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JP3976643B2 - Vpp switch circuit, charge pump circuit and EEPROM - Google Patents
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JP3976643B2 - Vpp switch circuit, charge pump circuit and EEPROM - Google Patents

Vpp switch circuit, charge pump circuit and EEPROM Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周波数特性を向上させたMOS型コンデンサを用いたVppスイッチ回路、チャージポンプ回路及びEEPROMに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のMOS型コンデンサを図12及び図13に示す。P基板7の表面上にゲート酸化膜8を介してポリシリコン膜2が形成され、ポリシリコン膜2の上に酸化膜9が形成されている。アルミニウム電極層3及び5が酸化膜9の上に形成されている。アルミニウム電極層3の一部は酸化膜9を貫通し、ポリシリコン膜2と接触してアルミニウムコンタクト6を形成している。一方、アルミニウム電極層5の一部は酸化膜9を貫通し、P基板7の表面に形成されたN拡散層10と接触してフィールドコンタクト4を形成している。このフィールドコンタクト4は、フィールド酸化膜11によりP基板7の表面に区画された矩形状のフィールド1の一辺1aに沿って配置されている。
【0003】
アルミニウム電極層3及び5間にチャネル形成のしきい値Vthより高い電圧Vが印加されると、チャネルとして作用するN反転層12がN拡散層10の側から次第にフィールド1内に形成される。ゲート酸化膜8を介してフィールド1とポリシリコン膜2とが重なった部分に電荷が蓄積され、コンデンサとして機能する。すなわち、図14の等価回路に示されるように、フィールド1の一辺1aから対向する辺1bに向かって多数の小さなコンデンサが互いに抵抗を介して接続されており、電圧Vを印加すると、フィールド1の一辺1a側の小コンデンサから順に電圧が印加されていくような状態である。従って、フィールド1の一辺1a側の小コンデンサより対向辺1b側の小コンデンサの方が電荷の蓄積及び放出に時間を要することになる。このため、高い周波数で電圧が変化する場合には、コンデンサとしての所望の機能を果たせなくなってしまう。
【0004】
MOS型コンデンサの製造プロセスにおいて、チャネルが形成されるP基板7の表面部分にキャパシタドープを打ち込むことによりチャネル形成のしきい値Vthを低下させることができる。このようにしてしきい値Vthを低下させれば、フィールド1の対向辺1b側の小コンデンサでも充放電に要する時間が短縮されるので、高周波数で動作し得るMOS型コンデンサを形成することができる。
【0005】
しかしながら、このような低いしきい値Vthを有するMOS型コンデンサを例えば、EEPROMの書き込み電圧Vppを供給するか否かを選択するためのVppスイッチ回路に使用すると、漏れ電流が多くなるために、誤動作を生じ易くなってしまう。また、EEPROMの書き込み電圧Vppを発生させるためのチャージポンプ回路あるいは上述したVppスイッチ回路においては、これらのチャージポンプ回路あるいはVppスイッチ回路が作動していないときでも、内蔵されたコンデンサが存在するために、負荷容量が大きくなり、消費電流が大きくなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のMOS型コンデンサは、高周波数に対して機能が低下するという問題点があった。また、高周波数で動作できるようにしきい値Vthを下げると、Vppスイッチ回路に使用した場合に誤動作を起こし易くなってしまう。さらに、従来のコンデンサを用いたVppスイッチ回路及びチャージポンプ回路では、負荷容量に起因して消費電流が大きくなるという問題点もあった。
【0007】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、高周波数でも動作し得る信頼性の高いMOS型コンデンサを用いたVppスイッチ回路及びチャージポンプ回路を提供することを目的としている。
また、この発明は、このようなVppスイッチ回路あるいはチャージポンプ回路を用いたEEPROMを提供することも目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のVppスイッチ回路は、書き込み電圧Vppにドレインが接続された第1のトランジスタと、第1のトランジスタのゲートに接続され且つ書き込み電圧Vppを供給するか否かを選択するための選択信号線と、第1のトランジスタのゲート・ソース間に互いに直列に接続された第2及び第3のトランジスタと、一端が第2及び第3のトランジスタのゲートとドレインにそれぞれ接続されると共に他端にクロック信号とクロック信号の反転信号がそれぞれ供給される一対のMOS型コンデンサとを備え、一対のMOS型コンデンサのそれぞれは、半導体基板の表面が区画されたフィールドを覆うように半導体基板の表面上に形成されると共にフィールドの内部に対応する位置に少なくとも一つの開口部が形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成されると共に絶縁膜の開口部に対応する開口部が形成された導電層と、導電層に電気的に接続された第1の電極層と、導電層の開口部及び絶縁膜の開口部内を通って半導体基板の表面に電気的に接続された第2の電極層とを備え、第1の電極層の電圧がしきい値電圧を超えたときに半導体基板上に生じる反転層が第2の電極層と電気的に接続されることにより、第1及び第2の電極層の間にMOS型コンデンサの容量が形成されるものである。
【0009】
請求項2に記載のVppスイッチ回路は、請求項1のVppスイッチ回路において、一対のMOS型コンデンサのそれぞれが第2及び第3のトランジスタのしきい値以上のしきい値を有するものである。
【0010】
請求項3に記載のチャージポンプ回路は、複数のMOS型コンデンサと、
それぞれ対応するMOS型コンデンサに接続されると共に互いに直列に接続された複数のトランジスタとを備え、複数のMOS型コンデンサのそれぞれは、半導体基板の表面が区画されたフィールドを覆うように半導体基板の表面上に形成されると共にフィールドの内部に対応する位置に少なくとも一つの開口部が形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成されると共に絶縁膜の開口部に対応する開口部が形成された導電層と、導電層に電気的に接続された第1の電極層と、導電層の開口部及び絶縁膜の開口部内を通って半導体基板の表面に電気的に接続された第2の電極層とを備え、第1の電極層の電圧がしきい値電圧を超えたときに半導体基板上に生じる反転層が第2の電極層と電気的に接続されることにより、第1及び第2の電極層の間にMOS型コンデンサの容量が形成されるものである。
【0011】
請求項4に記載のEEPROMは、き込み電圧Vppを発生するためのチャージポンプ回路と、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、それぞれチャージポンプ回路で発生された書き込み電圧Vppをメモリセルアレイの対応するメモリセルに選択的に供給するための複数のVppスイッチ回路とを備え、
チャージポンプ回路は、複数のMOS型コンデンサと、それぞれ対応するMOS型コンデンサに接続されると共に互いに直列に接続された複数のトランジスタとを含み、
各Vppスイッチ回路は、書き込み電圧Vppにドレインが接続された第1のトランジスタと、第1のトランジスタのゲートに接続され且つ書き込み電圧Vppを供給するか否かを選択するための選択信号線と、第1のトランジスタのゲート・ソース間に互いに直列に接続された第2及び第3のトランジスタと、一端が第2及び第3のトランジスタのゲートとドレインにそれぞれ接続されると共に他端にクロック信号とクロック信号の反転信号がそれぞれ供給される一対のMOS型コンデンサとを含み、
チャージポンプ回路の複数のMOS型コンデンサ及び各Vppスイッチ回路の一対のMOS型コンデンサのそれぞれは、半導体基板の表面が区画されたフィールドを覆うように半導体基板の表面上に形成されると共にフィールドの内部に対応する位置に少なくとも一つの開口部が形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成されると共に絶縁膜の開口部に対応する開口部が形成された導電層と、導電層に電気的に接続された第1の電極層と、導電層の開口部及び絶縁膜の開口部内を通って半導体基板の表面に電気的に接続された第2の電極層とを備え、第1の電極層の電圧がしきい値電圧を超えたときに半導体基板上に生じる反転層が第2の電極層と電気的に接続されることにより、第1及び第2の電極層の間にMOS型コンデンサの容量が形成されるものである。
【0012】
請求項5に記載のEEPROMは、請求項4のEEPROMにおいて、各Vppスイッチ回路の一対のMOS型コンデンサが、それぞれチャージポンプ回路の複数のMOS型コンデンサ及び複数のトランジスタ並びに各Vppスイッチ回路の第2及び第3のトランジスタのしきい値以上のしきい値を有するものである。
【0013】
請求項1に記載のVppスイッチ回路においては、フィールドの内部に少なくとも一つのフィールドコンタクトが設けられた一対のMOS型コンデンサを用いているので、高い周波数で動作させることができ、ドライブ能力が向上する。
【0014】
請求項2に記載のVppスイッチ回路においては、請求項1のVppスイッチ回路において、一対のMOS型コンデンサのしきい値がそれぞれ第2及び第3のトランジスタのしきい値以上の値に設定されるので、選択信号線のレベルが漏れ電流によってチャージアップされる恐れがなく、選択信号線の誤反転が防止される。
【0015】
請求項3に記載のチャージポンプ回路においては、それぞれフィールドの内部に少なくとも一つのフィールドコンタクトが設けられた複数のMOS型コンデンサを用いているので、高い周波数で動作させることができ、ドライブ能力が向上する。
【0016】
請求項4に記載のEEPROMにおいては、フィールドの内部に少なくとも一つのフィールドコンタクトが設けられた複数のMOS型コンデンサを有するチャージポンプ回路とフィールドの内部に少なくとも一つのフィールドコンタクトが設けられた一対のMOS型コンデンサをそれぞれ有する複数のVppスイッチ回路を用いているので、高い周波数でも信頼性の高い動作を行うことができる。
【0017】
請求項5に記載のEEPROMにおいては、請求項4のEEPROMにおいて、各Vppスイッチ回路の一対のMOS型コンデンサのしきい値が、それぞれチャージポンプ回路の複数のMOS型コンデンサ及び複数のトランジスタ並びに各Vppスイッチ回路の第2及び第3のトランジスタのしきい値以上の値に設定されるので、Vppスイッチ回路内の選択信号線のレベルが漏れ電流によってチャージアップされる恐れがなくなり、誤動作が防止される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1及び図2にこの発明で用いられるMOS型コンデンサを示す。P基板27の表面上にフィールド酸化膜31により矩形状のフィールド21が区画されている。このフィールド21の上にゲート酸化膜28を介してポリシリコン膜22が形成され、ポリシリコン膜22の上に酸化膜29が形成されている。アルミニウム電極層23及び25が酸化膜29の上に形成されている。アルミニウム電極層23の一部は酸化膜29を貫通し、ポリシリコン膜22と接触してアルミニウムコンタクト26を形成している。また、ゲート酸化膜28には4つの開口部28aが形成されており、ポリシリコン膜22にも対応する位置に4つの開口部22aが形成されている。これらの開口部28a及び22aはフィールド21内に均一に配置されている。アルミニウム電極層25の一部は酸化膜29を貫通し、ポリシリコン膜22の開口部22a及びゲート酸化膜28の開口部28a内を通ってP基板27の表面のN拡散層30と接触し、ここにフィールドコンタクト24を形成している。すなわち、図1に示されるように、フィールド21の内部に4個のフィールドコンタクト24が均一に配置され、これらのフィールドコンタクト24がアルミニウム電極層25に接続されている。
【0019】
P基板27が半導体基板を、ゲート酸化膜28が絶縁層を、ポリシリコン膜22が導電層を、アルミニウム電極層23及び25がそれぞれ第1及び第2の電極層を形成している。
【0020】
アルミニウム電極層23及び25間にチャネル形成のしきい値Vthより高い電圧Vが印加されると、チャネルとして作用するN反転層32がフィールド21内に形成される。ゲート酸化膜28を介してフィールド21とポリシリコン膜22とが重なった部分に電荷が蓄積され、コンデンサとして機能する。このMOS型コンデンサでは、フィールド21の内部にフィールドコンタクト24が配置されているので、等価回路は図3のようになり、多数の小コンデンサの中央部から電極を引き出した形になる。このため、抵抗が軽減され、図12及び図13に示した従来のコンデンサと比較したところ、図4に示されるように、周波数特性の改善がなされていることがわかった。従来のコンデンサでは、周波数が高くなると容量が著しく小さくなるが、図1及び図2に示したコンデンサでは容量の落ち方が少ないことがわかる。すなわち、より高い周波数で正常な動作を行うことができる。
【0021】
なお、半導体基板としてP基板を用いたが、N基板を用いても同様のコンデンサを構成することができる。
【0022】
図1及び図2のMOS型コンデンサと同様にして矩形状のフィールド41の内部に8個のフィールドコンタクト44が配置されたMOS型コンデンサを図5に示す。この図5のコンデンサを用いて従来のコンデンサとの比較を行ってみる。フィールド41の大きさを50×90μm、ポリシリコン膜及びゲート酸化膜に形成された8個の開口部42a及び48aのそれぞれの大きさを3.3×3.3μm、ゲートのシート容量を0.83×10−15F/μm2とすると、図5のコンデンサのスタティックな容量C1は、C1={(50×90)−(3.3×3.3×8)}×0.83×10−15=3.66pFとなる。一方、図5のコンデンサと同じ大きさのフィールドを有する図12に示した従来の構造のコンデンサでは、スタティックな容量C2は、C2=50×90×0.83×10−15=3.75pFとなる。図5のコンデンサでは、フィールド41の内部に8個のフィールドコンタクト44を配置しているので、その分だけ僅かにスタティックな容量が小さくなっている。
【0023】
また、電圧の分布からコンダクタンスβを計算すると、図5のコンデンサでは、L=(Lx+Ly)/2≒11.2μm、W={(22.5×25)/L}×8≒401μmとなるので、コンダクタンスβ1は定数をkとして、β1=(W/L)×k≒35.8kとなる。一方、従来の構造のコンデンサでは、L=90×2=180μm、W=50/2=25μmからコンダクタンスβ2は、β2=0.14kとなる。ところで、抵抗値はコンダクタンスの逆数として算出されるので、この図5のコンデンサの抵抗値は同じ大きさのフィールドを有する従来のコンデンサに比べて約1/250となる。
【0024】
また、フィールドコンタクト44が配置されるフィールド41の部分は不要な負荷容量を生じる。図5のコンデンサでは、8個のフィールドコンタクト44が配置されているので、面積S1=3.3×3.3×8=87.1μm2に相当する不要な負荷容量が生じることになる。一方、従来の構造のコンデンサでは、矩形状のフィールドの一辺に沿って直線状にフィールドコンタクトが形成されるため、この実施の形態2と同じ50×90μmの大きさのフィールドの短辺に沿って幅3.3μmのフィールドコンタクトを形成する場合には、面積S2=3.3×50=165μm2に相当する不要な負荷容量が生じる。すなわち、図5のコンデンサでは、不要な負荷容量が約1/2に軽減される。
また、従来の構造のコンデンサにおいても、キャパシタドープを打ち込むことにより抵抗値を下げることができるが、この場合にはフィールド全体が常時容量として動作するため、不要な負荷容量が増加してしまう。
【0025】
図6に示すMOS型コンデンサでは、フィールドが4つのフィールド51に分割されており、それぞれのフィールド51の中央部にフィールドコンタクト54が形成されている。これら4つのフィールドコンタクト54が一つのアルミニウム電極層55に接続されている。このコンデンサは、図1及び図2のコンデンサと同様の特性を有するが、フィールドが分割されているために容量、抵抗値等の特性のシミュレーションが容易となる。
【0026】
図7に示すMOS型コンデンサでは、フィールド61の中央部に唯一つのフィールドコンタクト64が形成され、このフィールドコンタクト64がアルミニウム電極層65に接続されている。このようにフィールドの中央部のみにフィールドコンタクトを設けた簡単な構造でも、同様に、抵抗値の軽減、不要な負荷容量の削減が行われ、周波数特性が向上する。
【0027】
実施の形態1.
図8にこの発明の実施の形態1に係るチャージポンプ回路を示す。複数のトランジスタ71が直列に接続されると共に各トランジスタ71に上述した図1〜図7に示されるMOS型コンデンサ72が接続されている。複数のコンデンサ72の一つおきにクロック信号CLK及びインバータ回路73によるクロック信号CLKの反転信号が供給される。このような構成により、直列接続の一端に位置するトランジスタ71に供給された電圧VDDが、電圧Vppに昇圧されて直列接続の他端に位置するトランジスタ71から出力される。このチャージポンプ回路における、クロック信号CLKと出力電圧Vppとの関係を図9のタイミングチャートに示す。
【0028】
チャージポンプ回路のドライブ能力はクロック信号CLKの周波数と使用されているコンデンサの容量とでほぼ決定される。この実施の形態1では従来より高い周波数で動作し得るコンデンサ72が使用されているため、従来と同じパターン面積でチャージポンプ回路を形成しても、よりドライブ能力の優れたチャージポンプ回路が得られる。また、この発明に係るコンデンサ72では、負荷容量の軽減が可能なため、Vcc及びIccのマージンを向上させることができる。
【0029】
実施の形態2.
図10に実施の形態2に係るVppスイッチ回路を示す。トランジスタ81のゲート・ソース間にトランジスタ82及び83が直列に接続され、これらのトランジスタ82及び83にそれぞれ上述した図1〜図7に示されるMOS型コンデンサ84及び85が接続されている。コンデンサ84及び85にはクロック信号CLK及びインバータ回路86によるクロック信号CLKの反転信号が供給される。トランジスタ81のゲートには、書き込み電圧Vppを供給するか否かを選択するための選択信号線SELが接続されている。選択信号線SELがハイレベルのときには、トランジスタ81のドレインに供給される電圧Vppが選択信号線SELに供給され、ローレベルのときには、電圧Vppが選択信号線SELに供給されない。
【0030】
Vppスイッチ回路のドライブ能力はクロック信号CLKの周波数と使用されているコンデンサの容量とでほぼ決定される。この実施の形態2では従来より高い周波数で動作し得るコンデンサ84及び85が使用されているため、従来と同じパターン面積でVppスイッチ回路を形成しても、よりドライブ能力の優れた回路が得られる。また、この発明に係るコンデンサ84及び85では、負荷容量の軽減が可能なため、Vcc及びIccのマージンを向上させることができる。
【0031】
実施の形態3.
実施の形態2のVppスイッチ回路に使用されるコンデンサのしきい値、すなわち反転層を形成するために必要な電圧レベルVthを、Vppスイッチ回路内の他のトランジスタのしきい値以上に設定すれば、誤動作の防止を図ることができる。Vppスイッチ回路の選択信号線SELがローレベルのときには、電圧Vppがコンデンサ84及び85に供給されないが、これらのコンデンサのしきい値Vthがトランジスタ82及び83のしきい値より低く設定されていると、選択信号線SELのレベルが漏れ電流によってチャージアップされて反転する恐れがある。そこで、この実施の形態3のように、コンデンサ84及び85のしきい値Vthをトランジスタ82及び83のしきい値より高く設定すれば、選択信号線SELの誤反転を防止することができる。
【0032】
実施の形態4.
図11に実施の形態4に係るEEPROMを示す。このEEPROMには、実施の形態1に示したチャージポンプ回路及び実施の形態2あるいは3に示したVppスイッチ回路が用いられている。複数のメモリセル91を有するメモリセルアレイ92にVppスイッチ回路群93が接続されている。Vppスイッチ回路群93は、メモリセルアレイ92の各ビット線及び各ワード線にそれぞれ対応して設けられた実施の形態6あるいは7の複数のVppスイッチ回路を含んでいる。すなわち、各Vppスイッチ回路は、図10に示されるように、それぞれフィールドの内部に少なくとも一つのフィールドコンタクトが設けられたMOS型コンデンサ84及び85と、書き込み電圧Vppを供給するか否かを選択するための選択信号線SELと、MOS型コンデンサ84及び85に接続されると共に選択信号線のレベルに応じてオン/オフされるトランジスタ81〜83とを備えている。
【0033】
このVppスイッチ回路群93に実施の形態1に示したチャージポンプ回路94が接続されている。すなわち、チャージポンプ回路94は、図8に示されるように、それぞれフィールドの内部に少なくとも一つのフィールドコンタクトが設けられた複数のMOS型コンデンサ72と、それぞれ対応するMOS型コンデンサ72に接続されると共に互いに直列に接続された複数のトランジスタ71とを備えている。さらに、チャージポンプ回路94にクロック発生回路95が接続されている。また、Vppスイッチ回路群93に制御回路96が接続されている。この発明に係る複数のVppスイッチ回路及びチャージポンプ回路が使用されているので、高い周波数で信頼性の高い動作が行なわれると共にIcc及びVccのマージンの向上が可能になる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載のVppスイッチ回路は、書き込み電圧Vppにドレインが接続された第1のトランジスタと、第1のトランジスタのゲートに接続され且つ書き込み電圧Vppを供給するか否かを選択するための選択信号線と、第1のトランジスタのゲート・ソース間に互いに直列に接続された第2及び第3のトランジスタと、一端が第2及び第3のトランジスタのゲートとドレインにそれぞれ接続されると共に他端にクロック信号とクロック信号の反転信号がそれぞれ供給される一対のMOS型コンデンサとを備え、一対のMOS型コンデンサのそれぞれは、半導体基板の表面が区画されたフィールドを覆うように半導体基板の表面上に形成されると共にフィールドの内部に対応する位置に少なくとも一つの開口部が形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成されると共に絶縁膜の開口部に対応する開口部が形成された導電層と、導電層に電気的に接続された第1の電極層と、導電層の開口部及び絶縁膜の開口部内を通って半導体基板の表面に電気的に接続された第2の電極層とを備え、第1の電極層の電圧がしきい値電圧を超えたときに半導体基板上に生じる反転層が第2の電極層と電気的に接続されることにより、第1及び第2の電極層の間にMOS型コンデンサの容量が形成されるので、高い周波数で動作させても誤動作を防止することができると共にドライブ能力の向上を図ることができる。
【0035】
請求項2に記載のVppスイッチ回路は、請求項1のVppスイッチ回路において、一対のMOS型コンデンサのそれぞれが第2及び第3のトランジスタのしきい値以上のしきい値を有するので、選択信号線のレベルが漏れ電流によってチャージアップされる恐れがなく、選択信号線の誤反転を防止してさらに信頼性の向上を図ることができる。
【0036】
請求項3に記載のチャージポンプ回路は、複数のMOS型コンデンサと、
それぞれ対応するMOS型コンデンサに接続されると共に互いに直列に接続された複数のトランジスタとを備え、複数のMOS型コンデンサのそれぞれは、半導体基板の表面が区画されたフィールドを覆うように半導体基板の表面上に形成されると共にフィールドの内部に対応する位置に少なくとも一つの開口部が形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成されると共に絶縁膜の開口部に対応する開口部が形成された導電層と、導電層に電気的に接続された第1の電極層と、導電層の開口部及び絶縁膜の開口部内を通って半導体基板の表面に電気的に接続された第2の電極層とを備え、第1の電極層の電圧がしきい値電圧を超えたときに半導体基板上に生じる反転層が第2の電極層と電気的に接続されることにより、第1及び第2の電極層の間にMOS型コンデンサの容量が形成されるので、高い周波数で動作させても誤動作を防止することができると共にドライブ能力の向上を図ることができる。
【0037】
請求項4に記載のEEPROMは、書き込み電圧Vppを発生するためのチャージポンプ回路と、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、それぞれチャージポンプ回路で発生された書き込み電圧Vppをメモリセルアレイの対応するメモリセルに選択的に供給するための複数のVppスイッチ回路とを備え、チャージポンプ回路は、複数のMOS型コンデンサと、それぞれ対応するMOS型コンデンサに接続されると共に互いに直列に接続された複数のトランジスタとを含み、各Vppスイッチ回路は、書き込み電圧Vppにドレインが接続された第1のトランジスタと、第1のトランジスタのゲートに接続され且つ書き込み電圧Vppを供給するか否かを選択するための選択信号線と、第1のトランジスタのゲート・ソース間に互いに直列に接続された第2及び第3のトランジスタと、一端が第2及び第3のトランジスタのゲートとドレインにそれぞれ接続されると共に他端にクロック信号とクロック信号の反転信号がそれぞれ供給される一対のMOS型コンデンサとを含み、チャージポンプ回路の複数のMOS型コンデンサ及び各Vppスイッチ回路の一対のMOS型コンデンサのそれぞれは、半導体基板の表面が区画されたフィールドを覆うように半導体基板の表面上に形成されると共にフィールドの内部に対応する位置に少なくとも一つの開口部が形成された絶縁膜と、絶縁膜の上に形成されると共に絶縁膜の開口部に対応する開口部が形成された導電層と、導電層に電気的に接続された第1の電極層と、導電層の開口部及び絶縁膜の開口部内を通って半導体基板の表面に電気的に接続された第2の電極層とを備え、第1の電極層の電圧がしきい値電圧を超えたときに半導体基板上に生じる反転層が第2の電極層と電気的に接続されることにより、第1及び第2の電極層の間にMOS型コンデンサの容量が形成されるので、高い周波数でも信頼性の高い動作を行わせることができる。
【0038】
請求項5に記載のEEPROMは、請求項4のEEPROMにおいて、各Vppスイッチ回路の一対のMOS型コンデンサが、それぞれチャージポンプ回路の複数のMOS型コンデンサ及び複数のトランジスタ並びに各Vppスイッチ回路の第2及び第3のトランジスタのしきい値以上のしきい値を有するので、各Vppスイッチ回路内の選択信号線のレベルが漏れ電流によってチャージアップされる恐れがなくなり、選択信号線の誤反転を防止してさらに信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明で用いられる第1のMOS型コンデンサを示す平面図である。
【図2】 図1のI−I線断面図である。
【図3】 図1のコンデンサの等価回路図である。
【図4】 図1のコンデンサの周波数特性を示す図である。
【図5】 この発明で用いられる第2のMOS型コンデンサを示す平面図である。
【図6】 この発明で用いられる第3のMOS型コンデンサを示す平面図である。
【図7】 この発明で用いられる第4のMOS型コンデンサを示す平面図である。
【図8】 実施の形態1に係るチャージポンプ回路を示す回路図である。
【図9】 実施の形態1の動作を示すタイミングチャートである。
【図10】 実施の形態2に係るVppスイッチ回路を示す回路図である。
【図11】 実施の形態4に係るEEPROMを示すブロック図である。
【図12】 従来のMOS型コンデンサを示す平面図である。
【図13】 図12のII−II線断面図である。
【図14】 図12のコンデンサの等価回路図である。
【符号の説明】
21,41,51,61 フィールド、22 ポリシリコン膜、22a,28a,42a,48a 開口部、23,25,55,65 アルミニウム電極層、24,44,54,64 フィールドコンタクト、26 アルミニウムコンタクト、27 P基板、28 ゲート酸化膜、71,81,82,83 トランジスタ、72,84,85 MOS型コンデンサ、91 メモリセル、92 メモリセルアレイ、93 Vppスイッチ回路群、94 チャージポンプ回路。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a Vpp switch circuit, a charge pump circuit, and an EEPROM using a MOS capacitor with improved frequency characteristics.
[0002]
[Prior art]
A conventional MOS capacitor is shown in FIGS. A polysilicon film 2 is formed on the surface of the P substrate 7 via a gate oxide film 8, and an oxide film 9 is formed on the polysilicon film 2. Aluminum electrode layers 3 and 5 are formed on oxide film 9. A part of the aluminum electrode layer 3 penetrates the oxide film 9 and is in contact with the polysilicon film 2 to form an aluminum contact 6. On the other hand, a part of the aluminum electrode layer 5 penetrates the oxide film 9 and contacts the N diffusion layer 10 formed on the surface of the P substrate 7 to form the field contact 4. The field contact 4 is arranged along one side 1 a of the rectangular field 1 partitioned on the surface of the P substrate 7 by the field oxide film 11.
[0003]
When a voltage V higher than the threshold Vth for channel formation is applied between the aluminum electrode layers 3 and 5, the N inversion layer 12 acting as a channel is gradually formed in the field 1 from the N diffusion layer 10 side. Electric charges are accumulated in the portion where the field 1 and the polysilicon film 2 overlap through the gate oxide film 8 and function as a capacitor. That is, as shown in the equivalent circuit of FIG. 14, many small capacitors are connected to each other through a resistor from one side 1 a of field 1 to the opposite side 1 b, and when voltage V is applied, In this state, the voltage is applied sequentially from the small capacitor on the side 1a side. Therefore, the small capacitor on the opposite side 1b side requires more time to store and discharge the charge than the small capacitor on the one side 1a side of the field 1. For this reason, when the voltage changes at a high frequency, the desired function as the capacitor cannot be performed.
[0004]
In the manufacturing process of the MOS capacitor, the threshold Vth for channel formation can be lowered by implanting capacitor dope into the surface portion of the P substrate 7 where the channel is formed. If the threshold value Vth is lowered in this way, the time required for charging and discharging is reduced even with a small capacitor on the opposite side 1b side of the field 1, so that a MOS capacitor capable of operating at a high frequency can be formed. it can.
[0005]
However, if such a MOS capacitor having a low threshold Vth is used in, for example, a Vpp switch circuit for selecting whether or not to supply the EEPROM write voltage Vpp, a leakage current increases, resulting in malfunction. It becomes easy to produce. Further, in the charge pump circuit for generating the write voltage Vpp of the EEPROM or the above-described Vpp switch circuit, the built-in capacitor exists even when the charge pump circuit or the Vpp switch circuit is not operated. The load capacity increases and the current consumption increases.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional MOS type capacitor has a problem that its function is reduced at a high frequency. Also, if the threshold value Vth is lowered so that it can operate at a high frequency, malfunctions are likely to occur when used in a Vpp switch circuit. Further, the Vpp switch circuit and the charge pump circuit using the conventional capacitor have a problem that the current consumption increases due to the load capacitance.
[0007]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a Vpp switch circuit and a charge pump circuit using a highly reliable MOS capacitor that can operate even at a high frequency.
Another object of the present invention is to provide an EEPROM using such a Vpp switch circuit or charge pump circuit.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The Vpp switch circuit according to claim 1 is:A first transistor having a drain connected to the write voltage Vpp, and a gate connected to the gate of the first transistor;A selection signal line for selecting whether or not to supply the write voltage Vpp;Second and third transistors connected in series between the gate and source of the first transistor, one end connected to the gate and drain of the second and third transistors, respectively, and the other end to the clock signal A pair of MOS capacitors each supplied with an inverted signal of the clock signal;WithA pair ofMOS capacitorEach ofIs formed on the surface of the semiconductor substrate so that the surface of the semiconductor substrate covers the partitioned field, and at least one opening is formed at a position corresponding to the inside of the field, and on the insulating film. A conductive layer having an opening corresponding to the opening of the insulating film, a first electrode layer electrically connected to the conductive layer, an opening of the conductive layer, and an opening of the insulating film And a second electrode layer electrically connected to the surface of the semiconductor substrate through the second inversion layer formed on the semiconductor substrate when the voltage of the first electrode layer exceeds a threshold voltage. By being electrically connected to this electrode layer, the capacitance of the MOS capacitor is formed between the first and second electrode layers.
[0009]
  The Vpp switch circuit according to claim 2 is the Vpp switch circuit according to claim 1, wherein each of the pair of MOS type capacitors isSecond andIt has a threshold value equal to or higher than that of the third transistor.
[0010]
The charge pump circuit according to claim 3 includes a plurality of MOS capacitors,
A plurality of transistors connected to the corresponding MOS type capacitors and connected in series to each other, each of the plurality of MOS type capacitors covering the field where the surface of the semiconductor substrate is partitioned An insulating film formed on the insulating film in which at least one opening is formed at a position corresponding to the inside of the field, and an opening formed on the insulating film and corresponding to the opening of the insulating film is formed. A conductive layer; a first electrode layer electrically connected to the conductive layer; and a second electrode layer electrically connected to the surface of the semiconductor substrate through the opening of the conductive layer and the opening of the insulating film The inversion layer generated on the semiconductor substrate when the voltage of the first electrode layer exceeds the threshold voltage is electrically connected to the second electrode layer, whereby the first and second Between electrode layers In which capacitance of the MOS capacitor is formed.
[0011]
  The EEPROM according to claim 4 is:bookA charge pump circuit for generating an input voltage Vpp, a memory cell array having a plurality of memory cells, andReA plurality of Vpp switch circuits for selectively supplying the write voltage Vpp generated by the large pump circuit to corresponding memory cells of the memory cell array,
  The charge pump circuit includes a plurality of MOS capacitors and a plurality of transistors connected to the corresponding MOS capacitors and connected in series to each other,
  Each Vpp switch circuit includes a first transistor having a drain connected to the write voltage Vpp, a selection signal line connected to the gate of the first transistor and for selecting whether to supply the write voltage Vpp, Second and third transistors connected in series between the gate and source of the first transistor, one end connected to the gate and drain of the second and third transistors, respectively, and the other end to the clock signal A pair of MOS capacitors to which an inverted signal of the clock signal is supplied,
  A plurality of MOS capacitors in the charge pump circuit and a pair of MOS capacitors in each Vpp switch circuitEach of the insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate so as to cover the field where the surface of the semiconductor substrate is partitioned, and at least one opening is formed at a position corresponding to the inside of the field, and the insulating film A conductive layer having an opening corresponding to the opening of the insulating film, a first electrode layer electrically connected to the conductive layer, an opening of the conductive layer, and the insulating film A second electrode layer electrically connected to the surface of the semiconductor substrate through the opening, and an inversion layer formed on the semiconductor substrate when the voltage of the first electrode layer exceeds a threshold voltage By being electrically connected to the second electrode layer, the capacitance of the MOS capacitor is formed between the first and second electrode layers.
[0012]
  The EEPROM according to claim 5 is the EEPROM according to claim 4, wherein the pair of MOS capacitors of each Vpp switch circuit includes a plurality of MOS capacitors and a plurality of transistors of the charge pump circuit, and each of the Vpp switch circuits.Second andIt has a threshold value equal to or higher than that of the third transistor.
[0013]
  2. The Vpp switch circuit according to claim 1, wherein at least one field contact is provided inside the field.A pair ofSince the MOS type capacitor is used, it can be operated at a high frequency and the drive capability is improved.
[0014]
  The Vpp switch circuit according to claim 2 is characterized in that in the Vpp switch circuit according to claim 1, the threshold values of the pair of MOS capacitors are respectivelySecond andSince it is set to a value equal to or higher than the threshold value of the third transistor, there is no fear that the level of the selection signal line is charged up by a leakage current, and erroneous selection of the selection signal line is prevented.
[0015]
In the charge pump circuit according to claim 3, since a plurality of MOS type capacitors each having at least one field contact are provided inside each field, the charge pump circuit can be operated at a high frequency and drive performance is improved. To do.
[0016]
  5. The charge pump circuit according to claim 4, wherein the charge pump circuit has a plurality of MOS capacitors each having at least one field contact provided inside the field.And a pair of MOS capacitors each provided with at least one field contact inside the field.Since a plurality of Vpp switch circuits are used, a highly reliable operation can be performed even at a high frequency.
[0017]
  In the EEPROM according to claim 5, in the EEPROM according to claim 4, the thresholds of the pair of MOS capacitors of each Vpp switch circuit are respectively the plurality of MOS capacitors, the plurality of transistors and the Vpp of the charge pump circuit. Switch circuitSecond andSince it is set to a value equal to or higher than the threshold value of the third transistor, there is no possibility that the level of the selection signal line in the Vpp switch circuit is charged up by the leakage current, and malfunction is prevented.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 show a MOS capacitor used in the present invention. A rectangular field 21 is defined on the surface of the P substrate 27 by a field oxide film 31. A polysilicon film 22 is formed on the field 21 via a gate oxide film 28, and an oxide film 29 is formed on the polysilicon film 22. Aluminum electrode layers 23 and 25 are formed on the oxide film 29. A part of the aluminum electrode layer 23 penetrates the oxide film 29 and is in contact with the polysilicon film 22 to form an aluminum contact 26. In addition, four openings 28 a are formed in the gate oxide film 28, and four openings 22 a are formed at positions corresponding to the polysilicon film 22. These openings 28 a and 22 a are uniformly arranged in the field 21. A part of the aluminum electrode layer 25 penetrates the oxide film 29, contacts the N diffusion layer 30 on the surface of the P substrate 27 through the opening 22 a of the polysilicon film 22 and the opening 28 a of the gate oxide film 28, A field contact 24 is formed here. That is, as shown in FIG. 1, four field contacts 24 are uniformly arranged inside the field 21, and these field contacts 24 are connected to the aluminum electrode layer 25.
[0019]
The P substrate 27 forms a semiconductor substrate, the gate oxide film 28 forms an insulating layer, the polysilicon film 22 forms a conductive layer, and the aluminum electrode layers 23 and 25 form first and second electrode layers, respectively.
[0020]
When a voltage V higher than the threshold Vth for channel formation is applied between the aluminum electrode layers 23 and 25, an N inversion layer 32 acting as a channel is formed in the field 21. Electric charges are accumulated in the portion where the field 21 and the polysilicon film 22 overlap through the gate oxide film 28, and function as a capacitor. In this MOS capacitor, the field contact 24 is arranged inside the field 21, so that the equivalent circuit is as shown in FIG. 3, and the electrodes are drawn from the center of many small capacitors. Therefore, the resistance is reduced, and it has been found that the frequency characteristics are improved as shown in FIG. 4 when compared with the conventional capacitor shown in FIGS. In the conventional capacitor, the capacitance is remarkably reduced as the frequency is increased. However, it is understood that the capacitor shown in FIGS. That is, normal operation can be performed at a higher frequency.
[0021]
Although the P substrate is used as the semiconductor substrate, a similar capacitor can be configured by using an N substrate.
[0022]
FIG. 5 shows a MOS capacitor in which eight field contacts 44 are arranged inside a rectangular field 41 in the same manner as the MOS capacitor shown in FIGS. A comparison with a conventional capacitor will be made using the capacitor of FIG. The size of the field 41 is 50 × 90 μm, the size of each of the eight openings 42a and 48a formed in the polysilicon film and the gate oxide film is 3.3 × 3.3 μm, and the sheet capacity of the gate is 0.3. Assuming 83 × 10 −15 F / μm 2, the static capacitance C1 of the capacitor in FIG. 5 is C1 = {(50 × 90) − (3.3 × 3.3 × 8)} × 0.83 × 10 −15 = 3.66 pF. On the other hand, in the conventional capacitor shown in FIG. 12 having the same size field as that of the capacitor of FIG. 5, the static capacitance C2 is C2 = 50 × 90 × 0.83 × 10−15 = 3.75 pF. Become. In the capacitor of FIG. 5, since eight field contacts 44 are arranged inside the field 41, the static capacitance is slightly reduced accordingly.
[0023]
Further, when the conductance β is calculated from the voltage distribution, L = (Lx + Ly) /2≈11.2 μm and W = {(22.5 × 25) / L} × 8≈401 μm in the capacitor of FIG. The conductance β1 is β1 = (W / L) × k≈35.8k, where k is a constant. On the other hand, in the conventional capacitor, L = 90 × 2 = 180 μm and W = 50/2 = 25 μm, so that the conductance β2 is β2 = 0.14k. By the way, since the resistance value is calculated as the reciprocal of conductance, the resistance value of the capacitor in FIG. 5 is about 1/250 compared to a conventional capacitor having the same size field.
[0024]
Further, an unnecessary load capacity is generated in the portion of the field 41 where the field contact 44 is disposed. In the capacitor of FIG. 5, since eight field contacts 44 are arranged, an unnecessary load capacity corresponding to the area S1 = 3.3 × 3.3 × 8 = 87.1 μm 2 is generated. On the other hand, in a capacitor having a conventional structure, a field contact is formed linearly along one side of a rectangular field. Therefore, along the short side of the field of 50 × 90 μm as in the second embodiment. When a field contact having a width of 3.3 μm is formed, an unnecessary load capacity corresponding to the area S2 = 3.3 × 50 = 165 μm2 is generated. That is, in the capacitor of FIG. 5, the unnecessary load capacity is reduced to about ½.
Also in a capacitor having a conventional structure, the resistance value can be lowered by implanting capacitor dope, but in this case, the entire field always operates as a capacity, and thus an unnecessary load capacity increases.
[0025]
In the MOS capacitor shown in FIG. 6, the field is divided into four fields 51, and a field contact 54 is formed at the center of each field 51. These four field contacts 54 are connected to one aluminum electrode layer 55. This capacitor has the same characteristics as the capacitors of FIGS. 1 and 2, but the field and the like are divided so that the characteristics such as capacitance and resistance can be easily simulated.
[0026]
In the MOS capacitor shown in FIG. 7, a single field contact 64 is formed at the center of the field 61, and this field contact 64 is connected to the aluminum electrode layer 65. As described above, even with a simple structure in which the field contact is provided only in the central portion of the field, similarly, the resistance value is reduced and unnecessary load capacitance is reduced, and the frequency characteristics are improved.
[0027]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 8 shows a charge pump circuit according to Embodiment 1 of the present invention. A plurality of transistors 71 are connected in series, and the MOS capacitor 72 shown in FIGS. 1 to 7 is connected to each transistor 71. A clock signal CLK and an inverted signal of the clock signal CLK by the inverter circuit 73 are supplied to every other capacitor 72. With such a configuration, the voltage V supplied to the transistor 71 located at one end of the series connection.DDIs boosted to the voltage Vpp and output from the transistor 71 located at the other end of the series connection. The relationship between the clock signal CLK and the output voltage Vpp in this charge pump circuit is shown in the timing chart of FIG.
[0028]
The drive capability of the charge pump circuit is substantially determined by the frequency of the clock signal CLK and the capacitance of the capacitor used. In the first embodiment, since the capacitor 72 that can operate at a higher frequency than the conventional one is used, even if the charge pump circuit is formed with the same pattern area as the conventional one, a charge pump circuit having a better driving capability can be obtained. . Further, in the capacitor 72 according to the present invention, since the load capacity can be reduced, the margins of Vcc and Icc can be improved.
[0029]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 10 shows a Vpp switch circuit according to the second embodiment. Transistors 82 and 83 are connected in series between the gate and source of the transistor 81, and the MOS capacitors 84 and 85 shown in FIGS. 1 to 7 are connected to the transistors 82 and 83, respectively. The capacitors 84 and 85 are supplied with the clock signal CLK and an inverted signal of the clock signal CLK from the inverter circuit 86. A selection signal line SEL for selecting whether or not to supply the write voltage Vpp is connected to the gate of the transistor 81. When the selection signal line SEL is at a high level, the voltage Vpp supplied to the drain of the transistor 81 is supplied to the selection signal line SEL. When the selection signal line SEL is at a low level, the voltage Vpp is not supplied to the selection signal line SEL.
[0030]
The drive capability of the Vpp switch circuit is substantially determined by the frequency of the clock signal CLK and the capacitance of the capacitor used. In the second embodiment, the capacitors 84 and 85 that can operate at a higher frequency than the conventional one are used. Therefore, even if the Vpp switch circuit is formed with the same pattern area as the conventional one, a circuit having a better driving capability can be obtained. . In addition, since the capacitors 84 and 85 according to the present invention can reduce the load capacity, the margins of Vcc and Icc can be improved.
[0031]
Embodiment 3 FIG.
  If the threshold value of the capacitor used in the Vpp switch circuit of the second embodiment, that is, the voltage level Vth necessary for forming the inversion layer is set to be equal to or higher than the threshold values of other transistors in the Vpp switch circuit. , Prevention of malfunctionStopCan be planned. When the selection signal line SEL of the Vpp switch circuit is at a low level, the voltage Vpp is not supplied to the capacitors 84 and 85, but the threshold value Vth of these capacitors is set lower than the threshold values of the transistors 82 and 83. There is a possibility that the level of the selection signal line SEL is inverted by being charged up by the leakage current. Thus, if the threshold value Vth of the capacitors 84 and 85 is set higher than the threshold values of the transistors 82 and 83 as in the third embodiment, erroneous selection of the selection signal line SEL can be prevented.
[0032]
Embodiment 4 FIG.
  FIG. 11 shows an EEPROM according to the fourth embodiment. The EEPROM uses the charge pump circuit shown in the first embodiment and the Vpp switch circuit shown in the second or third embodiment. A Vpp switch circuit group 93 is connected to a memory cell array 92 having a plurality of memory cells 91. Vpp switch circuit group 93 includes the plurality of Vpp switch circuits of the sixth or seventh embodiment provided corresponding to each bit line and each word line of memory cell array 92, respectively. That is, each Vpp switch circuit is provided with at least one field contact inside each field as shown in FIG.MOS type capacitors 84 and 85, a selection signal line SEL for selecting whether or not to supply the write voltage Vpp,, MTransistors 81 to 83 connected to the OS type capacitors 84 and 85 and turned on / off according to the level of the selection signal line are provided.
[0033]
  The charge pump circuit 94 shown in the first embodiment is connected to the Vpp switch circuit group 93. In other words, as shown in FIG. 8, the charge pump circuit 94 includes a plurality of charge pump circuits 94 each provided with at least one field contact inside the field.MA plurality of OS type capacitors 72 connected to the corresponding MOS type capacitors 72 and connected in series to each other.NoA transistor 71. Further, a clock generation circuit 95 is connected to the charge pump circuit 94. A control circuit 96 is connected to the Vpp switch circuit group 93. Since a plurality of Vpp switch circuits and charge pump circuits according to the present invention are used, a reliable operation can be performed at a high frequency and margins of Icc and Vcc can be improved.
[0034]
【The invention's effect】
  As described above, the Vpp switch circuit according to claim 1 isA first transistor having a drain connected to the write voltage Vpp, and a gate connected to the gate of the first transistor;A selection signal line for selecting whether or not to supply the write voltage Vpp;Second and third transistors connected in series between the gate and source of the first transistor, one end connected to the gate and drain of the second and third transistors, respectively, and the other end to the clock signal A pair of MOS capacitors each supplied with an inverted signal of the clock signal;WithA pair ofMOS capacitorEach ofIs formed on the surface of the semiconductor substrate so that the surface of the semiconductor substrate covers the partitioned field, and at least one opening is formed at a position corresponding to the inside of the field, and on the insulating film. A conductive layer having an opening corresponding to the opening of the insulating film, a first electrode layer electrically connected to the conductive layer, an opening of the conductive layer, and an opening of the insulating film And a second electrode layer electrically connected to the surface of the semiconductor substrate through the second inversion layer formed on the semiconductor substrate when the voltage of the first electrode layer exceeds a threshold voltage. Since the capacitance of the MOS capacitor is formed between the first and second electrode layers by being electrically connected to the first electrode layer, malfunction can be prevented even when operated at a high frequency. Can improve drive capacity. .
[0035]
  The Vpp switch circuit according to claim 2 is the Vpp switch circuit according to claim 1, wherein each of the pair of MOS type capacitors isSecond andSince it has a threshold value equal to or higher than the threshold value of the third transistor, there is no fear that the level of the selection signal line is charged up by a leakage current, and erroneous selection of the selection signal line is prevented to further improve reliability. Can be planned.
[0036]
The charge pump circuit according to claim 3 includes a plurality of MOS capacitors,
A plurality of transistors connected to the corresponding MOS type capacitors and connected in series to each other, each of the plurality of MOS type capacitors covering the field where the surface of the semiconductor substrate is partitioned An insulating film formed on the insulating film in which at least one opening is formed at a position corresponding to the inside of the field, and an opening formed on the insulating film and corresponding to the opening of the insulating film is formed. A conductive layer; a first electrode layer electrically connected to the conductive layer; and a second electrode layer electrically connected to the surface of the semiconductor substrate through the opening of the conductive layer and the opening of the insulating film The inversion layer generated on the semiconductor substrate when the voltage of the first electrode layer exceeds the threshold voltage is electrically connected to the second electrode layer, whereby the first and second Between electrode layers The capacitance of the MOS capacitor is formed, it is possible to improve the driving capability it is possible to prevent a malfunction even if operating at high frequencies.
[0037]
  The EEPROM according to claim 4 is:,bookA charge pump circuit for generating an input voltage Vpp, a memory cell array having a plurality of memory cells, andReA plurality of Vpp switch circuits for selectively supplying the write voltage Vpp generated by the large pump circuit to corresponding memory cells of the memory cell array,The charge pump circuit includes a plurality of MOS capacitors and a plurality of transistors connected to the corresponding MOS capacitors and connected in series to each other, and each Vpp switch circuit has a drain connected to the write voltage Vpp. The first transistor, the selection signal line connected to the gate of the first transistor and for selecting whether or not to supply the write voltage Vpp, and the gate and the source of the first transistor are connected in series. A pair of MOS transistors, one end of which is connected to the gate and drain of the second and third transistors, respectively, and the other end of which is supplied with a clock signal and an inverted signal of the clock signal. A plurality of MOS type capacitors of the charge pump circuit and each Vpp switch. A pair of MOS type capacitor circuitEach of the insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate so as to cover the field where the surface of the semiconductor substrate is partitioned, and at least one opening is formed at a position corresponding to the inside of the field, and the insulating film A conductive layer having an opening corresponding to the opening of the insulating film, a first electrode layer electrically connected to the conductive layer, an opening of the conductive layer, and the insulating film A second electrode layer electrically connected to the surface of the semiconductor substrate through the opening, and an inversion layer formed on the semiconductor substrate when the voltage of the first electrode layer exceeds a threshold voltage Since the capacitance of the MOS capacitor is formed between the first and second electrode layers by being electrically connected to the second electrode layer, a highly reliable operation can be performed even at a high frequency. it can.
[0038]
  The EEPROM according to claim 5 is the EEPROM according to claim 4, wherein the pair of MOS capacitors of each Vpp switch circuit includes a plurality of MOS capacitors and a plurality of transistors of the charge pump circuit, and each of the Vpp switch circuits.Second andSince it has a threshold value equal to or higher than the threshold value of the third transistor, the level of the selection signal line in each Vpp switch circuit can be prevented from being charged up by a leakage current, and erroneous selection of the selection signal line can be prevented. Further, the reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a first MOS capacitor used in the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the capacitor of FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating frequency characteristics of the capacitor of FIG. 1;
FIG. 5 is a plan view showing a second MOS capacitor used in the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a third MOS capacitor used in the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing a fourth MOS capacitor used in the present invention.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a charge pump circuit according to the first embodiment.
FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the first embodiment.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a Vpp switch circuit according to a second embodiment.
FIG. 11 is a block diagram showing an EEPROM according to the fourth embodiment.
FIG. 12 is a plan view showing a conventional MOS capacitor.
13 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
14 is an equivalent circuit diagram of the capacitor of FIG. 12;
[Explanation of symbols]
21, 41, 51, 61 field, 22 polysilicon film, 22a, 28a, 42a, 48a opening, 23, 25, 55, 65 aluminum electrode layer, 24, 44, 54, 64 field contact, 26 aluminum contact, 27 P substrate, 28 gate oxide film, 71, 81, 82, 83 transistor, 72, 84, 85 MOS type capacitor, 91 memory cell, 92 memory cell array, 93 Vpp switch circuit group, 94 charge pump circuit.

Claims (5)

書き込み電圧Vppにドレインが接続された第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタのゲートに接続され且つ書き込み電圧Vppを供給するか否かを選択するための選択信号線と、
前記第1のトランジスタのゲート・ソース間に互いに直列に接続された第2及び第3のトランジスタと、
一端が前記第2及び第3のトランジスタのゲートとドレインにそれぞれ接続されると共に他端にクロック信号とクロック信号の反転信号がそれぞれ供給される一対のMOS型コンデンサと
を備え、
前記一対のMOS型コンデンサのそれぞれは、
半導体基板の表面が区画されたフィールドを覆うように前記半導体基板の表面上に形成されると共に前記フィールドの内部に対応する位置に少なくとも一つの開口部が形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成されると共に前記絶縁膜の開口部に対応する開口部が形成された導電層と、
前記導電層に電気的に接続された第1の電極層と、
前記導電層の開口部及び前記絶縁膜の開口部内を通って前記半導体基板の表面に電気的に接続された第2の電極層と
を備え、
前記第1の電極層の電圧がしきい値電圧を超えたときに前記半導体基板上に生じる反転層が前記第2の電極層と電気的に接続されることにより、前記第1及び第2の電極層の間に前記MOS型コンデンサの容量が形成されることを特徴とするVppスイッチ回路。
A first transistor having a drain connected to the write voltage Vpp;
A selection signal line connected to the gate of the first transistor and for selecting whether or not to supply the write voltage Vpp;
Second and third transistors connected in series between the gate and source of the first transistor;
A pair of MOS capacitors having one end connected to the gate and drain of each of the second and third transistors and the other end supplied with a clock signal and an inverted signal of the clock signal, respectively.
Each of the pair of MOS capacitors is
An insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate so as to cover the partitioned field of the surface of the semiconductor substrate and having at least one opening formed at a position corresponding to the inside of the field;
A conductive layer formed on the insulating film and having an opening corresponding to the opening of the insulating film;
A first electrode layer electrically connected to the conductive layer;
A second electrode layer electrically connected to the surface of the semiconductor substrate through the opening of the conductive layer and the opening of the insulating film;
An inversion layer formed on the semiconductor substrate when the voltage of the first electrode layer exceeds a threshold voltage is electrically connected to the second electrode layer, whereby the first and second A Vpp switch circuit, wherein a capacitance of the MOS capacitor is formed between electrode layers.
前記一対のMOS型コンデンサのそれぞれは、前記第2及び第3のトランジスタのしきい値以上のしきい値を有することを特徴とする請求項1に記載のVppスイッチ回路。 2. The Vpp switch circuit according to claim 1, wherein each of the pair of MOS capacitors has a threshold value equal to or greater than a threshold value of the second and third transistors. 複数のMOS型コンデンサと、
それぞれ対応するMOS型コンデンサに接続されると共に互いに直列に接続された複数のトランジスタと
を備え、
前記複数のMOS型コンデンサのそれぞれは、
半導体基板の表面が区画されたフィールドを覆うように前記半導体基板の表面上に形成されると共に前記フィールドの内部に対応する位置に少なくとも一つの開口部が形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成されると共に前記絶縁膜の開口部に対応する開口部が形成された導電層と、
前記導電層に電気的に接続された第1の電極層と、
前記導電層の開口部及び前記絶縁膜の開口部内を通って前記半導体基板の表面に電気的に接続された第2の電極層と
を備え、
前記第1の電極層の電圧がしきい値電圧を超えたときに前記半導体基板上に生じる反転層が前記第2の電極層と電気的に接続されることにより、前記第1及び第2の電極層の間に前記MOS型コンデンサの容量が形成されることを特徴とするチャージポンプ回路。
A plurality of MOS capacitors;
A plurality of transistors each connected to a corresponding MOS capacitor and connected in series with each other,
Each of the plurality of MOS capacitors is
An insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate so as to cover the partitioned field of the surface of the semiconductor substrate and having at least one opening formed at a position corresponding to the inside of the field;
A conductive layer formed on the insulating film and having an opening corresponding to the opening of the insulating film;
A first electrode layer electrically connected to the conductive layer;
A second electrode layer electrically connected to the surface of the semiconductor substrate through the opening of the conductive layer and the opening of the insulating film;
An inversion layer formed on the semiconductor substrate when the voltage of the first electrode layer exceeds a threshold voltage is electrically connected to the second electrode layer, whereby the first and second A charge pump circuit, wherein a capacitance of the MOS capacitor is formed between electrode layers.
書き込み電圧Vppを発生するためのチャージポンプ回路と、
複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、
それぞれ前記チャージポンプ回路で発生された書き込み電圧Vppを前記メモリセルアレイの対応するメモリセルに選択的に供給するための複数のVppスイッチ回路と
を備え、
前記チャージポンプ回路は、複数のMOS型コンデンサと、それぞれ対応するMOS型コンデンサに接続されると共に互いに直列に接続された複数のトランジスタとを含み、
各Vppスイッチ回路は、書き込み電圧Vppにドレインが接続された第1のトランジスタと、前記第1のトランジスタのゲートに接続され且つ書き込み電圧Vppを供給するか否かを選択するための選択信号線と、前記第1のトランジスタのゲート・ソース間に互いに直列に接続された第2及び第3のトランジスタと、一端が前記第2及び第3のトランジスタのゲートとドレインにそれぞれ接続されると共に他端にクロック信号とクロック信号の反転信号がそれぞれ供給される一対のMOS型コンデンサとを含み、
前記チャージポンプ回路の複数のMOS型コンデンサ及び各Vppスイッチ回路の一対のMOS型コンデンサのそれぞれは、
半導体基板の表面が区画されたフィールドを覆うように前記半導体基板の表面上に形成されると共に前記フィールドの内部に対応する位置に少なくとも一つの開口部が形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成されると共に前記絶縁膜の開口部に対応する開口部が形成された導電層と、
前記導電層に電気的に接続された第1の電極層と、
前記導電層の開口部及び前記絶縁膜の開口部内を通って前記半導体基板の表面に電気的に接続された第2の電極層と
を備え、
前記第1の電極層の電圧がしきい値電圧を超えたときに前記半導体基板上に生じる反転層が前記第2の電極層と電気的に接続されることにより、前記第1及び第2の電極層の間に前記MOS型コンデンサの容量が形成されることを特徴とするEEPROM。
A charge pump circuit for generating a write voltage Vpp;
A memory cell array having a plurality of memory cells;
A plurality of Vpp switch circuits for selectively supplying a write voltage Vpp generated by the charge pump circuit to a corresponding memory cell of the memory cell array,
The charge pump circuit includes a plurality of MOS capacitors and a plurality of transistors connected to the corresponding MOS capacitors and connected in series to each other,
Each Vpp switch circuit includes a first transistor having a drain connected to the write voltage Vpp, a selection signal line connected to the gate of the first transistor and for selecting whether or not to supply the write voltage Vpp. The second and third transistors connected in series between the gate and source of the first transistor, one end connected to the gate and drain of the second and third transistors, respectively, and the other end A pair of MOS capacitors to which a clock signal and an inverted signal of the clock signal are respectively supplied;
Each of the plurality of MOS capacitors of the charge pump circuit and the pair of MOS capacitors of each Vpp switch circuit includes:
An insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate so as to cover the partitioned field of the surface of the semiconductor substrate and having at least one opening formed at a position corresponding to the inside of the field;
A conductive layer formed on the insulating film and having an opening corresponding to the opening of the insulating film;
A first electrode layer electrically connected to the conductive layer;
A second electrode layer electrically connected to the surface of the semiconductor substrate through the opening of the conductive layer and the opening of the insulating film;
An inversion layer formed on the semiconductor substrate when the voltage of the first electrode layer exceeds a threshold voltage is electrically connected to the second electrode layer, whereby the first and second An EEPROM, wherein a capacitance of the MOS capacitor is formed between electrode layers.
各Vppスイッチ回路の一対のMOS型コンデンサは、それぞれ前記チャージポンプ回路の複数のMOS型コンデンサ及び複数のトランジスタ並びに各Vppスイッチ回路の第2及び第3のトランジスタのしきい値以上のしきい値を有することを特徴とする請求項4に記載のEEPROM。A pair of MOS capacitors of each Vpp switch circuit has a threshold value equal to or higher than the threshold values of the plurality of MOS capacitors and the plurality of transistors of the charge pump circuit and the second and third transistors of each Vpp switch circuit . 5. The EEPROM according to claim 4, further comprising:
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