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JP3931615B2 - Boosted voltage generating circuit, boosted voltage generating method of semiconductor memory device, and semiconductor memory device - Google Patents

Boosted voltage generating circuit, boosted voltage generating method of semiconductor memory device, and semiconductor memory device Download PDF

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JP3931615B2
JP3931615B2 JP2001319315A JP2001319315A JP3931615B2 JP 3931615 B2 JP3931615 B2 JP 3931615B2 JP 2001319315 A JP2001319315 A JP 2001319315A JP 2001319315 A JP2001319315 A JP 2001319315A JP 3931615 B2 JP3931615 B2 JP 3931615B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メモリセルにデータを書き込む時またはメモリセルに書き込まれたデータを消去する時に所定時間幅の昇圧電圧を生成する半導体記憶装置の昇圧電圧生成回路および昇圧電圧生成方法ならびにその昇圧電圧生成回路を用いた半導体記憶装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
例えばEEPROMにデータを書き込む時またはデータを消去する時に、選択されたメモリトランジスタのフローティングゲートから電子を引き抜きまたは電子を注入するために、ある一定時間(書き込み時間)以上の間、当該メモリトランジスタに対し高電圧を印加する必要がある。この高電圧は、メモリセルを構成するトランジスタのみならず、レベルシフト回路やスイッチ回路などの周辺回路を構成するトランジスタなどにも印加され、これらのトランジスタにダメージ(例えば酸化膜の絶縁耐力の低下)を与える。このため、これらの回路に対する高電圧の印加時間を必要最小限とすることが好ましい。そこで、EEPROMに内蔵された昇圧回路例えばチャージポンプ回路は、データの書き込み時および消去時に、上記書き込み時間だけ高電圧に相当する昇圧電圧を生成し出力するようになっている。
【0003】
EEPROMは、クロック信号を出力する発振回路例えばIC化に適したCR発振回路を備えている。チャージポンプ回路は、データ書き込み命令またはデータ消去命令に応じて上記クロック信号を用いて昇圧動作を開始し、カウンタがクロック信号を一定の昇圧クロック数だけカウントした時点で昇圧動作を終了するようになっている。つまり、チャージポンプ回路が昇圧電圧を生成し出力している出力時間は、CR発振回路の周波数(クロック周波数)と上記昇圧クロック数とにより決まる。
【0004】
しかし、CR発振回路は温度や電源電圧の変動によるクロック周波数の変動が大きく、特に車載電子機器など温度変化範囲の広いものに用いられる場合、クロック周波数は±30%も変動する場合がある。これにより、昇圧電圧の出力時間もクロック周波数と同じ割合で変動する。図7は、チャージポンプ回路が出力する昇圧電圧の電圧波形を示している。昇圧電圧の出力時間は、クロック周波数が高い場合に短くなり、クロック周波数が低い場合に長くなる。
【0005】
従って、従来の昇圧電圧生成回路では、温度や電源電圧が変化しても昇圧電圧の出力時間が不足しないように、変動が見込まれる最も高いクロック周波数に対して必要な書き込み時間が確保されるように昇圧クロック数が決められていた。その結果、クロック周波数が低くなるほど昇圧電圧の出力時間が必要以上に長くなりトランジスタへのダメージが増加するため、EEPROMのデータ書き換え回数を増やすことが難しかった。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、昇圧電圧に対する素子のダメージを低減可能な半導体記憶装置の昇圧電圧生成回路および昇圧電圧生成方法ならびにその昇圧電圧生成回路を用いた半導体記憶装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1および6に記載した手段によれば、メモリセルにデータを書き込む時またはメモリセルに書き込まれたデータを消去する時、昇圧回路は発振回路から出力されるクロック信号を用いて昇圧動作を開始する。この場合、発振回路の発振周波数つまりクロック周波数は、温度や電源電圧などにより変動する場合がある。一般に、昇圧回路が昇圧を開始した時の昇圧電圧の立上り特性はクロック周波数により変化し、クロック周波数が異なれば所定の電圧だけ昇圧するのに必要なクロック信号のクロック数が異なる。これは、昇圧回路の昇圧効率がクロック周波数により変化するためである。
【0008】
そこで、昇圧制御回路は、昇圧回路が出力する昇圧電圧が第1の基準電圧から第2の基準電圧に達するのに要したクロック信号のクロック数を計測する。また、昇圧回路が基準周波数を持つ基準クロック信号を用いて昇圧動作を行った場合に、昇圧電圧が第1の基準電圧から第2の基準電圧に達するのに要する標準クロック数が予め明らかにされている。
【0009】
昇圧制御回路は、これら計測したクロック数と標準クロック数とに基づいてクロック周波数の基準周波数に対するずれを把握できる。計測したクロック数が標準クロック数に等しい場合には、データの書き込みまたは消去に必要な所定時間に相当する基準クロック信号のクロック数をクロック信号の昇圧クロック数とし、計測したクロック数が標準クロック数よりも少ない場合には、計測クロック数と標準クロック数との差分に応じたクロック数を前記計測クロック数と標準クロック数とが等しい場合の昇圧クロック数に加算した値を昇圧クロック数とし、計測クロック数が標準クロック数よりも多い場合には、計測クロック数と標準クロック数との差分に応じたクロック数を前記計測クロック数と標準クロック数とが等しい場合の昇圧クロック数から減算した値を昇圧クロック数とする。そして、クロック信号が昇圧クロック数だけ発振回路から昇圧回路に与えられるように、発振回路と昇圧回路との間に設けられた開閉回路を開閉制御する。
【0010】
これにより、クロック周波数の変動にかかわらず、昇圧回路はデータの書き込みまたは消去に必要な所定時間だけ昇圧電圧を出力することができる。その結果、データの書き込み時または消去時に、半導体記憶装置を構成する各素子に対する昇圧電圧の印加によるダメージを最小限に抑えることができ、データの書き換え可能回数を増やすことができる。
【0011】
請求項2に記載した手段によれば、電圧レベル検出回路は、昇圧電圧が第1、第2の基準電圧に達するとそれぞれ第1、第2の到達信号を出力する。計数回路は、第1の到達信号によりクロック信号のクロック数の計数を開始し、第2の到達信号により計数を終了する。クロック数決定回路は、この計数されたクロック数と標準クロック数との差分に応じて昇圧クロック数を決定し、ゲート制御回路は、データの書き込み時または消去時にクロック信号を昇圧クロック数だけ計数し、その計数している期間だけ開閉回路を開状態に制御する。
【0012】
請求項3に記載した手段によれば、請求項2に記載した手段とほぼ同様の作用、効果が得られる。ただし、第1の基準電圧は、昇圧回路が昇圧動作を停止している時の定常出力電圧つまり昇圧開始時の電圧(例えば0V)に設定されているため、電圧レベル検出回路による第1の到達信号の出力が不要となり、計数回路は、昇圧動作の開始時から到達信号が出力されるまでの間のクロック信号のクロック数を計数する。これにより、請求項2に記載した手段に比べ電圧レベル検出回路の構成を簡単化できる。
【0013】
請求項4に記載した手段によれば、昇圧回路はチャージポンプ回路であるためIC化が容易となる。また、構成段数を増やすだけで比較的簡単な回路構成で所望する高電圧を生成することができる。
【0014】
請求項5に記載した手段によれば、発振回路はCR発振回路であるためIC化した場合の回路面積を小さくできる。CR発振回路は温度や電源電圧の変化により発振周波数が変動し易いが、本発明によればデータの書き込みまたは消去に必要な所定時間だけ昇圧電圧を出力することができる。
【0015】
請求項7に記載した手段によれば、データの書き込み時または消去時にのみ、昇圧電圧生成回路で生成された昇圧電圧が、ワード線駆動回路、ビット線駆動回路および選択されたメモリセルに印加される。この昇圧電圧の印加時間は、温度や電源電圧の変化にかかわらず、書き込みまたは消去に必要な所定時間に等しくなるように制御されているので、ワード線駆動回路、ビット線駆動回路およびメモリセルに対するダメージを最小限に抑えることができ、データの書き換え可能回数を増やすことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の昇圧電圧生成回路を電気的書き換え可能な不揮発性半導体記憶装置であるEEPROMに適用した一実施形態について図1ないし図6を参照しながら説明する。
まず、EEPROMの概略的な電気的構成について図4および図5を用いて説明する。EEPROM1の全体構成を示す図4において、メモリセルアレイ2は、複数のメモリセル3がマトリクス状に配列された構成となっている。各メモリセル3は、フローティングゲートを有するメモリトランジスタQ1と選択トランジスタQ2とから構成されている。行方向に並ぶ各選択トランジスタQ2のゲートは、共通のワード線WL0(またはWL1、…)に接続されており、列方向に並ぶ各選択トランジスタQ2のドレインは、共通のビット線BL0(またはBL1、…)に接続されている。
【0017】
行方向に並ぶメモリトランジスタQ1のゲート(コントロールゲート)は、各行ごとに共通に設けられたトランジスタQ3のソースに接続されており、このトランジスタQ3のゲートは、各ワード線WL0(またはWL1、…)に接続されている。各メモリトランジスタQ1のソースは共通に接続されており、その共通のソースはトランジスタQ5を介してグランド線4に接続されている。
【0018】
センスアンプ5は、ビット線の本数に等しい数の電流センスアンプ(図示せず)を備えており、データ読み出し時において当該ビット数のデータを出力するようになっている。センスアンプ5とメモリセルアレイ2との間のビット線BL0、BL1、…には、それぞれカラムセレクタ6を構成するトランジスタQ4、Q4、…が接続されている。
【0019】
データの書き込み時、消去時および読み出し時において、ロウデコーダ7(行デコーダに相当)およびカラムデコーダ8(列デコーダに相当)には、それぞれ図示しないアドレスバッファからロウアドレスおよびカラムアドレスが与えられるようになっている。ロウデコーダ7は、ロウデコード信号RD0、RD1、…を出力し、ワード線駆動回路9は、ワード線WL0(またはWL1、…)に対しロウデコード信号RD0(またはRD1、…)に応じた電圧を出力するようになっている。
【0020】
カラムデコーダ8は、カラムデコード信号CD0、CD1、…を出力し、ビット線駆動回路10は、ビット線BL0(またはBL1、…)およびトランジスタQ4のゲートに対しカラムデコード信号CD0(またはCD1、…)に応じた電圧を出力するようになっている。また、カラムデコーダ8は、コントロールゲート駆動信号CGを出力するようになっており、コントロールゲート駆動回路11は、トランジスタQ3のドレインに対しコントロールゲート駆動信号CGに応じた電圧を出力するようになっている。
【0021】
EEPROM1は、メモリセル3にデータを書き込む時および書き込まれたデータを消去する時に高電圧(書き込み電圧)が必要となる。図5は、ワード線駆動回路9のうちこの高電圧を出力するためのレベルシフト回路12の電気的構成を示している。
【0022】
この図5において、電源線13には、データ書き込み時およびデータ消去時に、後述する昇圧電圧生成回路14(図1参照)から書き込み電圧である昇圧電圧Vppが供給されるようになっている。電源線13とグランド線4との間には、トランジスタQ6とQ7およびトランジスタQ8とQ9がそれぞれ直列に接続されており、トランジスタQ6、Q8のゲートは、それぞれトランジスタQ9、Q7のドレインに接続されている。トランジスタQ7のゲートには、ロウデコード信号RD0(またはRD1、…)が与えられ、トランジスタQ9のゲートには、インバータ15によりロウデコード信号RD0(またはRD1、…)を反転した信号が与えられるようになっている。
【0023】
このレベルシフト回路12は、電源線13に昇圧電圧Vppが供給された状態で、ロウデコード信号RD0(RD1、…)がHレベルの時に昇圧電圧Vppを出力し、ロウデコード信号RD0(RD1、…)がLレベルの時に0Vを出力する。ビット線駆動回路10およびコントロールゲート駆動回路11も同様の構成となっている。
【0024】
続いて、昇圧電圧Vppを生成する昇圧電圧生成回路について図1ないし図3を用いて説明する。
図1は、昇圧電圧生成回路の全体的な電気的構成を示すブロック図である。昇圧電圧生成回路14は、CR発振回路16(発振回路に相当)、このCR発振回路16が出力するクロック信号SCKを用いて昇圧電圧Vppを生成するチャージポンプ回路17(昇圧回路に相当)、CR発振回路16とチャージポンプ回路17との間に設けられたゲート回路18(開閉回路に相当)、このゲート回路18を開閉制御して昇圧電圧Vppの出力時間を制御する昇圧制御回路19から構成されている。
【0025】
CR発振回路16は、図2に示す電気的構成を備えており、IC化した場合に回路面積を比較的小さくできる。電圧Vdd(例えば5V)を供給する電源線20とグランド線4との間には基準電圧を生成するための抵抗R1、R2,R3が直列接続されており、その分圧点21、22はそれぞれアナログスイッチ23、24を介してコンパレータ25の非反転入力端子に接続されている。コンパレータ25の出力端子は、シュミットトリガインバータ26とインバータ27、28とを介してCR発振回路の出力端子29に接続されており、インバータ27の出力端子は、抵抗R4を介してコンパレータ25の反転入力端子に接続されている。反転入力端子とグランド線4の間にはコンデンサC1が接続されている。上記アナログスイッチ23、24は、出力端子29から出力されるクロック信号SCKがLレベルの期間それぞれオン、オフに制御され、クロック信号SCKがHレベルの期間それぞれオフ、オンに制御されるようになっている。
【0026】
クロック信号SCKは3入力ANDゲートからなるゲート回路18を介してチャージポンプ回路17に与えられるようになっている。そのチャージポンプ回路17は、図3に示す電気的構成を備えている。すなわち、電源線20と出力端子30との間には、昇圧電圧Vppを生成するのに必要となる多数のトランジスタQ101、Q102、…、Q10mが縦続に接続されている。各トランジスタQ101、Q102、…、Q10mはドレインとゲートが接続されており、ダイオードと同様に一方向通電素子として動作するようになっている。信号線32には入力端子31からクロック信号SCKが与えられ、信号線33にはインバータ34によりクロック信号SCKを反転した信号が与えられるようになっている。
【0027】
トランジスタQ101、Q103、…の各ソースと信号線32との間にはコンデンサC101、C103、…が接続され、トランジスタQ102、Q104、…の各ソースと信号線33との間にはコンデンサC102、C104、…が接続されている。なお、出力端子30とグランド線4との間に接続されたコンデンサC10mは平滑用である。
【0028】
さて、図1に示す昇圧制御回路19は、電圧検出回路35(電圧レベル検出回路に相当)、カウンタ36(計数回路に相当)、カウンタ37(開閉制御回路に相当)、レジスタ38、クロック数決定回路39から構成されている。このうち電圧検出回路35は、昇圧電圧生成回路14の出力端子40とグランド線4との間に直列接続された分圧用の抵抗R5、R6と、分圧電圧Vqと基準電圧Vrとを比較するコンパレータ41とから構成されている。コンパレータ41から出力される検出信号Sa(到達信号に相当)は、ゲート回路18とカウンタ36に与えられている。この電圧検出回路35は、昇圧電圧Vppを目標電圧Vaに定電圧制御するため、および昇圧動作開始時に昇圧電圧Vppが基準電圧(本実施形態では目標電圧Vaに等しい)に達したことを検出するために設けられている。
【0029】
カウンタ36は、データ書き込み時またはデータ消去時のアドレスデコード信号Sb(上述したロウデコード信号RD0、RD1、…およびカラムデコード信号CD0、CD1、…)に同期してクロック信号SCKのカウントを開始し、検出信号SaがHレベルからLレベルに変化した時点でカウントを停止するようになっている。また、レジスタ38には、クロック信号SCKの周波数が基準周波数に等しい場合にカウンタ36がカウントするクロック数の標準値すなわち標準クロック数Nbが格納されている。
【0030】
クロック数決定回路39は、減算回路42とクロック数設定回路43とから構成されている。減算回路42は、カウンタ36によりカウントされたクロック数Naからレジスタ38に格納された標準クロック数Nbを減算して差分クロック数Ncを求めるものである。クロック数設定回路43は、差分クロック数Ncに基づいてデータ書き込み時間またはデータ消去時間(以下、書き込み時間Twと称す)に相当するクロック信号SCKのクロック数Ndを決定し、このクロック数Ndをアドレスデコード信号Sbに同期してカウンタ37に設定するようになっている。
【0031】
カウンタ37は、ゲート回路18に対し昇圧許可信号Scを出力している。カウンタ37は、クロック数Ndが設定されると昇圧許可信号ScをHレベルにしてクロック信号SCKのカウントを開始し、クロック数Ndをカウントし終えた時点で昇圧許可信号ScをLレベルに戻すようになっている。
【0032】
次に、本実施形態の作用について図6も参照しながら説明する。
EEPROM1において、データ書き込み時にはメモリトランジスタQ1のフローティングゲートから電子を引き抜くため、データ消去時にはフローティングゲートに電子を注入するため、昇圧電圧Vpp(例えば15V)が必要となる。
【0033】
例えば、ワード線WL0とビット線BL0により選択されるメモリセル3にデータを書き込む場合、書き込み時間Twの間、ワード線駆動回路9およびビット線駆動回路10はそれぞれワード線WL0およびビット線BL0に昇圧電圧Vppを出力する。この時、コントロールゲート駆動回路11はトランジスタQ3に対し0Vを出力し、トランジスタQ4、Q5はオフとされる。
【0034】
また、書き込まれたデータを消去する場合、書き込み時間Twの間、ワード線駆動回路9はワード線WL0に昇圧電圧Vppを出力し、ビット線駆動回路10はビット線BL0に0Vを出力する。この時、コントロールゲート駆動回路11はトランジスタQ3に対し昇圧電圧Vppを出力し、トランジスタQ4はオフ、トランジスタQ5はオンとされる。
【0035】
このように、昇圧電圧Vppはメモリセル3、ワード線駆動回路9、ビット線駆動回路10、コントロールゲート駆動回路11などに印加されるため、これらを構成するトランジスタQ1〜Q9には高耐圧のものが用いられる。そして、これらトランジスタQ1〜Q9へのダメージ(酸化膜の絶縁耐力の低下等)を低減するため、本実施形態の昇圧電圧生成回路14は書き込み時間Twの間だけ昇圧電圧Vppを出力する。以下、昇圧電圧生成回路14の動作を説明する。
【0036】
CR発振回路16は、電源電圧Vddが与えられている間発振し続け、クロック信号SCKを出力する。発振動作は、アナログスイッチ23、24がクロック信号SCKのレベル(HまたはL)に応じて基準電圧を選択し、コンパレータ25が抵抗R4によって充放電されるコンデンサC1の電圧と上記基準電圧とを比較してクロック信号SCKのレベルを反転させることにより行われる。発振周波数(クロック周波数)は、抵抗R4の抵抗値、コンデンサC1の容量値、抵抗R1〜R3により生成される基準電圧値により決まるが、温度や電源電圧Vddにより変動し易い特性を持っている。
【0037】
EEPROM1がデータの書き込みまたはデータの消去を行っていない時、カウンタ37はLレベルの昇圧許可信号Scを出力し、チャージポンプ回路17は昇圧動作を停止している。これに対し、EEPROM1に書き込み命令または消去命令が入力され、ロウデコーダ7およびカラムデコーダ8からアドレスデコード信号Sbが出力されると、クロック数設定回路43は前回の書き込み時(または消去時)に設定されたクロック数Ndをカウンタ37に設定する。これによりカウンタ37は昇圧許可信号ScをHレベルにしてクロック信号SCKのカウントを開始し、チャージポンプ回路17は昇圧動作を開始する。
【0038】
この昇圧動作において、昇圧電圧Vppが目標電圧Va(=Vr×(R5+R6)/R6)よりも高くなると検出信号SaがLレベルとなり、CR発振回路16からチャージポンプ回路17へのクロック信号SCKの供給が一時的に停止する。これにより、昇圧電圧Vppは、予め決められた目標電圧Vaに等しくなるように制御される。やがて、カウンタ37はクロック数Ndのカウントを終了すると昇圧許可信号ScをLレベルに戻し、チャージポンプ回路17は昇圧動作を停止する。昇圧制御回路19は、クロック周波数に応じたクロック数Ndを決定することによって、常に昇圧動作時間が書き込み時間Twに等しくなるように制御している。
【0039】
図6(a)は、チャージポンプ回路17が出力する昇圧電圧Vppの波形図で、図6(b)は、この昇圧電圧Vppの立ち上がり部分を時間軸について拡大して示したものである。この図6(b)に示すように、昇圧電圧Vppの立ち上がり波形はクロック周波数によって異なる。すなわち、クロック周波数が高いと立ち上がり時間が短く、しかも昇圧電圧Vppが0Vから目標電圧Vaに達するまでに要するクロック数が少なくなる。逆に、クロック周波数が低いと立ち上がり時間が長く、昇圧電圧Vppが0Vから目標電圧Vaに達するまでに要するクロック数が多くなる。
【0040】
このようにクロック周波数に応じて立ち上がり時間およびクロック数に差が生じるのは、チャージポンプ回路17を構成するトランジスタQ101、Q102、…、Q10mやコンデンサC101、C102、…、C10mのリーク電流、出力端子30からの出力電流などにより、クロック周波数が高いほどチャージポンプ回路17の昇圧効率が高くなるためである。
【0041】
カウンタ36は、チャージポンプ回路17が昇圧動作を開始するとクロック信号SCKのカウントを開始し、昇圧電圧Vppが目標電圧Vaに達して検出信号SaがHレベルからLレベルに変化した時点でカウントを停止する。本実施形態において、第1、第2の基準電圧はそれぞれ0V、目標電圧Vaである。レジスタ38には、図6(b)に示す基準周波数の場合の標準クロック数Nbが格納されており、カウンタ36によりカウントされたクロック数Naと標準クロック数Nbとの差分クロック数Ncは、クロック周波数と基準周波数との差分周波数に応じた値となる。そこで、クロック数設定回路43は、以下の(1) (2) (3)に従ってカウンタ37に設定するクロック数Ndを決定する。
【0042】
(1)クロック数Na=標準クロック数Nb の場合
クロック周波数が基準周波数に等しいため、書き込み時間Twに相当するクロック信号S CK (基準周波数)のクロック数Ndとする。
(2)クロック数Na<標準クロック数Nb の場合
クロック周波数が基準周波数よりも高いため、上記基準周波数でのクロック数Ndに差分クロック数Ncに応じたクロック数を加算した値をクロック数Ndとする。
(3)クロック数Na>標準クロック数Nb の場合
クロック周波数が基準周波数よりも低いため、上記基準周波数でのクロック数Ndから差分クロック数Ncに応じたクロック数を減算した値をクロック数Ndとする。
【0043】
その結果、クロック周波数が高い場合にはクロック数Ndが増加し、クロック周波数が低い場合にはクロック数Ndが減少し、カウンタ37がクロック信号SCKをクロック数Ndだけカウントする時間は、クロック周波数にかかわらず常に書き込み時間Twに等しくなる。なお、ここで設定したクロック数Ndは、次回の書き込み時(または消去時)の昇圧動作に用いられるとしたが、現在の昇圧動作に用いても良い。
【0044】
以上説明したように、本実施形態のEEPROM1に設けられた昇圧電圧生成回路14は、CR発振回路16の発振周波数(クロック周波数)の変動にかかわらず、データの書き込み時および消去時にアドレスデコード信号Sbに同期して書き込み時間Twに等しい時間幅の昇圧電圧Vppを出力することができる。つまり、メモリセル3、ワード線駆動回路9、ビット線駆動回路10、コントロールゲート駆動回路11には、データの書き込み時または消去時にのみ、書き込み動作または消去動作に必要となる一定の書き込み時間Twだけ昇圧電圧Vppが印加される。これにより、EEPROM1を構成する各トランジスタQ1〜Q9に対する昇圧電圧Vppの印加によるダメージを最小限に抑えることができ、EEPROM1についてデータの書き換え可能回数を増やすことができる。
【0045】
この昇圧制御では、昇圧電圧Vppの立ち上がりに要するクロック数がクロック周波数により異なるというチャージポンプ回路17の昇圧特性を利用しているため、別に高精度の発振回路を持つ必要がなく、従来のEEPROMに対して適用し易い。
【0046】
昇圧制御回路19は、昇圧電圧Vppの立ち上がりに要するクロック数に基づいて、ゲート回路18を開閉制御するカウンタ37に設定するクロック数Ndを決める。この立ち上がりに要するクロック数の検出において、本発明でいう第1の基準電圧を、チャージポンプ回路17の昇圧停止時の定常的な電圧である0Vとしたので、その0Vを検出するための回路構成が不要となる。また、本発明でいう第2の基準電圧を目標電圧Vaとしたので、昇圧電圧Vppを定電圧制御するために設けられた電圧検出回路35からの検出信号Saをそのまま用いることができ、別途検出回路を設ける必要がなくなる。
【0047】
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
昇圧電圧生成回路14は、フラッシュメモリ、EPROMなどの半導体記憶装置に対しても同様にして適用できる。
本発明でいう第1、第2の基準電圧はそれぞれ0V、目標電圧Vaに限られず、互いに電圧値の異なる2つの基準電圧であれば良い。この場合、クロック周波数によるチャージポンプ回路17の昇圧特性を違いを精度良く検出するには、第1の基準電圧と第2の基準電圧の電圧差を大きくすることが望ましい。
カウンタ37は、チャージポンプ回路17の昇圧動作開始から昇圧動作停止までの期間をカウントしたが、昇圧電圧Vppが目標電圧Vaに到達した後チャージポンプ回路17が昇圧動作を停止までの期間をカウントするようにしても良い。クロック信号SCKの発振回路はCR発振回路16に限られない。また、昇圧回路はチャージポンプ回路17に限られず、他のスイッチング電源回路であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である昇圧電圧生成回路の全体的な電気的構成を示すブロック図
【図2】CR発振回路の電気的構成図
【図3】チャージポンプ回路の電気的構成図
【図4】EEPROMの全体的な電気的構成図
【図5】レベルシフト回路の電気的構成図
【図6】チャージポンプ回路が出力する昇圧電圧の波形図
【図7】従来技術を示す図6相当図
【符号の説明】
1はEEPROM(半導体記憶装置)、2はメモリセルアレイ、3はメモリセル、7はロウデコーダ(行デコーダ)、8はカラムデコーダ(列デコーダ)、14は昇圧電圧生成回路、16はCR発振回路(発振回路)、17はチャージポンプ回路(昇圧回路)、18はゲート回路(開閉回路)、19は昇圧制御回路、35は電圧検出回路(電圧レベル検出回路)、36はカウンタ(計数回路)、37はカウンタ(開閉制御回路)、39はクロック数決定回路である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a boosted voltage generating circuit, a boosted voltage generating method of a semiconductor memory device, and a boosted voltage generating method for generating a boosted voltage having a predetermined time width when data is written in a memory cell or when data written in a memory cell is erased. The present invention relates to a semiconductor memory device using a circuit.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
For example, when writing or erasing data in the EEPROM, in order to extract electrons or inject electrons from the floating gate of the selected memory transistor, the memory transistor is not subjected to a certain time (writing time). It is necessary to apply a high voltage. This high voltage is applied not only to the transistors constituting the memory cell but also to the transistors constituting the peripheral circuits such as the level shift circuit and the switch circuit, etc., and damages to these transistors (for example, reduction of the dielectric strength of the oxide film) give. For this reason, it is preferable to minimize the application time of the high voltage to these circuits. Therefore, a booster circuit, for example, a charge pump circuit, built in the EEPROM generates and outputs a boosted voltage corresponding to a high voltage for the write time during data writing and erasing.
[0003]
The EEPROM includes an oscillation circuit that outputs a clock signal, for example, a CR oscillation circuit suitable for integration into an IC. The charge pump circuit starts a boost operation using the clock signal in response to a data write command or a data erase command, and ends the boost operation when the counter counts the clock signal by a fixed number of boost clocks. ing. That is, the output time during which the charge pump circuit generates and outputs the boosted voltage is determined by the frequency of the CR oscillation circuit (clock frequency) and the number of boosted clocks.
[0004]
However, the CR oscillation circuit has a large variation in clock frequency due to variations in temperature and power supply voltage. In particular, when the CR oscillation circuit is used in a vehicle having a wide temperature variation range such as an in-vehicle electronic device, the clock frequency may vary by ± 30%. As a result, the output time of the boosted voltage also varies at the same rate as the clock frequency. FIG. 7 shows the voltage waveform of the boosted voltage output from the charge pump circuit. The output time of the boosted voltage becomes shorter when the clock frequency is high, and becomes longer when the clock frequency is low.
[0005]
Therefore, in the conventional boosted voltage generation circuit, the necessary write time is secured for the highest clock frequency that is expected to fluctuate so that the output time of the boosted voltage is not short even if the temperature and the power supply voltage change. The number of boosting clocks was determined. As a result, as the clock frequency is lowered, the output time of the boosted voltage is longer than necessary, and the damage to the transistor is increased. Therefore, it is difficult to increase the number of times of data rewriting of the EEPROM.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a boosted voltage generating circuit and a boosted voltage generating circuit of a semiconductor memory device capable of reducing damage to the element against the boosted voltage, and a semiconductor using the boosted voltage generating circuit. To provide a storage device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the means described in claims 1 and 6, when writing data into the memory cell or erasing data written into the memory cell, the booster circuit performs a boosting operation using the clock signal output from the oscillation circuit. Start. In this case, the oscillation frequency of the oscillation circuit, that is, the clock frequency may vary depending on temperature, power supply voltage, and the like. In general, the rising characteristic of the boosted voltage when the booster circuit starts boosting varies depending on the clock frequency. When the clock frequency is different, the number of clock signals required for boosting by a predetermined voltage is different. This is because the boosting efficiency of the booster circuit changes depending on the clock frequency.
[0008]
Therefore, the boost control circuit measures the number of clock signals required for the boost voltage output from the boost circuit to reach the second reference voltage from the first reference voltage. In addition, when the booster circuit performs a boosting operation using a reference clock signal having a reference frequency, the number of standard clocks required for the boosted voltage to reach the second reference voltage from the first reference voltage is clarified in advance. ing.
[0009]
  The boost control circuit can grasp the deviation of the clock frequency from the reference frequency based on the measured clock number and standard clock number.The If the measured clock count is equal to the standard clock countCorresponds to the predetermined time required to write or erase dataWhen the number of clocks of the reference clock signal is the number of boosted clocks of the clock signal and the measured number of clocks is less than the standard number of clocks, the number of clocks according to the difference between the number of measurement clocks and the number of standard clocks If the number of boost clocks is equal to the number of boost clocks when the number of clocks is equal to the number of boost clocks, and the number of measurement clocks is greater than the number of standard clocks, the clock according to the difference between the number of measurement clocks and the standard clock number The value obtained by subtracting the number from the boost clock number when the measurement clock number is equal to the standard clock number is defined as the boost clock number.Then, the switching circuit provided between the oscillation circuit and the booster circuit is controlled to be opened and closed so that the clock signal is supplied from the oscillation circuit to the booster circuit by the number of boosted clocks.
[0010]
As a result, the booster circuit can output the boosted voltage only for a predetermined time required for writing or erasing data regardless of the variation of the clock frequency. As a result, at the time of writing or erasing data, damage due to application of the boost voltage to each element constituting the semiconductor memory device can be minimized, and the number of times data can be rewritten can be increased.
[0011]
According to the means described in claim 2, when the boosted voltage reaches the first and second reference voltages, the voltage level detection circuit outputs first and second arrival signals, respectively. The counting circuit starts counting the number of clocks of the clock signal by the first arrival signal and ends the counting by the second arrival signal. The clock number determination circuit determines the boost clock number according to the difference between the counted clock number and the standard clock number, and the gate control circuit counts the clock signal by the boost clock number when writing or erasing data. The open / close circuit is controlled to be in the open state only during the counting period.
[0012]
According to the means described in claim 3, substantially the same operation and effect as the means described in claim 2 can be obtained. However, since the first reference voltage is set to a steady output voltage when the booster circuit stops the boost operation, that is, a voltage at the start of boosting (for example, 0 V), the first reference voltage is reached by the voltage level detection circuit. The signal output becomes unnecessary, and the counting circuit counts the number of clock signals from the start of the boosting operation until the arrival signal is output. Thereby, the configuration of the voltage level detection circuit can be simplified as compared with the means described in claim 2.
[0013]
According to the means described in claim 4, since the booster circuit is a charge pump circuit, it is easy to make an IC. In addition, a desired high voltage can be generated with a relatively simple circuit configuration simply by increasing the number of constituent stages.
[0014]
According to the means described in claim 5, since the oscillating circuit is a CR oscillating circuit, it is possible to reduce the circuit area when the IC is formed. Although the oscillation frequency of the CR oscillation circuit is likely to fluctuate due to changes in temperature and power supply voltage, according to the present invention, it is possible to output a boosted voltage for a predetermined time required for data writing or erasing.
[0015]
According to the means described in claim 7, the boosted voltage generated by the boosted voltage generating circuit is applied to the word line driving circuit, the bit line driving circuit and the selected memory cell only when data is written or erased. The The application time of the boosted voltage is controlled to be equal to a predetermined time required for writing or erasing regardless of changes in temperature and power supply voltage, so that the word line driving circuit, bit line driving circuit and memory cell are applied. Damage can be minimized and the number of times data can be rewritten can be increased.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which a boosted voltage generation circuit of the present invention is applied to an EEPROM which is an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device will be described with reference to FIGS.
First, a schematic electrical configuration of the EEPROM will be described with reference to FIGS. In FIG. 4 showing the entire configuration of the EEPROM 1, the memory cell array 2 has a configuration in which a plurality of memory cells 3 are arranged in a matrix. Each memory cell 3 includes a memory transistor Q1 having a floating gate and a selection transistor Q2. The gates of the select transistors Q2 arranged in the row direction are connected to the common word line WL0 (or WL1,...), And the drains of the select transistors Q2 arranged in the column direction are connected to the common bit line BL0 (or BL1,. …)It is connected to the.
[0017]
The gates (control gates) of the memory transistors Q1 arranged in the row direction are connected to the sources of the transistors Q3 provided in common for each row, and the gates of the transistors Q3 are connected to the word lines WL0 (or WL1,...). It is connected to the. The sources of the memory transistors Q1 are connected in common, and the common source is connected to the ground line 4 via the transistor Q5.
[0018]
The sense amplifier 5 includes current sense amplifiers (not shown) equal in number to the number of bit lines, and outputs data corresponding to the number of bits when reading data. Transistors Q4, Q4,... Constituting the column selector 6 are connected to bit lines BL0, BL1,... Between the sense amplifier 5 and the memory cell array 2, respectively.
[0019]
At the time of data writing, erasing, and reading, the row decoder 7 (corresponding to a row decoder) and the column decoder 8 (corresponding to a column decoder) are respectively given a row address and a column address from an address buffer (not shown). It has become. The row decoder 7 outputs row decode signals RD0, RD1,..., And the word line drive circuit 9 applies a voltage corresponding to the row decode signal RD0 (or RD1,...) To the word line WL0 (or WL1,...). It is designed to output.
[0020]
The column decoder 8 outputs column decode signals CD0, CD1,..., And the bit line drive circuit 10 supplies the column decode signal CD0 (or CD1,...) To the bit line BL0 (or BL1,...) And the gate of the transistor Q4. The voltage according to is output. The column decoder 8 outputs a control gate drive signal CG, and the control gate drive circuit 11 outputs a voltage corresponding to the control gate drive signal CG to the drain of the transistor Q3. Yes.
[0021]
The EEPROM 1 requires a high voltage (write voltage) when writing data to the memory cell 3 and erasing the written data. FIG. 5 shows an electrical configuration of the level shift circuit 12 for outputting this high voltage in the word line driving circuit 9.
[0022]
  In FIG. 5, a boosted voltage Vpp, which is a write voltage, is supplied to the power supply line 13 from a boosted voltage generation circuit 14 (see FIG. 1) described later at the time of data writing and data erasing. Transistors Q6 and Q7 and transistors Q8 and Q9 are connected in series between power supply line 13 and ground line 4, respectively, and the gates of transistors Q6 and Q8 are connected to the drains of transistors Q9 and Q7, respectively. Yes. A row decode signal RD0 (or RD1,...) Is applied to the gate of the transistor Q7, and an inverter is applied to the gate of the transistor Q9.15Thus, a signal obtained by inverting the row decode signal RD0 (or RD1,...) Is supplied.
[0023]
This level shift circuit 12 outputs the boosted voltage Vpp when the row decode signal RD0 (RD1,...) Is at the H level while the boosted voltage Vpp is supplied to the power supply line 13, and the row decode signal RD0 (RD1,. ) Outputs 0V when L level. The bit line driving circuit 10 and the control gate driving circuit 11 have the same configuration.
[0024]
Next, a boosted voltage generation circuit that generates the boosted voltage Vpp will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing the overall electrical configuration of the boost voltage generation circuit. The boost voltage generation circuit 14 includes a CR oscillation circuit 16 (corresponding to an oscillation circuit), a charge pump circuit 17 (corresponding to a boost circuit) that generates a boost voltage Vpp using a clock signal SCK output from the CR oscillation circuit 16, and a CR A gate circuit 18 (corresponding to an open / close circuit) provided between the oscillation circuit 16 and the charge pump circuit 17 and a boost control circuit 19 for controlling the output time of the boost voltage Vpp by controlling the gate circuit 18 to open / close. ing.
[0025]
The CR oscillation circuit 16 has the electrical configuration shown in FIG. 2, and can be made relatively small in circuit area when integrated into an IC. Resistors R1, R2, and R3 for generating a reference voltage are connected in series between a power supply line 20 that supplies a voltage Vdd (for example, 5 V) and a ground line 4, and voltage dividing points 21 and 22 are respectively It is connected to the non-inverting input terminal of the comparator 25 via the analog switches 23 and 24. The output terminal of the comparator 25 is connected to the output terminal 29 of the CR oscillation circuit via a Schmitt trigger inverter 26 and inverters 27 and 28. The output terminal of the inverter 27 is an inverting input of the comparator 25 via a resistor R4. Connected to the terminal. A capacitor C 1 is connected between the inverting input terminal and the ground line 4. The analog switches 23 and 24 are controlled to be turned on and off, respectively, while the clock signal SCK output from the output terminal 29 is at L level, and are controlled to be turned off and on, respectively, while the clock signal SCK is at H level. ing.
[0026]
The clock signal SCK is supplied to the charge pump circuit 17 through a gate circuit 18 composed of a 3-input AND gate. The charge pump circuit 17 has the electrical configuration shown in FIG. That is, a large number of transistors Q101, Q102,..., Q10m necessary for generating the boosted voltage Vpp are connected in cascade between the power supply line 20 and the output terminal 30. Each transistor Q101, Q102,..., Q10m has a drain and a gate connected to each other, and operates as a one-way energization element like a diode. The signal line 32 is supplied with the clock signal SCK from the input terminal 31, and the signal line 33 is supplied with a signal obtained by inverting the clock signal SCK by the inverter 34.
[0027]
Are connected between the sources of the transistors Q101, Q103,... And the signal line 32, and capacitors C102, C104 are connected between the sources of the transistors Q102, Q104,. , ... are connected. The capacitor C10m connected between the output terminal 30 and the ground line 4 is for smoothing.
[0028]
1 includes a voltage detection circuit 35 (corresponding to a voltage level detection circuit), a counter 36 (corresponding to a counting circuit), a counter 37 (corresponding to an open / close control circuit), a register 38, and the number of clocks. The circuit 39 is configured. Of these, the voltage detection circuit 35 compares the divided voltage Vq and the reference voltage Vr with the resistors R5 and R6 for voltage division connected in series between the output terminal 40 of the boosted voltage generation circuit 14 and the ground line 4. Comparator 41 is included. A detection signal Sa (corresponding to an arrival signal) output from the comparator 41 is given to the gate circuit 18 and the counter 36. The voltage detection circuit 35 performs constant voltage control of the boost voltage Vpp to the target voltage Va, and detects that the boost voltage Vpp has reached the reference voltage (equal to the target voltage Va in this embodiment) at the start of the boost operation. It is provided for.
[0029]
The counter 36 starts counting the clock signal SCK in synchronization with the address decode signal Sb at the time of data writing or data erasing (the row decode signals RD0, RD1,... And the column decode signals CD0, CD1,. The count is stopped when the detection signal Sa changes from the H level to the L level. The register 38 stores a standard value of the number of clocks counted by the counter 36 when the frequency of the clock signal SCK is equal to the reference frequency, that is, the standard clock number Nb.
[0030]
The clock number determination circuit 39 includes a subtraction circuit 42 and a clock number setting circuit 43. The subtracting circuit 42 subtracts the standard clock number Nb stored in the register 38 from the clock number Na counted by the counter 36 to obtain the differential clock number Nc. The clock number setting circuit 43 determines the clock number Nd of the clock signal SCK corresponding to the data writing time or data erasing time (hereinafter referred to as writing time Tw) based on the differential clock number Nc, and the clock number Nd is addressed. The counter 37 is set in synchronization with the decode signal Sb.
[0031]
The counter 37 outputs a boost permission signal Sc to the gate circuit 18. When the clock number Nd is set, the counter 37 sets the boost permission signal Sc to the H level, starts counting the clock signal SCK, and returns the boost permission signal Sc to the L level when the clock number Nd has been counted. It has become.
[0032]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
In the EEPROM 1, electrons are extracted from the floating gate of the memory transistor Q1 when writing data, and electrons are injected into the floating gate when erasing data, so that a boosted voltage Vpp (for example, 15 V) is required.
[0033]
For example, when data is written to the memory cell 3 selected by the word line WL0 and the bit line BL0, the word line driving circuit 9 and the bit line driving circuit 10 boost the voltage to the word line WL0 and the bit line BL0, respectively, during the writing time Tw. The voltage Vpp is output. At this time, the control gate drive circuit 11 outputs 0 V to the transistor Q3, and the transistors Q4 and Q5 are turned off.
[0034]
When erasing the written data, the word line driving circuit 9 outputs the boosted voltage Vpp to the word line WL0 and the bit line driving circuit 10 outputs 0 V to the bit line BL0 during the writing time Tw. At this time, the control gate drive circuit 11 outputs the boosted voltage Vpp to the transistor Q3, the transistor Q4 is turned off, and the transistor Q5 is turned on.
[0035]
Thus, since the boosted voltage Vpp is applied to the memory cell 3, the word line driving circuit 9, the bit line driving circuit 10, the control gate driving circuit 11, etc., the transistors Q1 to Q9 constituting them have a high breakdown voltage. Is used. In order to reduce damage to the transistors Q1 to Q9 (decrease in dielectric strength of the oxide film, etc.), the boosted voltage generation circuit 14 of this embodiment outputs the boosted voltage Vpp only during the writing time Tw. Hereinafter, the operation of the boost voltage generation circuit 14 will be described.
[0036]
The CR oscillation circuit 16 continues to oscillate while the power supply voltage Vdd is applied, and outputs a clock signal SCK. In the oscillation operation, the analog switches 23 and 24 select a reference voltage according to the level (H or L) of the clock signal SCK, and the comparator 25 compares the voltage of the capacitor C1 charged and discharged by the resistor R4 with the reference voltage. This is done by inverting the level of the clock signal SCK. The oscillation frequency (clock frequency) is determined by the resistance value of the resistor R4, the capacitance value of the capacitor C1, and the reference voltage value generated by the resistors R1 to R3. However, the oscillation frequency (clock frequency) has a characteristic that easily varies depending on the temperature and the power supply voltage Vdd.
[0037]
When the EEPROM 1 is not writing or erasing data, the counter 37 outputs the L level boost permission signal Sc, and the charge pump circuit 17 stops the boost operation. On the other hand, when a write command or an erase command is input to the EEPROM 1 and an address decode signal Sb is output from the row decoder 7 and the column decoder 8, the clock number setting circuit 43 is set at the time of previous writing (or erasing). The number of clocks Nd thus set is set in the counter 37. Thereby, the counter 37 sets the boost permission signal Sc to the H level and starts counting the clock signal SCK, and the charge pump circuit 17 starts the boost operation.
[0038]
In this boosting operation, when the boosted voltage Vpp becomes higher than the target voltage Va (= Vr × (R5 + R6) / R6), the detection signal Sa becomes L level, and the clock signal SCK is supplied from the CR oscillation circuit 16 to the charge pump circuit 17. Temporarily stops. As a result, the boosted voltage Vpp is controlled to be equal to the predetermined target voltage Va. Eventually, when the counter 37 finishes counting the number of clocks Nd, the boost permission signal Sc is returned to the L level, and the charge pump circuit 17 stops the boost operation. The boost control circuit 19 always controls the boost operation time to be equal to the write time Tw by determining the clock number Nd according to the clock frequency.
[0039]
FIG. 6A is a waveform diagram of the boosted voltage Vpp output from the charge pump circuit 17, and FIG. 6B is an enlarged view of the rising portion of the boosted voltage Vpp with respect to the time axis. As shown in FIG. 6B, the rising waveform of the boosted voltage Vpp varies depending on the clock frequency. That is, when the clock frequency is high, the rise time is short, and the number of clocks required for the boosted voltage Vpp to reach the target voltage Va from 0V is reduced. Conversely, when the clock frequency is low, the rise time is long, and the number of clocks required for the boosted voltage Vpp to reach the target voltage Va from 0V increases.
[0040]
As described above, the difference in the rise time and the number of clocks depending on the clock frequency is due to the leakage current of the transistors Q101, Q102,..., Q10m and the capacitors C101, C102,. This is because the boosting efficiency of the charge pump circuit 17 increases as the clock frequency increases due to the output current from 30 and the like.
[0041]
  The counter 36 starts counting the clock signal SCK when the charge pump circuit 17 starts the boosting operation, and stops counting when the boosted voltage Vpp reaches the target voltage Va and the detection signal Sa changes from H level to L level. To do. In the present embodiment, the first and second reference voltages are 0 V and the target voltage Va, respectively. The register 38 stores the standard clock number Nb in the case of the reference frequency shown in FIG. 6B, and the difference clock number Nc between the clock number Na counted by the counter 36 and the standard clock number Nb is a clock. It becomes a value corresponding to the difference frequency between the frequency and the reference frequency. Therefore, the clock number setting circuit 43 has the following:(1) , (2) , (3)The number of clocks Nd set in the counter 37 is determined according to the above.
[0042]
  (1)Number of clocks Na = standard number of clocks Nb
  Since the clock frequency is equal to the reference frequency,Clock signal S corresponding to write time Tw CK Number of clocks (reference frequency) NdAnd
  (2)When the number of clocks Na <standard number of clocks Nb
  Because the clock frequency is higher than the reference frequency,Number of clocks Nd at the reference frequencyA value obtained by adding the clock number corresponding to the difference clock number Nc to the clock number Nd.
  (3)When the number of clocks Na> the number of standard clocks Nb
  Because the clock frequency is lower than the reference frequency,Number of clocks Nd at the reference frequencyA value obtained by subtracting the number of clocks corresponding to the difference clock number Nc from is set as the clock number Nd.
[0043]
As a result, the clock number Nd increases when the clock frequency is high, the clock number Nd decreases when the clock frequency is low, and the time for the counter 37 to count the clock signal SCK by the clock number Nd is equal to the clock frequency. Regardless, it is always equal to the write time Tw. The number of clocks Nd set here is used for the boosting operation at the next writing (or erasing), but may be used for the current boosting operation.
[0044]
As described above, the boosted voltage generation circuit 14 provided in the EEPROM 1 of the present embodiment has the address decode signal Sb at the time of writing and erasing data regardless of the fluctuation of the oscillation frequency (clock frequency) of the CR oscillation circuit 16. The boosted voltage Vpp having a time width equal to the write time Tw can be output in synchronization with. That is, the memory cell 3, the word line driving circuit 9, the bit line driving circuit 10, and the control gate driving circuit 11 only have a certain writing time Tw required for the writing operation or the erasing operation only at the time of data writing or erasing. Boosted voltage Vpp is applied. Thereby, damage due to the application of the boosted voltage Vpp to the transistors Q1 to Q9 constituting the EEPROM 1 can be minimized, and the number of times data can be rewritten for the EEPROM 1 can be increased.
[0045]
This boost control uses the boost characteristic of the charge pump circuit 17 that the number of clocks required for the rise of the boost voltage Vpp differs depending on the clock frequency, so that it is not necessary to have a separate high-accuracy oscillation circuit. It is easy to apply.
[0046]
The boost control circuit 19 determines the number of clocks Nd to be set in the counter 37 that controls opening / closing of the gate circuit 18 based on the number of clocks required for rising of the boost voltage Vpp. In detecting the number of clocks required for the rise, the first reference voltage in the present invention is set to 0 V, which is a steady voltage when the charge pump circuit 17 stops boosting. Therefore, a circuit configuration for detecting the 0 V is used. Is no longer necessary. In addition, since the second reference voltage in the present invention is the target voltage Va, the detection signal Sa from the voltage detection circuit 35 provided for constant voltage control of the boosted voltage Vpp can be used as it is. There is no need to provide a circuit.
[0047]
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings. For example, the present invention can be modified or expanded as follows.
The boosted voltage generation circuit 14 can be similarly applied to a semiconductor memory device such as a flash memory or an EPROM.
The first and second reference voltages referred to in the present invention are not limited to 0 V and the target voltage Va, but may be two reference voltages having different voltage values. In this case, it is desirable to increase the voltage difference between the first reference voltage and the second reference voltage in order to accurately detect the difference in the boosting characteristics of the charge pump circuit 17 depending on the clock frequency.
The counter 37 counts the period from the start of the boost operation of the charge pump circuit 17 to the stop of the boost operation, but counts the period until the charge pump circuit 17 stops the boost operation after the boost voltage Vpp reaches the target voltage Va. You may do it. The oscillation circuit for the clock signal SCK is not limited to the CR oscillation circuit 16. The booster circuit is not limited to the charge pump circuit 17 and may be another switching power supply circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall electrical configuration of a boost voltage generation circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an electrical configuration diagram of a CR oscillation circuit.
FIG. 3 is an electrical configuration diagram of a charge pump circuit.
FIG. 4 is an overall electrical configuration diagram of an EEPROM;
FIG. 5 is an electrical configuration diagram of a level shift circuit.
FIG. 6 is a waveform diagram of a boosted voltage output from a charge pump circuit.
7 is a view corresponding to FIG. 6 showing the prior art.
[Explanation of symbols]
1 is an EEPROM (semiconductor memory device), 2 is a memory cell array, 3 is a memory cell, 7 is a row decoder (row decoder), 8 is a column decoder (column decoder), 14 is a boosted voltage generation circuit, and 16 is a CR oscillation circuit ( (Oscillation circuit), 17 is a charge pump circuit (boost circuit), 18 is a gate circuit (opening / closing circuit), 19 is a boost control circuit, 35 is a voltage detection circuit (voltage level detection circuit), 36 is a counter (counting circuit), 37 Is a counter (opening / closing control circuit), and 39 is a clock number determining circuit.

Claims (7)

メモリセルにデータを書き込む時またはメモリセルに書き込まれたデータを消去する時に書き込みまたは消去に必要な所定時間幅の昇圧電圧を生成する半導体記憶装置の昇圧電圧生成回路において、
クロック信号を出力する発振回路と、
この発振回路から出力されるクロック信号を用いて昇圧電圧を生成する昇圧回路と、
前記発振回路から前記昇圧回路に至るクロック信号の伝送経路に設けられた開閉回路と、
前記昇圧回路が昇圧動作を開始した後その昇圧電圧が第1の基準電圧から第2の基準電圧に達するのに要した前記クロック信号のクロック数を計測し、その計測したクロック数、基準周波数を持つ基準クロック信号を用いて昇圧した場合に昇圧電圧が前記第1の基準電圧から前記第2の基準電圧に達するのに要する標準クロック数に等しい場合には、前記所定時間に相当する前記基準クロック信号のクロック数を前記クロック信号の昇圧クロック数とし、前記計測したクロック数が前記標準クロック数よりも少ない場合には、前記計測クロック数と前記標準クロック数との差分に応じたクロック数を前記計測クロック数と標準クロック数とが等しい場合の昇圧クロック数に加算した値を昇圧クロック数とし、前記計測クロック数が前記標準クロック数よりも多い場合には、前記計測クロック数と前記標準クロック数との差分に応じたクロック数を前記計測クロック数と標準クロック数とが等しい場合の昇圧クロック数から減算した値を昇圧クロック数とし、データの書き込み時または消去時に前記クロック信号が前記昇圧クロック数だけ前記開閉回路を通過するように前記開閉回路を開閉制御する昇圧制御回路とを備えていることを特徴とする半導体記憶装置の昇圧電圧生成回路。
In a boosted voltage generation circuit of a semiconductor memory device that generates a boosted voltage having a predetermined time width necessary for writing or erasing when data is written in a memory cell or when data written in a memory cell is erased,
An oscillation circuit that outputs a clock signal;
A booster circuit that generates a boosted voltage using a clock signal output from the oscillation circuit;
A switching circuit provided in a transmission path of a clock signal from the oscillation circuit to the booster circuit;
After the booster circuit starts the boosting operation, the number of clocks of the clock signal required for the boosted voltage to reach the second reference voltage from the first reference voltage is measured, and the measured clock number is the reference frequency. If the boost voltage when the boosting using the reference clock signal is equal to the standard number of clocks required from the first reference voltage reach the second reference voltage with the said reference corresponding to the predetermined time When the number of clocks of the clock signal is the number of boosted clocks of the clock signal and the measured number of clocks is smaller than the standard number of clocks, the number of clocks according to the difference between the number of measured clocks and the standard number of clocks is set. The value added to the boost clock number when the measurement clock number is equal to the standard clock number is defined as the boost clock number, and the measurement clock number is the standard clock number. If the number of locks is greater than the number of locks, a value obtained by subtracting the number of clocks corresponding to the difference between the number of measurement clocks and the number of standard clocks from the number of boosting clocks when the number of measurement clocks and the number of standard clocks is equal is obtained. And a step-up control circuit that controls opening / closing of the open / close circuit so that the clock signal passes through the open / close circuit by the number of step-up clocks when writing or erasing data. Boost voltage generation circuit.
前記昇圧制御回路は、
前記昇圧電圧が前記第1の基準電圧および前記第2の基準電圧に達した時にそれぞれ第1の到達信号および第2の到達信号を出力する電圧レベル検出回路と、前記電圧レベル検出回路が前記第1の到達信号を出力した時から前記第2の到達信号を出力した時までの間の前記クロック信号のクロック数を計数する計数回路と、
この計数回路で計数されたクロック数と前記標準クロック数との差分に応じて前記昇圧クロック数を決定するクロック数決定回路と、
前記データの書き込み時または消去時に前記クロック信号を前記昇圧クロック数だけ計数し、その計数期間前記開閉回路を開状態に制御する開閉制御回路とから構成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置の昇圧電圧生成回路。
The boost control circuit includes:
A voltage level detection circuit that outputs a first arrival signal and a second arrival signal when the boosted voltage reaches the first reference voltage and the second reference voltage, respectively, and the voltage level detection circuit A counting circuit that counts the number of clocks of the clock signal between when the first arrival signal is output and when the second arrival signal is output;
A clock number determination circuit for determining the boost clock number according to the difference between the clock number counted by the counting circuit and the standard clock number;
2. The open / close control circuit that counts the clock signal by the number of boosted clocks at the time of writing or erasing the data and controls the open / close circuit to an open state during the counting period. Boosted voltage generation circuit of the semiconductor memory device.
前記第1の基準電圧は、前記昇圧回路が昇圧動作を停止している時の定常出力電圧に設定され、
前記昇圧制御回路は、
前記昇圧電圧が前記第2の基準電圧に達した時に到達信号を出力する電圧レベル検出回路と、
前記昇圧回路が昇圧動作を開始してから前記到達信号が出力されるまでの間の前記クロック信号のクロック数を計数する計数回路と、
この計数回路で計数されたクロック数と前記標準クロック数との差分に応じて前記昇圧クロック数を決定するクロック数決定回路と、
前記データの書き込み時または消去時に前記クロック信号を前記昇圧クロック数だけ計数し、その計数期間前記開閉回路を開状態に制御する開閉制御回路とから構成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置の昇圧電圧生成回路。
The first reference voltage is set to a steady output voltage when the booster circuit stops the boosting operation,
The boost control circuit includes:
A voltage level detection circuit that outputs a reaching signal when the boosted voltage reaches the second reference voltage;
A counting circuit that counts the number of clocks of the clock signal from when the booster circuit starts boosting operation until the arrival signal is output;
A clock number determination circuit for determining the boost clock number according to the difference between the clock number counted by the counting circuit and the standard clock number;
2. The open / close control circuit that counts the clock signal by the number of boosted clocks at the time of writing or erasing the data and controls the open / close circuit to an open state during the counting period. Boosted voltage generation circuit of the semiconductor memory device.
前記昇圧回路はチャージポンプ回路であることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の半導体記憶装置の昇圧電圧生成回路。4. The boost voltage generation circuit for a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the boost circuit is a charge pump circuit. 前記発振回路はCR発振回路であることを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載の半導体記憶装置の昇圧電圧生成回路。5. The boosted voltage generation circuit for a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the oscillation circuit is a CR oscillation circuit. メモリセルにデータを書き込む時またはメモリセルに書き込まれたデータを消去する時に、昇圧回路が発振回路から出力されるクロック信号を用いて昇圧電圧の生成を開始した後その昇圧電圧が第1の基準電圧から第2の基準電圧に達するのに要した前記クロック信号のクロック数を計測し、
この計測したクロック数、基準周波数を持つ基準クロック信号を用いて昇圧した場合に昇圧電圧が前記第1の基準電圧から前記第2の基準電圧に達するのに要する標準クロック数に等しい場合には、前記データの書き込みまたは消去に必要な昇圧電圧の生成時間に相当する前記基準クロック信号のクロック数を前記クロック信号の昇圧クロック数とし、前記計測したクロック数が前記標準クロック数よりも少ない場合には、前記計測クロック数と前記標準クロック数との差分に応じたクロック数を前記計測クロック数と標準クロック数とが等しい場合の昇圧クロック数に加算した値を昇圧クロック数とし、前記計測クロック数が前記標準クロック数よりも多い場合には、前記計測クロック数と前記標準クロック数との差分に応じたクロック数を前記計測クロック数と標準クロック数とが等しい場合の昇圧クロック数から減算した値を昇圧クロック数とし
前記データの書き込み時または消去時に、前記クロック信号が前記昇圧クロック数だけ前記発振回路から前記昇圧回路に与えられるように制御することを特徴とする半導体記憶装置の昇圧電圧生成方法。
When data is written to the memory cell or when data written to the memory cell is erased, the boosted voltage starts to generate the boosted voltage using the clock signal output from the oscillation circuit, and the boosted voltage is set to the first reference. Measuring the number of clocks of the clock signal required to reach the second reference voltage from the voltage;
Clock count The measured is, when the boost voltage when the boosting using the reference clock signal having a reference frequency is equal to the number of standard clocks required to reach the second reference voltage from the first reference voltage When the number of clocks of the reference clock signal corresponding to the generation time of the boosted voltage necessary for writing or erasing the data is the boosted clock number of the clock signal, and the measured clock number is less than the standard clock number Is obtained by adding a clock number corresponding to a difference between the measurement clock number and the standard clock number to a boost clock number when the measurement clock number and the standard clock number are equal to each other. Is greater than the standard clock number, the clock according to the difference between the measurement clock number and the standard clock number Wherein a value obtained by subtracting from the step-up clock speed of when the measured number of clocks and the standard number of clocks equal to the number of boosting clock,
A method of generating a boosted voltage of a semiconductor memory device, wherein the clock signal is controlled to be supplied from the oscillation circuit to the booster circuit by the number of boosted clocks when the data is written or erased.
請求項1ないし5の何れかに記載の昇圧電圧生成回路と、
複数のメモリセルがマトリクス状に配置されたメモリセルアレイと、
行アドレス信号により行デコード信号を出力する行デコーダと、
列アドレス信号により列デコード信号を出力する列デコーダと、
データの書き込み時または消去時に前記昇圧電圧生成回路により生成された昇圧電圧を前記行デコード信号に対応したワード線に出力するワード線駆動回路と、
データの書き込み時または消去時に前記昇圧電圧生成回路により生成された昇圧電圧を前記列デコード信号に対応したビット線に出力するビット線駆動回路とを備えていることを特徴とする半導体記憶装置。
A boosted voltage generation circuit according to any one of claims 1 to 5,
A memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix;
A row decoder that outputs a row decode signal in response to a row address signal;
A column decoder that outputs a column decode signal in response to a column address signal;
A word line driving circuit for outputting a boosted voltage generated by the boosted voltage generating circuit at the time of writing or erasing data to a word line corresponding to the row decode signal;
A semiconductor memory device comprising: a bit line driving circuit that outputs a boosted voltage generated by the boosted voltage generating circuit to a bit line corresponding to the column decode signal when data is written or erased.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4301027B2 (en) 2004-02-13 2009-07-22 株式会社デンソー Voltage output adjusting device and voltage output adjusting method
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KR100723488B1 (en) 2005-06-16 2007-05-31 삼성전자주식회사 High voltage generation circuit and high voltage generation method for program operation of flash memory device
JP4728777B2 (en) * 2005-11-02 2011-07-20 株式会社東芝 Power circuit
KR100761842B1 (en) 2006-04-07 2007-09-28 삼성전자주식회사 Step-up circuit and step-up method for performing a step-up operation using a step-up clock signal having a variable frequency
JP4805748B2 (en) * 2006-07-28 2011-11-02 Okiセミコンダクタ株式会社 Booster circuit
JP2010129135A (en) * 2008-11-28 2010-06-10 Renesas Technology Corp Semiconductor device
JP6730849B2 (en) * 2016-05-31 2020-07-29 浜松ホトニクス株式会社 Drive circuit for charge pump circuit and charge pump circuit
KR102277652B1 (en) * 2017-10-26 2021-07-14 삼성전자주식회사 Memory device including a circuit for detecting word line defect and operating method of the memory device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10482973B2 (en) 2017-11-14 2019-11-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Memory devices including a word line defect detection circuit

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