JP2000322896A - フラッシュメモリ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】単一電源動作のフラッシュメモリにおいて、低
消費電力化を実現する。 【解決手段】通常読み出し時のメモリMOSのゲート駆
動電圧をN型デプレッションMOSによるクランプ電圧
とし、電流センス型センスアンプ回路を用いて読み出
す。 【効果】広範囲の電源電圧で消費電力を低減した読み出
し動作が可能となる。
消費電力化を実現する。 【解決手段】通常読み出し時のメモリMOSのゲート駆
動電圧をN型デプレッションMOSによるクランプ電圧
とし、電流センス型センスアンプ回路を用いて読み出
す。 【効果】広範囲の電源電圧で消費電力を低減した読み出
し動作が可能となる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はシングルチップマイ
コン等に搭載される単一電源動作のフラッシュメモリに
関する。
コン等に搭載される単一電源動作のフラッシュメモリに
関する。
【0002】
【従来の技術】単一電源動作のフラッシュメモリでは、
フローティングゲートに電子を注入し、メモリMOSの
しきい値電圧Vthを高くすることを消去と呼び、フロ
ーティングゲートから電子を放出し、メモリMOSのV
thを低くすることを書き込みと呼ぶ(この定義は逆に
設定される場合もある)。読み出し動作では、アドレス
デコーダで選択されたメモリMOSの電流の大小をセン
スアンプ回路にて論理出力に変換する。この時、メモリ
MOSが消去状態であれば“H”、書き込み状態であれ
ば“L”を出力する。また、読み出し動作では、データ
の信頼性を保つため、メモリMOSのゲートを駆動する
電圧を、ワード線ディスターブを起こさないような電圧
とする必要がある他、メモリMOSの電流を稼ぐため、
換言すれば高速動作を実現するため、なるべく高い電圧
としたい。
フローティングゲートに電子を注入し、メモリMOSの
しきい値電圧Vthを高くすることを消去と呼び、フロ
ーティングゲートから電子を放出し、メモリMOSのV
thを低くすることを書き込みと呼ぶ(この定義は逆に
設定される場合もある)。読み出し動作では、アドレス
デコーダで選択されたメモリMOSの電流の大小をセン
スアンプ回路にて論理出力に変換する。この時、メモリ
MOSが消去状態であれば“H”、書き込み状態であれ
ば“L”を出力する。また、読み出し動作では、データ
の信頼性を保つため、メモリMOSのゲートを駆動する
電圧を、ワード線ディスターブを起こさないような電圧
とする必要がある他、メモリMOSの電流を稼ぐため、
換言すれば高速動作を実現するため、なるべく高い電圧
としたい。
【0003】従来、前記メモリセル駆動電圧の生成には
オペアンプ回路を用いていた。図5に特開平10−214496
号公報中の図12にも示されているオペアンプ回路を用
いた読み出し電圧生成回路の構成の概略を示す。この読
み出し電圧生成回路は、基準電圧発生回51,第一の定
電圧発生回路52,第二の定電圧発生回路53より構成
される。
オペアンプ回路を用いていた。図5に特開平10−214496
号公報中の図12にも示されているオペアンプ回路を用
いた読み出し電圧生成回路の構成の概略を示す。この読
み出し電圧生成回路は、基準電圧発生回51,第一の定
電圧発生回路52,第二の定電圧発生回路53より構成
される。
【0004】基準電圧発生回路51は、電源電圧及び温
度に依存せずにある一定の基準電圧Vrefを発生する
回路である。
度に依存せずにある一定の基準電圧Vrefを発生する
回路である。
【0005】第一の定電圧発生回路52は、基準電圧V
refを参照電圧として、出力回路をクランプ電圧Vr
efAに負帰還制御する回路である。具体的には、NMOS
Q1と帰還抵抗回路(ラダー抵抗回路)54とによって構
成されたソースフォロア回路を出力回路として備えると
共に、オペアンプOP1を持ち、オペアンプOP1の非
反転入力端子(+)に基準電圧Vrefを受け、オペア
ンプOP1の反転入力端子(−)に出力回路からの帰還
信号を受け、オペアンプOP1の出力によってNMOS
Q1のコンダクタンスを制御する。クランプ電圧Vre
fAは、帰還抵抗回路54の分圧比と基準電圧Vref
とによって定まる一定の電圧になる。このクランプ電圧
VrefAは、論理的には電源電圧Vccに依存しな
い。また、第一の定電圧発生回路52ではプロセスバラ
ツキによる基準電圧Vrefの変動を帰還抵抗回路54
を調整することで補正を行っている。
refを参照電圧として、出力回路をクランプ電圧Vr
efAに負帰還制御する回路である。具体的には、NMOS
Q1と帰還抵抗回路(ラダー抵抗回路)54とによって構
成されたソースフォロア回路を出力回路として備えると
共に、オペアンプOP1を持ち、オペアンプOP1の非
反転入力端子(+)に基準電圧Vrefを受け、オペア
ンプOP1の反転入力端子(−)に出力回路からの帰還
信号を受け、オペアンプOP1の出力によってNMOS
Q1のコンダクタンスを制御する。クランプ電圧Vre
fAは、帰還抵抗回路54の分圧比と基準電圧Vref
とによって定まる一定の電圧になる。このクランプ電圧
VrefAは、論理的には電源電圧Vccに依存しな
い。また、第一の定電圧発生回路52ではプロセスバラ
ツキによる基準電圧Vrefの変動を帰還抵抗回路54
を調整することで補正を行っている。
【0006】第二の定電圧発生回路53は、前記クラン
プ電圧VrefAを参照電圧として、出力回路をクラン
プ電圧VfixAに負帰還制御する回路である。具体的
には、NMOSQ2と帰還抵抗R1,R2とによって構
成されたソースフォロア回路を出力回路として備えると
共に、オペアンプOP2を持ち、オペアンプOP2の非
反転入力端子(+)にクランプ電圧VrefAを受け、
オペアンプOP2の反転入力端子(−)に出力回路から
の帰還信号を受け、オペアンプOP2の出力によってN
MOSQ2のコンダクタンスを制御する。クランプ電圧
VfixAは、帰還抵抗R1,R2の分圧比とクランプ
電圧VrefAとによって定まる一定の電圧になる。こ
のクランプ電圧VfixAは、論理的には電源電圧Vc
cに依存しない。
プ電圧VrefAを参照電圧として、出力回路をクラン
プ電圧VfixAに負帰還制御する回路である。具体的
には、NMOSQ2と帰還抵抗R1,R2とによって構
成されたソースフォロア回路を出力回路として備えると
共に、オペアンプOP2を持ち、オペアンプOP2の非
反転入力端子(+)にクランプ電圧VrefAを受け、
オペアンプOP2の反転入力端子(−)に出力回路から
の帰還信号を受け、オペアンプOP2の出力によってN
MOSQ2のコンダクタンスを制御する。クランプ電圧
VfixAは、帰還抵抗R1,R2の分圧比とクランプ
電圧VrefAとによって定まる一定の電圧になる。こ
のクランプ電圧VfixAは、論理的には電源電圧Vc
cに依存しない。
【0007】前記クランプ電圧VfixAをメモリMO
Sの駆動電圧として使用することにより、ワード線ディ
スターブ電圧以下で可能な限り高い電圧での読み出し動
作が可能となる。
Sの駆動電圧として使用することにより、ワード線ディ
スターブ電圧以下で可能な限り高い電圧での読み出し動
作が可能となる。
【0008】一方、オペアンプではバイアス電流を必要
とし、読み出し動作中常に一定の直流電流を流している
(数mA程度)。このため、サブアクティブモード等の
低消費電力モードでも消費電力が小さくならないという
問題を生じる。
とし、読み出し動作中常に一定の直流電流を流している
(数mA程度)。このため、サブアクティブモード等の
低消費電力モードでも消費電力が小さくならないという
問題を生じる。
【0009】図6に従来使用されている電流電圧変換型
センスアンプ回路(以下I−V変換型センスアンプ回路
と称す)の構成の概略を示す。負荷PMOS61,検出
用インバータ62,ゲートバイアス回路63から構成さ
れ、Yセレクタ110,111,選択MOS102,メモリ
MOS101と接続する。読み出し動作時、ソース電位
制御回路104はメモリMOS101のソースにGND
電位を供給する。メモリMOS101が消去状態である
時は、メモリMOS101の電流が微小となり、負荷P
MOS61とメモリMOS101とで分圧されるノード
cの電位は、検出用インバータ62のロジカルスレッシ
ョルド電圧VLT以上になり、検出用インバータ62は
GND電位レベル“0”を出力する。一方、メモリMO
S101が書き込み状態である時は、メモリMOS10
1の電流が大となり、ノードcの電位は検出用インバー
タ62のロジカルスレッショルド電圧VLT以下にな
り、検出用インバータ62は電源電圧電位レベル“1”
を出力する。
センスアンプ回路(以下I−V変換型センスアンプ回路
と称す)の構成の概略を示す。負荷PMOS61,検出
用インバータ62,ゲートバイアス回路63から構成さ
れ、Yセレクタ110,111,選択MOS102,メモリ
MOS101と接続する。読み出し動作時、ソース電位
制御回路104はメモリMOS101のソースにGND
電位を供給する。メモリMOS101が消去状態である
時は、メモリMOS101の電流が微小となり、負荷P
MOS61とメモリMOS101とで分圧されるノード
cの電位は、検出用インバータ62のロジカルスレッシ
ョルド電圧VLT以上になり、検出用インバータ62は
GND電位レベル“0”を出力する。一方、メモリMO
S101が書き込み状態である時は、メモリMOS10
1の電流が大となり、ノードcの電位は検出用インバー
タ62のロジカルスレッショルド電圧VLT以下にな
り、検出用インバータ62は電源電圧電位レベル“1”
を出力する。
【0010】メモリMOS101の駆動電位(図5中の
クランプ電圧VfixA)は理論的には電源電圧Vcc
に依存しないが、実際には電源電圧Vccがクランプ電
圧以下となると、電源電圧Vccを出力する。Vccが
クランプ電圧以下となるような低電圧領域では、メモリ
MOSの駆動電圧がVccとなり、書き込み状態のメモ
リMOS101の電流が減少する。よって、読み出し速
度の劣化または、誤読み出しの可能性を有する。
クランプ電圧VfixA)は理論的には電源電圧Vcc
に依存しないが、実際には電源電圧Vccがクランプ電
圧以下となると、電源電圧Vccを出力する。Vccが
クランプ電圧以下となるような低電圧領域では、メモリ
MOSの駆動電圧がVccとなり、書き込み状態のメモ
リMOS101の電流が減少する。よって、読み出し速
度の劣化または、誤読み出しの可能性を有する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低消
費電力化が可能な単一電源動作のフラッシュメモリを提
供することにある。
費電力化が可能な単一電源動作のフラッシュメモリを提
供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によるフラッシュ
メモリにおいては、通常読み出し時に際しては、メモリ
MOSのゲート駆動電圧生成回路を、外部から供給され
る通常の電源電圧をN型デプレッションMOSのVth
の絶対値と、N型デプレッションMOSのゲート電圧の
和の値以下にクランプするDMOSクランプ回路とす
る。N型デプレッションMOSのVthの絶対値と、N
型デプレッションMOSのゲート電圧の和の値は、消去
状態のメモリMOSのVthと書き込み状態のメモリM
OSのVthの間とし、上限をメモリMOSがワード線デ
ィスターブを起こさないような値とする。一方、消去後
のベリファイ,書き込み後のベリファイに際しては、現
状の消去後のベリファイ用電源、書き込み後のベリファ
イ用電源を用いてベリファイを行う。また、通常読み出
し時のセンスアンプ回路には、書き込み状態のメモリM
OSのVthがメモリMOSのゲート駆動電圧以下、消
去状態のメモリMOSのVthがメモリMOSのゲート
駆動電圧以上であれば正常な値を出力する、換言すれば
メモリMOSの電流の有無を検出する、高速電流センス
型センスアンプ回路を使用する。一方、書き込み後のベ
リファイ,消去後のベリファイに際しては、メモリMO
Sの書き込みレベル及び消去レベルをモニタ可能な現状
の、I−V変換型センスアンプ回路を使用する。
メモリにおいては、通常読み出し時に際しては、メモリ
MOSのゲート駆動電圧生成回路を、外部から供給され
る通常の電源電圧をN型デプレッションMOSのVth
の絶対値と、N型デプレッションMOSのゲート電圧の
和の値以下にクランプするDMOSクランプ回路とす
る。N型デプレッションMOSのVthの絶対値と、N
型デプレッションMOSのゲート電圧の和の値は、消去
状態のメモリMOSのVthと書き込み状態のメモリM
OSのVthの間とし、上限をメモリMOSがワード線デ
ィスターブを起こさないような値とする。一方、消去後
のベリファイ,書き込み後のベリファイに際しては、現
状の消去後のベリファイ用電源、書き込み後のベリファ
イ用電源を用いてベリファイを行う。また、通常読み出
し時のセンスアンプ回路には、書き込み状態のメモリM
OSのVthがメモリMOSのゲート駆動電圧以下、消
去状態のメモリMOSのVthがメモリMOSのゲート
駆動電圧以上であれば正常な値を出力する、換言すれば
メモリMOSの電流の有無を検出する、高速電流センス
型センスアンプ回路を使用する。一方、書き込み後のベ
リファイ,消去後のベリファイに際しては、メモリMO
Sの書き込みレベル及び消去レベルをモニタ可能な現状
の、I−V変換型センスアンプ回路を使用する。
【0013】前記DMOSクランプ回路は、外部より供
給する電源電圧VccからメモリMOSのゲートを駆動
するゲート駆動電圧を生成する働きがある。更に外部電
源電圧Vccが変動してもゲート駆動電圧を一定の電圧
にクランプする働きを有する。更に前記電流センス型セ
ンスアンプ回路は、メモリMOS電流の有無を検出して
電圧レベルに変換し、論理値“H”又は“L”を出力す
る働きを有する。
給する電源電圧VccからメモリMOSのゲートを駆動
するゲート駆動電圧を生成する働きがある。更に外部電
源電圧Vccが変動してもゲート駆動電圧を一定の電圧
にクランプする働きを有する。更に前記電流センス型セ
ンスアンプ回路は、メモリMOS電流の有無を検出して
電圧レベルに変換し、論理値“H”又は“L”を出力す
る働きを有する。
【0014】
【発明の実施の形態】(実施例1)図1に本発明の読み
出し回路の概略を示す。通常読み出し用電源105,書
き込み後のベリファイ用電源106及び消去後のベリフ
ァイ用電源107が切り換えスイッチ108を介してワ
ード線駆動用のレベルシフト回路109の電源端子に接
続する。ワード線WLにはメモリMOS101が接続
し、メモリMOS101のソースがソース電位制御回路1
04と接続する。メモリMOS101のドレインは、副
ビット線SBLに接続し、選択MOS102,103を
介してビット線BLに接続する。ビット線BLは、Yセ
レクタ110,111を介してI−V変換型センスアン
プ回路112と電流センス型センスアンプ回路113に
接続する。上記二種類のセンスアンプ回路は、データ線
初期化信号PREとセンスアンプ起動信号SACとモー
ド切り換え信号MODCにて制御され、出力を切り換え
スイッチ114を介してSOUTとして出力する。
出し回路の概略を示す。通常読み出し用電源105,書
き込み後のベリファイ用電源106及び消去後のベリフ
ァイ用電源107が切り換えスイッチ108を介してワ
ード線駆動用のレベルシフト回路109の電源端子に接
続する。ワード線WLにはメモリMOS101が接続
し、メモリMOS101のソースがソース電位制御回路1
04と接続する。メモリMOS101のドレインは、副
ビット線SBLに接続し、選択MOS102,103を
介してビット線BLに接続する。ビット線BLは、Yセ
レクタ110,111を介してI−V変換型センスアン
プ回路112と電流センス型センスアンプ回路113に
接続する。上記二種類のセンスアンプ回路は、データ線
初期化信号PREとセンスアンプ起動信号SACとモー
ド切り換え信号MODCにて制御され、出力を切り換え
スイッチ114を介してSOUTとして出力する。
【0015】消去後のベリファイ及び書き込み後のベリ
ファイに際しては、従来と同様に消去後のベリファイ用
電源107及び書き込み後のベリファイ用電源106に
てメモリMOS101のゲートを駆動し、I−V変換型
センスアンプ回路112を用いて、消去レベル及び書き
込みレベルの設定を行う。
ファイに際しては、従来と同様に消去後のベリファイ用
電源107及び書き込み後のベリファイ用電源106に
てメモリMOS101のゲートを駆動し、I−V変換型
センスアンプ回路112を用いて、消去レベル及び書き
込みレベルの設定を行う。
【0016】一方、通常の読み出しに際しては、通常読
み出し用電源105にてメモリMOS101のゲートを
駆動し、電流センス型センスアンプ回路113を用いて
データを読み出す。
み出し用電源105にてメモリMOS101のゲートを
駆動し、電流センス型センスアンプ回路113を用いて
データを読み出す。
【0017】図1中の通常読み出し用電源105の構成
を図2に示す。本回路は、外部から供給される通常の電
源電圧Vccとクランプ電圧出力ノードVCLとの間に
N型デプレッションMOS21のドレイン・ソースが直
列に接続され、そのゲートにゲートバイアス回路22の
出力Vbが印加される。クランプ電圧出力ノードVCL
は、N型デプレッションMOS21のVthの絶対値と
ゲートバイアス回路22の出力Vbとの和の値となる。
例えば、N型デプレッションMOS21のVthが−
3.0V,Vbが0.5Vの場合、VCLは3.5Vとな
る。
を図2に示す。本回路は、外部から供給される通常の電
源電圧Vccとクランプ電圧出力ノードVCLとの間に
N型デプレッションMOS21のドレイン・ソースが直
列に接続され、そのゲートにゲートバイアス回路22の
出力Vbが印加される。クランプ電圧出力ノードVCL
は、N型デプレッションMOS21のVthの絶対値と
ゲートバイアス回路22の出力Vbとの和の値となる。
例えば、N型デプレッションMOS21のVthが−
3.0V,Vbが0.5Vの場合、VCLは3.5Vとな
る。
【0018】上記クランプ電圧出力ノードVCLの値
は、電流センス型センスアンプ回路がメモリMOS電流
の有無をセンスする特性と、書き込み状態のメモリMO
Sのデータを保証することより、消去状態のメモリMO
SのVthと書き込み状態のメモリMOSのVthの間
とし、上限をメモリMOSが消去動作を起こさないよう
な値とする。
は、電流センス型センスアンプ回路がメモリMOS電流
の有無をセンスする特性と、書き込み状態のメモリMO
Sのデータを保証することより、消去状態のメモリMO
SのVthと書き込み状態のメモリMOSのVthの間
とし、上限をメモリMOSが消去動作を起こさないよう
な値とする。
【0019】また、上記クランプ電圧出力ノードVCL
の生成に際し発生する消費電力は、ゲートバイアス回路
22の消費電力のみとなり、ゲートバイアス回路22の
消費電力を抑えることにより、低消費電力化が可能とな
る。
の生成に際し発生する消費電力は、ゲートバイアス回路
22の消費電力のみとなり、ゲートバイアス回路22の
消費電力を抑えることにより、低消費電力化が可能とな
る。
【0020】図2中のゲートバイアス回路22の構成を
図3に示す。動作クロックCLKによりPMOS31,
32が排他動作を行う。PMOS31がオンすると容量
33の両端電圧が共にVccとなり容量33は放電状態
となる。次いでPMOS32がオンすると、PMOS3
2,NMOS34を介して容量33の充電電流がGNDに
向かって流れ、これによって、NMOS34のゲート・
ソース間電位Vbが確立する。さらにPMOS32がオ
フ,PMOS31がオンとなれば上記初期状態に戻り容
量33は放電モードとなり充電電流をオフする。ここ
で、一旦確立したNMOS34のゲート・ソース間電位
Vbは、NMOS34のサブスレッショルド電流で抜か
れる以外のリークパスがないため、その放電時定数は、
動作クロックCLKの幅に対して十分長くなる。よって
動作クロックにより断続的に容量33の充電電流を供給
することにより電位を維持することができる。本回路
は、VccからGNDへの直流パスがなく、動作クロッ
クCLKの切り換え時にほとんどの電流を消費する。よ
って動作クロックが低速になるほど低消費電力化に効果
を発揮する。例えばこのゲートバイアス回路がマイコン
の低消費電力モードで消費する電流は、数十nA程度と
小さい。
図3に示す。動作クロックCLKによりPMOS31,
32が排他動作を行う。PMOS31がオンすると容量
33の両端電圧が共にVccとなり容量33は放電状態
となる。次いでPMOS32がオンすると、PMOS3
2,NMOS34を介して容量33の充電電流がGNDに
向かって流れ、これによって、NMOS34のゲート・
ソース間電位Vbが確立する。さらにPMOS32がオ
フ,PMOS31がオンとなれば上記初期状態に戻り容
量33は放電モードとなり充電電流をオフする。ここ
で、一旦確立したNMOS34のゲート・ソース間電位
Vbは、NMOS34のサブスレッショルド電流で抜か
れる以外のリークパスがないため、その放電時定数は、
動作クロックCLKの幅に対して十分長くなる。よって
動作クロックにより断続的に容量33の充電電流を供給
することにより電位を維持することができる。本回路
は、VccからGNDへの直流パスがなく、動作クロッ
クCLKの切り換え時にほとんどの電流を消費する。よ
って動作クロックが低速になるほど低消費電力化に効果
を発揮する。例えばこのゲートバイアス回路がマイコン
の低消費電力モードで消費する電流は、数十nA程度と
小さい。
【0021】図1中のI−V変換型センスアンプ回路1
12の構成を図8に示す。I−V変換型センスアンプ回
路は、第一のデータ線初期化回路81,第二のデータ線
初期化回路82,メモリMOSのドレイン電圧を一定に
保つ電圧クランプ回路83,データ検出部84,消去後
のベリファイ用の負荷PMOS85,書き込み後のベリ
ファイ用の負荷PMOS86,データ線ディスチャージ
NMOS87,88から構成される。図9に動作タイミ
ングを示す。書き込み及び消去後のベリファイ時、起動
信号IVSAC,SACの立ち上がりから1ショットパ
ルスで初期設定信号IVPREを生成し、第一のデータ
線初期化回路81,第二のデータ線初期化回路82でデ
ータ線INの初期化を行う。IVPREの立ち下がりで
初期設定プリチャージ電流はOFFし、書き込み後のベ
リファイ時には負荷PMOS86から、また、消去後の
ベリファイ時には負荷PMOS85からメモリMOSに
向かっての電流を生じる。この時メモリMOSの動作抵
抗と負荷PMOSの動作抵抗の分圧比で定まるノードd
のレベルをデータ検出部84にて論理出力に変換する。
その後、IVSAC,SACが立ち下がりベルファイ動
作を終了すると、データ線ディスチャージNMOS8
7,88がONし、データ線の電位を引き抜く。また、
データ線ディスチャージNMOS87,88は通常読み
出しモードでのディスチャージ動作も兼用しており、読
み出し終了後にデータ線の電位を引き抜いている。
12の構成を図8に示す。I−V変換型センスアンプ回
路は、第一のデータ線初期化回路81,第二のデータ線
初期化回路82,メモリMOSのドレイン電圧を一定に
保つ電圧クランプ回路83,データ検出部84,消去後
のベリファイ用の負荷PMOS85,書き込み後のベリ
ファイ用の負荷PMOS86,データ線ディスチャージ
NMOS87,88から構成される。図9に動作タイミ
ングを示す。書き込み及び消去後のベリファイ時、起動
信号IVSAC,SACの立ち上がりから1ショットパ
ルスで初期設定信号IVPREを生成し、第一のデータ
線初期化回路81,第二のデータ線初期化回路82でデ
ータ線INの初期化を行う。IVPREの立ち下がりで
初期設定プリチャージ電流はOFFし、書き込み後のベ
リファイ時には負荷PMOS86から、また、消去後の
ベリファイ時には負荷PMOS85からメモリMOSに
向かっての電流を生じる。この時メモリMOSの動作抵
抗と負荷PMOSの動作抵抗の分圧比で定まるノードd
のレベルをデータ検出部84にて論理出力に変換する。
その後、IVSAC,SACが立ち下がりベルファイ動
作を終了すると、データ線ディスチャージNMOS8
7,88がONし、データ線の電位を引き抜く。また、
データ線ディスチャージNMOS87,88は通常読み
出しモードでのディスチャージ動作も兼用しており、読
み出し終了後にデータ線の電位を引き抜いている。
【0022】図10に書き込み時及び消去時のI−V変
換型センスアンプ回路の負荷PMOSとメモリMOSの電流
特性を示す。負荷PMOSは、負荷抵抗として動作し、
また、この時センスアンプ電源電圧がある一定の電圧に
クランプされるため、ある電流値に固定される。一方、
メモリMOSは、ソースがGNDに接続され、ドレイン
が電圧クランプ回路83により、ある一定の値にクラン
プされるので二乗曲線の特性となる。この特性は書き込
み動作を行うと左に平行移動し、消去動作を行うと右に
平行移動する。I−V変換型センスアンプ回路はメモリ
MOSの電流値が負荷PMOSの電流値以下では“L”
を出力し、メモリMOSの電流値が負荷PMOSの電流
値以上では“H”を出力する。よってメモリMOSのV
thを書き込みレベルに設定する場合は、ワード線電位
を設定したい書き込みレベル+ΔV(ΔVは負荷PMO
Sサイズに依存するため、任意に設定可能)として書き
込み動作を行い、I−V変換型センスアンプ回路の出力
が“L”から“H”への切り換わる点をモニタすればよ
い。同様にメモリMOSのVthを消去レベルに設定す
る場合は、ワード線電位を設定したい消去レベル+ΔV
として消去動作を行い、I−V変換型センスアンプ回路
の出力が“H”から“L”への切り換わる点をモニタす
ればよい。このようにI−V変換型センスアンプ回路を
用いることで書き込みレベル及び消去レベルを任意の値
に設定可能である。
換型センスアンプ回路の負荷PMOSとメモリMOSの電流
特性を示す。負荷PMOSは、負荷抵抗として動作し、
また、この時センスアンプ電源電圧がある一定の電圧に
クランプされるため、ある電流値に固定される。一方、
メモリMOSは、ソースがGNDに接続され、ドレイン
が電圧クランプ回路83により、ある一定の値にクラン
プされるので二乗曲線の特性となる。この特性は書き込
み動作を行うと左に平行移動し、消去動作を行うと右に
平行移動する。I−V変換型センスアンプ回路はメモリ
MOSの電流値が負荷PMOSの電流値以下では“L”
を出力し、メモリMOSの電流値が負荷PMOSの電流
値以上では“H”を出力する。よってメモリMOSのV
thを書き込みレベルに設定する場合は、ワード線電位
を設定したい書き込みレベル+ΔV(ΔVは負荷PMO
Sサイズに依存するため、任意に設定可能)として書き
込み動作を行い、I−V変換型センスアンプ回路の出力
が“L”から“H”への切り換わる点をモニタすればよ
い。同様にメモリMOSのVthを消去レベルに設定す
る場合は、ワード線電位を設定したい消去レベル+ΔV
として消去動作を行い、I−V変換型センスアンプ回路
の出力が“H”から“L”への切り換わる点をモニタす
ればよい。このようにI−V変換型センスアンプ回路を
用いることで書き込みレベル及び消去レベルを任意の値
に設定可能である。
【0023】図1中の電流センス型センスアンプ回路1
13の構成を図4に示す。電流センス型センスアンプ回
路はメモリMOSのドレイン電圧を一定に保つ電圧クラ
ンプ回路41,データ検出部42,メモリMOS電流増
幅部43,データ線初期化PMOS44から構成され
る。図7に動作タイミングをしめす。通常読み出し動作
時、モード切り換え信号MODCは“H”となり、起動
信号CSACの立ち上がりから1ショットパルスで初期
設定信号CPREを生成し、データ線初期化PMOS4
4でデータ線INの初期化を行う。CPREの立ち下が
りで初期設定プリチャージ電流はOFFし、書き込み,
消去の状態に応じた電流が経路aに流れる。この電流を
メモリMOS電流増幅部43で増幅し、データ検出部4
2で論理出力に変換する。メモリMOSが消去状態であ
れば経路aに電流が生じないため、ノードbはCPRE
とNMOS45によりGNDレベルとなる。よって、出
力OUTは、“L”を出力する。メモリMOSが書き込
み状態であれば経路aに電流が生じ、メモリMOS電流
増幅部43で増幅され、ノードbは電源電圧Vcc近くの
レベルとなる。よって、出力OUTは、“H”を出力す
る。また、書き込み状態のメモリMOS電流が低電圧領
域で減少してしまったとしても、メモリMOS電流増幅
部43で増幅するため、正常動作を期待できる。以上よ
り、本センスアンプは、メモリMOS電流の有無そのも
のを検出可能であり、ワード線駆動電位が書き込み状態
のメモリMOSのVthと消去状態のメモリMOSのV
thの間の電位であれば、安定した動作を望める。
13の構成を図4に示す。電流センス型センスアンプ回
路はメモリMOSのドレイン電圧を一定に保つ電圧クラ
ンプ回路41,データ検出部42,メモリMOS電流増
幅部43,データ線初期化PMOS44から構成され
る。図7に動作タイミングをしめす。通常読み出し動作
時、モード切り換え信号MODCは“H”となり、起動
信号CSACの立ち上がりから1ショットパルスで初期
設定信号CPREを生成し、データ線初期化PMOS4
4でデータ線INの初期化を行う。CPREの立ち下が
りで初期設定プリチャージ電流はOFFし、書き込み,
消去の状態に応じた電流が経路aに流れる。この電流を
メモリMOS電流増幅部43で増幅し、データ検出部4
2で論理出力に変換する。メモリMOSが消去状態であ
れば経路aに電流が生じないため、ノードbはCPRE
とNMOS45によりGNDレベルとなる。よって、出
力OUTは、“L”を出力する。メモリMOSが書き込
み状態であれば経路aに電流が生じ、メモリMOS電流
増幅部43で増幅され、ノードbは電源電圧Vcc近くの
レベルとなる。よって、出力OUTは、“H”を出力す
る。また、書き込み状態のメモリMOS電流が低電圧領
域で減少してしまったとしても、メモリMOS電流増幅
部43で増幅するため、正常動作を期待できる。以上よ
り、本センスアンプは、メモリMOS電流の有無そのも
のを検出可能であり、ワード線駆動電位が書き込み状態
のメモリMOSのVthと消去状態のメモリMOSのV
thの間の電位であれば、安定した動作を望める。
【0024】(実施例2)図11に実施例1のフラッシ
ュメモリのマイクロコンピュータへの搭載例を示す。マ
イクロコンピュータ1101には、フラッシュメモリ1
102,中央処理装置1106,ランダムアクセスメモ
リ1107,タイマ1108,シリアル1109等が内
蔵され、外部から供給される単一の電源電圧Vccを動
作電源とする。フラッシュメモリ1102の通常読み出
し動作では、前記電源電圧Vccを通常読み出し用電源
105により、書き込み状態のメモリMOSのVthと
消去状態のメモリMOSのVthの間の電圧にクランプ
し、ワードドライバ109の電源としてメモリセルアレ
イ1104中のメモリMOSのゲートを駆動する。更に
通常読み出し動作では、メモリMOS電流の有無を検出
する電流センス型センスアンプ回路113にてデータバ
ス1105へのデータ出力を行う。本実施例によれば、
マイクロコンピュータのプログラム実行時での低消費,
低電圧動作が可能となる。
ュメモリのマイクロコンピュータへの搭載例を示す。マ
イクロコンピュータ1101には、フラッシュメモリ1
102,中央処理装置1106,ランダムアクセスメモ
リ1107,タイマ1108,シリアル1109等が内
蔵され、外部から供給される単一の電源電圧Vccを動
作電源とする。フラッシュメモリ1102の通常読み出
し動作では、前記電源電圧Vccを通常読み出し用電源
105により、書き込み状態のメモリMOSのVthと
消去状態のメモリMOSのVthの間の電圧にクランプ
し、ワードドライバ109の電源としてメモリセルアレ
イ1104中のメモリMOSのゲートを駆動する。更に
通常読み出し動作では、メモリMOS電流の有無を検出
する電流センス型センスアンプ回路113にてデータバ
ス1105へのデータ出力を行う。本実施例によれば、
マイクロコンピュータのプログラム実行時での低消費,
低電圧動作が可能となる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、Vcc=2.2V程度
のような低電圧からVcc=5.5V程度のような高電
圧まで低消費電力化を実現したフラッシュメモリの読み
出し動作が実現できる。
のような低電圧からVcc=5.5V程度のような高電
圧まで低消費電力化を実現したフラッシュメモリの読み
出し動作が実現できる。
【図1】本発明の実施例の構成を示すブロック図。
【図2】図1における通常読み出し用電源の構成。
【図3】図2におけるゲートバイアス回路の構成。
【図4】図1における電流センス型センスアンプ回路の
構成。
構成。
【図5】従来の通常読み出し用電源の構成。
【図6】従来の電流−電圧変換型センスアンプ回路の概
略図。
略図。
【図7】図4におけるタイミング図。
【図8】図1におけるI−V変換型センスアンプ回路の
構成。
構成。
【図9】図8におけるタイミング図。
【図10】図8における負荷PMOSとメモリMOSの
電流特性。
電流特性。
【図11】図1の実施例のマイクロコンピュータへの応
用を示す概略図。
用を示す概略図。
101…メモリMOS、102,103…選択MOS、
104…ソース電位制御回路、105…通常読み出し用
電源、106…書き込み後のベリファイ用電源、107
…消去後のベリファイ用電源、108,114…切り換
えスイッチ、109…レベルシフト回路、110,11
1…Yセレクタ、112…I−V変換型センスアンプ回
路、113…電流センス型センスアンプ回路、WL…ワ
ード線、SBL…副ビット線、BL…ビット線、DL…
データ線、21…N型デプレッションMOS、22…ゲ
ートバイアス回路、31,32…PMOS、33…容
量、34…NMOS、41…電圧クランプ回路、42…
データ検出部、43…メモリMOS電流増幅部、44…
データ初期化PMOS、51…基準電圧発生回路、52
…第一の定電圧発生回路、53…第二の定電圧発生回
路、54…帰還抵抗回路、61…負荷PMOS、62…
検出用インバータ、63…ゲートバイアス回路、81…
第一のデータ線初期化回路、82…第二のデータ線初期
化回路、83…電圧クランプ回路、84…データ検出
部、85…消去後のベリファイ用の負荷PMOS、86
…書き込み後のベリファイ用の負荷PMOS、87,8
8…データ線ディスチャージNMOS、1101…マイ
クロコンピュータ、1102…フラッシュメモリの通常
読み出し回路の概略、1103…電源電圧Vcc、1104
…メモリセルアレイ、1105…データバス、1106
…中央処理装置、1107…ランダムアクセスメモリ、
1108…タイマ、1109…シリアル。
104…ソース電位制御回路、105…通常読み出し用
電源、106…書き込み後のベリファイ用電源、107
…消去後のベリファイ用電源、108,114…切り換
えスイッチ、109…レベルシフト回路、110,11
1…Yセレクタ、112…I−V変換型センスアンプ回
路、113…電流センス型センスアンプ回路、WL…ワ
ード線、SBL…副ビット線、BL…ビット線、DL…
データ線、21…N型デプレッションMOS、22…ゲ
ートバイアス回路、31,32…PMOS、33…容
量、34…NMOS、41…電圧クランプ回路、42…
データ検出部、43…メモリMOS電流増幅部、44…
データ初期化PMOS、51…基準電圧発生回路、52
…第一の定電圧発生回路、53…第二の定電圧発生回
路、54…帰還抵抗回路、61…負荷PMOS、62…
検出用インバータ、63…ゲートバイアス回路、81…
第一のデータ線初期化回路、82…第二のデータ線初期
化回路、83…電圧クランプ回路、84…データ検出
部、85…消去後のベリファイ用の負荷PMOS、86
…書き込み後のベリファイ用の負荷PMOS、87,8
8…データ線ディスチャージNMOS、1101…マイ
クロコンピュータ、1102…フラッシュメモリの通常
読み出し回路の概略、1103…電源電圧Vcc、1104
…メモリセルアレイ、1105…データバス、1106
…中央処理装置、1107…ランダムアクセスメモリ、
1108…タイマ、1109…シリアル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 重行 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 河野 淳一 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 木田 博之 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 Fターム(参考) 5B025 AD03 AD06 AE06
Claims (4)
- 【請求項1】外部電源端子に供給される単一の電源電圧
を動作電源とし、読み出し時のメモリMOSのゲート駆
動電圧が、外部から供給される通常の電源電圧を、N型
デプレッションMOSのVthの絶対値と、N型デプレ
ッションMOSのゲート電圧の和の値以下にクランプし
た電圧であることを特徴とするフラッシュメモリ。 - 【請求項2】請求項1において、N型デプレッションM
OSのゲート電圧を設定するゲートバイアス回路を有す
ることを特徴とするフラッシュメモリ。 - 【請求項3】請求項1において、N型デプレッションM
OSのVthの絶対値と、N型デプレッションMOSの
ゲート電圧の和の値が、消去状態のメモリMOSのVt
hと書き込み状態のメモリMOSのVthの間の電圧で
あることを特徴とするフラッシュメモリ。 - 【請求項4】請求項1において、特性の異なる二種類の
センスアンプ回路とセンスアンプ切り換え手段を有し、
消去後のベリファイ及び書き込み後のベリファイモード
と通常読み出しモードで使い分けていることを特徴とす
るフラッシュメモリ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12806999A JP2000322896A (ja) | 1999-05-10 | 1999-05-10 | フラッシュメモリ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12806999A JP2000322896A (ja) | 1999-05-10 | 1999-05-10 | フラッシュメモリ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000322896A true JP2000322896A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=14975692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12806999A Pending JP2000322896A (ja) | 1999-05-10 | 1999-05-10 | フラッシュメモリ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000322896A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100464951B1 (ko) * | 2002-03-28 | 2005-01-06 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 플래시 메모리 소모 전력 감소 장치 및 방법 |
| WO2005007413A1 (en) | 2003-07-22 | 2005-01-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head and its manufacture method |
-
1999
- 1999-05-10 JP JP12806999A patent/JP2000322896A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100464951B1 (ko) * | 2002-03-28 | 2005-01-06 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 플래시 메모리 소모 전력 감소 장치 및 방법 |
| WO2005007413A1 (en) | 2003-07-22 | 2005-01-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head and its manufacture method |
| EP2163389A1 (en) | 2003-07-22 | 2010-03-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head and its manufacture method |
| US7758158B2 (en) | 2003-07-22 | 2010-07-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head and its manufacture method |
| US8251491B2 (en) | 2003-07-22 | 2012-08-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink jet head and its manufacture method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060508 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20060508 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080722 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090210 |