JP4975310B2 - リップルフリー高電圧発生回路及び方法、及びこれを具備した半導体メモリ装置 - Google Patents
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Description
30 第1電圧レギュレータ
50 ランピング回路
70 第2電圧レギュレータ
90 バイパス回路
100 高電圧発生回路
Claims (58)
- 不揮発性メモリ装置をプログラムする高電圧を発生する方法において、
第1電圧ランピング速度を有する初期電圧を発生し、前記初期電圧を第1プログラム電圧まで昇圧させる段階と、
前記初期電圧に応答して前記第1電圧ランピング速度より遅い第2電圧ランピング速度を有する第1ランピング電圧を発生する段階と、
前記第1ランピング電圧に応答して前記第2電圧ランピング速度より遅い第3電圧ランピング速度を有する第2ランピング電圧を発生し、前記第2ランピング電圧を前記第1プログラム電圧より低い第2プログラム電圧まで昇圧させる段階とを含み、
第1ランピング電圧が所定のレベルに到達するまで第1ランピング電圧をバイパスすることで第1ランピング電圧が減らされた電圧を出力し、
前記第1ランピング電圧が前記所定のレベルに到達すれば前記第2ランピング電圧を出力する段階を有する
ことを特徴とする高電圧発生方法。 - 前記第1ランピング電圧を発生する段階では、前記第1ランピング電圧が所定の目標電圧レベルに到達するまで前記第1ランピング電圧を増加させる
ことを特徴とする請求項1に記載の高電圧発生方法。 - 前記第1ランピング電圧が前記所定の目標電圧レベルに到達するまで前記第1ランピング電圧を出力する段階をさらに含む
ことを特徴とする請求項2に記載の高電圧発生方法。 - 前記第1ランピング電圧を出力する段階では、前記第1ランピング電圧の電圧レベルを減らし、前記減った第1ランピング電圧を出力する
ことを特徴とする請求項3に記載の高電圧発生方法。 - 前記減った第1ランピング電圧は、前記第1ランピング電圧の電圧レベルよりMOSトランジスタのスレッショルド電圧だけ低い電圧レベルを有する
ことを特徴とする請求項4に記載の高電圧発生方法。 - 前記減った第1ランピング電圧は、不揮発性メモリ装置のプログラム電圧がセッティングされる間出力される
ことを特徴とする請求項4に記載の高電圧発生方法。 - 前記不揮発性メモリ装置は複数個のストリング選択ラインと複数個のワードラインとを含み、前記不揮発性メモリ装置の前記複数個のストリング選択ラインの少なくとも一部及び/または前記複数個のワードラインのうちの少なくとも一部に対する容量性結合を減らすか、最小化するため、前記第1ランピング電圧のランピング速度を選択する
ことを特徴とする請求項6に記載の高電圧発生方法。 - 前記不揮発性メモリ装置はフラッシュメモリ装置を含む
ことを特徴とする請求項6に記載の高電圧発生方法。 - 前記第1ランピング電圧を発生する段階はクロック信号に応答して電圧レベルを増加させる段階を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の高電圧発生方法。 - 前記電圧レベルを増加させる段階ではチャージポンピング回路によって受信されたクロック信号に応答して前記チャージポンピング回路の出力ロードを充電する
ことを特徴とする請求項9に記載の高電圧発生方法。 - 前記第1ランピング電圧は第1リップルを含み、前記第2ランピング電圧は前記第1リップルより少ない第2リップルを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の高電圧発生方法。 - 前記第1ランピング電圧を増加させる段階では、前記第1ランピング電圧を一定量ずつ段階的に増加させる
ことを特徴とする請求項2に記載の高電圧発生方法。 - 前記第2ランピング電圧を発生する段階は、
出力ドライバに前記第1ランピング電圧を供給する段階と、
前記出力ドライバの出力に前記第2ランピング電圧を提供する段階と、
前記出力ドライバと接地との間に比較的一定な電流を提供する段階と、
前記第2ランピング電圧を所定の抵抗比で分圧して提供する段階と、
前記分圧された電圧を所定の基準電圧と比較する段階と、
前記比較結果に応答して前記第2ランピング電圧のレベルを調節する段階とを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の高電圧発生方法。 - 不揮発性メモリ装置をプログラムする高電圧を発生する方法において、
第1ランピング速度を有する第1ランピング電圧を発生し、プログラム動作させる間に初期電圧が第1プログラム電圧である場合に、前記第1ランピング電圧を前記第1プログラム電圧まで昇圧させる段階と、
前記第1ランピング電圧が所定のレベルに到達するまで前記第1ランピング電圧を出力する段階と、
前記第1ランピング電圧より減ったリップルを有する第2ランピング電圧を発生し、前記プログラム動作させる間に前記第2ランピング電圧を前記第1プログラム電圧より低い第2プログラム電圧まで昇圧させる段階と、
前記第1ランピング電圧が前記所定のレベルに到達すれば、前記第2ランピング電圧を出力する段階とを含む
ことを特徴とする高電圧発生方法。 - 前記第1ランピング電圧を出力する段階では前記第1ランピング電圧の電圧レベルを減らし、前記減った第1ランピング電圧を出力する
ことを特徴とする請求項14に記載の高電圧発生方法。 - 前記第1ランピング電圧を発生する段階では、入力電圧のランピング速度より遅い第1ランピング速度を有する第1ランピング電圧を発生する
ことを特徴とする請求項15に記載の高電圧発生方法。 - 前記第1ランピング電圧を発生する段階では、前記入力電圧の上昇時間より長い上昇時間を有する第1ランピング電圧を発生する
ことを特徴とする請求項16に記載の高電圧発生方法。 - 前記第2ランピング電圧を発生する段階では、前記第1ランピング電圧に応答して前記第2ランピング電圧を発生し、前記第2ランピング電圧は前記第1ランピング電圧のリップルより低いリップルを有する
ことを特徴とする請求項14に記載の高電圧発生方法。 - 前記第2ランピング電圧を発生する段階は、
出力ドライバに前記第1ランピング電圧を供給する段階と、
前記出力ドライバの出力に前記第2ランピング電圧を提供する段階と、
前記出力ドライバと接地との間に比較的一定な電流を提供する段階と、
前記第2ランピング電圧を所定の抵抗比で分圧して提供する段階と、
前記分圧された電圧を所定の基準電圧と比較する段階と、
前記比較結果に応答して前記第2ランピング電圧のレベルを調節する段階とを含む
ことを特徴とする請求項14に記載の高電圧発生方法。 - 前記不揮発性メモリ装置はフラッシュメモリ装置を含む
ことを特徴とする請求項14に記載の高電圧発生方法。 - 高電圧発生回路において、
第1ランピング速度を有する初期電圧を発生する高電圧発生部と、
前記初期電圧に応答して前記第1ランピング速度より遅い第2ランピング速度を有する第1ランピング電圧を発生するランピング回路と、
前記ランピング回路に反応して前記第2ランピング速度より遅い第3ランピング速度を有する第2ランピング電圧を発生し、前記第1ランピング電圧の電圧レベルに応答して前記第2ランピング電圧を出力する電圧制御部とを含み、
前記電圧制御部は、前記第2ランピング電圧を発生する第2電圧レギュレータと、前記第1ランピング電圧をバイパスすることで減らされた第1ランピング電圧を出力するバイパス回路とを含み、前記第1ランピング電圧の電圧レベルに応答して、前記減った第1ランピング電圧または前記第2ランピング電圧を出力する
ことを特徴とする高電圧発生回路。 - 前記高電圧発生部は、
クロック信号に応答して所定の電圧レベルで出力信号を充電するポンピング回路と、
前記出力信号に応答して前記クロック信号を制御する第1電圧レギュレータとを含む
ことを特徴とする請求項21に記載の高電圧発生回路。 - 前記第1電圧レギュレータは、前記出力信号が目標電圧レベルより低い時、前記クロック信号を活性化して、前記出力信号が前記目標電圧を超過する時、前記クロック信号を非活性化する
ことを特徴とする請求項22に記載の高電圧発生回路。 - 前記第1ランピング電圧は前記第1ランピング電圧と関連する第1リップルを含み、前記第2ランピング電圧は前記第2ランピング電圧と関連する第2リップルを含み、前記第2リップルは前記第1リップルより低い
ことを特徴とする請求項21に記載の高電圧発生回路。 - 前記ランピング回路は大きさが段階的に増加した前記第1ランピング電圧を発生する
ことを特徴とする請求項21に記載の高電圧発生回路。 - 前記電圧制御部は、前記第1ランピング電圧の第2ランピング速度より遅い第3ランピング速度を有する前記第2ランピング電圧を発生する第2電圧レギュレータを含む
ことを特徴とする請求項21に記載の高電圧発生回路。 - 前記第2電圧レギュレータは、
前記第1プログラム電圧を受け入れる出力ドライバと、
前記出力ドライバに連結されて、前記第2ランピング電圧を出力する出力端子と、
前記出力ドライバと接地端子との間に一定な電流を提供する電流源と、
前記出力端子に連結されて、所定の抵抗比で前記第2ランピング電圧を分圧する分圧器と、
前記分圧結果を所定の基準電圧と比較して、前記比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果によって前記第2プログラム電圧のレベルを調節するレベル調節部とを含む
ことを特徴とする請求項26に記載の高電圧発生回路。 - 前記電圧制御部は前記第1ランピング電圧が所定の値より低い時、前記第1ランピング電圧を出力するバイパス回路を含む
ことを特徴とする請求項21に記載の高電圧発生回路。 - 前記バイパス回路は前記第1ランピング電圧が出力される以前に前記第1ランピング電圧のレベルを減少させる
ことを特徴とする請求項28に記載の高電圧発生回路。 - 前記バイパス回路は所定のスレッショルド電圧を有する直列に連結された一つまたはそれ以上のトランジスタを含む
ことを特徴とする請求項28に記載の高電圧発生回路。 - 前記レベル調節部は前記比較器に接続されたゲート端子と、前記出力ドライバに接続されたドレイン端子と、前記電流源に接続されたソース端子とを有するMOSトランジスタを含む
ことを特徴とする請求項27に記載の高電圧発生回路。 - 前記出力ドライバはカレントミラーを構成する一対のNMOSトランジスタを含む
ことを特徴とする請求項27に記載の高電圧発生回路。 - 前記電流源はカレントミラーを構成する一対のNMOSトランジスタを含む
ことを特徴とする請求項27に記載の高電圧発生回路。 - プログラム電圧を発生する回路において、
初期電圧信号を発生するポンピング回路と、
前記ポンピング回路と連結されて、前記初期電圧信号の電圧レベルを調節する第1電圧レギュレータと、
前記ポンピング回路に連結されて、前記初期電圧信号に応答して第1ランピング電圧を発生するランピング回路と、
前記ランピング回路に連結されて、前記第1ランピング電圧のリップルより減ったリップルを有する第2ランピング電圧を発生する第2電圧レギュレータと、前記第1ランピング電圧をバイパスすることで減らされた第1ランピング電圧を出力するバイパス回路とを含み、前記第1ランピング電圧の電圧レベルに応答して、前記減った第1ランピング電圧または前記第2ランピング電圧を出力する電圧制御部を備える
ことを特徴とするプログラム電圧発生回路。 - 前記バイパス回路は、前記第1ランピング電圧を所定の値に減少させ、前記第1ランピング電圧が所定の電圧レベルより低い時、前記減った第1ランピング電圧を出力する
ことを特徴とする請求項34に記載の高電圧発生回路。 - 前記バイパス回路は所定のスレッショルド電圧を有する直列に連結された一つまたはそれ以上のトランジスタを含む
ことを特徴とする請求項35に記載の高電圧発生回路。 - 前記ランピング回路は前記第1ランピング電圧のランピング速度が前記初期電圧信号のランピング速度より遅くなるように制御する
ことを特徴とする請求項34に記載の高電圧発生回路。 - 前記第2電圧レギュレータは前記第1ランピング電圧のランピング速度より遅いランピング速度を有する前記第2ランピング電圧を発生する
ことを特徴とする請求項34に記載の高電圧発生回路。 - 前記第2電圧レギュレータは、
前記第1プログラム電圧を受け入れる出力ドライバと、
前記出力ドライバに連結されて、前記第2ランピング電圧を出力する出力端子と、
前記出力ドライバと接地端子との間に一定な電流を提供する電流源と、
前記出力端子に連結されて、所定の抵抗比で前記第2ランピング電圧を分圧する分圧器と、
前記分圧結果を所定の基準電圧と比較して、前記比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果によって前記第2プログラム電圧のレベルを調節するレベル調節部とを含む
ことを特徴とする請求項34に記載の高電圧発生回路。 - 複数個のメモリセルを具備したメモリセルアレイに連結されて、前記複数個のメモリセルをプログラムする電圧を発生する請求項21に記載の高電圧発生回路を含む
ことを特徴とする不揮発性メモリ装置。 - 前記高電圧発生部は、
クロック信号に応答して所定の電圧レベルで出力信号を充電するポンピング回路と、
前記出力信号に応答して前記クロック信号を制御する第1電圧レギュレータとを含む
ことを特徴とする請求項40に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記第1電圧レギュレータは、前記出力信号が目標電圧レベルより低い時、前記クロック信号を活性化して、前記出力信号が前記目標電圧を超過する時、前記クロック信号を非活性化する
ことを特徴とする請求項41に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記第1ランピング電圧は前記第1ランピング電圧と関連する第1リップルを含み、前記第2ランピング電圧は前記第2ランピング電圧と関連する第2リップルを含み、前記第2リップルは前記第1リップルより低い
ことを特徴とする請求項41に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記ランピング回路は大きさが段階的に増加した前記第1ランピング電圧を発生する
ことを特徴とする請求項43に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記電圧制御部は、前記第1ランピング電圧の第2ランピング速度より遅い前記第3ランピング速度を有する前記第2ランピング電圧を発生する第2電圧レギュレータを含む
ことを特徴とする請求項40に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記第2電圧レギュレータは、
前記第1プログラム電圧を受け入れる出力ドライバと、
前記出力ドライバに連結されて、前記第2ランピング電圧を出力する出力端子と、
前記出力ドライバと接地端子との間に一定な電流を提供する電流源と、
前記出力端子に連結されて、所定の抵抗比で前記第2ランピング電圧を分圧する分圧器と、
前記分圧結果を所定の基準電圧と比較して、前記比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果によって前記第2プログラム電圧のレベルを調節するレベル調節部とを含む
ことを特徴とする請求項45に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記電圧制御部は前記第1ランピング電圧が所定の値より低い時、前記第1ランピング電圧を出力するバイパス回路を含む
ことを特徴とする請求項40に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記バイパス回路は前記第1ランピング電圧が出力される以前に前記第1ランピング電圧のレベルを減少させる
ことを特徴とする請求項47に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記バイパス回路は所定のスレッショルド電圧を有する直列に連結された一つまたはそれ以上のトランジスタを含む
ことを特徴とする請求項47に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記レベル調節部は前記比較器に接続されたゲート端子と、前記出力ドライバに接続されたドレイン端子と、前記電流源に接続されたソース端子とを有するMOSトランジスタを含む
ことを特徴とする請求項46に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記出力ドライバはカレントミラーを構成する一対のNMOSトランジスタを含む
ことを特徴とする請求項46に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記電流源はカレントミラーを構成する一対のNMOSトランジスタを含む
ことを特徴とする請求項46に記載の不揮発性メモリ装置。 - 複数個のメモリセルを具備したメモリセルアレイに連結されて、前記複数個のメモリセルをプログラムする電圧を発生する請求項34に記載のプログラム電圧発生回路を含む
ことを特徴とする不揮発性メモリ装置。 - 前記第1ランピング電圧を所定の値に減少させ、前記第1ランピング電圧が所定の電圧レベルより低い時、前記減った第1ランピング電圧を出力するバイパス回路をさらに含む
ことを特徴とする請求項53に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記バイパス回路は所定のスレッショルド電圧を有する直列に連結された一つまたはそれ以上のトランジスタを含む
ことを特徴とする請求項54に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記ランピング回路は前記第1ランピング電圧のランピング速度が前記初期電圧信号のランピング速度より遅くなるように制御する
ことを特徴とする請求項53に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記第2電圧レギュレータは前記第1ランピング電圧のランピング速度より遅いランピング速度を有する前記第2ランピング電圧を発生する
ことを特徴とする請求項53に記載の不揮発性メモリ装置。 - 前記第2電圧レギュレータは、
前記第1プログラム電圧を受け入れる出力ドライバと、
前記出力ドライバに連結されて、前記第2ランピング電圧を出力する出力端子と、
前記出力ドライバと接地端子との間に一定な電流を提供する電流源と、
前記出力端子に連結されて、所定の抵抗比で前記第2ランピング電圧を分圧する分圧器と、
前記分圧結果を所定の基準電圧と比較して、前記比較結果を出力する比較器と、
前記比較結果によって前記第2プログラム電圧のレベルを調節するレベル調節部とを含む
ことを特徴とする請求項53に記載の不揮発性メモリ装置。
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