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JP2013229075A - Semiconductor memory device - Google Patents

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JP2013229075A
JP2013229075A JP2012100128A JP2012100128A JP2013229075A JP 2013229075 A JP2013229075 A JP 2013229075A JP 2012100128 A JP2012100128 A JP 2012100128A JP 2012100128 A JP2012100128 A JP 2012100128A JP 2013229075 A JP2013229075 A JP 2013229075A
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JP
Japan
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switch element
voltage
circuit
word line
memory device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012100128A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Waichiro Fujieda
和一郎 藤枝
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.)
Lapis Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
Lapis Semiconductor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Lapis Semiconductor Co Ltd filed Critical Lapis Semiconductor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory device capable of flexibly responding to the lowering of a power supply voltage without providing a high breakdown voltage circuit element.SOLUTION: A semiconductor memory device 1 includes word lines WL and memory cells 10 connected to the word lines. One end of each of the word lines is connected with serially connected first and second switch elements TG1 and TG2. A potential fixing circuit 52 fixes a potential at a connection point between the first switch element TG1 and the second switch element TG2. A decoding circuit 30 is connected to the word lines WL via the first and second switch elements; and in response to a control input, outputs a first voltage according to a power supply voltage, from output terminals corresponding to the word lines WL. The other end of each of the word lines is connected with a third switch element TG3. A step-up circuit 40 is connected to the word lines WL via the third switch element TG3; and in response to the control input, outputs a second voltage that is higher than the first voltage, from output terminals corresponding to the word lines WL.

Description

本発明は、半導体メモリセルを備えた半導体記憶装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor memory device including semiconductor memory cells.

不揮発性の半導体メモリとして例えば電気的にデータの書込み及び消去が可能なEEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)が知られている。EEPROMでは、各々が制御ゲートと浮遊ゲートとを有する複数のメモリセルがマトリクス状に配置されている。一般に、行毎にワード線が設けられており、各ワード線はメモリセルの各々の制御ゲートに接続されている。また、列毎にビット線が設けられており、各ビット線はメモリセルの各々のドレインに接続されている。更に、メモリブロック毎にソース線が設けられており、各ソース線はそれぞれ対応するメモリブロックに含まれる複数のメモリセルの各々のソースに接続されている。これらワード線、ビット線及びソース線へ電圧を適宜印加することにより、少なくとも1つのメモリセルを選択してデータの書込み、読み出し及び消去がなされる。   As a nonvolatile semiconductor memory, for example, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) capable of electrically writing and erasing data is known. In the EEPROM, a plurality of memory cells each having a control gate and a floating gate are arranged in a matrix. In general, a word line is provided for each row, and each word line is connected to each control gate of the memory cell. A bit line is provided for each column, and each bit line is connected to each drain of the memory cell. Furthermore, a source line is provided for each memory block, and each source line is connected to each source of a plurality of memory cells included in the corresponding memory block. By appropriately applying voltages to these word lines, bit lines, and source lines, at least one memory cell is selected, and data is written, read, and erased.

EEPROMにおいて、メモリセルに対するデータの書き換え動作時等における回路素子(トランジスタ等)の破壊を防止する技術として例えば以下のようなものがある。   In the EEPROM, for example, there are the following techniques for preventing circuit elements (transistors and the like) from being destroyed during a data rewrite operation on a memory cell.

例えば、特許文献1には、昇圧回路を用いてメモリセルに高電圧を印加してデータの書き換えを行うフラッシュメモリにおいて、書き換え動作中においてリセット信号が与えられた場合にも、放電回路を起動させて昇圧回路から出力される高電圧を徐々に基準電位に遷移させることにより、ダイナミックラッチアップを抑制し、トランジスタの破壊を防止することが記載されている。   For example, in Patent Document 1, in a flash memory that rewrites data by applying a high voltage to a memory cell using a booster circuit, the discharge circuit is activated even when a reset signal is given during the rewrite operation. It is described that dynamic latch-up is suppressed and transistor breakdown is prevented by gradually shifting the high voltage output from the booster circuit to the reference potential.

また、引用文献2には、不揮発性半導体記憶装置に備えられるレベルシフタ回路において、通常耐圧のトランジスタで構成されてレベルVcc/Vssの入力信号をレベルVcc/Vnminにシフトする第1負電圧レベルシフタと、通常耐圧のトランジスタで構成されてレベルVnmin/Vssの入力信号をレベルVss/Vnegにシフトする第2負電圧レベルシフタの間に、第1負電圧レベルシフタからのレベルVcc/VnminをレベルVnmin/Vssに変換して第2負電圧レベルシフタに供給するインバータ8を備え、Vnminは、VssとVnegとの中間レベルであって、第1負電圧レベルシフタのトランジスタに印加される最大電圧差が該トランジスタの耐圧以下に収まるように設定されたものが記載されている。   Further, in the cited document 2, in a level shifter circuit provided in a non-volatile semiconductor memory device, a first negative voltage level shifter configured by a normally withstand voltage transistor and shifting an input signal of level Vcc / Vss to level Vcc / Vnmin; The level Vcc / Vnmin from the first negative voltage level shifter is converted to the level Vnmin / Vss during the second negative voltage level shifter which is composed of a normal withstand voltage transistor and shifts the input signal of the level Vnmin / Vss to the level Vss / Vneg. And an inverter 8 for supplying to the second negative voltage level shifter, and Vnmin is an intermediate level between Vss and Vneg, and the maximum voltage difference applied to the transistor of the first negative voltage level shifter is less than the withstand voltage of the transistor. What is set to fit is listed.

特開2004−362703号公報JP 2004-362703 A 特開2000−174600号公報JP 2000-174600 A

EEPROM等の半導体記憶装置において、メモリセルに記憶されたデータを消去する際に、ワード線を介してメモリセルのゲートへ電源電圧VDDよりも電圧レベルの高い高電圧VPPを印加する方式がある。ワード線に対する高電圧VPPの印加に伴ってワード線に接続された回路素子には例えば高電圧VPPと電源電圧VDDとの差分に相当する電圧(VPP−VDD)が印加されることがある。従って、ワード線に接続される回路素子は、このような電圧(VPP−VDD)が印加されることを想定して耐圧設計がなされる。   In a semiconductor memory device such as an EEPROM, when erasing data stored in a memory cell, there is a method of applying a high voltage VPP having a voltage level higher than the power supply voltage VDD to the gate of the memory cell via a word line. As the high voltage VPP is applied to the word line, for example, a voltage (VPP−VDD) corresponding to the difference between the high voltage VPP and the power supply voltage VDD may be applied to the circuit elements connected to the word line. Accordingly, the circuit element connected to the word line is designed withstand voltage assuming that such a voltage (VPP-VDD) is applied.

しかしながら、高電源VPPを維持したまま電源電圧VDDの低電圧化の要求に対応しようとすると、VPP−VDDの値が従来よりも高くなる。その結果、動作時に回路素子に印加される電圧が耐圧を超えてしまう場合がある。この問題を回避するために、より高耐圧の回路素子を設けることが考えられる。しかしながら、この場合、高耐圧素子を形成するための製造工程を新たに追加する必要が生じ、コストアップを招来する為、好ましくない。   However, if an attempt is made to meet the demand for lowering the power supply voltage VDD while maintaining the high power supply VPP, the value of VPP-VDD becomes higher than before. As a result, the voltage applied to the circuit element during operation may exceed the withstand voltage. In order to avoid this problem, it is conceivable to provide a circuit element having a higher breakdown voltage. However, in this case, it is necessary to newly add a manufacturing process for forming the high breakdown voltage element, which causes an increase in cost, which is not preferable.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、より高耐圧の回路素子を形成するための製造工程を追加することなく電源電圧の低電圧化に対応することができる半導体記憶装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a semiconductor memory device that can cope with a reduction in power supply voltage without adding a manufacturing process for forming a circuit element having a higher breakdown voltage. The purpose is to provide.

本発明に係る半導体記憶装置は、少なくとも1つのワード線と、前記ワード線に接続された少なくとも1つのメモリセルと、前記ワード線の一方の端部に接続された第1のスイッチ素子と、前記第1のスイッチ素子に直列接続された第2のスイッチ素子と、前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子との接続点の電位を固定する電位固定回路と、前記第1のスイッチ素子および前記第2のスイッチ素子を介して前記ワード線に接続され且つ制御入力に応じて前記ワード線に対応する出力端子から電源電圧に応じた第1の電圧を出力するデコード回路と、前記ワード線の他方の端部に接続された第3のスイッチ素子と、前記第3のスイッチ素子を介して前記ワード線に接続され且つ前記制御入力に応じて前記ワード線に対応する出力端子から前記第1の電圧よりも電圧レベルの高い第2の電圧を出力する昇圧回路と、を含む。   A semiconductor memory device according to the present invention includes at least one word line, at least one memory cell connected to the word line, a first switch element connected to one end of the word line, A second switch element connected in series to the first switch element; a potential fixing circuit for fixing a potential at a connection point between the first switch element and the second switch element; and the first switch element. A decode circuit connected to the word line via the second switch element and outputting a first voltage corresponding to a power supply voltage from an output terminal corresponding to the word line in response to a control input; and the word line A third switch element connected to the other end of the first output terminal, and an output terminal connected to the word line via the third switch element and corresponding to the word line according to the control input From including, a booster circuit for outputting a high voltage level second voltage than the first voltage.

本発明に係る他の半導体記憶装置は、複数のワード線と、前記複数のワード線の各々に接続された複数のメモリセルと、前記複数のワード線各々の一方の端部に接続された第1のスイッチ素子と、前記第1のスイッチ素子の各々に直列接続された第2のスイッチ素子と、前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子との接続点の各々の電位を固定する少なくとも1つの電位固定回路と、前記第1のスイッチ素子および前記第2のスイッチ素子を介して前記ワード線の各々に接続され且つ制御入力に応じて前記ワード線の各々に対応する出力端子において電源電圧に応じた第1の電圧を出力するデコード回路と、前記複数のワード線の各々の他方の端部に接続された第3のスイッチ素子と、前記第3のスイッチ素子を介して前記ワード線の各々に接続され且つ前記制御入力に応じて前記ワード線の各々に対応する出力端子において前記第1の電圧よりも電圧レベルの高い第2の電圧を出力する昇圧回路と、を含む。   Another semiconductor memory device according to the present invention includes a plurality of word lines, a plurality of memory cells connected to each of the plurality of word lines, and a first terminal connected to one end of each of the plurality of word lines. 1 switch element, a second switch element connected in series to each of the first switch elements, and a potential at a connection point between the first switch element and the second switch element are fixed. Power supply at an output terminal connected to each of the word lines through the first switch element and the second switch element and corresponding to each of the word lines according to a control input A decode circuit for outputting a first voltage corresponding to the voltage; a third switch element connected to the other end of each of the plurality of word lines; and the word line via the third switch element Is connected to each and response to said control input including a booster circuit that outputs a high voltage level second voltage than the first voltage at the output terminals corresponding to each of said word lines.

本発明に係る半導体記憶装置によれば、デコード回路とワード線との間に生じる電圧を第1および第2のスイッチ素子に分割して与えることが可能となるので、より高耐圧の回路素子を設けることなく電源電圧の低電圧化に対応することが可能となる。   According to the semiconductor memory device of the present invention, the voltage generated between the decode circuit and the word line can be divided and applied to the first and second switch elements. It is possible to cope with the lowering of the power supply voltage without providing it.

図1は本発明の実施形態に係る半導体記憶装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. 図2は本発明の実施形態に係る半導体記憶装置に設けられたメモリセルの構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a memory cell provided in the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention. 図3は本発明の実施形態に係る半導体記憶装置の詳細な構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention. 図4は比較例に係る半導体記憶装置の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a semiconductor memory device according to a comparative example. 図5(a)は本発明の実施形態に係る半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャート、図5(b)は比較例に係る半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャートである。FIG. 5A is a timing chart showing the operation of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a timing chart showing the operation of the semiconductor memory device according to the comparative example. 図6は本発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. 図7は、変形例に係るスイッチ回路の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a switch circuit according to a modification.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付している。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, substantially the same or equivalent components or parts are denoted by the same reference numerals.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体記憶装置1の構成を示す図である。半導体記憶装置1は、列方向に配列された複数のビット線BLおよびこれと交差して行方向に配列された複数のワード線WLを有する。ビット線BLとワード線WLの各交差部にはメモリセル10が設けられ、これらによってメモリセルアレイが構成される。各メモリセル10のゲートはワード線WLに接続され、ドレインはビット線BLに接続される。各メモリセル10のソースは図示しないソース線に接続され、所定の電位がソース端子に与えられている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor memory device 1 according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor memory device 1 has a plurality of bit lines BL arranged in the column direction and a plurality of word lines WL arranged in the row direction so as to intersect with the bit lines BL. A memory cell 10 is provided at each intersection of the bit line BL and the word line WL, and these constitute a memory cell array. Each memory cell 10 has a gate connected to the word line WL and a drain connected to the bit line BL. The source of each memory cell 10 is connected to a source line (not shown), and a predetermined potential is applied to the source terminal.

ビット線BLの各々はビット線デコード回路20に接続されている。ワード線WLの各々は、一方の端部がスイッチ回路50を介してワード線デコード回路30に接続され、他方の端部がスイッチ回路60を介して昇圧回路40に接続されている。このように、本実施形態に係る半導体記憶装置1において、メモリセルアレイは、ワード線デコード回路30と昇圧回路40との間に配置されている。   Each bit line BL is connected to a bit line decode circuit 20. Each word line WL has one end connected to the word line decode circuit 30 via the switch circuit 50 and the other end connected to the booster circuit 40 via the switch circuit 60. As described above, in the semiconductor memory device 1 according to the present embodiment, the memory cell array is disposed between the word line decode circuit 30 and the booster circuit 40.

コントロール回路70は、ビット線デコード回路20、ワード線デコード回路30、昇圧回路40、スイッチ回路50および60に各種制御信号SER、SWLISO、/SWLISOやアドレス情報付きの動作指令(書き込み指令、読み出し指令、消去指令)を供給することにより、これらの回路の動作を制御する。 The control circuit 70 applies various control signals S ER , S WLISO , / S WLISO and operation commands (write commands, address information) to the bit line decode circuit 20, the word line decode circuit 30, the booster circuit 40, and the switch circuits 50 and 60. The operation of these circuits is controlled by supplying a read command and an erase command.

スイッチ回路50の各々は、ワード線WL毎に設けられており、コントロール回路70から供給される制御信号SWLISO および/SWLISOに応じて当該ワード線WLとワード線デコード回路30との接続/非接続を切り替える。スイッチ回路60の各々は、ワード線WL毎に設けられており、コントロール回路70から供給される制御信号SWLISO および/SWLISOに応じて当該ワード線WLと昇圧回路40との接続/非接続を切り替える。なお、制御信号SWLISO および/SWLISOは、互いに反転した論理値を有する例えば1ビットの信号である。 Each of the switch circuit 50 is provided for each word line WL, connect between the word line WL and the word line decode circuit 30 in response to the control signal S WLISO and / S WLISO supplied from the control circuit 70 / non Switch connection. Each of the switch circuit 60 is provided for each word line WL, the connection / disconnection between the booster circuit 40 and the word lines WL in response to a control signal S WLISO and / S WLISO supplied from the control circuit 70 Switch. The control signals S WLISO and / S WLISO are, for example, 1-bit signals having logic values inverted from each other.

ビット線デコード回路20およびワード線デコード回路30は、それぞれ、ワード線WLの各々およびビット線BLの各々に対応する複数の出力端子を有し、コントロール回路70から供給されるアドレス情報が付与された書き込み指令、読み出し指令、消去指令に応じてワード線WLおよびビット線BLに選択的に所定の電圧を印加することによりメモリセル10の各々に対してデータの書き込み、読み出しおよび消去を行う。ワード線デコード回路30から出力される電圧(選択信号)は、スイッチ回路50がオン状態のときにワード線WLに印加される。   Each of the bit line decode circuit 20 and the word line decode circuit 30 has a plurality of output terminals corresponding to each of the word lines WL and each of the bit lines BL, and is given address information supplied from the control circuit 70. Data is written to, read from, and erased from each of the memory cells 10 by selectively applying a predetermined voltage to the word line WL and the bit line BL in response to a write command, a read command, and an erase command. The voltage (selection signal) output from the word line decoding circuit 30 is applied to the word line WL when the switch circuit 50 is in the on state.

昇圧回路40は、ワード線WLの各々に対応する複数の出力端子tppを有する。昇圧回路40は、メモリセル10に記憶されたデータの読み出しを行う際には、コントロール回路70から供給されるローレベルの制御信号SREに応じて電源電圧VDDを出力端子tppから出力する。また、昇圧回路40は、メモリセル10に記憶されたデータの消去を行う際にコントロール回路70から供給されるハイレベルの制御信号SERに応じて、データの消去に必要な、電源電圧VDDよりも電圧レベルの高い高電圧VPPを生成し、生成した高電圧VPPを出力端子tppから出力する。昇圧回路40から出力される電源電圧VDDおよび高電圧VPPは、コントロール回路70にも供給される。 Booster circuit 40 has a plurality of output terminals t pp corresponding to each of word lines WL. When the data stored in the memory cell 10 is read, the booster circuit 40 outputs the power supply voltage VDD from the output terminal t pp according to the low level control signal S RE supplied from the control circuit 70. In addition, the booster circuit 40 uses the power supply voltage VDD required for erasing data in accordance with a high-level control signal SER supplied from the control circuit 70 when erasing data stored in the memory cell 10. also it generates a high voltage VPP voltage levels, and outputs the generated high voltage VPP from the output terminal t pp. The power supply voltage VDD and the high voltage VPP output from the booster circuit 40 are also supplied to the control circuit 70.

コントロール回路70は、データ読み出し時において、ローレベルの制御信号SWLISOおよびハイレベルの制御信号/SWLISOを生成する。このとき、ハイレベルの制御信号/SWLISOの電圧レベルは、昇圧回路40の出力電圧に応じて電源電圧VDDレベルに設定される。一方、コントロール回路70は、データ消去時において、ハイレベルの制御信号SWLISOおよびローレベルの制御信号/SWLISOを生成する。このとき、ハイレベルの制御信号SWLISOの電圧レベルは、昇圧回路40の出力電圧に応じて高電圧VPPレベルに設定される。 The control circuit 70 generates a low level control signal S WLISO and a high level control signal / S WLISO when reading data. At this time, the voltage level of the high level control signal / S WLISO is set to the power supply voltage VDD level according to the output voltage of the booster circuit 40. On the other hand, the control circuit 70 generates a high-level control signal SWLISO and a low-level control signal / SWLISO when erasing data. At this time, the voltage level of the high-level control signal SWLISO is set to the high voltage VPP level according to the output voltage of the booster circuit 40.

図2は、メモリセル10の構成を示す断面図である。メモリセル10の各々は、MOSトランジスタで構成されている。メモリセル10は、p型のシリコン基板11と、シリコン基板11の表面に形成されたn型のドレイン12およびn型のソース13と、シリコン基板11上に積層されたフローティングゲート14およびコントロールゲート15とを有する。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the memory cell 10. Each of the memory cells 10 is composed of a MOS transistor. The memory cell 10 includes a p-type silicon substrate 11, an n-type drain 12 and an n-type source 13 formed on the surface of the silicon substrate 11, a floating gate 14 and a control gate 15 stacked on the silicon substrate 11. And have.

例えば、メモリセル10にデータ“0”の書き込みを行う場合には、ビット線BLおよびワード線WLを介してドレイン12およびコントロールゲート15に正電圧を印加し、ソース12を接地電位とする。これにより、フローティングゲート14にホットエレクトロンが注入され、電荷が保持されてデータ“0”が書き込まれる。   For example, when data “0” is written in the memory cell 10, a positive voltage is applied to the drain 12 and the control gate 15 via the bit line BL and the word line WL, and the source 12 is set to the ground potential. As a result, hot electrons are injected into the floating gate 14, the electric charge is retained, and data “0” is written.

メモリセル10に記憶されたデータの読み出しを行う場合には、ビット線BLを介してドレイン12−ソース13間に電圧を印加するとともに、ワード線WLを介してコントロールゲート15に正電圧(例えば電源電圧VDD)を印加する。そして、ドレイン電流が流れる場合をデータ“1”として読み出し、ドレイン電流が流れない場合をデータ“0”として読み出す。   When data stored in the memory cell 10 is read, a voltage is applied between the drain 12 and the source 13 via the bit line BL, and a positive voltage (for example, a power source) is applied to the control gate 15 via the word line WL. Voltage VDD). Then, the case where the drain current flows is read as data “1”, and the case where the drain current does not flow is read as data “0”.

メモリセル10に記憶されたデータの消去を行う場合には、ワード線WLを介してコントロールゲート15に電源電圧VDDよりも電圧レベルの高い高電圧VPPを印加するとともに、ビット線BLを介してドレイン12の電位を例えば接地電位とする。これにより、フローティングゲート14に蓄積されていた電荷は、FN(ファウラノルドハイム)トンネル電流としてワード線WL上に放出され、これによりデータの消去が行われる。本発明の実施形態に係る半導体記憶装置1においては、データ消去は、複数のメモリセルからなるページ単位、または複数のページからなるブロック単位で行われるか、または全メモリセルに記憶されたデータは一括消去される。   When erasing data stored in the memory cell 10, a high voltage VPP having a voltage level higher than the power supply voltage VDD is applied to the control gate 15 through the word line WL, and draining is performed through the bit line BL. For example, the potential of 12 is a ground potential. As a result, the electric charge accumulated in the floating gate 14 is released onto the word line WL as an FN (Fowler-Nordheim) tunnel current, thereby erasing data. In the semiconductor memory device 1 according to the embodiment of the present invention, data erasure is performed in units of pages composed of a plurality of memory cells, or in units of blocks composed of a plurality of pages, or data stored in all memory cells is Batch erased.

図3は、半導体記憶装置1のより詳細な構成を示す図である。なお、図3において、1つのワード線WLのみが示されている。   FIG. 3 is a diagram showing a more detailed configuration of the semiconductor memory device 1. In FIG. 3, only one word line WL is shown.

ワード線デコード回路30には、インバータ回路32が接続されている。インバータ回路32は、電源電圧VDDに接続されたpチャネルトランジスタQp0と接地電位GNDに接続されたnチャネルトランジスタQn0が直列接続されて構成されるCMOSインバータである。ワード線デコード回路30から出力される信号のレベルがローレベルのとき、インバータ回路32の出力電圧は電源電圧VDDレベルとなる。一方、ワード線デコード回路30から出力される信号のレベルがハイレベルのとき、インバータ回路32の出力電圧は接地電位GNDレベルとなる。インバータ回路32には、電源電圧VDDよりも電圧レベルの高い電圧が印加されることはないので、pチャネルトランジスタQp0およびnチャネルトランジスタQn0は、耐圧の比較的低い低耐圧トランジスタで構成されている。インバータ回路32の出力端子は、スイッチ回路50に接続されている。 An inverter circuit 32 is connected to the word line decoding circuit 30. The inverter circuit 32 is a CMOS inverter configured by serially connecting a p-channel transistor Qp0 connected to the power supply voltage VDD and an n-channel transistor Qn0 connected to the ground potential GND. When the level of the signal output from the word line decode circuit 30 is low, the output voltage of the inverter circuit 32 becomes the power supply voltage VDD level. On the other hand, when the level of the signal output from word line decode circuit 30 is high, the output voltage of inverter circuit 32 is at the level of ground potential GND. Since a voltage having a voltage level higher than the power supply voltage VDD is not applied to the inverter circuit 32, the p-channel transistor Qp0 and the n-channel transistor Qn0 are configured by low breakdown voltage transistors having a relatively low breakdown voltage. Yes. An output terminal of the inverter circuit 32 is connected to the switch circuit 50.

スイッチ回路50は、インバータ回路32の出力端子(ノードn)と、ワード線WLとの間において直列接続された2つのトランスファーゲートTG1およびTG2と、トランスファーゲートTG1とTG2との接続点(ノードn)の電位を固定するための電位固定回路52と、を含んでいる。なお、トランスファーゲートTG1は、本発明における第1のスイッチ素子に対応し、トランスファーゲートTG2は、本発明における第2のスイッチ素子に対応する。 The switch circuit 50 includes two transfer gates TG1 and TG2 connected in series between the output terminal (node n 1 ) of the inverter circuit 32 and the word line WL, and a connection point (node n) between the transfer gates TG1 and TG2. 2 ) a potential fixing circuit 52 for fixing the potential of 2 ). The transfer gate TG1 corresponds to the first switch element in the present invention, and the transfer gate TG2 corresponds to the second switch element in the present invention.

トランスファーゲートTG2は、一対のnチャネルトランジスタQnh4およびpチャネルトランジスタQph4により構成される。トランスファーゲートTG1は、一対のnチャネルトランジスタQnh1およびpチャネルトランジスタQph1により構成される。トランスファーゲートTG2のnチャネルトランジスタQnh4のゲートは、トランスファーゲートTG1のnチャネルトランジスタQnh1のゲートに接続され、これらのゲートにはコントロール回路70から出力される制御信号/SWLISOが供給される。一方、トランスファーゲートTG2のpチャネルトランジスタQph4のゲートは、トランスファーゲートTG1のpチャネルトランジスタQph1のゲートに接続され、これらのゲートには、コントロール回路70から出力される制御信号SWLISOが供給される。すなわち、トランスファーゲートTG1およびTG2は、制御信号SWLISOおよび/SWLISOに応じて同時にオン状態となるか、オフ状態となる。トランスファーゲートTG1は、ワード線WLに接続されている。トランスファーゲートTG1およびTG2には昇圧回路40から出力される高電圧VPPがワード線WLを介して印加される場合があるので、トランスファーゲートTG1およびTG2を構成する各トランジスタQnh1、Qph1、Qnh4およびQph4は、耐圧の比較的高い高耐圧トランジスタで構成されている。 The transfer gate TG2 includes a pair of n-channel transistor Qnh4 and p-channel transistor Qph4 . The transfer gate TG1 includes a pair of n-channel transistor Q nh1 and p-channel transistor Q ph1 . The gate of the n-channel transistor Q nh4 of the transfer gate TG2 is connected to the gate of the n-channel transistor Q nh1 of the transfer gate TG1, and a control signal / S WLISO output from the control circuit 70 is supplied to these gates. On the other hand, the gate of the p-channel transistor Q ph4 of the transfer gate TG2 is connected to the gate of the p-channel transistor Q ph1 of the transfer gate TG1, and the control signal SWLISO output from the control circuit 70 is supplied to these gates. The That is, transfer gates TG1 and TG2 are simultaneously turned on or turned off according to control signals SWLISO and / SWLISO . The transfer gate TG1 is connected to the word line WL. Since the high voltage VPP output from the booster circuit 40 may be applied to the transfer gates TG1 and TG2 via the word line WL, the transistors Q nh1 , Q ph1 , Q nh4 constituting the transfer gates TG1 and TG2 And Q ph4 is composed of a high breakdown voltage transistor having a relatively high breakdown voltage.

電位固定回路52は、昇圧回路40の出力端子tppに接続されたpチャネルトランジスタQph2と、接地電位GNDに接続されたnチャネルトランジスタQnh2と、これらのトランジスタQph2およびQnh2の間に直列に接続された抵抗素子RおよびRと、抵抗素子RとRとの接続点に接続された出力端子tplと、を含んでいる。出力端子tplは、トランスファーゲートTG1とTG2との接続点であるノードnに接続されている。pチャネルトランジスタQph2のゲートには制御信号/SWLISOが供給され、nチャネルトランジスタQnh2のゲートには制御信号SWLISOが供給される。すなわち、これらのトランジスタQph2およびQnh2は、制御信号SWLISOおよび/SWLISOに応じて同時にオン状態となるかオフ状態となる。これらのトランジスタQph2およびQnh2がオン状態とされたとき、昇圧回路40の出力電圧が抵抗素子RおよびRで分圧され、分圧された電圧が出力端子tplから出力されてノードnに供給される。昇圧回路40の出力端子tppから出力される出力電圧が高電圧VPPとなったとき、ノードnの電位が(VPP+VDD)/2(VPPとVDDの中央値)となるように、抵抗素子RおよびRの抵抗値を設定することが好ましい。電位固定回路52には昇圧回路40から出力される高電圧VPPが印加されるので、電位固定回路52を構成する各トランジスタQnh2およびQph2は、耐圧の比較的高い高耐圧トランジスタで構成されている。 Potential fixing circuit 52 includes a p-channel transistor Q ph2 connected to the output terminal t pp of the booster circuit 40, the n-channel transistor Q nh2 connected to the ground potential GND, and between these transistors Q ph2 and Q nh2 The resistor elements R 1 and R 2 connected in series and the output terminal t pl connected to the connection point between the resistor elements R 1 and R 2 are included. Output terminal t pl is connected to the node n 2 is a connection point of the transfer gates TG1 and TG2. The gate of the p-channel transistor Q ph2 is supplied the control signal / S WLISO, to the gate of n-channel transistors Q nh2 control signal S WLISO is supplied. That is, these transistors Q ph2 and Q nh2 becomes or off state in the ON state at the same time in response to the control signal S WLISO and / S WLISO. When these transistors Q ph2 and Q nh2 is turned on, the output voltage of the booster circuit 40 is divided by the resistance elements R 1 and R 2, is output divided voltage from the output terminal t pl with node n 2 . When the output voltage output from the output terminal t pp of the booster circuit 40 becomes the high voltage VPP, the resistance element R is set so that the potential of the node n 2 becomes (VPP + VDD) / 2 (the median value of VPP and VDD). it is preferable to set the resistance value of 1 and R 2. Since the voltage clamp circuit 52 the high voltage VPP is applied to the output from the booster circuit 40, the transistors Q nh2 and Q ph2 constituting the potential fixing circuit 52 is composed of a relatively high high-voltage transistor breakdown voltage Yes.

スイッチ回路60は、ワード線WLと昇圧回路40の出力端子tppとの間に設けられたトランスファーゲートTG3を含んでいる。トランスファーゲートTG3は、一対のnチャネルトランジスタQnh3およびpチャネルトランジスタQph3により構成される。nチャネルトランジスタQnh3のゲートには制御信号SWLISOが供給され、pチャネルトランジスタQph3のゲートには制御信号/SWLISOが供給される。すなわち、トランスファーゲートTG3のオン/オフの状態は、トランスファーゲートTG1およびTG2とは逆となる。トランスファーゲートTG3には昇圧回路40から出力される高電圧VPPが印加されるので、トランスファーゲートTG3を構成するトランジスタQnh3およびQph3は、耐圧の比較的高い高耐圧トランジスタで構成されている。なお、トランスファーゲートTG3は、本発明における第3のスイッチ素子に対応する。 The switch circuit 60 includes a transfer gate TG3 provided between the word line WL and the output terminal t pp of the booster circuit 40. The transfer gate TG3 is constituted by a pair of n-channel transistor Q nh3 and p-channel transistor Q ph3 . The control signal SWLISO is supplied to the gate of the n-channel transistor Qnh3 , and the control signal / SWLISO is supplied to the gate of the p-channel transistor Qph3 . That is, the on / off state of the transfer gate TG3 is opposite to that of the transfer gates TG1 and TG2. Since the high voltage VPP output from the booster circuit 40 is applied to the transfer gate TG3, the transistors Qnh3 and Qph3 constituting the transfer gate TG3 are configured with high breakdown voltage transistors having a relatively high breakdown voltage. The transfer gate TG3 corresponds to the third switch element in the present invention.

ここで、比較例に係る半導体記憶装置100の構成を図4に示す。半導体記憶装置100は、スイッチ回路50aの構成が上記した本発明の実施形態に係る半導体記憶装置1のスイッチ回路50と異なる。すなわち、スイッチ回路50aは、1つのトランスファーゲートTG1のみを有し且つ電位固定回路52を有しない点において本発明の実施形態に係るスイッチ回路50と異なる。スイッチ回路50a以外の構成部分は、本発明の実施形態に係る半導体記憶装置1と同様である。   Here, FIG. 4 shows a configuration of the semiconductor memory device 100 according to the comparative example. The semiconductor memory device 100 is different from the switch circuit 50 of the semiconductor memory device 1 according to the embodiment of the present invention described above in the configuration of the switch circuit 50a. That is, the switch circuit 50a is different from the switch circuit 50 according to the embodiment of the present invention in that it includes only one transfer gate TG1 and does not include the potential fixing circuit 52. The components other than the switch circuit 50a are the same as those of the semiconductor memory device 1 according to the embodiment of the present invention.

図5(a)および(b)は、それぞれ、本発明の実施形態に係る半導体記憶装置1および比較例に係る半導体記憶装置100の動作を示すタイミングチャートである。図5(a)および(b)では、データ読み出し動作からデータ消去動作に移行する場合が例示されている。   5A and 5B are timing charts showing operations of the semiconductor memory device 1 according to the embodiment of the present invention and the semiconductor memory device 100 according to the comparative example, respectively. 5A and 5B illustrate a case where the data read operation is shifted to the data erase operation.

はじめに、図5(b)を参照しつつ比較例に係る半導体記憶装置100の動作について説明する。   First, the operation of the semiconductor memory device 100 according to the comparative example will be described with reference to FIG.

コントロール回路70は、外部から供給される読み出し指令を受信すると、ローレベルの制御信号SERを生成してこれを昇圧回路40に供給する。昇圧回路40は、このローレベルの制御信号SERに応じて出力端子tppから電源電圧VDDを出力し、電源電圧VDDをコントロール回路70に供給する。 When the control circuit 70 receives a read command supplied from the outside, the control circuit 70 generates a low-level control signal SER and supplies it to the booster circuit 40. The booster circuit 40 outputs the power supply voltage VDD from the output terminal t pp in response to the low level control signal SER , and supplies the power supply voltage VDD to the control circuit 70.

電源電圧VDDの供給を受けたコントロール回路70は、ローレベルの制御信号SWLISOおよびハイレベル(電源電圧VDDレベル)の制御信号/SWLISOを生成し、これらをスイッチ回路50aおよび60に供給する。これにより、スイッチ回路50aを構成するトランスファーゲートTG1はオン状態となる一方、スイッチ回路60を構成するトランスファーゲートTG3はオフ状態となる。これにより、ワード線デコード回路30がワード線WLに接続され、昇圧回路40がワード線WLから電気的に分離される。ビット線デコード回路20およびワード線デコード回路30は、それぞれ、コントロール回路70から供給されるアドレス情報付きの読み出し指令に基づいて、ビット線BLおよびワード線WLを選択する。これにより、メモリセル10に記憶されたデータが順次読み出される。なお、図5(b)においては、非選択状態のワード線が示されている。すなわち、ノードn(ワード線デコード回路30の出力)がハイレベル、ノードn(インバータ回路32の出力)がローレベル、ワード線WLがローレベルとなっている。 Upon receiving the supply of the power supply voltage VDD, the control circuit 70 generates a low-level control signal S WLISO and a high-level (power supply voltage VDD level) control signal / S WLISO and supplies them to the switch circuits 50 a and 60. As a result, the transfer gate TG1 constituting the switch circuit 50a is turned on, while the transfer gate TG3 constituting the switch circuit 60 is turned off. Thereby, the word line decoding circuit 30 is connected to the word line WL, and the booster circuit 40 is electrically separated from the word line WL. The bit line decode circuit 20 and the word line decode circuit 30 select the bit line BL and the word line WL based on the read command with address information supplied from the control circuit 70, respectively. As a result, the data stored in the memory cell 10 is sequentially read. In FIG. 5B, a non-selected word line is shown. That is, the node n 0 (output of the word line decoding circuit 30) is high level, the node n 1 (output of the inverter circuit 32) is low level, and the word line WL is low level.

その後、コントロール回路70が外部から供給される消去指令を受信すると、ハイレベルの制御信号SERを生成してこれを昇圧回路40に供給する。昇圧回路40は、このハイレベルの制御信号SERに応じて出力端子tppから電源電圧VDDよりも電圧レベルの高い高電圧VPPを出力し、高電圧VPPをコントロール回路70に供給する。 Thereafter, when the control circuit 70 receives an erase command supplied from the outside, it generates a high-level control signal SER and supplies it to the booster circuit 40. Booster circuit 40 outputs a high voltage VPP higher voltage level than the power supply voltage VDD from the output terminal t pp in response to the control signal S ER of the high level and supplies the high voltage VPP to the control circuit 70.

ワード線デコード回路30は、コントロール回路70から供給される消去指令に基づいて、ワード線を全選択状態とする。これにより、ノードnがローレベル、ノードn(がハイレベル(電源電圧VDDレベル)、ワード線WLがハイレベル(電源電圧VDDレベル)となる。 The word line decode circuit 30 sets all the word lines to the selected state based on the erase command supplied from the control circuit 70. As a result, the node n 0 is at the low level, the node n 1 is at the high level (power supply voltage VDD level), and the word line WL is at the high level (power supply voltage VDD level).

その後、コントロール回路70は、ハイレベル(高電圧VPPレベル)の制御信号SWLISOおよびローレベルの制御信号/SWLISOを生成し、これらをスイッチ回路50aおよび60に供給する。これにより、スイッチ回路50aを構成するトランスファーゲートTG1はオフ状態となる一方、スイッチ回路60を構成するトランスファーゲートTG3はオン状態となる。これにより、ワード線デコード回路30がワード線WLから電気的に分離され、昇圧回路40がワード線WLに接続され、メモリセル10のコントロールゲートには、ワード線WLを介して昇圧回路40から出力される高電圧VPPが印加される。高電圧VPPの印加によってメモリセル10に蓄積された電荷は、FN(ファウラノルドハイム)トンネル電流としてワード線WL上に放出され、メモリセル10の各々に記憶されていたデータの消去が行われる。 Thereafter, the control circuit 70 generates a high level (high voltage VPP level) control signal S WLISO and a low level control signal / S WLISO and supplies them to the switch circuits 50 a and 60. Thereby, the transfer gate TG1 constituting the switch circuit 50a is turned off, while the transfer gate TG3 constituting the switch circuit 60 is turned on. As a result, the word line decode circuit 30 is electrically separated from the word line WL, the booster circuit 40 is connected to the word line WL, and the control gate of the memory cell 10 is output from the booster circuit 40 via the word line WL. The high voltage VPP to be applied is applied. The charge accumulated in the memory cell 10 by the application of the high voltage VPP is discharged onto the word line WL as an FN (Fowler-Nordheim) tunnel current, and the data stored in each memory cell 10 is erased.

データ消去時においては、ノードn(インバータ回路32の出力)は電源電圧VDDレベルとなり、ワード線WLは高電圧VPPレベルとなるので、オフ状態とされているトランスファーゲートTG1の両端には、高電圧VPPと電源電圧VDDとの差分に相当する電圧(VPP−VDD)が印加されることになる。例えば、VPP=12V、VDD=5Vの場合、トランスファーゲートTG1の両端には7Vが印加される。そして、トランスファーゲートTG1を構成する高耐圧トランジスタの耐圧が例えば8Vで設計されていた場合において、電源電圧VDDの仕様を例えば5Vから3Vに低下させた場合には、高耐圧トランジスタには9V(12V−3V)が印加されることになり、耐圧の設計値を超えてしまうことになる。すなわち、比較例に係る半導体記憶装置100においては、高耐圧トランジスタの動作電圧に対する耐圧設計値の余裕度を確保し難く、電源電圧VDDの低電圧化に対応することができない場合がある。 At the time of data erasure, the node n 1 (output of the inverter circuit 32) is at the power supply voltage VDD level, and the word line WL is at the high voltage VPP level, so that both ends of the transfer gate TG1 turned off are A voltage (VPP−VDD) corresponding to the difference between the voltage VPP and the power supply voltage VDD is applied. For example, when VPP = 12V and VDD = 5V, 7V is applied to both ends of the transfer gate TG1. When the high breakdown voltage transistor constituting the transfer gate TG1 is designed to have a breakdown voltage of 8V, for example, when the specification of the power supply voltage VDD is reduced from 5V to 3V, for example, the high breakdown voltage transistor has 9V (12V −3V) is applied, which exceeds the design value of the breakdown voltage. That is, in the semiconductor memory device 100 according to the comparative example, it is difficult to secure a margin of the withstand voltage design value with respect to the operating voltage of the high withstand voltage transistor, and it may not be possible to cope with the lowering of the power supply voltage VDD.

次に、図5(a)を参照しつつ本発明の実施形態に係る半導体記憶装置1の動作について説明する。   Next, the operation of the semiconductor memory device 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

データ読み出し時の動作は、上記した比較例の場合と同様であるので、その説明は省略する。   Since the operation at the time of data reading is the same as in the case of the above-described comparative example, the description thereof is omitted.

コントロール回路70は、外部から供給される消去指令を受信すると、ハイレベルの制御信号SERを生成してこれを昇圧回路40に供給する。昇圧回路40は、このハイレベルの制御信号SERに応じて出力端子tppから電源電圧VDDの電圧レベルよりも高い高電圧VPPを出力し、高電圧VPPをコントロール回路70に供給する。 When receiving the erase command supplied from the outside, the control circuit 70 generates a high-level control signal SER and supplies it to the booster circuit 40. Booster circuit 40 outputs a high voltage VPP is higher than the voltage level of the power supply voltage VDD from the output terminal t pp in response to the control signal S ER of the high level and supplies the high voltage VPP to the control circuit 70.

ワード線デコード回路30は、コントロール回路70から供給される消去指令に基づいて、ワード線を全選択状態とする。これにより、ノードn(ワード線デコード回路30の出力)がローレベル、ノードn(インバータ回路32の出力)がハイレベル(電源電圧VDDレベル)、ワード線WLがハイレベル(電源電圧VDDレベル)となる。 The word line decode circuit 30 sets all the word lines to the selected state based on the erase command supplied from the control circuit 70. As a result, the node n 0 (output of the word line decoding circuit 30) is low level, the node n 1 (output of the inverter circuit 32) is high level (power supply voltage VDD level), and the word line WL is high level (power supply voltage VDD level). )

その後、コントロール回路70は、ハイレベル(高電圧VPPレベル)の制御信号SWLISOおよびローレベルの制御信号/SWLISOを生成し、これらをスイッチ回路50および60に供給する。これにより、スイッチ回路50を構成するトランスファーゲートTG1およびTG2はオフ状態となる一方、スイッチ回路60を構成するトランスファーゲートTG3はオン状態となる。これにより、ワード線デコード回路30がワード線WLから電気的に分離され、昇圧回路40がワード線WLに接続される。従って、ワード線WLとノードnとの間の電圧はVPP−VDDとなる。なお、ワード線デコード回路30が消去指令に基づいてワード線を選択状態とするのは、ワード線WLとノードnとの間の電圧を小さく抑えるためである。仮にワード線を非選択状態とした場合、ノードnの電位は接地電位となり、ワード線WLとノードnとの間の電圧はVPPとなる。 Thereafter, the control circuit 70 generates a high level (high voltage VPP level) control signal S WLISO and a low level control signal / S WLISO and supplies them to the switch circuits 50 and 60. Thereby, the transfer gates TG1 and TG2 constituting the switch circuit 50 are turned off, while the transfer gate TG3 constituting the switch circuit 60 is turned on. Thereby, the word line decoding circuit 30 is electrically separated from the word line WL, and the booster circuit 40 is connected to the word line WL. Accordingly, the voltage between the word line WL and the node n 1 becomes VPP-VDD. Incidentally, the word line decode circuit 30 is the selected state of the word line on the basis of the erase command is to suppress the voltage between the word line WL and the node n 1. Assuming the case where the word line non-selection state, the potential of the node n 1 becomes the ground potential, the voltage between the word line WL and the node n 1 becomes VPP.

電位固定回路52のトランジスタQph2およびQnh2は、ハイレベルの制御信号SWLISOおよびローレベルの制御信号/SWLISOに応じてそれぞれオン状態となり、高電圧VPPを抵抗素子RとRで分圧した電圧が出力端子tplから出力される。これにより、トランスファーゲートTG1とTG2との接続点(ノードn)の電位は、抵抗素子RとRの抵抗値の比に応じて例えば(VPP+VDD)/2、すなわちVPPとVDDの中央値に相当する電圧に固定される。 Transistors Q ph2 and Q nh2 the potential fixing circuit 52, respectively turned on in response to the control signal / S WLISO high level control signal S WLISO and low-level, minute high voltage VPP by the resistance element R 1 and R 2 The pressed voltage is output from the output terminal t pl . Accordingly, the potential at the connection point of the transfer gates TG1 and TG2 (node n 2), depending on the ratio of the resistance values of the resistance elements R 1 and R 2 for example (VPP + VDD) / 2, i.e. the median of VPP and VDD Is fixed to a voltage corresponding to.

ワード線WLには昇圧回路40から出力される高電圧VPPが印加され、メモリセル10に蓄積された電荷がFN(ファウラノルドハイム)トンネル電流としてワード線WL上に放出され、メモリセル10の各々に記憶されていたデータの消去が行われる。なお、データ消去時において、トランスファーゲートTG1〜TG3に高電圧VPPレベルの制御信号SWLISOを供給するのは、ワード線WLに高電圧VPPが印加される状況において、各トランスファーゲートTG1〜TG3を適正にオン状態またはオフ状態に駆動する為である。一方、データ読み出し時においては、選択されたワード線WLには電源電圧VDDが印加されるので、各トランスファーゲートTG1〜TG3に電源電圧VDDレベルの制御信号/SWLISOを供給すればこれらのトランスファーゲートを適正にオン状態またはオフ状態に駆動することができる。 The high voltage VPP output from the booster circuit 40 is applied to the word line WL, and the charge accumulated in the memory cell 10 is discharged onto the word line WL as an FN (Fowler-Nordheim) tunnel current. The data stored in is erased. At the time of data erase, to supply the control signal S WLISO high voltage VPP level to the transfer gate TG1~TG3 in situations where high voltage VPP is applied to the word line WL, and the transfer gates TG1~TG3 proper This is for driving to an on state or an off state. On the other hand, since the power supply voltage VDD is applied to the selected word line WL at the time of data reading, if the control signal / S WLISO at the power supply voltage VDD level is supplied to each of the transfer gates TG1 to TG3, these transfer gates. Can be properly driven to an on state or an off state.

ノードnの電位は、電位固定回路52によって(VPP+VDD)/2に固定されるので、トランスファーゲートTG1の両端には、VPP−(VPP+VDD)/2=(VPP−VDD)/2に相当する電圧が印加される。一方、トランスファーゲートTG2の両端には、(VPP+VDD)/2−VDD=(VPP−VDD)/2に相当する電圧が印加される。すなわち、トランスファーゲートTG1とTG2との接続点の電位を(VPP+VDD)/2(VPPとVDDの中央値)に固定することにより、ワード線WLとノードnとの間に印加される電圧(VPP−VDD)は、均等に分圧され、分圧された各電圧がトランスファーゲートTG1とTG2にそれぞれ印加される。 Since the potential of the node n 2 is fixed to (VPP + VDD) / 2 by the potential fixing circuit 52, a voltage corresponding to VPP− (VPP + VDD) / 2 = (VPP−VDD) / 2 is applied to both ends of the transfer gate TG1. Is applied. On the other hand, a voltage corresponding to (VPP + VDD) / 2−VDD = (VPP−VDD) / 2 is applied to both ends of the transfer gate TG2. That, (VPP + VDD) and the potential at the connection point between the transfer gate TG1 and TG2 / 2 by fixing the (median of VPP and VDD), the voltage (VPP applied between the word line WL and the node n 1 -VDD) is equally divided, and the divided voltages are applied to the transfer gates TG1 and TG2, respectively.

例えば、VPP=12V、VDD=5Vである場合、ノードnの電位は電位固定回路52によって8.5Vに固定され、トランスファーゲートTG1およびTG2にはそれぞれ3.5Vが印加される。すなわち、データ消去時において、高耐圧トランジスタに印加される電圧を上記した比較例の半分とすることができる。従って、高耐圧トランジスタの動作電圧に対する耐圧設計値の余裕度を確保することが容易となる。また、高耐圧トランジスタの耐圧の設計値が上記した比較例の場合と同様8Vである場合において、電源電圧VDDの仕様を5Vから3Vに変更しても、トランスファーゲートTG1およびTG2に印加される電圧は、それぞれ4.5Vであり、耐圧設計値以下に抑えることができ、しかも余裕度を確保できる。 For example, if the VPP = 12V, VDD = 5V, the potential of the node n 2 is fixed to 8.5V by voltage clamp circuit 52, each of the transfer gates TG1 and TG2 3.5 V is applied. That is, at the time of data erasure, the voltage applied to the high voltage transistor can be reduced to half that of the comparative example described above. Therefore, it becomes easy to ensure the margin of the withstand voltage design value with respect to the operating voltage of the high withstand voltage transistor. Further, when the design value of the breakdown voltage of the high breakdown voltage transistor is 8 V as in the case of the comparative example described above, the voltage applied to the transfer gates TG1 and TG2 even if the specification of the power supply voltage VDD is changed from 5 V to 3 V Are 4.5V, respectively, and can be suppressed to a withstand voltage design value or less, and a margin can be secured.

このように、本発明の実施形態に係る半導体記憶装置1によれば、データ消去時においてワード線WLに電源電圧VDDよりも電圧レベルの高い高電圧VPPが印加された場合でも、(VPP−VDD)に相当する電圧は、分圧されて2つのトランスファーゲートTG1およびTG2に印加されるので、トランジスタに印加される電圧を耐圧設計値よりも十分に低く抑えることが可能となる。これにより、電源電圧VDDの低電圧化を図る場合でも、より高耐圧のトランジスタが必要とされるケースが少なくなる。すなわち、本発明の実施形態に係る半導体記憶装置1によれば、より高耐圧のトランジスタを形成するための製造工程を追加することなく電源電圧VDDの低電圧化に柔軟に対応することが可能となる。   As described above, according to the semiconductor memory device 1 according to the embodiment of the present invention, even when a high voltage VPP having a voltage level higher than the power supply voltage VDD is applied to the word line WL during data erasure, (VPP−VDD ) Is divided and applied to the two transfer gates TG1 and TG2, so that the voltage applied to the transistor can be kept sufficiently lower than the withstand voltage design value. As a result, even when the power supply voltage VDD is lowered, the number of cases where a transistor with a higher breakdown voltage is required is reduced. That is, according to the semiconductor memory device 1 according to the embodiment of the present invention, it is possible to flexibly cope with the lowering of the power supply voltage VDD without adding a manufacturing process for forming a transistor with a higher breakdown voltage. Become.

なお、上記の説明では、トランスファーゲートTG1とTG2との接続点の電位を(VPP+VDD)/2(VPPとVDDの中央値)に固定する場合を例示したが、トランスファーゲートTG1とTG2との接続点の電位をVPPとVDDの中央値以外の中間値に設定することも可能である。また、上記の説明では、インバータ回路32をワード線デコード回路30の外部に設ける構成としたが、インバータ回路32は、ワード線デコード回路30に内蔵されていてもよい。   In the above description, the case where the potential of the connection point between the transfer gates TG1 and TG2 is fixed to (VPP + VDD) / 2 (the median value of VPP and VDD) is exemplified. However, the connection point between the transfer gates TG1 and TG2 is illustrated. Can be set to an intermediate value other than the median value of VPP and VDD. In the above description, the inverter circuit 32 is provided outside the word line decoding circuit 30. However, the inverter circuit 32 may be built in the word line decoding circuit 30.

本発明の実施形態に係る半導体記憶装置1においては、メモリセル10を間に挟むように配置されたワード線デコード回路30および昇圧回路40がワード線WLの端部に接続されている。このような構成によれば、昇圧回路40から出力される高電圧VPPがワード線デコード回路30に印加されることがなくなるので、ワード線デコード回路30を低耐圧トランジスタで構成することが可能となり、その結果、ワード線デコード回路30の回路規模を小さくすることが可能となる。また、このような構成とすることにより、半導体チップ上において高耐圧トランジスタ形成領域と低耐圧トランジスタ形成領域とを分離しやすくなる。例えば、高耐圧トランジスタを形成するための高耐圧ウェルと、低耐圧トランジスタを形成するための低耐圧ウェルとが半導体チップ上において隣接する場合に、これらのウェル間に一定以上の間隔を設けなければならないとする設計ルールがある場合には、高耐圧トランジスタ形成領域と低耐圧トランジスタ形成領域とを明確に分離することより高耐圧ウェルと低耐圧ウェルとが隣接する部分を少なくすることができるので、チップ面積を小さくすることが可能となる。   In the semiconductor memory device 1 according to the embodiment of the present invention, the word line decode circuit 30 and the booster circuit 40 disposed so as to sandwich the memory cell 10 are connected to the end of the word line WL. According to such a configuration, the high voltage VPP output from the booster circuit 40 is not applied to the word line decode circuit 30, so that the word line decode circuit 30 can be configured with a low breakdown voltage transistor. As a result, the circuit scale of the word line decoding circuit 30 can be reduced. Further, with such a configuration, the high breakdown voltage transistor formation region and the low breakdown voltage transistor formation region can be easily separated on the semiconductor chip. For example, when a high breakdown voltage well for forming a high breakdown voltage transistor and a low breakdown voltage well for forming a low breakdown voltage transistor are adjacent to each other on a semiconductor chip, a certain distance or more must be provided between these wells. If there is a design rule that does not have to be, because the high breakdown voltage well formation region and the low breakdown voltage transistor formation region can be clearly separated, the portion where the high breakdown voltage well and the low breakdown voltage well are adjacent can be reduced. The chip area can be reduced.

(第2の実施形態)
図6は、本発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置2の構成を示す図である。上記した第1の実施形態に係る半導体記憶装置1においては、電位固定回路52は、スイッチ回路50毎、すなわちワード線WL毎に設けられていた。第2の実施形態に係る半導体記憶装置2において、電位固定回路52は、複数のスイッチ回路50bで共用されている。すなわち、電位固定回路52の出力端子tplは複数のスイッチ回路50bの各々を構成するトランスファーゲートTG1およびTG2の各接続点に接続されている。電位固定回路52は、例えばデータ消去単位となるページ毎またはブロック毎に1つ設けられていてもよい。また、全メモリセルのデータが一括消去される場合には、1つの電位固定回路52を全てのスイッチ回路50bに接続することも可能である。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the semiconductor memory device 2 according to the second embodiment of the present invention. In the semiconductor memory device 1 according to the first embodiment described above, the potential fixing circuit 52 is provided for each switch circuit 50, that is, for each word line WL. In the semiconductor memory device 2 according to the second embodiment, the potential fixing circuit 52 is shared by the plurality of switch circuits 50b. That is, the output terminal t pl of the potential fixing circuit 52 is connected to each connection point of the transfer gates TG1 and TG2 constituting each of the plurality of switch circuits 50b. One potential fixing circuit 52 may be provided, for example, for each page or block as a data erasing unit. Further, when the data of all the memory cells is erased at once, it is possible to connect one potential fixing circuit 52 to all the switch circuits 50b.

(変形例)
図7は、変形例に係るスイッチ回路50cの構成を示す図である。本変形例に係るスイッチ回路50cは、インバータ回路32の出力端子(ノードn)とワード線WLとの間において直列接続された3つのトランスファーゲートTG1、TG2およびTG2´と、互いに異なる2つの固定電圧を出力する電位固定回路52cとを有する。トランスファーゲートTG1、TG2およびTG2´は、それぞれのゲートが接続されており、制御信号SWLISOおよび/SWLISOに応じてそれぞれが同時にオン状態またはオフ状態に駆動される。
(Modification)
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a switch circuit 50c according to a modification. The switch circuit 50c according to the present modification includes three transfer gates TG1, TG2, and TG2 ′ connected in series between the output terminal (node n 1 ) of the inverter circuit 32 and the word line WL, and two fixed points different from each other. And a potential fixing circuit 52c for outputting a voltage. Transfer gates TG1, TG2, and TG2 ′ are connected to each other, and are driven to an on state or an off state simultaneously according to control signals SWLISO and / SWLISO .

電位固定回路52cは、直列接続された抵抗素子R1、R2およびR3を有し、抵抗素子R1とR2との接続点に接続された出力端子tpl1は、トランスファーゲートTG1とTG2の接続点のノードnに接続され、抵抗素子R2とR3との接続点に接続された出力端子tpl2は、トランスファーゲートTG2とTG2´の接続点のノードn2aに接続されている。 The potential fixing circuit 52c has resistance elements R1, R2 and R3 connected in series, and an output terminal t pl1 connected to a connection point between the resistance elements R1 and R2 is a node at a connection point between the transfer gates TG1 and TG2. The output terminal t pl2 connected to n 2 and connected to the connection point between the resistance elements R2 and R3 is connected to the node n 2a at the connection point between the transfer gates TG2 and TG2 ′.

電位固定回路52cは、抵抗素子R1、R2およびR3の抵抗比に応じた互いに異なる2つの固定電圧を出力端子tpl1およびtpl2から出力し、ノードnの電位を例えば2×(VPP−VDD)/3+VDDに相当する電位に固定するとともにノードn2aの電位を例えば(VPP−VDD)/3+VDDに相当する電位に固定する。例えば、高電圧VPPが12V、電源電圧VDDが3Vである場合において、電位固定回路52cはノードnの電位を9Vに固定し、ノードn2aを6Vに固定する。すなわち、トランスゲートTG1、TG2およびTG2´の両端電圧は、それぞれ3Vとなる。 The potential fixing circuit 52c outputs two different fixed voltages corresponding to the resistance ratios of the resistance elements R1, R2, and R3 from the output terminals t pl1 and t pl2, and sets the potential of the node n 2 to , for example, 2 × (VPP−VDD ) / 3 + VDD and the potential of the node n 2a is fixed to a potential corresponding to, for example, (VPP−VDD) / 3 + VDD. For example, the high voltage VPP is 12V, when the power supply voltage VDD is 3V, the potential fixing circuit 52c fixes the potential of the node n 2 to 9V, to fix the node n 2a to 6V. That is, the voltage across the transgates TG1, TG2, and TG2 ′ is 3V.

このように、本変形例に係るスイッチ回路50cによれば、1つのトランスファーゲートに印加される電圧を更に小さくすることが可能となる。直列接続されるトランスファーゲートの数を更に増やし、トランスファーゲート間の各接続点の電位を電位固定回路によって適宜設定することにより、各トランスファーゲートに印加される電圧を更に小さくすることが可能となる。   Thus, according to the switch circuit 50c according to the present modification, it is possible to further reduce the voltage applied to one transfer gate. By further increasing the number of transfer gates connected in series and appropriately setting the potential at each connection point between the transfer gates by a potential fixing circuit, the voltage applied to each transfer gate can be further reduced.

1、2 半導体記憶装置
10 メモリセル
30 ワード線デコード回路
20 ビット線デコード回路
40 昇圧回路
50、60 スイッチ回路
70 コントロール回路
TG1〜TG3 トランスファーゲート
WL ワード線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Semiconductor memory device 10 Memory cell 30 Word line decoding circuit 20 Bit line decoding circuit 40 Boosting circuit 50, 60 Switch circuit 70 Control circuit TG1-TG3 Transfer gate WL Word line

Claims (7)

少なくとも1つのワード線と、
前記ワード線に接続された少なくとも1つのメモリセルと、
前記ワード線の一方の端部に接続された第1のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子に直列接続された第2のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子との接続点の電位を固定する電位固定回路と、
前記第1のスイッチ素子および前記第2のスイッチ素子を介して前記ワード線に接続され且つ制御入力に応じて前記ワード線に対応する出力端子から電源電圧に応じた第1の電圧を出力するデコード回路と、
前記ワード線の他方の端部に接続された第3のスイッチ素子と、
前記第3のスイッチ素子を介して前記ワード線に接続され且つ前記制御入力に応じて前記ワード線に対応する出力端子から前記第1の電圧よりも電圧レベルの高い第2の電圧を出力する昇圧回路と、
を含む半導体記憶装置。
At least one word line;
At least one memory cell connected to the word line;
A first switch element connected to one end of the word line;
A second switch element connected in series to the first switch element;
A potential fixing circuit that fixes a potential at a connection point between the first switch element and the second switch element;
Decoding connected to the word line via the first switch element and the second switch element and outputting a first voltage corresponding to a power supply voltage from an output terminal corresponding to the word line in response to a control input Circuit,
A third switch element connected to the other end of the word line;
A booster that is connected to the word line via the third switch element and outputs a second voltage having a voltage level higher than the first voltage from an output terminal corresponding to the word line in accordance with the control input. Circuit,
A semiconductor memory device.
前記第1のスイッチ素子および前記第2のスイッチ素子は、外部から供給されるデータ消去指令に応じてオフ状態となり、
前記第3のスイッチ素子は、前記データ消去指令に応じてオン状態となり、
前記デコード回路は、前記データ消去指令に応じて前記第1の電圧を出力し、
前記昇圧回路は、前記データ消去指令に応じて前記第2の電圧を出力し、
前記電位固定回路は、前記データ消去指令に応じて前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子との接続点の電位を前記第1の電圧と前記第2の電圧との間の電位に固定する請求項1に記載の半導体記憶装置。
The first switch element and the second switch element are turned off in response to a data erasing command supplied from the outside,
The third switch element is turned on in response to the data erasure command,
The decode circuit outputs the first voltage in response to the data erasure command,
The booster circuit outputs the second voltage in response to the data erasure command,
The potential fixing circuit sets a potential at a connection point between the first switch element and the second switch element to a potential between the first voltage and the second voltage in response to the data erasing command. The semiconductor memory device according to claim 1, which is fixed.
前記電位固定回路は、前記データ消去指令に応じて前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子との接続点の電位を前記第1の電圧と前記第2の電圧の中央値に相当する電位に固定する請求項2に記載の半導体記憶装置。   The potential fixing circuit corresponds to a median value of the first voltage and the second voltage at a connection point between the first switch element and the second switch element in response to the data erasing command. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the semiconductor memory device is fixed to a potential. 前記電位固定回路は、前記昇圧回路の出力端子に接続された第1のトランジスタと、接地電位に接続された第2のトランジスタと、前記第1および第2のトランジスタとの間に接続された複数の抵抗素子と、を含み、
前記複数の抵抗素子間の接続点と前記第1および第2のスイッチ素子の接続点とが接続されている請求項1乃至3のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。
The potential fixing circuit includes a plurality of transistors connected between the first transistor connected to the output terminal of the booster circuit, the second transistor connected to the ground potential, and the first and second transistors. A resistive element, and
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a connection point between the plurality of resistance elements is connected to a connection point of the first and second switch elements. 5.
前記第1のスイッチ素子、前記第2のスイッチ素子および前記第3のスイッチ素子は、トランスファーゲートからなる請求項1乃至3のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。   4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein each of the first switch element, the second switch element, and the third switch element includes a transfer gate. 5. 前記半導体記憶装置は、複数のワード線を有し、
前記第1のスイッチ素子、前記第2のスイッチ素子および前記第3のスイッチ素子は、前記ワード線の各々に接続されている請求項1乃至5のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。
The semiconductor memory device has a plurality of word lines,
6. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first switch element, the second switch element, and the third switch element are connected to each of the word lines.
複数のワード線と、
前記複数のワード線の各々に接続された複数のメモリセルと、
前記複数のワード線各々の一方の端部に接続された第1のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子の各々に直列接続された第2のスイッチ素子と、
前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子との接続点の各々の電位を固定する少なくとも1つの電位固定回路と、
前記第1のスイッチ素子および第2のスイッチ素子を介して前記ワード線の各々に接続され且つ制御入力に応じて前記ワード線の各々に対応する出力端子において電源電圧に応じた第1の電圧を出力するデコード回路と、
前記複数のワード線の各々の他方の端部に接続された第3のスイッチ素子と、
前記第3のスイッチ素子を介して前記ワード線の各々に接続され且つ前記制御入力に応じて前記ワード線の各々に対応する出力端子において前記第1の電圧よりも電圧レベルの高い第2の電圧を出力する昇圧回路と、
を含む半導体記憶装置。
Multiple word lines,
A plurality of memory cells connected to each of the plurality of word lines;
A first switch element connected to one end of each of the plurality of word lines;
A second switch element connected in series to each of the first switch elements;
At least one potential fixing circuit for fixing a potential of each connection point between the first switch element and the second switch element;
A first voltage corresponding to a power supply voltage is connected to each of the word lines via the first switch element and the second switch element and at an output terminal corresponding to each of the word lines according to a control input. An output decoding circuit;
A third switch element connected to the other end of each of the plurality of word lines;
A second voltage connected to each of the word lines via the third switch element and having a voltage level higher than that of the first voltage at an output terminal corresponding to each of the word lines according to the control input; A booster circuit that outputs
A semiconductor memory device.
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