JP2013247840A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源供給回路の面積を縮小する。
【解決手段】半導体装置は、チャージポンプ回路と、第１出力線と、第２出力線とを有す
る、電圧供給回路と、前記第１出力線に接続される第１スイッチ素子と、前記第２出力線
に接続される第２スイッチ素子と、制御回路とを具備し、前記電圧供給回路は前記第１出
力線に第１電圧を出力し、前記第２出力線に前記第１電圧と異なる第２電圧を出力し、前
記制御回路は、異なる時間で前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子をオンさせる
ことを特徴とする。
【選択図】 図１４

Description

本発明は、半導体装置に係り、特に、複数の電圧を供給することができる電源供給回路
を有する半導体装置に関する。

半導体装置の動作には複数の電圧が必要である。この複数の電圧を供給するために複数
個の電源供給回路が配置される。しかし、半導体装置の動作に用いられる電圧の数が増え
ると、電源供給回路の数も増えてしまう。その結果、電源供給回路の占有面積が大きくな
り、半導体装置が大きくなってしまう。半導体装置が大きくなると半導体装置の価格が上
昇してしまう。

特開２００８−０５４４７１号公報

本発明は、電源供給回路の面積を縮小させることが可能な半導体装置を提供しようとす
るものである。

実施形態に係る半導体装置の一例は、チャージポンプ回路と、第１出力線と第２出力線
とを有する電圧供給回路と、前記第１出力線に接続される第１スイッチ素子と、前記第２
出力線に接続される第２スイッチ素子と、制御回路とを具備し、前記電圧供給回路は前記
第１出力線に第１電圧を出力し、前記第２出力線に前記第１電圧と異なる第２電圧を出力
し、前記制御回路は、異なる時間で前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子をオン
させることを特徴とする。

本実施形態に係る半導体装置の一例を示す構成図。 本実施形態に係るメモリセルアレイの一例を示す回路図。 本実施形態に係るワード線制御回路の一例を示す回路図。 （ａ）はメモリセル（ｂ）はワード線転送トランジスタの一例を示す断面図。 ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの断面の一例を示す断面図。 図５に示す各領域に供給される電圧の例を示す図。 （ａ）は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの読み出し動作時の電圧の一例を示す回路図、（ｂ）はＮＡＮＤ型フラッシュメモリの書き込み動作時の電圧の一例を示す回路図。 （ａ）（ｂ）はメモリセルのしきい値分布の一例を示す図。 本実施形態の電圧供給回路の回路構成の接続関係を示すブロック図。 （ａ）は本実施形態に係るクロック発生回路の一例を示す回路図、（ｂ）は本実施形態に係るチャージポンプ回路の一例を示す回路図、（ｃ）は本実施形態に係るチャージポンプ回路の電圧生成の一例を示す波形図。 本実施形態に係る検知回路の一例を示す回路図。 本実施形態に係るフィルター回路の一例を示す回路図。 本実施形態に係る降圧回路の一例を示す回路図。 本実施形態に係る電圧供給回路をＮＡＮＤ型フラッシュメモリに適用した一例を示す回路図。 本実施形態に係る放電回路の一例を示す回路図。 本実施形態に係る電圧供給回路をＮＡＮＤ型フラッシュメモリに適用した時の動作の一例を説明する図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

先ず、図１乃至図２を用いて、本実施形態に適用できる半導体装置の一例としてＮＡＮ
Ｄ型フラッシュメモリを例に挙げて説明する。

ＮＡＮＤ型フラッシュメモリは、データを記憶するメモリセルＭＣをマトリクス状に配
置してなるメモリセルアレイ１を備えている。このメモリセルアレイ１は、複数のビット
線ＢＬ、複数のワード線ＷＬ、共通ソース線ＣＥＬＳＲＣ、及び複数のメモリセルＭＣを
含む。メモリセルＭＣは、１つのメモリセルにｎビット（ｎは１以上の自然数）のデータ
を記憶することができる。

ホストまたはメモリコントローラＨＭから供給されたＮＡＮＤ型フラッシュメモリの動
作を制御する各種コマンドＣＭＤ、アドレスＡＤＤ、及びデータＤＴは、ＩＯバッファ４
に入力される。ＩＯバッファ４に入力された書き込みデータは、データ入出力線ＩＯ、Ｉ
Ｏｎを介して、ビット線制御回路２によって選択されたビット線ＢＬｓに供給される。ま
た、各種コマンドＣＭＤ及びアドレスＡＤＤは、制御回路５に入力され、制御回路５は、
コマンドＣＭＤ及びアドレスＡＤＤに基づいて電圧供給回路６やドライバ７を制御する。
コマンドは、例えば、制御信号ＡＬＥ（アドレス・ラッチ・イネーブル）、ＣＬＥ（コマ
ンド・ラッチ・イネーブル）、ＷＥ（ライト・イネーブル）、ＲＷ（リード・イネーブル
）である。

電圧供給回路６は制御回路５の制御により、書き込み、読み出し、消去に必要な電圧を
生成し、ドライバ７に供給する。ドライバ７は制御回路５の制御により、これらの電圧を
ビット線制御回路２、ワード線制御回路３に供給する。ビット線制御回路２、ワード線制
御回路３はこれらの電圧によりメモリセルＭＣからデータを読み出し、メモリセルＭＣへ
データを書き込み、メモリセルＭＣのデータの消去を行う。

メモリセルアレイ１には、ビット線ＢＬの電圧を制御するためのビット線制御回路２、
及びワード線ＷＬの電圧を制御するためのワード線制御回路３が接続されている。また、
ビット線制御回路２、ワード線制御回路３はドライバ７に接続されている。

すなわち、制御回路５はドライバ７を制御し、ドライバ７はアドレスＡＤＤに基づいて
ビット線制御回路２を制御し、ビット線ＢＬを介してメモリセルアレイ１中のメモリセル
ＭＣのデータを読み出す。また、制御回路５はドライバ７を制御し、ドライバ７はアドレ
スＡＤＤに基づいてビット線制御回路２を制御し、ビット線ＢＬを介してメモリセルアレ
イ１中のメモリセルＭＣに書き込みを行う。

また、ビット線制御回路２、ワード線制御回路３、ドライバ７、制御回路５、を総称し
て「制御回路」と称する場合もある。

図２は、図１に示すメモリセルアレイ１の回路構成の一例を示している。メモリセルア
レイ１には複数のメモリセルが配置されている。１つのＮＡＮＤストリングＮＳは、ビッ
ト線方向に直列接続された例えば６４個のメモリセルＭＣからなるメモリストリングと、
選択トランジスタＳＤ、ＳＳとにより構成されている。なお、メモリストリングと選択ト
ランジスタＳＤの間、メモリストリングと選択トランジスタＳＳの間にダミーメモリセル
ＤＭＣが配置されていても良い。

ＮＡＮＤストリングＮＳはワード線方向に複数個配置（図２の例では、ｍ＋１個）され
、ＮＡＮＤストリングＮＳの一端に複数のビット線ＢＬのうち１つが接続され、他端には
共通ソース線ＣＥＬＳＲＣが接続されている。なお、ＮＡＮＤストリングＮＳはワード線
方向に複数個配置され、ＮＡＮＤストリングＮＳの一端に複数のビット線ＢＬのうち１つ
が接続され、他端には共通ソース線ＣＥＬＳＲＣが接続されているとも言える。選択トラ
ンジスタＳＤ、ＳＳはそれぞれ選択ゲート線ＳＧＤ、ＳＧＳに接続されている。ここで、
ＮＡＮＤストリングＮＳがワード線方向に複数個配置された単位をブロックと称する。

ワード線ＷＬはワード線方向に延び、ワード線方向に並ぶメモリセルＭＣを共通接続し
ている。ワード線方向に接続されたメモリセルＭＣで１ページを構成する。メモリセルＭ
Ｃへの書き込みはページ単位で行われる。なお、書き込み単位の「ページ」とこの後述べ
るデータの書き込みビットレベルである「下位ページ」、「上位ページ」とは異なる概念
なので留意していただきたい。

ここで、ビット線ＢＬｍにはメモリセルＭＣに代えてフラグセルを配置することもでき
る。

図３は、ワード線制御回路３中に配置された転送ゲート部とワード線ＷＬ、及び、選択
ゲート線ＳＧＤ、ＳＧＳの接続関係を示した図である。転送ゲート部にはワード線転送ト
ランジスタＴＧＷと選択ゲート線転送トランジスタＴＧＳ、ＴＧＤが配置されている。

それぞれのワード線転送トランジスタＴＧＷは一端がワード線ＷＬに接続されており、他
端は転送線ＴＳに接続されている。転送線ＴＳはワード線制御回路３に配置された回路素
子、及び、ドライバ７を介して電圧供給回路６に接続されている。また、ワード線転送ト
ランジスタＴＧＷのゲート電極は１つのブロック単位で共通接続されている。ワード線転
送トランジスタＴＧＷのゲート電極には電圧供給回路６からドライバ７を介して電圧ＶＲ
ＤＥＣが与えられる。選択ゲート線転送トランジスタＴＧＳ、ＴＧＤの一端はそれぞれ選
択ゲート線ＳＧＤ、ＳＧＳに接続されており、他端は転送線ＴＳに接続されている。転送
線ＴＳはワード線制御回路３に配置された回路素子、及び、ドライバ７を介して電圧供給
回路６に接続されている。選択ゲート線転送トランジスタＴＧＳ、ＴＧＤのゲート電極に
は電圧供給回路６からドライバ７を介してそれぞれ電圧ＧＤＤＥＣ、ＧＳＤＥＣが与えら
れる。

図４（ａ）（ｂ）はそれぞれメモリセルＭＣ及びワード線転送トランジスタＴＧＷの断
面図を示している。基板５１（後述するＰ型ウェル領域５５）にはメモリセルのソース、
ドレインとしてのｎ型拡散層４２が形成されている。例えば、基板５１はｐ型半導体基板
である。ｐ型ウェル領域５５の上にはゲート絶縁膜４３を介して電荷蓄積層（ＦＧ）４４
が形成され、この電荷蓄積層４４の上には絶縁膜４５を介して制御ゲート（ＣＧ）４６が
形成されている。基板５１にはソース、ドレインとしてのｎ型拡散層４７が形成されてい
る。基板５１の上にはゲート絶縁膜４８を介して制御ゲート４９が形成されている。ゲー
ト絶縁膜４８の膜厚はゲート絶縁膜４３の膜厚よりも厚くすることができる。

この電荷蓄積層（ＦＧ）に電荷を蓄積することにより、メモリセルＭＣのしきい値電圧
を変化させることができる。このしきい値電圧に応じてデータを割り付けることにより、
データを記憶することができる。通常、大きなデータを記憶するために複数のメモリセル
が用いられる。その結果、メモリセルのしきい値はそれぞれのデータに応じたしきい値分
布を形成する。

図５は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの断面図の一例を示している。例えば基板５１内
には、ｎ型ウェル領域５２、５３、５４、ｐ型ウェル領域５６が形成されている。ｎ型ウ
ェル領域５２内にはｐ型ウェル領域５５が形成され、このｐ型ウェル領域５５内にメモリ
セルアレイ１を構成するメモリセルＭＣが示されている。さらに、ｎ型ウェル領域５３、
ｐ型ウェル領域５６内に、ビット線制御回路２、または、制御回路５などに配置される低
電圧ｐ型ＭＯＳトランジスタＬＶＰＴｒ、低電圧ｎ型ＭＯＳトランジスタＬＶＮＴｒが示
されている。基板５１内には、ビット線ＢＬとビット線制御回路２中に配置されたセンス
アンプを接続する高電圧ｎ型ＭＯＳトランジスタＨＶＮＴｒが示されている。また、ｎ型
ウェル領域５４内には、例えば、放電回路ＨＣなどに配置される高電圧ｐ型ＭＯＳトラン
ジスタＨＶＰＴｒが示されている。図５に示すように、高電圧トランジスタＨＶＮＴｒ、
ＨＶＰＴｒは、低電圧トランジスタＬＶＮＴｒ、ＬＶＰＴｒに比べて、例えば、厚いゲー
ト絶縁膜を有している。

図６は、図５に示す各領域に供給される電圧の例を示している。消去動作、プログラム
動作、読み出し動作において、各領域に図６に示すような電圧が供給される。ここで、Ｖ
ｅｒａは、データの消去時に基板に印加される電圧、Ｖｓｓは接地電圧ＧＮＤ、ＶＤＤは
電源電圧、ＶＰＧＭはデータの書き込み時にワード線に供給される電圧である。

次に、読み出し動作を説明する。例えば、図７（ａ）に示すように、電圧供給回路６及
び制御回路５が、選択ワード線ＷＬｓ（図７（ａ）ではワード線ＷＬ６２）に繋がる転送
線ＴＳに読み出し電圧ＶＣＧＲＶを印加し、非選択ワード線ＷＬｎｓに繋がる転送線ＴＳ
にパス電圧ＶＰＡＳＳなどを印加する。ここで、読み出し電圧ＶＣＧＲＶは、後述する、
図８に示されたしきい値分布間に位置する電圧ＶＣＧ＿ＡＲ、ＶＣＧ＿ＢＲ、ＶＣＧ＿Ｃ
Ｒなどである。ワード線転送トランジスタＴＧＷのゲート電極に電圧ＶＲＤＥＣが与えら
れることにより、転送線ＴＳからワード線ＷＬに電圧ＶＲＤＥＣなどが転送される。ここ
で電圧ＶＲＤＥＣはワード線ＷＬに転送したい電圧よりもワード線転送トランジスタＴＧ
Ｗのしきい電圧以上大きい電圧である。

すなわち、読み出し動作は、制御回路５が複数のワード線ＷＬから１つの選択ワード線
ＷＬｓを選択し、選択ワード線ＷＬｓに読み出し電圧ＶＣＧＲＶを印加することにより行
われる。言い換えると、１つのページが選択されると言える。このパス電圧ＶＲＥＡＤは
全ての非選択ワード線ＷＬｎｓに同じ電圧が印加される場合に限られず、非選択ワード線
ＷＬｎｓ間で異なっていても良い。ここで、共通ソース線ＣＥＬＳＲＣに０Ｖを、ビット
線ＢＬにプリチャージ電圧を印加した後、選択トランジスタＳＤ、ＳＳをオンにする。こ
こで、メモリセルＭＣのしきい値電圧が読み出し電圧よりも高ければ、ビット線ＢＬに充
電された電圧は放電しない。この結果が、センスアンプでセンス・ラッチされ、メモリセ
ルＭＣのデータは“０”データと判断される。一方、メモリセルＭＣのしきい値電圧が読
み出し電圧よりも低ければ、ビット線ＢＬに充電された電圧が放電する。この結果が、セ
ンスアンプでセンス、ラッチされ、メモリセルＭＣのデータは“１”データと判断される
。なお、メモリセルのｐ型ウェル領域５５には０Ｖ（場合によっては正の電圧）を印加す
ることができる。

ここで、１つのメモリセルＭＣに２ビットを記憶する場合、図８（ｂ）に示すように複
数のメモリセルＭＣのしきい値は４つのしきい値分布を有する。ここで、しきい値電圧が
低い方から“Ｅ”レベル（消去状態）、“Ａ”レベル、“Ｂ”、レベル“Ｃ”レベルとす
る。メモリセルのしきい値電圧がどのしきい値分布に属するか判断するために、読み出し
電圧ＶＣＧＲＶを各しきい値分布間に設定する。

次に、書き込み動作を説明する。また、書き込み動作は、書き込み電圧を印加するプロ
グラム動作とプログラム動作後にメモリセルのしきい値電圧を確認するベリファイ動作を
有する。なお、ベリファイ動作はプログラム動作後に必ず行われる必要が無く、複数回の
プログラム動作後に１回行うなど、種々の変更が可能である。

書き込み動作は、例えば、図７（ｂ）に示すように、電圧供給回路６及び制御回路５が
、選択ワード線ＷＬｓ（図７ではワード線WL６２）に繋がる転送線ＴＳに書き込み電圧Ｖ
ＰＧＭを印加し、非選択ワード線ＷＬｎｓに繋がる転送線ＴＳにパス電圧ＶＰＡＳＳ、分
離電圧ＶＩＳＯ、緩衝電圧ＶＰＧなどを印加する。電圧の大きさの関係は、ＶＰＧＭ＞Ｖ
ＰＡＳＳ＞ＶＰＧ＞ＶＩＳＯである。ここで、分離電圧ＶＩＳＯはメモリセルＭＣのチャ
ネルが形成されない電圧である。また、パス電圧ＶＰＡＳＳは全ての非選択ワード線ＷＬ
ｎｓにおいて同じ電圧である場合に限られず、非選択ワード線ＷＬｎｓ間で異なっていて
も良い。なお、パス電圧ＶＰＡＳＳはパス電圧ＶＲＥＡＤと同じにすることができる。

ここで、ワード線転送トランジスタＴＧＷのゲート電極に電圧ＶＲＤＥＣが与えられる
ことにより、転送線ＴＳからワード線ＷＬに電圧が転送される。ここで電圧ＶＲＤＥＣは
ワード線ＷＬに転送したい電圧よりもワード線転送トランジスタＴＧＷのしきい電圧以上
大きい電圧を印加する。

分離電圧ＶＩＳＯが印加された非選択ワード線ＷＬｎｓに接続されるメモリセルにより
、ビット線ＢＬから延びるメモリセルのチャネル領域と、共通ソース線ＣＥＬＳＲＣから
延びるメモリセルＭＣのチャネル領域が分断される。緩衝電圧ＶＰＧは分離電圧ＶＩＳＯ
とパス電圧ＶＰＡＳＳ間の非選択ワード線ＷＬｎｓ、または、分離電圧ＶＩＳＯと書き込
み電圧ＶＰＧＭ間の非選択ワード線ＷＬｎｓに印加される。緩衝電圧ＶＰＧは分離電圧Ｖ
ＩＳＯとパス電圧ＶＰＡＳＳ、または、書き込み電圧ＶＰＧＭとの電位差を緩衝する。

それぞれのＮＡＮＤストリングＮＳにおいて、メモリセルＭＣは共通ソース線ＣＥＬＳ
ＲＣ側から書き込まれていく。ここで分離電圧ＶＩＳＯを選択ワード線ＷＬｓよりも共通
ソース線ＣＥＬＳＲＣ側の非選択ワード線ＷＬｎｓに印加することにより、セルフブース
トする領域を小さくすることができる。その結果、ブースト効率が向上し、メモリセルＭ
Ｃの誤書き込みが防止できる。

選択ワード線ＷＬｓに接続されるメモリセルＭＣのしきい値電圧を上昇させたい場合は
、ビット線制御回路２がビット線ＢＬの電圧を、例えば、０Ｖに設定する。その結果、ビ
ット線ＷＬｓとメモリセルＭＣのチャネルとの間の電位差が大きくなり、電荷蓄積層ＦＧ
に電荷が注入される。選択ワード線ＷＬｓに接続されるメモリセルＭＣのしきい値電圧を
上昇させたくない場合は、ビット線制御回路２がビット線ＢＬの電圧を、例えば、２．５
Ｖに設定する。その結果、メモリセルＭＣのチャネルがいわゆるセルフブーストにより上
昇する。ビット線ＷＬｓとメモリセルＭＣのチャネルとの間の電位差は小さくなり、電荷
蓄積層ＦＧに電荷は殆ど注入さない。

ベリファイ動作は、制御回路５が、複数のワード線ＷＬから１つの選択ワード線ＷＬｓ
を選択し、選択ワード線ＷＬｓにベリファイ電圧ＶＣＧＶＶを印加することにより行われ
る。言い換えると、１つのページが選択されると言える。選択ワード線ＷＬｓ以外の非選
択ワード線ＷＬｎｓには、メモリセルＭＣのしきい値電圧によらず、メモリセルＭＣをオ
ンにするパス電圧ＶＰＡＳＳが印加される。このパス電圧ＶＰＡＳＳは全ての非選択ワー
ド線ＷＬｎｓに同じ電圧が印加される場合に限られず、非選択ワード線ＷＬｎｓ間で異な
っていても良い。ここで、共通ソース線ＣＥＬＳＲＣに０Ｖを、ビット線ＢＬにプリチャ
ージ電圧を印加した後、選択トランジスタＳＤ、ＳＳをオンにする。ここで、メモリセル
ＭＣのしきい値電圧がベリファイ電圧よりも高ければ、ビット線ＢＬに充電された電圧が
放電しない。この結果が、センスアンプでセンス、ラッチされ、メモリセルＭＣのデータ
は“０”データと判断される。一方、メモリセルＭＣのしきい値電圧がベリファイ電圧よ
りも低ければ、ビット線ＢＬに充電された電圧が放電する。この結果が、センスアンプで
センス、ラッチされ、メモリセルＭＣのデータは“１”データと判断される。なお、メモ
リセルのｐ型ウェル領域５５には０Ｖ（場合によっては正の電圧）を印加することができ
る。メモリセルＭＣに所望のデータが書き込まれていない場合には、書き込み電圧ＶＰＧ
Ｍをステップアップさせて、再度書き込み動作が行われる。

ここで、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリは、書き込み動作として、電荷蓄積層ＦＧ間のカ
ップリングによるしきい値変動を低減するために、いわゆるＬＭ書き込み方式を用いるこ
とができる。このＬＭ書き込み方式を、図８を用いて説明する。

LM書き込み方式は、例えば、１つのメモリセルＭＣに２ビット（４値）のデータを記憶
する場合、下位ページと上位ページに分けて書き込みを行う方式である。まず、図８（ａ
）に示すように、下位ページのデータ書き込みにおいて、制御回路は２つのしきい値分布
を有するよう書き込み電圧ＶＰＧＭを制御する。ここで、“１”データと“０”データが
書き込まれることになる。“０”データを最終的な4値分布における、“Ａ”レベルと“
Ｂ”レベルの中間しきい値レベルであるLMレベルに割り当てられる。“１”データは消去
状態である“Ｅ”レベルに割り当てられる。また、下位ページの“ＬＭ”レベルのベリフ
ァイ動作は、ベリファイ電圧がＶＣＧ＿ＬＭＶで行われる。なお、“ＬＭ”レベルの読み
出しは、“Ｅ”レベルと“ＬＭ”レベルの間の電圧である読み出し電圧ＶＣＧ＿ＡＲで行
われる。この電圧は、“Ｅ”レベルと“ＬＭ”レベルの間の電圧である読み出し電圧と同
じにすることができる。

下位ページの書き込み後に上位ページ書き込みが行われる。図８（ｂ）に示すように上
位ページの書き込みにおいて、制御回路は４つのしきい値分布を有するよう書き込み電圧
を制御する。“Ａ”レベルは消去状態である“Ｅ”レベルからしきい値電圧を変化させ、
“Ｂ”及び“Ｃ”レベルは“LM“レベルからしきい値電圧を変化させる。これにより、4
値のしきい値分布が実現できる。なお、データは”１１“データが”Ｅ“レベルに、”０
１“データが”Ａ“レベルに、”００“データが”Ｂ“レベルに、”１０“データが”Ｃ
“レベルに割り当てられる。ここで、”＊＊“データの左側が下位ページのデータを表し
、右側が上位ページのデータを表す。また、上位ページの“Ａ”、“Ｂ”及び“Ｃ”レベ
ルのベリファイ動作は、それぞれベリファイ電圧がＶＣＧ＿ＡＶ、ＶＣＧ＿ＢＶ、ＶＣＧ
＿ＣＶ（ＶＣＧ＿ＡＶ＜ＶＣＧ＿ＢＶ＜ＶＣＧ＿ＣＶ）で行われる。

なお、本実施例は、ＬＭ書き込み方式ではなく、ＬＭレベルを生成することなく、Ｅレ
ベルからＡ乃至Ｃレベルを生成する書き込み方式に適用することも可能である。また、本
実施例は１つのメモリセルに１ビットを記憶する場合（しきい値分布がＥレベルとＡレベ
ルのみ）にも適用することが可能である。

次に、消去動作を説明する。消去動作は、電圧供給回路６及び制御回路５が基板５１に
消去電圧ＶＥＲＡを印加し、選択ワード線ＷＬｓに、例えば、０Ｖを印加する。その結果
、ワード線ＷＬｓとメモリセルＭＣのチャネルとの間の電位差が大きくなり、電荷蓄積層
ＦＧに蓄積された電荷が基板５１に引き抜かれる。メモリセルＭＣのデータを消去したく
無い場合は、ワード線を非選とし、非選択ワード線ＷＬｎｓをフローティング状態とする
。その結果、非選択ワード線ＷＬｎｓはブースト効果により上昇し、非選択ワード線ＷＬ
ｎｓとメモリセルＭＣのチャネルとの間の電位差は小さくなる。よって、電荷蓄積層ＦＧ
に蓄積された電荷は殆ど基板５１に引き抜かれない。

（電圧供給回路の例）
本実施形態に係る電圧供給回路６を、図９を用いて説明する。図９は電圧供給回路６の
ブロック図である。

図９に示すように、電圧供給回路６は、チャージポンプ回路６１と検知回路部分６２と
降圧回路部６３を有している。電圧供給回路６は、出力線として、第１乃至第３出力線Ｏ
ＵＴ１〜ＯＵＴ３を有している。電圧供給回路６で生成した電圧は第１乃至第３出力線Ｏ
ＵＴ１〜ＯＵＴ３に出力される。第１乃至第３出力線OUT１〜OUT３はドライバ７に接続さ
れている。また、チャージポンプ回路６１の動作を開始させるチャージポンプ回路イネー
ブル信号ＥＮ１を入力することができる。また、降圧回路の動作を開始させる降圧回路イ
ネーブル信号ＥＮ２を入力することができる。チャージポンプ回路イネーブル信号ＥＮ１
、及び、降圧回路イネーブル信号ＥＮ２は制御回路５より送付される。

また、チャージポンプ回路６１は２つの出力線ＯＵ、ＯＤを有している。出力線ＯＵに
は第１出力電圧Ａ−１が出力される。出力線ＯＤには第１出力電圧Ａ−１よりも小さい第
２出力電圧Ｂ−１が出力される。出力線ＯＵ、ＯＤは検知回路部分６２に接続される。

検知回路部分６２は検知回路６２１とフィルター回路６２２を有している。この検知回
路６２１とフィルター回路６２２は出力線ＯＵ、ＯＤに対してそれぞれ接続されている。
ここで、出力線ＯＵはフィルター回路６２２Ａに接続され、フィルター回路６２２Ａは第
１出力線に接続されている。すなわち、出力線ＯＵに出力された第１出力電圧Ａ−１は、
フィルター回路６２２Ａを介してノイズが除去され、第１出力線に第１出力電圧Ａとして
出力される。出力線ＯＵとフィルター回路６２２Ａの間には検知回路６２１Ａが接続され
ている。この検知回路６２１Ａは、出力線ＯＵの電圧を検知し、出力線ＯＵの第１出力電
圧Ａ−１が設定出力電圧になるように調整する機能を有する。

同様に、出力線ＯＤはフィルター回路６２２Ｂに接続され、フィルター回路６２２Ｂは
第３出力線ＯＵＴ３に接続されている。すなわち、出力線ＯＤに出力された第２出力電圧
Ｂ−１は、フィルター回路６２２Ｂを介してノイズが除去され、第３出力線ＯＵＴ３に第
２出力電圧Ｂとして出力される。出力線ＯＤとフィルター回路６２２Ｂの間には検知回路
６２１Ｂが接続されている。この検知回路６２１Ｂは、出力線ＯＤの電圧を検知し、出力
線ＯＤの第２出力電圧Ｂ−１が設定出力電圧になるように調整する機能を有する。

降圧回路６３は第３出力線ＯＵＴ３と第２出力線ＯＵＴ２に接続されている。降圧回路
６３は第３出力線ＯＵＴ３に出力された第２出力電圧Ｂを入力として、第２出力電圧Ｂを
降圧し、第３出力電圧Ｃを第２出力線ＯＵＴ２に出力する機能を有する。

以上の出力電圧の関係は、第１出力電圧Ａ＞第２出力電圧Ｂ＞第３出力電圧Ｃとなる。

次に、チャージポンプ回路６１に関して説明する。図９に示すようにチャージポンプ回
路６１にはクロックを発生させるクロック発生回路６１１と電圧生成回路６１２が配置さ
れている。

図１０（ａ）にクロック発生回路６１１の回路図の一例を示す。図１０（ａ）に示すよ
うに、クロック発生回路６１１は発振回路ＣＧＥＮと第１インバータ群ＩＮＶＧと第２イ
ンバータ群ＩＮＶＧＢを有している。発振回路ＣＧＥＮに電源電圧ＶＤＤが入力される。
また、発振回路ＣＧＥＮには制御回路５からチャージポンプ回路イネーブル信号ＥＮ１が
入力される。このチャージポンプ回路イネーブル信号ＥＮ１が入力されることにより、発
振回路ＣＧＥＮが動作する。発振回路ＣＧＥＮが動作すると、発振回路ＣＧＥＮの出力ノ
ードＮＣＬには図１０（ａ）下図に示すような、振幅が電源電圧ＶＤＤであるクロック波
形が出力される。

なお、発振回路ＣＧＥＮに入力される電圧は電源電圧ＶＤＤに限られない。設定される
出力電圧に応じて、電源電圧ＶＤＤより高い電圧が入力される場合、電源電圧ＶＤＤより
低い電圧が入力される場合もある。

この出力ノードＮＣＬに第１インバータ群ＩＮＶＧと第２インバータ群ＩＮＶＧＢが接
続されている。第１インバータ群ＩＮＶＧは偶数個のインバータを有し、第２インバータ
群ＩＮＶＧＢは奇数個のインバータを有している。その結果、第１インバータ群ＩＮＶＧ
は出力として出力ノードＮＣＬと同相のクロック信号ＣＬＫを出力する。第２インバータ
群ＩＮＶＧＢは出力として出力ノードＮＣＬと逆相のクロック信号ＣＬＫＢを出力する。
また、クロック信号ＣＬＫ、ＣＬＫＢの振幅は電源電圧ＶＤＤである。

発振回路ＣＧＥＮはクロック信号として、第１相のクロック信号ＣＬＫと第１相のクロ
ック信号と逆相のクロック信号ＣＬＫＢを出力すればよい。故に、第１インバータ群ＩＮ
ＶＧが奇数個のインバータを有し、と第２インバータ群ＩＮＶＧＢが偶数個のインバータ
を有していても良い。

図１０（ｂ）に電圧生成回路６１２の回路図の一例を示す。図１０（ｂ）を用いて電圧
生成回路６１２の回路の接続を説明する。電圧生成回路６１２は、ダイオード接続された
トランジスタＴＣ１乃至ＴＣ５が直列に接続された第１線Ｄ１Ｌと、ダイオード接続され
たトランジスタＴＣ１Ｂ乃至ＴＣ５Ｂが直列接続された第２線Ｄ１ＢＬを有している。第
１線Ｄ１Ｌと第２線Ｄ１ＢＬはそれぞれ電源電圧ＶＤＤが入力され、それぞれの端部は接
続されている。接続された端部は出力線ＯＵに接続されている。例えば、トランジスタＴ
Ｃ１乃至ＴＣ５Ｂは、ｎ型ＭＯＳトランジスタである。

第１線Ｄ１Ｌに配置されたそれぞれのトランジスタＴＣ１乃至ＴＣ５の間にはそれぞれ
キャパシタ素子ＣＣ１乃至ＣＣ４の一端が接続されている。それぞれのキャパシタ素子Ｃ
Ｃ１乃至ＣＣ４の他端にはクロック信号が入力される。ここで、第１線Ｄ１Ｌの入力端か
ら数えて奇数番目のキャパシタ素子ＣＣ１、ＣＣ３にはクロック信号ＣＬＫが入力され、
偶数番目のキャパシタ素子ＣＣ２、ＣＣ４にはクロック信号ＣＬＫＢが入力される。

第２線Ｄ１ＢＬに配置されたそれぞれのトランジスタＴＣ１Ｂ乃至ＴＣ５Ｂの間にはそ
れぞれキャパシタ素子ＣＣ１Ｂ乃至ＣＣ４Ｂの一端が接続されている。それぞれのキャパ
シタ素子ＣＣ１Ｂ乃至ＣＣ４Ｂの他端にはクロック信号が入力される。ここで、第２線Ｄ
１ＢＬの入力端から数えて奇数番目のキャパシタ素子ＣＣ１Ｂ、ＣＣ３Ｂにはクロック信
号ＣＬＫＢが入力され、偶数番目のキャパシタ素子ＣＣ２Ｂ、ＣＣ４Ｂにはクロック信号
ＣＬＫが入力される。

すなわち、キャパシタ素子ＣＣ１乃至ＣＣ４Ｂを入力端から数えた場合、第１線Ｄ１Ｌ
に接続されたキャパシタ素子ＣＣ１乃至ＣＣ４と第２線Ｄ１ＢＬに接続されたキャパシタ
素子ＣＣ１Ｂ乃至ＣＣ４Ｂの同じ位置に配置されるキャパシタ素子に入力されるクロック
信号の位相の関係は、逆になっていると言える。また、図１０（ｂ）に示した、クロック
信号ＣＬＫとクロック信号ＣＬＫＢを置き換えることもできる。

第１線Ｄ１ＬのトランジスタＴＣ３とトランジスタＣＴ４の間をノードＮＣＰ１とする
。ノードＮＣＰ１にはトランジスタＴＣ６の一端が接続されている。また、第２線Ｄ１Ｂ
ＬのトランジスタＴＣ３ＢとトランジスタＣＴ４Ｂの間をノードＮＣＰ１Ｂとする。ノー
ドＮＣＰ１ＢにはトランジスタＴＣ６Ｂの一端が接続されている。トランジスタＴＣ６の
他端とトランジスタＴＣ６Ｂの他端は出力線ＯＤに共通に接続されている。トランジスタ
ＴＣ６の制御線（ゲート電極）はレベルシフタ回路ＬＳ１に接続されている。トランジス
タＴＣ６Ｂの制御線（ゲート電極）はレベルシフタ回路ＬＳ１Ｂに接続されている。例え
ば、トランジスタＴＣ６、ＴＣ６Ｂは、ｎ型ＭＯＳトランジスタである。

レベルシフタ回路ＬＳ１にはクロック信号ＣＬＫＢと出力線ＯＵの出力電圧が入力され
る。レベルシフタ回路ＬＳ１Ｂにはクロック信号ＣＬＫと出力線ＯＵの出力電圧が入力さ
れる。

また、第１線Ｄ１Ｌ、第２線Ｄ２Ｌに配置されるトランジスタＴＣ１乃至ＴＣ５Ｂをダ
イオード接続部分において、一端にクロック信号が接続されたキャパシタ素子を用いてト
ランジスタＴＣ１乃至ＴＣ５Ｂのゲート電極を昇圧する構成にしても良い。その結果、転
送効率が向上して、チャージポンプ回路６１２を小さくすることができる。

図１０（ｃ）を用いて電圧生成回路６１２の動作を説明する。図１０（ｃ）はクロック
信号ＣＬＫ、ＣＬＫＢとノードＮＣＰ１、ＮＣＰ１Ｂの関係を示す波形図である。

第１線Ｄ１ＬのノードＮＣＰ１では、時刻ｔ１〜ｔ２において、クロック信号ＣＬＫＢ
の電圧がＨレベルになる。その結果、トランジスタＴＣ２とトランジスタＴＣ３の間の電
圧はキャパシタ素子ＣＣ３とクロック信号ＣＬＫＢの電圧がＨレベルになることにより昇
圧される。この昇圧された電圧がノードＮＣＰ１に転送され、ノードＮＣＰ１の電圧が徐
々に上昇する。この電圧が第２出力電圧Ｂ−１として出力線ＯＤに出力される。時刻ｔ２
〜ｔ３において、クロック信号ＣＬＫの電圧がＨレベルになることにより、トランジスタ
ＴＣ４がノードＮＣＰ１の電圧をキャパシタ素子ＣＣ４とクロック信号ＣＬＫにより昇圧
して次段に転送する。時刻ｔ３において、クロック信号ＣＬＫの電圧がＬレベルになるこ
とによりノードＮＣＰ１の電圧がやや低下する。

第２線Ｄ１ＢＬのノードＮＣＰ１Ｂでは、時刻ｔ１〜ｔ２において、クロック信号ＣＬ
Ｋの電圧がＬレベルに、クロック信号ＣＬＫＢの電圧がＨレベルになることにより、トラ
ンジスタＴＣ４ＢがノードＮＣＰ１Ｂの電圧をキャパシタ素子ＣＣ３Ｂとクロック信号Ｃ
ＬＫＢにより昇圧して次段に転送する。時刻ｔ２において、クロック信号ＣＬＫＢの電圧
がＬレベルになることによりノードＮＣＰ１Ｂの電圧がやや低下する。一方、時刻ｔ２〜
ｔ３において、クロック信号ＣＬＫの電圧がＨレベルになる。その結果、トランジスタＴ
Ｃ２ＢとトランジスタＴＣ３Ｂの間の電圧はキャパシタ素子ＣＣ２Ｂとクロック信号ＣＬ
Ｋの電圧がＨレベルになることにより昇圧される。この昇圧された電圧がノードＮＣＰ１
Ｂに転送され、ノードＮＣＰ１Ｂの電圧が徐々に上昇する。この電圧が第２出力電圧Ｂ−
１として出力線ＯＤに出力される。

この動作が第１線Ｄ１Ｌ、第２線Ｄ１ＢＬにおいて繰り返し行われる。また、ノードＮ
ＣＰ１はトランジスタＴＣ６を介して出力線ＯＤに接続されている。ここでトランジスタ
ＴＣ６はレベルシフタ回路ＬＳ１により制御されている。ここでレベルシフタ回路ＬＳ１
はクロック信号ＣＬＫＢの振幅を出力線ＯＵに出力された第１出力電圧Ａ−１まで増幅し
て出力する。その結果、時刻ｔ１〜ｔ２において、出力線ＯＤにノードＮＣＰ１の電圧が
出力される。また、レベルシフタ回路ＬＳ１がクロック信号ＣＬＫＢの振幅を第１出力電
圧Ａ−１まで増幅して出力することにより、第２出力電圧Ｂ−１を低下させることなく出
力線ＯＤに転送することができる。

また、ノードＮＣＰ１ＢはトランジスタＴＣ６Ｂを介して出力線ＯＤに接続されている
。ここでトランジスタＴＣ６Ｂはレベルシフタ回路ＬＳ１Ｂにより制御されている。ここ
でレベルシフタ回路ＬＳ１Ｂはクロック信号ＣＬＫの振幅を出力線ＯＵに出力された第１
出力電圧Ａ−１まで増幅して出力する。その結果、時刻ｔ２〜ｔ３において、出力線ＯＤ
にノードＮＣＰ１Ｂの電圧が出力される。また、レベルシフタ回路ＬＳ１がクロック信号
ＣＬＫＢの振幅を第１出力電圧Ａ−１まで増幅して出力することにより、ノードＮＣＰ１
Ｂの第２出力電圧Ｂ−１を低下させることなく出力線ＯＤに転送することができる。

このように、レベルシフタ回路ＬＳ１、ＬＳ１Ｂが相補に補う関係となり、ノードＮＣ
Ｐ１の電圧が低下している場合には、ノードＮＣＰ１Ｂの電圧を出力線ＯＤに出力し、ノ
ードＮＣＰ１Ｂの電圧が低下している場合には、ノードＮＣＰ１の電圧を出力線ＯＤに出
力することができる。

図１１に検知回路６２１の回路図の一例を示す。検知回路６２１は、可変抵抗素子ＲＤ
１、ＲＤ２、トランジスタＴＤ、差動増幅器ＡＭＰ１を有している。例えば、トランジス
タＴＤはｎ型ＭＯＳトランジスタである。可変抵抗素子ＲＤ１の一端は出力線ＯＤ、また
は、出力線ＯＵに接続され、他端はノードＮＤに接続されている。可変抵抗素子ＲＤ２の
一端はノードＮＤに接続され、他端はトランジスタＴＤに接続されている。トランジスタ
ＴＤの一端は可変抵抗素子ＲＤ２に接続され、他端は接地電圧に接続されている。トラン
ジスタＴＤのゲート電極（制御線）には制御回路５からチャージポンプ回路イネーブル信
号ＥＮ１が入力される。すなわち、制御回路５からチャージポンプ回路イネーブル信号Ｅ
Ｎ１が入力された時に検知回路６２１が動作する。

差動増幅器ＡＭＰ１はノードＮＤの電圧とリファレンス電圧ＶＲＥＦを比較しその結果
を検出信号ＦＬＧ１、ＦＬＧ２として出力する。ここで、検知回路６２１Ａから出力され
る検出信号を検出信号ＦＬＧ１とし、検知回路６２１Ｂから出力される検出信号を検出信
号ＦＬＧ２とする。

例えば、第１出力電圧Ａ−１を可変抵抗素子ＲＤ１、ＲＤ２（トランジスタＴＤの特性
によってはトランジスタＴＤのオン抵抗も考慮する）により分圧したノードＮＤの電圧が
リファレンス電圧ＶＲＥＦより高い場合、差動増幅器ＡＭＰ１はチャージポンプ回路６１
の動作を止める検出信号ＦＬＧ１をＨレベルとする。

検出信号ＦＬＧ１、ＦＬＧ２は図９に示す論理積回路ＡＮＤ１に入力される。例えば、
検出信号ＦＬＧ１、ＦＬＧ２の両方がＨレベルの場合、チャージポンプ回路６１の動作が
停止する。ここで、第１出力電圧Ａ−１と第２出力電圧Ｂ−１は１つの電圧生成回路６１
２で一体的に生成されている。よって、第１出力電圧Ａ−１と第２出力電圧Ｂ−１のいず
れか一方が高くなれば他方の出力電圧も高くなる。検出信号ＦＬＧ１、ＦＬＧ２の両方の
信号がＨレベルとなったときチャージポンプ回路６１を停止させることにより、第１出力
電圧Ａ−１と第２出力電圧Ｂ−１を正確に調整することができる。

図１２にフィルター回路６２２の回路図の一例を示す。フィルター回路６２２は、キャ
パシタ素子Ｃ１、Ｃ２、抵抗素子ＲＦを有している。出力線ＯＵ、または、出力線ＯＤは
抵抗素子ＲＦの一端、及び、キャパシタ素子Ｃ２の一端に接続されている。第１出力線Ｏ
ＵＴ１、または、第３出力線ＯＵＴ３は抵抗素子ＲＦの他端、及び、キャパシタ素子Ｃ１
の一端に接続されている。キャパシタ素子Ｃ１、Ｃ２の他端は接地電圧ＧＮＤに接続され
ている。また、抵抗素子ＲＦは配線を利用した抵抗素子にすることもできる。キャパシタ
素子Ｃ１、Ｃ２は配線間の絶縁膜を利用したキャパシタ素子にすることもできる。また、
キャパシタ素子Ｃ１、Ｃ２のいずれか一方は省略することができる。

出力線ＯＵ、または、出力線ＯＤから出力された第１出力電圧Ａ−１、第２出力電圧Ｂ
−１は抵抗素子ＲＦ及びキャパシタ素子Ｃ１、Ｃ２によりノイズを低減され、第１出力電
圧Ａ、第２出力電圧Ｂとして、第１出力線ＯＵＴ１、第３出力線ＯＵＴ３に出力される。

図１３に降圧回路部６３の回路図の一例を示す。降圧回路部６３は、可変抵抗素子ＲＬ
１、ＲＬ２、トランジスタＴＬ１乃至ＴＬ３、及び、差動増幅器ＡＭＰ２、を有している
。例えば、トランジスタＴＬ１はｎ型ＭＯＳトランジスタであり、トランジスタＴＬ２、
ＴＬ３はｐ型ＭＯＳトランジスタである。可変抵抗素子ＲＬ１の一端は第２出力線ＯＵＴ
２に接続され、他端はノードＮＬ１に接続されている。可変抵抗素子ＲＬ２の一端はノー
ドＮＬ１に接続され、他端はトランジスタＴＬ１に接続されている。トランジスタＴＬ１
の一端は可変抵抗素子ＲＬ２に接続され、他端は接地電圧ＧＮＤに接続されている。トラ
ンジスタＴＬ１のゲート電極（制御線）には制御回路５から降圧回路イネーブル信号ＥＮ
２が入力される。

差動増幅器ＡＭＰ２はノードＮＬ１の電圧とリファレンス電圧ＶＲＥＦを比較しその結
果をノードＮＬ２に出力する。例えば、第２出力電圧Ｂを可変抵抗素子ＲＬ１、ＲＬ２（
トランジスタＴＬ１の特性によってはトランジスタＴＬ１のオン抵抗も考慮する）により
分圧したノードＮＬ１の電圧がリファレンス電圧ＶＲＥＦより高い場合、差動増幅器ＡＭ
Ｐ２はノードＮＬ２をＨレベルとする。

ノードＮＬ２はトランジスタＴＬ２の一端とトランジスタＴＬ３のゲート電極（制御線
）に接続されている。トランジスタＴＬ２の他端、トランジスタＴＬ３の一端は第３出力
線ＯＵＴ３に接続されている。トランジスタＴＬ３の他端は第２出力線ＯＵＴ２に接続さ
れている。トランジスタＴＬ２のゲート電極（制御線）には制御回路５から降圧回路イネ
ーブル信号ＥＮ２が入力される。

ここで、制御回路５から降圧回路イネーブル信号ＥＮ２が入力された時に降圧回路部６
３が動作する。例えば、降圧回路イネーブル信号ＥＮ２がＬレベルの時、トランジスタＴ
Ｌ１がオフし、トランジスタＴＬ２がオンするため、トランジスタＴＬ３がオフする。そ
のため、第２出力線ＯＵＴ２には電圧が出力されず、降圧回路部６３は動作しない。また
、降圧回路イネーブル信号ＥＮ２がＨレベルとなった時、トランジスタＴＬ１がオンし、
トランジスタＴＬ２がオフする。トランジスタＴＬ２がオフすることにより、第２出力線
ＯＵＴ２にトランジスタＴＬ３を用いて第２出力電圧Ｂを降圧した第３出力電圧Ｃが出力
される。また、ノードＮＬ１に第２出力線ＯＵＴ２に出力された第３出力電圧Ｃを分圧し
た電圧が転送される。ノードＮＬ１とリファレンス電圧ＶＲＥＦを差動増幅器ＡＭＰ２が
比較し、その結果をトランジスタＴＬ３の制御線に出力する。差動増幅器ＡＭＰ２の出力
結果によりトランジスタＴＬ３で降圧される電圧が調整され、第３出力電圧Ｃが安定して
出力される。

（まとめ）
チャージポンプ回路６１の電圧生成回路６１２で２つの異なる第１出力電圧Ａ、第２出
力電圧Ｂを生成している。また、チャージポンプ回路６１で出力された第２出力電圧Ｂを
降圧回路部６３で降圧し、第３出力電圧Ｃを生成している。よって、本実施形態の電源供
給回路６は１つの電圧生成回路６１２で複数の出力電圧を生成することができる。その結
果、電源供給回路６の面積を縮小することができる。

（電圧供給回路の適用例：回路構成）
図１４を用いて本実施形態に係る電圧供給回路６をＮＡＮＤ型フラッシュメモリに適用
した回路の一例を説明する。本実施形態に係るＮＡＮＤ型フラッシュメモリのドライバ７
には第１乃至第３スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３が配置されている。例えば、第１乃至第３
スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３はｎ型トランジスタである。ここでスイッチ素子ＳＷ１〜Ｓ
Ｗ３の制御線は制御回路５に接続され、制御回路５がスイッチ素子ＳＷ１〜３のオン、オ
フを制御している。スイッチ素子ＳＷ１、ＳＷ３の一端（ノードＮＡ）はそれぞれ第３出
力線ＯＵＴ３に接続されている。スイッチ素子ＳＷ２の一端（ノードＮＢ）は第２出力線
ＯＵＴ２に接続されている。

スイッチ素子ＳＷ１の他端（ノードＮＡ１）はドライバ７、ビット線制御回路２、及び
ワード線制御回路３の回路素子に接続されている。例えば、回路素子はＭＯＳトランジス
タなどである。ここでＭＯＳトランジスタなどの回路素子は寄生容量及びリークパスを有
している。図１４では、寄生容量及びリークパスを総称して負荷ＬＯ１で表している。

第３出力線ＯＵＴ３に出力される第２出力電圧Ｂは４Ｖ程度の比較的高い電圧である。
そのため、第２出力電圧Ｂは、転送信号を低下させないように比較的高い電圧が必要とさ
れる、クロック信号を転送するトランジスタや、レベルシフタ回路に配置されるトランジ
スタなど多くの回路素子に用いられる。

また、第１出力線ＯＵＴ１はドライバ７、ビット線制御回路２、及びワード線制御回路
３の回路素子（ノードＮＣ）に接続されている。第１出力線ＯＵＴ１に出力される第１出
力電圧Ａは７Ｖ程度の高い電圧である。そのため、第１出力電圧Ａは、クロック信号を転
送するトランジスタの制御に用いられる第２出力電圧Ｂを転送するＭＯＳトランジスタの
制御信号などに用いられる。そのため、第１出力線ＯＵＴ１にはスイッチ素子ＳＷを介さ
ずに回路素子などに接続されている。第１出力電圧ＡをＭＯＳトランジスタの制御信号な
どに用いることにより、第２出力電圧Ｂを低下させることなく転送することができる。ま
た、ＭＯＳトランジスタなどの回路素子は寄生容量及びリークパスを有している。図１４
では、寄生容量及びリークパスを総称して負荷ＬＯ４で表している。

スイッチ素子ＳＷ２の他端（ノードＮＢ１）はワード線制御回路３のワード線転送トラ
ンジスタＴＧＷのゲート電極に接続されている。すなわち、第２出力電圧Ｂは、３Ｖ程度
の電圧であり、第２出力電圧Ｂほど高い電圧を必要としない、電圧ＶＲＤＥＣの初期充電
に用いることができる。

また、外部から入力される電圧が１．８Ｖと低い場合、１．８Ｖで駆動させるＭＯＳト
ランジスタが配置される。１．８Ｖで駆動させるＭＯＳトランジスタの制御線印加される
電圧は第２出力電圧Ｂでは高すぎる場合がある。ゆえに、第２出力電圧Ｂよりも低い第３
出力電圧Ｃを用いることにより、１．８Ｖで駆動させるＭＯＳトランジスタのリーク電流
を抑えることができる。また、ＭＯＳトランジスタＬＴＲを第２出力電圧Ｂで駆動させる
と、ＭＯＳトランジスタＬＴＲのゲート長を長くするなどの制約が生じてくる。そこで、
第２出力電圧Ｂより低く、後述する第４出力電圧Ｄより高い、第３出力電圧Ｃを用いるこ
とにより、ＭＯＳトランジスタＬＴＲのゲート長を長くする必要がない。よって、回路面
積を縮小することができる。なお、図１４では、ノードＮＢ１に接続される寄生容量及び
リークパスを総称して負荷ＬＯ２で表している。

スイッチ素子ＳＷ３の他端は降圧回路６３７に接続されている。降圧回路６３７の出力
はノードＮＡ２に接続されている。降圧回路６３７には、降圧回路の動作を開始させる降
圧回路イネーブル信号ＥＮ３を入力することができる。降圧回路イネーブル信号ＥＮ３は
制御回路５より送付される。この降圧回路６３７は図１３と同じ回路構成にすることがで
きる。図１３において降圧回路イネーブル信号ＥＮ２が降圧回路イネーブル信号ＥＮ３と
なる。第２出力線ＯＵＴ２はノードＮＡ２になる。第３出力線ＯＵＴ３は第２出力線ＯＵ
Ｔ２になる。

降圧回路６３７は第２出力電圧Ｂを第４出力電圧Ｄに降圧し、ノードＮＡ２に出力する
。第４出力電圧Ｄは電源電圧ＶＤＤよりも小さい電圧である。なお、出力電圧の関係は、
第１出力電圧Ａ＞第２出力電圧Ｂ＞第３出力電圧Ｃ＞第４出力電圧Ｄとなる。ノードＮＡ
２は、例えば、ワード線制御回路３の転送線ＴＳに接続されている。すなわち、第４出力
電圧Ｄは分離電圧ＶＩＳＯ、読み出し電圧ＶＣＧＲＶ（例えば、電圧ＶＣＧ＿ＡＲ）など
の１Ｖ程度の低い電圧に用いることができる。図１４では、ノードＮＡ２に接続される寄
生容量及びリークパスを総称して負荷ＬＯ３で表している。

また、ノードＮＡ、ノードＮＢ１に放電回路ＨＣ１、ＨＣ２が接続されている。ノード
ＮＡ２に放電回路ＨＣ３が接続されている。また、ノードＮＣに放電回路ＨＣ４が接続さ
れている。

図１５に放電回路の回路図の一例を示す。放電回路ＨＣ１、ＨＣ２、ＨＣ４は、トラン
ジスタＴＨＣを有している。例えば、トランジスタＴＨＣはｐ型ＭＯＳトランジスタであ
る。トランジスタＴＨＣの一端は電源電圧ＶＤＤに接続され、他端はノードＮＡ、ＮＢ１
に接続されている。トランジスタＴＨＣのゲート電極（制御線）は制御回路５に接続され
ており、制御回路５の制御によりノードＮＡ、ＮＢ１、ＮＣの電圧を電源電圧ＶＤＤに降
圧する。

放電回路ＨＣ３は、トランジスタＴＨＣを有している。例えば、トランジスタＴＨＣは
ｎ型ＭＯＳトランジスタである。トランジスタＴＨＣの一端は接地電圧ＧＮＤに接続され
、他端はノードＮＡ２に接続されている。トランジスタＴＨＣのゲート電極（制御線）は
制御回路５に接続されており、制御回路５の制御によりノードＮＢ１の電圧を接地電圧Ｇ
ＮＤに降圧する。

第４出力電圧Ｄは電源電圧ＶＤＤよりも小さい電圧であるため、ノードＮＡ２の電圧は
接地電圧ＧＮＤに降圧する。一方、ノードＮＡ、ＮＢ１、スイッチ素子ＳＷ２を介して接
続されるノードＮＢは、電源供給回路６に接続されている。そのため、ノードＮＡ、ＮＢ
１を接地電圧ＧＮＤに降圧すると、電源供給回路６に貫通電流が流れる可能性がある。そ
のため、ノードＮＡ、ＮＢ１は電源電圧ＶＤＤに放電する。

第２出力電圧Ｂは半導体素子の広い範囲に、かつ、多くの回路素子に用いられる。その
ため、ノードＮＡ１に放電回路ＨＣを接続することは困難である。そこで、ノードＮＡに
放電回路ＨＣ１を接続し、スイッチ素子ＳＷ１の制御を工夫することにより、ノードＮＡ
１を降圧させている。その結果、１つの放電回路ＨＣ１で多くの回路素子を一括して放電
することができる。
また、第３出力電圧Ｃ及び第４出力電圧Ｄを用いる回路素子は一定の範囲に集約されて
いる。また、第３出力電圧Ｃ及び第４出力電圧Ｄを用いる回路素子は限られている。その
ため、放電回路ＨＣ２、ＨＣ３をノードＮＢ１、ＮＡ２に接続することができる。放電回
路ＨＣ２、ＨＣ３、ＨＣ４は複数個配置することもできる。

（電圧供給回路の適用例：動作）
図１６に本実施形態に係る電圧供給回路６をＮＡＮＤ型フラッシュメモリに適用した時
の動作の一例を説明する。図１６の上図は各ノードの電位を示し、下図は制御回路５から
スイッチ素子ＳＷの制御線への信号、イネーブル信号ＥＮの波形を示している。また、縦
軸は電圧であり横軸は時間である。電源供給回路６が動作していない状態において、制御
回路５はノードＮＡ、ＮＡ１、ＮＢ、ＮＢ１、ＮＣに電源電圧ＶＤＤを与え、ノードＮＡ
２に接地電圧ＧＮＤを与えている。なお、以下の説明では「信号が送付される」は信号線
がＬレベルからＨレベル、または、ＨレベルからＬレベルに変化することを意味している
。

まず、時刻ｔ０において、チャージポンプ回路イネーブル信号ＥＮ１が制御回路５から
電圧供給回路６に送付される。電圧供給回路６の発振回路ＣＧＥＮ、検知回路６２１が動
作し、第１出力電圧Ａ、第２出力電圧Ｂを生成する。電圧供給回路６から、第１出力線Ｏ
ＵＴ１に第１出力電圧Ａが出力され、ノードＮＣが第１出力電圧Ａに上昇する。同様に、
電圧供給回路６から、第３出力線ＯＵＴ３に第２出力電圧Ｂが出力され、ノードＮＡが第
２出力電圧Ｂに上昇する。この時、スイッチ素子ＳＷは全てオフしているので、ノードＮ
Ａ１は電源電圧ＶＤＤを維持し、ノードＮＡ２は接地電圧ＧＮＤを維持する。また、制御
回路５は降圧回路イネーブル信号ＥＮ２をＬレベルにしているので、第３出力電圧Ｃは生
成されていない。よって、ノードＮＢ１は電源電圧ＶＤＤを維持する。

次に、時刻ｔ１において、降圧回路イネーブル信号ＥＮ２が制御回路５から電圧供給回
路６に送付される。電圧供給回路６は降圧回路イネーブル信号ＥＮ２を受けると、降圧回
路部６３が動作し、第３出力電圧Ｃを生成する。電圧供給回路６から、第２出力線ＯＵＴ
２に第３出力電圧Ｃが出力され、ノードＮＢが第３出力電圧Ｃに上昇する。この時、スイ
ッチ素子ＳＷは全てオフしているので、ノードＮＡ１は電源電圧ＶＤＤを維持し、ノード
ＮＡ２は接地電圧ＧＮＤを維持し、ノードＮＢ１は電源電圧ＶＤＤを維持する。

次に、時刻ｔ２において、制御回路５からスイッチ素子ＳＷ１に、スイッチ素子ＳＷ１
をオンするように信号が送付される。その結果、ノードＮＡ１が第２出力電圧Ｂに上昇す
る。ここで、ノードＮＣに第１出力電圧Ａが、ノードＮＡ１が第２出力電圧Ｂに上昇する
ことにより、クロック信号を転送するトランジスタや、レベルシフタ回路に配置されるト
ランジスタなどが動作し、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて書き込み動作などの準備が行わ
れる。

次に、書き込み動作などの準備が完了間近である時刻ｔ３において、制御回路５からス
イッチ素子ＳＷ２に、スイッチ素子ＳＷ２をオンするように信号が送付される。その結果
、ノードＮＢ２が第３出力電圧Ｃに上昇する。例えば、ワード線転送トランジスタＴＧＷ
のゲート電極に電圧ＶＲＤＥＣが与えられることにより、転送線ＴＳからワード線ＷＬに
電圧を転送する準備が行われる。

このように、半導体装置が書き込み動作などの準備を行っている間はスイッチ素子ＳＷ
２、ＳＷ３をオフしておくことにより、負荷ＬＯ２、ＬＯ３に電圧が供給されることが無
く、消費電流を減らすことができる。

なお、時刻ｔ３において、スイッチ素子ＳＷ２に負荷ＬＯ２が接続されることになり、
電源供給回路６に加わる負荷が増大する。その結果、ノードＮＡ、ＮＡ１、ＮＢ、ＮＣの
電圧が一時的に低下する。

次に、時刻ｔ４において、第３出力電圧Ｃが回路素子に供給され、転送線ＴＳからワー
ド線ＷＬに電圧を転送する準備が完了する。制御回路５からスイッチ素子ＳＷ３に、スイ
ッチ素子ＳＷ３をオンするように信号が送付される。同時に、制御回路５から降圧回路６
３７に降圧回路イネーブル信号ＥＮ３信号が送付され、降圧回路６３７が動作する。その
結果、ノードＮＡ２が第４出力電圧Ｄに上昇する。それぞれのワード線ＷＬに分離電圧Ｖ
ＩＳＯや読み出し電圧ＶＣＧＲＶなどが供給され、書き込み動作や読み出し動作が実行さ
れる。

なお、時刻ｔ４において、スイッチ素子ＳＷ３に負荷ＬＯ３が接続されることになり、
電源供給回路６に加わる負荷が増大する。その結果、ノードＮＡ、ＮＡ１、ＮＢ、ＮＢ１
、ＮＣの電圧が一時的に低下する。ここで、時刻ｔ４におけるノードＮＡ、ＮＡ１、ＮＣ
の電圧の低下量は、時刻ｔ３におけるノードＮＡ、ＮＡ１、ＮＢ、ＮＣの電圧の低下量よ
りも小さい。これは、第４出力電圧Ｄが第３出力電圧Ｃに比べて小さいため、電圧供給回
路６が発生させる電荷が少ないからである。

次に、時刻ｔ４からｔ５にかけて、メモリセルＭＣへのデータ書き込み、メモリセルＭ
Ｃからデータ読み出しなどが行われる。時刻ｔ５において、書き込み動作などが完了する
と、制御回路５はスイッチ素子ＳＷ２、ＳＷ３をオフするように制御信号を供給する。同
時に、制御回路５は降圧回路６３７の動作を停止するように、降圧回路イネーブル信号Ｅ
Ｎ３をＬレベルにする。また、制御回路５は放電回路ＨＣ２、ＨＣ３にノードＮＢ１、Ｎ
Ａ２を放電するように信号を送付する。その結果、ノードＮＢ１が電源電圧ＶＤＤに放電
され、ノードＮＡ２が接地電圧ＧＮＤに放電される。

なお、スイッチ素子ＳＷ３をオンした状態で放電回路ＨＣ３を動作させてしまうと、ノ
ードＮＡがスイッチＳＷ３を介して放電回路ＨＣ３に接続されてしまう。その結果、貫通
電流が流れ消費電流が増大してしまう。よって、スイッチ素子ＳＷ３はチャージポンプ回
路６１の動作を停止、及び、スイッチ素子ＳＷ１をオフするより前にオフすることが好ま
しい。

次に、時刻ｔ６において、制御回路５は降圧回路イネーブル信号ＥＮ２をＬレベルにす
る。その結果、降圧回路部６３の動作が停止され、第３出力電圧Ｃの出力が停止する。そ
のため、ノードＮＢが電源電圧ＶＤＤに低下する。なお、貫通電流が流れるため、チャー
ジポンプ回路６１の動作を停止する前に、降圧回路部６３の動作を停止させる方が好まし
い。

次に、時刻ｔ７において、制御回路５はチャージポンプ回路イネーブル信号ＥＮ１をＬ
レベルにする。その結果、チャージポンプ回路６１の動作が停止され、第１出力電圧Ａ、
第２出力電圧Ｂの出力が停止する。この時、制御回路５は放電回路ＨＣ１、ＨＣ４にノー
ドＮＡ、ＮＡ１、ＮＣを放電するように信号を送付する。ここで、スイッチ素子ＳＷ１は
オンしているためノードＮＡ１はスイッチ素子ＳＷ１を介して放電回路ＨＣ１により電源
電圧ＶＤＤに放電する。

次に、時刻ｔ８において、ノードＮＡ、ＮＡ１がほぼ電源電圧ＶＤＤになると、制御回
路５はスイッチ素子ＳＷ１をオフするように信号を送付する。その結果、電源供給回路６
の動作を停止する。

（電圧供給回路の適用例：効果）
以上のように電源供給回路６を図１６のように動作させることにより、以下の効果が得
られる。

第３出力線ＯＵＴ３にスイッチ素子ＳＷ１を設け、第２出力線ＯＵＴ２にスイッチ素子
ＳＷ２を設け、制御回路５はスイッチ素子ＳＷ１とスイッチ素子ＳＷ２を異なる時間で動
作させている。その結果、電源供給回路６のチャージポンプ回路６１に加わる負荷を分散
させることができる。

さらに、第４出力電圧Ｄを生成するために、第３出力線ＯＵＴ３にスイッチ素子ＳＷ３
を設け、制御回路５はスイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷ３を異なる時間で動作させている。その
結果、さらに電源供給回路６のチャージポンプ回路６１に加わる負荷を分散させることが
できる。

チャージポンプ回路６１の負荷が減るため、チャージポンプ回路６１の出力を小さくす
ることができる。その結果、チャージポンプ回路６１に配置されたトランジスタＣＰ、キ
ャパシタ素子ＣＣの大きさを小さくすることができ、半導体装置を小さくすることができ
る。

また、チャージポンプ回路６１の出力を小さくすることができると、いわゆるリップル
が低減する。特に第４出力電圧Ｄは小さい電圧であり、リップルが大きいとメモリセルＭ
Ｃにデータを誤書き込み、メモリセルＭＣのデータを誤読み出しする可能性が大きくなる
。その結果、メモリセルＭＣに記憶されるデータの信頼性を向上させることができる。

また、スイッチ素子ＳＷ１をオンさせてからスイッチ素子ＳＷ２をオンさせるまでの時
間に、第１出力電圧Ａ及び第２出力電圧Ｂを用いて回路動作の準備を行うことができる。
例えば、ロジック回路による演算処理やビット線ＢＬの電圧安定化などである。これらの
動作には第３出力電圧Ｃや第４出力電圧Ｄは不要である。

言い換えれば、スイッチ素子ＳＷ２、ＳＷ３は時刻ｔ２にオンさせる必要はない。すな
わち、回路動作の準備期間の間にスイッチ素子ＳＷ２、ＳＷ３をオンさせれば回路動作に
遅延は生じない。その結果、回路動作を遅延させることなくチャージポンプ回路６１の負
荷を分散させることが可能となる。

また、スイッチ素子ＳＷ１をオンした状態で放電回路ＨＣ１することにより、ノードＮ
Ａ１を放電することができる。ここで、放電回路ＨＣをノードＮＡ１に接続することは、
回路レイアウト上困難である。よって、ノードＮＡ１の第２出力電圧ＢをノードＮＡに接
続された放電回路ＨＣ１で一括して放電することにより、回路レイアウトを容易にしてい
る。

また、ノードＮＢ１に放電回路ＨＣ２を配置することは回路レイアウト上比較的容易で
ある。第２スイッチ素子ＳＷ２をオフした後に、放電回路ＨＣ２を動作させ、その後に第
１スイッチ素子ＳＷ１をオフし、放電回路ＨＣ１を動作させる。その結果、放電回路ＨＣ
１と放電回路ＨＣ２の放電タイミングをずらすことができる。よって、放電回路ＨＣによ
る電源電圧ＶＤＤへの放電を分散させることができ、回路動作を安定化することができる
。

また、スイッチ素子ＳＷはノードに与える電圧が大きい順にオンしている。例えば、ス
イッチＳＷ１がオンしノードＮＡ１に第２出力電圧Ｂを与えてから、スイッチＳＷ２がオ
ンしノードＮＢ１に第３出力電圧Ｃを与えて、スイッチＳＷ３がオンしノードＮＡ２に第
４出力電圧Ｄを与えてする。ここで、スイッチＳＷがオンすると負荷ＬＯが増えるため、
電源供給回路６から出力される電圧が低下する。電源供給回路６から出力される電圧が回
路素子の動作電圧を下回ると、回路素子が誤動する可能性がある。特に、多くの電荷を必
要とする高い電圧に負荷を接続する場合、電源供給回路６から出力される電圧の低下が大
きい。

本実施形態では、スイッチ素子ＳＷは電圧が大きい出力線から負荷に接続している。そ
のため、電源供給回路６から出力される電圧の低下を小さくすることができる。よって、
回路素子の誤動作を防止することができる。

また、第４出力電圧Ｄは電圧供給回路６の中で生成するのではなく、電圧供給回路６か
ら出力した第２出力電圧Ｂをドライバ７の中に配置された降圧回路６３７を用いて生成し
ている。ここで、第４出力電圧Ｄは使用される回路が限られている。そこで、使用される
回路に近い部分で降圧回路６３７を用いて生成することにより、電圧降下を小さくするこ
とができ、使用される回路に正確な電圧を供給することができる。

一方、第３出力電圧Ｃは電圧供給回路６の中で降圧回路６３を用いて生成している。こ
の第３出力電圧Ｃは半導体装置中で広く使用される電圧である。すなわち、電圧供給回路
６の中で一括して生成した方が効率がよい。

すなわち、汎用的に使用される第３出力電圧Ｃを電圧供給回路６の中で生成し、特殊用
途に用いられる第４出力電圧Ｄを使用される回路の近くで生成することにより、電圧生成
の効率化を図っている。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
。

１…メモリセルアレイ、２…ビット線制御回路、３…ワード線制御回路、５…制御回路
、６…電圧供給回路、７…ドライバ、ＭＣ…メモリセル、ＷＬ…ワード線、ＢＬ…ビット
線、６１…チャージポンプ回路、６２…検知回路部分、６３…降圧回路部、ＨＣ１、ＨＣ
２、ＨＣ３…放電回路。

Claims (6)

1. チャージポンプ回路と、第１出力線と、第２出力線とを有する、電圧供給回路と、
   前記第１出力線に接続される第１スイッチ素子と、
   前記第２出力線に接続される第２スイッチ素子と、
   制御回路と
   を具備し、
   前記電圧供給回路は前記第１出力線に第１電圧を出力し、前記第２出力線に前記第１電
   圧と異なる第２電圧を出力し、前記制御回路は、異なる時間で前記第１スイッチ素子と前
   記第２スイッチ素子をオンさせることを特徴とする半導体装置。
2. 前記電圧供給回路は、第１降圧回路を更に有し、
   前記第１出力線は前記チャージポンプ回路から前記第１降圧回路を介さずに接続され、
   前記第２出力線は前記チャージポンプ回路から前記第１降圧回路を介して接続されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体記憶装置。
3. 一端が前記第１出力線に接続される第３スイッチ素子と、
   前記第３スイッチ素子の他端接続された第２降圧回路とを更に具備し、
   前記第２降圧回路は、前記第１出力電圧を前記第２電圧よりも低い第３電圧に降圧し、
   前記制御回路は、異なる時間で前記第１スイッチ素子と前記第２スイッチ素子と前記第
   ３スイッチ素子をオンさせることを特徴とする請求項２に記載の半導体記憶装置。
4. 前記制御回路は、前記第１スイッチ素子をオンしてから、前記第２スイッチ素子をオン
   し、
   前記第２スイッチ素子をオンしてから、前記第３スイッチをオンすることを特徴とする
   請求項３に記載の半導体記憶装置。
5. 前記制御回路は前記電圧供給回路に、第１信号を送付し、その後、前記制御回路は前記
   電圧供給回路に第２信号を送付し、
   前記チャージポンプ回路は前記第１信号により動作し始め、前記第１降圧回路は前記第
   ２信号により動作し始めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体記
   憶装置。
6. 前記電圧供給回路と前記第１スイッチ素子との間に放電回路が接続され、
   前記制御回路は、前記第２スイッチ素子オフした後に、前記放電回路を動作させ、前記
   放電回路を動作させた後に前記第１スイッチ素子をオフすることを特徴とする請求項１乃
   至５のいずれかの半導体記憶装置。

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