JP2008027510A - Booster circuit and nonvolatile memory device - Google Patents

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JP2008027510A JP2006198462A JP2006198462A JP2008027510A JP 2008027510 A JP2008027510 A JP 2008027510A JP 2006198462 A JP2006198462 A JP 2006198462A JP 2006198462 A JP2006198462 A JP 2006198462A JP 2008027510 A JP2008027510 A JP 2008027510A
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Kazuo Taguchi
和男 田口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a booster circuit reducing power consumption and to provide a nonvolatile memory device. <P>SOLUTION: The booster circuit includes a charge pump circuit 10, a limiter circuit 60, a clock supply circuit 50, and a limit operation detecting circuit 70. When limit operation of the limiter circuit 60 is detected, the limit operation detecting circuit 70 activates a stop signal STX and stops generation of a clock of the clock supply circuit 50, when limit operation is not detected and a write signal WRX for the nonvolatile memory device is active, the circuit 70 permits generation of the clock. Even when generation of the clock is permitted, when pulse width of the write signal WRX is shorter than the prescribed pulse width, a current of a current value in which boosting voltage VPP does not reach the write voltage of the nonvolatile memory device flows from an output node NQ to a VSS side. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、昇圧回路及び不揮発性メモリ装置に関する。   The present invention relates to a booster circuit and a nonvolatile memory device.

従来より、チャージポンプ方式で電圧を昇圧する昇圧回路が知られている。この昇圧回路は、例えばEEPROMやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリ装置の書き込み動作等に必要な高電圧の生成や、LCDドライバやDRAMの動作に必要な高電圧の生成などに利用されている。   Conventionally, a booster circuit that boosts a voltage by a charge pump method is known. This booster circuit is used to generate a high voltage necessary for a write operation of a nonvolatile memory device such as an EEPROM or a flash memory, or to generate a high voltage necessary for an operation of an LCD driver or a DRAM.

このチャージポンプ方式の昇圧回路では、例えば複数のチャージポンプユニットが直列接続される。そしてリングオシレータなどのクロック生成回路を用いてチャージポンプ用の複数のクロックを生成し、生成されたクロックに基づいて、各チャージポンプユニットが段階的に電圧を昇圧して行く。   In this charge pump type booster circuit, for example, a plurality of charge pump units are connected in series. Then, a plurality of clocks for the charge pump are generated using a clock generation circuit such as a ring oscillator, and each charge pump unit boosts the voltage stepwise based on the generated clocks.

しかしながら、このチャージポンプ方式の昇圧回路では、リングオシレータを用いているため、このリングオシレータでの消費電力が原因となって、昇圧回路全体の消費電力が大きくなってしまうという課題がある。
特開2004−247689号公報
However, since this charge pump type booster circuit uses a ring oscillator, there is a problem that the power consumption of the entire booster circuit increases due to the power consumption of the ring oscillator.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-247689

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低消費電力化を実現できる昇圧回路、及びこれを含む不揮発性メモリ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above technical problems, and an object of the present invention is to provide a booster circuit capable of realizing low power consumption and a nonvolatile memory device including the same. is there.

本発明は、不揮発性メモリ装置に供給する昇圧電圧をチャージポンプ動作により生成するチャージポンプ回路と、前記昇圧電圧をリミット電圧にリミットするためのリミッタ回路と、チャージポンプ用のクロックを生成し、前記チャージポンプ回路に供給するクロック供給回路と、前記リミッタ回路のリミット動作を検出するリミット動作検出回路とを含み、前記リミット動作検出回路は、前記リミッタ回路のリミット動作が検出された場合には、前記クロック供給回路のクロック生成を停止するための停止信号をアクティブにして前記クロック供給回路のクロック生成を停止し、前記リミッタ回路のリミット動作が検出されず、且つ、前記不揮発性メモリ装置への書き込み信号がアクティブである場合には、前記停止信号を非アクティブにして、前記クロック供給回路のクロック生成を許可し、前記リミッタ回路は、前記クロック供給回路のクロック生成が許可された場合にも、前記書き込み信号のパルス幅が所与のパルス幅よりも短い場合には、前記不揮発性メモリ装置の書き込み電圧に前記昇圧電圧が達しないようにする電流値の電流を、前記昇圧電圧の出力ノードから第1の電源側に流す昇圧回路に関係する。   The present invention generates a charge pump circuit that generates a boosted voltage to be supplied to a nonvolatile memory device by a charge pump operation, a limiter circuit for limiting the boosted voltage to a limit voltage, a clock for a charge pump, A clock supply circuit that supplies a charge pump circuit, and a limit operation detection circuit that detects a limit operation of the limiter circuit, and the limit operation detection circuit, when the limit operation of the limiter circuit is detected, A stop signal for stopping the clock generation of the clock supply circuit is activated to stop the clock generation of the clock supply circuit, the limit operation of the limiter circuit is not detected, and the write signal to the nonvolatile memory device If is active, deactivate the stop signal The clock supply circuit is allowed to generate a clock, and the limiter circuit is configured to enable the clock supply circuit to generate a clock when the pulse width of the write signal is shorter than a given pulse width. Relates to a booster circuit that causes a current having a current value that prevents the boosted voltage from reaching the write voltage of the nonvolatile memory device from the output node of the boosted voltage to the first power supply side.

本発明によれば、リミッタ回路のリミット動作が検出されると、クロック供給回路のクロック生成が停止し、これによりチャージポンプ回路のチャージポンプ動作を停止できる。従って、リミット動作時に、チャージポンプ回路が無駄に動作して無駄な電力が消費されてしまう事態を防止できる。   According to the present invention, when the limit operation of the limiter circuit is detected, the clock generation of the clock supply circuit is stopped, whereby the charge pump operation of the charge pump circuit can be stopped. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the charge pump circuit operates wastefully and wastes power is consumed during the limit operation.

一方、本発明では、不揮発性メモリ装置への書き込み信号がアクティブである場合には、クロック供給回路のクロック生成が許可される。そして、このようにクロック生成が許可された場合にも、書き込み信号のパルス幅が短い場合には、書き込み電圧に昇圧電圧が達しないように、リミット回路に流れる電流により昇圧電圧の上昇が抑制される。従って、低消費電力化を実現しながら、書き込み信号を用いた不揮発性メモリ装置へのデータの適正な書き込みを実現できる。   On the other hand, in the present invention, when a write signal to the nonvolatile memory device is active, clock generation of the clock supply circuit is permitted. Even when clock generation is permitted in this way, if the pulse width of the write signal is short, the rise in the boost voltage is suppressed by the current flowing through the limit circuit so that the boost voltage does not reach the write voltage. The Therefore, it is possible to realize proper writing of data to the nonvolatile memory device using the write signal while realizing low power consumption.

また本発明では、前記リミッタ回路は、前記昇圧電圧の前記出力ノードに一端が接続されるダイオード素子を含み、前記ダイオード素子は、前記書き込み信号のパルス幅が所与のパルス幅よりも短い場合に前記書き込み電圧に前記昇圧電圧が達しないようにする電流値のリーク電流を流すサイズに、形成されていてもよい。   In the present invention, the limiter circuit includes a diode element having one end connected to the output node of the boosted voltage, and the diode element is used when the pulse width of the write signal is shorter than a given pulse width. The size may be such that a leak current having a current value that prevents the boosted voltage from reaching the write voltage flows.

このようなサイズにダイオード素子を形成すれば、書き込み信号のパルス幅が短い場合には、書き込み電圧に昇圧電圧が達しないように、ダイオード素子のリーク電流により昇圧電圧の上昇を抑制できるようになる。   If the diode element is formed in such a size, when the pulse width of the write signal is short, the increase in the boost voltage can be suppressed by the leakage current of the diode element so that the boost voltage does not reach the write voltage. .

また本発明では、前記リミッタ回路は、前記昇圧電圧の前記出力ノードと第1の電源ノードとの間に設けられ、通常動作モードでは、前記第1の電源ノードを第1の電圧レベルに設定し、テストモードでは、前記第1の電源ノードを前記第1の電圧レベルよりも高い第2の電圧レベルに設定するテスト回路を含むようにしてもよい。   In the present invention, the limiter circuit is provided between the output node of the boosted voltage and a first power supply node, and sets the first power supply node to a first voltage level in a normal operation mode. The test mode may include a test circuit that sets the first power supply node to a second voltage level higher than the first voltage level.

本発明では、テストモードにおいて、第1の電源ノードが第1の電圧レベルよりも高い第2の電圧レベルに設定される。そしてリミッタ回路は、出力ノードの電圧と、この第2の電圧レベルに設定された第1の電源ノードの電圧との電圧差が、リミット電圧になるように動作する。従って本発明によれば、このようなリミッタ回路の動作を有効活用して、チャージポンプ回路の出力ノードを、通常動作モードの場合の昇圧電圧よりも高い高電圧に設定でき、高電圧印加部分についての効率的なテストが可能になる。   In the present invention, in the test mode, the first power supply node is set to a second voltage level higher than the first voltage level. The limiter circuit operates so that a voltage difference between the voltage of the output node and the voltage of the first power supply node set to the second voltage level becomes a limit voltage. Therefore, according to the present invention, it is possible to set the output node of the charge pump circuit to a higher voltage than the boosted voltage in the normal operation mode by effectively utilizing the operation of the limiter circuit. Efficient testing is possible.

また本発明では、前記リミッタ回路は、前記チャージポンプ回路の前記出力ノードと検出ノードとの間に設けられるリミット電圧設定用のダイオード素子と、前記検出ノードと前記第1の電源ノードとの間に設けられ、リミット電圧のレベルを調整するためのリミットレベル調整回路とを含むようにしてもよい。   According to the present invention, the limiter circuit includes a limit voltage setting diode element provided between the output node and the detection node of the charge pump circuit, and between the detection node and the first power supply node. And a limit level adjusting circuit for adjusting the level of the limit voltage.

このようにすれば、ダイオード素子により、リミット電圧の主な部分を設定しながら、リミットレベル調整回路によりリミット電圧を所望の電圧に調整できるようになる。   In this way, the limit voltage can be adjusted to a desired voltage by the limit level adjustment circuit while the main part of the limit voltage is set by the diode element.

また本発明では、前記リミットレベル調整回路は、そのゲートに第1の電源が入力され、そのドレインが前記第1の電源ノードに接続されるP型の第1のリミットレベル調整用トランジスタを含むようにしてもよい。   In the present invention, the limit level adjusting circuit includes a P-type first limit level adjusting transistor having a gate to which a first power supply is input and a drain connected to the first power supply node. Also good.

このようにすれば、通常動作モードのみならずテストモードにおいても、このP型の第1のリミットレベル調整用トランジスタを、リミットレベル調整用のトランジスタとして機能させることが可能になる。   In this way, the P-type first limit level adjusting transistor can function as a limit level adjusting transistor not only in the normal operation mode but also in the test mode.

また本発明では、前記リミット動作検出回路は、前記リミッタ回路の検出ノードに接続される検出回路と、前記検出回路の第1の出力ノードに接続され、第2の出力ノードに前記停止信号を出力する出力回路を含み、前記検出回路は、第2の電源と前記第1の出力ノードとの間に設けられる負荷回路と、そのドレインに前記第1の出力ノードが接続され、そのゲートに前記リミッタ回路の前記検出ノードが接続されるN型の検出用トランジスタを含むようにしてもよい。   According to the present invention, the limit operation detection circuit is connected to a detection circuit connected to a detection node of the limiter circuit and a first output node of the detection circuit, and outputs the stop signal to a second output node. The detection circuit includes a load circuit provided between a second power source and the first output node, a drain connected to the first output node, and a gate connected to the limiter. An N-type detection transistor connected to the detection node of the circuit may be included.

このようにすれば、リミッタ回路の検出ノードに中間電位が出力された場合にも、この中間電位を確実に検出することが可能になる。   In this way, even when an intermediate potential is output to the detection node of the limiter circuit, this intermediate potential can be reliably detected.

また本発明では、前記チャージポンプ回路は、直列接続された第1〜第N(Nは2以上の整数)のチャージポンプユニットを含み、前記第1〜第Nのチャージポンプユニットの各チャージポンプユニットは、チャージポンプ用のキャパシタ間の電荷転送を行うための電荷転送回路と、その一端が前記電荷転送回路に接続されるチャージポンプ用の第1のキャパシタと、その一端が前記電荷転送回路に接続されるチャージポンプ用の第2のキャパシタと、第1のクロックが供給される第1のクロック供給ノードと前記第1のキャパシタの他端との間に設けられ、前記第1のクロックの電圧を昇圧することで得られる第1の変換クロックを、前記第1のキャパシタの他端に出力する第1の電圧変換回路と、第2のクロックが供給される第2のクロック供給ノードと前記第2のキャパシタの他端との間に設けられ、前記第2のクロックの電圧を昇圧することで得られる第2の変換クロックを、前記第2のキャパシタの他端に出力する第2の電圧変換回路とを含むようにしてもよい。   In the present invention, the charge pump circuit includes first to Nth (N is an integer of 2 or more) charge pump units connected in series, and each charge pump unit of the first to Nth charge pump units. A charge transfer circuit for transferring charge between capacitors for charge pump, a first capacitor for charge pump whose one end is connected to the charge transfer circuit, and one end connected to the charge transfer circuit A charge pump second capacitor, a first clock supply node to which a first clock is supplied, and the other end of the first capacitor, the voltage of the first clock being A first voltage conversion circuit that outputs a first conversion clock obtained by boosting to the other end of the first capacitor, and a second clock supplied with the second clock. A second conversion clock provided by boosting the voltage of the second clock and output to the other end of the second capacitor. The second voltage conversion circuit may be included.

また本発明は、チャージポンプ動作により昇圧電圧を生成するチャージポンプ回路と、前記昇圧電圧をリミット電圧にリミットするためのリミッタ回路と、チャージポンプ用のクロックを生成し、前記チャージポンプ回路に供給するクロック供給回路と、前記リミッタ回路のリミット動作を検出するリミット動作検出回路とを含み、前記リミット動作検出回路は、前記リミッタ回路のリミット動作が検出された場合に、前記クロック供給回路のクロック生成を停止するための停止信号をアクティブにして前記クロック供給回路のクロック生成を停止し、前記チャージポンプ回路は、直列接続された第1〜第N(Nは2以上の整数)のチャージポンプユニットを含み、前記第1〜第Nのチャージポンプユニットの各チャージポンプユニットは、チャージポンプ用のキャパシタ間の電荷転送を行うための電荷転送回路と、その一端が前記電荷転送回路に接続されるチャージポンプ用の第1のキャパシタと、その一端が前記電荷転送回路に接続されるチャージポンプ用の第2のキャパシタと、第1のクロックが供給される第1のクロック供給ノードと前記第1のキャパシタの他端との間に設けられ、前記第1のクロックの電圧を昇圧することで得られる第1の変換クロックを、前記第1のキャパシタの他端に出力する第1の電圧変換回路と、第2のクロックが供給される第2のクロック供給ノードと前記第2のキャパシタの他端との間に設けられ、前記第2のクロックの電圧を昇圧することで得られる第2の変換クロックを、前記第2のキャパシタの他端に出力する第2の電圧変換回路とを含む昇圧回路に関係する。   According to another aspect of the present invention, a charge pump circuit that generates a boosted voltage by a charge pump operation, a limiter circuit for limiting the boosted voltage to a limit voltage, and a charge pump clock are generated and supplied to the charge pump circuit. And a limit operation detection circuit that detects a limit operation of the limiter circuit, and the limit operation detection circuit generates a clock of the clock supply circuit when the limit operation of the limiter circuit is detected. The clock supply circuit stops generating clocks by activating a stop signal for stopping, and the charge pump circuit includes first to Nth (N is an integer of 2 or more) charge pump units connected in series. The charge pump units of the first to Nth charge pump units are: A charge transfer circuit for transferring charge between capacitors for a large pump, a first capacitor for charge pump whose one end is connected to the charge transfer circuit, and a charge whose one end is connected to the charge transfer circuit Provided between a second capacitor for pumping, a first clock supply node to which a first clock is supplied, and the other end of the first capacitor, and boosts the voltage of the first clock; The first voltage conversion circuit for outputting the first conversion clock obtained in step (b) to the other end of the first capacitor, the second clock supply node to which the second clock is supplied, and the second capacitor. A second voltage conversion circuit that is provided between the other end of the second capacitor and outputs a second conversion clock obtained by boosting the voltage of the second clock. Related to the step-up circuit that includes.

本発明によれば、リミッタ回路のリミット動作が検出されると、クロック供給回路のクロック生成が停止し、これによりチャージポンプ回路のチャージポンプ動作を停止できる。従って、リミット動作時に、チャージポンプ回路が無駄に動作して無駄な電力が消費されてしまう事態を防止できる。   According to the present invention, when the limit operation of the limiter circuit is detected, the clock generation of the clock supply circuit is stopped, whereby the charge pump operation of the charge pump circuit can be stopped. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the charge pump circuit operates wastefully and wastes power is consumed during the limit operation.

また本発明によれば、各チャージポンプユニットは、電圧が昇圧された第1、第2の変換クロックに基づいてチャージポンプ動作を行い、昇圧電圧を生成できるようになる。従って、回路の大規模化を抑えながら昇圧効率を向上できるチャージポンプ回路の提供が可能になる。   Further, according to the present invention, each charge pump unit can generate a boosted voltage by performing a charge pump operation based on the first and second conversion clocks whose voltage has been boosted. Accordingly, it is possible to provide a charge pump circuit capable of improving the boosting efficiency while suppressing the circuit scale.

また本発明では、前記第1の電圧変換回路は、第1の電荷蓄積ノードと、クロックに基づき電圧レベルが変化する第1の電圧変化ノードとの間に設けられる第1の電圧変換用キャパシタと、第2の電源と前記第1の電荷蓄積ノードとの間に設けられ、前記第1の電荷蓄積ノードのプリチャージを行う第1のプリチャージ回路と、前記第1の電荷蓄積ノードと第1の出力ノードとの間に設けられ、第1の電荷転送期間において、前記第1の電荷蓄積ノードに蓄積された電荷を前記第1の出力ノードに転送する第1の電荷転送回路と、前記第1の出力ノードと第1の電源との間に設けられ、第1のディスチャージ期間において、前記第1の出力ノードのディスチャージを行う第1のディスチャージ回路とを含み、前記第2の電圧変換回路は、第2の電荷蓄積ノードと、クロックに基づいて電圧レベルが変化する第2の電圧変化ノードとの間に設けられる第2の電圧変換用キャパシタと、第2の電源と前記第2の電荷蓄積ノードとの間に設けられ、前記第2の電荷蓄積ノードのプリチャージを行う第2のプリチャージ回路と、前記第2の電荷蓄積ノードと第2の出力ノードとの間に設けられ、第2の電荷転送期間において、前記第2の電荷蓄積ノードに蓄積された電荷を前記第2の出力ノードに転送する第2の電荷転送回路と、前記第2の出力ノードと第1の電源との間に設けられ、第2のディスチャージ期間において、前記第2の出力ノードのディスチャージを行う第2のディスチャージ回路とを含むようにしてもよい。   In the present invention, the first voltage conversion circuit includes a first voltage conversion capacitor provided between the first charge storage node and a first voltage change node whose voltage level changes based on a clock; A first precharge circuit provided between a second power source and the first charge storage node for precharging the first charge storage node; the first charge storage node; A first charge transfer circuit provided between the first output node and the first charge transfer circuit for transferring the charge accumulated in the first charge accumulation node to the first output node in a first charge transfer period; A first discharge circuit that is provided between one output node and a first power supply and discharges the first output node in a first discharge period, and the second voltage conversion circuit includes: The second Between a charge storage node and a second voltage change node provided with a second voltage change node whose voltage level changes based on a clock, and between a second power supply and the second charge storage node And a second precharge circuit for precharging the second charge storage node, and provided between the second charge storage node and the second output node, and a second charge transfer period The second charge transfer circuit transferring the charge stored in the second charge storage node to the second output node; and between the second output node and the first power supply, The second discharge period may include a second discharge circuit that discharges the second output node.

第1、第2の電圧変化回路として、このような構成の回路を用いれば、小規模な回路構成で、第1、第2のクロックの電圧を昇圧した第1、第2の変換クロックを得ることが可能になり、回路の小規模化を図りながらチャージポンプ回路の昇圧効率を向上できる。   If a circuit having such a configuration is used as the first and second voltage change circuits, first and second conversion clocks obtained by boosting the voltages of the first and second clocks can be obtained with a small circuit configuration. As a result, the boosting efficiency of the charge pump circuit can be improved while reducing the circuit scale.

また本発明では、前記第1の電圧変換回路の前記第1の電荷転送回路が、前記第1の電荷蓄積ノードから前記第1の出力ノードへの電荷転送を行っている期間において、前記第2の電圧変換回路の前記第2のディスチャージ回路が、前記第2の出力ノードのディスチャージを行い、前記第2の電圧変換回路の前記第2の電荷転送回路が、前記第2の電荷蓄積ノードから前記第2の出力ノードへの電荷転送を行っている期間において、前記第1の電圧変換回路の前記第1のディスチャージ回路が、前記第1の出力ノードのディスチャージを行うようにしてもよい。   In the present invention, the second charge transfer circuit of the first voltage conversion circuit performs the charge transfer from the first charge storage node to the first output node. The second discharge circuit of the second voltage conversion circuit discharges the second output node, and the second charge transfer circuit of the second voltage conversion circuit starts from the second charge storage node. The first discharge circuit of the first voltage conversion circuit may discharge the first output node during a period in which charge transfer to the second output node is performed.

このようにすれば、第1の電荷蓄積ノードの電荷が第1の電源側に放電されたり、第2の電荷蓄積ノードの電荷が第1の電源側に放電されるなどの事態を防止することが可能になる。   In this way, it is possible to prevent such a situation that the charge of the first charge storage node is discharged to the first power supply side, or the charge of the second charge storage node is discharged to the first power supply side. Is possible.

また本発明では、前記第1、第2の電圧変換回路には、前記第1のクロックと、前記第1のクロックに対してノンオーバラップの関係にある前記第2のクロックが供給され、前記第1のクロックが第2の電圧レベルであり前記第2のクロックが第1の電圧レベルである場合には、前記第1の電荷転送回路が、前記第1の電荷蓄積ノードから前記第1の出力ノードへの電荷転送を行い、前記第2のディスチャージ回路が、前記第2の出力ノードのディスチャージを行い、前記第1のクロックが第1の電圧レベルであり前記第2のクロックが第2の電圧レベルである場合には、前記第2の電荷転送回路が、前記第2の電荷蓄積ノードから前記第2の出力ノードへの電荷転送を行い、前記第1のディスチャージ回路が、前記第1の出力ノードのディスチャージを行うようにしてもよい。   In the present invention, the first voltage and the second voltage conversion circuit are supplied with the first clock and the second clock having a non-overlap relationship with the first clock, When the first clock is at the second voltage level and the second clock is at the first voltage level, the first charge transfer circuit is connected to the first charge storage node from the first charge storage node. Charge transfer to an output node, the second discharge circuit discharges the second output node, the first clock is at a first voltage level, and the second clock is a second voltage When it is at the voltage level, the second charge transfer circuit performs charge transfer from the second charge storage node to the second output node, and the first discharge circuit transfers the first charge circuit. Output node It may be carried out charge.

このようにすれば、第1、第2のクロックがノンオーバラップの関係にあることを有効活用して、第1の電荷蓄積ノードの電荷が第1の電源側に放電されたり、第2の電荷蓄積ノードの電荷が第1の電源側に放電されるなどの事態を防止できるようになる。   In this case, the first and second clocks are effectively utilized in the non-overlapping relationship, so that the charge on the first charge storage node is discharged to the first power source side, It is possible to prevent such a situation that the charge of the charge storage node is discharged to the first power supply side.

また本発明は、複数の不揮発性メモリセルが配列されるメモリセルアレイと、上記のいずれかに記載の昇圧回路により生成された昇圧電圧に基づいて、不揮発性メモリセルのデータの書き込み、読み出し、消去の少なくとも1つを行うためのアクセス制御回路とを含む不揮発性メモリ装置に関係する。   Further, the present invention provides a memory cell array in which a plurality of nonvolatile memory cells are arranged, and writing, reading, and erasing of data in the nonvolatile memory cells based on a boosted voltage generated by any of the boosting circuits described above. And an access control circuit for performing at least one of the following.

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not necessarily.

1.昇圧回路
図1に本実施形態の昇圧回路の構成例を示す。この昇圧回路は、昇圧電圧を生成するチャージポンプ回路10を含む。具体的には、このチャージポンプ回路10は、例えばチャージポンプ方式で電源電圧VDDを昇圧して、昇圧電圧VPPを生成する。更に具体的には、このチャージポンプ回路10は、例えば直列接続された複数のチャージポンプユニットを有する。なおチャージポンプ回路10の出力と昇圧電圧VPPの出力ノードNQの間に、昇圧電圧を平滑化するための平滑化回路を設けてもよい。
1. Booster Circuit FIG. 1 shows a configuration example of a booster circuit according to this embodiment. The booster circuit includes a charge pump circuit 10 that generates a boosted voltage. Specifically, the charge pump circuit 10 boosts the power supply voltage VDD by a charge pump method, for example, and generates a boosted voltage VPP. More specifically, the charge pump circuit 10 includes, for example, a plurality of charge pump units connected in series. A smoothing circuit for smoothing the boosted voltage may be provided between the output of the charge pump circuit 10 and the output node NQ of the boosted voltage VPP.

昇圧回路は、チャージポンプ回路10にクロックを供給するクロック供給回路50を含む。即ちクロック供給回路50は、チャージポンプ用のクロックCK11、CK12、CK21、CK22・・・・CKN1、CKN2を生成してチャージポンプ回路10に供給する。   The booster circuit includes a clock supply circuit 50 that supplies a clock to the charge pump circuit 10. That is, the clock supply circuit 50 generates and supplies the charge pump clocks CK11, CK12, CK21, CK22,... CKN1, CKN2 to the charge pump circuit 10.

ここでクロックCK11とCK12、CK21とCK22・・・・CKN1とCKN2は、互いにノンオーバラップの関係になっている。即ちクロックCK11がアクティブ(第2の電圧レベル、例えばHレベル)になる期間では、クロックCK12が非アクティブ(第1の電圧レベル、例えばLレベル)になり、クロックCK12がアクティブになる期間では、クロックCK11が非アクティブになる。CK21とCK22やCKN1とCKN2などの他のクロック間の関係も同様の関係になっている。   Here, the clocks CK11 and CK12, CK21 and CK22,... CKN1 and CKN2 have a non-overlapping relationship. That is, in the period when the clock CK11 is active (second voltage level, for example, H level), the clock CK12 is inactive (first voltage level, for example, L level), and in the period where the clock CK12 is active, CK11 becomes inactive. The relationship between other clocks such as CK21 and CK22 or CKN1 and CKN2 is similar.

クロック供給回路50はリングオシレータ54(広義にはクロック生成回路)を含むことができる。このリングオシレータ54は、例えば直列に接続されたインバータ(バッファ)を含み、多相のクロックRCK1、RCK2、RCK3・・・・RCKJ(Jは2以上の整数)を生成して出力する。これらのクロックRCK1、RCK2、RCK3・・・・RCKJは、リングオシレータ54が含む各インバータの出力ノードから出力されるクロックである。   The clock supply circuit 50 can include a ring oscillator 54 (clock generation circuit in a broad sense). The ring oscillator 54 includes, for example, inverters (buffers) connected in series, and generates and outputs multiphase clocks RCK1, RCK2, RCK3,... RCKJ (J is an integer of 2 or more). These clocks RCK1, RCK2, RCK3,... RCKJ are clocks output from the output nodes of the inverters included in the ring oscillator 54.

クロック供給回路50はデコーダ52を含むことができる。このデコーダ52は、リングオシレータ54からの多相のクロックRCK1〜RCKJをデコードすることで、クロックCK11、CK12、CK21、CK22・・・・CKN1、CKN2を生成して、チャージポンプ回路10に出力する。   The clock supply circuit 50 can include a decoder 52. The decoder 52 decodes the multiphase clocks RCK1 to RCKJ from the ring oscillator 54 to generate clocks CK11, CK12, CK21, CK22,... CKN1, CKN2, and outputs them to the charge pump circuit 10. .

昇圧回路はリミッタ回路60を含む。ここでリミッタ回路60は、チャージポンプ回路10により生成される昇圧電圧VPPをリミット(クランプ)するための回路である。具体的にはリミッタ回路60は、チャージポンプ回路10の出力ノードNQの昇圧電圧VPPと、VSS(或いは電源ノードNV)との電圧差を、リミット電圧VLMにリミットする。即ちこの電圧差がリミット電圧VLMを超えないようにする。   The booster circuit includes a limiter circuit 60. Here, the limiter circuit 60 is a circuit for limiting (clamping) the boosted voltage VPP generated by the charge pump circuit 10. Specifically, limiter circuit 60 limits the voltage difference between boosted voltage VPP at output node NQ of charge pump circuit 10 and VSS (or power supply node NV) to limit voltage VLM. That is, the voltage difference is prevented from exceeding the limit voltage VLM.

昇圧回路は、リミット動作を検出するリミット動作検出回路70を含む。このリミット動作検出回路70は、リミッタ回路60の検出ノードNDTに接続され、リミッタ回路60のリミット動作を検出する。即ち、チャージポンプ回路10によるチャージポンプ動作により昇圧電圧VPPが上昇し、VPP>VLMになると、リミッタ回路60によるVPPのリミット動作が行われる。そしてリミット動作検出回路70は、この時の検出ノードNDTの電圧或いはリミッタ回路60に流れる電流を検出することで、リミッタ回路60のリミット動作を検出する。   The booster circuit includes a limit operation detection circuit 70 that detects a limit operation. The limit operation detection circuit 70 is connected to the detection node NDT of the limiter circuit 60 and detects the limit operation of the limiter circuit 60. That is, when the boosted voltage VPP rises by the charge pump operation by the charge pump circuit 10 and VPP> VLM, the limiter circuit 60 performs the VPP limit operation. The limit operation detection circuit 70 detects the limit operation of the limiter circuit 60 by detecting the voltage of the detection node NDT at this time or the current flowing through the limiter circuit 60.

そしてリミット動作検出回路70は、リミッタ回路60のリミット動作を検出した場合に、クロック供給回路50(リングオシレータ)のクロック生成を停止するための停止信号STX("X"は負論理を意味する)を、クロック供給回路50に出力する。即ち、VPP>VLMとなり、リミッタ回路60のリミット動作が検出されると、停止信号STXがアクティブ(例えば0V)になる。すると、クロック供給回路50のリングオシレータ54によるクロック生成が停止する。これにより、チャージポンプ回路10へのチャージポンプ用のクロックCK11〜CKN2の供給も停止され、チャージポンプ回路10の動作が停止する。これにより、チャージポンプ回路10が無駄に動作して無駄な電力が消費されてしまう事態を防止できる。   When the limit operation detection circuit 70 detects a limit operation of the limiter circuit 60, the limit operation detection circuit 70 stops the clock generation of the clock supply circuit 50 (ring oscillator), and a stop signal STX ("X" means negative logic). Is output to the clock supply circuit 50. That is, when VPP> VLM and the limit operation of the limiter circuit 60 is detected, the stop signal STX becomes active (for example, 0 V). Then, clock generation by the ring oscillator 54 of the clock supply circuit 50 is stopped. As a result, the supply of the charge pump clocks CK11 to CKN2 to the charge pump circuit 10 is also stopped, and the operation of the charge pump circuit 10 is stopped. As a result, it is possible to prevent the charge pump circuit 10 from operating wastefully and consuming wasteful power.

チャージポンプ回路10の動作が停止した後、昇圧電圧VPPが供給される回路により出力ノードNQの電荷が消費されると、出力ノードNQの電圧が徐々に下がる。そして例えばVPP<VLMになると、リミッタ回路60のリミット動作が停止する。すると、リミット動作検出回路70が、この時の検出ノードNDTの電圧(電流)を検出し、停止信号STXを非アクティブ(VDD)にする。これにより、クロック供給回路50のクロック生成が許可され、チャージポンプ回路10へのクロックCK11〜CKN2の供給が再開するため、チャージポンプ回路10によるチャージポンプ動作が再開する。   After the operation of the charge pump circuit 10 stops, when the charge of the output node NQ is consumed by the circuit to which the boosted voltage VPP is supplied, the voltage of the output node NQ gradually decreases. For example, when VPP <VLM, the limit operation of the limiter circuit 60 is stopped. Then, the limit operation detection circuit 70 detects the voltage (current) of the detection node NDT at this time, and makes the stop signal STX inactive (VDD). Thereby, the clock generation of the clock supply circuit 50 is permitted, and the supply of the clocks CK11 to CKN2 to the charge pump circuit 10 is resumed, so that the charge pump operation by the charge pump circuit 10 is resumed.

図2に、図1の昇圧回路の動作を説明するための昇圧電圧VPPの信号波形例を示す。図2のE1では、チャージポンプ回路10のチャージポンプ動作により昇圧電圧VPPが上昇している。そして、E2のようにVPP>VLMになると、リミッタ回路60がVPPのリミット動作を行う。するとリミット動作検出回路70が、このリミット動作を検出して、停止信号STXをアクティブにする。これによりE3に示すように、クロックが停止し、チャージポンプ回路10のチャージポンプ動作が停止する。   FIG. 2 shows a signal waveform example of the boosted voltage VPP for explaining the operation of the booster circuit of FIG. In E1 of FIG. 2, the boosted voltage VPP is increased by the charge pump operation of the charge pump circuit 10. When VPP> VLM as in E2, the limiter circuit 60 performs a VPP limit operation. Then, the limit operation detection circuit 70 detects this limit operation and activates the stop signal STX. As a result, as indicated by E3, the clock is stopped and the charge pump operation of the charge pump circuit 10 is stopped.

図2では、E3〜E8に示すように、チャージポンプ回路10の動作が停止する。従って、チャージポンプ回路10、クロック供給回路50は、E9〜E14に示すように間欠的に動作すれば済む。従って、全ての期間に亘ってチャージポンプ回路10、クロック供給回路50を動作させる手法に比べて、消費電力を大幅に低減できる。特にリングオシレータ54の消費電力は、昇圧回路の消費電力の大部分を示す。従って図2のE3〜E8においてリングオシレータ54を停止させることで、昇圧回路全体の消費電力を大幅に低減できる。   In FIG. 2, as indicated by E3 to E8, the operation of the charge pump circuit 10 is stopped. Therefore, the charge pump circuit 10 and the clock supply circuit 50 need only operate intermittently as indicated by E9 to E14. Therefore, power consumption can be greatly reduced as compared with the method in which the charge pump circuit 10 and the clock supply circuit 50 are operated over the entire period. In particular, the power consumption of the ring oscillator 54 represents most of the power consumption of the booster circuit. Therefore, by stopping the ring oscillator 54 at E3 to E8 in FIG. 2, the power consumption of the entire booster circuit can be significantly reduced.

また図2では、リミッタ回路60のリミット動作が検出されると、直ぐにクロックの動作が停止するため、チャージポンプ回路10の昇圧電圧VPPがオーバシュートしてしまう事態も防止でき、信頼性を向上できる。   Further, in FIG. 2, when the limit operation of the limiter circuit 60 is detected, the operation of the clock is immediately stopped. Therefore, it is possible to prevent the boosted voltage VPP of the charge pump circuit 10 from overshooting and to improve the reliability. .

2.書き込み信号
以上のように本実施形態では、リミッタ回路60のリミット動作が検出されると、クロックの停止信号STXをアクティブにすることで、省電力化を図っている。
2. As described above, in this embodiment, when the limit operation of the limiter circuit 60 is detected, the clock stop signal STX is activated to save power.

そして本実施形態では、昇圧回路により生成された昇圧電圧VPPを、不揮発性メモリ装置の書き込み電圧に使用している。従って、昇圧電圧VPPは、不揮発性メモリ装置へのデータの書き込み期間において必要になる。   In this embodiment, the boosted voltage VPP generated by the booster circuit is used as the write voltage for the nonvolatile memory device. Therefore, the boosted voltage VPP is necessary during a data writing period to the nonvolatile memory device.

そこで本実施形態では、リミッタ回路60のリミット動作が検出されず、且つ、不揮発性メモリ装置への書き込み信号WRX("X"は負論理を意味する)がアクティブ(0V)である場合には、停止信号STXを非アクティブ(VDD)にして、クロック供給回路50のクロック生成を許可している。こうすることで、書き込み信号WRXがアクティブになる書き込み期間においてだけ、チャージポンプ回路10がチャージポンプ動作を行うようになるため、更なる省電力化を図れる。   Therefore, in the present embodiment, when the limit operation of the limiter circuit 60 is not detected and the write signal WRX (“X” means negative logic) to the nonvolatile memory device is active (0 V), The stop signal STX is made inactive (VDD), and the clock generation of the clock supply circuit 50 is permitted. By doing so, the charge pump circuit 10 performs the charge pump operation only during the write period in which the write signal WRX is active, and thus further power saving can be achieved.

ところで図3(A)において電子機器100、110は、信号線SL1、SL2を介して接続されている。ここで電子機器100は例えばプリンタであり、電子機器110は例えばインクカートリッジである。或いは電子機器100はパーソナルコンピュータなどの情報処理装置であり、電子機器110は携帯電話機などの携帯情報端末である。   In FIG. 3A, the electronic devices 100 and 110 are connected via signal lines SL1 and SL2. Here, the electronic device 100 is, for example, a printer, and the electronic device 110 is, for example, an ink cartridge. Alternatively, the electronic device 100 is an information processing apparatus such as a personal computer, and the electronic device 110 is a portable information terminal such as a mobile phone.

そして電子機器110は、不揮発性メモリ装置120と、この不揮発性メモリ装置120への書き込み電圧(プログラム電圧)となる昇圧電圧を生成する昇圧回路130を含む。また電子機器100との間のシリアル通信を行うI/F(インターフェース)回路140を含み、I/F回路140は通信データが書き込まれるレジスタ(バッファ)142を含む。   The electronic device 110 includes a nonvolatile memory device 120 and a booster circuit 130 that generates a boosted voltage that is a write voltage (program voltage) to the nonvolatile memory device 120. In addition, an I / F (interface) circuit 140 that performs serial communication with the electronic device 100 is included, and the I / F circuit 140 includes a register (buffer) 142 into which communication data is written.

図3(A)では、電子機器100、110間を接続する信号線の本数を節約するために、1つの信号線SL1をクロックCLKと書き込み信号WRXとで兼用している。そして信号線SL2を介してDATAのシリアル通信を行っている。   In FIG. 3A, in order to save the number of signal lines connecting the electronic devices 100 and 110, one signal line SL1 is shared by the clock CLK and the write signal WRX. Then, DATA serial communication is performed via the signal line SL2.

即ち、まず図3(B)のデータ転送モードでは、電子機器100は電子機器110に対して、信号線SL1を介してパルス幅が短いクロックCLKを転送し、このクロックCLKに同期して、信号線SL2を介してDATAをシリアル転送する。そしてシリアル転送されたDATAはレジスタ142に書き込まれる。   That is, first, in the data transfer mode of FIG. 3B, the electronic device 100 transfers the clock CLK having a short pulse width to the electronic device 110 via the signal line SL1, and the signal CLK is synchronized with the clock CLK. DATA is serially transferred via the line SL2. The serially transferred DATA is written to the register 142.

次に、図3(C)のデータの書き込みモードでは、電子機器100は電子機器110に対して、クロックCLKの場合と同じ信号線SL1を介して、パルス幅(アクティブ期間)が図3(A)に比べて長い書き込み信号WRXを転送する。するとこの書き込み信号WRXを用いて、レジスタ142に書き込まれたデータが不揮発性メモリ装置120に書き込まれる。この時、昇圧回路130で生成された昇圧電圧を書き込み電圧として用いて、データの書き込みが行われる。   Next, in the data writing mode of FIG. 3C, the electronic device 100 transmits the pulse width (active period) to the electronic device 110 via the same signal line SL1 as that of the clock CLK in FIG. The write signal WRX, which is longer than (), is transferred. Then, the data written in the register 142 is written into the nonvolatile memory device 120 using the write signal WRX. At this time, data is written using the boosted voltage generated by the booster circuit 130 as a write voltage.

このように、信号線SL1をクロックCLKと書き込み信号WRXで兼用した場合、図3(B)のデータ転送モードでは、パルス幅が短いクロックCLKが、書き込み信号WRXとして図1のリミット動作検出回路70に入力されてしまう。すると、書き込み信号WRXがアクティブになる期間において、停止信号STXが非アクティブになってしまい、データ転送モードであるのにもかかわらず、チャージポンプ回路10のチャージポンプ動作が行われ、不揮発性メモリ装置へのデータの書き込みが行われてしまうおそれがある。   As described above, when the signal line SL1 is shared by the clock CLK and the write signal WRX, in the data transfer mode of FIG. 3B, the clock CLK having a short pulse width is used as the write signal WRX as the limit operation detection circuit 70 of FIG. Will be entered. Then, the stop signal STX becomes inactive during the period in which the write signal WRX is active, and the charge pump operation of the charge pump circuit 10 is performed in spite of the data transfer mode, and the nonvolatile memory device There is a risk that data will be written to.

そこで本実施形態では、リミッタ回路60により出力ノードNQから電源VSS側に電流を流して、昇圧効率を故意に落としている。具体的には、図3(B)のデータ転送モードにおいて書き込み信号WRXがアクティブになることで、リミット動作検出回路70が停止信号STXを非アクティブにして、クロック供給回路50のクロック生成が許可されたとする。この場合にも、書き込み信号WRX(CLK)のパルス幅が図3(B)のように所与のパルス幅よりも短い場合には、不揮発性メモリ装置の書き込み電圧に昇圧電圧VPPが達しないようにする電流値の電流を、リミッタ回路60が、VPPの出力ノードNQからVSS側に流す。即ちリミッタ回路60が、昇圧電圧VPPの上昇を抑制する電流を出力ノードNQからVSS側に流す。   Therefore, in this embodiment, the limiter circuit 60 causes a current to flow from the output node NQ to the power supply VSS side to intentionally reduce the boosting efficiency. Specifically, when the write signal WRX becomes active in the data transfer mode of FIG. 3B, the limit operation detection circuit 70 deactivates the stop signal STX, and the clock generation of the clock supply circuit 50 is permitted. Suppose. Also in this case, when the pulse width of the write signal WRX (CLK) is shorter than a given pulse width as shown in FIG. 3B, the boost voltage VPP does not reach the write voltage of the nonvolatile memory device. The limiter circuit 60 causes the current of the current value to flow from the output node NQ of the VPP to the VSS side. That is, the limiter circuit 60 flows a current that suppresses the rise of the boost voltage VPP from the output node NQ to the VSS side.

このようにすれば、図3(B)のデータ転送モードにおいて信号線SL1を介してクロックCLKが転送され、このCLKが書き込み信号WRXとしてリミット動作検出回路70に入力されて、クロック生成が許可されたとしても、リミッタ回路60に流れる電流により、昇圧電圧VPPの上昇が抑制される。これにより、昇圧電圧VPPは不揮発性メモリ装置の書き込み電圧に達しないようになる。   In this way, the clock CLK is transferred via the signal line SL1 in the data transfer mode of FIG. 3B, and this CLK is input as the write signal WRX to the limit operation detection circuit 70, and clock generation is permitted. Even so, an increase in the boost voltage VPP is suppressed by the current flowing through the limiter circuit 60. As a result, the boosted voltage VPP does not reach the write voltage of the nonvolatile memory device.

一方、図3(C)のような書き込みモードでは、書き込み信号WRXのパルス幅(アクティブ期間)は図3(B)のパルス幅よりも長い。この場合には、リミット動作検出回路70は、リミッタ回路60のリミット動作が検出されるまで、停止信号STXを非アクティブにして、クロック生成を許可する。これにより、昇圧電圧VPPが書き込み電圧に達するようになり、書き込み信号WRXを用いた不揮発性メモリ装置へのデータの適正な書き込みが実現される。   On the other hand, in the write mode as shown in FIG. 3C, the pulse width (active period) of the write signal WRX is longer than the pulse width of FIG. In this case, the limit operation detection circuit 70 deactivates the stop signal STX and permits clock generation until the limit operation of the limiter circuit 60 is detected. As a result, the boosted voltage VPP reaches the write voltage, and proper writing of data to the nonvolatile memory device using the write signal WRX is realized.

図4に、リミッタ回路60のダイオード素子DIの電流特性の例を示す。図4のF1に示すように、ダイオード素子DIは降伏電圧VBDによりブレークダウンする。そしてこの降伏電圧VBDにより、リミッタ回路60のリミット電圧VLMが設定される。   FIG. 4 shows an example of current characteristics of the diode element DI of the limiter circuit 60. As indicated by F1 in FIG. 4, the diode element DI breaks down by the breakdown voltage VBD. The limit voltage VLM of the limiter circuit 60 is set by the breakdown voltage VBD.

一方、図4のF2に示すように、降伏電圧VBDに達しない場合にも、ダイオード素子DIには逆バイアス方向のリーク電流ILKが発生する。本実施形態では、図3(B)のように書き込み信号WRX(CLK)のパルス幅が短い場合には、出力ノードNQからVSS側に流れるリーク電流ILKを利用して、昇圧電圧VPPの上昇を抑制し、書き込み電圧に達しないようにしている。   On the other hand, as shown by F2 in FIG. 4, even when the breakdown voltage VBD is not reached, a leak current ILK in the reverse bias direction is generated in the diode element DI. In this embodiment, when the pulse width of the write signal WRX (CLK) is short as shown in FIG. 3B, the boost voltage VPP is increased by using the leak current ILK flowing from the output node NQ to the VSS side. Suppresses and does not reach the writing voltage.

即ち、通常ならば、昇圧回路の昇圧効率を上げるために、リミッタ回路60のダイオード素子DIに流れるリーク電流ILKを最小限に抑えようとする。   That is, normally, in order to increase the boosting efficiency of the booster circuit, the leakage current ILK flowing through the diode element DI of the limiter circuit 60 is to be minimized.

これに対して本実施形態では、逆に、このリーク電流ILKを故意に多くして、書き込み信号WRX(CLK)のパルス幅が短い場合に、昇圧電圧VPPの上昇を抑制している。   On the other hand, in the present embodiment, conversely, the leakage current ILK is intentionally increased to suppress an increase in the boost voltage VPP when the pulse width of the write signal WRX (CLK) is short.

例えば図5にダイオード素子DIの断面図と上面図を示す。図5において、P型ウェルPWELに対して、P+不純物層が形成され、このP+不純物層に対して検出ノードNDTが接続される。またPWELに対してN+不純物層が形成され、このN+不純物層に対して出力ノードNQが接続される。そして図5のPN接合によりダイオード素子DIが形成される。   For example, FIG. 5 shows a cross-sectional view and a top view of the diode element DI. In FIG. 5, a P + impurity layer is formed for P-type well PWEL, and detection node NDT is connected to this P + impurity layer. An N + impurity layer is formed for PWEL, and output node NQ is connected to this N + impurity layer. The diode element DI is formed by the PN junction of FIG.

そして本実施形態では、図5のN+不純物層の面積(サイズ)を大きくして、ダイオード素子DIの逆バイアス方向でのリーク電流ILKを大きくする。即ち書き込み信号WRXのパルス幅が所与のパルス幅よりも短い場合に書き込み電圧に昇圧電圧が達しないようにするリーク電流ILKを流すサイズ(面積)に、ダイオード素子DI(N+不純物層)を形成する。このように大きなサイズのダイオード素子DIを形成して、リーク電流ILKの電流値を大きくすることで、昇圧電圧VPPの上昇を抑えることができる。   In the present embodiment, the area (size) of the N + impurity layer in FIG. 5 is increased to increase the leakage current ILK in the reverse bias direction of the diode element DI. That is, the diode element DI (N + impurity layer) is formed in a size (area) for flowing the leak current ILK that prevents the boost voltage from reaching the write voltage when the pulse width of the write signal WRX is shorter than a given pulse width. To do. By forming the diode element DI having such a large size and increasing the current value of the leakage current ILK, it is possible to suppress the boosted voltage VPP from rising.

3.昇圧回路のテスト
図6に昇圧回路の他の構成例を示す。図6の昇圧回路はテスト回路80を含む。このテスト回路80は、高ストレス試験などのテストを行うための回路である。具体的には、テスト回路80は、通常動作モードでは、VSS(広義には第1の電源)の電源ノードNVを、例えばVSSの電圧レベルである0V(広義には第1の電圧レベル)に設定する。一方、テストモードでは、電源ノードNVを、0Vよりも高い電圧V2(広義には第2の電圧レベル)に設定する。例えば電源ノードNVをV2=VDD(広義には第2の電源)に設定する。
3. Test of Booster Circuit FIG. 6 shows another configuration example of the booster circuit. The booster circuit in FIG. 6 includes a test circuit 80. The test circuit 80 is a circuit for performing a test such as a high stress test. Specifically, in the normal operation mode, the test circuit 80 sets the power supply node NV of VSS (first power supply in a broad sense) to, for example, 0 V (first voltage level in a broad sense) that is a voltage level of VSS. Set. On the other hand, in the test mode, power supply node NV is set to voltage V2 (second voltage level in a broad sense) higher than 0V. For example, the power supply node NV is set to V2 = VDD (second power supply in a broad sense).

このようにすれば、通常動作モードにおいては、昇圧電圧VPPは、例えばVPP≦VLMになるようにリミットされる。一方、テストモードでは、このリミットが解除され、例えばVPP≦VLM+V2になる。   In this way, in the normal operation mode, the boosted voltage VPP is limited to satisfy VPP ≦ VLM, for example. On the other hand, in the test mode, this limit is released and, for example, VPP ≦ VLM + V2.

チャージポンプ回路10で生成される高電圧の昇圧電圧VPPは、昇圧回路自体のトランジスタ、キャパシタなどの回路素子や、昇圧電圧VPPが供給される回路(例えば不揮発性メモリ装置の回路)の回路素子に印加される。そして、このような高電圧の昇圧電圧VPPが回路素子に印加されると、回路素子の寿命が短くなるなどの問題が生じる。   The high boosted voltage VPP generated by the charge pump circuit 10 is applied to circuit elements such as transistors and capacitors of the booster circuit itself, and circuit elements to which the boosted voltage VPP is supplied (for example, a circuit of a nonvolatile memory device). Applied. When such a high boosted voltage VPP is applied to the circuit element, there arises a problem that the life of the circuit element is shortened.

また昇圧電圧が印加されるトランジスタ、キャパシタは、耐圧が高い高耐圧トランジスタ、高耐圧キャパシタにより形成され、このような高耐圧トランジスタ、高耐圧キャパシタでは、耐圧を高くするためにゲート酸化膜を厚くしている。そして、このようにゲート酸化膜が厚くなると、不純物欠陥等が生じやすくなり、初期不良の発生率が高くなる。   Transistors and capacitors to which boosted voltage is applied are formed by high breakdown voltage transistors and high breakdown voltage capacitors with high breakdown voltage. In such high breakdown voltage transistors and high breakdown voltage capacitors, the gate oxide film is thickened to increase the breakdown voltage. ing. If the gate oxide film becomes thick in this way, impurity defects and the like are likely to occur, and the initial failure rate increases.

図6では、このような初期不良等をスクリーニングするためにテスト回路80を用いている。即ち、昇圧回路が昇圧電圧を通常に生成する通常動作モードでは、テスト回路80は、0Vの電圧設定信号VSETを電源ノードNVに出力する。このようにすれば、リミッタ回路60は、昇圧電圧VPPとVSET=0Vとの電圧差がリミット電圧VLMになるように動作する。従って、チャージポンプ回路10が、リミット電圧VLMよりも大きな電圧を出力したとしても、昇圧電圧VPPをリミット電圧VLMにクランプできる。この結果、通常動作モード時に、昇圧回路やVPPが供給される回路の回路素子に対して、リミット電圧VLMを超える高い電圧が印加されるのを防止でき、回路素子の寿命低下や破壊を抑制できる。   In FIG. 6, a test circuit 80 is used to screen for such initial defects. That is, in the normal operation mode in which the booster circuit normally generates the boosted voltage, the test circuit 80 outputs the 0V voltage setting signal VSET to the power supply node NV. In this way, the limiter circuit 60 operates so that the voltage difference between the boosted voltage VPP and VSET = 0V becomes the limit voltage VLM. Therefore, even if the charge pump circuit 10 outputs a voltage higher than the limit voltage VLM, the boosted voltage VPP can be clamped to the limit voltage VLM. As a result, it is possible to prevent a high voltage exceeding the limit voltage VLM from being applied to the circuit elements of the booster circuit and the circuit to which the VPP is supplied in the normal operation mode, and it is possible to suppress the life reduction and destruction of the circuit elements. .

一方、高ストレス試験などのテストモードにおいては、テスト回路80は、0Vよりも大きい電圧V2の電圧設定信号VSETを電源ノードNVに出力する。具体的には例えばV2=VDDとなる電圧設定信号VSETを出力する。この時、リミッタ回路60は、出力ノードNQと電源ノードNVの電圧差がリミット電圧VLMになるように動作する。従って、この高ストレス試験時には、昇圧電圧VPPをリミット電圧VLMよりも高い高電圧に設定できる。具体的には、昇圧電圧VPPをVLM+V2程度の電圧に設定できる。従って、高ストレス試験時において、昇圧回路やVPPが供給される回路の回路素子に対して、VLMよりも高い電圧を印加できる。この結果、高耐圧トランジスタや高耐圧キャパシタの初期不良をスクリーニングするための高ストレス試験を、短時間で実現でき、昇圧回路やこれを含む集積回路装置の信頼性試験を少ないテスト時間で実現できるようになる。   On the other hand, in a test mode such as a high stress test, test circuit 80 outputs a voltage setting signal VSET having a voltage V2 higher than 0V to power supply node NV. Specifically, for example, a voltage setting signal VSET in which V2 = VDD is output. At this time, the limiter circuit 60 operates so that the voltage difference between the output node NQ and the power supply node NV becomes the limit voltage VLM. Therefore, during this high stress test, the boosted voltage VPP can be set to a higher voltage than the limit voltage VLM. Specifically, the boost voltage VPP can be set to a voltage of about VLM + V2. Therefore, during a high stress test, a voltage higher than VLM can be applied to the circuit elements of the booster circuit and the circuit to which VPP is supplied. As a result, a high stress test for screening an initial failure of a high voltage transistor or a high voltage capacitor can be realized in a short time, and a reliability test of a booster circuit or an integrated circuit device including the same can be realized in a short test time. become.

4.リミッタ回路
図7にリミッタ回路60の構成例を示す。このリミッタ回路60は、ダイオード素子DIとリミットレベル調整回路62を含む。
4). Limiter Circuit FIG. 7 shows a configuration example of the limiter circuit 60. The limiter circuit 60 includes a diode element DI and a limit level adjustment circuit 62.

ダイオード素子DIは、チャージポンプ回路10の出力ノードNQと検出ノードNDTとの間に設けられる。このダイオード素子DIは、例えば図5で説明したように、P型ウェルと、P型ウェルに形成されたN+不純物層とにより形成されるPN接合などにより実現できる。そして図4で説明したように、ダイオード素子DIの逆方向バイアス時の降伏電圧VBD(ブレークダウン電圧)により、リミット電圧VLMの主な部分が設定される。   The diode element DI is provided between the output node NQ of the charge pump circuit 10 and the detection node NDT. The diode element DI can be realized by a PN junction formed by a P-type well and an N + impurity layer formed in the P-type well as described with reference to FIG. As described with reference to FIG. 4, the main part of the limit voltage VLM is set by the breakdown voltage VBD (breakdown voltage) when the diode element DI is reversely biased.

リミットレベル調整回路62は、検出ノードNDTと電源ノードNVとの間に設けられ、リミット電圧VLMのレベルを調整するための回路である。即ち、所望するリミット電圧VLMが、ダイオード素子DIの降伏電圧VBDよりも大きい場合に、リミットレベル調整回路62によりレベルを調整する。例えばリミットレベル調整回路62の調整電圧をVAJとすると、VLM=VBD+VAJの関係が成り立つ。   The limit level adjusting circuit 62 is provided between the detection node NDT and the power supply node NV, and is a circuit for adjusting the level of the limit voltage VLM. That is, when the desired limit voltage VLM is larger than the breakdown voltage VBD of the diode element DI, the level is adjusted by the limit level adjustment circuit 62. For example, if the adjustment voltage of the limit level adjustment circuit 62 is VAJ, the relationship VLM = VBD + VAJ is established.

図7では、リミットレベル調整回路62は、P型の第1のリミットレベル調整用のトランジスタTJ1と、N型の第2のリミットレベル調整用のトランジスタTJ2を含む。   In FIG. 7, the limit level adjusting circuit 62 includes a P-type first limit level adjusting transistor TJ1 and an N-type second limit level adjusting transistor TJ2.

ここでトランジスタTJ1は、そのゲートにVSS(第1の電源)が入力され、そのドレインが電源ノードNVに接続される。またトランジスタTJ2は、検出ノードNDTとトランジスタTJ1の間に設けられ、そのドレイン及びゲートが接続される。即ちトランジスタTJ2はダイオード接続されており、ダイオードとして機能する。   Here, VSS (first power supply) is input to the gate of the transistor TJ1, and the drain thereof is connected to the power supply node NV. The transistor TJ2 is provided between the detection node NDT and the transistor TJ1, and its drain and gate are connected. That is, the transistor TJ2 is diode-connected and functions as a diode.

図7においてトランジスタTJ1、TJ2のしきい値電圧をVTHとすると、VAJ=2VTHと表すことができるため、VLM=VBD+VAJ=VBD+2VTHと表すことができる。なお図7では、ダイオード接続のトランジスタTJ2が1個しか設けられていないが、ダイオード接続のトランジスタを複数個設けてもよい。この場合に、ダイオード接続のトランジスタの個数を多くするほど、調整電圧VAJが高くなり、リミット電圧VLMを高くできる。   In FIG. 7, when the threshold voltage of the transistors TJ1 and TJ2 is VTH, it can be expressed as VAJ = 2VTH. Therefore, it can be expressed as VLM = VBD + VAJ = VBD + 2VTH. In FIG. 7, only one diode-connected transistor TJ2 is provided, but a plurality of diode-connected transistors may be provided. In this case, the adjustment voltage VAJ increases as the number of diode-connected transistors increases, and the limit voltage VLM can be increased.

本実施形態では、リミットレベル調整用のトランジスタとして、図7に示すようにゲートがVSSに接続されたP型のトランジスタTJ1を設けた点に特徴がある。   This embodiment is characterized in that a P-type transistor TJ1 whose gate is connected to VSS is provided as a limit level adjusting transistor as shown in FIG.

即ち、このトランジスタTJ1は、電源ノードNVがVSS=0Vである場合には、そのゲート及びドレインが接続された通常のP型のダイオード接続のトランジスタとして機能し、リミットレベル調整用のトランジスタとして機能する。   That is, when the power supply node NV is VSS = 0V, the transistor TJ1 functions as a normal P-type diode-connected transistor whose gate and drain are connected, and functions as a limit level adjusting transistor. .

一方、テストモードになり、テスト回路80により電源ノードNVの電圧が上昇した場合にも、トランジスタTJ1のゲートにはVSSが入力されているため、トランジスタTJ1はオン状態になる。従って、このテストモード時にも、トランジスタTJ1はリミットレベル調整用のトランジスタとして機能し、VLM=VBD+VAJ=VBD+2VTHの関係を成り立たせることができる。これにより、高ストレス試験の実現が可能になる。   On the other hand, even when the test mode is set and the voltage of the power supply node NV is increased by the test circuit 80, the transistor TJ1 is turned on because VSS is input to the gate of the transistor TJ1. Therefore, also in this test mode, the transistor TJ1 functions as a limit level adjusting transistor, and the relationship of VLM = VBD + VAJ = VBD + 2VTH can be established. As a result, a high stress test can be realized.

5.リミット動作検出回路
図8(A)にリミット動作検出回路70の詳細な構成例を示す。リミット動作検出回路70は検出回路72と出力回路74を含む。検出回路72は、リミッタ回路60の検出ノードNDTに接続される。出力回路74は、検出回路72の第1の出力ノードNDQ1に接続され、第2の出力ノードNDQ2に停止信号STXを出力する。
5. Limit Operation Detection Circuit FIG. 8A shows a detailed configuration example of the limit operation detection circuit 70. Limit operation detection circuit 70 includes a detection circuit 72 and an output circuit 74. The detection circuit 72 is connected to the detection node NDT of the limiter circuit 60. The output circuit 74 is connected to the first output node NDQ1 of the detection circuit 72, and outputs a stop signal STX to the second output node NDQ2.

検出回路72は負荷回路73を含む。この負荷回路73は、VDD(第2の電源)と出力ノードNDQ1との間に設けられるP型の検出用トランジスタTK11、TK12を含む。これらのトランジスタTK11、TK12のゲートには、リミッタ回路60の検出ノードNDTが接続される。   The detection circuit 72 includes a load circuit 73. The load circuit 73 includes P-type detection transistors TK11 and TK12 provided between VDD (second power supply) and the output node NDQ1. The detection node NDT of the limiter circuit 60 is connected to the gates of the transistors TK11 and TK12.

なお図8(A)では、負荷回路73が2個のP型トランジスタTK11、TK12を含んでいるが、トランジスタの個数は1個でもよいし、3個以上でもよい。またトランジスタTK11、TK12の代わりに、高抵抗素子を設けてもよいし、ダイオード接続のN型トランジスタを設けてもよい。   In FIG. 8A, the load circuit 73 includes two P-type transistors TK11 and TK12, but the number of transistors may be one or three or more. Further, instead of the transistors TK11 and TK12, a high resistance element may be provided, or a diode-connected N-type transistor may be provided.

検出回路72は、そのドレインに出力ノードNDQ1が接続され、そのゲートにリミッタ回路60の検出ノードNDTに接続されるN型の検出用トランジスタTK2を含む。   Detection circuit 72 includes an output node NDQ1 connected to its drain and an N-type detection transistor TK2 connected to the detection node NDT of limiter circuit 60 at its gate.

そしてこの検出用トランジスタTK2のソースには、電源ノードNVが接続されている。従って、テストモードにおいて、テスト回路80により電源ノードNVが電圧V2に設定された場合に、検出用トランジスタTK2のソースも電圧V2に設定される。そしてトランジスタTK2のソースが、高い電圧V2(例えばVDD)に設定されると、出力ノードNDQ1は高電圧レベルVHに設定され、ノードNK1は0Vになる。従って、テストモード時に書き込み信号WRXをアクティブ(0V)にすることで、停止信号STXが非アクティブ(VDD)になり、クロック供給回路50のクロック生成が許可される。これにより、テストモード時にチャージポンプ回路10が連続動作するようになり、高ストレス試験を行いながら、連続動作時の昇圧回路の消費電力も測定できるようになる。   A power supply node NV is connected to the source of the detection transistor TK2. Therefore, in the test mode, when the power supply node NV is set to the voltage V2 by the test circuit 80, the source of the detection transistor TK2 is also set to the voltage V2. When the source of the transistor TK2 is set to a high voltage V2 (for example, VDD), the output node NDQ1 is set to the high voltage level VH, and the node NK1 becomes 0V. Therefore, by making the write signal WRX active (0 V) in the test mode, the stop signal STX becomes inactive (VDD), and the clock generation of the clock supply circuit 50 is permitted. As a result, the charge pump circuit 10 continuously operates in the test mode, and the power consumption of the booster circuit during the continuous operation can be measured while performing a high stress test.

出力回路74は、図8(B)に示すように、リミッタ回路60のリミット動作が検出された場合には、停止信号STX("X"は負論理を意味する)をアクティブ(0V)にする。これによりリングオシレータ54の動作が停止する。一方、リミッタ回路60のリミット動作が検出されず、且つ、昇圧電圧が供給される後述する不揮発性メモリ装置への書き込み信号WRX("X"は負論理を意味する)がアクティブである場合に、停止信号STXを非アクティブ(VDD)にする。即ちインバータIVKの出力ノードNK1が0Vであり、書き込み信号WRXが0V(アクティブ)である場合に、停止信号STXを非アクティブにする。これによりリングオシレータ54は通常に動作するようになる。   As shown in FIG. 8B, the output circuit 74 sets the stop signal STX ("X" means negative logic) to active (0 V) when the limit operation of the limiter circuit 60 is detected. . As a result, the operation of the ring oscillator 54 is stopped. On the other hand, when the limit operation of the limiter circuit 60 is not detected and a write signal WRX ("X" means negative logic) to a nonvolatile memory device to be described later to which a boosted voltage is supplied is active. The stop signal STX is made inactive (VDD). That is, when the output node NK1 of the inverter IVK is 0V and the write signal WRX is 0V (active), the stop signal STX is deactivated. As a result, the ring oscillator 54 operates normally.

リングオシレータ54は奇数個のインバータIV1〜IVJを含む。またクロック制御用のNANDLを含む。そして停止信号STXが0V(アクティブ)になると、NADNLの出力がVDDに固定されるため、リングオシレータ54のクロック生成動作が停止する。   Ring oscillator 54 includes an odd number of inverters IV1 to IVJ. A NANDL for clock control is also included. When the stop signal STX becomes 0 V (active), the output of NADNL is fixed to VDD, so that the clock generation operation of the ring oscillator 54 is stopped.

図8(B)に示すように、リミッタ回路60のリミット動作の検出時には、検出ノードNDTの電圧は例えば2VTH程度になる。ここでVTHはトランジスタTJ1、TJ2のしきい値電圧である。そして検出ノードNDTが2VTHになると、この2VTHは検出回路72のトランジスタTK2のしきい値電圧よりも高いため、トランジスタTK2がオンになり、出力ノードNDQ1は0Vに近い低電圧レベルVLになる。そして、このVLは、出力回路74のインバータIVKのしきい値電圧よりも低い電圧に設定されるため、インバータIVKの出力ノードNK1はVDDになり、停止信号STXは0Vになり、リングオシレータ54は停止状態になる。   As shown in FIG. 8B, when the limit operation of the limiter circuit 60 is detected, the voltage of the detection node NDT is about 2 VTH, for example. Here, VTH is a threshold voltage of the transistors TJ1 and TJ2. When the detection node NDT becomes 2VTH, since 2VTH is higher than the threshold voltage of the transistor TK2 of the detection circuit 72, the transistor TK2 is turned on and the output node NDQ1 becomes a low voltage level VL close to 0V. Since VL is set to a voltage lower than the threshold voltage of the inverter IVK of the output circuit 74, the output node NK1 of the inverter IVK becomes VDD, the stop signal STX becomes 0V, and the ring oscillator 54 Stopped.

一方、リミット動作の非検出時には、検出ノードNDTは、低電圧レベルVL(2VTH>VL≧0V)になる。これにより検出回路72のP型のトランジスタTK11、TK12がオン状態になり、出力ノードNDQ1は高電圧レベルVHになる。このVHの電圧レベルは、トランジスタTK11、TK12のオン抵抗とトランジスタTK2のオン抵抗の抵抗比で決まる。そしてこの高電圧レベルVHは、出力回路74のインバータIVKのしきい値電圧よりも高い電圧に設定されているため、インバータIVKの出力ノードNK1は0Vになる。従って、この時に書き込み信号WRXが0Vになれば、停止信号STXはVDDになり、リングオシレータ54は動作状態になる。   On the other hand, when the limit operation is not detected, the detection node NDT becomes the low voltage level VL (2VTH> VL ≧ 0V). As a result, the P-type transistors TK11 and TK12 of the detection circuit 72 are turned on, and the output node NDQ1 becomes the high voltage level VH. The voltage level of VH is determined by a resistance ratio between the on-resistances of the transistors TK11 and TK12 and the on-resistance of the transistor TK2. Since the high voltage level VH is set to a voltage higher than the threshold voltage of the inverter IVK of the output circuit 74, the output node NK1 of the inverter IVK becomes 0V. Accordingly, if the write signal WRX becomes 0V at this time, the stop signal STX becomes VDD, and the ring oscillator 54 enters an operating state.

6.昇圧回路
図9に本実施形態の昇圧回路の詳細な構成例を示す。本実施形態の昇圧回路はチャージポンプ回路10を含む。このチャージポンプ回路10は、直列接続された複数のチャージポンプユニット20-1〜20-N(広義には第1〜第Nのチャージポンプユニット。Nは2以上の整数)を有する。そして初段のチャージポンプユニット20-1には電源電圧VDDが入力され、最終段のチャージポンプユニット20-Nはチャージポンプによる昇圧電圧VPPを出力する。なおチャージポンプユニット20-Nの出力に平滑化回路を設けてもよい。
6). Booster Circuit FIG. 9 shows a detailed configuration example of the booster circuit of this embodiment. The booster circuit of this embodiment includes a charge pump circuit 10. The charge pump circuit 10 includes a plurality of charge pump units 20-1 to 20-N (first to Nth charge pump units in a broad sense, where N is an integer of 2 or more) connected in series. The power supply voltage VDD is input to the first-stage charge pump unit 20-1, and the last-stage charge pump unit 20-N outputs the boosted voltage VPP by the charge pump. A smoothing circuit may be provided at the output of the charge pump unit 20-N.

チャージポンプユニット20-1は、電荷転送回路30-1、チャージポンプ用のキャパシタCA11、CA12(第1、第2のキャパシタ)、電圧変換回路40-11、40-12(第1、第2の電圧変換回路)を含む。チャージポンプユニット20-2・・・・20-Nも同様である。   The charge pump unit 20-1 includes a charge transfer circuit 30-1, charge pump capacitors CA11 and CA12 (first and second capacitors), and voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 (first and second capacitors). Voltage conversion circuit). The same applies to the charge pump units 20-2... 20-N.

電荷転送回路20-1(20-2〜20-N)は、チャージポンプ用のキャパシタ間の電荷転送(及びキャパシタ間の電荷の逆流防止)を行うための回路である。具体的には例えば前段のチャージポンプユニットからの電荷の転送や、次段のチャージポンプユニットへの電荷転送を行う。またキャパシタCA12からCA11に電荷が逆流するのを防止する。   The charge transfer circuit 20-1 (20-2 to 20-N) is a circuit for performing charge transfer between charge pump capacitors (and preventing backflow of charges between capacitors). Specifically, for example, charge transfer from the previous stage charge pump unit or charge transfer to the next stage charge pump unit is performed. In addition, the charge is prevented from flowing back from the capacitors CA12 to CA11.

チャージポンプ用のキャパシタCA11、CA12は、その一端(上側電極)が電荷転送回路30-1に接続される。即ちキャパシタCA11、CA12は、電荷転送回路30-1と電圧変換回路40-11、40-12との間に設けられる。   One ends (upper electrodes) of the charge pump capacitors CA11 and CA12 are connected to the charge transfer circuit 30-1. That is, the capacitors CA11 and CA12 are provided between the charge transfer circuit 30-1 and the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12.

第1の電圧変換回路40-11(40-21〜40-N1)は、第1のクロックCK11が供給される第1のクロック供給ノードとキャパシタCA11の他端(下側電極)との間に設けられる。そして電圧変換回路40-11(サブ昇圧回路、レベルシフタ)はクロックCK11の電圧を昇圧(レベルシフト)することで得られるクロックCK11’(第1の変換クロック)を、キャパシタCA11の他端に出力する。具体的には図10に示すように電圧変換回路40-11は、クロックCK11がL(Low)レベル(広義には第1の電圧レベル)である場合には、Lレベルの電圧のクロックCK11’を、キャパシタCA11の他端に出力する。またクロックCK11がH(High)レベル(広義には第2の電圧レベル)である場合には、LレベルとHレベル(第1、第2の電圧レベル)の電圧差(VDD)を例えば2倍(2VDD)或いは2倍程度(2VDD−VTH)に昇圧した電圧(広義にはM倍(M>1)に昇圧した電圧)のクロックCK11’を、キャパシタCA11の他端に出力する。   The first voltage conversion circuit 40-11 (40-21 to 40-N1) is provided between the first clock supply node to which the first clock CK11 is supplied and the other end (lower electrode) of the capacitor CA11. Provided. The voltage conversion circuit 40-11 (sub boost circuit, level shifter) outputs a clock CK11 ′ (first conversion clock) obtained by boosting (level shifting) the voltage of the clock CK11 to the other end of the capacitor CA11. . Specifically, as shown in FIG. 10, when the clock CK11 is at the L (Low) level (first voltage level in a broad sense), the voltage conversion circuit 40-11 has the L level voltage clock CK11 ′. Is output to the other end of the capacitor CA11. When the clock CK11 is at the H (High) level (second voltage level in a broad sense), the voltage difference (VDD) between the L level and the H level (first and second voltage levels) is doubled, for example. A clock CK11 ′ of a voltage boosted to (2VDD) or about twice (2VDD−VTH) (a voltage boosted to M times (M> 1 in a broad sense)) is output to the other end of the capacitor CA11.

第2の電圧変換回路40-12(40-22〜40-N2)は、第2のクロックCK12が供給される第2のクロック供給ノードとキャパシタCA12の他端(下側電極)との間に設けられる。そしてクロックCK12の電圧を昇圧することで得られるクロックCK12’(第2の変換クロック)を、キャパシタCA12の他端に出力する。具体的には電圧変換回路40-12は、クロックCK12がLレベル(例えば0V)である場合には、Lレベルの電圧のクロックCK12’を、キャパシタCA12の他端に出力する。またクロックCK12がHレベルである場合には、LレベルとHレベルの電圧差(VDD)を例えば2倍(2VDD)或いは2倍程度(2VDD−VTH)に昇圧した電圧のクロックCK12’を、キャパシタCA12の他端に出力する。   The second voltage conversion circuit 40-12 (40-22 to 40-N2) is provided between the second clock supply node to which the second clock CK12 is supplied and the other end (lower electrode) of the capacitor CA12. Provided. Then, the clock CK12 '(second conversion clock) obtained by boosting the voltage of the clock CK12 is output to the other end of the capacitor CA12. Specifically, when the clock CK12 is at the L level (eg, 0 V), the voltage conversion circuit 40-12 outputs the clock CK12 'having the L level voltage to the other end of the capacitor CA12. When the clock CK12 is at the H level, the clock CK12 ′ having a voltage obtained by boosting the voltage difference (VDD) between the L level and the H level to, for example, twice (2VDD) or about twice (2VDD−VTH) Output to the other end of CA12.

近年、プロセスの微細化に伴い電源電圧が低下して行く傾向にある。従って、このように電源電圧が低下した場合に、従来の手法を用いて、不揮発性メモリ装置の書き込み等に必要な昇圧電圧VPPを得るためには、チャージポンプユニットの段数を増やす必要があり、回路の大規模化や消費電力の増加を招く。   In recent years, power supply voltage tends to decrease with process miniaturization. Therefore, in order to obtain the boosted voltage VPP necessary for writing into the nonvolatile memory device using the conventional method when the power supply voltage is lowered in this way, it is necessary to increase the number of stages of the charge pump unit. This leads to an increase in circuit scale and power consumption.

この点、本実施形態では、電圧変換回路40-11、40-12が、クロックCK11、CK12の電圧を昇圧し、電圧が昇圧されたクロックCK11’、CK12’(第1、第2の変換クロック)をキャパシタCA11、CA12に出力する。従って、チャージポンプユニット20-1は、2VDDの振幅のクロックCK11’、CK12’に基づいて、キャパシタCA11、CA12を用いたチャージポンプ動作を行うことが可能になる。このため、VDDの振幅のクロックでチャージポンプを行う従来の手法に比べて、昇圧効率を向上でき、少ない段数のチャージポンプユニットで高い昇圧電圧VPPを得ることができる。また、元の電源電圧をあらかじめ2倍にして供給する手法に比べて回路規模の増加はそれほど大きくないため、回路の大規模化、消費電力の増加を最小限に抑えながら、所望の昇圧電圧VPPを得ることができる。   In this regard, in the present embodiment, the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 boost the voltages of the clocks CK11 and CK12, and the clocks CK11 ′ and CK12 ′ (first and second conversion clocks) whose voltages are boosted. ) Is output to capacitors CA11 and CA12. Therefore, the charge pump unit 20-1 can perform a charge pump operation using the capacitors CA11 and CA12 based on the clocks CK11 'and CK12' having an amplitude of 2VDD. Therefore, the boosting efficiency can be improved as compared with the conventional method in which the charge pump is performed with the clock having the amplitude of VDD, and a high boosted voltage VPP can be obtained with the charge pump unit having a small number of stages. In addition, since the increase in circuit scale is not so large as compared with the method of supplying the original power supply voltage twice in advance, the desired boosted voltage VPP can be achieved while minimizing the increase in circuit scale and power consumption. Can be obtained.

また、チャージポンプユニットが直列接続される昇圧回路では、VDD−VTHの大きさと、チャージポンプユニットの段数に応じた昇圧電圧VPPが生成される。ところが、最終段に近いチャージポンプユニットのN型トランジスタでは、そのしきい値電圧VTHが基板バイアス効果により増加してしまう。従って、従来の昇圧回路では、最終段に近いチャージポンプユニットほど、VDD−VTHの電圧差が小さくなってしまい、昇圧効率が悪化する。   In the booster circuit in which the charge pump units are connected in series, the boosted voltage VPP corresponding to the magnitude of VDD-VTH and the number of stages of the charge pump unit is generated. However, in the N-type transistor of the charge pump unit close to the final stage, the threshold voltage VTH increases due to the substrate bias effect. Therefore, in the conventional booster circuit, the closer to the final stage the charge pump unit, the smaller the VDD-VTH voltage difference becomes, and the boosting efficiency deteriorates.

これに対して本実施形態では、その振幅がVDDから2VDD程度に変換されたクロックに基づいてチャージポンプ動作が行われる。従って、昇圧の飽和レベルを上昇させられるチャージポンプユニットにおいても、2VDD−VTHの電圧差はそれほど小さくならないため、昇圧効率の悪化を最小限に抑えることができる。   In contrast, in the present embodiment, the charge pump operation is performed based on a clock whose amplitude is converted from VDD to about 2VDD. Therefore, even in a charge pump unit that can raise the saturation level of boosting, the voltage difference of 2VDD-VTH is not so small, and deterioration of boosting efficiency can be minimized.

7.電圧変換回路
図11(A)に電圧変換回路40(40-11〜40-N2)の構成例を示す。電圧変換回路40は、電圧変換用キャパシタCC、プリチャージ回路42、電荷転送回路44、ディスチャージ回路46を含む。
7). Voltage Conversion Circuit FIG. 11A shows a configuration example of the voltage conversion circuit 40 (40-11 to 40-N2). The voltage conversion circuit 40 includes a voltage conversion capacitor CC, a precharge circuit 42, a charge transfer circuit 44, and a discharge circuit 46.

電圧変換用キャパシタCCは、電荷蓄積ノードNCと電圧変化ノードNDとの間に設けられる。この電圧変化ノードNDはクロックCK(CK11〜CKN2)に基づきその電圧レベルが変化するノードである。   The voltage conversion capacitor CC is provided between the charge storage node NC and the voltage change node ND. The voltage change node ND is a node whose voltage level changes based on the clock CK (CK11 to CKN2).

プリチャージ回路42は、VDD(広義には第2の電源)と電荷蓄積ノードNCとの間に設けられ、VDDに基づいて電荷蓄積ノードNCのプリチャージを行う。具体的にはプリチャージ回路42は、VDDと電荷蓄積ノードNCとの間に設けられ、そのゲート、ドレイン及び基板が電荷蓄積ノードNCに接続されるP型(広義には第2導電型)のプリチャージ用トランジスタTCを含む。このプリチャージ用トランジスタTCにより、電荷蓄積ノードNCがVDD−VTHにプリチャージされる。   The precharge circuit 42 is provided between VDD (second power supply in a broad sense) and the charge storage node NC, and precharges the charge storage node NC based on VDD. Specifically, the precharge circuit 42 is provided between the VDD and the charge storage node NC, and has a P type (second conductivity type in a broad sense) whose gate, drain, and substrate are connected to the charge storage node NC. A precharge transistor TC is included. The charge storage node NC is precharged to VDD-VTH by the precharge transistor TC.

電荷転送回路44は、電荷蓄積ノードNCと出力ノードNFとの間に設けられる。そして電荷転送期間(例えばCKがHレベルになる期間)において、電荷蓄積ノードNCに蓄積された電荷を出力ノードNFに転送する。具体的には電荷転送回路44は、電荷蓄積ノードNCと出力ノードNFとの間に設けられ、電荷転送期間においてオンになるP型の電荷転送用トランジスタTDを含む。即ち電荷転送用トランジスタTDのゲートにはノードNEが接続され、クロックCKの反転信号が供給される。従って、クロックCKがHレベルである場合に、ノードNEがLレベルになり、電荷転送用トランジスタTDがオンになり、電荷の転送が行われる。なお電荷転送用トランジスタTDの基板は電荷蓄積ノードNCに接続されている。   The charge transfer circuit 44 is provided between the charge storage node NC and the output node NF. Then, in the charge transfer period (for example, the period in which CK is at the H level), the charge stored in the charge storage node NC is transferred to the output node NF. Specifically, the charge transfer circuit 44 includes a P-type charge transfer transistor TD that is provided between the charge storage node NC and the output node NF and is turned on during the charge transfer period. That is, the node NE is connected to the gate of the charge transfer transistor TD, and an inverted signal of the clock CK is supplied. Therefore, when the clock CK is at H level, the node NE is at L level, the charge transfer transistor TD is turned on, and charge transfer is performed. The substrate of the charge transfer transistor TD is connected to the charge storage node NC.

ディスチャージ回路46は、電圧変換回路40の出力ノードNFとVSS(広義には第1の電源)との間に設けられ、ディスチャージ期間(例えばCKがLレベルになる期間)において、出力ノードNFのディスチャージを行う。具体的にはディスチャージ回路46は、出力ノードNFとVSSとの間に設けられ、ディスチャージ期間においてオンになるN型(広義には第1導電型)のディスチャージ用トランジスタTEを含む。即ちディスチャージ用トランジスタNEのゲートにはノードNEが接続され、クロックCKの反転信号が供給される。従って、クロックCKがLレベルである場合に、ノードNEがHレベルになり、ディスチャージ用トランジスタTEがオンになり、電荷のディスチャージが行われる。   The discharge circuit 46 is provided between the output node NF of the voltage conversion circuit 40 and VSS (first power supply in a broad sense), and discharges the output node NF in a discharge period (for example, a period in which CK is at L level). I do. Specifically, the discharge circuit 46 includes an N-type (first conductivity type in a broad sense) discharge transistor TE that is provided between the output node NF and VSS and is turned on during the discharge period. That is, the node NE is connected to the gate of the discharge transistor NE, and an inverted signal of the clock CK is supplied. Therefore, when the clock CK is at L level, the node NE becomes H level, the discharge transistor TE is turned on, and charge is discharged.

図11(B)に示すように、クロックCKの電圧レベルが0V(第1の電圧レベル、VSS)である場合には、プリチャージ用トランジスタTCにより電荷蓄積ノードNCがVDD−VTHにプリチャージされる。この時、電荷転送用トランジスタTDはオフであるため、電荷蓄積ノードNCの電荷が放電されてしまう事態を防止できる。またディスチャージ用トランジスタTEはオンであるため、出力ノードNFの電荷がディスチャージされ、これにより出力ノードNFが0Vになる。   As shown in FIG. 11B, when the voltage level of the clock CK is 0 V (first voltage level, VSS), the charge storage node NC is precharged to VDD-VTH by the precharging transistor TC. The At this time, since the charge transfer transistor TD is off, it is possible to prevent a situation where the charge of the charge storage node NC is discharged. Further, since the discharge transistor TE is on, the charge of the output node NF is discharged, and thereby the output node NF becomes 0V.

一方、クロックCKの電圧レベルがVDD(第2の電圧レベル)になると、キャパシタCCによる容量結合により、電荷蓄積ノードNCの電圧レベルがVDDだけ昇圧されて、2VDD−VTHになる。この時、電荷転送用トランジスタTDはオンでありディスチャージ用トランジスタTEはオフであるため、電荷蓄積ノードNCにプリチャージされた電荷が出力ノードNFに転送される。これにより、出力ノードNFを0Vから2VDD−VTHに昇圧することができ、図10に示すような信号波形のクロックCK’(CK11’、CK12’)を生成できる。   On the other hand, when the voltage level of the clock CK becomes VDD (second voltage level), the voltage level of the charge storage node NC is boosted by VDD due to capacitive coupling by the capacitor CC, and becomes 2VDD−VTH. At this time, since the charge transfer transistor TD is on and the discharge transistor TE is off, the charge precharged to the charge storage node NC is transferred to the output node NF. As a result, the output node NF can be boosted from 0V to 2VDD−VTH, and clocks CK ′ (CK11 ′, CK12 ′) having signal waveforms as shown in FIG. 10 can be generated.

なお、クロックCKの電圧レベルがVDDになり、電荷蓄積ノードNCが2VDD−VTHになった時に、プリチャージ用トランジスタTCは、電荷蓄積ノードNCから電源VDDへと向かう方向を逆バイアス方向とするダイオード(ダイオード接続のトランジスタ)として機能する。従って、電荷蓄積ノードNCに蓄積された電荷が電源VDD側に逆流してしまう事態を防止でき、電圧変換回路40の昇圧効率を向上できる。   When the voltage level of the clock CK becomes VDD and the charge accumulation node NC becomes 2VDD−VTH, the precharging transistor TC is a diode whose reverse bias direction is the direction from the charge accumulation node NC to the power supply VDD. Functions as a diode-connected transistor. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the charge accumulated in the charge accumulation node NC flows backward to the power supply VDD side, and the boosting efficiency of the voltage conversion circuit 40 can be improved.

図11(A)の電圧変換回路40によれば、電圧変換用キャパシタCCとトランジスタTC、TD、TE等を用いるだけで、クロックCKの振幅を2VDD程度に変換することができる。従って、簡素で小規模な回路構成で、高い昇圧効率の電圧変換を実現できる。   According to the voltage conversion circuit 40 of FIG. 11A, the amplitude of the clock CK can be converted to about 2VDD only by using the voltage conversion capacitor CC and the transistors TC, TD, TE, and the like. Therefore, voltage conversion with high boosting efficiency can be realized with a simple and small circuit configuration.

また図11(A)では、電圧変換用キャパシタCC、トランジスタTC、TDには、VDD程度の電圧差しか印加されない。従って、電圧変換用キャパシタCCを低耐圧(LV)のキャパシタにより形成でき、トランジスタTC、TDを低耐圧(LV)のトランジスタにより形成できる。従って、これらのキャパシタ、トランジスタのレイアウト面積を小さくすることが可能になり、回路の小規模化を図れる。   In FIG. 11A, only a voltage difference of about VDD is applied to the voltage conversion capacitor CC and the transistors TC and TD. Therefore, the voltage conversion capacitor CC can be formed of a low breakdown voltage (LV) capacitor, and the transistors TC and TD can be formed of a low breakdown voltage (LV) transistor. Accordingly, the layout area of these capacitors and transistors can be reduced, and the circuit scale can be reduced.

なおディスチャージ用トランジスタTEについては、2VDD程度の電圧差が印加されるため、低耐圧キャパシタ、低耐圧トランジスタよりも耐圧が高い高耐圧(HV)のトランジスタにより形成される。   The discharge transistor TE is formed of a high breakdown voltage (HV) transistor having a higher breakdown voltage than the low breakdown voltage capacitor and the low breakdown voltage transistor because a voltage difference of about 2VDD is applied.

また図11(A)では、プリチャージ回路42のプリチャージ用トランジスタTCがP型トランジスタにより形成される。従って、プリチャージ用トランジスタTCをN型トランジスタにより形成した場合に問題となる基板バイアス効果を防止できる。従って、基板バイアス効果によりしきい値電圧VTHが高くなり、出力ノードNFの出力電圧が小さくなってしまう事態を防止でき、昇圧効率を向上できる。   In FIG. 11A, the precharge transistor TC of the precharge circuit 42 is formed of a P-type transistor. Therefore, it is possible to prevent a substrate bias effect which becomes a problem when the precharge transistor TC is formed of an N-type transistor. Therefore, it is possible to prevent the threshold voltage VTH from becoming high due to the substrate bias effect and the output voltage at the output node NF from becoming small, and boost efficiency can be improved.

8.チャージポンプユニットの詳細な構成例
図12にチャージポンプユニットの詳細な構成例を示す。図12では、チャージポンプユニット20-1の電荷転送回路30-1(30-2〜30-N)は、N型の第1、第2のトランジスタTA1、TB1を含む。
8). Detailed Configuration Example of Charge Pump Unit FIG. 12 shows a detailed configuration example of the charge pump unit. In FIG. 12, the charge transfer circuit 30-1 (30-2 to 30-N) of the charge pump unit 20-1 includes N-type first and second transistors TA1 and TB1.

ここで第1のトランジスタTA1は、チャージポンプユニット20-1の入力ノードNA11と、キャパシタCA12の一端(上側電極)が接続される出力ノードNA12との間に設けられる。そして、そのゲートがキャパシタCA11の一端(上側電極)であるノードNB11に接続される。また第2のトランジスタTB1は、入力ノードNA11とキャパシタCA11の一端であるノードNB11との間に設けられる。そしてそのゲートがチャージポンプユニット20-1の出力ノードNA12に接続される。   Here, the first transistor TA1 is provided between the input node NA11 of the charge pump unit 20-1 and the output node NA12 to which one end (upper electrode) of the capacitor CA12 is connected. The gate of the capacitor CA11 is connected to the node NB11 which is one end (upper electrode) of the capacitor CA11. The second transistor TB1 is provided between the input node NA11 and the node NB11 which is one end of the capacitor CA11. The gate is connected to the output node NA12 of the charge pump unit 20-1.

電圧変換回路40-11の出力ノードNF11は、キャパシタCA11の他端(下側電極)に接続される。また電圧変換回路40-12の出力ノードNF12は、キャパシタCA12の他端(下側電極)に接続される。   The output node NF11 of the voltage conversion circuit 40-11 is connected to the other end (lower electrode) of the capacitor CA11. The output node NF12 of the voltage conversion circuit 40-12 is connected to the other end (lower electrode) of the capacitor CA12.

図12の構成によれば、クロックCK11の電圧を2倍程度に昇圧したクロックCK11’がキャパシタCA11の他端に印加され、クロックCK12の電圧を2倍程度に昇圧したクロックCK12’がキャパシタCA12の他端に印加されて、チャージポンプ動作が行われる。従って各チャージポンプユニットでの昇圧効率を向上でき、少ない段数のチャージポンプユニットで高い昇圧電圧VPPを得ることが可能になる。   12, the clock CK11 ′ obtained by boosting the voltage of the clock CK11 by about twice is applied to the other end of the capacitor CA11, and the clock CK12 ′ obtained by boosting the voltage of the clock CK12 by about twice is applied to the capacitor CA12. Applied to the other end, a charge pump operation is performed. Therefore, the boosting efficiency in each charge pump unit can be improved, and a high boosted voltage VPP can be obtained with a charge pump unit having a small number of stages.

ここで図12では、メインのキャパシタCA12に対して、キャパシタCA11はトランジスタTA1のゲートを制御するためのサブのキャパシタとして機能する。このため、キャパシタCA11の容量値はキャパシタCA12に比べて小さい。   In FIG. 12, the capacitor CA11 functions as a sub capacitor for controlling the gate of the transistor TA1 with respect to the main capacitor CA12. For this reason, the capacitance value of the capacitor CA11 is smaller than that of the capacitor CA12.

また図12では、電圧変換回路40-11、40-12のキャパシタCC11、CC12は低耐圧(LV)キャパシタにより形成されている。またトランジスタTC11、TD11、TC12、TD12も低耐圧トランジスタにより形成されている。これに対して、チャージポンプ用のキャパシタCA11、CA12は、低耐圧キャパシタよりも耐圧が高い高耐圧(HV)キャパシタにより形成されている。またトランジスタTA1、TB1も、低耐圧トランジスタよりも耐圧が高い高耐圧トランジスタにより形成されている。なお本実施形態の電荷転送回路30-1(30-2〜30-N)は図12の構成に限定されず、種々の変形実施が可能である。   In FIG. 12, the capacitors CC11 and CC12 of the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 are formed of low withstand voltage (LV) capacitors. The transistors TC11, TD11, TC12, and TD12 are also formed of low breakdown voltage transistors. On the other hand, the charge pump capacitors CA11 and CA12 are formed of high withstand voltage (HV) capacitors having a higher withstand voltage than the low withstand voltage capacitors. The transistors TA1 and TB1 are also formed of high voltage transistors having a higher breakdown voltage than the low voltage transistors. The charge transfer circuit 30-1 (30-2 to 30-N) of the present embodiment is not limited to the configuration of FIG. 12, and various modifications can be made.

9.駆動波形
図13にチャージポンプ回路の駆動波形の一例を示す。図13は、図9のリングオシレータ54により生成されるクロックが5相のクロックRCK1〜RCK5であり、チャージポンプユニット20-1〜20-Nの段数が5段(N=5)である場合の例である。即ちデコーダ52は、リングオシレータ54からの5相のクロックRCK1〜RCK5をデコードして、クロックCK11、CK12、CK21、CK22・・・・CK51、CK52を生成し、チャージポンプ回路10に供給する。
9. Drive Waveform FIG. 13 shows an example of the drive waveform of the charge pump circuit. FIG. 13 shows a case where the clocks generated by the ring oscillator 54 of FIG. 9 are five-phase clocks RCK1 to RCK5 and the number of stages of the charge pump units 20-1 to 20-N is five (N = 5). It is an example. That is, the decoder 52 decodes the five-phase clocks RCK <b> 1 to RCK <b> 5 from the ring oscillator 54, generates clocks CK <b> 11, CK <b> 12, CK <b> 21, CK <b> 22,.

図13の駆動波形では、クロック供給回路50は、チャージポンプユニット20-1〜20-Nのうちの第K(1≦K<N)のチャージポンプユニットの第2の電圧変換回路に対して第2のクロックとして第2のクロックパルスを供給している期間内において、第Kのチャージポンプユニットの次段の第K+1のチャージポンプユニットの第1の電圧変換回路に対して、第2のクロックパルスよりもパルス幅が短い第1のクロックパルスを第1のクロックとして供給している。   In the drive waveform of FIG. 13, the clock supply circuit 50 has the second voltage conversion circuit of the Kth (1 ≦ K <N) charge pump unit among the charge pump units 20-1 to 20 -N. In the period in which the second clock pulse is supplied as the second clock, the second clock pulse is applied to the first voltage conversion circuit of the (K + 1) th charge pump unit next to the Kth charge pump unit. The first clock pulse having a shorter pulse width is supplied as the first clock.

即ち図13のA1に示す期間においては、チャージポンプユニット20-1(第Kのチャージポンプユニット)の電圧変換回路40-12(第2の電圧変換回路)に対して、A2に示すようにクロックCK12(第2のクロック)としてパルス幅が長い第2のクロックパルスを供給している。そして、このA1に示す期間内において、チャージポンプユニット20-1の次段のチャージポンプユニット20-2(第K+1のチャージポンプユニット)の電圧変換回路40-21(第1の電圧変換回路)に対して、A2の第2のクロックパルスよりもパルス幅が短いA3の第1のクロックパルスを、クロックCK21(第1のクロック)として供給している。   That is, during the period indicated by A1 in FIG. 13, the clock is supplied to the voltage conversion circuit 40-12 (second voltage conversion circuit) of the charge pump unit 20-1 (Kth charge pump unit) as indicated by A2. A second clock pulse having a long pulse width is supplied as CK12 (second clock). During the period indicated by A1, the voltage conversion circuit 40-21 (first voltage conversion circuit) of the charge pump unit 20-2 (K + 1th charge pump unit) subsequent to the charge pump unit 20-1 is supplied to the voltage conversion circuit 40-21. On the other hand, the first clock pulse A3 having a shorter pulse width than the second clock pulse A2 is supplied as the clock CK21 (first clock).

同様に、A4に示す期間においては、チャージポンプユニット20-2の電圧変換回路40-22に対して、A5に示すようにパルス幅が長いクロックCK22を供給している。そして、このA4に示す期間内において、チャージポンプユニット20-2の次段のチャージポンプユニット20-3の電圧変換回路40-23(図示せず)に対して、A5のクロックCK22よりもパルス幅が短いクロックCK31をA6に示すように供給している。   Similarly, in the period indicated by A4, the clock CK22 having a long pulse width is supplied to the voltage conversion circuit 40-22 of the charge pump unit 20-2 as indicated by A5. During the period indicated by A4, the pulse width of the voltage conversion circuit 40-23 (not shown) of the charge pump unit 20-3 subsequent to the charge pump unit 20-2 is larger than that of the clock CK22 of A5. Is supplying a short clock CK31 as indicated by A6.

なお図13の駆動波形に示すように、本実施形態では、クロックCK11とCK12はノンオーバラップの関係(アクティブ期間が重ならない関係)になっており、クロックCK21とCK22もノンオーバラップの関係になっている。またクロックCK11とCK21もノンオーバラップの関係になっており、クロックCK12とCK22もノンオーバラップの関係になっている。   As shown in the drive waveform of FIG. 13, in this embodiment, the clocks CK11 and CK12 have a non-overlapping relationship (a relationship in which the active periods do not overlap), and the clocks CK21 and CK22 also have a non-overlapping relationship. It has become. The clocks CK11 and CK21 are also non-overlapping, and the clocks CK12 and CK22 are also non-overlapping.

図13の駆動波形によれば、クロックCK12(CK12’)がHレベルになるA1に示す期間内において、A3に示すようにクロックCK21(CK21’)がHレベルになる。従って、図12のキャパシタCA21の上側電極側のノードNB21の電圧が高くなり、トランジスタTA2がオンになる。これにより、キャパシタCA12に蓄積された電荷が、トランジスタTA2を介してキャパシタCA22に効率的に転送されるようになる。そして、この時、トランジスタTB2をオフに設定できるため、キャパシタCA12からの電荷が、トランジスタTB2を介してキャパシタCA21側に漏れてしまう事態を防止でき、昇圧効率を向上できる。   According to the driving waveform of FIG. 13, the clock CK21 (CK21 ') becomes H level as indicated by A3 within the period indicated by A1 when the clock CK12 (CK12') becomes H level. Accordingly, the voltage of the node NB21 on the upper electrode side of the capacitor CA21 in FIG. 12 is increased, and the transistor TA2 is turned on. Thereby, the electric charge accumulated in the capacitor CA12 is efficiently transferred to the capacitor CA22 via the transistor TA2. At this time, since the transistor TB2 can be set off, it is possible to prevent the charge from the capacitor CA12 from leaking to the capacitor CA21 side through the transistor TB2, thereby improving the boosting efficiency.

即ち図13の駆動波形では、クロックCK12により図12のノードNA12の電圧を突き上げている期間内において、クロックCK21によりノードNB21の電圧を、短い期間だけ突き上げている。これにより、この短い期間において、トランジスタTA2がオンになり、前段のチャージポンプユニット20-1のキャパシタCA12から、次段のチャージポンプユニット20-2のキャパシタCA22への、効率的な電荷の転送が可能になる。即ち図12のクロックCK11、CK12、CK21、CK22を全てノンオーバラップの関係にする手法等に比べて、電荷の転送効率を向上できるため、昇圧効率を向上できる。特に本実施形態のように、電圧変換回路によりクロックの電圧を昇圧する手法においては、図13に示すような駆動波形を採用することで、昇圧効率の更なる向上を図れる。なお本実施形態の駆動波形は図13に限定されず種々の変形実施が可能である。   That is, in the drive waveform of FIG. 13, the voltage of the node NB21 is pushed up by the clock CK21 for a short period in the period in which the voltage of the node NA12 of FIG. 12 is pushed up by the clock CK12. Thus, in this short period, the transistor TA2 is turned on, and efficient charge transfer from the capacitor CA12 of the previous stage charge pump unit 20-1 to the capacitor CA22 of the next stage charge pump unit 20-2 is performed. It becomes possible. That is, since the charge transfer efficiency can be improved as compared with the method in which the clocks CK11, CK12, CK21, and CK22 in FIG. 12 are all non-overlapping, the boosting efficiency can be improved. In particular, in the method of boosting the voltage of the clock by the voltage conversion circuit as in this embodiment, the boosting efficiency can be further improved by adopting the drive waveform as shown in FIG. Note that the drive waveform of the present embodiment is not limited to that shown in FIG. 13, and various modifications can be made.

10.電圧変換回路の第1の変形例
図14(A)に電圧変換回路40(40-11〜40-N2)の第1の変形例を示す。図14(A)では、プリチャージ回路42は、VDD(第2の電源)と電荷蓄積ノードNCとの間に設けられ、そのゲートが出力ノードNFに接続されるP型のプリチャージ用トランジスタTC2を含む。それ以外については図11(A)と同様の回路構成になっている。なおトランジスタTC2の基板は電荷蓄積ノードNCに接続される。またトランジスタTC2は低耐圧トランジスタにより形成されている。
10. First Modification of Voltage Conversion Circuit FIG. 14A shows a first modification of the voltage conversion circuit 40 (40-11 to 40-N2). In FIG. 14A, the precharge circuit 42 is provided between the VDD (second power supply) and the charge storage node NC, and a P-type precharge transistor TC2 whose gate is connected to the output node NF. including. Other than that, the circuit configuration is similar to that of FIG. The substrate of the transistor TC2 is connected to the charge storage node NC. The transistor TC2 is formed of a low breakdown voltage transistor.

図11(A)では、クロックCKが0Vになるプリチャージ期間において、電荷蓄積ノードNCの電圧がVDD−VTHになる。即ち図11(A)ではプリチャージ期間においてトランジスタTCがオンになる必要があるため、電荷蓄積ノードNCの電圧はVDDよりもしきい値電圧VTH分だけ低くなる。   In FIG. 11A, the voltage of the charge storage node NC is VDD-VTH in the precharge period in which the clock CK is 0V. That is, in FIG. 11A, since the transistor TC needs to be turned on in the precharge period, the voltage of the charge storage node NC is lower than VDD by the threshold voltage VTH.

これに対して図14(A)では、クロックCKが0Vになるプリチャージ期間において、ディスチャージ用のトランジスタTEがオンになるため、出力ノードNFは0Vになる。従って、この0Vの電圧がそのゲートに入力されるP型のプリチャージ用トランジスタTC2は完全なオン状態になるため、電荷蓄積ノードNCは、VDD−VTHではなくVDDにプリチャージされるようになる。従って、クロックCKがVDDになり、電荷転送用トランジスタTDがオンになる電荷転送期間において、出力ノードNFの電圧は、2VDD−VTHではなく2VDDに昇圧されるようになる。また、この時、2VDDの電圧がそのゲートに入力されるP型のプリチャージ用トランジスタTC2は完全なオフになるため、電荷蓄積ノードNCからVDDの電源への電荷の逆流も防止できる。   On the other hand, in FIG. 14A, the discharge transistor TE is turned on in the precharge period in which the clock CK becomes 0V, so that the output node NF becomes 0V. Therefore, since the P-type precharge transistor TC2 to which the voltage of 0 V is input to the gate is completely turned on, the charge storage node NC is precharged to VDD instead of VDD-VTH. . Therefore, in the charge transfer period in which the clock CK is set to VDD and the charge transfer transistor TD is turned on, the voltage of the output node NF is boosted to 2VDD instead of 2VDD−VTH. At this time, since the P-type precharge transistor TC2 to which the voltage of 2VDD is inputted to the gate is completely turned off, the backflow of charges from the charge storage node NC to the VDD power supply can be prevented.

このように図11(A)では、2VDD−VTHの振幅のクロックCK’しか得られなかったのに対して、図14(A)の第1の変形例によれば、2VDDの振幅のクロックCK’を得ることができるため、昇圧効率を向上できる。   Thus, in FIG. 11A, only the clock CK ′ having an amplitude of 2VDD−VTH was obtained, whereas according to the first modification of FIG. 14A, the clock CK having an amplitude of 2VDD was obtained. 'Can be obtained, so the boosting efficiency can be improved.

11.電圧変換回路の第2の変形例
図14(B)に電圧変換回路40(40-11〜40-N2)の第2の変形例を示す。図14(B)では、ディスチャージ回路46は、出力ノードNFとVSS(第1の電源)との間に設けられ、VDD(第2の電源)がゲートに入力されるN型の電圧差調整用トランジスタTFを含む。またディスチャージ回路46は、出力ノードNFとVSSとの間に電圧差調整用トランジスタTFと直列に設けられ、ディスチャージ期間においてオンになるN型のディスチャージ用トランジスタTGを含む。
11. Second Modification of Voltage Conversion Circuit FIG. 14B shows a second modification of the voltage conversion circuit 40 (40-11 to 40-N2). In FIG. 14B, the discharge circuit 46 is provided between the output node NF and VSS (first power supply), and is for N-type voltage difference adjustment in which VDD (second power supply) is input to the gate. Includes a transistor TF. The discharge circuit 46 includes an N-type discharge transistor TG that is provided in series with the voltage difference adjusting transistor TF between the output node NF and VSS and is turned on during the discharge period.

なお図14(B)では、プリチャージ用トランジスタTC2のゲートには、図14(A)と同様に出力ノードNFが接続されているが、図11(A)のようにトランジスタTC2のゲートを電荷蓄積ノードNCに接続する変形実施も可能である。   In FIG. 14B, the output node NF is connected to the gate of the precharge transistor TC2 as in FIG. 14A, but the gate of the transistor TC2 is charged as shown in FIG. Variations connected to the storage node NC are also possible.

図14(B)の第2の変形例によれば、ディスチャージ回路46を構成するN型のトランジスタTF、TGを低耐圧トランジスタにより形成できる。従って、図11(A)のようにディスチャージ回路46を構成するトランジスタTEが高耐圧トランジスタで形成される場合に比べて、電圧変換回路40のレイアウト面積を小さくできる。即ち図14(B)では、電圧変換回路40を構成するキャパシタCC、トランジスタTC2、TD、TF、TGを全て低耐圧トランジスタにより形成できる。従って、トランジスタTF、TGのゲート長を小さくしてレイアウト面積を小さくできると共に、キャパシタCC、トランジスタTC2、TD、TF、TGを、低耐圧領域にまとめてレイアウト配置できるため、図11(A)に比べてレイアウト面積を小さくできる。   According to the second modification of FIG. 14B, the N-type transistors TF and TG constituting the discharge circuit 46 can be formed by low breakdown voltage transistors. Therefore, the layout area of the voltage conversion circuit 40 can be reduced as compared with the case where the transistor TE constituting the discharge circuit 46 is formed of a high voltage transistor as shown in FIG. That is, in FIG. 14B, the capacitor CC and the transistors TC2, TD, TF, and TG constituting the voltage conversion circuit 40 can all be formed by low voltage transistors. Accordingly, the gate area of the transistors TF and TG can be reduced to reduce the layout area, and the capacitor CC and the transistors TC2, TD, TF, and TG can be laid out collectively in a low withstand voltage region. Compared to the layout area, the layout area can be reduced.

12.電圧変換回路の第3の変形例
図15(A)に、電圧変換回路及びこれを含む昇圧回路の第3の変形例を示す。
12 Third Modification Example of Voltage Conversion Circuit FIG. 15A shows a third modification example of the voltage conversion circuit and the booster circuit including the voltage conversion circuit.

図11(A)の電圧変換回路では、トランジスタTD、TEに対して同じノードNEが接続されている。従ってノードNEの電圧レベルの遷移期間において、トランジスタTD、TEの両方がオンする事態が生じ、貫通電流が発生する。そしてこのような貫通電流が発生すると、蓄積ノードNCに蓄積した電荷がVSS側に放電されてしまい、昇圧効率が悪化する。図15(A)の第3の変形例によれば、このような問題を解消できる。   In the voltage conversion circuit of FIG. 11A, the same node NE is connected to the transistors TD and TE. Therefore, in the transition period of the voltage level of the node NE, a situation occurs in which both the transistors TD and TE are turned on, and a through current is generated. When such a through current is generated, the charge stored in the storage node NC is discharged to the VSS side, and the boosting efficiency is deteriorated. According to the third modification of FIG. 15A, such a problem can be solved.

図15(A)において第1の電圧変換回路40-11は、第1の電圧変換用キャパシタ、第1のプリチャージ回路、第1の電荷転送回路、第1のディスチャージ回路として、各々、キャパシタCC11、トランジスタTC11、トランジスタTD11、トランジスタTF11及びTG11を含む。また第2の電圧変換回路40-12は、第2の電圧変換用キャパシタ、第2のプリチャージ回路、第2の電荷転送回路、第2のディスチャージ回路として、各々、キャパシタCC12、トランジスタTC12、トランジスタTD12、トランジスタTF12及びTG12を含む。   In FIG. 15A, a first voltage conversion circuit 40-11 includes a capacitor CC11 as a first voltage conversion capacitor, a first precharge circuit, a first charge transfer circuit, and a first discharge circuit, respectively. , Transistor TC11, transistor TD11, transistors TF11 and TG11. The second voltage conversion circuit 40-12 includes a capacitor CC12, a transistor TC12, and a transistor as a second voltage conversion capacitor, a second precharge circuit, a second charge transfer circuit, and a second discharge circuit, respectively. Includes TD12, transistors TF12 and TG12.

なお図15(A)では、各電圧変換回路40-11、40-12として、図14(B)の構成を採用した場合について示しているが、図11(A)や図14(A)の構成等を採用してもよい。   FIG. 15A shows the case where the configuration of FIG. 14B is adopted as each of the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12, but FIG. 11A and FIG. A configuration or the like may be adopted.

図15(A)では、図15(B)のB1に示すように電圧変換回路40-11のトランジスタTD11(第1の電荷転送回路)が、電荷蓄積ノードNC11(第1の電荷蓄積ノード)から出力ノードNF11(第1の出力ノード)への電荷転送を行っている期間(第1の電荷転送期間)において、B2に示すように電圧変換回路40-12のトランジスタTG12(第2のディスチャージ回路)が、出力ノードNF12(第2の出力ノード)のディスチャージを行う。即ち電圧変換回路40-11の電荷転送用トランジスタTD11がオンになる期間において、電圧変換回路40-12のディスチャージ用トランジスタTG12がオンになりディスチャージが行われる。   In FIG. 15A, as indicated by B1 in FIG. 15B, the transistor TD11 (first charge transfer circuit) of the voltage conversion circuit 40-11 is changed from the charge storage node NC11 (first charge storage node). In a period (first charge transfer period) in which charge is transferred to the output node NF11 (first output node), as shown by B2, the transistor TG12 (second discharge circuit) of the voltage conversion circuit 40-12 Discharges the output node NF12 (second output node). That is, during the period in which the charge transfer transistor TD11 of the voltage conversion circuit 40-11 is turned on, the discharge transistor TG12 of the voltage conversion circuit 40-12 is turned on and discharge is performed.

また図15(B)のB3に示すように電圧変換回路40-12のトランジスタTD12(第2の電荷転送回路)が、電荷蓄積ノードNC12(第2の電荷蓄積ノード)から出力ノードNF12(第2の出力ノード)への電荷転送を行っている期間(第2の電荷転送期間)において、B4に示すように電圧変換回路40-11のトランジスタTG11(第1のディスチャージ回路)が、出力ノードNF11(第1の出力ノード)のディスチャージを行う。即ち電圧変換回路40-12の電荷転送用トランジスタTD12がオンになる期間において、電圧変換回路40-11のディスチャージ用トランジスタTG11がオンになりディスチャージが行われる。   Further, as indicated by B3 in FIG. 15B, the transistor TD12 (second charge transfer circuit) of the voltage conversion circuit 40-12 is connected to the output node NF12 (second charge storage node) from the charge storage node NC12 (second charge storage node). In the period (second charge transfer period) during which charge is transferred to the output node of the output node), the transistor TG11 (first discharge circuit) of the voltage conversion circuit 40-11 is connected to the output node NF11 (first discharge circuit) as indicated by B4. The first output node) is discharged. That is, during the period in which the charge transfer transistor TD12 of the voltage conversion circuit 40-12 is turned on, the discharge transistor TG11 of the voltage conversion circuit 40-11 is turned on and discharge is performed.

図15(B)のB5、B6に示すように、電圧変換回路40-11、40-12には、クロックCK11(第1のクロック)と、クロックCK11に対してノンオーバラップの関係にあるクロックCK12(第2のクロック)が供給されている。   As shown at B5 and B6 in FIG. 15B, the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 include a clock CK11 (first clock) and a clock that is non-overlapping with respect to the clock CK11. CK12 (second clock) is supplied.

そして電荷転送回路40-11は、電荷蓄積ノードNC11と出力ノードNF11との間に設けられ、クロックCK11がHレベル(第2の電圧レベル)である場合にオンになるP型の電荷転送用のトランジスタTD11を含んでいる。また出力ノードNF11とVSS(第1の電源)との間に設けられ、クロックCK12がHレベルである場合にオンになるN型のディスチャージ用トランジスタTG11を含んでいる。即ちトランジスタTD11のゲートにはクロックCK11の反転信号が入力され、トランジスタTG11のゲートにはクロックCK12の非反転信号が入力される。   The charge transfer circuit 40-11 is provided between the charge storage node NC11 and the output node NF11, and turns on when the clock CK11 is at the H level (second voltage level). A transistor TD11 is included. Also included is an N-type discharge transistor TG11 which is provided between the output node NF11 and VSS (first power supply) and is turned on when the clock CK12 is at the H level. That is, the inverted signal of the clock CK11 is input to the gate of the transistor TD11, and the non-inverted signal of the clock CK12 is input to the gate of the transistor TG11.

また電荷転送回路40-12は、電荷蓄積ノードNC12と出力ノードNF12との間に設けられ、クロックCK12がHレベルである場合にオンになるP型の電荷転送用のトランジスタTD12を含んでいる。また出力ノードNF12とVSSとの間に設けられ、クロックCK11がHレベルである場合にオンになるN型のディスチャージ用トランジスタTG12を含んでいる。即ちトランジスタTD12のゲートにはクロックCK12の反転信号が入力され、トランジスタTG12のゲートにはクロックCK11の非反転信号が入力される。   The charge transfer circuit 40-12 includes a P-type charge transfer transistor TD12 which is provided between the charge storage node NC12 and the output node NF12 and is turned on when the clock CK12 is at the H level. Also included is an N-type discharge transistor TG12 which is provided between the output node NF12 and VSS and is turned on when the clock CK11 is at the H level. That is, an inverted signal of the clock CK12 is input to the gate of the transistor TD12, and a non-inverted signal of the clock CK11 is input to the gate of the transistor TG12.

そしてB5に示すようにクロックCK11がHレベル(第2の電圧レベル)であり、クロックCK12がLレベル(第1の電圧レベル)である場合には、B1に示すように、CK11の反転信号がゲートに入力されるトランジスタTD11(第1の電荷転送回路)がオンになり、電荷蓄積ノードNC11から出力ノードNF11への電荷転送が行われる。またB2に示すように、クロックCK11の非反転信号がゲートに入力されるトランジスタTG12(第2のディスチャージ回路)がオンになり、出力ノードNF12のディスチャージが行われる。   When the clock CK11 is at H level (second voltage level) and the clock CK12 is at L level (first voltage level) as shown at B5, the inverted signal of CK11 is shown at B1. The transistor TD11 (first charge transfer circuit) input to the gate is turned on, and charge transfer from the charge storage node NC11 to the output node NF11 is performed. As indicated by B2, the transistor TG12 (second discharge circuit) to which the non-inverted signal of the clock CK11 is input is turned on, and the output node NF12 is discharged.

一方、B6に示すようにクロックCK12がHレベル(第2の電圧レベル)であり、クロックCK11がLレベル(第1の電圧レベル)である場合には、B3に示すように、CK12の反転信号がゲートに入力されるトランジスタTD12(第2の電荷転送回路)がオンになり、電荷蓄積ノードNC12から出力ノードNF12への電荷転送が行われる。またB4に示すように、クロックCK12の非反転信号がゲートに入力されるトランジスタTG11(第1のディスチャージ回路)がオンになり、出力ノードNF11のディスチャージが行われる。   On the other hand, when the clock CK12 is at the H level (second voltage level) as shown at B6 and the clock CK11 is at the L level (first voltage level), the inverted signal of CK12 is shown at B3. The transistor TD12 (second charge transfer circuit) that is input to the gate is turned on, and charge transfer from the charge storage node NC12 to the output node NF12 is performed. As indicated by B4, the transistor TG11 (first discharge circuit) to which the non-inverted signal of the clock CK12 is input is turned on, and the output node NF11 is discharged.

以上のように第3の変形例によれば、図15(B)のB1、B4に示すように、電圧変換回路40-11の電荷転送用トランジスタTD11がオンになる期間とディスチャージ用トランジスタTG11がオンになる期間とがノンオーバラップになり、これらの期間の間にB7に示すようなオフ期間が必ず存在するようになる。従って、トランジスタTD11、TG11を介した貫通電流により電荷蓄積ノードNC11の蓄積電荷がVSS側に放電されてしまう事態を防止できる。同様に図15(B)のB2、B3に示すように、電荷転送回路40-12の電荷転送用トランジスタTD12がオンになる期間とディスチャージ用トランジスタTG12がオンになる期間とがノンオーバラップになり、これらの期間の間にB8に示すようなオフ期間が必ず存在するようになる。従って、トランジスタTD12、TG12を介した貫通電流により電荷蓄積ノードNC12の蓄積電荷がVSS側に放電されてしまう事態を防止でき、昇圧効率を向上できる。   As described above, according to the third modification, as shown by B1 and B4 in FIG. 15B, the period in which the charge transfer transistor TD11 of the voltage conversion circuit 40-11 is turned on and the discharge transistor TG11 are The on period is non-overlapping, and an off period as shown in B7 always exists between these periods. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the accumulated charge of the charge accumulation node NC11 is discharged to the VSS side due to the through current through the transistors TD11 and TG11. Similarly, as indicated by B2 and B3 in FIG. 15B, the period in which the charge transfer transistor TD12 of the charge transfer circuit 40-12 is turned on and the period in which the discharge transistor TG12 is turned on are non-overlapping. Between these periods, an off period as indicated by B8 always exists. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the accumulated charge of the charge accumulation node NC12 is discharged to the VSS side due to the through current through the transistors TD12 and TG12, and the boosting efficiency can be improved.

特に第3の変形例では、チャージポンプ動作に必要なノンオーバラップのクロックCK11、CK12の存在に着目し、これらのノンオーバラップのクロックCK11、CK12を有効活用して、貫通電流を防止した点に特徴がある。即ち、電圧変換回路40-11、40-12の間でクロックCK11、CK12を相互に利用し、電圧変換回路40-11のトランジスタTD11と電圧変換回路40-12のトランジスタTG12については、クロックCK11によりオン・オフ制御する。また電圧変換回路40-11のトランジスタTG11と電圧変換回路40-12のトランジスタTD12については、クロックCK11とノンオーバラップの関係にあるクロックCK12によりオン・オフ制御する。こうすれば、B5、B6に示すようなクロックCK11、CK12のノンオーバラップの関係を有効活用して、トランジスタTD11、TG11を介した貫通電流と、トランジスタTD12、TG12を介した貫通電流を防止でき、昇圧効率を向上できる。   In particular, the third modification focuses on the existence of non-overlapping clocks CK11 and CK12 necessary for the charge pump operation, and effectively utilizes these non-overlapping clocks CK11 and CK12 to prevent a through current. There is a feature. That is, the clocks CK11 and CK12 are mutually used between the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12, and the transistor TD11 of the voltage conversion circuit 40-11 and the transistor TG12 of the voltage conversion circuit 40-12 are driven by the clock CK11. ON / OFF control. The transistor TG11 of the voltage conversion circuit 40-11 and the transistor TD12 of the voltage conversion circuit 40-12 are controlled to be turned on / off by the clock CK12 having a non-overlapping relationship with the clock CK11. In this way, the non-overlap relationship between the clocks CK11 and CK12 as shown in B5 and B6 can be effectively used to prevent the through current through the transistors TD11 and TG11 and the through current through the transistors TD12 and TG12. Boosting efficiency can be improved.

13.昇圧回路のレイアウト例
図16に本実施形態の昇圧回路のレイアウト例(回路パターンの配置例)を示す。図16においてチャージポンプユニット20-1〜20-N(第1〜第Nのチャージポンプユニット)はD1方向(第1の方向)に沿って配置(レイアウト)される。そして例えばチャージポンプユニット20-1(各チャージポンプユニット)では、チャージポンプ用のキャパシタCA11、CA12(第1、第2のキャパシタ)が、D1方向に沿って配置される。即ちキャパシタCA11のD1方向側に隣接してキャパシタCA12が配置される。また、D1方向に直交する方向をD2方向(第2の方向)とした場合に、キャパシタCA11と電圧変換回路40-11がD2方向に沿って配置され、キャパシタCA12と電圧変換回路40-12がD2方向に沿って配置される。他のチャージポンプユニット20-2〜20-Nも同様である。
13. FIG. 16 shows a layout example (circuit pattern arrangement example) of the booster circuit of this embodiment. In FIG. 16, the charge pump units 20-1 to 20-N (first to Nth charge pump units) are arranged (laid out) along the direction D1 (first direction). For example, in the charge pump unit 20-1 (each charge pump unit), charge pump capacitors CA11 and CA12 (first and second capacitors) are arranged along the direction D1. That is, the capacitor CA12 is disposed adjacent to the capacitor CA11 on the D1 direction side. When the direction orthogonal to the D1 direction is the D2 direction (second direction), the capacitor CA11 and the voltage conversion circuit 40-11 are arranged along the D2 direction, and the capacitor CA12 and the voltage conversion circuit 40-12 are Arranged along the direction D2. The same applies to the other charge pump units 20-2 to 20-N.

また図16では、キャパシタCA11(第1のキャパシタ)とキャパシタCC11(第1の電圧変換用キャパシタ)の間に、電圧変換回路40-11のキャパシタCC11以外の回路(例えば図15(A)のトランジスタTC11、TD11、TF11、TG11)が配置される。またキャパシタCA12(第2のキャパシタ)とキャパシタCC12(第2の電圧変換用キャパシタ)との間に、電圧変換回路40-12のキャパシタCC12以外の回路(例えば図15(A)のトランジスタTC12、TD12、TF12、TG12)が配置される。他のチャージポンプユニット20-2〜20-Nも同様である。   In FIG. 16, a circuit other than the capacitor CC11 of the voltage conversion circuit 40-11 (for example, the transistor of FIG. 15A) is provided between the capacitor CA11 (first capacitor) and the capacitor CC11 (first voltage conversion capacitor). TC11, TD11, TF11, TG11) are arranged. Further, a circuit other than the capacitor CC12 of the voltage conversion circuit 40-12 (for example, the transistors TC12 and TD12 in FIG. 15A) is provided between the capacitor CA12 (second capacitor) and the capacitor CC12 (second voltage conversion capacitor). , TF12, TG12) are arranged. The same applies to the other charge pump units 20-2 to 20-N.

ここで、キャパシタCA11、CA12は高耐圧キャパシタにより形成される。同様に電荷転送回路30-1は高耐圧トランジスタにより形成される。一方、電圧変換用キャパシタCC11、CC12は、高耐圧キャパシタよりも耐圧が低い低耐圧キャパシタにより形成される。同様に、電圧変換回路40-11、40-12のCC11、CC12以外の回路は、高耐圧トランジスタよりも耐圧が低い低耐圧トランジスタにより形成される。他のチャージポンプユニット20-2〜20-Nも同様である。   Here, the capacitors CA11 and CA12 are formed of high voltage capacitors. Similarly, the charge transfer circuit 30-1 is formed by a high voltage transistor. On the other hand, the voltage conversion capacitors CC11 and CC12 are formed of a low breakdown voltage capacitor having a breakdown voltage lower than that of the high breakdown voltage capacitor. Similarly, circuits other than CC11 and CC12 of the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 are formed by low breakdown voltage transistors having a breakdown voltage lower than that of the high breakdown voltage transistors. The same applies to the other charge pump units 20-2 to 20-N.

また図16では、チャージポンプ用のクロックを生成して供給するクロック供給回路50が配置されている。そして例えばチャージポンプユニット20-1では、キャパシタCA11、CA12とクロック供給回路50との間に、電圧変換回路40-11、40-12が配置される。そしてクロック供給回路50と電圧変換回路40-11、40-12との間には、配線領域が設けられる。そしてこの配線領域には、クロック供給回路50が供給するクロック(CK11〜CKN2)の信号線を含む信号線が配線される。他のチャージポンプユニット20-2〜20-Nも同様である。   In FIG. 16, a clock supply circuit 50 that generates and supplies a charge pump clock is arranged. For example, in the charge pump unit 20-1, voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 are arranged between the capacitors CA11 and CA12 and the clock supply circuit 50. A wiring region is provided between the clock supply circuit 50 and the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12. In this wiring area, signal lines including signal lines of clocks (CK11 to CKN2) supplied by the clock supply circuit 50 are wired. The same applies to the other charge pump units 20-2 to 20-N.

図16のレイアウトによれば、キャパシタCA11、CA12がD1方向に沿って配置される。そしてD2方向の反対方向をD4方向(第4の方向)とした場合に、キャパシタCA11のD4方向側に電圧変換回路40-11が配置され、キャパシタCA12のD4方向側に電圧変換回路40-12が配置される。このようにすれば、キャパシタCA11、CA12のD4方向側のスペースを有効活用して、電圧変換回路40-11、40-12を配置できるため、電圧変換回路40-11、40-12を隙間無く配置することができ、レイアウト効率を向上できる。   According to the layout of FIG. 16, capacitors CA11 and CA12 are arranged along the direction D1. When the direction opposite to the D2 direction is the D4 direction (fourth direction), the voltage conversion circuit 40-11 is disposed on the D4 direction side of the capacitor CA11, and the voltage conversion circuit 40-12 is disposed on the D4 direction side of the capacitor CA12. Is placed. In this way, the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 can be arranged by effectively utilizing the space on the D4 direction side of the capacitors CA11 and CA12. The layout efficiency can be improved.

また図16のレイアウトによれば、キャパシタCA11、CA12などの高耐圧素子(高耐圧キャパシタ、高耐圧トランジスタ)については、高耐圧領域にまとめて配置し、キャパシタCC11、CC12などの低耐圧素子(低耐圧キャパシタ、低耐圧トランジスタ)については、低耐圧領域にまとめて配置できる。そして図16の高耐圧領域と低耐圧領域の間の距離関係だけを考慮して配置すれば済むようになる。従って、高耐圧素子と低耐圧素子を混在させて配置する手法に比べて、レイアウト効率を向上でき、昇圧回路のレイアウトの小面積化を図れる。   Further, according to the layout of FIG. 16, high breakdown voltage elements (high breakdown voltage capacitors, high breakdown voltage transistors) such as capacitors CA11 and CA12 are arranged together in a high breakdown voltage region, and low breakdown voltage elements such as capacitors CC11 and CC12 (low With regard to the breakdown voltage capacitor and the low breakdown voltage transistor, they can be arranged together in the low breakdown voltage region. Then, only the distance relationship between the high withstand voltage region and the low withstand voltage region in FIG. Therefore, the layout efficiency can be improved and the layout area of the booster circuit can be reduced as compared with the method in which the high breakdown voltage element and the low breakdown voltage element are mixedly arranged.

また図16では、キャパシタCA11、CA12とキャパシタCC11、CC12との間に、電圧変換回路40-11、40-12のCC11、CC12以外の回路が配置される。従って、信号の流れに沿った効率的なレイアウトが可能になる。即ち図15(A)において、キャパシタCC11、CC12の下側電極には、クロックCK11、CK12に対応する信号が入力される。そしてキャパシタCC11、CC12の上側電極には、トランジスタTC11、TD11、TC12、TD12等が接続される。従って図16のレイアウトによれば、図15(A)の回路の信号の流れに沿った信号線の配線が可能になる。従って、ノードNC11、NF11、NC12、NF12の配線長を短くして、ショートパスで接続することが可能になり、これらのノードの寄生容量を小さくできる。これにより、これらの寄生容量が昇圧動作に及ぼす悪影響を最小限に抑えることができる。   In FIG. 16, circuits other than CC11 and CC12 of the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 are arranged between the capacitors CA11 and CA12 and the capacitors CC11 and CC12. Therefore, an efficient layout along the signal flow becomes possible. That is, in FIG. 15A, signals corresponding to the clocks CK11 and CK12 are input to the lower electrodes of the capacitors CC11 and CC12. Transistors TC11, TD11, TC12, TD12, etc. are connected to the upper electrodes of the capacitors CC11, CC12. Therefore, according to the layout of FIG. 16, signal lines can be routed along the signal flow of the circuit of FIG. Therefore, it is possible to shorten the wiring length of the nodes NC11, NF11, NC12, and NF12 and connect them by a short path, and the parasitic capacitance of these nodes can be reduced. Thereby, the adverse effect of these parasitic capacitances on the boosting operation can be minimized.

また図16では、クロック供給回路50と電圧変換回路40-11、40-12の間に配線領域が設けられる。従って、クロック供給回路50と、電圧変換回路40-11、40-12やキャパシタCA11、CA12との間の距離を、少なくともこの配線領域のD2方向での幅の分だけ余計に離すことができる。これにより、クロック供給回路50で発生するクロックノイズ等が、電圧変換回路40-11、40-12やキャパシタCA11、CA12での電荷の蓄積ノードに悪影響を及ぼす事態を防止でき、昇圧効率の劣化を防止できる。   In FIG. 16, a wiring region is provided between the clock supply circuit 50 and the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12. Therefore, the distance between the clock supply circuit 50 and the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 and the capacitors CA11 and CA12 can be further increased by at least the width of the wiring region in the direction D2. As a result, it is possible to prevent the clock noise generated in the clock supply circuit 50 from adversely affecting the charge storage nodes in the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 and the capacitors CA11 and CA12, thereby reducing the boosting efficiency. Can be prevented.

なお図16では、D1方向の反対方向をD3方向(第3の方向)とした場合に、キャパシタCA11のD2方向側であり、且つ、キャパシタCA12のD3方向側に、電荷転送回路30-1が配置されており、これにより更にレイアウト効率を向上できる。   In FIG. 16, when the direction opposite to the D1 direction is the D3 direction (third direction), the charge transfer circuit 30-1 is on the D2 direction side of the capacitor CA11 and on the D3 direction side of the capacitor CA12. Thus, layout efficiency can be further improved.

即ち図15(A)において、CA11はトランジスタTA1のゲートを制御するためのキャパシタであるため、メインのキャパシタCA12に比べてその容量値が小さい。このため図16に示すように、キャパシタCA11のレイアウト面積はメインのキャパシタCA12に比べて小さい。そこで図16では、キャパシタCA11のD2方向側のスペースを有効活用して、電荷転送回路30-1を配置している。こうすることで、キャパシタCA11、CA12,電荷転送回路30-1を、空きスペースが生じないように効率良くレイアウトすることができ、レイアウト効率を向上できる。   That is, in FIG. 15A, since CA11 is a capacitor for controlling the gate of the transistor TA1, its capacitance value is smaller than that of the main capacitor CA12. For this reason, as shown in FIG. 16, the layout area of the capacitor CA11 is smaller than that of the main capacitor CA12. Therefore, in FIG. 16, the charge transfer circuit 30-1 is arranged by effectively utilizing the space on the D2 direction side of the capacitor CA11. In this way, the capacitors CA11 and CA12 and the charge transfer circuit 30-1 can be efficiently laid out so that no empty space is generated, and the layout efficiency can be improved.

また図15(A)において、キャパシタCC11は、容量値が小さいキャパシタCA11に対応して設けられ、キャパシタCC12は、容量値が大きいメインのキャパシタCA12に対応して設けられる。このため、キャパシタCC11はキャパシタCC12に比べてその容量値を小さくでき、キャパシタCC11のレイアウト面積はキャパシタCC12に比べて小さくなっている。   In FIG. 15A, the capacitor CC11 is provided corresponding to the capacitor CA11 having a small capacitance value, and the capacitor CC12 is provided corresponding to the main capacitor CA12 having a large capacitance value. For this reason, the capacitance value of the capacitor CC11 can be smaller than that of the capacitor CC12, and the layout area of the capacitor CC11 is smaller than that of the capacitor CC12.

そこで図16では、キャパシタCA11、CA12のD2方向での幅に合うように、キャパシタCC11、CC12を配置している。そして、キャパシタCA11、CA12、CA21、CA22・・・CAN1、CAN2のD1方向での配置ピッチを、キャパシタCC11、CC12、CC21、CC22・・・CCN1、CCN2のD1方向での配置ピッチに一致させている。こうすることで、無駄の無いレイアウトが可能になり、昇圧回路の小規模化を図れる。   Therefore, in FIG. 16, the capacitors CC11 and CC12 are arranged so as to match the width of the capacitors CA11 and CA12 in the D2 direction. Then, the arrangement pitch of capacitors CA11, CA12, CA21, CA22... CAN1, CAN2 in the D1 direction is made to coincide with the arrangement pitch of capacitors CC11, CC12, CC21, CC22... CCN1, CCN2 in the D1 direction. Yes. By doing so, a layout without waste is possible, and the booster circuit can be reduced in size.

また図16では、チャージポンプユニット20-NのD1方向側に平滑回路やリミッタ回路60が配置される。そしてリミッタ回路60のD4方向側にリミット動作検出回路70が配置される。この場合、リミッタ回路60のダイオード素子DIは大きなサイズに設定され、そのレイアウト面積が大きい。またP型のトランジスタTJ1も、大きなサイズに設定され、そのレイアウト面積が大きい。   In FIG. 16, a smoothing circuit and a limiter circuit 60 are disposed on the D1 direction side of the charge pump unit 20-N. A limit operation detection circuit 70 is disposed on the D4 direction side of the limiter circuit 60. In this case, the diode element DI of the limiter circuit 60 is set to a large size and has a large layout area. The P-type transistor TJ1 is also set to a large size and has a large layout area.

なお図17(A)、図17(B)に低耐圧トランジスタ、高耐圧トランジスタの一例を示し、図17(C)、図17(D)に低耐圧キャパシタ、高耐圧キャパシタの一例を示す。   17A and 17B show an example of a low breakdown voltage transistor and a high breakdown voltage transistor, and FIGS. 17C and 17D show an example of a low breakdown voltage capacitor and a high breakdown voltage capacitor.

図17(A)では、P型基板PSUBにP型ウェルPWELが形成される。そして、このPWELに、N+不純物層(拡散領域)のソース及びドレインと、ゲート酸化膜及びゲートとにより構成されるN型の低耐圧トランジスタが形成される。なおP型の低耐圧トランジスタは、例えばN型ウェルを形成し、そのN型ウェルに形成されたP+不純物層、ゲート酸化膜、ゲートにより構成できる。   In FIG. 17A, a P-type well PWEL is formed on a P-type substrate PSUB. Then, an N-type low breakdown voltage transistor composed of the source and drain of an N + impurity layer (diffusion region), a gate oxide film, and a gate is formed in this PWEL. Note that the P-type low breakdown voltage transistor can be configured by, for example, forming an N-type well and forming a P + impurity layer, a gate oxide film, and a gate formed in the N-type well.

一方、図17(B)では、P型基板PSUBにはP型ウェルPWELは形成されない。そしてPSUBに直接に、N+不純物層のソース及びドレインと、ゲート酸化膜及びゲートとにより構成されるN型の高耐圧トランジスタが形成される。即ち図17(A)では、PWELは不純物濃度が高いため、PN接合の耐圧が低くなり、低耐圧トランジスタが形成される。一方、図17(B)では、PSUBは不純物濃度が低いため、PN接合の耐圧を高くでき、高耐圧トランジスタを形成できる。   On the other hand, in FIG. 17B, the P-type well PWEL is not formed in the P-type substrate PSUB. Then, an N-type high breakdown voltage transistor including a source and drain of an N + impurity layer, a gate oxide film, and a gate is formed directly on the PSUB. That is, in FIG. 17A, since PWEL has a high impurity concentration, the breakdown voltage of the PN junction is lowered, and a low breakdown voltage transistor is formed. On the other hand, in FIG. 17B, since PSUB has a low impurity concentration, the breakdown voltage of the PN junction can be increased and a high breakdown voltage transistor can be formed.

そして図15(A)のトランジスタTC11、TD11、TF11、TG11、TC12、TD12、TF12、TG12は、図示しないP型の低耐圧トランジスタや図17(A)のN型の低耐圧トランジスタにより形成できる。一方、トランジスタTA1、TB1は、図17(B)の高耐圧トランジスタにより形成できる。   The transistors TC11, TD11, TF11, TG11, TC12, TD12, TF12, and TG12 in FIG. 15A can be formed by a P-type low withstand voltage transistor (not shown) or an N-type low withstand voltage transistor in FIG. On the other hand, the transistors TA1 and TB1 can be formed by the high voltage transistor shown in FIG.

また図17(C)では、P型基板PSUBにP型ウェルPWELが形成される。そして、このPWELに、下側電極(クロックCKの入力側)となるN+不純物層と、上側電極(クロックCK’の出力側)となるトランジスタのゲートとにより構成される低耐圧キャパシタが形成される。即ちトランジスタのゲート容量を利用してキャパシタが形成される。なおゲート及びゲート酸化膜の下方には、少ないレイアウト面積で容量値を大きくするために、N+のクロスアンダ不純物層が設けられている。   In FIG. 17C, a P-type well PWEL is formed on a P-type substrate PSUB. In addition, a low breakdown voltage capacitor including an N + impurity layer serving as a lower electrode (clock CK input side) and a gate of a transistor serving as an upper electrode (clock CK ′ output side) is formed on the PWEL. . That is, a capacitor is formed using the gate capacitance of the transistor. An N + cross under impurity layer is provided below the gate and the gate oxide film in order to increase the capacitance value with a small layout area.

一方、図17(D)では、P型基板PSUBに直接に、下側電極となるN+不純物層と、上側電極となるトランジスタのゲートとにより構成される高耐圧キャパシタが形成される。即ち図17(C)では、PWELは不純物濃度が高いため、PN接合の耐圧が低くなり、低耐圧キャパシタが形成される。一方、図17(D)では、PSUBは不純物濃度が低いため、PN接合の耐圧を高くでき、高耐圧キャパシタを形成できる。なおゲート及びゲート酸化膜の下方には、N+のクロスアンダ不純物層が設けられている。   On the other hand, in FIG. 17D, a high breakdown voltage capacitor including an N + impurity layer serving as a lower electrode and a gate of a transistor serving as an upper electrode is formed directly on a P-type substrate PSUB. That is, in FIG. 17C, since PWEL has a high impurity concentration, the breakdown voltage of the PN junction is lowered, and a low breakdown voltage capacitor is formed. On the other hand, in FIG. 17D, since PSUB has a low impurity concentration, the breakdown voltage of the PN junction can be increased and a high breakdown voltage capacitor can be formed. An N + cross under impurity layer is provided below the gate and the gate oxide film.

そして図15(A)の電圧変換用キャパシタCC11、CC12は、図17(C)の低耐圧キャパシタにより形成できる。一方、チャージポンプ用キャパシタCA11、CA12は、図17(D)の高耐圧キャパシタにより形成できる。   The voltage conversion capacitors CC11 and CC12 in FIG. 15A can be formed by the low voltage capacitor in FIG. On the other hand, the charge pump capacitors CA11 and CA12 can be formed by the high voltage capacitors shown in FIG.

14.不揮発性メモリ装置
図18に本実施形態の昇圧回路540を含む不揮発性メモリ装置の構成例を示す。なお不揮発性メモリ装置の構成は図18に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
14 Nonvolatile Memory Device FIG. 18 shows a configuration example of a nonvolatile memory device including the booster circuit 540 of this embodiment. Note that the configuration of the nonvolatile memory device is not limited to that shown in FIG. 18, and various modifications such as omitting some of the components or adding other components are possible.

メモリセルアレイ500(EEPROM)には、複数の不揮発性メモリセルが例えばマトリクス状に配列される。アドレスデコーダ510は、メモリセルアレイ500のワードライン選択等を行うためのアドレスのデコード処理を行う。入出力部520は、メモリセルアレイ500の不揮発性メモリセルに記憶されたデータを読み出して出力したり、不揮発性メモリセルに記憶すべきデータを入力するための回路である。   In the memory cell array 500 (EEPROM), a plurality of nonvolatile memory cells are arranged in a matrix, for example. The address decoder 510 performs an address decoding process for selecting a word line of the memory cell array 500 and the like. The input / output unit 520 is a circuit for reading and outputting data stored in the nonvolatile memory cell of the memory cell array 500 and inputting data to be stored in the nonvolatile memory cell.

アクセス制御回路530は、メモリセルアレイ500のアクセス制御を行うための回路である。即ちメモリセルアレイ500の不揮発性メモリセルのデータの書き込み、読み出し、消去の少なくとも1つを行う。そして昇圧回路540は、このアクセス制御の際に必要な昇圧電圧VPPを生成する。即ちアクセス制御回路530は、昇圧回路540により生成された昇圧電圧VPPを用いて、不揮発性メモリセルへのデータの書き込み等の制御を行うことになる。   The access control circuit 530 is a circuit for performing access control of the memory cell array 500. That is, at least one of writing, reading, and erasing of data in the nonvolatile memory cell of the memory cell array 500 is performed. The booster circuit 540 generates the boosted voltage VPP necessary for this access control. That is, the access control circuit 530 uses the boosted voltage VPP generated by the booster circuit 540 to control data writing to the nonvolatile memory cell.

なお図18の不揮発性メモリ装置は種々の電子機器に内蔵することができる。例えばパーソナルコンピュータ、携帯型情報端末、携帯電話機、プリンタ、スキャナ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カーナビゲーションシステム等の電子機器に内蔵できる。或いは、インク残量のモニタが可能なインクカートリッジなどの電子機器に、本実施形態の不揮発性メモリ装置を内蔵してもよい。この場合には、プリンタの電源が切られた時に、電源装置の容量に蓄えられた電荷に基づいて、不揮発性メモリ装置が不揮発性メモリセルへのインク残量データの書き込み動作を行う。このため不揮発性メモリ装置は、低消費電力であることが望まれ、消費電力が低い本実施形態の昇圧回路を含む不揮発性メモリ装置は、このようなインクカートリッジなどの電子機器に最適なメモリ装置になる。   Note that the nonvolatile memory device in FIG. 18 can be incorporated in various electronic devices. For example, it can be incorporated in an electronic device such as a personal computer, a portable information terminal, a mobile phone, a printer, a scanner, a digital camera, a video camera, or a car navigation system. Alternatively, the nonvolatile memory device of this embodiment may be built in an electronic device such as an ink cartridge that can monitor the remaining amount of ink. In this case, when the printer is turned off, the non-volatile memory device performs the operation of writing the remaining ink amount data into the non-volatile memory cell based on the electric charge stored in the capacity of the power supply device. For this reason, the nonvolatile memory device is desired to have low power consumption, and the nonvolatile memory device including the booster circuit according to the present embodiment having low power consumption is the optimum memory device for such an electronic device as an ink cartridge. become.

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語(第1の電圧レベル、第2の電圧レベル、第1の電源、第2の電源等)と共に記載された用語(Lレベル、Hレベル、VSS、VDD等)は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また昇圧回路、電圧変換回路、不揮発性メモリ装置の構成や、チャージポンプの駆動波形も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。   Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, in the specification or the drawings, terms (L level) described at least once together with different terms (first voltage level, second voltage level, first power source, second power source, etc.) having a broader meaning or the same meaning. , H level, VSS, VDD, etc.) can be replaced by the different terms anywhere in the specification or drawings. Further, the configuration of the booster circuit, the voltage conversion circuit, the nonvolatile memory device, and the drive waveform of the charge pump are not limited to those described in this embodiment, and various modifications can be made.

本実施形態の昇圧回路の構成例。2 is a configuration example of a booster circuit according to the present embodiment. 昇圧電圧の信号波形例。An example of a boosted voltage signal waveform. 図3(A)〜図3(C)はシリアル通信手法の説明図。3A to 3C are explanatory diagrams of a serial communication method. ダイオード素子の電流特性の例。An example of current characteristics of a diode element. ダイオード素子の断面図、上面図。Sectional drawing and top view of a diode element. 昇圧回路の他の構成例。Another configuration example of the booster circuit. リミッタ回路の構成例。The structural example of a limiter circuit. リミット動作検出回路の構成例。An example of the configuration of a limit operation detection circuit. 昇圧回路の詳細な構成例。3 shows a detailed configuration example of a booster circuit. 電圧変換回路の動作を説明するための信号波形図。The signal waveform diagram for demonstrating operation | movement of a voltage converter circuit. 図11(A)、図11(B)は電圧変換回路の構成例及びその動作説明図。11A and 11B are a configuration example of a voltage conversion circuit and an operation explanatory diagram thereof. チャージポンプユニットの詳細な構成例。The detailed structural example of a charge pump unit. チャージポンプ回路の駆動波形の例。The example of the drive waveform of a charge pump circuit. 図14(A)、図14(B)は電圧変換回路の第1、第2の変形例。14A and 14B show first and second modifications of the voltage conversion circuit. 図15(A)、図15(B)は電圧変換回路の第3の変形例及びその動作説明図。15A and 15B are a third modified example of the voltage conversion circuit and an operation explanatory diagram thereof. 昇圧回路のレイアウト例。An example of the layout of the booster circuit. 図17(A)〜図17(D)は低耐圧トランジスタ、高耐圧トランジスタ、低耐圧キャパシタ、高耐圧キャパシタの一例。17A to 17D illustrate examples of a low breakdown voltage transistor, a high breakdown voltage transistor, a low breakdown voltage capacitor, and a high breakdown voltage capacitor. 本実施形態の不揮発性メモリ装置の構成例。1 is a configuration example of a nonvolatile memory device according to an embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 チャージポンプ回路、20-1〜20-N チャージポンプユニット、
30-1〜30-N 電荷転送回路、40、40-11〜40-N2 電圧変換回路、
CA11〜CAN2 チャージポンプ用キャパシタ、
CC、CC11〜CC22 電圧変換用キャパシタ、
CK11〜CKN2、RCK1〜RCKJ クロック、42 プリチャージ回路、
44 電荷転送回路、46 ディスチャージ回路、50 クロック供給回路、
52 デコーダ、54 リングオシレータ、60 リミッタ回路、
62 リミットレベル調整回路、70 リミット動作検出回路、
72 検出回路、73 負荷回路、74 出力回路、80 テスト回路、
82 テストデコーダ、84 トランスファ回路、
100、110 電子機器、120 不揮発性メモリ装置、130 昇圧回路、
140 I/F回路、142 レジスタ、
500 メモリセルアレイ、510 アドレスデコーダ、520 入出力部、
530 アクセス制御回路、540 昇圧回路
10 charge pump circuit, 20-1 to 20-N charge pump unit,
30-1 to 30-N charge transfer circuit, 40, 40-11 to 40-N2 voltage conversion circuit,
CA11 to CAN2 charge pump capacitors,
CC, CC11 to CC22 capacitor for voltage conversion,
CK11 to CKN2, RCK1 to RCKJ clock, 42 precharge circuit,
44 charge transfer circuit, 46 discharge circuit, 50 clock supply circuit,
52 decoder, 54 ring oscillator, 60 limiter circuit,
62 limit level adjustment circuit, 70 limit action detection circuit,
72 detection circuit, 73 load circuit, 74 output circuit, 80 test circuit,
82 test decoder, 84 transfer circuit,
100, 110 Electronic equipment, 120 Non-volatile memory device, 130 Booster circuit,
140 I / F circuit, 142 registers,
500 memory cell array, 510 address decoder, 520 input / output unit,
530 access control circuit, 540 booster circuit

Claims (12)

不揮発性メモリ装置に供給する昇圧電圧をチャージポンプ動作により生成するチャージポンプ回路と、
前記昇圧電圧をリミット電圧にリミットするためのリミッタ回路と、
チャージポンプ用のクロックを生成し、前記チャージポンプ回路に供給するクロック供給回路と、
前記リミッタ回路のリミット動作を検出するリミット動作検出回路とを含み、
前記リミット動作検出回路は、
前記リミッタ回路のリミット動作が検出された場合には、前記クロック供給回路のクロック生成を停止するための停止信号をアクティブにして前記クロック供給回路のクロック生成を停止し、前記リミッタ回路のリミット動作が検出されず、且つ、前記不揮発性メモリ装置への書き込み信号がアクティブである場合には、前記停止信号を非アクティブにして、前記クロック供給回路のクロック生成を許可し、
前記リミッタ回路は、
前記クロック供給回路のクロック生成が許可された場合にも、前記書き込み信号のパルス幅が所与のパルス幅よりも短い場合には、前記不揮発性メモリ装置の書き込み電圧に前記昇圧電圧が達しないようにする電流値の電流を、前記昇圧電圧の出力ノードから第1の電源側に流すことを特徴とする昇圧回路。
A charge pump circuit for generating a boosted voltage to be supplied to the nonvolatile memory device by a charge pump operation;
A limiter circuit for limiting the boosted voltage to a limit voltage;
A clock supply circuit for generating a charge pump clock and supplying the charge pump circuit;
A limit operation detection circuit for detecting a limit operation of the limiter circuit,
The limit operation detection circuit is
When a limit operation of the limiter circuit is detected, a stop signal for stopping clock generation of the clock supply circuit is activated to stop clock generation of the clock supply circuit, and the limit operation of the limiter circuit is If not detected and the write signal to the non-volatile memory device is active, the stop signal is deactivated to allow clock generation of the clock supply circuit,
The limiter circuit is
Even when the clock generation of the clock supply circuit is permitted, if the pulse width of the write signal is shorter than a given pulse width, the boost voltage does not reach the write voltage of the nonvolatile memory device. A booster circuit characterized by causing a current having a current value to flow from the output node of the boosted voltage to the first power supply side.
請求項1において、
前記リミッタ回路は、
前記昇圧電圧の前記出力ノードに一端が接続されるダイオード素子を含み、
前記ダイオード素子は、
前記書き込み信号のパルス幅が所与のパルス幅よりも短い場合に前記書き込み電圧に前記昇圧電圧が達しないようにする電流値のリーク電流を流すサイズに、形成されていることを特徴とする昇圧回路。
In claim 1,
The limiter circuit is
A diode element having one end connected to the output node of the boosted voltage;
The diode element is
A booster characterized in that it is sized to flow a leakage current having a current value that prevents the boosted voltage from reaching the write voltage when the pulse width of the write signal is shorter than a given pulse width. circuit.
請求項1又は2において、
前記リミッタ回路は、前記昇圧電圧の前記出力ノードと第1の電源ノードとの間に設けられ、
通常動作モードでは、前記第1の電源ノードを第1の電圧レベルに設定し、テストモードでは、前記第1の電源ノードを前記第1の電圧レベルよりも高い第2の電圧レベルに設定するテスト回路を含むことを特徴とする昇圧回路。
In claim 1 or 2,
The limiter circuit is provided between the output node of the boosted voltage and a first power supply node,
In the normal operation mode, the first power supply node is set to a first voltage level, and in the test mode, the first power supply node is set to a second voltage level higher than the first voltage level. A booster circuit including a circuit.
請求項3において、
前記リミッタ回路は、
前記チャージポンプ回路の前記出力ノードと検出ノードとの間に設けられるリミット電圧設定用のダイオード素子と、
前記検出ノードと前記第1の電源ノードとの間に設けられ、リミット電圧のレベルを調整するためのリミットレベル調整回路とを含むことを特徴とする昇圧回路。
In claim 3,
The limiter circuit is
A diode element for setting a limit voltage provided between the output node and the detection node of the charge pump circuit;
A booster circuit, comprising: a limit level adjustment circuit provided between the detection node and the first power supply node for adjusting a level of a limit voltage.
請求項4において、
前記リミットレベル調整回路は、
そのゲートに第1の電源が入力され、そのドレインが前記第1の電源ノードに接続されるP型の第1のリミットレベル調整用トランジスタを含むことを特徴とする昇圧回路。
In claim 4,
The limit level adjustment circuit includes:
A booster circuit comprising: a P-type first limit level adjusting transistor whose gate is supplied with a first power supply and whose drain is connected to the first power supply node.
請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記リミット動作検出回路は、
前記リミッタ回路の検出ノードに接続される検出回路と、
前記検出回路の第1の出力ノードに接続され、第2の出力ノードに前記停止信号を出力する出力回路を含み、
前記検出回路は、
第2の電源と前記第1の出力ノードとの間に設けられる負荷回路と、
そのドレインに前記第1の出力ノードが接続され、そのゲートに前記リミッタ回路の前記検出ノードが接続されるN型の検出用トランジスタを含むことを特徴とする昇圧回路。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The limit operation detection circuit is
A detection circuit connected to a detection node of the limiter circuit;
An output circuit connected to the first output node of the detection circuit and outputting the stop signal to a second output node;
The detection circuit includes:
A load circuit provided between a second power source and the first output node;
A booster circuit comprising: an N-type detection transistor having a drain connected to the first output node and a gate connected to the detection node of the limiter circuit.
請求項1乃至6のいずれかにおいて、
前記チャージポンプ回路は、
直列接続された第1〜第N(Nは2以上の整数)のチャージポンプユニットを含み、
前記第1〜第Nのチャージポンプユニットの各チャージポンプユニットは、
チャージポンプ用のキャパシタ間の電荷転送を行うための電荷転送回路と、
その一端が前記電荷転送回路に接続されるチャージポンプ用の第1のキャパシタと、
その一端が前記電荷転送回路に接続されるチャージポンプ用の第2のキャパシタと、
第1のクロックが供給される第1のクロック供給ノードと前記第1のキャパシタの他端との間に設けられ、前記第1のクロックの電圧を昇圧することで得られる第1の変換クロックを、前記第1のキャパシタの他端に出力する第1の電圧変換回路と、
第2のクロックが供給される第2のクロック供給ノードと前記第2のキャパシタの他端との間に設けられ、前記第2のクロックの電圧を昇圧することで得られる第2の変換クロックを、前記第2のキャパシタの他端に出力する第2の電圧変換回路とを含むことを特徴とする昇圧回路。
In any one of Claims 1 thru | or 6.
The charge pump circuit
Including first to Nth (N is an integer of 2 or more) charge pump units connected in series;
Each charge pump unit of the first to Nth charge pump units is:
A charge transfer circuit for transferring charge between capacitors for a charge pump;
A first capacitor for a charge pump, one end of which is connected to the charge transfer circuit;
A second capacitor for a charge pump, one end of which is connected to the charge transfer circuit;
A first conversion clock is provided between a first clock supply node to which a first clock is supplied and the other end of the first capacitor, and is obtained by boosting the voltage of the first clock. A first voltage conversion circuit that outputs to the other end of the first capacitor;
A second conversion clock is provided between a second clock supply node to which a second clock is supplied and the other end of the second capacitor, and is obtained by boosting the voltage of the second clock. And a second voltage conversion circuit that outputs to the other end of the second capacitor.
チャージポンプ動作により昇圧電圧を生成するチャージポンプ回路と、
前記昇圧電圧をリミット電圧にリミットするためのリミッタ回路と、
チャージポンプ用のクロックを生成し、前記チャージポンプ回路に供給するクロック供給回路と、
前記リミッタ回路のリミット動作を検出するリミット動作検出回路とを含み、
前記リミット動作検出回路は、
前記リミッタ回路のリミット動作が検出された場合に、前記クロック供給回路のクロック生成を停止するための停止信号をアクティブにして前記クロック供給回路のクロック生成を停止し、
前記チャージポンプ回路は、
直列接続された第1〜第N(Nは2以上の整数)のチャージポンプユニットを含み、
前記第1〜第Nのチャージポンプユニットの各チャージポンプユニットは、
チャージポンプ用のキャパシタ間の電荷転送を行うための電荷転送回路と、
その一端が前記電荷転送回路に接続されるチャージポンプ用の第1のキャパシタと、
その一端が前記電荷転送回路に接続されるチャージポンプ用の第2のキャパシタと、
第1のクロックが供給される第1のクロック供給ノードと前記第1のキャパシタの他端との間に設けられ、前記第1のクロックの電圧を昇圧することで得られる第1の変換クロックを、前記第1のキャパシタの他端に出力する第1の電圧変換回路と、
第2のクロックが供給される第2のクロック供給ノードと前記第2のキャパシタの他端との間に設けられ、前記第2のクロックの電圧を昇圧することで得られる第2の変換クロックを、前記第2のキャパシタの他端に出力する第2の電圧変換回路とを含むことを特徴とする昇圧回路。
A charge pump circuit that generates a boosted voltage by a charge pump operation;
A limiter circuit for limiting the boosted voltage to a limit voltage;
A clock supply circuit for generating a charge pump clock and supplying the charge pump circuit;
A limit operation detection circuit for detecting a limit operation of the limiter circuit,
The limit operation detection circuit is
When a limit operation of the limiter circuit is detected, a stop signal for stopping clock generation of the clock supply circuit is activated to stop clock generation of the clock supply circuit,
The charge pump circuit
Including first to Nth (N is an integer of 2 or more) charge pump units connected in series;
Each charge pump unit of the first to Nth charge pump units is:
A charge transfer circuit for transferring charge between capacitors for a charge pump;
A first capacitor for a charge pump, one end of which is connected to the charge transfer circuit;
A second capacitor for a charge pump, one end of which is connected to the charge transfer circuit;
A first conversion clock is provided between a first clock supply node to which a first clock is supplied and the other end of the first capacitor, and is obtained by boosting the voltage of the first clock. A first voltage conversion circuit that outputs to the other end of the first capacitor;
A second conversion clock is provided between a second clock supply node to which a second clock is supplied and the other end of the second capacitor, and is obtained by boosting the voltage of the second clock. And a second voltage conversion circuit that outputs to the other end of the second capacitor.
請求項7又は8において、
前記第1の電圧変換回路は、
第1の電荷蓄積ノードと、クロックに基づき電圧レベルが変化する第1の電圧変化ノードとの間に設けられる第1の電圧変換用キャパシタと、
第2の電源と前記第1の電荷蓄積ノードとの間に設けられ、前記第1の電荷蓄積ノードのプリチャージを行う第1のプリチャージ回路と、
前記第1の電荷蓄積ノードと第1の出力ノードとの間に設けられ、第1の電荷転送期間において、前記第1の電荷蓄積ノードに蓄積された電荷を前記第1の出力ノードに転送する第1の電荷転送回路と、
前記第1の出力ノードと第1の電源との間に設けられ、第1のディスチャージ期間において、前記第1の出力ノードのディスチャージを行う第1のディスチャージ回路とを含み、
前記第2の電圧変換回路は、
第2の電荷蓄積ノードと、クロックに基づいて電圧レベルが変化する第2の電圧変化ノードとの間に設けられる第2の電圧変換用キャパシタと、
第2の電源と前記第2の電荷蓄積ノードとの間に設けられ、前記第2の電荷蓄積ノードのプリチャージを行う第2のプリチャージ回路と、
前記第2の電荷蓄積ノードと第2の出力ノードとの間に設けられ、第2の電荷転送期間において、前記第2の電荷蓄積ノードに蓄積された電荷を前記第2の出力ノードに転送する第2の電荷転送回路と、
前記第2の出力ノードと第1の電源との間に設けられ、第2のディスチャージ期間において、前記第2の出力ノードのディスチャージを行う第2のディスチャージ回路とを含むことを特徴とする昇圧回路。
In claim 7 or 8,
The first voltage conversion circuit includes:
A first voltage conversion capacitor provided between the first charge storage node and a first voltage change node whose voltage level changes based on a clock;
A first precharge circuit provided between a second power supply and the first charge storage node and precharging the first charge storage node;
Provided between the first charge accumulation node and the first output node, and transfers charges accumulated in the first charge accumulation node to the first output node in a first charge transfer period. A first charge transfer circuit;
A first discharge circuit that is provided between the first output node and a first power supply and discharges the first output node in a first discharge period;
The second voltage conversion circuit includes:
A second voltage conversion capacitor provided between the second charge storage node and a second voltage change node whose voltage level changes based on a clock;
A second precharge circuit provided between a second power supply and the second charge storage node and precharging the second charge storage node;
Provided between the second charge storage node and the second output node, and transfers the charge stored in the second charge storage node to the second output node in the second charge transfer period. A second charge transfer circuit;
And a second discharge circuit that is provided between the second output node and the first power source and discharges the second output node in a second discharge period. .
請求項9において、
前記第1の電圧変換回路の前記第1の電荷転送回路が、前記第1の電荷蓄積ノードから前記第1の出力ノードへの電荷転送を行っている期間において、前記第2の電圧変換回路の前記第2のディスチャージ回路が、前記第2の出力ノードのディスチャージを行い、
前記第2の電圧変換回路の前記第2の電荷転送回路が、前記第2の電荷蓄積ノードから前記第2の出力ノードへの電荷転送を行っている期間において、前記第1の電圧変換回路の前記第1のディスチャージ回路が、前記第1の出力ノードのディスチャージを行うことを特徴とする昇圧回路。
In claim 9,
In the period in which the first charge transfer circuit of the first voltage conversion circuit performs charge transfer from the first charge accumulation node to the first output node, the second voltage conversion circuit The second discharge circuit discharges the second output node;
In the period in which the second charge transfer circuit of the second voltage conversion circuit performs charge transfer from the second charge accumulation node to the second output node, the first voltage conversion circuit The booster circuit, wherein the first discharge circuit discharges the first output node.
請求項10において、
前記第1、第2の電圧変換回路には、前記第1のクロックと、前記第1のクロックに対してノンオーバラップの関係にある前記第2のクロックが供給され、
前記第1のクロックが第2の電圧レベルであり前記第2のクロックが第1の電圧レベルである場合には、前記第1の電荷転送回路が、前記第1の電荷蓄積ノードから前記第1の出力ノードへの電荷転送を行い、前記第2のディスチャージ回路が、前記第2の出力ノードのディスチャージを行い、
前記第1のクロックが第1の電圧レベルであり前記第2のクロックが第2の電圧レベルである場合には、前記第2の電荷転送回路が、前記第2の電荷蓄積ノードから前記第2の出力ノードへの電荷転送を行い、前記第1のディスチャージ回路が、前記第1の出力ノードのディスチャージを行うことを特徴とする昇圧回路。
In claim 10,
The first and second voltage conversion circuits are supplied with the first clock and the second clock in a non-overlapping relationship with the first clock,
When the first clock is at a second voltage level and the second clock is at a first voltage level, the first charge transfer circuit is connected to the first charge storage node from the first charge storage node. The second discharge circuit discharges the second output node, and charges are transferred to the output node.
When the first clock is at a first voltage level and the second clock is at a second voltage level, the second charge transfer circuit is connected to the second charge storage node from the second charge storage node. The booster circuit is characterized in that charge transfer to the output node is performed, and the first discharge circuit discharges the first output node.
複数の不揮発性メモリセルが配列されるメモリセルアレイと、
請求項1乃至11のいずれかに記載の昇圧回路により生成された昇圧電圧に基づいて、不揮発性メモリセルのデータの書き込み、読み出し、消去の少なくとも1つを行うためのアクセス制御回路とを含むことを特徴とする不揮発性メモリ装置。
A memory cell array in which a plurality of nonvolatile memory cells are arranged;
12. An access control circuit for performing at least one of data writing, reading, and erasing of the nonvolatile memory cell based on the boosted voltage generated by the booster circuit according to claim 1. A non-volatile memory device.
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