JPS60256999A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS60256999A
JPS60256999A JP59112938A JP11293884A JPS60256999A JP S60256999 A JPS60256999 A JP S60256999A JP 59112938 A JP59112938 A JP 59112938A JP 11293884 A JP11293884 A JP 11293884A JP S60256999 A JPS60256999 A JP S60256999A
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JP
Japan
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voltage
gate
circuit
level
supplied
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Application number
JP59112938A
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English (en)
Inventor
Takeshi Furuno
毅 古野
Yuji Tanida
谷田 雄二
Takaaki Hagiwara
萩原 隆旦
Kazuo Yoshizaki
吉崎 和夫
Jun Sugiura
杉浦 順
Shinji Nabeya
鍋谷 慎二
Minoru Fukuda
実 福田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11C17/00Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、半導体記憶装置に関するもので、例えば、
EFROM (エレクトリカリ・プログラマブル・リー
ド・オンリー・メモリ)に利用して有効な技術に関する
ものである。
〔背景技術〕
書込み用の高電圧VPPと読み出し用の比較的低い電圧
Vccを切り換えるスイッチ回路として、第1図に示す
ような回路が公知である(I 5SCCDIGEST 
OF TECHNICAL PAPER3,P、182
〜183 1982年2月11日参照)。
この回路にあっては、上記電圧Vl)PとVccとの切
り換えのために差動形態にされたエンハンスメント型の
NチャンネルMO3FETQ35.Q36を用いており
、上記電圧Vccを供給するMO3FETQ36のゲー
トには、そのハイレベルが電圧Vccとされ、ロウレベ
ルが回路の接地電位(0■)とされた制御信号PRGを
供給するものである。したかっ7て、上記制御信号PR
GがハイレベルになってMO3FETQ36がオン状態
になり、読み出し動作のために比較的低い電圧Vccを
アドレスデコーダ回路等に供給する時、MO3FETQ
36のしきい値電圧骨だけアドレスデコーダ回路等の電
源電圧が低下してしまうという問題がある。。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、アクセスタイムの高速化を図った半
導体記憶装置を提供することにある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、書込み用の高電圧VpPと比較的低電圧Vc
cとを切り換える差動形態のスイッチMO3FETのう
ち、比較的低電圧Vccを供給する一方のスイッチMO
3FETのゲートに昇圧回路を設けることによって、差
動MO3FETにおけるレベル損失を補償するものであ
る。
〔実施例1〕 第2図には、この発明に係る半導体記憶装置に使用され
る電圧切り換え回路の一実施例の回路図が示されている
。この実施例の電圧切り換え回路は、EFROMに内蔵
され、例えば、公知の半導体集積回路の製造技術によっ
て、特に制限されないが、単結晶シリコンのような半導
体基板上に上記EFROMとともに形成される。
この実施例では、書込み用の高電圧Vl)I)と読み出
し用の比較的低い電圧Vccとを差′動形態のNチャン
ネルMO3FETQ35.Q36のドレインにそれぞれ
供給し、その共通化されたソースから選択的に上記低電
圧Vcc又は高電圧vppを選択的に送出するものであ
る。上記高電圧VflPを供給するスイッチMO3FE
TQ35のゲートには、次のような制御回路によって形
成された制御信号が供給される。すなわち、書込み制御
信号P RGは、そのゲートに比較的低い電源電圧Vc
c(例えば、5V)が定常的に供給されたNチャンネル
型の伝送ゲートMO3FETQ30と、そのゲートに書
込み用の高電圧VPf)が定常的に供給されたNチャン
ネル型の伝送ゲー)MO3FETQ31とを通して次の
インバータ回路の入力端子に供給される。
このインバータ回路は、書込み用高電圧VPpを電源型
、圧として動作するPチャンネルMO3FETQ33と
NチャンネルMO3FETQ34とによ〜り構成される
。また、上記インバータ回路の入力端子と高電圧端子V
PPとの間には、その出力信号を受けるレベル補償用の
PチャンネルMO3FETQ32が設けられることによ
って、入力信号は5vのようなハイレベルからはゾ高電
圧VPPのようなハイレベルに持ち上げられる。すなわ
ち、制御信号PRGが5■のようなハイレベルの時、上
記インパーク回路のNチャンネルMO3FETQ34が
オン状態になって、その出力信号を回路の接地電位のよ
うなロウレベルにすると、この出力信号を受ける上記P
チャンネルM oS F P、T Q、 32のオン状
態によって、上記インバータ回路の入力信号は高電圧v
ppのようなハイレベルにされる。
これによりて、5vのようなハイレベルの入力によって
もPチャンネルMO3FETQ33をオフ状態にさせる
ことができる。
一方、比較的低い電圧Vccを供給するスイッチMO3
FETQ36のゲートには、次のような制御回路が設け
られる。すなわち、上記スイッチMO3FETQ36の
ゲートには、ダイオード形態にされたNチャンネルMO
8PETQ37によって定常的に電源電圧Vccが供給
される。また、上記MO3FETQ36のゲートには、
後述するような昇圧回路VGによって形成された電源電
圧■ccの昇圧電圧が供給される。
さらに、上記スイッチMO3FETQ36のゲ−トには
、プートストラップ容量Cの一方の電極が接続される。
このブートストラップ容量Cの他方の電極には、上記書
込み制御信号PRGを受けるインバータ回路JVの出力
信号が供給される。
また、特に制限されないが、上記スイッチMO3FRT
Q36のゲートと電源電圧Vccとの間には、ダイオー
ド形態とされMO3FETQ39゜Q40が直列形態に
設けられる。これらのMO3FETQ39.Q40は、
上記昇圧回路VGによって形成された昇圧電圧がVcc
+ 2 Vth (2Vthは、MO3FETQ39と
Q40との合成しきい値電圧である)以上になると、こ
れらのMO3FE’rQ39.Q40がオン状態になっ
て昇圧電圧のレベルクランプ動作を行うものである。こ
のようなレベルクランプ回路を設けた理由は、次のとお
りである。すなわち、MO3FF、TQ36のコンダク
タンス特性を増大させるためにそのゲート重色縁膜の厚
さを例えば250人のような薄さにすると、その破壊耐
圧が低下するようになる。レベルクランプ回路は、MO
3FETQ36のゲートに加わる電圧を制限し、MO3
FETQ36のゲート破壊の恐れを無くすように動作す
る。なお、昇圧回路VGによって形成する昇圧レベルが
上記のような高レベルになることが無い場合には、この
ようなレベルクランプ回路は不要であることはいうまで
もない。
第3図には、上記昇圧口iVGの一実施例゛の回路図が
示されている。
この実施例では、図示しない発振回路で形成された発振
信号φと、チップイネーブル信号CEと制御信号PRG
との論理和信号とを受けるノア(NOR)ゲート回路N
ORが設けられる。このノアゲート回路NOHの出力信
号は、一方においてインバータ回路IVIの入力端子に
供給され、他方においてブートストラップ容量C1の一
方の電極に供給される。上記インバータ回路IVIの出
力信号は、ダイオード形態のMO5FETQ41を介し
て上記ブートストラップ容量C1の他方の電極に供給さ
れる。そして、上記ブートストラップ容量の他方の電極
に得られたプートストラップ電圧は、ダイオード形態の
MO3FETQ3 Bを介して上記スイッチMO,5F
ETQ36のゲート容量に伝えられる。
この実施例回路の昇圧動作は、次の通りである。
すなわち、チップイネーブル信号CEと制御信号PRG
との論理和信号がロウレベル(論理″0”)の時、ノア
ゲート回路NORが開かれる。これによってノアゲート
回路NORは上記発振信号φに従ってタイミング信号を
送出する。このノアゲート回路NOHの出力信号がロウ
レベルの時、インバータ回路■v1の出力信号がハイレ
ベルになって、ブートストラップ容量C1をVcc−’
7th(vthはMO3FETQ41(7)しきい値電
圧である)にプリチャージする。次に、上記ノアゲート
回路NOHの出力信号がハイレベルのとき、ブートスト
ラップ作用によって、2Vcc−Vthの昇圧電圧が形
成され、上記MO3FETQ38を介して上記差動MO
3FETQ36のゲート容量(図示せず)に伝えられる
。このような動作の繰り返しによって はS:’ 2 
■:c−2 Vth (MOS FF、TQ41とQ3
8のしきい値電圧)のような昇圧電圧を形成するとこが
できる。一方、チップ非選択状態によって上記論理和信
号がハイレベルにされると、上記ノアゲート回路NOH
の出力信号がロウレベルに固定されるので、上記のよう
な昇圧動作が停止させられる。これによって、チップ非
選択状態における無駄な電流消費か削減される。上記論
理和信号は、書き込み動作モードにおいて制御信号PR
Gがハイレミルにされるのでハイレベルにされる。従っ
て、このときも昇圧動作が停止される。このように書き
込み動作モードにおいても昇圧動作が停止されると、M
O3FETQ36のゲート電位の不所望な上昇を防ぐこ
とができる。
その結果、書き込み動作時にMO3FETQ36がMO
3FETQ35とともにオン状態にされてしまうという
不都合を回避できる。
なお、特に制限されないが、上記書込み用の高電圧VP
Pは、内部昇圧回路によって形成されるものであり、上
記発振信号φは、上記内部昇圧回路に用いられる発振回
路の出力信号を利用するものである。このような高電圧
vppを内部昇圧回路によって形成しない場合には、上
記昇圧回路VGの動作に必要なタイミング信号は、適当
なタイミング信号を利用するものであればよい。
このような昇圧回路を用いた場合には、チップ選択状態
として、最初に上記差動MO3FETQ36をオン状態
にさせるとき、上記のような昇圧電圧が得られない。そ
こで、上記第2図の実施例に示すようなブートストラッ
プ回路が設けられるものである。すなわち、書込み制御
信号PRGがハイレベルの書込み動作モードの時に、ブ
ートストラップ容量Cには、ダイオード形態のMO3F
ETQ37を通してVcc−Vthにプリチャージがな
されている。したがって、上記制御信号PRGがロウレ
ベルの読み出し動作モードに変化した時、ブートストラ
ップ作用によって、差動MO3FETQ36のゲート電
圧を直ちに昇圧させることができる。
〔実施例2〕 第4図には、この発明が適用されるEFROMのメモリ
アレイ部の一実施例の回路図が示されている。同図の各
回路素子は、公知のMO5半導体集積回路の製造技術に
よって、特に制限されないが、単結晶シリコンのような
半導体基板上において形成される。
この実施例EPROM装置は、図示しない外部端子から
供給されるX、Yアドレス信号(図示せず)を受けるア
ドレスバッファを通して形成された相補アドレス信号が
アドレスデコーダDCHに供給される。同図では、アド
レスバッファとアドレスデコーダとが同じ回路ブロック
XADB −DCR,YADB−DCRとしてそれぞれ
示されている。特に制限されないが、上記アドレスバッ
ファXADB、YADBは、内部チップイネーブル信号
oeにより活性化され、外部端子からのアドレス信号を
取り込み、外部端子から供給されたアドレス信号と同相
の内部アドレス信号と逆相のアドレス信号とからなる相
補アドレス信号を加工形成する。
アドレスデコーダDCR(X)は、その相補アドレス信
号に従ったメモリアレイM−ARYのワード線Wの選択
信号を形成する。
アドレスデコーダDCR(Y)は、その相補アドレス信
号に従ったメモリアレイM−ARYのデータ線りの選択
信号を形成する。
上記メモリアレイM−ARYは、その代表として示され
ている複数のFAMO3)ランジスタ(不揮発性メモリ
素子・・MOS F ETQ 1〜Q6)と、ワード線
W1.W2及びデータ線Dr−Dnとにより構成されて
いる。また、この実施例においては、特に制限されない
が、メモリアレイM−ARYの読み出し基準電圧を形成
するための、グミ−FAMO3)ランジスタQ19.Q
20が各ワード線W1.W2に設けられる。
上記メモリアレイM−ARYにおいて、同じ行に配置さ
れたF’AMO5)ランジスタQ1〜Q3(Q4〜Q6
)のコントロールゲートは、それぞれ対応するワード線
Wl (W2)に接続され、同じ列に配置されたFAM
O3)ランジスタQl。
Q4〜Q3.Q6のドレインは、それぞれ対応するデー
タ線D1〜Dnに接続されている。また、グミ−FAM
O3)ランジスタQ19.Q20のドレインは共通接続
される。
そして、上記F’AMOSトランジスタの共通ソース線
C3は、特に制限されないが、内部書込み信号weを受
けるディプレッション型M OS F ETQIOを介
して接地されている。上記各データ線D1〜Dnは、上
記アドレスデコーダDCR(Y)によって形成された選
択信号を受けるカラム(列)選択スイッチMO3FET
Q7〜Q9を介して、共通データ線CDに接続されてい
る。グミーFAMO3)ランジスタQ19.Q20の共
通接続されたドレインの電位は、上記カラム選択スイッ
チMO3FETと等価なMO5FETQ21を介して取
り出される。このMO3FETQ21のゲートには、電
源電圧Vccが定宿的に供給される。
上記共通データ線CDには、外部端子I10から入力さ
れる書込み信号を受ける書込み用のデータ人カバソファ
DIBの出力端子が接続される。
また、上記共通データ線CDは、センスアンプSAの入
力段回路を構成し、次に説明するレベルリミッタ機能を
持つ増幅MO3FETQI 4のソース側に接続される
。上記増幅MO3FETQI 4のゲートには、ディプ
レソシッン型MO3FETQllとエンハンスメント型
MO3FETQI 2とで構成され、そのコンダクタン
ス特性比に従った電源電圧Vccの分圧電圧がバイアス
電圧として供給される。この増幅MO3FETQ14の
ドレイン側には、負荷としてそのゲートとドレインが電
源電圧Vccに接続されたエンハンスメント型MO3F
ETQ13が設けられる。上記増幅MO3FE7’Q1
4のドレイン出力信号は、センスアンプSAの一方の入
力端子に供給される。
このセンスアンプSAの他方の電極には、上記グミ−F
AMO3)ランジスタQ19.Q20等で形成された基
準電圧が上記同様な入力段回路を通して供給される。す
なわち、グミーFAMOSトランジスタQ19.Q20
等は、そのコンダクタンス特性がメモリセルを構成する
FAMO3トランジスタQ1等の約1/2の値に設定さ
れる。
このグミ−FAMO3l−ランジスタQ19.Q20等
で形成された読み出し基準電圧は、上記同様なレベルリ
ミッタ機能を持つ増幅MO3FETQ18を通して上記
センスアンプSAの他方の入力端子に供給される。この
増幅MOS F ETo、 18のゲートには、上記同
様にMO3FETQI 5゜Q16により形成されたバ
イアス重圧がイバ給され、そのドレ・I:/には負荷M
O3Ff’ETO,1,7が設けられる。
メモリセルの記憶情報の読み出し1時において、アドレ
スデコーダX−DCR,Y−DCRによって選択された
メモリセルには、上記M OS F F、 TQ14を
介L7てバイアス電圧が与えられる。選択されたメモリ
セルは、書込めデータに従って、ワード線選択レベルに
対して、高いしきい値電圧か又は低いしきい値電圧を持
つものである。この場合、上記グミ−FAMO3I−ラ
ンジスタQ19゜Q20等は、そのフローティングゲー
トへの電荷の注入が行われないことによって、低いしき
い値電圧をもつようにされる。
選択されたメモリセルがワード線選択レベルにかかわら
ずにオフ状態にされている場合、共通データ線CDば、
MO5FETQI 4によって比較的ハイレベルにされ
る。一方、選択されたメモリセルかワード線選択レベル
によってオン状態にされている場合、共通データ線CD
は比較的ロウレベルにされる。この場合、共迫データ線
CDのハイレベルは、MO3FET0.14のゲート電
圧が上記MO3FETQI 1,0.12のコンダクタ
ンス比に従って、比較的低くされていることによって比
較的低いレベルにされる。
共通データ線CDのロウレベルは、M、OS F ET
Q14及びMO3FETQI 3とメモリセルを構成す
るMO3FE’T’との寸法比を適当に設定することに
よって比較的高いレベルにされる。
このような共通データ線CDのハイレベルとロウレベル
とを制限すると゛、この共通データ線CD等に信号変化
速度を制限する浮遊容量等の容量が存在するにかかわら
ずに、読み出しの高速化を図ることができる。すなわち
、複数のメモリセルからのデータを次々に読み出すよう
な場合において共通データ線CDの一方のレベルが他方
のレベルへ変化させられるまでの時間を短くすることが
できる。
なお、上記増幅用のMO3FETQI 4は、ゲート接
地型ソース入力の増幅動作を行い、その出力信号をセン
スアンプSAに伝える。そして、このセンスアンプSA
の出力信号は、データ出力バッファDOBを介して上記
外部端子I10から送出される。
制御回路C0NTは、外部端子CE、OE、PGM及び
vppに供給されるチップイネーブル信号。
アウトプットイネーブル信号、プログラム(書込み)信
号及び書込み回路用高電圧に応じて、後述する内部制御
信号ce、we等のタイミング信号を形成する。また、
上記アドレスデコーダ等用の書込み高電圧Vl)l)を
形成する内部昇圧回路と、上記第2図、第3図に示した
ような電圧切り換え回路を含んでいる。この実施例では
、書込み用の高電圧VPI)を内部昇圧回路で形成して
おきながら、上記高電圧端子vppを設けたのは、内部
昇圧回路では比較的大きな電流値が必要とされる書込み
電流を形成する書込み回路に利用することができないか
らである。
〔効 果〕
(])比較的低い電圧を選択して供給するスイッチMO
5FETの制御信号を昇圧回路によって形成したものを
利用するものであるので、書込み直後の読み出し動作、
言い換えれば、書込み用の高電圧VPPを供給した状態
で読み出し動作を行う時、アドレスデコーダ回路等に供
給する比較的低い電圧をレベル損失なく供給することが
できる。これによ馴て、アドレスデコーダ出力のレベル
を大きくできることによって、メモリセルの選択レベル
とカラム選択スイッチMOS F ETの選択レベルを
高くすることができるから、高速読み出しを行うことが
できるという効果が得られる。
(2)上記fl)により、電源電圧をレベル低下なくメ
モリアレイの選択回路に供給することができるから、電
源電圧のレベルマージンの(広大を図ることができると
いう効果が得られる。
以上本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、この
発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまで
もない。例えば、第2図の実Mh例テハ、0MO3(相
補型M OS ) ’fi−例ニ+7で説明したか、N
チャンネルMOS F ET又はPチャンネルMO3F
ETのみによって構成するものであってもよいやまノこ
、切り換える書込み用の高電圧は、外部端子から供給さ
れるものであってもよい。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明をその背景となった技術
分野であるEFROMに適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、比較的高い電圧に
より書込みを行う、例えば、MNOS (メタル・ナイ
トライド・オキ−9□−(ド・セミコンダクタ)を記憶
素子とするE ’E P ROM(エレクトリカリ・イ
レーザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモ
リンのような半導体記憶装置に広く利用できるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、公知の電圧切り換え回路の一例を示す回FI
Ir図、 第2図は、この発明に係る電圧切り換え回路の一実施例
を示す回路図、 第3図は、第2UjJの昇圧回路の一実施例を示す回路
図、 第4図は、この発明が適用されるEF)ROMの一実施
例を示す回路図である。 XADB−DCR,YADB−DCR・・アドレスバッ
ファ・アドレスデコーダ、M−ARY・・メモリアレイ
、SA・・センスアンプ、DIB・・データ人カバソフ
ァ、DOB・・データ出カバソファ、MA・・メインア
ンプ、C0NT・・制御回路、VG・・昇圧回路、NO
R・・ノアゲート回路、rv、1vi・・インバータ回
路箱 1 図 第 2 図 第 3 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ドレイン電極に書込み用の高電圧vppと読み出し
    用の比較的低い電圧Vccがそれぞれ供給され、その共
    通化されたソース側から選択的に内部回路に供給する電
    圧を送出する差動形態のスイッチMO3FETと、上記
    比較的低い電圧Vccを供給する一方のスイッチMO3
    FETのゲートに設けられ、上記比較的低い電圧Vcc
    を昇圧する昇圧回路とを含む・ことを特徴とする半導体
    記憶装置。 2、上記一方のスイッチMO3FETのゲートには、τ
    方の電極が上記ゲートに接続され、他方の電極には切り
    換え制御信号が供給されたブートストラップ容量が設け
    られるものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体記憶装置。 3、上記一方のスイッチMO3FETのゲートと上記比
    較的低い電圧端子との間には、昇圧電圧レベルをクラン
    プする一方方向性素子が設けられるものであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1又は第2項記載の半導体記
    憶装置。 4、上記書込み用の高電圧VPPは、内部昇圧回路によ
    りて形成されるものであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1、第2又は第3項記載の半導体記憶装置。
JP59112938A 1984-06-04 1984-06-04 半導体記憶装置 Pending JPS60256999A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03235517A (ja) * 1990-02-13 1991-10-21 Seiko Instr Inc スイッチ回路

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03235517A (ja) * 1990-02-13 1991-10-21 Seiko Instr Inc スイッチ回路

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