JP3398039B2 - 半導体メモリ装置の書き込み制御回路 - Google Patents

半導体メモリ装置の書き込み制御回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、メモリセルに対す
る書き込み動作を制御する書き込み制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】電気的に消去可能なプログラマブルRO
M(EEPROM:Electrically Erasable Programmable ROM)
においては、フローティングゲートとコントロールゲー
トとを有する2重ゲート構造のトランジスタによってメ
モリセルが形成される。このような2重ゲート構造のメ
モリセルトランジスタの場合、フローティングゲートの
ドレイン領域側に発生するホットエレクトロンをソース
側へ加速し、その加速電子の一部をフローティングゲー
トへ注入することによってデータの書き込みが行われ
る。そして、フローティングゲートに電荷が注入された
か否かによるメモリセルトランジスタの動作特性の差を
検出すること、即ち、しきい値の変化を検出すること
で、データの読み出しが行われる。
【0003】図3は、2重ゲート構造のメモリセルトラ
ンジスタを有する半導体メモリ装置の構成を示す回路図
である。この図においては、メモリセルを4行×1列に
配置した場合を示し、列選択の回路は省略してある。メ
モリセルトランジスタ1は、電気的に独立したフローテ
ィングゲート及びフローティングゲートに一部が重なる
コントロールゲートを有する。このメモリセルトランジ
スタ1は、コントロールゲートに印加される電位に応答
してオン/オフするものであり、フローティングゲート
に蓄積される電荷の量に応じてそのしきい値を変動させ
る。ワード線2は、メモリセルトランジスタ1の各行に
対応して配置され、各メモリセルトランジスタ1のコン
トロールゲートにそれぞれ接続される。ビット線3は、
メモリセルトランジスタ1の列に対応して配置され、各
メモリセルトランジスタ1のドレインが共通に接続され
ると共に、センスアンプ(図示せず)に接続される。ソ
ース線4は、各メモリセルトランジスタ1の間に配置さ
れ、各メモリセルトランジスタ1のソースが共通に接続
される。
【0004】行選択回路5は、各ワード線2に接続さ
れ、ロウアドレス情報に基づいて生成した行選択信号L
S1〜LS4を各ワード線2に供給する。この行選択信
号LS1〜LS4は、選択クロックφLに応答し、4行
のワード線2の何れか1本を選択的に活性化するもので
あり、活性化されたワード線2に接続されたメモリセル
トランジスタ1のコントロールゲートがオンされる。
尚、メモリセルトランジスタ1を複数列配置する場合に
は、カラムアドレス情報に基づいて所望の列を選択する
ように構成する。これにより、複数のメモリセルトラン
ジスタ1の内の1つが、ロウアドレス情報(及びカラム
アドレス情報)に従って指定され、センスアンプに接続
される。
【0005】読み出し回路6は、ビット線3に接続さ
れ、読み出しクロックφRに応答してビット線3に読み
出し動作のための電位Vd1を供給する。書き込み回路7
は、ソース線4に接続され、書き込みクロックφWに応
答して書き込み動作のための電位Vd2を供給する。ここ
で、読み出し回路6及び書き込み回路7は、ビット線3
及びソース線4に対して読み出し電位Vd1及び書き込み
電位Vd2を供給している期間以外では、それぞれ接地電
位Vsを供給する。HV発生回路8は、所定のクロック
パルスに応答して電源電位を昇圧し、電源電位よりも高
い(例えば、5Vの電源電位に対して14Vとなる)高
電位Vhvを発生する。この高電位Vhvは、書き込み回路
7の電源となり、書き込み電位Vd2としてソース線4に
供給される。
【0006】データの書き込みにおいては、メモリセル
トランジスタ1に対して、ビット線3から接地電位Vs
(例えば0V)が印加され、ソース線4から書き込み電
位Vd2(例えば14V)が印加される。これにより、選
択的にコントロールゲートをオンさせた特定のメモリセ
ルトランジスタ1で、ソース領域からドレイン領域へ向
かって書き込み電流が流れて、フローティングゲートへ
の電荷の注入が行われる。一方、書き込んだデータの読
み出しにおいては、メモリセルトランジスタ1に対し
て、ビット線3から読み出し電位Vd1(例えば5V)が
印加され、ソース線4から接地電位Vs(例えば0V)
が印加される。これにより、選択的にコントロールゲー
トをオンさせた特定のメモリセルトランジスタ1に、ド
レイン領域からソース領域へ向かって読み出し電流が流
れる。このとき、メモリセルトランジスタ1では、フロ
ーティングゲートに蓄積された電荷量に応じて、即ち、
書き込まれた情報に応じてしきい値が変化しているた
め、そのしきい値の変化がビット線3の電位の変化とし
てセンスアンプから読み出される。
【0007】図4は、書き込み動作の開始を指示する書
き込み制御回路の構成を示す回路図であり、図5は、そ
の動作を説明する波形図である。この書き込み制御回路
は、書き込み回路7及びHV発生回路8に接続され、高
電位Vhvが所定のレベルに達したときに書き込み動作の
開始を指示するように構成される。書き込み制御回路
は、Nチャンネル型のトランジスタ11、12及びCM
OSインバータ13より構成される。トランジスタ11
は、電源電位に接続され、ゲートに高電位Vhvが印加さ
れる。このトランジスタ11は、ゲートの両端がソース
及びドレインから離間した高耐圧構造を有する。トラン
ジスタ12は、トランジスタ11と接地電位との間に接
続され、ゲートに電源電位が印加される。インバータ1
3は、入力がトランジスタ11とトランジスタ12との
接続点に接続され、その出力が書き込み開始を指示する
制御信号HEとなる。
【0008】HV発生回路8が昇圧動作を開始すると、
高電位Vhvが上昇を始める。そして、この高電位Vhvが
トランジスタ11のしきい値Vh0に達すると、トランジ
スタ11がオンし、トランジスタ11とトランジスタ1
2との接続点の電位Vaが立ち上がる。そして、電位Va
の立ち上がりに応答してインバータ13が反転し、制御
信号HEが立ち下がる。ここで、トランジスタ11のし
きい値Vh0は、書き込み動作で必要な電位に応じて設定
される。これにより、書き込み回路7は、HV発生回路
8から供給される高電位Vhvが書き込み動作で必要とさ
れるレベルに達した時点で書き込み動作を開始すること
ができるようになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述の書き込み制御回
路において、電源電位が変動すると、トランジスタ11
のしきい値が一定に保たれたとしても、トランジスタ1
1に接続されるトランジスタ12のオン抵抗値が変化す
るため、最終的に取り出される制御信号HEの立ち下が
りのタイミングが変化する。このようなタイミングのず
れは、高電位Vhvが十分に上昇する前に書き込み動作を
開始させたり、書き込み動作の開始を遅らせたりする。
従って、電源電位の変動と共に書き込み動作が安定しな
くなり、書き込みエラーを招くことになる。
【0010】そこで本発明は、メモリセルトランジスタ
に対して安定した書き込みを行えるようにすることを目
的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、メモリセルトランジスタに対して供給される書き込
み電位のレベルを検出し、書き込み電位が所定のレベル
に達した時点で書き込み開始の指示を発生する半導体メ
モリ装置の書き込み制御回路であって、接地電位に対し
て一定の電位差を維持する第1の制御電位及び電源電位
に対して一定の電位差を維持する第2の制御電位をそれ
ぞれ発生する制御電位発生部と、電源電位に接続され、
電源電位よりも高くなる書き込み電位をゲートに受ける
第1のトランジスタと、接地電位に接続され、上記第1
の制御電位をゲートに受ける第2のトランジスタと、上
記第1のトランジスタ及び上記第2のトランジスタが接
続される第1のノードと、電源電位に接続され、上記第
2の制御電位をゲートに受ける第3のトランジスタと、
接地電位に接続され、上記第1のノードの電位をゲート
に受ける第4のトランジスタと、上記第3のトランジス
タ及び上記第4のトランジスタが接続される第2のノー
ドと、を備え、上記第2のノードの電位の変動に応じて
書き込み開始指示を発生することにある。
【0012】本発明によれば、第2のトランジスタのゲ
ートに接地電位に対して一定の電位差を維持する第1の
制御電位が印加され、第3のトランジスタのゲートに電
源電位に対して一定の電位差を維持する第2の制御電位
が印加される。これにより、第2及び第3のトランジス
タのオン抵抗値が一定に維持され、第1のトランジスタ
のゲートに印加される書き込み電位及び第4のトランジ
スタのゲートに印加される第1のノードの電位に対する
判定の基準値が安定する。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の半導体メモリ装
置の書き込み制御回路の第1の実施形態を示すブロック
図である。書き込み制御回路は、Nチャンネル型のトラ
ンジスタ21、22、Pチャンネル型のトランジスタ2
3、Nチャンネル型のトランジスタ24及び制御電位発
生部30より構成される。第1のトランジスタ21は、
電源電位に接続され、ゲートに書き込み電位となる高電
位Vhvが印加される。このトランジスタ21は、図4の
トランジスタ11と同様に、ゲートの両端がソース及び
ドレインから離間した高耐圧構造を有する。第2のトラ
ンジスタ22は、トランジスタ11と接地電位との間に
接続され、ゲートに第1の制御電位Vrnが印加される。
第3のトランジスタ23は、電源電位に接続され、ゲー
トに第2の制御電位Vrpが印加される。第4のトランジ
スタ24は、第3のトランジスタ23と接地電位との間
に接続され、トランジスタ21及びトランジスタ22の
接続点となる第1のノード25の電位Vaが印加され
る。そして、トランジスタ23及びトランジスタ24の
接続点となる第2のノード26の電位Vbが制御信号H
Eとして出力される。
【0014】制御電位発生部30は、抵抗31、Nチャ
ンネル型のトランジスタ32、Pチャンネル型のトラン
ジスタ33及びNチャンネル型のトランジスタ34を含
む。抵抗31及びトランジスタ32は、電源接地間に直
列に接続される。トランジスタ32のゲートは、ドレイ
ン側、即ち、抵抗31との接続点に接続され、この接続
点の電位が第1の制御電位Vrnとしてトランジスタ22
に供給される。トランジスタ33、34は、電源接地間
に直列に接続される。トランジスタ34のゲートは、抵
抗31及びトランジスタ32の接続点に接続される。そ
して、トランジスタ33のゲートは、ドレイン側、即
ち、トランジスタ34との接続点に接続され、この接続
点の電位が第2の制御電位Vrpとしてトランジスタ22
に供給される。
【0015】このような制御電位発生部30において
は、第1の制御電位Vrnが、接地電位に対してトランジ
スタ32のしきい値に応じた一定の電位だけ高く維持さ
れる。また、第2の制御電位Vrpが、電源電位に対して
トランジスタ33のしきい値に応じた一定の電位だけ低
く維持される。従って、トランジスタ22、23におい
て、ゲートソース間の電位差が一定に維持されるように
なり、電源電位の変動が生じた場合でも、高電位Vhvの
上昇に対する制御信号HEの立ち下がりのタイミングを
一定に保つことができる。
【0016】図2は、本発明の半導体メモリ装置の書き
込み制御回路の第2の実施形態を示すブロック図であ
る。この図においては、制御電位発生部40の構成のみ
を示しており、その他の部分の構成については、図1と
同一である。制御電位発生部40は、Pチャンネル型の
トランジスタ41、抵抗42、Pチャンネル型のトラン
ジスタ43及びNチャンネル型のトランジスタ44を含
む。トランジスタ41及び抵抗42は、電源接地間に直
列に接続される。トランジスタ41のゲートは、ドレイ
ン側、即ち、抵抗42との接続点に接続され、この接続
点の電位が第2の制御電位Vrpとしてトランジスタ23
に供給される。トランジスタ43、44は、電源接地間
に直列に接続される。トランジスタ43のゲートは、ト
ランジスタ41及び抵抗42の接続点に接続される。そ
して、トランジスタ44のゲートは、ドレイン側、即
ち、トランジスタ43との接続点に接続され、この接続
点の電位が第1の制御電位Vrnとしてトランジスタ22
に供給される。
【0017】このような制御電位発生部40において
も、図1の制御電位発生部30と同様に、第1の制御電
位Vrnが接地電位に対して一定の電位だけ高く維持さ
れ、第2の制御電位Vrpが電源電位に対して一定の電位
だけ低く維持されるようになる。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、書き込み電位となる高
電位Vhvの上昇に対する書き込み開始のタイミングを安
定させることができる。従って、メモリセルトランジス
タに常に同じ条件で書き込みを行うことができるように
なり、書き込みエラーを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の書き込み制御回路の第1の実施形態を
示すブロック図である。
【図2】本発明の書き込み制御回路の第2の実施形態を
示すブロック図である。
【図3】従来の不揮発性半導体メモリ装置の構成を示す
回路図である。
【図4】従来の書き込み制御回路の構成を示すブロック
図である。
【図5】従来の書き込み制御回路の動作を説明する波形
図である。
【符号の説明】
1 メモリセルトランジスタ 2 ワード線 3 ビット線 4 ソース線 5 行選択回路 6 読み出し回路 7 書き込み回路 8 HV発生回路 21、22、24 Nチャンネル型トランジスタ 23 Pチャンネル型トランジスタ 30、40 制御電位発生部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 16/02 G01R 19/165 H03K 17/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセルトランジスタに対して供給さ
    れる書き込み電位のレベルを検出し、書き込み電位が所
    定のレベルに達した時点で書き込み開始の指示を発生す
    る半導体メモリ装置の書き込み制御回路であって、接地
    電位に対して一定の電位差を維持する第1の制御電位及
    び電源電位に対して一定の電位差を維持する第2の制御
    電位をそれぞれ発生する制御電位発生部と、電源電位に
    接続され、電源電位よりも高くなる書き込み電位をゲー
    トに受けるNチャネル型の第1のトランジスタと、接地
    電位に接続され、上記第1の制御電位をゲートに受ける
    Nチャネル型の第2のトランジスタと、上記第1のトラ
    ンジスタ及び上記第2のトランジスタが接続される第1
    のノードと、電源電位に接続され、上記第2の制御電位
    をゲートに受けるPチャネル型の第3のトランジスタ
    と、接地電位に接続され、上記第1のノードの電位をゲ
    ートに受けるNチャネル型の第4のトランジスタと、上
    記第3のトランジスタ及び上記第4のトランジスタが接
    続される第2のノードと、を備え、上記第2のノードの
    電位の変動に応じて書き込み開始指示を発生することを
    特徴とする半導体メモリ装置の書き込み制御回路。
  2. 【請求項2】 上記制御電位発生部は、電源接地間に直
    列に接続された抵抗及び第5のトランジスタと、このト
    ランジスタに対して電流ミラーを構成し、電源接地間に
    直列に接続された第6及び第7のトランジスタと、を含
    み、上記抵抗と上記第5のトランジスタとの接続点の電
    位及び上記第6のトランジスタと上記第7のトランジス
    タとの接続点の電位を上記第1及び第2の制御電位とし
    て出力することを特徴とする請求項1に記載の半導体メ
    モリ装置の書き込み制御回路。
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