JP2585348B2 - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JP2585348B2 JP3929488A JP3929488A JP2585348B2 JP 2585348 B2 JP2585348 B2 JP 2585348B2 JP 3929488 A JP3929488 A JP 3929488A JP 3929488 A JP3929488 A JP 3929488A JP 2585348 B2 JP2585348 B2 JP 2585348B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は不揮発性半導体記憶装置に関する。特にEP
ROM、E2PROM等の不揮発性メモリに内蔵され、読出し系
信号電圧を書込み系信号電圧にレベル変換する電圧レベ
ル変換回路に関する。
(従来の技術) EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)
やE2PROM(Electrical Erasable Programmable Read On
ly Memory)は電源電圧がなくなっても内部記憶データ
を保持することができ、前者は紫外線で、後者は電気的
に消去することにより再書込みが可能である。
第2図はEPROMの構成を示す回路図であり、図におい
て11は書込み及び読出し系の信号電圧を切換出力する制
御回路である。書込み系の電源電圧VPPが供給されるデ
プレッション型のMOSトランジスタ12のゲートには、読
出し系の電圧レベルであるライトイネーブル信号▲
▼を書込み系の電圧レベルにレベル変換する電圧レベル
変換回路13の出力が与えられる。また、読出し系の電源
電圧VCCが供給されるデプレッション型のMOSトランジス
タ14のゲートには上記ライトイネーブル信号▲▼が
2個のインバータ15、16を直列に介して与えられる。そ
して、2つのデプレッション型のトランジスタ12、14の
出力は共に列デコーダ17及び行デコーダ18に供給される
ようになっている。
19はデータ書込み制御回路であり、読出し系の電圧レ
ベルである書込みデータは、電圧レベル変換回路20で
書込み系の電圧レベルにレベル変換され、エンハンスメ
ント型のMOSトランジスタ21のゲートに供給される。こ
のトランジスタ21はデータ書込み時の負荷となるもので
あり、データ書込み時には書込みデータに応じ、この
トランジスタ21を介して書込み電圧VPPが列選択回路22
に供給制御される。この列選択回路22にはセンスアンプ
23が接続されている。
上記列デコーダ17の出力は列選択回路22内に設けら
れ、ビット線24を選択するための列選択トランジスタ25
のゲートに選択的に供給され、また、行デコーダ18の出
力はワード線26を介して、メモリセルアレイ27内に設け
られた不揮発性トランジスタからなるメモリセル28の制
御ゲートに選択的に供給される。
このような構成でなるEPROMにおけるデータの書込み
は、列デコーダ17の1つのデコード出力及び行デコーダ
18の1つのデコード出力をそれぞれ書込電圧VPPに設定
し、1個のメモリセル28を選択することにより行われ
る。すなわち、まず、ライトイネーブル信号▲▼が
“0"レベルにされる。このとき、制御回路11内の電圧レ
ベル変換回路13の出力は、“1"レベル、すなわち、レベ
ル変換された書込み電圧VPPとなる。これによりトラン
ジスタ12がオン状態になり、このトランジスタ12を介し
て書込み電圧VPPが列デコーダ17及び行デコーダ18にそ
れぞれ切換出力される。列デコーダ17及び行デコーダ18
ではアドレス入力に応じてそれぞれ1つのデコード出力
が書込み電圧VPPに設定される。列デコーダ17のデコー
ド出力により、列選択回路22内の1個の列選択トランジ
スタ25がオン状態にされ、1本のビット線24が選択され
る。これにより、選択されたビット線24とワード線26と
が交差する位置のメモリセル28が選択される。このと
き、書込みデータが“0"レベルにされていれば、デー
タ書込み制御回路19内の電圧レベル変換回路20の出力は
“1"レベル、すなわち、レベル変換された書込み電圧V
PPとなる。この場合には、トランジスタ21がオン状態に
なり、このトランジスタ21を介して書込み電圧VPPが上
記選択されたビット線24に供給され、上記選択したメモ
リセル28に対してデータ書込みが行われる。
上記した電圧レベル変換回路13及び20は、読出し系の
信号▲▼,の電圧レベルを書込み系の電圧レベル
に変換して出力するものであり、この回路は、従来、第
3図に示すように構成されている。入力信号電圧Sは2
つのインバータ29、30を介し、Nチャネルトランジスタ
からなるトランスファーゲート31、32を通ってPチャネ
ルトランジスタ33、Nチャネルトランジスタ34の両ゲー
トに供給されるようになっている。このトランジスタ33
とトランジスタ34の両ドレインは共通接続されており、
その共通接続点から出力信号電圧Oが出力される。ま
た、出力信号電圧OはPチャネルトランジスタ35のゲー
トにも供給され、このトランジスタ35のドレインはトラ
ンスファーゲート32の一端とトランジスタ33及び34の共
通ゲートとの接続点であるノードBに接続されている。
そして、トランスファーゲート31のゲートには読出し系
の電源電圧VCC(例えば+5V)が、トランスファーゲー
ト32のゲート及びトランジスタ33と35の各ソースには書
込み系の電源電圧VPP(例えば+12.5V)が供給されるよ
うになっており、トランジスタ34のソースは接地電位V
SSに接続されている。
上記電圧レベル変換回路で入力信号電圧Sが“1"レベ
ルに変化したときは、インバータ30の出力側のノードA
も“1"レベルになる。これにより、トランジスタ33がオ
フ、トランジスタ34がオン状態になり、出力信号電圧O
は“0"レベルになろうとする。このとき、トランジスタ
35はオン状態となり、書込み電圧VPPがこのトランジス
タ35を介してノードBに出力されるのでトランジスタ34
のオン状態はより強くなり、出力信号電圧Oは急速に
“0"レベルになる。
他方、入力信号電圧Sが“0"レベルに変化したときは
トランジスタ33がオン、トランジスタ34がオフ状態にな
り、出力信号電圧Oはトランジスタ33を介してVPPによ
る“1"レベルになろうとする。このとき、トランジスタ
35はオフ状態となり、ノードBはこのトランジスタ35を
介してVPPから遮断されるので、トランジスタ33のオン
状態はより強くなり、出力信号電圧Oは急速に“1"レベ
ルになる。
しかし、このような構成では入力信号電圧Sが“1"レ
ベルのとき、VCCが供給されているトランスファーゲー
ト31を介すことにより、ノードBの信号電圧がトランジ
スタ34を充分にオンさせるに至らない電圧にまで低下し
てしまう恐れがある。このため、さらに従来では第4図
のような電圧レベル変換回路を用いるようにしている。
第4図の回路ではノードAの信号電圧をトランジスタ34
のゲートに直接印加することによって、前記第3図回路
の欠点を補っている。しかし、この回路にも欠点があ
る。読出し電圧VCC及び書込み電圧VPPが供給されておら
ず、ノードAが仮想接地状態にある時、書込み電圧VPP
の端子にESD(Electro Static Discharge:静電気)のよ
うなノイズによるサージ電圧が印加された場合、トラン
ジスタ34はオフであり、トランジスタ33がオン状態であ
るため、出力信号電圧Oにはこのサージ電圧が出力され
てしまう。この結果、第2図回路内のメモリセルの制御
ゲートとドレインが高電位になり、メモリセルの酸化膜
にストレスが印加され、浮遊ゲート中に蓄積した電荷が
放出したり、誤書込みされたりしてデータが変化してし
まうという問題がある。
(発明が解決しようとする課題) このように従来では電圧レベル変換回路の非動作時に
高電位ノイズが印加されると、高電位をそのまま出力し
てしまい、誤書き込みされるという欠点がある。
この発明は上記事情を考慮してなされたものであり、
その目的は非動作時に高電位ノイズが印加されても誤出
力しないよう電圧レベル変換回路を改良し誤動作を抑え
た不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明の不揮発性半導体記憶装置は、メモリセルア
レイ内に配置される複数の不揮発性メモリセルと、この
メモリセルに繋がるビット線にそれぞれ接続される列選
択トランジスタと、この列選択トランジスタを介して上
記メモリセルに高電位を印加する書き込み用のトランジ
スタと、上記列選択トランジスタのゲートを制御する列
デコーダと、上記メモリセルに繋がるワード線を制御す
る行デコーダと、上記列、行デコーダに高電位を与える
書き込み制御系トランジスタと、信号線に複数のトラン
スファーゲートを介して入力ノードが接続されるCMOS型
の反転回路が上記高電位と基準電位間で出力動作するよ
うに構成され、少なくともさらにNチャネルMOSトラン
ジスタがそのドレイン・ソース両端を上記反転回路出力
ノードと基準電位間に接続し、ゲートを上記トランスフ
ァーゲートを介する前の上記信号線の所定ノードに接続
した第1回路と、PチャネルMOSトランジスタがゲート
を上記反転回路出力ノードに、ソース・ドレイン両端を
上記高電位と上記反転回路入力ノード間に接続した第2
回路と、上記高電位と反転回路入力ノードとの間に設け
られた第1のMOS型容量と、上記反転回路出力ノードと
基準電位との間に設けられた第2のMOS型容量とを有し
て上記反転回路出力ノードの信号により上記書き込み用
及び書き込み制御系のトランジスタのゲートを制御する
電圧レベル変換回路とを具備したことを特徴とする。
(作用) 非動作時に高電位ノイズが印加された場合、速やかに
アース電位に逃がす。すなわち、サージ電圧による高電
位を後の回路、例えば書き込み用のトランジスタのゲー
トに伝達させない電圧レベル変換回路が提供できる。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説
明する。
第1図はこの発明に係る不揮発性半導体記憶装置に用
いられる電圧レベル変換回路の構成を示す回路図であ
る。入力信号電圧Sはインバータ1及び2を直列に介
し、NチャネルMOSトランジスタからなるトランスファ
ーゲート3、4を通ってPチャネルトランジスタ5、N
チャネルトランジスタ6の両ゲートに供給されるように
なっている。上記トランジスタ5とトランジスタ6の両
ドレインは共通接続されており、その共通接続点から出
力信号電圧Oが出力される。また、出力信号電圧OはP
チャネルトランジスタ7のゲートに供給され、このトラ
ンジスタ7のドレインはトランジスタ5、6の共通ゲー
トに接続されている。さらに、出力信号電圧OはNチャ
ネルトランジスタ8のドレインに供給され、このトラン
ジスタ8のゲートはインバータ2とトランスファーゲー
ト3との接続点であるノードAに接続されている。ま
た、この回路では書込み電圧VPP(例えば+12.5V)と、
両トランジスタ5、6の共通ゲートとの接続点であるノ
ードBとの間にMOS型容量9が、出力信号電圧Oと接地
電位VSSとの間にMOS型容量10がそれぞれ挿入されてい
る。そして、トランスファーゲート3のゲートには読出
し用の電源電圧VCC(例えば5V)が、トランスファーゲ
ート4のゲート及びトランジスタ5と7の各ソースには
書込み電圧VPPが供給されるようになっている。
上記構成でなる電圧レベル変換回路において、いま、
入力信号電圧Sが“1"レベルに変化したときは、インバ
ータ2の出力側であるノードAも“1"レベルになる。こ
のとき、トランスファーゲート3の特性のばらつきによ
りその電圧降下が増加し、ノードBの電圧がトランジス
タ6を十分にオン状態にさせるようなレベルに達しなく
とも、トランジスタ8がオン状態になるため、出力信号
電圧Oは“0"レベルになる。このとき、トランジスタ7
はオン状態となり、出力信号電圧Oは急速に“0"レベル
になる。
他方、入力信号電圧Sが“0"レベルに変化したとき
は、トランジスタ5がオン、トランジスタ6及び8がそ
れぞれオフ状態になり、出力信号電圧Oはトランジスタ
5を介してVPPによる“1"レベルになろうとする。この
とき、トランジスタ7はオフ状態となり、ノードBはこ
のトランジスタ7を介してVPPから遮断されるので、ト
ランジスタ5のオン状態はより強くなり、出力信号電圧
Oは急速に“1"レベルになる。
このように、この実施例回路は、動作時には読出し系
の電圧レベルが書込み系の電圧レベルに変換されて出力
される。
次に、読出し電圧VCC及び書込み電圧VPPが供給されな
い非動作時に、VPPのノードにサージ電圧が印加された
時の動作を説明する。このとき、ノードAは仮想接地状
態であるためにトランジスタ8はオフ状態である。ま
た、トランスファーゲート3もそのゲートが仮想接地状
態であるためにオフ状態である。この状態ではVPPのノ
ードにサージ電圧が印加されると、トランジスタ7を介
してノードBに、また、トランジスタ5を介して出力信
号電圧Oにそれぞれサージ電圧が現われる。ところがノ
ードBに現われたサージ電圧によりトランジスタ6がオ
ン状態になるため、出力信号電圧Oに現われたサージ電
圧はこのトランジスタ6を介してアース(VSS)に逃が
される。そして、トランジスタ5、6、7の素子サイズ
等を調整することによって、出力信号電圧Oを急速にア
ース電位に設定することが可能である。
また、MOS型容量9及び10は、このようなサージ電圧
に対し、ノードBを高電圧に、出力信号電圧Oの出力側
をアースにそれぞれより速く設定するためのものであ
る。
このようにVPPのノードにサージ電圧が印加されたと
しても、出力信号電圧Oにはこのサージ電圧が出力され
ないようにすることができる。このため、この電圧レベ
ル変換回路を前記第2図に示すEPROMにおける電圧レベ
ル変換回路13や20に使用すれば、サージ電圧が印加され
てもメモリセルまで伝えられず、メモリセルの酸化膜は
このサージ電圧によるストレスを受けない。従って、メ
モリセルへの誤書込み等を防止することができ、保持デ
ータの信頼性が向上する。
[発明の効果] 以上詳述したようにこの発明によれば、非動作時に高
電位ノイズが印加されても出力しない電圧レベル変換回
路を備えた不揮発性半導体記憶装置を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の不揮発性半導体記憶装置に係る要部
の一実施例の構成を示す回路図、第2図はEPROMの構成
を示す回路図、第3図及び第4図はそれぞれ従来の不揮
発性半導体記憶装置に用いられる電圧レベル変換回路の
構成を示す回路図である。 1,2……インバータ、3,4……トランスファーゲート、5,
7……PチャネルMOSトランジスタ、6,8……NチャネルM
OSトランジスタ、9,10……MOS型容量。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メモリセルアレイ内に配置される複数の不
    揮発性メモリセルと、 このメモリセルに繋がるビット線にそれぞれ接続される
    列選択トランジスタと、 この列選択トランジスタを介して上記メモリセルに高電
    位を印加する書き込み用のトランジスタと、 上記列選択トランジスタのゲートを制御する列デコーダ
    と、 上記メモリセルに繋がるワード線を制御する行デコーダ
    と、 上記列、行デコーダに高電位を与える書き込み制御系ト
    ランジスタと、 信号線に複数のトランスファーゲートを介して入力ノー
    ドが接続されるCMOS型の反転回路が上記高電位と基準電
    位間で出力動作するように構成され、少なくともさらに
    NチャネルMOSトランジスタがそのドレイン・ソース両
    端を上記反転回路出力ノードと基準電位間に接続し、ゲ
    ートを上記トランスファーゲートを介する前の上記信号
    線の所定ノードに接続した第1回路と、PチャネルMOS
    トランジスタがゲートを上記反転回路出力ノードに、ソ
    ース・ドレイン両端を上記高電位と上記反転回路入力ノ
    ード間に接続した第2回路と、上記高電位と反転回路入
    力ノードとの間に設けられた第1のMOS型容量と、上記
    反転回路出力ノードと基準電位との間に設けられた第2
    のMOS型容量とを有して上記反転回路出力ノードの信号
    により上記書き込み用及び書き込み制御系のトランジス
    タのゲートを制御する電圧レベル変換回路と を具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
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