JPH0731914B2 - EEPROM device - Google Patents
EEPROM deviceInfo
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- JPH0731914B2 JPH0731914B2 JP646586A JP646586A JPH0731914B2 JP H0731914 B2 JPH0731914 B2 JP H0731914B2 JP 646586 A JP646586 A JP 646586A JP 646586 A JP646586 A JP 646586A JP H0731914 B2 JPH0731914 B2 JP H0731914B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、EEPROM(エレクトリカリ・イレーザブル・
プログラマブル・リード・オンリー・メモリ)装置に関
するもので、例えば、その周辺回路がCMOS(相補型MO
S)回路により構成されたものに利用して有効な技術に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to an EEPROM (Electrical Erasable
The present invention relates to a programmable read only memory) device, for example, the peripheral circuit thereof is CMOS (complementary MO
S) The present invention relates to a technology effectively used for the one configured by the circuit.
データの電気的な書き込み及び消去が可能な半導体不揮
発性記憶素子、例えばMNOS(メタル・ナイトライド・オ
キサイド・セミコンダクタ)は、比較的薄いシリコン酸
化膜とその上に形成され比較的厚いシリコン窒化膜(ナ
イトライド)との2層構造のゲート絶縁膜を持つ絶縁ゲ
ート電界効果トランジスタ(以下、端にMNOSトランジス
タという)であり、記憶情報の書込みだけでなく消去も
電気的に行うことができる。MNOS技術は、例えば特開昭
56−156370公報に記載されている。A semiconductor nonvolatile memory element capable of electrically writing and erasing data, such as MNOS (Metal Nitride Oxide Semiconductor), is a relatively thin silicon oxide film and a relatively thick silicon nitride film formed on it ( It is an insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as an MNOS transistor at the end) having a two-layered gate insulating film with a nitride, and can electrically erase not only writing of stored information. MNOS technology is disclosed in
56-156370.
消去状態もしくは記憶情報が書込まれていない状態で
は、Nチャンネル型MNOSトランジスタのしきい値電圧は
負の電圧になっている。記憶情報の書込み又は消去のた
めに、ゲート絶縁膜には、トンネル現象によりキャリア
の注入が生じるような高電界が作用させられる。In the erased state or the state in which the stored information is not written, the threshold voltage of the N-channel type MNOS transistor is a negative voltage. For writing or erasing stored information, a high electric field is applied to the gate insulating film so that carriers are injected by a tunnel phenomenon.
上記公報に従うと、MNOSトランジスタは、N型半導体基
板に形成されたP型ウェル領域に形成される。また、周
辺回路を構成するMOSFETが、MNOSトランジスタのための
ウェル領域に対して独立にされたウェル領域に形成され
る。According to the above publication, the MNOS transistor is formed in the P-type well region formed in the N-type semiconductor substrate. In addition, the MOSFETs forming the peripheral circuit are formed in the well region independent of the well region for the MNOS transistor.
書込み動作において、MNOSトランジスタの基体ゲートと
してのウェル領域には、例えばほゞ回路の接地電位の0V
が印加され、ゲートには、書き込みのための高電圧が印
加される。ソース領域及びドレイン領域には、書込むべ
き情報に応じてほゞ0Vの低電圧又は書き込みレベルの高
電圧が印加される。このときMNOSトランジスタのチャン
ネル形成領域、すなわちソース領域及びドレイン領域と
の間のシリコン領域表面には、上記ゲートの正の高電圧
に応じてチャンネルが誘導される。このチャンネルの電
位はソース領域及びドレイン領域の電位と等しくなる。
ソース領域及びドレイン領域に上記のように0Vの電圧が
印加されるとゲート絶縁膜には上記ゲートの高電圧に応
じた高電界が作用する。その結果、ゲート絶縁膜にはト
ンネル現象によりチャンネルからキャリアとしての電子
が注入される。これによって、MNOSのしきい値値電圧
は、例えば負の電圧から正の電圧に変化する。In the write operation, in the well region as the body gate of the MNOS transistor, for example, the ground potential of 0 V
Is applied, and a high voltage for writing is applied to the gate. A low voltage of about 0 V or a high voltage of the write level is applied to the source region and the drain region depending on the information to be written. At this time, a channel is induced in the channel forming region of the MNOS transistor, that is, in the surface of the silicon region between the source region and the drain region, according to the positive high voltage of the gate. The potential of this channel becomes equal to the potential of the source region and the drain region.
When the voltage of 0 V is applied to the source region and the drain region as described above, a high electric field corresponding to the high voltage of the gate acts on the gate insulating film. As a result, electrons as carriers are injected from the channel into the gate insulating film by the tunnel phenomenon. As a result, the threshold voltage of MNOS changes from a negative voltage to a positive voltage, for example.
ソース領域及びドレイン領域に書き込みレベルの高電圧
が印加された場合、ゲートとチャンネルとの間の電位差
が小さい値にされる。このような小電圧差では、トンネ
ル現象による電子の注入を起こさせるには不十分とな
る。そのため、MNOSのしきい値電圧は変化しない。When a write level high voltage is applied to the source region and the drain region, the potential difference between the gate and the channel is set to a small value. Such a small voltage difference is insufficient to cause injection of electrons due to the tunnel phenomenon. Therefore, the threshold voltage of MNOS does not change.
また、消去の場合には、MNOSトランジスタのゲートに0V
を与えながらその基体ゲートとしてのウェル領域に正の
高電圧を印加し、逆方向のトンネル現象を生じしめて、
キャリアとしての電子を基体ゲートに戻すことにより行
われる。When erasing, 0V is applied to the gate of the MNOS transistor.
While applying a positive high voltage to the well region as the substrate gate, causing a reverse tunneling phenomenon,
This is done by returning electrons as carriers to the substrate gate.
本発明者等は、EEPROM装置を低消費電力とするために、
EEPROM装置を構成する回路をCMOS(相補型MOS)回路化
することを検討した。しかしながら、上述のように、消
去のために基体ゲートに高電圧を印加する場合、CMOS回
路の良好な動作が期待できなくなってくる。すなわち、
CMOS回路を構成するPチャンネルMOSFETは、例えば上記
N型半導体基板上に形成され、NチャンネルMOSFET及び
MNOSトランジスタは、上記N型半導体基板上に形成され
たP型ウェル領域に形成される。この場合、消去のため
に、従来のEEPROMのようにウェル領域に正の高電位を与
えるとすると、その高電位に応じてウェル領域と半導体
基板との間のPN接合が順バイアス状態にされることにな
る。すなわち、ウェル電位が正の高電位にされることに
よって、PチャンネルMOSFETの基体ゲートとしての半導
体基板が高い電位にされることになる。In order to reduce the power consumption of the EEPROM device, the present inventors have
We considered using the CMOS (complementary MOS) circuit as the circuit that constitutes the EEPROM device. However, as described above, when a high voltage is applied to the substrate gate for erasing, good operation of the CMOS circuit cannot be expected. That is,
The P-channel MOSFET forming the CMOS circuit is formed on the N-type semiconductor substrate, for example.
The MNOS transistor is formed in the P-type well region formed on the N-type semiconductor substrate. In this case, if a positive high potential is applied to the well region for erasing as in the conventional EEPROM, the PN junction between the well region and the semiconductor substrate is forward-biased according to the high potential. It will be. That is, by setting the well potential to a positive high potential, the semiconductor substrate as the base gate of the P-channel MOSFET is set to a high potential.
これに応じて、PチャンネルMOSFETは、上記高電圧によ
り生じる基板効果により、その実効的なしきい値電圧が
増大することにより、通常の信号レベルで望まれるべき
動作をしなくなってしまう。PN接合の順バイアス状態
は、また、CMOS構造における寄生バイポーラ型トランジ
スタ構造部分を活性化させ、ラッチアップ動作の虞れを
生じさせる。In response to this, the P-channel MOSFET does not perform the desired operation at the normal signal level because the effective threshold voltage of the P-channel MOSFET increases due to the substrate effect caused by the high voltage. The forward biased state of the PN junction also activates the parasitic bipolar transistor structure part in the CMOS structure, causing a risk of latch-up operation.
そこで、本願発明者等は、この発明に先立って、MNOSが
形成されるP型ウェル領域とMNOSのゲート電極及びソー
ス,ドレイン領域とを相対的に負の高電圧と、比較的低
い正の電源電圧とに切り変えることによって、上記書き
込み及び消去動作を実現することを考えた。このように
すると、N型半導体切板には、常に正の比較的低い電源
電圧が供給できるため、上記CMOS回路を構成するPチャ
ンネルMOSFETを動作させることができる。この場合、書
き込み動作状態において、選択とされた(書き込みを行
うべきビット)のデータ線の電位が負の高電圧にされ
る。したがって、カラムスイッチを構成するMOSFETは、
必然的にPチャンネルMOSFETが用いられることになる。
なぜなら、NチャンネルMOSFETを用いると、データ線に
結合された半導体領域(ソース又はドレイン)と、上記
カラムスイッチMOSFETが形成されるP型ウェル領域が回
路の接地電位にされているため、そのPN接合が順バイア
ス状態にされてしまうからである。上記のようにPチャ
ンネルMOSFETによりカラムスイッチ回路を構成すると、
読み出し動作において信号伝達速度が遅くなってしま
う。Therefore, prior to the present invention, the inventors of the present invention have made the P-type well region in which the MNOS is formed and the gate electrode and the source / drain regions of the MNOS relatively high negative voltage and relatively low positive power source. It was considered to realize the above write and erase operations by switching to a voltage. By doing so, a positive and relatively low power supply voltage can always be supplied to the N-type semiconductor cutting board, so that the P-channel MOSFET constituting the CMOS circuit can be operated. In this case, in the write operation state, the potential of the selected (bit to be written) data line is set to a negative high voltage. Therefore, the MOSFETs that make up the column switch are
Inevitably, a P-channel MOSFET will be used.
This is because when an N-channel MOSFET is used, the semiconductor region (source or drain) coupled to the data line and the P-type well region in which the column switch MOSFET is formed are set to the ground potential of the circuit, so that the PN junction thereof is formed. Is forward biased. When the column switch circuit is configured by the P-channel MOSFET as described above,
In the read operation, the signal transmission speed becomes slow.
この発明の目的は、周辺回路のCMOS回路化を実現しつつ
読み出し動作の高速化を図ったEEPROM装置を提供するこ
とにある。An object of the present invention is to provide an EEPROM device in which the read operation is speeded up while realizing the CMOS circuit as the peripheral circuit.
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。The above and other objects and novel features of the present invention are as follows.
It will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、電
気的な書き込み及び消去が可能な半導体不揮発性記憶素
子を含むメモリセルが形成されたウェル領域と、CMOS回
路を構成するNチャンネルMOSFETが形成されるウェル領
域及びCMOS回路を構成するPチャンネルMOSFETが形成さ
れ、定常的に所定の電圧が供給される半導体基板とから
なり、上記半導体不揮発性記憶素子が形成されたウェル
領域のデータ線に直列に挿入され、書き込み動作の時に
そのウェル領域とほゞに電圧が供給されるNチャンネル
MOSFETと、このMOSFETに直列に上記データ線の選択動作
を行うNチャンネル型のカラムスイッチMOSFETを設ける
ものである。The outline of a typical one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a well region in which a memory cell including an electrically writable and erasable semiconductor nonvolatile memory element is formed, a well region in which an N-channel MOSFET forming a CMOS circuit is formed, and a P-channel forming a CMOS circuit A MOSFET is formed and is composed of a semiconductor substrate to which a predetermined voltage is constantly supplied, and is inserted in series to the data line of the well region in which the semiconductor nonvolatile memory element is formed. N channel that is supplied with voltage
A MOSFET and an N-channel type column switch MOSFET for selecting the data line are provided in series with the MOSFET.
上記した手段によれば、不揮発性記憶素子が結合された
データ線に得られる読み出し信号をNチャンネルMOSFET
通して出力させることができるから、動作の高速化を実
現できる。According to the above-mentioned means, the read signal obtained on the data line coupled with the nonvolatile memory element is transferred to the N-channel MOSFET.
Since it can be output through the output, the operation speed can be increased.
第1図には、この発明の一実施例の要部回路図が示され
ている。FIG. 1 shows a circuit diagram of a main part of an embodiment of the present invention.
この実施例のEEPROM装置は、図示しないアドレスバッフ
ァやXデコーダX−DCR及びYデコーダY−DCRからなる
アドレス選択回路と、このアドレス選択回路の出力信号
や制御信号に応答して書き込み/消去動作のための電圧
を形成する回路、及び上記制御信号を形成する制御回路
CONTを含んでいる。The EEPROM device of this embodiment has an address selection circuit including an address buffer (not shown), an X decoder X-DCR and a Y decoder Y-DCR, and a write / erase operation in response to an output signal or a control signal from the address selection circuit. For forming voltage for control, and control circuit for forming the control signal
Includes CONT.
EEPROM装置は、特に制限されないが、外部から供給され
る+5Vのような比較的低い電源電圧Vccと、−12Vのよう
な負の高電圧−Vppとによって動作される。上記選択回
路を構成するXアドレスデコーダX−DCR等は、CMOS回
路により構成される。CMOS回路は、+5Vのような比較的
低い電源電圧Vccが供給されることによって、その動作
を行う。したがって、アドレスデコーダX−DCR及びY
−DCRにより形成される選択/非選択信号のレベルは、
ほゞ+5Vとされ、ロウレベルは、ほゞ回路の接地電位の
0Vにされる。The EEPROM device is operated by a relatively low power supply voltage Vcc supplied from the outside, such as + 5V, and a negative high voltage −Vpp such as −12V, though not particularly limited thereto. The X address decoder X-DCR and the like which compose the selection circuit are composed of CMOS circuits. The CMOS circuit operates by being supplied with a relatively low power supply voltage Vcc such as + 5V. Therefore, the address decoders X-DCR and Y
-The level of the selection / non-selection signal formed by DCR is
It is set to about +5 V, and the low level is the ground potential of the about circuit.
It is set to 0V.
図示のEEPROM装置を構成する素子構造それ自体は、本発
明に直接関係が無いので図示しないけれども、その概要
は次のようにされる。The element structure itself which constitutes the illustrated EEPROM device is not shown because it is not directly related to the present invention, but its outline is as follows.
すなわち、図示の装置の全体は、N型単結晶シリコンか
ら成るような半導体基板上に形成される。MNOSトランジ
スタは、Nチャンネル型とされ、それは、上記半導体基
板の表面に形成されたP型ウェル領域もしくはP型半導
体領域上に形成される。Nチャンネル型MOSFETは、同様
にP型半導体領域上に形成される。That is, the entire illustrated device is formed on a semiconductor substrate made of N-type single crystal silicon. The MNOS transistor is of N-channel type and is formed on a P-type well region or a P-type semiconductor region formed on the surface of the semiconductor substrate. The N-channel MOSFET is similarly formed on the P-type semiconductor region.
Pチャンネル型MOSFETは、上記半導体基板上に形成され
る。The P-channel MOSFET is formed on the semiconductor substrate.
1つのメモリセルは、特に制限されないが、1つのMNOS
トランジスタと、それに直列接続された2つのMOSFETと
から構成される。1つのメモリセルにおいて、1つのMN
OSトランジスタと2つのMOSFETは、例えばMNOSトランジ
スタのゲート電極に対してそれぞれ2つのMOSFETのゲー
ト電極の一部がオーバーラップされるようないわゆるス
タックドゲート構造とされる。これによって、メモリセ
ルのサイズは、それを構成する1つのMNOSトランジスタ
と2つのMOSFETとが実質的に一体構造にされることにな
り、小型化される。One memory cell is not particularly limited, but one MNOS
It consists of a transistor and two MOSFETs connected in series. One MN in one memory cell
The OS transistor and the two MOSFETs have a so-called stacked gate structure in which, for example, the gate electrodes of the MNOS transistor partially overlap with the gate electrodes of the two MOSFETs. As a result, the size of the memory cell is reduced because the one MNOS transistor and the two MOSFETs forming the memory cell are substantially integrated.
各メモリセルは、特に制限されないが、共通のウェル領
域に形成される。Xデコーダ、YデコーダのようなCMOS
回路を構成するためのNチャンネルMOSFETは、各メモリ
セルのための共通のP型ウェル領域に対しては独立にさ
れたP型ウェル領域に形成される。Although not particularly limited, each memory cell is formed in a common well region. CMOS such as X decoder, Y decoder
The N-channel MOSFET for forming the circuit is formed in a P-type well region independent of the common P-type well region for each memory cell.
この構造において、N型半導体基板は、その上に形成さ
れる複数のPチャンネルMOSFETに対する共通の基体ゲー
トを構成し、回路の電源電圧Vccレベルにされる。CMOS
回路を構成するためのNチャンネルMOSFETの基体ゲート
としてのウェル領域は、回路の接地電位0ボルトに維持
される。In this structure, the N-type semiconductor substrate constitutes a common substrate gate for a plurality of P-channel MOSFETs formed on it, and is set to the power supply voltage Vcc level of the circuit. CMOS
The well region as the base gate of the N-channel MOSFET for forming the circuit is maintained at the ground potential of the circuit of 0 volt.
第1図において、メモリアレイM−ARYは、マトリック
ス配置された複数のメモリセルを含んでいる。1つのメ
モリセルは、MNOSトランジスタQ2と、そのドレインとデ
ータ線(ビット線もしくはディジット線)D1との間に設
けられたアドレス選択用MOSFETQ1と、特に制限されない
が、上記MNOSトランジスタQ2のソースと共通ソース線と
の間に設けられた分離用MOSFETQ3とから構成される。な
お、前述のようなスタックドゲート構造が採用される場
合、MNOSトランジスタQ2のチャンネル形成領域にMOSFET
Q1、Q3のチャンネル形成領域が直接的に隣接されること
になる。それ故に、MNOSトランジンスタQ2のドレイン、
ソースは、便宜上の用語であると理解されたい。In FIG. 1, the memory array M-ARY includes a plurality of memory cells arranged in a matrix. One memory cell includes an MNOS transistor Q2, an address selection MOSFET Q1 provided between the drain of the MNOS transistor Q2 and a data line (bit line or digit line) D1, and the source of the MNOS transistor Q2, which is not particularly limited. It is composed of an isolation MOSFET Q3 provided between the source line and the source line. In addition, when the stacked gate structure as described above is adopted, the MOSFET is formed in the channel formation region of the MNOS transistor Q2.
The channel forming regions of Q1 and Q3 are directly adjacent to each other. Therefore, the drain of MNOS Transinsta Q2,
Source is to be understood as a term of convenience.
同一の行に配置されたメモリセルのそれぞれのアドレス
選択用MOSFETQ1等のゲートは、第1ワード線W11に共通
接続され、それに対応されたMNOSトランジスタQ2等のゲ
ートは、第2ワード線W12に共通接続されている。同様
に他の同一の行に配置されたメモリセルアドレスの選択
用MOSFET及びMNOSトランジスタのゲートは、それぞれ第
1ワード線W21,W22に共通接続されている。The gates of the address selecting MOSFETs Q1 and the like of the memory cells arranged in the same row are commonly connected to the first word line W11, and the gates of the corresponding MNOS transistors Q2 and the like are common to the second word line W12. It is connected. Similarly, the gates of the memory cell address selecting MOSFET and the MNOS transistor arranged in the same row are commonly connected to the first word lines W21 and W22, respectively.
同一の列に配置されたメモリセルのアドレス選択用MOSF
ETQ1等のドレインは、データの線線D1に共通接続されて
いる。同様に他の同一の列に配置されたメモリセルのア
ドレス選択用MOSFETのドレインは、それぞれデータ線D2
に共通接続されている。MOSF for address selection of memory cells arranged in the same column
The drains of the ETQ1 and the like are commonly connected to the data line D1. Similarly, the drains of the address selection MOSFETs of the memory cells arranged in the same column are connected to the data line D2.
Commonly connected to.
各メモリセルにおける分離用MOSFETQ3のソースは共通に
され、共通ソース線CSを構成している。The sources of the separation MOSFET Q3 in each memory cell are made common to form a common source line CS.
この実施例のメモリアレイM−ARYは、ほゞ次のような
電位によって動作される。The memory array M-ARY of this embodiment is operated by the following potentials.
まず、読み出し動作において、ウェル領域WELLの電位Vw
は、ほゞ回路の接地電位0ボルトに等しいロウレベルに
される。共通ソース線CSは、接地電位と実質的に等しい
ロウレベルにされる。分離用MOSFETQ3のゲートに結合さ
れた制御線は、これらのMOSFETQ3をオン状態にさせるよ
うに、ほゞ電源電圧Vccに等しいようなハイレベルにさ
れる。それぞれMNOSトランジスタのゲート電極に結合さ
れた第2ワード線W12ないしW22は、ほゞ接地電位に等し
いような電位、すなわちMNOSトランジスタの高しきい値
電圧と低しきい値電圧との間の電圧とされる。第1ワー
ド線W11ないしW21のうちの選択されるべきワード線は、
ほゞ電源電圧Vccに等しいような選択レベルもしくはハ
イレベルされ、残りのワード線すなわち非選択ワード線
は、ほゞ接地電位に等しいような非選択レベルもしくは
ロウレベルにされる。データ線D1ないしD2のうちの選択
されるべきデータ線には、センス電流が供給される。第
1ワード線によって選択されたメモリセルにおけるMNOS
トランジスタが低しきい値電圧を持っているなら、その
メモリセルは、それが結合されたデータ線に対して電流
通路を形成する。選択されたメモリセルにおけるMNOSト
ランジスタが高しきい値電圧を持っているなら、そのメ
モリセルは、実質的に電流通路を形成しない。従ってメ
モリセルのデータの読み出しは、センス電流の検出によ
って行われる。First, in the read operation, the potential Vw of the well region WELL
Is brought to a low level equal to the ground potential of the circuit of 0 volt. The common source line CS is set to a low level that is substantially equal to the ground potential. The control line coupled to the gate of isolation MOSFET Q3 is brought to a high level which is approximately equal to the power supply voltage Vcc so as to turn on these MOSFETs Q3. The second word lines W12 to W22, each of which is coupled to the gate electrode of the MNOS transistor, have a potential approximately equal to the ground potential, that is, a voltage between the high threshold voltage and the low threshold voltage of the MNOS transistor. To be done. The word line to be selected among the first word lines W11 to W21 is
The selected level or high level is set to be approximately equal to the power supply voltage Vcc, and the remaining word lines, that is, unselected word lines are set to the non-selected level or low level, which is approximately equal to the ground potential. A sense current is supplied to the data line to be selected among the data lines D1 and D2. MNOS in the memory cell selected by the first word line
If the transistor has a low threshold voltage, the memory cell forms a current path for the data line to which it is coupled. If the MNOS transistor in the selected memory cell has a high threshold voltage, that memory cell will form substantially no current path. Therefore, the data read from the memory cell is performed by detecting the sense current.
書き込み動作において、ウェル領域WELLは、ほゞ−Vpp
に等しいような負の高電圧にされ、分離用MOSFETQ3のゲ
ート電極に結合された制御線は、それらのMOSFETQ3をオ
フ状態にさせるように負の高電位にされる。第1ワード
線W11ないしW21は、ほゞ接地電位に等しいような非選択
レベルもしくはロウレベルにされる。第2ワード線W12
ないしW22のうちの1つのワード線は、ほゞ電源電圧Vcc
に等しいような選択レベルにされ、残りの第2ワード線
は、電圧−Vppに近い負の高電圧にされる。データ線
は、メモリセルに書き込まれるべきデータに応じて、ほ
ゞ電源電圧Vccに等しいようなハイレベルもしくは負電
圧−Vppに近い負の高電圧を持つロウレベルにされる。In the write operation, the well area WELL is almost Vpp
The control line coupled to the gate electrode of isolation MOSFET Q3 is brought to a negative high potential to turn off those MOSFETs Q3. The first word lines W11 to W21 are set to the non-selection level or the low level which is almost equal to the ground potential. Second word line W12
One of W22 to W22 has a power supply voltage Vcc.
And the remaining second word line is brought to a negative high voltage near the voltage -Vpp. The data line is set to a high level almost equal to the power supply voltage Vcc or a low level having a negative high voltage close to the negative voltage −Vpp, depending on the data to be written in the memory cell.
消去動作において、ウェル領域WELL及び共通ソース線CS
は、ほゞ電源電圧Vccに等しいような消去レベルもしく
はハイレベルにされる。第1ワード線W11ないしW21は及
び第2ワード線W12ないしW22は、消去のために、基本的
にはそれぞれ回路の電源電圧Vccにほゞ等しいレベル及
び電圧−Vppに実質的に等しいレベルされる。しかしな
がら、この実施例に従うと、特に制限されないが、各メ
モリ行毎のメモリセルの消去が可能となるように、第
1、第2ワード線のレベルが決定される。第1ワード線
W11ないしW21のうちの消去が必要とされるメモリ行に対
応された第1ワード線は、ほゞ電源電圧Vccに等しいよ
うな消去レベルにされ、消去が必要とされないメモリ行
に対応された第1ワード線は、ほゞ回路の接地電位のよ
うな非消去レベルにされる。第2ワード線W12ないしW22
のうちの上記消去レベルにされる第1ワード線と対応す
る第2ワード線は、ほゞ負電圧−Vppに等しいような消
去レベルにされ、上記非消去レベルにされる第1ワード
線と対応する第2ワード線は、ほゞ電源電圧Vccに等し
いような非消去レベルにされる。In the erase operation, the well region WELL and the common source line CS
Is set to an erase level or a high level that is approximately equal to the power supply voltage Vcc. The first word lines W11 to W21 and the second word lines W12 to W22 are basically set to a level substantially equal to the power supply voltage Vcc of the circuit and a voltage substantially equal to the voltage -Vpp, respectively, for erasing. . However, according to this embodiment, although not particularly limited, the levels of the first and second word lines are determined so that the memory cells in each memory row can be erased. First word line
The first word line corresponding to the memory row of W11 to W21 that needs to be erased is set to an erase level approximately equal to the power supply voltage Vcc, and the first word line corresponding to the memory row that does not need to be erased. One word line is brought to a non-erased level such as the ground potential of a circuit. Second word line W12 or W22
The second word line corresponding to the first word line set to the erase level among the first word line and the first word line set to the non-erase level are set to an erase level substantially equal to the negative voltage −Vpp. The second word line is set to a non-erasing level which is approximately equal to the power supply voltage Vcc.
この実施例に従うと、上述のようにウェル領域、すなわ
ちMNOSトランジスタの基体ゲートに電源電圧Vcc印加す
ることによって各MNOSトランジスタの記憶情報を消去す
る構成がとられる。他方、CMOS回路を構成するNチャン
ネルMOSFETの基体ゲートは、MNOSトランジスタの基体ゲ
ートとは独立に、例えば0ボルトのような電位にされる
ことが必要とされる。それ故に、前述のように各メモリ
セルの基体ゲート、すなわち、メモリアレイM−ARYが
形成された半導体領域WELLは、Xデコーダ,Yデコーダ等
の周辺回路を構成するNチャンネルMOSFETが形成される
半導体領域(ウェル領域)と電気的に分離される。According to this embodiment, as described above, the stored information in each MNOS transistor is erased by applying the power supply voltage Vcc to the well region, that is, the substrate gate of the MNOS transistor. On the other hand, the body gate of the N-channel MOSFET that constitutes the CMOS circuit needs to be set at a potential such as 0 volt independently of the body gate of the MNOS transistor. Therefore, as described above, the body gate of each memory cell, that is, the semiconductor region WELL in which the memory array M-ARY is formed is a semiconductor in which N-channel MOSFETs forming peripheral circuits such as an X decoder and a Y decoder are formed. It is electrically separated from the region (well region).
なお、メモリアレイM−ARYの部分的な消去を可能とし
たいなら、個々のメモリセルをそれぞれ独立のウェル領
域に形成したり、同じ行もしくは列に配置されるメモリ
セルを共通のウェル領域に形成したりすることができ
る。この実施例では、前述のようにメモリセルの全体す
なわちメモリアレイM−ARYは1つの共通なウェル領域W
ELLに形成される。If it is desired to partially erase the memory array M-ARY, each memory cell is formed in an independent well region, or memory cells arranged in the same row or column are formed in a common well region. You can In this embodiment, as described above, the entire memory cell, that is, the memory array M-ARY, has one common well region W.
Formed in ELL.
上記第1、第2ワード線W11ないしW21及びW21ないしW22
は、それぞれXデコーダX−DCRによって駆動される。
XデコーダX−DCRは、特に制限されないが、メモリア
レイM−ARYのメモリ行に一対一対応された複数の単位
デコーダ回路から成る。1つの単位デコーダ回路は、例
えば図示のような、アドレス信号を受けるノア(NOR)
ゲート回路NOR1、ゲート回路G及びレベル変換回路LVC
から構成される。The first and second word lines W11 to W21 and W21 to W22
Are respectively driven by the X decoder X-DCR.
Although not particularly limited, the X decoder X-DCR is composed of a plurality of unit decoder circuits which correspond one-to-one to the memory rows of the memory array M-ARY. One unit decoder circuit is a NOR (NOR) that receives an address signal as shown in the figure.
Gate circuit NOR1, gate circuit G and level conversion circuit LVC
Composed of.
ゲート回路Gは、少なくとも読み出し動作時において、
それに対応されたノアゲート回路の出力を、対応の第1
ワード線に伝達させ、また書き込み動作において対応の
ノアゲート回路の週力にかかわらずに第1ワード線を回
路の接地電位に実質的に等しいレベルにさせる構成とさ
れる。この実施例に従うと、ゲート回路Gは、前述の選
択消去動作を可能とするために、読み出し動作時ととも
に、消去動作時においても、それに対応されたノアゲー
ト回路の出力を対応の第1ワード線に伝達させるように
構成される。ゲート回路Gの具体的回路例は、レベル返
還回路LVCのそれとともに、後で第2図に基づいて説明
される。The gate circuit G, at least during the read operation,
The output of the NOR gate circuit corresponding to the
It is configured to be transmitted to the word line and to set the first word line to a level substantially equal to the ground potential of the circuit in the write operation regardless of the power of the corresponding NOR gate circuit. According to this embodiment, in order to enable the selective erase operation described above, the gate circuit G outputs the output of the corresponding NOR gate circuit to the corresponding first word line not only during the read operation but also during the erase operation. Configured to communicate. A concrete circuit example of the gate circuit G will be described later with reference to FIG. 2 together with that of the level return circuit LVC.
レベル変換回路LVCは、書き込み動作時において、それ
に対応されたノアゲート回路の出力がハイレベルの選択
レベルならそれに応じて第2ワード線をほゞ電源電圧Vc
cに等しい選択レベルにさせ、ノアゲート回路の出力が
ロウレベルの非選択レベルならそれに応じて第2ワード
線をほゞ負電圧−Vppに等しい非選択レベルにさせる。
レベル変換回路LVCは、また消去動作時において、それ
に対応されたノアゲート回路の出力がハイレベルの選択
レベルならそれに応じて第2ワード線をほゞ負電圧−Vp
pに等しい消去選択レベルにさせ、ノアゲート回路の出
力がロウレベルの非選択レベルならそれに応じて第2ワ
ード線をほゞ電源電圧Vccに等しい消去非選択レベルに
させる。When the output of the NOR gate circuit corresponding to the level conversion circuit LVC is at the high selection level during the write operation, the level conversion circuit LVC supplies the second word line with the power supply voltage Vc correspondingly.
If the output of the NOR gate circuit is the low level non-selection level, the second word line is correspondingly brought to the non-selection level substantially equal to the negative voltage -Vpp.
When the output of the NOR gate circuit corresponding to the level conversion circuit LVC is at the high level selection level during the erase operation, the level conversion circuit LVC causes the second word line to respond to the negative voltage -Vp.
When the output of the NOR gate circuit is the low level non-selection level, the second word line is set to the erase non-selection level almost equal to the power supply voltage Vcc.
分離用MOSFETQ3等のゲートは、制御電圧発生回路Vig−
Gにより形成される制御電圧Vigが供給される制御線に
共通結合されている。これら分離用MOSFETQ3等のソース
は、それぞれ共通化されて共通ソース線CSを構成する。The gate of the isolation MOSFET Q3 etc. is connected to the control voltage generator Vig−
It is commonly coupled to a control line supplied with a control voltage Vig formed by G. The sources of the separation MOSFET Q3 and the like are made common to form a common source line CS.
上記分離用MOSFETQ3に供給される制御電圧Vigは、MNOS
トランジスタへ後述するような書き込み動作において、
第2ワード線W21ないしW22のうちの選択されるべきメモ
リセルが結合されたワード線がハイレベル(5V)とさ
れ、基体ゲートとしてのウェル領域WELLが約−12Vとさ
れるとともに、データ線例えばD1が約−10Vにされたと
き、上記MOSFETQ3をオフ状態にさせるように約−10Vの
ような低い電位にされる。これにより、例えデータ線D2
が+5Vのようなハイレベルにされていても、データ線D2
から上記書き込みを行うべきメモリセル側に電流が流れ
込むのが防止される。The control voltage Vig supplied to the isolation MOSFET Q3 is MNOS.
In the writing operation as described below to the transistor,
Of the second word lines W21 to W22, the word line to which the memory cell to be selected is coupled is set to the high level (5V), the well region WELL as the substrate gate is set to about -12V, and the data line, for example, When D1 is brought to about −10V, it is brought to a low potential such as about −10V so as to turn off the MOSFET Q3. This allows data line D2
Is set to a high level such as + 5V, the data line D2
Therefore, the current is prevented from flowing into the side of the memory cell to be written.
共通ソース線CSは、共通ソース線駆動回路DVRの出力端
子に結合されている。The common source line CS is coupled to the output terminal of the common source line drive circuit DVR.
駆動回路DVRは、基本的には、消去動作時に共通ソース
線CSをほゞ電源電圧Vccレベルに駆動することができ、
また読み出し動作時に共通ソース線CSをほゞ回路の接地
電位にまで駆動することができる出力特性を持てば良
い。これによって、消去動作において、ウェル領域WELL
が電源電圧Vccレベルにされたとき、MOSFETQ3の共通ソ
ース線CSに結合された電極とウェル領域WELLとの間の接
合が順方向にバイアスされてしまうことを防ぐことがで
きる。また、読み出し動作に必要とされる電流経路を、
共通ソース線CSと回路の接地点との間に形成させること
ができる。The drive circuit DVR can basically drive the common source line CS to almost the power supply voltage Vcc level during the erase operation,
Further, it is only necessary that the common source line CS has an output characteristic capable of driving the common source line CS to the ground potential of the circuit during the read operation. Thus, in the erase operation, the well region WELL
Is set to the power supply voltage Vcc level, it is possible to prevent the junction between the electrode coupled to the common source line CS of the MOSFET Q3 and the well region WELL from being forward biased. In addition, the current path required for read operation is
It can be formed between the common source line CS and the ground point of the circuit.
駆動回路DVRは、特に制限されないが、第1図に示され
ているように、回路の電源端子Vccと共通ソース線CSと
の間に設けられたMOSFETQ6、共通ソース線CSと回路の接
地点との間に並列接続されたMOSFETQ7及びQ8、及びCMOS
インバータ回路IVから成る。The drive circuit DVR is not particularly limited, but as shown in FIG. 1, a MOSFET Q6 provided between the power supply terminal Vcc of the circuit and the common source line CS, a common source line CS, and a ground point of the circuit. MOSFETs Q7 and Q8 in parallel between, and CMOS
It consists of an inverter circuit IV.
上記MOSFETQ7,Q8のゲートには、制御信号erが供給さ
れ、MOSFETQ6のゲートには、上記制御信号erがインバー
タ回路IVによって反転されて供給される。これにより、
上記MOSFETQ7,Q8とQ6は、上記制御信号erのレベルに応
じて相補的にオン/オフ状態にされる。制御信号erは、
基本的には、消去動作時においてMOSFETQ6をオン状態に
させ、かつMOSFETQ7及びQ8をオン状態にさせるようにほ
ゞ電源電圧Vccに等しいようなハイレベルにされ、読み
出し及び書き込み動作時において、ほゞ0ボルトに等し
いようなロウレベルにされる。この実施例に従うと、制
御信号erは、ウェル領域WELLに形成されたMOSFET等によ
って形成されたPN接合が順方向バイアス状態にされてし
まうことを防ぐように、ウェル領域の電位の変化タイミ
ングに対応してその出力タイミングが制御される。The control signal er is supplied to the gates of the MOSFETs Q7 and Q8, and the control signal er is inverted by the inverter circuit IV and supplied to the gate of the MOSFET Q6. This allows
The MOSFETs Q7, Q8 and Q6 are complementarily turned on / off according to the level of the control signal er. The control signal er is
Basically, it is set to a high level almost equal to the power supply voltage Vcc so as to turn on the MOSFET Q6 during the erase operation and turn on the MOSFETs Q7 and Q8 during the read and write operations. It is brought to a low level equal to 0 volts. According to this embodiment, the control signal er corresponds to the potential change timing of the well region so as to prevent the PN junction formed by the MOSFET and the like formed in the well region WELL from being in the forward bias state. Then, the output timing is controlled.
この実施例に従うと、第2ワード線W12,W22と共通ソー
ス線CSとの間に、それぞれMOSFETQ4,Q5が設けられてい
る。これらのMOSFETQ4,Q5は、制御信号▲▼
によってスイッチ制御される。特に制限されないが、制
御信号▲▼は、そのハイレベルがほゞ電源電
圧Vccに等しいレベルにされ、そのロウレベルがほゞ接
地電位に等しいレベルにされる。MOSFETQ4,Q5は、第2
ワード線W12,W22に負電位が与えられたときでも良好に
オフ状態にされるように、Pチャンネル型にされる。ス
イッチMOSFETQ4,Q5等は読み出し動作のときに、MNOSト
ランジスタQ2等のゲートと共通ソース線CSを短絡して両
者を同電位にするようにオン状態にされる。これらのス
イッチMOSFETQ4,Q5は、次の理由によって各第2ワード
線と共通ソース線CSとの間に設けられている。According to this embodiment, MOSFETs Q4 and Q5 are provided between the second word lines W12 and W22 and the common source line CS, respectively. These MOSFETs Q4 and Q5 have control signals ▲ ▼
Switch controlled by. Although not particularly limited, the control signal ▲ ▼ has its high level set to a level approximately equal to the power supply voltage Vcc and its low level set to a level approximately equal to the ground potential. MOSFET Q4, Q5 is the second
The P-channel type is formed so that the word lines W12 and W22 are favorably turned off even when a negative potential is applied. During the read operation, the switch MOSFETs Q4, Q5, etc. are turned on so that the gates of the MNOS transistor Q2, etc. and the common source line CS are short-circuited to bring them to the same potential. These switch MOSFETs Q4 and Q5 are provided between each second word line and the common source line CS for the following reason.
すなわち、駆動回路DVRにおけるMOSFETQ7,Q8は、読み出
し動作時に制御信号erがほゞ0ボルトに等しいロウレベ
ルにされることによって、オン状態にされる。この場
合、MOSFETQ7,Q8は、それらが図示のように並列接続さ
れているけれども、無視し得ないオン抵抗を持つ。その
結果、共通ソース線CSは、読み出し時にそれに流れる電
流によってその電位が上昇する。特に、MOSFETQ7,Q8が
Pチャンネル型から成る場合、これらのMOSFETQ7,Q8
は、共通ソース線CSを回路の接地電位にまで変化させる
ような駆動能力を持たないので、共通ソース線CSの電位
の浮き上がり量が大きくなる。すなわち、MOSFETQ7,Q8
は、それにおける共通ソース線CSに結合された電流転送
電極が、メモリアレイM−ARY及び共通ソース線CSを介
して与えられる正電位に対してソース電極として作用す
ることになるので、共通ソース線CSがそれぞれのしきい
値電圧以下の電位になると、実質的にオフ状態になる。
このような共通ソース線CSの電位の上昇は、MNOSトラン
ジスタの基板効果による実効的なしきい値電圧の増大を
もたらし、低しきい値電圧を持つべきMNOSトランジスタ
のコンダクタンスを減少させる。言い換えると、低いし
きい値電圧持つMNOSトランジスタを介して流れる読み出
し電流が減少される。上記短絡MOSFETQ4,Q5は、読み出
し動作時に各第2ワード線W12,W22の電位を共通ソース
線CSの電位の実質的に等しくさせ、これによってMNOSト
ランジスタの実効しきい値電圧の増大を防止する。That is, the MOSFETs Q7 and Q8 in the drive circuit DVR are turned on by setting the control signal er to a low level equal to about 0 volt during the read operation. In this case, the MOSFETs Q7 and Q8 have an on-resistance that cannot be ignored even though they are connected in parallel as shown. As a result, the potential of the common source line CS rises due to the current flowing through it during reading. Especially when the MOSFETs Q7, Q8 are of P-channel type, these MOSFETs Q7, Q8
Does not have the driving ability to change the common source line CS to the ground potential of the circuit, the floating amount of the potential of the common source line CS becomes large. That is, MOSFETs Q7, Q8
Means that the current transfer electrode coupled to the common source line CS therein acts as a source electrode with respect to the positive potential given via the memory array M-ARY and the common source line CS. When CS becomes a potential lower than the respective threshold voltage, it is practically turned off.
Such a rise in the potential of the common source line CS causes an increase in the effective threshold voltage due to the substrate effect of the MNOS transistor, and reduces the conductance of the MNOS transistor that should have a low threshold voltage. In other words, the read current flowing through the MNOS transistor having a low threshold voltage is reduced. The short-circuit MOSFETs Q4 and Q5 make the potentials of the second word lines W12 and W22 substantially equal to the potential of the common source line CS during the read operation, thereby preventing the effective threshold voltage of the MNOS transistor from increasing.
上記メモリアレイM−ARYが形成されるウェル領域WELL
には、制御電圧発生回路Vw−Gにより形成された制御電
圧Vw−Gが供給される。この電圧Vwは、書き込み動作の
ときに約−12Vのような負の高電圧にされ、消去動作の
ときに約+5Vの電位にされ、それ以外において約0Vにさ
れる。Well region WELL in which the memory array M-ARY is formed
Is supplied with the control voltage Vw-G formed by the control voltage generation circuit Vw-G. This voltage Vw is set to a negative high voltage such as about -12V during the write operation, is set to a potential of about + 5V during the erase operation, and is set to about 0V in other cases.
この実施例では、読み出し動作の高速化を図るために、
メモリアレイM−ARYの各データ線D1,D2には、データ線
D1,D2をカラムスイッチMOSFETQ9,Q10と電気的に分離さ
せるNチャンネルMOSFETQ11,Q12が設けられる。すなわ
ち、上記各データ線D1,D2等と共通データ線CDとの間に
は、上記MOSFETQ11,Q12等とYゲート(カラムスイッ
チ)回路C−SWとしてのNチャンネルMOSFETQQ9,Q10等
がそれぞれの直列形態に設けられる。上記データ線分離
用のMOSFETQ11,Q12は、上記MNOSトランジスタと同じP
型のウェル領域WELLに形成される。これらのMOSFETQ11,
Q12のゲートには、制御電圧発生回路Vc−Gにより形成
される制御電圧Vcが供給される。この制御電圧Vcは、書
き込み動作状態のときのみ、−12Vのような負の高電圧
にされ、それ以外の読み出し及び消去動作状態のときに
は、電源電圧Vccのようなハイレベルにされる。これに
よって、上記MOSFETQ11,Q12は、書き込み動作状態のと
きにオフ状態にされる。また、上記MOSFETQ11,Q12は、
消去動作状態のとき上記ウェル領域WELLが電源電圧Vcc
のようなハイレベルにされることによってオフ状態にさ
れる。それ故、上記MOSFETQ11,Q12は、読み出し動作状
態のときにのみオン状態にされる。これによって、書き
込み動作の時に、上記MOSFETQ11,Q12等がオフ状態にさ
れるから、データ線の電位が負の高電圧にされても後述
するカラムスイッチMOSFETQ9,Q10との接続点がフローテ
ィング状態にされる。これにより、上記相互接続点に結
合されるスイッチMOSFETQ9,Q10のソース,ドレインとそ
れが形成されるウェル領域とが順バイアスされてしまう
ことを防止できる。In this embodiment, in order to speed up the read operation,
Each data line D1, D2 of the memory array M-ARY has a data line
N-channel MOSFETs Q11, Q12 are provided to electrically isolate D1, D2 from the column switch MOSFETs Q9, Q10. That is, the MOSFETs Q11 and Q12 and the N-channel MOSFETs QQ9 and Q10 as the Y gate (column switch) circuit C-SW are connected in series between the data lines D1 and D2 and the common data line CD. It is provided in. The MOSFETs Q11 and Q12 for separating the data line have the same P as the MNOS transistor.
The well region WELL of the mold is formed. These MOSFET Q11,
The control voltage Vc formed by the control voltage generation circuit Vc-G is supplied to the gate of Q12. The control voltage Vc is set to a negative high voltage such as -12V only in the write operation state, and is set to a high level like the power supply voltage Vcc in the other read and erase operation states. As a result, the MOSFETs Q11 and Q12 are turned off in the write operation state. The MOSFETs Q11 and Q12 are
In the erase operation state, the well region WELL is at the power supply voltage Vcc.
It is turned off by setting it to a high level such as. Therefore, the MOSFETs Q11 and Q12 are turned on only in the read operation state. As a result, during the write operation, the MOSFETs Q11, Q12, etc. are turned off, so that the connection point with the column switch MOSFETs Q9, Q10, which will be described later, becomes floating even if the potential of the data line is set to a negative high voltage. It As a result, it is possible to prevent the sources and drains of the switch MOSFETs Q9 and Q10 coupled to the interconnection point and the well region in which they are formed from being forward biased.
上記カラムスイッチ回路C−SWを構成するMOSFETQ9,Q10
のゲートには、YデコーダY−DCRの出力信号が供給さ
れる。YデコーダY−DCRの各出力は、読み出し動作時
においてほゞ電源電圧Vccに等しいような選択レベル又
はほゞ0ボルトに等しいような非選択レベルにされる。MOSFETs Q9 and Q10 that form the column switch circuit C-SW
The output signal of the Y decoder Y-DCR is supplied to the gate of the. Each output of the Y-decoder Y-DCR is set to a selection level which is approximately equal to the power supply voltage Vcc or a non-selection level which is approximately equal to 0 volt during a read operation.
上記共通データ線CDは、入出力回路IOBを構成するデー
タ入力回路DIBの出力端子と、センスアンプSAと出力バ
ッファ回路OBCとからなるデータ出力回路DOBの入力端子
に結合されている。この入力出力回路IOBを構成するデ
ータ入力回路の出力端子とデータ出力回路の出力端子
は、外部端子I/Oに結合される。The common data line CD is coupled to the output terminal of the data input circuit DIB forming the input / output circuit IOB and the input terminal of the data output circuit DOB including the sense amplifier SA and the output buffer circuit OBC. The output terminal of the data input circuit and the output terminal of the data output circuit forming the input output circuit IOB are coupled to the external terminal I / O.
特に制限されないが、この実施例に従うと、各データ線
D1,D2には、消去/書き込みに先立って前の記憶情報を
保持するためのラッチ回路FFが設けられるとともに、書
き込み動作時においてラッチ回路FFの記憶情報に従って
選択的にデータ線の電位を負の高電圧−Vppにさせるレ
ベル変換回路LVCが設けられる。これらによって、1つ
の選択ワード線に結合された複数のメモリセルへのデー
タの同時書き込みが可能とされる。Although not particularly limited, according to this embodiment, each data line is
D1 and D2 are provided with a latch circuit FF for holding the previous storage information prior to erasing / writing, and at the time of the write operation, the potential of the data line is selectively made negative according to the storage information of the latch circuit FF. A level conversion circuit LVC for setting the high voltage to Vpp is provided. These enable simultaneous writing of data to a plurality of memory cells coupled to one selected word line.
制御回路CONTは、外部端子▲▼、▲▼、▲
▼に供給されるチップイネーブル信号、ライトイネーブ
ル信号、アウトプットイネーブル信号及び外部端子Vpp
に供給される書き込み電圧を受けることによって、種々
の動作モードを判別し、ゲート回路G、レベル変換回路
LVC、制御電圧発生回路Vig−G、駆動回路DVR、データ
入力回路DIB、データ出力回路DOB等の回路の動作を制御
するための種々の制御信号を出力する。The control circuit CONT has external terminals ▲ ▼, ▲ ▼, ▲
Chip enable signal, write enable signal, output enable signal and external terminal Vpp supplied to ▼
By receiving the write voltage supplied to the gate circuit G, the gate circuit G and the level conversion circuit
It outputs various control signals for controlling the operation of circuits such as LVC, control voltage generation circuit Vig-G, drive circuit DVR, data input circuit DIB, and data output circuit DOB.
特に制限されないが、読み出し動作モードは、外部端子
▲▼、▲▼及び▲▼の信号(以下、信号▲
▼、▲▼、▲▼のように記す)のロウレベ
ル、ロウレベル及びハイレベルによって指示され、スタ
ンバイ動作モードは、信号CEのハイレベルによって指示
される。第1図のラッチ回路FFにデータを書き込ませる
ための第1書き込み動作モードは、信号▲▼、▲
▼、▲▼及びVppのロウレベル、ロウレベル、ハ
イレベル及びロウレベルによって指示され、メモリセル
にデータを書き込ませるための第2書き込み動作モード
は、信号▲▼、▲▼、▲▼及びVppのロウ
レベル、ロウレベル、ハイレベル及びハイレベルによっ
て指示される。消去動作モードは、第2書き込み動作モ
ードが指示されたとき所定期間だけ指示される。The read operation mode is not particularly limited, but the signals of the external terminals ▲ ▼, ▲ ▼, and ▲ ▼ (hereinafter, signal ▲
(Notated as ▼, ▲ ▼, ▲ ▼), low level, and high level, and the standby operation mode is instructed by the high level of the signal CE. The first write operation mode for writing data in the latch circuit FF of FIG.
The second write operation mode instructed by the low level, low level, high level, and low level of ▼, ▲ ▼, and Vpp is the low level, low level of signals ▲ ▼, ▲ ▼, ▲ ▼, and Vpp. , High level and high level. The erase operation mode is instructed only for a predetermined period when the second write operation mode is instructed.
制御回路CONTから出力される種々の制御信号は、この実
施例に従うと、時系列的に出力される。第1図の発振回
路OSCは、EEPROM装置の外部端子VccとGNDとの間に加え
られる+5ボルトのような電源電圧Vccによって動作さ
れる。なお、発振回路OSCは、回路の低消費電力のため
に必要なら、例えば端子Vppに書き込み電圧が印加され
たときのみ動作されるように制御されてもよい。Various control signals output from the control circuit CONT are output in time series according to this embodiment. The oscillator circuit OSC of FIG. 1 is operated by a power supply voltage Vcc such as +5 volts applied between the external terminal Vcc of the EEPROM device and GND. The oscillator circuit OSC may be controlled to operate only when a write voltage is applied to the terminal Vpp, if necessary for low power consumption of the circuit.
第2図には、XデコーダX−DCRの単位回路を構成する
ゲート回路G及びレベル変換回路LVCの一実施例の回路
図が示されている。FIG. 2 shows a circuit diagram of an embodiment of the gate circuit G and the level conversion circuit LVC which form a unit circuit of the X decoder X-DCR.
ゲート回路Gは、上記ノアゲート回路NOR1の出力信号を
制御信号▲▼′に従って第1ワード線W11に伝える
NチャンネルMOSFETQ11と、上記制御信号we′に対して
逆相にされた制御信号we′を受けて、第1のワード線W1
1に回路の接地電位を与えるNチャンネルMOSFETQ12によ
り構成される。第2書き込み動作において制御信号▲
▼′及びwe′はそれぞれほゞ接地電位のロウレベル及
びほゞ電源電圧Vccレベルのハイレベルである。このと
き、第1ワード線W11は、上記制御信号▲▼′のロ
ウレベルによって伝送ゲートMOSFETQ11がオフ状態にさ
れ、また制御信号we′のハイレベルによってMOSFETQ12
がオン状態にされるから、回路の接地電位にされる。消
去もしくは読み出し動作のとき、第1のワード線W11
は、上記制御信号▲▼′がハイレベルにされ、また
we′がロウレベルにされることによって伝送ゲートMOSF
ETQ11、Q12がそれぞれオン状態、オフ状態にされるの
で、ノアゲート回路NOR1の出力信号に従ったハイレベル
もしくはロウレベルにされる。すなわち、上記ワード線
W11は、それが選択状態ならハイレベル(5V)とされ、
非選択状態ならロウレベル(0V)とされる。The gate circuit G receives an N-channel MOSFET Q11 for transmitting the output signal of the NOR gate circuit NOR1 to the first word line W11 in accordance with the control signal {circle around (1)}, and a control signal we 'which has an opposite phase to the control signal we'. The first word line W1
It is composed of an N-channel MOSFET Q12 which gives the circuit ground potential to 1. Control signal in the second write operation ▲
▼ 'and we' are respectively a low level of the ground potential and a high level of the power supply voltage Vcc level. At this time, in the first word line W11, the transmission gate MOSFET Q11 is turned off by the low level of the control signal ▲ ▼ ′, and the MOSFET Q12 is turned by the high level of the control signal we ′.
Is turned on so that it is set to the ground potential of the circuit. During erase or read operation, the first word line W11
Control signal ▲ ▼ 'is set to high level,
When we 'is set to low level, transmission gate MOSF
Since the ETQ11 and Q12 are turned on and off, respectively, they are set to a high level or a low level according to the output signal of the NOR gate circuit NOR1. That is, the word line
W11 is high level (5V) if it is in the selected state,
In the non-selected state, it is set to low level (0V).
レベル変換回路LVCは、図示のようにPチャンネル型伝
送ゲートMOSFETQ13,Q14、Pチャンネル型MOSFETQ19、イ
ンバータ回路IV1及び負電圧供給回路VSCから成る。上記
ノアゲート回路NOR1の出力端子は、そのゲートに制御信
号▲▼を受けるPチャンネル型伝送ゲートMOSF
ETQ13を通して第2ワード線W12に結合される。また、上
記ノアゲート回路NOR1の出力信号を受けるインバータ回
路IV1の出力端子は、そのゲートに制御信号ertを受ける
Pチャンネル型伝送ゲートMOSFETQ14を介して上記第2
ワード線W12に結合される。上記第2のワード線W12と負
の電圧端子−Vppの間に設けられる負電圧供給回路VSC
は、特に制限されないが、それによって第2ワード線W1
2に良好なレベルの負電圧を与えることができるように
するため、ブートストラップ用キャパシタCと、MOSFET
Q15ないしQ18とから構成される。すなわち、負電圧端子
−Vppの負電圧をワード線W12に与えるようにそれらの間
に接続されたダイオード形態のPチャンネルMOSFETQ15
が設けられている。上記負電圧端子−Vppとキャパシタ
Cの一方の電極との間には、上記第2ワード線W12にそ
のゲートが結合されたPチャンネルMOSFETQ16が設けら
れている。上記キャパシタCの一方の電極と上記第2ワ
ード線W12との間には、ワード線W12側から電流を流すよ
うに方向付けられたダイオード形態のPチャンネルMOSF
ETQ17が設けられている。上記キャパシタCの他方の電
極と、第1図の発振回路OSCによって形成される発振パ
ルスが印加される端子φoscとの間には、上記第2ワー
ド線W12にそのゲートが結合されたPチャンネルMOSFETQ
18が設けられている。上記ワード線W12と回路の接地点
との間には、制御信号▲▼をそのゲートに受けるP
チャンネルMOSFETQ19が設けられている。このワード線W
12は、上記レベル変換回路がレベル変換動作を開始する
前に回路の接地電位が与えられる。The level conversion circuit LVC includes P-channel type transmission gate MOSFETs Q13 and Q14, a P-channel type MOSFET Q19, an inverter circuit IV1 and a negative voltage supply circuit VSC as shown in the figure. The output terminal of the NOR gate circuit NOR1 is a P-channel type transmission gate MOSF which receives a control signal ▲ ▼ at its gate.
It is coupled to the second word line W12 through ETQ13. The output terminal of the inverter circuit IV1 receiving the output signal of the NOR gate circuit NOR1 receives the second signal via the P-channel type transmission gate MOSFET Q14 which receives the control signal ert at its gate.
Coupled to word line W12. Negative voltage supply circuit VSC provided between the second word line W12 and the negative voltage terminal −Vpp
Is not particularly limited, but the second word line W1
In order to be able to give a favorable level of negative voltage to 2, the bootstrap capacitor C and the MOSFET
It consists of Q15 to Q18. That is, a diode type P-channel MOSFET Q15 connected between them so as to apply the negative voltage of the negative voltage terminal −Vpp to the word line W12.
Is provided. A P-channel MOSFET Q16 having its gate coupled to the second word line W12 is provided between the negative voltage terminal -Vpp and one electrode of the capacitor C. Between one electrode of the capacitor C and the second word line W12, a diode-type P-channel MOSF oriented so that a current flows from the word line W12 side.
ETQ17 is provided. A P-channel MOSFET Q whose gate is coupled to the second word line W12 is provided between the other electrode of the capacitor C and a terminal φosc to which an oscillation pulse formed by the oscillation circuit OSC of FIG. 1 is applied.
18 are provided. Between the word line W12 and the ground point of the circuit, the control signal ▲ ▼ is received at its gate.
A channel MOSFET Q19 is provided. This word line W
The ground potential of the circuit 12 is applied to the circuit 12 before the level conversion circuit starts the level conversion operation.
図示の回路に加えられる制御信号▲▼は消去動作の
開始時及び、メモリセルへのデータの書き込み時に一時
的にほゞ5Vのようなレベルからほゞ−4Vのようなレベル
にされる。制御信号▲▼は、消去動作においてほ
ゞ5Vのようなレベルからほゞ0Vのようなレベルにされ
る。制御信号▲▼は、メモリセルへの書き込み
動作タイミングにおいてほゞ5Vのようなレベルからほゞ
0Vのようなレベルにされる。The control signal ▲ ▼ applied to the circuit shown in the drawing is temporarily changed from a level of about 5V to a level of about -4V at the start of the erase operation and at the time of writing data to the memory cell. The control signal ▲ ▼ is changed from a level of about 5V to a level of about 0V in the erase operation. The control signal ▲ ▼ changes from the level of about 5V to the timing of the write operation timing to the memory cell.
The level is set to 0V.
この実施例のレベル変換動作は、次の通りである。The level conversion operation of this embodiment is as follows.
例えば、消去動作のとき、最初に上記制御信号▲▼
が一時的にロウレベルにされるとこれに応じてMOSFETQ1
9がオン状態にされるので、第2ワード線W12が回路の接
地電位にリセットされる。消去動作においては制御信号
▲▼はほゞ5Vのハイレベルにされ、MOSFETQ13
はこれに応じてオフ状態に維持される。制御信号▲
▼は、消去動作の開始時において、制御信号▲▼
がハイレベルにもどされるタイミングと同期してほゞ接
地電位のロウレベルにされる。このとき、MOSFETQ14
は、そのオン、オフ状態がインバータ回路IV1の出力レ
ベルによって決定される。例えば、ノアゲート回路NOR1
から出力される選択信号がハイレベルの選択レベルであ
ることに応じてインバータ回路IV1の出力がほゞ接地電
位のロウレベルにされているならこれに応じて上記MOSF
ETQ14は、そのゲートとソースが同電位にされることに
なるので、オフ状態にされる。この場合、第2ワード線
W12は、MOSFETQ19が制御信号▲▼のハイレベルによ
ってオフ状態にされ、かつMOSFETQ14がオフ状態にされ
るのでフローティング状態で上記ロウレベルを維持す
る。For example, in the erase operation, first the control signal ▲ ▼
Is temporarily set to low level, MOSFETQ1
Since 9 is turned on, the second word line W12 is reset to the ground potential of the circuit. In the erase operation, the control signal ▲ ▼ is set to a high level of about 5V and the MOSFET Q13
Correspondingly remains off. Control signal ▲
▼ indicates a control signal at the start of the erase operation ▲ ▼
In synchronism with the timing when is returned to the high level, the ground potential is set to the low level. At this time, MOSFET Q14
The ON / OFF state of the inverter is determined by the output level of the inverter circuit IV1. For example, NOR gate circuit NOR1
If the selection signal output from the inverter circuit IV1 is set to the low level of the ground potential in response to the selection level being the high level, the corresponding MOSF
ETQ14 is turned off because its gate and source will be at the same potential. In this case, the second word line
W12 maintains the low level in the floating state because the MOSFET Q19 is turned off by the high level of the control signal {circle around ()} and the MOSFET Q14 is turned off.
フローティング状態の第2ワード線は、負電圧供給回路
VSCの動作によって負電位にされる。すなわち、上記第
2ワード線W12がフローティング状態のロウレベルにさ
れている状態において、発振パルスがほゞ電源電圧Vcc
に等しいようなハイレベルにされると、これに応じてMO
SFETQ18がオン状態にされる。キャパシタCと端子Vppと
の間に設けられたMOSFETQ16は、キャパシタCを介して
その1つの電極に正電位が加えられることによってオン
状態にされる。その結果として、キャパシタCがプリチ
ャージされる。次に、上記発振パルスがほゞ回路の接地
電位にされると、キャパシタCは、それによるチャージ
ポンプ作用によって負電位をMOSFETQ16及びQ17に与え
る。この負電位によってMOSFETQ17がオン状態にされ、
第2ワード線の電位が負電位にされる。次に、発振パル
スがハイレベルにされると、キャパシタCに再びチャー
ジアンプが行われる。この場合、MOSFETQ16は、そのゲ
ート電位がワード線W12の負電位に応じて負電位にされ
ているので、キャパシタCの一方の電極が実質的にワー
ド線W12のレベルに低下するまでオン状態を維持する。
これに応じて、キャパシタCは、最初のプリチャージレ
ベルより大きなレベルをもってプリチャージされる。同
様な動作の繰り返しによって、上記負電圧−Vppが約12V
のような負の高電圧なら、第2ワード線W12の電位を約
−10Vのような低い電位まで低下させる。なお、ダイオ
ード形態のMOSFETQ17,Q16のしきい値電圧に対応する電
圧損失が生じることに応じて、上述のような負電圧Vpp
が−12Vでもワード線W12の電位は例えば−10Vのような
電位となる。一方、ノアゲート回路NOR1からロウレベル
の非選択レベルの信号が送出されているなら、MOSFETQ1
4は、インバータ回路IV1から供給されるハイレベルの信
号に応答してオン状態にされる。これに応じて、インバ
ータ回路IV1のハイレベル信号が上記MOSFETQ14を介して
ワード線W12に伝えられる。ここで、第2図の回路にお
いて、MOSFETQ14による第2ワード線W12の駆動能力は、
電圧供給回路VSCのそれよりも強くされる。それ故に、M
OSFETQ14が上述のようにオン状態にされているなら、第
2ワード線W12の電位は、約5Vのようなハイレベルにさ
れる。The second word line in the floating state is a negative voltage supply circuit
It is brought to a negative potential by the operation of VSC. That is, when the second word line W12 is in the floating low level, the oscillation pulse is almost equal to the power supply voltage Vcc.
When it goes to a high level equal to
SFET Q18 is turned on. The MOSFET Q16 provided between the capacitor C and the terminal Vpp is turned on by applying a positive potential to its one electrode via the capacitor C. As a result, the capacitor C is precharged. Next, when the oscillation pulse is brought to the ground potential of the circuit, the capacitor C gives a negative potential to the MOSFETs Q16 and Q17 by the charge pump action. This negative potential turns on MOSFET Q17,
The potential of the second word line is made negative. Next, when the oscillation pulse is set to the high level, the charge amplification is performed on the capacitor C again. In this case, since the gate potential of the MOSFET Q16 is set to a negative potential according to the negative potential of the word line W12, the on state is maintained until one electrode of the capacitor C substantially drops to the level of the word line W12. To do.
In response, capacitor C is precharged with a level greater than the initial precharge level. By repeating the same operation, the negative voltage −Vpp above is about 12V.
If it is a negative high voltage such as, the potential of the second word line W12 is lowered to a low potential of about −10V. In addition, in response to the voltage loss corresponding to the threshold voltage of the diode type MOSFETs Q17 and Q16, the negative voltage Vpp
Is -12V, the potential of the word line W12 is -10V. On the other hand, if a low level non-selection level signal is sent from the NOR gate circuit NOR1, the MOSFET Q1
4 is turned on in response to a high level signal supplied from the inverter circuit IV1. In response to this, the high level signal of the inverter circuit IV1 is transmitted to the word line W12 via the MOSFET Q14. Here, in the circuit of FIG. 2, the driving capability of the second word line W12 by the MOSFET Q14 is
It is made stronger than that of the voltage supply circuit VSC. Therefore, M
If the OSFET Q14 is turned on as described above, the potential of the second word line W12 is set to a high level such as about 5V.
また、メモリセルへのデータの書き込み動作において
は、制御信号▲▼が一時的にロウレベルにされ、こ
れに応じて第2ワード線W12が回路の接地電位にリセッ
トされる。制御信号▲▼は、制御信号▲▼
がハイレベルにもどされるタイミングと実質的に同期し
てほゞ5Vのハイレベルからほゞ0Vに等しいロウレベルに
される。このとき、ノアゲート回路NOR1の出力がハイレ
ベルの選択レベルなら、MOSFETQ13は、それに応じてオ
ン状態にされる。このように、ノアゲート回路NOR1から
ハイレベルの選択信号が送出されたなら、上記消去動作
とは逆に、第2ワード線W12の電位は約5Vのようなハイ
レベルにされる。逆に、ノアゲート回路NOR1からロウベ
レルの非選択信号が送出されたなら、それに応じてMOSF
ETQ13はオフ状態に維持される。この場合、第2ワード
線W12の電位は上記電圧レベル変換回路の前述と同様な
動作によって−10Vにされる。Further, in the operation of writing data to the memory cell, the control signal {circle over ()} is temporarily set to low level, and in response to this, the second word line W12 is reset to the ground potential of the circuit. The control signal ▲ ▼ is the control signal ▲ ▼
Is switched from a high level of about 5V to a low level equal to about 0V substantially in synchronism with the timing when is returned to a high level. At this time, if the output of the NOR gate circuit NOR1 is at the high level selection level, the MOSFET Q13 is accordingly turned on. In this way, when the high-level selection signal is sent from the NOR gate circuit NOR1, the potential of the second word line W12 is set to a high level such as about 5V, contrary to the erase operation. On the other hand, if the NOR gate circuit NOR1 sends a rowberel non-selection signal, the MOSF
ETQ13 remains off. In this case, the potential of the second word line W12 is set to -10V by the same operation as that of the voltage level conversion circuit described above.
第3図には、上記データ線分離用MOSFETQ11,Q12のため
の制御電圧発生回路Vc−Gの一実施例の回路図が示され
ている。FIG. 3 shows a circuit diagram of an embodiment of the control voltage generating circuit Vc-G for the data line separating MOSFETs Q11 and Q12.
制御電圧発生回路Vc−Gは、図示のようにそのソース,
ドレインが電源端子Vccと出力端子に結合され、そのゲ
ートに制御信号we′受けるPチャンネルMOSFEQ20、その
ドレイン、ソースが上記出力端子と回路の接地点に結合
されそのゲートに制御信号▲▼を受けるPチャンネ
ルMOSFETQ21、負電圧供給回路VSC及びそのゲートに制御
信号we′を受けるPチャンネルMOSFEQ22から構成されて
いる。The control voltage generator Vc-G has its source,
A drain is coupled to the power supply terminal Vcc and the output terminal, and a P-channel MOSFEQ20 having its gate receiving the control signal we ', its drain and source being coupled to the output terminal and the ground point of the circuit and receiving the control signal ▲ ▼ at its gate It is composed of a channel MOSFET Q21, a negative voltage supply circuit VSC and a P channel MOSFEQ22 which receives a control signal we 'at its gate.
制御信号we′は、書き込み動作以外のときにMOSFETQ20
をオン状態にさせるようにほゞ0Vのロウレベルにされ
る。これによって、書き込み動作以外のときには、制御
電圧Vcは、ほゞ電源電圧Vccのようなハイレベルに維持
される。The control signal we ′ is used when the MOSFET Q20
Is brought to a low level of approximately 0V to turn on. As a result, the control voltage Vc is maintained at a high level almost equal to the power supply voltage Vcc except in the write operation.
制御信号▲▼は、書き込み動作開始時にMOSFETQ21
を一時的にオン状態にさせるようなロウレベルにされ
る。また、上記制御信号we′が書き込み動作のときにハ
イレベルにされることによって上記MOSFETQ20はオフ状
態にされる。したがって、書き込み開始時に上記制御電
圧Vcは、フローティング状態のロウレベルにされる。こ
の状態においては、制御電圧Vcは、負電圧供給回路VSC
によってそのレベルが決定される。制御電圧発生回路Vc
−Gにおける負電圧供給回路VSCは、第2図のそれと類
似の構成とされる。負電圧供給回路VSCの動作のために
必要とされる発振パルスOSCは、書き込み制御信号▲
▼′ロウレベルによってスイッチ制御されるPチャン
ネル型の伝送ゲートMOSFETQ22を介してそれに供給され
る。Control signal ▲ ▼ indicates that MOSFET Q21
Is set to a low level that temporarily turns on. The MOSFET Q20 is turned off by setting the control signal we 'to a high level during the write operation. Therefore, at the start of writing, the control voltage Vc is set to the floating low level. In this state, the control voltage Vc is the negative voltage supply circuit VSC.
Determines its level. Control voltage generator Vc
The negative voltage supply circuit VSC at -G has a configuration similar to that of FIG. The oscillation pulse OSC required for the operation of the negative voltage supply circuit VSC is the write control signal ▲
▼ 'It is supplied to it via a P-channel type transmission gate MOSFET Q22 which is switch-controlled by a low level.
メモリセルの分離用MOSFETQ3等のゲートに供給される制
御電圧Vigを形成する制御電圧発生回路Vig−G及びウェ
ル領域WELLに供給される制御電圧Vwを形成する制御電圧
発生回路Vw−Gは、その制御信号が異なることを除いて
上記第3図に示した回路と類似の回路により構成され
る。The control voltage generation circuit Vig-G that forms the control voltage Vig supplied to the gate of the separation MOSFET Q3 of the memory cell and the control voltage generation circuit Vw-G that forms the control voltage Vw supplied to the well region WELL are The circuit is similar to the circuit shown in FIG. 3 except that the control signals are different.
この実施例回路の動作の概略を第4図に示した主要なタ
イミング図を参照して、次に説明する。The outline of the operation of this embodiment circuit will be described below with reference to the main timing chart shown in FIG.
この実施例では、書き込み動作が指示されると、それに
先立ってアドレス指示されてワード線に結合された全て
のメモリセルの記憶情報が一旦読み出されて第1図に示
した各ラッチ回路FFに保持される。すなわち、MNOSトラ
ンジスタが形成されるウェル領域WELLの電位は、回路の
接地電位0Vにされ、データ線D1等の電位は、その読み出
し信号に従ったレベルにされる。また、このとき、制御
電圧Vcは、電源電圧Vccのようなハイレベルにされる。
これによって、前記MOSFETQ11,Q12がオン状態にされる
から、外部端子から供給されたデータ信号が書き込むべ
きメモリセルのデータ線D1等に対応されたラッチ回路に
取り込まれる。図示しないが、ワード線に結合されたメ
モリセルに対して全ビットの書き替えを行う場合、Yア
ドレスが順次に切り換えられることによって、外部端子
から供給された複数ビットからなる書き込み信号がそれ
ぞれ対応されたラッチ回路に順次に取り込まれる。In this embodiment, when the write operation is instructed, the stored information of all the memory cells coupled to the word line by being addressed prior to the write operation is once read out to the latch circuits FF shown in FIG. Retained. That is, the potential of the well region WELL in which the MNOS transistor is formed is set to the ground potential 0V of the circuit, and the potential of the data line D1 and the like is set to the level according to the read signal. At this time, the control voltage Vc is set to a high level like the power supply voltage Vcc.
As a result, the MOSFETs Q11 and Q12 are turned on, and the data signal supplied from the external terminal is taken in by the latch circuit corresponding to the data line D1 or the like of the memory cell to be written. Although not shown, when rewriting all bits to the memory cells coupled to the word line, the Y address is sequentially switched to correspond to the write signals of a plurality of bits supplied from the external terminals. Latch circuits are sequentially loaded.
この後、後述するような上記ワード線に結合されたMNOS
トランジスタの消去動作が実施される。すなわち、上記
ウェル領域WELLの電位は電源電圧Vccのようなハイレベ
ルに、MNOSトランジスタのゲートが結合された第2ワー
ド線の電位は−Vppのような負の高電圧にされる。この
とき、上記制御電圧Vcが上記のようなハイレベルにされ
ているが、MOSFETQ11,Q12は、それが形成される上記ウ
ェル領域WELLのハイレベルによってオフ状態される。After this, MNOS connected to the above word line as described later.
The erase operation of the transistor is performed. That is, the potential of the well region WELL is set to a high level such as the power supply voltage Vcc, and the potential of the second word line to which the gate of the MNOS transistor is coupled is set to a negative high voltage such as -Vpp. At this time, the control voltage Vc is set to the high level as described above, but the MOSFETs Q11 and Q12 are turned off by the high level of the well region WELL in which it is formed.
その後に上記ラッチ回路FFの情報に従って1ワード線分
のメモリセルに対して一斉に書き込み動作が実施され
る。このとき、上記ウェル領域WELLの電位及び書き込む
べきデータに対応されたデータ線D1の電位は、負の高電
圧にされる。これに同期して、上記制御電圧Vcも負の高
電圧にされるため、上記データ線分離用MOSFETQ11,Q12
等は、全てオフ状態にされる。この結果、カラムスイッ
チMOSFTQ9,Q12等のデータ線側の半導体領域とそれが形
成されるウェル領域とのPN接合が、上記負の高電圧によ
って順バイアスされることが防止できる。以上の時系列
的に動作により、この実施例のEEPROMは、外部からはス
タティック型RAMと同様な書き込み動作を行うことがで
きる。Then, according to the information of the latch circuit FF, the write operation is simultaneously performed on the memory cells for one word line. At this time, the potential of the well region WELL and the potential of the data line D1 corresponding to the data to be written are set to a negative high voltage. In synchronization with this, the control voltage Vc is also set to a negative high voltage, so that the data line separation MOSFETs Q11, Q12
Etc. are all turned off. As a result, it is possible to prevent the PN junction between the semiconductor region on the data line side of the column switches MOSFTQ9, Q12 and the like and the well region in which it is formed from being forward biased by the negative high voltage. By the above time-series operation, the EEPROM of this embodiment can perform the same write operation as the static RAM from the outside.
(1)MNOSトランジスタが形成されるウェル領域にデー
タ線をカラムスイッチMOSFETから分離させるNチャンネ
ルMOSFETを設けて、そのゲートに書き込み動作の時にウ
ェル電位と同じ負の高電圧を供給することによって、上
記分離用MOSFETをオフ状態にする。これにより、カラム
スイッチMOSFETをNチャンネルMOSFETにより構成できる
から、読み出し動作のときにデータ線に現れる読み出し
信号をNチャンネルMOSFETを介して出力させることによ
って動作の高速化を実現できる。(1) By providing an N-channel MOSFET for separating the data line from the column switch MOSFET in the well region where the MNOS transistor is formed, and supplying the same negative high voltage as the well potential to the gate during the write operation, Turn off the isolation MOSFET. As a result, the column switch MOSFET can be configured by the N-channel MOSFET, so that the read signal appearing on the data line at the time of the read operation is output through the N-channel MOSFET, whereby the operation speed can be increased.
(2)上記(1)により、カラムスイッチMOSFETは、電
源電圧Vcc又は回路の接地電位のようなロウレベルによ
り制御できるから、Yデコーダ回路の簡素化と、動作の
高速化を実現できるという効果が得られる。(2) According to the above (1), the column switch MOSFET can be controlled by a low level such as the power supply voltage Vcc or the ground potential of the circuit, so that the Y decoder circuit can be simplified and the operation speed can be increased. To be
(3)MNOSトランジスタのオン状態/オフ状態に従った
データ線の信号を比較的大きなコンダクタンスをもつN
チャンネルMOSFETを通して出力させることができるか
ら、動作マージンの向上を図ることができるという効果
が得られる。(3) The signal of the data line according to the on / off state of the MNOS transistor has a relatively large conductance N
Since the output can be performed through the channel MOSFET, there is an effect that the operation margin can be improved.
(4)負の高電圧を用いることによって、半導体基板の
電位を正の電源電圧等の所定の電圧に固定した状態で、
MNOSトランジスタの書き込み、消去を実施することがで
きる。したがって、上記電源電圧と回路の接地電位のよ
うな信号レベルにより動作されるPチャンネルMOSFETを
半導体基板上に形成できるから、アドレスデコーダやア
ドレスバッファ等の周辺回路をCMOS回路により構成でき
る。これにより、CMOS回路化による低消費電力と高速動
作化を実現できるという効果が得られる。(4) By using a negative high voltage, the potential of the semiconductor substrate is fixed to a predetermined voltage such as a positive power supply voltage,
Writing and erasing of the MNOS transistor can be performed. Therefore, the P-channel MOSFET operated by the signal level such as the power supply voltage and the ground potential of the circuit can be formed on the semiconductor substrate, and the peripheral circuits such as the address decoder and the address buffer can be formed by the CMOS circuit. As a result, low power consumption and high speed operation can be achieved by the CMOS circuit.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。消去動作と書き込み動
作は、制御回路CONT内に適当なシーケンス回路を設ける
ことによって、外部端子から供給される制御信号に基づ
いて連続的かつ自動的に実行されるようにされてもよ
い。また、各メモリセルの分離用MOSFETQ3を省略して、
MNOSトランジスタのソースを基準電位線に接続させるも
のであってもよい。この場合、基準電位線は、書き込み
動作の時にフローティング状態にされ、読み出し及び消
去動作の時に回路の接地電位が与えられるようにされ
る。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above-mentioned embodiments and can be variously modified without departing from the scope of the invention. Nor. The erase operation and the write operation may be continuously and automatically executed based on a control signal supplied from an external terminal by providing an appropriate sequence circuit in the control circuit CONT. Also, the MOSFET Q3 for separation of each memory cell is omitted,
The source of the MNOS transistor may be connected to the reference potential line. In this case, the reference potential line is set in a floating state during the write operation, and the ground potential of the circuit is applied during the read and erase operations.
また、Xデコーダやラッチ回路及び制御信号により選択
的に負の高電圧を供給する電圧供給回路の具体的回路構
成は、何であってもよい。Further, the X-decoder, the latch circuit, and the voltage supply circuit that selectively supplies the high negative voltage by the control signal may have any specific circuit configuration.
この発明は、その周辺回路がCMOS回路により構成される
EEPROM装置に広く利用できるものである。In this invention, the peripheral circuit is composed of a CMOS circuit.
It can be widely used for EEPROM devices.
本願において開示される発明のうちの代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りであ
る。すなわち、データ線に分離用のNチャンネルMOSFE
を設けて、それを書き込み動作の時にオフ状態にさせる
ことによって、カラムスイッチMOSFETをNチャンネルMO
SFETにより構成できる。これにより、メモリセルの読み
出し信号をNチャンネルMOSFETを通して出力させること
ができるから、読み出し動作の高速化を実現できる。The effects obtained by the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, N-channel MOSFE for separation on the data line
The column switch MOSFET is provided with an N-channel MO by setting it and turning it off during the write operation.
It can be composed of SFET. As a result, the read signal of the memory cell can be output through the N-channel MOSFET, so that the read operation can be speeded up.
第1図は、この発明に係るEEPROM装置の要部一実施例の
回路図、 第2図は、そのXデコーダ及びレベル変換回路の一実施
例を示す回路図、 第3図は、データ線分離用MOSFETに供給される制御電圧
発生回路の一実施例を示す回路図、 第4図は、EEPROM装置の動作の一例を示すタイミング図
である。 M−ARY……メモリアレイ、X−DCR……Xデコーダ、Y
−DCR……Yデーコーダ、LVC……レベル変換回路、G…
…ゲート回路、DRV……駆動回路、FF……ラッチ回路、V
c−G,Vig−G,Vw−G……制御電圧発生回路、VSC……負
電圧供給回路、SA……センスアンプ、C−SW……カラム
スイッチ回路、OSC……発振回路、DIB……データ入力回
路、DOB……データ出力回路、OBC……出力バッファ、WE
LL……ウェル領域、CONT……制御回路、FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of an essential part of an EEPROM device according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of its X decoder and level conversion circuit, and FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a control voltage generation circuit supplied to a power MOSFET, and FIG. 4 is a timing diagram showing an example of the operation of the EEPROM device. M-ARY ... Memory array, X-DCR ... X decoder, Y
-DCR: Y decoder, LVC: Level conversion circuit, G:
… Gate circuit, DRV …… Drive circuit, FF …… Latch circuit, V
c-G, Vig-G, Vw-G ... Control voltage generator, VSC ... Negative voltage supply circuit, SA ... Sense amplifier, C-SW ... Column switch circuit, OSC ... Oscillation circuit, DIB ... Data input circuit, DOB ... Data output circuit, OBC ... Output buffer, WE
LL ... well area, CONT ... control circuit,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 信之 東京都小平市上水本町1448番地 日立超エ ル・エス・アイエンジニアリング株式会社 内 (72)発明者 氏家 和聡 東京都小平市上水本町1448番地 日立超エ ル・エス・アイエンジニアリング株式会社 内 (72)発明者 池田 泰典 東京都小平市上水本町1448番地 日立超エ ル・エス・アイエンジニアリング株式会社 内 (72)発明者 古沢 和則 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所武蔵工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nobuyuki Sato 1448, Kamimizumoto-cho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hitachi Ultra ESI Engineering Co., Ltd. 1448 Hitachi Ultra EPS Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Yasunori Ikeda 1448 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo (48) Hitachi Ultra EPS Engineering Co., Ltd. (72) Kazunori Furusawa Tokyo 1450, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Inside the Hitachi, Ltd. Musashi factory
Claims (2)
不揮発性記憶素子を含むメモリセルが形成されたウェル
領域と、CMOS回路を構成するNチャンネルMOSFETが形成
されるP型ウェル領域と、上記ウェル領域及びCMOS回路
を構成するPチャンネルMOSFETが形成され、定常的に所
定の電圧が供給される半導体基板と、上記半導体不揮発
性記憶素子が形成されたウェル領域に形成され、その記
憶素子が結合されるデータ線に直列に挿入され、書き込
み動作の時にそのウェル領域とほぼ同じ電圧が供給され
るNチャンネルMOSFETと、このMOSFETに直列に接続さ
れ、上記データ線の選択動作を行うNチャンネル型のカ
ラムスイッチMOSFETを含み、上記所定の電圧とそれと逆
極性の高電圧とによってメモリセルへのデータの書き込
み及び消去を可能にしてなるEEPROM装置。1. A well region in which a memory cell including an electrically writable and erasable semiconductor nonvolatile memory element is formed, a P-type well region in which an N-channel MOSFET forming a CMOS circuit is formed, and A P-channel MOSFET forming a well region and a CMOS circuit is formed, and a semiconductor substrate to which a predetermined voltage is constantly supplied and a well region in which the semiconductor nonvolatile memory element is formed are formed, and the memory element is coupled. And an N-channel MOSFET that is inserted in series with the data line and is supplied with substantially the same voltage as the well region during the write operation, and an N-channel type MOSFET that is connected in series to this MOSFET and performs the data line selecting operation. An EEPROM including a column switch MOSFET and capable of writing and erasing data to and from a memory cell by the predetermined voltage and a high voltage having a polarity opposite to the predetermined voltage. Location.
ジスタからなり、上記MNOSトランジスタの書き込み/消
去動作のために供給されるMNOSトランジスタのゲート電
極と基板ゲート及びそのドレイン電圧の関係を、メモリ
セルが形成されたウェル領域と、このウェル領域内のメ
モリセルが結合されるデータ線が結合される半導体領域
とのPN接合部が逆バイアス状態を維持するように時間差
をもって変化させることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載のEEPROM装置。2. The semiconductor non-volatile memory element comprises an MNOS transistor, and a memory cell shows a relationship between a gate electrode of the MNOS transistor supplied for writing / erasing operation of the MNOS transistor, a substrate gate and a drain voltage thereof. A patent is characterized in that a PN junction between a formed well region and a semiconductor region to which a data line to which a memory cell in the well region is coupled is changed with a time lag so as to maintain a reverse bias state. The EEPROM device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP646586A JPH0731914B2 (en) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | EEPROM device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP646586A JPH0731914B2 (en) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | EEPROM device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62165798A JPS62165798A (en) | 1987-07-22 |
| JPH0731914B2 true JPH0731914B2 (en) | 1995-04-10 |
Family
ID=11639195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP646586A Expired - Lifetime JPH0731914B2 (en) | 1986-01-17 | 1986-01-17 | EEPROM device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731914B2 (en) |
-
1986
- 1986-01-17 JP JP646586A patent/JPH0731914B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62165798A (en) | 1987-07-22 |
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