JP2009146521A - 不揮発性半導体記憶装置のワード線駆動回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置構成及び製造工程を簡素化し、より効果的にチップ面積の低減を図ることができるワード線駆動回路を提供する。
【解決手段】 ノードＮ１の電圧値に応じて第１電源端子ＶＤ１の正電圧と負電圧供給回路ＰＳの負電圧または接地電圧を選択的にワード線Ｗに印加する第１Ｐ型及び第１Ｎ型ＭＯＳトランジスタと、バックゲート端子が第２電源端子ＶＤ２に接続され、ノードＮ１の電圧値を制御する第２Ｐ型及び第２Ｎ型ＭＯＳトランジスタと、を備えたワード線駆動ユニットＵの複数と、負電圧制御信号に応じた電圧を出力する負電圧レベルシフタＬＳＮ１と、バックゲート端子が第２電源端子ＶＤ２に接続され、負電圧レベルシフタＬＳＮ１の出力電圧に応じてワード線駆動ユニットＵへの負電圧または接地電圧の供給を制御する第３Ｎ型及び第４Ｎ型ＭＯＳトランジスタと、を備え、複数のワード線駆動ユニットＵに共通の負電圧供給回路ＰＳｊと、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、不揮発性半導体記憶装置のワード線駆動回路、特に、メモリセルブロック単位の一括消去処理を実行する不揮発性半導体記憶装置に関する。

フラッシュＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性半導体記憶装置は、一般的に、第１導電型（例えば、Ｎ型）の半導体基板に形成された第１導電型とは異なる第２導電型（例えば、Ｐ型）のウェル領域内に、電荷を蓄積可能な電荷蓄積層と制御ゲートが積層された電気的に書き換え可能なＭＯＳトランジスタ構造のメモリセルを複数備えるメモリセルアレイを備えて構成されている。また、一般的に、メモリセルアレイは、メモリセルが行及び列方向にマトリクス状に配列され、同一行にあるメモリセルの制御ゲートが夫々共通のワード線に接続され、複数のワード線を含んで構成される複数のメモリセルブロックに分割されている。

ところで、このような不揮発性半導体記憶装置で実行される処理には、大きく分けて、書込み処理、読み出し処理及び消去処理の３つの処理がある。

書込み処理は、ビット単位またはワード単位で実行され、書き込み対象のメモリセルの制御ゲートに高い正電圧（例えば、８Ｖ）を、書き込み対象のメモリセルのドレインに高い正電圧（例えば、６Ｖ）を印加して行う。書き込み処理により、書き込み対象のメモリセルは、浮遊ゲートにチャネルホットエレクトロンが注入された書き込み状態になる。

読み出し処理は、ワード単位で実行され、読み出し対象のメモリセルの制御ゲートに高い正電圧（例えば、４Ｖ）を、読み出し対象のメモリセルのドレインに正電圧（例えば、１Ｖ）を印加し、書込み状態のメモリセルの電流値と消去状態のメモリセルの電流値が異なることを利用して、メモリセルに流れる電流をセンスアンプにより検知して行う。

消去処理は、一般的に、メモリセルアレイの面積縮小や消去処理の速度向上を目的として、メモリセルブロック単位での一括消去処理が実行される。一括消去処理には、例えば、消去対象のメモリセルのソースに高い正電圧（例えば、９Ｖ）を、制御ゲートに基準電圧（例えば、接地電圧０Ｖ）を印加し、浮遊ゲートからソース側に電荷を引き抜く方法がある。但し、この方法では、ソース端子に高い正電圧を印加することから、ソース端子の耐圧性を高める必要が生じ、メモリセルの製造工程が複雑になる。

このため、他の一括消去処理として、消去対象のメモリセルが形成されているウェル領域に高い正電圧（例えば、８Ｖ）を、消去対象のメモリセルの制御ゲートに基準電圧（例えば、接地電圧０Ｖ）よりも低い負電圧（例えば、−８Ｖ）を印加し、浮遊ゲートからウェル領域側に電荷を引き抜く方法がある。この場合には、ソース端子に高い正電圧（例えば、８Ｖ）を印加しないため、ソース端子の耐圧性を高める必要が無く、メモリセルの製造工程において、ソース端子の耐圧性を高めるための特別な工程を必要としない。

ところで、フラッシュＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性半導体記憶装置において、負電圧を用いて一括消去処理を実行する場合には、消去対象のメモリセルの制御ゲートに接続するワード線に、基準電圧（接地電圧０Ｖ）より低い負電圧（例えば、−８Ｖ）を印加するためのワード線駆動回路が必要となる。

負電圧を用いて一括消去処理を実行する不揮発性半導体記憶装置には、例えば、消去対象のメモリセルの制御ゲートに接続するワード線に対し、基準電圧（例えば、接地電圧０Ｖ）より低い負電圧（例えば、−８Ｖ）を印加し、消去対象のメモリセルの制御ゲートが接続されていないワード線に対し、基準電圧を印加するワード線駆動ユニットと、当該ワード線駆動ユニットに対し負電圧を供給する負電圧供給回路と、を備えたワード線駆動回路を備える不揮発性半導体記憶装置がある（例えば、特許文献１参照）。

従来のＮＯＲ型フラッシュＥＥＰＲＯＭにおけるワード線駆動回路について、図２を基に説明する。ここで、図２は、従来のワード線駆動回路及びその周辺回路の概略構成例を示している。

図２に示す不揮発性半導体記憶装置では、メモリセルアレイが、ｎ個のメモリセルブロックＭＢ１〜ＭＢｎを備えて構成されており、メモリセルブロックＭＢｊ（ｊ＝１〜ｎ）の夫々が、ワード線Ｗ１〜Ｗｍを備えている。更に、メモリセルブロックＭＢｊの夫々に対応して、ワード線駆動回路ＤＷｊ’が構築されている。

ワード線駆動回路ＤＷｊ’（ｊ＝１〜ｎ）は、図２に示すように、複数の不揮発性メモリセルからなるメモリセルブロックＭＢｊの複数のワード線Ｗ１〜Ｗｍを各別に駆動するように構成されている。ワード線駆動回路ＤＷｊ’（ｊ＝１〜ｎ）は、ワード線駆動ユニットＵ１ｊ’〜Ｕｍｊ’と負電圧供給回路ＰＳｊ’を備えている。ワード線駆動ユニットＵ１ｊ’〜Ｕｍｊ’は、メモリセルブロックＭＢｊのワード線Ｗ１〜Ｗｍ毎に各別に設けられ、ワード線Ｗ１〜Ｗｍの夫々に対し所定の負電圧を供給可能に構成されている。負電圧供給回路ＰＳｊ’は、少なくとも同一のメモリセルブロックＭＢｊ内のワード線駆動ユニットＵ１ｊ’〜Ｕｍｊ’に共通して設けられ、ワード線駆動ユニットＵ１ｊ’〜Ｕｍｊ’の夫々に対し負電圧を供給可能に構成されている。

ワード線駆動ユニットＵｉｊ’は、図２に示すように、ゲート端子が第１内部ノードＮ１に、ソース端子及びバックゲート端子が第１電源端子ＶＤ１に、ドレイン端子がワード線Ｗｉに夫々接続された第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＰ１と、ゲート端子が第１内部ノードＮ１に、ソース端子及びバックゲート端子が第２電源端子ＶＤ２に、ドレイン端子がワード線Ｗｉに夫々接続された第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１と、ゲート端子が第３電源端子ＶＤ３に、ソース端子及びバックゲート端子が第１電源端子ＶＤ１に、ドレイン端子が第１内部ノードＮ１に夫々接続された第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＰ２と、ゲート端子にワード線Ｗｉ別の行選択制御信号ＳＤｉが入力され、ソース端子が第２内部ノードＮ２に、ドレイン端子が第１内部ノードＮ１に夫々接続された第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ２と、を備えて構成される。

尚、ワード線駆動回路ＤＷｊ’（ｊ＝１〜ｎ）の第２内部ノードＮ２には、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ６のドレイン端子が接続されており、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ６は、ゲート端子にデコード回路（図示せず）から出力されたブロック選択信号ＳＤＢｊが、ソース端子に接地電圧が入力されている。

負電圧供給回路ＰＳｊ’（ｊ＝１〜ｎ）は、図２に示すように、第２電源端子ＶＤ２に接続され、デコード回路から出力された負電圧制御信号ＳＤＮａｊに応じた電圧を第４内部ノードに出力する負電圧レベルシフタＬＳＮ２と、第２電源端子ＶＤ２に接続され、デコード回路から出力された負電圧制御信号ＳＤＮｂｊに応じた電圧を第５内部ノードＮ５に出力する負電圧レベルシフタＬＳＮ３と、ゲート端子が第４内部ノードＮ４に、ドレイン端子が第６内部ノードＮ６に、バックゲート端子が第２電源端子ＶＤ２に夫々接続され、ソース端子に接地電圧が入力されている第７Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ７と、ゲート端子が第５内部ノードＮ５に、ドレイン端子が第６内部ノードＮ６に、ソース端子及びバックゲート端子が第２電源端子ＶＤ２に夫々接続された第８Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ８と、を備えている。

ワード線駆動回路ＤＷｊ’（ｊ＝１〜ｎ）は、ワード線駆動ユニットＵ１ｊ’〜Ｕｍｊ’を構成する各トランジスタの切り替え制御により、第１電源端子ＶＤ１によって供給される正電圧（例えば、８Ｖ）と、負電圧供給回路ＰＳｊ’によって供給される基準電圧（例えば、接地電圧０Ｖ）または負電圧（例えば、−８Ｖ）の何れか一つをワード線Ｗ１〜Ｗｍに供給する。

特開５−２８７８４号公報

近年、ＮＯＲ型フラッシュＥＥＰＲＯＭ等の半導体記憶装置が搭載される機器の小型化や高機能化が進んでおり、チップ面積の増大を低減できる技術が望まれている。

尚、上記特許文献１に記載の不揮発性半導体記憶装置では、図２に示すように、ワード線駆動回路ＤＷｊ’の負電圧供給回路ＰＳｊ’が、比較的専有面積の大きい負電圧レベルシフタを２つ備えて構成されているため、特に、メモリセルブロック数の多い不揮発性半導体記憶装置では、チップ面積の低減を十分に図ることが困難となっていた。

更に、上記特許文献１に記載の不揮発性半導体記憶装置では、図２に示すように、ワード線駆動ユニットＵ１ｊ’〜Ｕｍｊ’夫々の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１のバックゲート端子が第６内部ノードＮ６（負電圧供給回路ＰＳｊ’の出力ノード）に接続されているのに対し、負電圧供給回路ＰＳｊ’のＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ７のバックゲート端子及びＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ８のバックゲート端子が、夫々、第２電源端子ＶＤ２（負電圧）に接続されている。このため、ワード線駆動ユニットＵ１ｊ’〜Ｕｍｊ’のウェル領域と負電圧供給回路ＰＳｊ’のウェル領域を分離する必要がある。上記特許文献１に記載の不揮発性半導体記憶装置では、ウェル領域を分離するための分離領域を設ける必要があることから、チップ面積の増大の要因となるという問題がある。

また、上記特許文献１に記載の不揮発性半導体記憶装置では、図２に示すように、負電圧供給回路ＰＳｊ’が、ワード線駆動ユニットＵ１ｊ’〜Ｕｍｊ’に対し、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ７及びＮチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ８を介して負電圧及び接地電圧を供給する構成となっている。読み出し処理及び書き込み処理では比較的処理速度の高速化が求められるため、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１７の電流能力を高く設定することが望ましい。しかし、Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタは、一般的に、電流能力を高く設定すると占有面積が増大するため、チップ面積の増大の要因となるという問題がある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置構成及び製造工程を簡素化し、より効果的にチップ面積の低減を図ることができるワード線駆動回路を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係るワード線駆動回路は、複数の不揮発性メモリセルからなるメモリセルブロックを１または複数備えたメモリセルアレイの複数のワード線を各別に駆動するワード線駆動回路であって、前記ワード線毎に各別に設けられ、前記ワード線の夫々に対し所定の負電圧を供給可能に構成されたワード線駆動ユニットの複数と、少なくとも同一の前記メモリセルブロック内の前記ワード線駆動ユニットに共通して設けられ、前記ワード線駆動ユニットの夫々に対し前記負電圧を供給可能に構成された負電圧供給回路と、を備えて構成され、前記ワード線駆動ユニットが、ゲート端子が所定の第１内部ノードに、ソース端子及びバックゲート端子が所定の第１電源端子に、ドレイン端子が前記ワード線に夫々接続された第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、ゲート端子が前記第１内部ノードに、ソース端子及びバックゲート端子が所定の第２電源端子に、ドレイン端子が前記ワード線に夫々接続された第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、ゲート端子が所定の第３電源端子に、ソース端子及びバックゲート端子が前記第１電源端子に、ドレイン端子が前記第１内部ノードに夫々接続された第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、ゲート端子に前記ワード線別の所定の行選択制御信号が入力され、ソース端子が所定の第２内部ノードに、ドレイン端子が前記第１内部ノードに、バックゲート端子が前記第２電源端子に夫々接続された第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を備え、前記負電圧供給回路が、前記第２電源端子に接続され、所定の負電圧制御信号に応じた電圧を所定の第３内部ノードに対して出力する負電圧レベルシフタと、ゲート端子に接地電圧が入力され、ソース端子が前記第３内部ノードに、ドレイン端子が前記第２内部ノードに、バックゲート端子が前記第２電源端子に夫々接続された第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、ゲート端子が前記第３内部ノードに、ドレイン端子が前記第２内部ノードに、バックゲート端子が前記第２電源端子に夫々接続され、ソース端子に直接或いは所定の第５Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタを介して接地電圧が入力される第４Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を備えることを第１の特徴とする。

上記特徴の本発明に係るワード線駆動回路は、前記メモリセルブロック単位で前記メモリセルを消去状態にする一括消去処理において、前記第１電源端子及び前記第３電源端子に接地電圧を印加し、前記第２電源端子に前記負電圧を印加し、前記行選択制御信号を電源電圧レベルに設定し、前記メモリセルアレイを構成する前記メモリセルブロックの内、消去対象の選択メモリセルブロックの前記負電圧供給回路に対し、電源電圧レベルの前記負電圧制御信号を入力し、前記メモリセルアレイを構成する前記メモリセルブロックの内、消去対象ではない非選択メモリセルブロックの前記負電圧供給回路に対し、接地電圧レベルの前記負電圧制御信号を入力することを第２の特徴とする。

上記特徴のワード線駆動回路によれば、負電圧供給回路が単一の負電圧レベルシフタを備えて構成されているため、比較的専有面積の大きい負電圧レベルシフタの数を低減でき、効果的にチップ面積の低減を図ることができる。

更に、上記特徴のワード線駆動回路によれば、ワード線駆動ユニットの第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタのバックゲート端子及び第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタのバックゲート端子、負電圧供給回路の第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタのバックゲート端子及び第４Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタのバックゲート端子を、夫々、第２電源端子に接続しているため、ワード線駆動ユニットのウェル領域と負電圧供給回路のウェル領域を分離する必要が無くなる。即ち、ワード線駆動ユニットのウェル領域と負電圧供給回路ウェル領域の間に、分離領域を設ける必要がないため、従来のワード線駆動回路の場合に比べ、レイアウト工程を簡素化でき、チップ面積の低減を図ることができる。

また、上記特徴のワード線駆動回路によれば、ワード線駆動ユニットの第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタのソース端子が直接的に負電圧或いは接地電圧を供給する第２電源端子に接続される構成となっているため、負電圧供給回路を構成する第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ及び第４Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタの電流能力を高く設定する必要がない。従って、書き込み処理及び読み出し処理における処理速度を低下させることなく、より効果的にチップ面積の増大を押さえることが可能になる。

以下、本発明に係るワード線駆動回路（以下、適宜「本発明回路」と略称する）の実施形態を図面に基づいて説明する。

〈第１実施形態〉
本発明回路の第１実施形態について、図１を基に説明する。

先ず、本発明回路の構成について、図１を基に説明する。ここで、図１は、本発明回路ＤＷｊ（ｊ＝１〜ｎ）を備える不揮発性半導体記憶装置の概略部分構成例を示している。

図１に示す不揮発性半導体記憶装置では、メモリセルアレイが、ｎ個のメモリセルブロックＭＢ１〜ＭＢｎを備えて構成されており、メモリセルブロックＭＢｊ（ｊ＝１〜ｎ）の夫々が、ワード線Ｗ１〜Ｗｍを備えている。更に、メモリセルブロックＭＢｊの夫々に対応して、ワード線駆動回路ＤＷｊが構築されている。

本発明回路ＤＷｊ（ｊ＝１〜ｎ）は、夫々、図１に示すように、複数の不揮発性メモリセルからなるメモリセルブロックＭＢｊの複数のワード線Ｗ１〜Ｗｍを各別に駆動するように構成されており、ロウデコーダ（図示せず）から、行選択制御信号ＳＤ１〜ＳＤｍと、ブロック選択信号ＳＤＢｊ（負電圧制御信号ＳＤＢｊ）を受け付けるように構成されている。

本発明回路ＤＷｊは、ワード線駆動ユニットＵ１ｊ〜Ｕｍｊ（ｊ＝１〜ｎ）と負電圧供給回路ＰＳｊを備えている。ワード線駆動ユニットＵｉｊ（ｉ＝１〜ｍ）は、ワード線Ｗｉ（ｉ＝１〜ｍ）毎に各別に設けられ、ワード線Ｗｉの夫々に対し所定の負電圧を供給可能に構成されている。負電圧供給回路ＰＳｊは、少なくとも同一のメモリセルブロックＭＢｊ内のワード線駆動ユニットＵ１ｊ〜Ｕｍｊに共通して設けられ、ワード線駆動ユニットＵ１ｊ〜Ｕｍｊの夫々に対し負電圧を供給可能に構成されている。

ワード線駆動ユニットＵｉｊ（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）は、ゲート端子が所定の第１内部ノードＮ１に、ソース端子及びバックゲート端子が所定の第１電源端子ＶＤ１に、ドレイン端子がワード線Ｗｉに夫々接続された第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＰ１と、ゲート端子が第１内部ノードＮ１に、ソース端子及びバックゲート端子が所定の第２電源端子ＶＤ２に、ドレイン端子がワード線に夫々接続された第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１と、ゲート端子が所定の第３電源端子ＶＤ３に、ソース端子及びバックゲート端子が第１電源端子ＶＤ１に、ドレイン端子が第１内部ノードＮ１に夫々接続された第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＰ２と、ゲート端子にワード線Ｗｉ別の所定の行選択制御信号ＳＤｉが入力され、ソース端子が所定の第２内部ノードＮ２に、ドレイン端子が第１内部ノードＮ１に、バックゲート端子が第２電源端子ＶＤ２に夫々接続された第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ２と、を備えて構成されている。

本発明回路ＤＷｊの負電圧供給回路ＰＳｊは、第２電源端子ＶＤ２に接続され、ブロック選択信号ＳＤＢｊ（負電圧制御信号に相当）に応じた電圧を所定の第３内部ノードＮ３に対して出力する負電圧レベルシフタＬＳＮ１と、ゲート端子に接地電圧が入力され、ソース端子が第３内部ノードＮ３に、ドレイン端子が第２内部ノードＮ２に、バックゲート端子が第２電源端子ＶＤ２に夫々接続された第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ３と、ゲート端子が第３内部ノードＮ３に、ドレイン端子が第２内部ノードＮ２に、バックゲート端子が第２電源端子ＶＤ２に夫々接続され、ソース端子に接地電圧が入力される第４Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ４と、を備えて構成されている。

以下、本発明回路ＤＷｊの動作について、図１を基に説明する。

先ず、メモリセルブロックＭＢｊ単位でメモリセルを消去状態にする一括消去処理を行う場合について説明する。尚、ここでは、メモリセルアレイを構成するメモリセルブロックＭＢ１〜ＭＢｎの内、メモリセルブロックＭＢ１が消去対象の選択メモリセルブロックである場合を想定して説明する。

本発明回路ＤＷｊは、一括消去処理時、消去対象のメモリセルブロックＭＢ１のワード線Ｗ１〜Ｗｍに対し所定の負電圧（例えば、−８Ｖ）を、消去対象ではないメモリセルブロックＭＢｋ（ｋ＝２〜ｎ）のワード線Ｗ１〜Ｗｍに基準電圧（例えば、接地電圧０Ｖ）を印加する。

より詳細には、第１電源端子ＶＤ１及び第３電源端子ＶＤ３に接地電圧を、第２電源端子ＶＤ２に負電圧を印加する。更に、ワード線駆動ユニットＵｉ１（ｉ＝１〜ｍ）に入力する行選択制御信号ＳＤｉを電源電圧レベル（Ｈレベル）に設定する。選択メモリセルブロックＭＢ１の負電圧供給回路ＰＳ１に対し、電源電圧レベル（Ｈレベル）のブロック選択信号ＳＤＢ１を入力し、非選択メモリセルブロックＭＢｋ（ｋ＝２〜ｎ）の負電圧供給回路ＰＳｋに対し、接地電圧レベル（Ｌレベル）のブロック選択信号ＳＤＢｋを入力する。

選択メモリセルブロックＭＢ１では、Ｈレベルのブロック選択信号ＳＤＢ１が入力されることにより、負電圧レベルシフタＬＳＮ１の出力が正電圧となる。これにより、負電圧供給回路ＰＳ１の第４Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ４がＯＮ状態となり、ワード線駆動回路ＤＷ１の第２内部ノードＮ２が接地される。更に、行選択制御信号ＳＤｉ（ｉ＝１〜ｍ）がＨレベルであることから、ワード線駆動ユニットＵｉ１の第１内部ノードＮ１の電圧が接地電圧となる。これにより、ワード線駆動ユニットＵｉ１の第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＰ１が、ゲート端子及びソース端子に接地電圧が印加されてＯＦＦ状態となり、第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１が、ゲート端子に接地電圧が、ソース端子に負電圧が印加されてＯＮ状態となり、選択メモリセルブロックＭＢ１のワード線Ｗ１〜Ｗｍに負電圧が印加される。このように動作させることにより、負電圧を用いた一括消去処理が可能になる。

非選択メモリセルブロックＭＢｋ（ｋ＝２〜ｎ）では、Ｌレベルのブロック選択信号ＳＤＢｋが入力されることにより、負電圧供給回路ＰＳｋの負電圧レベルシフタＬＳＮ１の出力が負電圧となる。これにより、負電圧供給回路ＰＳ１の第４Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ４がＯＦＦ状態となり、第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ３のゲート端子に接地電圧が、ソース端子に負電圧が印加され、ワード線駆動回路ＤＷｋの第２内部ノードＮ２に負電圧が供給されることとなる。更に、行選択制御信号ＳＤｉ（１〜ｍ）がＨレベルであることから、ワード線駆動ユニットＵｉｋの第１内部ノードＮ１の電圧が負電圧となる。これにより、ワード線駆動ユニットＵｉｋの第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＰ１が、ゲート端子に負電圧が、ソース端子に接地電圧が印加されてＯＮ状態となり、第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１が、ゲート端子及びソース端子に負電圧が印加されてＯＦＦ状態となり、非選択メモリセルブロックＭＢｋ（ｋ＝２〜ｎ）のワード線Ｗ１〜Ｗｍに接地電圧が印加される。従って、非選択メモリセルブロックＭＢｋでは、メモリセルが消去されることはない。

尚、図２に示す従来のワード線駆動回路ＤＷｊ’（ｊ＝１〜ｎ）の場合、選択メモリセルブロックと非選択メモリセルブロックとで、ワード線駆動ユニットＵｉｊ’（ｉ＝１〜ｍ）の第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１のソース端子及びバックゲート端子（第６内部ノードＮ６）に印加する電圧を負電圧と接地電圧との間で切り替えることにより、ワード線Ｗｉに印加する電圧を切り替えている。これに対し、本発明回路ＤＷｊは、第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１のソース端子及びバックゲート端子に常時負電圧を印加し、第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＰ１のソース端子及びバックゲート端子に常時接地電圧を印加し、第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１及び第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＰ１のＯＮ状態とＯＦＦ状態の切り替えによって、ワード線Ｗｉに印加する電圧を切り替えている。即ち、本発明回路ＤＷｊでは、図２に示す従来のワード線駆動回路ＤＷｊ’のように、第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１のソース端子及びバックゲート端子（第６内部ノードＮ６）の印加電圧の切り替えを行わないため、装置構成を簡素化できる。

更に、図２に示す従来のワード線駆動回路ＤＷｊ’では、ワード線に印加する負電圧は、第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１のソース端子及びバックゲート端子に、第８Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ８を介して間接的に供給される負電圧を用いている。このため、図２に示す従来のワード線駆動回路ＤＷｊ’では、第８Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ８及び第７Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ７として、駆動能力の高いトランジスタを用いる必要がある。これに対し、本発明回路ＤＷｊでは、ワード線に印加する負電圧は、第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１のソース端子及びバックゲート端子に第２電源端子ＤＶ２から直接供給されている負電圧を用いている。このため、本発明回路ＤＷｊでは、駆動能力の高いトランジスタを用いることなく回路を構成することが可能になる。

続いて、書き込み処理及び読み出し処理を行う場合について説明する。尚、ここでは、メモリセルアレイを構成するメモリセルブロックＭＢｊ（ｊ＝１〜ｎ）の内、メモリセルブロックＭＢ１が処理対象の選択メモリセルブロックであり、ワード線Ｗ１に処理対象のメモリセルが接続されている場合を想定して説明する。

本発明回路ＤＷｊは、書き込み処理及び読み出し処理時、処理対象のメモリセルブロックＭＢ１の選択ワード線Ｗ１に対し高い第１正電圧（例えば、８Ｖ）を、非選択ワード線Ｗｈ（ｈ＝２〜ｍ）に対し接地電圧を印加する。

より詳細には、第１電源端子ＶＤ１に第１正電圧（例えば、８Ｖ）を、第３電源端子ＶＤ３に第１電源端子ＶＤ１より低い第２正電圧（例えば、５Ｖ）を、第２電源端子ＶＤ２に接地電圧を印加する。更に、選択メモリセルブロックＭＢ１の選択ワード線Ｗ１を駆動するワード線駆動ユニットＵ１１に入力される行選択制御信号ＳＤ１を電源電圧レベル（Ｈレベル）に設定し、非選択ワード線Ｗｈ（ｈ＝２〜ｍ）を駆動するワード線駆動ユニットＵｈ１に入力される行選択制御信号ＳＤｈを接地電圧レベル（Ｌレベル）に設定する。また、選択メモリセルブロックＭＢ１の負電圧供給回路ＰＳ１に対し、電源電圧レベル（Ｈレベル）のブロック選択信号ＳＤＢ１を入力し、非選択メモリセルブロックＭＢｋ（ｋ＝２〜ｎ）の負電圧供給回路ＰＳｋに対し、接地電圧レベル（Ｌレベル）のブロック選択信号ＳＤＢｋを入力する。

選択メモリセルブロックＭＢ１の負電圧供給回路ＰＳ１では、Ｈレベルのブロック選択信号ＳＤＢ１が入力されることにより、負電圧レベルシフタＬＳＮ１の出力が正電圧となる。これにより、第４Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ４がＯＮ状態となり、第２内部ノードＮ２が接地される。また、第１電源端子ＶＤ１に高い高電圧を、第３電源端子ＶＤ３に第１電源端子ＶＤ１より低い第２正電圧を印加するので、第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＰ２が高抵抗となる。

ここで、選択メモリセルブロックＭＢ１の選択ワード線１を駆動するワード線駆動ユニットＵ１１では、行選択制御信号ＳＤ１がＨレベルであることから、第１内部ノードＮ１の電圧が接地電圧となる。これにより、第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＰ１のゲート端子に接地電圧が、ソース端子に第１正電圧が印加され、第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１のゲート端子及びソース端子に接地電圧が印加されるので、選択メモリセルブロックＭＢ１の選択ワード線Ｗ１に第１正電圧が印加される。

選択メモリセルブロックＭＢ１の非選択ワード線Ｗｈ（ｈ＝２〜ｍ）を駆動するワード線駆動ユニットＵｈ１では、行選択制御信号ＳＤ１がＬレベルであることから、第１内部ノードＮ１の電圧が、第１電源端子ＶＤ１の第１正電圧及び第３電源端子ＶＤ３の第２正電圧に応じた第３正電圧となる。これにより、第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＰ１のゲート端子に第３正電圧が、ソース端子に第１正電圧が印加され、第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ１のゲート端子に第３正電圧が、ソース端子に接地電圧が印加されるので、選択メモリセルブロックＭＢ１の非選択ワード線Ｗｈには、接地電圧が印加されることとなり、書き込み処理及び読み出し処理は行われない。

非選択メモリセルブロックＭＢｋ（ｋ＝２〜ｎ）では、Ｌレベルのブロック選択信号ＳＤＢｋが入力されることにより、負電圧供給回路ＰＳｋの第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ３及び第４Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタＴＮ４がＯＦＦ状態となり、行選択制御信号の値に拘わらず、第１内部ノードＮ１が第３正電圧となる。これにより、非選択メモリセルブロックＭＢｋのワード線Ｗｉ（ｉ＝１〜ｍ）には、接地電圧が印加されることとなり、書き込み処理及び読み出し処理は行われない。

本発明に係るワード線駆動回路及びその周辺回路の第１実施形態における概略部分構成例を示す概略部分ブロック図 従来技術に係るワード線駆動回路の第１実施形態における概略構成例を示す概略部分ブロック図

符号の説明

ＤＷ 本発明に係るワード線駆動回路
Ｕ ワード線駆動ユニット
ＴＰ１ 第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ
ＴＰ２ 第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタ
ＴＮ１ 第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ
ＴＮ２ 第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタ
ＰＳ 負電圧供給回路
Ｎ１ 第１内部ノード
Ｎ２ 第２内部ノード
Ｎ３ 第３内部ノード
Ｎ４ 第４内部ノード
Ｎ５ 第５内部ノード
Ｎ６ 第６内部ノード
ＳＤ 行選択制御信号
ＳＤＢ ブロック選択信号（負電圧制御信号）
ＳＤＮ 負電圧制御信号
ＶＤ１ 第１電源端子
ＶＤ２ 第２電源端子
ＶＤ３ 第３電源端子
Ｗ ワード線

Claims (2)

1. 複数の不揮発性メモリセルからなるメモリセルブロックを１または複数備えたメモリセルアレイの複数のワード線を各別に駆動するワード線駆動回路であって、
   前記ワード線毎に各別に設けられ、前記ワード線の夫々に対し所定の負電圧を供給可能に構成されたワード線駆動ユニットの複数と、
   少なくとも同一の前記メモリセルブロック内の前記ワード線駆動ユニットに共通して設けられ、前記ワード線駆動ユニットの夫々に対し前記負電圧を供給可能に構成された負電圧供給回路と、を備えて構成され、
   前記ワード線駆動ユニットが、
   ゲート端子が所定の第１内部ノードに、ソース端子及びバックゲート端子が所定の第１電源端子に、ドレイン端子が前記ワード線に夫々接続された第１Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、
   ゲート端子が前記第１内部ノードに、ソース端子及びバックゲート端子が所定の第２電源端子に、ドレイン端子が前記ワード線に夫々接続された第１Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、
   ゲート端子が所定の第３電源端子に、ソース端子及びバックゲート端子が前記第１電源端子に、ドレイン端子が前記第１内部ノードに夫々接続された第２Ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタと、
   ゲート端子に前記ワード線別の所定の行選択制御信号が入力され、ソース端子が所定の第２内部ノードに、ドレイン端子が前記第１内部ノードに、バックゲート端子が前記第２電源端子に夫々接続された第２Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を備え、
   前記負電圧供給回路が、
   前記第２電源端子に接続され、所定の負電圧制御信号に応じた電圧を所定の第３内部ノードに対して出力する負電圧レベルシフタと、
   ゲート端子に接地電圧が入力され、ソース端子が前記第３内部ノードに、ドレイン端子が前記第２内部ノードに、バックゲート端子が前記第２電源端子に夫々接続された第３Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、
   ゲート端子が前記第３内部ノードに、ドレイン端子が前記第２内部ノードに、バックゲート端子が前記第２電源端子に夫々接続され、ソース端子に直接或いは所定の第５Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタを介して接地電圧が入力される第４Ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタと、を備えることを特徴とするワード線駆動回路。
2. 前記メモリセルブロック単位で前記メモリセルを消去状態にする一括消去処理において、
   前記第１電源端子及び前記第３電源端子に接地電圧を印加し、
   前記第２電源端子に前記負電圧を印加し、
   前記行選択制御信号を電源電圧レベルに設定し、
   前記メモリセルアレイを構成する前記メモリセルブロックの内、消去対象の選択メモリセルブロックの前記負電圧供給回路に対し、電源電圧レベルの前記負電圧制御信号を入力し、前記メモリセルアレイを構成する前記メモリセルブロックの内、消去対象ではない非選択メモリセルブロックの前記負電圧供給回路に対し、接地電圧レベルの前記負電圧制御信号を入力することを特徴とする請求項１に記載のワード線駆動回路。
   

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