JPH07287984A - 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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JPH07287984A
JPH07287984A JP7707594A JP7707594A JPH07287984A JP H07287984 A JPH07287984 A JP H07287984A JP 7707594 A JP7707594 A JP 7707594A JP 7707594 A JP7707594 A JP 7707594A JP H07287984 A JPH07287984 A JP H07287984A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ビット線間の容量結合に起因する読み出しの誤
動作を防止する。 【構成】NANDセル型EEPROMにおいて、複数の
ビット線BLiに対応して設けられ、同時に制御される
複数のセンス・ラッチ回路1-i と、複数のビット線と対
応するセンス・ラッチ回路の入力部との間に対応して接
続されたトランスファゲート用MOSトランジスタQ11
と、各トランスファゲート用MOSトランジスタのゲー
トノードの電位を制御するために設けられ、制御の対象
となるトランスファゲートの一端側に接続されているビ
ット線にメモリセルから読み出された“H”レベルの電
位が隣接ビット線との容量結合により低下した場合にト
ランスファゲートの他端側のセンス入力部での電位低下
量を抑制するようにトランスファゲートのゲートノード
の電位を制御するトランスファゲート制御回路40とを具
備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は不揮発性半導体記憶装置
に係り、特に同一行線に接続されている複数のメモリセ
ルからそれぞれの記憶データを同時に複数の列線に読み
出してセンス増幅してラッチする読み出し方式を有する
記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】同一行線に接続されている複数のメモリ
セルからそれぞれの記憶データを同時に複数の列線に読
み出してセンス増幅してラッチする読み出し方式を有す
る不揮発性半導体記憶装置の一例として、電気的消去・
再書込み可能なEEPROMがある。
【0003】このEEPROMにおいては、データの読
み出し時に複数の列線のうちの隣り合う列線間の容量結
合に起因する読み出しの誤動作が問題となる。この問題
について、例えば複数個のメモリセルが直列に接続され
てなるNANDセルのアレイを有するNANDセル型E
EPROMを例にとって説明する。
【0004】図15は、NANDセル型EEPROMの
セルアレイの一部(3列分)およびこれに接続されてい
るセンスアンプを示している。CELLは行列状に配列され
たNANDセル、WLi(i=1,2 )は同一行のメモリ
セルに接続されている行線(ワード線)、BLi(i=
1,2,3 )は同一列のメモリセルに接続されている列線
(ビット線)、SAi(i=1,2,3 )はビット線BLi
に接続されているセンスアンプである。上記ビット線B
Liはメモリセルアレイの端から端まで配線されてお
り、隣接するビット線間の結合容量Cc も無視できない
ほどに大きい。
【0005】NANDセルCELLからデータを読み出す際
には、まず、各ビット線BLiを電源電位にプリチャー
ジし、特定のワード線WLiを選択し、この特定のワー
ド線に接続されている複数のメモリセルの各データに応
じて各ビット線BLiが放電されるか否かを各センスア
ンプSAiによりセンス増幅する。
【0006】上記センスアンプSAiとして、例えば図
16に示すように、2個のCMOS型のクロックドイン
バータ回路IV1 、IV2 が逆並列接続されてなるラッチ回
路兼用のセンスアンプ(ラッチ型センスアンプ回路)が
使用されている場合、データの読み出し動作は図17に
示すような波形で示される。
【0007】即ち、セルを選択して駆動した時、ビット
線BLiはそれに接続されている選択セルのデータに応
じて放電される、または、放電されずにプリチャージ状
態の電位を保つ。この時、例えば、あるビット線は放電
されない場合でも、その両側のビット線が放電される場
合には、上記放電されないビット線は上記放電されるビ
ット線との容量結合に起因してプリチャージ状態の電位
より下がってしまう。これにより、上記放電されないビ
ット線に接続されているセンスアンプの動作電源ノード
の電位と上記ビット線との間に電位差が生じると、上記
ビット線に接続されているセンスアンプにおいて、上記
ビット線に入力端が接続されているクロックドインバー
タ回路のPMOSトランジスタおよびNMOSトランジ
スタが共にオン状態になり、上記動作電源ノードと接地
ノードとの間に貫通電流が流れてしまう。この貫通電流
は、各センスアンプとEEPROMの電源ピン、接地ピ
ンとの間の配線に流れ、この配線の抵抗により電圧降下
が生じ、電源電位が下がり、接地電位が浮き上がる。こ
れにより、センスアンプのクロックドインバータ回路の
閾値が等価的に変動してしまい、ビット線のデータを誤
ったデータとして読むおそれがある。
【0008】また、図15中のセンス・ラッチ回路とし
て、例えば図18に示すような回路を用いる場合にも、
ビット線のデータを誤ったデータとして読むおそれがあ
る。この回路において、フリップフロップ回路FFi
は、ノーマリーオン型のPMOSトランジスタQp1がC
MOS型のインバータ回路の電源側に挿入接続された第
1のインバータ回路81と、リセット信号RST により制御
されるPMOSトランジスタQp2がCMOS型のインバ
ータ回路の電源側に挿入された第2のインバータ回路82
とが交差接続され、さらに、上記第1のインバータ回路
81の入力ノードと接地ノードとの間にリセット信号RST
により制御されるNMOSトランジスタQn1が接続され
ている。
【0009】Q4 はビット線BLiと上記フリップフロ
ップ回路FFiの第1の記憶ノードとの間に挿入された
NMOSトランジスタ、Q7 およびQ8 は上記フリップ
フロップ回路FFの第2の記憶ノードと接地ノードとの
間で直列に挿入された2個のNMOSトランジスタであ
り、このうちの一方のNMOSトランジスタQ7 はセン
スイネーブル信号SEN により制御され、他方のNMOS
トランジスタQ8 はビット線BLに接続されている。
【0010】図18の回路においては、センスイネーブ
ル信号SEN によりNMOSトランジスタQ7 がオン状態
になると、ビット線BLの電位が“H”レベルである
と、上記ビット線BLに接続されているビット線電位入
力用のNMOSトランジスタQ8 がオンになり、フリッ
プフロップ回路FFiの記憶データを反転させてラッチ
するように動作する。
【0011】しかし、上記ビット線BLiと隣接する他
のビット線(図示せず)との容量結合により上記ビット
線BLiの電位が下がり、上記ビット線電位入力用のN
MOSトランジスタQ8 をオン状態に制御するために必
要な“H”レベルの電位が得られなくなると、フリップ
フロップ回路FFiの状態を強制的に反転させることが
できなくなる。この結果、ビット線BLiのデータを誤
ったデータとして読むことになる。
【0012】一方、NANDセル型EEPROMにおい
てビット毎ベリファイを行う場合に、ビット線間の容量
結合に起因してビット毎ベリファイを正確に行うことが
不可能になる場合がある。
【0013】ここで、ビット毎ベリファイについて説明
しておく。NANDセル型EEPROMにおいては、各
メモリセルの書き込み速度のばらつきに起因する書き込
み状態における閾値のばらつきの分布をある一定範囲内
に収束させることが望ましい。そこで、メモリセル毎に
書き込み時間を設定するものとし、このためにビット毎
ベリファイを行う。このビット毎ベリファイでは、書き
込み時間を短い時間に区分けし、書き込み→ベリファイ
→再書き込みデータ設定→書き込み→ベリファイ→再書
き込みデータ設定……と自動的に繰り返す(オートベリ
ファイ動作)。この際、書き込みにより閾値の上昇が十
分に得られたセルに対しては、次回のサイクルからは書
き込み動作を行わないように再書き込みデータを設定す
る。
【0014】このようなベリファイ及び再書き込みデー
タの設定は、チップ内で行うことが望ましく、ビット毎
ベリファイをチップ内部で自動的に実現するための回路
として、例えば図19中に示すような回路が提案されて
いる。
【0015】即ち、この回路において、BLi(i=1
〜3 )はビット線、2-i(i=1 〜3 )はビット線BL
iに接続されたNANDセルである。Q3 はプリチャー
ジ制御信号φ1 に基づいてビット線BLiを所定期間に
充電するためのプリチャージ用のPチャネルトランジス
タ、1-i(i=1 〜3 )はセンス回路および書き込みデ
ータを一時的に保持するデータラッチ回路の役割を有す
るフリップフロップ回路である。
【0016】Q4 はビット線BLiとこれに対応するフ
リップフロップ回路1-iの第1の記憶ノードとを接続す
るトランスファゲート用のトランジスタであり、そのゲ
ートにはベリファイ制御信号φ3 が印加される。
【0017】Q5 、Q6 は電源ノードとビット線BLi
との間に直列に接続されたトランジスタであり、上記ト
ランジスタQ5 のゲートはフリップフロップ回路1-iの
第1の記憶ノード(ビット線接続ノード)に接続され、
上記トランジスタQ6 のゲートには帰還制御信号φ2 が
印加される。
【0018】前記トランジスタQ3 のソース及びフリッ
プフロップ回路1-iの動作電源ノードは、書き込み動作
時に例えば9V、それ以外の時は電源電位、例えば5V
が供給される。
【0019】次に、図19の回路を用いてオート・ベリ
ファイを行う際の動作について、図20に示す波形を参
照しながら説明する。この場合、メモリセル2-1 、2-2
、2-3 に対応して“0”、“0”、“1”データを書
き込む場合を想定し、メモリセル2-1 よりもメモリセル
2-2 のほうが書き込みにくいものと仮定する。
【0020】始めに、入/出力データ線およびカラムゲ
ート(共に図示せず)を介してフリップフロップ回路1-
iの一対の記憶ノードに書き込みデータが供給される。
これにより、フリップフロップ回路1-1 の第1の記憶ノ
ードN1 は接地電位(0V)に、フリップフロップ回路
1-2 の第1の記憶ノードN2 は0Vに、フリップフロッ
プ回路1-3 の第1の記憶ノードN3 は電源電位、例えば
5Vに設定される。この状態で、第1回目の書き込み動
作(WRITE-1 )が開始する。
【0021】時刻t10において、信号φ1 が0Vになる
と、トランジスタQ3 が導通し、ビット線BLiが9V
に充電される。また、フリップフロップ回路1-iの動作
電源が9Vに昇圧するので、ノードN3 の電位は9Vに
なる。
【0022】時刻t11では、信号φ1 がトランジスタQ
3 をオフさせる電位、例えば10Vに立ち上がり、ビッ
ト線BLiの充電が終了すると同時に、信号φ2 がトラ
ンジスタQ6 をオンさせる電位、例えば10Vに立ち上
がり、ノードNi(iは1 〜3 )の電位に応じてビット
線電位が放電される。即ち、ノードN1 及びノードN2
が0Vであるのでビット線BL1 及びBL2 は0Vに放
電し、ノードN3 は9Vであるのでビット線BL3 は9
Vである(これはメモリセル2-3 の書き込み禁止電圧と
して作用する)。この条件でメモリセル2-iに書き込み
電圧が印加される。
【0023】時刻t12で第1回目の書き込み動作が終了
し、ベリファイ動作及び再書き込みデータ設定動作(VE
RIFY)に入る。即ち、信号φ1 が0Vに立ち下がり、ビ
ット線BLiがトランジスタQ3 を介してビット線プリ
チャージ電圧、例えば電源電圧5Vに充電される。同時
に、信号φ2 が0Vに立ち下がり、フリップフロップ回
路1-iからビット線BLiへのフィードバックループは
遮断される。
【0024】時刻t13でビット線の充電が終了し、浮遊
状態のビット線BLiをメモリセル2-iが放電してい
く。ここで、メモリセル2-iの閾値によって放電速度が
異なり、書き込みが十分でないメモリセルは閾値が上昇
しておらず、このメモリセルに接続されているビット線
の電荷は放電する。第1回目の書き込み動作では、メモ
リセル2-1 及び2-2 共に書き込みが十分に行われていな
い場合を示している。また、メモリセル2-3 は書き込み
が行われていないので、このメモリセル2-3 が“1”デ
ータ保持状態(つまり、消去状態)であれば、これに接
続されているビット線BL3 の電荷は必然的に放電す
る。
【0025】時刻t14で信号φ2 が5Vに立ち上がり、
トランジスタQ6 が導通する。しかし、ノードN1 及び
ノードN2 は0Vであるので、このノードN1 、N2 に
ゲートが接続されているトランジスタQ5 は非導通とな
り、ビット線BL1 及びBL2 はなんの影響も受けな
い。これに対して、ノードN3 は5Vであるので、この
ノードN3 にゲートが接続されているビット線BL3 は
トランジスタQ5 及びQ6 を介して5Vの電源電位と接
続され、5VからトランジスタQ5 、Q6 の閾値を差し
引いた電圧であって上記ノードN3 を十分に5Vにラッ
チできる電位に再充電される。
【0026】時刻t15で信号φ3 が5Vに立ち上がり、
ビット線とフリップフロップ回路とが接続され、ビット
線の電位がフリップフロップ回路にラッチされる。ここ
で、フリップフロップ回路1-1 の記憶ノードN1 、フリ
ップフロップ回路1-2 の記憶ノードN2 、フリップフロ
ップ回路1-3 の記憶ノードN3 にラッチされている電位
は対応して0V、0V、5Vである。この状態は書き込
みを行う前と同じである。
【0027】時刻t20で第2回目の書き込み動作(WRIT
E-2 )が開始する。即ち、時刻t20から時刻t21までは
ビット線の9Vの充電、時刻t21から時刻t22まではメ
モリセルへの書き込みが行われる。
【0028】時刻t22から時刻t23まではビット線BL
iの5Vの充電、時刻t23から時刻t24まではメモリセ
ル2-iによるビット線ビット線BLiの放電、時刻t24
からは“0”書き込みセルのビット線の再充電が開始さ
れる。ここで、メモリセル2-1 の書き込みが終了してい
る場合には、ビット線BL1 の電位が5Vからほとんど
低下せず、書き込みが終了したことを表わす。
【0029】時刻t25でビット線とフリップフロップ回
路との接続が行われ、ビット線の電位がフリップフロッ
プ回路1 にラッチされる。今回は、第1回目と異なり、
ビット線BL1 の電位は高レベルになっているので、フ
リップフロップ回路1-1 の記憶ノードN1 、フリップフ
ロップ回路1-2 の記憶ノードN2 、フリップフロップ回
路1-3 の第1の記憶ノードN3 にラッチされている電位
は対応して5V、0V、5Vとなる。
【0030】このように、書き込みが完了したメモリセ
ルに対応するビット線BLiに接続されているフリップ
フロップ回路1-iの保持データは、初期の0Vから5V
に再設定され、この5Vは昇圧され9Vの書き込み禁止
電圧として働くので、当該メモリセルにはこれ以降の書
き込みは行われない。
【0031】時刻t30で第3回目の書き込み動作(WRIT
E-3 )が開始する。即ち、時刻t30から時刻t31までは
ビット線の9Vの充電、時刻t31から時刻t32まではメ
モリセルへの書き込みが行われる。ここで注意すべきこ
とは、ビット線BL1 が、ビット線BL3 と同様に書き
込み禁止電圧9Vになっていることである。
【0032】時刻t32で第3回目のベリファイ動作及び
再書き込みデータ設定が行われる。即ち、時刻t32から
時刻t33まではビット線の5Vの充電、時刻t33から時
刻t34まではメモリセル2 によるビット線の放電、時刻
t34からは“0”書き込みセルのビット線の再充電が開
始される。ここで、メモリセル2-2 の書き込みが終了し
ている場合には、ビット線BL2 の電位が5Vからほと
んど低下せず、書き込みが終了したことを表わす。
【0033】時刻t35でビット線BLiとフリップフロ
ップ回路1-iとの接続が行われ、ビット線の電位がフリ
ップフロップ回路1-iにラッチされる。今回は、第2回
目と異なり、ビット線BL2 の電位は高レベルになって
いるので、フリップフロップ回路1-1 の記憶ノードN1
、フリップフロップ回路1-2 の記憶ノードN2 、フリ
ップフロップ回路1-3 の記憶ノードN3 にラッチされて
いる電位は、それぞれ5Vとなり、3ビットの書き込み
が終了したことになる。
【0034】図21は、図19の回路中のビット線の1
本分に対応する回路を取り出して詳細に示している。こ
の回路は、図16に示した回路に対して、ビット線BL
iとフリップフロップ回路1-iの第1の記憶ノードNi
との間に挿入されたNMOSトランジスタQ4 をベリフ
ァイ制御信号VFY により制御し、電源ノードとビット線
BLiとの間に2個のNMOSトランジスタQ5 、Q6
を直列に接続し、このうちの1方の帰還用のNMOSト
ランジスタQ5 のゲートをフリップフロップ回路1-iの
第1の記憶ノードNiに接続し、残りの1個のNMOS
トランジスタQ6 を制御信号CON により制御するように
変更したものである。
【0035】図21の回路における動作について簡単に
説明する。まず、メモリセルにデータ“0”を書き込む
場合、フリップフロップ回路1-iの第1のクロックドイ
ンバータ回路IV1 の出力ノード、第2のクロックドイン
バータ回路IV2 の出力ノードに対応して入/出力データ
線IO、/IOからカラムゲートQ9 、Q9 を介して
“L”、“H”レベルを転送する。この後、ベリファイ
制御信号VFY を“H”レベルにしてNMOSトランジス
タQ4 をオン状態にし、第2のクロックドインバータ回
路IV2 の出力ノードの“L”レベルをそのままビット線
BLiに転送する。この後、ワード線(図示せず)を一
定期間書き込み電圧にし、NANDセルのメモリセルに
ビット線BLiの“L”レベル(0V)のデータを書き
込み、その浮遊ゲートに電子を注入する。この後、ベリ
ファイのための読み出しを行うために、ベリファイ制御
信号VFY を“L”レベルにしてNMOSトランジスタQ
4 をオフ状態にし、ビット線BLiを一定期間だけ
“H”レベルにプリチャージした後、ワード線を一定期
間駆動してメモリセルからデータを読み出す。この場
合、ワード線には、通常読み出し電圧よりもメモリセル
が電流を流し易い電位を与える。メモリセルに電子が十
分に注入されていれば、このメモリセルを含むNAND
セルに接続されているビット線BLiの電荷は放電され
ないので、上記ビット線BLiは“H”レベルを保持す
る。これに対して、メモリセルに電子が十分に注入され
ていなければ、このメモリセルを含むNANDセルに接
続されているビット線BLiの電荷は放電されるので、
上記ビット線BLiは“L”レベルになる。この後、制
御信号CON を“H”レベルにしてNMOSトランジスタ
Q4 をオン状態にする。この場合、第2のクロックドイ
ンバータ回路IV2 の出力ノードのレベルが“H”である
か“L”であるかに応じて帰還用のNMOSトランジス
タがオンまたはオフになるが、この時には、第2のクロ
ックドインバータ回路IV2の出力ノードのレベルが
“L”(データ“0”)になっていて上記帰還用のNM
OSトランジスタQ5 がオフ状態になっているので、ビ
ット線の電位は読み出し後のレベルのままである。
【0036】この後、ベリファイ制御信号VFY を“H”
レベルにしてNMOSトランジスタQ4 をオン状態に
し、ビット線BLiの電位をセンス回路に入力してラッ
チする。この場合、書き込み終了後のメモリセルに電子
が十分に注入されていなければ、ビット線BLiの電位
は“L”レベルとセンスされ。従って、次のサイクルで
再び書き込み(追加書き込み)が行われることになる。
【0037】これに対して、書き込み終了後のメモリセ
ルに電子が十分に注入されていれば第2のクロックドイ
ンバータ回路IV2 の出力ノードのレベルが“L”から
“H”に反転し、次に再び書き込もうとしても書き込み
が行われないので、過剰な書き込み(オーバーライト)
を禁止することになる。
【0038】上記とは逆に、メモリセルにデータ“1”
を書き込む場合、第1のクロックドインバータ回路IV1
の出力ノード、第2のクロックドインバータ回路IV2 の
出力ノードに対応して入/出力データ線IO、/IOか
らカラムゲートQ9 、Q9 を介して“H”、“L”レベ
ルを転送する。この後、ベリファイ制御信号VFY を
“H”レベルにしてNMOSトランジスタQ4 をオン状
態にし、第2のクロックドインバータ回路IV2 の出力ノ
ードの“H”レベルをそのままビット線BLiに転送す
る。この後、ワード線を一定期間書き込み電圧にする
が、ビット線BLiの電位が“H”レベルであるので、
メモリセルの浮遊ゲートに電子が注入されない。この
後、ベリファイのための読み出しを行うために、ベリフ
ァイ制御信号VFY を“L”レベルにしてNMOSトラン
ジスタQ4 をオフ状態にし、ビット線BLiを一定期間
だけ“H”レベルにプリチャージして後、ワード線を一
定期間駆動し、メモリセルからデータを読み出す。この
場合、メモリセルが“0”データ保持状態であれば、ビ
ット線BLiの電荷は放電されないので、ビット線BL
iは“H”レベルを保持する。これに対して、メモリセ
ルが“1”データ保持状態であれば、ビット線BLiの
電荷は放電されるので、ビット線BLiは“L”レベル
になる。この後、書き込みデータ“1”をビット線BL
iに帰還させるために、制御信号CON を“H”レベルに
してNMOSトランジスタQ6 をオン状態にする。この
時、第2のクロックドインバータ回路IV2 の出力ノード
のレベルが“H”(データ“1”)になっていて上記帰
還用のNMOSトランジスタQ5 がオン状態になってい
るので、ビット線BLiの電位は“H”レベルに充電さ
れる。この後、ベリファイ制御信号VFY を“H”レベル
にしてNMOSトランジスタQ4 をオン状態にし、ビッ
ト線の電位BLiをセンス回路に入力してラッチする。
この場合、第2のクロックドインバータ回路IV2 の出力
ノードのレベルは“H”のまま保持されるので、次に再
び書き込もうとしても書き込みが行われない。
【0039】しかし、上記したようなベリファイ動作に
際して、書き込みが未だ完了していないセルに接続され
ているビット線BLiの電位は“L”レベルを保持しな
ければならないが、上記ビット線BLiと他のビット線
(通常、上記ビット線と隣り合うビット線)との容量結
合により、上記ビット線BLiの電位が浮き上がる。こ
の状態の時に、ベリファイ制御用のトランジスタQ4 を
オンにすることによって上記ビット線BLiの電位をセ
ンスすると、このビット線BLiに接続されているメモ
リセルの書き込みが完了された場合と区別がつかなくな
り、書き込みが完了していないのにもかかわらず、対応
するフリップフロップ回路が誤ってセンスしてしまい、
以後の追加書き込みが行われなくなり、ビット毎ベリフ
ァイを正確に行うことが不可能になる。
【0040】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、複数
のメモリセルからそれぞれの記憶データを同時に複数の
ビット線に読み出してセンス増幅してラッチする読み出
し方式を有する従来の半導体記憶装置においては、デー
タの読み出し時にビット線間の容量結合に起因する読み
出しの誤動作が生じるという問題があった。
【0041】また、複数のメモリセルからそれぞれの記
憶データを同時に複数のビット線に読み出してセンス増
幅してラッチする読み出し方式を有する従来の不揮発性
半導体記憶装置においては、チップ内部でビット毎ベリ
ファイを行う回路を実現しようとすると、ビット線間の
干渉によって誤動作するという問題があった。
【0042】本発明はこのような問題を解決すべくなさ
れたもので、ビット線間の容量結合に起因する読み出し
の誤動作を防止し得る半導体記憶装置を提供することを
目的とする。
【0043】
【課題を解決するための手段】本発明は、それぞれ閾値
が第1の範囲または第2の範囲をとることにより情報を
記憶するMOSトランジスタからなる複数個の不揮発性
メモリセルからそれぞれの記憶データを同時に複数のビ
ット線に読み出してセンス増幅してラッチする読み出し
方式を有する半導体記憶装置において、各ビット線を所
定のタイミングで充電するための充電回路と、各ビット
線にそれぞれ対応して設けられ、対応する前記ビット線
の電位をセンスしてラッチする複数のセンス・ラッチ回
路と、上記各センス・ラッチ回路の動作を同時に制御す
るためのセンス・ラッチ制御信号を供給する制御信号供
給回路と、前記複数のビット線と対応する上記センス・
ラッチ回路の入力部との間にそれぞれ対応して接続され
た複数のトランスファゲート用MOSトランジスタと、
上記各トランスファゲート用MOSトランジスタのゲー
トノードの電位を制御するために設けられ、制御の対象
となる前記トランスファゲート用MOSトランジスタの
一端側に接続されている前記ビット線に前記メモリセル
から読み出された“H”レベルの電位が隣接ビット線と
の容量結合により低下した場合に上記トランスファゲー
ト用MOSトランジスタの他端側のセンス入力部での電
位低下量を抑制するように上記トランスファゲートのゲ
ートノードの電位を制御するトランスファゲート制御回
路とを具備することを特徴とする。
【0044】
【作用】ビット線の電荷がメモリセルにより放電されて
その電位が低下しようとする場合、トランスファゲート
のゲートノードの電位は、ビット線との間の容量による
容量結合により一瞬引き下げられる。しかし、トランス
ファゲートのゲートノードの電位は、トランスファゲー
ト制御回路により、所定電位まで引き戻されるように制
御される。これにより、センス・ラッチ回路の入力部の
電位は、上記ゲートノードの電位からトランスファゲー
ト用MOSトランジスタの閾値だけ低い値まで下がらな
いと放電されないので、ビット線間の容量結合に起因す
る読み出しの誤動作が防止される。
【0045】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明の第1の実施例として、一
括消去可能なNANDセル型EEPROM(NAND型
フラッシュメモリ)の全体構成を示すブロック図であ
る。
【0046】このEEPROM10は、複数のNAND型
メモリセルがマトリクス状に配設され、縦方向にビット
線BLが数千本、横方向にワード線WLが数千本配列さ
れているメモリセルアレイ11と、外部から入力されたア
ドレスに基いて上記メモリセルアレイ11のワード線を選
択するロウデコーダ12と、上記メモリセルアレイ11のビ
ット線に接続されているセンス・ラッチ回路13と、この
センス・ラッチ回路13に接続されているカラムゲート15
と、外部から入力されたアドレスに基き上記カラムゲー
ト15を制御し、対応するビット線およびセンス回路を選
択するカラムデコーダ14と、前記カラムゲート15に接続
されているI/Oバッファ18と、書き込み動作や消去動
作に必要な高電圧を供給するための昇圧回路16と、チッ
プ外部とのインターフェースをとるための制御回路17と
を具備している。
【0047】本発明では、従来のEEPROMと比べ
て、メモリセルアレイ11とセンス・ラッチ回路13とを接
続する回路およびそれを制御する回路が改良されてい
る。まず、図1中のメモリセルアレイ11の構成およびメ
モリセルに対するデータの読み出し、消去及び書き込み
動作について、説明しておく。
【0048】図2は、図1中のメモリセルアレイ11の回
路構成の一部を示しており、これは従来と同様に構成さ
れている。即ち、浮遊ゲートを有するMOSトランジス
タからなる不揮発性のメモリセルM1 〜M16が直列に接
続され、一端が選択トランジスタQ1 を介してビット線
BLに、多端が選択トランジスタQ2 を介して共通ソー
ス線Sに接続されている。上記各トランジスタは同一の
ウェル基板W上に形成されており、メモリセルM1〜M1
6の制御電極はワード線WL1 〜WL16に接続されてお
り、選択トランジスタQ1 の制御電極は選択線SL1
に、選択トランジスタQ2 の制御電極は選択線SL2 に
接続されている。
【0049】メモリセルM1 〜M16は、それぞれ保持す
るデータに応じた閾値を持っており、この閾値は“0”
データを保持している時には0V以上、読み出し時のワ
ード線電位よりセルデータを紫外線で消去した時の閾値
を差し引いた値より低い値に、また、“1”データを保
持している時には0V以下に設定されている(より適切
には、ある程度のマージンをもたすためこれよりも小さ
な範囲に設定されている)。
【0050】NAND型フラッシュメモリの場合は、通
常、“1”データが保持されている状態を「消去状態」
と呼び、“0”データが保持されている状態を「書き込
み状態」と呼ぶ。また、“1”データが保持されている
メモリセルの閾値を正方向にシフトさせ、“0”データ
を保持するようにすることを「書き込み動作」と呼び、
“0”データが保持されているメモリセルの閾値(Vt
h)を負方向にシフトさせ“1”データを保持するよう
にすることを消去動作と呼ぶ。
【0051】図3は、上記メモリセルM1 〜M16に対す
るデータの読み出し、消去及び書き込み動作時における
印加する電圧を一覧表にして示している。読み出し動作
時には、ビット線BLを始めにある電圧、例えば5Vに
プリチャージした後に浮遊状態にしておき、選択線SL
1 に5V、選択メモリセルのワード線WLに0V、非選
択メモリセルのワード線WLに“0”データセルの閾値
よりも高い電圧(例えば5V)、選択線SL2 に電源電
圧(例えば5V)、ウェルWに0V、共通ソース線Sに
0Vを印加する。すると、選択メモリセル以外のすべて
のトランジスタ(非選択メモリセルを含む)がオンす
る。選択メモリセルに“0”が保持されている時にはこ
のメモリセルは非導通状態となりビット線の電位は5V
のままで変化がないが、“1”が保持されている時には
導通状態となるためビット線は放電され電位が低下す
る。データのセンスは読み出し時のビット線電位を検出
することにより行う。
【0052】消去動作時には、ビット線BLは開放(オ
ープン)状態にし、選択線SL1 に選択トランジスタQ
1 のゲートが破壊しないような電圧、例えばウェルWと
同電位の18V、メモリセルのワード線WLに0V、選
択線SL2 に選択トランジスタQ2 のゲートが破壊しな
いような電圧、例えばウェルWと同電位の18V、ウェ
ルWにセルデータを消去させるために必要な電圧、例え
ば18V、共通ソース線SはウェルWと同電位(または
開放状態)を印加する。すると、浮遊ゲートとウェル間
にゲート絶縁膜を介してトンネル電流が流れ、閾値は0
V以下になる。
【0053】書き込み動作時には、書き込みデータによ
って異なった電圧を印加する。即ち、“0”書き込み
(閾値をシフトさせる場合)ではビット線BLにセルの
閾値をシフトさせるために必要な電界を得るためにある
電圧、例えば0Vを印加し、“1”書き込み(閾値をシ
フトさせない場合)ではビット線BLにセルの閾値をシ
フトさせないためのある電圧、例えば9Vを印加する。
選択線SL1 にはビット線BLの9Vをメモリセルに転
送するために必要な電圧、例えば11V、選択メモリセ
ルのワード線WLにはセルの閾値をシフトさせるために
必要な電界を得ることが可能なある電圧、例えば18
V、非選択メモリセルのワード線WLにはセルの閾値を
シフトさせずにビット線BLの9Vを選択メモリセルに
転送するために必要なある電圧、例えば9V、選択線S
L2 には0V、ウェルWには0V、共通ソース線Sには
0Vを印加する。この結果、選択トランジスタQ1 から
メモリセルM16までのすべてのトランジスタは導通し、
ビット線と同電位となる(この場合、メモリセルのトラ
ンジスタの閾値落ちは考慮しなくてよい。なぜなら、メ
モリセルの書き込み前に通常は消去が行われ、セルトラ
ンジスタの閾値落ちはない)。
【0054】従って、ビット線BLに0Vが印加された
メモリセルは、チャネルと制御電極との間に18Vの高
電圧がかかり、トンネル電流が流れ、閾値は正方向にシ
フトする。また、ビット線BLに9Vが印加されたメモ
リセルは、チャネルと制御電極との間に9Vしかかから
ないので、閾値の正方向のシフトは抑圧される。このよ
うにビット線BLにセルの閾値をシフトさせないために
印加されるある値の電圧(本例では9V)を書き込み禁
止電圧と呼ぶ。
【0055】図4は、図1中のメモリセルアレイ11にお
けるビット線1本分に対応する回路を取り出して示して
いる。この回路は、図16に示した回路に、トランスフ
ァゲートTGおよびそれに関連する制御回路40が付加さ
れることにより、ビット線間の容量結合に起因する読み
出しの誤動作を防止し得るように構成されている。
【0056】この回路において、BLiはビット線、2-
iはビット線BLiに接続されたNAND型メモリセ
ル、Q3 はプリチャージ信号φ1 に基づいてビット線B
Liを所定期間に充電するためのPチャネルトランジス
タ、1-iはセンス・ラッチ回路、Q9 、Q9 は上記セン
ス・ラッチ回路1-iの各一対の記憶ノードと一対の入/
出力データ線IO、/IOとの間にそれぞれ接続された
カラムゲートである。
【0057】上記センス回路1-iは、第1のクロックド
・インバータ回路IV1及び第2のクロックド・インバー
タ回路IV2 の互いの入力ノードと出力ノードが交差接続
されてなる。この場合、第1のクロックド・インバータ
回路IV1は、センス動作制御用の相補的な制御信号SEN
、/SENにより動作が制御され、第2のクロックド・イ
ンバータ回路IV2 はラッチ動作制御用の相補的な制御信
号RLCH、/RLCH により動作が制御されるものであり、第
1のクロックド・インバータ回路IV1の入力ノードがセ
ンス入力ノードNi、第2のクロックド・インバータ回路
IV2 の出力がラッチ出力ノードに相当する。なお、C2
は第1のクロックド・インバータ回路IV1の入力ノード
と接地ノードとの間に接続された容量(あるいは、寄生
容量でもよい)である。
【0058】さらに、前記ビット線BLiとこれに対応
するセンス回路1-iのセンス入力ノードとの間には、N
MOSトランジスタQ11及びPMOSトランジスタQ12
が並列に接続されてなるCMOSトランスファゲートT
Gが接続されている。上記PMOSトランジスタQ12の
ゲートには前記制御信号/RLCH が印加され、電源ノード
と上記CMOSトランスファゲートのNMOSトランジ
スタQ11のゲートとの間には、トランスファゲート制御
回路40が接続されている。
【0059】このトランスファゲート制御回路40は、例
えば、ドレイン・ゲート相互が接続されたNMOSトラ
ンジスタQ13及びゲートに制御信号READが印加されるP
MOSトランジスタQ14が並列に接続され、さらに、前
記CMOSトランスファゲートTGのNMOSトランジ
スタQ11のゲートとビット線側の一端ノード(ドレイン
あるいはソース)との間に容量C1 が接続されている。
なお、上記容量C1 は、上記NMOSトランジスタQ13
のゲートとビット線側の一端ノードとの間の寄生容量を
用いてもよい。
【0060】41は前記各信号SEN 、/SEN、RLCH、/RLCH
、READ、φ1 をそれぞれ所定のタイミングで供給する
信号供給回路である。なお、図4の回路におけるビット
線BLiのプリチャージ電位は、電源電位Vccが使用さ
れる場合を示しているが、これはVccに限らず、一般的
には図4中のトランジスタQ3 、Q13、Q14に接続され
ている電源ノードの電位をある電圧Vblで表わすことが
可能であり、以下の説明でもビット線BLiのプリチャ
ージ電位VccをVblに置き換えればよい。
【0061】図5は、図4の回路におけるメモリセルか
らのデータの読み出し時の動作波形の一例を示してい
る。上記構成の図4の回路において、まず、信号SEN 、
/SEN、RLCH、/RLCH がそれぞれ非活性状態の期間(トラ
ンスファゲートがオフの期間)に信号READが一定期間
“L”レベルになり、トランスファゲート制御用のPM
OSトランジスタQ12がオンし、トランスファゲート用
のNMOSトランジスタQ11のゲートノードNGが電源電
位Vccに充電される。信号READが“H”レベルになつた
後、上記トランスファゲートの一端側に接続されている
ビット線BLiにメモリセルからデータが読み出され、
さらに、信号SEN 、/SEN、RLCH、/RLCH がそれぞれ活性
状態にされ、センス回路1-iがセンス・ラッチ動作を行
う。
【0062】いま、ビット線BLiにメモリセルから
“0”データが読み出された時には、ビット線BLiの
電位が低下し、容量C1 による結合により前記ゲートノ
ードNGの電位も低下するが、トランスファゲート用のN
MOSトランジスタQ11がオン状態になってトランスフ
ァゲートの他端側(センス回路1-iのセンス入力ノード
Ni)の電位も低下する。
【0063】これに対して、ビット線BLiにメモリセ
ルから“1”データが読み出された時、ビット線間の容
量結合によりビット線BLiが放電されてその電位が低
下しようとした場合を考える。この場合、前記ゲートノ
ードNGの電位は、ビット線BLiとの間の容量C1 によ
る結合により一瞬引き下げられる。しかし、トランスフ
ァゲート制御用のNMOSトランジスタQ13により、ゲ
ートノードNGの電位は、電源電位Vccから上記NMOS
トランジスタQ13の閾値Vth13だけ低い値(Vcc−Vth
13)まで引き戻される。
【0064】これにより、上記トランスファゲートの他
端側(センス回路1-iのセンス入力ノードNi)の電位
は、上記ゲートノードNGの電位から前記トランスファゲ
ート用のNMOSトランジスタQ11の閾値Vth11だけ低
い値(Vcc−Vth13−Vth11)まで下がらないと放電さ
れない。
【0065】ここで、Vcc=3.3V、Vth13=Vth11
=0.9Vとすると、センス入力ノードの電位は、Vcc
−Vth13−Vth11=1.5V となり、ビット線BLi
の電位が上記1.5より下がらない限り、センス入力ノ
ードNiの電荷が放電されることはない。
【0066】なお、ビット線の容量に対する隣接ビット
線間の容量結合の割合が50%である場合を仮定し、ビ
ット線BLiの電位がVcc×(1−0.5)=Vcc×
0.5、つまり、1.65Vに低下したとしても、前記
センス入力ノードNiの電荷が放電されることはなく、こ
のセンス入力ノードNiに接続されている第1のクロック
ド・インバータ回路IV1のPMOSトランジスタおよび
NMPSトランジスタが共にオンすることもない。ま
た、ビット線BLiの電荷が放電される場合は、0Vに
まで下がるので問題は生じない。
【0067】また、Vcc=5V、Vth13=Vth11=0.
9Vとすると、センス入力ノードNiの電位は、Vcc−V
th13−Vth11=3.2V となるので、隣接ビット線間
の容量結合の割合が36%である場合を仮定し、ビット
線BLiの電位がVcc×(1−0.36)=Vcc×0.
64、つまり、3.2Vに低下したとしても、前記セン
ス入力ノードNiの電荷が放電されることはない。
【0068】即ち、前記トランスファゲート制御回路40
が接続されている電源ノードの電位をVcc、ビット線B
Liの容量Cb に対する隣接ビット線間の容量結合Cc
の割合を、前記トランスファゲート用MOSトランジス
タQ11のゲート閾値電圧をVth、上記トランスファゲー
ト用MOSトランジスタQ11のゲートノードNGの電位を
Vg で表わした場合、ビット線BLiのプリチャージ電
位をVccとした時、 Vcc−Vcc×Cc /(Cb +Cc )+Vth > Vg
> Vth の関係を満たすようにトランスファゲート用MOSトラ
ンジスタQ11のゲートノードNGの電位Vg を制御するこ
とにより、所望の目的を達成できる。
【0069】さらに、隣接ビット線間の容量結合の割合
Cc /(Cb +Cc )の許容上限値を大きくするために
は、図6に示すトランスファゲート制御回路60のよう
に、それぞれドレイン・ゲート相互が接続された例えば
2個のNMOSトランジスタQ13、Q15を直列に接続す
ればよい(図4に示したトランスファゲート制御回路40
に、ドレイン・ゲート相互が接続されたNMOSトラン
ジスタQ15をさらに追加したものに相当する)。
【0070】この場合、Vcc=5V、Vth13=Vth11=
0.9Vとすると、センス入力ノードNiの電位は、Vcc
−Vth13−Vth13−Vth11=2.3V となるので、隣
接ビット線間の容量結合の割合が54%である場合を仮
定し、ビット線BLiの電位がVcc×(1−0.54)
=Vcc×0.46、つまり、2.3Vに低下したとして
も、前記センス入力ノードNiの電荷が放電されることは
ない。
【0071】また、図4中のトランスファゲート制御用
のNMOSトランジスタQ13の駆動能力を下げておけ
ば、前記ゲートノードNGの電位Vg は、ビット線BLi
との間の容量C1 による結合によりVcc/2程度に引き
下げられることが可能になるので、特に図6に示すよう
にトランスファゲート制御回路60を構成する必要はな
い。
【0072】なお、図7に示すように、複数本(あるい
は全て)のビット線BLi-1 、BLi、BLi+1 にそれ
ぞれ対応して接続されているトランスファゲート用MO
SトランジスタQ11を、1個のトランスファゲート制御
回路40により共通に制御するようにしてもよい。
【0073】図8は、第2実施例におけるビット線1本
分に対応するセンス・ラッチ回路、トランスファゲート
Q11およびトランスファゲート制御回路40を取り出して
示している。この回路は、図18に示した回路にトラン
スファゲートQ11およびトランスファゲート制御回路40
が付加されることにより、ビット線間の容量結合に起因
する読み出しの誤動作を防止し得るように構成されてい
る。
【0074】即ち、図8の回路において、センス・ラッ
チ回路用のフリップフロップ回路1-iは、読み出し時、
書き込み時およびベリファイ読み出し時にオン状態であ
るノーマリーオン型のPMOSトランジスタQp1がCM
OS型のインバータ回路の電源側に挿入接続された第1
のインバータ回路81と、リセット信号RST により制御さ
れるPMOSトランジスタQp2がCMOS型のインバー
タ回路の電源側に挿入接続された第2のインバータ回路
82とが交差接続され、さらに、上記第1の回路81の入力
ノードと接地ノードとの間にリセット信号RST により制
御されるNMOSトランジスタQn1が接続されている。
【0075】Q4 はビット線BLiと上記フリップフロ
ップ回路1-iの第1の記憶ノードとの間に挿入されたN
MOSトランジスタであり、そのゲートは制御信号TR
(読み出し時およびベリファイ読み出し時は接地電位で
ある)により駆動される。Q7 およびQ8 は上記フリッ
プフロップ回路1-iの第2の記憶ノードと接地ノードと
の間で直列に挿入された2個のNMOSトランジスタで
あり、このうちの一方のNMOSトランジスタQ7 はゲ
ートに印加されるセンスイネーブル信号SEN により制御
され、他方のNMOSトランジスタQ8 はビット線BL
iに接続されている。なお、C2 は上記NMOSトラン
ジスタQ8 のゲートと接地ノードとの間に接続された容
量(あるいは、寄生容量でもよい)である。
【0076】さらに、前記ビット線BLiとこれに対応
するフリップフロップ回路1-iの強制反転制御用のトラ
ンジスタQ8 のゲートとの間には、NMOSトランジス
タQ11からなるトランスファゲートが接続されている。
そして、電源ノードと上記トランスファゲート用のトラ
ンジスタQ11のゲートとの間には、トランスファゲート
制御回路40が接続されている。
【0077】このトランスファゲート制御回路40は、例
えば、ドレイン・ゲート相互が接続されたNMOSトラ
ンジスタQ13及びゲートに制御信号READが印加されるP
MOSトランジスタQ14が並列に接続され、さらに、前
記トランスファゲート用のNMOSトランジスタQ11の
ゲートとビット線側の一端ノード(ドレインあるいはソ
ース)との間に容量C1 が接続されている。なお、上記
容量C1 は、上記NMOSトランジスタQ11のゲートと
ビット線側の一端ノードとの間の寄生容量を用いてもよ
い。
【0078】図9は、図8の回路におけるメモリセルか
らのデータの読み出し時の動作波形の一例を示してい
る。上記構成の図8の回路において、まず、信号SEN が
“L”レベル(非活性状態)の期間に、信号READが一定
期間“L”レベルになり、トランスファゲート制御用の
PMOSトランジスタQ14がオンし、トランスファゲー
ト用のNMOSトランジスタ11のゲートノードNGが電源
電位Vccに充電される。この期間内に信号RST が一定期
間“H”レベル(活性状態)にされ、フリップフロップ
回路1-iの第1の記憶ノードが接地電位に設定される。
上記信号RST が“L”レベルになり、さらに、信号READ
が“H”レベル(非活性状態)になつた後、上記トラン
スファゲートの一端側に接続されているビット線BLi
にメモリセルからデータが読み出され、さらに、信号SE
N が“H”レベル(活性状態)にされる。
【0079】上記図8の回路においても、図5を参照し
て前述した図4の回路の回路の動作と同様の動作が行わ
れる。即ち、ビット線BLiにメモリセルから“0”デ
ータが読み出された時には、ビット線BLiの電位が低
下し、容量C1 による結合により前記ゲートノードNGの
電位も低下するが、ビット線間の結合容量比とトランジ
スタQ13の作用とによりトランスファゲート用のNMO
SトランジスタQ11はオフ状態にはなり得ずオン状態に
なり、トランスファゲートQ11の他端側(強制反転制御
用のトランジスタQ8 のゲート)の電位も0Vにまで低
下する。これに対して、ビット線BLiにメモリセルか
ら“1”データが読み出された時、ビット線間の容量結
合によりビット線BLiが放電されてその電位が低下し
ようとした場合、前記ゲートノードNGの電位はトランス
ファゲート制御回路40により制御され、トランスファゲ
ートQ11の他端側(強制反転制御用のトランジスタQ8
のゲート)の電位の低下が抑制され、強制反転制御用の
トランジスタQ8 がオンになり、フリップフロップ回路
1-iが反転する。
【0080】上記図8の回路において、さらに、隣接ビ
ット線間の容量結合の割合の許容上限値を大きくするた
めには、図6に示したトランスファゲート制御回路60の
ように、ドレイン・ゲート相互が接続されたNMOSト
ランジスタを例えば2個直列に接続すればよい(つま
り、図8に示したトランスファゲート制御回路40に、ド
レイン・ゲート相互が接続されたNMOSトランジスタ
をさらに1個追加すればよい)。
【0081】なお、図10に示すように、複数本(ある
いは全て)のビット線BLi-1 、BLi、BLi+1 にそ
れぞれ対応して接続されているトランスファゲートQ11
の複数個を、1個のトランスファゲート制御回路40によ
り共通に制御するようにしてもよい。
【0082】図11は、図1のEEPROM10がビット
毎ベリファイ機能を内蔵するように構成した場合におけ
るメモリセルアレイ11におけるビット線1本分に対応す
る回路を取り出して示しており、ビット線間の容量結合
に起因する読み出しの誤動作を防止し、ビット毎ベリフ
ァイを正確に行い得るように、トランスファゲート用の
NMOSトランジスタQ11、Q12を対応して制御するト
ランスファゲート制御回路111 、112 が付加されてい
る。
【0083】図11の回路において、BLiはビット
線、2-iはビット線BLiに接続されたNAND型メモ
リセル、Q3 はプリチャージ信号φ1 に基づいてビット
線BLiを所定期間に充電するためのPチャネルトラン
ジスタ、1-iはセンス回路・書き込みデータラッチ回路
の役割を有するフリップフロップ回路、Q9 、Q9 は上
記フリップフロップ回路1-iの各一対の記憶ノードと一
対の入/出力データ線IO、/IOとの間にそれぞれ接
続されたカラムゲート、Q5 およびQ6 は電源ノードと
ビット線BLiとの間に直列に接続された帰還用のNM
OSトランジスタである。
【0084】上記フリップフロップ回路は、図4中に示
したフリップフロップ回路1-iと同様に構成されてお
り、第1のクロックド・インバータ回路IV1 及び第2の
クロックド・インバータ回路IV2 の互いの入力ノードと
出力ノードが交差接続されてなる。この場合、上記第1
のクロックド・インバータ回路IV1 は、センス動作制御
用の相補的な制御信号SEN 、/SENにより動作が制御さ
れ、上記第2のクロックド・インバータ回路IV2 はラッ
チ動作制御用の相補的な制御信号RLCH、/RLCH により動
作が制御されるものであり、第1のクロックド・インバ
ータ回路IV1 の入力ノード(センス入力ノード)が第1
の記憶ノードNiに相当し、第2のクロックド・インバー
タ回路IV2 の入力ノードが第2の記憶ノードに相当す
る。なお、C2は第1のクロックド・インバータ回路IV1
の入力ノードと接地ノードとの間に接続された容量
(あるいは、寄生容量でもよい)である。
【0085】さらに、前記ビット線BLiとこれに対応
するセンス回路1-iの第1の記憶ノードNiとの間には、
NMOSトランジスタQ11及びPMOSトランジスタQ
12が並列に接続されてなるCMOSトランスファゲート
TGが接続されている。
【0086】このCMOSトランスファゲートのNMO
SトランジスタQ11のゲートには、第1のトランスファ
ゲート制御回路111 が接続され、上記CMOSトランス
ファゲートのPMOSトランジスタQ12のゲートには、
第2のトランスファゲート制御回路112 が接続されてい
る。
【0087】上記第1のトランスファゲート制御回路11
1 においては、電源ノードと上記トランスファゲート用
のNMOSトランジスタQ11のゲートとの間に、ドレイ
ン・ゲート相互が接続されたNMOSトランジスタQ1
3、ゲートに制御信号/READが印加されるPMOSトラ
ンジスタQ16、ゲートに制御信号VFY が印加されるPM
OSトランジスタQ17及びゲートに制御信号FBK が印加
されるPMOSトランジスタQ18が直列に接続されてい
る。さらに、上記電源ノードと上記PMOSトランジス
タQ16のドレイン(PMOSトランジスタQ17のソース
との接続ノード)との間に、ゲートに制御信号READが印
加されるPMOSトランジスタQ14が接続されている。
さらに、前記トランスファゲート用のNMOSトランジ
スタQ11のゲートと接地ノードとの間に、ゲートに制御
信号VFY が印加されるNMOSトランジスタQ19及びゲ
ートに制御信号FBK が印加されるNMOSトランジスタ
Q20が並列に接続されている。さらに、上記トランスフ
ァゲート用のNMOSトランジスタQ11のゲートとビッ
ト線側の一端ノード(ドレインあるいはソース)との間
に容量C11が接続されている。なお、上記容量C11は、
上記トランスファゲート用のNMOSトランジスタQ11
のゲートとビット線側の一端ノードとの間の寄生容量を
用いてもよい。
【0088】上記第2のトランスファゲート制御回路11
2 においては、電源ノードと前記トランスファゲート用
のPMOSトランジスタQ12のゲートとの間に、ゲート
に制御信号/READ が印加されるPMOSトランジスタQ
21及びゲートに制御信号/VFYが印加されるPMOSトラ
ンジスタQ22が並列に接続されている。さらに、上記ト
ランスファゲート用のPMOSトランジスタQ12のゲー
トと接地ノードとの間に、ゲートに制御信号/VFYが印加
されるNMOSトランジスタQ23、ゲートに制御信号/R
EAD が印加されるNMOSトランジスタQ24及びゲート
に制御信号/FBKが印加されるNMOSトランジスタ
Q25が直列に接続されている。さらに、上記NMOS
トランジスタQ25ドレイン(NMOSトランジスタQ24
のソースとの接続ノード)と接地ノードとの間に、ゲー
トに制御信号FBK が印加されるNMOSトランジスタQ
26及びゲート・ドレイン相互が接続されたPMOSトラ
ンジスタQ27が直列に接続されている。さらに、上記ト
ランスファゲート用のPMOSトランジスタQ12のゲー
トとビット線側の一端ノード(ドレインあるいはソー
ス)との間に容量C12が接続されている。なお、上記容
量C12は、上記トランスファゲート用のPMOSトラン
ジスタQ12のゲートとビット線側の一端ノードとの間の
寄生容量を用いてもよい。
【0089】図11に示した回路におけるオートベリフ
ァイ動作は、基本的には、図21を参照して前述したオ
ートベリファイ動作とほぼ同様に行われるが、第1のト
ランスファゲート制御回路111 、第2のトランスファゲ
ート制御回路112 の動作に特徴があり、この動作につい
て図12に示すタイミング波形図を参照しながら詳細に
説明する。
【0090】信号VFY 、FBK 、READがそれぞれ“L”レ
ベルの期間に、カラム選択信号CSLが一定期間活性状態
になり、書き込みデータがフリップフロップ回路1-iに
設定され、この設定データがCMOSトランスファゲー
トTGによりビット線BLiに転送される。
【0091】この時、第1のトランスファゲート制御回
路111 においては、PMOSトランジスタQ14、Q17お
よびQ18がそれぞれオン状態であり、PMOSトランジ
スタQ16およびNMOSトランジスタQ19、Q20はそれ
ぞれオフ状態であなり、トランスファゲート用のNMO
SトランジスタQ11はゲートノードがプリチャージ電位
VGT、例えば9Vに充電され、オン状態である。また、
第2のトランスファゲート制御回路112 においては、P
MOSトランジスタQ21、Q22およびNMOSトランジ
スタQ26がそれぞれオフ状態であなり、NMOSトラン
ジスタQ23、Q24およびQ25がそれぞれオン状態であな
り、トランスファゲート用のPMOSトランジスタQ12
はゲートノードが接地電位になり、オン状態である。
【0092】この後、ワード線が一定期間書き込み電圧
にされ、ビット線BLiの書き込みデータに応じてメモ
リセル2-iに書き込みが行われる。この状態で、プリチ
ャージ用トランジスタQ3 が一定期間オン状態に制御さ
れ、ビット線BLiが一定期間プリチャージされ、書き
込み禁止のための電位または書き込むための接地電位か
ら読み出しのためのプリチャージ電位となる。
【0093】次に、上記書き込み後のベリファイのため
の読み出し期間に入り、信号READは“L”レベルのまま
になり、信号VFY は“H”レベルになる。これにより、
第1のトランスファゲート制御回路111 においては、P
MOSトランジスタQ16およびNMOSトランジスタQ
19がそれぞれオン状態に反転し、PMOSトランジスタ
Q14およびQ17がそれぞれオフ状態に反転し、トランス
ファゲート用のNMOSトランジスタQ11は、ゲートノ
ードが接地電位になり、オフ状態になっている。また、
第2のトランスファゲート制御回路112 においては、N
MOSトランジスタQ21およびQ22がそれぞれオフ状態
に反転し、PMOSトランジスタQ23およびQ24がそれ
ぞれオン状態に反転し、トランスファゲート用のPMO
SトランジスタQ12は、ゲートノードの電位がビット線
のプリチャージ電位よりも高い電位、例えば9Vに充電
され、オフ状態になっている。
【0094】上記プリチャージの終了後、ワード線が一
定期間駆動され、上記トランスファゲートTGの一端側
に接続されているビット線BLiにメモリセル2-iから
データが読み出される。
【0095】次に、上記ベリファイのための読み出し後
のビット線BLiに対する書き込みデータの再設定期間
に入り、制御信号VFY が“L”レベル、制御信号FBK が
“H”レベルになる。これにより、第1のトランスファ
ゲート制御回路111 においては、PMOSトランジスタ
Q18およびNMOSトランジスタQ19がオフ状態に反転
し、PMOSトランジスタQ17およびNMOSトランジ
スタQ20がオン状態に反転するので、トランスファゲー
ト用のNMOSトランジスタQ11は、ゲートノードが接
地電位のままであり、オフ状態のままである。また、第
2のトランスファゲート制御回路112 においては、PM
OSトランジスタQ22およびNMOSトランジスタQ25
がオフ状態に反転し、NMOSトランジスタQ23および
Q26がオン状態に反転するが、NMOSトランジスタQ
24がオン状態のままであるので、トランスファゲート用
のNMOSトランジスタQ11は、ゲートノードはPMO
Sトランジスタの閾値の絶対値程度の電位となる。
【0096】この後、信号CON が一定期間“H”レベル
(活性状態)になり、帰還用トランジスタQ6 が一定期
間オン状態に制御される。この時、第2のクロックドイ
ンバータ回路IV2 の出力ノードのレベルが“H”である
か“L”であるかに応じて帰還用のNMOSトランジス
タQ5 がオンまたはオフになる。この場合、第2のクロ
ックドインバータ回路IV2 の出力ノードのレベルが
“L”になっていると、上記帰還用のNMOSトランジ
スタQ5 はオフになり、ビット線BLiの電位は読み出
し後のレベルのままである。これに対して、第2のクロ
ックドインバータ回路IV2 の出力ノードのレベルが
“H”になっていると、上記帰還用のNMOSトランジ
スタQ5 はオンになり、ビット線BLiは帰還用トラン
ジスタQ5 およびQ6 を経て供給される書き込みデータ
により“H”レベルに充電される(再設定される)。
【0097】この後、信号SEN 、SEP がそれぞれ活性状
態になった後、一定期間後に信号SEN が非活性状態にな
った後に信号SEP が非活性状態になることにより、フリ
ップフロップ回路1-iがビット線BLiの電位をセンス
してラッチする。
【0098】この場合、メモリセルに電子が十分に注入
されていれば、ビット線BLiの電荷は放電されないの
で、PMOSトランジスタQ12を介して“H”レベルが
ノードNiに転送され、“H”レベルがセンスされる。メ
モリセルに電子が十分に注入されていなければ、ビット
線BLiの電荷は放電されるので“L”レベルがセンス
される。従って、書き込み終了後のメモリセルに電子が
十分に注入されていれば、第2のクロックドインバータ
回路IV2 の出力ノードのレベルが“H”になり、次に再
び書き込もうとしても書き込みが行われないので、過剰
な書き込み(オーバーライト)を禁止することになる。
【0099】上記したようなベリファイ動作における書
き込みデータを再設定する期間において、書き込みが未
だ完了していないセルに接続されているビット線BLi
の電位は“L”レベルを保持しなければならないが、い
ま、上記ビット線BLiと他のビット線との容量結合に
より、上記ビット線BLiの電位が浮き上がった場合を
考える。
【0100】この場合、CMOSトランスファゲート用
のNMOSトランジスタQ11のゲートノードの電位は、
ビット線BLiとの間の容量C11による結合により一瞬
浮き上がる。しかし、書き込みデータ再設定期間におい
て信号CON が一定期間“H”レベルになる期間は、前記
したように、トランスファゲート用のNMOSトランジ
スタQ11のゲートノードの電位は第1のトランスファゲ
ート制御回路111 により接地電位にされている。このた
めに、上記NMOSトランジスタQ11はオフ状態を保
ち、トランスファゲート用のPMOSトランジスタQ12
のゲートノードの電位のビット線BLiの電位による浮
き上がり程度では、上記PMOSトランジスタQ12はオ
ン状態とはならない。従って、フリップフロップ回路1-
iがビット線BLiの電位を誤ってセンスすることはな
く、ビット毎ベファイを正確に行うことが可能になる。
【0101】また、第1のトランスファゲート制御回路
111 および第2のトランスファゲート制御回路112 は、
図4の回路におけるトランスファゲート制御回路40と同
様に、ビット線間の容量結合による読み出しの誤動作を
防止するように動作する。
【0102】なお、上記実施例では、前記トランスファ
ゲート用のNMOSトランジスタQ11およびPMOSト
ランジスタQ12に対応して第1のトランスファゲート制
御回路111 、第2のトランスファゲート制御回路112 を
示したが、これらの2個のトランスファゲート制御回路
111 、112 を複数あるいは全てのビット線BLiに対応
するトランスファゲート用のNMOSトランジスタQ1
1、PMOSトランジスタQ12に対して共通に設けるよ
うにしてもよい。
【0103】図13は、図11の回路の変形例を示して
おり、図11の回路に対して、帰還用MOSトランジス
タとしてPMOSトランジスタQ5a、Q6aを用い、上記
PMOSトランジスタQ5aのゲートをフリップフロップ
回路1-iの第2の記憶ノードに接続し、前記PMOSト
ランジスタQ6aのゲートに反転信号/CONを与えるように
変更したものである。
【0104】図14は、図13に示した回路におけるオ
ートベリファイ動作を説明するために示すタイミング波
形図であり、この動作波形から分かるように、図13の
回路も図11の回路と同様の動作により同様の効果が得
られる。
【0105】なお、上記各実施例において、トランスフ
ァゲート制御回路40、60、111 、112 は実施例で述べた
構成に限られるものではなく、制御の対象となるトラン
スファゲートの一端側に接続されているビット線にメモ
リセルから読み出された電位が隣接ビット線との容量結
合により変動しても、上記トランスファゲートの他端側
のセンス入力ノードでの電位変動量を抑制するように上
記トランスファゲートのゲート電極の電位を制御し得る
ように構成すればよい。例えば上記実施例で述べたよう
なトランスファゲートのゲート電極の電位変化に対応す
る制御信号を発生する制御信号発生回路を用いてもよ
い。
【0106】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数のメモリセルからそれぞれの記憶データを同時に複数
のビット線に読み出してセンス増幅してラッチする読み
出し方式を有する半導体記憶装置において、データの読
み出し時にビット線間の容量結合に起因する読み出しの
誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る一括消去可能なN
ANDセル型のEEPROMを示すブロック図。
【図2】図1中のメモリセルアレイの回路構成の一部を
示す回路図。
【図3】図2中のメモリセルM1 〜M16に対するデータ
の読み出し、消去及び書き込み動作時における印加する
電圧を一覧表形式で示す図。
【図4】図1中のメモリセルアレイのビット線1本分に
対応する回路を示す回路図。
【図5】図4の回路におけるメモリセルからのデータの
読み出し時の動作波形の一例を示す図。
【図6】図4中のトランスファゲート制御回路の変形例
を示す回路図。
【図7】図4中のトランスファゲート制御回路により複
数個のCMOSトランスファゲートを共通に制御するよ
うに実施した例を示す回路図。
【図8】本発明の第2実施例におけるビット線1本分に
対応する回路を示す回路図。
【図9】図8の回路におけるメモリセルからのデータの
読み出し時の動作波形の一例を示す図。
【図10】図8中のトランスファゲート制御回路により
複数個のトランスファゲートを共通に制御するように実
施した例を示す回路図。
【図11】図1のEEPROMがビット毎ベリファイ機
能を内蔵するように構成した場合におけるメモリセルア
レイのビット線の1本分に対応する部分を取り出して示
す回路図。
【図12】図11の回路を用いてオート・ベリファイを
行う際の動作例を示す波形図。
【図13】図11の回路の変形例を示す回路図。
【図14】図13の回路を用いてオート・ベリファイを
行う際の動作例を示す波形図。
【図15】NANDセル型EEPROMのセルアレイの
一部およびこれに接続されているセンスアンプを示す回
路図。
【図16】図15中のセンスアンプの一例を示す回路
図。
【図17】図15のEEPROMで図16のセンスアン
プを使用した場合におけるデータの読み出し動作の一例
を示す波形図。
【図18】図15中のセンスアンプの他の例を示す回路
図。
【図19】図15のEEPROMのチップ内部でビット
毎ベリファイを自動的に実現するための一例を示す回路
図。
【図20】図19の回路を用いてオート・ベリファイを
行う際の動作の一例を示す波形図。
【図21】図19の回路中のビット線の1本分に対応す
る回路を取り出して示す回路図。
【符号の説明】
1-i …センス・ラッチ回路用のフリップフロップ回路、
2-i …NANDセル、40、111 、112 …トランスファゲ
ート制御回路、BLi…ビット線、Q11、Q12…トラ
ンスファゲート用MOSトランジスタ、C1 、C11、
C12…容量。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のビット線と、 上記各ビット線を所定のタイミングで充電するための充
    電回路と、 前記複数のビット線にそれぞれ対応して設けられ、閾値
    が第1の範囲及び第2の範囲をとることにより情報を記
    憶するMOSトランジスタからなり、対応する前記ビッ
    ト線の電荷を所定期間に上記閾値に応じて放電するある
    いは放電しないように制御される複数の不揮発性メモリ
    セルと、 前記複数のビット線にそれぞれ対応して設けられ、対応
    する前記ビット線の電位をセンスしてラッチする複数の
    センス・ラッチ回路と、 上記各センス・ラッチ回路の動作を同時に制御するため
    のセンス・ラッチ制御信号を供給する制御信号供給回路
    と、 前記複数のビット線と対応する上記センス・ラッチ回路
    の入力部との間にそれぞれ対応して接続された複数のト
    ランスファゲート用MOSトランジスタと、 上記各トランスファゲート用MOSトランジスタのゲー
    トノードの電位を制御するために設けられ、制御の対象
    となる前記トランスファゲート用MOSトランジスタの
    一端側に接続されている前記ビット線に前記メモリセル
    から読み出された“H”レベルの電位が隣接ビット線と
    の容量結合により低下した場合に上記トランスファゲー
    ト用MOSトランジスタの他端側のセンス入力部での電
    位低下量を抑制するように上記トランスファゲートのゲ
    ートノードの電位を制御するトランスファゲート制御回
    路とを具備す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】 請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置
    において、 前記トランスファゲートは、NMOSトランジスタとP
    MOSトランジスタが並列に接続されてなるCMOSト
    ランスファゲートであり、 前記トランスファゲート制御回路は、 電源ノードと上記CMOSトランスファゲートのNMO
    Sトランジスタのゲートとの間で互いに並列に接続さ
    れ、ドレイン・ゲート相互が接続されたNMOSトラン
    ジスタ及びゲートに制御信号が印加されるPMOSトラ
    ンジスタと、 前記CMOSトランスファゲートのNMOSトランジス
    タのゲートとビット線側の一端ノードとの間に形成され
    た容量とを具備することを特徴とする不揮発性半導体記
    憶装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置
    において、 前記トランスファゲート制御回路は、ビット線の容量C
    b に対する隣接ビット線間の容量結合Cc の割合をCc
    /(Cb +Cc )、前記ビット線のプリチャージ電位を
    Vbl、前記トランスファゲート用MOSトランジスタの
    ゲート閾値電圧をVth、前記トランスファゲート用MO
    Sトランジスタのゲートノードの電位をVg で表わした
    場合、 Vbl−Vbl×Cc /(Cb +Cc )+Vth > Vg
    > Vth の関係を満たすように前記トランスファゲート用MOS
    トランジスタのゲートノードの電位Vg を制御すること
    を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置
    において、 前記トランスファゲート制御回路は、複数あるいは全て
    の前記トランスファゲートに対して共通に設けられてい
    ることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置
    において、 前記不揮発性メモリセルは、電気的消去・再書き込み可
    能なメモリセルであり、この不揮発性メモリセルは複数
    個直列に接続されてNANDセルを形成していることを
    特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 請求項3記載の不揮発性半導体記憶装置
    において、 前記ビット線のプリチャージ電位は電源電位であること
    を特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
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