KR100206188B1 - Negative high voltage generating circuit of nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메모리 셀의 소거 동작시 필요한 음의 고전압을 일정하게 유지되도록 제어하기 위한 불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로에 관한 것으로서, 소정 제어신호에 응답하여 구동신호를 출력하는 발진부와; 상기 발진부로부터 출력된 상기 구동신호에 응답하여 고전압을 출력하는 챠지펌프부와; 상기 챠지펌프부로부터 출력된 상기 고전압과 기준전압을 비교하여 상기 발진부로 입력된 상기 제어신호를 출력하는 고전압레벨제어부를 포함하되, 상기 고전압레벨제어부는 상기 고전압이 인가되는 제 1 입력단자와 제 2 기준전압이 인가되는 제 2 입력단자 사이에 직렬로 연결된 제 1 및 제 2 저항들과 상기 저항들 사이의 접속점에 일단자가 연결되고 상기 제 1 기준전압이 입력되는 제 3 입력단자에 타단자가 연결된 비교기로 구성되어 있다.The present invention relates to a negative high voltage generating circuit of a nonvolatile semiconductor memory device for controlling a negative high voltage required for erasing of a memory cell to be constant, comprising: an oscillator for outputting a driving signal in response to a predetermined control signal; A charge pump unit for outputting a high voltage in response to the drive signal output from the oscillation unit; And a high voltage level control unit for comparing the high voltage outputted from the charge pump unit with a reference voltage and outputting the control signal inputted to the oscillation unit, wherein the high voltage level control unit includes a first input terminal to which the high voltage is applied, The first and second resistors connected in series between the second input terminal to which the reference voltage is applied and the other terminal is connected to the third input terminal to which one end is connected to the connection point between the resistors and to which the first reference voltage is input And a comparator.

Description

불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로The negative high voltage generating circuit of the nonvolatile semiconductor memory device

본 발명은 불휘발성 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 메모리 셀의 소거 동작시 필요한 음의 고전압을 일정하게 유지되도록 제어하기 위한 불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로에 관한 것이다.The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly, to a negative high voltage generating circuit of a nonvolatile semiconductor memory device for controlling a constant high negative voltage required for erasing a memory cell.

도 1에는 불휘발성 반도체 메모리 장치의 소거 방법을 보여주는 단면도가 도시되어 있다.1 is a cross-sectional view showing a method of erasing a nonvolatile semiconductor memory device.

도 1을 참조하면, 다수의 메모리 셀들로 이루어진 메모리 셀 어레이를 구비한 불휘발성 반도체 메모리 장치에 있어서, 상기 각 메모리 셀은 반도체기판(SUB)에 드레인(2) 및 소오스(3)가 채널(1)을 사이에 두고 형성되어 있으며 상기 채널 상부(1)에 게이트산화막(7), 플로팅게이트(8), ONO막(9), 그리고 제어게이트(10)가 순차적으로 형성되어 있다. 그리고, 상기 드레인(2), 소오스(3), 그리고 제어게이트(10)에는 각각 외부로부터 소정 전압이 인가되는 각 전원단자(4, 5, 6)가 연결되어 있다. 프로그램된 메모리 셀의 플로팅게이트(7)에 축적된 전자들을 상기 소오스(3)로 방출하는 소거 동작(a erase mode of operation)은 다음과 같은 방법들이 있다. 첫째로, 상기 메모리 셀의 드레인(2), 소오스(3), 그리고 제어게이트(10)에 각각 약 12볼트의 고전압(Vpp), 플로팅 상태(고임피던스 상태), 그리고 접지전압(GND)을 인가하여 상기 플로팅게이트(8)에 축적되어 있던 전자들을 F-N 터널링(Fowler-Nordheim tenneling)을 통해 상기 소오스(3)로 방출시킴으로서 소거 동작이 이루어진다. 둘째로, 상기 메모리 셀의 드레인(2), 소오스(3), 그리고 제어게이트(10)에 각각 약 5볼트의 소오스 전압(Vs), 플로팅 상태(고임피던스 상태), 그리고 약 -10볼트의 고전압(Vpp)을 인가하여 상기 플로팅게이트(8)에 축적되어 있던 전자들을 상기 F-N 터널링을 통해 상기 소오스(3)로 방출시킴으로서 소거 동작이 이루어진다. 상기한 소거 방법들중 후자의 방법에 있어 상기 제어게이트(10)에 가해지는 상기 -10볼트의 음의 고전압(Vpp)을 얻기 위해 음의 고전압 발생회로(a circuit of generating negative high voltage)가 사용되고 있다.Referring to FIG. 1, in a nonvolatile semiconductor memory device having a memory cell array composed of a plurality of memory cells, each memory cell has a drain 2 and a source 3 connected to a channel 1 A gate oxide film 7, a floating gate 8, an ONO film 9, and a control gate 10 are sequentially formed on the channel upper part 1. The drain 2, the source 3, and the control gate 10 are connected to power terminals 4, 5, and 6 to which a predetermined voltage is applied from the outside, respectively. The erase mode of operation for discharging the electrons accumulated in the floating gate 7 of the programmed memory cell to the source 3 is as follows. First, a high voltage (Vpp) of about 12 volts, a floating state (high impedance state), and a ground voltage GND are applied to the drain 2, the source 3, and the control gate 10 of the memory cell, respectively And the electrons accumulated in the floating gate 8 are discharged to the source 3 through FN tunneling to perform an erase operation. Second, a source voltage Vs of about 5 volts, a floating state (high impedance state), and a high voltage of about -10 volts are applied to the drain 2, the source 3, and the control gate 10 of the memory cell, (Vpp) is applied to electrons accumulated in the floating gate 8 to be emitted to the source 3 through the FN tunneling, thereby performing an erase operation. In the latter method of the erasing methods, a negative high voltage generating circuit is used to obtain the negative high voltage (Vpp) of -10 volts applied to the control gate 10 have.

도 2에는 종래 불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로의 구성을 보여주는 블록도가 도시되어 있다.2 is a block diagram showing the configuration of a negative high voltage generating circuit of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.

도 2에 도시된 음의 고전압 발생회로는 고전압레벨제어부(20), 발진부(30), 그리고 챠지펌프부(40)로 구성되어 있다. 상기 발진부(20)는 소정 제어신호(S_negcomp)에 응답하여 서로 위상이 반전된 구동신호들(OPP, nOPP)을 출력하여 상기 챠지펌프부(40)를 구동시킨다. 그리고, 상기 챠지펌프부(40)는 상기 구동신호들(OPP, nOPP)에 응답하여 메모리 셀의 제어게이트(10)에 인가되는 음의 고전압(Vneg)을 출력한다. 그리고, 상기 음의 고전압(Vneg)이 일정한 레벨로 유지되도록 제어하기 위한 상기 고전압레벨제어부(20)는 상기 음의 고전압(Vneg)과 기준전압(Vref)을 비교하여 상기 발진부(20)로 입력된 상기 제어신호(S_negcomp)를 출력함으로서 상기 챠지펌프부(40)로부터 출력되는 상기 음의 고전압(Vneg)을 일정하게 유지시킬 수 있다. 이와같이, 상기 고전압레벨제어부(20)로부터 출력된 상기 제어신호(S_negcomp)에 의해 상기 발진부(30)를 제어하는 방법에 의해 상기 음의 고전압(Vneg)을 일정하게 유지시키는 것에 반해 상기 제어신호(S_negcomp)를, 도 3에 도시된 바와같이, PMOS 트랜지스터(MP1)의 게이트로 인가한다. 이로서, 상기 챠지펌프부(40)로부터 출력되는 음의 고전압(Vneg)을 전원전압(Vcc)에 의해 일정하게 유지시키는 방법이 또한 사용되고 있다.The negative high voltage generating circuit shown in FIG. 2 is composed of a high voltage level control unit 20, an oscillation unit 30, and a charge pump unit 40. The oscillation unit 20 drives the charge pump unit 40 by outputting drive signals OPP and nOPP whose phases are inverted from each other in response to a predetermined control signal S_negcomp. The charge pump unit 40 outputs a negative high voltage Vneg applied to the control gate 10 of the memory cell in response to the drive signals OPP and nOPP. The high voltage level control unit 20 for controlling the negative high voltage Vneg to maintain a constant level compares the negative high voltage Vneg with the reference voltage Vref, By outputting the control signal S_negcomp, the negative high voltage Vneg output from the charge pump unit 40 can be kept constant. In this way, the negative high voltage Vneg is kept constant by controlling the oscillation unit 30 by the control signal S_negcomp output from the high voltage level control unit 20, while the control signal S_negcomp ) To the gate of the PMOS transistor MP1, as shown in Fig. Thus, a method of keeping the negative high voltage Vneg output from the charge pump unit 40 constant by the power supply voltage Vcc is also used.

도 2에 도시된 챠지펌프부(40)의 출력전압(Vneg)은 발진부(30)로부터 출력되는 구동신호들(OPP, nOPP)에 따라 계속해서 상기 출력전압(Vneg)이 낮아지게 되어 원하는 음의 고전압(Vneg)을 얻을 수 있다. 소거 동작시 메모리 셀의 제어게이트(10)에 인가하고자하는 음의 고전압(Vneg)이 일정하게 유지되도록 제어하여야 한다. 만약, 상기 음의 고전압(Vneg)이 원하는 전압레벨까지 이르지 못하게 되면 상기 메모리 셀의 제어게이트(10)와 소오스(3)간의 전압차이가 소거 동작이 이루어지기에 부족하게 된다. 반면, 상기 음의 고전압(Vneg)이 원하는 전압레벨 이상이 되면, 상기 메모리 셀의 제어게이트(10)에 가해지는 상기 음의 고전압(Vneg)으로 인해 상기 메모리 셀이 손상을 입을 수 있다. 따라서, 상기 제어게이트(10)에 가해지는 음의 고전압(Vneg)에 대한 정확한 제어가 요구된다. 이를 위해 음의 고전압 발생회로에는 고전압레벨제어부(20)가 필요하며 상기 고전압레벨제어부(20)는 커패시터들(C1, C2)과 비교기(14)로 구성되어 있다.The output voltage Vneg of the charge pump unit 40 shown in FIG. 2 continues to be lowered according to the drive signals OPP and nOPP output from the oscillation unit 30, A high voltage Vneg can be obtained. It is necessary to control so that the negative high voltage Vneg to be applied to the control gate 10 of the memory cell is kept constant during the erase operation. If the negative high voltage Vneg does not reach the desired voltage level, the voltage difference between the control gate 10 and the source 3 of the memory cell becomes insufficient to perform the erase operation. On the other hand, if the negative high voltage Vneg is above a desired voltage level, the memory cell may be damaged due to the negative high voltage Vneg applied to the control gate 10 of the memory cell. Therefore, accurate control of the negative high voltage Vneg applied to the control gate 10 is required. To this end, a high voltage level control unit 20 is required for a negative high voltage generation circuit, and the high voltage level control unit 20 includes capacitors C1 and C2 and a comparator 14.

상기 고전압레벨제어부(20)는 챠지펌프부(40)로부터 출력된 음의 고전압(Vneg)과 기준전압(Vref)을 비교하여 상기 챠지펌프부(40)로부터 일정한 음의 고전압(Vneg)이 출력되도록 하이레벨 또는 로우레벨의 제어신호(S_negcomp)를 출력한다. 그리고, 상기 비교기(14)의 기준전압(Vref)은 통상적으로 양(+)의 전압값을 가지기 때문에 상기 비교기(14)의 타단자에는 음(-)의 전압이 변화함에 따라 양의 전압영역에서 변하는 비교전압(Ndiv)이 필요하며, 이를 위해 전압분배수단으로서 상기 커패시터들(C1, C2)의 커플링(coupling)을 이용하였다. 상기 음의 고전압(Vneg)이 상기 챠지펌프부(40)의 고전압 펌핑 동작에 의해 변화할 때 상기 비교전압(Ndiv)은 이전에 설정된 전압값(예를들면, 2볼트)으로부터 [수학식 1]에 따라 점차로 낮아지기 시작한다.The high voltage level control unit 20 compares the negative high voltage Vneg output from the charge pump unit 40 with the reference voltage Vref so that a constant negative high voltage Vneg is output from the charge pump unit 40 And outputs a high-level or low-level control signal S_negcomp. Since the reference voltage Vref of the comparator 14 normally has a positive voltage value, a positive voltage is applied to the other terminal of the comparator 14, A changing comparison voltage Ndiv is required, and the coupling of the capacitors C1 and C2 is used as the voltage dividing means. When the negative high voltage Vneg is changed by the high voltage pumping operation of the charge pump unit 40, the comparison voltage Ndiv is calculated from the previously set voltage value (for example, 2 volts) It starts to decrease gradually.

[수학식 1][Equation 1]

여기서, 상기 [수학식 1]에서 Ndiv0는 비교전압(Ndiv)의 초기값이며 C1 커패시터에 비해 C2 커패시터는 매우 큰 값을 갖는다.In Equation (1), Ndiv0 is an initial value of the comparison voltage (Ndiv), and the C2 capacitor has a very large value as compared with the C1 capacitor.

상기 챠지펌프부(40)로부터 출력된 음의 고전압(Vneg)과 접지전압(Vss) 사이에 연결된 커패시터들(C1, C2)에 의해 전압분배된 비교전압(Ndiv)이 발생하며 상기 비교기(14)를 통해 상기 비교전압(Ndiv)과 기준전압(Vref)을 비교하게 된다. 상기 비교기(14)로 입력되는 두 입력신호들(Ndiv, Vref)중 상기 비교전압(Ndiv)이 상기 기준전압(Vref)에 비해 높은 레벨일 경우 상기 비교기(14)는 하이레벨의 제어신호(S_negcomp)를 출력하여 도 2의 발진부(30)를 구동시킨다. 상기 제어신호(S_negcomp)에 의해 구동된 상기 발진부(30)는 구동신호들(OPP, nOPP)을 출력하여 챠지펌프부(40)가 계속 고전압 펌핑 동작을 수행하도록 한다. 이로서, 상기 챠지펌프부(40)로부터 출력된 음의 고전압(Vneg)이 점차 낮아져 원하는 전압레벨까지 낮아지게 된다. 만약, 상기 비교기(14)로 입력되는 상기 두 입력신호들(Ndiv, Vref)중 상기 기준전압(Vref)이 상기 비교전압(Ndiv)에 비해 높은 레벨일 경우 로우레벨의 상기 제어신호(S_negcomp)를 출력한다. 이에 따라, 상기 발진부(30)가 디세이블(disable)되어 상기 챠지펌프부(40)의 고전압 펌핑 동작이 차단되므로 더 이상 전압레벨이 낮아지지 않아 일정한 음의 고전압(Vneg)이 유지된다.A comparative voltage Ndiv is generated by the capacitors C1 and C2 connected between the negative high voltage Vneg and the ground voltage Vss output from the charge pump unit 40, The comparison voltage Ndiv is compared with the reference voltage Vref. When the comparison voltage Ndiv of the two input signals Ndiv and Vref input to the comparator 14 is higher than the reference voltage Vref, the comparator 14 outputs a high level control signal S_negcomp To drive the oscillation unit 30 of Fig. The oscillation unit 30 driven by the control signal S_negcomp outputs driving signals OPP and nOPP to cause the charge pump unit 40 to continuously perform the high voltage pumping operation. As a result, the negative high voltage Vneg output from the charge pump unit 40 gradually decreases to a desired voltage level. If the reference voltage Vref is higher than the comparison voltage Ndiv among the two input signals Ndiv and Vref input to the comparator 14, the control signal S_negcomp at the low level is set to Output. Accordingly, since the oscillation unit 30 is disabled and the high-voltage pumping operation of the charge pump unit 40 is interrupted, the voltage level is not lowered any more, and a constant high voltage Vneg is maintained.

그러나, 종래의 불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로에 의하면, 챠지펌프부(40)로부터 음의 고전압(Vneg)이 일정하게 유지되도록 제어하기 위해 커패시터들(C1, C2)과 비교기(14)로 구성된 고전압레벨제어부(20)를 이용하였다. 상기 커패시터들(C1, C2)중 C2 커패시터의 값은 음의 고전압(Vneg) 변화에 대한 비교전압(Ndiv)이 크게 커플링 받지 않도록 약 30pF 정도가 필요하게 된다. 상기 커패시터를 실제 레이아웃상에 형성할 경우, 상기 커패시터(C2)에 의해 점유되는 면적은 [수학식 2]에 의해 구할 수 있다.However, according to the negative high voltage generating circuit of the conventional nonvolatile semiconductor memory device, the capacitors C1 and C2 and the comparator 14 (not shown) are controlled to control the negative high voltage Vneg from the charge pump unit 40 to be kept constant, The high voltage level control unit 20 is composed of a high voltage level control unit 20, The value of the C2 capacitor among the capacitors C1 and C2 needs to be about 30 pF so that the comparison voltage Ndiv for the negative high voltage Vneg change is not greatly coupled. When the capacitor is formed on the actual layout, the area occupied by the capacitor C2 can be obtained by the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

상기 [수학식 2]에 의하면, 레이아웃상에 고전압레벨제어부(20)의 커패시터들(C1, C2)에 의해 점유되는 면적이 크기 때문에 불휘발성 반도체 메모리 장치의 고집적화에 어려움이 따르는 문제점이 생긴다.According to Equation (2), since the area occupied by the capacitors C1 and C2 of the high voltage level control unit 20 on the layout is large, there arises a problem that it is difficult to highly integrate the nonvolatile semiconductor memory device.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 음의 고전압이 일정하게 유지되도록 제어하기 위한 고전압레벨제어부에 의해 점유되는 레이아웃상의 칩 면적을 최소화할 수 있는 불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of minimizing a chip area on a layout occupied by a high voltage level control section for controlling a negative high voltage to be kept constant, And a negative high voltage generating circuit.

도 1은 불휘발성 반도체 메모리 장치의 소거 방법을 보여주는 단면도;1 is a sectional view showing a method of erasing a nonvolatile semiconductor memory device;

도 2는 종래 불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로의 구성을 보여주는 블록도;2 is a block diagram showing the configuration of a negative high voltage generating circuit of a conventional nonvolatile semiconductor memory device;

도 3은 도 2의 챠지펌프부를 제어하는 또다른 방법을 보여주는 회로도;FIG. 3 is a circuit diagram showing another method of controlling the charge pump unit of FIG. 2;

도 4는 본 발명에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로의 구성을 보여주는 블록도;4 is a block diagram showing the configuration of a negative high voltage generating circuit of a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 동작 타이밍도,5 is an operation timing diagram according to the present invention,

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*Description of the Related Art [0002]

20 : 고전압레벨제어부30 : 발진부20: high voltage level control unit 30:

40 : 챠지펌프부40: Charge pump section

상술한 바와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일특징에 의하면, 소정 제어신호에 응답하여 구동신호를 출력하는 발진부와; 상기 발진부로부터 출력된 상기 구동신호에 응답하여 고전압을 출력하는 챠지펌프부와; 상기 챠지펌프부로부터 출력된 상기 고전압과 기준전압을 비교하여 상기 발진부로 입력된 상기 제어신호를 출력하는 고전압레벨제어부를 포함하되, 상기 고전압레벨제어부는 상기 고전압이 인가되는 제 1 입력단자와 제 2 기준전압이 인가되는 제 2 입력단자 사이에 직렬로 연결된 제 1 및 제 2 저항들과 상기 저항들 사이의 접속점에 일단자가 연결되고 상기 제 1 기준전압이 입력되는 제 3 입력단자에 타단자가 연결된 비교기로 구성되어 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus including: an oscillation unit for outputting a driving signal in response to a predetermined control signal; A charge pump unit for outputting a high voltage in response to the drive signal output from the oscillation unit; And a high voltage level control unit for comparing the high voltage outputted from the charge pump unit with a reference voltage and outputting the control signal inputted to the oscillation unit, wherein the high voltage level control unit includes a first input terminal to which the high voltage is applied, The first and second resistors connected in series between the second input terminal to which the reference voltage is applied and the other terminal is connected to the third input terminal to which one end is connected to the connection point between the resistors and to which the first reference voltage is input And a comparator.

이 회로의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 구동신호는 서로 위상이 반전된 신호들로 이루어진다.In a preferred embodiment of this circuit, the driving signals consist of signals whose phases are inverted from each other.

이 회로의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 저항과 상기 제 2 저항은 상기 비교전압이 양의 전압영역에서 변화되도록 하기 위해 상기 제 1 저항에 비해 상기 제 2 저항이 큰값을 갖도록 구비된다.In a preferred embodiment of this circuit, the first resistor and the second resistor are provided such that the second resistor has a larger value than the first resistor so that the comparison voltage is changed in a positive voltage range.

이와같은 회로에 의해서, 음의 고전압이 일정하게 유지되도록 제어하는 고전압레벨제어부에 의해 점유되는 칩 면적을 최소화함으로서 불휘발성 반도체 메모리 장치의 고집적화를 실현할 수 있다.With such a circuit, the high integration level of the nonvolatile semiconductor memory device can be realized by minimizing the chip area occupied by the high voltage level control unit that controls the negative high voltage to be kept constant.

이하 본 발명의 실시예에 따른 참조도면 도 4 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명한다.Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention with reference to FIGS. 4 through 5. FIG.

도 4를 참조하면, 본 발명의 신규한 불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로는 고전압레벨제어부(20)에 의해 점유되는 면적을 최소화함으로서 불휘발성 반도체 메모리 장치의 고집적화를 실현할 수 있도록 구현한 회로이다. 종래의 경우, 챠지펌프부(40)로부터 출력되는 음의 고전압(Vneg)이 일정하게 유지되도록 제어하는 고전압레벨제어부(20)에 필요한 비교전압(Ndiv)을 커패시터들(C1, C2)을 이용하여 생성하였다. 이로인해, 상기 커패시터들(C1, C2)에 의해 점유되는 칩 면적이 커짐에 따라 고집적화가 어려웠다. 그러나, 본 발명의 경우 상기 고전압레벨제어부(20)의 전압분배수단으로 사용된 커패시터들(C1, C2)을 저항들(R1, R2)로 대치함으로 상기 저항들(R1, R2)에 의해 점유되는 면적을 최소화함으로서 불휘발성 반도체 메모리 장치의 고집적화를 실현할 수 있다.4, the negative high voltage generating circuit of the novel nonvolatile semiconductor memory device of the present invention is realized by minimizing the area occupied by the high voltage level control section 20 so as to realize high integration of the nonvolatile semiconductor memory device Circuit. The comparison voltage Ndiv necessary for the high voltage level control unit 20 for controlling the negative high voltage Vneg output from the charge pump unit 40 to be constant is used by using the capacitors C1 and C2 Respectively. As a result, the chip area occupied by the capacitors C1 and C2 becomes larger, making it difficult to achieve high integration. However, in the case of the present invention, by replacing the capacitors C1 and C2 used as voltage dividing means of the high voltage level controller 20 with the resistors R1 and R2, High integration of the nonvolatile semiconductor memory device can be realized by minimizing the area.

도 4 내지 도 5에 있어서, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성요소와 동일한 기능을 갖는 구성요소에 대해서 동일한 참조번호를 병기한다.In Figs. 4 to 5, the same reference numerals are used for components having the same functions as those shown in Figs. 1 to 3.

도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로의 구성을 보여주는 블록도가 도시되어 있다.4 is a block diagram showing the configuration of a negative high voltage generating circuit of a nonvolatile semiconductor memory device according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 음의 고전압 발생회로는 고전압레벨제어부(20), 발진부(30) 그리고 챠지펌프부(40)로 구성되어 있다. 상기 발진부(30)는 소정 제어신호(S_negcomp)에 응답하여 구동신호(S_driv)를 출력하며, 상기 챠지펌프부(40)는 상기 발진부(20)로부터 출력된 상기 구동신호(S_driv)에 응답하여 고전압(Vneg)을 출력한다. 그리고, 상기 고전압레벨제어부(20)는 상기 챠지펌프부(40)로부터 출력된 상기 고전압(Vneg)과 기준전압(Vref)을 비교하여 상기 발진부(30)로 입력된 상기 제어신호(S_negcomp)를 출력한다. 여기서, 상기 구동신호(S_driv)는 상기 챠지펌프부(40)가 효율적으로 동작되도록 서로 위상이 반전된 신호들(OPP, nOPP)로 이루어져 인가된다. 이와같이, 상기 고전압레벨제어부(20)로부터 출력된 상기 제어신호(S_negcomp)에 의해 상기 발진부(30)를 제어하는 방법에 의 음의 고전압(Vneg)을 일정하게 유지하는 것에 반해 상기 제어신호(S_negcomp)를, 도 3에 도시된 바와같이, PMOS 트랜지스터(MP1)의 게이트로 인가한다. 이로서, 상기 챠지펌프부(40)로부터 출력되는 음의 고전압(Vneg)을 전원전압(Vcc)에 의해 일정하게 유지시키는 방법이 또한 사용되고 있다.The negative high-voltage generating circuit shown in FIG. 4 includes a high-voltage level control unit 20, an oscillation unit 30, and a charge pump unit 40. The oscillation unit 30 outputs a drive signal S_driv in response to a predetermined control signal S_negcomp and the charge pump unit 40 generates a drive signal S_driv in response to the drive signal S_driv output from the oscillation unit 20, (Vneg). The high voltage level control unit 20 compares the high voltage Vneg output from the charge pump unit 40 with the reference voltage Vref and outputs the control signal S_negcomp input to the oscillation unit 30 do. Here, the drive signal S_driv is composed of signals OPP and nOPP whose phases are inverted from each other so that the charge pump unit 40 operates efficiently. In this way, while the negative high voltage Vneg for the method of controlling the oscillation unit 30 is kept constant by the control signal S_negcomp output from the high voltage level control unit 20, the control signal S_negcomp is maintained, To the gate of the PMOS transistor MP1, as shown in Fig. Thus, a method of keeping the negative high voltage Vneg output from the charge pump unit 40 constant by the power supply voltage Vcc is also used.

그리고, 상기 고전압레벨제어부(20)는 저항들(R1, R2)과 비교기(14)로 구성되어 있으며, 상기 저항들(R1, R2)은 상기 고전압(Vneg)이 인가되는 제 1 입력단자(12)와 제 2 기준전압(Vref2)이 인가되는 제 2 입력단자(16) 사이에 직렬로 연결되어 있다. 그리고, 상기 음의 고전압(Vneg)과 상기 제 2 기준전압(Vref2)이 입력되면 상기 저항들(R1, R2)에 의해 전압분배된 비교전압(Ndiv)이 접속점(N1)을 통해 출력된다. 상기 비교기(14)는 상기 저항들(R1, R2) 사이의 상기 접속점(N1)에 일단자가 연결되고 상기 제 1 기준전압(Vref1)이 입력되는 제 3 입력단자(13)에 타단자가 연결되어 있다. 즉, 상기 비교전압(Ndiv)이 상기 제 1 기준전압(Vref1)에 비해 높이 레벨일 경우 상기 비교기(14)는 하이레벨의 제어신호(S_negcomp)를 출력한다. 반면, 상기 비교전압(Ndiv)이 상기 제 1 기준전압(Vref1)에 비해 낮은 레벨일 경우 상기 비교기(14)는 로우레벨의 제어신호(S_negcomp)를 출력한다.The high voltage level control unit 20 includes resistors R1 and R2 and a comparator 14. The resistors R1 and R2 are connected to a first input terminal 12 to which the high voltage Vneg is applied And a second input terminal 16 to which a second reference voltage Vref2 is applied. When the negative high voltage Vneg and the second reference voltage Vref2 are inputted, the comparison voltage Ndiv divided by the resistors R1 and R2 is output through the connection point N1. The comparator 14 has one terminal connected to the connection point N1 between the resistors R1 and R2 and the other terminal connected to the third input terminal 13 to which the first reference voltage Vref1 is input have. That is, when the comparison voltage Ndiv is at a higher level than the first reference voltage Vref1, the comparator 14 outputs a high level control signal S_negcomp. On the other hand, when the comparison voltage Ndiv is lower than the first reference voltage Vref1, the comparator 14 outputs a low level control signal S_negcomp.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 5의 동작 타이밍도에 의거하여 동작을 설명한다.The operation will be described based on the operation timing diagram of Fig. 5 according to the preferred embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와같이, 고전압레벨제어부(20)의 비교전압(Ndiv)이 제 1 기준전압(Vref1)에 비해 높은 레벨일 경우 상기 고전압레벨제어부(20)로부터 하이레벨의 제어신호(S_negcomp)가 출력된다. 이로인해, 발진부(30)가 구동되어 서로 위상이 반전된 구동신호들(OPP, nOPP)을 출력하여 챠지펌프부(40)를 동작시킨다. 상기 챠지펌프부(20)는 상기 구동신호들(OPP, nOPP)에 응답하여 상기 음의 고전압(Vneg) 레벨이 계속 낮아지도록 고전압 펌핑 동작을 수행한다. 그리고, 상기 비교전압(Ndiv)이 상기 제 1 기준전압(Vref1)에 비해 낮은 레벨일 경우 상기 고전압레벨제어부(20)로부터 로우레벨의 상기 제어신호(S_negcomp)가 출력된다. 이로서, 상기 발진부(30)가 디세이블되어 상기 챠지펌프부(40)로부터 출력되는 음의 고전압(Vneg)레벨이 더 이상 낮아지는 것을 차단하게 된다. 따라서, 상기 고전압레벨제어부(20)의 상기 제어신호(S_negcomp)에 의해 상기 챠지펌프부(40)로부터 출력되는 음의 고전압(Vneg)이 일정하게 유지된다.5, when the comparison voltage Ndiv of the high voltage level controller 20 is higher than the first reference voltage Vref1, a high level control signal S_negcomp is output from the high voltage level controller 20, Is output. Accordingly, the oscillation unit 30 is driven to output the drive signals OPP and nOPP whose phases are inverted from each other to operate the charge pump unit 40. The charge pump unit 20 performs a high voltage pumping operation in response to the drive signals OPP and nOPP so that the negative high voltage Vneg level is continuously lowered. When the comparison voltage Ndiv is lower than the first reference voltage Vref1, the control signal S_negcomp at a low level is output from the high voltage level controller 20. Thus, the oscillation unit 30 is disabled and the negative high voltage Vneg level output from the charge pump unit 40 is prevented from being lowered further. Therefore, the negative high voltage Vneg output from the charge pump unit 40 is constantly maintained by the control signal S_negcomp of the high voltage level control unit 20.

본 발명에서는 상기 고전압레벨제어부(20) 내부적으로 원하는 양의 비교전압(Ndiv)을 얻기 위하여 종래의 고전압레벨제어부(20)에서 사용되었던 커패시터들(C1, C2)에 의한 전압분배 대신 저항들(R1, R2)에 의한 전압분배 방법을 사용하였다. 여기서, 전압분배시 상기 저항의 일단자로 입력되는 제 2 기준전압(Vref2)을 약 1.6볼트로 일정하게 유지할 경우, 상기 음의 고전압(Vneg) 변화에 따른 비교전압(Ndiv)은 [수학식 3]과 같이 변화한다.In the present invention, in order to obtain a desired comparison voltage Ndiv internally within the high voltage level controller 20, the resistors R1 and R2 are used instead of the voltage division by the capacitors C1 and C2 used in the conventional high voltage level controller 20. [ , R2) were used. In this case, when the second reference voltage Vref2 input to one end of the resistor is kept constant at about 1.6 volts at the time of voltage distribution, the comparison voltage Ndiv corresponding to the negative high voltage Vneg is expressed by Equation (3) .

[수학식 3]&Quot; (3) "

예를들면, 상기 제 2 기준전압(Vref2)이 약 1.6볼트이고 저항 R1=15K│▼, 저항 R2=215K│▼이며 상기 챠지펌프부(40)로부터 출력된 음의 고전압(Vneg)이 -10볼트일 때 상기 저항들(R1, R2)의해 전압분배된 비교전압(Ndiv)은 [수학식 3]에 의하여 0.8볼트가 된다. 그리고, 상기 음의 고전압(Vneg)이 -10볼트 이하가 되면 상기 비교전압(Ndiv)은 약 0.8볼트의 제 1 기준전압(Vref1)보다 낮아져 비교기(14)의 출력인 제어신호(S_negcomp)가 하이레벨에서 로우레벨로 반전되어 챠지펌프부(40)의 펌핑 동작을 중지시킨다. 이때, 고전압레벨제어부(20)의 전압분배에 사용되는 저항을 단위면적당 약 300│▼인 폴리실리콘으로 형성하였을 경우 상기 저항에 의해 점유되는 칩 면적은 [수학식 4]와 같다.For example, when the second reference voltage Vref2 is about 1.6 volts and the resistor R1 = 15K |, the resistor R2 = 215K | and the negative high voltage Vneg output from the charge pump unit 40 is -10 The voltage Ndiv that is voltage-divided by the resistors R1 and R2 when the voltage is a volt is 0.8 volts by Equation (3). When the negative high voltage Vneg is less than -10 volts, the comparison voltage Ndiv becomes lower than the first reference voltage Vref1 of about 0.8 volts, and the control signal S_negcomp, which is the output of the comparator 14, Level so as to stop the pumping operation of the charge pump unit 40. [0050] In this case, if the resistance used for voltage distribution of the high-voltage level control unit 20 is formed of polysilicon of about 300 단위 per unit area, the chip area occupied by the resistor is expressed by Equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

상기 [수학식 4]에 의해 계산된 점유 면적()은 종래 커패시터를 사용하였을 때의 면적()에 비해 약 300배나 작은 면적이다. 이와같이, 고전압레벨제어부(20)의 전압분배수단으로서 저항들(R1, R2)을 사용하여 음의 고전압(Vneg)을 일정하게 유지시키는 음의 고전압 발생회로에 의해 점유되는 칩 면적을 줄임으로서 불휘발성 반도체 메모리 장치의 고집적화를 실현할 수 있다.The occupied area calculated by the above-mentioned equation (4) ) Is the area of a conventional capacitor ( ), Which is about 300 times smaller than that of the By using the resistors R1 and R2 as the voltage distributing means of the high voltage level control unit 20, it is possible to reduce the chip area occupied by the negative high voltage generating circuit, which keeps the negative high voltage Vneg constant, High integration of the semiconductor memory device can be realized.

상기한 바와같이, 챠지펌프부로부터 출력되는 음의 고전압을 일정하게 유지시키기 위해 제어하는 고전압레벨제어부의 전압분배수단으로 사용되는 커패시터를 저항으로 대치함으로서 상기 전압분배수단에 의해 점유되는 칩 면적을 최소화함으로서 불휘발성 반도체 메모리 장치의 고집적화를 실현할 수 있다.As described above, by replacing the capacitor used as the voltage distributing means of the high voltage level control unit for controlling the negative high voltage output from the charge pump unit to be constant, the chip area occupied by the voltage distributing means is minimized High integration of the nonvolatile semiconductor memory device can be realized.

Claims (3)

소정 제어신호(S_negcomp)에 응답하여 구동신호(S_driv)를 출력하는 발진부(30)와;An oscillation unit 30 for outputting a drive signal S_driv in response to a predetermined control signal S_negcomp; 상기 발진부(20)로부터 출력된 상기 구동신호(S_driv)에 응답하여 고전압(Vneg)을 출력하는 챠지펌프부(40)와;A charge pump unit 40 for outputting a high voltage Vneg in response to the drive signal S_driv output from the oscillation unit 20; 상기 챠지펌프부(40)로부터 출력된 상기 고전압(Vneg)과 기준전압(Vref)을 비교하여 상기 발진부(30)로 입력된 상기 제어신호(S_negcomp)를 출력하는 고전압레벨제어부(20)를 포함하되, 상기 고전압레벨제어부(20)는 상기 고전압(Vneg)이 인가되는 제 1 입력단자(12)와 제 2 기준전압(Vref2)이 인가되는 제 2 입력단자(16) 사이에 직렬로 연결된 제 1 및 제 2 저항(R1, R2)과 상기 저항들(R1, R2) 사이의 접속점(N1)에 일단자가 연결되고 상기 제 1 기준전압(Vref1)이 입력되는 제 3 입력단자(13)에 타단자가 연결된 비교기(14)로 구성된 불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로.And a high voltage level control unit 20 for comparing the high voltage Vneg output from the charge pump unit 40 with a reference voltage Vref and outputting the control signal S_negcomp input to the oscillation unit 30 The high voltage level control unit 20 includes first and second input terminals 12 and 13 connected in series between a first input terminal 12 to which the high voltage Vneg is applied and a second input terminal 16 to which a second reference voltage Vref2 is applied, One terminal is connected to the connection point N1 between the second resistors R1 and R2 and the resistors R1 and R2 and the other terminal is connected to the third input terminal 13 to which the first reference voltage Vref1 is input A negative high voltage generating circuit of the nonvolatile semiconductor memory device constituted by the connected comparator (14). 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 구동신호(S_driv)는 서로 위상이 반전된 신호들(OPP, nOPP)로 이루어진 불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로.Wherein the drive signal (S_driv) comprises signals (OPP, nOPP) whose phases are inverted from each other. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제 1 저항(R1)과 상기 제 2 저항(R2)은 상기 비교전압(Ndiv)이 양의 전압영역에서 변화되도록 하기 위해 상기 제 1 저항(R1)에 비해 상기 제 2 저항(R2)이 큰값을 갖도록 구비된 불휘발성 반도체 메모리 장치의 음의 고전압 발생회로.The first resistor Rl and the second resistor R2 may be arranged such that the second resistor R2 is larger than the first resistor R1 so that the comparison voltage Ndiv changes in a positive voltage range, Voltage negative voltage generating circuit of the nonvolatile semiconductor memory device.
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