JPH1083692A - Control gate driver circuit for non-volatile memory and memory using it - Google Patents

Control gate driver circuit for non-volatile memory and memory using it

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JPH1083692A
JPH1083692A JP23775697A JP23775697A JPH1083692A JP H1083692 A JPH1083692 A JP H1083692A JP 23775697 A JP23775697 A JP 23775697A JP 23775697 A JP23775697 A JP 23775697A JP H1083692 A JPH1083692 A JP H1083692A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a control gate driver circuit which operates in a wide range of voltage and furthermore minimizes the area of integrated circuit. SOLUTION: The control gate driver circuit 900 supplies a variety of voltages to the gate of a floating-gate non-volatile memory cell 10 using a single circuit. At the time of readout, a bias circuit 920 and a reference transistor 925 biases the gate of a pass transistor 936 connected to the output of a level shifter 910 so that the transistor 936 may become slightly conducting without using a charge pump. At the time of programming, a pulse circuit 940 gradually raises the program voltage being supplied to the cell accompanying the selector row and allows smaller transistors 932, 934 and a smaller capacitance of the charge pump to use. The cell of the non-selection row is driven at a different voltage, reduces the junction leakage and maintains a high disturbance voltage against the cell of the non-selection row.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】一般に、本発明は不揮発性メ
モリ用制御回路に関し、かつより特定的には正および負
の電圧をメモリセルの制御ゲートに供給するための不揮
発性メモリ用制御回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a control circuit for a nonvolatile memory, and more particularly to a control circuit for a nonvolatile memory for supplying positive and negative voltages to a control gate of a memory cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気的に消去可能かつプログラム可能な
リードオンリメモリ(EEPROM)は電気的信号を使
用して消去しかつプログラムされる不揮発性のメモリ装
置である。EEPROM装置は典型的には何千ものメモ
リセルを含み、その各々は個々にプログラムおよび消去
できる。一般に、EEPROMセルはフローティングゲ
ートトランジスタおよび選択用トランジスタを含む。E
EPROM装置における選択用トランジスタは消去また
はプログラムされるべき個々のEEPROMセルを選択
するために使用される。装置のフローティングゲートト
ランジスタは各々の特定のメモリセルのデジタル値を実
際に記憶するトランジスタである。
2. Description of the Related Art An electrically erasable and programmable read only memory (EEPROM) is a non-volatile memory device that is erased and programmed using electrical signals. EEPROM devices typically include thousands of memory cells, each of which can be individually programmed and erased. Generally, an EEPROM cell includes a floating gate transistor and a selection transistor. E
Selection transistors in EPROM devices are used to select individual EEPROM cells to be erased or programmed. The floating gate transistor of the device is the transistor that actually stores the digital value of each particular memory cell.

【0003】セルをプログラムしかつ消去するために
は、ファウラー・ノードハイムトンネル効果(Fowl
er Nordheim tunneling)として
知られた現象が通常使用されて前記フローティングゲー
トトランジスタのフローティングゲート電極上に正また
は負の電荷を蓄積する。例えば、プログラミングは選択
ゲートトランジスタのドレインおよびゲートに正の電圧
を印加し、一方フローティングゲートトランジスタの制
御ゲートはグランドに維持することによって達成され
る。その結果、フローティングゲートトランジスタのフ
ローティングゲートから、トンネル誘電体を通ってドレ
インに電子が通り抜け(tunnel)、フローティン
グゲートを正に帯電された状態に留める。
To program and erase cells, the Fowler-Nordheim tunnel effect (Fowl)
A phenomenon known as er Nordheim tunneling is commonly used to store positive or negative charge on the floating gate electrode of the floating gate transistor. For example, programming is accomplished by applying a positive voltage to the drain and gate of the select gate transistor, while maintaining the control gate of the floating gate transistor at ground. As a result, electrons tunnel from the floating gate of the floating gate transistor to the drain through the tunnel dielectric, leaving the floating gate in a positively charged state.

【0004】EEPROMの1つの特定の構造はフラッ
シュEEPROMである。フラッシュEEPROMは電
気的消去およびプログラミング能力を提供しかつ一般に
大きな回路密度を有する。この大きな回路密度は典型的
にはフラッシュEEPROMアレイをブロック消去でき
るのみであるという犠牲を払って生じる。典型的には、
前記アレイは単一ステップまたはフラッシュで消去さ
れ、これがフラッシュEEPROMと称される理由であ
る。
[0004] One particular structure of an EEPROM is a flash EEPROM. Flash EEPROMs provide electrical erasing and programming capabilities and generally have large circuit densities. This large circuit density typically comes at the cost of only being able to block erase a flash EEPROM array. Typically,
The array is erased in a single step or in flash, which is why it is called a flash EEPROM.

【0005】フラッシュEEPROMをプログラムしか
つ消去するために必要な高い電圧を発生するために、チ
ャージポンプが一般に使用される。低い電源電圧を必要
とする用途においてチャージポンプを使用することは重
要な事項となってきており、それはより低い動作電圧の
用途がより優勢になってきているからである。しかしな
がら、動作電圧が低下するに応じて、これらの電圧で動
作できるチャージポンプは設計するのがより困難にな
る。現在、フラッシュEEPROMはほぼ2.7ボルト
の電圧まで動作する。2.7ボルトより低い電圧で動作
するフラッシュEEPROMが極めて望ましいが、現在
商業的に入手することはできない。従来技術のチャージ
ポンプは典型的には線形チャージポンプ段を使用して高
い電圧を発生している。線形チャージポンプは一般に数
多くの回路段を含み、各回路段は前に発生したあるいは
利用可能な電圧をほぼ正の電源導体の電圧(Vdd)に
制限される量だけ充電することができる。例えば、もし
3つのそのようなチャージポンプ段が使用されれば、か
つVddが3ボルトであれば、ロードが与えられなけれ
ば、Vddの4倍の総合出力電圧が合計の得られる出力
電圧になるであろう。線形チャージポンプを使用する不
都合はそれらの領域または面積効率が比較的低いことで
ある。この面積効率は構成されたチャージポンプがその
発生電圧で利用できる電流の量と比較してチャージポン
プを構成するために必要な合計のスペースとして定義さ
れる。したがって、技術的に大きな面積効率のチャージ
ポンプの必要性が存在する。
[0005] Charge pumps are commonly used to generate the high voltages required to program and erase flash EEPROMs. The use of charge pumps in applications requiring low power supply voltages has become important, as applications with lower operating voltages are becoming more prevalent. However, as operating voltages decrease, charge pumps that can operate at these voltages become more difficult to design. Currently, flash EEPROMs operate up to voltages of approximately 2.7 volts. Flash EEPROMs operating at voltages below 2.7 volts are highly desirable, but are not currently commercially available. Prior art charge pumps typically use a linear charge pump stage to generate high voltages. Linear charge pumps typically include a number of circuit stages, each of which can charge a previously generated or available voltage by an amount limited to approximately the voltage of the positive power supply conductor (Vdd). For example, if three such charge pump stages are used, and if Vdd is 3 volts, then if no load is applied, a total output voltage of four times Vdd will be the total output voltage. Will. The disadvantage of using linear charge pumps is that their area or area efficiency is relatively low. This area efficiency is defined as the total space required to configure the charge pump as compared to the amount of current available at the voltage generated by the configured charge pump. Therefore, there is a need for a technically large area efficient charge pump.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】セルの消去およびプロ
グラム状態は大きな電圧を制御ゲートに印加することに
よって決定されるから、そのような範囲の電圧で動作で
きるドライバ回路を設計することは困難になる。例え
ば、集積回路の形状寸法が低減するに応じて、ドライブ
回路におけるトランジスタ自体のゲートおよびソースま
たはドレインの間に印加される高い電圧は信頼性の問題
を引き起こしている。さらに、種々の高い電圧を印加す
る必要性のため小さな量の回路面積で実施することが困
難になる。集積回路EEPROM装置は伝統的には相補
金属酸化物半導体(CMOS)技術によって実施されて
いる。CMOS技術を使用する場合、ある与えられた導
電型のトランジスタが通常基板に形成され、もし反対導
電型のトランジスタが望まれれば、ウェルまたはタブと
して知られた領域が該基板内に形成されかつ前記トラン
ジスタはその後該ウェルまたはタブ内に形成されなけれ
ばならない。しかしながら、これらの極めて高い電圧に
さらすことは前記ウェルと基板との間の寄生ダイオード
にブレークダウンを生じさせることがある。負の電圧に
さらすことは前記寄生ダイオードが順方向バイアスされ
ることになる。
Since the erase and program states of a cell are determined by applying a large voltage to the control gate, it becomes difficult to design a driver circuit that can operate with such a range of voltages. . For example, as integrated circuit geometries decrease, higher voltages applied between the gate and source or drain of the transistor itself in the drive circuit are causing reliability problems. Furthermore, the need to apply various high voltages makes it difficult to implement with a small amount of circuit area. Integrated circuit EEPROM devices are traditionally implemented with complementary metal oxide semiconductor (CMOS) technology. When using CMOS technology, a transistor of a given conductivity type is typically formed in a substrate, and if a transistor of the opposite conductivity type is desired, a region known as a well or tub is formed in the substrate and The transistor must then be formed in the well or tub. However, exposure to these very high voltages can cause breakdown of the parasitic diode between the well and the substrate. Exposure to a negative voltage will cause the parasitic diode to become forward biased.

【0007】例えば、集積回路EEPROMがP型基板
に形成されれば、通常のNチャネルトランジスタは直接
基板に形成することができ、一方Pチャネルトランジス
タはN型ウェルを必要とする。しかしながら、もしNチ
ャネルトランジスタが直接基板に形成されれば、負のプ
ログラムまたは消去電圧にさらすことは前記寄生PNダ
イオードが順方向バイアスされるようにする。したがっ
て、NチャネルトランジスタはさらにNウェル内にある
Pウェルに配置される必要がある。これらのウェル構造
は集積回路面積を増大しかつ一般に望ましくない。した
がって、広く異なる電圧に適応するがそれを最小の回路
面積で行なうことができる制御ゲートドライバ回路を提
供する必要がある。
For example, if an integrated circuit EEPROM is formed on a P-type substrate, a normal N-channel transistor can be formed directly on the substrate, while a P-channel transistor requires an N-type well. However, if an N-channel transistor is formed directly on the substrate, exposure to a negative program or erase voltage will cause the parasitic PN diode to become forward biased. Therefore, the N-channel transistor needs to be further arranged in the P well within the N well. These well structures increase integrated circuit area and are generally undesirable. Therefore, there is a need to provide a control gate driver circuit that can accommodate a wide variety of voltages but can do so with a minimum circuit area.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明においては、制御
回路は消去電圧、正のプログラム電圧、および負のプロ
グラム電源を受ける。制御回路はバイアス回路を介して
バイアス電圧を発生する。選択されたメモリセルへのプ
ログラムサイクルの間に、負のプログラム電源が制御ゲ
ートラインに供給される。非選択メモリセルへのプログ
ラムサイクルの間に、正のプログラム電圧が制御ゲート
ラインに供給される。選択メモリセルへの消去サイクル
の間に、前記消去電圧が制御ゲートラインに供給され
る。読出しサイクルの間に、前記バイアス電圧が制御ゲ
ートラインに供給される。
According to the present invention, a control circuit receives an erase voltage, a positive program voltage, and a negative program power supply. The control circuit generates a bias voltage via the bias circuit. During a program cycle to the selected memory cell, negative program power is supplied to the control gate line. During a program cycle to unselected memory cells, a positive program voltage is provided to the control gate line. During an erase cycle for the selected memory cell, the erase voltage is supplied to the control gate line. During a read cycle, the bias voltage is provided to a control gate line.

【0009】本発明は不揮発性メモリアレイのドレイン
ディスターブまたはドレイン外乱問題(drain d
isturb problem)およびバンド−バンド
リーケージ(band to band leakag
e)を改善するための方法を提供する。これらの問題に
対処するため、従来の知られた装置はメモリアレイの配
置を修正するかあるいはアレイにおける各メモリセルの
構造を調整した。しかしながら、本発明はメモリアレイ
の物理的設計を修正するよりはむしろどのようにメモリ
アレイが動作するかを修正する。
The present invention is directed to a drain disturbance or drain disturbance problem for a non-volatile memory array.
isturb probe and band-to-band leakage
e) providing a method for improving To address these problems, known devices have modified the layout of the memory array or adjusted the structure of each memory cell in the array. However, the present invention modifies how the memory array operates rather than modifying the physical design of the memory array.

【0010】不揮発性メモリアレイの動作のみが変更さ
れるから、メモリアレイのレイアウトあるいは個々のメ
モリセル構造の設計変更に対する高価な変更を行う必要
はない。本発明はメモリアレイに対する変更を含まない
から、特定のEEPROMセル構造に限定されない。こ
れは本発明のプログラミングおよび読出し技術が多様な
不揮発性メモリアレイ構造と共に使用できるようにす
る。
Since only the operation of the non-volatile memory array is changed, it is not necessary to make expensive changes to the layout of the memory array or the design of the individual memory cell structure. The present invention is not limited to a particular EEPROM cell structure, as it does not involve changes to the memory array. This allows the programming and reading techniques of the present invention to be used with a variety of non-volatile memory array structures.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】次に、図1を参照して、本発明に
係わる不揮発性メモリアレイをプログラミングする方法
の詳細な説明を行う。図1は、各々アイソレーショント
ランジスタおよびフローティングゲートトランジスタを
有する個々のメモリセルからなるメモリアレイ25を示
している。図1は不揮発性メモリアレイの概略的な表現
を与えるために設けられておりかつ本発明はメモリアレ
イ25内のこの構造そのものまたはメモリセルの数に限
定されないことが理解されるべきである。本発明の数多
くの特徴の内の1つは以下の動作技術が種々の寸法およ
び構造のメモリアレイと両立することである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG. 1, a detailed description will be given of a method for programming a nonvolatile memory array according to the present invention. FIG. 1 shows a memory array 25 consisting of individual memory cells each having an isolation transistor and a floating gate transistor. FIG. 1 is provided to provide a schematic representation of a non-volatile memory array and it should be understood that the invention is not limited to this structure itself or the number of memory cells in memory array 25. One of the many features of the present invention is that the following operating techniques are compatible with memory arrays of various sizes and structures.

【0012】この特定の例では、メモリアレイ25は2
つの行またはローのメモリセルを有し各々のローが4つ
のセルを備えているように構成されている。点線ボック
スはメモリアレイ25内の2つの特定のメモリセルの要
素を識別するために使用されている。以下の説明のため
に、メモリアレイ25は選択メモリセル10および非選
択メモリセル30を備える。選択メモリセル10はプロ
グラムされ、消去されまたは読み出されているメモリセ
ルに言及し、かつ非選択メモリセル30は近傍のイネー
ブルされずかつ前記ドレイン外乱現象の影響を受ける可
能性のあるメモリアレイ25のセルに言及している。
In this particular example, memory array 25 has 2
It is configured to have one row or row of memory cells, each row having four cells. The dotted boxes are used to identify the elements of two specific memory cells in memory array 25. For the following description, memory array 25 includes selected memory cells 10 and unselected memory cells 30. Selected memory cells 10 refer to memory cells that are being programmed, erased or read, and unselected memory cells 30 are nearby memory arrays 25 that are not enabled and may be affected by the drain disturbance phenomenon. Cell.

【0013】メモリアレイ25内の各メモリセルは制御
ゲートライン、アイソレーションゲートライン、ソース
ライン、およびドレインラインによってイネーブルされ
る。これらの信号ラインのすべてはメモリアレイ25の
動作の間に各々のメモリセルの適切な部分に必要な電位
を提供する。前に述べたように、本発明の実施形態はあ
るメモリセルの構造に制限されるものではない。しかし
ながら、明瞭化のためにメモリアレイ25において使用
できるメモリセルの例としてある特定のメモリセル構造
が与えられる。図2は各々のメモリセルのロケーション
を構成するために使用できるメモリセル10の拡大され
た断面図である。
Each memory cell in memory array 25 is enabled by a control gate line, an isolation gate line, a source line, and a drain line. All of these signal lines provide the necessary potential to the appropriate portions of each memory cell during operation of the memory array 25. As previously mentioned, embodiments of the present invention are not limited to certain memory cell structures. However, certain memory cell structures are provided as examples of memory cells that can be used in memory array 25 for clarity. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a memory cell 10 that can be used to configure the location of each memory cell.

【0014】図2に示されるように、メモリセル10は
2つのトランジスタ、アイソレーショントランジスタ2
2およびフローティングゲートトランジスタ23、を備
えている。メモリセル10の構造および製造については
1995年11月28日にチャン(Chang)他に発
行された米国特許第5,471,422号に記載されて
おりかつ参照のためここに導入される。アイソレーショ
ントランジスタ22はソース端子12およびドレイン端
子13の間のチャネルを変調するために使用されるゲー
ト端子19を有する。フローティングゲートトランジス
タ23は誘電体材料17によってフローティングゲート
構造18から電気的に絶縁されたゲート端子21を有
し、かつゲート端子21はソース端子13とドレイン端
子14との間のチャネルを変調するための制御ゲートと
して使用される。アイソレーショントランジスタ22の
ドレイン端子13はまたフローティングゲートトランジ
スタ23のソース端子13として作用することに注意を
要する。トランジスタ22および23の双方は共通の誘
電体層16の上に形成され、該共通の誘電体層16は基
板11とゲート端子19およびフローティングゲート構
造18との間の電気的絶縁を提供する。
As shown in FIG. 2, the memory cell 10 has two transistors, an isolation transistor 2
2 and a floating gate transistor 23. The structure and fabrication of the memory cell 10 is described in U.S. Patent No. 5,471,422 issued to Chang et al. On November 28, 1995 and is incorporated herein by reference. Isolation transistor 22 has a gate terminal 19 used to modulate the channel between source terminal 12 and drain terminal 13. Floating gate transistor 23 has a gate terminal 21 electrically insulated from floating gate structure 18 by dielectric material 17, and gate terminal 21 for modulating the channel between source terminal 13 and drain terminal 14. Used as control gate. Note that the drain terminal 13 of the isolation transistor 22 also acts as the source terminal 13 of the floating gate transistor 23. Both transistors 22 and 23 are formed on a common dielectric layer 16, which provides electrical isolation between substrate 11 and gate terminal 19 and floating gate structure 18.

【0015】従来知られた不揮発性メモリアレイは典型
的には各メモリセルの論理状態を記憶する単一のフロー
ティングゲートトランジスタから形成されたメモリセル
を備えている。そのようなメモリアレイは一般に特定の
コラムにおけるすべてのトランジスタに対するドレイン
電圧が共用されかつ従ってゲート電圧が共通のローにお
けるすべてのトランジスタによって共用されるよう構成
される。個々のメモリセルをプログラムするためには、
負の電圧がゲート端子に印加され、ソースラインは接地
され、かつ正の電圧がドレインラインに印加される。ア
レイ構造においては、選択されたフローティングゲート
トランジスタのみがゲート上の負の電圧およびドレイン
上の正の電圧の双方を有しプログラミングを促進するた
めの大きな電圧差を生じさせる。しかしながら、プログ
ラムされているメモリセルと同じコラムにある他のフロ
ーティングゲートトランジスタもまた同様にそれらのド
レイン上に正の電圧をもつことはよく知られている。こ
れらの非選択メモリセルは、しかしながら、それらのゲ
ート端子に印加される負の電圧をもたない。従って、そ
れらはプログラムされているメモリセルと同じ大きさの
電圧差をもたないが、それでも前記ドレイン外乱問題を
誘発するのに十分大きな電圧差をもつことになる。
[0015] Conventionally known non-volatile memory arrays typically include memory cells formed from a single floating gate transistor that stores the logic state of each memory cell. Such memory arrays are generally configured such that the drain voltage for all transistors in a particular column is shared and thus the gate voltage is shared by all transistors in a common row. To program individual memory cells,
A negative voltage is applied to the gate terminal, the source line is grounded, and a positive voltage is applied to the drain line. In an array structure, only the selected floating gate transistor has both a negative voltage on the gate and a positive voltage on the drain, creating a large voltage difference to facilitate programming. However, it is well known that other floating gate transistors in the same column as the memory cell being programmed also have a positive voltage on their drains. These unselected memory cells, however, have no negative voltage applied to their gate terminals. Therefore, they will not have the same magnitude of voltage difference as the memory cell being programmed, but will still have a voltage difference large enough to induce the drain disturbance problem.

【0016】本発明のプログラミング技術は従来知られ
たメモリアレイのこの欠点をすべての非選択メモリセル
に存在する電圧差を低減することによって対処する。以
下の説明のために図1に戻ると、選択メモリセル10は
非選択メモリセル30が乱されていない状態の間にプロ
グラムされる。大部分の信号ラインは意図的に図2にお
いて使用される構造の同じエレメント番号で識別される
が、これはそれらがこれらの構造に電位を提供するため
に使用されるからである。本発明に従って選択メモリセ
ル10をプログラムするために、約−5ボルト〜−15
ボルトの、負の電圧が制御ゲートライン21によってゲ
ート端子21に印加される。ドレインライン14が使用
されて正の電圧、約0.1ボルト〜10ボルト、をフロ
ーティングゲートトランジスタ23のドレイン端子14
に印加する。アイソレーションゲートライン19は典型
的には接地され、すなわち0ボルトであり、あるいはア
イソレーショントランジスタ22をターンオフするのに
十分低い電圧を有する。選択メモリセル10および非選
択メモリセル30の双方によって共用されるソースライ
ン12は約−5ボルト〜5ボルトの電位を有する。
The programming technique of the present invention addresses this shortcoming of previously known memory arrays by reducing the voltage difference present in all unselected memory cells. Returning to FIG. 1 for the following description, the selected memory cells 10 are programmed while the unselected memory cells 30 are undisturbed. Most signal lines are deliberately identified by the same element numbers of the structures used in FIG. 2, since they are used to provide potential to these structures. To program the selected memory cell 10 in accordance with the present invention, between about -5 volts and -15 volts.
A negative voltage, in volts, is applied to gate terminal 21 by control gate line 21. The drain line 14 is used to apply a positive voltage, about 0.1 volt to 10 volts, to the drain terminal 14 of the floating gate transistor 23.
Is applied. Isolation gate line 19 is typically grounded, ie, 0 volts, or has a voltage low enough to turn off isolation transistor 22. Source line 12 shared by both selected memory cell 10 and unselected memory cell 30 has a potential of about -5 volts to 5 volts.

【0017】本発明は今や従来技術と選択メモリセルが
プログラムされ照合される(verified)際に非
選択メモリセル30の端子に異なる電圧を印加するため
に異なっている。非選択トランジスタのゲート端子を接
地する代わりに、約0.1ボルト〜10ボルトの電圧が
制御ゲートライン32を使用して非選択メモリセル30
に印加される。ゲート端子32の電位はゲート端子21
よりも約0.1ボルト〜20ボルト高いから、非選択メ
モリセル30におけるドレイン外乱問題は大幅に改善さ
れる。非選択ゲートのゲート端子に、従来技術における
ような接地と異なり、正の電圧が印加されるから、非選
択ゲートのドレイン端子に沿った垂直方向の電界が大幅
に低減される。
The present invention is now different from the prior art in that different voltages are applied to the terminals of the unselected memory cells 30 when the selected memory cells are programmed and verified. Instead of grounding the gate terminal of the unselected transistors, a voltage of about 0.1 volt to 10 volts is applied to the unselected memory cells 30 using the control gate line 32.
Is applied to The potential of the gate terminal 32 is
About 0.1 volts to 20 volts above, the drain disturbance problem in unselected memory cells 30 is greatly improved. Unlike the ground as in the prior art, a positive voltage is applied to the gate terminal of the unselected gate, so that the vertical electric field along the drain terminal of the unselected gate is greatly reduced.

【0018】本発明のプログラミング技術は各々のメモ
リセルに対して単一のフローティングゲートトランジス
タを有する従来知られたメモリアレイによって使用する
ことはできないことも指摘すべきである。これらの従来
知られたメモリセルはアイソレーショントランジスタを
持たないから、単一のフローティングゲートトランジス
タがメモリアレイに存在するすべての電圧にさらされる
ことになる。もし正の電圧が非選択メモリセルのゲート
端子に印加されるとすれば、該電圧はすべてのフローテ
ィングゲートトランジスタのソースおよびドレインの間
にチャネルを誘発するであろう。この電流は莫大な量の
電力を消費するのみならず、非選択トランジスタがホッ
トキャリア注入(HCI)によりプログラムされること
になる。
It should also be pointed out that the programming technique of the present invention cannot be used with previously known memory arrays having a single floating gate transistor for each memory cell. Since these previously known memory cells do not have isolation transistors, a single floating gate transistor is exposed to all voltages present in the memory array. If a positive voltage is applied to the gate terminal of an unselected memory cell, that voltage will induce a channel between the source and drain of all floating gate transistors. This current not only consumes an enormous amount of power, but also causes unselected transistors to be programmed by hot carrier injection (HCI).

【0019】本発明のプログラミング技術は非選択メモ
リセルをドレイン外乱問題から保護するのみならず、チ
ャージポンプから流れる電流の量をも低減する。すべて
の非選択メモリセルのドレイン端子の垂直方向の電界を
低減することにより、基板からドレイン端子に流れる電
流の量は大幅に低減される。これは次にプログラミング
シーケンスの間にチャージポンプによって提供されるこ
とが要求される電流の量を低減する。従って、本発明は
小さなチャージポンプを使用して不揮発性メモリアレイ
が設計できるようにし、これはメモリアレイの最終的な
製造コストを低減する。
The programming technique of the present invention not only protects unselected memory cells from drain disturbance problems, but also reduces the amount of current flowing from the charge pump. By reducing the vertical electric field at the drain terminals of all unselected memory cells, the amount of current flowing from the substrate to the drain terminals is greatly reduced. This in turn reduces the amount of current required to be provided by the charge pump during the programming sequence. Thus, the present invention allows a non-volatile memory array to be designed using a small charge pump, which reduces the final manufacturing cost of the memory array.

【0020】本発明はまたいったん選択メモリセル10
がプログラムされたときにメモリアレイ25を読み出す
ための改善された技術を提供する。選択メモリセル10
に記憶された値を読み出すためには、約0.1ボルト〜
5ボルトがドレインライン14および制御ゲートライン
21に与えられる。電源電圧Vddがアイソレーション
ゲートライン19に与えられ、かつソースライン12は
接地される。いったん前記電圧が設定されると、フロー
ティングゲートトランジスタ23を通る電流が測定また
は検出されてメモリセル10の状態を決定する。
The present invention also relates to a memory cell 10 once selected.
Provides an improved technique for reading the memory array 25 when is programmed. Selected memory cell 10
To read the value stored in
Five volts are applied to drain line 14 and control gate line 21. Power supply voltage Vdd is applied to isolation gate line 19, and source line 12 is grounded. Once the voltage is set, the current through the floating gate transistor 23 is measured or detected to determine the state of the memory cell 10.

【0021】従来知られた読出し技術は一般に読出し動
作の間に非選択メモリロケーションのゲート端子を接地
する。グランド電位でも、各々のメモリセルを通るいく
らかの有限の量のリーケージ電流がある。大きなアレイ
構造では、この寄生リーケージは読出し動作の電力消費
を増大させる。しかしながら、本発明はこれらのメモリ
セルが導通しないことを保証するために非選択メモリセ
ルのアイソレーショントランジスタのゲート端子に知ら
れた電圧レベルを与える。例えば、アイソレーションゲ
ートライン31は非選択メモリセル30が導通するのを
防止するために接地される。これはチャージポンプによ
って必要とされる電流の量を低減するのみならず、メモ
リアレイ25の電力消費を低減する。本発明のこの特徴
は非選択メモリロケーションの制御ゲートが任意の電位
になることを許容する。非選択メモリロケーションはリ
ーケージ電流に寄与しないが、それはこれらがアイソレ
ーショントランジスタによって電気的に絶縁されている
からである。
Conventionally known read techniques generally ground the gate terminal of an unselected memory location during a read operation. Even at ground potential, there is some finite amount of leakage current through each memory cell. In large array structures, this parasitic leakage increases the power consumption of the read operation. However, the present invention provides a known voltage level to the gate terminals of the isolation transistors of the unselected memory cells to ensure that these memory cells do not conduct. For example, the isolation gate line 31 is grounded to prevent the unselected memory cells 30 from conducting. This not only reduces the amount of current required by the charge pump, but also reduces the power consumption of the memory array 25. This feature of the present invention allows the control gates of unselected memory locations to be at any potential. Unselected memory locations do not contribute to the leakage current because they are electrically isolated by isolation transistors.

【0022】図3はプログラム、消去、および読出し動
作の間における選択および非選択メモリセルの双方に対
する特定の一組の状態を示すために与えられている。こ
の特定の例は本発明によって提供される範囲内に入る
が、図3は決して本発明の範囲を決定する際に制限的な
ものと考えられるべきでないことに注意を要する。
FIG. 3 is provided to illustrate a particular set of states for both selected and unselected memory cells during program, erase, and read operations. While this particular example falls within the scope provided by the present invention, it should be noted that FIG. 3 should not be considered in any way limiting in determining the scope of the present invention.

【0023】図4は、部分的ブロック図および部分的平
面図形式で、本発明に係わるメモリモジュール400を
示す。メモリモジュール400は概略的に制御およびプ
リデコード部410、低電圧ワードデコード部420お
よび460、高電圧ワードデコード部430および47
0、高電圧プリデコード部432および474、ビット
セルアレイ440および480、およびセンスアンプ
(アンプ)部450を含む。制御およびプリデコード部
410は「アドレス/制御(ADDRESS/CONT
ROL)」と名付けられたアドレスおよび制御情報を受
けるための入力、「データ(DATA)」と名付けられ
た信号を導くための双方向端子、および低電圧ワードデ
コード部420および460、高電圧プリデコード部4
32および472、およびセンスアンプ部450に接続
された出力を有する。低電圧ワードデコード部420お
よび460はそれぞれビットセルアレイ440およびビ
ットセルアレイ480に接続された出力を有し信号をビ
ットセルアレイ440および480のトランジスタの選
択ゲートに提供する。高電圧プリデコード部432およ
び472は高電圧ワードデコード部430および高電圧
ワードデコード部470にそれぞれ接続された出力を有
する。高電圧ワードデコード部430および高電圧ワー
ドデコード部470はビットセルアレイ440および4
80に接続されている。
FIG. 4 shows, in partial block diagram and partial plan view form, a memory module 400 according to the present invention. The memory module 400 generally comprises a control and predecode unit 410, low voltage word decode units 420 and 460, and high voltage word decode units 430 and 47.
0, high voltage predecode units 432 and 474, bit cell arrays 440 and 480, and a sense amplifier (amplifier) unit 450. The control and pre-decode unit 410 reads “address / control (ADDRESS / CONT)
ROL), an input for receiving address and control information, a bidirectional terminal for leading a signal labeled "DATA", and low voltage word decode units 420 and 460, high voltage predecode. Part 4
32 and 472, and an output connected to the sense amplifier unit 450. Low voltage word decode sections 420 and 460 have outputs connected to bit cell arrays 440 and 480, respectively, and provide signals to select gates of transistors in bit cell arrays 440 and 480. High voltage predecode units 432 and 472 have outputs connected to high voltage word decode unit 430 and high voltage word decode unit 470, respectively. High voltage word decode section 430 and high voltage word decode section 470 are provided for bit cell arrays 440 and 4
80.

【0024】メモリモジュール400は左ハーフ(le
ft half)ビットセルアレイ440および右ハー
フ(right half)ビットセルアレイ480を
有するフラッシュEEPROMメモリアレイである。各
ビットセルアレイは、各々制御ゲートラインおよび選択
ゲートラインによって表される、ローおよび、ビットラ
インによって表される、コラムの交差部に位置するメモ
リセルを含む。前記ビットラインは、8つのコラムを選
択する、センスアンプ部450の対応する入力に接続さ
れている。読出しモードの間に、センスアンプ部450
は8つの選択されたビットラインからの信号を検知しか
つ該検知された信号を制御およびプリデコード部410
に提供し、該制御およびプリデコード部410はこれに
応じて「データ」を出力する。プログラムモードの間
に、「データ」が制御およびプリデコード部410を介
してセンスアンプ部450に入力されかつ対応するメモ
リセル内へプログラムするために8つの選択ビットライ
ンへとドライブされる。図4には2つの代表的なメモリ
セル10および30が示されており、これらは図1のメ
モリセルと同じであり、従って同じ参照数字が与えられ
ている。「選択ゲート(select gate)」お
よび「アイソレーションゲート(isolation
gate)」はこの説明においては相互交換可能に使用
されていることに注意を要する。ドレイン端子14およ
び同じコラムに位置する他のメモリセルのドレイン端子
はセンスアンプ部450に接続されたビットラインに接
続されている。読出しサイクルに関連して“IBIT”
と名付けられたビットセル電流があり、これは便宜的に
選択メモリセルへと流れる方向で名付けられており、か
つこれは以下の読出しサイクルの動作をより完全に理解
する上で有用である。
The memory module 400 has a left half (le
A flash EEPROM memory array having an ft half bit cell array 440 and a right half bit cell array 480. Each bit cell array includes memory cells located at the intersection of rows, represented by control and select gate lines, and columns, represented by bit lines, respectively. The bit lines are connected to corresponding inputs of a sense amplifier unit 450 for selecting eight columns. During the read mode, the sense amplifier unit 450
Detects signals from the eight selected bit lines and controls the detected signals from the control and predecode unit 410.
, And the control and pre-decoding unit 410 outputs “data” in response. During the program mode, "data" is input to the sense amplifier section 450 via the control and predecode section 410 and is driven to eight selected bit lines for programming into corresponding memory cells. FIG. 4 shows two representative memory cells 10 and 30, which are identical to the memory cells of FIG. 1 and are therefore given the same reference numerals. “Select gate” and “isolation gate”
Note that “gate)” is used interchangeably in this description. The drain terminal 14 and the drain terminal of another memory cell located in the same column are connected to a bit line connected to the sense amplifier unit 450. “IBIT” related to the read cycle
There is a bit cell current, which is conveniently labeled in the direction flowing to the selected memory cell, and is useful in understanding the operation of the following read cycle more completely.

【0025】図示された実施形態では、メモリモジュー
ル400はマイクロコントローラ(図示せず)の一部と
してのマイクロコントローラコアへの接続のために構成
されたモジュールである。しかしながら、メモリモジュ
ール400は単一チップのフラッシュメモリに適応する
よう同様に構成できることは明らかである。制御および
プリデコードブロック410はマイクロコントローラの
内部バスへの接続が可能なように構成されそこからアド
レスおよび制御信号を受けるための入力およびマイクロ
コントローラの内部バスのデータ部分への双方向接続を
有している。「データ」はメモリモジュール400の構
成に応じて任意の数の信号を含むことができるが、図示
された実施形態では8つのデータ信号を含んでいる。
In the illustrated embodiment, memory module 400 is a module configured for connection to a microcontroller core as part of a microcontroller (not shown). However, it should be apparent that the memory module 400 can be similarly configured to accommodate a single chip flash memory. The control and predecode block 410 is configured to allow connection to the microcontroller's internal bus and has inputs for receiving addresses and control signals therefrom and bidirectional connections to the data portion of the microcontroller's internal bus. ing. “Data” can include any number of signals, depending on the configuration of the memory module 400, but in the illustrated embodiment includes eight data signals.

【0026】制御およびプリデコードブロック410は
いくつかの機能を行う。制御およびプリデコード410
はメモリモジュール400の異なる動作を可能にするた
めに種々のレジスタを含む。そのような動作は、制限的
なものではないが、チャージポンプイネーブル、書込み
イネーブル、および消去イネーブルを含む。さらに、制
御およびプリデコードブロック410は「アドレス/制
御」を受けかつアドレスを完全にデコードするために必
要なデコード機能の一部を行うロジックを含む。制御お
よびプリデコードブロック410はまた後に図11に示
されるチャージポンプ1120に関連する電圧を含む種
々の電力信号をルーティングするためのスイッチング機
能を含む。読出しまたはプログラムサイクルに応じて、
制御およびプリデコードブロック410はプリデコード
されたアドレスをさらなるデコードのために低電圧ワー
ドデコードブロック420および460に提供する。付
加的なデコードがさらに行われてそこから完全にデコー
ドされた選択ゲートドライブ信号が出力できるようにす
る。
The control and predecode block 410 performs several functions. Control and predecode 410
Includes various registers to enable different operations of the memory module 400. Such operations include, but are not limited to, charge pump enable, write enable, and erase enable. In addition, the control and predecode block 410 includes logic that receives "address / control" and performs some of the decoding functions required to fully decode the address. The control and predecode block 410 also includes switching functions for routing various power signals, including the voltages associated with the charge pump 1120 shown later in FIG. Depending on the read or program cycle,
Control and predecode block 410 provides the predecoded address to low voltage word decode blocks 420 and 460 for further decoding. Additional decoding is further performed to allow a fully decoded select gate drive signal to be output therefrom.

【0027】さらに、低電圧ワードデコードブロック4
20および460はビットセルアレイ440および48
0にわたるプリデコードされた信号を高電圧ワードデコ
ードブロック430および470に提供する。例えば、
図4は「プリデコード信号(PREDECODED S
IGNAL)」と名付けられた例示的な信号を示してお
り、これは低電圧ワードデコード部420がビットセル
アレイ440にわたり高電圧ワードデコート部430に
提供する。アレイの2つの端部の間で低電圧および高電
圧デコーダを分割することによりかつプリデコードされ
た信号をアレイ内のメモリセルの利用可能なピッチ内に
適合する信号ライン上に送信することにより、メモリ4
00はデコードのために必要な回路面積を低減する。
Further, the low voltage word decode block 4
20 and 460 are bit cell arrays 440 and 48
The predecoded signal spanning zero is provided to high voltage word decode blocks 430 and 470. For example,
FIG. 4 shows a pre-decode signal (PREDECODED S).
IGNAL), which is provided by the low voltage word decode unit 420 to the high voltage word decode unit 430 across the bit cell array 440. By splitting the low and high voltage decoders between the two ends of the array and transmitting the predecoded signals on signal lines that fit within the available pitch of the memory cells in the array, Memory 4
00 reduces the circuit area required for decoding.

【0028】高電圧プリデコードブロック432および
472はそれぞれ高電圧ワードデコードブロック430
および470において使用するために高電圧信号を提供
する。高電圧プリデコードブロック432および472
の各々は+5ボルト、+15ボルト、および−12ボル
トを含む3つの入力電源電圧を受けかつさらにアドレス
の一部および種々の制御信号を受ける。高電圧プリデコ
ードブロック432および472はこれに応じて高電圧
ワードデコードブロック430および470にそれぞれ
高電圧プリデコードアドレス信号を提供する。高電圧ワ
ードデコードブロック430および470は低電圧ワー
ドデコードブロック420および460ならびに高電圧
プリデコードブロック432および472の双方からプ
リデコードされた信号を受け、かつこれに応じて選択ロ
ーにおけるトランジスタ制御ゲートをドライブする。該
制御ゲートは前に図3に関して説明したように適切な電
圧にドライブされる。
The high voltage predecode blocks 432 and 472 are respectively high voltage word decode blocks 430
And provide a high voltage signal for use at 470. High voltage predecode blocks 432 and 472
Receive three input power supply voltages, including +5 volts, +15 volts, and -12 volts, and also receive part of the address and various control signals. High voltage predecode blocks 432 and 472 provide high voltage predecode address signals to high voltage word decode blocks 430 and 470, respectively. High voltage word decode blocks 430 and 470 receive predecoded signals from both low voltage word decode blocks 420 and 460 and high voltage predecode blocks 432 and 472, and drive transistor control gates on selected rows accordingly. I do. The control gate is driven to the appropriate voltage as described above with respect to FIG.

【0029】ビットセルアレイ440および480の各
々はメモリモジュール400の各ハーフ内にワードライ
ンおよびビットラインの独自の交差部に位置する個々の
ビットセルを含む。例えば、ビットセルアレイ440お
よび480は各々256ワードライン×512ビットラ
インに編成されている。各々のワードラインに対し、独
自の制御および選択ゲート信号が使用されることに注意
を要する。512のビットラインの各々はビットライン
信号をセンスアンプ部450に提供する。ビットセルア
レイ440内には図1のメモリセル10および30に対
応する代表的な一対のビットセルが示されており、かつ
従って同じ参照数字で示されている。
Each of bit cell arrays 440 and 480 includes an individual bit cell located at a unique intersection of a word line and a bit line in each half of memory module 400. For example, bit cell arrays 440 and 480 are each organized into 256 word lines × 512 bit lines. Note that a unique control and select gate signal is used for each word line. Each of the 512 bit lines provides a bit line signal to the sense amplifier unit 450. Within bit cell array 440, a representative pair of bit cells corresponding to memory cells 10 and 30 of FIG. 1 are shown, and are therefore indicated by the same reference numerals.

【0030】センスアンプ部450は64のセンスアン
プを含みかつ制御およびプリデコード部410に対し双
方向接続を有する。64のセンスアンプの各々は8つの
ビットラインに接続されかつ、プリデコード部410か
らのデコード情報に基づき、読出しモードの間に8対1
のマルチプレクス(multiplex)機能を達成す
る。プログラムモードまたは消去モードの間は、1対8
のデマルチプレクス(de−multiplex)機能
が行われることに注意を要する。64のセンスアンプか
らの8つの多重化された出力はさらに選択されて8ビッ
トの出力を提供する。本発明の一態様によれば、センス
アンプの一部はさらにプログラムサイクルの間にデータ
を格納するために使用され、図8を参照して後により詳
細に説明するように集積回路面積を節約する。
The sense amplifier section 450 includes 64 sense amplifiers and has a bidirectional connection to the control and predecode section 410. Each of the 64 sense amplifiers is connected to eight bit lines, and based on the decode information from the predecode unit 410, during the read mode, 8: 1.
Multiplex function. 1 to 8 during program or erase mode
Note that the de-multiplex function is performed. The eight multiplexed outputs from the 64 sense amplifiers are further selected to provide an 8-bit output. According to one aspect of the invention, a portion of the sense amplifier is further used to store data during a program cycle, saving integrated circuit area as described in more detail below with reference to FIG. .

【0031】読出しサイクルの間に、制御およびプリデ
コードブロック410は入力アドレスおよび読出しサイ
クルを指定する制御信号を受信する。このサイクルの間
に、制御およびプリデコードブロック410は1バイト
のメモリセルがアレイ440またはアレイ480のみが
アクティブになるように左ハーフのアレイにおいて選択
されるべきかあるいは右ハーフのアレイにおいて選択さ
れるべきかを決定する。読出しサイクルの間に、すべて
のメモリセルの制御ゲートは一定の電圧レベルに保持さ
れる。図示された実施形態では、この一定のレベルは
“VSS”と名付けられた電源電圧プラス“VTP”で
示されるPチャネルしきい値プラスほぼ200ミリボル
トに等しい小さな付加的な電圧に等しくなる。VSS
ほぼゼロボルトの公称値を有するより負のまたはグラン
ドの電源電圧端子である。非選択メモリセルに対して
は、アイソレーションゲートは0ボルトに留まってお
り、一方選択メモリセルに対してはアイソレーションゲ
ートは“VDD”と名付けられた電源電圧端子の値にド
ライブされる。VDDは2.7ボルトの公称値を有する
より正の電源電圧端子であるが、本発明によれば、その
実際の値はほぼ1.8ボルトまで低下させることができ
る。これらの電圧はビットセルアレイの1つのワードラ
インを選択する。例えば、もしメモリセル10が所在す
るワードラインが選択されるべき場合は、選択ゲート1
“SG1”はVDDの電圧にドライブされかつ制御ゲー
ト1“CG1”は一定レベルに保持される。その結果、
メモリセル10のコンダクタンスはビットライン14を
放電するよう作用する。しかしながら、メモリセル30
の制御ゲートCG2は一定の(DC)レベルに保たれ、
そのアイソレーションゲートはほぼ0ボルトにドライブ
されることになる。
During a read cycle, control and predecode block 410 receives an input address and control signals specifying a read cycle. During this cycle, the control and predecode block 410 should have one byte of memory cells selected in the left half array or in the right half array such that only array 440 or array 480 is active. Decide what to do. During a read cycle, the control gates of all memory cells are held at a constant voltage level. In the illustrated embodiment, the constant level is equal to a small additional voltage equal to the P-channel threshold plus approximately 200 millivolts represented by "V SS" named supply voltage plus "V TP". V SS is a negative or ground power supply voltage terminal from having approximately zero volts nominal. For unselected memory cells, the isolation gate remains at 0 volts, while for selected memory cells, the isolation gate is driven to the value of the power supply voltage terminal labeled "V DD ". Although VDD is a more positive supply voltage terminal having a nominal value of 2.7 volts, its actual value can be reduced to approximately 1.8 volts in accordance with the present invention. These voltages select one word line of the bit cell array. For example, if the word line where the memory cell 10 is located is to be selected, select gate 1
"SG1" is driven to a voltage of VDD and control gate 1 "CG1" is held at a constant level. as a result,
The conductance of the memory cell 10 acts to discharge the bit line 14. However, the memory cell 30
Is kept at a constant (DC) level,
The isolation gate will be driven to approximately 0 volts.

【0032】書込みサイクルとしても知られた、プログ
ラムサイクルの間は、制御およびプリデコードブロック
410はアドレスおよび書込みサイクルが進行中である
ことを示す制御信号を受信しかつデコードされたアドレ
ス信号を読出しサイクルと同様に提供する。しかしなが
ら、書込みサイクルの間は、データの流れが逆転され
る。センスアンプ部450におけるセンスアンプは入力
データをラッチしかつ該入力データを選択ビットライン
にドライブすることにより付加的な機能を果たす。書込
みサイクルの間は、選択ワードライン上のメモリセルは
それらのアイソレーションゲートが0ボルトにドライブ
されかつそれらの制御ゲートは高電圧ワードデコードブ
ロック430または470により−12ボルトにドライ
ブされる。しかしながら、非選択ワードライン上のメモ
リセルはそれらのアイソレーションゲートが0ボルトに
ドライブされかつそれらの制御ゲートが3.5ボルトに
ドライブされる。3.5ボルトの電圧は5ボルトのチャ
ージポンブ電圧を適切な寸法とされたNチャネルトラン
ジスタのNチャネルトランジスタしきい値“VTN”に
等しい量だけ低減することによって得られる。読出しサ
イクルの間は、前記アイソレーションゲートの電圧がメ
モリセル10がアクティブなワードラインにあるか否か
を決定し、一方、プログラムモードにおいては、制御ゲ
ートの電圧がセル10がアクティブなワードラインにあ
るか否かを決定する。
During a program cycle, also known as a write cycle, control and predecode block 410 receives an address and control signal indicating that a write cycle is in progress and reads the decoded address signal in a read cycle. Provide as well. However, during the write cycle, the data flow is reversed. The sense amplifier in sense amplifier section 450 performs an additional function by latching input data and driving the input data to a selected bit line. During a write cycle, the memory cells on the selected word line have their isolation gates driven to 0 volts and their control gates driven to -12 volts by high voltage word decode block 430 or 470. However, memory cells on unselected word lines have their isolation gates driven to 0 volts and their control gates driven to 3.5 volts. The 3.5 volt voltage is obtained by reducing the 5 volt charge pump voltage by an amount equal to the N-channel transistor threshold "V TN " of a properly sized N-channel transistor. During a read cycle, the voltage on the isolation gate determines whether the memory cell 10 is on the active word line, while in the program mode, the voltage on the control gate is on the word line when the cell 10 is active. Determine if there is.

【0033】消去サイクルの間は、選択されたワードラ
イン、選択されたブロックのワードライン、あるいはビ
ットセルアレイ全体が消去できる。消去のためのオプシ
ョンの選択は実施形態によって変わることに注意を要す
る。消去サイクルの間は、制御ゲート上にドライブされ
る電圧は選択されたワードラインのメモリセルが消去さ
れるか否かを決定する。選択されたワードラインのメモ
リセルはそれらの制御ゲートが高電圧ワードデコードブ
ロック430または470によって十分な量の時間の間
15ボルトにドライブされている。選択ワードラインの
メモリセルの制御ゲートに印加される15ボルトはほぼ
50ミリセカンドの間維持されなければならないことに
注意を要する。マイクロコントローラコアと共に使用す
るよう構成された、メモリモジュール400において
は、前記50ミリセカンドはマイクロコントローラコア
によって決定され、これはメモリモジュール400がそ
のような時間が経過するまでアクセスされないことを保
証しなければならない。しかしながら、もしメモリモジ
ュール400がスタンドアローンまたは独立型のメモリ
として実施されれば、消去モードの間に経過時間を測定
するためにオンチップタイマを含むことが好ましい。消
去モードの間は、選択ワードラインのアイソレーション
ゲートはVDDの電圧にドライブされる。消去モードの
間にはまた、すべてのビットラインはゼロボルトの電圧
に保持される。アイソレーションゲートをVDDの値に
保持することはトンネル現象がチャネルにわたりより一
様に行われることができるようにしかつ信頼性を改善す
ることができる。
During an erase cycle, a selected word line, a word line of a selected block, or the entire bit cell array can be erased. Note that the choice of options for erasure will vary from embodiment to embodiment. During an erase cycle, the voltage driven on the control gate determines whether the memory cells on the selected word line are erased. The memory cells of the selected word line have their control gates driven to 15 volts by a high voltage word decode block 430 or 470 for a sufficient amount of time. Note that the 15 volts applied to the control gates of the memory cells of the selected word line must be maintained for approximately 50 milliseconds. In a memory module 400 configured for use with a microcontroller core, the 50 ms is determined by the microcontroller core, which must ensure that the memory module 400 is not accessed until such time has elapsed. Must. However, if the memory module 400 is implemented as a stand-alone or stand-alone memory, it preferably includes an on-chip timer to measure the elapsed time during the erase mode. During the erase mode, the isolation gate of the selected word line is driven to a voltage of VDD . Also during erase mode, all bit lines are held at zero volts. Keeping the isolation gate at a value of V DD allows tunneling to occur more uniformly across the channel and can improve reliability.

【0034】図5は、部分的ブロック図、部分的論理
図、および部分的回路図形式で、図4のメモリモジュー
ル400のデコードおよびセンスアンプ部(センスアン
プ)500を示す。センスアンプ500は図4に示され
る任意のセンスアンプSA1〜SANを表している。セ
ンスアンプ500はデコード論理部510および52
0、P型MOSトランジスタ542,544,562,
564、インバータ546および566、電流源54
8,550,568および570、そして電圧比較器5
30を含む。デコード論理部510はトランジスタ51
2および513、選択回路515、およびしきい値電圧
発生器511を含む複数のN型MOSトランジスタを有
する。トランジスタ512はゲート、ビットセルアレイ
440から複数のビットラインの1つを受ける第1の電
流電極、および第2の電流電極を有する。トランジスタ
513はゲート、ビットセルアレイ440から複数のビ
ットラインの1つを受ける第1の電流電極、および第2
の電流電極を有する。選択回路515は伝送ゲート51
8および517を含む複数の伝送ゲートを有する。伝送
ゲート518は前記制御およびデコード部410に接続
された正および負の制御電極、トランジスタ513の第
2の電流電極に接続された第1の電流電極、そして“I
NA”と名付けられたノード513に接続された第2の
電流電極を有する。伝送ゲート517は前記制御および
デコード部410に接続された正および負の制御電極、
トランジスタ512の第2の電流電極に接続された第1
の電流電極、そしてノードINA 531に接続された
第2の電流電極を有する。
FIG. 5 illustrates, in partial block diagram, partial logic diagram, and partial circuit diagram formats, the decode and sense amplifier portion (sense amplifier) 500 of the memory module 400 of FIG. The sense amplifier 500 represents any of the sense amplifiers SA1 to SAN shown in FIG. Sense amplifier 500 includes decode logic units 510 and 52
0, P-type MOS transistors 542, 544, 562,
564, inverters 546 and 566, current source 54
8,550,568 and 570, and the voltage comparator 5
30. The decoding logic unit 510 includes the transistor 51
2 and 513, a selection circuit 515, and a plurality of N-type MOS transistors including a threshold voltage generator 511. Transistor 512 has a gate, a first current electrode receiving one of the plurality of bit lines from bit cell array 440, and a second current electrode. Transistor 513 has a gate, a first current electrode receiving one of the plurality of bit lines from bit cell array 440, and a second current electrode.
Current electrodes. The selection circuit 515 includes the transmission gate 51
8 and 517. The transmission gate 518 includes a positive and negative control electrode connected to the control and decode unit 410, a first current electrode connected to the second current electrode of the transistor 513, and "I
Having a second current electrode connected to a node 513 labeled NA ". Transmission gate 517 includes a positive and negative control electrode connected to said control and decode unit 410;
A first terminal connected to a second current electrode of the transistor 512
And a second current electrode connected to the node INA 531.

【0035】デコード論理520はトランジスタ522
および523、選択回路525、およびしきい値電圧発
生器521を含む複数のN型MOSトランジスタを有す
る。トランジスタ522はゲート、ビットセルアレイ4
80から複数のビットラインの1つを受ける第1の電流
電極、および第2の電流電極を有する。トランジスタ5
23はゲート、ビットセルアレイ480から複数のビッ
トラインの1つを受ける第1の電流電極、そして第2の
電流電極を有する。選択回路525は伝送ゲート528
および527を含む複数の伝送ゲートを有する。伝送ゲ
ート528は前記制御およびデコード部410に接続さ
れた正および負の制御電極、トランジスタ523の第2
の電流電極に接続された第1の電流電極、および“IN
B”と名付けられたノード532に接続された第2の電
流電極を有する。伝送ゲート527は前記制御およびデ
コード部410に接続された正および負の制御電極、ト
ランジスタ522の第2の電流電極に接続された第1の
電流電極、そしてノードINBに接続された第2の電流
電極を有する。
The decode logic 520 includes a transistor 522
And 523, a selection circuit 525, and a plurality of N-type MOS transistors including a threshold voltage generator 521. The transistor 522 has a gate and a bit cell array 4
A first current electrode receiving one of the plurality of bit lines from 80, and a second current electrode. Transistor 5
23 has a gate, a first current electrode receiving one of the plurality of bit lines from the bit cell array 480, and a second current electrode. The selection circuit 525 includes a transmission gate 528.
And 527 including a plurality of transmission gates. The transmission gate 528 is a positive and negative control electrode connected to the control and decode unit 410, the second of the transistor 523.
A first current electrode connected to the current electrode of
B ″ has a second current electrode connected to node 532. Transmission gate 527 is connected to the positive and negative control electrodes connected to control and decode section 410, the second current electrode of transistor 522. It has a first current electrode connected to it and a second current electrode connected to node INB.

【0036】トランジスタ542はゲート、VDDに接
続されたソース、およびドレインを有する。トランジス
タ544はノードINA 531に接続されたゲート、
トランジスタ542のドレインに接続されたソース、お
よびノードINAに接続されたドレインを有する。イン
バータ546は「右アレイイネーブル(RIGHTAR
RAY ENABLE)」584と名付けられた信号を
受けるための入力端子、およびトランジスタ542のゲ
ートに接続された出力端子を有する。電流源548は信
号「左アレイイネーブル(LEFT ARRAY EN
ABLE)」580を受けるためのイネーブル入力端
子、VDDに接続された第1の電流端子、およびノード
INA 531に接続された第2の電流端子を有する。
電流源550は信号「右アレイイネーブル」584を受
けるためのイネーブル入力端子、ノードINA 531
に接続された第1の電流端子、およびVSSに接続され
た第2の電流端子を有する。
Transistor 542 has a gate, a source connected to VDD , and a drain. Transistor 544 has a gate connected to node INA 531;
It has a source connected to the drain of the transistor 542 and a drain connected to the node INA. The inverter 546 is connected to the right array enable (RIGHTAR
RAY ENABLE) "584, and an output terminal connected to the gate of transistor 542. The current source 548 outputs a signal “LEFT ARRAY EN”.
ABLE) 580, a first current terminal connected to VDD , and a second current terminal connected to node INA 531.
Current source 550 is an enable input terminal for receiving signal “Right Array Enable” 584, node INA 531
A first current terminal connected to, and a second current terminal connected to V SS.

【0037】P型MOSトランジスタ562はゲート、
DDに接続されたソース、およびドレインを有する。
P型トランジスタ564はノードINBに接続されたゲ
ート、トランジスタ562のドレインに接続されたソー
ス、および端子INBに接続されたドレインを有する。
インバータ566は「左アレイイネーブル」580を受
けるための入力端子、およびトランジスタ562のゲー
トに接続された第2の出力を有する。電流源568は
「右アレイイネーブル」584と名付けられた信号を受
けるためのイネーブル信号端子、VDDに接続された第
1の電流端子、およびノードINBに接続された第2の
電流端子を有する。電流源570は「左アレイイネーブ
ル」580と名付けられた信号を受けるためのイネーブ
ル端子、グランドに接続された第1の電流端子、および
ノードINBに接続された第2の電流端子を有する。電
圧比較器530は「比較イネーブル(COMPARE
ENABLE)582と名付けられた信号を受けるため
の制御入力端子、ノードINAに接続された第1の入力
端子、ノードINBに接続された第2の入力端子、およ
び「データ出力(DATA OUT)」534と名付け
られた信号を提供するための出力端子を有する。
The P-type MOS transistor 562 has a gate,
It has a source connected to V DD , and a drain.
P-type transistor 564 has a gate connected to node INB, a source connected to the drain of transistor 562, and a drain connected to terminal INB.
Inverter 566 has an input terminal for receiving "left array enable" 580, and a second output connected to the gate of transistor 562. Current source 568 has an enable signal terminal for receiving a signal labeled "Right Array Enable" 584, a first current terminal connected to VDD , and a second current terminal connected to node INB. Current source 570 has an enable terminal for receiving a signal labeled "Left Array Enable" 580, a first current terminal connected to ground, and a second current terminal connected to node INB. The voltage comparator 530 indicates “Compare Enable (COMPARE
A control input terminal for receiving a signal labeled ENABLE) 582, a first input terminal connected to node INA, a second input terminal connected to node INB, and a "data output (DATA OUT)" 534. And an output terminal for providing a signal labeled.

【0038】センスアンプ500はセンスアンプ450
の1つのセンスアンプの一部を表している。センスアン
プ500に示された要素は読出しモードに関連するセン
スアンプの部分である。
The sense amplifier 500 is a sense amplifier 450
Represents a part of one sense amplifier. The elements shown in the sense amplifier 500 are the parts of the sense amplifier associated with the read mode.

【0039】動作においては、読出しサイクルの始めの
間に、電圧比較器530の両側の、ノード531および
532の電圧レベルは図5に示されていない回路によっ
てVDDに等化される。センスアンプ500は、ノード
INA 531およびノードINB 532の間で異な
る放電レートを生じさせることによって、電圧比較器5
30においてビットセルにおける適切な記憶されたデー
タ状態を検知しかつそれに応じて信号「データ出力」5
34をドライブすることができる。
In operation, during the beginning of a read cycle, the voltage levels on nodes 531 and 532 on either side of voltage comparator 530 are equalized to VDD by circuitry not shown in FIG. By causing different discharge rates between the nodes INA 531 and INB 532, the sense amplifier 500
At 30 the appropriate stored data state in the bit cell is sensed and the signal "data out" 5
34 can be driven.

【0040】もしノードINA 531がビットセルア
レイ440から情報を受信するよう選択され、かつアレ
イ440の非導通ビットセルが選択されれば、ノードI
NA531上には放電レートはない。その結果、ノード
INA 531はVDDのそのプリチャージレベルを維
持する。しかしながら、ビットセルアレイ480から情
報を受信するよう選択されていない、ノードINB 5
32は所定のレートで放電することが可能になり、電圧
比較器がノードINA 531上よりはノードINB
532上により低い電圧を検出できるようにする。この
比較に基づき、電圧比較器530は信号「データ出力」
534をシステムによって特定される論理レベルハイま
たは論理レベルローの信号として提供する。
If node INA 531 is selected to receive information from bit cell array 440 and a non-conducting bit cell of array 440 is selected, node I
There is no discharge rate on NA531. As a result, node INA 531 maintains its precharge level of VDD . However, node INB 5 has not been selected to receive information from bit cell array 480.
32 is allowed to discharge at a predetermined rate, and the voltage comparator is
532 allows a lower voltage to be detected. Based on this comparison, the voltage comparator 530 outputs the signal "data out"
534 is provided as a logic level high or logic level low signal specified by the system.

【0041】もしノードINA 531がビットセルア
レイ440から情報を受けるよう選択され、かつアレイ
440の導通ビットセルが選択されれば、ノードINA
531上にある放電レート(discharge r
ate)が生じる。センスアンプ500はノードINA
531における放電レートがノードINB 532上
の放電レートより大きくなるように設計される。この放
電レートの相違は電圧比較器530がノードINB 5
32上よりはノードINA 531上により低い電圧を
検出できるようにする。その結果、電圧比較器530は
非導通ビットセルが読み出される場合に読み出されるも
のと相補的な状態を検出することになる。
If node INA 531 is selected to receive information from bit cell array 440 and a conductive bit cell of array 440 is selected, node INA 531
The discharge rate (discharger) on 531
ate) occurs. The sense amplifier 500 is connected to the node INA.
The discharge rate at 531 is designed to be higher than the discharge rate on node INB 532. This difference in discharge rate is caused by the fact that the voltage comparator 530 determines whether the node INB 5
This allows a lower voltage to be detected on node INA 531 than on 32. As a result, when the non-conducting bit cell is read, voltage comparator 530 will detect a state that is complementary to what is read.

【0042】ビットセルアレイ440からデータが読み
出されているときに基準として作用する、ノードINB
532の放電レートは「左アレイイネーブル」580
が肯定されて読出しサイクルの始めを示している場合に
イネーブルされる電流源570によって実質的に固定さ
れたレートに制御される。また、信号「左アレイイネー
ブル」580の活性化は電流源548をイネーブルし、
該電流源548は選択されたときノードINA 531
をある与えられたレートで充電するよう電流を供給す
る。電流源548が電荷をノードINA 531に供給
するレートは非導通ビットセルがアレイ440において
選択されたときノードINA 531がVDDのプリチ
ャージ電圧を維持するようにされる。さらに、電流源5
48が電荷をノードINA 531に提供するレートは
電流源570の放電レートと振幅が異なり、従って導通
ビットが検知されている場合にノードINA 531上
の放電レートがノードINB 532上の放電レートよ
り大きくなるようにされる。従って、電流源548の充
電レートは電流源570の放電レートよりもずっと小さ
い。
Node INB, which acts as a reference when data is being read from bit cell array 440,
The discharge rate of 532 is “left array enable” 580
Is controlled to a substantially fixed rate by current source 570, which is enabled when is asserted to indicate the beginning of a read cycle. Activation of the signal “Left Array Enable” 580 also enables the current source 548,
The current source 548 is connected to the node INA 531 when selected.
Current to charge at a given rate. The rate at which current source 548 supplies charge to node INA 531 is such that node INA 531 maintains a precharge voltage of VDD when a non-conducting bit cell is selected in array 440. Further, the current source 5
The rate at which 48 provides charge to node INA 531 differs in amplitude from the discharge rate of current source 570, so that the discharge rate on node INA 531 is greater than the discharge rate on node INB 532 when a conduction bit is detected. To be. Thus, the charging rate of current source 548 is much lower than the discharging rate of current source 570.

【0043】電流源548および570の関係は電圧比
較器530が、ノードINB 532および/またはノ
ードINA 531が放電しているときにビットセルの
導通状態を適切に検知するようにされる。この関係は高
い動作頻度または動作周波数で動作しているときに、放
電が比較的短い期間にわたり生じる点で重要である。セ
ンスアンプ500はもし長い時間にわたりノード531
および532が完全にゼロボルトに放電されれば、導通
ビットセルを読み出すことができず、それによって電圧
比較器530が正確なデータを読むことができないよう
になる。この問題を解決するため、センスアンプ500
はダイオード接続されたPチャネルトランジスタ564
およびイネーブルPチャネルトランジスタ562によっ
て形成されるクランプ回路を含んでいる。トランジスタ
562および564はノードINB 532をあらかじ
め規定された電圧にクランプし、かつ従って、電流源5
70がノード532を完全に放電することを防止する。
その結果、低速のシステムにおいて、ノード531およ
び532が放電を終了した場合、ノードINB 532
はノードINA 531よりもより高い電圧レベルを維
持し、この電圧差は電圧比較器530によって検知する
ことができる。逆に、非導通ビットが読み出されている
場合、ノードINB 532はノードINA 531よ
りも低い電圧になる。
The relationship between current sources 548 and 570 is such that voltage comparator 530 properly senses the conduction state of the bit cell when node INB 532 and / or node INA 531 is discharging. This relationship is important in that when operating at high operating frequencies or operating frequencies, the discharge occurs over a relatively short period of time. If the sense amplifier 500 is connected to the node 531 for a long time,
And 532 are completely discharged to zero volts, the conducting bit cell cannot be read, thereby preventing voltage comparator 530 from reading accurate data. To solve this problem, a sense amplifier 500
Is a diode-connected P-channel transistor 564
And a clamp circuit formed by enable P-channel transistor 562. Transistors 562 and 564 clamp node INB 532 to a pre-defined voltage, and
70 prevents node 532 from completely discharging.
As a result, in a low speed system, if nodes 531 and 532 have finished discharging, nodes INB 532
Maintain a higher voltage level than node INA 531, which voltage difference can be detected by voltage comparator 530. Conversely, if a non-conducting bit is being read, node INB 532 will be at a lower voltage than node INA 531.

【0044】上に述べたようにしてデータを検知するた
めに、アレイ440におけるビットセルから検知された
電流をノードINA 531における電圧に変換するこ
とが必要である。センスアンプ500はこの検知機能を
電流−電圧変換機能をローディング機能から分離しかつ
それらを選択回路515の異なる側に分配することによ
って非常に低い電源電圧で動作できるようにする方法で
達成する。センスアンプ500は電圧比較器530にお
いて検知される電圧降下の量が、電圧降下を発生するた
めにより少ない電流を有していた従来技術に対して、最
適化されることを保証することによって低い電圧の動作
を可能にする。
In order to sense data as described above, it is necessary to convert the current sensed from the bit cells in array 440 to a voltage at node INA 531. The sense amplifier 500 accomplishes this sensing function in a manner that separates the current-to-voltage conversion function from the loading function and distributes them to different sides of the selection circuit 515 to allow operation at very low supply voltages. Sense amplifier 500 can reduce the amount of voltage drop detected in voltage comparator 530 by ensuring that the amount of voltage drop is optimized relative to the prior art, which had less current to produce the voltage drop. Operation.

【0045】これらの構成要素の間での電圧変換関係は
伝送ゲート517が選択されたときに始まる。伝送ゲー
ト517はビットセルアレイ440から8ビットのゲー
トの1つを選択するためにデコード論理によって制御さ
れる左ビットデコードブロック519における8つの伝
送ラインの内の1つであることに注意を要する。いった
ん選択されると、選択されたビットラインからの検知さ
れた電流はNチャネルトランジスタ512を通って流れ
ることができ、該Nチャネルトランジスタ512は電圧
基準511によってVSSよりもNチャネルしきい値2
つ分高いレベルにバイアスされている。これはNチャネ
ルトランジスタ512が低い入力インピーダンスおよび
比較的高い出力インピーダンスを有するコモンゲート増
幅器のものと同様に動作できるようにする。トランジス
タ512の低い入力インピーダンス特性はトランジスタ
512のビットラインサイドが読出しサイクルの始まり
で迅速にプリチャージされ、一方電流源548の非常に
高いインピーダンス特性と組合わされた高いインピーダ
ンス出力特性はノードINA 531へのトランジスタ
512にわたる高い電圧利得を可能にする。
The voltage conversion relationship between these components begins when transmission gate 517 is selected. Note that transmission gate 517 is one of the eight transmission lines in left bit decode block 519 controlled by decode logic to select one of the eight bit gates from bit cell array 440. Once selected, the sensed current from the selected bit line can flow through the N-channel transistor 512, the N-channel transistor 512 is an N-channel threshold 2 than V SS by voltage reference 511
Biased one level higher. This allows N-channel transistor 512 to operate similarly to that of a common gate amplifier having a low input impedance and a relatively high output impedance. The low input impedance characteristic of transistor 512 causes the bit line side of transistor 512 to be quickly precharged at the beginning of a read cycle, while the high impedance output characteristic combined with the very high impedance characteristic of current source 548 provides a high impedance output characteristic to node INA 531. Enables high voltage gain across transistor 512.

【0046】センスアンプ機能の分配の結果として、本
実施形態におけるトランジスタ512は従来技術によっ
て提供されたよりも低いインピーダンスをビットライン
に与える。電流−電圧変換器をこのように配置する利点
は伝送ゲート517にわたりより低い電圧降下が得ら
れ、より少ないビットライン充電時間、あるいはより小
さなプリチャージ用トランジスタを要求する結果となる
ことである。従来技術に対する本発明のさらに他の利点
はノードINA 531が読出しサイクルの始めに先立
ちVDDに充電されるという事実である。その結果、伝
送ゲート517が選択されたとき、伝送ゲート517の
Pチャネルゲート−ソース電圧は全電源電圧VDDであ
る。これは電圧伝送ゲート517のPチャネル部分が完
全に導通できるようにする。従来技術においては、ゲー
ト−ソース間はVDD−ビットライン動作レベルに制限
され、これは装置のしきい値に非常に近いゲートドライ
ブを提供する。その結果、従来技術の伝送ゲートはカッ
トオフ近くで動作する。本発明では、低速動作のメモリ
サイクルの間に、ノードINA 531は完全にグラン
ドに放電できることが保証される。ゲート517のNチ
ャネル部分なしでは、これは生じることはできない。
As a result of the distribution of sense amplifier functions, transistor 512 in this embodiment provides a lower impedance to the bit line than provided by the prior art. The advantage of arranging the current-to-voltage converter in this manner is that a lower voltage drop is obtained across the transmission gate 517, resulting in less bit line charging time or a smaller pre-charging transistor. Yet another advantage of the present invention over the prior art is the fact that node INA 531 is charged to VDD prior to the beginning of a read cycle. As a result, when the transmission gate 517 is selected, the P-channel gate-source voltage of the transmission gate 517 is the full power supply voltage VDD . This allows the P-channel portion of voltage transmission gate 517 to be fully conductive. In the prior art, gate-source is limited to VDD -bitline operating level, which provides gate drive very close to the threshold of the device. As a result, prior art transmission gates operate near the cutoff. The present invention ensures that node INA 531 can be completely discharged to ground during slow operation memory cycles. Without the N-channel portion of gate 517, this cannot occur.

【0047】前の説明はメモリアレイ部分440からの
読出し動作に集中したが、データがメモリアレイ部分4
80から読出される場合は、回路は同様にかつミラー対
称で動作する。
Although the preceding description has focused on the reading operation from memory array portion 440, data is not
If read from 80, the circuit operates similarly and mirror-symmetrically.

【0048】図6は、図5のセンスアンプ500の動作
を理解する上で有用な、導通および非導通メモリセルの
双方の読出しサイクルに関連する種々の信号のタイミン
グ図を示す。水平軸は各々のグラフ部分の時間を表す。
導通ビット読出しおよび非導通ビット読出しは各々3つ
のグラフ部分で表される。第1のグラフ部分は垂直アク
セスに関する電圧を表し、第2のグラフ部分は電流を表
し、一方第3のグラフ部分は比較器の出力状態を表す。
FIG. 6 shows a timing diagram of various signals related to the read cycle of both conductive and non-conductive memory cells, which is useful in understanding the operation of sense amplifier 500 of FIG. The horizontal axis represents the time for each graph section.
The conducting bit read and the non-conducting bit read are each represented by three graph parts. The first graph part represents the voltage for vertical access, the second graph part represents the current, while the third graph part represents the output state of the comparator.

【0049】図6は、導通ビット読出しおよび非導通ビ
ット読出しに対する図5に関して説明した信号関係を示
している。図6に示される信号の相対値はメモリモジュ
ール400の動作を理解する上で有用であるが、それら
は必ずしも比例して描かれていないことに注意を要す
る。前に述べたように導通ビット読出しの間に、データ
がノードINA 531において読み出されるときに、
ノードINB 532の電圧レベルはノードINA 5
31の信号と異なるレートで放電されかつ完全にグラン
ドまで放電されない。その結果、電圧比較器530は、
比較器530の内部電圧オフセットによってのみひずみ
を受ける、ノードINA 531とノードINB 53
2との間の電圧差を検知することによって選択メモリセ
ルの状態を読み出すことができる。
FIG. 6 illustrates the signal relationships described with respect to FIG. 5 for conducting bit reads and non-conducting bit reads. Although the relative values of the signals shown in FIG. 6 are useful in understanding the operation of memory module 400, it should be noted that they are not necessarily drawn to scale. As previously mentioned, during a conduction bit read, when data is read at node INA 531,
The voltage level of node INB 532 is
It is discharged at a different rate than the signal at 31 and is not completely discharged to ground. As a result, the voltage comparator 530
Nodes INA 531 and INB 53, which are distorted only by the internal voltage offset of comparator 530
The state of the selected memory cell can be read by detecting the voltage difference between the two.

【0050】同様に、グラフ600は“IBIT”61
2と称される、アレイ440のビットセルに関連するメ
モリセル電流の表現、“S1”614と称される、電流
源548および568を通る電流の表現、および“S
1”614と称される、電流源550および570を通
る電流の表現を示している。同様に、非選択ビット読み
出しに対するグラフ情報もグラフ600に与えられてい
る。
Similarly, the graph 600 is “IBIT” 61
2, a representation of the memory cell current associated with the bit cells of array 440, a representation of the current through current sources 548 and 568, designated "S1" 614, and "S1".
Shown is a representation of the current through current sources 550 and 570, referred to as 1 "614. Similarly, graph information for unselected bit reads is also provided in graph 600.

【0051】図7は、ブロック図形式で、図4のメモリ
モジュール400において使用するためのプログラミン
グドライバ700を示す。プログラミングドライバ70
0は図5のセンスアンプ500の一部を形成し、かつ読
出しサイクルと共通の要素および書込みサイクル独自の
要素の双方を含む。プログラミングドライバ700は図
5の電圧比較器530の一部、プログラムドライバ71
0、デコーダ720および760、そしてフォーシング
回路(forcing circuits)740およ
び780を含む。プログラミングドライバ700に関連
する電圧比較器530の部分はアイソレーション回路7
30および770、そしてバランス型ラッチ750を含
む。アイソレーション回路730はノード731に接続
された入力、そしてノードINA 531に接続された
出力を有する。アイソレーション回路770はノード7
71に接続された入力、そして端子INBを有する。バ
ランス型ラッチ750は「読出しラッチ(READ L
ATCH)」、「読出しラッチB(READ LATC
HB)」、「プログラムラッチ(PROGRAMLAT
CH)」、「プログラムラッチB(PROGRAM L
ATCHB)」と名付けられた信号を受けるための制御
入力端子、ノード731および771に接続されたデー
タ入力端子、および信号「データ出力(DATA OU
T)」534を提供するための出力端子を有する。
FIG. 7 shows, in block diagram form, a programming driver 700 for use in the memory module 400 of FIG. Programming driver 70
0 forms part of the sense amplifier 500 of FIG. 5 and includes both elements common to read cycles and elements unique to write cycles. The programming driver 700 is a part of the voltage comparator 530 in FIG.
0, decoders 720 and 760, and forcing circuits 740 and 780. The part of the voltage comparator 530 related to the programming driver 700 is an isolation circuit 7
30 and 770, and includes a balanced latch 750. Isolation circuit 730 has an input connected to node 731, and an output connected to node INA 531. The isolation circuit 770 is connected to the node 7
It has an input connected to 71, and a terminal INB. The balance type latch 750 is connected to a “read latch (READ L
ATCH) "and" Read Latch B (READ LATC) ".
HB) "," PROGRAMLAT "
CH) ”,“ PROGRAM Latch B (PROGRAM L
ATCHB), a data input terminal connected to nodes 731 and 771, and a signal "DATA OUT".
T) "534 with an output terminal.

【0052】フォーシング回路740は「データL(D
ATAL)」と名付けられた信号を受けるための入力端
子およびノード731に接続された出力端子を有する。
フォーシング回路780は「データR(DATAR)」
と名付けられた信号を受けるための入力端子、およびノ
ード771に接続された出力端子を有する。プログラム
ドライバ710は“VPGM”と名付けられたチャージ
ポンプされた(charge pumped)基準電圧
を受けるための電圧基準入力端子、ノード731に接続
された“IN1”と名付けられた第1の入力端子、ノー
ド771に接続された“IN2”と名付けられた第2の
入力端子、“OUT1”と名付けられ“VOUTL”と
名付けられた第1の出力信号を提供するための第1の出
力端子、および“OUT2”と名付けられ
“VOUTR”と名付けられた信号を提供するための第
2の出力端子を有する。
The forcing circuit 740 outputs “data L (D
ATA)) and an output terminal connected to node 731.
Forcing circuit 780 is "data R (DATAR)"
And an output terminal connected to node 771. Program driver 710 includes a voltage reference input terminal for receiving a charge pumped reference voltage labeled "VPGM", a first input terminal labeled "IN1" connected to node 731, a node 771, a second input terminal labeled "IN2", a first output terminal labeled "OUT1" for providing a first output signal labeled "V OUTL ", and " OUT2 "has a second output terminal for providing a signal labeled" VOUTR ".

【0053】動作においては、プログラミングドライバ
700は図5のセンスアンプ500と共通のエレメント
を含み、これは回路面積を節約する。図7に示されるよ
うに、電圧比較器530はまたプログラムモードの間に
使用されかつバランス型ラッチ750および2つのアイ
ソレーション回路730および770を含む。バランス
型ラッチ750はフォーシング回路740および780
から選択ビットラインにドライブされるべきデータを受
信する。プログラムモードにあるときは、信号「データ
L」および「データR」は共にドライブされるが、相補
様式でドライブされる。信号「データL」および「デー
タR」の内のどの1つが真(true)でありかつどの
1つが補(complementary)であるかはど
のアレイのハーフが選択されるかに依存する。この状態
は「PGMラッチ(PGM LATCH)」および「P
GMラッチB(PGM LATCHB)」と名付けられ
た信号が活性化されるときにラッチに格納される。ラッ
チされたデータはプログラムドライバ710によって受
信され、該プログラムドライバ710は選択ビットライ
ンが位置するビットラインデコーダに対し適切な電圧レ
ベルを与える。同様に、右のビットセルアレイ480が
書込みモードの間に選択された場合、フォーシング回路
780は適切な状態をラッチ740にドライブし、かつ
プログラムドライバ710は適切な信号をビットライン
デコーダ760に提供する。
In operation, programming driver 700 includes elements in common with sense amplifier 500 of FIG. 5, which saves circuit area. As shown in FIG. 7, voltage comparator 530 is also used during program mode and includes balanced latch 750 and two isolation circuits 730 and 770. Balanced latch 750 includes forcing circuits 740 and 780
Receive data to be driven to the selected bit line. When in program mode, signals "Data L" and "Data R" are driven together, but driven in a complementary manner. Which one of the signals "data L" and "data R" is true and which one is complementary depends on which half of the array is selected. This state is indicated by “PGM LATCH” and “PGM LATCH”.
GM latch B (PGM LATCHB) is stored in the latch when activated. The latched data is received by program driver 710, which provides the appropriate voltage level to the bit line decoder where the selected bit line is located. Similarly, if right bit cell array 480 is selected during the write mode, forcing circuit 780 drives the appropriate state to latch 740 and program driver 710 provides the appropriate signal to bit line decoder 760. .

【0054】プログラムドライバ710は入力IN1お
よびIN2においてそれぞれノード731および771
の信号を受信しかつそれぞれOUT1およびOUT2と
名付けられた出力電圧を提供するよう構成されている。
OUT1およびOUT2の電圧は受信電圧よりも高い電
圧レベルにある。より高い電圧レベルはほぼ5ボルトで
ある入力電圧信号VPGMによって決定される。プログ
ラムドライバ710の動作のため、電圧比較器530は
信号OUT1およびOUT2のより高い電圧がバランス
型ラッチ750の回路を損傷するのを防止するためアイ
ソレーション回路730および770を必要とする。ま
た、プログラムサイクルの間は、選択メモリセルの電流
要求はVPGMの電圧に大きな影響を与え、従って、V
PGMから分離されたアンテナVDD電源からバランス
型ラッチ750に電力を供給することが重要である。電
圧比較器530の再使用は回路面積の低減を可能にしか
つプログラムのドライブ機能が比較的小さなピッチ内
で、すなわちセンスアンプに関連する8つのビットライ
ンのピッチで、達成できるようにする。
Program driver 710 provides nodes 731 and 771 at inputs IN1 and IN2, respectively.
And output signals labeled OUT1 and OUT2, respectively.
The voltages at OUT1 and OUT2 are at a higher voltage level than the reception voltage. The higher voltage level is determined by the input voltage signal VPGM, which is approximately 5 volts. For the operation of program driver 710, voltage comparator 530 requires isolation circuits 730 and 770 to prevent higher voltages on signals OUT1 and OUT2 from damaging the circuit of balanced latch 750. Also, during a program cycle, the current requirement of the selected memory cell has a significant effect on the voltage of VPGM,
It is important to power the balanced latch 750 from an antenna VDD power supply that is separate from the PGM. Reuse of the voltage comparator 530 allows for a reduction in circuit area and allows the drive function of the program to be achieved within a relatively small pitch, i.e., at the pitch of the eight bit lines associated with the sense amplifiers.

【0055】図8および図9は合わせて部分的論理図お
よび部分的回路図形式で図5のセンスアンプ500およ
び図7のプログラミングドライバ700の一部を構成す
るために使用できる特定の回路を示す。図8および図9
の回路はこれらの回路の特定の例であるから、図8およ
び図9の信号と図5のものとの間に1対1の対応は必ず
しも行なわれていない。例えば、図5の信号「比較イネ
ーブル(COMPARE ENABLE)」582は図
8および図9の相補信号SALATBおよびSALAT
を使用して構成される。信号「データ出力(DATA
OUT)」534はバスの一部を形成する図8および図
9の相補信号「データL(DATAL)」「データR
(DATAR)」によって構成される。図8および図9
の信号CDECLおよびCDECRは図5のそれぞれノ
ードINA 531およびノードINB 532であ
る。図5および図7における要素に対応する他の要素は
同じ参照数字で示されている。
FIGS. 8 and 9 together show, in partial logic and partial schematic form, specific circuits that can be used to form part of the sense amplifier 500 of FIG. 5 and the programming driver 700 of FIG. . 8 and 9
5 are specific examples of these circuits, there is not necessarily a one-to-one correspondence between the signals of FIGS. 8 and 9 and those of FIG. For example, the signal “COMPARE ENABLE” 582 in FIG. 5 is the complementary signal SALATB and SALAT in FIGS.
Is configured using The signal "Data output (DATA
OUT) ”534 forms a part of the bus.
(DATAR) ". 8 and 9
Are the nodes INA 531 and INB 532 of FIG. 5, respectively. Other elements corresponding to the elements in FIGS. 5 and 7 are designated by the same reference numerals.

【0056】図10は、部分的ブロック図、部分的論理
図、そして部分的回路図形式で本発明に係わる制御ゲー
トドライバ回路900を示す。制御ゲートドライバ回路
900は図4の高電圧ワードデコード部430の一部を
表わしている。制御ゲートドライバ回路900はアイソ
レーション回路/レベルシフタ910、電圧基準スイッ
チ912、P型MOSトランジスタ925,932,9
34および936、バイアス回路920、消去電源91
4、正のプログラム電源916、負のプログラム電源9
30、パルス回路940、そして高電圧ローデコーダ9
50を含んでいる。
FIG. 10 shows, in partial block diagram, partial logic diagram, and partial schematic form, a control gate driver circuit 900 according to the present invention. The control gate driver circuit 900 represents a part of the high voltage word decode unit 430 of FIG. The control gate driver circuit 900 includes an isolation circuit / level shifter 910, a voltage reference switch 912, P-type MOS transistors 925, 932, 9
34 and 936, bias circuit 920, erase power supply 91
4. Positive program power supply 916, negative program power supply 9
30, the pulse circuit 940, and the high-voltage row decoder 9
50.

【0057】アイソレーション回路/レベルシフタ91
0は「プログラム/消去デコード(PROGRAM/E
RASE DECODE)」964と名付けられた信号
を受けるための第1の入力端子、「読出し信号(REA
D SIGNAL)」962と名付けられた信号を受け
るための第2の入力端子、第1の電圧基準端子、グラン
ド電位に接続された第2の電圧基準端子、そして出力端
子を有する。電圧基準スイッチ912は第1の入力電圧
基準端子、第2の入力電圧基準端子、そして第3の入力
電圧基準端子、ならびにアイソレーション回路910の
前記第1の電圧基準端子に電圧基準出力を提供するよう
接続された出力端子を有する。
Isolation Circuit / Level Shifter 91
0 is “Program / Erase Decode (PROGRAM / E
RASE DECODE) 964, a first input terminal for receiving a read signal (REA
D SIGNAL) 962, a second input terminal for receiving a signal, a first voltage reference terminal, a second voltage reference terminal connected to ground potential, and an output terminal. Voltage reference switch 912 provides a first input voltage reference terminal, a second input voltage reference terminal, and a third input voltage reference terminal, and a voltage reference output to the first voltage reference terminal of isolation circuit 910. Output terminal connected as follows.

【0058】トランジスタ925はグランド電位に接続
されたゲート、グランド電位に接続されたドレイン、電
圧基準スイッチ912の第1の入力電圧基準端子に接続
されたソース、そしてバルク端子を有する。バイアス回
路920はトランジスタ925のソースに接続された第
1の端子、およびトランジスタ925のバルク端子に接
続された第2の端子を有する。バイアス回路920は抵
抗921および922を含む。抵抗921はVDDに接
続された第1の端子、およびトランジスタ925のバル
ク電極に接続された第2の端子を有する。抵抗922は
抵抗921の第2の端子に接続された第1の端子、およ
びトランジスタ925のソースに接続された第2の端子
を有する。
Transistor 925 has a gate connected to ground potential, a drain connected to ground potential, a source connected to the first input voltage reference terminal of voltage reference switch 912, and a bulk terminal. Bias circuit 920 has a first terminal connected to the source of transistor 925, and a second terminal connected to the bulk terminal of transistor 925. Bias circuit 920 includes resistors 921 and 922. Resistor 921 has a first terminal connected to VDD , and a second terminal connected to the bulk electrode of transistor 925. Resistor 922 has a first terminal connected to the second terminal of resistor 921, and a second terminal connected to the source of transistor 925.

【0059】消去電源914はグランド基準電位に接続
された第1の端子、および電圧基準スイッチ912の第
2の電圧基準入力に接続された第2の端子を有する。正
のプログラム電源916はグランド電位基準に接続され
た第1の電圧端子、および電圧基準スイッチ912の第
3の入力電圧基準端子に接続された第2の電圧基準端子
を有する。トランジスタ936はグランド基準電位に接
続されたゲート、アイソレーション回路912の出力端
子に接続された第1の電流電極、選択ローに沿ったトラ
ンジスタの制御ゲートに接続された第2の電流電極、そ
して第1の電流電極に接続されたバルク電極を有する。
トランジスタ934はゲート、第1の電流電極、トラン
ジスタ936の第2の電流電極に接続された第2の電流
電極、そしてトランジスタ936の第1の電流電極に接
続されたバルク電極を有する。トランジスタ932はゲ
ート、第1の電流電極、トランジスタ934の第1の電
流電極に接続された第2の電流電極、そしてトランジス
タ936の第1の電流電極に接続されたバルク電極を有
する。負のプログラミング電源930はグランド電源に
接続された第1の端子、およびトランジスタ932の第
1の電流電極に接続された第2の端子を有する。パルス
回路940は「デコードアドレス(DECODED A
DDRESS)」と名付けられた信号を受けるための入
力、およびトランジスタ932のゲートに接続された第
1の出力端子、ならびにトランジスタ934のゲートに
接続された第2の出力端子を有する。高電圧ローデコー
ダ950は「アドレス(ADDRESS)」960と名
付けられた信号を受けるための入力、そして前記「デコ
ードアドレス」をパルス回路940に提供するための出
力を有する。
The erase power supply 914 has a first terminal connected to a ground reference potential, and a second terminal connected to a second voltage reference input of the voltage reference switch 912. Positive program power supply 916 has a first voltage terminal connected to a ground potential reference, and a second voltage reference terminal connected to a third input voltage reference terminal of voltage reference switch 912. Transistor 936 has a gate connected to the ground reference potential, a first current electrode connected to the output terminal of isolation circuit 912, a second current electrode connected to the control gate of the transistor along the selected row, and A bulk electrode connected to one current electrode;
Transistor 934 has a gate, a first current electrode, a second current electrode connected to the second current electrode of transistor 936, and a bulk electrode connected to the first current electrode of transistor 936. Transistor 932 has a gate, a first current electrode, a second current electrode connected to the first current electrode of transistor 934, and a bulk electrode connected to the first current electrode of transistor 936. Negative programming power supply 930 has a first terminal connected to the ground power supply and a second terminal connected to the first current electrode of transistor 932. The pulse circuit 940 outputs “decode address (DECODED A)
DDRESS), and a first output terminal connected to the gate of transistor 932, and a second output terminal connected to the gate of transistor 934. High voltage row decoder 950 has an input for receiving a signal labeled "ADDRESS" 960, and an output for providing the "decode address" to pulse circuit 940.

【0060】図10に示されるように、制御ゲートドラ
イバ回路900は高電圧プリデコードブロック432お
よび高電圧ワードデコーダ430の一部を含むことに注
意を要する。しかしながら、他の実施形態では、これら
の機能の指定は異なるものとすることができる。したが
って、制御ゲートドライバ回路900によって総合的に
機能が達成されることを認識することが重要である。
Note that as shown in FIG. 10, control gate driver circuit 900 includes a portion of high voltage predecode block 432 and high voltage word decoder 430. However, in other embodiments, the designation of these functions may be different. Therefore, it is important to recognize that the function is comprehensively achieved by the control gate driver circuit 900.

【0061】動作においては、制御ゲートドライバ回路
900は図3に示されかつさらに図4に関して説明され
た制御ゲートをドライブする。読出しモードの間には、
電圧基準スイッチ912は第1の位置にセットされてト
ランジスタ925のソースへの電気的接続を許容する。
また、読出しモードの間には、「読出し信号」962が
アクティブになってアイソレーション回路/レベルシフ
タ910がその出力端子に第1の電圧基準端子における
電圧に等しい電圧を提供するようにさせる。この電圧は
トランジスタ925のPチャネルしきい値電圧+小さな
付加的な値に等しい。この小さな付加的な値は抵抗92
1および922の相対的な寸法およびトランジスタ92
5の特性によって決定される。バイアス回路920はM
OSFETの基板効果(body effect)を使
用してトランジスタ925のしきい値がやや増大するよ
うにさせ、したがってダイオード接続されたトランジス
タ925のソースの電圧がトランジスタ936のソース
においてそれを導通させるために必要とされる電圧より
もやや高くなる。トランジスタ925およびトランジス
タ936の間のバイアスにおける増分的な差のため、ト
ランジスタ936はやや導通的になる。トランジスタ9
36をやや導通的にするこの制御はトランジスタ925
のバルクをバイアス回路920によってソースよりもや
や高くバイアスしかつトランジスタ925および936
の間の整合を行なうことによって達成される。好ましく
はトランジスタ925および936は同じゲート幅およ
び同じゲート長さ寸法を与えられかつ集積回路上で同じ
方向に向けられる。さらに、前記小さな付加的な電圧は
好ましくは全ての予期されるプロセス変動に対してトラ
ンジスタ936が導通的になることを保証するよう選択
される。
In operation, the control gate driver circuit 900 drives the control gate shown in FIG. 3 and further described with reference to FIG. During read mode,
Voltage reference switch 912 is set in the first position to allow electrical connection to the source of transistor 925.
Also, during the read mode, the "read signal" 962 is activated to cause the isolation circuit / level shifter 910 to provide its output terminal with a voltage equal to the voltage at the first voltage reference terminal. This voltage is equal to the P-channel threshold voltage of transistor 925 plus a small additional value. This small additional value is
1 and 922 and transistor 92
5 is determined. The bias circuit 920 has M
The body effect of the OSFET is used to cause the threshold of transistor 925 to increase slightly, so that the voltage at the source of diode-connected transistor 925 is necessary to make it conductive at the source of transistor 936 A little higher than the voltage. Because of the incremental difference in bias between transistor 925 and transistor 936, transistor 936 becomes slightly conductive. Transistor 9
This control, which makes 36 slightly conductive, is controlled by transistor 925.
Is biased slightly higher than the source by bias circuit 920 and transistors 925 and 936
Is achieved by making a match between Preferably, transistors 925 and 936 are given the same gate width and the same gate length dimension and are oriented in the same direction on the integrated circuit. Further, the small additional voltage is preferably selected to ensure that transistor 936 is conductive for all expected process variations.

【0062】消去モードの間は、電圧基準スイッチ91
2は第2の位置にセットされて消去電源914およびア
イソレーション回路/レベルシフタ910の第1の電圧
基準端子を電気的に接続する。「読出し信号」962は
消去モードの間はインアクティブであるから、アイソレ
ーション回路/レベルシフタ910が+15ボルトを制
御ゲートに供給するか否かは「PGM/消去デコード信
号」964によって決定される。「PGM/消去デコー
ド信号」964はプログラム/消去信号および低電圧ワ
ードデコードブロック420または460から受信され
るプリデコード信号の双方の論理的組合わせを表わす。
消去モードの間に、もし「PGM/消去デコード信号」
964がアクティブであれば、制御ゲートドライバ90
0は対応する制御ゲートを消去電源914によって発生
される+15ボルトのレベルにドライブする。
During the erase mode, the voltage reference switch 91
2 is set at the second position to electrically connect the erase power supply 914 and the first voltage reference terminal of the isolation circuit / level shifter 910. Since the "read signal" 962 is inactive during the erase mode, whether the isolation circuit / level shifter 910 supplies +15 volts to the control gate is determined by the "PGM / erase decode signal" 964. "PGM / erase decode signal" 964 represents a logical combination of both the program / erase signal and the predecode signal received from low voltage word decode block 420 or 460.
During the erase mode, if "PGM / erase decode signal"
If 964 is active, the control gate driver 90
A 0 drives the corresponding control gate to a level of +15 volts generated by erase power supply 914.

【0063】プログラムモードの間に、電圧基準スイッ
チ912は前記第3の位置にセットされて正のプログラ
ム電源916およびアイソレーション回路/レベルシフ
タ910の第1の電圧基準端子を電気的に接続する。消
去モードと異なり、信号「PGR/消去デコード」96
4は対応する制御ゲートが選択ローに位置しない場合は
プログラムモードの間アクティブである。非選択ローを
ドライブする場合、アイソレーション回路/レベルシフ
タ910は3.5ボルトに等しい電圧をドライブしこれ
は正のプログラム電源916によって提供される。トラ
ンジスタ936の第1の電流電極に印加される3.5ボ
ルトの信号はトランジスタ936を導通させ、それによ
って3.5ボルトの電圧をプログラミングのために選択
されていないセルの制御ゲートに提供する。
During the program mode, the voltage reference switch 912 is set to the third position to electrically connect the positive program power supply 916 and the first voltage reference terminal of the isolation circuit / level shifter 910. Unlike the erase mode, the signal “PGR / erase decode” 96
4 is active during the program mode if the corresponding control gate is not at the selected low. When driving an unselected row, the isolation circuit / level shifter 910 drives a voltage equal to 3.5 volts, which is provided by the positive program power supply 916. A 3.5 volt signal applied to the first current electrode of transistor 936 causes transistor 936 to conduct, thereby providing a 3.5 volt voltage to the control gates of cells that are not selected for programming.

【0064】信号「PGM/消去デコード」964がイ
ンアクティブであり、対応する制御ゲートが選択ローに
位置することを示している場合、アイソレーション回路
/レベルシフタ910はVSSをトランジスタ936の
第1の電流電極にドライブし、トランジスタ936を非
導通にする。同時に、高電圧ローデコーダ950はパル
ス回路940への信号「デコードアドレス」をアクティ
ベイトする。パルス回路940はトランジスタ932お
よび934を導通させ、負のプログラム電源930が制
御ゲートに接続されるようにする。このようにして選択
されたとき、トランジスタ936はアイソレーショント
ランジスタとして作用し負のプログラム電源930によ
って提供される−12ボルトがアイソレーション回路/
レベルシフタ910の出力端子に到達するのを防止する
ことに注意を要する。
[0064] a signal "PGM / erase decode" 964 inactive, if the corresponding control gate is shown that is positioned in the selected row, isolation circuit / level shifter 910 to the first of the V SS transistors 936 Drive to the current electrode, turning off transistor 936. At the same time, high voltage row decoder 950 activates the signal "decode address" to pulse circuit 940. The pulse circuit 940 turns on the transistors 932 and 934 so that the negative program power supply 930 is connected to the control gate. When selected in this manner, transistor 936 acts as an isolation transistor, and the -12 volts provided by negative program power supply 930 provides the isolation circuit /
Care must be taken to prevent reaching the output terminal of the level shifter 910.

【0065】3.5ボルトのバイアスをプログラミング
のために選択されていないセルに提供することにより、
制御ゲートドライバ回路900は2つの目的を達成す
る。第1に、それはフローティングゲートのエッジ近く
の電界によって影響されるビットセル接合リーケージ電
流の部分を低減する。このリーケージ電流の低減は次に
プログラミング電源からの電流要求を低減する。制御ゲ
ートドライバ回路900はまた非選択制御ゲートに対す
る3.5ボルトのバイアスを使用しプログラミングのた
めに選択されたビットライン上の非選択セルのトンネル
酸化物にわたる電界を適度のものにする。これはビット
ライン電圧がプログラムされているビットラインの非選
択セルに蓄積されているデータ状態を乱すレートを低減
する。
By providing a 3.5 volt bias to cells that are not selected for programming,
Control gate driver circuit 900 serves two purposes. First, it reduces the portion of the bit cell junction leakage current that is affected by the electric field near the edge of the floating gate. This reduction in leakage current in turn reduces the current demand from the programming power supply. Control gate driver circuit 900 also uses a 3.5 volt bias on the unselected control gate to moderate the electric field across the tunnel oxide of the unselected cells on the selected bit line for programming. This reduces the rate at which the bit line voltage disturbs the data state stored in the unselected cells of the bit line being programmed.

【0066】負のプログラム電源930、正のプログラ
ム電源916、および消去電圧914は左ハーフのビッ
トセルアレイ440および右ハーフのビットセルアレイ
480の双方に共通のものである。高電圧ワードデコー
ドブロック430内には4つのトランジスタがありトラ
ンジスタ932が代表している。さらに、各々のワード
ラインに対応してトランジスタ934に対応するトラン
ジスタがある。
The negative program power supply 930, the positive program power supply 916, and the erase voltage 914 are common to both the left half bit cell array 440 and the right half bit cell array 480. There are four transistors in high voltage word decode block 430, and transistor 932 is representative. Further, there is a transistor corresponding to the transistor 934 corresponding to each word line.

【0067】プログラムモードの間に、選択ワードライ
ンに連続的なアクティブ信号を提供する代わりに、パル
ス回路940は選択トランジスタ932および934に
パルスの流れを提供して選択ワードライン上に−12ボ
ルトのプログラム電圧を除々に展開する。負のプログラ
ム電源930を接続するための回路は読出しモードの速
度が重要な経路にないから、速度を最大にする必要はな
く、これはパルス回路940が必要とされる−12ボル
トを除々に展開できるようにする。さらに、トランジス
タ932および934はより小さくすることができる。
図示された実施形態では、トランジスタ934はメモリ
セルのピッチ内に適合するよう充分小さくできる。さら
に、このパルス作用は負のプログラム電源930を発生
するあるいは負のプログラム電源930として機能する
チャージポンプにおける容量がより小さくできるように
する。
During the program mode, instead of providing a continuous active signal on the selected word line, pulse circuit 940 provides a pulse flow to select transistors 932 and 934 to provide a -12 volt voltage on the selected word line. Expand the program voltage gradually. The circuit for connecting the negative program power supply 930 does not need to maximize speed since read mode speed is not a critical path, which gradually expands the -12 volts required by the pulse circuit 940. It can be so. Further, transistors 932 and 934 can be smaller.
In the illustrated embodiment, transistor 934 can be small enough to fit within the pitch of the memory cells. In addition, this pulsing action allows for a smaller capacitance in the charge pump to generate or function as the negative program power supply 930.

【0068】図11は、図10のパルス回路940の一
部を実施するために使用できる特定の回路を回路図形式
で示す。この回路は例示的なものでありかつ他の回路も
使用できることに注意を要する。図11はまたトランジ
スタ934およびPチャネルトランジスタ1002を示
している。トランジスタ1002はトランジスタ934
と同様のものであるが、トランジスタ934とは異なる
ワードラインによって制御ゲートをドライブする。トラ
ンジスタ934は“CG0”と名付けられた制御ゲート
ドライブ信号を提供し、一方トランジスタ1002は
“CG1”と名付けられた異なる制御ゲート信号を提供
する。本発明の特定の構成であるから、図11の信号と
図10のものとの間に1対1の対応は必要ではない。
FIG. 11 shows, in schematic form, a particular circuit that can be used to implement a portion of the pulse circuit 940 of FIG. Note that this circuit is exemplary and other circuits can be used. FIG. 11 also shows transistor 934 and P-channel transistor 1002. The transistor 1002 is a transistor 934
, Except that the control gate is driven by a different word line than transistor 934. Transistor 934 provides a control gate drive signal labeled "CG0", while transistor 1002 provides a different control gate signal labeled "CG1". Because of the particular configuration of the present invention, there is no need for a one-to-one correspondence between the signals of FIG. 11 and those of FIG.

【0069】図12は、部分的ブロック図および部分的
回路図形式で本発明にしたがって図10の制御ゲートド
ライバ回路900のための電源電圧を発生するために使
用されるチャージポンプ1120を示す。チャージポン
プ1120は非線形段(non−linear sta
ge)1130、基準電圧発生段1140、および線形
段(linear stages)1150および11
60を含む。電圧基準発生回路1140は第1の電圧基
準端子(VDD)に接続され、かつ“Vz”と名付けら
れた基準電圧を生成する。VDDは2.7ボルトの公称
値を有するより正の電源電圧端子であるが、これはさら
に低い値を持つこともできる。回路段1130はVDD
に接続され、基準電圧Vzおよび「プログラム/消去制
御(PROGRAM/ERASE CONTROL)」
と名付けられた信号を受け、かつ「プログラム電圧1
(PROGRAM VOLTAGE1)」と名付けられ
た信号および“φA”,“φB”,“φC”および“φ
D”と名付けられた信号を生成する。線形段1150は
信号φC,φDおよび「プログラム電圧1」を受けかつ
「消去電圧(ERASE VOLTAGE)」と名付け
られた出力信号を発生する。線形段1160は信号φA
およびφBを受けかつ「プログラム電圧2(PROGR
AM VOLTAGE2)」と名付けられた信号を発生
する。図3に示されように、「プログラム電圧1」はほ
ぼ5ボルトであり、一方「プログラム電圧2」はほぼ−
12ボルトであり、したがってこれらは図1のEEPR
OMセルをプログラムするのに使用するのに適してい
る。前記「消去電圧」もまたほぼ15.5ボルトにセッ
トされる。
FIG. 12 shows a charge pump 1120 used to generate a power supply voltage for the control gate driver circuit 900 of FIG. 10 in accordance with the present invention in partial block diagram and partial schematic form. The charge pump 1120 has a non-linear stage.
ge) 1130, reference voltage generation stage 1140, and linear stages 1150 and 11
60 inclusive. The voltage reference generating circuit 1140 is connected to the first voltage reference terminal (V DD ) and generates a reference voltage named “Vz”. VDD is a more positive supply voltage terminal having a nominal value of 2.7 volts, but it can have a lower value. The circuit stage 1130 is connected to V DD
, And the reference voltage Vz and the “program / erase control (PROGRAM / ERASE CONTROL)”
Receiving a signal named “program voltage 1”
(PROGRAM VOLTAGE1) "and" φA "," φB "," φC "and" φ
D ". Linear stage 1150 receives signals φC, φD and“ program voltage 1 ”and generates an output signal labeled“ ERASE VOLTAGE ”. The linear stage 1160 receives the signal φA
And φB and “program voltage 2 (PROGR
AM VOLTAGE2) ". As shown in FIG. 3, "program voltage 1" is approximately 5 volts, while "program voltage 2" is approximately-
12 volts, so these are the EEPRs of FIG.
Suitable for use in programming OM cells. The "erase voltage" is also set to approximately 15.5 volts.

【0070】非線形段1130は、VDDに接続された
入力、電圧基準信号を受けるための“Vz”と名付けら
れた入力、および該入力において受信された電圧をほぼ
倍化する(double)出力電圧を生成するための出
力を有する調整電圧倍化段(regulated vo
ltage doubling stage)1132
を含む。非線形段1130はまた、前記回路段1132
の出力に接続された入力、電圧基準信号を受けるための
“Vz”と名付けられた入力、および該入力において受
信された電圧をほぼ倍化した出力電圧を生成するための
出力を有する電圧倍化段(voltage doubl
ing stage)1134を含む。非線形段113
0はさらに、前記回路段1134の出力に接続された入
力、電圧基準信号を受けるための“Vz”と名付けられ
た入力、信号「プログラム電圧1」および位相信号φ
A,φB,φC,φDを生成するための出力を有する電
圧倍化段1136を含んでいる。
The non-linear stage 1130 has an input connected to VDD , an input labeled "Vz" for receiving a voltage reference signal, and an output voltage that substantially doubles the voltage received at the input. Regulated voltage doubling stage having an output for generating
stage doubling stage) 1132
including. The non-linear stage 1130 also includes the circuit stage 1132
A voltage doubling having an input connected to the output of the input, an input labeled "Vz" for receiving a voltage reference signal, and an output for producing an output voltage substantially doubled the voltage received at the input. Step (voltage double)
ing stage) 1134. Nonlinear stage 113
0 further comprises an input connected to the output of said circuit stage 1134, an input labeled “Vz” for receiving a voltage reference signal, a signal “program voltage 1” and a phase signal φ.
A voltage doubling stage 1136 having an output for producing A, φB, φC, and φD is included.

【0071】好ましくは前記電圧Vzはいずれの回路段
も「プログラム電圧1」によって要求される5ボルトよ
り大きな出力を生成するのを制限するように選択され
る。本発明のこの実施形態では、各回路段は同じ電圧基
準を受け、それらは全て同じ電圧Vzを受ける。別の実
施形態では、異なる基準電圧を各々の回路段に使用する
ことができる。調整電圧倍化段1136はほぼ「プログ
ラム電圧1」に等しい電圧振幅を有する一連のドライブ
信号を発生する。これらのドライブ信号は前記線形段1
150および1160にタイミングおよび電力を供給す
るために使用される。
Preferably, said voltage Vz is selected to limit any circuit stage from producing an output greater than the 5 volts required by "program voltage 1". In this embodiment of the invention, each circuit stage receives the same voltage reference, and they all receive the same voltage Vz. In another embodiment, a different reference voltage can be used for each circuit stage. Adjustment voltage doubling stage 1136 generates a series of drive signals having a voltage amplitude approximately equal to "program voltage 1". These drive signals are applied to the linear stage 1
Used to provide timing and power to 150 and 1160.

【0072】前記電圧基準発生回路1140は調整電圧
倍化段1144に接続された調整電圧倍化段1142を
含む。前記回路段1144は線形段1146に接続され
ている。回路段1146は電流シャント調整ダイオード
1148に接続され、該ダイオード1148は
“VSS”と名付けられた電源電圧端子に接続されてい
る。VSSは一般にVDDより低い電位であるゼロボル
トの公称値を有する。前記調整電圧倍化段1142およ
び1144は非調整(non regulated)様
式で使用される。したがって、回路段1142は、回路
段1144と同様に、その入力に提供された電圧を倍化
する。同様に、線形段1146もまた非調整(nure
gulated)である。しかしながら、当業者にはこ
れらの回路段1142,1144および1146のいず
れの1つも固有のトランジスタのブレークダウンを防止
するために2次的調整(secondary regu
lation)を有することが必要であることを理解す
るであろう。回路段1142,1144および1146
は与えられた用途の電流および面積の制約に応じて線形
および電圧倍化段の種々の組合わせとすることができる
ことが理解される。チャージポンプ1120のために
は、回路段1142,1144および1146はダイオ
ード1148をそれがブレークダウンするようにバイア
スするのに充分な電圧Vzを発生し、それによって基準
電圧Vzを発生することが必要である。
The voltage reference generation circuit 1140 includes an adjustment voltage doubler 1142 connected to the adjustment voltage multiplier 1144. The circuit stage 1144 is connected to a linear stage 1146. Circuit stage 1146 is connected to a current shunt regulating diode 1148, the diode 1148 is connected to a power supply voltage terminal labeled "V SS". V SS has a nominal value of zero volts, which is generally lower than V DD . The regulated voltage doubling stages 1142 and 1144 are used in a non-regulated manner. Thus, circuit stage 1142, like circuit stage 1144, doubles the voltage provided at its input. Similarly, the linear stage 1146 may also be
gulled). However, those skilled in the art will recognize that any one of these stages 1142, 1144 and 1146 may require a secondary adjustment to prevent the breakdown of the intrinsic transistor.
It will be appreciated that it is necessary to have Circuit stages 1142, 1144 and 1146
It can be appreciated that can be various combinations of linear and voltage doubling stages depending on the current and area constraints of a given application. For the charge pump 1120, the stages 1142, 1144 and 1146 need to generate a voltage Vz sufficient to bias the diode 1148 such that it breaks down, thereby generating a reference voltage Vz. is there.

【0073】線形段1150および1160はそれぞれ
「消去電圧」および「プログラム電圧2」を発生するた
めに使用される。回路段1150および1160は技術
的に良く知られたディクソン型(Dickson ty
pe)の線形チャージポンプである。
Linear stages 1150 and 1160 are used to generate “erase voltage” and “program voltage 2”, respectively. Circuit stages 1150 and 1160 are of the Dickson type, which is well known in the art.
pe) is a linear charge pump.

【0074】図13は、部分的ブロック図および部分的
回路図形式で電圧倍化段(voltage doubl
ing stage)1132を示す。電圧倍化段11
32は図12の他の電圧倍化段の1つとして使用できる
ことに注意を要する。電圧倍化段1132は容量128
2(C1),1292(C2)および1204(C
3)、P型トランジスタ1283,1284,128
5,1286,1293,1294,1295,129
6および1202、N型トランジスタ1287,129
7および1206、そしてレベルシフタ1270を含
む。容量C1は第1の電極および第2の電極を有する。
P型トランジスタ1283は“CK3”と名付けられた
信号を受けるための制御電極、第1の電流電極、容量C
1の第1の電極に接続された第2の電流電極、そしてそ
の第1の電流電極に接続されたN型バルク端子を有す
る。トランジスタ1284はCK7と名付けられた信号
を受けるよう接続された制御電極、第1の電流電極、容
量C1の第1の電極に接続された第2の電流電極、そし
てトランジスタ1283のバルク端子に接続されたN型
バルク端子を有する。P型トランジスタ1285はCK
6と名付けられた信号を受けるよう接続された制御電
極、トランジスタ1284の第2の電流電極に接続され
た第1の電流電極、“VIN”と名付けられた入力電圧
を受けるよう接続された第2の電流電極、そしてP型ト
ランジスタ1283のNバルク端子に接続されたNバル
ク端子を有する。P型トランジスタ1286はCK5と
名付けられた信号を受けるよう接続された制御電極、ト
ランジスタ1285の第2の電流電極に接続された第1
の電流電極、C1の第2の電極に接続された第2の電流
電極、そして入力電圧VINを受けるよう接続されたN
バルク端子を有する。トランジスタ1287はCK1と
名付けられた信号を受けるよう接続された制御電極、ト
ランジスタ1286の第2の電流電極に接続された第1
の電流電極、そして第1の電圧基準端子に接続された第
2の電流電極を有する。トランジスタ1294はCK8
と名付けられた信号を受けるよう接続された制御電極、
トランジスタ1284の第1の電流電極に接続された第
1の電流電極、第2の電流電極、そしてP型トランジス
タ1283のNバルク端子に接続されたNバルク端子を
有する。P型トランジスタ1295はトランジスタ12
86の制御電極に接続された制御電極、トランジスタ1
294の第2の電流電極に接続された第1の電流電極、
INを受けるよう接続された第2の電流電極、そして
トランジスタ1283のNバルク端子に接続されたNバ
ルク端子を有する。P型トランジスタ1296はトラン
ジスタ1285の制御電極に接続された制御電極、トラ
ンジスタ1295の第2の電流電極に接続された第1の
電流電極、第2の電流電極、そしてVINを受けるよう
接続されたNバルク端子を有する。トランジスタ129
7はCK2と名付けられた信号を受けるよう接続された
制御電極、トランジスタ1296の第2の電流電極に接
続された第1の電流電極、そして第1の電圧基準端子に
接続された第2の電流電極を有する。C2はトランジス
タ1294の第2の電流電極に接続された第1の電極、
そしてトランジスタ1296の第2の電流電極に接続さ
れた第2の電極を有する。トランジスタ1293はCK
4と名付けられたクロック信号を受けるよう接続された
制御ノード、トランジスタ1283の第1の電流電極に
接続された第1の電流電極、C2の第1の電流電極に接
続された第2の電流電極、そしてトランジスタ1283
のNバルク端子に接続されたNバルク端子を有する。
FIG. 13 shows, in partial block diagram and partial circuit diagram form, a voltage doubler (voltage double).
ing stage) 1132 is shown. Voltage doubling stage 11
Note that 32 can be used as one of the other voltage doubling stages of FIG. The voltage doubling stage 1132 has a capacity of 128
2 (C1), 1292 (C2) and 1204 (C
3), P-type transistors 1283, 1284, 128
5,1286,1293,1294,1295,129
6 and 1202, N-type transistors 1287 and 129
7 and 1206, and a level shifter 1270. The capacitor C1 has a first electrode and a second electrode.
A P-type transistor 1283 includes a control electrode for receiving a signal named “CK3”, a first current electrode, and a capacitor C.
A second current electrode connected to the first electrode; and an N-type bulk terminal connected to the first current electrode. Transistor 1284 is connected to a control electrode connected to receive a signal labeled CK7, a first current electrode, a second current electrode connected to the first electrode of capacitor C1, and a bulk terminal of transistor 1283. N-type bulk terminals. P-type transistor 1285 is CK
A control electrode connected to receive a signal labeled 6, a first current electrode connected to a second current electrode of transistor 1284, and a first electrode connected to receive an input voltage labeled "V IN ". It has two current electrodes and an N bulk terminal connected to the N bulk terminal of the P-type transistor 1283. P-type transistor 1286 has a control electrode connected to receive a signal labeled CK5, a first electrode connected to a second current electrode of transistor 1285.
Current electrode, a second current electrode connected to the second electrode of C1, and N connected to receive the input voltage VIN.
Has bulk terminals. Transistor 1287 has a control electrode connected to receive a signal labeled CK1 and a first electrode connected to a second current electrode of transistor 1286.
And a second current electrode connected to the first voltage reference terminal. The transistor 1294 is CK8
A control electrode connected to receive a signal named
It has a first current electrode connected to the first current electrode of the transistor 1284, a second current electrode, and an N bulk terminal connected to the N bulk terminal of the P-type transistor 1283. The P-type transistor 1295 is a transistor 12
The control electrode connected to the control electrode 86, the transistor 1
A first current electrode connected to the second current electrode of H.294;
It has a second current electrode connected to receive V IN , and an N bulk terminal connected to the N bulk terminal of transistor 1283. A P-type transistor 1296 is connected to a control electrode connected to the control electrode of transistor 1285, a first current electrode connected to a second current electrode of transistor 1295, a second current electrode, and connected to receive VIN . It has N bulk terminals. Transistor 129
7 is a control electrode connected to receive a signal labeled CK2, a first current electrode connected to a second current electrode of transistor 1296, and a second current connected to a first voltage reference terminal. It has electrodes. C2 is a first electrode connected to a second current electrode of transistor 1294;
And a second electrode connected to a second current electrode of the transistor 1296. The transistor 1293 is CK
A control node connected to receive the clock signal labeled 4; a first current electrode connected to the first current electrode of transistor 1283; a second current electrode connected to the first current electrode of C2. And transistor 1283
Have N bulk terminals connected to the N bulk terminals.

【0075】トランジスタ1202は第1の電圧基準端
子に接続された制御電極、トランジスタ1283の第1
の電流電極に接続された第1の電流電極、トランジスタ
1294の第1の電流電極に接続された第2の電流電
極、そしてトランジスタ1283のNバルク端子に接続
されたNバルク端子を有する。容量C3はトランジスタ
1202の第2の電流電極に接続されかつ「未調整出力
電圧(UNREGULATED OUTPUT VOL
TAGE)」と名付けられた信号をそこに提供する第1
の電極、および第1の電圧基準端子に接続された第2の
電圧を有する。トランジスタ1206は電圧Vzを受け
るよう接続された制御電極、C3の第1の電極に接続さ
れた第1の電流電極、そして「調整出力電圧(REGU
LATEDOUTPUT VOLTAGE)」と名付け
られた出力を提供するための第2の電流電極を有する。
レベルシフタ1270はトランジスタ1206の第1の
電流電極に接続され、VIN,φ1〜φ4を受け、かつ
信号CK3,CK4,CK5,CK6,CK7およびC
K8を生成する。
The transistor 1202 is a control electrode connected to the first voltage reference terminal.
A first current electrode connected to the first current electrode of the transistor 1294, a second current electrode connected to the first current electrode of the transistor 1294, and an N bulk terminal connected to the N bulk terminal of the transistor 1283. Capacitor C3 is connected to the second current electrode of transistor 1202 and “unregulated output voltage (UNREGULATED OUTPUT VOL)
TAGE) ".
And a second voltage connected to the first voltage reference terminal. Transistor 1206 has a control electrode connected to receive voltage Vz, a first current electrode connected to the first electrode of C3, and a "regulated output voltage (REGU).
(LATED OUTPUT VOLTAGE) ".
Level shifter 1270 is connected to the first current electrode of transistor 1206, receives VIN , φ1 to φ4, and receives signals CK3, CK4, CK5, CK6, CK7, and C
Generate K8.

【0076】動作においては、電圧基準回路1140は
基準電圧Vzを非線形段1130の電圧倍化段113
2,1134および1136の各々に提供する。Vzは
電圧基準を提供するのみであるから、回路1140によ
って最少量の電荷が提供される必要があるのみである。
非線形段1130は「プログラム電圧1」を提供し、か
つしたがって、外部負荷(図示せず)によって必要とさ
れる電荷を提供する。非線形段を使用することにより、
より薄い誘電体層を有する第1ステージの容量を半導体
装置の上に形成することができ、これはこれらの第1ス
テージにおける非常に低い電圧のためである。より薄い
誘電体は、後に図15を参照して説明するように、より
高いキャパシタンスを有する容量を可能にする。これは
より少ない半導体面積を使用したチャージポンプを可能
にする。
In operation, voltage reference circuit 1140 applies reference voltage Vz to voltage doubling stage 113 of nonlinear stage 1130.
2, 1134 and 1136. Since Vz only provides a voltage reference, only a minimal amount of charge need be provided by circuit 1140.
Non-linear stage 1130 provides "program voltage 1" and thus provides the charge required by an external load (not shown). By using a non-linear stage,
First stage capacitances with thinner dielectric layers can be formed over the semiconductor devices because of the very low voltage in these first stages. Thinner dielectrics allow capacitance with higher capacitance, as will be described later with reference to FIG. This allows a charge pump to use less semiconductor area.

【0077】図14は図13の電圧倍化段1132の動
作を理解する上で有用な信号のタイミング図を示す。図
14は図13の調整電圧倍化段1132の動作を制御す
る信号φ1〜φ4およびCK1〜CK8のタイミング関
係を示している。図13と組合せて図14を考察する
と、各々のクロック信号はクロックサイクルの特定の時
間、または部分、の間アクティブであるかあるいはイン
アクティブである。クロックサイクルの各部分はt1,
t2,t3およびt4として参照される。CK1はt1
およびt2の間にアクティブハイである。CK4はt1
の間アクティブローである。CK6はt1の間アクティ
ブローである。CK8はt1の間アクティブローであ
る。CK2は期間t3およびt4の間アクティブハイで
あり、CK3はt3の間アクティブローである。CK5
はt3の間アクティブローである。CK7はt3の間ア
クティブローである。図14の矢印はt2またはt4の
間に実質的に同じ時間に、しかしながら実際には実質的
に同じ時間に生じる他のエッジに続いて、エッジが発生
することを示していることに注意を要する。例えば、時
間t2のCK4の立上がりエッジは時間t2の間のCK
6の立上がりエッジの後に発生する。これは、結果的に
CK6によって制御されるトランジスタがCK4信号が
インアクティブになる前に遷移することを保証する。C
K1およびCK2はそれぞれ時間t2およびt4の終わ
りでアクティブローに遷移する。図14のタイミングは
前記容量1282および1292が入力信号によって交
互に充電されるようにし、一方トランジスタ1206を
通して「調整された出力電圧」を提供できるようにす
る。
FIG. 14 shows a signal timing diagram useful in understanding the operation of the voltage doubler stage 1132 of FIG. FIG. 14 shows the timing relationship between signals φ1 to φ4 and CK1 to CK8 for controlling the operation of the adjustment voltage doubler 1132 in FIG. Considering FIG. 14 in combination with FIG. 13, each clock signal is active or inactive during a particular time or portion of a clock cycle. Each part of the clock cycle is t1,
Referenced as t2, t3 and t4. CK1 is t1
And active high during t2. CK4 is t1
Active low during CK6 is active low during t1. CK8 is active low during t1. CK2 is active high during periods t3 and t4, and CK3 is active low during t3. CK5
Is active low during t3. CK7 is active low during t3. Note that the arrow in FIG. 14 indicates that an edge occurs at t2 or t4 at substantially the same time, but actually follows another edge that occurs at substantially the same time. . For example, the rising edge of CK4 at time t2 is CK4 during time t2.
Occurs after the sixth rising edge. This ensures that the transistor controlled by CK6 transitions before the CK4 signal goes inactive. C
K1 and CK2 transition to active low at the end of times t2 and t4, respectively. The timing of FIG. 14 allows the capacitors 1282 and 1292 to be charged alternately by the input signal, while providing a “regulated output voltage” through transistor 1206.

【0078】t1の間に、いったん定常状態が得られる
と、容量C1が充電され、一方容量C2が放電される。
容量C1の充電はトランジスタ1285および1287
がアクティブにドライブされるため容易に可能であり、
一方トランジスタ1284,1286および1283は
インアクティブにドライブされる。これは容量C1をV
INおよび前記第1の電圧基準の間に接続し、一方容量
C1を回路1132の残りの部分から隔離する。その結
果、電荷はそれが電圧VINに充電されるまで、あるい
はそのサイクルが終了するまでC1に流れ込む。t3の
間に、容量C2が同様の方法でVINに充電される。
Once a steady state is obtained during t1, capacitor C1 is charged while capacitor C2 is discharged.
The capacitor C1 is charged by the transistors 1285 and 1287
Is easily driven because it is actively driven,
On the other hand, transistors 1284, 1286 and 1283 are driven inactive. This means that the capacitance C1 is V
Connected between IN and the first voltage reference, while isolating capacitance C1 from the rest of circuit 1132. As a result, charge flows into C1 until it is charged to voltage VIN or the cycle ends. During t3, capacitance C2 is charged to VIN in a similar manner.

【0079】t1の間に、C2は前記「未調整出力電
圧」を生成するのに必要な2倍にされた電圧を発生して
いる。これはトランジスタ1293,1296および1
294がアクティブにドライブされ、一方トランジスタ
1297,1295,1284,1286がインアクテ
ィブにドライブされることによって可能となる。これは
C2を「未調整出力電圧」端子とVINとの間に接続
し、一方容量C2を回路1132の残りから分離する。
未調整出力電圧を表す、トランジスタ1294の第1の
電極に生成される電圧はC2に渡る電圧とVINの加算
したものである。前に述べたように、C2に渡る電圧は
ほぼVINであり、したがって2倍、または倍化され
た、VINを生成する。前記未調整出力電圧は実質的に
一定である信号Vzによってバイアスされるトランジス
タ1206によって調整されて「調整された出力電圧」
を提供する。t3の間に、容量C1はVINと出力端子
との間に同様の方法で接続される。
During t1, C2 is generating the doubled voltage required to generate the "unregulated output voltage". This is because transistors 1293, 1296 and 1
294 is driven active while transistors 1297, 1295, 1284, and 1286 are driven inactive. This connects C2 between the "unregulated output voltage" terminal and VIN , while isolating capacitance C2 from the rest of circuit 1132.
The voltage generated at the first electrode of transistor 1294, representing the unregulated output voltage, is the sum of the voltage across C2 and VIN . As mentioned earlier, the voltage across C2 is approximately VIN , thus producing a doubled or doubled VIN . The unregulated output voltage is regulated by a transistor 1206 biased by a substantially constant signal Vz to provide a "regulated output voltage."
I will provide a. During t3, the capacitor C1 is connected in a similar manner between VIN and the output terminal.

【0080】時間t2の間に、電荷がトランジスタ12
86および1287に共通の電極において注入されるの
を防止するため、トランジスタ1287をアクティブ状
態に保持することが必要である。これは前記電極がグラ
ンドに保持されることを保証し、それによって前記電極
によって表されるドレイン−基板接合が順方向バイアス
されないことを保証する。例えば、トランジスタ128
4,1285および1286がトランジスタ1287が
インアクティブになる前に完全に遷移することを保証す
ることによって、基板接合の順方向バイアスの可能性が
避けられる。同様に、トランジスタ1294,1295
および1296が時間t4の間に遷移している間に、ト
ランジスタ1297はアクティブに保持されてトランジ
スタ1296および1297に共通のノードにおいて同
じ影響を避けることが保証される。
During the time t2, the electric charge is
It is necessary to keep transistor 1287 active to prevent injection at the common electrode of 86 and 1287. This ensures that the electrode is held at ground, thereby ensuring that the drain-substrate junction represented by the electrode is not forward biased. For example, the transistor 128
By ensuring that 4,1285 and 1286 transition completely before transistor 1287 becomes inactive, the possibility of forward biasing the substrate junction is avoided. Similarly, transistors 1294, 1295
And 1296 are transitioning during time t4, ensuring that transistor 1297 is held active to avoid the same effect at a node common to transistors 1296 and 1297.

【0081】トランジスタ1283,1284,128
5,1293,1294,1295および1202は共
通のNバルク端子を有する。本発明の一実施形態に係わ
るNバルク端子は実際にはNウェルである。このNウェ
ルは時間t3およびt1の間にアクティブであるそれぞ
れトランジスタ1283および1293を通して「未調
整出力電圧」に充電される。トランジスタ1202はN
ウェル電圧が「調整された出力電圧」より大幅に上昇せ
ずかつ長い期間の間そこにとどまっていることを保証す
るために使用される弱いトランジスタである。例えば、
スタートアップに際して、あるいは出力ロードがチャー
ジポンプの出力に加えられた時、Nウェルが「未調整出
力電圧」よりもかなり上の電圧に充電される状況が存在
する可能性がある。そのような電圧差はMOSトランジ
スタがそうでない場合よりも導通しにくくする。もし持
続されればそのような状態はポンプの総合的な出力を低
減することになる。そのため、トランジスタ1202は
いずれの電圧差も単に過渡的な性質のものであることを
保証する。Nバルクを「未調整出力電圧」にドライブ
し、それがそれぞれのサイクルに充電および放電させな
いようにすることにより、前記ウェルに関連する容量寄
生によって何等の電荷も失われないため高い効率を得る
ことができる。
Transistors 1283, 1284, 128
5,1293, 1294, 1295 and 1202 have a common N bulk terminal. The N bulk terminal according to one embodiment of the present invention is actually an N well. This N-well is charged to the "unregulated output voltage" through transistors 1283 and 1293, respectively, which are active during times t3 and t1. The transistor 1202 is N
A weak transistor used to ensure that the well voltage does not rise significantly above the "regulated output voltage" and remains there for a long period of time. For example,
At startup, or when an output load is applied to the output of the charge pump, there may be situations where the N-well is charged to a voltage well above the "unregulated output voltage". Such a voltage difference makes the MOS transistor less conductive than otherwise. If sustained, such a condition would reduce the overall output of the pump. Thus, transistor 1202 ensures that any voltage differences are merely transient in nature. By driving the N-bulk to an "unregulated output voltage" so that it does not charge and discharge each cycle, gaining high efficiency because no charge is lost due to capacitive parasitics associated with the well Can be.

【0082】時間t2およびt4の間に、CK4が遷移
しかつCK1が遷移しない期間となることが可能であ
る。この時間の間に、「調整された出力電圧」はその電
圧を容量C1またはC2から受けることは可能ではな
く、したがって、容量C3はこの期間の間のギャップを
橋渡しする(bridge)ために必要であり、かつ時
間t2およびt4の間にレベルシフタ1270によって
必要とされる電荷を供給する。一般に、t2によって表
される時間はt1よりもずっと小さいため、容量C3は
容量C1およびC2よりもずっと小さくなるであろう。
同様に、C3は時間t4の間に必要な電圧を提供する。
Between times t2 and t4, there can be a period in which CK4 transitions and CK1 does not transition. During this time, the "regulated output voltage" cannot receive that voltage from the capacitors C1 or C2, and thus the capacitor C3 is needed to bridge the gap during this period. And supply the charge required by the level shifter 1270 between times t2 and t4. In general, since the time represented by t2 is much smaller than t1, capacitance C3 will be much smaller than capacitances C1 and C2.
Similarly, C3 provides the required voltage during time t4.

【0083】レベルシフタ1270は図14に示される
ように信号φ1〜φ4を受ける。φ1は時間t1の間に
アクティブ信号を表す。信号φ2は時間t2の間アクテ
ィブな信号を表す。信号φ3は時間t3の間アクティブ
期間を表す。信号φ4は時間t4の間アクティブな信号
を表す。これらの信号は組み合わされてCK1〜CK8
のための適切なアクティブ信号およびインアクティブ信
号を発生する。CK1およびCK2はゼロまたはグラン
ドのインアクティブロー電圧を有し、かつVDDのアク
ティブハイの電圧基準を有する。CK3〜CK8は、ア
クティブであってもあるいはインアクティブであって
も、ゼロまたはグランドに等しいロー信号を有し、一方
ハイ状態は、アクティブであってもあるいはインアクテ
ィブであっても容量C3の第1の電極に現れる「未調整
出力電圧」に等しい。さらに、CK1およびCK2はそ
れぞれ信号φ1およびφ2そして信号φ3およびφ4を
組合せることによって発生される。したがって、レベル
シフタは図12のチャージポンプ1120内の回路段を
ドライブするのに必要な適切な電圧レベルを印加する。
Level shifter 1270 receives signals φ1 to φ4 as shown in FIG. φ1 represents the active signal during time t1. Signal φ2 represents a signal active during time t2. Signal φ3 represents an active period during time t3. Signal φ4 represents a signal active during time t4. These signals are combined to form CK1-CK8
Generate appropriate active and inactive signals for CK1 and CK2 have an inactive low voltage of zero or ground, and have an active high voltage reference of VDD . CK3 to CK8, whether active or inactive, have a low signal equal to zero or ground, while a high state indicates whether the capacitance C3 is active or inactive. Equal to the "unregulated output voltage" appearing at one electrode. Further, CK1 and CK2 are generated by combining signals φ1 and φ2 and signals φ3 and φ4, respectively. Accordingly, the level shifter applies the appropriate voltage levels necessary to drive the circuit stages in charge pump 1120 of FIG.

【0084】図12に戻ると、回路段1142および1
144は図13の調整された電圧倍化段回路を使用して
実施される。しかしながら、ブロック1144はディク
ソン型(Dickson type)回路段1146を
ドライブするために2つの信号、φ5およびφ6、をド
ライブするよう示されている。ディクソン回路段114
6の要求のため、信号φ5およびφ6は実質的に回路段
1144のバイアスまたは出力電圧に等しくなければな
らない。この条件が適合すると、3つの内部回路段を有
する、ディクソン回路段1146はその入力電圧の4倍
程度の出力電圧を提供できるが、いずれの場合も、ダイ
オード1148のブレークダウン電圧に制限される。
Returning to FIG. 12, circuit stages 1142 and 1
144 is implemented using the regulated voltage doubler circuit of FIG. However, block 1144 is shown to drive two signals, φ5 and φ6, to drive Dickson type circuit stage 1146. Dickson circuit stage 114
Due to the requirement of 6, the signals φ5 and φ6 must be substantially equal to the bias or output voltage of the circuit stage 1144. If this condition is met, the Dickson circuit stage 1146, which has three internal circuit stages, can provide an output voltage on the order of four times its input voltage, but in each case is limited to the breakdown voltage of the diode 1148.

【0085】非線形段1130の回路段1132,11
34および1136は図13の調整された電圧倍化段回
路1132を使用する。これらの場合のいずれにおいて
も、調整電圧Vzはいずれの回路段によって発生される
電圧をも5ボルトに制限する。非線形段1130の最終
段は付加的なフェーズ信号φA,φB,φCおよびφD
を提供する。これらの信号は「調整された出力電圧」ノ
ードおよびグランドの間に接続された2つのNおよびP
トランジスタ対(図示せず)を使用して回路1132か
ら発生される。タイミングは図14のタイミング信号に
よって制御される。NおよびPトランジスタのどの対が
選択されるかは実際には「プログラム/消去制御」信号
によって制御される。選択されたNおよびPトランジス
タ対はディクソン型チャージポンプ1150および11
60が動作できるようにするのに必要な相補出力信号を
発生する。回路段1150および回路段1160の動作
は1つの回路段のみが任意の与えられた時間にドライブ
される点でお互いに排他的であることが注目されるべき
である。
Circuit stages 1132 and 11 of nonlinear stage 1130
34 and 1136 use the regulated voltage doubling stage circuit 1132 of FIG. In each of these cases, the regulation voltage Vz limits the voltage generated by any circuit stage to 5 volts. The final stage of the non-linear stage 1130 includes additional phase signals φA, φB, φC and φD.
I will provide a. These signals are two N and P connected between the "regulated output voltage" node and ground.
Generated from circuit 1132 using a transistor pair (not shown). The timing is controlled by the timing signal of FIG. Which pair of N and P transistors is selected is actually controlled by a "program / erase control" signal. The selected N and P transistor pairs are Dickson charge pumps 1150 and 11
60 generates the necessary complementary output signals to enable operation. It should be noted that the operation of circuit stages 1150 and 1160 are mutually exclusive in that only one circuit stage is driven at any given time.

【0086】調整されたに電圧倍化段1132,113
4,1136,1142および1148の各々に対する
C1およびC2のための容量値を推定または計算するた
めに、以下の式を使用することができる。
The regulated voltage doubling stages 1132 and 113
To estimate or calculate the capacitance value for C1 and C2 for each of 4,1136, 1142 and 1148, the following equation can be used.

【数1】Q=Iout/Freq## EQU1 ## Q = Iout / Freq

【数2】V(n)=VDD (Vout/VDD**
(n/N)
V (n) = V DD * (Vout / V DD ) **
(N / N)

【数3】Vc(n)=2V(n−1)−V(n)Vc (n) = 2 * V (n-1) -V (n)

【数4】C(n)=QE12((2**(N−n))
(eff**(n−1−N)))/Vc(n)
## EQU4 ## C (n) = QE12 * ((2 ** (N-n))
* (Eff ** (n-1-N))) / Vc (n)

【数5】Ctotal(N)=(n=1からNまでのす
べてのC(n)の合計) この場合、VDDは電源電圧であり、Nはチャージポン
プにおける回路段の数であり、Ioutは所望の出力電
流であり、Voutは所望の出力電圧であり、effは
回路の効率であり、Freqはチャージポンプがスイッ
チングしている周波数である。
Ctotal (N) = (sum of all C (n) from n = 1 to N) where VDD is the power supply voltage, N is the number of circuit stages in the charge pump and Iout Is the desired output current, Vout is the desired output voltage, eff is the efficiency of the circuit, and Freq is the frequency at which the charge pump is switching.

【0087】数式1はチャージポンプ出力において得ら
れる電荷の量を示す。数式2は回路段が一様なステージ
間電圧利得を生じるような寸法とされている場合のある
与えられた回路段nの出力における電圧を示す。数式3
はC1またはC2のような容量の充電および放電を含
む、ある与えられた回路段の容量にわたるかつポンプサ
イクルの間における電圧の変化を示す。数式4はある回
路段のかつピコファラッドで示されたチャージポンプの
合計の容量を示す。値C(n)はC1およびC2の容量
の合計である。一般に、C1およびC2は実質的に同じ
である。例えば、1.8ボルトのVDDおよび1マイク
ロアンペアの出力電流および4.5ボルトの要求出力電
圧を必要とし、1メガヘルツのクロック信号および98
%の回路効率を有する3段のチャージポンプに対し、第
1の回路段に対する容量値は出力電流のマイクロアンペ
アあたり3.7ピコファラッドである。回路段2は出力
電流のマイクロアンペアあたり1.3ピコファラッドの
容量要求を有し、一方回路段3は出力電流のマイクロア
ンペアあたり0.5ピコファラッドの容量要求を有す
る。これはC1およびC2の組み合わされたキャパシタ
ンスに対して必要な容量値である。
Equation 1 shows the amount of charge obtained at the output of the charge pump. Equation 2 shows the voltage at the output of a given circuit stage n, where the circuit stages may be dimensioned to produce a uniform interstage voltage gain. Equation 3
Indicates the change in voltage across a given circuit stage capacitance and during a pump cycle, including the charging and discharging of a capacitance such as C1 or C2. Equation 4 shows the total capacity of the charge pump in a circuit stage and indicated in picofarads. The value C (n) is the sum of the capacities of C1 and C2. Generally, C1 and C2 are substantially the same. For example, it requires 1.8 volts of VDD and 1 microamp of output current and 4.5 volts of required output voltage, 1 megahertz clock signal and 98
For a three stage charge pump with a% circuit efficiency, the capacitance value for the first stage is 3.7 picofarads per microamp of output current. Circuit stage 2 has a capacity requirement of 1.3 picofarads per microamp of output current, while circuit stage 3 has a capacity requirement of 0.5 picofarads per microamp of output current. This is the required capacitance value for the combined capacitance of C1 and C2.

【0088】上に述べたような選択された容量値は本発
明の非線形チャージポンプを使用する利点を示してい
る。回路段1(ステージ1)の容量は組み合わされた回
路段2(ステージ2)または回路段3(ステージ3)に
おいて要求される容量よりも遥かに大きい。この関係は
図15に示されており、同図はグラフ形式で図12のチ
ャージポンプ1120の各回路段に関連する容量を示し
ている。前記利点は第1の回路段の動作電圧が第2およ
び第3の回路段のものより遥かに低く、それによって容
量C1の形成においてより薄い誘電体層が使用できるこ
とである。例えば、本発明の1実施形態では、容量C1
の誘電体層はビットセルにおいて使用されるトンネル酸
化物誘電体と同じ厚さとすることができる。これは回路
段C2およびC3において要求される厚膜誘電体を使用
するものよりも、それらに関連する大きな電圧のため、
ずっと小さな表面積を使用して容量を形成できるように
する。
The selected capacitance values as described above illustrate the advantages of using the non-linear charge pump of the present invention. The capacitance of circuit stage 1 (stage 1) is much larger than the capacitance required in the combined circuit stage 2 (stage 2) or circuit stage 3 (stage 3). This relationship is illustrated in FIG. 15, which shows, in graphical form, the capacitance associated with each circuit stage of the charge pump 1120 of FIG. The advantage is that the operating voltage of the first circuit stage is much lower than that of the second and third circuit stages, so that a thinner dielectric layer can be used in the formation of the capacitor C1. For example, in one embodiment of the present invention, the capacitance C1
May be the same thickness as the tunnel oxide dielectric used in the bit cell. This is due to the higher voltage associated therewith than using thick film dielectrics required in circuit stages C2 and C3.
Allow the volume to be formed using a much smaller surface area.

【0089】本発明が好ましい実施形態に関して説明さ
れたが、当業者には本発明が数多くの方法で変更できか
つ特に上に述べかつ説明したもの以外の数多くの実施形
態を取り得ることは明らかであろう。例えば、メモリセ
ルをプログラムするために他の電圧レベルを使用するこ
とができ、あるいは制御回路によって異なる数の制御ゲ
ートを制御することができる。従って、添付の特許請求
の範囲により本発明の真の精神および範囲内に入る本発
明のすべての変更をカバーすることを意図している。
Although the present invention has been described in terms of a preferred embodiment, it will be apparent to one skilled in the art that the present invention can be modified in many ways and can take many other embodiments than those specifically described and described above. There will be. For example, other voltage levels can be used to program a memory cell, or a different number of control gates can be controlled by a control circuit. It is therefore intended by the appended claims to cover all modifications of the invention that fall within the true spirit and scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】メモリアレイを示す電気回路図である。FIG. 1 is an electric circuit diagram showing a memory array.

【図2】本発明と共に使用することができるメモリセル
の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a memory cell that can be used with the present invention.

【図3】本発明に従ってメモリアレイを動作させるため
の方法を示す説明図である。
FIG. 3 is an illustration showing a method for operating a memory array according to the present invention.

【図4】本発明に係わるメモリモジュールを部分的ブロ
ック図および部分的平面図形式で示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a memory module according to the present invention in the form of a partial block diagram and a partial plan view.

【図5】図4のメモリモジュールの読み出しに関連する
デコードおよびセンスアンプ部を部分的にブロック図、
部分的論理図、および部分的回路図形式で示す説明図で
ある。
FIG. 5 is a block diagram partially showing a decode and sense amplifier unit related to reading of the memory module of FIG. 4;
FIG. 3 is an explanatory diagram shown in a partial logic diagram and a partial circuit diagram format.

【図6】導通および非導通メモリセルの双方の読出しサ
イクルに関連する種々の信号を示すタイミング図であ
る。
FIG. 6 is a timing diagram illustrating various signals associated with a read cycle for both conductive and non-conductive memory cells.

【図7】図4のメモリモジュールにおいて使用するため
のプログラミング用ドライバを示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a programming driver for use in the memory module of FIG. 4;

【図8】図9と組合せて、図5および図7に関連して示
される回路の部分を構成するために使用できる回路を部
分的論理図および部分的回路図形式で示す電気回路図で
ある。
8 is an electrical schematic showing in partial logic and partial schematic form a circuit that can be used in combination with FIG. 9 to form part of the circuit shown in connection with FIGS. 5 and 7; .

【図9】図8と組合せて、図5および図7を参照して示
す回路の部分を実施するために使用できる回路を部分的
論理図および部分的回路図形式で示す電気回路図であ
る。
FIG. 9 is an electrical schematic showing in partial logic diagram and partial schematic form a circuit that can be used in combination with FIG. 8 to implement the portions of the circuit shown with reference to FIGS. 5 and 7;

【図10】本発明に係わる制御ゲートドライバ回路を部
分的ブロック図、部分的論理図、および部分的回路図形
式で示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a control gate driver circuit according to the present invention in the form of a partial block diagram, a partial logic diagram, and a partial circuit diagram.

【図11】図10のパルス回路の一部を実施するために
使用できる特定の回路を示す電気回路図である。
FIG. 11 is an electrical schematic showing a particular circuit that can be used to implement a portion of the pulse circuit of FIG.

【図12】本発明に従って図10の制御ゲートドライバ
回路のための供給電圧を発生するために使用されるチャ
ージポンプを部分的ブロック図および部分的回路図形式
で示す説明図である。
FIG. 12 is an illustration showing, in partial block diagram and partial schematic form, a charge pump used to generate a supply voltage for the control gate driver circuit of FIG. 10 in accordance with the present invention.

【図13】図12の電圧倍化段の1つを部分的ブロック
図および部分的回路図形式で示す説明図である。
FIG. 13 is an illustration showing one of the voltage doubling stages of FIG. 12 in partial block diagram and partial circuit diagram form.

【図14】図13の電圧倍化段の動作を理解する上で有
用な信号のタイミング図である。
FIG. 14 is a timing diagram of signals useful for understanding the operation of the voltage doubler of FIG. 13;

【図15】図12のチャージポンプの各々の回路段に関
連する容量をグラフ形式で示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing, in a graph form, capacitance associated with each circuit stage of the charge pump of FIG. 12;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

25 メモリアレイ 10 選択メモリセル 30 非選択メモリセル 22 アイソレーション用トランジスタ 23 フローティングゲートトランジスタ 400 メモリモジュール 410 制御およびプリデコード部 420,460 低電圧ワードデコード部 430,470 高電圧ワードデコード部 432,472 高電圧プリデコード部 440,480 ビットセルアレイ 450 センスアンプ部 500 デコードおよびセンスアンプ部 510,520 デコード論理部 542,544,562,564 P型MOSトランジ
スタ 546,566 インバータ 548,550,568,570 電流源 530 電圧比較器 512,513 N型MOSトランジスタ 515 選択回路 511 しきい値電圧発生器 517,518 伝送ゲート 522,523 N型MOSトランジスタ 521 しきい値電圧発生器 525 選択回路 527,528 伝送ゲート 700 プログラミング用ドライバ 710 プログラムドライバ 720,760 デコーダ 740,780 フォーシング回路 730,770 アイソレーション回路 750 バランス型ラッチ 900 制御ゲートドライバ回路 910 アイソレーション回路/レベルシフタ 912 電圧基準スイッチ 925 932,934,936 P型MOSトランジ
スタ 920 バイアス回路 914 消去電源 916 正のプログラム電源 930 負のプログラム電源 940 パルス回路 950 高電圧ローデコーダ 1120 チャージポンプ 1130 非線形段 1140 基準電圧発生段 1150,1160 線形段
25 Memory array 10 Selected memory cell 30 Non-selected memory cell 22 Isolation transistor 23 Floating gate transistor 400 Memory module 410 Control and predecode section 420,460 Low voltage word decode section 430,470 High voltage word decode section 432,472 High Voltage predecoder 440, 480 Bit cell array 450 Sense amplifier 500 Decode and sense amplifier 510, 520 Decode logic 542, 544, 562, 564 P-type MOS transistor 546, 566 Inverter 548, 550, 568, 570 Current source 530 Voltage comparator 512, 513 N-type MOS transistor 515 Selection circuit 511 Threshold voltage generator 517, 518 Transmission gate 522, 523 N MOS transistor 521 Threshold voltage generator 525 Selection circuit 527,528 Transmission gate 700 Programming driver 710 Program driver 720,760 Decoder 740,780 Forcing circuit 730,770 Isolation circuit 750 Balanced latch 900 Control gate driver circuit 910 Isolation circuit / level shifter 912 Voltage reference switch 925 923, 934, 936 P-type MOS transistor 920 Bias circuit 914 Erase power supply 916 Positive program power supply 930 Negative program power supply 940 Pulse circuit 950 High voltage low decoder 1120 Charge pump 1130 Non-linear stage 1140 Reference voltage generation stage 1150, 1160 Linear stage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヤンミン・スー アメリカ合衆国テキサス州78613、シーダ ー・パーク、ウィッポーウィル・ドライブ 1310 (72)発明者 クオ−チュン・チャン アメリカ合衆国テキサス州78739、オース チン、トラクター・レーン 11219 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yanmin Suu 1310, Cedar Park, Whippo Will Drive, Texas, 13613, U.S.A.・ Lane 11219

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チャージポンプ(1120)であって、 対応する基準電圧を提供するための少なくとも1つの出
力端子を有する電圧基準発生回路(1140)、 電源電圧端子に接続された電圧入力端子、前記電圧基準
発生回路に結合され第1の基準電圧を受けるための基準
入力端子、および第1の調整された電圧を提供するため
の電圧出力端子を有し、かつ前記電圧入力端子の電圧を
倍化して前記第1の調整された電圧を提供するために使
用される第1の容量(1282,1292)を有する第
1の調整された電圧倍化チャージポンプ段(113
2)、そして前記第1の調整された電圧倍化チャージポ
ンプ段(1132)の前記電圧出力端子に接続された電
圧入力端子、前記電圧基準発生回路に結合され第2の基
準電圧を受けるための基準入力端子、および第2の調整
された電圧を提供するための出力端子を有し、かつ前記
電圧入力端子における電圧を倍化して前記第1の調整さ
れた電圧を提供するために使用される第2の容量(12
82,1292)を有する第2の調整された電圧倍化チ
ャージポンプ段(1134)、 を具備し、前記第1の容量は前記第2の容量よりも薄い
酸化物を使用して形成され、回路面積を節約することを
特徴とするチャージポンプ(1120)。
1. A charge pump (1120), comprising: a voltage reference generation circuit (1140) having at least one output terminal for providing a corresponding reference voltage; a voltage input terminal connected to a power supply voltage terminal; A reference input terminal coupled to a voltage reference generation circuit for receiving a first reference voltage, and a voltage output terminal for providing a first regulated voltage, and doubling the voltage at the voltage input terminal A first regulated voltage doubler charge pump stage (113) having a first capacitance (1282, 1292) used to provide said first regulated voltage
2) and a voltage input terminal connected to the voltage output terminal of the first regulated voltage doubling charge pump stage (1132), coupled to the voltage reference generation circuit for receiving a second reference voltage. A reference input terminal, and an output terminal for providing a second regulated voltage, and used to double the voltage at the voltage input terminal to provide the first regulated voltage. The second capacity (12
82, 1292) having a second regulated voltage doubler charge pump stage (1134), wherein the first capacitor is formed using an oxide thinner than the second capacitor, and A charge pump (1120) for saving area.
【請求項2】 消去可能なプログラム可能な不揮発性メ
モリセルの制御ゲートにその読出しモードの間に所定の
電圧を提供するよう構成された制御ゲートドライバ回路
(900)であって、 第1の電圧基準端子に結合されたゲート電極、第1の電
流電極、前記制御ゲートに結合された第2の電流電極、
および前記第1の電流電極に結合されたバルク電極を有
する所定の導電型のパストランジスタ(936)、そし
て前記パストランジスタの第1の電流電極に結合された
出力端子を有するバイアス回路(920)であって、該
バイアス回路は前記出力端子に所定の電圧を発生し、前
記所定の電圧は前記パストランジスタ(936)のしき
い値電圧とある増分電圧を加えたものに実質的に等しい
もの、 を具備することを特徴とする制御ゲートドライバ回路
(900)。
2. A control gate driver circuit (900) configured to provide a predetermined voltage to a control gate of an erasable programmable non-volatile memory cell during its read mode, comprising: a first voltage; A gate electrode coupled to the reference terminal, a first current electrode, a second current electrode coupled to the control gate,
And a predetermined conductivity type pass transistor (936) having a bulk electrode coupled to the first current electrode, and a bias circuit (920) having an output terminal coupled to the first current electrode of the pass transistor. Wherein the bias circuit generates a predetermined voltage at the output terminal, the predetermined voltage being substantially equal to a threshold voltage of the pass transistor (936) plus a certain incremental voltage; A control gate driver circuit (900), comprising:
【請求項3】 消去可能かつプログラム可能な不揮発性
メモリセルの制御ゲートにそのプログラムモードの間に
所定の電圧を提供するよう構成された制御ゲートドライ
バ回路(900)であって、 第1のプログラミング電圧を提供するための基準端子を
有する第1のプログラム電圧源(930)、 制御電極、前記基準端子に結合された第1の電流電極、
および前記制御ゲートをドライブするための第2の電流
電極を有する所定の導電型の第1のパストランジスタ
(932,934)、 前記第1のパストランジスタ(932,934)の制御
電極に結合されたパルス出力端子、およびデータ入力を
有し、少なくとも1つのデータ信号を受けるためのパル
ス回路(940)であって、該パルス回路(940)は
前記パルス出力端子における前記少なくとも1つのデー
タ信号のパルス化された表現を提供するもの、そしてア
ドレス信号を受けるためのアドレス入力、および前記パ
ルス回路(940)のデータ入力に結合されたデコード
出力を有するデコーダ(950)であって、該デコーダ
(950)はプログラムモードの間に前記アドレス入力
をデコードするもの、 を具備することを特徴とする制御ゲートドライバ回路
(900)。
3. A control gate driver circuit (900) configured to provide a predetermined voltage to a control gate of an erasable and programmable non-volatile memory cell during its program mode, the control gate driver circuit comprising: A first program voltage source (930) having a reference terminal for providing a voltage, a control electrode, a first current electrode coupled to the reference terminal,
A first pass transistor of a predetermined conductivity type having a second current electrode for driving the control gate, and coupled to a control electrode of the first pass transistor. A pulse circuit (940) having a pulse output terminal and a data input for receiving at least one data signal, the pulse circuit (940) pulsing the at least one data signal at the pulse output terminal. A decoder (950) having an address input for receiving an address signal, and a decode output coupled to a data input of the pulse circuit (940), the decoder (950) comprising: Decoding the address input during a program mode. Your gate driver circuit (900).
【請求項4】 前記所定の電圧は以下のチャージポンプ
(1120)、すなわち、 電源電圧端子に接続された電圧入力端子、および調整さ
れた電圧を提供するための電圧出力端子を有する非線形
段(1130)、であって、該非線形段(1130)は
複数の直列的に結合された調整電圧倍化段(1132,
1134,1136)を備えたもの、そして前記非線形
段(1130)の前記電圧出力端子に接続それた電圧入
力端子、および前記所定の電圧を提供するための出力端
子を有する線形段(1150)、を具備するチャージポ
ンプ(1120)、 によって発生されることを特徴とする請求項3に記載の
制御ゲートドライバ回路(900)。
4. The method of claim 1, wherein the predetermined voltage is a charge pump (1120), a non-linear stage (1130) having a voltage input terminal connected to a power supply voltage terminal, and a voltage output terminal for providing a regulated voltage. ) Wherein the non-linear stage (1130) comprises a plurality of serially coupled regulated voltage doubling stages (1132,
1134) and a linear stage (1150) having a voltage input terminal connected to the voltage output terminal of the non-linear stage (1130) and an output terminal for providing the predetermined voltage. The control gate driver circuit (900) of claim 3, wherein the control gate driver circuit (900) is generated by a charge pump (1120).
【請求項5】 制御ゲート電圧を消去可能かつプログラ
ム可能な不揮発性メモリセルの制御ゲートに提供するた
めの制御ゲート電圧端子を有する制御ゲートドライバ回
路(900)であって、 読出し電圧端子(962)、 消去電圧端子(914)、 プログラム選択電圧端子(916)、 プログラム非選択電圧端子(964)、 アドレスおよび制御信号を受け、かつ前記読出し電圧端
子、前記消去電圧端子、および前記プログラム非選択電
圧端子に結合され、かつ第1の電圧出力を有する第1の
デコード部(910)であって、該第1のデコード部
(910)はメモリセルの制御ゲートに関連し、前記デ
コード部は前記アドレスおよび制御信号に基づき複数の
モードをサポートし、該モードは、 前記メモリセルが選択されかつ前記制御信号が消去モー
ドを示している場合に前記第1のデコード部が前記消去
電圧端子を前記第1の電圧出力に結合する消去モード、 前記メモリセルが選択されかつ前記制御信号が消去モー
ドを示している場合に前記第1のデコード部(910)
が前記読出し電圧端子を前記第1の電圧出力に結合する
プログラム選択モード、 前記メモリセルが選択されずかつ前記制御信号が消去モ
ードを示している場合に前記第1のデコード部(91
0)が前記プログラム選択電圧端子を前記第1の電圧出
力に結合するプログラム非選択モード、 前記制御信号が読出しを示している場合に前記第1のデ
コード部(910)が前記読出し電圧端子を前記第1の
電圧端子に結合する読出しモード、を含むもの、 アドレスおよび制御信号を受け、かつ前記プログラム電
圧端子に結合され、かつ第2の電圧出力を有する第2の
デコード部(950)であって、前記第1のデコード部
は前記メモリセルの制御ゲートに関連し、前記第2のデ
コード部は前記メモリセルが選択されかつ前記制御信号
がプログラムモードを示している場合に前記プログラム
電圧を前記第2の電圧出力に提供するもの、 第1の電圧基準に結合された制御電極、前記第1の電圧
出力に結合された第1の電流電極、前記第2の電圧出力
に結合されかつ前記制御ゲート電圧端子を提供する第2
の電流電極、そして前記第2の電流電極に結合されたバ
ルク電極を有する所定の導電型のトランジスタ(93
6)、 を具備することを特徴とする制御ゲートドライバ回路
(900)。
5. A control gate driver circuit (900) having a control gate voltage terminal for providing a control gate voltage to a control gate of an erasable and programmable nonvolatile memory cell, comprising: a read voltage terminal (962). An erase voltage terminal (914); a program selection voltage terminal (916); a program non-selection voltage terminal (964); an address and control signal; and the read voltage terminal, the erase voltage terminal, and the program non-selection voltage terminal And a first decoding unit (910) having a first voltage output, wherein the first decoding unit (910) is associated with a control gate of a memory cell, the decoding unit comprising the address and A plurality of modes are supported based on a control signal, wherein the memory cell is selected and the control signal is An erase mode in which the first decoding unit couples the erase voltage terminal to the first voltage output when indicating an erase mode; and when the memory cell is selected and the control signal indicates the erase mode. The first decoding unit (910)
A program select mode in which the read voltage terminal is coupled to the first voltage output. The first decode section (91) when the memory cell is not selected and the control signal indicates the erase mode.
0) is a program non-select mode in which the program selection voltage terminal is coupled to the first voltage output, and the first decoding unit (910) connects the read voltage terminal to the read voltage terminal when the control signal indicates reading. A read mode coupled to a first voltage terminal, a second decode unit (950) for receiving address and control signals and coupled to the program voltage terminal and having a second voltage output. The first decoding unit is associated with a control gate of the memory cell, and the second decoding unit is configured to change the program voltage when the memory cell is selected and the control signal indicates a program mode. Providing a second voltage output; a control electrode coupled to a first voltage reference; a first current electrode coupled to the first voltage output; Second to provide a coupled to the output and the control gate voltage terminal
And a transistor of a predetermined conductivity type having a current electrode and a bulk electrode coupled to the second current electrode.
6) A control gate driver circuit (900), comprising:
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