JP2003207527A - 高電圧検出回路 - Google Patents

高電圧検出回路

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JP2003207527A
JP2003207527A JP2002006282A JP2002006282A JP2003207527A JP 2003207527 A JP2003207527 A JP 2003207527A JP 2002006282 A JP2002006282 A JP 2002006282A JP 2002006282 A JP2002006282 A JP 2002006282A JP 2003207527 A JP2003207527 A JP 2003207527A
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Masaaki Mihara
雅章 三原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基準電圧を比較的高電位に設定することによ
り、電圧検出精度の向上を図り、安定した電圧検出精度
を実現した高電圧検出回路を提供する。 【解決手段】 高電圧発生回路(14)から出力される
高電圧(VP)の検出を行なう高電圧検出回路(10)
において、高電圧発生回路の出力を高電圧降下回路(1
3)により電圧降下させて降下電圧(VO)を出力し、
基準電圧発生回路(11)は高電圧発生回路(14)の
出力(VP)をその電源として使用して基準電圧(Vre
f)を出力し、比較回路(12)は高電圧降下回路(1
3)の出力(VO)と基準電圧発生回路(11)の出力
(Vref)との比較を行なって高電圧レベルを制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路にお
ける高電圧検出回路に関し、特に、フラッシュメモリに
おいて使用される高電圧を高精度レベルで設定するため
の高電圧検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、不揮発性フラッシュメモリにお
いては、メモリセルの浮遊ゲートから電荷を引抜き、ま
たは浮遊ゲートに電荷を注入する際に電荷量を正確に制
御するために、電荷の引抜き・注入に必要となる高電圧
の電圧レベルを精度よく設定しなければならない。
【0003】従来、フラッシュメモリ等においては、電
源電圧として、例えば、チップ外部から例えば12Vの
高電圧Vpと内部発生の高電圧Vcc=5V等を得る2電
源構成が使用されていた。しかし、近年では、電源電圧
Vccの低電圧化とともに、電源構成については単一電源
構成とする技術動向にあり、内部発生の高電圧としてV
cc=5Vまたは3Vを得る単一の電源構成が主流であ
る。これにともない、高電圧電源として、例えば、チャ
ージポンプ方式の高電圧発生回路が利用されている。高
電圧Vccとして例えば3Vを用い、閾値電圧Vth が0.
6Vの場合には、ストライブゾーンは0.6〜2.6Vの
範囲となる。
【0004】この高電圧は、デバイス内の例えばチャー
ジポンプ回路等の高電圧発生回路で生成される。しか
し、高電圧発生回路で生成される電圧は、回路の動作条
件、例えば、電源電圧レベルや温度等によって変動して
しまうため、高電圧を検出する高電圧検出回路を用いて
高電圧発生回路の動作を制御している。
【0005】図7は、従来の高電圧検出回路の構成を示
す回路図であり、この回路構成及びその動作について
は、例えば、特開2000−19200において従来技
術として開示されている。図7に示すように、高電圧検
出回路は、高電圧発生回路の出力端子700と接地電位
GNDラインとの間に直列接続された2つの抵抗素子7
01(抵抗値R5),702(抵抗値R6)と、Pチャ
ネルMOSトランジスタ704,705およびNチャネ
ルMOSトランジスタ706,707からなる比較回路
703と、インバータ708とを備える。抵抗素子70
1,702は分圧回路を構成し、高電圧発生回路の出力
端子700の電位をVPとし、抵抗素子701,702
の抵抗値をそれぞれR5,R6とすると、抵抗素子70
1と702の間のノードN1の分圧電位VOは、 VO
=VP・R6/(R5+R6)となる。
【0006】MOSトランジスタ704,706とMO
Sトランジスタ705,707は、それぞれ電源電位V
ccのラインと接地電位GNDのラインとの間に直列接
続されている。MOSトランジスタ704,705のゲ
ートは、ともにMOSトランジスタ704のドレインに
接続され、MOSトランジスタ704と705はカレン
トミラー回路を構成する。MOSトランジスタ706,
707のゲートには、それぞれノードN1の電位VOと
基準電位Vrefが印加される。MOSトランジスタ70
5のドレインが比較回路703の出力ノード703aと
なり、比較回路703の出力信号はインバータ708で
反転されて高電圧検出信号/DEとして出力される。
【0007】VPが目標電位よりも低くVOが基準電位
Vrefよりも低い場合は、MOSトランジスタ706の
導通抵抗値がMOSトランジスタ707の導通抵抗値よ
り大きくなって、ノード703aがLレベルとなり、高
電圧検出信号/DEはHレベルとなる。VPが目標電位
を超えてVOがVrefよりも高くなると、MOSトラン
ジスタ706の抵抗値がMOSトランジスタ707の抵
抗値より小さくなって、ノード703aがHレベルとな
り、信号/DEはLレベルとなる。信号/DEがHレベ
ルとなると高電圧発生回路が活性化され、信号/DEが
Lレベルとなると高電圧発生回路が非活性化される。こ
れにより、出力端子700の電位は目標電位に保持され
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の高電圧検出
回路では、電圧変換効率ΔVO/ΔVPは、ΔVO/Δ
VP=R6/(R5+R6)となる。R6/(R5+R
6)<1であるから、電圧変換効率は低くなる。電圧変
換効率の低下は高電圧検出回路の検出精度の低下をもた
らし、ひいては高電圧の電圧レベルの設定精度を低下さ
せることになる。
【0009】例えば、VPを9V、基準電位Vrefを1.
5Vとすれば、電圧変換効率は、1.5/9=R6/
(R5+R6)=1/6となり、これはVrefがばらつ
き等により0.1V変動すると、検出されるVPが0.1
×6=0.6Vも大きく変動することになる。
【0010】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、基準電圧Vref を比較的高電位に設定する
ことにより、電圧検出精度の向上を図り、安定した電圧
検出精度を実現した高電圧検出回路を提供することを目
的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による高電圧検出回路は、基準電位Vrefを
高い電圧に設定するために、基準電圧発生回路の電源を
高電圧発生回路からの出力を使用する構成とし、電圧検
出精度の高い検出回路を実現したものである。
【0012】本発明の第1の態様による高電圧検出回路
は、半導体メモリにおいて、高電圧発生回路から出力さ
れる高電圧の検出を行なう高電圧検出回路であって、前
記高電圧発生回路の出力を電圧降下させて降下電圧を出
力する高電圧降下回路と、前記高電圧発生回路の出力を
入力として基準電圧を出力する基準電圧発生回路と、前
記高電圧降下回路の出力と前記基準電圧発生回路の出力
との比較を行なう比較回路とを具備する。
【0013】上記構成により、高電圧発生回路からの出
力高電位を基準電圧発生回路の電源として用いるので、
基準電圧Vref を高い電圧レベルに設定することがで
き、電圧検出精度の向上が図れる。
【0014】前記基準電圧発生回路は、第1の電源と第
1のノードとの間に接続された第1の抵抗素子と、前記
第1のノードと第2の電源との間に接続された第1のト
ランジスタ素子と、前記第2の電源と第2のノードとの
間に接続された第2の抵抗素子と、前記第2のノードと
出力端子との間に接続された第2のトランジスタ素子と
を備え、前記第1のトランジスタ素子の制御端子は前記
第2のノードに接続され、前記第2のトランジスタ素子
の制御端子は前記第1のノードに接続され、前記出力端
子から得られる電流を、前記高電圧を介してカレントミ
ラー回路によりミラー電流生成し、第3のトランジスタ
素子によって該ミラー電流を電流・電圧変換することに
より、基準電圧を発生する構成としてもよい。
【0015】また、前記基準電圧発生回路の前記第3の
トランジスタ素子は複数の素子からなる構成としてもよ
い。これにより、高電圧発生回路の負担を少なくして、
基準電圧Vref を比較的高電位に設定することができ
る。
【0016】また、前記基準電圧発生回路の前記カレン
トミラー回路は、カスコード接続構成を有する構成とし
てもよい。このようにカスコード接続構成とすることに
より、カレントミラーのミラー効率が向上し、より安定
した基準電圧発生回路が構成できる。
【0017】また、前記比較回路はカレントミラー回路
を備え、その電源として前記高電圧発生回路の出力を使
用してもよい。このように、比較回路の電源として高電
圧発生回路からの高電圧電位を使用することにより、基
準電位Vref を比較的容易に高電圧にすることができ
る。
【0018】また、前記比較回路はカスコード接続構成
のカレントミラー回路を備える構成としてもよい。上記
のようにカスコード接続構成とすることにより、カレン
トミラーのミラー効率が向上し、より安定した比較回路
が構成できる。
【0019】また、前記高電圧降下回路は、複数の抵抗
素子を直列接続して形成される抵抗分割による分圧回路
構成としてもよい。または、前記高電圧降下回路は複数
はダイオード接続されたトランジスタ素子を直列接続し
て形成される分圧回路構成としてもよい。
【0020】上記のように、高電圧降下回路を複数はダ
イオード接続されたトランジスタ素子により構成するこ
とにより、より少ないレイアウト面積で電圧降下回路を
実現することができる。また、ダイオード特性により、
高電圧発生回路からの電圧が大きくなり過ぎると、より
多くの電流が流れ、電圧上昇を抑制する効果もある。
【0021】
【発明の実施の形態】基準電圧Vrefについて、従来例
ではVrefを比較的低い電位、例えばVref=1.5Vを
用いていたが、本発明は、例えば、Vrefを4.5Vに設
定できるようにすれば、電圧変換効率は、 4.5/9
=R6/(R5+R6)=1/2となり、Vrefのばら
つき0.1Vに対して、検出されるVPは0.1×2=
0.2Vとなって変動が従来例の場合に比べて1/3に
抑制できることに鑑みてなされたものである。
【0022】以下、図1乃至図6を用いて本発明の実施
例について説明する。なお、各図において共通する要素
には同一の符号を付し、重複する説明については省略し
ている。
【0023】
【実施例1】図1は本発明の第1の実施例に係る高電圧
検出回路の構成を示す回路構成図である。本実施例1の
構成について図1を参照して説明する。図1に示すよう
に、IC内に備えられ、高電源電圧を検知するための高
電圧検出回路10は、基準電圧発生回路11と、比較回
路12と、高電圧降下回路13とを備え、高電圧発生回
路14から発生される高電圧を制御するものである。
【0024】基準電圧発生回路11において、電位Vcc
の電源線112と接地電位GNDの接地線116間に
MOSトランジスタTr1とTr4とがノードN1を介
して直列に接続されている。MOSトランジスタTr1
のソースは電源線112に接続され、そのドレインはノ
ードN1に接続され、ゲートは隣接線のノードN2に接
続されている。MOSトランジスタTr4のドレインは
ノードN1に接続され、ソースは接地線116に接続さ
れ、ゲートは電源線112に接続されている。
【0025】一方、ノードN2を含む隣接線では、電源
線112と接地116間に抵抗113とMOSトランジ
スタTr2及びTr5とがノードN2を介して直列に接
続されている。MOSトランジスタTr2のゲートがノ
ードN1に接続され、ソースがノードN2に接続され、
ドレインがMOSトランジスタTr5のドレイン及びゲ
ートに接続されている。
【0026】MOSトランジスタTr5及びTr6はカ
レントミラー回路を構成し、MOSトランジスタTr5
は、そのゲート及びドレインがノードN3に接続され、
ソースは接地線116に接続されている。MOSトラン
ジスタTr6は、そのゲートがノードN3に接続され、
ソースが接地線116に接続され、ドレインがMOSト
ランジスタTr7を介して高電圧出力端子側に接続され
ている。上記構成において、MOSトランジスタTr6
のゲート幅とゲート長の比とMOSトランジスタTr5
のゲート長およびゲート幅の比により決定される基準電
流I1が得られる。
【0027】MOSトランジスタTr7及びTr8はカ
レントミラー回路を構成し、抵抗素子として機能するM
OSトランジスタTr3を備える。これにより、MOS
トランジスタTr8から電流I2を供給して一定の基準
電圧Vrefを出力ノードN4に発生している。即ち、M
OSトランジスタTr3の抵抗値はトリミング可能であ
り、そのゲート幅とゲート長の比W/Lが充分小さくさ
れている。これにより、MOSトランジスタTr8から
供給される一定の基準電流I2とMOSトランジスタT
r3の抵抗値との比として与えられる基準電圧Vref を
ノードN4から出力している。
【0028】上記構成において、本発明は、上記MOS
トランジスタTr7とTr8とのソースが高電圧発生回
路14からの出力高電位VP端子側に接続されているこ
とを特徴としている。これにより、基準電圧Vref を高
い電圧レベル、例えば4.5Vに設定することができ、
電圧検出精度の向上が図れる。
【0029】比較回路12では、MOSトランジスタT
r9とTr11、MOSトランジスタTr10とTr1
2は、それぞれ高電圧電位VPのラインと接地116の
電位GNDとの間に抵抗素子として機能するMOSトラ
ンジスタTr13を介して接続されている。即ち、Pチ
ャネルMOSトランジスタTr9及びTr10は、その
ソースが高電圧電位VPのラインと接続され、そのゲー
トは、ともにPチャネルMOSトランジスタTr10の
ドレインに接続され、両トランジスタTr9とTr10
はカレントミラー回路を構成している。NチャネルMO
SトランジスタTr11のゲートには、基準電圧発生回
路11からの基準電位Vref が印加され、NチャネルM
OSトランジスタTr12のゲートには、後述する高電
圧降下回路13からの降下電圧電位VOが印加される。
MOSトランジスタTr11及びTr12のソースはM
OSトランジスタTr13を介して接地線116に接続
されている。MOSトランジスタTr9のドレインと接
続されたノードN5が比較回路12の出力ノードとな
り、その出力信号/DEは高電圧発生回路14に印加さ
れる。
【0030】このように、比較回路12の電源として高
電圧発生回路14からの高電圧電位VPを使用すること
により、基準電位Vref を比較的容易に高電圧にするこ
とができる。
【0031】高電圧降下回路13は、高電圧電位VPの
ラインと接地116の電位GNDとの間に直列接続され
た抵抗素子131と132を備え、抵抗分割の分圧回路
を構成している。抵抗素子131と132の抵抗値をそ
れぞれR5,R6とすると、両抵抗素子間のノードN6
の電位VOは、VO=VP・R6/(R5+R6)とな
る。
【0032】VPが目標電位よりも低くVOが基準電位
Vrefよりも低い場合は、MOSトランジスタTr12
の導通抵抗値がMOSトランジスタTr11の導通抵抗
値より大きくなって、ノードN5がLレベルとなり、高
電圧検出信号/DEはHレベルとなる。VPが目標電位
を超えてVOがVrefよりも高くなると、MOSトラン
ジスタTr12の抵抗値がMOSトランジスタTr11
の抵抗値より小さくなって、ノードN5がHレベルとな
り、信号/DEはLレベルとなる。信号/DEがHレベ
ルとなると高電圧発生回路が活性化され、信号/DEが
Lレベルとなると高電圧発生回路が非活性化される。こ
れにより、高電圧出力電位VPは目標電位に保持され
る。
【0033】
【実施例2】図2は本発明に係る高電圧検出回路の第2
の実施例の回路構成を示す。本発明の第2の実施例につ
いて図2を参照して説明する。本実施例2は、前述の実
施例1とその基本構成は同様で、実施例1との相違点
は、本実施例2では、基準電圧発生回路11に設けられ
た抵抗素子として機能するトランジスタとして、MOS
トランジスタTr3に直列にダイオード接続したMOS
トランジスタTr3’を追加搭載したことである。
【0034】これは、実施例1の場合のように1つのト
ランジスタTr3だけを用いて電流/電圧変換を行なう
と、トランジスタTr3に供給する電流I2を大きくし
なければならず、これは高電圧発生回路14にとって負
担増になる。そこで、本実施例2のように新たにトラン
ジスタTr4を追加搭載し、複数のトランジスタ(図2
の例ではTr3とTr3’)により電流/電圧変換を行
なう構成としている。これにより、高電圧発生回路の負
担を少なくして、基準電圧Vref を比較的高電位に設定
することができる。
【0035】
【実施例3】図3は本発明に係る高電圧検出回路の第3
の実施例の回路構成を示す。本発明の第3の実施例につ
いて図3を参照して説明する。本実施例3は、前述の実
施例1及び実施例2とその基本構成は同様で、相違点
は、実施例1及び実施例2では比較回路12においてト
ランジスタTr9とTr10によりカレントミラー回路
を構成しているが、本実施例3では、カレントミラー回
路をカスコード接続の構成としたことである。
【0036】即ち、トランジスタTr9とTr10より
形成されるカレントミラー回路に並列して、新たにトラ
ンジスタTr9’とTr10’より形成されるカレント
ミラー回路を追加搭載したものである。上記のようにカ
スコード接続構成とすることにより、カレントミラーの
ミラー効率が向上し、より安定した比較回路が構成でき
る。
【0037】
【実施例4】図4は本発明に係る高電圧検出回路の第4
の実施例の回路構成を示す。本発明の第4の実施例につ
いて図4を参照して説明する。本実施例4は、前述の実
施例3とその基本構成は同様で、実施例3との相違点
は、本実施例4では、基準電圧発生回路11に設けられ
たMOSトランジスタTr7及びTr8より形成される
カレントミラー回路をカスコード接続構成としたことで
ある。
【0038】即ち、トランジスタTr7とTr8より形
成されるカレントミラー回路に並列して、新たにトラン
ジスタTr7’とTr8’より形成されるカレントミラ
ー回路を追加搭載したものである。上記のようにカスコ
ード接続構成とすることにより、カレントミラーのミラ
ー効率が向上し、より安定した基準電圧発生回路が構成
できる。
【0039】
【実施例5】図5は本発明に係る高電圧検出回路の第5
の実施例の回路構成を示す。本発明の第5の実施例につ
いて図5を参照して説明する。本実施例5は、前述の実
施例4とその基本構成は同様で、実施例4との相違点
は、実施例4では高電圧降下回路13は直列接続された
抵抗素子131と132を備え、抵抗分割の分圧回路を
構成していたが、本実施例5では、各抵抗素子をダイオ
ード接続した複数個のMOSトランジスタで構成したこ
とである。
【0040】即ち、通常、抵抗素子はトランジスタの拡
散層で形成されるが、この場合好適な抵抗値を得るため
に、この拡散層は多くのレイアウト面積を必要とする。
そこで、本実施例では、抵抗素子131の代わりにダイ
オード接続したMOSトランジスタTrd1〜Trd5
を設け、抵抗素子132の代わりにダイオード接続した
MOSトランジスタTrd6〜Trd7を設けた構成と
している。
【0041】上記構成により、MOSトランジスタは、
拡散層による抵抗素子の場合に比べて少ない面積で同等
の抵抗値を得られるので、より少ないレイアウト面積で
電圧降下回路を実現することができる。また、ダイオー
ド特性により、高電圧発生回路14からの電圧VPが大
きくなり過ぎると、より多くの電流が流れ、電圧上昇を
抑制する効果もある。なお、図5ではPMOSトランジ
スタをダイオード接続した構成を示しているが、NMO
Sトランジスタで実現してもよい。
【0042】
【実施例6】図6は本発明に係る高電圧検出回路の第6
の実施例の回路構成を示す。本発明の第6の実施例につ
いて図6を参照して説明する。本実施例6は、前述の実
施例5とその基本構成は同様で、実施例5との相違点
は、実施例1〜5では比較回路12の電源は高電圧発生
回路14からの出力VPを使用していたが、本実施例6
では比較回路12の電源として電源電圧Vcc を使用し
ている。上記構成により、実施例1〜5の場合と同様の
効果が得られる。
【0043】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、基準電
圧発生回路から得られる基準電圧Vref を従来よりも高
電位に設定することができ、電圧検出精度を向上すると
ともに、安定した電圧検出精度を実現した高電圧検出回
路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例に係る高電圧検出回路
の回路構成図
【図2】 本発明の第2の実施例に係る高電圧検出回路
の回路構成図
【図3】 本発明の第3の実施例に係る高電圧検出回路
の回路構成図
【図4】 本発明の第4の実施例に係る高電圧検出回路
の回路構成図
【図5】 本発明の第5の実施例に係る高電圧検出回路
の回路構成図
【図6】 本発明の第6の実施例に係る高電圧検出回路
の回路構成図
【図7】 従来の高電圧検出回路の構成を示す回路図。
【符号の説明】
10 高電圧検出回路 11 基準電圧発生回路 12 比較回路 13 高電圧降下回路 14 高電圧発生回路 112 Vcc電源 113、131、132 抵抗素子 116 接地線 Tr1〜Tr13、Trd1〜Trd7 トランジスタ
素子 N1、N2 ノード

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体メモリにおいて、高電圧発生回路
    から出力される高電圧の検出を行なう高電圧検出回路で
    あって、 前記高電圧発生回路の出力を電圧降下させて降下電圧を
    出力する高電圧降下回路と、 前記高電圧発生回路の出力を入力として基準電圧を出力
    する基準電圧発生回路と、 前記高電圧降下回路の出力と前記基準電圧発生回路の出
    力との比較を行なう比較回路と、を具備することを特徴
    とする高電圧検出回路。
  2. 【請求項2】 前記基準電圧発生回路は、 第1の電源と第1のノードとの間に接続された第1の抵
    抗素子と、 前記第1のノードと第2の電源との間に接続された第1
    のトランジスタ素子と、 前記第2の電源と第2のノードとの間に接続された第2
    の抵抗素子と、 前記第2のノードと出力端子との間に接続された第2の
    トランジスタ素子と、を備え、 前記第1のトランジスタ素子の制御端子は前記第2のノ
    ードに接続され、前記第2のトランジスタ素子の制御端
    子は前記第1のノードに接続され、前記出力端子から得
    られる電流を、前記高電圧を介してカレントミラー回路
    によりミラー電流生成し、第3のトランジスタ素子によ
    って該ミラー電流を電流・電圧変換することにより、基
    準電圧を発生する請求項1に記載の高電圧検出回路。
  3. 【請求項3】 前記基準電圧発生回路の前記第3のトラ
    ンジスタ素子は複数の素子からなる請求項2に記載の高
    電圧検出回路。
  4. 【請求項4】 前記基準電圧発生回路の前記カレントミ
    ラー回路は、カスコード接続構成を有する請求項2に記
    載の高電圧検出回路。
  5. 【請求項5】 前記比較回路はカレントミラー回路を備
    え、その電源が前記高電圧発生回路の出力である請求項
    1に記載の高電圧検出回路。
  6. 【請求項6】 前記比較回路はカスコード接続構成のカ
    レントミラー回路を備える請求項1に記載の高電圧検出
    回路。
  7. 【請求項7】 前記高電圧降下回路は複数の抵抗素子を
    直列接続して形成される抵抗分割による分圧回路である
    請求項1に記載の高電圧検出回路。
  8. 【請求項8】 前記高電圧降下回路は複数はダイオード
    接続されたトランジスタ素子を直列接続して形成される
    分圧回路である請求項1に記載の高電圧検出回路。
  9. 【請求項9】 前記高電圧発生回路はチャージポンプ回
    路である請求項1に記載の高電圧検出回路。
  10. 【請求項10】 前記比較回路はその電源として前記第
    2の電源電圧 を使用している請求項2に記載の高電圧
    検出回路。
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