JPH1145978A - 半導体記憶装置及び電圧発生回路 - Google Patents
半導体記憶装置及び電圧発生回路Info
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- JPH1145978A JPH1145978A JP20154297A JP20154297A JPH1145978A JP H1145978 A JPH1145978 A JP H1145978A JP 20154297 A JP20154297 A JP 20154297A JP 20154297 A JP20154297 A JP 20154297A JP H1145978 A JPH1145978 A JP H1145978A
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
- G11C16/10—Programming or data input circuits
- G11C16/14—Circuits for erasing electrically, e.g. erase voltage switching circuits
-
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- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
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- G11C5/145—Applications of charge pumps; Boosted voltage circuits; Clamp circuits therefor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電源の低電圧化が進んでも、高電位を出力可能
な半導体記憶装置内部の電圧発生回路を提供すること。 【解決手段】メモリセルアレイ1のセルのゲート電圧を
制御するためロウデコーダ3に伝達する昇圧回路8内に
負電圧発生回路8aが構成されている。低電圧の単一電
源の場合、消去時など負の高電圧を発生させる。転送用
のPチャネルMOSトランジスタT1,T2,T3のゲ
ートに、例えば外部電源電圧よりも振幅の大きな電圧、
外部電源VCCを昇圧したVCCH系の振幅を有するパ
ルス信号を与える構成とし、外部電源が低電圧化しても
効率よく高い電圧を転送出力することを特徴としてい
る。
な半導体記憶装置内部の電圧発生回路を提供すること。 【解決手段】メモリセルアレイ1のセルのゲート電圧を
制御するためロウデコーダ3に伝達する昇圧回路8内に
負電圧発生回路8aが構成されている。低電圧の単一電
源の場合、消去時など負の高電圧を発生させる。転送用
のPチャネルMOSトランジスタT1,T2,T3のゲ
ートに、例えば外部電源電圧よりも振幅の大きな電圧、
外部電源VCCを昇圧したVCCH系の振幅を有するパ
ルス信号を与える構成とし、外部電源が低電圧化しても
効率よく高い電圧を転送出力することを特徴としてい
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は特に低電圧電源で
高い負電位あるいは正電位を発生する回路を有する半導
体記憶装置及び電圧発生回路に関する。
高い負電位あるいは正電位を発生する回路を有する半導
体記憶装置及び電圧発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図13は、一般的なフラッシュメモリの
セルの概念図である。フラッシュメモリは、フローティ
ングゲートFGと、コントロールゲートCGを有するス
タックゲート型トランジスタをメモリセルとして使用し
ている。
セルの概念図である。フラッシュメモリは、フローティ
ングゲートFGと、コントロールゲートCGを有するス
タックゲート型トランジスタをメモリセルとして使用し
ている。
【0003】このメモリセルは、フローティングゲート
FGに電子を注入したり、フローティングゲートFGか
ら電子を放出することにより、しきい電圧を変化させる
ことにより、データのプログラム、消去を行う。そのた
め、メモリセルのゲート(コントロールゲートCG),
ドレイン(D),ソース(S)それぞれの電圧Vg,V
d,Vsに様々な電位関係を与える必要がある。図14
は、メモリセルに対するデータの読み出し、プログラ
ム、消去時の各部に印加する電圧例を示している。
FGに電子を注入したり、フローティングゲートFGか
ら電子を放出することにより、しきい電圧を変化させる
ことにより、データのプログラム、消去を行う。そのた
め、メモリセルのゲート(コントロールゲートCG),
ドレイン(D),ソース(S)それぞれの電圧Vg,V
d,Vsに様々な電位関係を与える必要がある。図14
は、メモリセルに対するデータの読み出し、プログラ
ム、消去時の各部に印加する電圧例を示している。
【0004】ホットエレクトロン書き込みを行うフラッ
シュメモリの外部電源としては、VCC=5V,VPP
=12Vの二電源や、VCC=5V単一電源、VCC=
3V単一電源などがある。このような外部電源は、内部
に設けられた昇圧回路、負電圧発生回路により、メモリ
セルにかける電圧に適合する電圧に変換され、メモリセ
ルに印加されることになる。
シュメモリの外部電源としては、VCC=5V,VPP
=12Vの二電源や、VCC=5V単一電源、VCC=
3V単一電源などがある。このような外部電源は、内部
に設けられた昇圧回路、負電圧発生回路により、メモリ
セルにかける電圧に適合する電圧に変換され、メモリセ
ルに印加されることになる。
【0005】例えば、図14を参照して、VCC=5V
単一電源の場合、プログラム時のゲート電圧Vg(10
V以上)を昇圧回路、消去時のゲート電圧Vg(−10
V)を負電圧発生回路によって内部で発生させる。ま
た、VCC=3V単一電源の場合、プログラム時のゲー
ト電圧Vg(10V以上)、ドレイン電圧Vd(5
V)、及び消去時のソース電圧Vs(5V)を昇圧回
路、消去時のゲート電圧Vg(−10V)を負電圧発生
回路により発生させる必要がある。
単一電源の場合、プログラム時のゲート電圧Vg(10
V以上)を昇圧回路、消去時のゲート電圧Vg(−10
V)を負電圧発生回路によって内部で発生させる。ま
た、VCC=3V単一電源の場合、プログラム時のゲー
ト電圧Vg(10V以上)、ドレイン電圧Vd(5
V)、及び消去時のソース電圧Vs(5V)を昇圧回
路、消去時のゲート電圧Vg(−10V)を負電圧発生
回路により発生させる必要がある。
【0006】図15は負電圧発生回路の構成を示す回路
図である。この図の構成はVCC=5V単一電源のフラ
ッシュメモリに用いられるものとする。接地電位と出力
VOUTとの間に転送用のPチャネルMOSトランジス
タT1,T2,T3の電流通路が直列に接続されてい
る。これらトランジスタの直列接続間のノードN1,N
2にそれぞれキャパシタC1,C2の一方電極が接続さ
れている。キャパシタC1,C2の他方の電極には、そ
れぞれパルス信号(OSC1,OSC2)が供給され
る。トランジスタT1,T2,T3の各ゲートはキャパ
シタC3,C4,C5それぞれの一方電極が接続されて
いる。キャパシタC3,C4,C5各々の他方の電極に
は、それぞれパルス信号(OSC3,OSC4,OSC
3)が供給される。
図である。この図の構成はVCC=5V単一電源のフラ
ッシュメモリに用いられるものとする。接地電位と出力
VOUTとの間に転送用のPチャネルMOSトランジス
タT1,T2,T3の電流通路が直列に接続されてい
る。これらトランジスタの直列接続間のノードN1,N
2にそれぞれキャパシタC1,C2の一方電極が接続さ
れている。キャパシタC1,C2の他方の電極には、そ
れぞれパルス信号(OSC1,OSC2)が供給され
る。トランジスタT1,T2,T3の各ゲートはキャパ
シタC3,C4,C5それぞれの一方電極が接続されて
いる。キャパシタC3,C4,C5各々の他方の電極に
は、それぞれパルス信号(OSC3,OSC4,OSC
3)が供給される。
【0007】また、各PチャネルMOSトランジスタT
10,T20,T30は、その電流通路がトランジスタ
T1,T2,T3それぞれのゲート,ドレイン間に接続
されている。トランジスタT10,T20,T30それ
ぞれのゲートは、トランジスタT1,T2,T3の各ソ
ース(ノードN1,N2,N3)に接続されている。す
なわち、トランジスタT10,T20,T30はダイオ
ード動作するトランジスタT1,T2,T3それぞれの
しきい電圧分を補償するために設けられている。トラン
ジスタT1,T2,T3それぞれのゲートをノードN1
0,N20,N30とする。
10,T20,T30は、その電流通路がトランジスタ
T1,T2,T3それぞれのゲート,ドレイン間に接続
されている。トランジスタT10,T20,T30それ
ぞれのゲートは、トランジスタT1,T2,T3の各ソ
ース(ノードN1,N2,N3)に接続されている。す
なわち、トランジスタT10,T20,T30はダイオ
ード動作するトランジスタT1,T2,T3それぞれの
しきい電圧分を補償するために設けられている。トラン
ジスタT1,T2,T3それぞれのゲートをノードN1
0,N20,N30とする。
【0008】図15の回路構成は、キャパシタC1,C
2,C3,C4,C5にOSC1,OSC2,OSC
3,OSC4,OSC3のパルス信号が入力されること
により、VOUTに負電圧を発生する。OSC1,OS
C2,OSC3,OSC4のパルス信号は、図16の波
形図のようであり、後述するパルス発生回路からの出力
である。
2,C3,C4,C5にOSC1,OSC2,OSC
3,OSC4,OSC3のパルス信号が入力されること
により、VOUTに負電圧を発生する。OSC1,OS
C2,OSC3,OSC4のパルス信号は、図16の波
形図のようであり、後述するパルス発生回路からの出力
である。
【0009】図17は、図16の各パルス信号を生成す
るパルス発生回路の一例を示す回路図である。任意の周
期を発生するリングオシレータ(A)と、その出力を任
意の波形に形成するパルス形成回路(B)により構成さ
れている。
るパルス発生回路の一例を示す回路図である。任意の周
期を発生するリングオシレータ(A)と、その出力を任
意の波形に形成するパルス形成回路(B)により構成さ
れている。
【0010】リングオシレータ(A)は、2n+1段の
インバータ(この場合は9段でNANDゲート11とイ
ンバータ12〜19)で構成されている。インバータ1
2と13の接続点から信号RO1、インバータ14と1
5の接続点から信号RO2、インバータ16と17の接
続点から信号RO3、インバータ18と19の接続点か
ら信号RO4が出力される。
インバータ(この場合は9段でNANDゲート11とイ
ンバータ12〜19)で構成されている。インバータ1
2と13の接続点から信号RO1、インバータ14と1
5の接続点から信号RO2、インバータ16と17の接
続点から信号RO3、インバータ18と19の接続点か
ら信号RO4が出力される。
【0011】上記リングオシレータ(A)を動作させる
場合は、NANDゲート11の一入力OSCEを“H”
(ハイレベル)にし、停止させる場合は“L”(ローレ
ベル)にする。各出力RO1〜RO4は、パルス形成回
路(b)の各入力に供給される。
場合は、NANDゲート11の一入力OSCEを“H”
(ハイレベル)にし、停止させる場合は“L”(ローレ
ベル)にする。各出力RO1〜RO4は、パルス形成回
路(b)の各入力に供給される。
【0012】パルス形成回路(B)は、NORゲート2
11、インバータ221,231の直列回路、NORゲ
ート212、インバータ222,232の直列回路、N
ANDゲート213、インバータ223,233の直列
回路、NANDゲート214、インバータ224,23
4の直列回路を含む。NORゲート211は、上記リン
グオシレータ(A)の出力RO2とRO3を入力し、イ
ンバータ231はパルス信号OSC1を出力する。NO
Rゲート212は、上記リングオシレータ(A)の出力
RO2の反転信号(インバータ241を経た信号)とR
O3の反転信号(インバータ242を経た信号)を入力
し、インバータ232はパルス信号OSC2を出力す
る。NANDゲート213は、上記リングオシレータ
(A)の出力RO1の反転信号(インバータ243を経
た信号)とRO4の反転信号(インバータ244を経た
信号)を入力し、インバータ233はパルス信号OSC
3を出力する。NANDゲート214は、上記リングオ
シレータ(A)の出力RO1とRO4を入力し、インバ
ータ234はパルス信号OSC4を出力する。
11、インバータ221,231の直列回路、NORゲ
ート212、インバータ222,232の直列回路、N
ANDゲート213、インバータ223,233の直列
回路、NANDゲート214、インバータ224,23
4の直列回路を含む。NORゲート211は、上記リン
グオシレータ(A)の出力RO2とRO3を入力し、イ
ンバータ231はパルス信号OSC1を出力する。NO
Rゲート212は、上記リングオシレータ(A)の出力
RO2の反転信号(インバータ241を経た信号)とR
O3の反転信号(インバータ242を経た信号)を入力
し、インバータ232はパルス信号OSC2を出力す
る。NANDゲート213は、上記リングオシレータ
(A)の出力RO1の反転信号(インバータ243を経
た信号)とRO4の反転信号(インバータ244を経た
信号)を入力し、インバータ233はパルス信号OSC
3を出力する。NANDゲート214は、上記リングオ
シレータ(A)の出力RO1とRO4を入力し、インバ
ータ234はパルス信号OSC4を出力する。
【0013】上記図17の構成のパルス発生回路の出力
パルス信号OSC1〜4により、前記図16に示すよう
な波形のパルス信号出力が実現される。なお、パルス形
成回路(B)の最終段のインバータ231〜234それ
ぞれを構成する、図示しないCMOSインバータにおけ
るPチャネルMOSトランジスタは電源電位VCCに、
NチャネルMOSトランジスタは接地電位GNDに接続
されている。このため、上記パルス信号OSC1〜4の
パルス振幅(Vosc)はVCCになる。
パルス信号OSC1〜4により、前記図16に示すよう
な波形のパルス信号出力が実現される。なお、パルス形
成回路(B)の最終段のインバータ231〜234それ
ぞれを構成する、図示しないCMOSインバータにおけ
るPチャネルMOSトランジスタは電源電位VCCに、
NチャネルMOSトランジスタは接地電位GNDに接続
されている。このため、上記パルス信号OSC1〜4の
パルス振幅(Vosc)はVCCになる。
【0014】図15の回路構成の負電圧発生回路の動作
について図16の波形図を参照して説明する。ここで
は、ノードN2のレベルが下がる過程をt1〜t4の4
モードに分けて説明する。
について図16の波形図を参照して説明する。ここで
は、ノードN2のレベルが下がる過程をt1〜t4の4
モードに分けて説明する。
【0015】t1:パルス信号OSC1が下がる。これ
により、キャパシタC1とのカップリングによりノード
N1のレベルが下がる。また、トランジスタT20がオ
ンし、ノードN1とノードN20は同レベルになる。
により、キャパシタC1とのカップリングによりノード
N1のレベルが下がる。また、トランジスタT20がオ
ンし、ノードN1とノードN20は同レベルになる。
【0016】t2:パルス信号OSC2が上がる。これ
により、キャパシタC2とのカップリングによりノード
N2のレベルが上がる(N1<N2)。また、トランジ
スタT20がオフし、ノードN20はフローティングと
なる。
により、キャパシタC2とのカップリングによりノード
N2のレベルが上がる(N1<N2)。また、トランジ
スタT20がオフし、ノードN20はフローティングと
なる。
【0017】t3:パルス信号OSC4が下がる。これ
により、キャパシタC4とのカップリングによりノード
N20のレベルが下がる。また、トランジスタT2がオ
ンする。さらに、t2におけるN1<N2より、ノード
N2からノードN1に電流が流れ込み、ノードN2のレ
ベルが下がる。
により、キャパシタC4とのカップリングによりノード
N20のレベルが下がる。また、トランジスタT2がオ
ンする。さらに、t2におけるN1<N2より、ノード
N2からノードN1に電流が流れ込み、ノードN2のレ
ベルが下がる。
【0018】t4:OSC4が上がる。これにより、キ
ャパシタC4とのカップリングによりノードN20のレ
ベルが上がる。また、トランジスタT2がオフし、ノー
ドN2はフローティングとなる。
ャパシタC4とのカップリングによりノードN20のレ
ベルが上がる。また、トランジスタT2がオフし、ノー
ドN2はフローティングとなる。
【0019】このように、ノードN2は、転送用トラン
ジスタT2を介してノードN1に電流が流れ込むことに
よって、レベルが下がる。このときの電流は多い方が、
ノードN2のレベルはより下がることになる。
ジスタT2を介してノードN1に電流が流れ込むことに
よって、レベルが下がる。このときの電流は多い方が、
ノードN2のレベルはより下がることになる。
【0020】従って、トランジスタT2がオンするとき
のそのゲート電圧はできるだけ大きい方がよいことにな
るが、従来では上述のようにパルス信号(OSC4)の
振幅(Vosc)はVCCと同電位である。すなわち、
5Vを電源として、図15のパルス発生回路を動作さ
せ、振幅Voscが5Vのパルス信号を発生していた。
のそのゲート電圧はできるだけ大きい方がよいことにな
るが、従来では上述のようにパルス信号(OSC4)の
振幅(Vosc)はVCCと同電位である。すなわち、
5Vを電源として、図15のパルス発生回路を動作さ
せ、振幅Voscが5Vのパルス信号を発生していた。
【0021】図15における負電圧発生回路において、
VOUT=−10Vを得るためには、基板バイアス−1
0Vがかかる個所がある。例えば、転送用のPチャネル
MOSトランジスタT3は、図18に示すように、P型
基板(P-sub)上のNウェル(N-well )内に形成さ
れ、ソースより出力VOUTを得る。従って、VOUT
が−10Vのとき、トランジスタT3の構成が有する電
位関係は、P-sub電位=GNDであるので、順方向電圧
を避けるために、N-well 電位<GNDにすることはで
きない。N-well 電位=GNDとすると、トランジスタ
T3には−10Vのバックゲートバイアスがかかること
になる。
VOUT=−10Vを得るためには、基板バイアス−1
0Vがかかる個所がある。例えば、転送用のPチャネル
MOSトランジスタT3は、図18に示すように、P型
基板(P-sub)上のNウェル(N-well )内に形成さ
れ、ソースより出力VOUTを得る。従って、VOUT
が−10Vのとき、トランジスタT3の構成が有する電
位関係は、P-sub電位=GNDであるので、順方向電圧
を避けるために、N-well 電位<GNDにすることはで
きない。N-well 電位=GNDとすると、トランジスタ
T3には−10Vのバックゲートバイアスがかかること
になる。
【0022】この結果、図19に示されるように、バッ
クゲートバイアス効果により、上記転送用トランジスタ
T3のしきい電圧(Vth)はVthpとなり、3Vを
越えてしまう。このようなトランジスタT3がオンする
ためには、そのゲート,ソース間電圧VgsはVthp
より大きくなければならない。このときのVgsは、キ
ャパシタC5にOSC3のパルス信号を入力しているこ
とから、|Vgs|≦Voscの関係にある。従来で
は、パルス信号振幅Vsoc=VCC電位であるから、
低電源電圧化が進んだ場合、基板バイアス効果により上
昇する転送用トランジスタのしきい電圧は電源VCCよ
り大きくなり、負電位を転送できなくなってしまう危惧
がある。
クゲートバイアス効果により、上記転送用トランジスタ
T3のしきい電圧(Vth)はVthpとなり、3Vを
越えてしまう。このようなトランジスタT3がオンする
ためには、そのゲート,ソース間電圧VgsはVthp
より大きくなければならない。このときのVgsは、キ
ャパシタC5にOSC3のパルス信号を入力しているこ
とから、|Vgs|≦Voscの関係にある。従来で
は、パルス信号振幅Vsoc=VCC電位であるから、
低電源電圧化が進んだ場合、基板バイアス効果により上
昇する転送用トランジスタのしきい電圧は電源VCCよ
り大きくなり、負電位を転送できなくなってしまう危惧
がある。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体記憶装置
における負電圧発生回路の構成では、得ようとする負電
圧が低いほどバックゲートバイアスは大きくなり、転送
用のトランジスタのしきい電圧は上がる。従って、動作
電源電圧VCCが低いほど転送用のトランジスタのゲー
ト,ソース間電圧Vgsは小さくなる。つまり、VCC
の低電圧化が進むにつれ、発生できる負電位の絶対値は
低くなり、負電位の下限が高くなってしまうという問題
がある。このことはまた、高い正電位を発生する正電位
発生回路に対しても言えることであり、正電位の上限が
低くなるという問題をも引き起こすことが考えられる。
における負電圧発生回路の構成では、得ようとする負電
圧が低いほどバックゲートバイアスは大きくなり、転送
用のトランジスタのしきい電圧は上がる。従って、動作
電源電圧VCCが低いほど転送用のトランジスタのゲー
ト,ソース間電圧Vgsは小さくなる。つまり、VCC
の低電圧化が進むにつれ、発生できる負電位の絶対値は
低くなり、負電位の下限が高くなってしまうという問題
がある。このことはまた、高い正電位を発生する正電位
発生回路に対しても言えることであり、正電位の上限が
低くなるという問題をも引き起こすことが考えられる。
【0024】この発明は上記のような事情を考慮し、そ
の課題は、電源VCCの低電圧化が進んでも、高電位を
出力可能な半導体記憶装置及び高電圧発生回路を提供す
ることにある。
の課題は、電源VCCの低電圧化が進んでも、高電位を
出力可能な半導体記憶装置及び高電圧発生回路を提供す
ることにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体記憶装
置は、半導体基板上に電荷蓄積領域、その上に制御ゲー
トが設けられ、電荷蓄積領域の電荷の授受によりデータ
のプログラム及び消去を行うメモリセルと、少なくとも
前記メモリセルの制御ゲートに印加するための制御電圧
の一つを生成する負電圧発生回路とを具備し、前記負電
圧発生回路は、ドレインが第1のノードに、ゲートが第
2のノードに、ソースが第3のノードに接続された第1
のPチャネルMOSトランジスタと、一端が前記第1の
ノードに接続され、他端に第1の振幅を有するパルス信
号が与えられる第1の容量と、ドレインが前記第1のノ
ードに接続され、ゲートが前記第3のノードに接続さ
れ、ソースが前記第2のノードに接続された第2のPチ
ャネルMOSトランジスタと、一端が第2のノードに接
続され、他端に前記第1の振幅より大きい第2の振幅を
有するパルス信号が与えられる第2の容量とを含むこと
を特徴とする。
置は、半導体基板上に電荷蓄積領域、その上に制御ゲー
トが設けられ、電荷蓄積領域の電荷の授受によりデータ
のプログラム及び消去を行うメモリセルと、少なくとも
前記メモリセルの制御ゲートに印加するための制御電圧
の一つを生成する負電圧発生回路とを具備し、前記負電
圧発生回路は、ドレインが第1のノードに、ゲートが第
2のノードに、ソースが第3のノードに接続された第1
のPチャネルMOSトランジスタと、一端が前記第1の
ノードに接続され、他端に第1の振幅を有するパルス信
号が与えられる第1の容量と、ドレインが前記第1のノ
ードに接続され、ゲートが前記第3のノードに接続さ
れ、ソースが前記第2のノードに接続された第2のPチ
ャネルMOSトランジスタと、一端が第2のノードに接
続され、他端に前記第1の振幅より大きい第2の振幅を
有するパルス信号が与えられる第2の容量とを含むこと
を特徴とする。
【0026】この発明の電圧発生回路は、ドレインが第
1のノードに、ゲートが第2のノードに、ソースが第3
のノードに接続された第1のMOSトランジスタと、一
端が前記第1のノードに接続され、他端に第1の振幅を
有するパルス信号が与えられる第1の容量と、ドレイン
が前記第1のノードに接続され、ゲートが前記第3のノ
ードに接続され、ソースが前記第2のノードに接続され
た前記第1のMOSトランジスタと同一導電型の第2の
MOSトランジスタと、一端が第2のノードに接続さ
れ、他端に前記第1の振幅より大きい第2の振幅を有す
るパルス信号が与えられる第2の容量とを含むことを特
徴とする。
1のノードに、ゲートが第2のノードに、ソースが第3
のノードに接続された第1のMOSトランジスタと、一
端が前記第1のノードに接続され、他端に第1の振幅を
有するパルス信号が与えられる第1の容量と、ドレイン
が前記第1のノードに接続され、ゲートが前記第3のノ
ードに接続され、ソースが前記第2のノードに接続され
た前記第1のMOSトランジスタと同一導電型の第2の
MOSトランジスタと、一端が第2のノードに接続さ
れ、他端に前記第1の振幅より大きい第2の振幅を有す
るパルス信号が与えられる第2の容量とを含むことを特
徴とする。
【0027】この発明では、転送用のトランジスタとな
る第1のPチャネルMOSトランジスタ(または第1の
MOSトランジスタ)のゲートに振幅の大きなパルスを
与えることにより効率よく高い電圧を転送する。
る第1のPチャネルMOSトランジスタ(または第1の
MOSトランジスタ)のゲートに振幅の大きなパルスを
与えることにより効率よく高い電圧を転送する。
【0028】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の第1の実施形
態に係る半導体記憶装置の要部構成を示す回路ブロック
図である。図1のメモリデバイスは不揮発性半導体記憶
装置であり、例えば負電圧ゲート消去方式のフラッシュ
メモリである。
態に係る半導体記憶装置の要部構成を示す回路ブロック
図である。図1のメモリデバイスは不揮発性半導体記憶
装置であり、例えば負電圧ゲート消去方式のフラッシュ
メモリである。
【0029】メモリセルアレイ1は、不揮発性メモリセ
ル(MC)がマトリクス状に集積されている。すなわ
ち、メモリセルアレイ1内には、それぞれ複数のビット
線BL及びワード線WL(それぞれ1本のみ図示)と、
それぞれのフローティングゲートFG、コントロールゲ
ートCG、ソースS及びドレインDを有し、フローティ
ングゲートFGに電子を注入することでコントロールゲ
ートCGからみたしきい電圧が変化することによって、
データのプログラム、消去が電気的に行われる複数のメ
モリセル(フラッシュセル;1個のみ図示)MCが設け
られている。なお、各メモリセルMCのコントロールゲ
ートCGは、複数のワード線WLのうちの一つに接続さ
れている。また、各メモリセルMCのソースSは、例え
ばビット線単位、ワード線単位、もしくはブロック単位
で共通のソース線(図示せず)に接続されている。
ル(MC)がマトリクス状に集積されている。すなわ
ち、メモリセルアレイ1内には、それぞれ複数のビット
線BL及びワード線WL(それぞれ1本のみ図示)と、
それぞれのフローティングゲートFG、コントロールゲ
ートCG、ソースS及びドレインDを有し、フローティ
ングゲートFGに電子を注入することでコントロールゲ
ートCGからみたしきい電圧が変化することによって、
データのプログラム、消去が電気的に行われる複数のメ
モリセル(フラッシュセル;1個のみ図示)MCが設け
られている。なお、各メモリセルMCのコントロールゲ
ートCGは、複数のワード線WLのうちの一つに接続さ
れている。また、各メモリセルMCのソースSは、例え
ばビット線単位、ワード線単位、もしくはブロック単位
で共通のソース線(図示せず)に接続されている。
【0030】入出力制御回路2は、外部からのアドレス
信号を受けて内部アドレス信号を発生し、この内部アド
レス信号をロウデコーダ3、カラムデコーダ4、制御回
路5に供給すると共に、データのプログラム時に外部か
ら供給されるデータをデータレジスタ/センスアンプ6
に供給し、データ読み出し時にデータレジスタ/センス
アンプ6でセンスされるデータを外部に出力する。制御
回路5は、入出力制御回路2から内部アドレス信号を受
け、プログラム/消去/読み出しに応じてメモリセルの
各ノードが所定の電位関係となるように制御する。
信号を受けて内部アドレス信号を発生し、この内部アド
レス信号をロウデコーダ3、カラムデコーダ4、制御回
路5に供給すると共に、データのプログラム時に外部か
ら供給されるデータをデータレジスタ/センスアンプ6
に供給し、データ読み出し時にデータレジスタ/センス
アンプ6でセンスされるデータを外部に出力する。制御
回路5は、入出力制御回路2から内部アドレス信号を受
け、プログラム/消去/読み出しに応じてメモリセルの
各ノードが所定の電位関係となるように制御する。
【0031】上記ロウデコーダ3は上記内部アドレス信
号(内部ロウアドレス信号)に基いて、上記メモリセル
アレイ1内の複数のワード線WLを選択する。カラムゲ
ート7は上記カラムデコーダ4からのデコード出力に基
いて、上記メモリセルアレイ1内の複数のビット線BL
を選択する。データレジスタ/センスアンプ6は、デー
タのプログラム時に、上記メモリセルアレイ1内の選択
されたメモリセルからの読み出しデータをセンスする。
号(内部ロウアドレス信号)に基いて、上記メモリセル
アレイ1内の複数のワード線WLを選択する。カラムゲ
ート7は上記カラムデコーダ4からのデコード出力に基
いて、上記メモリセルアレイ1内の複数のビット線BL
を選択する。データレジスタ/センスアンプ6は、デー
タのプログラム時に、上記メモリセルアレイ1内の選択
されたメモリセルからの読み出しデータをセンスする。
【0032】負電圧を発生させる昇圧手段としての負電
圧発生回路は、昇圧回路8内に構成されている。例え
ば、VCC=3V単一電源の場合、前記図14に示され
るような、プログラム時のゲート電圧Vg(10V以
上)、ドレイン電圧Vd(5V)、及び消去時のソース
電圧Vs(5V)は、昇圧回路8内の各種の正電圧を発
生用の回路より、また、消去時のゲート電圧Vg(−1
0V)は昇圧回路8内の負電圧発生回路(8a)により
発生させる必要がある。
圧発生回路は、昇圧回路8内に構成されている。例え
ば、VCC=3V単一電源の場合、前記図14に示され
るような、プログラム時のゲート電圧Vg(10V以
上)、ドレイン電圧Vd(5V)、及び消去時のソース
電圧Vs(5V)は、昇圧回路8内の各種の正電圧を発
生用の回路より、また、消去時のゲート電圧Vg(−1
0V)は昇圧回路8内の負電圧発生回路(8a)により
発生させる必要がある。
【0033】上記負電圧発生回路8aの出力系の回路構
成は、前記図15と同様の構成になる(主な個所は同一
の符号を付した)。この発明では、転送用のPチャネル
MOSトランジスタT1,T2,T3のゲートに、例え
ば外部電源電圧よりも振幅の大きな電圧、外部電源VC
Cを昇圧したVCCH系の振幅を有するパルス信号を与
える構成とし、外部電源が低電圧化しても効率よく高い
電圧を転送出力することができる。
成は、前記図15と同様の構成になる(主な個所は同一
の符号を付した)。この発明では、転送用のPチャネル
MOSトランジスタT1,T2,T3のゲートに、例え
ば外部電源電圧よりも振幅の大きな電圧、外部電源VC
Cを昇圧したVCCH系の振幅を有するパルス信号を与
える構成とし、外部電源が低電圧化しても効率よく高い
電圧を転送出力することができる。
【0034】図1において、負電圧発生回路8aは、接
地電位と出力との間に転送用のPチャネルMOSトラン
ジスタT1,T2,T3の電流通路が直列に接続されて
いる。これらトランジスタの直列接続間のノードにそれ
ぞれキャパシタC1,C2の一方電極が接続されてい
る。キャパシタC1,C2の他方の電極には、それぞれ
例えば、外部電源に基く第1の振幅を有するパルス信号
(OSC1,OSC2)が供給される。トランジスタT
1,T2,T3の各ゲートはキャパシタC3,C4,C
5それぞれの一方電極が接続されている。キャパシタC
3,C4,C5各々の他方の電極には、それぞれ第1の
振幅より大きい、例えば外部電源より高い電圧VCCH
に基く第2の振幅を有するパルス信号(OSC30,O
SC40,OSC30)が供給される。
地電位と出力との間に転送用のPチャネルMOSトラン
ジスタT1,T2,T3の電流通路が直列に接続されて
いる。これらトランジスタの直列接続間のノードにそれ
ぞれキャパシタC1,C2の一方電極が接続されてい
る。キャパシタC1,C2の他方の電極には、それぞれ
例えば、外部電源に基く第1の振幅を有するパルス信号
(OSC1,OSC2)が供給される。トランジスタT
1,T2,T3の各ゲートはキャパシタC3,C4,C
5それぞれの一方電極が接続されている。キャパシタC
3,C4,C5各々の他方の電極には、それぞれ第1の
振幅より大きい、例えば外部電源より高い電圧VCCH
に基く第2の振幅を有するパルス信号(OSC30,O
SC40,OSC30)が供給される。
【0035】また、各PチャネルMOSトランジスタT
10,T20,T30は、その電流通路がトランジスタ
T1,T2,T3それぞれのゲート,ドレイン間に接続
されている。トランジスタT10,T20,T30それ
ぞれのゲートは、トランジスタT1,T2,T3の各ソ
ースに接続されている。すなわち、トランジスタT1
0,T20,T30はダイオード動作するトランジスタ
T1,T2,T3それぞれのしきい電圧分を補償するた
めに設けられている。
10,T20,T30は、その電流通路がトランジスタ
T1,T2,T3それぞれのゲート,ドレイン間に接続
されている。トランジスタT10,T20,T30それ
ぞれのゲートは、トランジスタT1,T2,T3の各ソ
ースに接続されている。すなわち、トランジスタT1
0,T20,T30はダイオード動作するトランジスタ
T1,T2,T3それぞれのしきい電圧分を補償するた
めに設けられている。
【0036】図2は、この発明の第2の実施形態に係
る、図1の負電圧発生回路8aを動作させるためのパル
ス信号OSC1,OSC2,OSC30,OSC40を
発生するパルス発生回路の一例を示す回路図である。ま
た、図3は、このパルス発生回路の出力パルス波形図で
ある。
る、図1の負電圧発生回路8aを動作させるためのパル
ス信号OSC1,OSC2,OSC30,OSC40を
発生するパルス発生回路の一例を示す回路図である。ま
た、図3は、このパルス発生回路の出力パルス波形図で
ある。
【0037】図2において、リングオシレータ(A)は
前記図17で示すものと変わらないが、その出力を任意
の波形に形成するパルス形成回路(B’)が一部異なっ
ている。この発明に関してパルス形成回路(B’)は、
前記図17に示したパルス形成回路(B)と比べてパル
ス信号OSC30,OSC40を出力する回路が異なっ
ており、電圧変換回路251,252を設けている。す
なわち、リングオシレータ(A)から発せられた、信号
RO1とインバータ243を介した相補信号、及び、信
号RO4とインバータ244を介した相補信号を、昇圧
電位VCCHへの電圧変換回路251,252にそれぞ
れ入力する。そして、それ以降に直列接続される、NA
NDゲート216、インバータ226,236の電源を
上記昇圧電位VCCHとしている。すなわち、図示しな
いが、NANDゲート216、インバータ226,23
6を構成するそれぞれのPチャネルMOSトランジスタ
の電源をVCCHに接続している。これにより、通常な
らパルス振幅(Vosc)がVCCの外部電源に基くレ
ベルであるところを、Vosc=VCCH(例えば、外
部電源の昇圧電位)のパルス振幅を得ることができる
(図3)。
前記図17で示すものと変わらないが、その出力を任意
の波形に形成するパルス形成回路(B’)が一部異なっ
ている。この発明に関してパルス形成回路(B’)は、
前記図17に示したパルス形成回路(B)と比べてパル
ス信号OSC30,OSC40を出力する回路が異なっ
ており、電圧変換回路251,252を設けている。す
なわち、リングオシレータ(A)から発せられた、信号
RO1とインバータ243を介した相補信号、及び、信
号RO4とインバータ244を介した相補信号を、昇圧
電位VCCHへの電圧変換回路251,252にそれぞ
れ入力する。そして、それ以降に直列接続される、NA
NDゲート216、インバータ226,236の電源を
上記昇圧電位VCCHとしている。すなわち、図示しな
いが、NANDゲート216、インバータ226,23
6を構成するそれぞれのPチャネルMOSトランジスタ
の電源をVCCHに接続している。これにより、通常な
らパルス振幅(Vosc)がVCCの外部電源に基くレ
ベルであるところを、Vosc=VCCH(例えば、外
部電源の昇圧電位)のパルス振幅を得ることができる
(図3)。
【0038】ここで懸念されるのが、パルス信号OSC
30,OSC40のVoscをVCCHにすることによ
るVCCHの消費電流の増加であるが、キャパシタC
3,C4,C5は、転送用トランジスタT1,T2,T
3のゲート電圧を下げるためだけなので、容量はキャパ
シタC1,C2に比べて小さくなっている。これによ
り、パルス信号OSC30,OSC40のVoscをV
CCHにすることによる消費電流増加は少なくてすむ。
30,OSC40のVoscをVCCHにすることによ
るVCCHの消費電流の増加であるが、キャパシタC
3,C4,C5は、転送用トランジスタT1,T2,T
3のゲート電圧を下げるためだけなので、容量はキャパ
シタC1,C2に比べて小さくなっている。これによ
り、パルス信号OSC30,OSC40のVoscをV
CCHにすることによる消費電流増加は少なくてすむ。
【0039】図4は、上記昇圧電位VCCHを生成する
昇圧回路(正電圧発生回路)の例を示す回路ブロック図
である。8bの回路のチャージポンプにより、電源電圧
VCCを、それより高い電位VCCHに昇圧する。レベ
ル検知回路8b−1は、この昇圧電位VCCHをモニタ
するように8bのチャージポンプ動作をフィードバック
制御して、昇圧電位VCCHの安定に寄与する。
昇圧回路(正電圧発生回路)の例を示す回路ブロック図
である。8bの回路のチャージポンプにより、電源電圧
VCCを、それより高い電位VCCHに昇圧する。レベ
ル検知回路8b−1は、この昇圧電位VCCHをモニタ
するように8bのチャージポンプ動作をフィードバック
制御して、昇圧電位VCCHの安定に寄与する。
【0040】図5は、図2中の電圧変換回路251また
は252の具体的構成例を示す回路図である。クロスカ
ップル方式のレベルシフタにより構成される。PTr
1,2はPチャネルMOSトランジスタ、NTr1,2
はNチャネルMOSトランジスタを示す。
は252の具体的構成例を示す回路図である。クロスカ
ップル方式のレベルシフタにより構成される。PTr
1,2はPチャネルMOSトランジスタ、NTr1,2
はNチャネルMOSトランジスタを示す。
【0041】上記第1の実施形態に第2の実施形態に示
したような回路を適用することを考慮すると、VCC=
3V単一電源の場合には、メモリセルのソース電圧を利
用することができる。すなわち、消去時は負電圧だけで
なく、メモリセルのソース電圧Vs=5Vを昇圧回路
(8)で生成している(図14参照)。この昇圧電位5
Vを用いることにより、転送用トランジスタT1,T
2,T3の各ゲートへのパルス振幅を5Vとする。この
結果、VCCが5V電源であるときと同等のゲート,ソ
ース間電圧Vgsを転送用トランジスタに印加すること
ができる。これにより、外部電源が低電圧化しても効率
よく高い電圧を転送出力することができる。
したような回路を適用することを考慮すると、VCC=
3V単一電源の場合には、メモリセルのソース電圧を利
用することができる。すなわち、消去時は負電圧だけで
なく、メモリセルのソース電圧Vs=5Vを昇圧回路
(8)で生成している(図14参照)。この昇圧電位5
Vを用いることにより、転送用トランジスタT1,T
2,T3の各ゲートへのパルス振幅を5Vとする。この
結果、VCCが5V電源であるときと同等のゲート,ソ
ース間電圧Vgsを転送用トランジスタに印加すること
ができる。これにより、外部電源が低電圧化しても効率
よく高い電圧を転送出力することができる。
【0042】図6は、この発明の第3の実施形態に係
る、負電圧発生回路の変形例を示す回路図である。上記
第2の実施形態における昇圧電位は、消去時のメモリセ
ルのソース電圧Vsの電位を供給するために昇圧してい
るので、長時間一定の高電圧で電流供給する必要があ
る。このため、負電圧発生回路と同様のチャージポンプ
動作により昇圧電位を発生している(図4参照)。しか
し、負電圧発生回路のためだけに上記昇圧電位を使用す
るなら、長時間昇圧する必要はない。要は、転送用トラ
ンジスタがオンする間だけ昇圧していればよい。このこ
とから、ブートストラップ回路により昇圧した電位をパ
ルス信号の振幅Voscにすることもできる。
る、負電圧発生回路の変形例を示す回路図である。上記
第2の実施形態における昇圧電位は、消去時のメモリセ
ルのソース電圧Vsの電位を供給するために昇圧してい
るので、長時間一定の高電圧で電流供給する必要があ
る。このため、負電圧発生回路と同様のチャージポンプ
動作により昇圧電位を発生している(図4参照)。しか
し、負電圧発生回路のためだけに上記昇圧電位を使用す
るなら、長時間昇圧する必要はない。要は、転送用トラ
ンジスタがオンする間だけ昇圧していればよい。このこ
とから、ブートストラップ回路により昇圧した電位をパ
ルス信号の振幅Voscにすることもできる。
【0043】図6において、負電圧発生回路8cは、前
記図15の負電圧発生回路と比べて、キャパシタC3,
C4,C5の各他方電極とパルス信号入力との間に、ブ
ートストラップ回路61,62,63がそれぞれ設けら
れている。また、転送用トランジスタT3のソースにキ
ャパシタC6の一方電極が接続され、キャパシタC6の
他方電極はパルス信号OSC1が供給される。
記図15の負電圧発生回路と比べて、キャパシタC3,
C4,C5の各他方電極とパルス信号入力との間に、ブ
ートストラップ回路61,62,63がそれぞれ設けら
れている。また、転送用トランジスタT3のソースにキ
ャパシタC6の一方電極が接続され、キャパシタC6の
他方電極はパルス信号OSC1が供給される。
【0044】図7(a)は、図6のブートストラップ回
路61〜63のうちの一つを具体的に示す回路図であ
る。電源VCCと接地電位GNDとの間にNチャネルM
OSトランジスタ601,602が直列に接続されてい
る。このトランジスタ601,602のソース,ドレイ
ン接続点は出力OUTにつながる。入力INは、トラン
ジスタ602のゲートに供給されると共に、インバータ
603を介してトランジスタ601のゲートに供給され
る。また、入力INは、遅延回路604、インバータ6
05を介してキャパシタ606の一方電極に接続され
る。キャパシタ606の他方電極は出力OUTに接続さ
れている。
路61〜63のうちの一つを具体的に示す回路図であ
る。電源VCCと接地電位GNDとの間にNチャネルM
OSトランジスタ601,602が直列に接続されてい
る。このトランジスタ601,602のソース,ドレイ
ン接続点は出力OUTにつながる。入力INは、トラン
ジスタ602のゲートに供給されると共に、インバータ
603を介してトランジスタ601のゲートに供給され
る。また、入力INは、遅延回路604、インバータ6
05を介してキャパシタ606の一方電極に接続され
る。キャパシタ606の他方電極は出力OUTに接続さ
れている。
【0045】図7(a)のブートストラップ回路の動作
について、図7(b)の波形図を参照して説明する。図
7(a)においてトランジスタ601のゲートをノード
N7、出力OUTにつながるノードをN8、インバータ
605の出力ノードをN9とする。入力INが“H”か
ら“L”になると、N7は“L”から“H”になる。こ
れにより、トランジスタ601がオンし、ノードN8の
電位は、トランジスタ601のしきい電圧をVthnと
すると、(VCC−Vthn)電位になる。ノードN9
は、入力INが切り替わった当初は“L”レベルにある
が、遅延回路604を経た所定時間遅延後、“H”レベ
ルになる。このとき、ノードN8はキャパシタ606と
のカップリングでVCC+(VCC−Vthn)にする
ことができる。
について、図7(b)の波形図を参照して説明する。図
7(a)においてトランジスタ601のゲートをノード
N7、出力OUTにつながるノードをN8、インバータ
605の出力ノードをN9とする。入力INが“H”か
ら“L”になると、N7は“L”から“H”になる。こ
れにより、トランジスタ601がオンし、ノードN8の
電位は、トランジスタ601のしきい電圧をVthnと
すると、(VCC−Vthn)電位になる。ノードN9
は、入力INが切り替わった当初は“L”レベルにある
が、遅延回路604を経た所定時間遅延後、“H”レベ
ルになる。このとき、ノードN8はキャパシタ606と
のカップリングでVCC+(VCC−Vthn)にする
ことができる。
【0046】図6におけるブートストラップ回路61〜
63への入力信号F1,F2は専用の回路から発生させ
てもよいが、前記図17で示したパルス発生回路から発
生するOSC3,OSC4の各反転信号をそれぞれ入力
信号F1,F2とする構成もある。
63への入力信号F1,F2は専用の回路から発生させ
てもよいが、前記図17で示したパルス発生回路から発
生するOSC3,OSC4の各反転信号をそれぞれ入力
信号F1,F2とする構成もある。
【0047】すなわち、図8は、上記入力信号F1,F
2の発生を含んだパルス発生回路の一例の構成を示す回
路図である。前記図17と比べてパルス形成回路(B)
におけるインバータ233の出力にインバータ263が
接続され、インバータ234の出力にインバータ264
が接続される点が異なり、他は同様の構成のため同一の
符号を付して説明は省略する。インバータ263の出力
は信号F1、インバータ264の出力は信号F2とな
る。
2の発生を含んだパルス発生回路の一例の構成を示す回
路図である。前記図17と比べてパルス形成回路(B)
におけるインバータ233の出力にインバータ263が
接続され、インバータ234の出力にインバータ264
が接続される点が異なり、他は同様の構成のため同一の
符号を付して説明は省略する。インバータ263の出力
は信号F1、インバータ264の出力は信号F2とな
る。
【0048】このような信号の入力によれば、図6の構
成の負電圧発生回路8cにおける、パルス信号OSC
1,2及びブートストラップ回路61〜63の出力OU
T61〜63は、図9の波形図に示すようになり、転送
用のPチャネルMOSトランジスタT1,T2,T3の
ゲートに、例えば外部電源電圧よりも振幅の大きなパル
ス信号(ブートストラップ昇圧電圧の振幅を有するパル
ス信号)を与える構成となる。従って、上記第1の実施
形態と同様に、外部電源が低電圧化しても効率よく高い
電圧を転送出力することができる。
成の負電圧発生回路8cにおける、パルス信号OSC
1,2及びブートストラップ回路61〜63の出力OU
T61〜63は、図9の波形図に示すようになり、転送
用のPチャネルMOSトランジスタT1,T2,T3の
ゲートに、例えば外部電源電圧よりも振幅の大きなパル
ス信号(ブートストラップ昇圧電圧の振幅を有するパル
ス信号)を与える構成となる。従って、上記第1の実施
形態と同様に、外部電源が低電圧化しても効率よく高い
電圧を転送出力することができる。
【0049】図10は、この発明の第4の実施形態に係
る、正電圧発生回路の構成を示す回路図である。この正
電圧発生回路は、例えば前記図1の構成の昇圧回路8内
の正電圧発生回路として適用される。すなわち、外部電
源VCCがより低電圧化した場合、例えば、プログラム
時のゲート電圧Vgの高電圧をこの正電圧発生回路によ
り生成する。
る、正電圧発生回路の構成を示す回路図である。この正
電圧発生回路は、例えば前記図1の構成の昇圧回路8内
の正電圧発生回路として適用される。すなわち、外部電
源VCCがより低電圧化した場合、例えば、プログラム
時のゲート電圧Vgの高電圧をこの正電圧発生回路によ
り生成する。
【0050】図10において、正電圧発生回路8dは、
電源電位と出力VOUTとの間に転送用のNチャネルM
OSトランジスタQ1,Q2,Q3の電流通路が直列に
接続されている。これらトランジスタの直列接続間のノ
ードにそれぞれキャパシタC1,C2の一方電極が接続
されている。キャパシタC1,C2の他方の電極には、
それぞれ例えば、外部電源に基く第1の振幅を有するパ
ルス信号(OSC5,OSC6)が供給される。トラン
ジスタQ1,Q2,Q3の各ゲートはキャパシタC3,
C4,C5それぞれの一方電極が接続されている。キャ
パシタC3,C4,C5各々の他方の電極には、それぞ
れ第1の振幅より大きい、例えば外部電源より高い電圧
VCCHに基く第2の振幅を有するパルス信号(OSC
7,OSC8,OSC7)が供給される。
電源電位と出力VOUTとの間に転送用のNチャネルM
OSトランジスタQ1,Q2,Q3の電流通路が直列に
接続されている。これらトランジスタの直列接続間のノ
ードにそれぞれキャパシタC1,C2の一方電極が接続
されている。キャパシタC1,C2の他方の電極には、
それぞれ例えば、外部電源に基く第1の振幅を有するパ
ルス信号(OSC5,OSC6)が供給される。トラン
ジスタQ1,Q2,Q3の各ゲートはキャパシタC3,
C4,C5それぞれの一方電極が接続されている。キャ
パシタC3,C4,C5各々の他方の電極には、それぞ
れ第1の振幅より大きい、例えば外部電源より高い電圧
VCCHに基く第2の振幅を有するパルス信号(OSC
7,OSC8,OSC7)が供給される。
【0051】また、各NチャネルMOSトランジスタQ
10,Q20,Q30は、その電流通路がトランジスタ
Q1,Q2,Q3それぞれのゲート,ドレイン間に接続
されている。トランジスタQ10,Q20,Q30それ
ぞれのゲートは、トランジスタQ1,Q2,Q3の各ソ
ースに接続されている。すなわち、トランジスタQ1
0,Q20,Q30はダイオード動作するトランジスタ
Q1,Q2,Q3それぞれのしきい電圧分を補償するた
めに設けられている。
10,Q20,Q30は、その電流通路がトランジスタ
Q1,Q2,Q3それぞれのゲート,ドレイン間に接続
されている。トランジスタQ10,Q20,Q30それ
ぞれのゲートは、トランジスタQ1,Q2,Q3の各ソ
ースに接続されている。すなわち、トランジスタQ1
0,Q20,Q30はダイオード動作するトランジスタ
Q1,Q2,Q3それぞれのしきい電圧分を補償するた
めに設けられている。
【0052】図11は、図10の正電圧発生回路に各々
入力されるパルス信号の波形図である。これらパルス信
号OSC5,OSC6,OSC7,OSC8は、前記図
3に示した図1の負電圧発生回路8aを動作させるため
のパルス信号OSC1,OSC2,OSC30,OSC
40と逆相関係にある。従って、前記図2のパルス発生
回路の出力を反転させるようにリングオシレータAまた
はパルス形成回路B’を変更すれば、容易にパルス信号
OSC5,OSC6,OSC7,OSC8が得られる。
このような構成によれば、転送用のNチャネルMOSト
ランジスタQ1,Q2,Q3のゲートに、外部電源VC
Cを昇圧したVCCH系の振幅を有するパルス信号が与
えられることになり、外部電源が低電圧化しても効率よ
く高い電圧を転送出力することができる。
入力されるパルス信号の波形図である。これらパルス信
号OSC5,OSC6,OSC7,OSC8は、前記図
3に示した図1の負電圧発生回路8aを動作させるため
のパルス信号OSC1,OSC2,OSC30,OSC
40と逆相関係にある。従って、前記図2のパルス発生
回路の出力を反転させるようにリングオシレータAまた
はパルス形成回路B’を変更すれば、容易にパルス信号
OSC5,OSC6,OSC7,OSC8が得られる。
このような構成によれば、転送用のNチャネルMOSト
ランジスタQ1,Q2,Q3のゲートに、外部電源VC
Cを昇圧したVCCH系の振幅を有するパルス信号が与
えられることになり、外部電源が低電圧化しても効率よ
く高い電圧を転送出力することができる。
【0053】上記各実施の形態によれば、第1に、特に
負電圧ゲート消去方式のフラッシュメモリの低電源電圧
化に対して何等支障のない負電圧発生回路が構成でき
る。すなわち、転送用トランジスタのゲート電圧のパル
ス振幅で出力電位を下げる構成において、そのパルス振
幅VoscをVCCから昇圧電位にする回路を設けるこ
とにより、図12に示すように、従来に比べて、発生で
きる負電位の下限を広げることができる。さらに、転送
用トランジスタの相互コンダクタンスgmが大きくなる
ので、転送効率が上がり、より速く負電位を発生するこ
とができる。第2に、上記を応用して、さらなる低電源
電圧化に対する正電圧発生回路の昇圧系においてこの発
明を適用すれば、より高速に確実に昇圧出力が得られる
構成を実現できる。
負電圧ゲート消去方式のフラッシュメモリの低電源電圧
化に対して何等支障のない負電圧発生回路が構成でき
る。すなわち、転送用トランジスタのゲート電圧のパル
ス振幅で出力電位を下げる構成において、そのパルス振
幅VoscをVCCから昇圧電位にする回路を設けるこ
とにより、図12に示すように、従来に比べて、発生で
きる負電位の下限を広げることができる。さらに、転送
用トランジスタの相互コンダクタンスgmが大きくなる
ので、転送効率が上がり、より速く負電位を発生するこ
とができる。第2に、上記を応用して、さらなる低電源
電圧化に対する正電圧発生回路の昇圧系においてこの発
明を適用すれば、より高速に確実に昇圧出力が得られる
構成を実現できる。
【0054】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
負電圧発生回路、または正電圧発生回路の転送用トラン
ジスタのゲートに昇圧電圧の振幅を有するパルス信号が
入力されることにより、低電源電圧化したあらゆるメモ
リデバイスに対し、必要とされる高電圧が高速に生成可
能になる半導体記憶装置を提供することができる。
負電圧発生回路、または正電圧発生回路の転送用トラン
ジスタのゲートに昇圧電圧の振幅を有するパルス信号が
入力されることにより、低電源電圧化したあらゆるメモ
リデバイスに対し、必要とされる高電圧が高速に生成可
能になる半導体記憶装置を提供することができる。
【図1】この発明の第1の実施形態に係る半導体記憶装
置の要部構成を示す回路ブロック図。
置の要部構成を示す回路ブロック図。
【図2】この発明の第2の実施形態に係る、図1の負電
圧発生回路を動作させるためのパルス信号を発生するパ
ルス発生回路の一例を示す回路図。
圧発生回路を動作させるためのパルス信号を発生するパ
ルス発生回路の一例を示す回路図。
【図3】図2のパルス発生回路の出力パルス波形図。
【図4】図2中の昇圧電位を生成する昇圧回路の例を示
す回路ブロック図。
す回路ブロック図。
【図5】図2中の電圧変換回路の具体的構成例を示す回
路図。
路図。
【図6】この発明の第3の実施形態に係る、負電圧発生
回路の変形例を示す回路図。
回路の変形例を示す回路図。
【図7】(a)は、図6中のブートストラップ回路のう
ちの一つを具体的に示す回路図、(b)は、(a)の構
成の回路の各部の波形図。
ちの一つを具体的に示す回路図、(b)は、(a)の構
成の回路の各部の波形図。
【図8】図6へ入力するパルス信号を生成するパルス発
生回路の一例の構成を示す回路図。
生回路の一例の構成を示す回路図。
【図9】図6の負電圧発生回路における各部の波形図。
【図10】この発明の第4の実施形態に係る、正電圧発
生回路の構成を示す回路図。
生回路の構成を示す回路図。
【図11】図10の構成の回路に各々入力されるパルス
信号の波形図。
信号の波形図。
【図12】この発明と従来の技術における比較を示す時
間に対する負電圧発生の特性図。
間に対する負電圧発生の特性図。
【図13】一般的なフラッシュメモリのセルの概念図。
【図14】図13に対するデータの読み出し、プログラ
ム、消去時の各部に印加する電圧例を示す図。
ム、消去時の各部に印加する電圧例を示す図。
【図15】従来の半導体記憶装置に用いられる負電圧発
生回路の構成を示す回路図。
生回路の構成を示す回路図。
【図16】図15の構成の動作を制御する入力信号の波
形図。
形図。
【図17】図16の各パルス信号を生成するパルス発生
回路の一例を示す回路図。
回路の一例を示す回路図。
【図18】図15中の一部のトランジスタを示す概念
図。
図。
【図19】図18のトランジスタのバックゲートバイア
ス効果によるしきい電圧の変動を示す特性図。
ス効果によるしきい電圧の変動を示す特性図。
1…メモリセルアレイ 2…入出力制御回路 3…ロウデコーダ 4…カラムデコーダ 5…制御回路 6…データレジスタ/センスアンプ 7…カラムゲート 8…昇圧回路 8a,8c…負電圧発生回路 8b,8d…正電圧発生回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渥美 滋 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (10)
- 【請求項1】 半導体基板上に電荷蓄積領域、その上に
制御ゲートが設けられ、電荷蓄積領域の電荷の授受によ
りデータのプログラム及び消去を行うメモリセルと、 少なくとも前記メモリセルの制御ゲートに印加するため
の制御電圧の一つを生成する負電圧発生回路とを具備
し、 前記負電圧発生回路は、 ドレインが第1のノードに、ゲートが第2のノードに、
ソースが第3のノードに接続された第1のPチャネルM
OSトランジスタと、 一端が前記第1のノードに接続され、他端に第1の振幅
を有するパルス信号が与えられる第1の容量と、 ドレインが前記第1のノードに接続され、ゲートが前記
第3のノードに接続され、ソースが前記第2のノードに
接続された第2のPチャネルMOSトランジスタと、 一端が第2のノードに接続され、他端に前記第1の振幅
より大きい第2の振幅を有するパルス信号が与えられる
第2の容量とを含むことを特徴とした半導体記憶装置。 - 【請求項2】 前記第2の振幅を有するパルス信号は、
データの消去動作時のメモリセルのソース電位と実質的
に同じレベルに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。 - 【請求項3】 前記第1の振幅を有するパルス信号を生
成するためのパルス発生回路と、 前記第2の振幅を有するパルス信号を生成するブートス
トラップ回路とを具備し、 前記パルス発生回路の出力をブートストラップ回路のイ
ネーブル信号に用いたことを特徴とする請求項1記載の
半導体記憶装置。 - 【請求項4】 半導体基板上に電荷蓄積領域、その上に
制御ゲートが設けられ、電荷蓄積領域の電荷の授受によ
りデータのプログラム及び消去を行うメモリセルと、 少なくとも前記メモリセルの制御ゲートに印加するため
の制御電圧の一つを生成する正電圧発生回路とを具備
し、 前記正電圧発生回路は、 ドレインが第1のノードに、ゲートが第2のノードに、
ソースが第3のノードに接続された第1のNチャネルM
OSトランジスタと、 一端が前記第1のノードに接続され、他端に第1の振幅
を有するパルス信号が与えられる第1の容量と、 ドレインが前記第1のノードに接続され、ゲートが前記
第3のノードに接続され、ソースが前記第2のノードに
接続された第2のNチャネルMOSトランジスタと、 一端が第2のノードに接続され、他端に前記第1の振幅
より大きい第2の振幅を有するパルス信号が与えられる
第2の容量とを含むことを特徴とした半導体記憶装置。 - 【請求項5】 外部電源を内部で昇圧する昇圧回路を具
備し、前記第1の振幅を有するパルス信号は前記外部電
源の電位と実質的に同じレベルにされ、前記第2の振幅
を有するパルス信号は前記外部電源を内部昇圧した昇圧
電位と実質的に同じレベルにされていることを特徴とし
た請求項1または請求項4いずれか一つに記載の半導体
記憶装置。 - 【請求項6】 ブートストラップ回路を具備し、前記第
2の振幅を有するパルス信号は、このブートストラップ
回路で発生した昇圧電位と実質的に同じレベルにされて
いることを特徴とする請求項1または請求項4いずれか
一つに記載の半導体記憶装置。 - 【請求項7】 外部電源を内部で昇圧する昇圧回路と、 前記第1、第2の振幅を有する各パルス信号を生成する
ためのパルス発生回路を具備し、 前記パルス発生回路の一部が前記第2の振幅を有するパ
ルス信号を生成するため前記昇圧回路による昇圧電位を
電源とした電圧変換回路を含んでこの昇圧電位の電源系
の回路を構成していることを特徴とした請求項1または
請求項4いずれか一つに記載の半導体記憶装置。 - 【請求項8】 ドレインが第1のノードに、ゲートが第
2のノードに、ソースが第3のノードに接続された第1
のMOSトランジスタと、 一端が前記第1のノードに接続され、他端に第1の振幅
を有するパルス信号が与えられる第1の容量と、 ドレインが前記第1のノードに接続され、ゲートが前記
第3のノードに接続され、ソースが前記第2のノードに
接続された前記第1のMOSトランジスタと同一導電型
の第2のMOSトランジスタと、 一端が第2のノードに接続され、他端に前記第1の振幅
より大きい第2の振幅を有するパルス信号が与えられる
第2の容量とを含むことを特徴とした電圧発生回路。 - 【請求項9】 外部電源を内部で昇圧する昇圧回路を具
備し、前記第1の振幅を有するパルス信号は前記外部電
源の電位と実質的に同じレベルにされ、前記第2の振幅
を有するパルス信号は前記外部電源を内部昇圧した昇圧
電位と実質的に同じレベルにされていることを特徴とし
た請求項8記載の電圧発生回路。 - 【請求項10】 ブートストラップ回路を具備し、前記
第2の振幅を有するパルス信号は、このブートストラッ
プ回路で発生した昇圧電位と実質的に同じレベルにされ
ていることを特徴とする請求項8記載の電圧発生回路。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20154297A JPH1145978A (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | 半導体記憶装置及び電圧発生回路 |
US09/031,350 US5986935A (en) | 1997-07-28 | 1998-02-27 | Semiconductor memory device with high voltage generation circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20154297A JPH1145978A (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | 半導体記憶装置及び電圧発生回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1145978A true JPH1145978A (ja) | 1999-02-16 |
Family
ID=16442782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20154297A Abandoned JPH1145978A (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | 半導体記憶装置及び電圧発生回路 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5986935A (ja) |
JP (1) | JPH1145978A (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3693505B2 (ja) * | 1998-08-07 | 2005-09-07 | 富士通株式会社 | 昇圧比を変更するメモリデバイス |
KR100347531B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2002-08-03 | 주식회사 하이닉스반도체 | 플래시 메모리의 워드라인 바이어스 제어회로 |
KR100394757B1 (ko) * | 2000-09-21 | 2003-08-14 | 가부시끼가이샤 도시바 | 반도체 장치 |
US6510394B2 (en) * | 2001-02-02 | 2003-01-21 | Texas Instruments Incorporated | Charge pump with switched capacitor feedback |
US6963103B2 (en) * | 2001-08-30 | 2005-11-08 | Micron Technology, Inc. | SRAM cells with repressed floating gate memory, low tunnel barrier interpoly insulators |
JP2003091998A (ja) * | 2001-09-19 | 2003-03-28 | Seiko Epson Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
JP2003208794A (ja) * | 2002-01-10 | 2003-07-25 | Seiko Epson Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
US7177190B2 (en) * | 2004-11-26 | 2007-02-13 | Aplus Flash Technology, Inc. | Combination nonvolatile integrated memory system using a universal technology most suitable for high-density, high-flexibility and high-security sim-card, smart-card and e-passport applications |
US8072256B2 (en) * | 2007-09-14 | 2011-12-06 | Mosaid Technologies Incorporated | Dynamic random access memory and boosted voltage producer therefor |
TWI501226B (zh) * | 2011-05-20 | 2015-09-21 | Semiconductor Energy Lab | 記憶體裝置及驅動記憶體裝置的方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6445157A (en) * | 1987-08-13 | 1989-02-17 | Toshiba Corp | Semiconductor integrated circuit |
FR2696598B1 (fr) * | 1992-10-01 | 1994-11-04 | Sgs Thomson Microelectronics | Circuit élévateur de tension de type pompe de charge avec oscillateur bootstrapé. |
JP3643385B2 (ja) * | 1993-05-19 | 2005-04-27 | 株式会社東芝 | 半導体回路装置 |
US5446408A (en) * | 1993-09-10 | 1995-08-29 | Intel Corporation | Method and apparatus for providing selectable sources of voltage |
US5422586A (en) * | 1993-09-10 | 1995-06-06 | Intel Corporation | Apparatus for a two phase bootstrap charge pump |
JP2718375B2 (ja) * | 1994-09-30 | 1998-02-25 | 日本電気株式会社 | チャージポンプ回路 |
JP3167904B2 (ja) * | 1994-12-27 | 2001-05-21 | 日本鋼管株式会社 | 電圧昇圧回路 |
JPH09198887A (ja) * | 1996-01-12 | 1997-07-31 | Nec Corp | 高電圧発生回路 |
US5734290A (en) * | 1996-03-15 | 1998-03-31 | National Science Council Of R.O.C. | Charge pumping circuit having cascaded stages receiving two clock signals |
US5818289A (en) * | 1996-07-18 | 1998-10-06 | Micron Technology, Inc. | Clocking scheme and charge transfer switch for increasing the efficiency of a charge pump or other circuit |
-
1997
- 1997-07-28 JP JP20154297A patent/JPH1145978A/ja not_active Abandoned
-
1998
- 1998-02-27 US US09/031,350 patent/US5986935A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5986935A (en) | 1999-11-16 |
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