JP6744893B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

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Description

本発明は、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体記憶装置のワード線駆動方式に関する。 The present invention relates to a word line driving method for a nonvolatile semiconductor memory device such as a flash memory.

NAND型やNOR型フラッシュメモリ等では、データの読出し、プログラム、消去動作時に高電圧を必要とする。通常、フラッシュメモリでは、外部から低い電源電圧が供給され、供給された電圧をチャージポンプにより昇圧し、昇圧された電圧を利用してプログラム電圧や消去電圧を生成している。ワード線デコーダがチャージポンプを備えると、キャパシタの専有面積によりワード線デコーダが大きくなる。そこで、特許文献1は、チャージポンプを省略し、レイアウト面積を小さくしたワード線デコーダを開示している。このワード線デコーダは、ワード線をイネーブルするためのワード線イネーブル信号をセルフブーストすることで、ワード線の駆動電圧が降下するのを抑制している。 A NAND type or NOR type flash memory or the like requires a high voltage during data read, program and erase operations. Normally, in a flash memory, a low power supply voltage is supplied from the outside, the supplied voltage is boosted by a charge pump, and the boosted voltage is used to generate a program voltage and an erase voltage. If the word line decoder includes a charge pump, the word line decoder becomes large due to the area occupied by the capacitors. Therefore, Patent Document 1 discloses a word line decoder in which the charge pump is omitted and the layout area is reduced. The word line decoder suppresses the driving voltage of the word line from dropping by self-boosting the word line enable signal for enabling the word line.

特開2002−197882号公報JP-A-2002-197882

フラッシュメモリにおける読出しやプログラムは、通常、ページ単位で行われる。ワード線選択回路は、行アドレスをデコードすることでメモリセルアレイの中からブロックを選択し、選択されたブロック内のワード線を選択する。図1は、ワード線選択回路のブロック選択の動作を示している。チャージポンプ回路10により昇圧された電圧Vppがレベルシフタ20に供給され、レベルシフタ20は、行アドレスのデコード結果であるブロック選択信号BLKSELに応答して出力信号BDRVを出力する。レベルシフタ20の出力信号BDRVは、ブロック選択トランジスタ30のゲートに共通に接続され、ブロック選択トランジスタ30は、出力信号BDRVに応答して、電圧供給部40から供給された電圧を選択ブロック50の各ワード線WL0〜WL31、選択ゲート線SGD、SGSに供給する。 Reading and programming in the flash memory is usually performed in page units. The word line selection circuit selects a block from the memory cell array by decoding the row address, and selects a word line in the selected block. FIG. 1 shows a block selection operation of the word line selection circuit. The voltage Vpp boosted by the charge pump circuit 10 is supplied to the level shifter 20, and the level shifter 20 outputs the output signal BDRV in response to the block selection signal BLKSEL which is the decoding result of the row address. The output signal BDRV of the level shifter 20 is commonly connected to the gate of the block selection transistor 30, and the block selection transistor 30 responds to the output signal BDRV by changing the voltage supplied from the voltage supply unit 40 to each word of the selection block 50. Supply to lines WL0 to WL31 and select gate lines SGD and SGS.

例えば、プログラム動作が行われるとき、電圧供給部40は、選択ブロックの各ワード線に中間電圧(例えば、10V)を供給し、次いで選択ワード線にプログラム電圧(例えば、25V)を供給し、非選択ワード線に中間電圧(例えば、10V)を供給し、選択ゲート線SGDに駆動電圧(例えば、Vcc電圧または5Vなど)を供給し、選択ゲート線SGSに0Vを供給する。また、ページバッファセンス回路によって、「0」または「1」のデータに応じた電位がビット線GBLに供給される。一方、レベルシフタ20は、ブロック選択トランジスタ30のしきい値分の電圧降下、およびブロック選択トランジスタ30が導通したときのソースからのバックゲートバイアス効果を考慮し、プログラム電圧が低下しないように、出力信号BDRVの電圧をプログラム電圧よりも高い電圧(例えば、31V)の出力信号BDRVを供給しなければならない。このため、チャージポンプ回路10は、少なくとも31Vの昇圧電圧Vppを生成しなければならない。 For example, when a program operation is performed, the voltage supply unit 40 supplies an intermediate voltage (eg, 10V) to each word line of the selected block, and then supplies a program voltage (eg, 25V) to the selected word line. An intermediate voltage (for example, 10V) is supplied to the selected word line, a drive voltage (for example, Vcc voltage or 5V) is supplied to the selected gate line SGD, and 0V is supplied to the selected gate line SGS. Further, the page buffer sense circuit supplies the potential corresponding to the data “0” or “1” to the bit line GBL. On the other hand, the level shifter 20 takes into consideration the voltage drop corresponding to the threshold value of the block selection transistor 30 and the back gate bias effect from the source when the block selection transistor 30 is turned on, so as to prevent the program voltage from decreasing. It is necessary to supply the output signal BDRV having a voltage higher than the program voltage (for example, 31 V) as the voltage of BDRV. Therefore, the charge pump circuit 10 must generate the boosted voltage Vpp of at least 31V.

チャージポンプ回路10により高電圧(例えば、31V)を生成するためには、チャージポンプの段数を増加させなければならない。特に、メモリチップへ供給される外部電源が低電圧になれば、それだけ段数も増加する。しかしながら、チャージポンプ回路10の段数が増加すると、昇圧効率が低下するため、消費電力が大きくなるという課題と、チャージポンプ回路10の占有面積が大きくなるという課題が生じてしまう。 In order to generate a high voltage (for example, 31V) by the charge pump circuit 10, it is necessary to increase the number of stages of the charge pump. In particular, if the external power supplied to the memory chip has a low voltage, the number of stages increases accordingly. However, when the number of stages of the charge pump circuit 10 is increased, the boosting efficiency is lowered, so that there are problems that the power consumption increases and the area occupied by the charge pump circuit 10 increases.

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、省スペース化、省電力化を図る不揮発性半導体記憶装置を提供することを目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device that saves space and power.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置は、複数のブロックを含むメモリセルアレイと、行アドレス情報に基づき前記メモリセルアレイのブロックを選択するブロック選択手段とを含み、前記ブロック選択手段は、ブロックの各ワード線に接続された複数の選択トランジスタと、前記複数の選択トランジスタの各ゲートに接続された接続ノードを充電する第1の回路と、第1の回路に接続され、前記接続ノードの電圧を昇圧する第2の回路と、前記複数の選択トランジスタの一方の端子に動作電圧を供給する供給手段とを有し、前記接続ノードは、前記供給手段により供給された動作電圧によって第1のブーストが行われた後、第2の回路によって第2のブーストが行われる。 A non-volatile semiconductor memory device according to the present invention includes a memory cell array including a plurality of blocks, and block selecting means for selecting a block of the memory cell array based on row address information. A plurality of select transistors connected to the line; a first circuit that charges a connection node connected to each gate of the plurality of selection transistors; and a first circuit that is connected to the first circuit and boosts the voltage of the connection node. A second circuit; and a supply means for supplying an operating voltage to one terminal of the plurality of selection transistors, wherein the connection node is subjected to the first boost by the operating voltage supplied by the supplying means. Then, the second boost is performed by the second circuit.

好ましくは第2の回路は、前記接続ノードに接続されたキャパシタを含み、第2の回路は、第1の回路から出力される電圧を前記キャパシタに供給する。好ましくは第2の回路は、第1の回路との間に接続された第1のトランジスタを含み、第1のトランジスタが導通状態にされたとき、第1の回路から出力される電圧が第1のトランジスタを介して前記キャパシタに供給される。好ましくは第2の回路は、第1の回路との間に接続された第2のトランジスタを含み、第2のトランジスタが導通状態にされたとき、第1の回路から出力される電圧が第2のトランジスタを介して前記接続ノードに充電される。好ましくは第1の回路は、チャージポンプ回路から供給された高電圧に基づき第1の電圧を出力するレベルシフタとを含む。好ましくは前記メモリセルアレイは、m行×n列のブロックを含み(m、nは、2以上の整数)、前記第1の回路は、1つの行のブロックに共通である。好ましくは前記複数のブロックの各々が第2の回路を含む。好ましくは第1のブーストがされるときの前記動作電圧は、NANDストリングを導通可能にするための中間電圧である。好ましくは前記供給手段は、前記中間電圧の供給後に選択ワード線にプログラム電圧を供給し、プログラム電圧は、第2のブーストされた選択トランジスタを介して選択ワード線に供給される。 Preferably, the second circuit includes a capacitor connected to the connection node, and the second circuit supplies the voltage output from the first circuit to the capacitor. Preferably, the second circuit includes a first transistor connected between the first circuit and the first circuit, and when the first transistor is made conductive, the voltage output from the first circuit is the first voltage. Is supplied to the capacitor through the transistor. Preferably, the second circuit includes a second transistor connected between the second circuit and the first circuit, and when the second transistor is made conductive, the voltage output from the first circuit is the second voltage. Is charged to the connection node via the transistor. Preferably, the first circuit includes a level shifter that outputs the first voltage based on the high voltage supplied from the charge pump circuit. Preferably, the memory cell array includes blocks of m rows×n columns (m and n are integers of 2 or more), and the first circuit is common to blocks of one row. Preferably, each of the plurality of blocks includes a second circuit. Preferably, the operating voltage when the first boost is applied is an intermediate voltage for enabling the NAND string. Preferably, the supply means supplies the program voltage to the selected word line after the supply of the intermediate voltage, and the program voltage is supplied to the selected word line via the second boosted selection transistor.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置におけるワード線の駆動方法は、行アドレス情報に応答して、メモリセルアレイのブロックを選択するための複数のブロック選択トランジスタの各ゲートに第1の電圧を充電し、前記複数のブロック選択トランジスタの一方の端子に各ワード線に要求される動作電圧を供給することで前記各ゲートの第1の電圧を第2の電圧に昇圧し、前記各ゲートに接続されたキャパシタに電圧を供給することにより前記キャパシタを介して第2の電圧を第3の電圧に昇圧するステップを含む。 A method of driving a word line in a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention charges a gate of each of a plurality of block selection transistors for selecting a block of a memory cell array with a first voltage in response to row address information. By supplying an operating voltage required for each word line to one terminal of the plurality of block selection transistors, the first voltage of each gate is boosted to a second voltage and connected to each gate. The step of boosting the second voltage to the third voltage through the capacitor by supplying the voltage to the capacitor is included.

好ましくは前記キャパシタに供給される電圧は、前記第1の電圧である。好ましくは前記動作電圧は、NANDストリングを導通可能にするための中間電圧である。好ましくは第1の電圧は、チャージポンプ回路から高電圧を供給されたレベルシフタにより充電され、第2の電圧から第3の電圧への昇圧は、前記レベルシフタから出力される電圧を利用する昇圧回路によって行われる。 Preferably, the voltage supplied to the capacitor is the first voltage. Preferably, the operating voltage is an intermediate voltage for making the NAND string conductive. Preferably, the first voltage is charged by the level shifter supplied with a high voltage from the charge pump circuit, and the boosting from the second voltage to the third voltage is performed by the booster circuit using the voltage output from the level shifter. Done.

本発明によれば、ワード線に接続された選択トランジスタのゲート電圧を2段階で昇圧するようにしたので、選択トランジスタのゲートを充電する電圧を低くすることができる。その結果、チャージポンプ等の昇圧回路により生成される高電圧を従来と比較して小さくすることができ、昇圧回路の専有面積および消費電力の削減を図ることができる。 According to the present invention, since the gate voltage of the select transistor connected to the word line is boosted in two steps, the voltage for charging the gate of the select transistor can be lowered. As a result, the high voltage generated by the booster circuit such as a charge pump can be made smaller than in the conventional case, and the exclusive area and power consumption of the booster circuit can be reduced.

従来のワード線選択回路の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of the conventional word line selection circuit. 本発明の第1の実施例に係るフラッシュメモリの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the flash memory which concerns on the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に係るメモリセルアレイのNANDストリングの構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a NAND string of the memory cell array according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例に係るワード線選択回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the word line selection circuit which concerns on the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に係るワード線選択回路の動作を説明する波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram illustrating the operation of the word line selection circuit according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施例に係るメモリセルアレイのブロックとブロック選択部との関係を示すレイアウト図である。FIG. 3 is a layout diagram showing a relationship between blocks and a block selection unit of the memory cell array according to the first exemplary embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施例に係るメモリセルアレイのブロックとレベルシフタとの関係を示すレイアウト図である。FIG. 9 is a layout diagram showing the relationship between blocks and level shifters of the memory cell array according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施例に係る選択されたブロックのワード線の駆動方法を説明する図である。It is a figure explaining the drive method of the word line of the selected block which concerns on the 2nd Example of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。好ましい形態では、本発明は、フラッシュメモリにおいて実施される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the preferred form, the invention is implemented in flash memory.

本発明の第1の実施例に係るフラッシュメモリの構成を図2に示す。同図に示すようにフラッシュメモリ100は、複数のメモリセルが行列状に配列されたメモリアレイ110と、外部入出力端子I/Oに接続され入出力データを保持する入出力バッファ120と、入出力バッファ120からのアドレスデータを受け取るアドレスレジスタ130と、入出力バッファ120からのコマンドデータや外部からの制御信号を受け取り、各部を制御する制御部140と、アドレスレジスタ130から行アドレス情報Axを受け取り、行アドレス情報Axのデコード結果に基づきブロックの選択およびワード線の選択等を行うワード線選択回路150と、ワード線選択回路150によって選択されたページから読み出されたデータを保持したり、選択されたページへの書込みデータを保持するページバッファ/センス回路160と、アドレスレジスタ130から列アドレス情報Ayを受け取り、列アドレス情報Ayのデコード結果に基づきページバッファ/センス回路160内のデータの選択等を行う列選択回路170と、データの読出し、プログラムおよび消去等のために必要な種々の電圧(書込み電圧Vpgm、パス電圧Vpass、読出しパス電圧Vread、消去電圧Versなど)を生成する内部電圧発生回路180とを含んで構成される。 The configuration of the flash memory according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. As shown in the figure, the flash memory 100 includes a memory array 110 in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix, an input/output buffer 120 connected to an external input/output terminal I/O and holding input/output data, and an input/output buffer 120. An address register 130 for receiving address data from the output buffer 120, a command unit 140 for receiving command data and an external control signal from the input/output buffer 120, and a row address information Ax from the address register 130 and a control unit 140 for controlling each unit. , A word line selection circuit 150 for selecting a block and a word line based on the decoding result of the row address information Ax, and holding or selecting data read from a page selected by the word line selection circuit 150. The page buffer/sense circuit 160 which holds the write data to the written page and the column address information Ay from the address register 130, and the selection of the data in the page buffer/sense circuit 160 based on the decoding result of the column address information Ay, etc. And a column selection circuit 170 for performing an internal voltage generation circuit for generating various voltages (write voltage Vpgm, pass voltage Vpass, read pass voltage Vread, erase voltage Vers, etc.) necessary for data read, program, erase, etc. And 180.

メモリアレイ110は、列方向に配置されたm個のメモリブロックBLK(0)、BLK(1)、・・・、BLK(m-1)を有する。ブロックBLK(0)に近接して、ページバッファ/センス回路160が配置される。1つのメモリブロックには、例えば、図3に示すように、複数のメモリセルを直列に接続したNANDストリングユニットNUが複数形成され、1つのメモリブロック内にn+1個のストリングユニットNUが行方向に配列されている。セルユニットNUは、直列に接続された複数のメモリセルMCi(i=0、1、・・・、31)と、一方の端部であるメモリセルMC31のドレイン側に接続されたビット線側選択トランジスタTDと、他方の端部であるメモリセルMC0のソース側に接続されたソース線側選択トランジスタTSとを含み、ビット線側選択トランジスタTDのドレインは、対応する1つのビット線GBLに接続され、選択トランジスタTSのソースは、共通のソース線SLに接続される。図3は、典型的なセルユニットを示しているが、セルユニットは、NANDストリング内に1つまたは複数のダミーセルを包含するものであってもよいし、3次元構成であってもよい。 The memory array 110 has m memory blocks BLK(0), BLK(1),..., BLK(m−1) arranged in the column direction. A page buffer/sense circuit 160 is arranged near the block BLK(0). For example, as shown in FIG. 3, a plurality of NAND string units NU in which a plurality of memory cells are connected in series are formed in one memory block, and n+1 string units NU are arranged in a row direction in one memory block. It is arranged. The cell unit NU includes a plurality of memory cells MCi (i=0, 1,..., 31) connected in series and a bit line side selection connected to the drain side of the memory cell MC31 which is one end. It includes a transistor TD and a source line side selection transistor TS connected to the source side of the memory cell MC0 at the other end, and the drain of the bit line side selection transistor TD is connected to the corresponding one bit line GBL. The source of the selection transistor TS is connected to the common source line SL. Although FIG. 3 shows a typical cell unit, the cell unit may include one or more dummy cells in the NAND string, or may have a three-dimensional configuration.

メモリセルは、典型的に、Pウエル内に形成されたN型の拡散領域であるソース/ドレインと、ソース/ドレイン間のチャンネル上に形成されたトンネル酸化膜と、トンネル酸化膜上に形成されたフローティングゲート(電荷蓄積層)と、フローティングゲート上に誘電体膜を介して形成されたコントロールゲートとを含むMOS構造を有する。メモリセルは、1ビット(2値データ)を記憶するSLCタイプでもよいし、多ビットを記憶するMLCタイプであってもよい。 A memory cell is typically formed of a source/drain which is an N type diffusion region formed in a P well, a tunnel oxide film formed on a channel between the source/drain, and a tunnel oxide film. And a floating gate (charge storage layer) and a control gate formed on the floating gate via a dielectric film. The memory cell may be an SLC type that stores 1 bit (binary data) or an MLC type that stores multiple bits.

メモリセルMCiのコントロールゲートは、ワード線WLiに接続され、選択トランジスタTD、TSのゲートは、ワード線WLと並行する選択ゲート線SGD、SGSに接続される。ワード線選択回路150は、行アドレスAxに基づきブロックを選択するとき、読出し動作、プログラム動作、消去動作等に応じて、ブロックの選択ゲート信号SGS、SGDを介して選択トランジスタTD、TSを選択的に駆動し、かつワード線WL0〜WL31を介して選択ワード線、非選択ワード線を選択的に駆動する。 The control gate of the memory cell MCi is connected to the word line WLi, and the gates of the selection transistors TD and TS are connected to the selection gate lines SGD and SGS parallel to the word line WL. When selecting a block based on the row address Ax, the word line selection circuit 150 selectively selects the selection transistors TD and TS via the selection gate signals SGS and SGD of the block according to a read operation, a program operation, an erase operation, and the like. And selectively drive the selected word line and the non-selected word line via the word lines WL0 to WL31.

フラッシュメモリ100において、読出し動作では、ビット線に或る正の電圧を印加し、選択ワード線に或る電圧(例えば0V)を印加し、非選択ワード線にパス電圧Vpass(例えば4.5V)を印加し、選択ゲート線SGD、SGSに正の電圧(例えば4.5V)を印加し、ビット線側選択トランジスタTD、ソース線側選択トランジスタTSをオンし、共通ソース線に0Vを印加する。プログラム(書込み)動作では、選択ワード線に高電圧のプログラム電圧Vpgm(15〜25V)を印加し、非選択ワード線に中間電位(例えば10V)を印加し、ビット線側選択トランジスタTDをオンさせ、ソース線側選択トランジスタTSをオフさせ、「0」または「1」のデータに応じた電位をビット線GBLに供給する。消去動作では、ブロック内の選択ワード線に0Vを印加し、Pウエルに高電圧(例えば20V)を印加し、フローティングゲートの電子を基板に引き抜くことで、ブロック単位でデータを消去する。 In the read operation of the flash memory 100, a certain positive voltage is applied to the bit line, a certain voltage (for example, 0V) is applied to the selected word line, and a pass voltage Vpass (for example, 4.5V) is applied to the non-selected word line. Then, a positive voltage (for example, 4.5 V) is applied to the selection gate lines SGD and SGS, the bit line side selection transistor TD and the source line side selection transistor TS are turned on, and 0 V is applied to the common source line. In the program (write) operation, a high voltage program voltage Vpgm (15 to 25V) is applied to the selected word line, an intermediate potential (for example, 10V) is applied to the non-selected word line, and the bit line side selection transistor TD is turned on. , The source line side selection transistor TS is turned off, and the potential according to the data of “0” or “1” is supplied to the bit line GBL. In the erase operation, 0 V is applied to the selected word line in the block, a high voltage (for example, 20 V) is applied to the P well, and electrons in the floating gate are extracted to the substrate, thereby erasing data in block units.

次に、本実施例のワード線選択回路150の詳細について図4を参照して説明する。ワード線選択回路150は、メモリセルアレイ110のブロックを選択するブロック選択部200を含む。ブロック選択部200は、行アドレスAxのデコード結果に基づきブロックを選択し、選択されたブロックのワード線を駆動する。第1の実施例では、1つのブロックに1つのブロック選択部200が用意される。例えば、メモリセルアレイ110が、列方向に1028のブロックを有するとき、ブロック選択部200は、1028個用意される。 Next, details of the word line selection circuit 150 of this embodiment will be described with reference to FIG. The word line selection circuit 150 includes a block selection unit 200 that selects a block of the memory cell array 110. The block selection unit 200 selects a block based on the decoding result of the row address Ax and drives the word line of the selected block. In the first embodiment, one block selection unit 200 is prepared for one block. For example, when the memory cell array 110 has 1028 blocks in the column direction, 1028 block selecting units 200 are prepared.

ブロック選択部200は、レベルシフタ210を含み、レベルシフタ210は、チャージポンプ回路によって昇圧された高電圧Vppを入力し、ブロック選択信号BLKSELに応じて電圧PSVをノードN1に出力する。つまり、レベルシフタ210は、行アドレスのデコード結果であるブロック選択信号BLKSELに応答し、ブロック選択信号BLKSELがHレベルのとき、電圧PSVを出力し、ブロック選択信号BLKSELがLレベルのとき、電圧PSVを出力しない。また、レベルシフタ210には、図示しないチャージポンプ回路から高電圧Vppが供給されるが、好ましくは、本実施例のチャージポンプ回路は、例えば、25Vの高電圧Vppをレベルシフタ210に供給し、この高電圧Vppは、従来の図1に示すチャージポンプ回路10の高電圧Vpp(例えば、31V)よりも小さい。 The block selection unit 200 includes a level shifter 210. The level shifter 210 inputs the high voltage Vpp boosted by the charge pump circuit and outputs the voltage PSV to the node N1 according to the block selection signal BLKSEL. That is, the level shifter 210 outputs the voltage PSV when the block selection signal BLKSEL is at the H level and outputs the voltage PSV when the block selection signal BLKSEL is at the L level in response to the block selection signal BLKSEL that is the result of decoding the row address. Do not output. The level shifter 210 is supplied with a high voltage Vpp from a charge pump circuit (not shown). However, preferably, the charge pump circuit of the present embodiment supplies a high voltage Vpp of 25 V to the level shifter 210, for example. The voltage Vpp is smaller than the high voltage Vpp (for example, 31 V) of the conventional charge pump circuit 10 shown in FIG.

ブロック選択部200はさらに、ブロック選択トランジスタ230のゲートに接続されたノードN2の電圧PASSVOLTを昇圧するための昇圧回路220を含む。昇圧回路220は、高耐圧のNMOSの4つのトランジスタQ1、Q2、Q3、Q4と、ブースト用のキャパシタCbとを含む。トランジスタQ1は、レベルシフタ210に接続されたノードN1とノードN2との間に接続され、そのゲートには、ローカルクランプ信号XTが供給される。トランジスタQ2は、ノードN2とGNDとの間に接続され、そのゲートには、ローカルクランプ信号XTの反転した信号(/XT)が供給される。トランジスタQ1がオンし、トランジスタQ2がオフするとき、ノードN2にはトランジスタQ1を介してノードN1の高電圧PSVが充電される。一方、トランジスタQ1がオフし、トランジスタQ2がオンするとき、ノードN2の電荷がトランジスタQ2を介してGNDに放電される。 The block selection unit 200 further includes a booster circuit 220 for boosting the voltage PASSVOLT of the node N2 connected to the gate of the block selection transistor 230. The booster circuit 220 includes four high breakdown voltage NMOS transistors Q1, Q2, Q3, and Q4, and a boosting capacitor Cb. The transistor Q1 is connected between the node N1 and the node N2 connected to the level shifter 210, and the gate thereof is supplied with the local clamp signal XT. The transistor Q2 is connected between the node N2 and GND, and its gate is supplied with a signal (/XT) which is the inverted local clamp signal XT. When the transistor Q1 turns on and the transistor Q2 turns off, the node N2 is charged with the high voltage PSV of the node N1 via the transistor Q1. On the other hand, when the transistor Q1 is turned off and the transistor Q2 is turned on, the electric charge of the node N2 is discharged to GND via the transistor Q2.

トランジスタQ3は、ノードN1とノードbstとの間に接続され、そのゲートには、ローカルブースト信号XBが供給される。トランジスタQ4は、ノードbstとGNDとの間に接続され、そのゲートには、ローカルブースト信号XBを反転した信号(/XB)が供給される。トランジスタQ3がオンし、トランジスタQ4がオフするとき、ノードbstには、ノードN1の高電圧PSVが印加される。一方、トランジスタQ3がオフし、トランジスタQ4がオンするとき、ノードbstの電荷がトランジスタQ4を介してGNDに放電される。キャパシタCbは、ノードbstとノードN2との間に接続され、ノードbstとノードN2とを容量的に結合する。キャパシタCbのサイズは、ノードN2により駆動するブロック選択トランジスタの負荷、必要な電圧等に応じて適宜選択される。 The transistor Q3 is connected between the node N1 and the node bst, and its gate is supplied with the local boost signal XB. The transistor Q4 is connected between the node bst and GND, and its gate is supplied with a signal (/XB) obtained by inverting the local boost signal XB. When the transistor Q3 turns on and the transistor Q4 turns off, the high voltage PSV of the node N1 is applied to the node bst. On the other hand, when the transistor Q3 turns off and the transistor Q4 turns on, the electric charge of the node bst is discharged to GND via the transistor Q4. The capacitor Cb is connected between the node bst and the node N2, and capacitively couples the node bst and the node N2. The size of the capacitor Cb is appropriately selected according to the load of the block selection transistor driven by the node N2, the required voltage, and the like.

昇圧回路220は、好ましくは、選択ワード線の駆動に高電圧が要求される場合に動作される。例えば、プログラム動作時、ローカルクランプ信号XT、/XTおよびローカルブースト信号XB、/XBが選択的に駆動され、ノードN2の電圧PASSVOLTをキャパシタCbを利用して昇圧し、ブロック選択トランジスタ230により選択ワード線に供給される動作電圧が低下しないようにする。好ましくは、ローカルクランプ信号XT、/XTおよびローカルブースト信号XB、/XBがHレベルに駆動されるとき、それらの電圧レベルは、電圧PSVと同じレベルであることができる。 The booster circuit 220 is preferably operated when a high voltage is required to drive the selected word line. For example, during the program operation, the local clamp signals XT and /XT and the local boost signals XB and /XB are selectively driven, the voltage PASSVOLT of the node N2 is boosted using the capacitor Cb, and the block selection transistor 230 selects the selected word. Ensure that the operating voltage supplied to the line does not drop. Preferably, when local clamp signals XT, /XT and local boost signals XB, /XB are driven to the H level, their voltage levels may be the same level as voltage PSV.

昇圧回路220のノードN2は、ブロック選択トランジスタ230のゲートに接続される。図4には、1つのブロック選択トランジスタ230しか例示されていないが、実際には、図1に示したように、ブロック選択トランジスタの一方の端子(ソース電極)は、ノードN3を介してブロック内のNANDストリングのワード線WL0〜WL31、選択ゲート線SGD、SGSにそれぞれ接続される。また、ブロック選択トランジスタ230の他方の端子(ドレイン電極)は、ノードN4を介して、プログラム、読出し、消去等の動作電圧を供給する電圧供給部に接続される(図1を参照)。これらブロック選択トランジスタ230は、高耐圧のNMOSトランジスタから構成される。 The node N2 of the booster circuit 220 is connected to the gate of the block selection transistor 230. Although only one block selection transistor 230 is illustrated in FIG. 4, in reality, as shown in FIG. 1, one terminal (source electrode) of the block selection transistor is in the block via the node N3. Are connected to the word lines WL0 to WL31 of the NAND string and the select gate lines SGD and SGS, respectively. Further, the other terminal (drain electrode) of the block selection transistor 230 is connected via a node N4 to a voltage supply unit that supplies an operating voltage for programming, reading, erasing, etc. (see FIG. 1). These block selection transistors 230 are composed of high breakdown voltage NMOS transistors.

次に、本実施例のブロック選択部200の動作について、図5を参照して説明する。時刻t1において、ローカルクランプ信号XTがLレベル、/XTがHレベルにあり、トランジスタQ1がオフ状態、トランジスタQ2がオン状態となり、ノードN2は、トランジスタQ2を介してGNDに電気的に接続された状態にある。また、ローカルブースト信号XBがLレベル、/XBがHレベルにあり、トランジスタQ3がオフ状態、トランジスタQ4がオン状態となり、ノードbstがGNDレベルに電気的に接続された状態にある。 Next, the operation of the block selection unit 200 of this embodiment will be described with reference to FIG. At time t1, the local clamp signal XT is at L level, /XT is at H level, the transistor Q1 is off, the transistor Q2 is on, and the node N2 is electrically connected to GND through the transistor Q2. Is in a state. Further, the local boost signal XB is at the L level and /XB is at the H level, the transistor Q3 is in the off state, the transistor Q4 is in the on state, and the node bst is electrically connected to the GND level.

時刻t2において、ブロック選択部200は、ローカルクランプ信号XTをHレベル、/XTをLレベルに駆動する。これにより、トランジスタQ1がオン状態、トランジスタQ2がオフ状態となり、ノードN2がGNDから遮断される。 At time t2, the block selection unit 200 drives the local clamp signal XT to the H level and /XT to the L level. As a result, the transistor Q1 is turned on, the transistor Q2 is turned off, and the node N2 is cut off from the GND.

時刻t3において、ブロック選択信号BLKSELがHレベルに遷移する。これに応答して、レベルシフタ210は、チャージポンプ回路からの高電圧Vppに基づきノードN1に電圧PSV(例えば、25V)を出力する。トランジスタQ1がオン状態であるため、ノードN2は電圧PSVによって充電され、電圧PASSVOLTは、PSV−Vthレベルになる(Vthは、トランジスタQ1のしきい値である)。こうして、ブロック選択トランジスタ230の各ゲートに電圧PASSVOLTが供給され、ブロック選択トランジスタ230がオン状態となり、ブロックの選択が行われる。なお、時刻t3の動作は、時刻t2の動作より先行されるようにしてもよい。 At time t3, the block selection signal BLKSEL transitions to H level. In response to this, the level shifter 210 outputs the voltage PSV (for example, 25V) to the node N1 based on the high voltage Vpp from the charge pump circuit. Since the transistor Q1 is in the ON state, the node N2 is charged by the voltage PSV, and the voltage PASSVOLT becomes PSV-Vth level (Vth is the threshold value of the transistor Q1). In this way, the voltage PASSVOLT is supplied to each gate of the block selection transistor 230, the block selection transistor 230 is turned on, and the block is selected. The operation at time t3 may precede the operation at time t2.

時刻t4において、電圧供給部は、選択ブロックの全ワード線に中間電圧(例えば、10V)を、ノードN4を介してブロック選択トランジスタ230に供給する。このとき、中間電圧が供給された全てのブロック選択トランジスタ230では、ゲート/ドレイン間の容量結合C1により電圧PASSVOLTが自己ブーストされる。さらに、ブロック選択トランジスタ230が導通したとき、ゲート/ソース間の容量結合C2により電圧PASSVOLTがさらに自己ブーストされる。全てのブロック選択トランジスタ230が自己ブーストされることで、選択ブロックの全ワード線に電圧降下が抑制された中間電圧が供給される。 At time t4, the voltage supply unit supplies the intermediate voltage (for example, 10 V) to all the word lines of the selected block to the block selection transistor 230 via the node N4. At this time, in all the block selection transistors 230 supplied with the intermediate voltage, the voltage PASSVOLT is self-boosted by the capacitive coupling C1 between the gate and drain. Further, when the block selection transistor 230 is turned on, the voltage PASSVOLT is further self-boosted by the gate-source capacitive coupling C2. By self-boosting all the block selection transistors 230, the intermediate voltage with suppressed voltage drop is supplied to all the word lines of the selected block.

時刻t5において、ブロック選択部200は、ローカルブースト信号XBをHレベル、/XBをLレベルに駆動する。これにより、トランジスタQ3がオンし、トランジスタQ4がオフし、ノードN1の電圧PSVがトランジスタQ3を介してノードbstに印加される。ノードbstは、GNDレベルからPSV−Vthレベルまで上昇する(Vthは、トランジスタQ3のしきい値である)。キャパシタCbの一方の電極であるノードbstの電圧が上昇したことにより、キャパシタCbの他方の電極であるノードN2の電圧PASSVOLTがキャパシタCbの容量結合によって昇圧される。従って、自己ブーストされたブロック選択トランジスタ230のゲート電圧PASSVOLTがさらに昇圧される(例えば、31V)。 At time t5, the block selection unit 200 drives the local boost signal XB to H level and /XB to L level. As a result, the transistor Q3 turns on, the transistor Q4 turns off, and the voltage PSV of the node N1 is applied to the node bst via the transistor Q3. The node bst rises from the GND level to the PSV-Vth level (Vth is the threshold value of the transistor Q3). Since the voltage of the node bst which is one electrode of the capacitor Cb rises, the voltage PASSVOLT of the node N2 which is the other electrode of the capacitor Cb is boosted by the capacitive coupling of the capacitor Cb. Therefore, the gate voltage PASSVOLT of the self-boosted block selection transistor 230 is further boosted (for example, 31V).

次に、時刻t6において、電圧供給部は、選択ワード線にプログラム電圧(例えば、25V)を供給する。このとき、ブロック選択トランジスタ230のゲート電圧PASSVOLTはプログラム電圧以上に高く昇圧されているため、プログラム電圧は、ブロック選択トランジスタ230によって電圧降下されることなく選択ワード線に印加される。 Next, at time t6, the voltage supply unit supplies the program voltage (for example, 25 V) to the selected word line. At this time, since the gate voltage PASSVOLT of the block selection transistor 230 is boosted higher than the program voltage, the program voltage is applied to the selected word line without being dropped by the block selection transistor 230.

次に、時刻t7において、電圧供給部からのプログラム電圧(選択ワード線)および中間電圧(非選択ワード線)の供給が停止され、電圧PASSVOLTの電位が徐々に降下し、時刻t8においてブロック選択信号BLKSEL、ローカルクランプ信号XT、ローカルブースト信号XBがLレベルに駆動される。 Next, at time t7, the supply of the program voltage (selected word line) and the intermediate voltage (non-selected word line) from the voltage supply unit is stopped, the potential of the voltage PASSVOLT gradually drops, and at time t8, the block selection signal BLKSEL, local clamp signal XT, and local boost signal XB are driven to L level.

このように本実施例によれば、ブロック選択トランジスタ230のゲートに印加される電圧PASSVOLTを2段階で昇圧するようにしたので、チャージポンプ回路の段数を追加せずに、ターゲットの電圧PASSVOLT(選択ワード線電圧+ブロック選択トランジスタのVt+バックゲートバイアス<PASSVOLT)を発生することができる。それ故、従来のチャージポンプ回路と比較して段数を減らすことができ、レイアウト面積と電流消費も削減することができる。 As described above, according to this embodiment, the voltage PASSVOLT applied to the gate of the block selection transistor 230 is boosted in two steps. Therefore, the target voltage PASSVOLT (selection It is possible to generate word line voltage+Vt of block selection transistor+back gate bias<PASSVOLT. Therefore, the number of stages can be reduced as compared with the conventional charge pump circuit, and the layout area and current consumption can be reduced.

また、本実施例では、ノードN1とノードN2との間にトランジスタQ1を介在させることで、トランジスタQ1のソースが電圧PSV、ゲートがXT(XT=PSV)であり、ソースとゲートとが同電位となるためトランジスタQ1がカットオフ状態となり、電圧PASSVOLTがさらに昇圧されても、その電圧は、トランジスタQ1を介してリークすることなくクランプされる。 Further, in the present embodiment, the transistor Q1 is interposed between the node N1 and the node N2, so that the source of the transistor Q1 has the voltage PSV, the gate has XT (XT=PSV), and the source and the gate have the same potential. Therefore, even if the transistor Q1 is cut off and the voltage PASSVOLT is further boosted, the voltage is clamped without leaking through the transistor Q1.

上記実施例では、ノードbstに電圧PSVを1回充電することで電圧PASSVOLTの昇圧を行ったが、これに限らず、複数回の充電により断続的に電圧PASSVOLTを昇圧させるようにしてもよい。この場合、ローカルブースト信号XB、/XBにより複数のパルスを供給することで、トランジスタQ3、Q4を複数回スイッチングし、ノードbstの充放電(GND、PSV−Vth、GND、PSV−Vth)を繰り返すことで、電圧PASSVOUTの昇圧を複数回繰り返し、長時間の動作中にキャパシタCbのリークにより昇圧電圧が降下しても再び充電することができる。 In the above embodiment, the voltage PASSVOLT is boosted by charging the node bst with the voltage PSV once, but the invention is not limited to this, and the voltage PASSVOLT may be boosted intermittently by charging a plurality of times. In this case, by supplying a plurality of pulses by the local boost signals XB and /XB, the transistors Q3 and Q4 are switched a plurality of times, and charging/discharging (GND, PSV-Vth, GND, PSV-Vth) of the node bst is repeated. it is, it is possible to repeat several times the step-up voltage PASSVOUT, length boosted voltage due to the leakage of the capacitor Cb during the operation of the time to charge again be lowered.

さらに電圧PASSVOLTを監視し、電圧PASSVOLTと所望のターゲット電圧とを比較し、その比較結果に基づきローカルブースト信号XB、/XBをトランジスタQ3、Q4に印加して昇圧を行うようにしてもよい。つまり、電圧PASSVOLTがターゲット電圧未満であれば、ローカルブースト信号XB、/XBにより昇圧を行い、ターゲット電圧以上でれば、昇圧を行わないようにしてもよい。 Further, the voltage PASSVOLT may be monitored, the voltage PASSVOLT may be compared with a desired target voltage, and the local boost signals XB and /XB may be applied to the transistors Q3 and Q4 to boost the voltage based on the comparison result. That is, if the voltage PASSVOLT is less than the target voltage, boosting may be performed by the local boost signals XB and /XB, and if it is equal to or higher than the target voltage, boosting may not be performed.

また、ノードN2に接続されるキャパシタCbは、好ましくはMOSキャパシタにより形成することができる。キャパシタCbにより昇圧回路220の寄生容量が大きくなると、高速動作の障害になり得るので、例えば、キャパシタCbとノードN2との間にダイオードまたはトランジスタ(昇圧するときにオンする)を接続し、ノードN2側からキャパシタCbの容量が見えないようにしてもよい。 Further, the capacitor Cb connected to the node N2 can be preferably formed by a MOS capacitor. If the parasitic capacitance of the booster circuit 220 increases due to the capacitor Cb, it may hinder high-speed operation. Therefore, for example, a diode or transistor (turned on when boosting) is connected between the capacitor Cb and the node N2, and the node N2 is connected. The capacitance of the capacitor Cb may be hidden from the side.

さらに上記実施例では、トランジスタQ4のソースがGNDに接続されているが、ソースがGNDレベルであると、トランジスタQ4のリークが大きくなるので、トランジスタQ4とGNDとの間にインバータを接続し、インバータの入力にローカルブースト信号/XBを供給したり、あるいはトランジスタQ4のソースをVcc等の電圧もしくはローカルブースト信号XBに接続するようにしてもよい。この場合、後者(ローカルブースト信号XBを直接接続)の方がより大きな効果を得ることができる。このことは、トランジスタQ2についても同様であり、トランジスタQ2とGNDとの間にインバータを接続し、インバータの入力にローカルクランプ信号/XTを供給したり、あるいはトランジスタQ2のソースをVcc等の電圧もしくはローカルクランプ信号XTに接続するようにしてもよい。 Further, in the above-mentioned embodiment, the source of the transistor Q4 is connected to GND. However, if the source is at the GND level, the leakage of the transistor Q4 becomes large. Therefore, an inverter is connected between the transistor Q4 and GND, The local boost signal /XB may be supplied to the input of, or the source of the transistor Q4 may be connected to a voltage such as Vcc or the local boost signal XB. In this case, the latter (the direct boost signal XB is directly connected) can obtain a larger effect. The same applies to the transistor Q2. An inverter is connected between the transistor Q2 and GND to supply the local clamp signal /XT to the input of the inverter, or the source of the transistor Q2 is supplied with a voltage such as Vcc or It may be connected to the local clamp signal XT.

次に、本発明の第2の実施例について説明する。図4に示すブロック選択部200は、メモリセルアレイの各ブロック毎に配置することが可能である。例えば、図6に示すように、列方向に1024個のブロック_0〜ブロック_1023が配置されるとき、1024個のブロック選択部200_0〜200_1023が列方向に配置される。このようなレイアウトの場合、ブロック選択部200は、図4に示すようにレベルシフタ210を含むため、1024個のレベルシフタ210が配置されることになる。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. The block selection unit 200 shown in FIG. 4 can be arranged in each block of the memory cell array. For example, as shown in FIG. 6, when 1024 blocks_0 to block_1023 are arranged in the column direction, 1024 block selection units 200_0 to 200_1023 are arranged in the column direction. In the case of such a layout, the block selection unit 200 includes the level shifter 210 as shown in FIG. 4, so that 1024 level shifters 210 are arranged.

レベルシフタ210は、チャージポンプ回路から出力された高電圧Vppを、Vcc電圧レベルのブロック選択信号BLKSELに応じて出力するため、両者の電位差を緩和するために高耐圧の低しきい値のデプリーションタイプのNMOSトランジスタを使用する。このデプリーショントランジスタは、長いチャンネル長を必要とするため大きな面積を要する。図6に示すように、1024個のレベルシフタを配置すると、その占有面積が大きくなり、メモリチップの小型化の支障になり得る。そこで、第2の実施例では、ブロック選択部を幾つかのブロックで共有することを可能にする。 Since the level shifter 210 outputs the high voltage Vpp output from the charge pump circuit according to the block selection signal BLKSEL of the Vcc voltage level, it has a high withstand voltage low threshold depletion to mitigate the potential difference between the two. Type of NMOS transistor is used. This depletion transistor requires a large area because it requires a long channel length. As shown in FIG. 6, when 1024 level shifters are arranged, the occupied area increases, which may hinder the miniaturization of the memory chip. Therefore, in the second embodiment, the block selection unit can be shared by several blocks.

図7は、本発明の第2の実施例のブロック選択部の配置例を示す図である。同図に示すように、ブロックが1024個あるとき、水平方向8×垂直方向128にブロックが配置され、1つのレベルシフタが水平方向の8つのブロックにより共有される。つまり、レベルシフタ210_0〜210_127のいずれか1つによって、選択された水平方向の8つのブロックに電圧PSVに供給される。また、水平方向の8つのブロックのいずれかの選択は、8本のローカルクランプ信号XT0〜XT7(/XT0〜/XT7)と、8本のローカルバースト信号XB0〜XB7(/XB0〜/XB7)をデコードすることによって行われる。例えば、ローカルクランプ信号XT0、ローカルバースト信号XB0とが選択されれば、ブロック0が選択され、ローカルクランプ信号XT5、ローカルバースト信号XB5が選択されれば、水平方向の8つのブロックのブロック5が選択される。 FIG. 7 is a diagram showing an arrangement example of the block selection unit according to the second embodiment of the present invention. As shown in the figure, when there are 1024 blocks, the blocks are arranged in the horizontal direction 8×vertical direction 128, and one level shifter is shared by the eight horizontal blocks. That is, the voltage PSV is supplied to the selected eight blocks in the horizontal direction by any one of the level shifters 210_0 to 210_127. In addition, to select any of the eight blocks in the horizontal direction, eight local clamp signals XT0 to XT7 (/XT0 to /XT7) and eight local burst signals XB0 to XB7 (/XB0 to /XB7) are selected. It is done by decoding. For example, if the local clamp signal XT0 and the local burst signal XB0 are selected, the block 0 is selected, and if the local clamp signal XT5 and the local burst signal XB5 are selected, the block 5 of eight blocks in the horizontal direction is selected. To be done.

図8に、水平方向に配置された8つのブロックを選択するためのブロック選択部の詳細を示す。8つのブロックに共用される1つのレベルシフタ210は、行アドレスに基づき当該水平方向の8つのブロックが選択されたとき、Hレベルのブロック選択信号BLKSELに応答して電圧PSVを各ブロックの昇圧回路220_7〜220_1に共通に出力する。昇圧回路220_7〜220_0は、上記したように、対応するローカルクランプ信号XTおよびローカルブースト信号XBによって選択的に動作される。また、昇圧回路220_7〜220_0の出力電圧PASSVOLTは、対応するブロック選択トランジスタ230_7〜230_0にそれぞれ出力される。電圧供給部300は、各ブロック選択トランジスタ230_7〜230_0に個別にグローバル信号線G_SGD、G_WL31〜G_WL0、G_SGSを出力する。すなわち、電圧供給部300は、8つのブロック数に応じたグローバル信号線(本例では、8×G_SGD、8×G_WL31〜8×G_WL0、8×G_SGS)を出力することに留意すべきである。 FIG. 8 shows details of the block selection unit for selecting eight blocks arranged in the horizontal direction. One level shifter 210 shared by eight blocks responds to the H-level block selection signal BLKSEL to boost the voltage PSV of each block when the eight horizontal blocks are selected based on the row address. To 220_1 in common. As described above, the booster circuits 220_7 to 220_0 are selectively operated by the corresponding local clamp signal XT and local boost signal XB. The output voltage PASSVOLT of the booster circuits 220_7 to 220_0 is output to the corresponding block selection transistors 230_7 to 230_0, respectively. The voltage supply unit 300 individually outputs the global signal lines G_SGD, G_WL31 to G_WL0, and G_SGS to the block selection transistors 230_7 to 230_0. That is, it should be noted that the voltage supply unit 300 outputs global signal lines (8×G_SGD, 8×G_WL31 to 8×G_WL0, 8×G_SGS) according to the number of eight blocks.

例えば、レベルシフタ210_1が選択され、その水平方向のブロック_0に対してプログラムが行われるものとする。ローカルクランプ信号XT0がHレベルに遷移され、昇圧回路220_0がオン状態となり、レベルシフタ210がブロック選択信号BLKSELに応答して電圧PSVを昇圧回路220_7〜220_0に出力する。昇圧回路220_0のトランジスタQ1はオンであるため、電圧PSVが昇圧回路220_0内に取り込まれ、電圧PASSVOUTが電圧PSVによってPSV−Vthにプリチャージされる。他方、昇圧回路220_7〜220_1のトランジスタQ1はオフであるため、電圧PSVは、昇圧回路内に取り込まれない。 For example, it is assumed that the level shifter 210_1 is selected and the block_0 in the horizontal direction is programmed. The local clamp signal XT0 is transited to the H level, the booster circuit 220_0 is turned on, and the level shifter 210 outputs the voltage PSV to the booster circuits 220_7 to 220_0 in response to the block selection signal BLKSEL. Since the transistor Q1 of the booster circuit 220_0 is on, the voltage PSV is taken into the booster circuit 220_0, and the voltage PASSVOUT is precharged to PSV-Vth by the voltage PSV. On the other hand, since the transistor Q1 of the booster circuits 220_7 to 220_1 is off, the voltage PSV is not taken into the booster circuit.

次に、電圧供給部300は、グローバルワード線G_WLに要求される動作電圧を供給する。すなわち、電圧供給部300は、選択ワード線にプログラム電圧を供給し、非選択ワード線に中間電圧を供給する。このとき、昇圧回路220_0のノードN2の電圧PASSVOLTは、PSV−Vthに充電されており、ブロック選択トランジスタ230_0のゲートは、プログラム電圧が供給されたことにより自己ブーストされ、その昇圧されたゲート電圧でブロック選択トランジスタ230_0がオンする。一方、昇圧回路220_7〜220_1の電圧PASSVOLTは0Vであるため、それらのブロック選択トランジスタ230_7〜230_1はオフである。 Next, the voltage supply unit 300 supplies the required operating voltage to the global word line G_WL. That is, the voltage supply unit 300 supplies the program voltage to the selected word line and the intermediate voltage to the non-selected word line. At this time, the voltage PASSVOLT of the node N2 of the booster circuit 220_0 is charged to PSV-Vth, and the gate of the block selection transistor 230_0 is self-boosted due to the supply of the program voltage. The block selection transistor 230_0 is turned on. On the other hand, since the voltage PASSVOLT of the booster circuits 220_7 to 220_1 is 0V, those block selection transistors 230_7 to 230_1 are off.

その後、ローカルブースト信号XB0がアサートされると、昇圧回路220_0のノードbstがGNDレベルからPSV−Vthレベルに上昇し、ノードN2は、キャパシタCbを介して昇圧される。つまり、電圧PASSVOLTは、2段階のブースト後に、動作電圧+Vth+バックバイアス以上に昇圧される。 After that, when the local boost signal XB0 is asserted, the node bst of the booster circuit 220_0 rises from the GND level to the PSV-Vth level, and the node N2 is boosted via the capacitor Cb. That is, the voltage PASSVOLT is boosted to the operating voltage+Vth+back bias or more after the boosting in two steps.

このように本実施例では、デプリーションタイプの面積の大きなレベルシフタを使用する場合であっても、水平方向のブロックの各々に僅かなデバイス(4トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4、キャパシタCb)を配置するだけで、レベルシフタを複数の水平方向のブロックにおいて共有し、レベルシフタによる占有面積を削減することが可能になる。図6の構成では、1024の水平ブロックをデコードするためにレベルシフタ×1024を必要とする。本実施例のように、8個の水平ブロックが共有される場合、1024水平ブロックをデコードするために、レベルシフタ×128(ユニットブロック選択)+16(XT/XBデコーダ)=144を必要とする。これのより、Xデコーダの大幅な占有面積の削減が可能になる。 As described above, in this embodiment, even if the depletion type level shifter having a large area is used, a small number of devices (4 transistors Q1, Q2, Q3, Q4, and capacitor Cb) are provided in each of the horizontal blocks. It is possible to share the level shifter among a plurality of horizontal blocks and reduce the area occupied by the level shifter simply by arranging. The configuration of FIG. 6 requires level shifter×1024 to decode 1024 horizontal blocks. When 8 horizontal blocks are shared as in the present embodiment, level shifter×128 (unit block selection)+16 (XT/XB decoder)=144 is required to decode 1024 horizontal blocks. This makes it possible to significantly reduce the area occupied by the X decoder.

本実施例において、レベルシフタからのPSV電圧を共有する昇圧回路数の増加は、ローカルクランプ信号XTがアサートされたとき、選択された水平ブロックにおいて、ノードN1とノードN2間の電荷共有を抑制するように働く。また、ローカルブースト信号/XBが印加されるトランジスタQ4のソース電圧をVssからローカルブースト信号XBに置換し、ノードbstからのリークを抑制するようにしてもよい。非選択状態のトランジスタQ2、Q4は、ゲート電圧にVccを使用することができ、XT、XBデコーダからの作成が容易である。一番高いPASSVOLT電圧がジャンクションBVによってクランプされ、自動的にBVoxを保護する。 In the present embodiment, the increase in the number of booster circuits sharing the PSV voltage from the level shifter suppresses charge sharing between the nodes N1 and N2 in the selected horizontal block when the local clamp signal XT is asserted. To work. Further, the source voltage of the transistor Q4 to which the local boost signal /XB is applied may be replaced with Vss by the local boost signal XB to suppress the leak from the node bst. The non-selected transistors Q2 and Q4 can use Vcc for the gate voltage, and can be easily manufactured from the XT and XB decoders. The highest PASSVOLT voltage is clamped by the junction BV, automatically protecting the BVox.

上記実施例では、1つのブロック選択部が水平方向の8つのブロックによって共用される例を示したが、これは一例であり、1つのブロック選択部が水平方向の複数のブロックによって共用されるようにしてもよい。 In the above embodiment, an example in which one block selection unit is shared by eight horizontal blocks is shown, but this is an example, and one block selection unit may be shared by a plurality of horizontal blocks. You can

以上のように本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, but the present invention is not limited to the specific embodiments, and within the scope of the gist of the present invention described in the claims, Various modifications and changes are possible.

100:フラッシュメモリ
110:メモリセルアレイ
120:入出力バッファ
130:アドレスレジスタ
140:制御部
150:ワード線選択回路
160:ページバッファ/センス回路
170:列選択回路
180:内部電圧発生回路
200:ブロック選択部
210:レベルシフタ
220:昇圧回路
230:ブロック選択トランジスタ
100: flash memory 110: memory cell array 120: input/output buffer 130: address register 140: control unit 150: word line selection circuit 160: page buffer/sense circuit 170: column selection circuit 180: internal voltage generation circuit 200: block selection unit 210: Level shifter 220: Boost circuit 230: Block selection transistor

Claims (12)

m行×n列の複数のブロックを含むメモリセルアレイと、
行アドレス情報に基づき前記メモリセルアレイのブロックを選択するブロック選択手段とを含み、
前記ブロック選択手段は、ブロックの各ワード線に接続された複数の選択トランジスタと、
前記複数の選択トランジスタの各ゲートに接続された接続ノードを充電する第1の回路と、
前記接続ノードに接続され、前記接続ノードの電圧セルフブーストされた後に前記接続ノードを昇圧する第2の回路と、
前記複数の選択トランジスタの一方の端子に動作電圧を供給する供給手段とを有し、
前記接続ノードは、前記供給手段により供給された動作電圧によって前記セルフブーストが行われた後、前記第2の回路によって昇圧が行われ、
前記第1の回路は、高電圧に基づき第1の電圧を出力するレベルシフタを含み、前記第1の回路は行毎にm個設けられ、各行の1つの第1の回路は、行方向のn個のブロックに共有され、かつ選択された行のn個のブロックに第1の電圧を出力して前記複数の選択トランジスタの各ゲートに接続された前記接続ノードを充電し、m×n個のブロックの各々が前記第2の回路を含み、
前記ブロック選択手段はさらに、行アドレスに基づきブロックの行を選択する行方向ブロック選択手段と、前記行方向ブロック選択手段により選択された行のn個のブロックの中のいずれか1つのブロックに含まれる前記第2の回路を選択的に動作させるための動作手段とを含む、不揮発性半導体記憶装置。
a memory cell array including a plurality of blocks of m rows×n columns,
Block selecting means for selecting a block of the memory cell array based on row address information,
The block selection means is a plurality of selection transistors connected to each word line of the block,
A first circuit for charging a connection node connected to each gate of the plurality of selection transistors;
Connected to said connection node, a second circuit voltage of the connection node to boost the connection node after being self boosting,
A supply means for supplying an operating voltage to one terminal of the plurality of selection transistors,
The connection node, after the self-boosting is performed by the operation voltage supplied by the supply means, is boosted by the second circuit is performed,
Said first circuit includes a level shifter for outputting a first voltage based on the high voltage, the first circuit is provided m times in each row, one of the first circuit of each row, the row direction n A first voltage is output to the n blocks of the selected row that are shared by the plurality of blocks to charge the connection nodes connected to the gates of the plurality of selection transistors, and m×n each block comprises the second circuit,
It said block selection means further includes a row block selection means for selecting a row of blocks on the basis of the row address, to one of the blocks in the n blocks of the row selected by the row block selection means A non-volatile semiconductor memory device including an operating means for selectively operating the second circuit.
前記第2の回路は、前記接続ノードに一方の電極が接続されたキャパシタを含み、第2の回路は、第1の回路から出力される電圧を前記キャパシタの他方の電極に供給して前記他方の電極の電圧を上昇させることにより前記接続ノードを昇圧する、請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。 It said second circuit includes one capacitor electrode is connected to the connection node, a second circuit, the other with a voltage output from the first circuit is supplied to the other electrode of the capacitor The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the connection node is boosted by increasing the voltage of the electrode of . 前記第2の回路は、前記第1の回路との間に接続された第1のトランジスタを含み、第1のトランジスタが導通状態にされたとき、前記第1の回路から出力される電圧が第1のトランジスタを介して前記キャパシタの他方の電極に供給される、請求項2に記載の不揮発性半導体記憶装置。 Said second circuit includes a first transistor connected between said first circuit, when the first transistor is in a conductive state, the voltage output from the first circuit is a The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2, wherein the non-volatile semiconductor memory device is supplied to the other electrode of the capacitor through one transistor. 前記第2の回路はさらに、前記キャパシタの他方の電極と基準電位との間に接続された第2のトランジスタを含み、第1のトランジスタがオンまたはオフすとき第2のトランジスタはオフまたはオンするように反転した動作を行い、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタのオン/オフのスイッチングを複数回行うことで、前記キャパシタの他方の電極の充放電を複数回繰り返すことで、前記接続ノードの昇圧を複数回行う、請求項3に記載の不揮発性半導体記憶装置。 The second circuit further includes a second transistor connected between the other electrode of the capacitor and a reference potential, the second transistor turning off or on when the first transistor turns on or off. By switching the first transistor and the second transistor on/off a plurality of times to repeat the charging/discharging of the other electrode of the capacitor a plurality of times, thereby performing the above-mentioned connection. 4. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3, wherein boosting of the node is performed a plurality of times. 前記第2の回路は、前記第1の回路との間に接続された第のトランジスタを含み、第のトランジスタが導通状態にされたとき、前記第1の回路から出力される電圧が第のトランジスタを介して前記接続ノードに充電される、請求項1ないし4いずれか1つに記載の不揮発性半導体記憶装置。 The second circuit includes a third transistor connected between said first circuit, when the third transistor is conducting, the voltage output from the first circuit is a through the third transistor is charged to the connection node, a non-volatile semiconductor memory device according to 4 any one claims 1. 前記第1の回路は、チャージポンプ回路から供給された高電圧に基づき第1の電圧を出力するレベルシフタとを含む、請求項1ないし5いずれか1つに記載の不揮発性半導体記憶装置。 6. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first circuit includes a level shifter that outputs a first voltage based on a high voltage supplied from a charge pump circuit. 前記セルフブーストがされるときの前記動作電圧は、NANDストリングを導通可能にするための中間電圧である、請求項1ないし6いずれか1つに記載の不揮発性半導体記憶装置。 7. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the operating voltage when the self- boost is performed is an intermediate voltage for making a NAND string conductive. 前記供給手段は、前記中間電圧の供給後に選択ワード線にプログラム電圧を供給し、プログラム電圧は、第2のブーストされた選択トランジスタを介して選択ワード線に供給される、請求項7に記載の不揮発性半導体記憶装置。 8. The supply means according to claim 7, wherein the supply means supplies a program voltage to the selected word line after supplying the intermediate voltage, and the program voltage is supplied to the selected word line via the second boosted selection transistor. Nonvolatile semiconductor memory device. m行×n列の複数のブロックを含むメモリセルアレイと、行毎に設けられたm個の複数のレベルシフタと、ブロック選択トランジスタのゲートセルフブーストにより昇圧された後に前記ゲートを更に昇圧するための昇圧回路とを有し、前記昇圧回路は、m×n個のブロックの各々に含まれ、高電圧に基づき第1の電圧を供給する行毎のレベルシフタは、行方向のn個のブロックに共有される不揮発性半導体記憶装置におけるワード線の駆動方法であって、
行アドレス情報に基づき行方向のn個のブロックを選択し、
選択された前記n個のブロックの中から選択された1つのブロックに対して、メモリセルアレイのブロックを選択するための複数のブロック選択トランジスタの各ゲートに前記第1の電圧を前記レベルシフタから充電し、
前記複数のブロック選択トランジスタの一方の端子に各ワード線に要求される動作電圧を供給することで前記各ゲートの前記第1の電圧を第2の電圧にセルフブーストにより昇圧し、
選択された前記n個のブロックの中から選択された前記1つのブロックの昇圧回路を選択し、当該選択された昇圧回路により前記各ゲートに一方の電極が接続されたキャパシタの他方の電極の電圧を上昇させることにより前記キャパシタを介して前記各ゲートの前記第2の電圧を第3の電圧に昇圧するステップを含む、ワード線の駆動方法。
A memory cell array including a plurality of blocks of m rows×n columns, a plurality of m level shifters provided for each row, and a gate of a block selection transistor for boosting the gate after the gate is boosted by self boost. A booster circuit, the booster circuit is included in each of m×n blocks, and a level shifter for each row that supplies a first voltage based on a high voltage is shared by n blocks in the row direction. A method of driving a word line in a nonvolatile semiconductor memory device, comprising:
Select n blocks in the row direction based on the row address information,
For one block selected from among the selected said n blocks, the first voltage to each gate of the plurality of block selection transistors for selecting a block of the memory cell array to charge from said level shifter ,
Wherein the plurality of blocks one of the first voltage of the gates by supplying an operating voltage required for each word line to a terminal of the selection transistor is boosted by the self boosting in the second voltage,
Select the booster circuit of the one block selected from among the selected said n blocks, the voltage of the other electrode of the by the selected step-up circuit capacitor having one electrode to each gate of which is connected The method of driving a word line, comprising the step of increasing the second voltage of each gate to a third voltage via the capacitor by increasing the voltage.
前記キャパシタの他方の電極に供給される電圧は、前記第1の電圧である、請求項9に記載のワード線の駆動方法。 The method for driving a word line according to claim 9, wherein the voltage supplied to the other electrode of the capacitor is the first voltage. 前記動作電圧は、NANDストリングを導通可能にするための中間電圧である、請求項9または10に記載のワード線の駆動方法。 11. The word line driving method according to claim 9, wherein the operating voltage is an intermediate voltage for enabling the NAND string to be conductive. 前記第1の電圧は、チャージポンプ回路から高電圧を供給されたレベルシフタにより充電され、
前記第2の電圧から前記第3の電圧への昇圧は、前記レベルシフタから出力される電圧を利用する昇圧回路によって行われる、請求項9に記載のワード線の駆動方法。
The first voltage is charged by the level shifter which is supplied with high voltage from the charge pump circuit,
Wherein the second voltage step-up to the third voltage is performed by the booster circuit utilizing a voltage output from the level shifter, the driving method of the word line according to claim 9.
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