JPS6079598A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS6079598A
JPS6079598A JP58186777A JP18677783A JPS6079598A JP S6079598 A JPS6079598 A JP S6079598A JP 58186777 A JP58186777 A JP 58186777A JP 18677783 A JP18677783 A JP 18677783A JP S6079598 A JPS6079598 A JP S6079598A
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JP
Japan
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voltage
circuit
write
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memory element
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JP58186777A
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English (en)
Inventor
Minoru Fukuda
実 福田
Tadashi Muto
匡志 武藤
Kazunori Furusawa
和則 古沢
Jun Sugiura
杉浦 順
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C17/00Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards

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  • Read Only Memory (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

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、半導体技術さらには半導体記憶装置に利用
して有効な技術に関し、例えば書替えi(能な読出し専
用の半導体記憶装置におけるデータの書込み回路に適用
して有効な技術に関する。
[背景技術] EPROM(エレク1−リカリ・プログラマブル・リー
ド・オンリ・メモIJ)装置のような書替え可能な半導
体記憶装置は、FAMO8(フローティングゲ−1−・
アバランシェ・インジェクションMO8)のような不揮
発性メモリ素子によって記憶部が構成されており、]二
記F A M OSのフローティングゲ−1−に対し電
荷を注入することにより書込みが行なわれる。
64にピッ1〜E P RO’M装置においては、一般
に書込み時にメモリ素子のドレインとコン1へロールゲ
ートに対し外部から+21Vのような高い書込み電圧(
Vpp)を印加して、ソース・ドレイン間に電流を流し
、ドレイン近くの空乏層の電界で加速された電子の衝突
電離によって生じた電子をブローティングゲートに対し
注入させるようになっていた。
EPROMは、その大容量化に伴ってますます集積度が
高くなり、素子」法が小さくなる傾向にある。ところが
、素子寸法が小さくなるほどM□5FETの耐圧が低く
なるため、21Vよりも低い電圧で書込みが行なえるよ
うにすることが望まれる。
しかし、書込み電圧Vppが低くなるほど、第4図に示
すように書込み時間Tpwが長くなって書込み速度が低
下し、いわゆる書込み効率が悪くなるという問題点があ
る。同図において、縦軸のΔQは書込み時にフローティ
ングゲ−1・に注入される電荷量である。
[発明の目的コ この発明の目的は、比較的低い電圧によって効率良く書
込みを行なうことのできる書替え可能な読出し専用の半
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ほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明かにな
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
を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、この発明は例えば書替え可能な読出し専用の
半導体記憶装置において、内部にチャージポンプ回路の
ような昇圧回路を設けて、書込みの時にとの昇圧回路か
ら少なくともデータ線上のカラムスイッチや書込み制御
用のM OS F E Tもしくはメモリ素子のコン1
−ロールゲ−1へに対して、電流を流さずに高い電圧を
供給できるようにすることによって、メモリ素子に対し
書込み時に高い電圧が印加されるようにして、外部から
り、えられる書込み電圧が低くても効率良く書込みを行
なえるようにするという上記目的を達成するものである
[実施例コ 第1図は、本発明をEPROMの書込み回路に適用した
場合一実施例を示すものである。
図において、1はFAMO8のような不揮発性メモリ素
子M11 、 Ml 2.・・・・がマトリックス状に
配設されてなるメモリアレイである。これらのメモリ素
子のうち同一行に配置されたメモリ素子のコントロール
ゲート電極は、それぞれのワード線W、、W2.・・・
・に共通に接続されている。
また、同一列に配置されているメモリ素子のドレインは
、それぞれのデータ線り1.D2.・・・・に共通に接
続され、各メモリ素子のソースは回路の接地電位に接続
されている。
2は、外部から供給されるX系のアドレス信号Axに応
して、メモリアレイ1内の対応する1本のワード線Wを
選択レベルにするXデコーダ回路、3は外部から供給さ
れるY系のアドレス信号Ayに応じて、メモリアレイ1
内の各データ線り上に設けられているカラムスイッチQ
 y 1t Q y 21・・・・のうち対応する1つ
のカラムスイッチをオンさせる選択信号を出力するYデ
コーダ回路である。
上記Y゛デコーダ回路によって1つのカラムスイッチが
オンされると、選択さiシたデータ線がコモンデータ線
CDに接続される。これよってXデコーダ回路2とYデ
コーダ回路3によって選択されたワード線とデータ線の
交点に位置するメモリ素子が選択されたことになる。し
がして、選択されたメモリ素子は、フローティングゲ−
1−に電荷があるかないかによってしきい値電圧が異な
っており、しきい値電圧が高い場合には選択されたメモ
リ素子はオフ状態にされ、しきい値電圧が低い場合には
オン状態にされる。その相違がデータ線のレベル差とな
って表われるので、コモンデータ線上のレベルをセンス
アンプ4が検出することによりデータが読み出される。
読み出されたデータは、出力回路5へ送られて外部へ出
力さtLる。
−に記データ線D1.l)2.・・・は、コモンデータ
線CDごとに設けられた書込み制御用のM OSF E
 ’rQ wを介して書込み電圧供給端子6に接続され
ている。そして、この書込み制御用Mo5t・E T 
Q wのゲート端子に、書込み回路7がら供給される書
込み駆動信号によって動作される昇圧電圧供給切換回路
8から供給される電圧が印加され、書込みデータに応じ
てMO3FETQwがオン。
オフされるようになっている。
書込み回路7は、入力回路10から供給される入力デー
タに応じた書込み駆動信号を形成して出力する。昇圧電
圧供給切換回路8は、こ°の書込み駆動信号によってオ
ン、オフされるMO8FETQ1と、このMO8FET
Q、のトレイン側に直列に接続された2個のデプレッシ
ョン型のMO3FETQ2.Q3と、MOS FE’F
Q2 、Q3の接続ノードと電源電圧V c、 cとの
間に接続されたエンハンスメン1へ型のM OS F 
El、’ Q 4とから構成されている。そして、上記
M OS P IF、 TQ 4は、図示しない制御回
路において外部から供給されるチップイネーブル信号C
Eのような制御信号に基づいて形成される内部書込み制
御信号weをゲー1へに受けてオン、オフされる。
また、上記2つのデプレッション型MO8FETQ2 
、Q3は、そのグー1〜端子がMO3FETQ1との接
続ノードn。に接続され、MOSFET Q 2のドレ
インにはチャージポンプようなA圧回路9から供給され
る内部書込み電圧V P P 、が印加される。この内
部書込み電圧vp Ptは、電源電圧Vccおよび書込
み時に端子6に供給される+12.5Vのような書込み
電圧V P Pよりも高くなるようにされる。
第2図には、−1−記昇圧回路9を構成するチャージポ
ンプの一例が示されている。このチャージポンプは、イ
ンバータG1〜G :lからなる発振器9aを有し、こ
の発振器9 aの出力かM O3F I”: TQ5の
ゲー1−に供給されることによりM OS +パ1・;
’f Q 5は、オン、オフを繰り返す。M OS F
” +1: i’Q5かオンされると、M OS F”
 ET Q 、−、と07を通ってノーl’ n 1と
T+ 7.との間に設けられたキX・バシタCに゛屯6
11が流れ込んで蓄積される。M o sF IパIΣ
’[’ Q 5がオフされるど、M OS F l’:
 TQ 6を介してノー1’ n 、に電源電圧VPP
の電位が伝わってノートn1のレベルがセパするため、
キャパシタCを介してノー1’ n 2のレベルが押し
1・、げられる。するとノートn2の側の電荷かダイオ
−1〜接続されたM OS F E TQ 8を通って
ノードn3側に送り込まれて、ノードT13のレベルが
送り込まれた電荷によって少し」1昇される。−に記動
作を繰り返すことによって、ノート113のレベルは徐
々に一]二昇し、M OS F E T Q 7の耐圧
によって決まるような電位まで上昇する。この場合、ノ
ードn3側にクランプ回路(クランプダイオード)を設
けておくことによって、ノードII 3のレベル\ を一定にさせることもてきる。実施例においては、チャ
ージポンプ(9)の出力電圧が、メモリ素r・を構成す
るl? A M OSのアバランシュ降伏による書込み
可能な電圧よりも高い、例えば+16Vのような昇圧電
圧V pP 1になるようにされる。そしてこの昇圧電
圧V P P 1が」二記貝圧電圧供給すJ替回路8内
のM OS F E T Q 2のドレインに供給され
るようにされている。
しかして、」−記のごときチャージポンプ(9)は、電
流供給能力が比較的低いため、これを受けるA圧電圧供
給切換回路8が前述のごとく、2個のデプレッション型
のMO3I’ETQ2 、Q:うと内部書込み制御信号
weによってオン、オフされるエンハンスメン1〜型M
 OS F E i’ Q 4とで構成されている。
一方、この実施例では、各ワード線W+ 、W2 。
・・・・十およびYテコ−9回路3がら出力される選択
信号)伝送する各ラインL !7 S I:にも、上記
11ト込み回路7の構成と同じようなデプレッション型
M OS F E TQ 2 、 Q 3とエンハンス
メンl−型MO8F・E 717 Q 4とからなるA
圧電圧供給切換回路8xと8yかそれぞれ設けられてい
る。そして、このf1圧電圧供給切換回路8x、8v内
のM OSl・川ζ1゛Q2の1−レインに対しても、
1−記昇ハ・回路9から昇圧型1「V 1111 、か
供給されるようにされている。
−1−記ワー1へ線十の渭圧電圧供給明換回路8xに才
9いては、書込み時に制御信号w cかハイヘルになる
と、M OS F E TQ 4かオンされる。このど
き、Xテコーダ回路2によってツー1−線w1がノ1選
択レベル(0■)されていると、Xテコ−9回路2内部
の最終段のグランド側のM OS I■己′1゛がオン
されているため、上記MO8FETQ4からノードn。
を通ってXデコーダ回路2内に電流が流れ込む。このと
き、M OS F E T Q 2とQ3の接続ノード
の電位が4■程度になるように素子の定数が決定されて
おり、これしこよってMOSFET Q 2がカットオ
フ状態にされ、非選択のFAMO8のコントロールゲー
トに対しては、昇圧電圧vp P、が供給されない。
しかして、制御信号weがハイレベルになる書込み時に
、Xデコーダ回路2によってワード線W1が選択レベル
(5■)にされると、MOSFET Q 2とQ3の接
続ノードの電位が5V近くまで上がるため、Q4がカッ
トオフされる。そのため、ノードn0のレベルがどんど
ん上昇して昇圧電圧V P P 1まで達し、選択され
たFAMO8のコントロールゲートに対し+16Vのよ
うな高い電圧が印加される。
一方、同様にして、Yデコーダ回路3によってオン状態
にされるカラムスイッチQyには、昇圧回路9aからf
r7JE電圧V P P tが供給され、書込み制御用
のM OS F E T、 Q wOゲー1−シこは、
入力データに応じて昇圧電圧v p p iもしくは接
地電位が供給される。
ここで、MO3F’ETQwが謁′ンされるとゲー1へ
に供給された電圧VPP、がドレイン側の;1:・込み
電圧VPPよりも高いため、そのオン抵抗が充分に小さ
くされる。また、選択されているカラ11スイッチQy
+J書込み電圧VIIPより高い電ハでオンされるため
、オン抵抗が極めて小さくされている。
そのため、オンされた書込み制御用M OS I” I
=:T Q wとカラムスイッチQyを介して11)込
み電圧VPPに近い電圧が選択されたFΔM OSの1
−シ・インに印加されるようになる9、つまり、M O
S FE T Q wとカラムスイッチQyのグー1〜
電圧が低いとオン抵抗が大きくなって、!”ΔM OS
のトレイン電圧が電源電圧VpPまて上がC)なくなる
が、この実施例によれば、はぼ書込み電圧V P pに
近い電圧がそのままFΔMO8のドレインに供給される
ようになる。
その結果、コン1〜ロールゲー1〜に対して高い昇圧電
圧VPP+が印加されたことと相俟って、選択されたF
ΔMO3の書込み効率が向」ニされる。
なお、読出し時には制御信号weがロウレベルにされる
ため、昇圧電圧供給切換回路8.8x。
8y内の各M OS F E T Q 4がカッ1−オ
フされるため、電流が流されることがない。また、書込
み時に入力データに応じて書込み回路7から供給される
書込み駆動信号がハイレベルであると、MO3FETQ
1がオンされるため昇圧電圧供給切換回路8内のノード
n。は、オンされたMO8FETQ1によって接地電位
(0■)に近い電位にされる。そのため、MO8FET
Qwがオフされ、書込み電圧VPPがデータ線に供給さ
れなくなりそのとき選択されているメモリ素子(FΔM
O3のトレイン電圧は低くされ、アバランシェ降伏によ
るフローティングゲ−1−への電荷の注入はなされない
上記実施例では、各ワード線Wとカラ11スイツチQy
への選択信号の伝送ラインL、ys・およびシト込み駆
動信号を供給するラインー1−にそれぞれM Oで置き
換えればよい。
さらに、上記実施例では、メモリ素子として)) ができる。
図に示すようにメモリ素子MとスイッチM OS FE
 T Q c、とからなり、メモリ素子Mに電荷を注入
するには、メモリ素子のグー1〜電極に高い電圧を印加
してやる必要がある。そこで、前記実施例における昇圧
回路9と昇圧電圧供給切換回路8を用いて、メモリ素子
Mのグー1−電極と、データ線−1−のカラムスイッチ
Qyおよび書込み制御用のMO3FETQWのグー1〜
電極に昇圧された電圧を印加させるようにすればよい。
ただし、EEPROMでは書込み電流をあまり必要とし
ないので、メモリ素子のドレインに供給する書込み電圧
は低くてもよい。そのため、本発明を適用することによ
りEEPROMを完全に卯−電源(5■)によって動作
させることができるようになる。E E 、F’ RO
Mを単一電源で動作させる場合、特に」1記実施例のご
とくカラムスイッチと書込み制御用MO3FETのゲー
1−に高電圧を印加してオン抵抗を下げて、メモリ素子
のトレインに供給される電圧が4zがらないようにして
やる必要性がある。
なお、メモリセルとし、てスイッチM OS F E’
rとMNOSとによって構、成されたものを使うEl・
、FROMは、特開昭55 156370号に示されて
いるので、訂しい説明は省略する。
[効果コ (1)書替え可能な読出し専用の半導体記憶装置にA圧
回路を設けて、1Fき込み動作のとき、1−記昇圧回路
で形成された電圧をメモリ素子のゲー1〜に供給するよ
うにしたことにより、メモリ素子には、昇圧回路によっ
て低い電圧から1圧された高電圧が印加されるようにな
るため、メモリ素r・l\の書き込み効率を良くするこ
とができる。1番い換えるならば、低い電圧で効率良く
メモリ素rl\の書き込み動作を行なうことができるよ
うになるという効果が得られる。
(2)ヤト替えnJ能か読出し専用の半導体記’IQ 
W’!(置に、低い電圧を昇圧することによって高電圧
を形成するチャージポンプ回路を設け、書込み動イ1の
とき、複数のメモリ素r−(複数のり−1−線)のうち
、高電圧を供給すべきメモリ素子(ワード線)に対して
のみチャージポンプ回路から電流を供給し、これにより
、そのメモリ素子のゲー1〜に高電圧を印加するように
したことにより、チャージポンプ回路からは、所望のメ
モリ素子(所望のワード線)に対してのみ選択的に電流
が供給されるようになるため、電流供給能力の比較的低
いチャージポンプ回路であっても、所望のメモリ素子に
対して充分な電流を供給することができ、これによりそ
のメモリ素子のゲートに高電圧を印加することができる
ようになる。すなわち、チャージポンプ回路を使うこと
により、比較的低い電圧で効率良くメモリ素子への書き
込み動作を行なうことができるようになるという効果が
1■られる。
(3)書替え可能な読出し専用の半導体記憶装置に、低
電圧を昇圧することによって高電圧を形成するE圧回路
を設けて、書込み動作のとき、書込み制御用M OS 
F E Tもしくはカラムスイッチを構成するM OS
 F E Tのゲートに一]二記昇圧回路からの高電圧
を供給するようにしたことにより、1)込み制御用MO
3FETもしくはカラムスイッチを構成するM OS 
F E ”l’のオン抵抗を充分に小さくすることがで
きるため、このM OS F E ’l’におけるレベ
ル損失を小さくできる。これにより、別・込み制御用M
 OS F ET及びカラ11スイツチを(117成す
るMOSFETを介してメモリ素子に供給すべき書込み
電圧を小さくしても、メモリセルの書込みを効率良く行
なうことができるようになるという効果が得られる。
(4)書替え可能な読出し専用の半導体記憶装置に、低
電圧を4圧することによって高電圧を形成するチャージ
ポンプ回路を設け、書込み動作のとき、複数の書込み制
御用M OS F I’: ”I’ +ル〈はカラムス
イッチを構成する複数のカラ11スイッチMO8FET
のうち所望のメモリ素子(所望のデータ線)に書込み電
圧を伝えるための書込み制御用MO3FETもしくは7
’J ”i lx スイッチM OS I” l’;′
rのゲー1−にのみ」―記チャージポンプ回路がl゛、
電流を供給し、これにより、そのJ)込み制御用MO8
F E ”I”もしくはJy ”、r 1% スイッチ
M OS F E ’l” (7)ゲー1−に高電圧が
印加されるようにしたことにより、チャージポンプ回路
から選択的に書込み制御用M’03FETもしくはカラ
ムスイッチMO3FETに電流が供給されるため、電流
供給能力の比較的低いチャージポンプ回路であっても、
所望の書込み制御用MO8FETもしくはカラムスイッ
チMO8FETに対して充分な電流を供給することがで
き、これによりその書込み制御用MO3FETもしくは
カラムスイッチM OS F E Tのゲートに高電圧
を印加することができるようになる。
言い換えるならば、チャージポンプ回路を使うことによ
り、所望の書込み制御用MO3FETもしくはカラムス
イッチM OS F E Tのオン抵抗を充分に小さく
することができ、低い書き込み電圧で効率良くメモリ素
子への書込み動作を行なうことができるようになるとい
う効果が得られる。
(5)上記(1)及び(3)により、更に低い書込み電
圧で効率良く書込み動作を行なうことができるようにな
るという相乗効果が得られる。
(6)上記(2)及び(4)により、チャージポンプ回
路を効率良く使うことができ、低い書込み電圧で効率良
くメモリ素子への書込み動作を行なうことができるよう
になるという相乗効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は」1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し)。
[利用分野] 以−ヒの説明では主として本発明者によ−〕でなされた
発明をその背景となった利用分野である書替え可能な半
導体記憶装置に適用したものについて説明したが、この
発明はこれに限定されるものでなく、電源電圧よりも高
電圧を必要とするすへての半導体集積回路に利用できる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明をE l) ROMに適用した場合の
一実施例を示す回路構成図、 第2図は、昇圧回路の一例を示す回路構成図、第3図は
、E E I) ROMのメモリセルの構成を示す説明
図、 第4図は、EPROMにおける書込み電圧と書込み効率
との関係を示す説明図である。 1・・・・メモリセル、2・・・・Xデコーダ回路、3
・・・・Yデコーダ回路、4・・・・センスアンプ、5
・・・・出力回路、6・・・・書込み電圧供給端子、7
・・・・書込み回路、8.8X、8y・・・・昇圧電圧
切換供給回路、9・・・・昇圧回路(チャージポンプ)
、1o・・・・六カ回路、M・・・・メモリ素子(FA
MO3,MNOS)、W・・・・’7−ド線、D・・・
・データ線、Qy・・・・カラムスイッチ、Qw・・・
・書込み制御用トランジスタ、VPP・・・・書込み電
圧、vp P、・・・・昇圧電圧。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、データ書込み時に読出し時よりも高い電圧が印加さ
    れることにより書込みが行なわれるようにされた不揮発
    性メモリ素子からなるメモリアレイを備えた半導体記憶
    装置において、外部から供給される電源電圧を受けてこ
    れよりも高い電圧を発生する昇圧回路と、この昇圧回路
    において発生された昇圧電圧を、上記不揮発性メモリ素
    子に供給するための昇圧電圧供給切換回路とが設けられ
    てなることを特徴とする半導体記憶装置。 2、上記昇圧電圧供給切換回路が、直列接続された2個
    のデプレッション型M OS F E Tと、これらの
    MOSFETの接続ノードと回路の電源電圧端子との間
    に介挿され適当な制御信号によって動作されるエンハン
    スメント型MO3FETとにより構成されてなることを
    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
JP58186777A 1983-10-07 1983-10-07 半導体記憶装置 Pending JPS6079598A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01123454A (ja) * 1987-11-07 1989-05-16 Mitsubishi Electric Corp 不揮発性半導体記憶装置
US5016218A (en) * 1987-11-24 1991-05-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile memory with data write circuitry to reduce write errors

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