図1は、この発明の一実施の形態による半導体集積回路装置の概略構成を示すブロック図である。図1において、この半導体集積回路装置は、クロック発生回路1、基準電位発生回路2,4、分周回路部3、通常動作用正ポンプ回路11、内部動作用正ポンプ回路12,13、駆動用正ポンプ回路14、内部動作用負ポンプ回路15〜17、入力端子21,22、外部印加選択回路23〜28、リセット回路29〜33、選択回路34〜37、書込回路38、ワード線ドライバ39、ウェルドライバ40、ソースドライバ41およびメモリ部42を備える。
通常動作用正ポンプ回路11、内部動作用正ポンプ回路12,13、駆動用正ポンプ回路14は、単一の外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)によって駆動される。内部動作用負ポンプ回路15〜17は、駆動用正ポンプ回路14からの電位VPC(たとえば、2.4V)によって駆動される。
クロック発生回路1は、各ポンプ回路に必要なクロック信号CLKを生成する。基準電位発生回路2は、各ポンプ回路に必要な基準電位VREFを生成する。分周回路部3は、クロック発生回路1からのクロック信号CLKを分周し、クロック信号CLKDを出力する。基準電位発生回路4は、通常動作用正ポンプ回路11に必要な基準電位VREFSを生成する。
通常動作用正ポンプ回路11は、基準電位VREFSを受け、たとえばリード動作などの通常動作時にワード線に必要な正電位VPP(たとえば、5.5V)を生成する。内部動作用正ポンプ回路12は、クロック信号CLKDおよび基準電位VREFを受け、たとえばプログラム動作などの内部動作時にビット線に必要な正電位VPB(たとえば、5.1V)を生成する。内部動作用正ポンプ回路13は、クロック信号CLKおよび基準電位VREFを受け、たとえばプログラム動作などの内部動作時にワード線に必要な正電位VPW(たとえば、9.7V)を生成する。
駆動用正ポンプ回路14は、クロック信号CLKおよび基準電位VREFを受け、正電位VPC(たとえば、2.4V)を生成して内部動作用負ポンプ回路15〜17に与える
。内部動作用負ポンプ回路15は、クロック信号CLKおよび基準電位VREFを受け、たとえば消去動作などの内部動作時にワード線に必要な負電位VNA(たとえば、−9.2V)を生成する。内部動作用負ポンプ回路16は、クロック信号CLKおよび基準電位VREFを受け、たとえばプログラム動作などの内部動作時にワード線ドライバ39に必要な負電位VNB(たとえば、−0.5V)を生成する。内部動作用負ポンプ回路17は、クロック信号CLKおよび基準電位VREFを受け、たとえばプログラム動作などの内部動作時にウェルに必要な負電位VNC(たとえば、−0.9V)を生成する。
入力端子21,22には、外部電位VEXが与えられる。外部印加選択回路23は、入力端子21からの外部電位VEXまたは通常動作用正ポンプ回路11からの電位VPPのどちらか一方を選択して出力する。外部印加選択回路24は、入力端子21からの外部電位VEXまたは内部動作用正ポンプ回路12からの電位VPBのどちらか一方を選択して出力する。外部印加選択回路25は、入力端子21からの外部電位VEXまたは内部動作用正ポンプ回路13からの電位VPWのどちらか一方を選択して出力する。外部印加選択回路26は、入力端子22からの外部電位VEXまたは内部動作用負ポンプ回路15からの電位VNAのどちらか一方を選択して出力する。外部印加選択回路27は、入力端子22からの外部電位VEXまたは内部動作用負ポンプ回路16からの電位VNBのどちらか一方を選択して出力する。外部印加選択回路28は、入力端子22からの外部電位VEXまたは内部動作用負ポンプ回路17からの電位VNCのどちらか一方を選択して出力する。
リセット回路29は、内部動作用正ポンプ回路12が非活性である場合に、外部印加選択回路23の出力電位を外部印加選択回路24の出力ノードに与えるリセット動作を行なう。リセット回路30は、内部動作用正ポンプ回路13が非活性である場合に、外部印加選択回路23の出力電位を外部印加選択回路25の出力ノードに与えるリセット動作を行なう。リセット回路31は、内部動作用負ポンプ回路15が非活性である場合に、外部印加選択回路26の出力ノードを接地電位(0V)にするリセット動作を行なう。リセット回路32は、内部動作用負ポンプ回路16が非活性である場合に、外部印加選択回路27の出力ノードを接地電位(0V)にするリセット動作を行なう。リセット回路33は、内部動作用負ポンプ回路17が非活性である場合に、外部印加選択回路28の出力ノードを接地電位(0V)にするリセット動作を行なう。
選択回路34は、外部印加選択回路23,25の出力電位および接地電位(0V)のいずれか1つを選択してワード線ドライバ39に与える。選択回路35は、外部印加選択回路23,25の出力電位および接地電位(0V)のいずれか1つを選択してウェルドライバ40およびソースドライバ41に与える。選択回路36は、外部印加選択回路26,27の出力電位および接地電位(0V)のいずれか1つを選択してワード線ドライバ39に与える。選択回路37は、外部印加選択回路26,28の出力電位および接地電位(0V)のいずれか1つを選択して、ウェルドライバ40およびソースドライバ41に与える。
書込回路38は、外部印加選択回路24の出力電位を受け、メモリ部42のビット線BLに動作モードに応じた所定の電位を与える。ワード線ドライバ39は、選択回路34、36の出力電位を受け、メモリ部42のワード線WLに動作モードに応じた所定の電位を与える。ウェルドライバ40は、選択回路35,37の出力電位を受け、メモリ部42のウェルに動作モードに応じた所定の電位を与える。ソースドライバ41は、選択回路35,37の出力電位を受け、メモリ部42のソース線SLに動作モードに応じた所定の電位を与える。メモリ部42は、データを記憶するための複数のメモリセルを含む。
たとえば、リード動作時においては、通常動作用正ポンプ回路11からの電位VPP(たとえば、5.5V)が、外部印加選択回路23、選択回路34およびワード線ドライバ39を介してメモリ部42のワード線WLに与えられる。メモリ部42のウェルには、選択回路37からの接地電位(0V)がウェルドライバ40を介して与えられる。また、メモリ部42のソース線SLには、選択回路37からの接地電位(0V)がソースドライバ41を介して与えられる。
プログラム動作時においては、内部動作用正ポンプ回路13からの電位VPW(たとえば、9.7V)が外部印加選択回路25、選択回路34およびワード線ドライバ39を介してメモリ部42のワード線WLに与えられる。また、内部動作用正ポンプ回路12からの電位VPB(たとえば、5.1V)が外部印加選択回路24および書込回路38を介してメモリ部42のビット線BLに与えられる。また、内部動作用負ポンプ回路17からの電位VNC(たとえば、−0.9V)が外部印加選択回路28、選択回路37およびウェルドライバ40を介してメモリ部42のウェルに与えられる。また、メモリ部42のソース線SLには、選択回路35からの接地電位(0V)が与えられる。
消去動作時においては、内部動作用負ポンプ回路15からの電位VNA(たとえば、−9.2V)が外部印加選択回路26、選択回路36およびワード線ドライバ39を介してメモリ部42のワード線WLに与えられる。メモリ部42のウェルには、内部動作用正ポンプ回路13からの電位VPW(たとえば、7.5V)が外部印加選択回路25、選択回路35およびウェルドライバ40を介して与えられる。また、メモリ部42のソース線SLには、内部動作用正ポンプ回路13からの電位VPW(たとえば、7.5V)が外部印加選択回路25、選択回路35およびソースドライバ41を介して与えられる。なお、内部動作用正ポンプ回路13の出力電位VPWのレベルは動作状態に応じて切換えられる(たとえば、プログラム動作時には9.7Vにされ、消去動作時には7.5Vにされる)。
図2は、図1に示した分周回路部3および内部動作用正ポンプ回路12,13の構成を示すブロック図である。図2において、分周回路部3は、分周回路59および選択回路60を含む。内部動作用正ポンプ回路12は、インバータ51、検出回路52、クロックドライバ53,54、チャージポンプ55,56およびAND回路57,58を含む。内部動作用正ポンプ回路13は、インバータ61、検出回路62、クロックドライバ63,64、チャージポンプ65,66およびAND回路67,68を含む。
分周回路59は、活性化信号EN1が活性化レベルの「H」レベルの場合、クロック発生回路1からのクロック信号CLKを分周(周波数を低減)し、クロック信号CLK1を生成する。一方、活性化信号EN1が非活性化レベルの「L」レベルの場合、クロック発生回路1からのクロック信号CLKをそのままクロック信号CLK2として出力する。選択回路60は、活性化信号EN1が活性化レベルの「H」レベルの場合、分周回路59からのクロック信号CLK1を選択し、クロック信号CLKDとして出力する。一方、活性化信号EN1が非活性化レベルの「L」レベルの場合、分周回路59からのクロック信号CLK2を選択し、クロック信号CLKDとして出力する。インバータ51は、クロック信号CLKDの論理レベルを反転して出力する。インバータ61は、クロック信号CLKの論理レベルを反転して出力する。
図3は、検出回路52の構成を示す回路図である。図3において、この検出回路52は、抵抗素子71,72、比較回路73および定電流源74を含む。出力ノードN1からの電位VPBは、抵抗素子71,72で分圧され、分圧電位VPBDとして比較回路73の負入力端子に与えられる。比較回路73の正入力端子には、電位VPBの目標レベルに相応する電位である基準電位VREFが与えられる。比較回路83の接地端子と接地電位GNDのラインとの間には、定電流源74が接続される。
比較回路73は、分圧電位VPBDを基準電位VREFと比較し、分圧電位VPBDが基準電位VREFよりも低い場合は出力検知信号PEBを「H」レベルにし、分圧電位VPBDが基準電位VREFよりも高い場合は出力検知信号PEBを「L」レベルにする。このような構成により、検出回路52は、基準電位発生回路2からの基準電位VREFおよび出力ノードN1からの電位VPBに基づいて、検知信号PEBをAND回路57,58に出力する。
図2に戻って、検出回路62の構成および動作は、図3に示した検出回路52と同様であり、基準電位発生回路2からの基準電位VREFおよび出力ノードN2からの電位VPWに基づいて、検知信号PEWをAND回路67,68に出力する。
AND回路57,58は、外部からの活性化信号EN2、および検出回路52からの検知信号PEBを受ける。AND回路57の出力信号はクロックドライバ53に与えられるAND回路58の出力信号はクロックドライバ54に与えられる。AND回路67は、外部からの活性化信号EN3、および検出回路62からの検知信号PEWを受ける。AND回路67の出力信号はクロックドライバ63に与えられる。AND回路68は、外部からの活性化信号EN4、および検出回路62からの検知信号PEWを受ける。AND回路68の出力信号はクロックドライバ64に与えられる。
クロックドライバ53は、AND回路57の出力信号が「H」レベルの場合に活性化され、分周回路部3からのクロック信号CLKDを電流増幅し、4相クロック信号φA1〜φA4を生成してチャージポンプ55に与える。一方、AND回路57の出力信号が「L」レベルの場合は非活性化され、分周回路部3からのクロック信号CLKDを伝達しない。
図4は、クロックドライバ53の単位回路の構成を詳細に示す回路図である。図4において、このクロックドライバ53の単位回路は、スイッチ回路81〜84、PチャネルMOSトランジスタ群85,87およびNチャネルMOSトランジスタ群86,88を含む。
スイッチ回路81〜84は、外部からの選択信号SELによって制御される。選択信号SELは、外部電源電位EXVDDが低い場合(たとえば、1.8V)に「L」レベルにされ、外部電源電位EXVDDが高い場合(たとえば、3.0V)に「H」レベルにされる。スイッチ回路81は、選択信号SELが「L」レベルの場合、接地電位GNDのラインとノードN12とを接続する。一方、選択信号SELが「H」レベルの場合、ノードN11とノードN12とを接続する。スイッチ回路82は、選択信号SELが「L」レベルの場合、出力ノードN14と出力ノードN18とを切離す。一方、選択信号SELが「H」レベルの場合、出力ノードN14と出力ノードN18とを接続する。スイッチ回路83は、選択信号SELが「L」レベルの場合、ノードN11とノードN15とを接続する。一方、選択信号SELが「H」レベルの場合、接地電位GNDのラインとノードN15とを接続する。スイッチ回路84は、選択信号SELが「L」レベルの場合、出力ノードN17と出力ノードN18とを接続する。一方、選択信号SELが「H」レベルの場合、出力ノードN17と出力ノードN18とを切離す。
PチャネルMOSトランジスタ群85は、PチャネルMOSトランジスタ91,92および複数のPチャネルMOSトランジスタ101を含む。NチャネルMOSトランジスタ群86は、NチャネルMOSトランジスタ93,94および複数のNチャネルMOSトランジスタ102を含む。PチャネルMOSトランジスタ101とNチャネルMOSトランジスタ102の数は同じである。
PチャネルMOSトランジスタ91,92は、それぞれ外部電源電位EXVDDのライ
ンとノードN13との間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ93,94は、ノードN13と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ91およびNチャネルMOSトランジスタ94のゲートは、ともにノードN12に接続される。PチャネルMOSトランジスタ92およびNチャネルMOSトランジスタ93のゲートは、ともにAND回路57の出力信号を受ける。PチャネルMOSトランジスタ101およびNチャネルMOSトランジスタ102は、外部電源電位EXVDDのラインと接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ101およびNチャネルMOSトランジスタ102の複数組は、それぞれインバータを構成している。これらの複数のインバータは、ノードN13と出力ノードN14との間に直列接続される。
PチャネルMOSトランジスタ群87は、PチャネルMOSトランジスタ95,96および複数のPチャネルMOSトランジスタ103を含む。NチャネルMOSトランジスタ群88は、NチャネルMOSトランジスタ97,98および複数のNチャネルMOSトランジスタ104を含む。PチャネルMOSトランジスタ103とNチャネルMOSトランジスタ104の数は同じである。
PチャネルMOSトランジスタ95,96は、それぞれ外部電源電位EXVDDのラインとノードN16との間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ97,98は、ノードN16と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ95およびNチャネルMOSトランジスタ98のゲートは、ともにノードN15に接続される。PチャネルMOSトランジスタ96およびNチャネルMOSトランジスタ97のゲートは、ともにAND回路57の出力信号を受ける。PチャネルMOSトランジスタ103およびNチャネルMOSトランジスタ104は、外部電源電位EXVDDのラインと接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ103およびNチャネルMOSトランジスタ104の複数組は、それぞれインバータを構成している。これらの複数のインバータは、ノードN16と出力ノードN17との間に直列接続される。
なお、PチャネルMOSトランジスタ91,92,101およびNチャネルMOSトランジスタ93,94,102は酸化膜が厚く、外部電源電位EXVDDが高い場合(たとえば、3V)に適している。PチャネルMOSトランジスタ95,96,103およびNチャネルMOSトランジスタ97,98,104は酸化膜が薄く、外部電源電位EXVDDが低い場合(たとえば、1.8V)に適している。このように、酸化膜の厚いトランジスタで構成されるトランジスタ群85,86と酸化膜の薄いトランジスタで構成されるトランジスタ群87,88とを設け、外部電源電位EXVDDのレベルに応じてトランジスタ群を選択的に使用する。
すなわち、外部電源電位EXVDDが高い場合(たとえば、3V)は選択信号SELが「H」レベルにされ、クロック信号CLKDは、PチャネルMOSトランジスタ群85およびNチャネルMOSトランジスタ群86で構成される複数段のインバータを介して、出力ノードN18からクロック信号φA1として出力される。一方、外部電源電位EXVDDが低い場合(たとえば、1.8V)は選択信号SELが「L」レベルにされ、クロック信号CLKDは、PチャネルMOSトランジスタ群87およびNチャネルMOSトランジスタ群88で構成される複数段のインバータを介して、出力ノードN18からクロック信号φA1として出力される。
図5は、図4に示したPチャネルMOSトランジスタ群87およびNチャネルMOSトランジスタ群88の構成をより詳細に示す回路図である。図5を参照して、PチャネルMOSトランジスタ95,96,103のゲートにスイッチ回路105,107,112が設けられる。PチャネルMOSトランジスタ95,96,103のドレインにスイッチ回路106,108,113が設けられる。NチャネルMOSトランジスタ97,104のドレインにスイッチ回路109,114が設けられる。NチャネルMOSトランジスタ97,98,104のゲートにスイッチ回路110,111,115が設けられる。スイッチ回路105〜115は、選択信号SELによって制御される。
選択信号SELが「L」レベルの場合(外部電源電位EXVDDが低い場合)、スイッチ回路105は、ノードN15とPチャネルMOSトランジスタ95のゲートとを接続する。スイッチ回路106は、PチャネルMOSトランジスタ95のドレインとノードN16とを接続する。スイッチ回路107は、AND回路57の出力ノードとPチャネルMOSトランジスタ96のゲートとを接続する。スイッチ回路108は、PチャネルMOSトランジスタ96のドレインとノードN16とを接続する。スイッチ回路109は、ノードN16とNチャネルMOSトランジスタ97のドレインとを接続する。スイッチ回路110は、AND回路57の出力ノードとNチャネルMOSトランジスタ97のゲートとを接続する。スイッチ回路111は、ノードN15とNチャネルMOSトランジスタ98のゲートとを接続する。したがって、AND回路57の出力信号が「H」レベルの場合は、PチャネルMOSトランジスタ96が非導通になり、NチャネルMOSトランジスタ97が導通するため、ノードN15に伝達されたクロック信号は論理レベルが反転されてノードN16に与えられる。AND回路57の出力信号が「L」レベルの場合は、PチャネルMOSトランジスタ96が導通し、NチャネルMOSトランジスタ97が非導通になるため、ノードN16が「H」レベルに固定され、ノードN15に伝達されたクロック信号はノードN16には伝達されない。
一方、選択信号SELが「H」レベルの場合(外部電源電位EXVDDが高い場合)、スイッチ回路105は、外部電源電位EXVDDのラインとPチャネルMOSトランジスタ95のゲートとを接続する。スイッチ回路106は、PチャネルMOSトランジスタ95のドレインと外部電源電位EXVDDのラインとを接続する。スイッチ回路107は、外部電源電位EXVDDのラインとPチャネルMOSトランジスタ96のゲートとを接続する。スイッチ回路108は、PチャネルMOSトランジスタ96のドレインと外部電源電位EXVDDのラインとを接続する。スイッチ回路109は、接地電位GNDのラインとNチャネルMOSトランジスタ97のドレインとを接続する。スイッチ回路110は、接地電位GNDのラインとNチャネルMOSトランジスタ97のゲートとを接続する。スイッチ回路111は、接地電位GNDのラインとNチャネルMOSトランジスタ98のゲートとを接続する。
このように、PチャネルMOSトランジスタ95,96のソースとドレインとゲートが、ともに外部電源電位EXVDDのラインに接続される。また、NチャネルMOSトランジスタ97のドレインとゲート、およびNチャネルMOSトランジスタ98のソースとゲートが、ともに接地電位GNDのラインに接続される。したがって、PチャネルMOSトランジスタ95,96およびNチャネルMOSトランジスタ97,98は非導通にされ、高い外部電源電位EXVDDによってMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
また、選択信号SELが「L」レベルの場合(外部電源電位EXVDDが低い場合)、スイッチ回路112は、ノードN16とPチャネルMOSトランジスタ103のゲートとを接続する。スイッチ回路113は、PチャネルMOSトランジスタ103のドレインとノードN21とを接続する。スイッチ回路114は、ノードN21とNチャネルMOSトランジスタ104のドレインとを接続する。スイッチ回路115は、ノードN16とNチャネルMOSトランジスタ104のゲートとを接続する。したがって、ノードN16に伝達されたクロック信号は論理レベルが反転されてノードN21に与えられる。
一方、選択信号SELが「H」レベルの場合(外部電源電位EXVDDが高い場合)、スイッチ回路112は、外部電源電位EXVDDのラインとPチャネルMOSトランジスタ103のゲートとを接続する。スイッチ回路113は、NチャネルMOSトランジスタ103のドレインと外部電源電位EXVDDのラインとを接続する。スイッチ回路114は、接地電位GNDのラインとNチャネルMOSトランジスタ104のドレインとを接続する。スイッチ回路115は、接地電位GNDのラインとNチャネルMOSトランジスタ104のゲートとを接続する。
このように、PチャネルMOSトランジスタ103のソースとドレインとゲートが、ともに外部電源電位EXVDDのラインに接続される。また、NチャネルMOSトランジスタ104のソースとドレインとゲートが、ともに接地電位GNDのラインに接続される。したがって、PチャネルMOSトランジスタ103およびNチャネルMOSトランジスタ104は非導通にされ、高い外部電源電位EXVDDによってMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
以上のような構成により、PチャネルMOSトランジスタ群87およびNチャネルMOSトランジスタ群88に含まれるMOSトランジスタは、外部電源電位EXVDDが高い場合は外部電源電位EXVDDがMOSトランジスタに印加されないようにスイッチングされるため、MOSトランジスタが劣化するのが防止される。
なお、ここでは、スイッチ回路81〜84,105〜115が選択信号SELによって切換えられるスイッチ回路である場合について説明したが、スイッチ回路81〜84,105〜115は、マスクを変えることによってAL(アルミニウム)配線経路が切換えられる切換回路であってもよい。
図6は、図4に示したPチャネルMOSトランジスタ群85,87およびNチャネルMOSトランジスタ群86,88の配置を説明するためのレイアウト図である。図6において、Nウェル領域121は外部電源電位EXVDDのラインに接続され、Pウェル領域122は接地電位GNDのラインに接続される。
Nウェル領域121には、PMOS領域123,124が配置される。PMOS領域123には、図4に示したPチャネルMOSトランジスタ91,92および複数のPチャネルMOSトランジスタ101が配置される。PMOS領域124には、図4に示したPチャネルMOSトランジスタ95,96および複数のPチャネルMOSトランジスタ103が配置される。
Pウェル領域122上には、NMOS領域125,126が配置される。NMOS領域125には、図4に示したNチャネルMOSトランジスタ93,94および複数のNチャネルMOSトランジスタ102が配置される。NMOS領域126には、図4に示したNチャネルMOSトランジスタ97,98および複数のNチャネルMOSトランジスタ104が配置される。
従来のクロックドライバでは、Nウェル領域121が2つに分離され、PMOS領域123とPMOS領域124は別々のNウェル領域上に配置されていた。これは、PチャネルMOSトランジスタ群87およびNチャネルMOSトランジスタ群88にスイッチ回路105〜115が設けられていなかったためである。この場合、外部電源電位EXVDDが高いとき、ノードN15が「L」レベルにされるため、PチャネルMOSトランジスタ95が導通する。このように、酸化膜が薄いPチャネルMOSトランジスタ95が高い外部電源電位EXVDDを受けるため、トランジスタが劣化する可能性がある。したがって、PMOS領域123が配置されるNウェル領域と、PMOS領域124が配置されるNウェル領域とを分離していた。これにより、PMOS領域123が配置されるNウェル領域には高い外部電源電位EXVDDHを印加し、PMOS領域124が配置されるNウェル領域には低い内部電源電位EXVDDLを印加することができる。しかし、このような構成の場合、2つのNウェル領域の境界部分にスペースが必要となるため、クロックドライバのレイアウト面積が大きくなっていた。
そこで、この実施の形態では、PチャネルMOSトランジスタ群87およびNチャネルMOSトランジスタ群88にスイッチ回路105〜115を設け、1つのNウェル領域121上にPMOS領域123,124を配置する。したがって、クロックドライバのレイアウト面積が低減される。
なお、図6に示したレイアウト図は、図4に示したクロックドライバ53の単位回路のトランジスタの配置を示す図であり、クロックドライバ53にはこの単位回路が複数設けられる。たとえば、チャージポンプ55が10段構成である場合、この単位回路はポンプ部の段数の2倍、すなわち20個設けられる。したがって、この実施の形態では、クロックドライバの単位回路毎のレイアウト面積が低減される結果、クロックドライバ全体のレイアウト面積が大幅に低減される。
図2に戻って、クロックドライバ54,63,64の構成および動作は、クロックドライバ53と同様である。クロックドライバ54は、AND回路58の出力信号が「H」レベルの場合に活性化され、インバータ51の出力クロック信号を電流増幅し、4相クロック信号/φA1〜/φA4を生成してチャージポンプ56に与える。一方、AND回路58の出力信号が「L」レベルの場合は非活性化され、インバータ51の出力クロック信号を伝達しない。クロックドライバ63は、AND回路67の出力信号が「H」レベルの場合に活性化され、クロック発生回路1からのクロック信号CLKを電流増幅し、4相クロック信号φB1〜/φB4を生成してチャージポンプ65に与える。一方、AND回路67の出力信号が「L」レベルの場合は非活性化され、クロック発生回路1からのクロック信号CLKを伝達しない。クロックドライバ64は、AND回路68の出力信号が「H」レベルの場合に活性化され、インバータ61の出力クロック信号を電流増幅し、4相クロック信号/φB1〜/φB4を生成してチャージポンプ66に与える。一方、AND回路68の出力信号が「L」レベルの場合は非活性化され、インバータ61の出力クロック信号を伝達しない。
チャージポンプ55は、クロックドライバ53からのクロック信号φA1〜φA4によって駆動され、電位VPBを生成して出力ノードN1に与える。チャージポンプ56は、クロックドライバ54からのクロック信号/φA1〜/φA4によって駆動され、電位VPBを生成して出力ノードN1に与える。チャージポンプ65は、クロックドライバ63からのクロック信号φB1〜φB4によって駆動され、電位VPWを生成して出力ノードN2に与える。チャージポンプ66は、クロックドライバ64からのクロック信号/φB1〜/φB4によって駆動され、電位VPWを生成して出力ノードN2に与える。
ここで、チャージポンプ65の構成および動作について詳細に説明する。図7は、チャージポンプ65の構成を示す回路図である。図7において、このチャージポンプ65は、NチャネルMOSトランジスタ131〜151およびキャパシタ161〜180を含む。
NチャネルMOSトランジスタ131〜140は、外部電源電位EXVDDのラインとノードN51との間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ131〜140のゲートは、それぞれノードN31〜N40に接続される。NチャネルMOSトランジスタ141〜150は、それぞれノードN41〜N50とノードN31〜N40との間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ141〜150のゲートは、それぞれノードN42〜N51に接続される。NチャネルMOSトランジスタ151は、そのドレインおよびゲートがノードN51に接続され、ダイオードを構成している。NチャネルMOSトランジスタ151のソースからは、電位VPWが出力される。
奇数番目のキャパシタ161〜169は、その一方電極がクロックドライバ63からのクロック信号φB2を受け、その他方電極が奇数番目のノードN31〜N39に接続される。偶数番目のキャパシタ162〜170は、その一方電極がクロックドライバ63からのクロック信号φB4を受け、その他方電極が偶数番目のノードN32〜N40に接続される。奇数番目のキャパシタ171〜179は、その一方電極がクロックドライバ63からのクロック信号φB3を受け、その他方電極が偶数番目のノードN42〜N50に接続される。偶数番目のキャパシタ172〜180は、その一方電極がクロックドライバ63からのクロック信号φB1を受け、その他方電極が奇数番目のノードN43〜N51に接続される。このように、チャージポンプ65は、10段のポンプ構成となっている。
図8は、図7に示したチャージポンプ65のノードN31〜N40の電位をリセットするための構成を示す回路図である。図8において、チャージポンプ65は、さらに、インバータ181、PチャネルMOSトランジスタ182,183およびNチャネルMOSトランジスタ184,185、191〜200を含む。
PチャネルMOSトランジスタ182およびNチャネルMOSトランジスタ184は、電位VPP(通常動作用正ポンプ回路11の出力電位)のラインと接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ182のゲートは、出力ノードN62に接続される。NチャネルMOSトランジスタ184のゲートは、インバータ181を介して外部からのリセット信号RSを受ける。PチャネルMOSトランジスタ183およびNチャネルMOSトランジスタ185は、電位VPP(通常動作用正ポンプ回路11の出力電位)のラインと接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ183のゲートは、ノードN61に接続される。NチャネルMOSトランジスタ185のゲートは、外部からのリセット信号RSを受ける。
NチャネルMOSトランジスタ191〜200は、それぞれ図7に示したノードN31〜N40と外部電源電位EXVDDのラインとの間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ191〜200のゲートは、出力ノードN61に共通接続される。
図9は、チャージポンプ65の動作を説明するためのタイムチャートである。図9において、クロック信号φB1〜φB4は、クロックドライバ63から与えられる信号である。
ここで、このタイムチャートを用いて、図7の10段目のポンプ部の動作について説明する。時刻t0から時刻t1までの期間において、クロック信号φB1,φB2が「H」レベルにされ、ノードN49の電荷がノードN50に転送され、ノードN50が高電位に充電される。時刻t1において、クロック信号φB2が「L」レベルに立下げられたことに応じて、NチャネルMOSトランジスタ139が非導通になり、ノードN49とノードN50とが電気的に切離される。次いで、時刻t2において、クロック信号φB3が「H」レベルに立上げられたことに応じて、ノードN50の電位が上昇する。このとき、クロック信号φB1が「H」レベルであることに応じて、NチャネルMOSトランジスタ150が導通しているため、ノードN50の電荷がノードN40に転送され、ノードN40が高電位に充電される。時刻t3において、クロック信号φB1が「L」レベルに立下げられたことに応じて、NチャネルMOSトランジスタ150が非導通になり、ノードN50とノードN40とが電気的に切離される。次いで、時刻t4において、クロック信号φB4が「H」レベルにたちあげられたことに応じて、NチャネルMOSトランジスタ140が導通する。このとき、高電位に充電されていたノードN40の電位がさらに上昇するため、NチャネルMOSトランジスタ140の転送能力が高くなり、NチャネルMOSトランジスタ140のしきい値電圧の影響を受けずに、ノードN50の電荷がノードN51に転送される。1段目から9段目までのポンプ部の動作も同様であり、ノードN41〜N51の電位は順に上昇する。
ダイオードを構成しているNチャネルMOSトランジスタ151のしきい値電圧をVthとすると、ノードN51の電位、すなわち10段目のポンプ部の出力電位は(VPW+Vth)となる。したがって、i段目のポンプ部の出力電位をViとすると、次式が成立する。
Vi=EXVDD+i(VPW+Vth−EXVDD)/10 …(1)
各段のポンプ部のノードN31〜N40は、各段のポンプ部の出力電位Viよりも高電位にされる。ここで、内部動作用正ポンプ回路13のポンプ動作を、一旦停止させた後再開させる場合について考える。すなわち、図1を参照して、外部印加回路23が通常動作用正ポンプ回路11の出力電位VPP(たとえば、5.5V)を選択出力し、外部印加回路25が内部動作用正ポンプ回路13の出力電位VPW(たとえば、9.7V)を選択出力している状態において、内部動作用正ポンプ回路13のポンプ動作を停止するとともに、リセット回路30が外部印加選択回路24の出力ノードに外部印加選択回路23の出力電位VPP(たとえば、5.5V)を与える。その後、内部動作用正ポンプ回路13の動作を再開させて、内部動作用正ポンプ回路13から電位VPW(たとえば、9.7V)を再び生成させる。
図7を参照して、この場合、チャージポンプ65の出力電位は、VPW(たとえば、9.7V)からVPP(たとえば、5.5V)にリセットされる。このとき、ノードN51は高電位(たとえば、5.5V+Vth)にされている。ノードN40には高電位が残っているので、NチャネルMOSトランジスタ140は導通し、ノードN50はノードN51と同じ高電位(たとえば、5.5V+Vth)にされる。NチャネルMOSトランジスタ150は、そのゲートがノードN51の高電位を受けて導通している。したがって、チャージポンプ65の出力電位がVPW(たとえば、9.7V)からVPP(たとえば、5.5V)にリセットされたときに、ノードN40の電位はカップリングよって低下するが、ノードN40には外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)以上の高電位が残ったままとなる。9段目のポンプ部も10段目のポンプ部と同様であり、ノードN49はノードN50と同じ高電位にされ、ノード39には外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)以上の高電位が残ったままとなる。初段側のポンプ部にはもともと高電位が印加されないので、チャージポンプ65の出力電位がVPW(たとえば、9.7V)からVPP(たとえば、5.5V)にリセットされたときに、ノードN31,N32,…の電位はカップリングによって低下し、ノードN31,N32,…の電位は外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)よりも低くなる。
この状態から、内部動作用正ポンプ回路13の動作を再開させて、内部動作用正ポンプ回路13から正電位VPW(たとえば、9.7V)を再び生成させた場合、9段目および10段目のポンプ部のノードN39,N40には外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)よりも高い電位が残っているので、NチャネルMOSトランジスタ139,140は導通していて整流作用がない。すなわち、後段側のポンプ部はポンプ動作ができないためチャージポンプ65のポンプ能力が低下する。このような不具合を防止するために、図8に示す回路が設けられている。
図8を参照して、リセット信号RSは、内部動作用正ポンプ回路13が動作している場合に「H」レベルにされ、停止している場合に「L」レベルにされる信号である。リセット信号RSが「H」レベルの場合、NチャネルMOSトランジスタ184が非導通になり、NチャネルMOSトランジスタ185が導通する。これに応じて、出力ノードN62が「L」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ182が導通する。このため、ノードN61が「H」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ183が非導通になる。このとき、出力ノードN62が「L」レベルにされたことに応じて、NチャネルMOSトランジスタ191〜200は非導通になる。
一方、リセット信号RSが「L」レベルの場合、NチャネルMOSトランジスタ184が導通し、NチャネルMOSトランジスタ185が非導通になる。これに応じて、ノードN61が「L」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ183が導通する。このため、出力ノードN62が「H」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ182が非導通になる。このとき、出力ノードN62が「H」レベルにされたことに応じて、NチャネルMOSトランジスタ191〜200は導通する。したがって、ノードN31〜N40の電位は、外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)にリセットされる。このため、内部動作用正ポンプ回路13の動作を再開させて、内部動作用正ポンプ回路13から正電位VPW(たとえば、9.7V)を再び生成させた場合、9段目および10段目のポンプ部のノードN39,N40には外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)よりも高い電位が残っていないので、NチャネルMOSトランジスタ139,140の整流作用は回復している。すなわち、後段側のポンプ部はポンプ動作しないという不具合が解消され、チャージポンプ65のポンプ能力の低下が防止される。
次に、図1に戻って、内部動作用正ポンプ回路12,13によって、メモリ部42のビット線BLおよびワード線WLの電位が制御される動作について説明する。図10は、メモリ部42のビット線BLおよびワード線WLの電位変化を示すタイムチャートである。図10において、通常動作期間はリード動作などの通常動作を行なう期間であり、内部動作期間はプログラム動作などの内部動作を行なう期間であり、準備期間は通常動作状態から内部動作状態に遷移する準備を行なう期間である。
図1、図2および図10を参照して、時刻t10までの通常動作期間において、通常動作用正ポンプ回路11は、正電位VPP(たとえば、5.5V)を生成する。外部印加選択回路23は、通常動作用正ポンプ回路11からの電位VPPを選択出力している。選択回路34は、外部印加選択回路23の出力電位VPPを選択してワード線ドライバ39に与える。メモリ部42のワード線WLの電位は、ワード線ドライバ39によってVPPにされる。また、内部動作用正ポンプ回路12,13は非活性化されている。リセット回路29は、外部印加選択回路24の出力ノードに外部印加選択回路23の出力電位VPPよりもトランジスタのしきい値電圧Vthだけ低い電位(VPP−Vth)を与える。メモリ部42のビット線BLの電位は、書込回路38によって(VPP−Vth)にされる。
時刻t10において、活性化信号EN1〜EN4が活性化レベルの「H」レベルにされる。活性化信号EN1が活性化レベルの「H」レベルにされたことに応じて、分周回路部3は、クロック発生回路1からのクロック信号CLKを分周して、クロック信号CLKDを出力する。また、活性化信号EN2〜EN4が活性化レベルの「H」レベルにされたことに応じて、内部動作用正ポンプ回路12,13が活性化される。外部印加選択回路24は、内部動作用正ポンプ回路12の出力電位を選択出力している。外部印加選択回路25は、内部動作用正ポンプ回路13の出力電位を選択して書込回路38に出力している。リセット回路29,30は、内部動作用正ポンプ回路12,13が活性化されているのでリセット動作を行なわない。選択回路34は、外部印加選択回路25の出力電位を選択してワード線ドライバ39に与える。メモリ部42のワード線WLには、内部動作用正ポンプ回路13の出力電位が与えられる。また、メモリ部42のビット線BLには、内部動作用正ポンプ回路12の出力電位が与えられる。この時刻t10から時刻t11までの期間は、通常動作期間から内部動作期間に遷移するための準備期間である。
時刻t11において、ワード線WLの電位は内部動作用正ポンプ回路13によって所定の電位VPW(たとえば、9.7V)にされ、ビット線BLの電位は内部動作用正ポンプ回路12によって所定の電位VPB(たとえば、5.1V)にされる。また、時刻t11に活性化信号EN1,EN4が非活性化レベルの「L」レベルにされる。活性化信号EN1が非活性化レベルの「L」レベルにされたことに応じて、分周回路部3は、クロック発生回路1からのクロック信号CLKを分周せずに、クロック信号CLKDとして出力する。このため、内部動作用正ポンプ回路12の駆動能力は大きくなる。また、活性化信号EN4が非活性化レベルの「L」レベルにされたことに応じて、内部動作用正ポンプ回路13のクロックドライバ64が非活性化される。このため、内部動作用正ポンプ回路13の駆動能力は半減する。
時刻t12において、活性化信号EN2,EN3が非活性化レベルの「L」レベルにされる。これに応じて、内部動作用正ポンプ回路12,13が非活性化される。また、選択回路34は、外部印加選択回路23の出力電位VPPを選択してワード線ドライバ39に与える。メモリ部42のワード線WLの電位は、ワード線ドライバ39によってVPPにされる。リセット回路29は、外部印加選択回路24の出力ノードに外部印加選択回路23の出力電位VPPよりもトランジスタのしきい値電圧Vthだけ低い電位(VPP−Vth)を与える。メモリ部42のビット線BLの電位は、書込回路38によって(VPP−Vth)にされる。
このように、時刻t11に内部動作用正ポンプ回路12,13の駆動能力を切換える。ワード線WLは、所定の電位VPW(たとえば9.7V)まで上げられた後は電流消費量が少なくなる。このため、時刻t11までは内部動作用正ポンプ回路1のクロックドライバ63,64およびチャージポンプ65,66が活性化され、時刻t11以降はクロックドライバ63およびチャージポンプ65のみが活性化される。また、ビット線BLは、所定の電位VPB(たとえば5.1V)まで上げられた後に大きな書込電流が必要となる。このため、時刻t11までは、分周回路部3によってクロック信号CLKが分周され、周波数の低いクロック信号CLKDによって、ビット線BLの電位が所定の電位VPB(たとえば、5.5V)まで緩やかに立上げられる。ここで、クロック信号CLKDの周波数を低くすることで、ビット線BLの電位が所定の電位VPBよりも高くならないようにしている。時刻t11以降は、クロック信号CLKが分周されないため、周波数の高いクロック信号CLKDによって、ビット線BLの電位はVPBに維持される。したがって、状態に応じてポンプ動作が適切に制御され、ワード線WLの電位のリップルが抑えられる。また、ビット線BLの書込電流のピーク値が抑えられる。
なお、図2を参照して、内部動作用正ポンプ回路12にインバータ51を設けているのは、クロックドライバ53,54に互いに相補なクロック信号を与えるためである。これにより、2つのチャージポンプ55,56は、交互に連続的に電圧を生成する。内部動作用正ポンプ回路13も同様にインバータ61が設けられ、2つのチャージポンプ65,66は、交互に連続的に電圧を生成する。このため、内部動作用ポンプ回路12,13の出力電位VPB,VPWのリップルが抑えられる。
また、ここでは、内部動作用正ポンプ回路12,13が、それぞれクロックドライバおよびチャージポンプを2組ずつ設けた場合について説明したが、クロックドライバとチャージポンプの組の数は任意の複数でもよい。これらの数を変えることによって、ポンプ回路の駆動能力を変えることができる。
図11は、図1に示した通常動作用正ポンプ回路11の構成を示すブロック図である。図11において、この通常動作用正ポンプ回路11は、アクティブ用検出回路201、スタンバイ用検出回路202、クロック発生回路203、クロックドライバ204およびチャージポンプ205を含む。
アクティブ用検出回路201およびスタンバイ用検出回路202の構成および動作は、図3に示した検出回路52と同様である。ただし、アクティブ用検出回路201には切換信号/SWが与えられる。切換信号/SWは、電流消費量の多いアクティブ時(内部回路が動作する動作状態)において活性化レベルの「L」レベルにされ、電流消費量の少ないスタンバイ時(内部回路が動作しない待機状態)において非活性化レベルの「H」レベルにされる。
アクティブ用検出回路201は、切換信号/SWが活性化レベルの「L」レベルの場合、基準電位発生回路4からの基準電位VREFSおよび出力ノードN71からの電位VPPに基づいて、クロック発生回路203に検知信号PEACを出力する。すなわち、電位VPPが内部の抵抗素子で分圧された電位と基準電位VREFSとを比較し、電位VPPが目標レベルよりも低い場合は出力検知信号PEACを「H」レベルにする。電圧VPPが目標レベルよりも高い場合は出力検知信号PEACを「L」レベルにする。また、切換信号/SWが非活性化レベルの「H」レベルの場合、出力検知信号PEACを「L」レベルにする。
スタンバイ用検出回路202は、基準電位発生回路4からの基準電位VREFSおよび出力ノードN71からの電位VPPに基づいて、クロック発生回路203に検知信号PESTを出力する。すなわち、電位VPPが内部の抵抗素子で分圧された電位と基準電位VREFSと比較し、電位VPPが目標レベルよりも低い場合は出力検知信号PESTを「H」レベルにする。電位VPPが目標レベルよりも高い場合は出力検知信号PESTを「L」レベルにする。
クロック発生回路203は、アクティブ用検出回路201およびスタンバイ用検出回路202からの検知信号PEAC,PESTに基づいて、アクティブ用クロック信号CLKAC,スタンバイ用クロック信号CLKSTおよび共用クロック信号CLKASを生成する。切換信号/SWが「L」レベルの場合、アクティブ用検出回路201からの検知信号PEACに応答して、アクティブ用クロック信号CLKACおよび共用クロック信号CLKASを生成する。一方、切換信号/SWが「H」レベルの場合、スタンバイ用検出回路202からの検知信号PESTに応答して、スタンバイ用クロック信号CLKSTおよび共用クロック信号CLKASを生成する。
クロックドライバ204の構成および動作は、図2に示したクロックドライバ53,54,63,64と同様である。クロックドライバ204は、切換信号/SWが「L」レベルの場合、クロック発生回路203からのクロック信号CLKAC,CLKASに応答して4相クロック信号φAC1〜φAC4,φAS1〜φAS4を生成する。一方、切換信号/SWが「H」レベルの場合、クロック発生回路203からのクロック信号CLKST,CLKASに応答して4相クロック信号φST4,φAS1〜φAS4を生成する。
図12は、チャージポンプ205の構成を示す回路図であって、図7と対比される図である。図12のチャージポンプ205を参照して、図7のチャージポンプ65と異なる点は、ポンプ部の段数が10段から7段に減っている点、キャパシタ171〜174がキャパシタ211〜214で置換されている点、NチャネルMOSトランジスタ215,216およびキャパシタ217が追加されている点、クロック信号φB1〜φB4がクロック信号φAC1〜φAC4,φAS1〜φAS4,φST4で置換されている点である。
NチャネルMOSトランジスタ215は、外部電源電位EXVDDのラインとノードN44との間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ215のゲートは、ノードN81に接続される。NチャネルMOSトランジスタ216は、外部電源電位EXVDDのラインとノードN81との間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ216のゲートは、ノードN44に接続される。キャパシタ217は、その一方電極がクロックドライバ204からのクロック信号φST4を受け、その他方電極がノードN81に接続される。
キャパシタ161,163の一方電極は、ともにクロック信号φAC4を受ける。キャパシタ162の一方電極は、クロック信号φAC2を受ける。キャパシタ211の一方電極は、クロック信号φAC1を受ける。キャパシタ212の一方電極は、クロック信号φAC3を受ける。
キャパシタ164,166の一方電極は、ともにクロック信号φAS2を受ける。キャパシタ165,167の一方電極は、ともにクロック信号φAS4を受ける。キャパシタ213,175の一方電極は、ともにクロック信号φAS1を受ける。キャパシタ214,176の一方電極は、ともにクロック信号φAS3を受ける。NチャネルMOSトランジスタ137のソースからは、電位VPPが出力される。
図13は、通常動作用正ポンプ回路11の動作を説明するためのタイムチャートである。図13において、時刻t20にアクティブ状態からスタンバイ状態に切換えられる。
時刻t20までの期間において、切換信号/SWは活性化レベルの「L」レベルにされる。これに応じて、クロック発生回路203は、アクティブ用検出回路201からの「H」レベルの検知信号PEACに応答して、アクティブ用クロック信号CLKACおよび共用クロック信号CLKASを生成する。クロックドライバ204は、クロック信号CLKAC,CLKASに応答して、クロック信号φAC1〜φAC4,φAS1〜φAS4を生成する。このとき、クロック信号φST4は「L」レベルにされる。
チャージポンプ205は、クロック信号φAC1〜φAC4,φAS1〜φAS4によって駆動され、7段のポンプ部によってポンプ動作を行なって電位VPPを生成する。このポンプ動作については、図7に示したチャージポンプ65の動作と同様であるため、説明を省略する。
時刻t20において、切換信号/SWが非活性化レベルの「H」レベルに立上げられる。これに応じて、クロック発生回路203は、スタンバイ用検出回路202からの「H」レベルの検知信号PESTに応答して、スタンバイ用クロック信号CLKSTおよび共用クロック信号CLKASを生成する。クロックドライバ204は、クロック信号CLKST,CLKASに応答して、クロック信号φST4,φAS1〜φAS4を生成する。このとき、クロック信号φAC1〜φAC4は「L」レベルにされる。
チャージポンプ205は、クロック信号φST4,φAS1〜φAS4によって駆動され、5段のポンプ部によってポンプ動作を行なって電位VPPを生成する。このように、アクティブ状態では7段のポンプ部によってポンプ動作を行なわれ、スタンバイ状態では5段のポンプ部によってポンプ動作が行なわれる。スタンバイ状態にポンプ動作を行なうポンプ部の段数をアクティブ状態にポンプ動作を行なうポンプ部の段数よりも少なくすることによって、スタンバイ状態におけるポンプ回路の消費電流が低減される。
従来は、アクティブ用のチャージポンプとスタンバイ用のチャージポンプとを別々に設けていた。このため、半導体集積回路装置の面積の大部分を占めるチャージポンプのレイアウト面積が大きくなっていた。しかし、この実施の形態では、チャージポンプのポンプ部の一部(後段から4段のポンプ部)を、アクティブ用およびスタンバイ用のポンプ部として共有し、アクティブ状態とスタンバイ状態とで、ポンプ動作を行なうポンプ部の段数を切換える。したがって、チャージポンプのレイアウト面積が削減される。
図14は、図12に示したキャパシタ175の構成を示す概略断面図である。図14において、このキャパシタ175は、P基板221、Nウェル222、N+型領域223,224、ゲート(G)225を含む。
P基板221の表面上に、Nウェル222が形成される。Nウェル222上にN+型領域223,224が形成される。Nウェル222の上部に、第2ポリシリコンPS2で構成されるゲート225が形成される。N+型領域223,224は電位VSDを受け、ート225は電位VGを受ける。
このような構成のキャパシタ175は、Nウェル222とゲート225との間に形成される酸化膜が厚く、印加される電位VSD,VGが高い場合に適している。このキャパシタ175は、単位面積あたりの容量は小さい。キャパシタ176は、キャパシタ175と同じ構成である。このように、5段目および6段目のポンプ部に対応するキャパシタ175,176には高電位が印加されるため、酸化膜が厚い高耐圧用のキャパシタ175,176を用いる。
図15は、図12に示したキャパシタ211の構成を示す概略断面図である。図15において、このキャパシタ211は、P基板231、Nウェル232、N+型領域233,234、フローティングゲート(FG)235およびコントロールゲート(CG)236を含む。
P基板231の表面上に、Nウェル232が形成される。Nウェル232上にN+型領域233,234が形成される。Nウェル232の上部に、第1ポリシリコンPS1で構成されるフローティングゲート235が形成される。フローティングゲート235の上部に第2ポリシリコンで構成されるコントロールゲート236が形成される。N+型領域233,234およびコントロールゲート236は電位VCGを受け、フローティングゲート235は電位VFGを受ける。
このような構成のキャパシタ211は、Nウェル232とフローティングゲート235との間に形成される酸化膜が薄く、印加される電位VCGが低い場合に適している。このキャパシタ211は、単位面積あたりの容量は大きい。キャパシタ212〜214は、キャパシタ211と同じ構成である。このように、1段目〜4段目のポンプ部に対応するキャパシタ211〜214には高電位が印加されないため、酸化膜が厚い高耐圧用のキャパシタを用いる必要はなく、酸化膜が薄いキャパシタ211〜214を用いる。このため、高耐圧用のキャパシタのみを用いていた従来に比べ、ポンプ回路のレイアウト面積が低減される。
図1に戻って、駆動用正ポンプ回路14は、内部動作用正ポンプ回路12,13と同様の構成であり、クロック発生回路1からのクロック信号CLK、および基準電位発生回路2からの基準電位VREFによって駆動され、正電位VPC(たとえば、2.4V)を生成する。
内部動作用負ポンプ回路15〜17は、図2に示した内部動作用正ポンプ回路12,13と同様に、検出回路、クロックドライバおよびチャージポンプを含む。内部動作用負ポンプ回路15の検出回路およびクロックドライバの構成および動作は、図2に示した内部動作用正ポンプ回路12,13の検出回路およびクロックドライバと同様である。しかし、内部動作用負ポンプ回路15のチャージポンプの構成および動作は、図2に示した内部動作用正ポンプ回路12,13のチャージポンプとは異なる。
図16は、図1に示した内部動作用負ポンプ回路15のチャージポンプの構成を示す回路図である。図16において、この内部動作用負ポンプ回路15のチャージポンプは、レベルシフタ241、ダイオード251〜260およびキャパシタ261〜270を含む。
内部動作用負ポンプ回路15のクロックドライバは、クロック発生回路1からのクロック信号CLKに基づいて、互いに相補なクロック信号φNA,/φNAを生成する。レベルシフタ241は、駆動用正ポンプ回路14からの電位VPC(たとえば、2.4V)によって駆動される。レベルシフタ241は、クロック信号φNA,/φNAの電圧レベルを外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)のレベルから電位VPC(たとえば、2.4V)のレベルに変換して出力する。
ダイオード251〜260は、出力ノードN91と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。奇数番目のキャパシタ261〜269は、その一方電極が奇数番目のノードN91〜N99に接続され、その他方電極がレベルシフタ241からのクロック信号/φNAを受ける。偶数番目のキャパシタ262〜270は、その一方電極が偶数番目のノードN92〜N100に接続され、その他方電極がレベルシフタ241からのクロック信号φNAを受ける。出力ノードN91からは、電位VNA(たとえば、−9.2V)が出力される。ここで、ダイオードのしきい値電圧をVdioとする。
クロック信号φNAが「H」レベル(VPC)にされるとダイオード260が導通し、ノードN100の電位は、接地電位(0V)よりもダイオード260のしきい値電圧Vdioだけ高い電位Vdioになる。次にクロック信号φNAが「L」レベル(0V)にされると、ノードN100の電位は(Vdio−VPC)に低下する。このとき、クロック信号/φNAは「H」レベル(VPC)にされているのでダイオード259が導通し、ノードN99の電位は、ノードN100の電位よりもダイオード259のしきい値電圧Vdioだけ高い電位(2Vdio−VPC)になる。次にクロック信号/φNAが「L」レベル(0V)にされると、ノードN99の電位は2(Vdio−VPC)に低下する。
このように、ノードN100〜N91の電位は(Vdio−VPC)ずつ低くなり、出力ノードN91の電位VNAは10(Vdio−VPC)になる。たとえば、ダイオードのしきい値電圧Vdioが1.5V、駆動用正ポンプ回路14からの電位VPCが2.4Vの場合、電位VNA=10(1.5−2.4)=−9Vになる。
従来の半導体集積回路装置では、駆動用正ポンプ回路14が設けられていなかったため、内部動作用負ポンプ回路15が外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)で駆動されていた。この場合、クロック信号φNA,/φNAの電圧レベルが外部電源電位EXVDD(たとえば、1.4V)のレベルであるため、生成される電位VNAは10(Vdio−EXVDD)となる。たとえば、ダイオードのしきい値電圧Vdioが1.5V、外部電源電位EXVDDが1.8Vの場合、電位VNA=10(1.5−1.8)=−3Vになる。したがって、−9Vの電位VNAを生成するためには、ダイオードの数を3倍の30個にする必要があり、ポンプ回路のレイアウト面積が大きくなっていた。
しかし、この実施の形態では、駆動用正ポンプ回路14を設けて、内部動作用負ポンプ回路15を電位VPC(たとえば、2.4V)で駆動する。これにより、ポンプの段数が少なくてすみ、内部動作用負ポンプ回路15の面積が低減される。
なお、通常動作用正ポンプ回路11および内部動作用正ポンプ回路12,13ではチャージポンプにNチャネルMOSトランジスタを使用したが、内部動作用負ポンプ回路15ではポリシリコンダイオードを用いる。NチャネルMOSトランジスタの場合は、トリプルNウェル構成によってバックゲートを分離することができるため、バックゲート電位を任意に設定することができる。しかし、PチャネルMOSトランジスタの場合は、製造プロセスによりバックゲートがP基板の電位(接地電位GND)に固定されてしまう。このため、深い負電位VNA(たとえば、−9.2V)を生成すると、PチャネルMOSトランジスタのソースとドレインとP基板との間の電位差が接合耐圧を超えてしまう(バックゲート効果)。ことため、PチャネルMOSトランジスタの代わりに、整流素子としてポリシリコンダイオードを用いている。
図17は、図1に示した内部動作用負ポンプ回路16のチャージポンプの構成を示す回路図である。図17において、この内部動作用負ポンプ回路16のチャージポンプは、レベルシフタ271、PチャネルMOSトランジスタ281〜285およびキャパシタ291〜294を含む。
内部動作用負ポンプ回路16のクロックドライバは、クロック発生回路1からのクロック信号CLKに基づいて、4相クロック信号φNB1〜φNB4を生成する。レベルシフタ271は、駆動用正ポンプ回路14からの電位VPC(たとえば、2.4V)によって駆動される。レベルシフタ271は、クロック信号φNB2,φNB4の電圧レベルを外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)のレベルから電位VPC(たとえば、2.4V)のレベルに変換して出力する。
PチャネルMOSトランジスタ281,282は、接地電位GNDのラインとノードN105との間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ281,282のゲートは、それぞれノードN101,N102に接続される。PチャネルMOSトランジスタ283,284は、それぞれノードN103,N104とノードN101,N102との間に接続される。PチャネルMOSトランジスタ283,284のゲートは、それぞれノードN104,N105に接続される。PチャネルMOSトランジスタ285は、そのドレインおよびゲートがノードN105に接続され、ダイオードを構成している。PチャネルMOSトランジスタ281〜285のバックゲートは、それぞれ接地電位GNDのラインに接続される。PチャネルMOSトランジスタ285のソースからは、電位VNB(−0.5V)が出力される。
キャパシタ291は、その一方電極がレベルシフタ271からのクロック信号φNB2を受け、その他方電極がノードN101に接続される。キャパシタ292は、その一方電極がレベルシフタ271からのクロック信号φNB4を受け、その他方電極がノードN102に接続される。キャパシタ293は、その一方電極がクロックドライバからのクロック信号φNB3を受け、その他方電極がノードN104に接続される。キャパシタ294は、その一方電極がクロックドライバからのクロック信号φNB1を受け、その他方電極がノードN105に接続される。
この内部動作用負ポンプ回路16のポンプ動作は、図7に示した内部動作用正ポンプ回路13のチャージポンプ65の動作と同様である。ただし、NチャネルMOSトランジスタに代わってPチャネルMOSトランジスタが用いられ、ノードN103が接地電位GNDのラインに接続されているため、ノードN104,N105の電位は0Vよりも低くなる。この結果、ポンプ動作によって負電位VNB(たとえば、−0.5V)が生成される。この場合、駆動用正ポンプ回路14を設けなかった従来に比べてポンプの段数が少なくてすみ、内部動作用負ポンプ回路16の面積が低減される。
図1に戻って、内部動作用負ポンプ回路17のチャージポンプの構成および動作は、内部動作用負ポンプ回路16のチャージポンプと同様である。なお、プログラム動作は消去動作よりも期間が短く規定されているので、プログラム動作時にウェルに必要な負電位VNC(たとえば、−0.9V)を生成する内部動作用負ポンプ回路17は、大きな駆動能力が要求される。ポリシリコンダイオードは、単位面積当たりの電流駆動能力が小さいので、接合耐圧が問題とならないような浅い負電位VNC(たとえば、−0.9V)を生成する場合は、整流素子としてPチャネルMOSトランジスタを用いた方が、ポンプ回路のレイアウト面積を小さくすることができる。なお、PチャネルMOSトランジスタのP基板の電位は接地電位GNDのレベルであるため、バックゲート効果の影響によりPチャネルMOSトランジスタのしきい値電圧が少し高くなってしまう。しかし、この実施の形態では、駆動用正ポンプ回路14を設け、内部動作用負ポンプ回路17を駆動用正ポンプ回路14からの電位VPC(たとえば、2.4V)で駆動することによって、PチャネルMOSトランジスタのしきい値電圧が少し高くなっても動作上の問題はない。
また、駆動用正ポンプ回路14を設けたことによって、駆動用正ポンプ回路14の分の面積が増加するが、内部動作用負ポンプ回路15〜17の面積の低減される割合の方が大きいため、半導体集積回路装置全体の面積は小さくなる。なお、内部動作用負ポンプ回路15〜17は、それぞれ同時に動作することはないため、1つの駆動用正ポンプ回路14を共有することができる。
図18は、図1に示した外部印加選択回路25の構成を示す回路図である。図18において、この外部印加選択回路25は、インバータ331,333〜336、バッファ回路332、PチャネルMOSトランジスタ341〜348,351〜359およびNチャネルMOSトランジスタ361〜367を含む。
PチャネルMOSトランジスタ341,342およびNチャネルMOSトランジスタ361は入力端子21と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ341のゲートはノードN122に接続され、PチャネルMOSトランジスタ342のゲートは電位VPP(たとえば、5.5V)を受ける。NチャネルMOSトランジスタ361のゲートは、インバータ331を介して選択信号SELRを受ける。PチャネルMOSトランジスタ343,344およびNチャネルMOSトランジスタ362は入力端子21と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ343のゲートはノードN121に接続され、PチャネルMOSトランジスタ344のゲートは電位VPP(たとえば、5.5V)を受ける。NチャネルMOSトランジスタ362のゲートは、インバータ333,331を介して選択信号SELRを受ける。PチャネルMOSトランジスタ345,346およびNチャネルMOSトランジスタ363は入力端子21と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ345およびNチャネルMOSトランジスタ363のゲートは、ノードN121に接続される。PチャネルMOSトランジスタ346のゲートは電位VPP(たとえば、5.5V)を受ける。PチャネルMOSトランジスタ347,348およびNチャネルMOSトランジスタ364は入力端子21と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ347のゲートはノードN123に接続され、PチャネルMOSトランジスタ348のゲートは電位VPP(たとえば、5.5V)を受ける。NチャネルMOSトランジスタ364のゲートは、インバータ334を介して選択信号SELRを受ける。
バッファ回路332は、電位VPP(たとえば、5.5V)で駆動され、選択信号SELRの電圧レベルを外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)のレベルから電位VPP(たとえば、5.5V)のレベルに変換した信号SELSを出力する。インバータ336は、出力ノードN128の電位で駆動され、その入力端子はインバータ331を介して選択信号SELRを受け、その出力端子はPチャネルMOSトランジスタ359のゲートに接続される。PチャネルMOSトランジスタ359は、内部動作用正ポンプ回路13の出力ノードと出力ノードN128との間に接続される。
PチャネルMOSトランジスタ351,352は出力ノードN128とノードN124との間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ351のゲートはノードN125に接続され、PチャネルMOSトランジスタ352のゲートはバッファ回路332の出力信号SELSを受ける。PチャネルMOSトランジスタ353,354およびNチャネルMOSトランジスタ365は出力ノードN128と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ353およびNチャネルMOSトランジスタ365のゲートはノードN127に接続される。PチャネルMOSトランジスタ354のゲートはバッファ回路332の出力信号SELSを受ける。PチャネルMOSトランジスタ355,356およびNチャネルMOSトランジスタ366は出力ノードN128と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ355のゲートはノードN127に接続され、PチャネルMOSトランジスタ356のゲートはバッファ回路332の出力信号SELSを受ける。NチャネルMOSトランジスタ366のゲートは、インバータ335,331を介して選択信号SELRを受ける。PチャネルMOSトランジスタ357,358およびNチャネルMOSトランジスタ367は出力ノードN128と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ357のゲートはノードN126に接続され、PチャネルMOSトランジスタ358のゲートはバッファ回路332の出力信号SELSを受ける。NチャネルMOSトランジスタ367のゲートは、インバータ331を介して選択信号SELRを受ける。
図19は、図18に示した外部印加選択回路25に対応する簡略回路ブロック図である。この図19の回路構成を応用したものが、図18に示した外部印加選択回路25である。図19において、選択信号SELP,SELQは、電位振幅が0Vから外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)までの信号である。選択回路371は、選択信号SELPが「H」レベルの場合はリセット回路30を介して受ける通常動作用正ポンプ回路11からの電位VPP(たとえば、5.5V)を選択し、選択信号SELPが「L」レベルの場合は入力端子21からの外部電位VEX(たとえば、10V)を選択し、選択した電位をVPとして出力する。インバータ372は、通常動作用正ポンプ回路11からの電位VPP(たとえば、5.5V)によって駆動される。インバータ372は、選択信号SELPの論理レベルを反転し、かつ電圧レベルを外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)のレベルから電位VPP(たとえば、5.5V)のレベルに変換して出力する。
PチャネルMOSトランジスタ381,382は、選択回路371の出力ノードとノードN131との間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ381のゲートは、出力ノードN132に接続される。PチャネルMOSトランジスタ382のゲートは、インバータ372の出力ノードに接続される。PチャネルMOSトランジスタ383,384は、選択回路371の出力ノードとノードN132との間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ383のゲートは、ノードN131に接続される。PチャネルMOSトランジスタ384のゲートは、インバータ372の出力ノードに接続される。PチャネルMOSトランジスタ382,384は、PチャネルMOSトランジスタ381,383のソース・ドレイン間の電位差を低減し、PチャネルMOSトランジスタ381,383が劣化するのを防止するために設けられる。
NチャネルMOSトランジスタ385は、ノードN131と接地電位GNDのラインとの間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ385のゲートは、選択信号SELQを受ける。NチャネルMOSトランジスタ386は、出力ノードN132と接地電位GNDのラインとの間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ386のゲートは、インバータ373を介して選択信号SELQを受ける。
図20は、図19に示した回路の動作を説明するためのタイムチャートである。時刻t30において、選択回路371は、「H」レベルの選択信号SELPに応じて、電位VPPを選択して出力する。また、選択信号SELQが「H」レベルに立上げられたことに応じて、NチャネルMOSトランジスタ385が導通し、NチャネルMOSトランジスタ386が非導通になる。これに応じて、ノードN131が「L」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ383が導通する。インバータ372は、「H」レベルの選択信号SELPを受け、「L」レベル(0V)の信号を出力する。PチャネルMOSトランジスタ382,384は、インバータ372からの「L」レベルの信号に応じて導通する。このとき、ノードNAは、PチャネルMOSトランジスタ382のゲート電圧レベル(0V)よりもPチャネルMOSトランジスタ382のしきい値電圧Vthだけ高い電位Vthにされ、出力ノードN132は「H」レベル(VPP)にされる。PチャネルMOSトランジスタ381は非導通になる。
時刻t31において、選択信号SELQが「L」レベルに立下げられる。これに応じて、NチャネルMOSトランジスタ385が非導通になり、NチャネルMOSトランジスタ386が導通する。このため、出力ノードN132が「L」レベル(0V)に立下げられ、PチャネルMOSトランジスタ381が導通する。これに応じて、ノードNA,N131は「H」レベル(VPP)に立上げられる。PチャネルMOSトランジスタ383は非導通になる。
時刻t32において、選択信号SELPが「L」レベルに立下げられる。これに応じて、選択回路371は、電位VEXを選択して出力する。このため、ノードNAの電位は上昇し、VEXにされる。
時刻t33において、選択信号SELQが「H」レベルに立上げられる。これに応じて、NチャネルMOSトランジスタ385が導通し、NチャネルMOSトランジスタ386が非導通になる。このため、ノードN131が「L」レベルに立下げられ、PチャネルMOSトランジスタ383が導通する。このとき、PチャネルMOSトランジスタ384は、そのゲートが電位VPP(たとえば、5.5V)を受け、そのドレインが電位VEX(たとえば、10V)を受けるため導通する。これに応じて、出力ノードN132は「H」レベル(VEX)に立上げられる。このため、PチャネルMOSトランジスタ381は、非導通になり、ノードNAの電位は、インバータ372からの「H」レベル(VPP)の電位よりもPチャネルMOSトランジスタ382のしきい値電圧Vthだけ高い電位(VPP+Vth)にされる。
時刻t34において、選択信号SELQが「L」レベルに立下げられる。これに応じて、NチャネルMOSトランジスタ385が非導通になり、NチャネルMOSトランジスタ386が導通する。このため、出力ノードN132が「L」レベル(0V)に立下げられ、PチャネルMOSトランジスタ381が導通する。これに応じて、ノードNAは「H」レベル(VEX)に立上げられる。このとき、PチャネルMOSトランジスタ382は、そのゲートが電位VPP(たとえば、5.5V)を受け、そのドレインが電位VEX(たとえば、10V)を受けるため導通する。このため、ノードN131が「H」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ383は非導通になる。
従来の外部印加選択回路では、インバータ372が設けられず、PチャネルMOSトランジスタ382,384のゲートが外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)を受けていた。この場合、時刻t34にPチャネルMOSトランジスタ381が導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタ381のソース(選択回路371の出力ノード)とドレイン(ノードNA)と間の電位差が大きかった。すなわち、時刻t33において、選択信号SELQが「H」レベルに立上げられたことに応じて、NチャネルMOSトランジスタ385が導通し、NチャネルMOSトランジスタ386が非導通になる。このため、ノードN131が「L」レベルに立下げられ、PチャネルMOSトランジスタ383が導通する。このとき、PチャネルMOSトランジスタ384は、そのゲートが電位EXVDD(たとえば、1.8V)を受け、そのドレインが電位VEX(たとえば、10V)を受けるため導通する。これに応じて、出力ノードN132は「H」レベル(VEX)に立上げられる。このため、PチャネルMOSトランジスタ381が非導通になり、ノードNAの電位は、PチャネルMOSトランジスタ382のゲート電圧レベル(EXVDD)よりもPチャネルMOSトランジスタ382のしきい値電圧Vthだけ高い電位(EXVDD+Vth)にされる。時刻t34において、選択信号SELQが「L」レベルに立下げられたことに応じて、NチャネルMOSトランジスタ386が導通し、NチャネルMOSトランジスタ385が非導通になる。このため、出力ノードN132が「L」レベルに立下げられ、PチャネルMOSトランジスタ381が導通する。
したがって、時刻t34にPチャネルMOSトランジスタ381が導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタ381のソース(選択回路371の出力ノード)とドレイン(ノードNA)と間の電位差は、VEX−(EXVDD+Vth)となる。たとえば、外部電源電位EXVDDが1.8V、外部電位VEXが10Vの場合、PチャネルMOSトランジスタ381のソース(選択回路371の出力ノード)とドレイン(ノードNA)と間の電位差は(8.2−Vth)である。このように、PチャネルMOSトランジスタ381が導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタ381のソース(選択回路371の出力ノード)とドレイン(ノードNA)と間の電位差が耐圧レベルを超えることによって、PチャネルMOSトランジスタが劣化してしまうことがあった。
しかし、この実施の形態では、PチャネルMOSトランジスタ382,384のゲートが、電位VPP(たとえば、5.5V)で駆動されるインバータ372の出力信号を受ける構成にする。これにより、図20に示したように、時刻t34にPチャネルMOSトランジスタ381が導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタ381のソース(選択回路371の出力ノード)とドレイン(ノードNA)と間の電位差は、VEX−(VPP+Vth)となる。たとえば、電位VPPが5.5V、外部電位VEXが10Vの場合、PチャネルMOSトランジスタ381のソース(選択回路371の出力ノード)とドレイン(ノードNA)と間の電位差は(4.5−Vth)である。したがって、PチャネルMOSトランジスタ381が導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタ381のソース(選択回路371の出力ノード)とドレイン(ノードNA)と間の電位差が低減される。このように、PチャネルMOSトランジスタが導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタのソースとドレインと間の電位差が耐圧レベルを超えないようにすることによって、PチャネルMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
図18に戻って、次に外部印加選択回路25の動作について説明する。図21は、この外部印加選択回路25の動作を説明するためのタイムチャートである。図21において、特に外部印加選択回路25の要部321の動作について説明する。なお、この外部印加選択回路25の出力電位は、電位VPW(内部動作用正ポンプ回路13より)から外部電位VEX(入力端子21より)に直接切換えられるのではなく、一旦電位VPP(通常動作用正ポンプ回路11より)にされる。これは、内部動作用正ポンプ回路13が非活性になると、リセット回路30が外部印加選択回路23の出力電位(VPP)を外部印加選択回路25の出力ノードに与えるためである。ここでは、特に外部印加選択回路25の出力電位が、電位VPPと外部電位VEXとの間で切換えられる動作について説明する。
時刻t40までの期間において、「L」レベル(0V)の選択信号SELRに応じて、NチャネルMOSトランジスタ366が非導通になり、NチャネルMOSトランジスタ367が導通する。このため、ノードN127は「L」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ355が導通する。バッファ回路332は、「L」レベルの選択信号SELRに応じて、「L」レベルの信号SELSを出力する。PチャネルMOSトランジスタ356は、「L」レベルの信号SELSに応じて導通する。このため、ノードN126は「H」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ357が非導通になる。このとき、リセット回路30からの電位VPP(たとえば、5.5V)がPチャネルMOSトランジスタ355を介してノードNBまで伝達され、ノードNBの電位はVPPにされる。なお、このとき、入力端子21からの外部電位VEXは出力ノードN128まで伝えられず、出力ノードN128はリセット回路30からの電位VPPを受けている。
時刻t40において、選択信号SELRが「H」レベル(EXVDD)に立上げられる。これに応じて、NチャネルMOSトランジスタ366が導通し、NチャネルMOSトランジスタ367が非導通になる。このため、ノードN126は「L」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ357が導通する。バッファ回路332は、「H」レベル(EXVDD)の選択信号SELRに応じて、「H」レベル(VPP)の信号SELSを出力する。このとき、PチャネルMOSトランジスタ358は、そのゲートが電位VPP(たとえば、5.5V)を受け、そのドレインが電位VEX(たとえば、10V)を受けるため導通する。このため、ノードN127は「H」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ355は非導通になる。このとき、ノードNBの電位は、PチャネルMOSトランジスタ356のゲートに受ける電位VPP(たとえば、5.5V)よりもPチャネルMOSトランジスタ356のしきい値電圧Vthだけ高い電位(VPB+Vth)にされる。なお、このとき、出力ノードN128は入力端子21からの外部電位VEXを受ける。
時刻t41において、選択信号SELRが「L」レベル(0V)に立下げられる。これに応じて、NチャネルMOSトランジスタ367が導通し、NチャネルMOSトランジスタ366が非導通になる。このため、ノードN127は「L」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ355が導通する。バッファ回路332は、「L」レベル(0V)の選択信号SELRに応じて、「L」レベル(0V)の選択信号SELSを出力する。このとき、PチャネルMOSトランジスタ356は、そのゲートが「L」レベル(0V)の選択信号SELSを受け、そのドレインが電位(VPP+Vth)を受けるため導通する。このため、ノードN126は「H」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ357は非導通になる。このとき、ノードNBの電位はVPPにされる。なお、このとき、入力端子21からの外部電位VEXは出力ノードN128まで伝えられず、出力ノードN128はリセット回路30からの電位VPPを受けている。
従来は、PチャネルMOSトランジスタ342,344,346,348,352,354,356,358のゲートは、外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)のラインに接続されていた。この場合、時刻t40から時刻t41までの期間においては、ノードNBの電位はPチャネルMOSトランジスタ356のゲートに受ける電位EXVDD(たとえば、1.8V)よりもPチャネルMOSトランジスタ356のしきい値電圧Vthだけ高い電位(EXVDD+Vth)にされる。
時刻t41において、選択信号SELRが「L」レベル(0V)に立下げられる。これに応じて、NチャネルMOSトランジスタ367が導通し、NチャネルMOSトランジスタ366が非導通になる。このため、ノードN127は「L」レベルにされ、PチャネルMOSトランジスタ355が導通する。
したがって、時刻t41にPチャネルMOSトランジスタ355が導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタ355のソース(出力ノードN128)とドレイン(ノードNB)と間の電位差は、VEX−(EXVDD+Vth)となる。たとえば、外部電源電位EXVDDが1.8V、電位VEXが10Vの場合、PチャネルMOSトランジスタ355のソース(出力ノードN128)とドレイン(ノードNB)と間の電位差は(8.2−Vth)である。このように、PチャネルMOSトランジスタ355が導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタ355のソース(出力ノードN128)とドレイン(ノードNB)と間の電位差が耐圧レベルを超えることによって、PチャネルMOSトランジスタが劣化してしまうことがあった。これは、外部電源電圧EXVDDの低電圧化の影響を受けている。
そこで、この実施の形態では、PチャネルMOSトランジスタ342,344,346,348のゲートが通常動作用正ポンプ回路11からの電位VPP(たとえば、5.5V)を受け、PチャネルMOSトランジスタ352,354,356,358のゲートが、電位VPP(たとえば、5.5V)で駆動されるバッファ回路332の出力信号を受ける構成にする。このように、外部電源電位EXVDD(たとえば、1.8V)よりも高く、通常動作用正ポンプ回路11から常時生成されている電位VPP(たとえば、5.5V)を利用する。ただし、出力ノードN128の電位がVPPにされるときは、PチャネルMOSトランジスタ352,354,356,358のゲートの電位をVPPよりも低い電位にする必要がある。このため、選択信号SELRによってバッファ回路332の出力信号の電圧レベルを切換える構成にしている。
したがって、図21に示したように、時刻t41にPチャネルMOSトランジスタ355が導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタ355のソース(出力ノードN128)とドレイン(ノードNB)と間の電位差は、VEX−(VPP+Vth)となる。たとえば、電位VPPが5.5V、外部電位VEXが10Vの場合、PチャネルMOSトランジスタ355のソースとドレインと間の電位差は(4.5−Vth)である。したがって、PチャネルMOSトランジスタ355が導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタ355のソース(出力ノードN128)とドレイン(ノードNB)と間の電位差が低減される。このように、PチャネルMOSトランジスタが導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタのソースとドレインと間の電位差が耐圧レベルを超えないようにすることによって、PチャネルMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
なお、図1に戻って、外部印加選択回路23,24,26〜28の構成および動作は外部印加選択回路25と同様である。したがって、外部印加選択回路23,24,26〜28に対しても同様の効果が得られる。
以下、実施の形態の変更例1〜4について説明する。変更例1を示す図22では、図19のインバータ372がインバータ391で置換されている。図22において、インバータ391は、その電源端子が電位VPP(たとえば、5.5V)を受け、その接地端子が電位EXVDD(たとえば、1.8V)を受ける。インバータ391は、選択信号SELPが「H」レベル(EXVDD)の場合は「L」レベル(EXVDD)の信号を出力し、選択信号SELPが「L」レベル(0V)の場合は「H」レベル(VPP)の信号を出力する。
図22に示した回路の動作は、図19に示した回路の動作と同様であるが、図20に示したタイムチャートを参照して、時刻t30から時刻t31までの期間においてノードNAの電位が(EXVDD+Vth)にされる点が異なる。
したがって、この変更例1では、PチャネルMOSトランジスタ381が導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタ381のソース(選択回路371の出力ノード)とドレイン(ノードNA)と間の電位差が低減される。このように、PチャネルMOSトランジスタが導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタのソースとドレインと間の電位差が耐圧レベルを超えないようにすることによって、PチャネルMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
なお、図22に示した回路構成を図1に示した外部印加選択回路23〜28に応用することによって、外部印加選択回路23〜28のPチャネルMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
変更例2を示す図23では、図22のPチャネルMOSトランジスタ382,384が削除され、NチャネルMOSトランジスタ401,402が追加されている。図22を参照して、NチャネルMOSトランジスタ401は、ノードNAとNチャネルMOSトランジスタ385のドレインとの間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ402は、出力ノード132とNチャネルMOSトランジスタ386のドレインとの間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ401、402のゲートは、インバータ391の出力信号を受ける。
したがって、この変更例2では、NチャネルMOSトランジスタ385,386が導通する直前の時刻において、NチャネルMOSトランジスタ385,386のソースとドレインと間の電位差が低減される。このように、NチャネルMOSトランジスタが導通する直前の時刻において、NチャネルMOSトランジスタのソースとドレインと間の電位差が耐圧レベルを超えないようにすることによって、NチャネルMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
なお、図23に示した回路構成を図1に示した外部印加選択回路23〜28に応用することによって、外部印加選択回路23〜28のNチャネルMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
変更例3を示す図24では、図23に示したインバータ391およびNチャネルMOSトランジスタ401,402が図19に示した回路に追加されている。したがって、この変更例3では、PチャネルMOSトランジスタ381,383が導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタ381,383のソースとドレインと間の電位差が低減される。このように、PチャネルMOSトランジスタが導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタのソースとドレインと間の電位差が耐圧レベルを超えないようにすることによって、PチャネルMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
さらに、NチャネルMOSトランジスタ385,386が導通する直前の時刻において、NチャネルMOSトランジスタ385,386のソースとドレインと間の電位差が低減される。このように、NチャネルMOSトランジスタが導通する直前の時刻において、NチャネルMOSトランジスタのソースとドレインと間の電位差が耐圧レベルを超えないようにすることによって、NチャネルMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
なお、図23に示した回路構成を図1に示した外部印加選択回路23〜28に応用することによって、外部印加選択回路23〜28のPチャネルMOSトランジスタおよびNチャネルMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
変更例4を示す図25では、図24のインバータ371が削除されている。図25を参照して、PチャネルMOSトランジスタ382,384およびNチャネルMOSトランジスタ401,402のゲートは、ともにインバータ391の出力信号を受ける。
したがって、この変更例4では、PチャネルMOSトランジスタ381,383が導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタ381,383のソースとドレインと間の電位差が低減される。このように、PチャネルMOSトランジスタが導通する直前の時刻において、PチャネルMOSトランジスタのソースとドレインと間の電位差が耐圧レベルを超えないようにすることによって、PチャネルMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
さらに、NチャネルMOSトランジスタ385,386が導通する直前の時刻において、NチャネルMOSトランジスタ385,386のソースとドレインと間の電位差が低減される。このように、NチャネルMOSトランジスタが導通する直前の時刻において、NチャネルMOSトランジスタのソースとドレインと間の電位差が耐圧レベルを超えないようにすることによって、NチャネルMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
なお、図23に示した回路構成を図1に示した外部印加選択回路23〜28に応用することによって、外部印加選択回路23〜28のPチャネルMOSトランジスタおよびNチャネルMOSトランジスタが劣化するのが防止される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,203 クロック発生回路、2,4 基準電位発生回路、3 分周回路部、11 通常動作用正ポンプ回路、12,13 内部動作用正ポンプ回路、14 駆動用正ポンプ回路、15〜17 内部動作用負ポンプ回路、21,22 入力端子、23〜28 外部印加選択回路、29〜33 リセット回路、34〜37,60,371 選択回路、38 書込回路、39 ワード線ドライバ、40 ウェルドライバ、41 ソースドライバ、42 メモリ部、51,61,181,331,333〜336,372,373,391 インバータ、52,62 検出回路、53,54,63,64,204 クロックドライバ、55,56,65,66,205 チャージポンプ、57,58,67,68 AND回路、59 分周回路、71,72 抵抗素子、73 比較回路、74 定電流源、81〜84,105〜115 スイッチ回路、85,87 PチャネルMOSトランジスタ群、86,88 NチャネルMOSトランジスタ群、91,92,95,96,101,103,182,183,281〜285,341〜348,351〜359,381〜384 PチャネルMOSトランジスタ、93,94,,97,98,102,104,131〜151,184,185、191〜200,215,216,361〜367,385、386,401,402 NチャネルMOSトランジスタ、 121 Nウェル領域、122 Pウェル領域上、123,124 PMOS領域、125,126 NMOS領域、161〜180,211〜214,217,261〜270,291〜294 キャパシタ、201 アクティブ用検出回路、202 スタンバイ用検出回路、221,231 P基板、222,232 Nウェル、223,224,233,234 N+型領域、225 ゲート、235 フローティングゲート、236 コントロールゲート、241,271 レベルシフタ、251〜260 ダイオード、332 バッファ回路。