JP2635619B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
Nonvolatile semiconductor memory deviceInfo
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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〕 本発明は、電気的書換え可能なプログラマブルROM(E
2PROM)などの内部昇圧回路を持つ不揮発性半導体記録
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an electrically rewritable programmable ROM (E
The present invention relates to a nonvolatile semiconductor recording device having an internal booster circuit such as a 2PROM.
(従来の技術) E2PROMはチップ内部に昇圧回路を備え、これによりプ
ログラム用高電圧Vppを発生して、この高電圧をメモリ
セルに供給して書込み/消去を行なう。一般にメモリセ
ルは、第4図にその断面図を示すように、P型シリコン
基板1にn型ソース、ドレイン層2,3が形成され、この
基板1上にゲート絶縁膜4を介して浮遊ゲート5と制御
ゲート6とが積層形成さている。浮遊ゲート5とシリコ
ン基板1との間の一部に100Å程度のトンネル絶縁膜7
が形成された書換え領域がある。情報の書換えは、この
書換え領域のトンネル絶縁膜7を介してシリコン基板1
と浮遊ゲート5との間で電荷の授受を行なうことにより
なされる。(Prior Art) An E 2 PROM includes a booster circuit inside a chip, generates a high voltage Vpp for programming, and supplies this high voltage to a memory cell to perform writing / erasing. In general, as shown in the sectional view of FIG. 4, a memory cell has n-type source and drain layers 2 and 3 formed on a p-type silicon substrate 1 and a floating gate formed on the substrate 1 with a gate insulating film 4 interposed therebetween. 5 and a control gate 6 are laminated. A tunnel insulating film 7 of about 100 ° is formed on a portion between the floating gate 5 and the silicon substrate 1.
There is a rewrite area in which is formed. Rewriting of information is performed on the silicon substrate 1 via the tunnel insulating film 7 in the rewriting area.
This is done by transferring charges between the gate and the floating gate 5.
この様なE2PROMでは、プログラム時には、書換え領域
のトンネル絶縁膜に高電界がかかるので、プログラムを
繰返えすと100Å程度の薄いトンネル絶縁膜は劣化して
やがては破壊してしまうという問題がある。この問題に
対してはトンネル絶縁膜に高電界が印加されないように
プログラム用電圧Vppをゆっくり立上げて昇圧すること
が望ましい。そこで、単純に内部昇圧回路の電流供給能
力を下げてプログラム用電圧Vppの出力波形をなまらせ
ることが考えられる。しかしながらこの方法では、温度
が上昇した時昇圧電圧が印加される拡散層のリーク電流
が増大し、昇圧回路の電流供給能力が極端に低下するた
め所定のプログラム用電圧まで昇圧できないなど、温度
の変動に対して動作マージンが少なくなる。In such an E 2 PROM, when programming, a high electric field is applied to the tunnel insulating film in the rewriting area. is there. To solve this problem, it is desirable to raise the programming voltage Vpp slowly to increase the voltage so that a high electric field is not applied to the tunnel insulating film. Therefore, it is conceivable to simply lower the current supply capability of the internal booster circuit to blunt the output waveform of the program voltage Vpp. However, in this method, when the temperature rises, the leakage current of the diffusion layer to which the boosted voltage is applied increases, and the current supply capability of the booster circuit is extremely reduced. Operating margin is reduced.
(発明が解決しようとする問題点) 以上のように従来のE2PROMでは、トンネル絶縁膜に高
電界がかかることからトンネル絶縁膜の経時的な劣化が
あり、これを抑制するためにプログラム用の電圧を得る
昇圧回路の電流供給能力を下げると書換えの動作マージ
ンが低下するという問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional E 2 PROM, a high electric field is applied to the tunnel insulating film, so that the tunnel insulating film deteriorates with time. If the current supply capability of the booster circuit that obtains the above voltage is reduced, there is a problem that the rewriting operation margin is reduced.
本発明は上記の問題を解決し、信頼性の高い不揮発性
半導体記憶装置を提供することを目的とする。An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a highly reliable nonvolatile semiconductor memory device.
(問題点を解決するための手段) 本発明は、昇圧電位を発生し、メモリセルへ出力する
昇圧回路を有する不揮発性半導体記憶装置において、前
記昇圧回路に接続され階段状に昇圧する電位を発生する
リミッタ回路を有することを特徴とする。(Means for Solving the Problems) According to the present invention, in a nonvolatile semiconductor memory device having a booster circuit for generating a boosted potential and outputting the boosted potential to a memory cell, a potential connected to the booster circuit and boosted in a stepwise manner is generated. And a limiter circuit.
(作 用) 本発明の構成では、リミッタ回路によりプログラム用
の昇圧電位を階段状に昇圧させるので昇圧回路の出力波
形をなまらせてゆっくり立ち上げることができる。従っ
て、浮遊ゲートは電子の注入及び放出が電圧が昇圧する
のと同時に行なわれているため、薄く形成されているト
ンネル絶縁膜に高電界が印加されることがない。(Operation) In the configuration of the present invention, the booster potential for programming is boosted in a stepwise manner by the limiter circuit, so that the output waveform of the booster circuit can be smoothed and slowly risen. Therefore, since the injection and emission of electrons are performed at the same time as the voltage is increased in the floating gate, a high electric field is not applied to the thin tunnel insulating film.
(実施例) 本発明の一実施例について説明する。(Example) An example of the present invention will be described.
第1図に概略構成図を示すようにこの実施例のE2PROM
は昇圧回路11により発生するプログラム用の高電圧Vpp
をデコーダ回路12を介して不揮発性メモリセルアレイ13
へ供給している。こセルアレイ13は第4図に示すような
不揮発性メモリセルで構成されている。図に示すように
プログラム用の電位を階段状に昇圧させるためのリミッ
タ回路14は、前記昇圧回路11と前記デコーダ回路12に対
して並列に接続され、前記リミッタ回路14と昇圧回路11
は直列には接続されないような構成となっている。昇圧
回路11とデコーダ回路12とメモリアレイ13とリミッタ回
路14とタイミング制御回路15とは、1チップに集積形成
されている。FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of the E 2 PROM of this embodiment.
Is the high voltage Vpp for programming generated by the booster circuit 11.
To the nonvolatile memory cell array 13 via the decoder circuit 12.
To supply. This cell array 13 is composed of nonvolatile memory cells as shown in FIG. As shown in the figure, a limiter circuit 14 for boosting the programming potential in a stepwise manner is connected in parallel to the booster circuit 11 and the decoder circuit 12, and the limiter circuit 14 and the booster circuit 11 are connected in parallel.
Are not connected in series. The booster circuit 11, the decoder circuit 12, the memory array 13, the limiter circuit 14, and the timing control circuit 15 are integrated on one chip.
次にリミッタ回路14の詳細につて説明する。第2図に
示すようにリミッタ回路14は、各々のゲートとドレイン
が接続された複数のMOSトランジスタ21〜30が直列に接
続されており、一部のMOSトランジスタ24〜30のゲート
は各々、スイッチ用のMOSトランジスタ31〜37を介して
タイミング制御回路15に接続されている。リミッタ回路
14によって決められる昇圧電位Vppは、直列に接続したM
OSトランジスタのしきい値の合計となることから、リミ
ッタ回路14の直列に導通しているMOSトランジスタの数
により昇圧電位Vppを制御する。第2図では、例えば、
しきい値2〔V〕のNチャンネルエンハンスメント型MO
Sトランジスタ10個を直列に接続して10段構成にしてい
る。Next, the details of the limiter circuit 14 will be described. As shown in FIG. 2, the limiter circuit 14 includes a plurality of MOS transistors 21 to 30 having respective gates and drains connected in series, and the gates of some of the MOS transistors 24 to 30 are each connected to a switch. Are connected to the timing control circuit 15 through the MOS transistors 31 to 37 for use. Limiter circuit
The boost potential Vpp determined by 14 is equal to M
Since the sum of the threshold values of the OS transistors is obtained, the boosted potential Vpp is controlled by the number of serially conducting MOS transistors of the limiter circuit 14. In FIG. 2, for example,
N-channel enhancement type MO with threshold 2 [V]
Ten S transistors are connected in series to form a 10-stage configuration.
続いて、第2図に示したE2PROMの一実施例の動作につ
いて第3図に示した出力波形を用いて説明する。タイミ
ング制御回路15によってスイッチ用MOSトランジスタ31
〜37が全てオン状態の場合、スイッチ用MOSトランジス
タ31〜37の出力は「H」となる。この場合、昇圧回路11
の出力電位と接地電位との間で導通されるリミッタ回路
14の直列接続MOSトランジスタは21,22,23の3段のみと
なり、それぞれのMOSトランジスタのしきい値は2
〔V〕なので、昇圧電位は6〔V〕となる。次にタイミ
ング制御回路15によってスイッチ用MOSトランジスタ31
をオフ状態、スイッチ用MOSトランジスタ32〜37をオン
状態にすると、スイッチ用MOSトランジスタ31の出力は
「L」となり、このスイッチ用MOSトランジスタ31に接
続されるMOSトランジスタ24は導通さる。従って、リミ
ッタ回路14内で導通される直列接続MOSトランジスタ
は、21,22,23,24の4段となり、この時の昇圧電位は8
〔V〕となる。同様にして、タイミグ制御回路15によっ
て順次スイッチ用トランジスタをオン状態からオフ状態
にしていくこと、第3図に示すように昇圧電位がおよそ
20〔V〕のプログラム用高電圧Vppまで階段状に上昇す
る。およそ20〔V〕にまで昇圧する時間は従来より遅く
なるが、プログラム時間は従来と同じである。Next, the operation of the embodiment of the E 2 PROM shown in FIG. 2 will be described with reference to the output waveforms shown in FIG. The switching MOS transistor 31 is controlled by the timing control circuit 15.
When all of .about.37 are in the ON state, the outputs of the switching MOS transistors 31 to 37 become "H". In this case, the booster circuit 11
Limiter circuit conducted between the output potential and ground potential
There are only 14 serially connected MOS transistors in three stages 21, 22, and 23, and the threshold value of each MOS transistor is 2
[V], the boosted potential is 6 [V]. Next, the switching MOS transistor 31 is controlled by the timing control circuit 15.
Is turned off and the switching MOS transistors 32 to 37 are turned on, the output of the switching MOS transistor 31 becomes “L”, and the MOS transistor 24 connected to the switching MOS transistor 31 becomes conductive. Therefore, the serially connected MOS transistors that are conducted in the limiter circuit 14 have four stages of 21, 22, 23, and 24, and the boosted potential at this time is 8 stages.
[V]. Similarly, by sequentially switching the switching transistors from the on state to the off state by the timing control circuit 15, as shown in FIG.
The voltage rises stepwise to a high voltage Vpp for programming of 20 V. The time for boosting the voltage to about 20 [V] is later than the conventional one, but the programming time is the same as the conventional one.
このように、本実施例では、タイミング制御回路を用
いてリミッタ回路を構成する直列に接続されたMOSトラ
ンジスタのゲートに接続されたスイッチを順次オン状態
からオフ状態にしてゆくことにより、多段に直列接続さ
れたMOSトランジスタを順次導通させている。これによ
り電流供給能力を下げなくとも昇圧電位は階段状に上昇
し、従って、トンネル絶縁膜には高電界が印加されない
ので、トンネル絶縁膜の劣化を抑制することができる。As described above, in the present embodiment, the switches connected to the gates of the serially connected MOS transistors that constitute the limiter circuit are sequentially changed from the on-state to the off-state by using the timing control circuit, thereby forming a multi-stage series. The connected MOS transistors are sequentially turned on. As a result, the boosted potential rises in a stepwise manner without lowering the current supply capability, so that a high electric field is not applied to the tunnel insulating film, so that deterioration of the tunnel insulating film can be suppressed.
また、本発明は上記説明した実施例に限られることは
なく、種々変形することができる。例えば、リミッタ回
路として多段に着列接続したMOSトランジスタのかわり
にPN接合ダイオードを用いてもよい。更に、本発明は、
例えばE2PROMとSRAMを組合わせた不揮発性RAMに適用す
ることも可能である。The present invention is not limited to the embodiments described above, but can be variously modified. For example, a PN junction diode may be used as the limiter circuit instead of the MOS transistors connected in multiple stages. Further, the present invention provides
For example, the present invention can be applied to a nonvolatile RAM in which an E 2 PROM and an SRAM are combined.
以上説明したように本発明によれば、動作マージンの
低下をもたらすことなく、プログラム用の高電圧が階段
状に滑らかに昇圧するので、トンネル絶縁膜の経時的な
劣化を抑制することができ、信頼性の高い不揮発性半導
体記憶装置を提供することができる。As described above, according to the present invention, the high voltage for programming smoothly rises in a stepwise manner without lowering the operation margin, so that the deterioration of the tunnel insulating film over time can be suppressed, A highly reliable nonvolatile semiconductor memory device can be provided.
第1図は本発明の一実施例の概略構成図、第2図は第1
図のリミッタ回路を具体化した回路構成図、第3図は本
発明の実施例の昇圧波形図、第4図はE2PROMのメモリセ
ル断面図を示す。 1……半導体基板、2……ドレイン、3……ソース、5
……浮遊ゲート、6……制御ゲート、 7……トンネル絶縁膜、11……昇圧回路、 12……デコーダ回路、13……メモリセルアレイ、 14……リミッタ回路、15……タイミング制御回路、 21〜30……MOSトランジスタ、 31〜37……スイッチ用トランジスタ。FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a booster waveform of the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view of a memory cell of an E 2 PROM. 1 ... semiconductor substrate, 2 ... drain, 3 ... source, 5
... floating gate, 6 ... control gate, 7 ... tunnel insulating film, 11 ... booster circuit, 12 ... decoder circuit, 13 ... memory cell array, 14 ... limiter circuit, 15 ... timing control circuit, 21 ~ 30 ... MOS transistor, 31 ~ 37 ... Switch transistor.
Claims (4)
回路と、 前記昇圧回路の出力と接地電位の間に直列に接続された
複数の回路素子と、 この直列に接続された隣り合う回路素子の間に接続され
たスイッチとからなるリミッタ回路と、 前記スイッチの開閉を制御する信号を送出するタイミン
グ制御回路と、 前記リミッタ回路によって決定された昇圧電位(V PP)
が印加される不揮発性メモリセルとを有し、1回の書込
みまたは消去動作時に、前記昇圧回路の出力電位を前記
リミッタ回路とタイミング回路により制御されることに
より、第1の電位から前記第1の電位より高い第2の電
位まで階段状に変化させることを特徴とする不揮発性半
導体記憶装置。1. A booster circuit for generating a boosted potential as an output, a plurality of circuit elements connected in series between an output of the booster circuit and a ground potential, and adjacent circuit elements connected in series A limiter circuit including a switch connected between the first and second switches; a timing control circuit for transmitting a signal for controlling the opening and closing of the switch; and a boosted potential (V PP) determined by the limiter circuit.
Is applied, and the output potential of the booster circuit is controlled by the limiter circuit and the timing circuit during one write or erase operation, so that the first potential is changed from the first potential to the first potential. A non-volatile semiconductor storage device, wherein the potential is changed in a stepwise manner to a second potential higher than the second potential.
路を介して前記メモリセルに印加されることを特徴とす
る請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said stepped-up potential is applied to said memory cell via a decoder circuit.
ジスタであることを特徴とする請求項1記載の不揮発性
半導体記憶装置。3. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said circuit element is an insulated gate field effect transistor.
み及び消去が可能な読み出し専用メモリセルであること
を特徴とする特許請求の範囲1項ないし3項記載の不揮
発性半導体記憶装置。4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein said nonvolatile memory cell is a read-only memory cell which can be electrically written and erased.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP24406187A JP2635619B2 (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Nonvolatile semiconductor memory device |
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JP24406187A JP2635619B2 (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6489100A JPS6489100A (en) | 1989-04-03 |
JP2635619B2 true JP2635619B2 (en) | 1997-07-30 |
Family
ID=17113150
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24406187A Expired - Lifetime JP2635619B2 (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4932575A (en) * | 1972-07-22 | 1974-03-25 | ||
JPS59208785A (en) * | 1983-05-12 | 1984-11-27 | Toshiba Corp | Non-volatile semiconductor memory device |
JPS62275395A (en) * | 1986-05-23 | 1987-11-30 | Hitachi Vlsi Eng Corp | Semiconductor integrated circuit |
-
1987
- 1987-09-30 JP JP24406187A patent/JP2635619B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS6489100A (en) | 1989-04-03 |
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