Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP2011165280A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory Download PDF

Info

Publication number
JP2011165280A
JP2011165280A JP2010028413A JP2010028413A JP2011165280A JP 2011165280 A JP2011165280 A JP 2011165280A JP 2010028413 A JP2010028413 A JP 2010028413A JP 2010028413 A JP2010028413 A JP 2010028413A JP 2011165280 A JP2011165280 A JP 2011165280A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell
bit line
transistor
read
semiconductor memory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010028413A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Oku
悟 奥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
Priority to JP2010028413A priority Critical patent/JP2011165280A/en
Publication of JP2011165280A publication Critical patent/JP2011165280A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a desired discharge performance regarding a bit line regardless of a cell size in a nonvolatile semiconductor memory. <P>SOLUTION: The nonvolatile semiconductor memory includes a cell transistor, a cell bit line connected to the cell transistor, a pre-charge circuit leading to the cell bit line, a lead transistor, and a sense amplifier leading to a read bit line. The gate, drain, and source lines of the lead transistor are respectively connected to the cell bit line, the read bit line, and a grounding conductor. In pre-charge period, the pre-charge circuit pre-charges the cell bit line, and the sense amplifier pre-charges the read bit line. In a subsequent sampling period, the cell transistor is turned ON or OFF according to storage data. The sense amplifier senses the storage data by comparing a potential or current of the read bit line with a reference level. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、不揮発性半導体メモリに関する。特に、本発明は、不揮発性半導体メモリからのデータ読み出し技術に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory. In particular, the present invention relates to a technique for reading data from a nonvolatile semiconductor memory.

フラッシュメモリやEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)といった不揮発性半導体メモリが知られている。そのような不揮発性半導体メモリにおいてメモリセルとして用いられるセルトランジスタは、制御ゲートと電荷蓄積層(浮遊ゲート)の積層構造を有している。電荷蓄積層に電子が注入されると、セルトランジスタの閾値電圧は上昇し、電荷蓄積層から電子が引き抜かれると、セルトランジスタの閾値電圧は減少する。このような閾値電圧の大小が、記憶データ「1」、「0」に対応付けられる。   Nonvolatile semiconductor memories such as flash memory and EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) are known. A cell transistor used as a memory cell in such a nonvolatile semiconductor memory has a stacked structure of a control gate and a charge storage layer (floating gate). When electrons are injected into the charge storage layer, the threshold voltage of the cell transistor increases, and when electrons are extracted from the charge storage layer, the threshold voltage of the cell transistor decreases. Such a magnitude of the threshold voltage is associated with the stored data “1” and “0”.

データ読み出し時、所定の読み出し電位がセルトランジスタの制御ゲートに印加される。このとき、閾値電圧が比較的低いセルトランジスタ(以下、「ONセル」と参照される)はONし、一方、閾値電圧が比較的高いセルトランジスタ(以下、「OFFセル」と参照される)はOFFする。このようなセルトランジスタのON/OFFを検出することによって、当該セルトランジスタ(メモリセル)に格納されている記憶データを読み出すことができる。   When reading data, a predetermined read potential is applied to the control gate of the cell transistor. At this time, a cell transistor having a relatively low threshold voltage (hereinafter referred to as “ON cell”) is turned on, while a cell transistor having a relatively high threshold voltage (hereinafter referred to as “OFF cell”) is Turn off. By detecting ON / OFF of such a cell transistor, the stored data stored in the cell transistor (memory cell) can be read.

特許文献1(特開2003−217287号公報)に記載された技術によれば、ONセルとOFFセルの判定は、次のようにして行われる。まず、セルトランジスタにつながるビット線が、所定のプリチャージ電位にプリチャージされる。次に、セルトランジスタのゲートに所定の読み出し電位が印加される。ONセルの場合、当該ONセルにはセル電流が流れ、ビット線は当該ONセルを通してディスチャージされる。その結果、ビット線の電位は上記プリチャージ電位から下がる。一方、OFFセルの場合、セル電流は流れず、ビット線のディスチャージも行われない。従って、ビット線の電位は上記プリチャージ電位のまま維持される。センスアンプは、ビット線の電位を基準電位と比較することによって、当該セルトランジスタがONセルかOFFセルかを、すなわち、記憶データを判定することができる。   According to the technique described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-217287), determination of an ON cell and an OFF cell is performed as follows. First, the bit line connected to the cell transistor is precharged to a predetermined precharge potential. Next, a predetermined read potential is applied to the gate of the cell transistor. In the case of an ON cell, a cell current flows through the ON cell, and the bit line is discharged through the ON cell. As a result, the potential of the bit line is lowered from the precharge potential. On the other hand, in the case of the OFF cell, the cell current does not flow and the bit line is not discharged. Therefore, the potential of the bit line is maintained at the precharge potential. The sense amplifier can determine whether the cell transistor is an ON cell or an OFF cell, that is, stored data, by comparing the potential of the bit line with a reference potential.

特開2003−217287号公報JP 2003-217287 A

近年、メモリの高速動作及び大容量化を実現するために、メモリセルのサイズはますます小さくなってきている。しかしながら、メモリセルが小さくなると、上記ONセルが流すことができるセル電流量も減ってしまう。すなわち、ONセルを通したビット線のディスチャージ速度が低下してしまう。このことは、データ判定までに要する時間の増大、つまり、データ読み出し速度の低下を招く。また、データ判定タイミングが早過ぎると、誤判定が発生してしまう。   In recent years, in order to realize high-speed operation and large capacity of a memory, the size of a memory cell is becoming smaller and smaller. However, as the memory cell becomes smaller, the amount of cell current that can flow through the ON cell also decreases. That is, the discharge speed of the bit line passing through the ON cell is lowered. This leads to an increase in time required for data determination, that is, a decrease in data reading speed. In addition, if the data determination timing is too early, an erroneous determination occurs.

本発明の1つの観点において、不揮発性半導体メモリは、メモリセルとして機能するセルトランジスタと、セルトランジスタのドレインあるいはソースに接続されたセルビット線と、セルビット線につながるプリチャージ回路と、リードトランジスタと、リードビット線につながるセンスアンプと、を備える。リードトランジスタのゲートはセルビット線に接続され、そのドレインはリードビット線に接続され、そのソースは接地されている。プリチャージ期間に、プリチャージ回路はセルビット線をプリチャージし、センスアンプはリードビット線をプリチャージする。プリチャージ期間後のサンプリング期間に、セルトランジスタは、記憶データに応じてONあるいはOFFする。センスアンプは、リードビット線の電位あるいは電流とリファレンスレベルとを比較することによって記憶データをセンスする。   In one aspect of the present invention, a nonvolatile semiconductor memory includes a cell transistor that functions as a memory cell, a cell bit line connected to the drain or source of the cell transistor, a precharge circuit connected to the cell bit line, a read transistor, And a sense amplifier connected to the read bit line. The gate of the read transistor is connected to the cell bit line, the drain is connected to the read bit line, and the source is grounded. During the precharge period, the precharge circuit precharges the cell bit line, and the sense amplifier precharges the read bit line. In the sampling period after the precharge period, the cell transistor is turned on or off according to the stored data. The sense amplifier senses stored data by comparing the potential or current of the read bit line with a reference level.

本発明の他の観点において、不揮発性半導体メモリは、メモリセルとして機能するセルトランジスタと、ビット線の電位あるいは電流とリファレンスレベルとを比較することによってメモリセルに格納された記憶データをセンスするように構成されたセンスアンプと、セルトランジスタとビット線との間に介在し、ビット線のディスチャージを行うように構成されたディスチャージ回路と、を備える。プリチャージ期間に、センスアンプはビット線をプリチャージする。プリチャージ期間後のサンプリング期間に、セルトランジスタは、記憶データに応じてONあるいはOFFする。ディスチャージ回路は、セルトランジスタがONするかOFFするかいずれか一方の場合にのみディスチャージを行う。   In another aspect of the present invention, a nonvolatile semiconductor memory senses storage data stored in a memory cell by comparing a cell transistor functioning as a memory cell with a potential or current of a bit line and a reference level. And a discharge circuit interposed between the cell transistor and the bit line and configured to discharge the bit line. During the precharge period, the sense amplifier precharges the bit line. In the sampling period after the precharge period, the cell transistor is turned on or off according to the stored data. The discharge circuit discharges only when the cell transistor is turned on or off.

本発明によれば、センスアンプにつながるビット線のディスチャージは、ONセルとは異なる手段によって行われる。従って、メモリセルのサイズに関係なく、所望のディスチャージ能力を実現することができる。言い換えれば、データ読み出しに影響を与えることなく、メモリセルのサイズを縮小することが可能となる。従って、面積の低減とデータ読み出し速度の向上の両立が図れる。   According to the present invention, the discharge of the bit line connected to the sense amplifier is performed by means different from the ON cell. Therefore, a desired discharge capability can be realized regardless of the size of the memory cell. In other words, the size of the memory cell can be reduced without affecting the data reading. Therefore, both reduction in area and improvement in data reading speed can be achieved.

図1は、本発明の実施の形態に係る不揮発性半導体メモリの構成を概略的に示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory according to an embodiment of the present invention. 図2は、本実施の形態に係る不揮発性半導体メモリの構成例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the nonvolatile semiconductor memory according to the present embodiment. 図3は、本実施の形態に係る不揮発性半導体メモリのデータ読み出し動作を示すタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart showing a data read operation of the nonvolatile semiconductor memory according to the present embodiment. 図4は、本実施の形態に係る不揮発性半導体メモリの他の構成例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing another configuration example of the nonvolatile semiconductor memory according to the present embodiment. 図5は、本実施の形態における温度特性を示す概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram showing temperature characteristics in the present embodiment. 図6は、比較例における温度特性を示す概念図ある。FIG. 6 is a conceptual diagram showing temperature characteristics in a comparative example.

添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る不揮発性半導体メモリを説明する。本実施の形態に係る不揮発性半導体メモリとして、例えば、フラッシュメモリやEEPROMが挙げられる。   A nonvolatile semiconductor memory according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Examples of the nonvolatile semiconductor memory according to the present embodiment include a flash memory and an EEPROM.

1.概要
図1は、本実施の形態に係る不揮発性半導体メモリの構成を概略的に示すブロック図である。不揮発性半導体メモリは、セルアレイ10、センスアンプ20、Yセレクタ30、プリチャージ回路40、ディスチャージ回路50、リファレンス生成回路60、ワード線WL、セルビット線BL−C、及びリードビット線BL−Rを備えている。
1. Overview FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a nonvolatile semiconductor memory according to the present embodiment. The nonvolatile semiconductor memory includes a cell array 10, a sense amplifier 20, a Y selector 30, a precharge circuit 40, a discharge circuit 50, a reference generation circuit 60, a word line WL, a cell bit line BL-C, and a read bit line BL-R. ing.

セルアレイ10は、アレイ状に配置された複数のメモリセル11を備えている。各メモリセル11は、制御ゲートと電荷蓄積層(浮遊ゲート)の積層構造を有するセルトランジスタ11である。電荷蓄積層に電子が注入されると、セルトランジスタ11の閾値電圧は上昇し、電荷蓄積層から電子が引き抜かれると、セルトランジスタ11の閾値電圧は減少する。このような閾値電圧の大小が、記憶データ「1」、「0」に対応付けられる。閾値電圧が比較的低いセルトランジスタ11はONセルであり、閾値電圧が比較的高いセルトランジスタ11はOFFセルである。   The cell array 10 includes a plurality of memory cells 11 arranged in an array. Each memory cell 11 is a cell transistor 11 having a stacked structure of a control gate and a charge storage layer (floating gate). When electrons are injected into the charge storage layer, the threshold voltage of the cell transistor 11 increases, and when electrons are extracted from the charge storage layer, the threshold voltage of the cell transistor 11 decreases. Such a magnitude of the threshold voltage is associated with the stored data “1” and “0”. The cell transistor 11 having a relatively low threshold voltage is an ON cell, and the cell transistor 11 having a relatively high threshold voltage is an OFF cell.

各セルトランジスタ11は、1本のワード線WLと1本のセルビット線BL−Cに接続されている。より詳細には、セルトランジスタ11の制御ゲートがワード線WLに接続され、そのドレインあるいはソースがセルビット線BL−Cに接続されている。   Each cell transistor 11 is connected to one word line WL and one cell bit line BL-C. More specifically, the control gate of the cell transistor 11 is connected to the word line WL, and its drain or source is connected to the cell bit line BL-C.

図1に示されるように、本実施の形態によれば、1本のセルビット線BL−Cに対して、1個のディスチャージ回路50、1本のリードビット線BL−R、及び1個のセンスアンプ20が設けられている。セルビット線BL−Cとリードビット線BL−Rとは、別々のビット線であり、電気的に分離されている。ディスチャージ回路50は、それらセルビット線BL−Cとリードビット線BL−Rとの間に介在しており、セルビット線BL−Cの電位に応じてリードビット線BL−Rの電位を制御する機能を有している。センスアンプ20は、Yセレクタ30を介して、対応するリードビット線BL−Rに接続されている。   As shown in FIG. 1, according to the present embodiment, one discharge circuit 50, one read bit line BL-R, and one sense are applied to one cell bit line BL-C. An amplifier 20 is provided. The cell bit line BL-C and the read bit line BL-R are separate bit lines and are electrically separated. The discharge circuit 50 is interposed between the cell bit line BL-C and the read bit line BL-R, and has a function of controlling the potential of the read bit line BL-R according to the potential of the cell bit line BL-C. Have. The sense amplifier 20 is connected to the corresponding read bit line BL-R via the Y selector 30.

本実施の形態に係る不揮発性半導体メモリにおけるデータ読み出し動作は、次の通りである。データ読み出し時、選択ワード線WLに所定の読み出し電位が印加され、その選択ワード線WLにつながる選択セルトランジスタ11(選択セル)の制御ゲートにその読み出し電位が印加される。このとき、選択セルトランジスタ11は、記憶データすなわち閾値電圧に依存して、ONあるいはOFFする。具体的には、閾値電圧が比較的低いONセルはONし、当該ONセルにつながる選択セルビット線BL−Cにセル電流が流れる。一方、閾値電圧が比較的高いOFFセルはOFFし、当該OFFセルにつながる選択セルビット線BL−Cにはセル電流がほとんど流れない。   The data read operation in the nonvolatile semiconductor memory according to the present embodiment is as follows. At the time of data read, a predetermined read potential is applied to the selected word line WL, and the read potential is applied to the control gate of the selected cell transistor 11 (selected cell) connected to the selected word line WL. At this time, the selected cell transistor 11 is turned ON or OFF depending on the stored data, that is, the threshold voltage. Specifically, an ON cell having a relatively low threshold voltage is turned ON, and a cell current flows through the selected cell bit line BL-C connected to the ON cell. On the other hand, the OFF cell having a relatively high threshold voltage is turned OFF, and the cell current hardly flows through the selected cell bit line BL-C connected to the OFF cell.

データ読み出し期間は、プリチャージ期間と、そのプリチャージ期間に続くサンプリング期間に分けられる。   The data reading period is divided into a precharge period and a sampling period following the precharge period.

まず、プリチャージ期間において、選択セルビット線BL−Cにつながるプリチャージ回路40が、選択セルビット線BL−Cを所定のプリチャージ電位にプリチャージする。また、Yセレクタ30は、セレクト信号YSELで指定される選択リードビット線BL−Rを、対応するセンスアンプ20に電気的に接続する。センスアンプ20は、選択リードビット線BL−Rを所定のプリチャージ電位にプリチャージする。   First, in the precharge period, the precharge circuit 40 connected to the selected cell bit line BL-C precharges the selected cell bit line BL-C to a predetermined precharge potential. The Y selector 30 electrically connects the selected read bit line BL-R designated by the select signal YSEL to the corresponding sense amplifier 20. The sense amplifier 20 precharges the selected read bit line BL-R to a predetermined precharge potential.

続いて、サンプリング期間において、プリチャージ回路40によるセルビット線BL−Cのプリチャージが停止する。サンプリング期間における選択セルビット線BL−Cの電位変化は、その選択セルビット線BL−Cにつながっている選択セルトランジスタ11がONセルかOFFセルかに依存して変わる。ONセルの場合、当該ONセル及び選択セルビット線BL−Cにはセル電流が流れ、選択セルビット線BL−Cは当該ONセルを通してディスチャージされる。その結果、選択セルビット線BL−Cの電位は上記プリチャージ電位から下がる。一方、OFFセルの場合、セル電流は流れず、選択セルビット線BL−Cのディスチャージも行われない。従って、選択セルビット線BL−Cの電位は上記プリチャージ電位のまま維持される。   Subsequently, in the sampling period, the precharge of the cell bit line BL-C by the precharge circuit 40 is stopped. The potential change of the selected cell bit line BL-C during the sampling period changes depending on whether the selected cell transistor 11 connected to the selected cell bit line BL-C is an ON cell or an OFF cell. In the case of an ON cell, a cell current flows through the ON cell and the selected cell bit line BL-C, and the selected cell bit line BL-C is discharged through the ON cell. As a result, the potential of the selected cell bit line BL-C falls from the precharge potential. On the other hand, in the case of an OFF cell, no cell current flows and the selected cell bit line BL-C is not discharged. Therefore, the potential of the selected cell bit line BL-C is maintained at the precharge potential.

選択セルビット線BL−Cと選択リードビット線BL−Rとの間に介在するディスチャージ回路50は、選択セルビット線BL−Cの状態に応じて、選択リードビット線BL−Rのディスチャージを行う。例えば、選択セルビット線BL−Cの電位がプリチャージ電位である場合、ディスチャージ回路50は、選択リードビット線BL−Rをディスチャージする。この場合、選択リードビット線BL−Rの電位は上記プリチャージ電位から下がる。一方、選択セルビット線BL−Cがディスチャージされた場合、ディスチャージ回路50は、選択リードビット線BL−Rのディスチャージを行わない。この場合、選択リードビット線BL−Rの電位は上記プリチャージ電位のまま維持される。この対応関係は逆であってもよい。   A discharge circuit 50 interposed between the selected cell bit line BL-C and the selected read bit line BL-R discharges the selected read bit line BL-R according to the state of the selected cell bit line BL-C. For example, when the potential of the selected cell bit line BL-C is a precharge potential, the discharge circuit 50 discharges the selected read bit line BL-R. In this case, the potential of the selected read bit line BL-R is lowered from the precharge potential. On the other hand, when the selected cell bit line BL-C is discharged, the discharge circuit 50 does not discharge the selected read bit line BL-R. In this case, the potential of the selected read bit line BL-R is maintained at the precharge potential. This correspondence may be reversed.

いずれにせよ、ディスチャージ回路50は、選択セルトランジスタ11がONセルかOFFセルかいずれか一方の場合にのみ、選択リードビット線BL−Rのディスチャージを行う。選択リードビット線BL−Rの状態(電位、電流)は、選択セルビット線BL−Cの状態(電位、電流)、すなわち、選択セルトランジスタ11の記憶データを反映する。   In any case, the discharge circuit 50 discharges the selected read bit line BL-R only when the selected cell transistor 11 is either an ON cell or an OFF cell. The state (potential, current) of the selected read bit line BL-R reflects the state (potential, current) of the selected cell bit line BL-C, that is, the data stored in the selected cell transistor 11.

センスアンプ20は、選択リードビット線BL−Rの状態(電位、電流)に基いて、選択セルトランジスタ11に格納されている記憶データをセンス(判定)する。より詳細には、センスアンプ20は、リファレンス生成回路60に接続されており、そのリファレンス生成回路60によって生成されるリファレンスレベルREF(リファレンス電位あるいはリファレンス電流)を受け取る。センスアンプ20は、選択リードビット線BL−Rの電位あるいは電流をそのリファレンスレベルREFと比較し、それにより、選択セルトランジスタ11の記憶データをセンスすることができる。センスアンプ20は、センスされた記憶データを出力データOUTとして出力する。   The sense amplifier 20 senses (determines) the storage data stored in the selected cell transistor 11 based on the state (potential, current) of the selected read bit line BL-R. More specifically, the sense amplifier 20 is connected to the reference generation circuit 60 and receives a reference level REF (reference potential or reference current) generated by the reference generation circuit 60. The sense amplifier 20 compares the potential or current of the selected read bit line BL-R with its reference level REF, thereby sensing the data stored in the selected cell transistor 11. The sense amplifier 20 outputs the sensed storage data as output data OUT.

本実施の形態によれば、センスアンプ20につながるリードビット線BL−Rのディスチャージは、ONセルとは異なるディスチャージ回路50によって行われる。従って、セルトランジスタ11のサイズに関係なく、所望のディスチャージ能力を実現することができる。言い換えれば、データ読み出しに影響を与えることなく、セルトランジスタ11のサイズを縮小することが可能である。このことは、メモリの高速動作及び大容量化に大きく寄与する。   According to the present embodiment, the discharge of the read bit line BL-R connected to the sense amplifier 20 is performed by the discharge circuit 50 different from the ON cell. Therefore, a desired discharge capability can be realized regardless of the size of the cell transistor 11. In other words, the size of the cell transistor 11 can be reduced without affecting data reading. This greatly contributes to high speed operation and large capacity of the memory.

ディスチャージ回路50のビット線ディスチャージ能力は、所望の読み出し速度が実現されるように設計される。好適には、セルトランジスタ11の縮小により、セルトランジスタ11(ONセル)のビット線ディスチャージ能力は低くなるが、ディスチャージ回路50のビット線ディスチャージ能力は、セルトランジスタ11のビット線ディスチャージ能力よりも十分高くなるように設計される。これにより、面積の低減とデータ読み出し速度の向上の両立が図れる。   The bit line discharge capability of the discharge circuit 50 is designed to achieve a desired read speed. Preferably, the reduction of the cell transistor 11 reduces the bit line discharge capability of the cell transistor 11 (ON cell), but the bit line discharge capability of the discharge circuit 50 is sufficiently higher than the bit line discharge capability of the cell transistor 11. Designed to be As a result, both reduction of the area and improvement of the data reading speed can be achieved.

2.回路構成例
図2は、本実施の形態に係る不揮発性半導体メモリの構成例を示す回路図である。
2. Circuit Configuration Example FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the nonvolatile semiconductor memory according to the present embodiment.

セルトランジスタ11は、制御ゲートと電荷蓄積層(浮遊ゲート)を有するNチャネルトランジスタである。セルトランジスタ11の制御ゲートは、ワード線WLに接続されている。セルトランジスタ11のドレインはセルビット線BL−Cに接続されており、そのソースは接地線に接続されている。セルトランジスタ11のゲート幅(チャネル幅)は、W11である。   The cell transistor 11 is an N-channel transistor having a control gate and a charge storage layer (floating gate). The control gate of the cell transistor 11 is connected to the word line WL. The drain of the cell transistor 11 is connected to the cell bit line BL-C, and its source is connected to the ground line. The gate width (channel width) of the cell transistor 11 is W11.

プリチャージ回路40は、プリチャージトランジスタ41を備えている。プリチャージトランジスタ41は、単層ゲート構造のPチャネルトランジスタである。プリチャージトランジスタ41のゲートには、プリチャージ動作を制御するプリチャージ信号PREが入力される。プリチャージトランジスタ41のドレインはセルビット線BL−Cに接続されており、そのソースは電源線に接続されている。プリチャージトランジスタ41のゲート幅(チャネル幅)は、W41である。プリチャージトランジスタ41のゲート幅W41は、セルトランジスタ11のゲート幅W11よりも大きい(W41>W11)。   The precharge circuit 40 includes a precharge transistor 41. The precharge transistor 41 is a P-channel transistor having a single-layer gate structure. A precharge signal PRE for controlling the precharge operation is input to the gate of the precharge transistor 41. The drain of the precharge transistor 41 is connected to the cell bit line BL-C, and its source is connected to the power supply line. The gate width (channel width) of the precharge transistor 41 is W41. The gate width W41 of the precharge transistor 41 is larger than the gate width W11 of the cell transistor 11 (W41> W11).

ディスチャージ回路50は、リードトランジスタ51を備えている。リードトランジスタ51は、単層ゲート構造のNチャネルトランジスタである。リードトランジスタ51のゲートは、セルビット線BL−Cに接続されている。リードトランジスタ51のドレインはリードビット線BL−Rに接続されており、そのソースは接地線に接続されている。リードトランジスタ51のゲート幅(チャネル幅)は、W51である。リードトランジスタ51のゲート幅W51は、セルトランジスタ11のゲート幅W11よりも十分に大きい(W51>>W11)。その結果、ディスチャージ回路50のビット線ディスチャージ能力が、セルトランジスタ11のビット線ディスチャージ能力よりも十分高くなる。   The discharge circuit 50 includes a read transistor 51. The read transistor 51 is an N-channel transistor having a single layer gate structure. The gate of the read transistor 51 is connected to the cell bit line BL-C. The drain of the read transistor 51 is connected to the read bit line BL-R, and its source is connected to the ground line. The gate width (channel width) of the read transistor 51 is W51. The gate width W51 of the read transistor 51 is sufficiently larger than the gate width W11 of the cell transistor 11 (W51 >> W11). As a result, the bit line discharge capability of the discharge circuit 50 is sufficiently higher than the bit line discharge capability of the cell transistor 11.

図3は、データ読み出し動作を示すタイミングチャートである。図2及び図3を参照して、本例におけるデータ読み出し動作を説明する。   FIG. 3 is a timing chart showing a data read operation. The data read operation in this example will be described with reference to FIGS.

時刻t0〜t1のプリチャージ期間TPにおいて、プリチャージ信号PREがLowレベルになる。その結果、プリチャージ回路40のプリチャージトランジスタ41がONし、セルビット線BL−CがHighレベルにプリチャージされる。また、ワード線WLには所定の読み出し電位が印加される。セルトランジスタ11は、ONセルの場合にONし、OFFセルの場合にOFFする。尚、プリチャージトランジスタ41のゲート幅W41は、セルトランジスタ11のゲート幅W11よりも大きく、プリチャージトランジスタ41によるセルビット線BL−Cのプリチャージは、ONセルによるセルビット線BL−Cのディスチャージよりも勝っている。   In the precharge period TP from time t0 to t1, the precharge signal PRE is at a low level. As a result, the precharge transistor 41 of the precharge circuit 40 is turned on, and the cell bit line BL-C is precharged to High level. A predetermined read potential is applied to the word line WL. The cell transistor 11 is turned on in the case of an ON cell and turned off in the case of an OFF cell. Note that the gate width W41 of the precharge transistor 41 is larger than the gate width W11 of the cell transistor 11, and the precharge of the cell bit line BL-C by the precharge transistor 41 is more than the discharge of the cell bit line BL-C by the ON cell. I'm winning.

また、セレクト信号YSELがHighレベルになり、センスアンプ20とリードビット線BL−Rが電気的に接続される。センスアンプ20は、リードビット線BL−RをHighレベルにプリチャージする。   Further, the select signal YSEL becomes High level, and the sense amplifier 20 and the read bit line BL-R are electrically connected. The sense amplifier 20 precharges the read bit line BL-R to High level.

時刻t1〜t2のサンプリング期間TSにおいて、プリチャージ信号PREがHighレベルになる。その結果、プリチャージトランジスタ41がOFFし、プリチャージ回路40によるセルビット線BL−Cのプリチャージが停止する。   In the sampling period TS from time t1 to t2, the precharge signal PRE becomes High level. As a result, the precharge transistor 41 is turned off, and the precharge of the cell bit line BL-C by the precharge circuit 40 is stopped.

セルトランジスタ11がONセルの場合、次の通りである。すなわち、セルトランジスタ11及びセルビット線BL−Cにはセル電流が流れ、セルビット線BL−Cは当該ONセルを通してディスチャージされる。その結果、セルビット線BL−Cの電位はLowレベルに低下する。この場合、ディスチャージ回路50のリードトランジスタ51はOFFする。従って、リードビット線BL−Rはディスチャージされず、リードビット線BL−Rの電位はHighレベルのまま維持される。センスアンプ20は、リードビット線BL−Rの電位あるいは電流をリファレンスレベルREFと比較し、Highレベルの出力データOUTを出力する。   When the cell transistor 11 is an ON cell, the operation is as follows. That is, a cell current flows through the cell transistor 11 and the cell bit line BL-C, and the cell bit line BL-C is discharged through the ON cell. As a result, the potential of the cell bit line BL-C is lowered to the low level. In this case, the read transistor 51 of the discharge circuit 50 is turned off. Therefore, the read bit line BL-R is not discharged, and the potential of the read bit line BL-R is maintained at the high level. The sense amplifier 20 compares the potential or current of the read bit line BL-R with the reference level REF and outputs high level output data OUT.

一方、セルトランジスタ11がOFFセルの場合、次の通りである。すなわち、セルビット線BL−Cはディスチャージされず、セルビット線BL−Cの電位はHighレベルのまま維持される。従って、ディスチャージ回路50のリードトランジスタ51はONする。この場合、リードトランジスタ51及びリードビット線BL−Rには大きなディスチャージ電流が流れ、リードビット線BL−Rはリードトランジスタ51を通して急速にディスチャージされる。その結果、リードビット線BL−Rの電位はLowレベルに低下する。センスアンプ20は、リードビット線BL−Rの電位あるいは電流をリファレンスレベルREFと比較し、Lowレベルの出力データOUTを出力する。   On the other hand, when the cell transistor 11 is an OFF cell, the operation is as follows. That is, the cell bit line BL-C is not discharged, and the potential of the cell bit line BL-C is maintained at the high level. Accordingly, the read transistor 51 of the discharge circuit 50 is turned on. In this case, a large discharge current flows through the read transistor 51 and the read bit line BL-R, and the read bit line BL-R is rapidly discharged through the read transistor 51. As a result, the potential of the read bit line BL-R falls to the low level. The sense amplifier 20 compares the potential or current of the read bit line BL-R with the reference level REF and outputs Low level output data OUT.

このように、本実施の形態によれば、セルトランジスタ11(ONセル)の代わりにリードトランジスタ51を用いることによって、センスアンプ20につながるリードビット線BL−Rがディスチャージされる。セルトランジスタ11のサイズが縮小された場合であっても、リードトランジスタ51を用いることによって所望のディスチャージ能力を実現することができる。特に、リードトランジスタ51のゲート幅W51を、セルトランジスタ11のゲート幅W11よりも十分に大きく設計することにより、十分なディスチャージ能力を得ることができる。これにより、センスアンプ20のデータ読み出し速度が向上する。   Thus, according to the present embodiment, the read bit line BL-R connected to the sense amplifier 20 is discharged by using the read transistor 51 instead of the cell transistor 11 (ON cell). Even when the size of the cell transistor 11 is reduced, the desired discharge capability can be realized by using the read transistor 51. In particular, a sufficient discharge capability can be obtained by designing the gate width W51 of the read transistor 51 to be sufficiently larger than the gate width W11 of the cell transistor 11. Thereby, the data reading speed of the sense amplifier 20 is improved.

尚、リードトランジスタ51は、1個のセンスアンプ20に対して1個だけあればよい。1個のリードトランジスタ51の追加による面積増加は、当該リードトランジスタ51につながる全てのセルトランジスタ11の縮小による面積削減と比較して、はるかに小さい。   Note that only one read transistor 51 is required for one sense amplifier 20. The area increase due to the addition of one read transistor 51 is much smaller than the area reduction due to the reduction of all the cell transistors 11 connected to the read transistor 51.

3.リファレンス生成回路
図4は、リファレンスレベルREFを生成するリファレンス生成回路60の構成例を示している。リファレンス生成回路60は、リファレンストランジスタ61とゲート電圧生成回路62を備えている。リファレンストランジスタ61は、単層ゲート構造のNチャネルトランジスタである。この構造は、上述のリードトランジスタ51と同じ構造であることに留意されたい。リファレンストランジスタ61のゲートは、ゲート電圧生成回路62に接続されている。リファレンストランジスタ61のドレインはセンスアンプ20に接続されており、そのソースは接地線に接続されている。
3. Reference Generation Circuit FIG. 4 shows a configuration example of the reference generation circuit 60 that generates the reference level REF. The reference generation circuit 60 includes a reference transistor 61 and a gate voltage generation circuit 62. The reference transistor 61 is an N-channel transistor having a single layer gate structure. It should be noted that this structure is the same structure as the read transistor 51 described above. The gate of the reference transistor 61 is connected to the gate voltage generation circuit 62. The drain of the reference transistor 61 is connected to the sense amplifier 20, and its source is connected to the ground line.

ゲート電圧生成回路62は、抵抗分圧により所定のゲート電圧を生成し、そのゲート電圧をリファレンストランジスタ61のゲートに印加する。リファレンストランジスタ61は、そのゲート電圧に応じたリファレンスレベルREFを生成する。ゲート電圧は、生成されるリファレンスレベルREFがONセルレベルとOFFセルレベルの間になるように、適切に設計される。   The gate voltage generation circuit 62 generates a predetermined gate voltage by resistance voltage division and applies the gate voltage to the gate of the reference transistor 61. The reference transistor 61 generates a reference level REF corresponding to the gate voltage. The gate voltage is appropriately designed so that the generated reference level REF is between the ON cell level and the OFF cell level.

比較例として、リファレンストランジスタ61が、セルトランジスタ11と同じ構造、つまり、制御ゲートと電荷蓄積層(浮遊ゲート)の積層構造を有する場合を考える。この場合、次のような問題が発生する。電荷蓄積層に対して電荷が出入りすると、生成されるリファレンスレベルREFが変動してしまう。このことは、読み出し特性及び信頼性の低下を招く。そのようなリファレンスレベルREFの変動を防ぐために、制御ゲートと電荷蓄積層を短絡させることも考えられる。しかしながらこの場合、製造プロセスが煩雑になり、製造コストが増大する。   As a comparative example, consider a case where the reference transistor 61 has the same structure as the cell transistor 11, that is, a stacked structure of a control gate and a charge storage layer (floating gate). In this case, the following problem occurs. When charge enters and exits the charge storage layer, the generated reference level REF changes. This leads to deterioration of read characteristics and reliability. In order to prevent such a change in the reference level REF, it is conceivable to short-circuit the control gate and the charge storage layer. However, in this case, the manufacturing process becomes complicated and the manufacturing cost increases.

本実施の形態によれば、リファレンストランジスタ61は、上述のリードトランジスタ51と同じ単層ゲート構造を有する。従って、上記比較例で説明された問題点は全て解消される。典型的には、リファレンストランジスタ61は、リードトランジスタ51と同じプロセスで製造される。その結果、リードトランジスタ51とリファレンストランジスタ61との間で、材料、組成、膜厚、不純物濃度等は同じになる。但し、ゲート幅等のサイズは異なっていてもよい。   According to the present embodiment, the reference transistor 61 has the same single-layer gate structure as that of the read transistor 51 described above. Therefore, all the problems described in the comparative example are eliminated. Typically, the reference transistor 61 is manufactured by the same process as the read transistor 51. As a result, the material, composition, film thickness, impurity concentration, and the like are the same between the read transistor 51 and the reference transistor 61. However, the size such as the gate width may be different.

このようなことから、本実施の形態では、リードトランジスタ51とリファレンストランジスタ61は、同じ温度特性を有することになる。図5は、本実施の形態における温度特性を概念的に示している。Ionは、ONセルの場合にリードトランジスタ51及びリードビット線BL−Rを流れるビット電流を表している。Ioffは、OFFセルの場合にリードトランジスタ51及びリードビット線BL−Rを流れるビット電流を表している。Irefはリファレンストランジスタ61によって生成されるリファレンス電流を表している。リードトランジスタ51とリファレンストランジスタ61は同じ温度特性を有するため、ビット電流Ion、Ioff及びリファレンス電流Irefも同じ温度特性を有している。   For this reason, in the present embodiment, the read transistor 51 and the reference transistor 61 have the same temperature characteristics. FIG. 5 conceptually shows the temperature characteristics in the present embodiment. Ion represents a bit current flowing through the read transistor 51 and the read bit line BL-R in the case of an ON cell. Ioff represents a bit current flowing through the read transistor 51 and the read bit line BL-R in the case of an OFF cell. Iref represents a reference current generated by the reference transistor 61. Since the read transistor 51 and the reference transistor 61 have the same temperature characteristics, the bit currents Ion and Ioff and the reference current Iref also have the same temperature characteristics.

図6は、比較例として、リードトランジスタ51とリファレンストランジスタ61の温度特性が異なる場合を示している。正常なデータ読み出し動作を保証するためには、動作範囲内で常に、「Ioff>Iref,Ion<Iref」の関係が満たされていなければならない。そのため、温度特性が異なる場合には、図6に示されるように大きなマージンが必要となる。そのような大きなマージンは、電流値及び消費電力のいたずらな増大を招く。一方、本実施の形態では、温度特性が一致するため、図5で示されるように無駄なマージンが省かれ、好適である。   FIG. 6 shows a case where the temperature characteristics of the read transistor 51 and the reference transistor 61 are different as a comparative example. In order to guarantee a normal data read operation, the relationship of “Ioff> Iref, Ion <Iref” must always be satisfied within the operation range. Therefore, when the temperature characteristics are different, a large margin is required as shown in FIG. Such a large margin leads to an unreasonable increase in current value and power consumption. On the other hand, the present embodiment is preferable because the temperature characteristics coincide with each other, and a useless margin is omitted as shown in FIG.

以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

10 セルアレイ
11 セルトランジスタ(メモリセル)
20 センスアンプ
30 Yセレクタ
40 プリチャージ回路
41 プリチャージトランジスタ
50 ディスチャージ回路
51 リードトランジスタ
60 リファレンス生成回路
61 リファレンストランジスタ
62 ゲート電圧生成回路
BL−C セルビット線
BL−R リードビット線
WL ワード線
REF リファレンスレベル
PRE プリチャージ信号
YSEL セレクト信号
OUT 出力データ
10 cell array 11 cell transistor (memory cell)
20 sense amplifier 30 Y selector 40 precharge circuit 41 precharge transistor 50 discharge circuit 51 read transistor 60 reference generation circuit 61 reference transistor 62 gate voltage generation circuit BL-C cell bit line BL-R read bit line WL word line REF reference level PRE Precharge signal YSEL Select signal OUT Output data

Claims (6)

メモリセルとして機能するセルトランジスタと、
前記セルトランジスタのドレインあるいはソースに接続されたセルビット線と、
前記セルビット線につながるプリチャージ回路と、
ゲートが前記セルビット線に接続され、ドレインがリードビット線に接続され、ソースが接地されたリードトランジスタと、
前記リードビット線につながるセンスアンプと
を備え、
プリチャージ期間に、前記プリチャージ回路は前記セルビット線をプリチャージし、前記センスアンプは前記リードビット線をプリチャージし、
前記プリチャージ期間後のサンプリング期間に、前記セルトランジスタは、記憶データに応じてONあるいはOFFし、前記センスアンプは、前記リードビット線の電位あるいは電流をリファレンスレベルと比較することによって前記記憶データをセンスする
不揮発性半導体メモリ。
A cell transistor that functions as a memory cell;
A cell bit line connected to the drain or source of the cell transistor;
A precharge circuit connected to the cell bit line;
A read transistor having a gate connected to the cell bit line, a drain connected to the read bit line, and a source grounded;
A sense amplifier connected to the read bit line,
In a precharge period, the precharge circuit precharges the cell bit line, the sense amplifier precharges the read bit line,
In the sampling period after the precharge period, the cell transistor is turned on or off according to the stored data, and the sense amplifier compares the stored data by comparing the potential or current of the read bit line with a reference level. Sense non-volatile semiconductor memory.
請求項1に記載の不揮発性半導体メモリであって、
前記リードトランジスタのゲート幅は、前記セルトランジスタのゲート幅より大きい
不揮発性半導体メモリ。
The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1,
A nonvolatile semiconductor memory in which a gate width of the read transistor is larger than a gate width of the cell transistor.
請求項1又は2に記載の不揮発性半導体メモリであって、
更に、前記リファレンスレベルを生成するリファレンストランジスタを備え、
前記リードトランジスタと前記リファレンストランジスタは、同じ温度特性を有する
不揮発性半導体メモリ。
The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1 or 2,
Furthermore, a reference transistor for generating the reference level is provided,
The non-volatile semiconductor memory, wherein the read transistor and the reference transistor have the same temperature characteristics.
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の不揮発性半導体メモリであって、
前記リファレンストランジスタの構造と前記リードトランジスタの構造は、少なくともサイズ以外は同じである
不揮発性半導体メモリ。
A non-volatile semiconductor memory according to any one of claims 1 to 3,
The structure of the reference transistor and the structure of the read transistor are the same except at least in size.
メモリセルとして機能するセルトランジスタと、
ビット線の電位あるいは電流をリファレンスレベルと比較することによって前記メモリセルに格納された記憶データをセンスするように構成されたセンスアンプと、
前記セルトランジスタと前記ビット線との間に介在し、前記ビット線のディスチャージを行うように構成されたディスチャージ回路と
を備え、
プリチャージ期間に、前記センスアンプは前記ビット線をプリチャージし、
前記プリチャージ期間後のサンプリング期間に、前記セルトランジスタは、前記記憶データに応じてONあるいはOFFし、前記ディスチャージ回路は、前記セルトランジスタがONするかOFFするかいずれか一方の場合にのみ前記ディスチャージを行う
不揮発性半導体メモリ。
A cell transistor that functions as a memory cell;
A sense amplifier configured to sense storage data stored in the memory cell by comparing the potential or current of the bit line with a reference level;
A discharge circuit interposed between the cell transistor and the bit line and configured to discharge the bit line;
During the precharge period, the sense amplifier precharges the bit line,
In the sampling period after the precharge period, the cell transistor is turned on or off according to the stored data, and the discharge circuit is discharged only when the cell transistor is turned on or off. Non-volatile semiconductor memory.
請求項5に記載の不揮発性半導体メモリであって、
前記ビット線をディスチャージする能力は、前記セルトランジスタよりも前記ディスチャージ回路の方が高い
不揮発性半導体メモリ。
The nonvolatile semiconductor memory according to claim 5,
A nonvolatile semiconductor memory having a higher capability of discharging the bit line in the discharge circuit than in the cell transistor.
JP2010028413A 2010-02-12 2010-02-12 Nonvolatile semiconductor memory Pending JP2011165280A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010028413A JP2011165280A (en) 2010-02-12 2010-02-12 Nonvolatile semiconductor memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010028413A JP2011165280A (en) 2010-02-12 2010-02-12 Nonvolatile semiconductor memory

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011165280A true JP2011165280A (en) 2011-08-25

Family

ID=44595782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010028413A Pending JP2011165280A (en) 2010-02-12 2010-02-12 Nonvolatile semiconductor memory

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011165280A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108109662A (en) * 2016-11-24 2018-06-01 北京兆易创新科技股份有限公司 A kind of gating circuit switch and the memory comprising the circuit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57186293A (en) * 1981-05-12 1982-11-16 Fujitsu Ltd Semiconductor storing unit
JPH04285794A (en) * 1991-03-14 1992-10-09 Toshiba Corp Semiconductor storage device
JP2006286068A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor memory device
JP2006302436A (en) * 2005-04-22 2006-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor memory device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57186293A (en) * 1981-05-12 1982-11-16 Fujitsu Ltd Semiconductor storing unit
JPH04285794A (en) * 1991-03-14 1992-10-09 Toshiba Corp Semiconductor storage device
JP2006286068A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor memory device
JP2006302436A (en) * 2005-04-22 2006-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor memory device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108109662A (en) * 2016-11-24 2018-06-01 北京兆易创新科技股份有限公司 A kind of gating circuit switch and the memory comprising the circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7920435B2 (en) Semiconductor memory device
JP5342013B2 (en) Detection circuit and detection method having low sensitivity to spatial and temperature variations
US9136006B2 (en) Method and device for reducing coupling noise during read operation
JP2009021000A (en) Nonvolatile semiconductor memory device preventing read-out disturb, and read-out method thereof
JP2007035243A (en) Nor flash memory device and its programming method
JP4922932B2 (en) Semiconductor device and control method thereof
JP2005190626A (en) Semiconductor readout circuit
US8582368B2 (en) Non-volatile memory device and operating method of the same
CN105023615A (en) Reading circuit of non-volatile memory capable of preventing side channel attack
KR101095814B1 (en) Semiconductor memory device and control method thereof
US20150318043A1 (en) Method For Defining A Default State of a Charge Trap Based Memory Cell
JP4855773B2 (en) Semiconductor memory device and data read method thereof
JP2008140431A (en) Semiconductor memory device
US7352623B2 (en) NOR flash memory device with multi level cell and read method thereof
US6967871B1 (en) Reference sensing circuit
US9543037B2 (en) Semiconductor device having electrical fuse and control method thereof
US8422325B2 (en) Precharge control circuit and integrated circuit including the same
JP4186119B2 (en) Ferroelectric memory device
JP2011165280A (en) Nonvolatile semiconductor memory
US7218563B1 (en) Method and apparatus for reading data from nonvolatile memory
JP4885743B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US20140063969A1 (en) Flash memory device and operating method thereof
JP6163817B2 (en) Nonvolatile memory cell and nonvolatile memory
US20050169081A1 (en) Semiconductor storage apparatus
JP2010097653A (en) Semiconductor memory device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120801

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130513

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130911