JP2016170847A - 半導体集積回路装置及びそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】非選択メモリーセルに流れるリーク電流の影響を低減して、メモリーセルに記憶されているデータを正確に読み出すことができる半導体集積回路装置を提供する。【解決手段】データを記憶するトランジスターを含むメモリーセルと、少なくとも１つのリファレンスセルと、コントロールゲートに駆動電位が印加された少なくとも１つのリファレンスセルのトランジスターに流れる電流に基づいて判定電流を生成し、コントロールゲートに駆動電位が印加されたメモリーセルのトランジスターに流れる電流を判定電流と比較することにより、メモリーセルに記憶されているデータを読み出すデータ読み出し回路７１と、少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、データ読み出し回路７１に供給される高電位側の電源電位よりも高い駆動電位を生成する駆動電位生成回路３０とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、フラッシュメモリーやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の電気的に書き換え可能な不揮発性メモリーを内蔵した半導体集積回路装置に関する。さらに、本発明は、そのような半導体集積回路装置を用いた電子機器等に関する。

近年においては、フラッシュメモリーやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の電気的に書き換え可能な不揮発性メモリーが広く普及している。そのような不揮発性メモリーにおいて、プログラム（データの書き込み）が行われて閾値電圧が高い状態のメモリーセルに記憶されているデータを読み出す際に、比較の対象となる判定電流を小さい値に設定することが行われている。

関連する技術として、特許文献１には、メモリー素子からの読み出し信号と基準信号とを比較することによってメモリー情報を識別する不揮発性半導体メモリー装置において、ライトベリファイモードにおいてメモリー素子からデータを読み出す際に、基準信号の値を通常の読み出し動作の読み出し時の基準信号の値よりも自動的に所定値だけ高くすることが開示されている。即ち、ライトベリファイモードにおいては、比較の対象となる判定電流が通常の読み出し時におけるよりも小さい値に設定されるので、メモリー素子の記憶保持に対する高い信頼性が確保される。

また、特許文献２には、ＥＥＰＲＯＭのベリファイを行う場合のリファレンスレベルを厳密に設定できる不揮発性半導体記憶装置が開示されている。この不揮発性半導体記憶装置においては、書き込みベリファイ時に、メモリーセルのゲート電圧がリファレンスセルのゲート電圧よりも相対的に高くなるように設定される。それにより、書き込みベリファイ時には、通常の読み出し時におけるよりも厳しい判定がされる。

さらに、特許文献３には、リード時に比べてプログラムベリファイ時のリファレンス・トランジスターの電流駆動力を低くすることにより、メモリーセルのトランジスターに書き込まれたデータ"０"と判定する基準を厳しくして、フローティングゲートへの十分な電荷量の注入を確実にすることが開示されている。

特開昭５９−１０４７９６号公報（特許請求の範囲、第５図） 特開平１１−３０６７８５号公報（段落０００８、００１５） 特開平５−３６２８８号公報（段落００２３）

このように、特許文献１〜３においては、プログラムベリファイ時に、プログラムが行われて閾値電圧が高い状態のメモリーセルに記憶されているデータを読み出す際の判定基準が、通常の読み出し時におけるよりも厳しく設定される。しかしながら、過消去等により非選択メモリーセルに流れるリーク電流が大きくなると、比較の対象となる判定電流の大きさに近付いて、書き込み状態のメモリーセルに記憶されているデータを読み出す際に正常な判定ができなくなるおそれがある。

そこで、上記の点に鑑み、本発明の第１の目的は、非選択メモリーセルに流れるリーク電流の影響を低減して、メモリーセルに記憶されているデータを正確に読み出すことができる半導体集積回路装置を提供することである。また、本発明の第２の目的は、そのような半導体集積回路装置を用いた電子機器等を提供することである。

以上の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の１つの観点に係る半導体集積回路装置は、フローティングゲートに蓄積される電荷に応じてデータを記憶するトランジスターを含むメモリーセルと、フローティングゲートを有するトランジスターを含む少なくとも１つのリファレンスセルと、コントロールゲートに駆動電位が印加された少なくとも１つのリファレンスセルのトランジスターに流れる電流に基づいて判定電流を生成し、コントロールゲートに駆動電位が印加されたメモリーセルのトランジスターに流れる電流を判定電流と比較することにより、メモリーセルに記憶されているデータを読み出すデータ読み出し回路と、少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、データ読み出し回路に供給される高電位側の電源電位よりも高い駆動電位を生成する駆動電位生成回路とを備える。

本発明の１つの観点によれば、少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、メモリーセル及びリファレンスセルのトランジスターのコントロールゲートに、データ読み出し回路に供給される高電位側の電源電位よりも高い駆動電位が共通に印加される。従って、メモリーセル及びリファレンスセルに供給される駆動電位を別個に生成する必要がない。また、メモリーセル及びリファレンスセルに流れる電流が大きくなるので、非選択メモリーセルに流れるリーク電流の影響を低減して、メモリーセルに記憶されているデータを正確に読み出すことができる。加えて、メモリーセルのベリファイにおいて、さらに厳しい判定基準を適用することも可能になる。

ここで、データ読み出し回路が、書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、１つのリファレンスセルに流れる電流に対する判定電流の比の値を読み出しモードにおけるよりも大きくしても良い。それにより、書き込み状態のメモリーセルをベリファイする際に、リファレンスセルに流れる電流に基づいて生成される判定電流を増加させて、非選択メモリーセルに流れるリーク電流の影響を低減することができる。

また、駆動電位生成回路が、少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、データ読み出し回路に供給される電源電圧を昇圧して駆動電位を生成する昇圧回路を含むようにしても良い。それにより、半導体集積回路装置に供給される電源電圧の種類を増加させることなく、データ読み出し回路に供給される高電位側の電源電位よりも高い駆動電位を生成することができる。

あるいは、駆動電位生成回路が、少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、データ読み出し回路に供給される電源電圧よりも大きい電源電圧を降圧して駆動電位を生成する降圧回路を含むようにしても良い。それにより、データ読み出し回路に供給される高電位側の電源電位よりも高い駆動電位を、参照電位に基づいて正確に生成することができる。

以上において、少なくとも１つのリファレンスセルが、第１の閾値電圧を有するトランジスターを含む第１のリファレンスセルと、第１の閾値電圧よりも大きい第２の閾値電圧を有するトランジスターを含む第２のリファレンスセルとを含み、データ読み出し回路が、第１のリファレンスセルに流れる電流に比例する電流を供給する第１のカレントミラー回路と、第２のリファレンスセルに流れる電流に比例する電流を供給する第２のカレントミラー回路とを含み、読み出しモードにおいて、メモリーセルに流れる電流を、第１のカレントミラー回路から供給される電流と第２のカレントミラー回路から供給される電流との和である判定電流と比較するようにしても良い。

それにより、データ読み出し回路は、読み出しモードにおいて、メモリーセルに記憶されているデータを読み出す際に比較の対象となる判定電流を、第１のリファレンスセルに流れる電流と第２のリファレンスセルに流れる電流とに基づいて適切に設定することができる。

その場合に、データ読み出し回路が、第２のカレントミラー回路を動作又は停止させるスイッチ回路をさらに含み、書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、メモリーセルに流れる電流を、第１のカレントミラー回路から供給される電流と比較するようにしても良い。それにより、データ読み出し回路は、読み出しモードと、書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードとにおいて、判定電流を変更することができる。

本発明の１つの観点に係る電子機器は、上記いずれかの半導体集積回路装置を備える。それにより、非選択メモリーセルに流れるリーク電流の影響を低減して、メモリーセルに記憶されているデータを正確に読み出すことができる電子機器を提供することができる。

本発明の一実施形態における不揮発性メモリーの構成例を示すブロック図。 図１に示す駆動電位生成回路及びメモリーセルアレイの構成例を示す回路図。 図１に示す駆動電位生成回路に含まれている昇圧回路の構成例を示す回路図。 図３に示す昇圧回路における各部の電圧波形を示す波形図。 図１に示す駆動電位生成回路に含まれている降圧回路の構成例を示す回路図。 図１に示すデータ読み出し回路及びその周辺の構成例を示す回路図。 非選択セルに流れるリーク電流が与える影響を説明するための図。 図６に示すデータ読み出し回路における判定レベルの設定例を示す図。 本発明の一実施形態に係る電子機器の構成例を示すブロック図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
＜不揮発性メモリー＞
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体集積回路装置に内蔵された不揮発性メモリーの構成例を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る半導体集積回路装置は、フラッシュメモリーやＥＥＰＲＯＭ等の電気的に書き換え可能な不揮発性メモリーのみを内蔵しても良いし、不揮発性メモリーに加えて、所定の機能を有する回路ブロック又はＣＰＵ（中央演算装置）等の機能回路を内蔵しても良い。以下においては、不揮発性メモリーの一例として、フラッシュメモリーについて説明する。

図１に示すように、この不揮発性メモリーは、メモリーセルアレイ１０と、電源回路２０と、駆動電位生成回路３０と、ワード線駆動回路４０と、ソース線駆動回路５０と、スイッチ回路６０と、メモリー制御回路７０とを含んでいる。メモリー制御回路７０は、メモリーセルアレイ１０に含まれている複数のメモリーセルに消去動作、書き込み動作、又は、読み出し動作を行わせるように、電源回路２０〜スイッチ回路６０を制御する。

メモリーセルアレイ１０の複数のメモリーセルは、ｍ行ｎ列のマトリックス状に配置されている（ｍ及びｎは、２以上の整数）。例えば、メモリーセルアレイ１０は、２０４８行のメモリーセルを含んでいる。また、１行のメモリーセルは、１０２４個のメモリーセルを含み、１２８個の８ビットデータを記憶することができる。

また、メモリーセルアレイ１０は、複数のワード線ＷＬ０、ＷＬ１、・・・、ＷＬｍと、複数のソース線ＳＬ０、ＳＬ１、・・・、ＳＬｍと、複数のビット線ＢＬ０、ＢＬ１、・・・、ＢＬｎとを含んでいる。それらのワード線の各々は、それぞれの行に配置された複数のメモリーセルに接続されている。また、それらのビット線の各々は、それぞれの列に配置された複数のメモリーセルに接続されている。

電源回路２０には、例えば、基準電源電位ＶＳＳと、データ消去及びデータ書き込み用の高電源電位ＶＰＰと、ロジック回路用のロジック電源電位ＶＤＤとが、外部から供給される。あるいは、電源回路２０は、外部から供給される複数の電源電位の内の１つの電源電位を昇圧又は降圧することにより、他の電源電位を生成しても良い。

基準電源電位ＶＳＳは、他の電位に対して相対的な基準となる基準電位であり、以下においては、基準電源電位ＶＳＳが接地電位（０Ｖ）である場合について説明する。高電源電位ＶＰＰは、基準電源電位ＶＳＳよりも高い所定の電位であり、例えば、５Ｖ〜１０Ｖ程度である。ロジック電源電位ＶＤＤは、基準電源電位ＶＳＳよりも高く高電源電位ＶＰＰよりも低い電位であり、例えば、１．２Ｖ〜１．８Ｖ程度である。ロジック電源電位ＶＤＤは、半導体集積回路装置において不揮発性メモリーと共に使用される機能回路の電源電位と共用されても良い。

電源回路２０は、ロジック電源電位ＶＤＤをメモリー制御回路７０に供給すると共に、メモリー制御回路７０の制御の下で、高電源電位ＶＰＰ及びロジック電源電位ＶＤＤを、必要に応じて不揮発性メモリーの各部に供給する。図１においては、電源回路２０から駆動電位生成回路３０に供給される電源電位がワード線電源電位ＶＷＬとして示されており、電源回路２０からソース線駆動回路５０に供給される電源電位がソース線電源電位ＶＳＬとして示されている。

例えば、メモリーセルを消去状態にする消去モードにおいて、電源回路２０は、高電源電位ＶＰＰを駆動電位生成回路３０及びソース線駆動回路５０に供給する。駆動電位生成回路３０は、高電源電位ＶＰＰをワード線駆動回路４０に供給する。

メモリーセルにデータを書き込む書き込みモードにおいて、電源回路２０は、高電源電位ＶＰＰを駆動電位生成回路３０及びソース線駆動回路５０に供給する。駆動電位生成回路３０は、高電源電位ＶＰＰをワード線駆動回路４０に供給する。

メモリーセルからデータを読み出す読み出しモードにおいて、電源回路２０は、ロジック電源電位ＶＤＤを駆動電位生成回路３０及びソース線駆動回路５０に供給する。駆動電位生成回路３０は、データ読み出し回路７１に供給される高電位側の電源電位（ロジック電源電位ＶＤＤ）よりも高い駆動電位（例えば、駆動電位ＶＵＰ）を生成し、駆動電位をワード線駆動回路４０に供給する。

メモリーセルのベリファイモードにおいて、電源回路２０は、ロジック電源電位ＶＤＤを駆動電位生成回路３０及びソース線駆動回路５０に供給する。駆動電位生成回路３０は、データ読み出し回路７１に供給される高電位側の電源電位（ロジック電源電位ＶＤＤ）よりも高い駆動電位（例えば、駆動電位ＶＵＰ）を生成し、駆動電位をワード線駆動回路４０に供給する。

リファレンスセルのベリファイモードにおいて、電源回路２０は、高電源電位ＶＰＰ及びロジック電源電位ＶＤＤを駆動電位生成回路３０に供給すると共に、高電源電位ＶＰＰをソース線駆動回路５０に供給する。駆動電位生成回路３０は、高電源電位ＶＰＰ及び駆動電位ＶＵＰをワード線駆動回路４０に供給する。

ワード線駆動回路４０は、複数のワード線ＷＬ０、ＷＬ１、・・・、ＷＬｍに接続されており、メモリー制御回路７０によって選択されるメモリーセルに接続されたワード線を駆動する。ソース線駆動回路５０は、複数のソース線ＳＬ１、ＳＬ２、・・・、ＳＬｍに接続されており、メモリー制御回路７０によって選択されるメモリーセルに接続されたソース線を駆動する。

スイッチ回路６０は、例えば、複数のビット線ＢＬ０、ＢＬ１、・・・、ＢＬｎの経路にそれぞれ接続された複数のトランジスターを含み、それらのトランジスターは、メモリー制御回路７０の制御の下でオン又はオフする。メモリー制御回路７０は、スイッチ回路６０を介して、複数のビット線ＢＬ０、ＢＬ１、・・・、ＢＬｎに接続されたメモリーセルに接続可能となっている。

メモリー制御回路７０は、例えば、組み合わせ回路及び順序回路を含む論理回路や、アナログ回路等で構成され、少なくとも１つのリファレンスセル（図１には、リファレンスセルＲＣ１及びＲＣ２を示す）と、データ読み出し回路７１と、ベリファイ回路７２とを含んでいる。メモリー制御回路７０には、チップセレクト信号ＣＳ、モードセレクト信号ＭＳ、動作クロック信号ＣＫ、及び、アドレス信号ＡＤが供給される。

メモリー制御回路７０は、チップセレクト信号ＣＳによって不揮発性メモリーが選択されたときに、モードセレクト信号ＭＳに従って、不揮発性メモリーを、消去モード、書き込みモード、読み出しモード、メモリーセルのベリファイモード、又は、リファレンスセルのベリファイモードに設定する。

書き込みモード、読み出しモード、及び、メモリーセルのベリファイモードにおいて、メモリー制御回路７０は、動作クロック信号ＣＫに同期して、アドレス信号ＡＤによって指定されたメモリーセルにアクセスするように不揮発性メモリーの各部を制御する。

書き込みモードにおいて、メモリー制御回路７０は、書き込みデータを入力し、アドレス信号ＡＤによって指定されたメモリーセルにデータを書き込むように不揮発性メモリーの各部を制御する。また、読み出しモード及びメモリーセルのベリファイモードにおいて、メモリー制御回路７０は、アドレス信号ＡＤによって指定されたメモリーセルからデータを読み出すように不揮発性メモリーの各部を制御し、読み出しデータを出力する。

例えば、読み出しモード及びメモリーセルのベリファイモードにおいて、メモリー制御回路７０は、アドレス信号ＡＤによって指定されたメモリーセルに接続されたスイッチ回路６０のトランジスターをオンさせて、そのメモリーセルに流れる読み出し電流に基づいてデータを読み出す。

その際に、データ読み出し回路７１は、少なくとも１つのリファレンスセルに流れる電流に基づいて判定電流を生成する。また、データ読み出し回路７１は、アドレス信号ＡＤによって指定されたメモリーセルに流れる電流を判定電流と比較することにより、指定されたメモリーセルに記憶されているデータが「０」であるか「１」であるかを判定する。

図２は、図１に示す駆動電位生成回路及びメモリーセルアレイ等の構成例を示す回路図である。
＜駆動電位生成回路の第１の例＞
図２には、駆動電位生成回路３０に含まれている昇圧回路の構成例が示されている。第１の例においては、駆動電位生成回路３０が、少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、ブートストラップ動作を行うことにより、データ読み出し回路７１に供給される電源電圧（ＶＤＤ−ＶＳＳ）を昇圧して駆動電位ＶＵＰを生成する昇圧回路を含んでいる。

図２に示すように、駆動電位生成回路３０は、インバーター３１と、ＰチャネルＭＯＳトランジスターＱＰ３０と、インバーターを構成するＰチャネルＭＯＳトランジスターＱＰ３１及びＮチャネルＭＯＳトランジスターＱＮ３１と、キャパシターＣ０と、電源ラインＳＰＬ１とを含んでいる。

インバーター３１は、ブートパルスイネーブル信号ＢＰＥを反転して、反転されたブートパルスイネーブル信号ＢＰＥを出力する。トランジスターＱＰ３０のゲートには、ブートパルスイネーブル信号ＢＰＥが印加される。トランジスターＱＰ３０のソースには、ワード線電源電位ＶＷＬが供給される。トランジスターＱＰ３０のドレインには、電源ラインＳＰＬ１が接続されている。

メモリー制御回路７０は、消去モードにおいて、消去モード信号ＥＲをハイレベルに活性化し、読み出しモード及びベリファイモードにおいて、消去モード信号ＥＲをローレベルに非活性化する。読み出しモード及びベリファイモードにおいて、ブートパルスイネーブル信号ＢＰＥがローレベルに非活性化されているときに、トランジスターＱＰ３０がオンして、電源ラインＳＰＬ１にワード線電源電位ＶＷＬを供給する。ここで、ワード線電源電位ＶＷＬは、ロジック電源電圧ＶＤＤと同電位である。

インバーターを構成するトランジスターＱＰ３１のソースには、ワード線電源電位ＶＷＬが供給され、トランジスターＱＰ３１及びＱＮ３１のドレインはノードＮ１に接続され、トランジスターＱＮ３１のソースには、基準電源電位ＶＳＳが供給される。トランジスターＱＰ３１及びＱＮ３１のゲートには、反転されたブートパルスイネーブル信号ＢＰＥが印加される。キャパシターＣ０は、例えば、ＰチャネルＭＯＳトランジスターで構成され、ノードＮ１と電源ラインＳＰＬ１との間に接続されている。

読み出しモード及びベリファイモードにおいて、ブートパルスイネーブル信号ＢＰＥがローレベルに非活性化されているときに、反転されたブートパルスイネーブル信号ＢＰＥがハイレベルになる。従って、トランジスターＱＰ３１がオフし、トランジスターＱＮ３１がオンして、ノードＮ１に基準電源電位ＶＳＳが供給される。

次に、ブートパルスイネーブル信号ＢＰＥがハイレベルに活性化されると、トランジスターＱＰ３０がオフになる。この時点で、電源ラインＳＰＬ１には、ワード線電源電位ＶＷＬが供給されている。また、トランジスターＱＰ３１がオンし、トランジスターＱＮ３１がオフして、ノードＮ１にワード線電源電位ＶＷＬが供給される。それにより、キャパシターＣ０が放電動作を行い、電源ラインＳＰＬ１の電位は、ワード線電源電位ＶＷＬの約２倍に上昇する。

＜メモリーセルアレイ＞
各々のメモリーセルＭＣは、コントロールゲート、フローティングゲート、ソース、及び、ドレインを有するＮチャネルＭＯＳトランジスターを含んでいる。メモリーセルＭＣのトランジスターは、フローティングゲートに蓄積される電荷に応じて１ビットのデータを記憶する。

ワード線ＷＬ０、ＷＬ１、・・・の各々は、それぞれの行に配置された複数のメモリーセルＭＣのトランジスターのコントロールゲートに接続されている。ソース線ＳＬ０、ＳＬ１、・・・の各々は、それぞれの行に配置された複数のメモリーセルＭＣのトランジスターのソースに接続されている。また、ビット線ＢＬ０、ＢＬ１、・・・の各々は、それぞれの列に配置された複数のメモリーセルＭＣのトランジスターのドレインに接続されている。

ワード線駆動回路４０（図１）は、ワード線ＷＬ０、ＷＬ１、・・・に接続されたメモリーセルＭＣのトランジスターのコントロールゲートを駆動する複数のワード線ドライバー４１と、複数のＮチャネルＭＯＳトランジスター４２と、ワード線ドライバー４１の高電位側電源を供給するインバーター４３とを含んでいる。各々のワード線ドライバー４１は、例えば、レベルシフター、バッファー回路、又は、インバーター等で構成される。各々のワード線ドライバー４１には、インバーター４３からワード線電源電位ＶＷＬ又は駆動電位ＶＵＰが供給される。

複数のワード線ドライバー４１の入力端子には、メモリーセルアレイを構成する複数のメモリーセルの内から１行又は複数行のメモリーセルを選択する際にハイレベルに活性化されるハイアクティブの行選択信号ＳＷ０、ＳＷ１、・・・が、メモリー制御回路７０から入力される。ワード線ドライバー４１は、行選択信号がアクティブであるときに、ワード線電源電位ＶＷＬ又は駆動電位ＶＵＰをワード線に出力し、行選択信号がノンアクティブであるときに、基準電源電位ＶＳＳをワード線に出力する。

ソース線駆動回路５０（図１）は、ソース線ＳＬ０、ＳＬ１、・・・に接続されたメモリーセルＭＣのトランジスターのソースを駆動するために、ソース線ドライバー５１と、複数のトランスミッションゲートＴＧと、複数のインバーター５２とを含んでいる。ソース線ドライバー５１は、例えば、レベルシフター、バッファー回路、又は、インバーター等で構成される。複数のトランスミッションゲートＴＧは、ソース線ドライバー５１の出力端子とソース線ＳＬ０、ＳＬ１、・・・との間に接続されている。

ソース線ドライバー５１には、電源回路２０（図１）からソース線電源電位ＶＳＬが供給される。ソース線ドライバー５１の入力端子には、ソース線に高電源電位を印加する際にハイレベルに活性化されるハイアクティブのソース線駆動信号ＳＳＬが、メモリー制御回路７０から入力される。ソース線ドライバー５１は、ソース線駆動信号ＳＳＬがアクティブであるときに、ソース線電源電位ＶＳＬを出力し、ソース線駆動信号ＳＳＬがノンアクティブであるときに、基準電源電位ＶＳＳを出力する。

各々のトランスミッションゲートＴＧは、ＮチャネルＭＯＳトランジスターと、ＰチャネルＭＯＳトランジスターとで構成され、ソース線ドライバー５１の出力端子とソース線との間の接続を開閉するスイッチ回路として機能する。トランスミッションゲートＴＧにおいて、ＮチャネルＭＯＳトランジスターのゲートは、ワード線ドライバー４１の出力端子に接続され、ＰチャネルＭＯＳトランジスターのゲートは、インバーター５２の出力端子に接続されている。

インバーター５２には、ワード線駆動回路４０（図１）からワード線電源電位ＶＷＬ又はワード線昇圧電位ＶＵＰが供給される。インバーター５２の入力端子には、行選択信号ＳＷ０〜ＳＷｍが入力される。インバーター５２は、行選択信号ＳＷ０〜ＳＷｍを反転して、反転された信号をトランスミッションゲートＴＧのＰチャネルＭＯＳトランジスターのゲートに印加する。

スイッチ回路６０は、ビット線ＢＬ０、ＢＬ１、・・・に接続されたメモリーセルＭＣのトランジスターのドレインとメモリー制御回路７０との間に接続されたＮチャネルＭＯＳトランジスターＱ０、Ｑ１、・・・を含んでいる。トランジスターＱ０、Ｑ１、・・・のゲートには、メモリーセルアレイを構成する複数のメモリーセルの内から１列又は複数列のメモリーセルを選択する際にハイレベルに活性化されるハイアクティブの列選択信号ＳＢ０、ＳＢ１、・・・が、メモリー制御回路７０から印加される。

書き込みモードにおいて、メモリー制御回路７０は、アドレス信号によって指定されるメモリーセルＭＣに接続されたワード線及びビット線を選択するために、対応する行選択信号及び列選択信号をアクティブにし、それ以外の行選択信号及び列選択信号をノンアクティブにすると共に、ソース線駆動信号ＳＳＬをアクティブにする。以下においては、一例として、ワード線ＷＬ０及びビット線ＢＬ０が選択される場合について説明する。

インバーター４３、ソース線ドライバー５１、及び、インバーター５２には、高電源電位ＶＰＰが供給される。ノンアクティブの消去モード信号ＥＲが入力されるインバーター４３によって、ワード線ドライバー４１の高電位側電源端子に高電源電位ＶＰＰが供給される。アクティブの行選択信号ＳＷ０が入力されるワード線ドライバー４１は、高電源電位ＶＰＰをワード線ＷＬ０に出力する。また、アクティブのソース線駆動信号ＳＳＬが入力されるソース線ドライバー５１は、高電源電位ＶＰＰを出力する。

アクティブの行選択信号ＳＷ０が入力されるインバーター５２は、高電源電位ＶＰＰを反転して、基準電源電位ＶＳＳをトランスミッションゲートＴＧのＰチャネルＭＯＳトランジスターのゲートに印加する。それにより、トランスミッションゲートＴＧがオンして、ソース線ドライバー５１から出力される高電源電位ＶＰＰがソース線ＳＬ０に印加される。

また、アクティブの列選択信号ＳＢ０が入力されるスイッチ回路６０のトランジスターＱ０がオンして、メモリー制御回路７０が、基準電源電位ＶＳＳをビット線ＢＬ０に印加する。このように、メモリー制御回路７０は、アドレス信号によって指定されるメモリーセルＭＣのトランジスターのコントロールゲート及びソースに高電源電位ＶＰＰを印加するようにワード線駆動回路４０（図１）及びソース線駆動回路５０（図１）を制御すると共に、ドレインに基準電源電位ＶＳＳを印加する。

その結果、アドレス信号によって指定されるメモリーセルＭＣのトランジスターのソースからドレインに向けて電流が流れる。その電流によって発生したホットキャリア（本実施形態においては、電子）がフローティングゲートに注入されることにより、フローティングゲートに負の電荷が蓄積されるので、トランジスターの閾値電圧が上昇する。

一方、ノンアクティブの行選択信号ＳＷ１〜ＳＷｍが入力されるワード線ドライバー４１は、基準電源電位ＶＳＳをワード線ＷＬ１〜ＷＬｍに出力する。ノンアクティブの行選択信号ＳＷ１〜ＳＷｍが入力されるインバーター５２は、基準電源電位ＶＳＳを反転して、高電源電位ＶＰＰをトランスミッションゲートＴＧのＰチャネルＭＯＳトランジスターのゲートに印加する。従って、ワード線ＷＬ１〜ＷＬｍに接続されたトランスミッションゲートＴＧがオフする。また、ノンアクティブの列選択信号ＳＢ１〜ＳＢｎが入力されるスイッチ回路６０のトランジスターＱ１〜Ｑｎがオフする。その結果、アドレス信号によって指定されていないメモリーセルＭＣのトランジスターのソース・ドレイン間には電流が流れないので、トランジスターの閾値電圧は変化しない。

消去モードにおいて、メモリー制御回路７０は、アドレス信号によって指定されるメモリーセルＭＣに接続されたワード線を選択するために、対応する行選択信号をアクティブにし、それ以外の行選択信号をノンアクティブにすると共に、列選択信号ＳＢ０〜ＳＢｎをノンアクティブにし、ソース線駆動信号ＳＳＬをアクティブにする。以下においては、一例として、ワード線ＷＬ０が選択される場合について説明する。

インバーター４３、ソース線ドライバー５１、及び、インバーター５２には、高電源電位ＶＰＰが供給される。アクティブの消去モード信号ＥＲが入力されるインバーター４３によって、ワード線ドライバー４１の高電位側電源端子に基準電源電位ＶＳＳが印加される。アクティブの行選択信号ＳＷ０が入力されるワード線ドライバー４１は活性化しないが、アクティブの消去モード信号ＥＲがゲートに印加されるＮチャネルＭＯＳトランジスター４２によって、基準電源電位ＶＳＳがワード線ＷＬ０に印加される。また、アクティブのソース線駆動信号ＳＳＬが入力されるソース線ドライバー５１は、高電源電位ＶＰＰを出力する。

アクティブの行選択信号ＳＷ０が入力されるインバーター５２は、高電源電位ＶＰＰを反転して、基準電源電位ＶＳＳをトランスミッションゲートＴＧのＰチャネルＭＯＳトランジスターのゲートに印加する。それにより、トランスミッションゲートＴＧのＰチャネルＭＯＳトランジスターがオンして、ソース線ドライバー５１から出力される高電源電位ＶＰＰがソース線ＳＬ０に印加される。

また、ノンアクティブの列選択信号ＳＢ０〜ＳＢｎが入力されるスイッチ回路６０のトランジスターＱ０〜Ｑｎがオフする。このように、メモリー制御回路７０は、スイッチ回路６０のトランジスターＱ０〜ＱｎをオフさせてメモリーセルＭＣのトランジスターのドレインをオープン状態（ハイ・インピーダンス状態）とし、コントロールゲートに基準電源電位ＶＳＳを印加するようにワード線駆動回路４０（図１）を制御すると共に、ソースに高電源電位ＶＰＰを印加するようにソース線駆動回路５０（図１）を制御する。その結果、メモリーセルＭＣのトランジスターのフローティングゲートに負の電荷が蓄積されている場合に、フローティングゲートに蓄積されている負の電荷がソースに放出されて、トランジスターの閾値電圧が低下する。

一方、ノンアクティブの行選択信号ＳＷ１〜ＳＷｍが入力されるインバーター５２は、基準電源電位ＶＳＳを反転して、高電源電位ＶＰＰをトランスミッションゲートＴＧのＰチャネルＭＯＳトランジスターのゲートに印加する。従って、ワード線ＷＬ１〜ＷＬｍに接続されたトランスミッションゲートＴＧがオフする。その結果、アドレス信号によって指定されていないメモリーセルＭＣのトランジスターのフローティングゲートに蓄積されている負の電荷が放出されないので、トランジスターの閾値電圧は変化しない。

読み出しモード及びメモリーセルのベリファイモードにおいて、メモリー制御回路７０は、アドレス信号によって指定されるメモリーセルに接続されたワード線及びビット線を選択するために、対応する行選択信号及び列選択信号をアクティブにし、それ以外の行選択信号及び列選択信号をノンアクティブにすると共に、ソース線駆動信号ＳＳＬをノンアクティブにする。以下においては、一例として、ワード線ＷＬ０及びビット線ＢＬ０が選択される場合について説明する。

インバーター４３及びインバーター５２には、ワード線昇圧電位ＶＵＰが供給され、ソース線ドライバー５１には、ロジック電源電位ＶＤＤが供給される。ノンアクティブの消去モード信号ＥＲが入力されるインバーター４３によって、ワード線ドライバー４１の高電位側電源端子にワード線昇圧電位ＶＵＰが供給される。アクティブの行選択信号ＳＷ０が入力されるワード線ドライバー４１は、ワード線昇圧電位ＶＵＰをワード線ＷＬ０に出力する。また、ノンアクティブのソース線駆動信号ＳＳＬが入力されるソース線ドライバー５１は、基準電源電位ＶＳＳを出力する。

ワード線ドライバー４１から出力される駆動電位ＶＵＰは、ワード線ＷＬ０に接続されたトランスミッションゲートＴＧのＮチャネルＭＯＳトランジスターのゲートにも印加される。それにより、トランスミッションゲートＴＧのＮチャネルＭＯＳトランジスターがオンして、ソース線ドライバー５１から出力される基準電源電位ＶＳＳがソース線ＳＬ０に印加される。

また、アクティブの列選択信号ＳＢ０が入力されるスイッチ回路６０のトランジスターＱ０がオンして、メモリー制御回路７０が、ロジック電源電位ＶＤＤをビット線ＢＬ０に印加する。このように、メモリー制御回路７０は、アドレス信号によって指定されるメモリーセルＭＣのトランジスターのコントロールゲートに駆動電位ＶＵＰを印加するようにワード線駆動回路４０（図１）を制御すると共に、ソースに基準電源電位ＶＳＳを印加するようにソース線駆動回路５０（図１）を制御し、スイッチ回路６０のトランジスターＱ０をオンさせてドレインにロジック電源電位ＶＤＤを印加する。

その結果、アドレス信号によって指定されるメモリーセルＭＣにおいて、メモリーセルＭＣのトランジスターのドレインからソースに向けてドレイン電流が流れる。ドレイン電流の大きさは、フローティングゲートに蓄積されている負の電荷の量によって異なるので、メモリー制御回路７０は、ドレイン電流の大きさに基づいてメモリーセルＭＣからデータを読み出すことができる。

＜駆動電位生成回路の第２の例＞
図３は、図１に示す駆動電位生成回路に含まれている昇圧回路の別の構成例を示す回路図である。第２の例においては、駆動電位生成回路３０が、少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、チャージポンプ動作を行うことにより、データ読み出し回路７１に供給される電源電圧（ＶＤＤ−ＶＳＳ）を昇圧して駆動電位ＶＵＰを生成する昇圧回路を含んでいる。ここでは、昇圧回路の昇圧比が２倍である場合について説明する。

図３に示すように、昇圧回路は、ＮチャネルＭＯＳトランジスターＱＮ３２と、ＰチャネルＭＯＳトランジスターＱＰ３３〜ＱＰ３５と、キャパシターＣ１及びＣ２と、レベルシフター３３及び３４とを含んでいる。なお、昇圧回路が半導体集積回路装置に内蔵される場合には、キャパシターＣ１及びＣ２を半導体集積回路装置の外付けとしても良い。

ノードＮ１には基準電源電位ＶＳＳが供給され、ノードＮ２にはロジック電源電位ＶＤＤが供給される。昇圧回路は、メモリー制御回路７０（図１）等によって生成される昇圧クロック信号ＣＫ１及びＣＫ２に従ってチャージポンプ動作を行うことにより、ロジック電源電位ＶＤＤと基準電源電位ＶＳＳとの差をロジック電源電位ＶＤＤに加算して駆動電位ＶＵＰを生成し、駆動電位ＶＵＰをノードＮ３に出力する。

レベルシフター３３及び３４は、昇圧クロック信号ＣＫ１及びＣＫ２のハイレベルをロジック電源電位ＶＤＤから駆動電位ＶＵＰにシフトすることにより、昇圧クロック信号ＣＫ４及びＣＫ３をそれぞれ生成する。昇圧クロック信号ＣＫ１〜ＣＫ４のローレベルは、基準電源電位ＶＳＳである。

昇圧クロック信号ＣＫ１、ＣＫ３、ＣＫ４に従って、トランジスターＱＰ３３及びＱＰ３５がオンしてトランジスターＱＮ３２及びＱＰ３４がオフする動作と、トランジスターＱＰ３３及びＱＰ３５がオフしてトランジスターＱＮ３２及びＱＰ３４がオンする動作とを繰り返すことにより、キャパシターＣ１の充放電が繰り返される。

それに伴って電荷が移動して、チャージポンプ動作が行われる。その結果、トランジスターＱＰ４のドレインからキャパシターＣ２に電荷が充電されて、ノードＮ３における駆動電位ＶＵＰが次第に立ち上がり、定常状態においてロジック電源電位ＶＤＤの約２倍に達する。

図４は、図３に示す昇圧回路における各部の電圧波形を示す波形図である。図４においては、定常状態に達した後の電圧波形が示されている。昇圧クロック信号ＣＫ１及びＣＫ２は、互いに逆相の信号であり、基準電源電位ＶＳＳ（０Ｖ）とロジック電源電位ＶＤＤとの間で変移する。レベルシフター３３及び３４が、昇圧クロック信号ＣＫ１及びＣＫ２のハイレベルをシフトすることにより、基準電源電位ＶＳＳ（０Ｖ）と駆動電位ＶＵＰとの間で偏移する昇圧クロック信号ＣＫ４及びＣＫ３が得られる。

昇圧クロック信号ＣＫ１、ＣＫ３、ＣＫ４が、トランジスターＱＮ３２及びＱＰ３３〜ＱＰ３５のゲートに印加されて、トランジスターＱＮ３２及びＱＰ３３〜ＱＰ３５がスイッチング動作を行う。それにより、キャパシターＣ１の両端電位ＶＰ１及びＶＭ１が、図４に示すように変化する。その結果、ノードＮ３において、ロジック電源電位ＶＤＤの約２倍の駆動電位ＶＵＰが得られる。

駆動電位生成回路の第１又は第２の例によれば、半導体集積回路装置に供給される電源電圧の種類を増加させることなく、データ読み出し回路７１に供給される高電位側の電源電位よりも高い駆動電位を生成することができる。

＜駆動電位生成回路の第３の例＞
図５は、図１に示す駆動電位生成回路に含まれている降圧回路の構成例を示す回路図である。第３の例においては、駆動電位生成回路３０が、少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、データ読み出し回路７１に供給される電源電圧（ＶＤＤ−ＶＳＳ）よりも大きい電源電圧を降圧して駆動電位を生成する降圧回路を含んでいる。

例えば、図１に示す電源回路２０から駆動電位生成回路３０に供給される高電源電位ＶＰＰに基づいて、データ読み出し回路７１に供給される電源電圧（ＶＤＤ−ＶＳＳ）よりも大きい電源電圧が得られる。あるいは、半導体集積回路装置に内蔵されたアナログ回路にロジック電源電位ＶＤＤよりも高い電源電位（例えば、３Ｖ）が供給される場合に、それに基づいて、データ読み出し回路７１に供給される電源電圧（ＶＤＤ−ＶＳＳ）よりも大きい電源電圧が得られる。

図５に示す降圧回路は、レギュレーターであり、オペアンプ３５と、定電圧源３６と、ＰチャネルＭＯＳトランジスターＱＰ３６と、抵抗Ｒ１及びＲ２とを含んでいる。トランジスターＱＰ３６のソースは、降圧回路の入力端子に接続されており、ゲートは、オペアンプ３５の出力端子に接続されており、ドレインは、降圧回路の出力端子に接続されている。トランジスターＱＰ３６のドレインと基準電源電位ＶＳＳの配線との間には、抵抗Ｒ１及びＲ２が直列に接続されている。

降圧回路の入力端子には、入力電位Ｖｉｎが入力される。トランジスターＱＰ３６は、ゲートに印加される信号に従って、ソースからドレインに電流を流す。オペアンプ３５の反転入力端子には、定電圧源３６によって生成される参照電位Ｖｒｅｆが入力される。また、オペアンプ３５の非反転入力端子には、降圧回路の出力端子の電圧を抵抗Ｒ１及びＲ２によって分圧して得られる帰還電位がフィードバックされる。オペアンプ３５は、非反転入力端子に入力される帰還電位と反転入力端子に入力される参照電位Ｖｒｅｆとの差を増幅して、増幅された信号をトランジスターＱＰ３６のゲートに印加する。

従って、降圧回路の出力電位Ｖｏｕｔは、参照電位Ｖｒｅｆを用いて次式で表される。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ（１＋Ｒ１／Ｒ２）
ここで、Ｖｏｕｔ＞ＶＤＤである。駆動電位生成回路の第３の例によれば、データ読み出し回路７１に供給される高電位側の電源電位（ロジック電源電位ＶＤＤ）よりも高い駆動電位を、参照電位に基づいて正確に生成することができる。

＜データ読み出し回路＞
図６は、図１に示すデータ読み出し回路及びその周辺の構成例を示す回路図である。この例においては、２つのリファレンスセルＲＣ１及びＲＣ２が用いられる。リファレンスセルＲＣ１及びＲＣ２の各々は、コントロールゲート、フローティングゲート、ソース、及び、ドレインを有するＮチャネルＭＯＳトランジスターを含んでいる。

リファレンスセルＲＣ１のトランジスターは、第１の閾値電圧を有しており、リファレンスセルＲＣ２のトランジスターは、第１の閾値電圧よりも大きい第２の閾値電圧を有している。即ち、リファレンスセルＲＣ１は消去状態であり、リファレンスセルＲＣ２は、書き込み状態である。

アドレス信号によって指定されるメモリーセルＭＣのトランジスターのコントロールゲートには、ワード線駆動回路４０によって第１の駆動電位ＷＬが供給される。また、リファレンスセルＲＣ１及びＲＣ２のトランジスターのコントロールゲートには、メモリー制御回路７０によって第２の駆動電位ＲＷＬが供給される。

従来は、第１の駆動電位ＷＬ及び第２の駆動電位ＲＷＬが、読み出しモードにおいてロジック電源電位ＶＤＤよりも高い電位であり、ベリファイモードにおいてロジック電源電位ＶＤＤであった。本実施形態においては、少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、第１の駆動電位ＷＬ及び第２の駆動電位ＲＷＬが、データ読み出し回路７１に供給される高電位側の電源電位（ロジック電源電位ＶＤＤ）よりも高い電位とされる。

以下においては、読み出しモード及びベリファイモードにおいて、第１の駆動電位ＷＬ及び第２の駆動電位ＲＷＬが駆動電位ＶＵＰである場合について説明する。メモリーセルＭＣ、及び、リファレンスセルＲＣ１及びＲＣ２のトランジスターのソースには、基準電源電位ＶＳＳが供給される。

読み出しモードにおいて、データ読み出し回路７１は、リファレンスセルＲＣ１に流れる電流とリファレンスセルＲＣ２に流れる電流とに基づいて判定電流を生成し、メモリーセルＭＣに流れる電流を判定電流と比較することにより、メモリーセルＭＣに記憶されているデータを読み出す。

メモリーセルのベリファイモードにおいて、データ読み出し回路７１は、リファレンスセルＲＣ１に流れる電流とリファレンスセルＲＣ２に流れる電流との内の少なくとも一方に基づいて判定電流を生成し、メモリーセルＭＣに流れる電流を判定電流と比較することにより、メモリーセルＭＣに記憶されているデータを読み出す。

また、リファレンスセルのベリファイモードにおいて、データ読み出し回路７１は、リファレンスセルＲＣ２に流れる電流に比例する電流をリファレンスセルＲＣ１に流れる電流に比例する電流と比較して、ベリファイ回路７２が、リファレンスセルＲＣ２の閾値電圧が適切であるか否かを確認しても良い。リファレンスセルＲＣ２の閾値電圧が適切でなければ、ベリファイ回路７２は、リファレンスセルＲＣ２の閾値電圧を修正することができる。

例えば、図６に示すように、データ読み出し回路７１は、ＰチャネルＭＯＳトランジスターＱＰ１〜ＱＰ８と、ＮチャネルＭＯＳトランジスターＱＮ１と、センスアンプ７１ａとを含んでいる。センスアンプ７１ａは、ＰチャネルＭＯＳトランジスターＱＰ１１〜ＱＰ１４と、ＮチャネルＭＯＳトランジスターＱＮ２〜ＱＮ４と、インバーターＩＮ１及びＩＮ２とを含んでおり、入力端子ＩＮと、出力端子ＯＵＴとを有している。

トランジスターＱＰ１〜ＱＰ３のソースには、ロジック電源電位ＶＤＤが供給され、ゲートは、トランジスターＱＰ１のドレイン、及び、リファレンスセルＲＣ１のトランジスターのドレインに接続されている。ここで、トランジスターＱＰ１〜ＱＰ３は、リファレンスセルＲＣ１に流れる電流に比例する電流（図６においては、４種類の電流）を供給する第１のカレントミラー回路を構成している。

トランジスターＱＰ２のドレインは、トランジスターＱＰ４を介してセンスアンプ７１ａの入力端子ＩＮに接続されている。トランジスターＱＰ３のドレインは、トランジスターＱＰ５を介してセンスアンプ７１ａの入力端子ＩＮに接続されている。トランジスターＱＰ４のゲートには、電流設定信号Ｅ０が印加され、トランジスターＱＰ５のゲートには、電流設定信号Ｅ１が印加される。ここで、トランジスターＱＰ４及びＱＰ５は、電流設定信号Ｅ０及びＥ１に従って、第１のカレントミラー回路から供給される電流の大きさを選択するセレクター回路を構成している。

メモリー制御回路７０は、読み出しモード、メモリーセルのベリファイモード、及び、リファレンスセルのベリファイモードに応じて、電流設定信号Ｅ０及びＥ１をローレベル（例えば、基準電源電位ＶＳＳ）又はハイレベル（例えば、ロジック電源電位ＶＤＤ）に設定する。

電流設定信号Ｅ０がローレベルに活性化されると、トランジスターＱＰ４がオンして、トランジスターＱＰ２のドレインから供給される電流をセンスアンプ７１ａの入力端子ＩＮに供給する。また、電流設定信号Ｅ１がローレベルに活性化されると、トランジスターＱＰ５がオンして、トランジスターＱＰ３のドレインから供給される電流をセンスアンプ７１ａの入力端子ＩＮに供給する。

トランジスターＱＰ６及びＱＰ７のソースには、ロジック電源電位ＶＤＤが供給され、ゲートは、トランジスターＱＰ６のドレイン、及び、リファレンスセルＲＣ２のトランジスターのドレインに接続されている。ここで、トランジスターＱＰ６及びＱＰ７は、リファレンスセルＲＣ２に流れる電流に比例する電流を供給する第２のカレントミラー回路を構成している。

トランジスターＱＰ７のドレインは、トランジスターＱＰ８を介してセンスアンプ７１ａの入力端子ＩＮに接続されている。トランジスターＱＰ８のゲートには、プログラム状態のリファレンスセルＲＣ２の出力を無効にするプログラムセル無効信号Ｐ０が印加される。ここで、トランジスターＱＰ８は、プログラムセル無効信号Ｐ０に従って、第２のカレントミラー回路を動作又は停止されるスイッチ回路を構成している。

例えば、メモリー制御回路７０は、読み出しモード及び消去状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、プログラムセル無効信号Ｐ０をローレベルに設定する。それにより、トランジスターＱＰ８がオンして、トランジスターＱＰ７のドレインから供給される電流が、センスアンプ７１ａの入力端子ＩＮに供給される。

従って、データ読み出し回路７１は、第１のカレントミラー回路から供給される電流と第２のカレントミラー回路から供給される電流とを足し合わせることによって判定電流を生成し、判定電流をセンスアンプ７１ａの入力端子ＩＮに供給する。それにより、データ読み出し回路７１は、メモリーセルＭＣに記憶されているデータを読み出す際に比較の対象となる判定電流を、リファレンスセルＲＣ１に流れる電流とリファレンスセルＲＣ２に流れる電流とに基づいて適切に設定することができる。

一方、メモリー制御回路７０は、書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、プログラムセル無効信号Ｐ０をハイレベルに設定する。それにより、トランジスターＱＰ８がオフして、トランジスターＱＰ７のドレインからセンスアンプ７１ａの入力端子ＩＮに電流が供給されない。

従って、データ読み出し回路７１は、第１のカレントミラー回路から供給される電流をセンスアンプ７１ａの入力端子ＩＮに供給する。それにより、データ読み出し回路７１は、読み出しモードと、書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードとにおいて、判定電流を変更することができる。

センスアンプ７１ａの入力端子ＩＮには、トランジスターＱＮ１のドレイン及びゲートが接続されており、トランジスターＱＮ１のソースには、基準電源電位ＶＳＳが供給される。従って、センスアンプ７１ａの入力端子ＩＮに供給される電流は、トランジスターＱＮ１に流れる。

＜センスアンプ＞
センスアンプ７１ａにおいて、トランジスターＱＮ２のゲートが、入力端子ＩＮに接続されており、ソースには、基準電源電位ＶＳＳが供給される。トランジスターＱＮ１及びトランジスターＱＮ２は、カレントミラー回路を構成しており、第１のカレントミラー回路及び第２のカレントミラー回路で生成された判定電流が、トランジスターＱＮ２に流れる。

トランジスターＱＰ１１及びＱＰ１２のソースには、ロジック電源電位ＶＤＤが供給され、ゲートは、トランジスターＱＰ１１のドレイン、及び、トランジスターＱＮ２のドレインに接続されている。ここで、トランジスターＱＰ１１及びＱＰ１２は、同一のサイズを有しており、トランジスターＱＮ２に流れる電流と略等しい電流を供給するカレントミラー回路を構成している。トランジスターＱＰ１２のドレインは、メモリーセルＭＣのトランジスターのドレイン、及び、トランジスターＱＮ２のドレインに接続されている。

読み出しモード及び消去状態のメモリーセルのベリファイモードにおいては、メモリーセルＭＣのトランジスターに、第１の駆動電位ＷＬに従って電流が流れ、トランジスターＱＮ２に、リファレンスセルＲＣ１に流れる電流とリファレンスセルＲＣ２に流れる電流とに基づく判定電流が流れる。また、書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいては、メモリーセルＭＣのトランジスターに、第１の駆動電位ＷＬに従って電流が流れ、トランジスターＱＮ２に、リファレンスセルＲＣ１に流れる電流に基づく判定電流が流れる。

トランジスターＱＰ１１及びＱＰ１２にも、上記の判定電流が流れる。従って、メモリーセルＭＣに流れる電流が判定電流よりも大きければ、トランジスターＱＰ１２のドレイン電位がトランジスターＱＰ１１のドレイン電位よりも低くなる。一方、メモリーセルＭＣに流れる電流が判定電流よりも小さければ、トランジスターＱＰ１２のドレイン電位がトランジスターＱＰ１１のドレイン電位よりも高くなる。

トランジスターＱＰ１３及びＱＰ１４のソースには、ロジック電源電位ＶＤＤが供給されており、ゲートは、トランジスターＱＰ１１のドレイン、及び、トランジスターＱＰ１２のドレインにそれぞれ接続されている。従って、トランジスターＱＰ１３及びＱＰ１４は、トランジスターＱＰ１１及びＱＰ１２のドレイン電位に従って、それぞれの電流を流す。

トランジスターＱＮ３のドレインは、トランジスターＱＰ１３のドレインに接続されており、トランジスターＱＮ４のドレインは、トランジスターＱＰ１４のドレインに接続されている。トランジスターＱＮ３及びＱＮ４のゲートは、トランジスターＱＰ１３のドレイン、及び、トランジスターＱＮ３のドレインに接続されており、ソースには、基準電源電位ＶＳＳが供給される。ここで、トランジスターＱＮ３及びＱＮ４は、同一のサイズを有しており、トランジスターＱＰ１３に流れる電流と略等しい電流を供給するカレントミラー回路を構成している。

トランジスターＱＮ４のドレインは、インバーターＩＮ１の入力端子に接続されている。インバーターＩＮ１の出力端子は、インバーターＩＮ２の入力端子に接続されており、インバーターＩＮ２の出力端子は、センスアンプの出力端子ＯＵＴに接続されている。従って、トランジスターＱＰ１２のドレイン電位がトランジスターＱＰ１１のドレイン電位よりも低くければ、出力端子ＯＵＴからハイレベルの判定信号Ｙが出力される。一方、トランジスターＱＰ１２のドレイン電位がトランジスターＱＰ１１のドレイン電位よりも高ければ、出力端子ＯＵＴからローレベルの判定信号Ｙが出力される。

このように、センスアンプ７１ａは、読み出しモード及び消去状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、メモリーセルＭＣに流れる電流を、第１のカレントミラー回路から供給される電流と第２のカレントミラー回路から供給される電流との和である判定電流と比較して、比較結果を表す判定信号Ｙを出力する。また、センスアンプ７１ａは、書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、メモリーセルＭＣに流れる電流を第１のカレントミラー回路から供給される電流である判定電流と比較して、比較結果を表す判定信号Ｙを出力する。例えば、センスアンプ７１ａは、メモリーセルＭＣに流れる電流が判定電流よりも大きい場合に、ハイレベルの判定信号Ｙを出力し、メモリーセルＭＣに流れる電流が判定電流よりも小さい場合に、ローレベルの判定信号Ｙを出力する。

＜判定レベルの設定例＞
図７は、非選択セルに流れるリーク電流が選択セルのデータの読み出しに与える影響を説明するための図である。従来は、メモリーセルのベリファイモードにおいて、選択されたメモリーセルのコントロールゲートに接続されたワード線にロジック電源電位ＶＤＤが印加され、それ以外のワード線には０Ｖが印加されていた。

また、選択されたメモリーセルのドレインに接続されたビット線にロジック電源電位ＶＤＤが印加され、それ以外のビット線はオープン状態（ハイ・インピーダンス状態：ＨｉＺ）にされていた。さらに、選択されたメモリーセルのソースに接続されたソース線に０Ｖが印加され、それ以外のソース線はオープン状態（ハイ・インピーダンス状態：ＨｉＺ）にされていた。

しかしながら、図７に破線で示すように、非選択のメモリーセルにリーク電流が流れて、そのリーク電流が、選択されたメモリーセルのドレイン電流に重畳されてしまう。従って、選択されたメモリーセル及びリファレンスセルに流れる電流が小さい状態でメモリーセルからデータを読み出すと、リーク電流の影響によって正常な判定ができなくなってしまう。

図８は、図６に示すデータ読み出し回路における判定レベルの設定例を示す図である。図８において、横軸は、駆動電位を表しており、縦軸は、リファレンスセル又はメモリーセルに流れる電流Ｉcellを表している。実線（ａ）は、イレーズ（消去）状態のリファレンスセルＲＣ１又はメモリーセルＭＣに流れる電流を表しており、実線（ｂ）は、プログラム（書き込み）状態のリファレンスセルＲＣ２又はメモリーセルＭＣに流れる電流を表している。

メモリーセルのベリファイモードにおいては、イレーズ状態のメモリーセルＭＣをベリファイするイレーズベリファイと、プログラム状態のメモリーセルＭＣをベリファイするプログラムベリファイとにおいて、異なる判定レベルを用いても良い。それにより、読み出しモードにおけるよりも判定レベルを厳しく設定して、メモリーセルＭＣに記憶されるデータの信頼性を高めることができる。

例えば、イレーズベリファイにおいては、メモリー制御回路７０（図１）が、図６に示すプログラムセル無効信号Ｐ０をローレベルにすると共に、第１のカレントミラー回路から供給される電流をリファレンスセルＲＣ１に流れる電流の約１／２倍に設定し、第２のカレントミラー回路から供給される電流をリファレンスセルＲＣ２に流れる電流の約１倍に設定するように電流設定信号Ｅ０及びＥ１を生成する。それにより、第１のカレントミラー回路から供給される電流と第２のカレントミラー回路から供給される電流とが足し合わされて判定電流（判定レベル）が生成される。

一方、プログラムベリファイにおいては、メモリー制御回路７０（図１）が、プログラムセル無効信号Ｐ０をハイレベルにすると共に、第１のカレントミラー回路から供給される電流をリファレンスセルＲＣ１に流れる電流の所定の割合に設定するように電流設定信号Ｅ０及びＥ１を生成する。それにより、第１のカレントミラー回路から供給される電流によって判定電流（判定レベル）が生成される。

破線（ｃ）及び（ｄ）は、第１のカレントミラー回路から供給される電流を示している。プログラムベリファイにおいては、破線（ｃ）又は（ｄ）に示す判定レベルを用いて、選択されたメモリーセルＭＣに記憶されているデータが「１」であるか否かが判定される。図８に示す丸印は、プログラム状態のメモリーセルＭＣに流れる電流が判定レベルと等しくなる位置を表している。

破線（ｃ）は、リファレンスセルＲＣ１に流れる電流に対する第１のカレントミラー回路から供給される電流の比の値（以下においては、「ミラー比」ともいう）を小さくした場合を示している。ここで、駆動電位がロジック電源電位ＶＤＤに等しければ、プログラム状態のメモリーセルＭＣに流れる電流が判定レベルよりも小さいので、メモリーセルＭＣの動作が正常であると判定することができる。しかしながら、メモリーセルＭＣ及びリファレンスセルＲＣ１に流れる電流が小さいので、非選択のメモリーセルに流れるリーク電流の影響を受け易くなっている。

駆動電位をロジック電源電位ＶＤＤよりも高い電位（例えば、駆動電位ＶＵＰ）に引き上げることにより、メモリーセルＭＣ及びリファレンスセルＲＣ１に流れる電流が増加する。しかしながら、それだけでは、プログラム状態のメモリーセルＭＣに流れる電流が判定レベルよりも大きくなってしまう。そこで、本実施形態においては、破線（ｄ）に示すように、データ読み出し回路７１が、従来よりもミラー比を大きくして駆動電位を高くする。それにより、プログラム状態のメモリーセルＭＣの動作が正常であるか否かの判定基準を従来と同等に又は従来よりも厳しくしながら、非選択のメモリーセルに流れるリーク電流の影響を低減することができる。

また、データ読み出し回路７１は、書き込み状態のメモリーセルＭＣのベリファイモードにおいて、リファレンスセルＲＣ１に流れる電流に対する判定電流の比の値を読み出しモードにおけるよりも大きくしても良い。それにより、書き込み状態のメモリーセルＭＣをベリファイする際に、リファレンスセルＲＣ１に流れる電流に基づいて生成される判定電流を増加させて、非選択メモリーセルに流れるリーク電流の影響を低減することができる。ミラー比の変更は、メモリー制御回路７０（図１）が、電流設定信号Ｅ０及びＥ１を変更することによって行われる。

また、読み出しモードにおいては、メモリー制御回路７０（図１）が、プログラムセル無効信号Ｐ０をハイレベルに設定すると共に、第１のカレントミラー回路から供給される電流をリファレンスセルＲＣ１に流れる電流の約１／３倍に設定すると共に、第２のカレントミラー回路から供給される電流をリファレンスセルＲＣ２に流れる電流の約１倍に設定するように電流設定信号Ｅ０及びＥ１を生成しても良い。それにより、第１のカレントミラー回路から供給される電流と第２のカレントミラー回路から供給される電流とが足し合わされて判定電流が生成される。

本実施形態によれば、少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、メモリーセルＭＣ及びリファレンスセルＲＣ１のトランジスターのコントロールゲートに、データ読み出し回路７１に供給される高電位側の電源電位よりも高い駆動電位が共通に印加される。従って、メモリーセルＭＣ及びリファレンスセルＲＣ１に供給される駆動電位を別個に生成する必要がない。また、メモリーセルＭＣ及びリファレンスセルＲＣ１に流れる電流が大きくなるので、非選択メモリーセルに流れるリーク電流の影響を低減して、メモリーセルＭＣに記憶されているデータを正確に読み出すことができる。加えて、メモリーセルＭＣのベリファイにおいて、さらに厳しい判定基準を適用することも可能になる。

＜電子機器＞
次に、本発明の一実施形態に係る電子機器について、図９を参照しながら説明する。
図９は、本発明の一実施形態に係る電子機器の構成例を示すブロック図である。電子機器１００は、本発明の一実施形態に係る半導体集積回路装置１１０と、ＣＰＵ１２０と、操作部１３０と、ＲＯＭ（リードオンリー・メモリー）１４０と、ＲＡＭ（ランダムアクセス・メモリー）１５０と、通信部１６０と、表示部１７０と、音声出力部１８０とを含んでも良い。なお、図９に示す構成要素の一部を省略又は変更しても良いし、あるいは、図９に示す構成要素に他の構成要素を付加しても良い。

半導体集積回路装置１１０は、不揮発性メモリーを含んでおり、ＣＰＵ１２０からのコマンドに応じて各種の処理を行う。例えば、半導体集積回路装置１１０は、不揮発性メモリーに記憶されているパラメーターに基づいて、入力されたデータを補正したり、データのフォーマットを変換したりする。

ＣＰＵ１２０は、ＲＯＭ１４０等に記憶されているプログラムに従って、半導体集積回路装置１１０から供給されるデータ等を用いて各種の演算処理や制御処理を行う。例えば、ＣＰＵ１２０は、操作部１３０から供給される操作信号に応じて各種のデータ処理を行ったり、外部との間でデータ通信を行うために通信部１６０を制御したり、表示部１７０に各種の画像を表示させるための画像信号を生成したり、音声出力部１８０に各種の音声を出力させるための音声信号を生成したりする。

操作部１３０は、例えば、操作キーやボタンスイッチ等を含む入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をＣＰＵ１２０に出力する。ＲＯＭ１４０は、ＣＰＵ１２０が各種の演算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶している。また、ＲＡＭ１５０は、ＣＰＵ１２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ１４０から読み出されたプログラムやデータ、操作部１３０を用いて入力されたデータ、又は、ＣＰＵ１２０がプログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。

通信部１６０は、例えば、アナログ回路及びデジタル回路で構成され、ＣＰＵ１２０と外部装置との間のデータ通信を行う。表示部１７０は、例えば、ＬＣＤ（液晶表示装置）等を含み、ＣＰＵ１２０から供給される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。また、音声出力部１８０は、例えば、スピーカー等を含み、ＣＰＵ１２０から供給される音声信号に基づいて音声を出力する。

電子機器１００としては、例えば、スマートカード、電卓、電子辞書、電子ゲーム機器、携帯電話機等の移動端末、デジタルスチルカメラ、デジタルムービー、テレビ、テレビ電話、防犯用テレビモニター、ヘッドマウント・ディスプレイ、パーソナルコンピューター、プリンター、ネットワーク機器、カーナビゲーション装置、測定機器、及び、医療機器（例えば、電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、及び、電子内視鏡）等が該当する。

本実施形態によれば、半導体集積回路装置１１０に内蔵された不揮発性メモリーにおいて、非選択メモリーセルに流れるリーク電流の影響を低減して、メモリーセルに記憶されているデータを正確に読み出すことができる電子機器を提供することができる。例えば、半導体集積回路装置１１０の不揮発性メモリーにプログラムを記憶させることによりＲＯＭ１４０を省略したり、半導体集積回路装置１１０の不揮発性メモリーにデータを記憶させることによりＲＡＭ１５０を省略したりすることができる。

上記の実施形態においては、本発明をフラッシュメモリーに適用した場合について説明したが、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。

１０…メモリーセルアレイ、２０…電源回路、３０…駆動電位生成回路、３１…インバーター、３３、３４…レベルシフター、３５…オペアンプ、３６…定電圧源、４０…ワード線駆動回路、４１…ワード線ドライバー、４２…ＮチャネルＭＯＳトランジスター、４３…インバーター、５０…ソース線駆動回路、５１…ソース線ドライバー、５２…インバーター、６０…スイッチ回路、７０…メモリー制御回路、７１…データ読み出し回路、７１ａ…センスアンプ、７２…ベリファイ回路、１００…電子機器、１１０…半導体集積回路装置、１２０…ＣＰＵ、１３０…操作部、１４０…ＲＯＭ、１５０…ＲＡＭ、１６０…通信部、１７０…表示部、１８０…音声出力部、ＷＬ０〜ＷＬｍ…ワード線、ＳＬ０〜ＳＬｍ…ソース線、ＢＬ０〜ＢＬｎ…ビット線、ＲＣ１、ＲＣ２…リファレンスセル、ＭＣ…メモリーセル、ＴＧ…トランスミッションゲート、Ｃ０〜Ｃ２…キャパシター、Ｒ１、Ｒ２…抵抗、Ｑ０、Ｑ１、…ＮチャネルＭＯＳトランジスター、ＱＰ１〜ＱＰ３６…ＰチャネルＭＯＳトランジスター、ＱＮ１〜ＱＮ３２…ＮチャネルＭＯＳトランジスター、ＩＮ１〜ＩＮ３…インバーター

Claims (7)

1. フローティングゲートに蓄積される電荷に応じてデータを記憶するトランジスターを含むメモリーセルと、
   フローティングゲートを有するトランジスターを含む少なくとも１つのリファレンスセルと、
   コントロールゲートに駆動電位が印加された前記少なくとも１つのリファレンスセルのトランジスターに流れる電流に基づいて判定電流を生成し、コントロールゲートに前記駆動電位が印加された前記メモリーセルのトランジスターに流れる電流を判定電流と比較することにより、前記メモリーセルに記憶されているデータを読み出すデータ読み出し回路と、
   少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、前記データ読み出し回路に供給される高電位側の電源電位よりも高い前記駆動電位を生成する駆動電位生成回路と、
   を備える半導体集積回路装置。
2. 前記データ読み出し回路が、書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、１つのリファレンスセルに流れる電流に対する判定電流の比の値を読み出しモードにおけるよりも大きくする、請求項１記載の半導体集積回路装置。
3. 前記駆動電位生成回路が、少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、前記データ読み出し回路に供給される電源電圧を昇圧して前記駆動電位を生成する昇圧回路を含む、請求項１又は２記載の半導体集積回路装置。
4. 前記駆動電位生成回路が、少なくとも書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、前記データ読み出し回路に供給される電源電圧よりも大きい電源電圧を降圧して前記駆動電位を生成する降圧回路を含む、請求項１又は２記載の半導体集積回路装置。
5. 前記少なくとも１つのリファレンスセルが、第１の閾値電圧を有するトランジスターを含む第１のリファレンスセルと、第１の閾値電圧よりも大きい第２の閾値電圧を有するトランジスターを含む第２のリファレンスセルとを含み、
   前記データ読み出し回路が、前記第１のリファレンスセルに流れる電流に比例する電流を供給する第１のカレントミラー回路と、前記第２のリファレンスセルに流れる電流に比例する電流を供給する第２のカレントミラー回路とを含み、読み出しモードにおいて、前記メモリーセルに流れる電流を、前記第１のカレントミラー回路から供給される電流と前記第２のカレントミラー回路から供給される電流との和である判定電流と比較する、請求項１〜４のいずれか１項記載の半導体集積回路装置。
6. 前記データ読み出し回路が、前記第２のカレントミラー回路を動作又は停止させるスイッチ回路をさらに含み、書き込み状態のメモリーセルのベリファイモードにおいて、前記メモリーセルに流れる電流を、前記第１のカレントミラー回路から供給される電流と比較する、請求項５記載の半導体集積回路装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載の半導体集積回路装置を備える電子機器。

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