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JPS6124094A - Memory device for semiconductor - Google Patents

Memory device for semiconductor

Info

Publication number
JPS6124094A
JPS6124094A JP14238084A JP14238084A JPS6124094A JP S6124094 A JPS6124094 A JP S6124094A JP 14238084 A JP14238084 A JP 14238084A JP 14238084 A JP14238084 A JP 14238084A JP S6124094 A JPS6124094 A JP S6124094A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
write
erasing
time
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14238084A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuaki Ujiie
氏家 和聡
Nobuyuki Sato
信之 佐藤
Masaaki Terasawa
寺沢 正明
Shinji Nabeya
鍋谷 慎二
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.)
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Microcomputer Engineering Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP14238084A priority Critical patent/JPS6124094A/en
Publication of JPS6124094A publication Critical patent/JPS6124094A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To shorten a rewriting time of data in total by withdrawing a charge inputted by write-in voltage by higher voltage, and by making the length of an erasing time the same degree as that of a write-in time. CONSTITUTION:A boosting circuit 8 consists of switches MOSFETs Q1, Q2 connected in series with clamp diodes D1, D2 to form a fixed write-in voltage Vpp1 and an erasing voltage Vpp2 controlling the voltage generated by charge pump 10 generating far higher voltage than electric source voltage Vcc, pushing up the level gradually receiving supply of charge from electric source voltage Vcc supplied from the outside. The voltage boosted by a charge pump 10 is clamped by break down voltage of clamp diode to generate the stabilized write-in voltage Vpp1 and erasing voltage Vpp2. Thus, the time for rewriting all the data of EEPROM device will be largely shortened.

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] この発明は、半導体記憶技術さらには電気的に書込み消
去可能な読出し専用の半導体記憶装置におけるデータの
書込み消去方式に適用して特に有効な技術に関し、例え
ばEEFROM (エレクトリカル・イレイサブル・プ
ログラム・リード・オンリ・メモリ)装置の書込み消去
回路に利用して有効な技術シこ関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a technique particularly effective when applied to a semiconductor memory technology and a data write/erase method in an electrically writeable/erasable read-only semiconductor memory device. The present invention relates to a technology that is effective for use in a write/erase circuit of an EEFROM (Electrically Erasable Program Read Only Memory) device.

[背景技術] 従来、電気的に情報を書込み、消去できるようにされた
読出し真田の半導体記憶装置として、例えばMNOS 
(メタル・ナイトライド・オキサイド・セミコンダクタ
)と呼ばれる絶縁ゲート型電界効果トランジスタを記憶
素子として使用したEEPROM装置が提案されている
。MNOSは、ゲート電極の下に形成された窒化膜(S
 i 3 N4膜)と酸化膜(Si02膜)との界面に
、トンネル効果によって電荷をトラップしてデータの書
込みを行なうものであり、消去の際には逆電圧を印加し
てトラップされていた電荷を引き抜く。
[Background Art] Conventionally, as a read-out semiconductor memory device in which information can be electrically written and erased, for example, MNOS
An EEPROM device using an insulated gate field effect transistor called a metal nitride oxide semiconductor (metal nitride oxide semiconductor) as a memory element has been proposed. MNOS has a nitride film (S) formed under the gate electrode.
Data is written by trapping charges at the interface between the i3N4 film) and the oxide film (Si02 film) using a tunnel effect, and during erasing, a reverse voltage is applied to remove the trapped charges. pull out.

上記のようなEEPROM装置におけるデータの書込み
消去方式として、本発明者は、書込み時にはMNOSが
形成されたウェル領域を接地電位にしてゲート電極に+
15Vのような高電圧を印加させて電荷の注入を行ない
、また、消去時にはゲート電極を接地電位にしてウェル
領域に+15Vの電圧を印加させて電荷を引き抜くよう
にしたものを開発した。
As a method for writing and erasing data in the EEPROM device as described above, the present inventor proposed that during writing, the well region in which MNOS is formed is grounded and the gate electrode is connected to +
We have developed a device in which charge is injected by applying a high voltage such as 15V, and when erasing, the gate electrode is grounded and a voltage of +15V is applied to the well region to extract the charge.

しかしながら、上記のような書込み消去方式では、書込
み電圧と消去電圧が等しいため、電子とホールの移動度
の違いにより′、最小消去時間が最小書込み時間のおよ
そ10倍程度も長くなるという不都合がある。
However, in the write/erase method as described above, since the write voltage and the erase voltage are equal, there is a disadvantage that the minimum erase time is about 10 times longer than the minimum write time due to the difference in the mobility of electrons and holes. .

すなわち、書込みおよび消去電圧VPPと所要時間との
関係を時間軸を対数目盛としたグラフで示すと、第5図
に示すごとく、書込み特性は実線A、消去特性は実線B
のようにほぼ右下がりの直線になる。従って書込み電圧
と消去電圧を等しく(Vpp1)すると、消去に要する
時間tEは書込みに要するtpのおよそ10倍となる。
That is, when the relationship between the write and erase voltage VPP and the required time is shown in a graph with the time axis on a logarithmic scale, as shown in FIG. 5, the write characteristic is represented by a solid line A, and the erase characteristic is represented by a solid line B.
It becomes a straight line that slopes downward to the right. Therefore, if the write voltage and the erase voltage are made equal (Vpp1), the time tE required for erasing will be approximately 10 times the time tp required for writing.

その結果、EEPROM装置全体のデータ書換えに要す
る時間が大幅に長くなってしまう。(なお、EEPRO
Mについては、特開昭55−156370号公報に比較
的詳しく説明されている。)[発明の目的] この発明の目的は、EEPROM装置におけるデータ消
去時間を書込み時間をほぼ等しくさせて、トータルのデ
ータ書換え時間を短縮できるようにする書込み消去方式
を提供することにある。
As a result, the time required to rewrite data in the entire EEPROM device becomes significantly longer. (Please note that EEPRO
M is explained in comparative detail in Japanese Patent Application Laid-open No. 156370/1983. ) [Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a write/erase method that makes it possible to make the data erase time and write time in an EEPROM device almost equal, thereby shortening the total data rewriting time.

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明かにな
るであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

[発明の概要〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
[Summary of the Invention] A summary of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、書込み、消去を制御する信号に応じて異なる
2つの電圧を発生可能な昇圧回路を設け、データ消去時
には書込み時よりも高い電圧を不揮発性の記憶素子に逆
向きに印加して電荷を引き抜くように構成することによ
って、書込み電圧により注入された電荷をそれよりも高
い電圧で引き抜くことで消去時間を書込み時間と同じ程
度まで短くさせ、これによってEEPROM装置の全デ
ータの書換えに要する時間を短縮させるという上記目的
を達成するものである。
In other words, a booster circuit is provided that can generate two different voltages depending on the signals that control writing and erasing, and when erasing data, a higher voltage than when writing is applied to the nonvolatile memory element in the opposite direction to extract the charge. With this configuration, the charge injected by the write voltage is extracted with a higher voltage, thereby shortening the erase time to the same level as the write time, thereby shortening the time required to rewrite all data in the EEPROM device. This is to achieve the above purpose of

[実施例] 第1図は、本発明が適用されるEEPROM装置全体の
概略構成を示すブロック図である。
[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the entire EEPROM device to which the present invention is applied.

同図において、1は複数個のメモリセルが例えば256
X256ビツトのマトリックス状に配設されてなるメモ
リアレイである。メモリアレイ1を構成する各メモリセ
ルは、第2図に示すようにワード線WLにゲート端子が
接続され、データ線(もしくはビット線)DLにドレイ
ン端子が接続された選択用スイッチM OS F E 
T Q sと、この選択用スイッチMO8FETQsの
ソースと回路の接地点との間に接続されたMNOS等か
らなる不揮発性の記憶素子Qmとによって構成されてい
る。
In the same figure, 1 has a plurality of memory cells, for example 256
This is a memory array arranged in a matrix of 256 bits. Each memory cell constituting the memory array 1 has a selection switch MOSFE whose gate terminal is connected to a word line WL and whose drain terminal is connected to a data line (or bit line) DL, as shown in FIG.
TQs, and a nonvolatile memory element Qm made of MNOS or the like connected between the source of this selection switch MO8FETQs and the ground point of the circuit.

また、特に制限されないが、メモリアレイ1は 。Furthermore, although not particularly limited, the memory array 1 is:

各行がワード(8ビツト)単位に分割されて、ワード単
位で列方向(データ線方向)に並んで配設されたメモリ
セル群(256ワード)は、同一のウェル領域上に形成
されている。
Each row is divided into words (8 bits), and a group of memory cells (256 words) arranged in the column direction (data line direction) in word units are formed on the same well region.

メモリアレイ1の両側には、256本のワード線の中か
ら1本のワード線を選択するXデコーダと、書込み時に
記憶素子(MNOS)のゲート電極に+15Vのような
高電圧(書込み電圧)VpPlを印加する書込み回路と
が一体になったX系選択回路2a、2bが配設されてい
る。このように、X系選択回路2a、2bをメモリアレ
イlの両側に配設したの畔、ワード線の最小配設間隔内
−に比較的大きな各Xデコーダおよび書込み回路を配設
するのが困難であるため、メモリアレイの左右に交互に
書込み回路を配設することによりワード線のピッチを最
小にできるようにするためである。
On both sides of the memory array 1, there is an X-system selection circuits 2a and 2b are provided which are integrated with a write circuit that applies . In this way, it is difficult to arrange relatively large X decoders and write circuits within the minimum spacing between word lines, on the side where the X-system selection circuits 2a and 2b are arranged on both sides of the memory array l. Therefore, the word line pitch can be minimized by alternately arranging write circuits on the left and right sides of the memory array.

また、メモリアレイ1の外側(図面では乍側)には、ワ
ード線と平行toyゲートと消去回路が一体になったY
系選択回路3が配設されている。このY系選択回路3と
隣接してセンスアンプ4が設けられており、Y系選択回
路3内のYゲートは、Y系のアドレス信号をデコードす
るYデコーダ5からの選択信号によって、データ読出し
時に、上記8ビツトのメモリセルが接続された8本のデ
ータ線をセンスアンプ4に接続して、読出し信号を増幅
させる。また、Y系選択回路3内の消去回路は、データ
消去時に、Yデコーダ5がら供給される選択信号に基づ
いて、対応する8ビツトのメモリセルが形成されている
ウェル領域に上記書込み電圧V P P 1よりも高い
消去電圧V P P 2を印加させる。
Also, on the outside of the memory array 1 (on the side in the drawing), a Y
A system selection circuit 3 is provided. A sense amplifier 4 is provided adjacent to this Y-system selection circuit 3, and the Y gate in the Y-system selection circuit 3 is activated when reading data by a selection signal from a Y-decoder 5 that decodes a Y-system address signal. , eight data lines to which the 8-bit memory cells are connected are connected to a sense amplifier 4 to amplify the read signal. Furthermore, when erasing data, the erase circuit in the Y-system selection circuit 3 applies the write voltage V P to the well region where the corresponding 8-bit memory cell is formed, based on the selection signal supplied from the Y decoder 5. An erase voltage V P P 2 higher than P 1 is applied.

センスアンプ4によって増幅された読出しデータは、入
出力バッファ回路6を介して外部端子I10へ出力され
る。
The read data amplified by the sense amplifier 4 is outputted to the external terminal I10 via the input/output buffer circuit 6.

メモリアレイ1の上記Y系選択回路3と反対側の一側(
図面では上側)には、メモリアレイ1内の各データ線に
接続された書込阻止回路7が配設されている。この書込
咀止回wi7は、データ書込み時に、書込み(電荷の注
入)を必要としない記憶素子のドレインに書込み電圧V
 P P 1と同じような高電圧を印加して書込みを阻
止する。
One side of the memory array 1 opposite to the Y system selection circuit 3 (
A write blocking circuit 7 connected to each data line in the memory array 1 is provided on the upper side in the drawing. This write holding circuit wi7 applies a write voltage V to the drain of a memory element that does not require writing (charge injection) when writing data.
A high voltage similar to P P 1 is applied to block writing.

MNOSのような記憶素子にあっては、ウェル領域を接
地電位にしてゲート電極に15Vのような高電圧(Vp
p1)を印加すると、トンネル効果によりゲート電極下
の窒化膜と酸化膜との界面に電荷がトラップされる。し
かし、このときMNOSのドレイン領域に書込み電圧(
Vpp1)と同じような高電圧が印加されると、トンネ
ル効果による電荷の注入が起こらない。これによって、
データzz 1 #l、 II Q Itに応じた書込
みが可能にされる。
In a memory element such as MNOS, the well region is grounded and the gate electrode is connected to a high voltage (Vp) such as 15V.
When p1) is applied, charges are trapped at the interface between the nitride film and the oxide film under the gate electrode due to the tunnel effect. However, at this time, the write voltage (
When a high voltage similar to Vpp1) is applied, charge injection due to the tunnel effect does not occur. by this,
Writing according to data zz 1 #l, II Q It is enabled.

さらに、この実施例では、書込み時および消去時に、+
5Vのような電源電圧Vccを昇圧して、上記書込み電
圧vpp1や消去電圧V P P 2を発生して上記X
系選択回路2a、2b内の書込回路やY系選択回路3内
の消去回路および書込阻止回路7に供給する昇圧回路8
と、外部から供給されるチップイネーブル信号GEやラ
イトイネーブル信号W1”のような複数の制御信号に基
づいて、上記昇圧回路8やX系選択回路2a、2b、Y
系選択回路3等を制御するための内部制御信号を形成す
る制御回路9が設けられている。
Furthermore, in this embodiment, during writing and erasing, +
By boosting the power supply voltage Vcc such as 5V to generate the write voltage vpp1 and erase voltage V P P 2,
A booster circuit 8 supplies the write circuits in the system selection circuits 2a and 2b, the erase circuit in the Y system selection circuit 3, and the write blocking circuit 7.
Based on a plurality of control signals such as a chip enable signal GE and a write enable signal W1'' supplied from the outside, the booster circuit 8,
A control circuit 9 is provided that generates internal control signals for controlling the system selection circuit 3 and the like.

第3図には、上記昇圧回路8の一実施例が示されている
FIG. 3 shows an embodiment of the booster circuit 8. In FIG.

昇圧回路8は、外部から供給される+5vのような電源
電圧Vccから電荷の供給を受けて除々にレベルを押し
上げて、電源電圧Vccよりもはるかに高い20〜25
Vのような電圧を発生するチャージポンプエ0と、この
チャージポンプIOで発生される電圧を制限して一定の
書込み電圧VPP1と消去電圧V P P 2を形成す
るためのクランプダイオードD、、D2と、これらのク
ランプダイオードD1とD2にそれぞれ直列に接続さ九
たスイッチMO8FETQ、z 、Q2とによって構成
されている。
The booster circuit 8 receives charge from a power supply voltage Vcc such as +5V supplied from the outside and gradually raises the level to 20 to 25V, which is much higher than the power supply voltage Vcc.
A charge pump IO generates a voltage such as V, and clamp diodes D, D2 limit the voltage generated by this charge pump IO to form a constant write voltage VPP1 and erase voltage VPP2. and nine switches MO8FETQ, z, Q2 connected in series to these clamp diodes D1 and D2, respectively.

つまり、書込み時間tpと消去時間tEを規定するため
には、書込み電圧V p P 1と消去電圧VPP2を
比較的正確に決めてやる必要がある。しかし、チャージ
ポンプ10のみでは、これを構成する素子のバラツキ等
によって昇圧される電圧のレベルがかなり変動してしま
う。そこで、上記実施例では、比較的精度よく形成でき
るクランプダイオードD 1 + ’D 2を用いて、
チャージポンプ10で昇圧された電圧をクランプダイオ
ードのブレークダウン電圧でクランプして、安定した書
込み電圧VPP1と消去電圧V P P 2を発生させ
るようにされている。
That is, in order to define the write time tp and the erase time tE, it is necessary to determine the write voltage V p P 1 and the erase voltage VPP2 relatively accurately. However, if the charge pump 10 is used alone, the level of the boosted voltage will vary considerably due to variations in the elements constituting the charge pump 10. Therefore, in the above embodiment, clamp diodes D1+'D2, which can be formed with relatively high precision, are used.
The voltage boosted by the charge pump 10 is clamped by the breakdown voltage of a clamp diode to generate stable write voltage VPP1 and erase voltage VPP2.

上記クランプダイオードD1とD2は、それぞれ署込み
電圧V P P zと消去電圧VPP2L;等しいブレ
ークダウン電圧を有するように形成されている。このよ
うにブレークダウン電圧の異なるダイオードは、例えば
ツェナーダイオードを用いてその半導体領域へのイオン
打込み量を適当に制御してやることにより、かなり精度
よく形成することができる。
The clamp diodes D1 and D2 are formed to have the same breakdown voltage as the signature voltage V P P z and the erase voltage VPP2L, respectively. Diodes having different breakdown voltages can be formed with high precision by appropriately controlling the amount of ions implanted into the semiconductor region using, for example, a Zener diode.

上記各スイッチMO5FETQ1とQzのゲート端子に
は、前記制御回路9から供給される制御信号A1とA2
が印加されている。制御信号A1は、データ書込み時に
のみハイレベルにされ、制御信号A2はデータ消去時に
のみハイレベルにされるような信号である。これらの制
御信号A1とA、とによッテスイッチMO8FETQ1
とQzがオン、オフ制御される。
Control signals A1 and A2 supplied from the control circuit 9 are applied to the gate terminals of the MO5FETs Q1 and Qz.
is applied. The control signal A1 is set to a high level only when writing data, and the control signal A2 is set to a high level only when erasing data. These control signals A1 and A are connected to the switch MO8FETQ1.
and Qz are controlled to turn on and off.

従って、データ書込み時にチャージポンプ10が動作さ
れるとともに、制御回路9からハイレベルの制御信号A
1が昇圧回路8に供給されると。
Therefore, when writing data, the charge pump 10 is operated, and the control circuit 9 sends a high level control signal A.
1 is supplied to the booster circuit 8.

M OS F E T Q 2はオフされた状態でMO
SFET Q 1がオンされる。そのため、チャージポ
ンプ10の出力電圧がダイオードD1のブレークダウン
電圧(Vppt)以上になると、チャージポンプ10か
らダイオードD1およびMO8FETQ1を通って電流
が流れる。これによって、昇圧回路8の出力電圧はダイ
オードD1のブレークダウン電圧すなわちVPPtに固
定され、これが前記X系選択回路2a、2b内の書込み
回路や書込阻止回路7に供給される。
M OS FET Q 2 is turned off and MO
SFET Q1 is turned on. Therefore, when the output voltage of charge pump 10 becomes equal to or higher than the breakdown voltage (Vppt) of diode D1, a current flows from charge pump 10 through diode D1 and MO8FET Q1. As a result, the output voltage of the booster circuit 8 is fixed at the breakdown voltage of the diode D1, that is, VPPt, and this is supplied to the write circuit and write block circuit 7 in the X-system selection circuits 2a and 2b.

一方、データ消去時には、制御回路9からハイレベルの
制御信号A2が昇圧回路8に供給され、M OS F 
E T Q 1がオフされた状態でMOSFET Q 
2がオンされる。その結果、ダイオードD2に電流が流
れて、昇圧回路8の出力がダイオードD2のブレークダ
ウン電圧すなわちvp P2に固定され、これがY系選
択回路3内の消去回路に供給される。
On the other hand, when erasing data, a high level control signal A2 is supplied from the control circuit 9 to the booster circuit 8, and the MOS F
MOSFET Q with E T Q 1 turned off
2 is turned on. As a result, a current flows through the diode D2, and the output of the booster circuit 8 is fixed at the breakdown voltage of the diode D2, that is, vpP2, and this is supplied to the erase circuit in the Y-system selection circuit 3.

しかも、上記実施例では、予めクランプダイオードD1
とD2のブレークダウン電圧が、第5図に破線で示すよ
うに、消去時間(tg)を書込み時間tpと同じにする
ような書込み電圧V P P 1と消去電圧V P P
 2に一致するようにダイオードD 1 t D 2が
形成される。その結果、書込み時よりも高い電圧で消去
が行なわれるようになり、消去に要する時間tEが書込
みに要する時間tpとほぼ同じになって、全データの書
換えシ;a%要な時間が大幅に短縮される。
Moreover, in the above embodiment, the clamp diode D1 is
Write voltage V P P 1 and erase voltage V P P such that the breakdown voltages of
A diode D 1 t D 2 is formed to correspond to 2. As a result, erasing is performed at a higher voltage than when writing, and the time tE required for erasing becomes almost the same as the time tp required for writing, and the time required to rewrite all data is significantly increased. be shortened.

さらに、上記実施例では、チャージポンプ10の出力端
子と電源電圧VCCとの間にダイオード接続されたMO
8FETQaが設けられてl、Nるに(iF) M O
S F E T Q 3は、そのゲート端子が電源電圧
Vccに接続されているため、チャージポンプ10の出
力電圧がVccレベル(5v)に達するまではオン状態
にされている。これによって、チャージポンプ10の昇
圧開始直後は、チャ−−ジポンプ10の出力端子がM 
OS F E T Q sを通して電源電圧Vccまで
チャージアップされるようになり、目標の電圧まで昇圧
されるのに要する時間が短縮される。
Furthermore, in the above embodiment, the MO is diode-connected between the output terminal of the charge pump 10 and the power supply voltage VCC.
8FETQa is provided and N (iF) M O
Since the gate terminal of S F E T Q 3 is connected to the power supply voltage Vcc, it is kept in an on state until the output voltage of the charge pump 10 reaches the Vcc level (5V). As a result, immediately after the charge pump 10 starts boosting the voltage, the output terminal of the charge pump 10 becomes M
The voltage is charged up to the power supply voltage Vcc through the OS FET Qs, and the time required for the voltage to rise to the target voltage is shortened.

なお、上記チャージポンプ10は、特に制限されないが
、例えば第4図に示すように構成することができる。
Note that the charge pump 10 can be configured as shown in FIG. 4, for example, although it is not particularly limited.

すなわち、電源電圧Vccと出力端子との間に番よ、ダ
イオード接続された複数個のMO5FETQd11 Q
 d 2 t・・・・Q d mが直列に接続され、各
MOS F E T Q d 1〜Q d mのゲート
接続側のノードN1〜Nmには、それぞれキャノ(シタ
C1e C2、・・・・Cmが接続されている。そして
、各キャパシタC1〜Cmの反対側の端子には、制御回
路9から供給される互いに逆相関係の2つのクロックパ
ルスφ、Tが印加されるようにされて%Nる。
That is, a plurality of MO5FETs Qd11Q are diode-connected between the power supply voltage Vcc and the output terminal.
d 2 t...Q d m are connected in series, and nodes N1 to Nm on the gate connection side of each MOS FET Q d 1 to Q d m have capacitors (C1e, C2, . . . - Cm is connected. Two clock pulses φ and T, which are supplied from the control circuit 9 and have an opposite phase relation to each other, are applied to opposite terminals of each of the capacitors C1 to Cm. %Nru.

クロックパルスφがハイレベルt;変化すると、奇数番
目のキャパシタC1p c、t・・・・を介してノード
Nl、N3.・・・・のレベルが持ち上げられるため、
MO8FETQdz 、Qda−・・・・が瞬間的にオ
ンされてノードN、、N3.・・・・の電荷がノードN
、、N4 、・・・・側へ送られる。
When the clock pulse φ changes to a high level t, the nodes Nl, N3 . Because the level of ... is raised,
MO8FETQdz, Qda-... are momentarily turned on, and nodes N,, N3... The charge of ... is the node N
,,N4,... is sent to the side.

このとき、MO8FETQdz −Qd4.・・・・は
オフ状態にあるため、電荷が逆方向(VCC供給側)へ
流れることはない。次にクロックツ(ルスφがハイレベ
ルに変化すると、偶数番目のキャノ(シタC2t C4
y ・・・・を介してノードN 2 g N 4 t・
・・・のレベルが持ち上げられて、MO8FETQd2
 g Qd+ + ・・・・を介してノードN、、Ns
At this time, MO8FETQdz -Qd4. . . . are in the off state, so that charges do not flow in the opposite direction (toward the VCC supply side). Next, when the clock signal φ changes to a high level, the even-numbered signal (shita C2t C4
y... via node N 2 g N 4 t・
The level of... is raised, MO8FETQd2
g Qd+ + ··· to nodes N,, Ns
.

・・・・側へ電荷が送られる。Charge is sent to the ... side.

このようにして、除々に電荷が出力端子側へ送られて行
くことにより、チャージポンプ10の出力電圧が昇圧さ
れて行く。上記チャージポンプ10は各段において少し
ずつロスがあるため、各段で5vずつ昇圧してやること
はできないが、適当な段数だけMO8FETQdとキャ
パシタCを接続してやることにより、所望の電圧を得る
ことができる。例えば実施例のように、チャージポンプ
10によって20〜25Vの電圧を発生したい場合には
、MO8FETQdとキャパシタCとからなる段を、1
0段程度接続してやればよい。
In this way, the charge is gradually sent to the output terminal side, thereby increasing the output voltage of the charge pump 10. Since the charge pump 10 has a little loss at each stage, it is not possible to boost the voltage by 5V at each stage, but by connecting MO8FETQd and capacitor C in an appropriate number of stages, the desired voltage can be obtained. For example, as in the embodiment, when it is desired to generate a voltage of 20 to 25 V with the charge pump 10, one stage consisting of MO8FETQd and capacitor C is used.
It is sufficient to connect about 0 stages.

なお、上記実施例の場合、昇圧回路8で発生された書込
み電圧VPP1や消去電圧vp P2の供給を受ける側
の書込回路や消去回路内側こ、第4図のチャージポンプ
の各段と同じような構成の段を一段(もしくは数段)設
けて昇圧させ、昇圧回路8からの供給経路の途中でのロ
スを補なうように構成してもよい。
In the case of the above embodiment, the inside of the write circuit and erase circuit on the side receiving the write voltage VPP1 and erase voltage vpP2 generated by the booster circuit 8 are operated in the same way as each stage of the charge pump shown in FIG. It is also possible to provide one stage (or several stages) with a similar configuration to boost the voltage and compensate for loss along the supply path from the booster circuit 8.

[効果] 書込み、消去を制御する信号に応じて異なる2つの電圧
を発生可能な昇圧回路を設け、データ消去時には書込み
時よりも高い電圧を不揮発性の記憶素子に逆向きに印加
して電荷を引き抜くようにしたので、書込み電圧により
注入された電荷がそれよりも高い電圧で引き抜かれるよ
うになるという作用により、消去時間が書込み時間と同
じ程度まで短くされ、その結果EEPROM装置の全デ
ータの書換えに要する時間が大幅に短縮されるという効
果がある。
[Effect] A booster circuit is provided that can generate two different voltages depending on the signals that control writing and erasing, and when erasing data, a higher voltage than when writing is applied to the nonvolatile memory element in the opposite direction to generate charge. Since the charge injected by the write voltage is pulled out by a higher voltage, the erase time is shortened to the same level as the write time, and as a result, all data in the EEPROM device can be rewritten. This has the effect of significantly shortening the time required.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。例えば前記実施例におけ
る昇圧回路8は、第3図および第4図に示す実施例の構
成に限定されず、種々の変形例が考えられる。また、ク
ランプダイオードD1+D2は同一のチップ上に形成さ
れる必要はなく、外付けのダイオードにすることも可能
である。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, the booster circuit 8 in the embodiment described above is not limited to the configuration of the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, and various modifications can be considered. Further, the clamp diodes D1+D2 do not need to be formed on the same chip, and can be externally attached diodes.

[利用分野] 以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明を、その背景となった利用分野であるMNOSを記憶
素子としたEEPROM装置番こ適用したものについて
説明したが、それに限定されず、ブローティングゲート
型トンネル注入方式のMOSFETその低電気的に書込
み消去可能な不揮発性記憶素子を用いたすべての半導体
記憶装置、に利用することができる。
[Field of Application] In the above description, the invention made by the present inventor has been mainly explained in relation to the application field of the invention, which is an EEPROM device using MNOS as a memory element, but the present invention is not limited thereto. The bloating gate tunnel injection type MOSFET can be used in all semiconductor memory devices using low electrically programmable and erasable nonvolatile memory elements.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明が適用されるEEPROM装置の一例
を示すブロック図、 第2図は、EEFROM装置のメモリセルの構成の一例
を示す回路図、 第3図は、昇圧回路の一実施例を示す回路構成図、 第4図は、チャージポンプの構成例を示す回路図、 第5図は、書込み電圧および消去電圧と、書込み、消去
に要する時間との関係を示す説明図である。 1・・・・メモリアレイ、2a、2b1・・・X系選択
回路、3・・・・Y系選択回路、4・・・・センスアン
プ、5・・・・Yデコーダ、6・・・・入出力バッファ
回路、7・・・・書込阻止回路、8・・・・昇圧回路、
9・・・・制御回路、10・・・・チャージポンプ、Q
m・・・・記憶素子(MNOS)、Qs・・・・選択用
スイッチMO8FET、WL・・・・ワード線、DL・
・・・データ線、D1pD2・・・・クランプダイオー
ド、Ql、Q2・・・・スイッチMO8FET。 第  1  図 第  2  図 第  3  図 第  4  図 第  5  図
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an EEPROM device to which the present invention is applied. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a memory cell of the EEFROM device. FIG. 3 is an example of a booster circuit. FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a charge pump. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between write voltage and erase voltage and time required for writing and erasing. 1...Memory array, 2a, 2b1...X system selection circuit, 3...Y system selection circuit, 4...Sense amplifier, 5...Y decoder, 6... Input/output buffer circuit, 7... write block circuit, 8... boost circuit,
9...Control circuit, 10...Charge pump, Q
m...Memory element (MNOS), Qs...Selection switch MO8FET, WL...Word line, DL...
...Data line, D1pD2...Clamp diode, Ql, Q2...Switch MO8FET. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、不揮発性記憶素子からなるメモリアレイを備え、電
気的にデータの書込み・消去が可能にされた半導体記憶
装置であって、外部から供給される電源電圧に基づいて
これよりも高い2種類の電圧を発生可能な昇圧回路が設
けられ、該昇圧回路により発生される低い方の電圧によ
って上記記憶素子への書込みが行なわれるとともに、上
記昇圧回路により発生される高い方の電圧によって上記
記憶素子に記憶された情報の消去が行なわれるようにさ
れてなることを特徴とする半導体記憶装置。 2、上記昇圧回路は、チャージポンプ回路とこのチャー
ジポンプ回路で昇圧された電圧を一定のレベルに固定す
るクランプ手段とから構成されてなることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。 3、上記クランプ手段は、各々異なるブレークダウン電
圧を有するようにされた少なくとも2つのクランプダイ
オードと、このクランプダイオードと直列に接続され、
書込み時または消去時にそれぞれオン状態にされるスイ
ッチ手段とにより構成され、上記各クランプダイオード
のブレークダウン電圧が書込み電圧と消去電圧にそれぞ
れ一致するように形成されてなることを特徴とする特許
請求の範囲第2項記載の半導体記憶装置。
[Claims] 1. A semiconductor memory device comprising a memory array consisting of non-volatile memory elements, in which data can be electrically written and erased based on an externally supplied power supply voltage. A booster circuit capable of generating two types of voltage higher than the booster circuit is provided, and the lower voltage generated by the booster circuit is used to write into the storage element, and the higher voltage generated by the booster circuit is used to write to the storage element. A semiconductor memory device characterized in that information stored in the memory element is erased by voltage. 2. The semiconductor according to claim 1, wherein the booster circuit comprises a charge pump circuit and clamp means for fixing the voltage boosted by the charge pump circuit to a constant level. Storage device. 3. The clamping means is connected in series with at least two clamp diodes each having a different breakdown voltage;
and switch means which are turned on during writing or erasing, respectively, and are formed so that the breakdown voltage of each of the clamp diodes matches the writing voltage and the erasing voltage, respectively. The semiconductor memory device according to scope 2.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6318594A (en) * 1986-07-10 1988-01-26 Nec Corp Semiconductor device
JPH01273357A (en) * 1988-04-25 1989-11-01 Nec Corp Non-volatile semiconductor storage device
JPH0323898U (en) * 1989-07-17 1991-03-12
US5012445A (en) * 1987-10-13 1991-04-30 Hitachi, Ltd. Programmable read only memory being capable of controlling internal writing voltage of external voltage

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