回路22は、ブーストラインLNBSTに接続され、ブースト電圧VBSTに応じた調整用電流IADJをブーストラインLNBSTから引き込むことでブースト電圧VBSTを調整する。調整回路22の具体例は後述されるが、調整回路22によりブースト電圧VBSTがリード動作にとって適正な電圧レベルに調整される。
 ゲート電圧供給回路23は、メモリセル10[1]~10[N]内の各トランジスタに対してゲート電圧を供給する。ゲート電圧供給回路23はアドレスごとに設けられたゲートドライバを含む。第iアドレスに対応するゲートドライバを記号“DRV[i]”により参照する。そうすると、ゲート電圧供給回路23はゲートドライバDRV[1]~DRV[N]により構成される。各ゲートドライバは第1及び第2バッファから成る。ゲートドライバDRV[i]に設けられた第1、第2バッファを、夫々、記号“23a[i]”、“23b[i]”により参照する。制御回路40(図1参照)から、ゲートドライバDRV[1]~DRV[N]に対し、夫々、アドレス選択信号SELADD[1]~SELADD[N]が入力される。各アドレス選択信号はハイレベル又はローレベルの信号レベルをとるデジタル信号である。各アドレス選択信号において、ハイレベルは実質的に電源電圧VDDの電位を持ち、ローレベルは実質的にグランド電位を持つ。
 ゲートドライバDRV[1]~DRV[N]は互いに同じ構成を有するので、ゲートドライバDRV[1]~DRV[N]の1つであるゲートドライバDRV[i]の構成及び動作(バッファ23a[i]及び23b[i]の構成及び動作)を説明する。
 バッファ23a[i]は入力端子及び出力端子を有する。バッファ23a[i]の入力端子にはアドレス選択信号SELADD[i]が入力される。バッファ23a[i]はアドレス選択信号SELADD[i]がハイレベル、ローレベルであるとき、夫々、自身の出力端子からハイレベル、ローレベルの信号を出力する。バッファ23a[i]は電源電圧VDDを高電位側の電源電圧として且つグランドの電圧を低電位側の電源電圧として用いるバッファである。故に、バッファ23a[i]の出力信号において、ハイレベルは実質的に電源電圧VDDの電位を持ち、ローレベルは実質的にグランド電位を持つ。
 バッファ23b[i]は入力端子及び出力端子を有し、バッファ23a[i]の出力端子がバッファ23b[i]の入力端子に接続される。バッファ23b[i]はバッファ23a[i]の出力信号がハイレベル、ローレベルであるとき、夫々、自身の出力端子からハイレベル、ローレベルの信号を出力する。バッファ23b[i]はブースト電圧VBSTを高電位側の電源電圧として且つグランドの電圧を低電位側の電源電圧として用いるバッファである。故に、バッファ23b[i]の出力信号において、ハイレベルは実質的にブースト電圧VBSTの電位を持ち、ローレベルは実質的にグランド電位を持つ。バッファ23b[i]の出力信号がゲート電圧VOTPG[i]としてゲートラインLN[i]に出力される。
 図7に、メモリセル10[1]~10[N]の内、任意の1つのメモリセル10[i]と、その周辺回路の構成例を示す。図7には、昇圧回路21の回路例も示されている。
 図7に示される昇圧回路21を説明する。図7の昇圧回路21は、インバータ101と、レベルシフタ102及び103と、トランジスタ104と、コンデンサ105及び106と、を備えたチャージポンプ回路により構成される。トランジスタ104はPチャネル型のMOSFETであり、チャージポンプ回路におけるスイッチとして機能する。
 インバータ101は、クロック信号CLK_Nを受け、クロック信号CLK_Nの反転信号であるクロック信号CLKを出力する。従って、クロック信号CLK_Nがハイレベル、ローレベルであるとき、クロック信号CLKは、夫々、ローレベル、ハイレベルである。インバータ101は電源電圧VDDを元に駆動し、クロック信号CLK_N及びCLKの夫々において、ハイレベルは実質的に電源電圧VDDの電位を有し、ローレベルはグランド電位を有する。クロック信号CLK_Nは記憶回路1内又は記憶回路1外に設けられたクロック供給回路(不図示)から出力される。
 レベルシフタ102は、電源電圧VDD及びブースト電圧VBSTを用いて、インバータ101から出力されるクロック信号CLKのハイレベル側の電位をブースト電圧VBSTの電位にシフトする。このシフトにより得られたレベルシフタ102の出力信号OUT102は、トランジスタ104のゲートに供給される。クロック信号CLKがハイレベル、ローレベルであるとき、夫々、レベルシフタ102の出力信号OUT102もハイレベル、ローレベルとなる。但し、出力信号OUT102のハイレベルは実質的にブースト電圧VBSTの電位を有する。出力信号OUT102のローレベルは実質的にグランド電位を有する。電源電圧VDDを高電位側の電源電圧として且つグランドの電圧を低電位側の電源電圧として用いる第1バッファと、ブースト電圧VBSTを高電位側の電源電圧として且つグランドの電圧を低電位側の電源電圧として用いる第2バッファとの直列回路にて、レベルシフタ102を構成できる。
 レベルシフタ103は、電源電圧VDD及び基準電圧VREGを用いて、インバータ101から出力されるクロック信号CLKのハイレベル側の電位を基準電圧VREGの電位にシフトする。このシフトにより得られたレベルシフタ103の出力信号OUT103は、コンデンサ106の一端に印加される。コンデンサ106の他端はブーストラインLNBSTに接続される。クロック信号CLKがハイレベル、ローレベルであるとき、夫々、レベルシフタ103の出力信号OUT103もハイレベル、ローレベルとなる。但し、出力信号OUT103のハイレベルは実質的に基準電圧VREGの電位を有する。出力信号OUT103のローレベルは実質的にグランド電位を有する。電源電圧VDDを高電位側の電源電圧として且つグランドの電圧を低電位側の電源電圧として用いる第3バッファと、基準電圧VREGを高電位側の電源電圧として且つグランドの電圧を低電位側の電源電圧として用いる第4バッファとの直列回路にて、レベルシフタ103を構成できる。
 尚、昇圧回路21においてインバータ101を省略し、クロック信号CLKを、直接、レベルシフタ102及び103に供給するようにしても良い。
 トランジスタ104のソースはブーストラインLNBSTに接続される。トランジスタ104のドレインとコンデンサ105の一端は、基準電圧VREGが印加されるラインにて共通接続される。コンデンサ105の他端はグランドに接続される。
 メモリセル10[i]の周辺回路として、記憶回路1には、スイッチSW1~SW6と、チャージ回路51と、ディスチャージ回路52と、が設けられる。センスアンプSAMPは、信号出力回路30の構成要素であって、メモリセル10[i]に対する信号出力回路30に相当する。センスアンプSAMPは、メモリセル10[i]に対するリード動作において、メモリセル10[i]の記憶データを表す信号DOUTを出力する。スイッチSW1~SW6は制御回路40により個別にオン又はオフに制御される。図7では、スイッチSW1~SW6が全てオフとされている状態が図示されている。
 スイッチSW1~SW6、チャージ回路51及びディスチャージ回路52は、メモリセル10[1]~10[N]に対して共用されるものであって良いが、図7では、1つのメモリセル10[i]と、スイッチSW1~SW6、チャージ回路51及びディスチャージ回路52との関係のみを図示している。尚、スイッチSW1~SW6、チャージ回路51及びディスチャージ回路52を、メモリセル10[1]~10[N]の夫々に対して個別に設ける変形も可能である。
 メモリセル10[i]において、トランジスタM1の電極E1b及びトランジスタM2の電極E2bはソースラインLNに共通接続され、当該ソースラインLNはスイッチSW5の一端及びスイッチSW6の一端に接続される。スイッチSW5の他端はグランドに接続され、スイッチSW6の他端は電源電圧VDDが加わるラインに接続される。
 メモリセル10[i]において、トランジスタM1の電極E1aはドレインラインLND1に接続され、当該ドレインラインLND1はスイッチSW3の一端に接続され、スイッチSW3の他端はセンスアンプSAMPの第1入力端子に接続される。また、ドレインラインLND1とスイッチSW3の一端との接続ノードと、グランドと、の間にスイッチSW1が直列に挿入される。
 メモリセル10[i]において、トランジスタM2の電極E2aはドレインラインLND2に接続され、当該ドレインラインLND2はスイッチSW4の一端に接続され、スイッチSW4の他端はセンスアンプSAMPの第2入力端子に接続される。また、ドレインラインLND2とスイッチSW4の一端との接続ノードと、グランドと、の間にスイッチSW2が直列に挿入される。
 メモリセル10[i]において、トランジスタM1及びM2の各ゲートはゲートラインLN[i]に共通接続され、ゲートドライバDRV[i]からのゲート電圧VOTPG[i]を受ける。
 チャージ回路51は、互いに異なる2つのラインを介しドレインラインLND1及びLND2に個別に接続される。ディスチャージ回路52は、互いに異なる他の2つのラインを介しセンスアンプSAMPの第1及び第2入力端子に個別に接続される。チャージ回路51は、制御回路40の制御の下、必要なタイミングにおいて電源電圧VDDに基づく電荷(正の電荷)をドレインラインLND1及びLND2に供給することができる。ディスチャージ回路52は、制御回路40の制御の下、必要なタイミングにおいてドレインラインLND1及びLND2から電荷(正の電荷)を引き抜くことができる(但しスイッチSW3及びSW4がオンであると仮定)。
 センスアンプSAMPにはイネーブル信号ENSAMPが入力される。イネーブル信号ENSAMPがローレベルであるとき、センスアンプSAMPはリセット状態にあり、センスアンプSAMPは有意な信号を出力しない。イネーブル信号ENSAMPがハイレベルであるときにセンスアンプSAMPのリセット状態が解除され、センスアンプSAMPは、メモリセル10[i]の記憶データを表す信号DOUTを出力可能となる。
 図8に、クロック信号CLK_N、ブースト電圧VBST及びイネーブル信号ENSAMPの波形と共に、3つのアドレスに対するアドレス選択信号及びゲート電圧の波形を示す。3つのアドレスに対するアドレス選択信号及びゲート電圧の波形として、図8には、第iアドレスに対するアドレス選択信号SELADD[i]及びゲート電圧VOTPG[i]の波形と、第(i+1)アドレスに対するアドレス選択信号SELADD[i+1]及びゲート電圧VOTPG[i+1]の波形と、第(i+2)アドレスに対するアドレス選択信号SELADD[i+2]及びゲート電圧VOTPG[i+2]の波形と、が示されている(図8では、iが(N-2)以下の自然数であると仮定)。
 制御回路40は、クロック信号CLK_N(又は、クロック信号CLK_Nの反転信号に相当するクロック信号)に基づき、クロック信号CLK_Nの周期ごとに、アドレス選択信号SELADD[1]~SELADD[N]を1つずつ順次ハイレベルとする。より具体的には、クロック信号CLK_Nの1周期の長さを有する期間を単位期間とする。そして、第1番目の単位期間において、アドレス選択信号SELADD[1]~SELADD[N]の内、アドレス選択信号SELADD[1]のみをハイレベルとし且つ他のアドレス選択信号を全てローレベルとする。第2番目の単位期間において、アドレス選択信号SELADD[1]~SELADD[N]の内、アドレス選択信号SELADD[2]のみをハイレベルとし且つ他のアドレス選択信号を全てローレベルとする。第3番目の単位期間においても同様である。即ち、第i番目の単位期間において、アドレス選択信号SELADD[1]~SELADD[N]の内、アドレス選択信号SELADD[i]のみをハイレベルとし且つ他のアドレス選択信号を全てローレベルとする。但し、各単位期間は、クロック信号CLK_Nのアップエッジタイミング(ローレベルからハイレベルへの遷移タイミング)より始まるものとする。
 クロック信号CLK_Nのハイレベル期間において、レベルシフタ102からローレベルの出力信号OUT102(グランド電位の信号)がトランジスタ104のゲートに供給されるのでトランジスタ104がオンとなる。このため、クロック信号CLK_Nのハイレベル期間において、ブースト電圧VBSTは基準電圧VREGと一致し、またこのとき、レベルシフタ103からグランド電位の出力信号OUT103がコンデンサ106の一端(低電位端)に供給され、コンデンサ106はブースト電圧VBSTにて充電される。
 クロック信号CLK_Nがハイレベルからローレベルに切り替わると、レベルシフタ102からハイレベルの出力信号OUT102(ブースト電圧VBSTの電位を持つ信号)がトランジスタ104のゲートに供給されるのでトランジスタ104がオフとなる。また、このとき、レベルシフタ103の出力信号OUT103がローレベルからハイレベルに切り替わるため、コンデンサ106を通じてブースト電圧VBSTが上昇する。仮に、クロック信号CLK_Nのローレベル期間においてブーストラインLNBSTから電流を引き込む回路が存在しなければ、理想的には、ブースト電圧VBSTは基準電圧VREGの2倍まで上昇する。単位期間は繰り返し訪れるので、ブースト電圧VBSTは、単位期間の繰り返しの中で、基準電圧VREGと基準電圧VREGより高い電圧との間で変動する。
 イネーブル信号ENSAMPは、ブースト電圧VBSTが所定の判定電圧以上であるときにハイレベルとされ、ブースト電圧VBSTが該判定電圧未満であるときにはローレベルとされる。判定電圧は、基準電圧VREGより高く且つ基準電圧VREGの2倍よりも低い電圧に設定される。記憶回路1にブースト電圧検出回路(不図示)が設けられ、ブースト電圧検出回路にてブースト電圧VBST及び判定電圧の比較に基づきイネーブル信号ENSAMPが生成される。この比較にヒステリシス特性が付与されて良い。
 上述の説明から理解されるよう、アドレス選択信号SELADD[i]のハイレベル期間に相当する第i番目の単位期間では、ゲート電圧VOTPG[1]~VOTPG[N]の内、ゲート電圧VOTPG[i]のみが実質的にブースト電圧VBSTと一致し、他のゲート電圧は0Vとなる。そして、図8に示す如く、第i番目の単位期間中のクロック信号CLK_Nのハイレベル期間においてゲート電圧VOTPG[i]が基準電圧VREGと一致し、第i番目の単位期間中のクロック信号CLK_Nのローレベル期間においてゲート電圧VOTPG[i]が基準電圧VREGより高くなる。同様に、第(i+1)番目の単位期間中のクロック信号CLK_Nのハイレベル期間においてゲート電圧VOTPG[i+1]が基準電圧VREGと一致し、第(i+1)番目の単位期間中のクロック信号CLK_Nのローレベル期間においてゲート電圧VOTPG[i+1]が基準電圧VREGより高くなる。他の単位期間も同様である。以下では、第i番目の単位期間中のクロック信号CLK_Nのハイレベル期間、ローレベル期間を、特に、夫々、記号“Pa”、“Pb”にて参照する。
[リード動作]
 図2及び図3を参照して上述したリード動作と同様であるが、図9及び図10を参照し、メモリセル10[i]に対して実行されるリード動作を説明する。プログラム動作が行われるプログラム期間を除く任意の期間(プリチャージ期間及びリード期間を含む)では、スイッチSW1、SW2及びSW6はオフに維持され且つスイッチSW3~SW5はオンに維持される。このため、プリチャージ期間及びリード期間においてソースラインLNの電圧は0Vに設定され、電極E1a及びE2aがドレインとして且つ電極E1b及びE2bがソースとして機能する。メモリセル10[i]に対するプリチャージ期間及びリード期間は第i番目の単位期間内に設定される。具体的は例えば、図8に示す期間Pa、Pbを、夫々、メモリセル10[i]に対するプリチャージ期間、リード期間に設定することができる。
 プリチャージ期間では、チャージ回路51によりドレインラインLND1及びLND2の夫々に正の電荷が供給されることで、図9に示す如くドレインラインLND1の電圧V1及びドレインラインLND2の電圧V2に対し共通のプリチャージ電圧VPCが設定される。メモリセル10[i]に対するプリチャージ期間が期間Paである場合、“VOTPG[i]=VBST=VREG>0”であることから、当該プリチャージ期間において、トランジスタM1及びM2の内、少なくとも一方に相応のドレイン電流が流れうるが、プリチャージ期間では電圧V1及びV2がプリチャージ電圧VPCに維持される。尚、ディスチャージ回路52はプリチャージ期間及びリード期間において有意に機能しない(ディスチャージ回路52は無いと考えて良い)。
 プリチャージ期間の後、図8に示す期間Pbに至ることでメモリセル10[i]のリード期間が始まる。期間Pbにおけるゲート電圧VOTPG[i]が上述のリード用電圧VRD(図3参照)に相当する。期間Pbにおけるゲート電圧VOTPG[i]は、トランジスタM1のゲート閾電圧及びトランジスタM2のゲート閾電圧の内、少なくとも一方より高い。リード期間では、ドレインラインLND1及びLND2から見た回路51及び52並びにセンスアンプSAMPの入力インピーダンスは十分に高く設定される。結果、メモリセル10[i]のリード期間では、メモリセル10[i]のトランジスタM1にドレイン電流ID1が流れることによってのみドレインラインLND1の電圧V1が低下し、メモリセル10[i]のトランジスタM2にドレイン電流ID2が流れることによってのみドレインラインLND2の電圧V2が低下する(図10参照)。
 メモリセル10[i]のドレイン電流ID1及びID2に基づくセンスアンプSAMPの動作は、図3等を参照して上述したメモリセル10のドレイン電流ID1及びID2に基づく信号出力回路30の動作と同様である。従って、メモリセル10[i]に対するリード動作において、センスアンプSAMPは、自身の第1及び第2入力端子の電圧に基づいて(従って電圧V1及びV2に基づいて)ドレイン電流ID1及びID2の大小関係を検出し、“ID2>ID1”であるときには第1の値に対応付けられた信号DOUT(換言すれば第1の値を表す信号DOUT)を出力し、“ID2<ID1”であるときには第2の値に対応付けられた信号DOUT(換言すれば第2の値を表す信号DOUT)を出力する。但し、有意な信号DOUTは、イネーブル信号ENSAMPのハイレベル期間においてのみ出力される。上述したように、ローレベルの信号DOUTが第1の値(0)を表し且つハイレベルの信号DOUTが第2の値(1)を表す。そうすると例えば、リード期間の開始後、電圧V1及びV2の内、先に所定電圧以下となった電圧を特定することで、センスアンプSAMPは信号DOUTのレベルを決定すれば良い。
[プログラム動作]
 図5A及び図5Bを参照して上述したプログラム動作と同様であるが、図11及び図12を参照し、メモリセル10[i]に対して実行されるプログラム動作を説明する。上述したように、プログラム動作として第1プログラム動作と第2プログラム動作がある。
 第1及び第2プログラム動作の夫々では、スイッチSW3~SW5がオフとされ且つスイッチSW6がオンとされる。結果、電源電圧VDDがトランジスタM1及びM2の電極E1b及びE2bに加わり、それらの電極がドレインとして機能する。この際、電源電圧VDDが図5A及び図5Bに示す電圧VPRG1として機能する。調整回路22はリード動作において有効に機能する回路であり、プログラム動作の実行時において調整回路22は調整用電流IADJを引き込まないものとする。また、メモリセル10[i]に対して第1又は第2プログラム動作が実行される際、プログラム期間においてアドレス選択信号SELADD[i]はハイレベルに維持される。
 そして、第1プログラム動作におけるプログラム期間では、図11に示す如く、スイッチSW1がオン且つスイッチSW2がオフに維持され、ラインLNから電極E1b及びE1a並びにスイッチSW1を通じグランドに向けて電流が流れる。この電流が流れる過程で、トランジスタM1にホットキャリアが注入されてトランジスタM1の特性が変化してゆき、トランジスタM1のゲート閾電圧が増大してゆく。トランジスタM1のゲート閾電圧を十分に増大させるだけの時間分、プログラム期間を維持した後、第1プログラム動作を終える。尚、第1プログラム動作のプログラム期間においてラインLND2はハイインピーダンス状態とされており、電極E2a及びE2b間に電流は流れない。
 他方、第2プログラム動作におけるプログラム期間では、図12に示す如く、スイッチSW1がオフ且つスイッチSW2がオンに維持され、ラインLNから電極E2b及びE2a並びにスイッチSW2を通じグランドに向けて電流が流れる。この電流が流れる過程で、トランジスタM2にホットキャリアが注入されてトランジスタM2の特性が変化してゆき、トランジスタM2のゲート閾電圧が増大してゆく。トランジスタM2のゲート閾電圧を十分に増大させるだけの時間分、プログラム期間を維持した後、第2プログラム動作を終える。尚、第2プログラム動作のプログラム期間においてラインLND1はハイインピーダンス状態とされており、電極E1a及びE1b間に電流は流れない。
 メモリセル10[i]に対して第1プログラム動作を実行した後、メモリセル10[i]に対してリード動作を行ったとき、第1プログラム動作によるトランジスタM1のゲート閾電圧の増加に伴い、当該リード動作において“ID2>ID1”となり、結果、第1の値(0)を表す信号DOUTが出力される、即ちメモリセル10[i]に記憶された“0”のデータ(値)が読み出される。メモリセル10[i]に対して第2プログラム動作を実行した後、メモリセル10[i]に対してリード動作を行ったとき、第2プログラム動作によるトランジスタM2のゲート閾電圧の増加に伴い、当該リード動作において“ID2<ID1”となり、結果、第2の値(1)を表す信号DOUTが出力される、即ちメモリセル10[i]に記憶された“1”のデータ(値)が読み出される。
[調整回路]
 図13に調整回路22の構成例を示す。図13の調整回路22は、調整用トランジスタMADJと、トランジスタ121~126と、トランジスタ131~134と、を備える。調整用トランジスタMADJ、トランジスタ123、124、131及び132はNチャネル型のMOSFETにより構成され、トランジスタ121、122、125、126、133及び134はPチャネル型のMOSFETにより構成される。
 調整用トランジスタMADJは、メモリ素子と同一の素子にて構成される。即ち、調整用トランジスタMADJは、トランジスタM1を構成するMOSFET又はトランジスタM2を構成するMOSFETと、同じ構造を有するMOSFETにより構成される。
 1つのトランジスタM1と1つのトランジスタM2に注目した場合、記憶回路1が集積化される半導体基板上に、互いに同じ構造を有する第1~第3単位トランジスタMuを形成し、図14Aに示す如く、第1、第2単位トランジスタMuを、夫々、トランジスタM1、M2として用いると共に、第3単位トランジスタMuを調整用トランジスタMADJとして用いれば良い。或いは、記憶回路1が集積化される半導体基板上に、互いに同じ構造を有する第1~第k単位トランジスタMuを形成し(kは4以上の任意の整数)、図14Bに示す如く、第1、第2単位トランジスタMuを、夫々、トランジスタM1、M2として用いると共に、第3~第k単位トランジスタMuの並列回路を調整用トランジスタMADJとして用いても良い。
 このため、第1プログラム動作後にあっては(従ってトランジスタM2にホットキャリアが注入されていない場合にあっては)、トランジスタM2及びMADJに対して共通のゲート-ソース間電圧を供給したとき、調整用トランジスタMADJのドレイン電流に応じたドレイン電流がトランジスタM2に流れる。同様に、第2プログラム動作後にあっては(従ってトランジスタM1にホットキャリアが注入されていない場合にあっては)、トランジスタM1及びMADJに対して共通のゲート-ソース間電圧を供給したとき、調整用トランジスタMADJのドレイン電流に応じたドレイン電流がトランジスタM1に流れる。
 調整回路22内の各素子の接続関係を説明する。尚、電源電圧VDDが加わるラインは電源電圧ラインLNVDDと称されることがある。トランジスタ121、122、125、126、133及び134の各ソースは電源電圧ラインLNVDDに接続される。トランジスタ121のゲート及びドレインと、トランジスタ122のゲートと、トランジスタ126、133及び131の各ドレインは、ノードND1にて共通接続される。トランジスタ131のソースは調整用トランジスタMADJのドレインに接続される。調整用トランジスタMADJにおいて、ゲートはブーストラインLNBSTに接続され、ソースはラインLNに接続される。トランジスタ122のドレインは、トランジスタ123のドレイン及びゲート並びにトランジスタ124のゲートに接続される。トランジスタ123及び124の各ソースはラインLNに接続される。トランジスタ124のドレインはトランジスタ132のソースに接続され、トランジスタ132のドレインはブーストラインLNBSTに接続される。トランジスタ125のドレイン及びゲートと、トランジスタ126のゲートと、トランジスタ134のドレインは互いに接続される。
 図13の調整回路22に対する入力信号及び入力電圧、並びに、図13の調整回路22の動作を説明する。上述の調整用電流IADJ(図6及び図7参照)は、トランジスタ132及び124の各チャネル(ドレイン-ソース間)を通じて流れる。トランジスタ132~134の各ゲートにはイネーブル信号ENADJが入力される。イネーブル信号ENADJは制御回路40から出力される。イネーブル信号ENADJにおいてハイレベルは電源電圧VDDの電位を有し、ローレベルはグランド電位を有する。制御回路40は、プログラム期間においてイネーブル信号ENADJをローレベルとし、それ以外の任意の期間(プリチャージ期間及びリード期間を含む)においてイネーブル信号ENADJをハイレベルとして良い。調整回路22は、イネーブル信号ENADJのハイレベル期間においてのみ有効に機能する。即ち、イネーブル信号ENADJのハイレベル期間において、トランジスタ132はゼロではない調整用電流IADJを自身のチャネルに流せる状態となり、且つ、スイッチとして機能するトランジスタ133及び134は共にオフとなる。イネーブル信号ENADJのローレベル期間において、トランジスタ132はオフとなってブースト電圧VBSTに関係なく調整用電流IADJは流れず、且つ、後述の定電流ICCは発生しなくなる。以下では、特に記述なき限り、イネーブル信号ENADJはハイレベルであるとする。
 トランジスタ131のゲートには所定の正の電圧Vp1を印可される。仮に、トランジスタMADJのゲート電圧が十分に高い状態でトランジスタMADJに過大なドレイン電圧が印加されると調整用トランジスタMADJにホットキャリアが発生してトランジスタMADJの特性に変化が生じる。調整用トランジスタMADJに過大なドレイン電圧が印加されることが無いよう、ノードND1及び調整用トランジスタMADJ間にトランジスタ131が挿入される。トランジスタ125及び126の各ゲート並びにトランジスタ125及び134の各ドレインには、電源電圧VDDよりも低い所定の正の電圧Vp2が印加される(但し、イネーブル信号ENADJのローレベル期間において電圧Vp2の出力は停止されていて良い)。
 トランジスタ125及び126によりカレントミラー回路が形成され、当該カレントミラー回路は定電流回路CCとして機能する。即ち、トランジスタ126のドレインから定電流ICCがノードND1に向けて出力される。定電流ICCが所定電流値(例えば10μA)を持つよう電圧Vp2の値が設定されている。ノードND1はトランジスタ131を介して調整用トランジスタMADJのドレインに接続されるので、定電流回路CCは定電流ICCを調整用トランジスタMADJのドレインに向けて出力すると言える。
 トランジスタ121及び122によりカレントミラー回路CM1が形成される。トランジスタ123及び124によりカレントミラー回路CM2が形成される。トランジスタ121のドレイン電流を電流Iaと称し、トランジスタ122のドレイン電流を電流Ibと称する。トランジスタ124のドレイン電流は調整用電流IADJである。そうすると、電流Iaと電流Ibと調整用電流IADJは互いに比例関係にある。電流Ia及びIb間の電流比は1でも良いし、1以外でも良い。電流Ib及びIADJ間の電流比は1でも良いし、1以外でも良い。トランジスタ122のドレインとトランジスタ123のドレインとを互いに接続するラインを、特にラインLN11と称する。
 カレントミラー回路CM1は、電流Iaを調整用トランジスタMADJのドレインに向けて出力する一方で、電流Iaに比例する電流IbをラインLN11に発生させる。カレントミラー回路CM2は、ラインLN11に流れる電流Ibに比例する電流を調整用電流IADJとして発生させて調整用電流IADJをブーストラインLNBSTから引き込む。
 調整用トランジスタMADJのドレイン電流は電流Ia(第1電流)と定電流ICC(第2電流)との和となる。調整用トランジスタMADJにはブースト電圧VBSTに応じたドレイン電流が流れる。ブースト電圧VBSTが高いほど調整用トランジスタMADJのドレイン電流は大きくなり、調整用トランジスタMADJのドレイン電流が大きいほど電流Ia及びIbの増大を伴って調整用電流IADJが大きくなる。
 ブースト電圧VBSTが十分に高い電圧に上昇した状態を起点にして調整回路22の動作を説明する。ブースト電圧VBSTが十分に高いとき、調整用トランジスタMADJのドレイン電流が大きくなることで電流Iaも大きくなり、結果、電流Ib、IADJも大きくなる。大きな調整用電流IADJによりブースト電圧VBSTが低下する。ブーストラインLNBSTからの調整用電流IADJの引き込みによりブースト電圧VBSTが低下すると調整用トランジスタMADJのドレイン電流が減少し、ノードND1の電位の上昇を伴いつつ、調整用トランジスタMADJのドレイン電流の減少分だけ電流Ia(第1電流)が減少する。結果、調整用電流IADJも減少する。そして最終的には、電流Ia、Ib及びIADJがゼロとなり、定電流ICCのみが調整用トランジスタMADJに流れる状態に至る。
 尚、図8では、クロック信号CLK_Nに同期してブースト電圧VBSTが概略矩形波状に変化しているが、実際には、図15に示す如く、クロック信号CLK_Nにダウンエッジに同期してブースト電圧VBSTが基準電圧VREGを起点に電圧VBST_ADJより高い電圧まで上昇した後、調整用電流IADJの引き込みを経てブースト電圧VBSTが電圧VBST_ADJに収束する。“VBST=VBST_ADJ”の状態は、調整用トランジスタMADJのドレイン電流が定電流ICCと一致する状態(即ち、“IADJ=0”の状態)に相当する。電圧VBST_ADJは、調整回路22によって調整された後のブースト電圧VBSTに相当する。
 このように、本実施形態では、ブースト電圧VBSTに応じた調整用電流IADJをブーストラインLNBSTから引き込むことでブースト電圧VBSTを調整し、リード動作において、調整されたブースト電圧VBSTをリード用電圧VRDとしてトランジスタM1及びM2の各ゲートに供給する。メモリセル10[i]に注目すれば、メモリセル10[i]に対するリード期間に相当する期間Pb(図8参照)において、基準電圧VREGより高められたブースト電圧VBSTが調整回路22により調整され、調整後のブースト電圧VBSTがゲート電圧VOTPG[i]として且つリード用電圧VRDとしてメモリセル10[i]内のトランジスタM1及びM2の各ゲートに供給される。これにより、リード動作におけるドレイン電流ID1又はID2の適正化が図られ、省電力化、延いては、周辺回路の省サイズ化及び不揮発性メモリの特性改善も図られる。
 特に、トランジスタM1又はM2の構成素子と同じ素子により構成された調整用トランジスタMADJを調整回路22に設け、調整用トランジスタMADJのゲート-ソース間にブースト電圧VBSTを与えた状態で調整用トランジスタMADJに定電流ICCが流れるようブースト電圧VBSTを調整する。これにより、素子ばらつきや温度変化等に抗して、リード動作におけるドレイン電流ID1又はID2の適正化が図られる。即ち例えば、図14Aの構成が採用された場合にあっては、調整されたブースト電圧VBSTをゲートにて受けたトランジスタM1又はM2において、定電流ICCと同じ大きさのドレイン電流が流れることになる(誤差を無視)。つまり、素子ばらつきや温度変化等に抗して、リード動作におけるドレイン電流ID1又はID2の大きさを常に定電流ICCのそれと同じにすることができる。故に、定電流ICCの値をリード動作におけるドレイン電流ID1又はID2の適正値に設定しておけば良い。図14Bの構成が採用された場合も同様である。但し、図14Bの構成が採用された場合、複数の単位トランジスタMuの並列回路に定電流ICCが流れることを考慮して定電流ICCの値が設定される。図14Aの構成が採用された場合と比べ、図14Bの構成を採用すれば、期間Pbにおいてブースト電圧VBSTが速やかに安定電圧VBST_ADJに収束する。
<<第2実施形態>>
 本開示の第2実施形態を説明する。第2実施形態は第1実施形態を基礎とする実施形態であり、第2実施形態において特に述べない事項に関しては、矛盾の無い限り、第1実施形態の記載が第2実施形態にも適用される。第2実施形態の記載を解釈するにあたり、第1及び第2実施形態間で矛盾する事項については第2実施形態の記載が優先されて良い。
 第2実施形態では、メモリセル10又は10[i]の初期状態(即ちプログラム動作が一切実行されていない状態)において、メモリセル10又は10[i]に“0”の初期値を記憶させる。これを実現すべく、第2実施形態では、トランジスタM1の構成とトランジスタM2の構成を異ならせる。
 第2実施形態に係るメモリセル10[i]の構成例を図16に示す。メモリセル10[i]では、トランジスタM1を1つの単位トランジスタMuにて構成し、トランジスタM2をn個の単位トランジスタMuの並列回路にて構成する。ここで、nは2以上の任意の整数である。但し、図16では“n=4”である場合の構成例が示されている。図16のメモリセル10[i]に含まれる計(n+1)個の単位トランジスタMuは、互いに同じ構造を有するNチャネル型のMOSFETである。“n=4”である場合において、メモリセル10[i]に含まれる5つの単位トランジスタMuを第1~第5単位トランジスタMuと称した場合、トランジスタM1は第1単位トランジスタMuそのものであり、トランジスタM2は第2~第5単位トランジスタMuの並列回路にて構成される。より具体的には、第2~第5単位トランジスタMuの各ゲートは互いに共通接続されてトランジスタM2のゲートを構成し、第2~第5単位トランジスタMuの各ドレインは互いに共通接続されてトランジスタM2のドレインを構成し、且つ、第2~第5単位トランジスタMuの各ソースは互いに共通接続されてトランジスタM2のソースを構成する。
 このような構成によれば、メモリセル10[i]の初期状態(即ちプログラム動作が一切実行されていない状態)において、リード動作を行ったとき、トランジスタM2のドレイン電流ID2はトランジスタM1のドレイン電流ID1のn倍になり(但し誤差を無視)、リード動作にて“0”の値がメモリセル10[i]から読み出される(即ちセンスアンプSAMPから“0”の値を表す信号DOUTが出力される)。
 第2実施形態では、プログラム動作として第1プログラム動作(図11参照)が実行されることは無く、プログラム動作は第2プログラム動作(図12参照)に限定される。故に、記憶回路1からスイッチSW1が削除される、或いは、スイッチSW1はオフに固定される。
 第2実施形態に係る記憶回路1において、図12に示すスイッチ状態にて第2プログラム動作が実行されるとき、ラインLNから電極E2b及びE2a並びにスイッチSW2を通じグランドに向けて電流が流れる。この電流が流れる過程で、トランジスタM2にホットキャリアが注入されてトランジスタM2の特性(トランジスタM2を構成する各単位トランジスタMuの特性)が変化してゆき、トランジスタM2のゲート閾電圧が増大してゆく。トランジスタM2のゲート閾電圧を十分に増大させるだけの時間分、プログラム期間を維持した後、第2プログラム動作を終える。尚、第2プログラム動作のプログラム期間においてラインLND1はハイインピーダンス状態とされており、電極E1a及びE1b間に電流は流れない。メモリセル10[i]に対して第2プログラム動作を実行した後、メモリセル10[i]に対してリード動作を行ったとき、第2プログラム動作によるトランジスタM2のゲート閾電圧の増加に伴い、当該リード動作において“ID2<ID1”となり、結果、第2の値(1)を表す信号DOUTが出力される、即ちメモリセル10[i]に記憶された“1”のデータ(値)が読み出される。
 第2実施形態における調整回路22の構成は第1実施形態と同様であり、調整用トランジスタMADJは、1つの単位トランジスタMuにて構成される又は複数の単位トランジスタMuの並列回路にて構成される。このため、第1実施形態で示した作用及び効果が第2実施形態でも得られる。
 尚、トランジスタM2をn個の単位トランジスタMuの並列回路にて構成する代わりに、以下のようにしても良い。即ち例えば、単位トランジスタMuにてトランジスタM1を構成しつつ、トランジスタM2としてのMOSFETのゲート幅をトランジスタM1としてのMOSFET(従って単位トランジスタMuとしてのMOSFET)のゲート幅よりも大きくすることにより、初期状態でのリード動作にて“ID2>ID1”を確保しても良い。
<<変形等>>
 以下、第1又は第2実施形態に適用可能な変形例、応用例などを説明する。
 上述の動作例では、第1の値が“0”であって且つ第2の値が“1”であることを想定しているが、第1及び第2の値が相違する限り、第1及び第2の値は任意である。また、第1の値に対応付けられた信号DOUTがハイレベルの信号となるように且つ第2の値に対応付けられた信号DOUTがローレベルの信号となるように、回路を構成しても良い。
 本開示に係る不揮発性メモリ(記憶回路1)を、所定の機能動作を実現する任意の回路又は装置に組み込むことができる。不揮発性メモリが組み込まれた回路又は装置に対して電源電圧が供給されて当該回路又は当該装置が起動すると、当該回路又は当該装置は、不揮発性メモリに記憶されたデータをリード動作により読み出して、読み出したデータに応じて所定の機能動作を実現する。例えば、トリミングデータに応じて増幅率を可変させることのできる増幅回路(不図示)に不揮発性メモリ(記憶回路1)を組み込み、不揮発性メモリにて記憶される1以上のデータをトリミングデータとして増幅回路に供給することで当該増幅回路の増幅率を最適に調整する、といったことができる。また、DC/DCコンバータ用の半導体集積回路、モータドライバ用の半導体集積回路など、様々な用途の半導体集積回路に対して本開示に係る不揮発性メモリを組み込むことができる。上記増幅回路は、これらの半導体集積回路に設けられる回路の例である。
 各実施形態に示されたFET(電界効果トランジスタ)のチャネルの種類は例示であり、Nチャネル型のFETがPチャネル型のFETに変更されるように、或いは、Pチャネル型のFETがNチャネル型のFETに変更されるように、FETを含む回路の構成は変形され得る。
 不都合が生じない限り、上述の任意のトランジスタは、任意の種類のトランジスタであって良い。例えば、MOSFETとして上述された任意のトランジスタを、不都合が生じない限り、接合型FET、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)又はバイポーラトランジスタに置き換えることも可能である。任意のトランジスタは第1電極、第2電極及び制御電極を有する。FETにおいては、第1及び第2電極の内の一方がドレインで他方がソースであり且つ制御電極がゲートである。IGBTにおいては、第1及び第2電極の内の一方がコレクタで他方がエミッタであり且つ制御電極がゲートである。IGBTに属さないバイポーラトランジスタにおいては、第1及び第2電極の内の一方がコレクタで他方がエミッタであり且つ制御電極がベースである。
 本開示の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本開示の実施形態の例であって、本開示ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。
<<付記>>
 上述の実施形態にて具体化された技術的思想について考察する。
 本開示に係る不揮発性メモリは、第1トランジスタ及び第2トランジスタを有するメモリセルと、前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの各ゲートにリード用電圧を供給するよう構成された駆動回路と、前記リード用電圧が供給されるリード動作において、前記第1及び第2トランジスタの各ドレイン電流に基づき、第1の値に対応付けられた信号又は第2の値に対応付けられた信号を出力するよう構成された信号出力回路と、を備え、前記駆動回路は、所定の基準電圧を昇圧することでブーストラインにブースト電圧を発生させるよう構成された昇圧回路と、前記ブースト電圧に応じた調整用電流を前記ブーストラインから引き込むことで前記ブースト電圧を調整するよう構成された調整回路と、を有し、前記リード動作において、調整された前記ブースト電圧を前記リード用電圧として前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの各ゲートに供給するよう構成された構成(第1の構成)である。
 上記第1の構成に係る不揮発性メモリにおいて、前記調整回路は、前記ブーストラインに接続されたゲートを有する調整用トランジスタを有し、前記調整用トランジスタには前記ブースト電圧に応じたドレイン電流が流れ、前記調整用電流は前記調整用トランジスタのドレイン電流に応じた大きさを持つ構成(第2の構成)であっても良い。
 上記第2の構成に係る不揮発性メモリにおいて、前記ブースト電圧が高いほど、前記調整用トランジスタのドレイン電流は大きく、前記調整用トランジスタのドレイン電流が大きいほど、前記調整用電流は大きい構成(第3の構成)であっても良い。
 上記第3の構成に係る不揮発性メモリにおいて、前記調整回路は、前記調整用電流に比例する第1電流と所定の第2電流との和が前記調整用トランジスタのドレインに供給されるよう構成され、前記ブーストラインからの前記調整用電流の引き込みに伴う前記ブースト電圧の低下に基づき前記調整用トランジスタのドレイン電流が減少する際、その減少分だけ前記第1電流が減少し、結果、前記調整用電流も減少する構成(第4の構成)であっても良い。
 上記第4の構成に係る不揮発性メモリにおいて、前記調整回路は、前記第1電流を前記調整用トランジスタのドレインに向けて出力する一方で前記第1電流に比例する電流を所定ラインに発生させるよう構成された第1カレントミラー回路と、前記所定ラインに流れる電流に比例する電流を前記調整用電流として発生させて前記調整用電流を前記ブーストラインから引き込むよう構成された第2カラントミラー回路と、前記第2電流を定電流として前記調整用トランジスタのドレインに向けて出力するよう構成された定電流回路と、を有する構成(第5の構成)であっても良い。
 上記第2~第5の構成の何れかに係る不揮発性メモリにおいて、前記調整用トランジスタは、前記第1トランジスタを構成する又は前記2トランジスタを構成するMOSFETと、同じ構造を有するMOSFETにより構成される構成(第6の構成)であっても良い。
 上記第1~第6の構成の何れかに係る不揮発性メモリにおいて、前記昇圧回路は、コンデンサとスイッチを用いて前記基準電圧を昇圧するよう構成されたチャージポンプ回路により構成される構成(第7の構成)であっても良い。
 上記第1~第7の構成の何れかに係る不揮発性メモリにおいて、前記信号出力回路は、前記リード動作において、前記第2トランジスタのドレイン電流が前記第1トランジスタのドレイン電流よりも大きいとき、前記第1の値に対応付けられた信号を出力するよう、前記第1トランジスタのドレイン電流が前記第2トランジスタのドレイン電流よりも大きいとき、前記第2の値に対応付けられた信号を出力するよう構成された構成(第8の構成)であっても良い。
 上記第8の構成に係る不揮発性メモリにおいて、前記第1及び第2トランジスタの一方を対象にホットキャリアを注入することで対象となったトランジスタのゲート閾電圧を増大させるプログラム動作を実行可能であり、前記プログラム動作後に実行される前記リード動作においては、前記第1及び第2トランジスタの内、ホットキャリアの注入の対象となった一方のトランジスタのゲート閾電圧の増大に伴い、他方のトランジスタのドレイン電流が前記一方のトランジスタのドレイン電流よりも大きい構成(第9の構成)であっても良い。
 上記第8の構成に係る不揮発性メモリにおいて、前記第2トランジスタにホットキャリアを注入することで前記第2トランジスタのゲート閾電圧を増大させるプログラム動作を実行可能であり、前記プログラム動作前に実行される前記リード動作においては、前記第2トランジスタのドレイン電流が前記第1トランジスタのドレイン電流よりも大きく、前記プログラム動作後に実行される前記リード動作においては、前記プログラム動作による前記第2トランジスタのゲート閾電圧の増大に伴い、前記第1トランジスタのドレイン電流が前記第2トランジスタのドレイン電流よりも大きい構成(第10の構成)であっても良い。
 本開示に係る他の不揮発性メモリは、第1トランジスタ及び第2トランジスタを有するメモリセルと、前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの各ゲートにリード用電圧を供給可能に構成される駆動回路と、前記リード用電圧が供給されるリード動作において、前記第1及び第2トランジスタの各ドレイン電流に基づき、第1の値に対応付けられた信号又は第2の値に対応付けられた信号を出力可能に構成される信号出力回路と、を備え、前記駆動回路は、所定の基準電圧を昇圧することでブーストラインにブースト電圧を発生可能に構成される昇圧回路と、前記ブースト電圧に応じた調整用電流を前記ブーストラインから引き込むことで前記ブースト電圧を調整可能に構成される調整回路と、を有し、前記リード動作が行われる場合、当該リード動作において、調整された前記ブースト電圧を前記リード用電圧として前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの各ゲートに供給する構成(第11の構成)である。
  1 記憶回路
 10、10[i] メモリセル
 20 駆動回路
 30 信号出力回路
 40 制御回路
 21 昇圧回路
 22 調整回路
 23 ゲート電圧供給回路
 M1 トランジスタ(第1トランジスタ)
 M2 トランジスタ(第2トランジスタ)
ADJ 調整用トランジスタ
REG 基準電圧
BST ブースト電圧
LNBST ブーストライン

Claims (11)

  1.  第1トランジスタ及び第2トランジスタを有するメモリセルと、
     前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの各ゲートにリード用電圧を供給するよう構成された駆動回路と、
     前記リード用電圧が供給されるリード動作において、前記第1及び第2トランジスタの各ドレイン電流に基づき、第1の値に対応付けられた信号又は第2の値に対応付けられた信号を出力するよう構成された信号出力回路と、を備え、
     前記駆動回路は、所定の基準電圧を昇圧することでブーストラインにブースト電圧を発生させるよう構成された昇圧回路と、前記ブースト電圧に応じた調整用電流を前記ブーストラインから引き込むことで前記ブースト電圧を調整するよう構成された調整回路と、を有し、前記リード動作において、調整された前記ブースト電圧を前記リード用電圧として前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの各ゲートに供給するよう構成される
    、不揮発性メモリ。
  2.  前記調整回路は、前記ブーストラインに接続されたゲートを有する調整用トランジスタを有し、
     前記調整用トランジスタには前記ブースト電圧に応じたドレイン電流が流れ、
     前記調整用電流は前記調整用トランジスタのドレイン電流に応じた大きさを持つ
    、請求項1に記載の不揮発性メモリ。
  3.  前記ブースト電圧が高いほど、前記調整用トランジスタのドレイン電流は大きく、
     前記調整用トランジスタのドレイン電流が大きいほど、前記調整用電流は大きい
    、請求項2に記載の不揮発性メモリ。
  4.  前記調整回路は、前記調整用電流に比例する第1電流と所定の第2電流との和が前記調整用トランジスタのドレインに供給されるよう構成され、
     前記ブーストラインからの前記調整用電流の引き込みに伴う前記ブースト電圧の低下に基づき前記調整用トランジスタのドレイン電流が減少する際、その減少分だけ前記第1電流が減少し、結果、前記調整用電流も減少する
    、請求項3に記載の不揮発性メモリ。
  5.  前記調整回路は、
     前記第1電流を前記調整用トランジスタのドレインに向けて出力する一方で前記第1電流に比例する電流を所定ラインに発生させるよう構成された第1カレントミラー回路と、
     前記所定ラインに流れる電流に比例する電流を前記調整用電流として発生させて前記調整用電流を前記ブーストラインから引き込むよう構成された第2カラントミラー回路と、
     前記第2電流を定電流として前記調整用トランジスタのドレインに向けて出力するよう構成された定電流回路と、を有する
    、請求項4に記載の不揮発性メモリ。
  6.  前記調整用トランジスタは、前記第1トランジスタを構成する又は前記2トランジスタを構成するMOSFETと、同じ構造を有するMOSFETにより構成される
    、請求項2~5の何れかに記載の不揮発性メモリ。
  7.  前記昇圧回路は、コンデンサとスイッチを用いて前記基準電圧を昇圧するよう構成されたチャージポンプ回路により構成される
    、請求項1~6の何れかに記載の不揮発性メモリ。
  8.  前記信号出力回路は、前記リード動作において、前記第2トランジスタのドレイン電流が前記第1トランジスタのドレイン電流よりも大きいとき、前記第1の値に対応付けられた信号を出力するよう、前記第1トランジスタのドレイン電流が前記第2トランジスタのドレイン電流よりも大きいとき、前記第2の値に対応付けられた信号を出力するよう構成される
    、請求項1~7の何れかに記載の不揮発性メモリ。
  9.  前記第1及び第2トランジスタの一方を対象にホットキャリアを注入することで対象となったトランジスタのゲート閾電圧を増大させるプログラム動作を実行可能であり、
     前記プログラム動作後に実行される前記リード動作においては、前記第1及び第2トランジスタの内、ホットキャリアの注入の対象となった一方のトランジスタのゲート閾電圧の増大に伴い、他方のトランジスタのドレイン電流が前記一方のトランジスタのドレイン電流よりも大きい
    、請求項8に記載の不揮発性メモリ。
  10.  前記第2トランジスタにホットキャリアを注入することで前記第2トランジスタのゲート閾電圧を増大させるプログラム動作を実行可能であり、
     前記プログラム動作前に実行される前記リード動作においては、前記第2トランジスタのドレイン電流が前記第1トランジスタのドレイン電流よりも大きく、
     前記プログラム動作後に実行される前記リード動作においては、前記プログラム動作による前記第2トランジスタのゲート閾電圧の増大に伴い、前記第1トランジスタのドレイン電流が前記第2トランジスタのドレイン電流よりも大きい
    、請求項8に記載の不揮発性メモリ。
  11.  第1トランジスタ及び第2トランジスタを有するメモリセルと、
     前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの各ゲートにリード用電圧を供給可能に構成される駆動回路と、
     前記リード用電圧が供給されるリード動作において、前記第1及び第2トランジスタの各ドレイン電流に基づき、第1の値に対応付けられた信号又は第2の値に対応付けられた信号を出力可能に構成される信号出力回路と、を備え、
     前記駆動回路は、所定の基準電圧を昇圧することでブーストラインにブースト電圧を発生可能に構成される昇圧回路と、前記ブースト電圧に応じた調整用電流を前記ブーストラインから引き込むことで前記ブースト電圧を調整可能に構成される調整回路と、を有し、前記リード動作が行われる場合、当該リード動作において、調整された前記ブースト電圧を前記リード用電圧として前記第1トランジスタ及び前記第2トランジスタの各ゲートに供給する
    、不揮発性メモリ。
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