KR100223480B1 - A circuit of generating high voltage of non-volatile semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 고전압 펌핑회로로부터 출력되는 고전압 레벨을 감지하고 이를 제어하는 동안 센싱딜레이(sensing delay)에 의해 생기는 리플현상에 따른 리플전압차를 줄이기 위한 불휘발성 반도체 메모리 장치의 고전압 발생회로에 관한 것으로, 본 발명은 외부로부터 인가되는 인에이블 신호에 응답하여 소정레벨의 기준전압을 발생하는 기준전압 발생부와; 상기 인에이블 신호와 소정의 구동신호 및 소정의 제어신호를 입력받아, 상기 구동신호에 응답하여 제 1 주기를 갖는 펄스신호를 출력한 후 상기 제어신호에 응답하여 상기 제 1 주기에 비해 소정시간 길어진 제 2 주기를 갖는 상기 펄스신호를 출력하는 발진부와; 상기 발진부로부터 출력된 상기 발진신호에 응답하여 고전압을 발생하는 고전압 펌핑부와; 상기 고전압 펌핑부로부터 출력된 상기 고전압을 입력받아, 소정의 제어신호에 응답하여 상기 고전압이 원하는 전압레벨에 비해 소정레벨 낮은 전압레벨로 펌핑되었는가를 감지하여 이를 소정레벨로 변환한 제 1 분배전압을 출력하는 제 1 전압분배부와; 상기 고전압 펌핑부로부터 출력된 상기 고전압을 입력받아, 상기 제어신호에 응답하여 상기 고전압이 원하는 전압레벨로 펌핑되었는가를 감지하여 이를 소정레벨로 변환한 제 2 분배전압을 출력하는 제 2 전압분배부와; 상기 기준전압 발생부로부터 출력된 상기 기준전압과 상기 제 1 및 제 2 전압분배부로부터 각각 출력된 상기 제 1 및 제 2 분배전압들을 입력받아, 상기 기준전압과 상기 제 1 및 제 2 분배전압들을 비교한 소정레벨의 비교신호를 출력하는 비교부와; 상기 인에이블 신호와 상기 비교신호에 응답하여, 상기 발진부로 인가된 상기 구동신호를 출력하는 구동부와; 상기 인에이블 신호와 상기 비교신호에 응답하여, 상기 제 1 전압분배부로 인가된 상기 제 1 제어신호를 출력하는 제 1 제어부와; 상기 제 1 제어신호와 상기 인에이블 신호에 응답하여, 상기 제 2 전압분배부 및 상기 발진부로 인가된 상기 제 2 제어신호를 출력하는 제 2 제어부로 이루어졌다.The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a semiconductor memory device capable of sensing a high voltage level output from a high voltage pumping circuit and controlling nonvolatile The present invention relates to a high-voltage generating circuit for a semiconductor memory device, and more particularly, to a high-voltage generating circuit for a semiconductor memory device which includes a reference voltage generator for generating a reference voltage of a predetermined level in response to an enable signal applied from the outside; And outputs a pulse signal having a first period in response to the drive signal and outputs a pulse signal in response to the control signal in response to the enable signal, a predetermined drive signal, and a predetermined control signal, An oscillation unit outputting the pulse signal having a second period; A high voltage pumping unit generating a high voltage in response to the oscillation signal output from the oscillation unit; And a controller for receiving the high voltage output from the high voltage pumping unit and detecting whether the high voltage is pumped to a voltage level lower than the desired voltage level by a predetermined control signal and converting the first distribution voltage into a predetermined level A first voltage distributor for outputting the voltage; A second voltage distribution unit receiving the high voltage output from the high voltage pumping unit and detecting whether the high voltage is pumped to a desired voltage level in response to the control signal and outputting a second distribution voltage obtained by converting the high voltage into a predetermined level, ; And a second voltage dividing unit that receives the reference voltage output from the reference voltage generating unit and the first and second dividing voltages output from the first and second voltage dividing units, A comparator for comparing the comparison signal with a predetermined level; A driving unit for outputting the driving signal applied to the oscillation unit in response to the enable signal and the comparison signal; A first control unit responsive to the enable signal and the comparison signal for outputting the first control signal applied to the first voltage divider; And a second control unit responsive to the first control signal and the enable signal for outputting the second control signal applied to the second voltage distribution unit and the oscillation unit.
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 고전압 펌핑회로로부터 출력되는 고전압 레벨을 감지하고 이를 제어하는 동안 센싱딜레이(sensing delay)에 의해 생기는 리플현상에 따른 리플전압차를 줄이기 위한 불휘발성 반도체 메모리 장치의 고전압 발생회로에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a semiconductor memory device capable of sensing a high voltage level output from a high voltage pumping circuit and controlling nonvolatile To a high voltage generating circuit of a semiconductor memory device.
반도체 메모리 장치, 특히 전기적으로 소거 및 프로그램이 가능한 불휘발성 반도체 메모리 장치의 경우 메모리 셀에 저장된 데이터를 소거하기 위한 소거 동작과 상기 메모리 셀에 데이터를 저장하기 위한 프로그램 동작을 수행하는데 있어서, F-N 터널링(Fowler-Nordheim tenneling)과 핫 일렉트론 인젝션(hot electron injection) 방식을 사용하고 있다. 불휘발성 반도체 메모리 장치의 상기 메모리 셀은, 도면에는 도시되지 않았지만, 통상적으로 p형 반도체기판에 형성된 채널 영역을 사이에 두고 소오스 및 드레인 영역이 각각 형성되어 있다. 그리고, 상기 채널 상부에 게이트산화막(gate oxide), 플로팅게이트(floating gate), ONO막, 그리고 제어게이트(control gate)가 순차적으로 형성된 구조를 갖는다. 상기 메모리 셀에 데이터를 저장하기 위한 프로그램 동작이 수행되기 전에 소거 동작이 수행되며 이는 상기 F-N 터널링을 통해 이루어진다. 상기 F-N 터널링은 상기 메모리 셀의 상기 플로팅게이트상에 축적된 전자들을 상기 소오스 영역으로 방출하는 것을 의미하며, 이때 상기 메모리 셀의 소오스 영역에 고전압이 인가된다.In the case of a semiconductor memory device, particularly an electrically erasable and programmable nonvolatile semiconductor memory device, in performing an erase operation for erasing data stored in a memory cell and a program operation for storing data in the memory cell, the FN tunneling Fowler-Nordheim tenneling) and hot electron injection (hot electron injection). Although not shown in the figure, the memory cell of the nonvolatile semiconductor memory device is typically formed with a source region and a drain region with a channel region formed in a p-type semiconductor substrate interposed therebetween. A gate oxide, a floating gate, an ONO film, and a control gate are sequentially formed on the channel. An erase operation is performed before the program operation for storing data in the memory cell is performed, which is performed through the F-N tunneling. The F-N tunneling means discharging electrons accumulated on the floating gate of the memory cell to the source region, and a high voltage is applied to the source region of the memory cell.
상기 소거 동작이 완료되면 프로그램하고자 하는 메모리 셀을 프로그램하게 되며, 이때 사용되는 프로그램 방법은 상기 핫 일렉트론 인젝션 방식을 따른다. 상기 핫 일렉트론 인젝션은 상기 메모리 셀의 상기 드레인 영역에 인접한 상기 채널 영역의 전자들이 상기 메모리 셀의 상기 플로팅게이트로 인젝션(injection)되는 것을 의미한다. 이때, 상기 메모리 셀의 상기 제어게이트에 고전압이 인가된다. 상기와 같은 방식에 따른 소거 및 프로그램 동작수행을 위해서는, 통상적으로 15볼트 - 20볼트 사이의 고전압이 필요하다. 일반적으로, 저 전원 전압하에서 동작하는 반도체 메모리 장치의 경우 상기 고전압을 칩 내부에서 자체 발생시키는 고전압 발생회로를 내장하며, 상기 소거 및 프로그램 동작은 수 |LS에서 수 mS의 동작 수행시간이 소요된다.When the erase operation is completed, the memory cell to be programmed is programmed, and the programming method used at this time is the Hot Electron Injection method. The Hot Electron Injection means that electrons in the channel region adjacent to the drain region of the memory cell are injected into the floating gate of the memory cell. At this time, a high voltage is applied to the control gate of the memory cell. In order to perform the erase and program operation according to the above-described method, a high voltage between 15 volts and 20 volts is usually required. Generally, in the case of a semiconductor memory device operating under a low power supply voltage, a high voltage generating circuit for internally generating the high voltage is built in the chip, and the erase and program operation takes several ms to perform several ms.
도 1에는 종래 기술에 따른 반도체 메모리 장치의 고전압 발생회로를 보여주는 블록도가 도시되어 있다.FIG. 1 is a block diagram showing a high voltage generating circuit of a semiconductor memory device according to the prior art.
도 1에 도시된 종래 기술에 따른 고전압 발생회로는 기준전압 발생부(10), 발진부(20), 고전압 펌핑부(30), 전압분배부(40), 비교부(50), 그리고 구동부(60)로 구성되어 있다. 상기 기준전압 발생부(10)는 입력단자(1)를 통해 인가되는 인에이블 신호(ENABLE)에 응답하여 소정 레벨의 기준전압(Vref)을 출력한다. 그리고, 상기 발진부(20)는 상기 인에이블 신호(ENABLE)와 소정의 구동신호(S_driv)에 응답하여 일정주기(F0)를 갖는 발진신호(S_osc)를 출력한다. 상기 고전압 펌핑부(40)는 상기 발진부(20)로부터 출력된 상기 발진신호(S_osc)에 응답하여 전압펌핑 동작을 수행하며 일정레벨(예를들면, 18 - 20볼트)의 고전압(Vpgm)을 출력한다. 그리고, 상기 전압분배부(40)는 상기 인에이블 신호(ENABLE)에 응답하여 상기 고전압 펌핑부(30)로부터 출력된 상기 고전압(Vpgm)을 소정 전압레벨로 변환된 분배전압(Vdevide)을 출력한다. 상기 전압분배부(40)는 상기 고전압(Vpgm)을 전압분배하기 위한 저항들(R1, R2)과 상기 인에이블 신호(ENABLE)에 응답하여 출력단자(2)와 접지단자(3) 사이에 전류통로를 형성하기 위한 NMOS 트랜지스터(M1)로 구비되어 있다. 그리고, 상기 비교부(50)는 상기 기준전압 발생부(10)로부터 출력된 상기 기준전압(Vref)과 상기 전압분배부(40)로부터 출력된 분배전압(Vdevide)을 입력받아, 상기 두 전압을 비교한 후 소정 레벨의 비교신호(S_comp)를 출력한다. 상기 구동부(60)는 상기 비교부(50)로부터 출력된 상기 비교신호(S_comp)와 상기 인에이블 신호(ENABLE)에 응답하여 상기 발진부(20)로 인가된 상기 구동신호(S_driv)를 출력하며, 낸드게이트(G1)와 인버터(I1)로 구비되어 있다.1 includes a reference voltage generating unit 10, an oscillating unit 20, a high voltage pumping unit 30, a voltage distributing unit 40, a comparing unit 50, and a driving unit 60 ). The reference voltage generator 10 outputs a reference voltage Vref of a predetermined level in response to an enable signal ENABLE applied through the input terminal 1. [ The oscillation unit 20 outputs an oscillation signal S_osc having a predetermined period F0 in response to the enable signal ENABLE and the predetermined driving signal S_driv. The high voltage pumping unit 40 performs a voltage pumping operation in response to the oscillation signal S_osc outputted from the oscillation unit 20 and outputs a high voltage Vpgm of a certain level (for example, 18-20 volts) do. The voltage divider 40 outputs the divided voltage Vdevide converted from the high voltage Vpgm output from the high voltage pumping unit 30 to a predetermined voltage level in response to the enable signal ENABLE . The voltage divider 40 includes resistors R1 and R2 for voltage division of the high voltage Vpgm and a current I3 between the output terminal 2 and the ground terminal 3 in response to the enable signal ENABLE. And an NMOS transistor M1 for forming a path. The comparison unit 50 receives the reference voltage Vref output from the reference voltage generation unit 10 and the distribution voltage Vdevide output from the voltage distribution unit 40, And outputs a comparison signal S_comp at a predetermined level. The driving unit 60 outputs the driving signal S_driv applied to the oscillation unit 20 in response to the comparison signal S_comp output from the comparison unit 50 and the enable signal ENABLE, And is provided with a NAND gate G1 and an inverter I1.
도 2에는 종래 기술에 따른 고전압 발생시의 동작 타이밍도가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 2를 참조하면서, 종래기술에 따른 고전압 발생 동작을 설명하면 다음과 같다.FIG. 2 shows an operation timing chart at the time of generation of a high voltage according to the prior art. Referring to FIGS. 1 and 2, the operation of generating a high voltage according to the related art will be described as follows.
도 2에 도시된 바와같이, 고전압 발생을 알리는 인에이블 신호(ENABLE)가 로우 레벨(low level)에서 하이 레벨(high level)로 천이하면 도 1의 기준전압 발생부(10), 발진부(20), 고전압 펌핑부(30), 전압분배부(40), 비교부(50), 그리고 구동부(60)가 모두 인에이블(enable)되어 고전압 펌핑동작을 수행한다. 먼저, 상기 기준전압 발생부(10)에 의해 일정레벨(예를들면, 1.5볼트)의 기준전압(Vref)이 발생된다. 상기 기준전압 발생부(10)는 공지된 CMOS형의 기준전압발생회로로써 상세한 동작 설명은 생략한다. 이때, 상기 기준전압 발생부(10)로부터 발생된 상기 기준전압(Vref)은 상기 비교부(50)의 입력단자들 중 일단자로 입력된다. 그리고, 상기 전압분배부(40)의 NMOS 트랜지스터(M1)는 하이 레벨(high level)로 천이된 상기 인에이블 신호(ENABLE)에 의해 도통된다. 이로써, 상기 고전압 펌핑부(30)의 출력단자(2)와 접지전압(VSS)이 인가되는 접지단자(3) 사이에 전류통로가 형성된다. 따라서, 상기 전압분배부(40)의 저항들(R1, R2)에 의해 노드 1에 분배된 분배전압(Vdevide)이 상기 비교부(50)의 타입력단자로 인가된다. 여기서, 고전압발생 동작초기 상태에서 출력단자(2)의 전압레벨은 약 0볼트이기 때문에 상기 비교부(50)는 하이 레벨(high level)의 비교신호(S_comp)를 출력한다.As shown in FIG. 2, when the enable signal ENABLE indicating the generation of the high voltage transitions from a low level to a high level, the reference voltage generator 10, the oscillator 20, The high voltage pumping unit 30, the voltage distribution unit 40, the comparing unit 50 and the driving unit 60 are both enabled to perform the high voltage pumping operation. First, a reference voltage Vref of a predetermined level (for example, 1.5 volts) is generated by the reference voltage generator 10. The reference voltage generator 10 is a well-known CMOS reference voltage generator circuit and its detailed description is omitted. At this time, the reference voltage Vref generated from the reference voltage generator 10 is input to one of the input terminals of the comparator 50. The NMOS transistor M1 of the voltage divider 40 is turned on by the enable signal ENABLE transitioned to a high level. Thereby, a current path is formed between the output terminal 2 of the high-voltage pumping unit 30 and the ground terminal 3 to which the ground voltage VSS is applied. The distribution voltage Vdevide distributed to the node 1 by the resistors R1 and R2 of the voltage distributor 40 is applied to the other input terminal of the comparator 50. [ Here, since the voltage level of the output terminal 2 is about 0 volts in an initial state of high voltage generation operation, the comparator 50 outputs a high level comparison signal S_comp.
그리고, 상기 구동부(60)는 하이 레벨(high level)의 상기 비교신호(S_comp) 및 상기 인에이블 신호(ENABLE)를 입력받아 하이 레벨(high level)의 구동신호(S_driv)를 출력한다. 이로인해, 상기 발진부(20)가 구동되어 소정 주기를 갖는 발진신호(S_osc)를 출력하며, 상기 발진신호(S_osc)에 의해 상기 고전압 펌핑부(30)가 구동되어 고전압 펌핑동작을 수행하기 시작한다. 이때, 상기 고전압 펌핑부(30)가 구동되면서 출력단자(3)로 출력되는 전압레벨이 상승함에 따라, 상기 전압분배부(40)의 NMOS 트랜지스터(M1)를 통해 흐르는 전류가 증가되어 노드 1의 전압레벨이 상승한다. 상기 노드 1의 전압레벨이 상승하여 상기 기준전압(Vref)과 동일한 레벨에 도달하게 되면 상기 비교부(50)로부터 로우 레벨(low level)의 상기 비교신호(S_comp)를 출력한다. 상기 비교신호(S_comp)의 전압레벨이 상기 구동부(60)의 낸드게이트(G1)의 트립점(trip point)을 넘어서게 되면 상기 발진부(20)를 디세이블시킨다. 이로써, 상기 고전압 펌핑부(30)의 펌핑동작이 정지됨으로써 원하는 레벨의 고전압(Vpgm)을 얻을 수 있다. 여기서, 상기 고전압(Vpgm)을 원하는 전압레벨로 얻기 위해서는 상기 전압분배부(40)의 저항들(R1, R2)의 저항값을 조정하여 원하는 고전압레벨을 얻을 수 있다.The driving unit 60 receives the comparison signal S_comp at a high level and the enable signal ENABLE and outputs a driving signal S_driv at a high level. The oscillation unit 20 is driven to output an oscillation signal S_osc having a predetermined period and the high voltage pumping unit 30 is driven by the oscillation signal S_osc to start a high voltage pumping operation . At this time, as the voltage level output to the output terminal 3 rises while the high voltage pumping unit 30 is driven, the current flowing through the NMOS transistor Ml of the voltage distributor 40 increases, The voltage level rises. And outputs the comparison signal S_comp of a low level from the comparator 50 when the voltage level of the node 1 rises to reach the same level as the reference voltage Vref. When the voltage level of the comparison signal S_comp exceeds the trip point of the NAND gate G1 of the driving unit 60, the oscillation unit 20 is disabled. As a result, the pumping operation of the high-voltage pumping unit 30 is stopped, thereby obtaining a high-level voltage Vpgm of a desired level. Here, in order to obtain the high voltage Vpgm at a desired voltage level, a desired high voltage level can be obtained by adjusting the resistance values of the resistors R1 and R2 of the voltage distributor 40. [
그러나, 상술한 종래 불휘발성 반도체 메모리 장치의 고전압 발생회로에 의하면, 액티브 전류(active currrent)를 줄이기 위해서는 전압분배부(40)의 각 저항값을 크게 해야하며 통상적으로 1M|이상의 저항을 연결하게 된다. 상기 액티브 전류를 감소시키기 위해 각 저항값을 증가시킬 경우, 고전압 레벨의 변동에 따른 노드 1로부터 출력되는 분배전압(Vdevide)의 응답속도가 느려지게 된다. 이로인해, 고전압의 리플(ripple)이 발생하는 문제점이 생겼다. 또한, 도 2에 도시된 바와같이, 고전압 레벨이 원하는 전압레벨에 도달한 후 상기 고전압레벨을 감지하여 발진부(20)를 디세이블시킨다. 이때, 상기 발진부(20)에 의해 고전압 펌핑부(30)의 펌핑동작을 중단시키기 까지의 지연(예를들면, 300nS)이 생기며 이 기간동안 상기 발진부(20)는 계속 동작한다. 이 기간동안 상기 고전압 펌핑부(30)에 의한 펌핑 횟수는 Td/F0만큼이다. (여기서, Td = sensing delay 시간, F0= 발진부로부터 출력되는 발진신호의 발진 주기) 또한, 펌핑동작이 디세이블된 후 비교부(50)를 통해 고전압이 하강하여 원하는 고전압 레벨에 비해 소정 레벨 하강하는 것을 감지하여 펌핑 동작을 재개할 때까지 고전압 레벨은 계속 다운되어 전체적인 고전압 레벨의 변동(고전압 오차)은 도 2와 같다. 따라서, 상기 고전압 레벨의 감지속도의 지연에 따른 고전압 레벨이 원하는 전압레벨에 비해 높아질 경우 오버-프로그램 또는 과소거가 발생하여 원하는 문턱전압의 전압레벨보다 문턱전압의 이동정도가 커지게 되어 디바이스의 오동작을 유발하는 문제점도 생겼다.However, according to the high-voltage generation circuit of the conventional nonvolatile semiconductor memory device, in order to reduce the active currrent, each resistance value of the voltage distributor 40 must be increased and a resistance of 1M or more is usually connected . When the resistance value is increased to reduce the active current, the response speed of the distribution voltage Vdevide output from the node 1 due to the variation of the high voltage level is slowed down. As a result, a ripple of high voltage is generated. Further, as shown in FIG. 2, after the high voltage level reaches the desired voltage level, the high voltage level is sensed and the oscillation unit 20 is disabled. At this time, a delay (for example, 300 nS) occurs until the pumping operation of the high voltage pumping unit 30 is stopped by the oscillation unit 20, and the oscillation unit 20 continues to operate during this period. During this period, the number of times of pumping by the high voltage pumping unit 30 is Td / F0. (Where, Td = sensing delay time, F 0 = the oscillation period of the oscillation signal output from the oscillation unit) In addition, the pumping operation is disabled by the high voltage is lowered by the comparison section 50 after a predetermined level of descending relative to the desired high voltage level The high voltage level continues to fall until the pumping operation is resumed, and the overall high voltage level variation (high voltage error) is as shown in FIG. Therefore, when the high voltage level due to the delay of the detection speed of the high voltage level becomes higher than the desired voltage level, over-programming or over-erasing occurs and the degree of shift of the threshold voltage becomes larger than the voltage level of the desired threshold voltage, There was also a problem that caused.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 고전압 펌핑회로로부터 출력되는 고전압 레벨을 감지하고 이를 제어하는 동안 센싱딜레이에 의해 생기는 리플현상에 따른 리플전압차를 줄이기 위한 불휘발성 반도체 메모리 장치의 고전압 발생회로를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is therefore an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of detecting a high voltage level output from a high- Voltage generating circuit of a semiconductor memory device.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 메모리 장치의 고전압 발생회로의 구성을 보여주는 블록도;1 is a block diagram showing a configuration of a high voltage generating circuit of a semiconductor memory device according to the related art;
도 2는 종래 기술에 따른 동작 타이밍도;2 is an operation timing diagram according to the prior art;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 고전압 발생회로의 구성을 보여주는 블록도;3 is a block diagram showing a configuration of a high voltage generating circuit of a semiconductor memory device according to a preferred embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기준전압 발생부의 상세 회로를 보여주는 회로도;4 is a circuit diagram showing a detailed circuit of a reference voltage generator according to a preferred embodiment of the present invention;
도 5은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발진부의 상세 회로를 보여주는 회로도;5 is a circuit diagram showing a detailed circuit of an oscillation unit according to a preferred embodiment of the present invention;
도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고전압 펌핑부의 상세 회로를 보여주는 회로도;6 is a circuit diagram showing detailed circuitry of a high-voltage pumping unit according to a preferred embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비교부의 상세 회로를 보여주는 회로도;FIG. 7 is a circuit diagram showing a detailed circuit of a comparison unit according to a preferred embodiment of the present invention; FIG.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동작 타이밍도,8 is an operation timing diagram according to a preferred embodiment of the present invention,
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
10 : 기준전압 발생부20 : 발진부10: reference voltage generator 20: oscillator
30 : 고전압 펌핑부40, 42 : 전압분배부30: High-voltage pumping unit 40, 42: Voltage distribution unit
50 : 비교부60 : 구동부50: comparator 60:
70, 80 : 제어부70, 80:
상술한 바와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일특징에 의하면, 외부로부터 인가되는 인에이블 신호에 응답하여 소정레벨의 기준전압을 발생하는 기준전압 발생부와; 상기 인에이블 신호와 소정의 구동신호 및 소정의 제어신호를 입력받아, 상기 구동신호에 응답하여 제 1 주기를 갖는 펄스신호를 출력한 후 상기 제어신호에 응답하여 상기 제 1 주기에 비해 소정시간 길어진 제 2 주기를 갖는 상기 펄스신호를 출력하는 발진부와; 상기 발진부로부터 출력된 상기 발진신호에 응답하여 고전압을 발생하는 고전압 펌핑부와; 상기 고전압 펌핑부로부터 출력된 상기 고전압을 입력받아, 소정의 제어신호에 응답하여 상기 고전압이 원하는 전압레벨에 비해 소정레벨 낮은 전압레벨로 펌핑되었는가를 감지하여 이를 소정레벨로 변환한 제 1 분배전압을 출력하는 제 1 전압분배부와; 상기 고전압 펌핑부로부터 출력된 상기 고전압을 입력받아, 상기 제어신호에 응답하여 상기 고전압이 원하는 전압레벨로 펌핑되었는가를 감지하여 이를 소정레벨로 변환한 제 2 분배전압을 출력하는 제 2 전압분배부와; 상기 기준전압 발생부로부터 출력된 상기 기준전압과 상기 제 1 및 제 2 전압분배부로부터 각각 출력된 상기 제 1 및 제 2 분배전압들을 입력받아, 상기 기준전압과 상기 제 1 및 제 2 분배전압들을 비교한 소정레벨의 비교신호를 출력하는 비교부와; 상기 인에이블 신호와 상기 비교신호에 응답하여, 상기 발진부로 인가된 상기 구동신호를 출력하는 구동부와; 상기 인에이블 신호와 상기 비교신호에 응답하여, 상기 제 1 전압분배부로 인가된 상기 제 1 제어신호를 출력하는 제 1 제어부와; 상기 제 1 제어신호와 상기 인에이블 신호에 응답하여, 상기 제 2 전압분배부 및 상기 발진부로 인가된 상기 제 2 제어신호를 출력하는 제 2 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device including: a reference voltage generator for generating a reference voltage at a predetermined level in response to an enable signal applied from the outside; And outputs a pulse signal having a first period in response to the drive signal and outputs a pulse signal in response to the control signal in response to the enable signal, a predetermined drive signal, and a predetermined control signal, An oscillation unit outputting the pulse signal having a second period; A high voltage pumping unit generating a high voltage in response to the oscillation signal output from the oscillation unit; And a controller for receiving the high voltage output from the high voltage pumping unit and detecting whether the high voltage is pumped to a voltage level lower than the desired voltage level by a predetermined control signal and converting the first distribution voltage into a predetermined level A first voltage distributor for outputting the voltage; A second voltage distribution unit receiving the high voltage output from the high voltage pumping unit and detecting whether the high voltage is pumped to a desired voltage level in response to the control signal and outputting a second distribution voltage obtained by converting the high voltage into a predetermined level, ; And a second voltage dividing unit that receives the reference voltage output from the reference voltage generating unit and the first and second dividing voltages output from the first and second voltage dividing units, A comparator for comparing the comparison signal with a predetermined level; A driving unit for outputting the driving signal applied to the oscillation unit in response to the enable signal and the comparison signal; A first control unit responsive to the enable signal and the comparison signal for outputting the first control signal applied to the first voltage divider; And a second control unit responsive to the first control signal and the enable signal for outputting the second control signal applied to the second voltage distribution unit and the oscillation unit.
이 실시예에 있어서, 상기 기준전압 발생부는 복수개의 저항들과 복수개의 MOS 트랜지스터들로 구비된다.In this embodiment, the reference voltage generator includes a plurality of resistors and a plurality of MOS transistors.
이 실시예에 있어서, 상기 발진부는 상기 발진신호를 입력받아 이를 소정시간 지연시키기 위해 직렬연결된 복수개의 지연수단들과; 상기 지연수단들 중 마지막 단의 지연수단으로부터 출력되는 소정 신호, 상기 구동신호, 그리고 상기 인에이블 신호에 응답하여 상기 발진신호를 출력하는 출력수단으로 구성된다.In this embodiment, the oscillation unit includes a plurality of delay means serially connected to receive the oscillation signal and delay it for a predetermined time; And output means for outputting the oscillation signal in response to the predetermined signal, the driving signal, and the enable signal output from the delay means at the last stage of the delay means.
이 실시예에 있어서, 상기 각 지연수단은 전단으로부터 출력된 신호를 반전시키기 위한 반전수단과; 상기 반전수단으로부터 출력되는 소정 신호에 응답하여 상기 신호를 챠지하거나 상기 챠지된 신호를 디스챠지시킴으로써 상기 발진신호의 제 1 주기(F0)를 결정하는 제 1 챠지수단과; 상기 제 2 제어신호에 응답하여 상기 반전수단으로부터 출력되는 소정 신호를 챠지하거나 상기 챠지된 신호를 디스챠지시킴으로써 상기 발진신호의 제 2 주기를 결정하는 제 2 챠지수단으로 구성된다.In this embodiment, each of the delay means includes an inverting means for inverting a signal output from the previous stage; First charging means for determining the first period (F0) of the oscillation signal by charging the signal or discharging the signal in response to a predetermined signal outputted from the inverting means; And second charging means for determining a second period of the oscillation signal by charging a predetermined signal outputted from the inverting means or discharging the charged signal in response to the second control signal.
이 실시예에 있어서, 상기 각 지연수단의 상기 반전수단은 인버터로 구비된다.In this embodiment, the inverting means of each delay means is provided as an inverter.
이 실시예에 있어서, 상기 각 지연수단의 제 1 챠지수단은 커패시터수단으로 구비된다.In this embodiment, the first charging means of each delay means is provided as capacitor means.
이 실시예에 있어서, 상기 제 2 챠지수단은 상기 제 2 제어신호에 응답하여 스위칭되는 스위칭수단과; 상기 스위칭 수단을 통해 전달된 소정 신호를 챠지하거나 상기 챠지된 신호를 상기 스위칭수단을 통해 디스챠지하는 커패시터수단으로 구성된다.In this embodiment, the second charging means includes switching means for switching in response to the second control signal; And a capacitor means for charging a predetermined signal transmitted through the switching means or discharging the charged signal through the switching means.
이 실시예에 있어서, 상기 스위칭수단은 n채널 도전형의 MOS 트랜지스터로 구비된다.In this embodiment, the switching means is provided with an n-channel conduction type MOS transistor.
이 실시예에 있어서, 상기 출력수단은 3-입력 낸드게이트로 구비된다.In this embodiment, the output means is provided as a 3-input NAND gate.
이 실시예에 있어서, 상기 고전압 펌핑부는 복수개의 MOS 트랜지스터들, 커패시터들, 그리고 인버터로 구비된다.In this embodiment, the high voltage pumping portion is provided with a plurality of MOS transistors, capacitors, and an inverter.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 전압분배부는 저항수단들과 스위칭수단으로 구성된다.In this embodiment, the first voltage divider comprises resistance means and switching means.
이 실시예에 있어서, 상기 스위칭수단은 상기 제 1 제어신호에 응답하여 인에이블되는 n채널 도전형의 MOS 트랜지스터로 구비된다.In this embodiment, the switching means is an n-channel conduction type MOS transistor enabled in response to the first control signal.
이 실시예에 있어서, 상기 제 2 전압분배부는 저항수단들과 스위칭수단으로 구성된다.In this embodiment, the second voltage divider comprises resistance means and switching means.
이 실시예에 있어서, 상기 스위칭수단은 상기 제 2 제어신호에 응답하여 인에이블되는 n채널 도전형의 MOS 트랜지스터로 구비된다.In this embodiment, the switching means is an n-channel conduction type MOS transistor enabled in response to the second control signal.
이 실시예에 있어서, 상기 비교부는 복수개의 PMOS 트랜지스터들과 복수개의 NMOS 트랜지스터들로 구비된다.In this embodiment, the comparison unit includes a plurality of PMOS transistors and a plurality of NMOS transistors.
이 실시예에 있어서, 상기 구동부는 낸드게이트와 인버터로 구비된다.In this embodiment, the driving unit is provided with a NAND gate and an inverter.
이 실시예에 있어서, 상기 제 1 제어부는 래치된 낸드게이트들로 구비된다.In this embodiment, the first control unit is provided with the latched NAND gates.
이 실시예에 있어서, 상기 제 2 제어부는 상기 인에이블 신호와 상기 제 1 제어신호에 응답하여 상기 제 2 제어신호를 출력하는 낸드게이트로 구비된다.In this embodiment, the second controller is provided as a NAND gate that outputs the second control signal in response to the enable signal and the first control signal.
이와같은 회로에 의해서, 고전압 발생부로부터 출력되는 고전압 레벨을 감지하고 이를 제어하는데 소요되는 감지지연시간에 의한 리플현상을 줄임으로써 불휘발성 반도체 메모리 장치의 오버-프로그램 또는 과소거 현상을 방지할 수 있다.By such a circuit, it is possible to prevent over-programming or over-erasing of the non-volatile semiconductor memory device by reducing the ripple phenomenon caused by the sensing delay time for sensing and controlling the high voltage level output from the high voltage generating portion .
이하 본 발명의 실시예에 따른 참조도면 도 3 내지 도 8에 의거하여 상세히 설명한다.Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention with reference to Figures 3-8.
도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 고전압 발생회로의 구성을 보여주는 블록도가 도시되어 있다.3 is a block diagram showing the configuration of the high voltage generating circuit of the semiconductor memory device according to the preferred embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고전압 발생회로는 기준전압 발생부(10), 발진부(20), 고전압 펌핑부(30), 제 1 전압분배부(40), 제 2 전압분배부(42), 비교부(50), 구동부(60), 그리고 제 1 및 제 2 제어부(70, 80)로 구성되어 있다. 상기 기준전압 발생부(10)는 인에이블 신호(ENABLE)에 응답하여 일정레벨(약 1.5볼트)의 기준전압(Vref)을 출력한다. 상기 발진부(20)는 상기 인에이블 신호(ENABLE), 상기 구동부(60)로부터 출력되는 구동신호(S_driv), 그리고 상기 제 2 제어부(80)로부터 출력되는 제 2 제어신호(S_cont2)에 응답하여 상기 고전압 펌핑부(30)를 구동시키기 위한 발진신호(S_osc)를 출력한다. 상기 구동신호(S_driv)가 인가되는 동안 상기 발진부(20)는 제 1 주기(F0)를 갖는 상기 발진신호(S_osc)를 출력한다. 그리고, 상기 제 2 제어신호(S_cont2)가 인가되는 동안 상기 발진부(20)는 상기 제 1 주기(F0)에 비해 소정시간 길어진 제 2 주기(F1)의 상기 발진신호(S_osc)를 출력한다.3 includes a reference voltage generating unit 10, an oscillating unit 20, a high voltage pumping unit 30, a first voltage distributor 40, a second voltage divider 40, A distribution section 42, a comparison section 50, a driving section 60, and first and second control sections 70 and 80. The reference voltage generator 10 outputs a reference voltage Vref of a predetermined level (about 1.5 volts) in response to the enable signal ENABLE. The oscillating unit 20 responds to the enable signal ENABLE, the driving signal S_driv output from the driving unit 60 and the second control signal S_cont2 output from the second control unit 80, And outputs an oscillation signal S_osc for driving the high-voltage pumping section 30. [ The oscillation unit 20 outputs the oscillation signal S_osc having the first period F0 while the driving signal S_driv is applied. The oscillation unit 20 outputs the oscillation signal S_osc of the second period F1 that is longer than the first period F0 by a predetermined time while the second control signal S_cont2 is applied.
그리고, 상기 고전압 펌핑부(30)는 상기 발진부(20)로부터 출력된 상기 발진신호(S_osc)에 응답하여 고전압 펌핑동작을 수행함으로써 원하는 레벨의 고전압(Vpgm)을 출력한다. 상기 제 1 전압분배부(40)는 상기 고전압 발생부(30)로부터 출력되는 원하는 고전압(Vpgm, 예를들면 약 20볼트)에 비해 소정레벨 낮은 고전압(예를들면, 약 18볼트)을 감지하여 이를 소정 전압레벨로 변환한 제 1 분배전압(Vdevide1)을 출력하며, 저항들(R1, R2)과 NMOS 트랜지스터(M1)로 구비되어 있다. 즉, 원하는 상기 고전압(Vpgm)에 비해 소정레벨 낮게 펌핑되었을 때 상기 기준전압(Vref)과 동일한 전압을 출력하게 되며, 이를 위해 상기 저항들(R1, R2)의 값을 적절하게 설정하여야 한다. 이때, 상기 제 1 전압분배부(40)의 스위칭수단으로써 사용되는 상기 NMOS 트랜지스터(M1)는 상기 제 1 제어부(70)로부터 출력되는 제 1 제어신호(S_cont1)에 의해 인에이블된다. 이로인해, 상기 고전압(Vpgm)이 출력되는 출력단자(2)와 접지전압(VSS)이 인가되는 접지단자(2) 사이에 전류통로가 생기며, 상기 제 1 전압분배부(40)가 인에이블되어 상기 제 1 분배전압(S_devide1)이 출력된다.The high voltage pumping unit 30 outputs a high voltage Vpgm of a desired level by performing a high voltage pumping operation in response to the oscillation signal S_osc output from the oscillation unit 20. [ The first voltage divider 40 detects a high voltage (for example, about 18 volts) lower than the desired high voltage Vpgm (for example, about 20 volts) output from the high voltage generator 30 And outputs a first divided voltage Vdevide1 converted to a predetermined voltage level, and is provided with resistors R1 and R2 and an NMOS transistor M1. That is, when it is pumped down to a predetermined level lower than the desired high voltage Vpgm, a voltage equal to the reference voltage Vref is output. For this, the values of the resistors R1 and R2 must be set appropriately. At this time, the NMOS transistor M1 used as the switching means of the first voltage distributor 40 is enabled by the first control signal S_cont1 output from the first controller 70. A current path is formed between the output terminal 2 from which the high voltage Vpgm is outputted and the ground terminal 2 to which the ground voltage VSS is applied and the first voltage distributor 40 is enabled The first distribution voltage S_devide1 is output.
그리고, 상기 비교부(50)는 상기 기준전압(Vref)과 상기 제 1 분배전압(Vdevide1)을 입력받아 상기 두 신호(Vref, Vdevide1)의 전압레벨을 상호 비교한다. 만약, 상기 기준전압(Vref)이 높은 레벨일 경우 하이 레벨(high level)의 비교신호(S_comp)를 출력하고 이와 반대의 경우에는 로우 레벨(low level)의 상기 비교신호(S_comp)를 출력한다. 상기 구동부(60)는 상기 비교부(50)로부터 출력된 상기 비교신호(S_comp)와 상기 인에이블 신호(ENABLE)를 입력받아 상기 발진부(20)로 인가된 상기 구동신호(S_driv)를 출력하며, 낸드게이트(G1)와 인버터(I1)로 구비되어 있다. 상기 제 1 제어부(70)는 상기 비교부(50)로부터 출력된 상기 비교신호(S_comp)와 상기 인에이블 신호(ENABLE)에 응답하여 상기 제 1 전압분배부(40)의 스위칭 트랜지스터(M1)로 인가된 상기 제 1 제어신호(S_cont1)를 출력한다. 그리고, 상기 제 1 제어부(70)는 래치된 낸드게이트들(G2, G3)로 구성되며 1비트 셀 저장수단으로 작용한다.The comparator 50 receives the reference voltage Vref and the first distribution voltage Vdevide1 and compares the voltage levels of the two signals Vref and Vdevide1 with each other. If the reference voltage Vref is at a high level, it outputs a high level comparison signal S_comp, and in the opposite case, it outputs a low level comparison signal S_comp. The driving unit 60 receives the comparison signal S_comp output from the comparator 50 and the enable signal ENABLE and outputs the driving signal S_driv applied to the oscillation unit 20, And is provided with a NAND gate G1 and an inverter I1. The first controller 70 responds to the comparison signal S_comp output from the comparator 50 and the enable signal ENABLE to the switching transistor Ml of the first voltage divider 40 And outputs the applied first control signal S_cont1. The first control unit 70 is composed of the NAND gates G2 and G3 that are latched and serves as a 1-bit cell storage unit.
상기 제 2 제어부(80)는 상기 제 1 제어부(70)로부터 출력된 상기 제 1 제어신호(S_cont1)와 상기 인에이블 신호(ENABLE)에 응답하여 제 2 제어신호(S_cont2)를 출력한다. 그리고, 상기 제 2 전압분배부(42)는 상기 고전압 발생부(30)로부터 출력된 상기 고전압(Vpgm)이 원하는 전압레벨(예를들면, 약 20볼트)로 펌핑되는가를 감지하여 이를 소정 전압레벨로 변환한 제 2 분배전압(Vdevide2)을 출력하며, 저항들(R3, R4)과 NMOS 트랜지스터(M2)로 구비되어 있다. 즉, 원하는 상기 고전압(Vpgm)로 펌핑되었을 때 상기 기준전압(Vref)과 동일한 전압을 출력하게 된다. 이때, 상기 제 2 전압분배부(42)의 스위칭수단으로써 사용되는 상기 NMOS 트랜지스터(M2)는 상기 제 2 제어부(80)로부터 출력되는 제 2 제어신호(S_cont2)에 의해 인에이블된다. 이로인해, 상기 고전압(Vpgm)이 출력되는 출력단자(2)와 접지전압(VSS)이 인가되는 접지단자(3) 사이에 전류통로가 생기며, 상기 제 2 전압분배부(42)가 인에이블되어 상기 제 2 분배전압(S_devide2)이 출력된다.The second control unit 80 outputs the second control signal S_cont2 in response to the first control signal S_cont1 output from the first control unit 70 and the enable signal ENABLE. The second voltage divider 42 detects whether the high voltage Vpgm output from the high voltage generator 30 is pumped to a desired voltage level (for example, about 20 volts) And outputs the second divided voltage Vdevide2, which is obtained by converting the first divided voltage Vdevide2 into the second divided voltage Vdevide2, and includes the resistors R3 and R4 and the NMOS transistor M2. That is, when the voltage is pumped to the desired high voltage Vpgm, the same voltage as the reference voltage Vref is output. At this time, the NMOS transistor M2 used as the switching unit of the second voltage distributor 42 is enabled by the second control signal S_cont2 output from the second control unit 80. [ A current path is formed between the output terminal 2 from which the high voltage Vpgm is outputted and the ground terminal 3 to which the ground voltage VSS is applied and the second voltage distributor 42 is enabled The second distribution voltage S_devide2 is output.
도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기준전압 발생부의 상세 회로를 보여주는 회로도가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 기준전압 발생부(10)는 외부로부터 인가되는 인에이블 신호(ENABLE)에 응답하여 일정레벨(예를들면 1.5볼트)의 기준전압(Vref)을 출력하며, 저항들(R5, R)과 MOS 트랜지스터들(M4 - M6)로 구성되어 있다.FIG. 4 is a circuit diagram showing a detailed circuit of a reference voltage generator according to a preferred embodiment of the present invention. The reference voltage generator 10 shown in FIG. 4 outputs a reference voltage Vref of a predetermined level (for example, 1.5 volts) in response to an enable signal ENABLE applied from the outside, and the resistors R5, R and MOS transistors M4 - M6.
도 5에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발진부의 상세 회로를 보여주는 회로도가 도시되어 있다.FIG. 5 is a circuit diagram showing a detailed circuit of an oscillation unit according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발진부(20)는 외부로부터 인가되는 인에이블 신호(ENABLE), 도 3에 도시된 구동부(60)로부터 출력되는 구동신호(S_driv), 그리고 상기 제 2 제어부(80)로부터 출력되는 제 2 제어신호(S_cont2)에 응답하여 소정 주기의 발진신호(S_osc)를 출력한다. 상기 구동신호(S_driv)가 인가되는 동안 상기 발진부(20)는 제 1 주기(F0)를 갖는 상기 발진신호(S_osc)를 출력한다. 그리고, 상기 제 2 제어신호(S_cont2)가 인가되는 동안 상기 발진부(20)는 상기 제 1 주기(F0)에 비해 소정시간 길어진 제 2 주기(F1)의 상기 발진신호(S_osc)를 출력한다. 상기 발진부(20)는 복수개의 지연수단들(22)과 출력수단(26)으로 구성되어 있다. 상기 각 지연수단(22)은 상기 발진신호(S_osc)의 발진주기를 결정하기 위해 반전수단(23), 제 1 챠지수단(24), 그리고 제 2 챠지수단(25)으로 구성되어 있다. 상기 각 지연수단(22)의 상기 반전수단(23)은 전단으로부터 인가되는 신호의 위상을 반전시켜 출력한다.The oscillation unit 20 according to the preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 5 includes an enable signal ENABLE applied from the outside, a driving signal S_driv output from the driving unit 60 shown in FIG. 3, 2 oscillation signal S_osc in response to the second control signal S_cont2 output from the second control unit 80. [ The oscillation unit 20 outputs the oscillation signal S_osc having the first period F0 while the driving signal S_driv is applied. The oscillation unit 20 outputs the oscillation signal S_osc of the second period F1 that is longer than the first period F0 by a predetermined time while the second control signal S_cont2 is applied. The oscillation unit 20 includes a plurality of delay means 22 and an output means 26. Each of the delay means 22 comprises an inverting means 23, a first charging means 24 and a second charging means 25 for determining the oscillation period of the oscillation signal S_osc. The inverting means (23) of each delay means (22) inverts the phase of the signal applied from the previous stage and outputs it.
그리고, 상기 제 1 챠지수단(24)은 커패시터(C1)로 구비되며, 상기 반전수단(23)으로부터 출력되는 신호 예를들면 전원전압(VCC)이 출력될 경우 이를 챠지한다. 만약, 상기 반전수단(23)으로부터 접지전압(VSS)이 출력될 경우 상기 제 1 챠지수단(24)에 챠징된 전하들이 상기 접지전압(VSS)으로 디스챠지된다. 상기한 바와같은 각 지연수단(22)의 커패시터(C1)에 따른 충반전에 의해 상기 발진신호(S_osc)의 주기가 결정된다. 이때, 상기 제 1 챠지수단(24)에 의해 결정되는 주기를 제 1 주기(F0)라 하자. 다음, 상기 제 2 제어신호(S_cont2)가 로우 레벨에서 하이 레벨로 천이되면 상기 제 2 챠지수단(25)의 NMOS 트랜지스터(M3)가 인에이블되어 상기 제 1 챠지수단(24)의 커패시터(C1)와 동일한 방법으로 상기 제 2 챠지수단(25)의 커패시터(C2)가 동작한다. 이로써, 상기 커패시터들(C1, C2)에 의해 충방전되는 시간이 길어지며 상기 제 1 주기(F0)에 비해 소정시간 길어진 제 2 주기(F1)를 갖는 상기 발진신호(S_osc)가 출력된다.The first charging means 24 is provided as a capacitor C1 and charges a signal output from the inverting means 23, for example, when the power source voltage VCC is outputted. If the ground voltage VSS is outputted from the inverting means 23, the charges charged in the first charging means 24 are discharged to the ground voltage VSS. The cycle of the oscillation signal S_osc is determined by the charge and inversion of the capacitor C1 of each delay unit 22 as described above. Here, the period determined by the first charging means 24 is referred to as a first period F0. Next, when the second control signal S_cont2 transitions from a low level to a high level, the NMOS transistor M3 of the second charging means 25 is enabled and the capacitor C1 of the first charging means 24 is turned on, The capacitor C2 of the second charge means 25 operates. The oscillation signal S_osc having a second period F1 that is longer than the first period F0 by a predetermined time is output by the capacitors C1 and C2.
도 6에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고전압 펌핑부의 상세 회로를 보여주는 회로도가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 고전압 펌핑부(30)는 외부로부터 인가되는 소정주기를 갖는 발진신호(S_osc)에 응답하여 펌핑동작을 수행한다. 이로써, 소거 및 프로그램 동작시 사용되는 소정레벨(예를들면, 18볼트 - 20볼트)의 고전압(Vpgm)을 발생한다. 그리고, 상기 고전압 펌핑부(30)는 인버터(I7), 복수개의 커패시터들(C3 - C8), 그리고 복수개의 MOS 트랜지스터들(M7 - M13)로 이루어졌다.FIG. 6 is a circuit diagram showing detailed circuitry of a high voltage pumping unit according to a preferred embodiment of the present invention. The high-voltage pumping unit 30 shown in FIG. 6 performs a pumping operation in response to an oscillation signal S_osc having a predetermined period applied from the outside. As a result, a high voltage Vpgm of a predetermined level (for example, 18 volts to 20 volts) used in erasing and program operation is generated. The high voltage pumping unit 30 includes an inverter I7, a plurality of capacitors C3 to C8, and a plurality of MOS transistors M7 to M13.
도 7에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비교부의 상세 회로를 보여주는 회로도가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 비교부(50)는 기준전압 발생부(10)로부터 출력된 기준전압(Vref)과 소정의 분배전압들(S_devide1, S_devide2)을 입력받아 이를 비교한다. 만약, 상기 분배전압들(S_devide1, S_devide2)이 상기 기준전압(Vref)에 비해 낮은 레벨일 경우 상기 비교부(50)는 하이 레벨(high level)의 비교신호(S_comp)를 출력한다. 그리고, 상기 기준전압(Vref)이 상기 분배전압들(S_devide1, S_devide2)에 비해 낮은 레벨일 경우 상기 비교부(50)는 로우 레벨(low level)의 상기 비교신호(S_comp)를 출력한다. 상기 비교부(50)는 복수개의 MOS 트랜지스터들(M14 - M18)로 이루어졌다.FIG. 7 is a circuit diagram showing a detailed circuit of a comparing unit according to a preferred embodiment of the present invention. The comparator 50 shown in FIG. 7 receives the reference voltage Vref output from the reference voltage generator 10 and predetermined distribution voltages S_devide1 and S_devide2, and compares them. If the distribution voltages S_devide1 and S_devide2 are lower than the reference voltage Vref, the comparator 50 outputs a high level comparison signal S_comp. When the reference voltage Vref is lower than the distribution voltages S_devide1 and S_devide2, the comparator 50 outputs the comparison signal S_comp at a low level. The comparator 50 includes a plurality of MOS transistors M14 to M18.
도 8에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동작 타이밍도가 도시되어 있다. 도 3 내지 도 8를 참조하면서, 본 발명에 따른 고전압 발생 동작을 통해 리플현상이 감소되는 것을 설명하면 다음과 같다.8 shows an operation timing diagram according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 3 to 8, the description will be made as to how the ripple phenomenon is reduced through the high voltage generating operation according to the present invention.
먼저, 고전압 발생을 알리는 인에이블 신호(ENABLE)가 로우 레벨(low level)일 경우 제 1 전압분배부(40)와 제 2 전압분배부(42)의 직류통로 즉, 고전압(Vpgm)이 출력되는 출력단자(2)와 접지전압(VSS)이 인가되는 접지단자(3) 사이의 전류통로가 차단된 상태로 유지된다. 상기 인에이블 신호(ENABLE)가 로우 레벨(low level)에서 하이 레벨(high level)로 천이되면, 이에 따라 기준전압 발생부(10)로부터 일정레벨(예를들면, 1.5볼트)의 기준전압(Vref)이 출력된다. 이때, 고전압 펌핑부(30)로부터 출력되는 고전압(Vpgm)의 레벨은 0볼트이기 때문에, 비교부(50)로 인가되는 제 1 분배전압(Vdevide1)은 대략적으로 0볼트로 인가될 것이다. 이로서, 상기 기준전압(Vref)이 상기 제 1 분배전압(Vdevide1)에 비해 높은 레벨이기 때문에 상기 비교부(50)는 하이 레벨(high level)의 비교신호(S_comp)를 출력한다.First, when the enable signal ENABLE for notifying the generation of the high voltage is low level, the DC path of the first voltage divider 40 and the second voltage divider 42, that is, the high voltage Vpgm is outputted The current path between the output terminal 2 and the ground terminal 3 to which the ground voltage VSS is applied is maintained in an interrupted state. When the enable signal ENABLE transitions from a low level to a high level, a reference voltage Vref of a predetermined level (for example, 1.5 volts) is generated from the reference voltage generator 10, Is output. At this time, since the level of the high voltage Vpgm output from the high voltage pumping unit 30 is 0 volts, the first distribution voltage Vdevide1 applied to the comparison unit 50 will be applied at approximately 0 volts. Because the reference voltage Vref is higher than the first distribution voltage Vdevide1, the comparator 50 outputs a high-level comparison signal S_comp.
상기 구동부(60)는 하이 레벨(high level)의 상기 비교신호(S_comp)와 상기 인에이블 신호(ENABLE)에 응답하여 하이 레벨(high level)의 구동신호(S_driv)를 출력한다. 하이 레벨(high level)의 상기 구동신호(S_driv)를 입력받은 상기 발진부(20)는 제 1 주기(F0)의 발진신호(S_osc)를 출력한다. 이에 의해, 상기 고전압 펌핑부(30)가 고전압 펌핑동작을 수행하며 상기 펌핑동작이 진행됨에 따라 전압레벨이 상승하는 고전압(Vpgm)을 출력하기 시작한다. 상기 구동부(60)가 하이 레벨(high level)의 상기 구동신호(S_driv)를 출력함과 동시에 상기 비교신호(S_comp)와 상기 인에이블 신호(ENABLE)를 입력받은 제 1 제어부(70)는 하이 레벨(high level)의 제 1 제어신호(S_cont1)를 출력한다. 하이 레벨(high level)의 상기 제 1 제어신호(S_cont1)에 의해 제 1 전압분배부(40)의 스위칭 트랜지스터(M1)가 인에이블되어 출력단자(2)와 접지단자(3) 사이에 전류통로가 형성된다.The driving unit 60 outputs the comparison signal S_comp at a high level and the driving signal S_driv at a high level in response to the enable signal ENABLE. The oscillation unit 20 receiving the drive signal S_driv of high level outputs the oscillation signal S_osc of the first period F0. Thereby, the high voltage pumping unit 30 performs a high voltage pumping operation and starts to output a high voltage Vpgm at which the voltage level rises as the pumping operation proceeds. The first control unit 70, which receives the comparison signal S_comp and the enable signal ENABLE at the same time that the driving unit 60 outputs the driving signal S_driv of a high level, and outputs a first control signal S_cont1 of a high level. The switching transistor Ml of the first voltage distributor 40 is enabled by the first control signal S_cont1 of a high level to be connected between the output terminal 2 and the ground terminal 3, .
원하는 고전압 레벨에 비해 소정레벨 낮은 제 1 고전압(Vpgm')을 검출하여 이를 변환한 상기 제 1 분배전압(Vdevide1)은 상기 기준전압 발생부(10)로부터 출력된 상기 기준전압(Vref)과 동일한 전압이 출력되도록 하기 위해 상기 제 1 전압분배부(40)의 저항들(R1, R2)의 값을 설정하였다. 따라서, 상기 제 1 전압분배부(40)를 통해 상기 고전압 펌핑부(30)로부터 출력되는 고전압(Vpgm)이 상기 제 1 고전압(Vpgm')으로 펌핑되었음이 감지되었을 때 상기 비교부(50)로부터 로우 레벨(low level)의 비교신호(S_comp)가 출력된다. 상기 구동부(60)는 일시적으로 하이 레벨(high level)에서 로우 레벨(low level)로 천이된 상기 구동신호(S_driv)를 출력한다. 그리고, 상기 제 1 제어부(70) 역시 로우 레벨(low level)의 제 1 제어신호(S_cont1)를 출력하여 상기 제 1 전압분배부(40)를 디세이블(disable)시킨다. 이때, 상기 제 1 제어부(70)는 상호 래치된 낸드게이트들(G2, G3)로 구성되어 있기 때문에 1비트 셀 저장수단으로써 동작하여 이후 로우 레벨(low level)로 래치된 상기 제 1 제어신호(S_cont1)를 출력한다.The first distributed voltage Vdevide1, which detects and converts the first high voltage Vpgm ', which is lower than the desired high voltage level by a predetermined level, is supplied with the same voltage as the reference voltage Vref output from the reference voltage generator 10 The values of the resistors R1 and R2 of the first voltage divider 40 are set. Accordingly, when it is sensed that the high voltage Vpgm output from the high voltage pumping unit 30 through the first voltage distributor 40 is pumped to the first high voltage Vpgm ', the comparing unit 50 And a low level comparison signal S_comp is output. The driving unit 60 temporarily outputs the driving signal S_driv transited from a high level to a low level. The first controller 70 also outputs a low level first control signal S_cont1 to disable the first voltage divider 40. [ At this time, since the first controller 70 is composed of the NAND gates G2 and G3, which are latched to each other, the first control unit 70 operates as a 1-bit cell storage unit, S_cont1).
그리고, 로우 레벨(low level)의 상기 제 1 제어신호(S_cont1)와 하이 레벨(high level)의 상기 인에이블 신호(ENABLE)에 의해 제 2 제어부(80)의 낸드게이트(G4)로부터 하이 레벨(high level)의 제 2 제어신호(S_cont2)가 출력됨으로서 제 2 전압분배부(42)가 인에이블(enable)된다. 상기 제 2 전압분배부(42)로부터 출력되는 제 2 분배전압(Vdevide2)은 원하는 상기 고전압 레벨을 감지할 수 있도록 저항들(R3, R4)의 값이 설정되었다. 그리고, 상기 제 2 제어부(80)로부터 출력되는 하이 레벨(high level)의 상기 제 2 제어신호(S_cont2)를 입력받은 상기 발진부(20)는 상기 구동신호(S_driv)에 의해 발생된 제 1 주기(F0)의 상기 발진신호(S_osc)에 비해 소정시간 길어진 제 2 주기(F1)를 갖는 상기 발진신호(S_osc)를 출력하게 된다. 이로써, 상기 제 2 전압분배부(42)는 상기 고전압(Vpgm)이 원하는 전압레벨로 펌핑되었을 때 상기 기준전압(Vref)과 동일한 전압레벨의 상기 제 2 분배전압(Vdevide2)을 출력한다.The first control signal S_cont1 of the low level and the enable signal ENABLE of the high level cause the NAND gate G4 of the second control unit 80 to output the high level the second control signal S_cont2 of the high level is output and the second voltage divider 42 is enabled. The values of the resistors R3 and R4 are set so that the second distribution voltage Vdevide2 output from the second voltage distributor 42 can sense the desired high voltage level. The oscillation unit 20 receives the second control signal S_cont2 of high level output from the second control unit 80 and outputs the second control signal S_cont2 to the first period The oscillation signal S_osc having the second period F1 which is longer than the oscillation signal S_osc of the first oscillation signal F0 by a predetermined time is output. Thus, the second voltage divider 42 outputs the second divided voltage Vdevide2 having the same voltage level as the reference voltage Vref when the high voltage Vpgm is pumped to a desired voltage level.
다시말해서, 하이 레벨(high level)의 상기 제 2 제어신호(S_cont2)에 의해 상기 발진부(20)의 제 2 챠지수단(25)의 NMOS 트랜지스터(M3)가 턴-온되어 제 2 챠지수단(25)의 커패시터(C2)와 상기 제 1 챠지수단(24)의 커패시터(C1)가 병렬 연결되어 충방전 시간이 길어지게 된다. 이로써, 상기 고전압 펌핑부(30)는 발진주기가 길어진 상기 발진신호(S_osc)에 의해 펌핑되는 고전압 용량이 감소된 고전압을 출력한다. 그리고, 상기 제 2 전압분배부(42)는 상기 제 2 주기(F1)를 갖는 발진신호(S_osc)에 의해 계속적으로 펌핑된 고전압이 원하는 전압레벨로 펌핑되었을 때 상기 기준전압(Vref)과 동일한 전압레벨의 제 2 분배전압(Vdevide2)을 출력한다. 상기 제 2 분배전압(Vdevide2)을 입력받은 상기 비교부(50)는 로우 레벨(low level)의 비교신호(S_comp)를 출력하여 상기 발진부(50)를 디세이블시키게 된다.In other words, the NMOS transistor M3 of the second charging means 25 of the oscillating unit 20 is turned on by the second control signal S_cont2 of a high level to turn on the second charging means 25 And the capacitor C1 of the first charge means 24 are connected in parallel to increase the charge and discharge time. Thus, the high-voltage pumping unit 30 outputs a high voltage whose high-voltage capacity is reduced by the oscillation signal S_osc having a long oscillation period. When the high voltage continuously pumped by the oscillation signal S_osc having the second period F1 is pumped to a desired voltage level, the second voltage divider 42 generates a voltage Vref equal to the reference voltage Vref Level second distribution voltage Vdevide2. The comparator 50 receiving the second distribution voltage Vdevide2 outputs a low level comparison signal S_comp to disable the oscillation unit 50. [
도 8에 도시된 바와같이, 제 1 주기(F0)를 갖는 발진신호(S_osc)에 의해 원하는 고전압(Vpgm)에 비해 소정레벨 낮은 제 1 고전압(Vpgm')까지 펌핑된다. 이때, 제 1 전압분배부(40)가 디세이블됨과 동시에 제 2 전압분배부(42)가 인에이블된다. 이로써, 발진부(20)의 제 2 챠지수단(25)이 인에이블되어 상기 제 1 주기(F0)에 비해 소정시간 길어진 제 2 주기(F1)를 갖는 상기 발진신호(S_osc)를 출력한다. 이에따라, 상기 제 2 주기(F1)를 갖는 발진신호(S_osc)에 의해 고전압 펌핑부(30)가 펌핑동작을 수행하지만 상기 제 1 주기(F0)를 갖는 상기 발진신호(S_osc)에 비해 펌핑되는 양이 적은 고전압을 출력하게 된다. 이로써, 고전압레벨 감지지연에 따른 리플현상을 감소시킬 수 있을 뿐만아니라, 전체적인 고전압 오차를 줄일 수 있다.Is pumped to the first high voltage Vpgm ', which is lower than the desired high voltage Vpgm by a predetermined level, by the oscillation signal S_osc having the first period F0, as shown in Fig. At this time, the first voltage divider 40 is disabled and the second voltage divider 42 is enabled. Thus, the second charging means 25 of the oscillating unit 20 is enabled to output the oscillation signal S_osc having the second period F1 which is longer than the first period F0 by a predetermined time. The oscillation signal S_osc having the second period F1 performs the pumping operation by the high voltage pumping unit 30 but the amount of the pumping signal S_osc compared to the oscillation signal S_osc having the first period F0, This results in a small high voltage. As a result, the ripple phenomenon caused by the high voltage level sensing delay can be reduced, and the overall high voltage error can be reduced.
상기한 바와같이, 제 1 주기를 갖는 발진신호를 통해 제 1 고전압 레벨로 펌핑시킨 후 상기 제 1 주기에 비해 소정시간 길어진 제 2 주기를 갖는 상기 발진신호를 통해 원하는 고전압을 얻을 수 있다. 이로써, 상기 제 2 주기를 갖는 상기 발진신호에 의해 센싱지연시간 동안 펌핑되는 고전압의 펌핑용량이 감소하여 리플되는 전압이 감소하게 되었다. 따라서, 상기 센싱지연시간 동안 생기는 고전압 오차를 줄임으로써 불휘발성 반도체 메모리 장치의 오버-프로그램과 과소거를 방지할 수 있을 뿐만아니라, 프로그램 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, a desired high voltage can be obtained through the oscillation signal having the second period longer than the first period by pumping the oscillation signal having the first period to the first high voltage level. As a result, the pumping capacity of the high voltage pumped for the sensing delay time is reduced by the oscillation signal having the second period, and the voltage to be ripple is reduced. Accordingly, the overvoltage and undervariation of the nonvolatile semiconductor memory device can be prevented by reducing the high voltage error occurring during the sensing delay time, and the program performance can be improved.
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