JP2006323963A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a voltage drop caused by a reverse current electric charge generated at the standstill of a boosting circuit in an internal power source circuit to be used for a flash memory. <P>SOLUTION: A drain of a PMOS transistor TR1 is connected to an output end whereon an output voltage VDDRO of the boosting circuit 11 is supplied, for instance. To a source of this PMOS transistor TR1, a memory cell MC is connected for supplying a boosted voltage VDDR for a leading operation. At the operating time of the boosting circuit 11, an NMOS transistor TR3 is turned on, so that a back gate voltage VDDRX of the PMOS transistor TR1 has same potential as that of the output voltage VDDRO of the boosting circuit 11. Meanwhile, at the stop of operation, an NMOS transistor TR2 is turned on, so that the back gate voltage VDDRRX of the PMOS transistor TR1 has same potential as that of the boosted voltage VDDR. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置に関するもので、特に、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置において、外部電源からの駆動電圧をもとに、メモリセルに書き込まれているデータを読み出すためのリード動作用の昇圧電圧を生成するチャージポンプ回路(昇圧回路)のような内部電源回路に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, in a semiconductor memory device such as a flash memory, a boost voltage for a read operation for reading data written in a memory cell based on a drive voltage from an external power supply. The present invention relates to an internal power supply circuit such as a charge pump circuit (boost circuit) that generates

近年、フラッシュメモリなどの不揮発性の半導体記憶装置においては、ロジック製品の低電圧化にともなって、より一層の低電圧化が要求されている。たとえば、データの読み出し(リード動作時)には高電圧が必要であるが、単一電源電圧方式の場合、チップの内部で低い電圧から高電圧を発生させるための回路技術が、低電圧化には非常に重要となっている。また、動作モードに応じて多種多様なレベルの電圧をチップの内部で制御しなければならないデバイスでは、定電圧源の設計が特に重要である。   In recent years, in a nonvolatile semiconductor memory device such as a flash memory, a further reduction in voltage has been demanded as the voltage of logic products has been reduced. For example, a high voltage is required to read data (during a read operation). However, in the case of a single power supply voltage method, circuit technology for generating a high voltage from a low voltage inside the chip reduces the voltage. Has become very important. In addition, the design of the constant voltage source is particularly important in a device in which various levels of voltage must be controlled inside the chip depending on the operation mode.

フラッシュメモリなどで用いられる、チップの内部で低い電圧から高電圧を発生させるための昇圧回路としては、直列に接続されたダイオードの接続点にそれぞれキャパシタの一方の電極を接続し、外部より供給される駆動電圧(低い電圧)をその段数に応じて昇圧することによって所望の昇圧電圧(高電圧)を得る、所謂チャージポンプ回路が知られている。   As a booster circuit for generating a high voltage from a low voltage inside a chip, which is used in a flash memory, etc., one electrode of a capacitor is connected to a connection point of diodes connected in series and supplied from the outside. A so-called charge pump circuit is known in which a desired boosted voltage (high voltage) is obtained by boosting a driving voltage (low voltage) according to the number of stages.

最近、このような内部昇圧動作(または、チャージポンプ動作)をともなう昇圧回路は、携帯機器の中に組み込まれることが多くなり、スタンド・バイ電流の低減化の要求が厳しい。その理由は、携帯機器は基本的に電池駆動であるため、たとえ微小であってもスタンド・バイ電流が流れると、機器の待機時間が短くなるなど、機器の性能に直接かかわってくるためである。   Recently, a booster circuit with such an internal booster operation (or charge pump operation) is often incorporated in a portable device, and the demand for reduction in standby current is severe. The reason is that portable devices are basically battery-powered, so even if they are very small, if a stand-by current flows, they will directly affect the performance of the device, such as shortening the standby time of the device. .

理想的な昇圧回路を実現するためには、ダイオードのしきい値Vcが0Vである必要がある。仮に、しきい値がVc>0Vであれば、上昇電位はVDD−Vcとなり、その分だけ一段あたりの電位上昇分が損なわれることになるからである。そこで、チャージポンプ回路を構成するダイオードとしては、基板上にチャネル・イオン注入をしない状態で形成されたトランジスタ(I−タイプトランジスタ)をダイオード接続して使用するのが望ましい。I−タイプトランジスタはチャネル部の不純物濃度が希薄なため、しきい値(Vth)をほぼ0Vとすることができる。   In order to realize an ideal booster circuit, the threshold voltage Vc of the diode needs to be 0V. If the threshold value is Vc> 0V, the increased potential is VDD−Vc, and the potential increase per stage is lost accordingly. Therefore, it is desirable to use a diode (I-type transistor) formed on the substrate without channel ion implantation as a diode constituting the charge pump circuit. Since the I-type transistor has a low impurity concentration in the channel portion, the threshold value (Vth) can be set to approximately 0V.

ところが、I−タイプトランジスタのしきい値Vthは、温度やプロセス条件などによっては常に0Vとはならず、負となることもあり、このような場合には、ゲート電圧がマイナスになってもトランジスタはオフせずに微小な電流が流れてしまう。すると、チャージポンプ回路がアクティブ→スタンド・バイ状態となり、チャージポンプ動作が停止したその瞬間より、各段のトランジスタを通じて電荷の逆流が起こる。この逆流電荷の量は、駆動電圧と昇圧電圧との差が大きいほど大きくなる。   However, the threshold value Vth of the I-type transistor does not always become 0 V depending on the temperature and process conditions, and may be negative. In such a case, even if the gate voltage becomes negative, the transistor A small current flows without turning off. Then, the charge pump circuit is changed from the active state to the standby state, and from the moment when the charge pump operation is stopped, a reverse flow of charge occurs through the transistors of each stage. The amount of the backflow charge increases as the difference between the drive voltage and the boosted voltage increases.

この逆流電荷による昇圧ノードのレベル低下が起こると、チャージポンプ回路は、電位を補給するために動作しなければならなくなる。つまり、チャージポンプ回路の逆流電荷の存在は、スタンド・バイ電流の増加の要因となる。しかしながら、チャネル・イオン注入などによりトランジスタのしきい値Vthを上げると、先に説明したように、一段あたりの電位上昇分が損なわれることとなり、現状ではI−タイプトランジスタを使わざるを得ない。   When the level of the boosting node is lowered due to the backflow charge, the charge pump circuit must operate to replenish the potential. That is, the presence of backflow charge in the charge pump circuit causes an increase in standby current. However, if the threshold voltage Vth of the transistor is increased by channel ion implantation or the like, as described above, the potential increase per stage is lost, and at present, an I-type transistor must be used.

従来は、逆流電荷の量をΔQとし、チップの容量をCtotalとすると、ΔQ/Ctotal=ΔVだけ、昇圧電圧が下がるように設計されていた(ただし、ΔVは制御電圧の管理値内)。この条件は、大容量製品の場合、Ctotalが大きく、ΔVが小さいために、満たされやすい環境であった。しかし、最近はチップシュリンクが進むにつれ、特に小容量の製品の場合、チャージポンプ回路におけるスタンド・バイ電流の許容値はより小さくなり、従来のような値を許容しにくくなりつつある。   Conventionally, when the amount of backflow charge is ΔQ and the capacitance of the chip is Ctotal, the boost voltage is designed to decrease by ΔQ / Ctotal = ΔV (where ΔV is within the control value of the control voltage). In the case of a large-capacity product, this condition is an environment that is easily satisfied because Ctotal is large and ΔV is small. However, recently, as chip shrink progresses, especially in the case of a small-capacity product, the allowable value of the standby current in the charge pump circuit is becoming smaller, and it is becoming difficult to tolerate the conventional value.

さらに、ロジック製品の低電圧化にともない、駆動電圧と昇圧電圧との差が大きくなると、トランジスタの直列接続段数を増やす必要があり、キャパシタの個数の増加が、チャージポンプ回路の面積(サイズ)を大きくする。チャージポンプ回路のサイズは、その出力電流に依存し、チャージポンプ回路のサイズが大きくなると逆流電荷の量も大きくなり、それによる電圧降下も大きくなるという問題があった。   Furthermore, if the difference between the drive voltage and the boosted voltage increases as the voltage of logic products decreases, it is necessary to increase the number of transistors connected in series. The increase in the number of capacitors reduces the area (size) of the charge pump circuit. Enlarge. The size of the charge pump circuit depends on the output current. When the size of the charge pump circuit is increased, the amount of backflow charge is increased and the voltage drop is increased accordingly.

上記したように、I−タイプトランジスタを用いることにより理想的な昇圧回路を構成できるものの、温度やプロセス条件などによっては、昇圧回路の停止時に発生していた逆流電荷による電圧降下を阻止できないという問題があった。   As described above, although an ideal booster circuit can be configured by using an I-type transistor, the voltage drop due to the backflow charge generated when the booster circuit is stopped cannot be prevented depending on the temperature, process conditions, and the like. was there.

なお、チャージポンプの動作停止時に電流がチャージポンプに逆流するのを防止するために、PチャネルMOSトランジスタからなる逆流防止スイッチを設ける技術は既に知られている(たとえば、特許文献1参照)。この技術においては、PチャネルMOSトランジスタのドレインはチャージポンプの出力端に結合され、ソースはチャージポンプの出力ラインに結合され、基板N−wellはソースに結合される。
特開平11−186503号公報(第5頁、第1図)
In addition, in order to prevent the current from flowing back to the charge pump when the operation of the charge pump is stopped, a technique of providing a backflow prevention switch composed of a P-channel MOS transistor is already known (see, for example, Patent Document 1). In this technique, the drain of the P-channel MOS transistor is coupled to the output end of the charge pump, the source is coupled to the output line of the charge pump, and the substrate N-well is coupled to the source.
JP-A-11-186503 (page 5, FIG. 1)

MOSトランジスタスイッチであるPチャネルMOSトランジスタTR1については、基板電位>ソース電位,ドレイン電位の関係にしないとジャンクションがフォワードになり、トランジスタとして機能しなくなる。すなわち、チャージポンプ動作時/動作停止時において3つの電圧の関係を考慮する必要があるが、従来技術ではPチャネルMOSトランジスタであるにもかかわらず基板電位はソース電位と同じになっており、逆流防止スイッチとしては十分に機能するものではなかった。   For the P-channel MOS transistor TR1, which is a MOS transistor switch, the junction becomes forward and does not function as a transistor unless the relationship of substrate potential> source potential and drain potential is satisfied. That is, it is necessary to consider the relationship between the three voltages at the time of charge pump operation / operation stop, but the substrate potential is the same as the source potential in spite of the P-channel MOS transistor in the prior art, and the reverse flow It did not function sufficiently as a prevention switch.

本発明は、上記の問題点を解決すべくなされたもので、昇圧回路の停止時に発生していた逆流電荷による電圧降下を確実に阻止でき、安定した電圧の供給が可能となる半導体装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a semiconductor device that can reliably prevent a voltage drop due to backflow charge that has occurred when the booster circuit is stopped and can supply a stable voltage. The purpose is to do.

本願発明の一態様によれば、駆動電圧をもとに昇圧電圧を生成する昇圧回路と、前記昇圧回路によって生成された前記昇圧電圧により動作する駆動部と前記昇圧回路の出力端との間に設けられたPMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタスイッチであって、ソースが前記駆動部に接続され、ドレインが前記昇圧回路の出力端に接続され、前記昇圧回路の動作時にはウェルに前記ドレインに供給される電位と同電位が供給され、前記昇圧回路の動作停止時には前記ウェルに前記ソースに供給される電位と同電位が供給されるPMOSトランジスタスイッチと、前記PMOSトランジスタスイッチを前記昇圧回路の動作時にはオンさせ、停止時にはオフさせるように制御する制御回路とを具備したことを特徴とする半導体装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a booster circuit that generates a boosted voltage based on a drive voltage, a drive unit that operates with the boosted voltage generated by the booster circuit, and an output terminal of the booster circuit. A PMOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor switch provided, the source is connected to the drive unit, the drain is connected to the output terminal of the booster circuit, and the well is supplied to the drain during operation of the booster circuit The PMOS transistor switch to which the same potential as the potential is supplied and the same potential as the potential supplied to the source is supplied to the well when the booster circuit stops operating, and the PMOS transistor switch is turned on when the booster circuit operates. And a control circuit for controlling to be turned off when stopped A semiconductor device is provided.

また、本願発明の一態様によれば、駆動電圧をもとに昇圧電圧を生成する昇圧回路と、前記昇圧回路によって生成された前記昇圧電圧により動作する駆動部と前記昇圧回路の出力端との間に設けられたNMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタスイッチであって、ソースが前記駆動部に接続され、ドレインが前記昇圧回路の出力端に接続されたNMOSトランジスタスイッチと、前記NMOSトランジスタスイッチを前記昇圧回路の動作時にはオンさせ、停止時にはオフさせるように制御する制御回路であって、直列に接続された第1および第2のダイオードと、前記第1および第2のダイオードの接続点に一方の電極が接続されたキャパシタと、前記キャパシタの他方の電極に接続され、前記キャパシタに供給するためのクロック信号を発生する発生回路とを有し、前記昇圧回路の動作時には、前記NMOSトランジスタのゲートに、前記昇圧回路による昇圧電圧よりも高い電圧を印加する制御回路とを具備したことを特徴とする半導体装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a booster circuit that generates a boosted voltage based on a drive voltage, a drive unit that operates with the boosted voltage generated by the booster circuit, and an output terminal of the booster circuit. An NMOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor switch provided between the NMOS transistor switch having a source connected to the drive unit and a drain connected to an output terminal of the booster circuit, and boosting the NMOS transistor switch to the booster A control circuit that controls to turn on when the circuit operates and to turn off when the circuit stops, and includes a first and second diode connected in series, and one electrode at a connection point of the first and second diodes And a capacitor connected to the other electrode of the capacitor, the capacitor And a control circuit for applying a voltage higher than the boosted voltage by the booster circuit to the gate of the NMOS transistor when the booster circuit operates. A semiconductor device is provided.

上記の構成により、昇圧回路の停止時に発生していた逆流電荷による電圧降下を確実に阻止でき、安定した電圧の供給が可能となる半導体装置を提供できる。   With the above-described configuration, it is possible to provide a semiconductor device that can reliably prevent a voltage drop due to the backflow charge generated when the booster circuit is stopped and can supply a stable voltage.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態にしたがった内部電源回路の基本構成を示すものである。なお、ここでは、外部電源からの駆動電圧(VDDO)をもとに、たとえばNOR型EEPROMのようなフラッシュメモリのメモリセルに書き込まれているデータを読み出すための、リード動作用の昇圧電圧(VDDR)を生成するように構成された内部電源回路において、昇圧回路と駆動部であるメモリセルとの間にPチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタスイッチを設けることにより、スタンド・バイ時の電荷の逆流を抑えることができるようにした場合について説明する。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a basic configuration of an internal power supply circuit according to the first embodiment of the present invention. Here, based on a drive voltage (VDDO) from an external power supply, for example, a boost voltage (VDDR) for read operation for reading data written in a memory cell of a flash memory such as a NOR type EEPROM. ) In the internal power supply circuit configured to generate a reverse flow of charge during standby by providing a P-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor switch between the booster circuit and the memory cell as the driving unit. A case where it is possible to suppress this will be described.

たとえば図1に示すように、昇圧回路(チャージポンプ回路)11からの出力電圧VDDROが供給される出力端には、MOSトランジスタスイッチを構成するPチャネルMOSトランジスタ(以下、PMOSトランジスタと称する)TR1のドレインが接続されている。このPMOSトランジスタTR1のソースには、リード動作用の高電圧である昇圧電圧VDDRが供給されるメモリセル(駆動部)MCが接続されている。また、PMOSトランジスタTR1のゲートには、ゲート電圧VGを制御するための、インバータ回路INVaおよびレベルシフト回路LS1が接続されている。このレベルシフト回路LS1には、装置の外部よりイネーブル信号ENABLEが入力されるようになっている。また、インバータ回路INVaおよびレベルシフト回路LS1には、動作用電圧として、上記昇圧電圧VDDRが供給されている。   For example, as shown in FIG. 1, an output terminal to which an output voltage VDDRO from a booster circuit (charge pump circuit) 11 is supplied is connected to a P channel MOS transistor (hereinafter referred to as a PMOS transistor) TR1 constituting a MOS transistor switch. The drain is connected. The source of the PMOS transistor TR1 is connected to a memory cell (driving unit) MC to which a boosted voltage VDDR that is a high voltage for read operation is supplied. Further, an inverter circuit INVa and a level shift circuit LS1 for controlling the gate voltage VG are connected to the gate of the PMOS transistor TR1. An enable signal ENABLE is input to the level shift circuit LS1 from the outside of the apparatus. Further, the boosted voltage VDDR is supplied as an operation voltage to the inverter circuit INVa and the level shift circuit LS1.

一方、上記PMOSトランジスタTR1のバックゲート(N型ウェル)には、第1のNMOSトランジスタであるNチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタと称する)TR2のソース、および、NMOSトランジスタ(第2のNMOSトランジスタ)TR3のソースが、それぞれ接続されている。NMOSトランジスタTR2のゲートおよびドレインには、上記昇圧電圧VDDRが供給されている。NMOSトランジスタTR3のゲートには、レベルシフト回路LS2が接続されている。このレベルシフト回路LS2には、上記イネーブル信号ENABLEが入力されるようになっている。また、NMOSトランジスタTR3のドレインおよびレベルシフト回路LS2には、昇圧回路11からの出力電圧VDDROが供給されるようになっている。なお、本実施形態の場合、NMOSトランジスタTR2,TR3は、たとえばI−タイプトランジスタによって構成されている。   On the other hand, the back gate (N-type well) of the PMOS transistor TR1 includes a source of an N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as NMOS transistor) TR2, which is a first NMOS transistor, and an NMOS transistor (second NMOS transistor). ) The sources of TR3 are connected to each other. The boosted voltage VDDR is supplied to the gate and drain of the NMOS transistor TR2. A level shift circuit LS2 is connected to the gate of the NMOS transistor TR3. The level shift circuit LS2 is configured to receive the enable signal ENABLE. Further, the output voltage VDDRO from the booster circuit 11 is supplied to the drain of the NMOS transistor TR3 and the level shift circuit LS2. In the present embodiment, the NMOS transistors TR2 and TR3 are constituted by, for example, I-type transistors.

図2は、上記した昇圧回路11の構成例を示すものである。たとえば図2に示すように、入力用トランジスタTRaのソース/ドレインの一方には、外部電源からの駆動電圧(VDDO)が入力されるようになっている。入力用トランジスタTRaのゲートには、装置の外部より制御信号(昇圧動作開始信号)INaが供給される。また、入力用トランジスタTRaのソース/ドレインの他方には、複数(この例の場合、2個)のダイオードDa,Dbが直列に接続されている。これらダイオードDa,Dbは、たとえばダイオード接続されたI−タイプトランジスタによって構成されている。   FIG. 2 shows a configuration example of the booster circuit 11 described above. For example, as shown in FIG. 2, a drive voltage (VDDO) from an external power supply is input to one of the source / drain of the input transistor TRa. A control signal (step-up operation start signal) INa is supplied to the gate of the input transistor TRa from the outside of the device. In addition, a plurality (two in this example) of diodes Da and Db are connected in series to the other of the source / drain of the input transistor TRa. These diodes Da and Db are constituted by, for example, diode-connected I-type transistors.

ダイオードDaのアノード側の、入力用トランジスタTRaとの接続点(ノードV1)には、キャパシタC1の一方の電極が接続されている。このキャパシタC1の他方の電極には、インバータ回路INV1を介して、リングオシレータ回路(Ring OSC)11aが接続されている。ダイオードDaのカソード側の、ダイオードDbのアノードとの接続点(ノードV2)には、キャパシタC2の一方の電極が接続されている。このキャパシタC2の他方の電極には、インバータ回路INV2,INV3を介して、リングオシレータ回路11aが接続されている。   One electrode of the capacitor C1 is connected to a connection point (node V1) with the input transistor TRa on the anode side of the diode Da. A ring oscillator circuit (Ring OSC) 11a is connected to the other electrode of the capacitor C1 through an inverter circuit INV1. One electrode of the capacitor C2 is connected to a connection point (node V2) between the cathode side of the diode Da and the anode of the diode Db. A ring oscillator circuit 11a is connected to the other electrode of the capacitor C2 via inverter circuits INV2 and INV3.

このリングオシレータ回路11aには、コンパレータ11bが接続されている。コンパレータ11bは、この昇圧回路11によって昇圧された出力電圧Vout(=VDDRO)を抵抗R1,R2により分圧し、その分圧電圧と基準電圧との比較により得られる出力V0によって、リングオシレータ回路11aのオン/オフを制御する。リングオシレータ回路11aは、コンパレータ11bからの出力V0に応じて発振動作し、キャパシタC1,C2を交互に駆動するためのクロック信号OSCを発生する。これにより、チャージポンプ動作が行われて、各段を電荷(駆動電圧VDDO)が転送されるごとに、出力電圧(Vout)は段階的に上昇する。コンパレータ11bは、上記分圧電圧があらかじめ決められている基準電圧に達すると出力V0をオフし、リングオシレータ回路11aのクロック信号OCRの発生を止める。これにより、チャージポンプ動作が停止されて、出力電圧(Vout)が下降する。この動作の繰り返しにより、出力電圧(Vout)として、リード動作に必要な所望の高電圧(VDDRO)が得られる。以上が、昇圧回路11の基本動作である。   A comparator 11b is connected to the ring oscillator circuit 11a. The comparator 11b divides the output voltage Vout (= VDDRO) boosted by the booster circuit 11 with the resistors R1 and R2, and the output V0 obtained by comparing the divided voltage with the reference voltage causes the ring oscillator circuit 11a. Control on / off. The ring oscillator circuit 11a oscillates according to the output V0 from the comparator 11b, and generates a clock signal OSC for driving the capacitors C1 and C2 alternately. As a result, the charge pump operation is performed, and the output voltage (Vout) increases step by step each time the charge (drive voltage VDDO) is transferred through each stage. The comparator 11b turns off the output V0 when the divided voltage reaches a predetermined reference voltage, and stops the generation of the clock signal OCR of the ring oscillator circuit 11a. As a result, the charge pump operation is stopped and the output voltage (Vout) drops. By repeating this operation, a desired high voltage (VDDRO) necessary for the read operation is obtained as the output voltage (Vout). The basic operation of the booster circuit 11 has been described above.

このような構成においては、ダイオードDa,DbとキャパシタC1,C2とからなる各段の、キャパシタC1,C2をリングオシレータ回路11aからのクロック信号OSCによって交互に駆動することにより、電荷の転送、つまりチャージポンプ動作が行われる。このチャージポンプ動作により昇圧された出力電圧Voutは、最終段のダイオードDbのカソードより出力される。   In such a configuration, by transferring the capacitors C1 and C2 of the respective stages including the diodes Da and Db and the capacitors C1 and C2 alternately by the clock signal OSC from the ring oscillator circuit 11a, charge transfer, that is, A charge pump operation is performed. The output voltage Vout boosted by this charge pump operation is output from the cathode of the final-stage diode Db.

ここで、昇圧回路11の動作についてさらに説明すると、入力用トランジスタTRaに駆動電圧(VDDO)が入力される。この時、ダイオードDaのしきい値Vc(または、I−タイプトランジスタのしきい値Vth)=0と仮定すると、ノードV1に、VDDO分の電荷が充電される。この状態において、キャパシタC1の他方の電極の電圧(Boot1)がVSS→VDDOになると、ノードV1に、2VDDO分の電荷が充電される。同様に、ダイオードDbのしきい値Vc=0と仮定すると、ノードV2に、2VDDO分の電荷が充電される。この状態において、キャパシタC2の他方の電極の電圧(Boot2)がVSS→VDDOになると、ノードV2に、3VDDO分の電荷が充電される。   Here, the operation of the booster circuit 11 will be further described. A drive voltage (VDDO) is input to the input transistor TRa. At this time, assuming that the threshold value Vc of the diode Da (or the threshold value Vth of the I-type transistor) = 0, the node V1 is charged with the charge of VDDO. In this state, when the voltage (Boot1) of the other electrode of the capacitor C1 changes from VSS to VDDO, the node V1 is charged with a charge of 2VDDO. Similarly, assuming that the threshold value Vc of the diode Db = 0, the node V2 is charged with a charge of 2VDDO. In this state, when the voltage (Boot2) of the other electrode of the capacitor C2 changes from VSS to VDDO, the node V2 is charged with a charge of 3VDDO.

このことから、ダイオードDa,Dbのしきい値Vc以上の電圧差があって、はじめて次段へ電荷を転送するため、ダイオードDa,Dbのしきい値Vcは低い方が効率がよい。すなわち、段数が少ないほど、昇圧回路11は効率がよいといえる。ただし、段数が少ないと、チャージポンプ動作による充電MAX値が低くなる。たとえば、段数が1段の場合だと、どんなに効率がよくても2VDDOまでしか充電できず、2段の場合でも、どんなに効率がよくても3VDDOまでしか充電できない。   For this reason, since there is a voltage difference equal to or greater than the threshold value Vc of the diodes Da and Db and charges are transferred to the next stage for the first time, the lower the threshold value Vc of the diodes Da and Db, the better. That is, the smaller the number of stages, the more efficient the booster circuit 11 is. However, if the number of stages is small, the charge MAX value due to the charge pump operation becomes low. For example, if the number of stages is one, it can be charged up to 2VDDO no matter how efficient it is, and even if it is two stages, it can only be charged up to 3VDDO no matter how efficient it is.

このように、昇圧回路11には、チャージポンプ回路の段数を増やすことによって高い昇圧電圧(出力電圧Vout)が得られるが、効率が悪くなるというデメリットがあり、段数を減らせば効率はよいが、低い昇圧電圧しか得られないというデメリットがある。   As described above, the booster circuit 11 can obtain a high boosted voltage (output voltage Vout) by increasing the number of stages of the charge pump circuit. However, there is a demerit that the efficiency is deteriorated. There is a demerit that only a low boosted voltage can be obtained.

次に、図1に示した内部電源回路の動作の概要について説明する。まず、チャージポンプ動作時は、信号ENABLEが“H(ハイ)”レベルになる。このHレベルの信号ENABLEは、レベルシフト回路LS1を介して、インバータ回路INV1に送られる。すると、インバータ回路INVaの出力であるゲート電圧VG=0になり、PMOSトランジスタTR1がオンする。これにより、昇圧回路11にて昇圧された出力電圧VDDROが昇圧電圧VDDRとなって、メモリセルMCに供給される。   Next, an outline of the operation of the internal power supply circuit shown in FIG. 1 will be described. First, during the charge pump operation, the signal ENABLE is set to the “H (high)” level. The H level signal ENABLE is sent to the inverter circuit INV1 via the level shift circuit LS1. Then, the gate voltage VG = 0 which is the output of the inverter circuit INVa is set, and the PMOS transistor TR1 is turned on. As a result, the output voltage VDDRO boosted by the booster circuit 11 becomes the boosted voltage VDDR and is supplied to the memory cell MC.

その際、Hレベルの信号ENABLEは、レベルシフト回路LS2を介して、I−タイプのNMOSトランジスタTR3のゲートにも供給される。これにより、NMOSトランジスタTR3がオンし、PMOSトランジスタTR1のバックゲート(N型ウェル)の電圧VDDRXを、昇圧回路11の出力電圧VDDROと同電位にする。   At this time, the H level signal ENABLE is also supplied to the gate of the I-type NMOS transistor TR3 via the level shift circuit LS2. As a result, the NMOS transistor TR3 is turned on, and the voltage VDDRX of the back gate (N-type well) of the PMOS transistor TR1 is set to the same potential as the output voltage VDDRO of the booster circuit 11.

これに対し、チャージポンプ動作停止時は、信号ENABLEが“L(ロー)”レベルになる。このLレベルの信号ENABLEは、レベルシフト回路LS1を介して、インバータ回路INVaに送られる。すると、インバータ回路INVaの出力であるゲート電圧VG=“H”レベルになり、PMOSトランジスタTR1がオフする。これにより、駆動部(VDDR)側から昇圧回路11の出力端(VDDRO)側への、電荷の逆流が阻止される。この場合、信号ENABLEは“L”レベルなので、I−タイプのNMOSトランジスタTR3はオフし、I−タイプのNMOSトランジスタTR2がオンとなる。その結果、PMOSトランジスタTR1のバックゲートの電圧VDDRXは、駆動部側の昇圧電圧VDDRと同電位となる。   On the other hand, when the charge pump operation is stopped, the signal ENABLE becomes the “L (low)” level. This L level signal ENABLE is sent to the inverter circuit INVa via the level shift circuit LS1. Then, the gate voltage VG = “H” level which is the output of the inverter circuit INVa is set, and the PMOS transistor TR1 is turned off. As a result, the backflow of charges from the drive unit (VDDR) side to the output terminal (VDDRO) side of the booster circuit 11 is prevented. In this case, since the signal ENABLE is “L” level, the I-type NMOS transistor TR3 is turned off and the I-type NMOS transistor TR2 is turned on. As a result, the voltage VDDRX of the back gate of the PMOS transistor TR1 becomes the same potential as the boosted voltage VDDR on the driver side.

本発明の第1の実施形態においては、メモリセルMCに供給される昇圧電圧VDDRを、エンハンスメント型のPMOSトランジスタTR1によって制御している。このときに注意しなければならないのが、昇圧回路11の出力電圧VDDROと昇圧電圧VDDRとPMOSトランジスタTR1のバックゲート電圧VDDRXとの関係である。MOSトランジスタスイッチであるPMOSトランジスタTR1については、基板電位をVB、ソース電位をVS、ドレイン電位をVDとすると、VB>VS,VDの関係にしないとジャンクションがフォワードになり、トランジスタとして機能しなくなる。すなわち、PMOSトランジスタTR1には、異なる3つの電圧VDDRX(バックゲート)、VDDRO(ドレイン)、VDDR(ソース)が供給されているため、チャージポンプ動作時/動作停止時において、3つの電圧の関係はVDDRX>VDDRO,VDDRにならなければならない。   In the first embodiment of the present invention, the boosted voltage VDDR supplied to the memory cell MC is controlled by the enhancement type PMOS transistor TR1. At this time, attention should be paid to the relationship between the output voltage VDDRO of the booster circuit 11, the boosted voltage VDDR, and the back gate voltage VDDRX of the PMOS transistor TR1. As for the PMOS transistor TR1, which is a MOS transistor switch, assuming that the substrate potential is VB, the source potential is VS, and the drain potential is VD, the junction becomes forward unless it has a relationship of VB> VS, VD, and does not function as a transistor. That is, since three different voltages VDDRX (back gate), VDDRO (drain), and VDDR (source) are supplied to the PMOS transistor TR1, the relationship between the three voltages during charge pump operation / operation stop is VDDRX> VDDRO, VDDR must be satisfied.

図3は、図1に示した内部電源回路において、3つの電圧VDDRX,VDDRO,VDDRの関係をわかりやすく説明するために簡略化して示す、PMOSトランジスタTR1の断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the PMOS transistor TR1 shown in a simplified manner for easy understanding of the relationship between the three voltages VDDRX, VDDRO, and VDDR in the internal power supply circuit shown in FIG.

たとえば図3に示すように、PMOSトランジスタTR1の、昇圧回路11(出力電圧VDDRO)側のドレインとなるP型拡散層SDaと駆動部(昇圧電圧VDDR)側のソースとなるP型拡散層SDbとの間のチャネル部には、微小な抵抗ronが存在する。そのため、チャージポンプ動作時に、PMOSトランジスタTR1がオンすることによって、昇圧回路11側の出力電圧VDDROが駆動部側に昇圧電圧VDDRとして供給される、その出力電圧VDDROと昇圧電圧VDDRとの関係はVDDRO>VDDRである。   For example, as shown in FIG. 3, in the PMOS transistor TR1, a P-type diffusion layer SDa serving as a drain on the booster circuit 11 (output voltage VDDRO) side and a P-type diffusion layer SDb serving as a source on the drive unit (boost voltage VDDR) side There is a minute resistance ron in the channel portion between. Therefore, when the PMOS transistor TR1 is turned on during the charge pump operation, the output voltage VDDRO on the booster circuit 11 side is supplied to the drive unit side as the boosted voltage VDDR. The relationship between the output voltage VDDRO and the boosted voltage VDDR is VDDRO > VDDR.

この時、信号ENABLE(Hレベル)が、NMOSトランジスタTR3のゲートにも入力されることにより、NMOSトランジスタTR3がオンする。NMOSトランジスタTR3はI−タイプのトランジスタであるため、しきい値Vth≒0であり、電圧VDDROがほぼそのままバックゲート電圧VDDRXとなる。よって、PMOSトランジスタTR1のバックゲート電圧VDDRXはVDDRX(VDDRO)>VDDRの関係となり、ジャンクションがフォワードになるといった不都合は起こらない。   At this time, the signal ENABLE (H level) is also input to the gate of the NMOS transistor TR3, whereby the NMOS transistor TR3 is turned on. Since the NMOS transistor TR3 is an I-type transistor, the threshold value Vth≈0, and the voltage VDDRO becomes the back gate voltage VDDRX almost as it is. Therefore, the back gate voltage VDDRX of the PMOS transistor TR1 has a relationship of VDDRX (VDDRO)> VDDR, and there is no inconvenience that the junction becomes forward.

一方、チャージポンプ動作停止時は、昇圧回路11の最終段において、電荷の逆流が発生するため、出力電圧VDDROと昇圧電圧VDDRとの関係はVDDRO<VDDRとなる。チャージポンプ動作停止時は信号ENABLEが“L”レベルになり、NMOSトランジスタTR2がオンする。NMOSトランジスタTR2はI−タイプのトランジスタであるため、しきい値Vth≒0であり、昇圧電圧VDDRがほぼそのままバックゲート電圧VDDRXとなる。よって、PMOSトランジスタTR1のバックゲート電圧VDDRXはVDDRX(VDDR)>VDDROの関係となり、ジャンクションがフォワードになるといった不都合は起こらない。   On the other hand, when the charge pump operation is stopped, a reverse flow of charge occurs in the final stage of the booster circuit 11, so that the relationship between the output voltage VDDRO and the boosted voltage VDDR is VDDRO <VDDR. When the charge pump operation is stopped, the signal ENABLE becomes “L” level, and the NMOS transistor TR2 is turned on. Since the NMOS transistor TR2 is an I-type transistor, the threshold value Vth≈0, and the boost voltage VDDR becomes the back gate voltage VDDRX almost as it is. Therefore, the back gate voltage VDDRX of the PMOS transistor TR1 has a relationship of VDDRX (VDDR)> VDDRO, and there is no inconvenience that the junction becomes forward.

このように、本発明の第1の実施形態においては、昇圧回路11がI−タイプトランジスタを用いて構成される場合にも、PMOSトランジスタTR1の異なる3つの電圧が常にVDDRX(バックゲート)>VDDRO(ドレイン),VDDR(ソース)の関係になっており、ジャンクションがフォワードになり、トランジスタとして機能しなくなるという不具合を起こさず、なおかつ、チャージポンプ動作停止時に電荷の逆流による電圧降下を確実に阻止することができる。よって、メモリセルMCに書き込まれているデータを読み出すための、リード動作用の昇圧電圧(VDDR)を安定に供給することが容易に可能となるものである。   As described above, in the first embodiment of the present invention, even when the booster circuit 11 is configured by using an I-type transistor, three different voltages of the PMOS transistor TR1 are always VDDRX (back gate)> VDDRO. (Drain) and VDDR (source) relation, the junction becomes forward, does not cause a malfunction that does not function as a transistor, and reliably prevents a voltage drop due to the backflow of charge when the charge pump operation is stopped. be able to. Therefore, it is possible to easily supply a boost voltage (VDDR) for read operation for reading data written in the memory cell MC stably.

[第2の実施形態]
図4は、本発明の第2の実施形態にしたがった内部電源回路の基本構成を示すものである。ここでは、外部電源からの駆動電圧(VDDO)をもとに、たとえばNOR型EEPROMのようなフラッシュメモリのメモリセルに書き込まれているデータを読み出すための、リード動作用の昇圧電圧(VDDR)を生成するように構成された内部電源回路において、昇圧回路と駆動部であるメモリセルとの間にNチャネルMOSトランジスタスイッチを設けることにより、スタンド・バイ時の電荷の逆流を抑えることができるようにした場合について説明する。なお、図1と同一部分には同一符号を付して、詳しい説明は割愛する。
[Second Embodiment]
FIG. 4 shows a basic configuration of an internal power supply circuit according to the second embodiment of the present invention. Here, based on a drive voltage (VDDO) from an external power supply, for example, a boost voltage (VDDR) for read operation for reading data written in a memory cell of a flash memory such as a NOR type EEPROM is used. In the internal power supply circuit configured to be generated, by providing an N-channel MOS transistor switch between the booster circuit and the memory cell as the driving unit, it is possible to suppress the backflow of charges during standby. The case will be described. Note that the same parts as those in FIG.

たとえば図4に示すように、昇圧回路(チャージポンプ回路)11からの出力電圧VDDROが供給される出力端には、MOSトランジスタスイッチを構成するNチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタ)RSWのドレインが接続されている。なお、本実施形態の場合、上記NMOSトランジスタRSWは、たとえばI−タイプトランジスタによって構成されている。このNMOSトランジスタRSWのソースには、リード動作用の高電圧である昇圧電圧VDDRが供給されるメモリセル(駆動部)MCが接続されている。   For example, as shown in FIG. 4, the drain of an N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as NMOS transistor) RSW constituting a MOS transistor switch is connected to an output terminal to which an output voltage VDDRO from a booster circuit (charge pump circuit) 11 is supplied. It is connected. In the case of this embodiment, the NMOS transistor RSW is constituted by, for example, an I-type transistor. The source of the NMOS transistor RSW is connected to a memory cell (driving unit) MC to which a boosted voltage VDDR that is a high voltage for read operation is supplied.

また、NMOSトランジスタRSWのゲートには、ダイオードD1,D2が直列に接続されている。ダイオードD1,D2の接続点(ノードVD2)には、キャパシタCBの一方の電極が接続されている。キャパシタCBの他方の電極には、このキャパシタCBにクロック信号OSC1を送り込むミニ昇圧回路(リングオシレータ回路)21が接続されている。なお、ダイオードD1のアノードには、昇圧回路11からの出力電圧VDDROが供給されている。   The diodes D1 and D2 are connected in series to the gate of the NMOS transistor RSW. One electrode of the capacitor CB is connected to a connection point (node VD2) between the diodes D1 and D2. A mini booster circuit (ring oscillator circuit) 21 that sends a clock signal OSC1 to the capacitor CB is connected to the other electrode of the capacitor CB. The output voltage VDDRO from the booster circuit 11 is supplied to the anode of the diode D1.

さらに、NMOSトランジスタRSWのゲートには、ゲート電圧VG1を制御するためのNMOSトランジスタTRbのドレインが接続されている。NMOSトランジスタTRbのソースは接地され、ゲートはインバータ回路INVbの出力端に接続されている。このインバータ回路INVbの入力端には、装置の外部よりスイッチング信号SWが供給されるようになっている。   Further, the drain of the NMOS transistor TRb for controlling the gate voltage VG1 is connected to the gate of the NMOS transistor RSW. The source of the NMOS transistor TRb is grounded, and the gate is connected to the output terminal of the inverter circuit INVb. A switching signal SW is supplied to the input terminal of the inverter circuit INVb from the outside of the apparatus.

本実施形態の場合、昇圧回路11の出力電圧VDDROのレベルに関係なく、昇圧電圧VDDRをオフすることができるように構成されている。ただし、NMOSトランジスタRSWのオン時には、“昇圧回路11の出力電圧”+“NMOSトランジスタRSWのしきい値Vth”を超える値まで、NMOSトランジスタRSWのゲート電圧VG1を上げる必要がある。そのために、ミニ昇圧回路21が付加されている。   In the present embodiment, the boosted voltage VDDR can be turned off regardless of the level of the output voltage VDDRO of the booster circuit 11. However, when the NMOS transistor RSW is turned on, it is necessary to increase the gate voltage VG1 of the NMOS transistor RSW to a value exceeding “the output voltage of the booster circuit 11” + “the threshold value Vth of the NMOS transistor RSW”. For this purpose, a mini booster circuit 21 is added.

図5は、上記したミニ昇圧回路21の具体例を示すものである。たとえば図5に示すように、入力端子IN1には、電圧“H(ハイレベル=駆動電圧VDDO)”,“L(ローレベル=接地電位)”の周期パルスが入力される。この入力端子IN1には、インバータ回路INV−A,INV−Bが直列に接続されている。インバータ回路INV−Bの出力端は、CMOS(Complementary MOS)インバータ回路INV−Cの共通ゲートに接続されている。   FIG. 5 shows a specific example of the mini booster circuit 21 described above. For example, as shown in FIG. 5, periodic pulses of voltage “H (high level = drive voltage VDDO)” and “L (low level = ground potential)” are input to the input terminal IN1. Inverter circuits INV-A and INV-B are connected in series to the input terminal IN1. An output terminal of the inverter circuit INV-B is connected to a common gate of a CMOS (Complementary MOS) inverter circuit INV-C.

一方、外部電源からの駆動電圧(VDDO)が供給される入力端子IN2には、ダイオードDAのアノードが接続されている。このダイオードDAのカソードは、キャパシタCAを介して、インバータ回路INV−A,INV−Bの接続点(ノードVD1)に接続されている。また、このダイオードDAのカソードは、CMOSインバータ回路INV−Cに接続されている。そして、このCMOSインバータ回路INV−Cの共通ドレインからの出力が、出力端子OUT1より、キャパシタCBへのクロック信号OSC1として取り出される。   On the other hand, an anode of a diode DA is connected to an input terminal IN2 to which a drive voltage (VDDO) from an external power supply is supplied. The cathode of the diode DA is connected to the connection point (node VD1) of the inverter circuits INV-A and INV-B via the capacitor CA. The cathode of the diode DA is connected to the CMOS inverter circuit INV-C. The output from the common drain of the CMOS inverter circuit INV-C is taken out from the output terminal OUT1 as the clock signal OSC1 to the capacitor CB.

このような構成において、入力端子IN1への入力が“Hレベル”の時は、インバータ回路INV−Aの出力が“Lレベル”となり、ダイオードDAのしきい値Vc≒0とすると、ノードVD1にVDDO分の電荷が充電される。これに対し、入力端子IN1への入力が“Lレベル”の時は、インバータ回路INV−Aの出力が“Hレベル”となり、キャパシタCAに駆動電圧(VDDO)が充電されていることから、ノードVD1に2VDDO分の電荷が蓄積される。また、インバータ回路INV−Bの出力が“Lレベル”になるので、この2VDDOの電荷は、対応する波高(Hレベル)を有する周期パルスとして出力端子OUT1より出力される。   In such a configuration, when the input to the input terminal IN1 is “H level”, the output of the inverter circuit INV-A is “L level”, and when the threshold value Vc of the diode DA is approximately 0, the node VD1 The charge for VDDO is charged. On the other hand, when the input to the input terminal IN1 is “L level”, the output of the inverter circuit INV-A is “H level”, and the drive voltage (VDDO) is charged in the capacitor CA. A charge of 2VDDO is accumulated in VD1. Further, since the output of the inverter circuit INV-B becomes “L level”, the electric charge of 2VDDO is output from the output terminal OUT1 as a periodic pulse having a corresponding wave height (H level).

こうして、昇圧回路11のチャージポンプ動作時には、ミニ昇圧回路21からの出力(2VDDOの電荷)がクロック信号OSC1として取り出されることにより、たとえば図4に示すように、キャパシタCBには2VDDOの電荷が充電される。一方、昇圧回路11からの出力電圧VDDROはダイオードD1のアノードに入力されており、ダイオードD1のしきい値Vc≒0の時、ノードVD2に、VDDR+2VDDOの電荷が充電される。また、ダイオードD2のしきい値Vc≒0とすると、I−タイプのNMOSトランジスタRSWのゲートに、VDDR+2VDDOのゲート電圧VG1が印加される。これにより、NMOSトランジスタRSWがオンする。   Thus, during the charge pump operation of the booster circuit 11, the output (charge of 2VDDO) from the mini booster circuit 21 is taken out as the clock signal OSC1, so that the capacitor CB is charged with the charge of 2VDDO, for example, as shown in FIG. Is done. On the other hand, the output voltage VDDRO from the booster circuit 11 is input to the anode of the diode D1, and when the threshold value Vc of the diode D1 is approximately 0, the node VD2 is charged with VDDR + 2VDDO. When the threshold value Vc of the diode D2 is approximately 0, a gate voltage VG1 of VDDR + 2VDDO is applied to the gate of the I-type NMOS transistor RSW. As a result, the NMOS transistor RSW is turned on.

逆に、昇圧回路11のチャージポンプ動作停止時には、信号ENABLEによって、スイッチング信号SWが“Lレベル”になる。すると、インバータ回路INVbの出力が“Hレベル”になり、NMOSトランジスタTRbがオンする。これにより、NMOSトランジスタRSWのゲート電圧VG1=0になり、NMOSトランジスタRSWがオフして、電荷の逆流による電圧降下が阻止される。このように、NMOSトランジスタRSWに、I−タイプのMOSトランジスタを用いることにより、オン時のコンダクタンスを下げ、ミニ昇圧のレベルを下げることができる。   On the contrary, when the charge pump operation of the booster circuit 11 is stopped, the switching signal SW becomes “L level” by the signal ENABLE. Then, the output of the inverter circuit INVb becomes “H level”, and the NMOS transistor TRb is turned on. As a result, the gate voltage VG1 = 0 of the NMOS transistor RSW is set, the NMOS transistor RSW is turned off, and a voltage drop due to the backflow of charges is prevented. In this way, by using an I-type MOS transistor as the NMOS transistor RSW, it is possible to reduce the on-time conductance and to reduce the mini boost level.

このように、本発明の第2の実施形態においては、昇圧回路11がI−タイプトランジスタを用いて構成される場合にも、昇圧回路11の出力電圧VDDROのレベルに関係なく、昇圧電圧VDDRをオフすることが可能になるため、昇圧回路11のチャージポンプ動作停止時に電荷の逆流による電圧降下を確実に阻止することができる。よって、メモリセルMCに書き込まれているデータを読み出すための、リード動作用の昇圧電圧(VDDR)を安定に供給することが容易に可能となるものである。   As described above, in the second embodiment of the present invention, even when the booster circuit 11 is configured by using an I-type transistor, the boosted voltage VDDR is set regardless of the level of the output voltage VDDRO of the booster circuit 11. Since it can be turned off, a voltage drop due to the backflow of charges can be reliably prevented when the charge pump operation of the booster circuit 11 is stopped. Therefore, it is possible to easily supply a boost voltage (VDDR) for read operation for reading data written in the memory cell MC stably.

なお、上述した第1,第2の実施形態においては、フラッシュメモリのメモリセルに書き込まれているデータを読み出すための、リード動作用の昇圧電圧(VDDR)を生成するように構成された内部電源回路に適用した場合について説明したが、これに限らず、たとえばメモリセルにデータを書き込むための、ライト動作用の昇圧電圧を生成する内部電源回路にも同様に適用できる。もしくは、メモリセルに書き込まれているデータを消去するための、消去動作用の昇圧電圧を生成する内部電源回路にも同様に適用できる。   In the first and second embodiments described above, an internal power supply configured to generate a boost voltage (VDDR) for read operation for reading data written in the memory cell of the flash memory. Although the case where the present invention is applied to a circuit has been described, the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly applied to, for example, an internal power supply circuit that generates a boost voltage for a write operation for writing data in a memory cell. Alternatively, the present invention can be similarly applied to an internal power supply circuit that generates a boosted voltage for erasing operation for erasing data written in a memory cell.

その他、本願発明は、上記(各)実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、上記(各)実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、(各)実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題(の少なくとも1つ)が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果(の少なくとも1つ)が得られる場合には、その構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。   In addition, the present invention is not limited to the above (each) embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the above (each) embodiment includes various stages of the invention, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if several constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the (each) embodiment, the problem (at least one) described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved. When the effect (at least one of the effects) described in the “Effect” column is obtained, a configuration from which the constituent requirements are deleted can be extracted as an invention.

本発明の第1の実施形態にしたがった内部電源回路の一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of the internal power supply circuit according to the 1st Embodiment of this invention. 図1の内部電源回路における昇圧回路の構成を示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a booster circuit in the internal power supply circuit of FIG. 1. 図1の内部電源回路の一部を簡略化して示す図。FIG. 2 is a diagram showing a part of the internal power supply circuit of FIG. 1 in a simplified manner. 本発明の第2の実施形態にしたがった内部電源回路の一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of the internal power supply circuit according to the 2nd Embodiment of this invention. 図4の内部電源回路におけるミニ昇圧回路の構成を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a mini booster circuit in the internal power supply circuit of FIG. 4.

符号の説明Explanation of symbols

11…昇圧回路(チャージポンプ回路)、11a…リングオシレータ回路、11b…コンパレータ、21…ミニ昇圧回路、MC…メモリセル、TR1…PMOSトランジスタ、RSW,TR2,TR3…NMOSトランジスタ、TRa…入力用トランジスタ、INVa,INV1,INV2,INV3…インバータ回路、LS1,LS2…レベルシフト回路、D1,D2,Da,Db…ダイオード、C1,C2,CB…キャパシタ、R1,R2…抵抗。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Boost circuit (charge pump circuit) 11a ... Ring oscillator circuit, 11b ... Comparator, 21 ... Mini booster circuit, MC ... Memory cell, TR1 ... PMOS transistor, RSW, TR2, TR3 ... NMOS transistor, TRa ... Input transistor INVa, INV1, INV2, INV3 ... inverter circuit, LS1, LS2 ... level shift circuit, D1, D2, Da, Db ... diode, C1, C2, CB ... capacitor, R1, R2 ... resistor.

Claims (4)

駆動電圧をもとに昇圧電圧を生成する昇圧回路と、
前記昇圧回路によって生成された前記昇圧電圧により動作する駆動部と前記昇圧回路の出力端との間に設けられたPMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタスイッチであって、ソースが前記駆動部に接続され、ドレインが前記昇圧回路の出力端に接続され、前記昇圧回路の動作時にはウェルに前記ドレインに供給される電位と同電位が供給され、前記昇圧回路の動作停止時には前記ウェルに前記ソースに供給される電位と同電位が供給されるPMOSトランジスタスイッチと、
前記PMOSトランジスタスイッチを前記昇圧回路の動作時にはオンさせ、停止時にはオフさせるように制御する制御回路と
を具備したことを特徴とする半導体装置。
A booster circuit for generating a boosted voltage based on the drive voltage;
A PMOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor switch provided between a drive unit that operates with the boosted voltage generated by the booster circuit and an output terminal of the booster circuit, a source connected to the drive unit, The drain is connected to the output terminal of the booster circuit, and the same potential as the potential supplied to the drain is supplied to the well when the booster circuit operates, and the well is supplied to the source when the booster circuit stops operating. A PMOS transistor switch supplied with the same potential as the potential;
And a control circuit that controls the PMOS transistor switch to be turned on when the booster circuit operates and to be turned off when the booster circuit is stopped.
前記制御回路は、
ソースが前記ウェルに接続され、ドレインおよびゲートが前記PMOSトランジスタのソースに接続された第1のNMOSトランジスタと、
ソースが前記ウェルに接続され、ドレインが前記PMOSトランジスタのドレインに接続され、ゲートにはイネーブル信号が供給される第2のNMOSトランジスタと
を有し、
前記昇圧回路の動作時には、前記PMOSトランジスタのゲートがローレベルとなって前記PMOSトランジスタがオンするとともに、前記第2のNMOSトランジスタのゲートがハイレベルとなって前記第2のNMOSトランジスタがオンして、前記PMOSトランジスタのウェルに、前記第1のNMOSトランジスタのソース電位よりも高い、前記第2のNMOSトランジスタのソース電位を供給し、
前記昇圧回路の停止時には、前記PMOSトランジスタのゲートがハイレベルとなって前記PMOSトランジスタがオフし、前記第2のNMOSトランジスタのゲートがローレベルとなって前記第2のNMOSトランジスタがオフするとともに、前記第1のNMOSトランジスタのゲートがハイレベルとなって前記第1のNMOSトランジスタがオンして、前記PMOSトランジスタのウェルに、前記第2のNMOSトランジスタのソース電位よりも高い、前記第1のNMOSトランジスタのソース電位を供給することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The control circuit includes:
A first NMOS transistor having a source connected to the well and a drain and gate connected to the source of the PMOS transistor;
A second NMOS transistor having a source connected to the well, a drain connected to the drain of the PMOS transistor, and a gate supplied with an enable signal;
During the operation of the booster circuit, the gate of the PMOS transistor becomes low level to turn on the PMOS transistor, and the gate of the second NMOS transistor becomes high level to turn on the second NMOS transistor. Supplying a source potential of the second NMOS transistor higher than a source potential of the first NMOS transistor to a well of the PMOS transistor;
When the booster circuit is stopped, the gate of the PMOS transistor becomes high level to turn off the PMOS transistor, the gate of the second NMOS transistor becomes low level to turn off the second NMOS transistor, The gate of the first NMOS transistor is at a high level, the first NMOS transistor is turned on, and the first NMOS transistor has a higher potential than the source potential of the second NMOS transistor in the well of the PMOS transistor. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a source potential of the transistor is supplied.
前記第1および第2のNMOSトランジスタは、しきい値(Vth)が実質的に0VとなるI−タイプのMOSトランジスタによって構成されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the first and second NMOS transistors are I-type MOS transistors having a threshold value (Vth) of substantially 0V. 駆動電圧をもとに昇圧電圧を生成する昇圧回路と、
前記昇圧回路によって生成された前記昇圧電圧により動作する駆動部と前記昇圧回路の出力端との間に設けられたNMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタスイッチであって、ソースが前記駆動部に接続され、ドレインが前記昇圧回路の出力端に接続されたNMOSトランジスタスイッチと、
前記NMOSトランジスタスイッチを前記昇圧回路の動作時にはオンさせ、停止時にはオフさせるように制御する制御回路であって、直列に接続された第1および第2のダイオードと、前記第1および第2のダイオードの接続点に一方の電極が接続されたキャパシタと、前記キャパシタの他方の電極に接続され、前記キャパシタに供給するためのクロック信号を発生する発生回路とを有し、前記昇圧回路の動作時には、前記NMOSトランジスタのゲートに、前記昇圧回路による昇圧電圧よりも高い電圧を印加する制御回路と
を具備したことを特徴とする半導体装置。
A booster circuit for generating a boosted voltage based on the drive voltage;
An NMOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor switch provided between a drive unit that operates with the boosted voltage generated by the booster circuit and an output terminal of the booster circuit, a source connected to the drive unit, An NMOS transistor switch having a drain connected to the output terminal of the booster circuit;
A control circuit for controlling the NMOS transistor switch to be turned on when the booster circuit is in operation and to be turned off when the booster circuit is stopped, the first and second diodes connected in series, and the first and second diodes A capacitor having one electrode connected to the connection point, and a generation circuit that is connected to the other electrode of the capacitor and generates a clock signal to be supplied to the capacitor, and during operation of the booster circuit, And a control circuit for applying a voltage higher than a boosted voltage by the booster circuit to a gate of the NMOS transistor.
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