JPH07226096A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPH07226096A
JPH07226096A JP1470394A JP1470394A JPH07226096A JP H07226096 A JPH07226096 A JP H07226096A JP 1470394 A JP1470394 A JP 1470394A JP 1470394 A JP1470394 A JP 1470394A JP H07226096 A JPH07226096 A JP H07226096A
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JP
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signal
power supply
circuit
level
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JP1470394A
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English (en)
Inventor
Kenichi Yamakura
賢一 山倉
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低消費電力化を図ることができる不揮発性半導
体記憶装置を提供する。 【構成】メモリセルアレイ5のビット線BL1〜BLn
に共通の出力線LCは、NMOSトランジスタ36を介
して電源生成回路13に接続されている。電源生成回路
13は電源VCCに基づいて選択されたビット線をプリチ
ャージするためのプリチャージ電源VPRを生成する。プ
リチャージ制御回路18はリード信号RD又はアドレス
信号ADに基づいて所定期間だけHレベルとなるプリチ
ャージパルス信号φ1を生成する。パルス信号φ1の入
力に基づいてトランジスタ36がオンし、選択されたビ
ット線は電源VPRによってプリチャージされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はデータを繰り返し書き込
むことができる不揮発性半導体記憶装置に関する。
【0002】このような記憶装置としてEPROM(er
asable programmable read only memory)、EEPRO
M(electrically erasable programmable read only m
emory )がある。
【0003】
【従来の技術】EPROMはワンチップマイクロコンピ
ュータのようなASIC(applicationspecific integra
ted circuit) に搭載されることが多い。従来のEPR
OMへのデータの書き込み、EPROMからのデータの
読み出しは、通常、非同期で行われる。EPROMへの
データの書き込みは汎用のEPROMライタによって行
われる。EPROMからのデータの読み出し時には、読
み出しに先立ってビット線がプリチャージされる。EP
ROMは非同期で動作するため、プリチャージのタイミ
ングが設定できない。そのため、ビット線は読み出し期
間中、プリチャージされる。選択されたメモリセルのオ
ン又はオフに基づくビット線の電位の微小変動がセンス
アンプによって増幅され、データが出力される。また、
近年の半導体装置の低電圧動作化に伴い、EPROMに
おいても低電圧化が要求されている。そのため、センス
アンプには、例えば、複数段のカレントミラー型アンプ
からなる高感度のものが使用されている。
【0004】また、EPROMがASICに搭載される
場合、EPROMは同期信号(クロック信号)に同期し
て動作するシステムの一部として組み込まれる。そのた
め、ASICにはアドレス信号、リード信号及び出力デ
ータをラッチするための複数のラッチ回路がEPROM
に対応して設けられる。これらのラッチ回路は内部のク
ロック信号に同期して動作し、EPROMがクロック信
号に同期して動作するものと見なせる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のEP
ROMのビット線は、読み出し期間中、プリチャージさ
れているため、消費電力が多くなり、低消費電力化の妨
げとなっている。
【0006】また、従来のEPROMがASICに搭載
される場合、EPROMに対応して複数のラッチ回路が
必要となるため、ASICの集積度が低下してしまう。
さらに、高感度のセンスアンプは多くの素子によって構
成されるため、これによっても集積度が低下していた。
【0007】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、低消費電力化を図るこ
とができる不揮発性半導体記憶装置を提供することにあ
る。本発明の別の目的は、集積度の低下を抑制しつつ、
非同期動作と同期動作との両方に対応できる不揮発性半
導体記憶装置を提供することにある。
【0008】さらに、本発明の別の目的は、センスアン
プを簡単な構成の感度の低いものとすることができ、集
積度を向上できる不揮発性半導体記憶装置を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明では、複数の不揮発性メモリセルト
ランジスタと、不揮発性メモリセルトランジスタが接続
された複数のビット線とを備えたメモリセルアレイと、
ビット線を所定の電位までプリチャージするためのプリ
チャージ電源と、メモリセルアレイから読み出されたデ
ータを増幅するためのセンスアンプと、アドレス信号に
基づいて複数のビット線を選択的に前記センスアンプに
接続するためのビット線選択回路と、センスアンプに接
続されるビット線にプリチャージ電源を供給するための
供給回路と、リード信号又はアドレス信号に基づき、セ
ンスアンプに接続されるビット線が所定期間プリチャー
ジされるように供給回路を制御するプリチャージ制御回
路とを設けた。
【0010】請求項2の発明では、プリチャージ制御回
路を、アドレス信号又はリード信号に基づいてパルス信
号を生成するパルス生成回路と、パルス信号と所定の制
御信号とを入力し、両信号に基づいて供給回路を所定期
間制御してビット線をプリチャージさせるためのプリチ
ャージパルス信号を出力する出力回路とを設けた。
【0011】請求項3の発明では、ビット線選択回路と
センスアンプとを接続するとともに、供給回路が接続さ
れ、かつ、複数のビット線に共通の出力線を設けた。請
求項4の発明では、直列に接続され、かつ、ゲートにデ
ータが入力される増幅用のPMOSトランジスタ及び増
幅用のNMOSトランジスタと、プリチャージパルス信
号が入力されていないときにのみオンされ、増幅用のP
MOS及びNMOSトランジスタを高電位電源及び低電
位電源に接続するための活性化トランジスタとによりセ
ンスアンプを構成し、増幅用のPMOS及びNMOSト
ランジスタ間から増幅したデータを出力するようにし
た。
【0012】請求項5の発明では、高電位電源に基づい
てプリチャージ電源を生成する電源生成回路を設けた。
請求項6の発明では、電源生成回路を、高電位電源に直
列に接続された複数のNMOSトランジスタで構成し、
最終段のNMOSトランジスタから高電位電源を降圧さ
せたプリチャージ電源を出力するようにした。
【0013】
【作用】請求項1によれば、センスアンプに接続される
ビット線には、供給回路によって所定期間だけプリチャ
ージ電源が供給される。そのため、消費電力が低減され
る。
【0014】請求項2によれば、アドレス信号又はリー
ド信号に基づいてパルス信号が生成され、そのパルス信
号と所定の制御信号とに基づいて供給回路を所定期間制
御ためのプリチャージパルス信号が出力される。従っ
て、制御信号を同期信号に同期した信号又は同期信号と
非同期の信号とすることにより、記憶装置が同期又は非
同期で動作する。
【0015】請求項3によれば、共通の出力線を介して
選択されたビット線がプリチャージされる。請求項4に
よれば、センスアンプはプリチャージパルス信号が入力
されていないときのみオンされるため、消費電力が低減
される。また、センスアンプが簡単な構成となり、集積
度が向上される。
【0016】請求項5によれば、プリチャージ電源は高
電位電源を降圧させて生成されるため、不揮発性メモリ
セルトランジスタへの誤書き込みが防止される。請求項
6によれば、電源生成回路は供給回路が動作していない
と、それ自体の消費電力はなく、消費電力が低減され
る。
【0017】
【実施例】以下、本発明をEPROMに具体化した一実
施例を図1〜図4に従って説明する。なお、本実施例に
おけるMOSトランジスタは、特にことわりがないかぎ
り、エンハンスメント型とする。
【0018】図1には本実施例のEPROM1が示され
ている。このEPROM1はASICに搭載されてい
る。EPROM1は入力バッファ2、ローデコーダ3、
コラムデコーダ4、メモリセルアレイ5、ビット線選択
回路6、センスアンプ7、電源生成回路13、プリチャ
ージ制御回路18、及び供給回路としてのNMOSトラ
ンジスタ36を備えている。さらに、EPROM1はデ
ータ書き込み用のコラムゲート回路15、プログラム用
デコーダ16及びプログラム回路17を備えている。E
PROM1には高電位電源としての電源VCCと低電位電
源としての接地GNDが供給されており、EPROM1
は両電源に基づいて動作する。
【0019】セルアレイ5は複数のワード線WL1〜W
Lm(mは2以上の自然数)、複数のビット線BL1〜
BLn(nは2以上の自然数)、及び多数の不揮発性メ
モリセルトランジスタC11〜Cmnからなる。なお、
図1ではワード線WL1,WLm、ビット線BL1,B
L2,BLn及びセルトランジスタC11,C12,C
1n,Cm1,Cm2,Cmnのみが図示されている。
各セルトランジスタC11〜Cmnはフローティングゲ
ートとコントロールゲートの2重構造を備えたNMOS
トランジスタからなる。各セルトランジスタC11〜C
mnのコントロールゲートはワード線WL1〜WLmの
いずれか1つに接続されている。各セルトランジスタC
11〜Cmnのドレインはビット線BL1〜BLnのい
ずれか1つに接続され、ソースは接地GNDに接続され
ている。
【0020】セルアレイ5にはローデコーダ3及びビッ
ト線選択回路6が接続されている。デコーダ3にはバッ
ファ2が接続されている。バッファ2は複数ビットより
なるアドレス信号ADを入力し、ローデコーダ3及びコ
ラムデコーダ4に出力する。
【0021】ローデコーダ3はバッファ2を介してアド
レス信号ADを入力する。デコーダ3はアドレス信号A
Dをデコードし、セルアレイ5のワード線WL1〜WL
mのうち、いずれか1つを選択する、すなわち、Hレベ
ルにする。
【0022】ビット線選択回路6にはコラムデコーダ4
が接続されている。デコーダ4はバッファ2を介してア
ドレス信号ADを入力する。デコーダ4はアドレス信号
ADを選択信号にデコードし、ビット線選択回路6に供
給する。
【0023】ビット線選択回路6は前記ビット線BL1
〜BLnに対応したNMOSトランジスタよりなるゲー
トトランジスタ6a1〜6anからなる。トランジスタ
6a1〜6anのドレインは前記ビット線BL1〜BL
nにそれぞれ接続され、ソースは共通の出力線LCに接
続されている。トランジスタ6a1〜6anのゲートは
前記デコーダ4に接続されている。トランジスタ6a1
〜6anのいずれか1つのみが前記デコーダ4の選択信
号によってオンされ、オンされたトランジスタは対応す
るビット線を前記出力線LCに選択的に接続する。
【0024】電源生成回路13は電源VCCに直列に接続
された複数のNMOSトランジスタ14からなる。各ト
ランジスタ14のゲートはそのドレインに接続されてい
る。電源生成回路13は前記ビット線BL1〜BLnの
いずれか1つをプリチャージするためのプリチャージ電
源VPRを生成し、最終段(電源VCCから最も離れた)ト
ランジスタ14から出力する。本実施例においてトラン
ジスタ14のしきい値電圧はVthである。従って、プリ
チャージ電源VPRは電源VCCよりも(Vth×トランジス
タ14の個数)だけ降圧された電圧となる。
【0025】電源生成回路13はトランジスタ36を介
して出力線LCに接続されている。トランジスタ36の
ゲートにはプリチャージ制御回路18からHレベルのプ
リチャージパルス信号φ1が入力される。トランジスタ
36はパルス信号φ1が入力されるとオンし、前記プリ
チャージ電源VPRを出力線LCに供給する。トランジス
タ36はパルス信号φ1が入力されないとオフし、電源
生成回路13と出力線LCとの接続を断つ。従って、ビ
ット線BL1〜BLnのいずれか1つが出力線LCに接
続されているとき、プリチャージ電源VPRが出力線LC
に供給されると、そのビット線がプリチャージ電源VPR
によってプリチャージされる。
【0026】センスアンプ7はPMOSトランジスタ
8、活性化トランジスタとしてのPMOS及びNMOS
トランジスタ9,10、NMOSトランジスタ11及び
CMOSインバータ12からなる。トランジスタ8〜1
1は電源VCC及び接地GNDとの間に直列に接続されて
いる。トランジスタ8,11のゲートは前記出力線LC
に接続されている。トランジスタ9のゲートには前記パ
ルス信号φ1が入力される。トランジスタ10のゲート
にはインバータ12を介して前記パルス信号φ1を反転
した信号が入力される。従って、パルス信号φ1が入力
されないと、トランジスタ9,10がオンしてセンスア
ンプ7が活性化される。このとき、出力線LCのレベル
に応じてトランジスタ8,11のいずれか一方のみがオ
ンし、出力線LCのレベルが電源VCC又は接地GNDの
レベルのデータ信号Doに反転増幅される。データ信号
Doはトランジスタスタ9,10間の出力端子から出力
される。
【0027】図2に示すように、プリチャージ制御回路
18にはアドレス信号AD及びリード信号RDが入力さ
れている。また、制御回路18にはASIC内部の制御
信号としてのプリチャージ許可信号φAが入力されてい
る。制御回路18はパルス生成回路19と、出力回路と
してのAND回路35とからなる。
【0028】パルス生成回路19はAND回路23及び
複数のExNOR(否定排他的論理和)回路20a0〜
20ax(xは自然数)を備えている。AND回路23
の一方の入力端子にはリード信号RDが入力されてい
る。AND回路23の他方の入力端子にはインバータ2
4を介してリード信号RDを反転した信号が入力されて
いる。インバータ24の出力端子と接地GNDとの間に
は信号伝播の遅延時間(ディレイ)を調節するためのコ
ンデンサ25が接続されている。AND回路23は2つ
の入力信号に基づく出力信号S23を出力する。
【0029】従って、リード信号RDがLレベルに保持
されている状態では、コンデンサ25はインバータ24
のHレベルの出力によって充電されている。AND回路
23の2つの入力がL,Hであるため、AND回路23
の出力はLレベルに保持されている。リード信号RDが
LレベルからHレベルに変化すると、コンデンサ25の
充電電荷はインバータ24によって放電され始める。コ
ンデンサ25の電圧がHレベル(AND回路23のしき
い値電圧以上)である間、AND回路23の2つの入力
は共にHレベルであるため、AND回路23の出力信号
S23はHレベルとなる。コンデンサ25の電圧がLレ
ベル(AND回路23のしきい値電圧未満)になると、
AND回路23の2つの入力はH,Lとなるため、AN
D回路23の出力信号S23はLレベルとなる。従っ
て、リード信号RDがLレベルからHレベルに変化して
からコンデンサ25の電圧がHからLに変化するまでの
期間、図3に示すようにトリガパルスT1が出力され
る。
【0030】なお、リード信号RDがHレベルからLレ
ベルに変化すると、コンデンサ25はインバータ24に
よって充電される。リード信号RDがLレベルであるた
め、AND回路23の出力信号S23はLレベルに保持
され、トリガパルスは出力されない。
【0031】ExNOR回路20a0〜20axの一方
の入力端子にはアドレス信号ADのビットA0〜Axが
それぞれ入力されている。ExNOR回路20a0〜2
0axの他方の入力端子にはそれぞれインバータ21を
介してビットA0〜Axを反転した信号が入力されてい
る。インバータ21の出力端子と接地GNDとの間には
信号伝播の遅延時間(ディレイ)を調節するためのコン
デンサ22が接続されている。ExNOR回路20a0
〜20axは2つの入力信号に基づく出力信号SG0〜
SGxをそれぞれ出力する。
【0032】従って、例えば、ビットA0がLレベル
(論理値0)に保持されている状態では、コンデンサ2
2はインバータ21のHレベルの出力によって充電され
ている。ExNOR回路20a0の2つの入力がL,H
であるため、ExNOR回路20a0の出力信号SG0
はLレベルに保持されている。ビットA0がLレベルか
らHレベル(論理値1)に変化すると、コンデンサ22
の充電電荷はインバータ22によって放電され始める。
コンデンサ22の電圧がHレベル(ExNOR回路20
a0のしきい値電圧以上)である間、ExNOR回路2
0a0の2つの入力は共にHレベルであるため、ExN
OR回路20a0の出力信号SG0はHレベルとなる。
コンデンサ22の電圧がLレベル(ExNOR回路20
a0のしきい値電圧未満)になると、ExNOR回路2
0a0の2つの入力はH,Lとなるため、ExNOR回
路20a0の出力信号SG0はLレベルとなる。従っ
て、ビットA0がLレベルからHレベルに変化した後、
コンデンサ22の電圧がHレベルからLレベルに変化す
るまでの期間、図3に示すようにトリガパルスT2が出
力される。なお、本実施例においてパルスT1,T2の
パルス幅は等しくなるようにコンデンサ22,25の容
量が設定されている。
【0033】逆に、ビットA0がHレベルに保持されて
いる状態では、コンデンサ22はインバータ21のLレ
ベルの出力によって放電されている。ExNOR回路2
0a0の2つの入力がH,Lであるため、ExNOR回
路20a0の出力信号SG0はLレベルに保持されてい
る。ビットA0がHレベルからLレベルに変化すると、
コンデンサ22はインバータ22のHレベルの出力によ
って充電され始める。コンデンサ22の電圧がLレベル
である間、ExNOR回路20a0の2つの入力は共に
Lレベルであるため、ExNOR回路20a0の出力信
号SG0はHレベルとなる。コンデンサ22の電圧がH
レベルになると、ExNOR回路20a0の2つの入力
はL,Hとなるため、ExNOR回路20a0の出力信
号SG0はLレベルとなる。従って、ビットA0がHレ
ベルからLレベルに変化した後、コンデンサ22の電圧
がLレベルからHレベルに変化するまでの期間、トリガ
パルスT2が出力される。
【0034】ビットA1〜Axのいずれかのビットのレ
ベルが変化した場合には、そのビットに対応するExN
OR回路20a1〜20axの出力信号SG1〜SGx
にトリガパルスT2が出力される。
【0035】OR回路26は前記出力信号SG0〜SG
xを入力し、それらの信号SG0〜SGxに基づく出力
信号S26を出力する。信号SG0〜SGxの少なくと
も1つに前記トリガパルスT2が含まれていると、出力
信号S26にはそのトリガパルスT2が出力される。
【0036】AND回路27は出力信号S26及び前記
リード信号RDを入力し、両信号に基づく出力信号S2
7を出力する。リード信号RDがHレベルであると、A
ND回路27は出力信号S26を出力信号S27として
出力する。出力信号S26に前記トリガパルスT2が含
まれていると、出力信号S27にはそのトリガパルスT
2が出力される。
【0037】NOR回路28は出力信号S27及び前記
出力信号S23を入力している。NOR回路28は両信
号に基づく出力信号S28をインバータ29に出力す
る。出力信号S27又は出力信号S23の少なくとも1
つがHレベルであると、出力信号S28はLレベルとな
り、インバータ29の出力信号S29はHレベルとな
る。出力信号S27,S23が共にLレベルであると、
出力信号S28はHレベルとなり、出力信号S29はL
レベルとなる。
【0038】OR回路30の一方の入力端子には出力信
号S29が入力されている。OR回路30の他方の入力
端子にはインバータ31,33を介して出力信号S29
が入力されている。インバータ31,33の出力端子と
接地GNDとの間には信号伝播の遅延時間を調節するた
めのコンデンサ32,34がそれぞれ接続されている。
インバータ31は出力信号S29のレベルに基づいてコ
ンデンサ32を充放電する。インバータ31はコンデン
サ32の電圧のレベルに基づいてコンデンサ34を充放
電する。そして、OR回路30は2つの入力信号に基づ
くパルス信号φPRを出力する。
【0039】本実施例では、前記トリガパルスT1(又
はT2)の立ち下がりエッジにおいてコンデンサ34の
充電が完了するように、コンデンサ32,34の容量が
設定されている。それによって、パルス信号φPRのパ
ルス幅はトリガパルスT1(又はT2)のほぼ2倍に設
定されている。
【0040】従って、出力信号S29がLレベルに保持
されている状態では、コンデンサ32はインバータ31
のHレベルの出力によって充電されており、コンデンサ
34はインバータ33のLレベルの出力によって放電さ
れている。OR回路30の2つの入力が共にLであるた
め、パルス信号φPRは出力されない。
【0041】出力信号S29がLレベルからHレベルに
変化すると、OR回路30の出力はHレベルとなる。こ
のとき、コンデンサ32の充電電荷はインバータ31に
よって放電され始める。コンデンサ32の電圧がLレベ
ル(インバータ33のしきい値電圧未満)になると、コ
ンデンサ34はインバータ33のHレベルの出力によっ
て充電される。
【0042】出力信号S29がHレベルからLレベルに
変化したとき、コンデンサ34の電圧がHレベルになっ
ていると、OR回路30の出力はHレベルに保持され
る。このとき、コンデンサ32はインバータ31のHレ
ベルの出力によって充電され始める。コンデンサ32の
電圧がHレベル(インバータ33のしきい値電圧以上)
になると、コンデンサ34はインバータ33によって放
電され始める。コンデンサ34の電圧がLレベルになる
と、OR回路30の2つの入力は共にLレベルとなるた
め、OR回路30の出力はLレベルとなる。
【0043】従って、出力信号S29がHレベルの期間
及びHレベルからLレベルに変化した後、コンデンサ3
4の電圧がHレベルからLレベルに変化するまでの期
間、図3に示すようにパルス信号φPRが出力される。
【0044】AND回路35は前記パルス信号φPRと
プリチャージ許可信号φAとを入力している。許可信号
φAとパルス信号φPRとが共にHレベルの期間、AN
D回路35はHレベルとなるプリチャージパルス信号φ
1を前記センスアンプ7及びトランジスタ36に出力す
る。
【0045】また、前記ビット線BL1〜BLnにはコ
ラムゲート回路15を介してプログラム回路17が接続
されている。また、コラムゲート回路15にはプログラ
ム用のデコーダ16が接続されている。
【0046】EPROM1へのデータの書き込み時にお
いて、プログラム回路17には電源VCCよりも高い電圧
である書き込み用電源VPPが供給されるとともに、図示
しないEPROMライタから書き込みデータDWが入力
される。書き込みデータDWの論理値が「0」である
と、プログラム回路17はHレベル(電源VPPのレベ
ル)の書き込み信号を出力する。書き込みデータDWの
論理値が「1」であると、プログラム回路17はLレベ
ル(接地GNDのレベル)の書き込み信号を出力する。
【0047】デコーダ16は図示しないアドレス入力バ
ッファを介してアドレス信号ADを入力する。デコーダ
16はアドレス信号ADを選択信号にデコードし、コラ
ムゲート回路15に供給する。
【0048】コラムゲート回路15は前記ビット線BL
1〜BLnに対応したNMOSトランジスタよりなるゲ
ートトランジスタ15a1〜15anからなる。トラン
ジスタ15a1〜15anのドレインは前記ビット線B
L1〜BLnにそれぞれ接続され、ソースはプログラム
回路17に接続されている。トランジスタ15a1〜1
5anのゲートは前記デコーダ16に接続されている。
トランジスタ15a1〜15anのいずれか1つのみが
前記デコーダ16の選択信号によってオンされ、オンさ
れたトランジスタは対応するビット線をプログラム回路
17に選択的に接続する。
【0049】次に、上記のように構成されたEPROM
1の作用について説明する。まず、EPROM1へのデ
ータの書き込みについて説明する。EPROM1へのデ
ータの書き込みは図示しないEPROMライタによって
行われる。プログラム回路17には書き込み用電源VPP
が供給される。
【0050】EPROMライタからアドレス信号ADが
入力される。アドレス信号ADはデコーダ3によってデ
コードされ、ワード線WL1〜WLmのうち、例えば、
ワード線WL1が選択されてそれがHレベルにされる。
【0051】同時に、アドレス信号ADはデコーダ16
によって選択信号にデコードされる。その選択信号に基
づいて、トランジスタ15a1〜15anのうち、例え
ば、トランジスタ15a1がオンされ、それに対応する
ビット線BL1がプログラム回路17に接続される。そ
れにより、ワード線WL1及びビット線BL1に接続さ
れているセルトランジスタC11が選択される。
【0052】次に、EPROMライタからプログラム回
路17に書き込みデータDWが入力される。そのデータ
DWの論理値に基づくレベルの書き込み信号がトランジ
スタ15a1を介してビット線BL1に供給され、セル
トランジスタC11にデータが書き込まれる。書き込み
データDWの論理値が「0」であると、電源VPPのレベ
ルの書き込み信号が供給され、セルトランジスタC11
のフローティングに電子が蓄積されて論理値「0」が書
き込まれる。書き込みデータDWの論理値が「1」であ
ると、接地GNDのレベルの書き込み信号が供給され、
セルトランジスタC11のフローティングに電子は蓄積
されず、論理値「1」が書き込まれる。
【0053】以後、アドレス信号ADが順次インクリメ
ントされると、前記と同様にしてワード線WL1〜WL
mのいずれか1つが選択されるとともに、ビット線BL
1〜BLnのいずれか1つが選択され、セルトランジス
タC12〜Cmnが順次選択される。アドレス信号AD
に続いて新たな書き込み信号DWが入力されると、その
選択されたセルトランジスタにデータが書き込まれる。
【0054】次に、EPROM1からのデータの読み出
しについて説明する。データの読み出しには通常の読み
出しと、データ書き込み後のベリファイとがある。通常
の読み出しはASIC内部の基準クロックCLKに同期
して行われ、ベリファイは基準クロックCLKとは無関
係に非同期で行われる。
【0055】まず、ベリファイについて説明する。ベリ
ファイにおいては、Hレベルのプリチャージ許可信号φ
Aが入力される。アドレス信号ADが入力されると、ア
ドレス信号ADは入力バッファ2を介してロー及びコラ
ムデコーダ3,4に供給される。アドレス信号ADはデ
コーダ3によってデコードされ、例えば、ワード線WL
1が選択されてそれがHレベルにされる。
【0056】また、アドレス信号ADはデコーダ4によ
って選択信号にデコードされる。その選択信号に基づい
て、例えば、トランジスタ6a1がオンされ、ビット線
BL1が出力線LCに接続される。それにより、セルト
ランジスタC11が選択される。トランジスタC11の
データが論理値「0」であると、トランジスタC11は
オフしたままとなる。トランジスタC11のデータが論
理値「1」であると、トランジスタC11はオンする。
【0057】その直後に図3に示すようにHレベルのリ
ード信号RDが入力されると、トリガパルスT1が出力
され、トリガパルスT1に基づいて同パルスT1の立ち
上がりエッジからパルス信号φPRが出力される。プリ
チャージ許可信号φAがHレベルであるため、パルス信
号φPRがプリチャージパルス信号φ1として出力され
る。
【0058】パルス信号φ1によってトランジスタ9,
10はオフし、センスアンプ7は不活性となる。パルス
信号φ1に基づいてトランジスタ36がオンし、プリチ
ャージ電源VPRが出力線LCを介してビット線BL1に
供給される。それにより、ビット線BL1はパルス信号
φ1の出力されている期間だけ、プリチャージ電源VPR
によってプリチャージされる。セルトランジスタC11
がオンしていると、ビット線BL1からトランジスタC
11を通して接地GNDに電流が流れ、ビット線BL1
のレベルは接地GNDのレベルとなる。セルトランジス
タC11がオフしていると、ビット線BL1のレベルは
電源VPRのレベルとなる。
【0059】パルス信号φ1が入力されなくなると、ト
ランジスタ36がオフし、出力線LC及びビット線BL
1への電源VPRの供給が断たれる。一方、パルス信号φ
1が入力されなくなると、トランジスタ9,10はオン
し、センスアンプ7が活性化される。このとき、出力線
LCのレベルがVPRレベルであると、トランジスタ11
のみがオンし、出力線LCのレベルが接地GNDのレベ
ルのデータ信号Doに反転増幅される。出力線LCのレ
ベルが接地GNDのレベルであると、トランジスタ8の
みがオンし、出力線LCのレベルが電源VCCのレベルの
データ信号Doに反転増幅される。データ信号Doはト
ランジスタスタ9,10間の出力端子から出力される。
【0060】アドレス信号ADがインクリメントされる
と、トランジスタ6a2がオンされ、ビット線BL2が
出力線LCに接続される。それにより、ワード線WL1
及びビット線BL2に接続されているセルトランジスタ
C12が選択される。トランジスタC12のデータが論
理値「0」であると、トランジスタC12はオフしたま
まとなる。トランジスタC12のデータが論理値「1」
であると、トランジスタC12はオンする。
【0061】アドレス信号ADの変化によるビットA0
又はAi(iは1〜xの任意の数)のレベルの変化に基
づいて、図3に示すようにトリガパルスT2が出力され
る。リード信号RDがHレベルであるため、トリガパル
スT2はOR回路26及びAND回路27を経由してN
OR回路28に転送される。そのため、トリガパルスT
2に基づいて同パルスT2の立ち上がりエッジからパル
ス信号φPRが出力される。許可信号φAがHレベルで
あるため、パルス信号φPRがプリチャージパルス信号
φ1として出力される。なお、図3に示すように、ビッ
トA0又はAiのレベルが異なる時間に変化すると、各
ビットの変化時期を基準とする複数のトリガパルスT2
が出力され、それらに対してパルス信号φ1が出力され
る。そのため、1つ目のパルスT2に基づくパルス信号
φ1が出力されている期間において、2つ目のパルスT
2が出力されると、パルス信号φ1のパルス幅が延び、
パルスT2の2倍以上となる。
【0062】パルス信号φ1が出力されている期間、ト
ランジスタ36がオンし、前記と同様にしてビット線B
L2がプリチャージ電源VPRによってプリチャージされ
る。セルトランジスタC12がオン又はオフしているか
によって、ビット線BL2のレベルは接地GND又は電
源VPRのレベルとなる。
【0063】パルス信号φ1が入力されなくなると、出
力線LC及びビット線BL2への電源VPRの供給が断た
れ、センスアンプ7が活性化される。出力線LCのレベ
ルによってトランジスタ8,11のいずれか一方のみが
オンし、出力線LCのレベルがデータ信号Doに反転増
幅される。
【0064】以後、アドレス信号ADが順次インクリメ
ントされると、セルトランジスタC13〜Cmnが順次
選択される。そして、アドレス信号ADの変化に基づい
て、前記と同様にしてパルス信号φ1が出力され、選択
されたビット線がプリチャージ電源VPRによってプリチ
ャージされる。プリチャージが終了すると、センスアン
プ7が活性化され、出力線LCのレベルがデータ信号D
oに反転増幅される。
【0065】次に、通常の読み出しについて説明する。
通常の読み出しにおいては、図4に示すように、基準ク
ロックCLKに同期したプリチャージ許可信号φAが入
力される。アドレス信号ADはクロックCLKに同期し
てインクリメントされる。
【0066】アドレス信号ADに基づいて前記と同様に
して、ワード線WL1〜WLmのいずれか1つが選択さ
れてHレベルにされるとともに、ビット線BL1〜BL
nのいずれか1つが出力線LCに接続される。その選択
されたワード線及びビット線に接続されているセルトラ
ンジスタが選択される。
【0067】図4に示すようにクロックCLKに同期し
てHレベルのリード信号RDが入力されると、トリガパ
ルスT1が出力され、トリガパルスT1に基づいて同パ
ルスT1の立ち上がりエッジからパルス信号φPRが出
力される。プリチャージパルス信号φ1は許可信号φA
及びパルス信号φPRが共にHレベルとなる期間出力さ
れる。図4においては、許可信号φAのパルス幅がパル
ス信号φPRのパルス幅よりも短いため、パルス信号φ
PRの後半の一部がカットされる。
【0068】このパルス信号φ1によってトランジスタ
36がオンし、出力線LCに接続されたビット線が前記
と同様にしてプリチャージ電源VPRによってプリチャー
ジされる。すなわち、選択されたビット線はクロックC
LKに同期してプリチャージされる。
【0069】パルス信号φ1が入力されなくなると、プ
リチャージが終了され、センスアンプ7が活性化されて
出力線LCのレベルがデータ信号Doに反転増幅され
る。以後、アドレス信号ADが順次インクリメントされ
ると、異なるセルトランジスタが順次選択される。そし
て、アドレス信号ADの変化によるビットAj(jは0
〜x)の変化に基づいて、トリガパルスT2が出力さ
れ、そのパルスT2に基づいて同パルスT2の立ち上が
りエッジからパルス信号φPRが出力される。プリチャ
ージパルス信号φ1は許可信号φA及びパルス信号φP
Rが共にHレベルとなる期間出力される。図4において
は、許可信号φAのパルス幅がパルス信号φPRのパル
ス幅よりも短いため、パルス信号φPRの後半の一部が
カットされる。
【0070】そして、選択されたビット線がこのパルス
信号φ1に基づいてプリチャージ電源VPRによってプリ
チャージされる。プリチャージが終了すると、センスア
ンプ7が活性化され、出力線LCのレベルがデータ信号
Doに反転増幅される。
【0071】このように、本実施例のEPROM1では
リード信号RD又はアドレス信号ADに基づくプリチャ
ージパルス信号φ1が出力されている期間のみ、選択さ
れたビット線がプリチャージされる。そのため、EPR
OM1を搭載したASICの低消費電力化を図ることが
できる。また、EPROM1が単体で使用される場合に
はそれ自体の低消費電力化を図ることができる。
【0072】また、本実施例では選択されたビット線の
プリチャージが終了したとき、センスアンプ7が活性化
される。そのため、センスアンプ7の消費電力を低減す
ることができる。また、センスアンプ7がデータを増幅
するときには選択されたビット線のプリチャージが終了
しており、そのビット線はプリチャージ電源VPR又は接
地GNDのレベルとなっている。そのため、センスアン
プ7は感度の低い簡単な構成のものであってもデータを
十分に増幅することができ、集積度の向上を図ることが
できる。
【0073】また、本実施例では、ASIC内部のプリ
チャージ許可信号φAを、クロックCLKに同期した信
号又はクロックCLKに非同期の信号とすることによ
り、ビット線のプリチャージをクロックCLKと同期し
て又は非同期で行わせることができる。また、アドレス
信号、リード信号及び出力データをラッチするために従
来のEPROMに必要であった複数のラッチ回路を省略
することができ、ASICの集積度の低下を抑制するこ
とができる。
【0074】また、本実施例ではビット線BL1〜BL
nのデータをセンスアンプ7に出力するための共通の出
力線LCを設けている。そのため、集積度をより向上す
ることができる。
【0075】さらに、本実施例の電源生成回路13はト
ランジスタ36のオンに基づいてビット線にプリチャー
ジのための電流を流し、トランジスタ36がオフしてい
ると、電源生成回路13自体の消費電流がない。よっ
て、EPROM1の低消費電力化を図ることができる。
【0076】また、電源生成回路13は電源VCCを降圧
させることによりプリチャージ電源VPRを生成するた
め、プリチャージ電源VPRによるセルトランジスタへの
誤書き込みを防止することができる。
【0077】なお、本発明は以下のように実施してもよ
い。 (1)図5(a)に示す電源生成回路40を用いるこ
と。この回路40は電源VCC及び接地GND間にNMO
Sトランジスタ41,42を直列に接続して構成され、
トランジスタ41,42間からプリチャージ電源VPRを
出力するように構成される。トランジスタ41のゲート
はそのドレインに接続され、トランジスタ42のゲート
は接地GNDに接続される。トランジスタ41,42と
してデプレッション型のものを使用してもよい。 (2)図5(b)に示す電源生成回路43を用いるこ
と。この回路43は電源VCC及び接地GND間にPMO
S及びNMOSトランジスタ44,45を直列に接続し
て構成され、トランジスタ44,45間からプリチャー
ジ電源VPRを出力するように構成される。トランジスタ
44のゲートはそのドレインに接続され、トランジスタ
45のゲートは接地GNDに接続される。 (3)図6に示す電源生成回路46を用いること。この
回路46は電源VCC及び接地GND間にPMOSトラン
ジスタ47及びダイオード48,49を直列に接続し、
トランジスタ47のドレインにオペアンプよりなるバッ
ファ50を接続している。トランジスタ47のゲートは
接地GNDに接続されている。トランジスタ47に代え
て抵抗値の高い抵抗を用いてもよい。ダイオード48の
アノード電圧がバッファ50を介してプリチャージ電源
VPRとして出力される。この回路46はバッファ50を
用いることにより、安定したプリチャージ電源VPRを供
給することができる。 (4)図7に示す電源生成回路51を用いること。この
回路51はバンドギャップリファレンス回路52にオペ
アンプよりなるバッファ59を接続している。リファレ
ンス回路52は抵抗53〜55、ダイオード56,57
及びオペアンプ58からなる。オペアンプ58の出力端
子と接地GNDとの間には、抵抗53,54及びダイオ
ード56の直列回路と、抵抗55及びダイオード57の
直列回路とが並列に設けられている。オペアンプ58の
非反転入力端子はダイオード57のアノードに接続さ
れ、反転入力端子は抵抗53,54間に接続されてい
る。リファレンス回路52の出力電圧がバッファ59を
介してプリチャージ電源VPRとして出力される。この回
路51はより安定したプリチャージ電源VPRを供給する
ことができる。 (5)図8に示すように、前記インバータ31の出力端
子と接地GNDとの間に容量回路61を設けること。容
量回路61は複数のコンデンサCa1〜Cay(yは自
然数)と、コンデンサCa1〜Cayに対応するスイッ
チS1〜Syとからなる。コンデンサCa1〜Cayの
容量は等しい値に設定されてもよいし、異なる値に設定
されてもよい。スイッチS1〜Syのいずれか1つ又は
複数が閉成されることにより、インバータ31に対する
容量が適宜変更される。容量回路61はパルス信号φP
Rのパルス幅を任意に設定することができる。また、こ
の容量回路61は前記インバータ21,24又は33に
対しても用いることができる。
【0078】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1の発明で
は、一定期間のみビット線がプリチャージされるので、
電力消費を低減でき、低消費電力化を図ることができ
る。
【0079】請求項2の発明では、制御信号を同期信号
に同期した信号又は同期信号と非同期の信号とすること
により、同期又は非同期の動作が可能となる。請求項3
の発明では、複数のビット線に対して共通の出力線LC
を設けているため、集積度をより向上することができ
る。
【0080】請求項4の発明では、ビット線がプリチャ
ージされるときにはセンスアンプは不活性となるため消
費電力を低減することができる。また、センスアンプが
簡単な構成となり、集積度をより向上できる。
【0081】請求項5の発明では、プリチャージ電源は
高電位電源を降圧させたものであるため、不揮発性メモ
リセルトランジスタへの誤書き込みを防止できる。請求
項6の発明では、供給回路が動作していないと、電源生
成回路自体の消費電力はないため、消費電力を低減する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化した一実施例のEPROMの要
部を示す回路図である。
【図2】図1におけるプリチャージ制御回路を示す回路
図である。
【図3】図1のEPROMのクロック信号に非同期の読
み出しを示す各波形図である。
【図4】図1のEPROMのクロック信号に同期した読
み出しを示す各波形図である。
【図5】(a),(b)はそれぞれ別の実施例の電源生
成回路を示す回路図である。
【図6】別の実施例の電源生成回路を示す回路図であ
る。
【図7】別の実施例の電源生成回路を示す回路図であ
る。
【図8】別の実施例の遅延時間設定回路を示す回路図で
ある。
【符号の説明】
5 メモリセルアレイ 6 ビット線選択回路 7 センスアンプ 8 PMOSトランジスタ 9 活性化トランジスタとしてのPMOSトランジスタ 10 活性化トランジスタとしてのNMOSトランジス
タ 11 NMOSトランジスタ 13 電源生成回路 14 NMOSトランジスタ 18 プリチャージ制御回路 19 パルス生成回路 35 出力回路としてのAND回路 36 供給回路としてのNMOSトランジスタ AD アドレス信号 BL1〜BLn ビット線 C11〜Cmn 不揮発性メモリセルトランジスタ GND 低電位電源としての接地 LC 出力線 RD リード信号 VCC 高電位電源としての電源 VPR プリチャージ電源 WL1〜WLm ワード線 φ1 プリチャージパルス信号 φA 制御信号としてのプリチャージ許可信号 φPR パルス信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/792 H01L 29/78 371

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の不揮発性メモリセルトランジスタ
    (C11〜Cmn)と、前記不揮発性メモリセルトラン
    ジスタ(C11〜Cmn)に接続された複数のビット線
    (BL1〜BLn)とを備えたメモリセルアレイ(5)
    と、 前記ビット線(BL1〜BLn)を所定の電位までプリ
    チャージするためのプリチャージ電源(VPR)と、 前記メモリセルアレイ(5)から読み出されたデータを
    増幅するためのセンスアンプ(7)と、 アドレス信号(AD)に基づいて前記複数のビット線
    (BL1〜BLn)を選択的に前記センスアンプ(7)
    に接続するためのビット線選択回路(6)と、 前記センスアンプ(7)に接続されるビット線に前記プ
    リチャージ電源(VPR)を供給するための供給回路(3
    6)と、 リード信号(RD)又はアドレス信号(AD)に基づ
    き、前記センスアンプ(7)に接続されるビット線が所
    定期間プリチャージされるように前記供給回路(36)
    を制御するプリチャージ制御回路(18)とを備えるこ
    とを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記プリチャージ制御回路(18)は、
    アドレス信号(AD)又はリード信号(RD)に基づい
    てパルス信号(φPR)を生成するパルス生成回路(1
    9)と、 前記パルス信号(φPR)と所定の制御信号(φA)と
    を入力し、両信号に基づいて前記供給回路(36)を所
    定期間制御して前記ビット線をプリチャージさせるため
    のプリチャージパルス信号(φ1)を出力する出力回路
    (35)とを備えることを特徴とする請求項1に記載の
    不揮発性半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記ビット線選択回路(6)と前記セン
    スアンプ(7)とを接続するとともに、前記供給回路
    (36)が接続され、かつ、前記複数のビット線(BL
    1〜BLn)に共通の出力線(LC)を備えることを特
    徴とする請求項1又は2に記載の不揮発性半導体記憶装
    置。
  4. 【請求項4】 前記センスアンプ(7)は、直列に接続
    され、かつ、ゲートに前記データが入力される増幅用の
    PMOSトランジスタ(8)及び増幅用のNMOSトラ
    ンジスタ(11)と、増幅用のPMOS及びNMOSト
    ランジスタ(8,11)間から増幅したデータを出力す
    ることと、 前記プリチャージパルス信号(φ1)が入力されていな
    いときにのみオンされ、前記増幅用のPMOS及びNM
    OSトランジスタ(8,11)を高電位電源(VCC)及
    び低電位電源(GND)に接続するための活性化トラン
    ジスタ(9,10)とを備えることを特徴とする請求項
    1〜3のいずれか一項に記載の不揮発性半導体記憶装
    置。
  5. 【請求項5】 前記高電位電源(VCC)を降圧させるこ
    とにより前記プリチャージ電源(VPR)を生成する電源
    生成回路(13)を備えることを特徴とする請求項4に
    記載の不揮発性半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 前記電源生成回路(13)は、前記高電
    位電源(VCC)に直列に接続された複数のNMOSトラ
    ンジスタ(14)からなり、最終段のNMOSトランジ
    スタから前記高電位電源(VCC)を降圧させたプリチャ
    ージ電源(VPR)を出力するものであることを特徴とす
    る請求項5に記載の不揮発性半導体記憶装置。
JP1470394A 1994-02-08 1994-02-08 不揮発性半導体記憶装置 Withdrawn JPH07226096A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0884733A3 (en) * 1997-06-09 1999-09-08 Microchip Technology Inc. Self timed precharge sense amplifier for a memory array

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0884733A3 (en) * 1997-06-09 1999-09-08 Microchip Technology Inc. Self timed precharge sense amplifier for a memory array

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