JP3532721B2 - 定電圧発生回路 - Google Patents
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Description
記憶装置とそのビット線バイアス回路として使用される
定電圧発生回路に係り、例えばEPROM(紫外線消去
・再書込み可能な読み出し専用メモリ)やEEPROM
(電気的消去・再書込み可能な読み出し専用メモリ)等
に適用される。
ラッシュタイプ)のEEPROMにおいては、メモリセ
ルに接続されているビット線とビット線負荷回路との間
に読み出し時のビット線電位をクランプするためのMO
Sトランジスタが挿入され、このMOSトランジスタの
ゲートに定電圧発生回路からバイアス電圧が供給されて
おり、この定電圧発生回路は一般にビット線バイアス回
路と呼ばれている。
PROMの一例の一部(読み出し回路系)を示してい
る。図1に示すEPROMは、メモリセルアレイ11
と、メモリセルアレイ11のワード線に接続され、これ
らワード線を選択するロウデコーダ12と、メモリセル
アレイ11のビット線に接続され、メモリセルを選択す
るカラム選択スイッチ13と、上記ロウデコーダ12に
接続されたロウプリデコーダ14と、カラム選択スイッ
チ13を導通制御するカラムデコーダ15と、選択され
たメモリセルから読み出されたデータをダミーセルから
読み出されたデータと比較して検知、増幅するセンスア
ンプ回路16と、センスアンプ回路16の一対の入力端
とカラム選択スイッチ13との間に設けられたエンハン
スメント型のビット線電位クランプ用のMOSトランジ
スタ17およびダミービット線電位クランプ用のMOS
トランジスタ18と、定電圧発生回路19とを有し、上
記MOSトランジスタ17、18のゲートには、制御信
号SWに応じてバイアス電圧を生成する上記定電圧発生
回路19の出力端が接続されている。
Mの外部から供給されるチップイネーブル信号/CE
(/は反転信号を意味する)に応じてEPROMの内部
で生成されたチップイネーブル信号が用いられる。
セルアレイ11から読出されたデータをリファレンス電
位(ダミーセルからの読み出し電位)と比較して検出す
る差動型のセンスアンプを含む。
層ゲート構造を有する複数のメモリセル(EPROMセ
ル)が行列状(マトリクス状)に配列されており、各メ
モリセルのソースは例えば接地電位に接続されている。
り、図1中と同一部分には同一符号を付している。読み
出し電源電位Vddが与えられるVddノードと接地電位V
ssが与えられる接地ノードとの間には、負荷回路(L)
22、ビット線電位クランプ用のトランジスタ17、エ
ンハンスメント型のカラム選択スイッチ用のトランジス
タ23およびメモリセル24が直列に接続されている。
間には、負荷回路(L)25、ダミービット線電位クラ
ンプ用のトランジスタ18、エンハンスメント型のダミ
ーカラム選択スイッチ用のトランジスタ26およびダミ
ーセルとしての定電流源27が直列に接続されている。
7との接続ノードおよび前記負荷回路(L)25とトラ
ンジスタ18との接続ノードは、前記センスアンプ回路
16に含まれているセンスアンプ21の一対の入力端に
対応して接続されている。
前記定電圧発生回路19から出力されるバイアス電圧V
biasが供給され、前記トランジスタ23のゲートには前
記カラムデコーダ15のデコード出力(カラム選択信
号)Yが供給され、前記トランジスタ26のゲートには
ダミーカラム選択信号Y´が供給され、前記メモリセル
24の制御ゲートに連なるワード線には前記ロウデコー
ダ12の出力信号Xが供給される。
“1”、“0”に応じてビット線の電位を保持し、また
は、放電して低下させる。また、ダミーセルとしての定
電流源27は、読み出し時にダミーセル側ビット線の電
荷を所定量だけ放電させて電位を低下させる。
流、オンセル電流との関係の一例を示している。上記負
荷電流は、ビット線電位の変化に対するビット線負荷電
流の変化特性を示している。また、オンセル電流は、ビ
ット線に接続されているメモリセルがオン状態の場合に
ビット線電位の変化に対してメモリセルに流れるセル電
流の変化特性を示している。
交点に相当するビット線電位が“L”レベルであり、上
記負荷電流が零となるビット線電位(=Vbias−Vtn)
(ここで、Vtnは基板バイアス効果を含めたNMOSト
ランジスタの閾値電圧)が“H”レベルである。
定電圧発生回路の出力電圧をある一定レベル以下に設定
している。その理由を以下に述べる。 (1)読み出し時のメモリセルに対する誤書込み(所
謂、ソフトライト現象)を避ける。
もにメモリセルのドレインからソースに電流(セル電
流)を流す。従って、読み出し時において、定電圧発生
回路の出力電圧が必要以上に高いと、メモリセルのドレ
インに印加される電圧も高くなり、このドレイン電圧が
高いほどセル電流も多くなる。読み出し時に上記ドレイ
ン電圧が高すぎると、データを読み出す度にメモリセル
の浮遊ゲートに電子が注入される(メモリセルに対して
徐々に書込みが行なわれる)ので、長期間のうちにメモ
リセルの閾値電圧が高くなり、メモリセルが本来はオン
状態であったとしてもオフ状態に変化し、メモリセルの
記憶データが誤判定される。
レイン電圧を十分に低く(通常、1V以下に)設定する
ことにより、メモリセルの記憶データの信頼性を保証す
る。 (2)読み出し時におけるビット線電位の振幅変化幅を
絞ることにより、読み出し速度の高速化を図る。
図12を参照して後述するような構成が提案されてお
り、前記制御信号SWがディスエーブル(非活性)状態
の時に出力電圧が“H”レベル(Vdd)になり、チップ
イネーブル信号がイネーブル(活性)状態の時に出力電
圧が所定レベルになる。このような定電圧発生回路を使
用した場合を例にとって、図2の回路の動作について説
明する。
の場合、制御信号SWは“L”レベルであり、定電圧発
生回路19から出力されるバイアス電圧VbiasはVddで
ある。従って、トランジスタ17,18はオン状態であ
り、トランジスタ17とトランジスタ23の間の配線l
1およびトランジスタ18とトランジスタ25の間の配
線l2はVddノードから負荷22、25を介して充電さ
れる。
たデータを読み出すためにチップイネーブル信号が活性
化されると、ロウデコーダ12およびカラムデコーダ1
5の出力信号に応じてトランジスタ23,26が導通さ
れるとともにメモリセル24が選択される。
れているので、メモリセル24の記憶データは、メモリ
セル24が選択されると直ちに読み出され、センスアン
プ21によって検知、増幅される。従って、高速にデー
タを読み出すことができる。
232510号)に係る定電圧発生回路の基本構成を示
す。この定電圧発生回路は、MOSトランジスタとして
エンハンスメント型のみが使用されており、ディプレッ
ション型のMOSトランジスタを使用しないので、閾値
電圧を低く設定するためにチャネル領域へ不純物を注入
するための専用マスクを必要とせず、製造工程が少なく
て済む。
ラー回路を構成するPチャネルMOSトランジスタ(以
下、PMOSトランジスタと称す)P1,P2の各ソー
スはVddノードに接続されている。これらPMOSトラ
ンジスタP1,P2のゲートは共通接続されるととも
に、PMOSトランジスタP1のドレインに接続されて
いる。PMOSトランジスタP1,P2の各ドレイン
は、NMOSトランジスタN1,N2の各ドレインに接
続され、NMOSトランジスタN1,N2のゲートは共
通接続されるとともに、PMOSトランジスタP2のド
レインに接続されている。
接地され、NMOSトランジスタN2のソースはNMO
SトランジスタN3のゲートとドレインとが接続されて
いるノードn1に接続おり、このNMOSトランジスタ
N3のソースは接地されている。
とNMOSトランジスタN2のゲートおよびドレインが
接続されたノードn0よりバイアス電圧Vbiasとなる電
圧Voが出力される。前記NMOSトランジスタN1は
定電流源を構成し、NMOSトランジスタN2,N3は
負荷回路を構成している。
り、図12中と同一部分には同一符号を付す。図13に
おいて、PMOSトランジスタP1,P2の各ソースと
Vddノードとの間にはそれぞれPMOSトランジスタP
3,P4が接続されている。PMOSトランジスタP4
のゲートは接地され、PMOSトランジスタP3のゲー
トには制御信号SWがインバータ回路IVを介して供給
されている。
OSトランジスタN1の接続ノードと接地ノードとの間
にはNMOSトランジスタN5が接続されている。この
NMOSトランジスタN5のゲートには前記インバータ
回路IVを介して制御信号SWが供給されている。
OSトランジスタN6,N7が直列接続されている。N
MOSトランジスタN6のゲートは前記ノードn1に接
続され、NMOSトランジスタN7のゲートには前記制
御信号SWが供給されている。NMOSトランジスタN
6とNMOSトランジスタN7の接続ノードには、前記
NMOSトランジスタN3のソースが接続されている。
に示す波形図を参照しながら説明する。チップイネーブ
ル信号が非活性状態の場合、制御信号SWは“L”レベ
ルである。この時、インバータ回路IVの出力信号は
“H”レベルであるので、PMOSトランジスタP3は
オフ状態、NMOSトランジスタN5はオン状態とな
る。このため、PMOSトランジスタP2もオン状態と
なる。この時、“L”レベルの制御信号SWが供給され
るNMOSトランジスタN7はオフ状態であるので、N
MOSトランジスタN2,N3,N6はオフ状態であ
る。
ス電圧Vbiasは、常時オン状態のPMOSトランジスタ
P4およびオン状態のPMOSトランジスタP2により
電源電圧Vddとされる。
た場合、制御信号SWは“H”レベルになる。すると、
NMOSトランジスタN7がオン状態となり、NMOS
トランジスタN2,N3,N6によってノードn0を接
地電位に引き落とす。
0を瞬時に接地電位に引き落とす(ノードn0の電位の
遷移速度を高速化する)ために設けられている。NMO
SトランジスタN6がない場合、NMOSトランジスタ
N2,N3の抵抗により、高速動作が不可能となる。上
記動作により、チップイネーブル信号が活性化された場
合にバイアス電圧Vbiasは電源電圧Vddから急速に低下
する。
と、インバータ回路IVの出力信号は“L”レベルとな
るので、PMOSトランジスタP3はオン状態、NMO
SトランジスタN5はオフ状態となる。このため、PM
OSトランジスタP1,P2はオン状態となりカレント
ミラー動作する。回路が定常状態になると、NMOSト
ランジスタN1は定電流源として動作し、バイアス電圧
Vbiasは1.7Vとなり、この電圧は電源電圧Vddに依
存しない。即ち、この定電圧発生回路はバイアス電圧V
biasを1.7Vに保持する。
になると、前述したようにPMOSトランジスタP3、
NMOSトランジスタN7はオフ状態、NMOSトラン
ジスタN5はオン状態となり、バイアス電圧Vbiasは電
源電圧Vddとなる。
イミングでビット線、ダミービット線相互を短絡して両
者の電位を平衡化(イコライズ)するイコライズ回路を
付加することにより、読み出し動作の高速化を達成する
ことが可能である。
の間にビット線チャージ用のエンハンスメント型のNチ
ャネルトランジスタを挿入し、同様に、Vddノードとダ
ミーカラム選択スイッチとの間にダミービット線チャー
ジ用のエンハンスメント型のNチャネルトランジスタを
挿入し、それぞれのゲートに前記定電圧発生回路の出力
電圧を印加するようにしてもよい。
定電圧発生回路は、動作上、2つの安定点を持ってい
る。第1の安定点は、前述したようにトランジスタN1
およびP2がそれぞれオン状態、Vo=2Vtnである。
第2の安定点は、I1 =I2 =0の場合(回路の起動
時)にVo<VtnかつV1(PMOSトランジスタP2
のゲート電圧)>Vdd−Vtp(VtpはPMOSトランジ
スタの閾値電圧)であると、トランジスタN1およびP
2がオン状態にならないまま(つまり、トランジスタN
1およびP2がそれぞれオフ状態)、Vo=0Vで安定
状態になる。
られるように、回路動作の開始時にVo=Vdd、V1=
0Vとなるようにバイアスを設定している。即ち、定電
圧発生回路の非活性状態(EPROMチップの非選択状
態)では、制御信号SWが“L”レベル、インバータ回
路の出力信号が“H”レベル、トランジスタN5がオン
状態、トランジスタP2がオン状態、トランジスタN7
がオフ状態である。この状態で、回路の活性化時(起動
時)に制御信号SWが“H”レベルに反転すると、Vo
はVddから2Vtnへ向かって遷移し、回路の活性状態で
はビット線電位VBLがVo−Vtnになる。
態でのVo(=Vdd)が回路の活性状態でのVo(=2
Vtn)よりも高くなると、定電圧発生回路の活性化直後
にビット線の過充電が生じるようになる。
直流的にVo=2Vtnになるが、過渡的な状態では交流
的にVo>2Vtnになる瞬間が存在する。このような過
渡的な状態でのVoによりビット線電位VBLが定常時の
電位(Vo−Vtn−α)よりも高くなる現象がビット線
の過充電である。この時の動作波形を図15に示す。
化直後におけるビット線電圧の経時変化の様子を示して
いる。ビット線充電時間に対して定電圧発生回路の出力
電圧が安定するまでの時間が長いと、前記したような過
充電が生じ易い。
(1)、(2)が問題になる。 (1)ソフトライト現象の発生。 定電圧発生回路は、前記したようにソフトライト現象を
抑制するために、読み出し時におけるビット線電位を一
定レベル以下にクランプさせる目的を持つが、過充電が
生じると、一時的にでもビット線電位が高くなり過ぎ、
選択されたメモリセルに対する誤書込みをまねいてしま
う。
低下。 過充電が生じると、読み出し時におけるビット線電荷の
放電時間を余分に必要とするので、読み出し速度(アク
セスタイム)が低下する。
定電圧発生回路は、非活性状態での出力電圧Vo(=V
dd)が活性状態でのVo(=2Vtn)よりも高いので、
活性化直後に過渡的にビット線の過充電が生じ、ソフト
ライト現象の発生や読み出し速度の低下が生じるという
問題があった。
れたものであり、定電圧発生回路制御信号の活性化直後
の過渡的なビット線の過充電を防止し、ソフトライト現
象の発生や読み出し速度の低下を防止し得る不揮発性半
導体記憶装置のビット線バイアス回路用の定電圧発生回
路を提供することを目的とする。
は、ソースが第1の電源ノードに接続され、ゲートおよ
びドレインが第1のノードに接続された第1のPMOS
トランジスタと、ソースが前記第1の電源ノードに接続
され、ゲートが前記第1のノードに接続され、ドレイン
が出力ノードである第2のノードに接続され、上記第1
のPMOSトランジスタとともにカレントミラー回路を
形成する第2のPMOSトランジスタと、ドレインが前
記第1のノードに接続され、ゲートが前記第2のノード
に接続され、ソースが第2の電源ノードに接続された定
電流源を構成する第1のNMOSトランジスタと、ドレ
インおよびゲートが前記第2のノードに接続され、ソー
スが第3のノードに接続された第2のNMOSトランジ
スタと、前記第3のノードと前記第2の電源ノードとの
間に接続された能動素子あるいは抵抗素子と、制御信号
入力の非活性状態では前記第2のノードを前記第2の電
源ノードのレベルに設定するとともに前記カレントミラ
ー回路を非活性状態に制御し、制御信号入力が活性化し
た時に前記第2のノードのレベル設定を解除し、前記カ
レントミラー回路を活性化させるように制御する制御回
路とを具備することを特徴とする。
入力の非活性状態では前記第1のノードを前記第2の電
源ノードのレベルに設定し、制御信号入力が活性化した
時に前記第1のノードのレベル設定を解除してそのレベ
ルを緩やかに変化させるように制御することが望まし
い。
て図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る不揮
発性半導体メモリの第1の実施の形態に係るEPROM
の一部(読み出し回路系)を示している。図2は、図1
の要部を具体的に示している。図3は、図2中のビット
線の電圧と負荷電流、セル電流の関係の一例を示してい
る。
て、メモリセルアレイ11は、それぞれ積層ゲート構造
を有する複数のメモリセル(EPROMセル)が行列状
(マトリクス状)に配列されており、各メモリセルのソ
ースは例えば接地電位Vssに接続されている。そして、
メモリセルアレイ11の同一行に配置された複数のメモ
リセルのゲートに共通にワード線が接続されている。ま
た、メモリセルアレイ11の同一列に配置された複数の
メモリセルのドレインに共通にビット線BLが接続され
ている。
線およびビット線には、アドレス信号Addに応じて1つ
のメモリセルを選択するためにワード線選択駆動用のロ
ウデコーダ12およびカラム選択スイッチ13が対応し
て接続されており、これらロウデコーダ12、カラム選
択スイッチ13にはロウプリデコーダ14、カラムデコ
ーダ15が接続されている。
プ回路16の一対のセンス入力端との間にはエンハンス
メント型のビット線電位クランプ用のトランジスタ17
およびダミービット線電位クランプ用のトランジスタ1
8が接続されている。これらトランジスタ17,18の
ゲートには、制御信号SWに応じて所定のバイアス電圧
Vbiasを生成する定電圧発生回路19の出力端が接続さ
れている。前記制御信号SWとして、例えばEPROM
の外部から供給されるチップイネーブル信号/CEに応
じてEPROMの内部で生成されたチップイネーブル信
号が用いられる。
セルアレイ11から読出されたデータをリファレンス電
位(ダミーセルからの読み出し電位)と比較して検出す
る差動型のセンスアンプや書込み制御回路などを含む。
そして、センスアンプ回路16には入出力回路20が接
続されており、センスアンプ回路16によって検出され
たデータが入出力回路20を介して出力されるととも
に、入力された書き込みデータが入出力回路20を介し
てセンスアンプ回路16に供給される。
えられるVddノードと接地電位Vssが与えられる接地ノ
ードとの間には、負荷回路(L)22、ビット線電位ク
ランプ用のトランジスタ17、エンハンスメント型のカ
ラム選択スイッチ用のトランジスタ23およびメモリセ
ル24が直列に接続されている。
間には、負荷回路(L)25、ダミービット線電位クラ
ンプ用のトランジスタ18、エンハンスメント型のダミ
ーカラム選択スイッチ用のトランジスタ26およびダミ
ーセルとしての定電流源27が直列に接続されている。
ート・ドレイン相互が接続されたエンハンスメント型P
チャネルトランジスタ、あるいはゲートがVssノードに
接続されたエンハンスメント型Pチャネルトランジス
タ、あるいはゲート・ドレイン相互が接続されたエンハ
ンスメント型Nチャネルトランジスタが用いられる。
ジスタ17との接続ノードおよび前記負荷回路(L)2
5とトランジスタ18との接続ノードは、前記センスア
ンプ回路16に含まれているセンスアンプ21の一対の
入力端に対応して接続されている。
前記定電圧発生回路19から出力されるバイアス電圧V
biasが供給され、前記トランジスタ23のゲートには前
記カラムデコーダ15のデコード出力(カラム選択信
号)Yが供給され、前記トランジスタ26のゲートには
ダミーカラム選択信号Y´が供給され、前記メモリセル
24の制御ゲートに連なるワード線には前記ロウデコー
ダ12の出力信号Xが供給される。
“1”、“0”に応じてビット線の電位を保持し、また
は、放電して低下させる。また、ダミーセルとしての定
電流源27は、読み出し時にダミーセル側ビット線の電
荷を所定量だけ放電させて電位を低下させる。
としてエンハンスメント型のMOSトランジスタのみが
使用されて構成されており、本発明では、例えばEPR
OMチップのイネーブル制御信号が非活性状態の場合に
は接地電位を出力し、前記チップイネーブル制御信号が
活性状態になると電源電圧より低い一定電圧を出力して
前記MOSトランジスタ17、18を導通させるように
構成されている。
例を示す。この定電圧発生回路は、図12を参照して前
述した定電圧発生回路と比べて、基本構成は同じである
が、定電圧発生回路の活性/非活性状態を制御するため
の制御回路30が異なる。
ンジスタP1は、第1の電源ノード(以下、電源ノード
Aと記す)にソースが接続され、ゲートおよびドレイン
が第1のノードn1に接続されている。第2のPMOS
トランジスタP2は、ソースが前記電源ノードAに接続
され、ゲートが前記第1のノードn1に接続され、ドレ
インが出力ノードである第2のノードn2に接続され、
上記第1のPMOSトランジスタP1とともにカレント
ミラー回路CMを形成する。
インが前記第1のノードn1に接続され、ゲートが前記
第2のノードn2に接続され、ソースが第2の電源ノー
ド(以下、接地ノードと記す)に接続されており、前記
カレントミラー回路CMの定電流源を構成する。第2の
NMOSトランジスタN2は、ドレインおよびゲートが
前記第2のノードn2に接続され、ソースが第3のノー
ドn3に接続されている。
には、能動素子あるいは抵抗素子が接続されている。本
例では、上記能動素子として、第3のNMOSトランジ
スタN3のドレイン・ゲート相互が前記第3のノードn
3に接続され、そのソースが接地されている。上記NM
OSトランジスタN2,N3は負荷回路を構成する。
非活性状態を制御するための制御信号SWを受け、制御
信号入力の非活性状態では前記第1のノードn1および
前記第2のノードn2をそれぞれ接地ノードのレベル
(接地電位)に設定するとともに前記カレントミラー回
路CMを非活性状態に制御し、制御信号入力が活性化し
た時に前記第1のノードn1のレベル設定を解除してそ
のレベルを緩やかに変化させるように制御するとともに
前記第2のノードn2のレベル設定を解除し、前記カレ
ントミラー回路CMを活性化させるように構成されてい
る。前記制御信号SWは、EPROMの外部から入力す
るチップイネーブル制御信号に応じてEPROM内部で
生成される信号である。
入力SWを反転した反転信号/SWを生成するインバー
タ回路31と、電源電圧Vddが供給される電源供給ノー
ドと前記電源ノードAとの間にソース・ドレイン間が接
続され、ゲートに前記反転信号/SWが供給される第3
のPMOSトランジスタP3と、前記第1のノードn1
と接地ノードとの間に接続され、ゲートに前記反転信号
/SWが供給される第4のNMOSトランジスタN4
と、前記第2のノードn2と接地ノードとの間にドレイ
ン・ソース間が接続され、ゲートに前記反転信号/SW
が供給される第5のNMOSトランジスタN5と、前記
第1のノードn1と接地ノードとの間に接続された第1
の容量C1とを具備する。
ドとの間にドレイン・ソース間が接続され、ゲートに前
記第3のノードn3の信号が供給される第6のNMOS
トランジスタN6を具備することが望ましい。
信号入力SWが“L”レベルの状態(非活性状態)で
は、反転信号/SWによりPMOSトランジスタP3が
オフ、NMOSトランジスタN4がオン、NMOSトラ
ンジスタN5がオン状態に制御される。これにより、カ
レントミラー回路CMが非活性状態になり、第1のノー
ドn1、第2のノードn2のレベルはそれぞれ接地電位
に設定されている。
(活性化する)と、反転信号/SWによりPMOSトラ
ンジスタP3がオン、NMOSトランジスタN4がオ
フ、反転信号/SWによりNMOSトランジスタN5が
オフ状態に制御され、第1のノードn1および第2のノ
ードn2のレベル設定が解除される。
に与えられるPMOSトランジスタP1,P2に電流が
流れ始め、第2のノードn2の電位がVtnより高くなる
と、第2のノードn2の電位がゲートに与えられるNM
OSトランジスタN1に電流が流れ始めるので、前記カ
レントミラー回路CMが活性化される。
との間に接続された第1の容量C1は、回路の活性化直
後に充電が行われることにより第1のノードn1のレベ
ル上昇を緩やかに変化させるように制御する作用を有す
る。
がVtnより高くなるまで第1のノードn1のレベル上昇
が低く抑制される。この第1のノードn1の電位が低い
ほど、PMOSトランジスタP2の駆動能力(第2のノ
ードn2に対する充電能力)が高くなって第2のノード
n2に多くの電流を流すので、第2のノードn2の電位
の立上がりが速くなる。
は、回路の活性化直後におけるNMOSトランジスタN
2,N3の動作抵抗が大きくてそれらにPMOSトラン
ジスタP2から流れる電流が少ないので、PMOSトラ
ンジスタP2からの充電電流を第2のノードn2に多く
流すために挿入されており、この作用により第2のノー
ドn2の電位を速く立ち上げる役割を有する。
のノードn2の寄生容量である第2の容量の容量値C2
との関係がC1《C2であると、回路の活性化直後に第
2のノードn2の電位VoがVtnより高くなる前に第1
のノードn1の電位V1がVdd−|Vtp|まで速く到達
してしまい、PMOSトランジスタP1,P2がオフに
なり、前記したような所望の動作が得られなくなるおそ
れがある。
1であると、第1のノードn1の電位が安定するまでの
間に第2のノードn2の電位が所望の出力電圧より高く
なり過ぎるおそれがある。
のPMOSトランジスタP1の相互コンダクタンスgm
1と第2のPMOSトランジスタP2の相互コンダクタ
ンスgm2との比率にほぼ等しい(C1:C2=gm
1:gm2)ことが望ましい。
m2)を満たした場合には、回路の活性化直後に、第2
のノードn2の電位および第1のノードn1の電位はほ
ぼ同じ波形で立ち上がるようになる。つまり、PMOS
トランジスタP1が(Vg −|Vtp|)の二乗に比例し
て第1のノードn1の電位を立ち上げるのと同様の特性
でPMOSトランジスタP2が第2のノードn2の電位
を立ち上げる。この立ち上げ速度は、PMOSトランジ
スタP2の負荷特性に依存し、定電流負荷の場合と比べ
て十分に速い。
gm1:gm2)を満たした場合には、電源ノイズを受
けた時に第1のノードn1の電位と第2のノードn2の
電位が同相で変動することになるので、ノイズマージン
が拡大するという利点も期待できる。
1のノードn1および第2のノードn2をそれぞれ接地
電位に設定するためのNMOSトランジスタN4、N5
の相互コンダクタンス比をC2:C1にほぼ等しく設定
した場合には、本回路が非活性状態となってからのn
1、n2の電位変化(時定数)を同じとする効果が得ら
れ、ノイズの影響で本回路が一時的に非活性状態となっ
たとしても、再び活性化された時の安定動作が得られる
という利点も期待できる。もし、NMOSトランジスタ
N1、N2の動きにアンバランスがあると、ノイズの影
響でもう一つの安定状態に嵌まり込んでしまうおそれが
ある。
路によれば、速度を犠牲にすることなく、簡単な回路構
成で制御信号入力の非活性状態の時に出力をロウプリチ
ャージ状態に設定することが可能になった。これによ
り、制御信号入力の活性化直後のビット線の過充電に対
する対策が不必要になり、従来の性能を損なうことなし
に読み出し回路の大幅な簡略化が可能になった。
CMの活性状態では、PMOSトランジスタP1,P2
は前記NMOSトランジスタN1に流れる電流I1およ
びNMOSトランジスタN2,N3に流れる電流I2を
制御する。PMOSトランジスタP1,P2の相互コン
ダンクタンスgmの比が1:2である場合、電流I1,
I2の比も1:2になる。
タN2,N3の負荷特性と電流I2とにより決定され、
この出力電圧Voを正確に制御するためには、電流I1
の制御が重要となる。
SトランジスタP1,P2の相互コンダンクタンスgm
の比を1:1に設定した場合における各トランジスタの
負荷特性を示している。
2に流れる電流量I2と直列接続されたNMOSトラン
ジスタN2,N3の負荷特性によって定まるが、設計
上、負荷特性の傾きは極力無限大となるようにする。こ
の時、ノードn2の出力電圧Voはほぼ2Vtn、ノード
n1の電圧V1はほぼVtnである。
動作している間は一定である。従って、ノードn2また
はノードn1の電圧をNMOSトランジスタN1のゲー
トに供給することにより、NMOSトランジスタN1に
より定電流源を構成することができる。
ンジスタP2が五極管領域で動作することが条件である
ので、次の式が成立する。 Vdd−Vo≧Vdd−V1+|Vtp|>0 Vdd≧2Vtn+2|Vtp| Vo=2Vtn+α、V1=Vdd−|Vtp| 電源電圧Vddが例えば3.3Vであり、Vtn=0.6
V、|Vtp|=0.7Vとすると、この回路は、電源電
圧Vddが2.6V程度まで動作することができ、Vdd≧
2.6Vで出力電圧Voが一定となるので、この出力す
る電圧Voをバイアス電圧Vbiasとして供給する。
存せずに一定電圧を保持するノードn2の出力電圧Vo
の電位をNMOSトランジスタN1のゲートにフィード
バックすることにより、簡単な構成によりカレントミラ
ー回路CMの定電流源を構成している。
示す。図6の回路は、前述した図4の回路と比べて、N
MOSトランジスタN1のゲートの接続位置がNMOS
トランジスタN3のゲート・ドレインに変更されている
点が異なり、その他は同じであるので、図4中と同一符
号を付してその説明を省略する。
電圧発生回路の動作と基本的に同様であり、定常状態に
おける出力電圧Vo(バイアス電圧Vbias)はほぼ1.
7Vとなるが、図4の定電圧発生回路の活性状態での動
作と比較して、NMOSトランジスタN1のゲートに印
加される電位が低いのでNMOSトランジスタN1がオ
ンするタイミングが遅くなり、第1のノードn1の電位
V1の立上がりが速くなる。
性化直後の過渡的なビット線の過充電を防止し、ソフト
ライト現象の発生や読み出し速度の低下を防止するため
の対策は、前記したような定電圧発生回路を工夫する以
外にも、以下に述べるような手段(1)、(2)、
(3)を選択的に採用することが可能である。
本構成を有する定電圧発生回路を使用し、定電圧発生回
路の活性化によりその出力電圧が安定するまでの間、カ
ラム選択信号Yのレベルが“L”から“H”に立ち上が
る動作を遅延させるように構成する。但し、このような
遅延タイミングを設定するためには、例えばカラムデコ
ーダの入力側あるいは出力側に信号遅延回路を挿入する
必要があり、回路構成が複雑になる。また、カラム選択
信号Yが立ち上がるまでの遅延タイミングの設定が困難
であり、カラム選択信号Yの立ち上がりが遅れ過ぎる
と、アクセスタイムの低下をまねくことになる。
本構成を有する定電圧発生回路を使用し、定電圧発生回
路の活性化によりその出力電圧が安定するまでの間(つ
まり、VoがVddから2Vtnまで低下する間)にはビッ
ト線から接地ノードにリーク電流を流すように電流リー
ク回路を構成する。但し、定電圧発生回路の出力電圧が
安定するまでの間のタイミングの設定が困難であり、ビ
ット線からリーク電流を流す期間が長くなり過ぎると、
アクセスタイムの低下をまねくことになる。
本構成を有する定電圧発生回路を使用し、その電源とし
てEPROMの内部に設けられる電源降圧回路の出力電
圧(内部降圧電圧)を供給するように構成する。
を実現する構成の一例およびそれに関連する動作波形の
一例を示している。図7(a)において、71は定電圧
発生回路の出力電圧Vbiasが入力し、このVbias入力が
安定化した後に制御信号を出力する遅延回路である。7
2は上記遅延回路71の出力電圧とカラムデコーダの出
力信号(カラム選択信号Y)との論理積をとり、カラム
選択スイッチ用のMOSトランジスタ23のゲートに供
給するAND回路である。
性半導体メモリは、図1に示したように、複数の不揮発
性のメモリセルがマトリクス状に配置されたメモリセル
アレイと、前記メモリセルアレイのビット線に接続さ
れ、メモリセルを選択するカラム選択スイッチと、選択
された前記メモリセルから読み出されたデータをダミー
セルから読み出されたデータと比較して検知、増幅する
センスアンプ回路と、前記センスアンプ回路と前記カラ
ム選択スイッチとの間に設けられたMOSトランジスタ
と、このMOSトランジスタのゲートにビット線バイア
ス電圧を供給するために設けられ、制御信号に応じて活
性化されるビット線バイアス回路と、前記ビット線バイ
アス回路の活性化によりその出力電圧が安定するまでの
間、前記カラム選択スイッチを制御するためのカラム選
択信号の立上りタイミングを遅延させる遅延制御回路
(図7(a)に示したような回路)とを具備する。
8(a)、(b)に示すように構成される。図8(a)
に示す遅延回路においては、NMOSトランジスタN1
1のゲートにVbias入力が入力し、このNMOSトラン
ジスタN11のソースとVssノードとの間にはドレイン
・ゲート相互が接続されたNMOSトランジスタN12
が接続されている。そして、Vddノードと前記NMOS
トランジスタN11のドレインとの間には、ドレイン・
ゲート相互が接続されたPMOSトランジスタP11の
ソース・ドレイン間が接続されており、上記PMOSト
ランジスタP11と共にカレントミラー回路を構成する
PMOSトランジスタP12は、ソースがVddノードに
接続され、ゲートが前記PMOSトランジスタP11の
ゲートに接続されている。上記PMOSトランジスタP
12のソースとVssノードとの間には抵抗素子Rが接続
されており、上記PMOSトランジスタP12と抵抗素
子Rとの接続ノードに例えば二段のインバータ回路IV
1、IV2が接続されている。
ddノードとVssノードとの間にNMOSトランジスタN
13と抵抗素子R1が直列に接続されて構成されたソー
スフォロア回路にバイアス電圧Vbiasが入力する。そし
て、このソースフォロア回路の出力はNMOSトランジ
スタN14のゲートに入力し、このNMOSトランジス
タN14のソースはVssノードに接続されている。そし
て、Vddノードと前記NMOSトランジスタN13のド
レインとの間には、ドレイン・ゲート相互が接続された
PMOSトランジスタP11のソース・ドレイン間が接
続されており、上記PMOSトランジスタP11と共に
カレントミラー回路を構成するPMOSトランジスタP
12は、ソースがVddノードに接続され、ゲートが前記
PMOSトランジスタP11のゲートに接続されてい
る。上記PMOSトランジスタP12のソースとVssノ
ードとの間には抵抗素子R2が接続されており、上記P
MOSトランジスタP12と抵抗素子R2との接続ノー
ドに例えば二段のインバータ回路IV1、IV2が接続
されている。
の一例であるビット線電流リーク回路を示している。図
9において、N21はビット線と接地ノードとの間に接
続されたリーク電流源用のNMOSトランジスタであ
る。90は前記定電圧発生回路の出力電圧Vbiasが入力
し、このVbias入力が安定するまでの期間に前記リーク
電流源用のNMOSトランジスタN21をオン駆動する
ための制御信号を出力する駆動回路である。この駆動回
路90の一例は、VddノードとVssノードとの間に、ゲ
ートにVbiasが入力するNMOSトランジスタN22と
ゲートにVdd電位が与えられるNMOSトランジスタN
23とが直列に接続されてなる。
体メモリは、図1に示したように、複数の不揮発性のメ
モリセルがマトリクス状に配置されたメモリセルアレイ
と、前記メモリセルアレイのビット線に接続され、メモ
リセルを選択するカラム選択スイッチと、選択された前
記メモリセルから読み出されたデータをダミーセルから
読み出されたデータと比較して検知、増幅する増幅回路
と、前記増幅回路と前記カラム選択スイッチとの間に設
けられたMOSトランジスタと、前記MOSトランジス
タのゲートにビット線バイアス電圧を供給するために設
けられ、制御信号に応じて活性化されるビット線バイア
ス回路と、前記ビット線バイアス回路の活性化によりそ
の出力電圧が安定するまでの間に前記ビット線から接地
ノードにリーク電流を流す電流リーク回路(図9に示し
たような回路)とを具備する。
成の一例を示している。図10において、100は外部
から入力する電源電圧Vccを降下させて内部降圧電圧V
ddを生成し、この内部降圧電圧Vddを前記定電圧発生回
路の電源として供給する電源降圧回路である。
導体メモリは、図1に示したように、複数の不揮発性の
メモリセルがマトリクス状に配置されたメモリセルアレ
イと、前記メモリセルアレイのビット線に接続され、メ
モリセルを選択するカラム選択スイッチと、選択された
前記メモリセルから読み出されたデータをダミーセルか
ら読み出されたデータと比較して検知、増幅する増幅回
路と、前記増幅回路と前記カラム選択スイッチとの間に
設けられたMOSトランジスタと、前記MOSトランジ
スタのゲートにビット線バイアス電圧を供給するために
設けられ、制御信号に応じて活性化されるビット線バイ
アス回路と、外部から入力する電源電圧を降下させて内
部降圧電圧を生成し、この内部降圧電圧を前記ビット線
バイアス回路の電源として供給する電源降圧回路(図1
0中の符号100で示される回路)とを具備する。
100の一例を示す回路図である。この電源降圧回路
は、一方の入力端に所定の基準電位VR が入力し、他方
の入力端に帰還電圧VB が入力する差動増幅器111
と、この差動増幅器111の出力端と他方の入力端との
間に接続され、前記基準電位VR よりもエンハンスメン
ト型Nチャネルトランジスタ1段分の閾値Vtnだけ高い
制御電圧VA を生成するように上記差動増幅器111に
より制御される帰還回路112と、ゲートに前記制御電
圧VA が与えられ、Vddノードと降圧出力ノードとの間
にドレイン・ソース間が接続されたエンハンスメント型
PMOSトランジスタ113とからなる。
ドに接続されたエンハンスメント型Pチャネルトランジ
スタP41と、このPチャネルトランジスタP41のド
レインと接地電位との間に直列に接続され、ドレイン・
ゲート相互が接続されたエンハンスメント型のNチャネ
ルトランジスタN41および2個の高抵抗R3、R4と
を有し、上記2個の高抵抗R3、R4の直列接続ノード
の電圧を前記差動増幅器111の他方の入力端に帰還さ
せる。なお、前記PチャネルトランジスタP41とNチ
ャネルトランジスタN41との直列接続ノードから制御
電圧VA が取り出されている。
る。差動増幅器111は、VR >VB の時には“L”レ
ベルを出力し、VR <VBの時には“H”レベルを出力
する。PチャネルトランジスタP41は、ゲート入力が
“L”レベルの時にはオンになり、ゲート入力が“H”
レベルの時にはオフになる。このPチャネルトランジス
タP41がオンの時には前記VA およびVBがプルアッ
プされ、このPチャネルトランジスタP41がオフの時
には前記VAおよびVB がプルダウンされる。このよう
な動作により、VB =VR となるように帰還制御が行わ
れる。なお、前記高抵抗R3、R4を流れる電流は僅か
であり、NチャネルトランジスタN41のチャネル幅を
十分に大きく設定しておけば、VA =VR +Vtnとなっ
て安定する。そして、降圧出力ノードの内部降圧電圧V
ddint として、VA −Vtn、つまり、VR が得られる。
源降圧回路の変形例を示す回路図である。この電源降圧
回路は、図11(a)の電源降圧回路と比べて、Nチャ
ネルトランジスタN41およびPMOSトランジスタ1
13が省略されたものであり、原理的には図11(a)
の回路と同様な動作が行われる。
ROMに限定されるものではなく、NAND型、NOR
型などのEEPROMなどにも適用することが可能であ
り、発明の要旨を変えない範囲において種々変形が可能
である。
チップサイズの大型化およびコストの増大を抑え得ると
ともに、アクセスの高速化を図ることが可能な不揮発性
半導体記憶装置の定電圧発生回路を提供できる。
施の形態に係るEPROMの一例の一部を示す回路図。
タの負荷特性の一例を示す特性図。
発明の定電圧発生回路の第1の実施例を示す回路図。
P1,P2の相互コンダンクタンスgmの比を1:1に
設定した場合における各トランジスタの負荷特性を示す
特性図。
用されるカラム選択遅延回路を示す回路図。
図。
例の一部に係るビット線電流リーク回路を示す回路図。
路図。
の例で使用される電源降圧回路の相異なる具体例を示す
回路図。
路の基本的構成を示す回路図。
るビット線電圧の経時変化の様子を示す特性図。
スタ、 19…定電圧発生回路、 20…入出力回路、 21…センスアンプ、 23…カラム選択スイッチ用のMOSトランジスタ、 24…メモリセル、 26…ダミーカラム選択スイッチ用のMOSトランジス
タ、 27…ダミーセル用定電流源、 30…制御回路、 31…インバータ回路、 N1〜N7…NMOSトランジスタ、 P1〜P3…PMOSトランジスタ、 CM…カレントミラー回路。
Claims (7)
- 【請求項1】 ソースが第1の電源ノードに接続され、
ゲートおよびドレインが第1のノードに接続された第1
のPMOSトランジスタと、 ソースが前記第1の電源ノードに接続され、ゲートが前
記第1のノードに接続され、ドレインが出力ノードであ
る第2のノードに接続され、上記第1のPMOSトラン
ジスタとともにカレントミラー回路を形成する第2のP
MOSトランジスタと、 ドレインが前記第1のノードに接続され、ゲートが前記
第2のノードに接続され、ソースが第2の電源ノードに
接続された定電流源を構成する第1のNMOSトランジ
スタと、ドレインおよびゲートが前記第2のノードに接
続され、ソースが第3のノードに接続された第2のNM
OSトランジスタと、 前記第3のノードと前記第2の電源ノードとの間に接続
された能動素子あるいは抵抗素子と、電源供給ノードと前記第1の電源ノードとの間にソース
・ドレイン間が接続され、ゲートに制御信号が供給され
る第3のPMOSトランジスタと、前記第1のノードと
前記第2の電源ノードとの間に接続され、ゲートに前記
制御信号が供給される第3のNMOSトランジスタと、
前記第2のノードと前記第2の電源ノードとの間にドレ
イン・ソース間が接続され、ゲートに前記制御信号が供
給される第4のNMOSトランジスタと、前記第1のノ
ードと前記第2の電源ノードとの間に接続された第1の
容量とからなり、 制御信号入力の非活性状態では前記第
1のノードおよび第2のノードを前記第2の電源ノード
のレベルに設定するとともに前記カレントミラー回路を
非活性状態に制御し、制御信号入力が活性化した時に前
記第1のノードおよび第2のノードのレベル設定を解除
するとともに前記カレントミラー回路を活性化させるよ
うに制御する制御回路とを具備することを特徴とする定
電圧発生回路。 - 【請求項2】 請求項1記載の定電圧発生回路におい
て、 前記第3のノードと前記第2の電源ノードとの間に接続
された能動素子は、ドレインおよびゲートが前記第3の
ノードに接続され、ソースが前記第2の電源ノードに接
続された第5のNMOSトランジスタであることを特徴
とする定電圧発生回路。 - 【請求項3】 ソースが第1の電源ノードに接続され、
ゲートおよびドレインが第1のノードに接続された第1
のPMOSトランジスタと、 ソースが前記第1の電源ノードに接続され、ゲートが前
記第1のノードに接続され、ドレインが出力ノードであ
る第2のノードに接続され、上記第1のPMOSトラン
ジスタとともにカレントミラー回路を形成する第2のP
MOSトランジスタと、 ドレインが前記第1のノードに接続され、ゲートが第3
のノードに接続され、ソースが第2の電源ノードに接続
された定電流源を構成する第1のNMOSトランジスタ
と、 ドレインおよびゲートが前記第2のノードに接続され、
ソースが前記第3のノードに接続された第2のNMOS
トランジスタと、 ドレインおよびゲートが前記第3のノードに接続され、
ソースが前記第2の電源ノードに接続された第3のNM
OSトランジスタと、電源供給ノードと前記第1の電源ノードとの間にソース
・ドレイン間が接続され、ゲートに制御信号が供給され
る第3のPMOSトランジスタと、前記第1のノードと
前記第2の電源ノードとの間に接続され、ゲートに前記
制御信号が供給される第4のNMOSトランジスタと、
前記第2のノードと前記第2の電源ノードとの間にドレ
イン・ソース間が接続され、ゲートに前記制御信号が供
給される第5のNMOSトランジスタと、前記第1のノ
ードと前記第2の電源ノードとの間に接続された第1の
容量とからなり、 制御信号入力の非活性状態では前記第
1のノードおよび第2のノードを前記第2の電源ノード
のレベルに設定するとともに前記カレントミラー回路を
非活性状態に制御し、制御信号入力が活性化した時に前
記第1のノードおよび第2のノードのレベル設定を解除
するとともに前記カレントミラー回路を活性化させるよ
うに制御する制御回路とを具備することを特徴とする定
電圧発生回路。 - 【請求項4】 請求項1または3記載の定電圧発生回路
において、 前記第1の容量の容量値C1と前記第2のノードの寄生
容量である第2の容量の容量値C2との関係は、前記第
1のPMOSトランジスタの相互コンダクタンスと第2
のPMOSトランジスタの相互コンダクタンスとの比率
に等しいことを特徴とする定電圧発生回路。 - 【請求項5】 請求項1記載の定電圧発生回路におい
て、 前記第3のNMOSトランジスタの相互コンダクタンス
と第4のNMOSトランジスタの相互コンダクタンスと
の比は、第2のノードの寄生容量である容量値C2と前
記第1のノードの容量値C1との比率に等しいことを特
徴とする定電圧発生回路。 - 【請求項6】 請求項3記載の定電圧発生回路におい
て、 前記第4のNMOSトランジスタの相互コンダクタンス
と第5のNMOSトランジスタの相互コンダクタンスと
の比は、第2のノードの寄生容量である容量値C2と前
記第1のノードの容量値C1との比率に等しいことを特
徴とする定電圧発生回路。 - 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の
定電圧発生回路において、 さらに、前記第2のノードと前記第2の電源ノードとの
間にドレイン・ソース間が接続され、ゲートに前記第3
のノードの信号が供給される第6のNMOSトランジス
タを具備することを特徴とする定電圧発生回路。
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