JPH11149790A - 電流センスアンプ回路 - Google Patents
電流センスアンプ回路Info
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- JPH11149790A JPH11149790A JP31560897A JP31560897A JPH11149790A JP H11149790 A JPH11149790 A JP H11149790A JP 31560897 A JP31560897 A JP 31560897A JP 31560897 A JP31560897 A JP 31560897A JP H11149790 A JPH11149790 A JP H11149790A
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- amplifier circuit
- precharge
- data line
- common data
- sense amplifier
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 メモリ記憶情報を読み出す電流センスアンプ
回路において、プリチャージ期間終了後の電流センスア
ンプ回路の出力のレベル低下をなくし、誤動作がなく、
かつメモリの高速読み出し動作を可能とする。 【解決手段】 共通データ線3に接続され、カラム選択
回路T8、T9を介して半導体記憶部1のビット線BL
と接続されたセンスアンプ回路2において、前記共通デ
ータ線3の電圧を受ける第1の反転増幅回路と、前記第
1の反転増幅回路の出力をバイアス電圧として受け前記
共通データ線3に接続された第2の反転増幅器のトラン
ジスタT3と、前記共通データ線3にプリチャージ電流
を供給するプリチャージトランジスタT5と、プリチャ
ージ期間に前記第1の反転増幅器の出力レベルを制御す
るレベル制御手段を備え、前記出力レベル制御手段によ
りプリチャージ期間終了時点で設定プリチャージ電位ま
で充電できる構成とする。
回路において、プリチャージ期間終了後の電流センスア
ンプ回路の出力のレベル低下をなくし、誤動作がなく、
かつメモリの高速読み出し動作を可能とする。 【解決手段】 共通データ線3に接続され、カラム選択
回路T8、T9を介して半導体記憶部1のビット線BL
と接続されたセンスアンプ回路2において、前記共通デ
ータ線3の電圧を受ける第1の反転増幅回路と、前記第
1の反転増幅回路の出力をバイアス電圧として受け前記
共通データ線3に接続された第2の反転増幅器のトラン
ジスタT3と、前記共通データ線3にプリチャージ電流
を供給するプリチャージトランジスタT5と、プリチャ
ージ期間に前記第1の反転増幅器の出力レベルを制御す
るレベル制御手段を備え、前記出力レベル制御手段によ
りプリチャージ期間終了時点で設定プリチャージ電位ま
で充電できる構成とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶メモリ
のセンスアンプ回路に関するものであり、特にプリチャ
ージ動作を備えた電流センス型センスアンプ回路に関す
るものである。
のセンスアンプ回路に関するものであり、特にプリチャ
ージ動作を備えた電流センス型センスアンプ回路に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】電流センスアンプ回路は論理的「Lo
w」または「High」の情報をメモリセルに流れる電
流値によって記憶する半導体記憶装置内の半導体記憶部
の読み出し回路として使用される回路である。半導体記
憶部の読み出しにおいて、記憶情報に応じて半導体記憶
部の各セルの微小な電流差を電流センスアンプ回路によ
り判定し、出力の電気的レベルに応じて対象セルの記憶
情報が論理的に「High」であるか「Low」である
かを出力する。
w」または「High」の情報をメモリセルに流れる電
流値によって記憶する半導体記憶装置内の半導体記憶部
の読み出し回路として使用される回路である。半導体記
憶部の読み出しにおいて、記憶情報に応じて半導体記憶
部の各セルの微小な電流差を電流センスアンプ回路によ
り判定し、出力の電気的レベルに応じて対象セルの記憶
情報が論理的に「High」であるか「Low」である
かを出力する。
【0003】図3は電気的な書き込みと、複数セルの一
括消去が可能なフラッシュEEPROM等に用いられて
いる電流センスアンプ回路の回路構成例であり、図4は
その動作波形を示している。図3において1は半導体記
憶部であり、32は電流センスアンプ回路である。半導
体記憶部1はワード線WL(0)〜WL(n)およびビット
線BL(0)〜BL(m)のそれぞれの交点に2重ゲート構
造を有するメモリセルMC1〜MC4を備えている。電
流センスアンプ回路32は共通データ線3、カラム選択
トランジスタT8およびT9を介して半導体記憶部1の
ビット線BL(0)〜BL(m)と接続されている。
括消去が可能なフラッシュEEPROM等に用いられて
いる電流センスアンプ回路の回路構成例であり、図4は
その動作波形を示している。図3において1は半導体記
憶部であり、32は電流センスアンプ回路である。半導
体記憶部1はワード線WL(0)〜WL(n)およびビット
線BL(0)〜BL(m)のそれぞれの交点に2重ゲート構
造を有するメモリセルMC1〜MC4を備えている。電
流センスアンプ回路32は共通データ線3、カラム選択
トランジスタT8およびT9を介して半導体記憶部1の
ビット線BL(0)〜BL(m)と接続されている。
【0004】メモリセルMC1〜MC4に対する消去お
よび書き込み動作によってメモリセルMC1〜MC4の
しきい値を制御することにより各メモリセルに対する情
報の記憶が行われる。しきい値が高い状態とされたメモ
リセルは、読み出し動作においては遮断状態となり、し
きい値が低い状態とされたメモリセルは読み出し動作に
おいては導通状態となる。電流センスアンプ回路32は
読み出し動作において選択されたメモリセルの電流を検
出し、論理的「Low」または「High」の電圧レベ
ルに変換した値を出力する。
よび書き込み動作によってメモリセルMC1〜MC4の
しきい値を制御することにより各メモリセルに対する情
報の記憶が行われる。しきい値が高い状態とされたメモ
リセルは、読み出し動作においては遮断状態となり、し
きい値が低い状態とされたメモリセルは読み出し動作に
おいては導通状態となる。電流センスアンプ回路32は
読み出し動作において選択されたメモリセルの電流を検
出し、論理的「Low」または「High」の電圧レベ
ルに変換した値を出力する。
【0005】半導体記憶部1の読み出し動作において、
まず、ローアドレス信号のデコード結果により選択され
たワード線に対してVCC電位を与え、非選択のワード
線は接値電位のままとしてワード線の選択が行われる。
次にカラムアドレス信号のデコード結果により対応する
カラム選択トランジスタをオンとすることによりビット
線を選択する。このように選択されたワード線、ビット
線の交点にあるセルが選択され、セルの記憶情報が共通
データ線3に電流値として出力される。
まず、ローアドレス信号のデコード結果により選択され
たワード線に対してVCC電位を与え、非選択のワード
線は接値電位のままとしてワード線の選択が行われる。
次にカラムアドレス信号のデコード結果により対応する
カラム選択トランジスタをオンとすることによりビット
線を選択する。このように選択されたワード線、ビット
線の交点にあるセルが選択され、セルの記憶情報が共通
データ線3に電流値として出力される。
【0006】電流センスアンプ回路32において、共通
データ線3に現われた電流はnチャネルトランジスタT
3のソースに供給される。トランジスタT3は電源に接
続されたpチャネル負荷トランジスタT4とともに第2
の増幅回路を構成しており、第2の増幅回路により増幅
された出力はnチャネルトランジスタT6およびpチャ
ネルトランジスタT7で構成される第3の増幅回路へ供
給され、その出力が電流センスアンプ回路32の出力S
OUTとして外部に出力される。
データ線3に現われた電流はnチャネルトランジスタT
3のソースに供給される。トランジスタT3は電源に接
続されたpチャネル負荷トランジスタT4とともに第2
の増幅回路を構成しており、第2の増幅回路により増幅
された出力はnチャネルトランジスタT6およびpチャ
ネルトランジスタT7で構成される第3の増幅回路へ供
給され、その出力が電流センスアンプ回路32の出力S
OUTとして外部に出力される。
【0007】ここで読み出し動作においては、メモリセ
ルに強い電圧ストレスを与えないように、共通データ線
3およびカラム選択トランジスタT8およびT9を介し
て接続され、メモリセルが接続されるビット線BL(0)
〜BL(m)に対して+1V程度の低い正電圧(以降の説
明においては、この低い正電圧を1Vと記す)を与えて
おくことが好ましい。電流センスアンプ回路にはこの正
電圧を設定するために、共通データ線3の電圧を受ける
nチャネルトランジスタT1および負荷pチャネルトラ
ンジスタT2により構成される第1の反転増幅回路が設
けられており、その出力電圧がトランジスタT3のゲー
トバイアス電圧として供給される。ここで共通データ線
3が1Vとなるようゲートバイアス電圧を設定すること
により、nチャネルトランジスタT3により共通データ
線が1Vとなるように電位設定が行われる。
ルに強い電圧ストレスを与えないように、共通データ線
3およびカラム選択トランジスタT8およびT9を介し
て接続され、メモリセルが接続されるビット線BL(0)
〜BL(m)に対して+1V程度の低い正電圧(以降の説
明においては、この低い正電圧を1Vと記す)を与えて
おくことが好ましい。電流センスアンプ回路にはこの正
電圧を設定するために、共通データ線3の電圧を受ける
nチャネルトランジスタT1および負荷pチャネルトラ
ンジスタT2により構成される第1の反転増幅回路が設
けられており、その出力電圧がトランジスタT3のゲー
トバイアス電圧として供給される。ここで共通データ線
3が1Vとなるようゲートバイアス電圧を設定すること
により、nチャネルトランジスタT3により共通データ
線が1Vとなるように電位設定が行われる。
【0008】電流センスアンプ回路2が非活性化状態か
ら活性化状態となったときに、共通データ線3およびカ
ラム選択トランジスタT8およびT9を介した選択され
たビット線BL(0)〜BL(m)を高速に1Vにプリチャ
ージするためにpチャネル負荷トランジスタT4と並列
にプリチャージトランジスタT5が設けられている。プ
リチャージトランジスタT5はプリチャージ制御信号N
PRに従って動作状態にされ、プリチャージ電流を共通
データ線3およびカラム選択トランジスタT8およびT
9を介した選択されたビット線BL(0)〜BL(m)に供
給する。
ら活性化状態となったときに、共通データ線3およびカ
ラム選択トランジスタT8およびT9を介した選択され
たビット線BL(0)〜BL(m)を高速に1Vにプリチャ
ージするためにpチャネル負荷トランジスタT4と並列
にプリチャージトランジスタT5が設けられている。プ
リチャージトランジスタT5はプリチャージ制御信号N
PRに従って動作状態にされ、プリチャージ電流を共通
データ線3およびカラム選択トランジスタT8およびT
9を介した選択されたビット線BL(0)〜BL(m)に供
給する。
【0009】電流センスアンプ回路32が非活性化状態
にある場合においては無駄な電力消費を防止するため
に、トランジスタT3のゲートと接地電位の間にnチャ
ネルトランジスタT11およびトランジスタT3のドレ
インと接値電位との間にnチャネルトランジスタT12
が設けられている。このトランジスタT11およびトラ
ンジスタ12のゲートにはセンスアンプ活性化信号NS
ACTが接続されており、センスアンプ回路の非活性化
状態にはセンスアンプ活性化信号NSACTおよびプリ
チャージ制御信号NPRは共に「High」レベルに固
定され、pチャネルトランジスタT2、T4およびT5
はすべてオフとなり、nチャネルトランジスタT11お
よびトランジスタT12がオンとなることによってnチ
ャネルトランジスタT1およびT3はともにオフとな
る。これにより電流センスアンプ回路32は非活性状態
においては確実に動作停止状態となる。
にある場合においては無駄な電力消費を防止するため
に、トランジスタT3のゲートと接地電位の間にnチャ
ネルトランジスタT11およびトランジスタT3のドレ
インと接値電位との間にnチャネルトランジスタT12
が設けられている。このトランジスタT11およびトラ
ンジスタ12のゲートにはセンスアンプ活性化信号NS
ACTが接続されており、センスアンプ回路の非活性化
状態にはセンスアンプ活性化信号NSACTおよびプリ
チャージ制御信号NPRは共に「High」レベルに固
定され、pチャネルトランジスタT2、T4およびT5
はすべてオフとなり、nチャネルトランジスタT11お
よびトランジスタT12がオンとなることによってnチ
ャネルトランジスタT1およびT3はともにオフとな
る。これにより電流センスアンプ回路32は非活性状態
においては確実に動作停止状態となる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記に説明した電流セ
ンスアンプ回路においては、高速読み出しを実現するた
めにプリチャージトランジスタを用いて共通データ線3
およびカラム選択トランジスタT8およびT9を介した
選択されたビット線BL(0)〜BL(m)のプリチャージ
をおこなっているが、以下のような問題点を生じる。N
SACTが「Low」となりセンスアンプ回路が活性化
されると、トランジスタT1およびT2により構成され
る第1の反転増幅回路によりnチャネルトランジスタT
3のゲートバイアス電圧が供給され、共通データ線3お
よび選択トランジスタT8およびT9を介した選択され
たビット線BL(0)〜BL(m)を1Vに設定するプリチ
ャージ動作が開始する。このとき、プリチャージ制御信
号NPRも「Low」に設定され、トランジスタT5か
らも共通データ線3および選択トランジスタT8および
T9を介した選択されたビット線BL(0)〜BL(m)を
1Vにするためのプリチャージ電流が供給される。この
プリチャージ期間においては、nチャネルトランジスタ
T3と負荷pチャネルトランジスタT5の接続ノード4
の寄生容量は小さいので急速に所望の電位(電源電位)
にプリチャージすることができる、共通データ線3およ
び選択されたビット線BL(0)〜BL(m)は多数の選択
トランジスタおよびメモリセルが接続されたノードであ
り、寄生容量も大きいため短期間では所望の電位(1
V)までプリチャージできない。
ンスアンプ回路においては、高速読み出しを実現するた
めにプリチャージトランジスタを用いて共通データ線3
およびカラム選択トランジスタT8およびT9を介した
選択されたビット線BL(0)〜BL(m)のプリチャージ
をおこなっているが、以下のような問題点を生じる。N
SACTが「Low」となりセンスアンプ回路が活性化
されると、トランジスタT1およびT2により構成され
る第1の反転増幅回路によりnチャネルトランジスタT
3のゲートバイアス電圧が供給され、共通データ線3お
よび選択トランジスタT8およびT9を介した選択され
たビット線BL(0)〜BL(m)を1Vに設定するプリチ
ャージ動作が開始する。このとき、プリチャージ制御信
号NPRも「Low」に設定され、トランジスタT5か
らも共通データ線3および選択トランジスタT8および
T9を介した選択されたビット線BL(0)〜BL(m)を
1Vにするためのプリチャージ電流が供給される。この
プリチャージ期間においては、nチャネルトランジスタ
T3と負荷pチャネルトランジスタT5の接続ノード4
の寄生容量は小さいので急速に所望の電位(電源電位)
にプリチャージすることができる、共通データ線3およ
び選択されたビット線BL(0)〜BL(m)は多数の選択
トランジスタおよびメモリセルが接続されたノードであ
り、寄生容量も大きいため短期間では所望の電位(1
V)までプリチャージできない。
【0011】選択メモリセルのしきい値が高い場合での
読み出しタイミング図を図4(a)〜(e)に示してい
る。半導体記憶部1の読み出しモードにおいては、NS
ACTが「Low」となり(a)、センスアンプ回路が
活性化されると同時に、NPRも「Low」となり
(b)、プリチャージが開始される。このとき、ノード
4の寄生容量は小さいのでプリチャージトランジスタT
5により高速に電源電位まで充電される(c)。共通デ
ータ線3および選択ビット線は、寄生容量が大きいため
緩やかに充電されていき、その電位が1Vに近づくにつ
れ、nチャネルトランジスタT3のゲート・ソース間電
位差が小さくなっていき、プリチャージ電流は減少して
いく。プリチャージ制御信号NPRが「High」とな
り、プリチャージ期間終了のタイミングでは共通データ
線3および選択ビット線は完全には所望の電位1Vまで
には充電されていないため、プリチャージ終了以降も共
通データ線3および選択ビット線の寄生容量充電のため
の電流が流れ、ノード34の電位が下降する(c)。
読み出しタイミング図を図4(a)〜(e)に示してい
る。半導体記憶部1の読み出しモードにおいては、NS
ACTが「Low」となり(a)、センスアンプ回路が
活性化されると同時に、NPRも「Low」となり
(b)、プリチャージが開始される。このとき、ノード
4の寄生容量は小さいのでプリチャージトランジスタT
5により高速に電源電位まで充電される(c)。共通デ
ータ線3および選択ビット線は、寄生容量が大きいため
緩やかに充電されていき、その電位が1Vに近づくにつ
れ、nチャネルトランジスタT3のゲート・ソース間電
位差が小さくなっていき、プリチャージ電流は減少して
いく。プリチャージ制御信号NPRが「High」とな
り、プリチャージ期間終了のタイミングでは共通データ
線3および選択ビット線は完全には所望の電位1Vまで
には充電されていないため、プリチャージ終了以降も共
通データ線3および選択ビット線の寄生容量充電のため
の電流が流れ、ノード34の電位が下降する(c)。
【0012】図4(b)、(c)においては、異なるプ
リチャージ期間でのノード34の電圧波形を示してお
り、プリチャージ期間を長くするほど、共通データ線3
および選択ビット線はより設定電圧1Vに近づくよう充
電され、プリチャージ終了後のノード34の電位下降が
小さくなる。ここでプリチャージ終了後のノード34で
の電位降下がnチャネルトランジスタT6およびpチャ
ネルトランジスタT7により構成される増幅回路の判定
レベルを超えてしまうと図4(e)に示すように、デー
タ出力COUTが一旦反転データが出力されてしまうこ
ととなり、高速読み出しを阻害する要因となっていた。
プリチャージ期間を充分長く設定すれば、プリチャージ
終了後でのノード34の電圧下降は小さくなるが、読み
出し速度はプリチャージ期間を長くした分だけ遅くなっ
てしまう。
リチャージ期間でのノード34の電圧波形を示してお
り、プリチャージ期間を長くするほど、共通データ線3
および選択ビット線はより設定電圧1Vに近づくよう充
電され、プリチャージ終了後のノード34の電位下降が
小さくなる。ここでプリチャージ終了後のノード34で
の電位降下がnチャネルトランジスタT6およびpチャ
ネルトランジスタT7により構成される増幅回路の判定
レベルを超えてしまうと図4(e)に示すように、デー
タ出力COUTが一旦反転データが出力されてしまうこ
ととなり、高速読み出しを阻害する要因となっていた。
プリチャージ期間を充分長く設定すれば、プリチャージ
終了後でのノード34の電圧下降は小さくなるが、読み
出し速度はプリチャージ期間を長くした分だけ遅くなっ
てしまう。
【0013】選択メモリセルのしきい値が低い場合での
読み出しタイミング図を図4(f)〜(j)に示す。選
択メモリセルのしきい値が低い場合には、電流センスア
ンプ回路は半導体記憶部1の読み出し動作において選択
メモリセルに流れる電流によって共通データ線3に流れ
る電流量が十分大きいことを検出する動作であり、プリ
チャージ期間終了後には、プリチャージにより寄生容量
に充電した電荷もメモリセル電流とともに引き抜くこと
により電流量が十分大きいことを検出している。このた
め選択メモリセルのしきい値が高い場合でのような問題
は生じない。
読み出しタイミング図を図4(f)〜(j)に示す。選
択メモリセルのしきい値が低い場合には、電流センスア
ンプ回路は半導体記憶部1の読み出し動作において選択
メモリセルに流れる電流によって共通データ線3に流れ
る電流量が十分大きいことを検出する動作であり、プリ
チャージ期間終了後には、プリチャージにより寄生容量
に充電した電荷もメモリセル電流とともに引き抜くこと
により電流量が十分大きいことを検出している。このた
め選択メモリセルのしきい値が高い場合でのような問題
は生じない。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明にかかる電流センスアンプ回路は、メモリセル
アレイのビット線が選択トランジスタを介して結合され
る共通データ線に接続された電流センスアンプ回路であ
って、前記共通データ線の電圧を受ける第1の反転増幅
回路と、前記第1の反転増幅回路の出力をバイアス電圧
とし、前記共通データ線に接続された第2の反転増幅回
路と、前記共通データ線に前記第2の反転増幅回路を介
してプリチャージ電流を供給するプリチャージ回路と、
プリチャージ期間に前記第1の反転増幅器の出力レベル
を制御する出力レベル制御手段とを備えたことを特徴と
する。
に本発明にかかる電流センスアンプ回路は、メモリセル
アレイのビット線が選択トランジスタを介して結合され
る共通データ線に接続された電流センスアンプ回路であ
って、前記共通データ線の電圧を受ける第1の反転増幅
回路と、前記第1の反転増幅回路の出力をバイアス電圧
とし、前記共通データ線に接続された第2の反転増幅回
路と、前記共通データ線に前記第2の反転増幅回路を介
してプリチャージ電流を供給するプリチャージ回路と、
プリチャージ期間に前記第1の反転増幅器の出力レベル
を制御する出力レベル制御手段とを備えたことを特徴と
する。
【0015】かかる構成により、本発明にかかる電流セ
ンスアンプ回路は、プリチャージ期間において、出力レ
ベル制御手段によって前記第2の反転増幅器のバイアス
電圧を制御することができ、共通データ線の充電を制御
できるのでプリチャージ終了時点において共通データ線
の電位を所望の値とすることができる。
ンスアンプ回路は、プリチャージ期間において、出力レ
ベル制御手段によって前記第2の反転増幅器のバイアス
電圧を制御することができ、共通データ線の充電を制御
できるのでプリチャージ終了時点において共通データ線
の電位を所望の値とすることができる。
【0016】上記電流センスアンプ回路において、前記
第1の反転増幅回路が、共通データ線の電圧を受ける増
幅MOSトランジスタと、センスアンプ活性化信号に従
って動作状態にされる第1の負荷MOSトランジスタと
により構成され、前記出力レベル制御手段が、プリチャ
ージ制御信号より駆動され、前記第1の負荷MOSトラ
ンジスタと並列に接続された第2の負荷MOSトランジ
スタを備えることが好ましい。
第1の反転増幅回路が、共通データ線の電圧を受ける増
幅MOSトランジスタと、センスアンプ活性化信号に従
って動作状態にされる第1の負荷MOSトランジスタと
により構成され、前記出力レベル制御手段が、プリチャ
ージ制御信号より駆動され、前記第1の負荷MOSトラ
ンジスタと並列に接続された第2の負荷MOSトランジ
スタを備えることが好ましい。
【0017】かかる構成により、本発明にかかる電流セ
ンスアンプ回路は、プリチャージ期間において、出力レ
ベル制御手段の第2の付加MOSトランジスタによって
前記第2の反転増幅器のバイアス電圧を与えることがで
き、共通データ線の充電を制御できる。
ンスアンプ回路は、プリチャージ期間において、出力レ
ベル制御手段の第2の付加MOSトランジスタによって
前記第2の反転増幅器のバイアス電圧を与えることがで
き、共通データ線の充電を制御できる。
【0018】さらに上記電流センスアンプ回路におい
て、前記レベル制御手段により、プリチャージ期間にお
いて、前記第2の反転増幅器のバイアス電圧を制御する
ことで前記共通データ線の充電を制御し、プリチャージ
期間終了時点で共通データ線の電位が所定のプリチャー
ジ電位となるように制御することが好ましい。
て、前記レベル制御手段により、プリチャージ期間にお
いて、前記第2の反転増幅器のバイアス電圧を制御する
ことで前記共通データ線の充電を制御し、プリチャージ
期間終了時点で共通データ線の電位が所定のプリチャー
ジ電位となるように制御することが好ましい。
【0019】かかる構成により、本発明にかかる電流セ
ンスアンプ回路は、プリチャージ期間終了後の電流セン
ス増幅回路出力のレベル低下をなくすことができるの
で、高速読み出し動作が可能となる。
ンスアンプ回路は、プリチャージ期間終了後の電流セン
ス増幅回路出力のレベル低下をなくすことができるの
で、高速読み出し動作が可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。
ついて図面を参照しながら説明する。
【0021】図1は本発明に係る電流センスアンプ回路
の構成例を示しており、図2は図1に係る電流センスア
ンプ回路の動作波形を示している。なお、上記従来技術
で説明した図3に示した構成と同様の働きをする素子な
どには同じ番号が付されている。
の構成例を示しており、図2は図1に係る電流センスア
ンプ回路の動作波形を示している。なお、上記従来技術
で説明した図3に示した構成と同様の働きをする素子な
どには同じ番号が付されている。
【0022】図1において、1は電気的な書き込みと複
数セルの一括消去が可能なフラッシュEEPROM等か
らなる半導体記憶部であり、ワード線WL(0)〜WL
(n)およびビット線BL(0)〜BL(m)のそれぞれの交
点に2重ゲート構造を有するメモリセルMC1〜MC4
を備えている。2は電流センスアンプ回路であり、共通
データ線3、カラム選択トランジスタT8およびT9を
介して半導体記憶部1のビット線BL(0)〜BL(m)と
接続されている。
数セルの一括消去が可能なフラッシュEEPROM等か
らなる半導体記憶部であり、ワード線WL(0)〜WL
(n)およびビット線BL(0)〜BL(m)のそれぞれの交
点に2重ゲート構造を有するメモリセルMC1〜MC4
を備えている。2は電流センスアンプ回路であり、共通
データ線3、カラム選択トランジスタT8およびT9を
介して半導体記憶部1のビット線BL(0)〜BL(m)と
接続されている。
【0023】本実施形態1に係る電流センスアンプ回路
2の構成例において、上記従来技術で説明した図3の電
流センスアンプ回路と比べて構成として特徴的な部分
は、pチャネルMOSトランジスタT10が、トランジ
スタT1と電源電圧との間に付加されており、トランジ
スタT10のゲート端子にはプリチャージ制御信号NP
Rが接続されている点にある。この構成により、共通デ
ータ線3にプリチャージ電位を与えるトランジスタT3
のゲート端子には2つの反転増幅器、第1の反転増幅器
および第4の反転増幅器が接続されることになる。ここ
で第1の反転増幅器はnチャネルトランジスタT1とp
チャネルトランジスタT2とからなる反転増幅器であ
り、電流センスアンプ活性化信号NSACTにより駆動
される。第4の反転増幅器はnチャネルトランジスタT
1とpチャネルトランジスタT10とからなる反転増幅
器であり、プリチャージ制御信号NPRにより駆動され
る。ここでプリチャージ期間では、第4の反転増幅器よ
りnチャネルトランジスタT3のゲートに共通データ線
3の電位が読み出し時のバイアス電圧よりも高いバイア
ス電圧値(1V+α)となる電位を設定し、共通データ
線3をより早く充電できるようにし、プリチャージ期間
終了後に共通データ線3が1V近傍の電位となるように
αの値およびプリチャージ期間を設定する。かかる構成
により、短いプリチャージ期間で共通データ線を設定電
位1V近傍とでき、プリチャージ期間終了後、ノード4
の電位低下を防止し、電流センスアンプ回路の誤動作を
なくす。
2の構成例において、上記従来技術で説明した図3の電
流センスアンプ回路と比べて構成として特徴的な部分
は、pチャネルMOSトランジスタT10が、トランジ
スタT1と電源電圧との間に付加されており、トランジ
スタT10のゲート端子にはプリチャージ制御信号NP
Rが接続されている点にある。この構成により、共通デ
ータ線3にプリチャージ電位を与えるトランジスタT3
のゲート端子には2つの反転増幅器、第1の反転増幅器
および第4の反転増幅器が接続されることになる。ここ
で第1の反転増幅器はnチャネルトランジスタT1とp
チャネルトランジスタT2とからなる反転増幅器であ
り、電流センスアンプ活性化信号NSACTにより駆動
される。第4の反転増幅器はnチャネルトランジスタT
1とpチャネルトランジスタT10とからなる反転増幅
器であり、プリチャージ制御信号NPRにより駆動され
る。ここでプリチャージ期間では、第4の反転増幅器よ
りnチャネルトランジスタT3のゲートに共通データ線
3の電位が読み出し時のバイアス電圧よりも高いバイア
ス電圧値(1V+α)となる電位を設定し、共通データ
線3をより早く充電できるようにし、プリチャージ期間
終了後に共通データ線3が1V近傍の電位となるように
αの値およびプリチャージ期間を設定する。かかる構成
により、短いプリチャージ期間で共通データ線を設定電
位1V近傍とでき、プリチャージ期間終了後、ノード4
の電位低下を防止し、電流センスアンプ回路の誤動作を
なくす。
【0024】上記構成にかかる電流センスアンプ回路の
動作を詳しく説明する。半導体記憶部1の読み出し動作
において、まず、ローアドレス信号のデコード結果によ
り選択されたワード線に対してVCC電位を与え、非選
択のワード線は接値電位のままとしてワード線の選択が
行われる。次にカラムアドレス信号のデコード結果によ
り対応するカラム選択トランジスタをオンとすることに
よりビット線を選択する。このように選択されたワード
線、ビット線の交点にあるセルが選択され、選択された
セルの記憶情報が共通データ線3に電流値として出力さ
れる。
動作を詳しく説明する。半導体記憶部1の読み出し動作
において、まず、ローアドレス信号のデコード結果によ
り選択されたワード線に対してVCC電位を与え、非選
択のワード線は接値電位のままとしてワード線の選択が
行われる。次にカラムアドレス信号のデコード結果によ
り対応するカラム選択トランジスタをオンとすることに
よりビット線を選択する。このように選択されたワード
線、ビット線の交点にあるセルが選択され、選択された
セルの記憶情報が共通データ線3に電流値として出力さ
れる。
【0025】電流センスアンプ回路2において、共通デ
ータ線3に現われた電流はnチャネルトランジスタT3
のソースに供給される。トランジスタT3は電源に接続
されたpチャネル負荷トランジスタT4とともに第2の
増幅回路を構成しており、第2の増幅回路により増幅さ
れた出力はnチャネルトランジスタT6およびpチャネ
ルトランジスタT7で構成される第3の増幅回路へ供給
され、さらに、第3の増幅回路の出力が電流センスアン
プ回路2の出力SOUTとして外部に出力される。
ータ線3に現われた電流はnチャネルトランジスタT3
のソースに供給される。トランジスタT3は電源に接続
されたpチャネル負荷トランジスタT4とともに第2の
増幅回路を構成しており、第2の増幅回路により増幅さ
れた出力はnチャネルトランジスタT6およびpチャネ
ルトランジスタT7で構成される第3の増幅回路へ供給
され、さらに、第3の増幅回路の出力が電流センスアン
プ回路2の出力SOUTとして外部に出力される。
【0026】ここで読み出し動作においては、メモリセ
ルに強い電圧ストレスを与えないように、共通データ線
3および選択トランジスタT8およびT9を介して接続
され、メモリセルが接続されるビット線BL(0)〜BL
(m)に対して+1V程度の低い正電圧を与える。この正
電圧を設定するために、本実施形態1ではトランジスタ
T3のゲート端子には、トランジスタT1とT2からな
る第1の反転増幅器と、トランジスタT1とT10から
なる第4の反転増幅器の2つの反転増幅器が接続されて
いる。第1の反転増幅器と第4の反転増幅器の出力電圧
がトランジスタT3のゲートバイアス電圧として供給さ
れる。これによってnチャネルトランジスタT3が共通
データ線に対して(1V+α)または1Vの電位設定を
行う。また、ノード4を介して共通データ線3および選
択トランジスタを介した選択されたビット線BL(0)〜
BL(m)を高速にプリチャージするために電流を供給す
るプリチャージトランジスタT5が設けられており、プ
リチャージ制御信号NPRに従って動作状態にされる。
ルに強い電圧ストレスを与えないように、共通データ線
3および選択トランジスタT8およびT9を介して接続
され、メモリセルが接続されるビット線BL(0)〜BL
(m)に対して+1V程度の低い正電圧を与える。この正
電圧を設定するために、本実施形態1ではトランジスタ
T3のゲート端子には、トランジスタT1とT2からな
る第1の反転増幅器と、トランジスタT1とT10から
なる第4の反転増幅器の2つの反転増幅器が接続されて
いる。第1の反転増幅器と第4の反転増幅器の出力電圧
がトランジスタT3のゲートバイアス電圧として供給さ
れる。これによってnチャネルトランジスタT3が共通
データ線に対して(1V+α)または1Vの電位設定を
行う。また、ノード4を介して共通データ線3および選
択トランジスタを介した選択されたビット線BL(0)〜
BL(m)を高速にプリチャージするために電流を供給す
るプリチャージトランジスタT5が設けられており、プ
リチャージ制御信号NPRに従って動作状態にされる。
【0027】図2の動作波形を参照しながら、電流セン
スアンプ回路の動作を説明する。今、電流センスアンプ
回路が非活性化状態から活性化状態となったときに、電
流センスアンプ活性化信号NSACTが「High」か
ら「Low」になる(a)。このためpチャネルトラン
ジスタT2、T4がオンとなり、nチャネルトランジス
タT11、T12がオフとなる。またプリチャージ制御
信号NPRも「High」から「Low」になる(b)
ので、pチャネルトランジスタT10とプリチャージト
ランジスタT5がオンになる。ここでトランジスタT1
および負荷pチャネルトランジスタT2、T10で構成
される第1および第4の反転増幅器により、プリチャー
ジ期間でのトランジスタT3のゲートバイアス電圧を共
通データ線3の電位が(1V+α)となるよう設定し、
またプリチャージトランジスタT5によりプリチャージ
電流が共通データ線3に供給される。ノード4の寄生容
量は小さいため電源電圧まで急速に充電される(c)
が、共通データ線3および選択トランジスタT8および
T9を介した選択されたビット線は寄生容量が大きいた
め緩やかに(1V+α)に向け充電されて始める
(d)。
スアンプ回路の動作を説明する。今、電流センスアンプ
回路が非活性化状態から活性化状態となったときに、電
流センスアンプ活性化信号NSACTが「High」か
ら「Low」になる(a)。このためpチャネルトラン
ジスタT2、T4がオンとなり、nチャネルトランジス
タT11、T12がオフとなる。またプリチャージ制御
信号NPRも「High」から「Low」になる(b)
ので、pチャネルトランジスタT10とプリチャージト
ランジスタT5がオンになる。ここでトランジスタT1
および負荷pチャネルトランジスタT2、T10で構成
される第1および第4の反転増幅器により、プリチャー
ジ期間でのトランジスタT3のゲートバイアス電圧を共
通データ線3の電位が(1V+α)となるよう設定し、
またプリチャージトランジスタT5によりプリチャージ
電流が共通データ線3に供給される。ノード4の寄生容
量は小さいため電源電圧まで急速に充電される(c)
が、共通データ線3および選択トランジスタT8および
T9を介した選択されたビット線は寄生容量が大きいた
め緩やかに(1V+α)に向け充電されて始める
(d)。
【0028】プリチャージ期間が終了するとプリチャー
ジ制御信号NPRは「High」に戻り(b)、トラン
ジスタT10、T5はオフとなる。このため、トランジ
スタT1およびT10で構成される第4の反転増幅器の
動作が停止し、トランジスタT3のゲート電位はトラン
ジスタT1およびT2により構成される第1の反転増幅
器のみで設定されるようになる。ここで、第1の反転増
幅器によるトランジスタT3のゲート電位は、共通デー
タ線3の電位が1Vとなるように設定されているので、
プリチャージ期間終了時点で共通データ線3および選択
トランジスタT8およびT9を介した選択されたビット
線の電位は目標設定値である1Vに対しては充分にプリ
チャージされた状態となっている(d)。したがって、
選択メモリセルのしきい値が高い場合での読み出し動作
において、プリチャージ期間を短くした場合でのプリチ
ャージ終了時点でのノード4の電位低下が生じることが
なく、電流センスアンプ回路の誤動作を防止することが
できる。
ジ制御信号NPRは「High」に戻り(b)、トラン
ジスタT10、T5はオフとなる。このため、トランジ
スタT1およびT10で構成される第4の反転増幅器の
動作が停止し、トランジスタT3のゲート電位はトラン
ジスタT1およびT2により構成される第1の反転増幅
器のみで設定されるようになる。ここで、第1の反転増
幅器によるトランジスタT3のゲート電位は、共通デー
タ線3の電位が1Vとなるように設定されているので、
プリチャージ期間終了時点で共通データ線3および選択
トランジスタT8およびT9を介した選択されたビット
線の電位は目標設定値である1Vに対しては充分にプリ
チャージされた状態となっている(d)。したがって、
選択メモリセルのしきい値が高い場合での読み出し動作
において、プリチャージ期間を短くした場合でのプリチ
ャージ終了時点でのノード4の電位低下が生じることが
なく、電流センスアンプ回路の誤動作を防止することが
できる。
【0029】なお、センスアンプ回路非活性化状態にお
いては、センスアンプ活性化信号NSACTおよびプリ
チャージ制御信号NPRは共に「High」レベルに固
定されており、pチャネルトランジスタT2、T4、T
5およびT10はすべてオフとなり、nチャネルトラン
ジスタT11およびT12がオンとなることによってn
チャネルトランジスタT1およびT3はともにオフとな
り無駄な電力消費を防止する。
いては、センスアンプ活性化信号NSACTおよびプリ
チャージ制御信号NPRは共に「High」レベルに固
定されており、pチャネルトランジスタT2、T4、T
5およびT10はすべてオフとなり、nチャネルトラン
ジスタT11およびT12がオンとなることによってn
チャネルトランジスタT1およびT3はともにオフとな
り無駄な電力消費を防止する。
【0030】また選択メモリセルのしきい値が低い場合
での読み出しタイミング図を図4(f)〜(j)に示し
ている。選択メモリセルのしきい値が低い場合には、電
流センスアンプ回路は半導体記憶部1の読み出し動作に
おいて選択メモリセルに流れる電流によって共通データ
線3に流れる電流量が十分大きいことを検出する動作で
あり、プリチャージ期間終了後には、プリチャージによ
り寄生容量に充電した電荷もメモリセル電流とともに引
き抜くことにより電流量が十分大きいことを検出する。
での読み出しタイミング図を図4(f)〜(j)に示し
ている。選択メモリセルのしきい値が低い場合には、電
流センスアンプ回路は半導体記憶部1の読み出し動作に
おいて選択メモリセルに流れる電流によって共通データ
線3に流れる電流量が十分大きいことを検出する動作で
あり、プリチャージ期間終了後には、プリチャージによ
り寄生容量に充電した電荷もメモリセル電流とともに引
き抜くことにより電流量が十分大きいことを検出する。
【0031】
【発明の効果】本発明にかかる電流センスアンプ回路に
よれば、プリチャージ期間での共通データ線の設定電位
を(1V+α)とすることにより、短い期間で共通デー
タ線および選択ビット線を1Vにまで充電することがで
きるので、プリチャージ期間を短く設定することがで
き、読み出し速度の高速化を実現することができる。ま
た、プリチャージ期間中に電流増幅トランジスタのバイ
アス電位を高く設定する負荷トランジスタを追加するだ
けで高速読み出しを実現するとこができ、高性能なメモ
リを安価に実現することができる。
よれば、プリチャージ期間での共通データ線の設定電位
を(1V+α)とすることにより、短い期間で共通デー
タ線および選択ビット線を1Vにまで充電することがで
きるので、プリチャージ期間を短く設定することがで
き、読み出し速度の高速化を実現することができる。ま
た、プリチャージ期間中に電流増幅トランジスタのバイ
アス電位を高く設定する負荷トランジスタを追加するだ
けで高速読み出しを実現するとこができ、高性能なメモ
リを安価に実現することができる。
【図1】本発明の実施形態にかかる電流センスアンプ回
路の回路構成例。
路の回路構成例。
【図2】図1に示す電流センスアンプ回路の動作波形。
【図3】従来の電流センスアンプ回路の回路構成図。
【図4】図3に示す電流センスアンプ回路の動作波形。
1 半導体記憶部 2 電流センスアンプ回路 3 共通データ線 4 電流センスアンプ回路の内部のノード T1、T3、T6、T10、T11 nチャネルトラン
ジスタ T2、T4、T5、T7 pチャネルトランジスタ T8、T9 カラム選択ゲートトランジスタ MC1〜MC4 メモリセル WL(0)〜WL(n) ワード線 BL(0)〜BL(m)ビット線
ジスタ T2、T4、T5、T7 pチャネルトランジスタ T8、T9 カラム選択ゲートトランジスタ MC1〜MC4 メモリセル WL(0)〜WL(n) ワード線 BL(0)〜BL(m)ビット線
Claims (3)
- 【請求項1】 メモリセルアレイのビット線が選択トラ
ンジスタを介して結合される共通データ線に接続された
電流センスアンプ回路であって、前記共通データ線の電
圧を受ける第1の反転増幅回路と、前記第1の反転増幅
回路の出力をバイアス電圧とし、前記共通データ線に接
続された第2の反転増幅回路と、前記共通データ線に前
記第2の反転増幅回路を介してプリチャージ電流を供給
するプリチャージ回路と、プリチャージ期間に前記第1
の反転増幅器の出力レベルを制御する出力レベル制御手
段とを備えたことを特徴とする電流センスアンプ回路。 - 【請求項2】 前記第1の反転増幅回路が、共通データ
線の電圧を受ける増幅MOSトランジスタと、センスア
ンプ活性化信号に従って動作状態にされる第1の負荷M
OSトランジスタとにより構成され、前記出力レベル制
御手段が、プリチャージ制御信号より駆動され、前記第
1の負荷MOSトランジスタと並列に接続された第2の
負荷MOSトランジスタを備えた請求項1に記載の電流
センスアンプ回路。 - 【請求項3】 前記レベル制御手段により、プリチャー
ジ期間において、前記第2の反転増幅器のバイアス電圧
を制御することで前記共通データ線の充電を制御し、プ
リチャージ期間終了時点で共通データ線の電位が所定の
プリチャージ電位となるように制御する請求項1に記載
の電流センスアンプ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31560897A JPH11149790A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | 電流センスアンプ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31560897A JPH11149790A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | 電流センスアンプ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11149790A true JPH11149790A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18067412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31560897A Pending JPH11149790A (ja) | 1997-11-17 | 1997-11-17 | 電流センスアンプ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11149790A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7046043B2 (en) | 2004-02-19 | 2006-05-16 | Spansion Llc | Current-voltage converter circuit and its control method |
| WO2007125590A1 (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-08 | Spansion Llc | 半導体装置およびその制御方法 |
-
1997
- 1997-11-17 JP JP31560897A patent/JPH11149790A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7046043B2 (en) | 2004-02-19 | 2006-05-16 | Spansion Llc | Current-voltage converter circuit and its control method |
| WO2007125590A1 (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-08 | Spansion Llc | 半導体装置およびその制御方法 |
| US7502271B2 (en) | 2006-04-28 | 2009-03-10 | Spansion Llc | Semiconductir device and programming method |
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