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JP4219675B2 - Voltage limiter circuit and semiconductor memory device - Google Patents

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JP4219675B2
JP4219675B2 JP2002369460A JP2002369460A JP4219675B2 JP 4219675 B2 JP4219675 B2 JP 4219675B2 JP 2002369460 A JP2002369460 A JP 2002369460A JP 2002369460 A JP2002369460 A JP 2002369460A JP 4219675 B2 JP4219675 B2 JP 4219675B2
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mos transistor
output
voltage
voltage limiter
input terminal
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智博 岡
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Seiko Instruments Inc
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気的書き換え可能な不揮発性半導体記憶装置(EEPROM)に関する。
【0002】
【従来の技術】
EEPROMの高集積化を行う一つの手段として、一つのメモリセルの閾値電圧を複数設けることにより、1つのメモリセルに多値のデータを記憶させる方法が知られている。EEPROMの動作は、以下の通りである。
【0003】
EEPROMのメモリセルは、図6のように高濃度領域38をソース領域とし、高濃度領域37をドレイン領域とする第1のMOSトランジスタと、高濃度領域37をソース領域とし、高濃度領域36をドレイン領域とする第2のMOSトランジスタからなっている。データの消去はセレクトゲート32およびコントロールゲート33を消去電圧とし、P型基板39およびドレイン線31およびソース線35を0Vとする。これにより、フローティングゲート34にドレイン線またはソース線から高濃度領域38を通じて電子が送り込まれ、第1のトランジスタの閾値電圧が0V以上になる。
【0004】
データの書き込みはセレクトゲートおよびドレイン線を書き込み電圧にし、第1のトランジスタのコントロールゲートを0Vとし、ソース線を浮遊状態にすることにより、フローティングゲート内の電子がセレクトゲートの下にできたチャネル部分を通じてドレイン線へ流れ出し、第1のトランジスタの閾値電圧が0V以下となる。
【0005】
2値のデータを記憶させるEEPROMでは、書き込み動作の時にデータの0、1に応じてメモリセルのドレイン線を書き込み電圧または0Vを印加する。
【0006】
1つのメモリセルに多値のデータを記憶させるEEPROMでは、書き込み動作のときに、選択されたメモリセルのドレイン線に書き込みデータに応じた書き込み制御電圧を印加する。これにより、書き込み動作中にフローティングゲート内の電子が流れ出す量を制御し、選択トランジスタの閾値電圧を複数設けることが可能となる。
【0007】
上記のようなEEPROMでは、コントロールゲートに印加するための複数の書き込み電位を用意する必要がある。このためにそれぞれのメモリセルに対して複数の書き込み電圧を生成し、その電位を保持する回路を用意する必要があった(例えば、特許文献1参照。)。
【0008】
【特許文献1】
特開平09−251786(5−6貢、図1)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような回路は同時に書き込みを行うメモリセルの数が増えるとそれぞれのメモリセルに対して書き込み電圧を保持する回路や保持した電荷を制御する回路を用意する必要があり、回路が複雑かつ膨大なものとなってしまう。
【0010】
この発明は、このような書き込み電圧を保持する回路を用意せずに複数の書き込み電圧をメモリセルに印加する不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本願発明にかかる電圧リミッタ回路は、電圧発生回路の出力が入力される第1の入力端子と、基準の電圧が入力される第2の入力端子と、前記電圧発生回路の出力と前記基準の電圧の入力を受けて信号を出力する第1の出力端子と、を有する第1の電圧リミッタを有する。さらに、前記電圧発生回路の出力が入力される第3の入力端子と、前記基準の電圧が印加される第4の入力端子と、前記電圧発生回路の出力と前記基準の電圧の入力を受けて信号を出力する第2の出力端子と、を有する第2の電圧リミッタと、を有する。さらに、前記第1の電圧リミッタは、前記第1の入力端子にドレイン及びゲートが接続され、前記第2の入力端子に基板電位が接続された第1のMOSトランジスタと、第1のMOSトランジスタと同一導電型であり、前記第1のMOSトランジスタのソースにドレイン及びソースが接続され、前記第2の入力端子に基板電位及びゲートが接続された第2のMOSトランジスタと、を有する。さらに、前記第1のMOSトランジスタと前記第2のMOSトランジスタの接続点の信号が前記第1の出力端子に出力されるものである。さらに、前記第2の電圧リミッタは、前記第3の入力端子にドレイン及びゲートが接続され、前記第4の入力端子に基板電位が接続された前記第1のMOSトランジスタと同一導電型の第3のMOSトランジスタと、第3のMOSトランジスタと同一導電型であり、前記第3のMOSトランジスタのソースにドレイン及びソースが接続され、前記第4の入力端子に基板電位及びゲートが接続された第4のMOSトランジスタと、を有する。さらに、前記第3のMOSトランジスタと前記第4のMOSトランジスタの接続点の信号が前記第2の出力端子に出力されるものであることを特徴とする。
【0012】
さらに、第1のMOSトランジスタと前記第3のMOSトランジスタの導電型が同一であることを特徴とする。
【0013】
さらに、前記第2のMOSトランジスタのゲート酸化膜の膜圧と前記第4のMOSトランジスタのゲート酸化膜の膜厚が異なることを特徴とする。
【0014】
さらに、前記第1のMOSトランジスタのゲート酸化膜の膜圧と前記第3のMOSトランジスタのゲート酸化膜の膜厚が異なることを特徴とする。
【0015】
また、本願発明にかかる電圧リミッタ回路は、電圧発生回路の出力が入力される第1の入力端子と、基準の電圧が入力される第2の入力端子と、前記電圧発生回路の出力と前記基準の電圧の入力を受けて信号を出力する第1及び第2の出力端子と、を有する。さらに、前記第1の入力端子にドレイン及びゲートが接続され、前記第2の入力端子に基板電位が接続された第1のMOSトランジスタと、前記第1のMOSトランジスタと同一導電型であり、前記第1のMOSトランジスタのソースにドレイン及びゲートが接続され、前記第2の入力端子に基板電位が接続された第2のMOSトランジスタと、前記第1のMOSトランジスタと同一導電型であり、前記第2のMOSトランジスタのソースにドレイン及びソースが接続され、前記第2の入力端子に基板電位及びゲートが接続された第3のMOSトランジスタと、を有する。さらに、前記第1のMOSトランジスタと前記第2のMOSトランジスタの接続点の信号が前記第1の出力端子に出力されるものであり、前記第2のMOSトランジスタと前記第3のMOSトランジスタの接続点の信号が前記第1の出力端子に出力されるものであることを特徴とする。
【0016】
ここで、本願発明にかかる電圧リミッタ回路の前記基準の電圧は、0Vであることを特徴とする。
【0017】
また、本願発明にかかる半導体記憶装置は、前記電圧リミッタ回路と、メモリセルが格子状に配置されたメモリアレイと、前記電圧リミッタ回路の出力の供給を受けて、前記メモリセルのセレクトゲート及びコントロールゲートを制御する信号を出力するワードドライバと、前記電圧リミッタ回路の出力の供給を受けて、前記メモリセルのドレイン線を制御するビット線制御回路と、を有することを特徴とする。
【0018】
また、上記の課題を達するために、この発明による不揮発性半導体記憶装置では、多値のデータをメモリセルに書き込むとき、多値のデータそれぞれに応じたメモリセルに供給するための電圧を、複数のゲート酸化膜厚を持ったMOSトランジスタの表面ブレークダウンによって実現することを特徴とする。
【0019】
また、上記の課題を達するために、この発明による不揮発性半導体記憶装置では、多値のデータをメモリセルに書き込むとき、多値のデータそれぞれに応じたメモリセルに供給するための電圧を、一つのMOSトランジスタの表面ブレークダウンと複数の飽和結線されたMOSトランジスタの降下電圧によって実現することを特徴とする。
【0020】
まあ、上記の課題を達するために、この発明による不揮発性半導体記憶装置では、多値のデータをメモリセルに書き込むとき、多値のデータそれぞれに応じたメモリセルに供給するための電圧を、複数のゲート酸化膜厚を持ったMOSトランジスタの表面ブレークダウンと複数の飽和結線されたMOSトランジスタの降下電圧によって実現することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0022】
図1はこの発明の第1の実施例を表す1つのメモリセルに多値のデータを記憶するEEPROMの構成図である。
【0023】
図1に示すようにメモリセルが格子状に配置されたメモリアレイ7に対し、ビット線制御回路5とワードドライバ6が設けられている。ワードドライバはアドレス入力バッファ8の出力により、メモリアレイ内のメモリセルのセレクトゲートおよびコントロールゲートを制御する。ビット線制御回路はアドレス入力バッファおよびデータ入出力バッファ4の出力により、メモリアレイ内のメモリセルのドレイン線を制御する。
【0024】
書き込み動作を行うとき、高電圧発生回路1により昇圧された電源は電圧リミッタ3および電圧リミッタ3よりも低い電圧に設定された電圧リミッタ2により所望の電圧に変換された後、第1の電圧リミッタの出力がワードドライバおよびビット線制御回路に供給される。第2の電圧リミッタはビット線制御回路に供給される。
【0025】
図2は図1のメモリアレイの構成の一部を表すものである。アドレス入力バッファにより指定されたアドレスに書き込み動作を行うとき、ワードドライバにより1対のセレクトゲートおよびコントロールゲートにそれぞれ第1の電圧リミッタの出力および0Vが印加される。ビット線制御回路は書き込むデータに応じてドレイン線を選択し、選択したドレイン線に第1の電圧リミッタの出力または第2の電圧リミッタの出力または0Vが印加される。
【0026】
図3は電圧リミッタの構成を表すものである。高電圧発生回路の出力は端子10へ入力され、第1の電圧リミッタ3および第2の電圧リミッタ2のそれぞれ飽和接続されたNチャネルMOSトランジスタM1およびM3のドレインおよびゲートに入力される。M1のソースは、NチャネルMOSトランジスタM2のソースおよびドレインへ接続されるとともに、第1の電圧リミッタ3の出力端子12へと接続される。NチャネルMOSトランジスタM2のゲートは、0V端子13に接続されている。一方、M3のソースは、M2と比較してゲート酸化膜厚の薄いNチャネルMOSトランジスタM4のソースおよびドレインへ接続されるとともに、第2の電圧リミッタ2の出力端子11へと接続される。NチャネルMOSトランジスタM4ゲートが0V端子13に接続されている。トランジスタM1からM4の基板電位は、それぞれ0V端子13に接続されている。
【0027】
M2は、ゲートが0Vに固定されているため、ソースおよびドレインの電位が上昇すると特定の電位で表面ブレークダウンを生じ、ソースおよびドレインから基板へ電流が流れる。この現象により、端子12はM2の表面ブレークダウン耐圧以上となることはなく、電圧リミッタとして動作する。
【0028】
M4もM2と同様に動作するが、ゲート酸化膜厚が薄いため、M2よりも低い電圧で表面ブレークダウンを生じる。これにより、端子11は端子12よりも低い電圧を得ることができる。
【0029】
図4はこの発明の第2の実施例を表す、1つのメモリセルに多値のデータを記憶するEEPROMの電圧リミッタの構成図である。
【0030】
第1の実施例における電圧リミッタでは書き込み電圧として充分でない場合などに利用することができる。
【0031】
高電圧発生回路の出力は端子10へ入力され、電圧リミッタ14の飽和接続されたNチャネルMOSトランジスタM5のドレインおよびゲートに接続される。M5のソースは飽和接続されたNチャネルMOSトランジスタM6のドレインおよびゲートおよび第3の電圧リミッタの出力15に接続される。トランジスタM5からM7の基板電位は、それぞれ0V端子13に接続されている。
【0032】
M6のソースはゲートが0Vに固定されたM7のソースおよびドレインおよび第4の電圧リミッタの出力16に接続される。第4の電圧リミッタの出力はM7の表面ブレークダウン電圧となる。第3の電圧リミッタの出力は、第4の電圧リミッタの出力電圧よりもM6のスレッショルド電圧だけ高い電圧ができる。第3の電圧リミッタの出力をワードドライバおよびビット線制御回路に供給し、第4の電圧リミッタの出力をビット線制御回路に供給することにより、書き込み電圧に関して第1の実施例よりも高い電圧を実現できる。
【0033】
なお、飽和接続されたNチャネルMOSトランジスタは必要であれば、3個以上直列に接続してもかまわない。
【0034】
図5はこの発明の第3の実施例を表す、1つのメモリセルに多値のデータを記憶するEEPROMの電圧リミッタの構成図である。
【0035】
高電圧発生回路の出力端子10へ入力され、第4の電圧リミッタ17の飽和接続されたNチャネルMOSトランジスタM8のドレインおよびゲートに接続される。M8のソースは飽和接続されたNチャネルMOSトランジスタM9のドレインおよびゲートおよび第5の電圧リミッタの出力19に接続される。M9のソースはゲートが0Vに固定されたM10のソースおよびドレインおよび第6の電圧リミッタの出力22に接続される。第6の電圧リミッタの出力はM10の表面ブレークダウン電圧となる。第5の電圧リミッタの出力は、第6の電圧リミッタの出力電圧よりもM9のスレッショルド電圧だけ高い電圧がでることは自明である。高電圧発生回路の出力端子10はまた、第5の電圧リミッタ18の飽和接続されたNチャネルMOSトランジスタM11のドレインおよびゲートに接続される。M11のソースは飽和接続されたNチャネルMOSトランジスタM12のドレインおよびゲートおよび第7の電圧リミッタの出力20に接続される。
【0036】
M12のソースはゲートが0Vに固定されたM10よりもゲート酸化膜厚の薄いM13のソースおよびドレインおよび第8の電圧リミッタの出力21に接続される。トランジスタM8からM13の基板電位は、それぞれ0V端子13に接続されている。
【0037】
第8の電圧リミッタの出力はM13の表面ブレークダウン電圧となる。第7の電圧リミッタの出力は、第8の電圧リミッタの出力よりもM12のスレッショルド電圧だけ高い電圧がでることは自明である。第6の電圧リミッタの出力電圧をワードドライバおよびビット線制御回路に供給し、第5の電圧リミッタの出力および第7の電圧リミッタの出力および第8の電圧リミッタの出力をビット線制御回路に供給することにより、書き込み電圧に関して前記の実施例よりも多くの電圧を得ることが実現できる。
【0038】
なお、飽和接続されたNチャネルMOSトランジスタは必要であれば、3個以上直列に接続してもかまわない。
【0039】
【発明の効果】
本発明は多値のデータを記憶する不揮発性半導体記憶装置の、多値のデータをメモリセルに書き込むときに必要となる複数の書き込み電圧を容易に実現することができ、書き込み電圧を保持する回路が不要であることから、高い集積度の不揮発性半導体記憶装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 多値のデータを記憶するEEPROMの一例を示す構成図である。
【図2】EEPROMのメモリアレイの一例を示す構成図である。
【図3】この発明の第1の実施例に関する電圧リミッタの構成を示す構成図である。
【図4】この発明の第2の実施例に関する電圧リミッタの構成を示す構成図である。
【図5】この発明の第3の実施例に関する電圧リミッタの構成を示す構成図である。
【図6】EEPROMのメモリセルの一例を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
1 高電圧発生回路
2 電圧リミッタ
3 電圧リミッタ
4 データ入出力バッファ
5 ビット線制御回路
6 ワードドライバ
7 メモリアレイ
8 アドレス入力バッファ
9 ソース線
10 高電圧発生回路の出力端子
11 第2の電圧リミッタの出力
12 第1の電圧リミッタの出力
13 0Vの端子
14 第3の電圧リミッタ
15 第3の電圧リミッタの出力
16 第4の電圧リミッタの出力
17 第4の電圧リミッタ
18 第5の電圧リミッタ
19 第5の電圧リミッタの出力
20 第7の電圧リミッタの出力
21 第8の電圧リミッタの出力
22 第6の電圧リミッタの出力
31 ドレイン線
32 セレクトゲート
33 コントロールゲート
34 フローティングゲート
35 ソース線
36 高濃度領域
37 高濃度領域
38 高濃度領域
39 P型基板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device (EEPROM).
[0002]
[Prior art]
As one means for achieving high integration of an EEPROM, there is known a method of storing multi-value data in one memory cell by providing a plurality of threshold voltages of one memory cell. The operation of the EEPROM is as follows.
[0003]
As shown in FIG. 6, the EEPROM memory cell includes a first MOS transistor having a high concentration region 38 as a source region and a high concentration region 37 as a drain region, a high concentration region 37 as a source region, and a high concentration region 36 as a source region. The drain region is a second MOS transistor. To erase data, the select gate 32 and the control gate 33 are set to an erase voltage, and the P-type substrate 39, the drain line 31 and the source line 35 are set to 0V. As a result, electrons are sent to the floating gate 34 from the drain line or the source line through the high concentration region 38, and the threshold voltage of the first transistor becomes 0 V or higher.
[0004]
Data is written by setting the select gate and drain lines to the write voltage, setting the control gate of the first transistor to 0 V, and setting the source line to a floating state, so that the electrons in the floating gate are formed below the select gate. To the drain line, and the threshold voltage of the first transistor becomes 0 V or less.
[0005]
In an EEPROM that stores binary data, a write voltage or 0 V is applied to the drain line of the memory cell in accordance with data 0 or 1 during a write operation.
[0006]
In an EEPROM that stores multilevel data in one memory cell, a write control voltage corresponding to the write data is applied to the drain line of the selected memory cell during a write operation. Thereby, it is possible to control the amount of electrons flowing out of the floating gate during the write operation, and to provide a plurality of threshold voltages of the selection transistor.
[0007]
In the EEPROM as described above, it is necessary to prepare a plurality of write potentials to be applied to the control gate. For this reason, it is necessary to prepare a circuit that generates a plurality of write voltages for each memory cell and holds the potential (see, for example, Patent Document 1).
[0008]
[Patent Document 1]
JP 09-251786 (5-6 tribute, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, when such a circuit increases in the number of memory cells to be simultaneously written, it is necessary to prepare a circuit for holding a write voltage and a circuit for controlling the held charge for each memory cell. It will be enormous.
[0010]
An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device that applies a plurality of write voltages to a memory cell without preparing a circuit for holding such a write voltage.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The voltage limiter circuit according to the present invention includes a first input terminal to which an output of the voltage generation circuit is input, a second input terminal to which a reference voltage is input, an output of the voltage generation circuit, and the reference voltage. And a first voltage limiter having a first output terminal for outputting a signal. And receiving a third input terminal to which the output of the voltage generation circuit is input, a fourth input terminal to which the reference voltage is applied, an output of the voltage generation circuit and an input of the reference voltage. A second voltage limiter having a second output terminal for outputting a signal. Further, the first voltage limiter includes a first MOS transistor having a drain and a gate connected to the first input terminal and a substrate potential connected to the second input terminal, a first MOS transistor, A second MOS transistor of the same conductivity type, having a drain and a source connected to the source of the first MOS transistor, and a substrate potential and a gate connected to the second input terminal. Further, a signal at a connection point between the first MOS transistor and the second MOS transistor is output to the first output terminal. Further, the second voltage limiter has a third conductivity type that is the same as that of the first MOS transistor in which a drain and a gate are connected to the third input terminal and a substrate potential is connected to the fourth input terminal. The fourth MOS transistor has the same conductivity type as the third MOS transistor, the drain and the source are connected to the source of the third MOS transistor, and the substrate potential and the gate are connected to the fourth input terminal. MOS transistors. Furthermore, a signal at a connection point between the third MOS transistor and the fourth MOS transistor is output to the second output terminal.
[0012]
Further, the first MOS transistor and the third MOS transistor have the same conductivity type.
[0013]
Further, the film pressure of the gate oxide film of the second MOS transistor is different from the film thickness of the gate oxide film of the fourth MOS transistor.
[0014]
Further, the film thickness of the gate oxide film of the first MOS transistor is different from the film thickness of the gate oxide film of the third MOS transistor.
[0015]
The voltage limiter circuit according to the present invention includes a first input terminal to which an output of the voltage generation circuit is input, a second input terminal to which a reference voltage is input, an output of the voltage generation circuit, and the reference And first and second output terminals for receiving signals and outputting signals. A first MOS transistor having a drain and a gate connected to the first input terminal and a substrate potential connected to the second input terminal; and the same conductivity type as the first MOS transistor; A second MOS transistor having a drain and a gate connected to a source of the first MOS transistor and a substrate potential connected to the second input terminal; and the same conductivity type as the first MOS transistor; A third MOS transistor having a drain and a source connected to a source of the second MOS transistor and a substrate potential and a gate connected to the second input terminal. Further, a signal at a connection point between the first MOS transistor and the second MOS transistor is output to the first output terminal, and the connection between the second MOS transistor and the third MOS transistor is provided. A point signal is output to the first output terminal.
[0016]
Here, the reference voltage of the voltage limiter circuit according to the present invention is 0V.
[0017]
Further, the semiconductor memory device according to the present invention is configured to receive the voltage limiter circuit, the memory array in which the memory cells are arranged in a grid, and the output of the voltage limiter circuit to receive the select gate and the control of the memory cell. A word driver that outputs a signal for controlling a gate; and a bit line control circuit that receives the output of the voltage limiter circuit and controls the drain line of the memory cell.
[0018]
In order to achieve the above-described object, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, when multi-value data is written into the memory cell, a plurality of voltages to be supplied to the memory cell corresponding to each multi-value data are supplied. This is realized by the surface breakdown of a MOS transistor having a gate oxide film thickness of.
[0019]
In order to achieve the above object, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, when multi-value data is written into the memory cell, a voltage to be supplied to the memory cell corresponding to each multi-value data is reduced. This is realized by the surface breakdown of one MOS transistor and the voltage drop of a plurality of saturation-connected MOS transistors.
[0020]
In order to achieve the above object, in the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, when writing multi-value data to the memory cell, a plurality of voltages for supplying the memory cell corresponding to each multi-value data are supplied. A non-volatile semiconductor memory device characterized by being realized by a surface breakdown of a MOS transistor having a gate oxide film thickness and a drop voltage of a plurality of saturation-connected MOS transistors.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is a block diagram of an EEPROM for storing multivalued data in one memory cell representing the first embodiment of the present invention.
[0023]
As shown in FIG. 1, a bit line control circuit 5 and a word driver 6 are provided for a memory array 7 in which memory cells are arranged in a grid pattern. The word driver controls the select gates and control gates of the memory cells in the memory array according to the output of the address input buffer 8. The bit line control circuit controls the drain lines of the memory cells in the memory array according to the outputs of the address input buffer and the data input / output buffer 4.
[0024]
When performing the write operation, the power source boosted by the high voltage generation circuit 1 is converted into a desired voltage by the voltage limiter 3 and the voltage limiter 2 set to a voltage lower than the voltage limiter 3, and then the first voltage limiter. Are supplied to the word driver and the bit line control circuit. The second voltage limiter is supplied to the bit line control circuit.
[0025]
FIG. 2 shows a part of the configuration of the memory array of FIG. When a write operation is performed at an address designated by the address input buffer, the output of the first voltage limiter and 0 V are applied to the pair of select gates and control gates by the word driver, respectively. The bit line control circuit selects the drain line according to the data to be written, and the output of the first voltage limiter, the output of the second voltage limiter, or 0 V is applied to the selected drain line.
[0026]
FIG. 3 shows the configuration of the voltage limiter. The output of the high voltage generation circuit is input to the terminal 10 and input to the drains and gates of the N-channel MOS transistors M1 and M3 connected in saturation in the first voltage limiter 3 and the second voltage limiter 2, respectively. The source of M1 is connected to the source and drain of the N-channel MOS transistor M2, and to the output terminal 12 of the first voltage limiter 3. The gate of the N-channel MOS transistor M2 is connected to the 0V terminal 13. On the other hand, the source of M3 is connected to the source and drain of an N-channel MOS transistor M4 whose gate oxide film thickness is smaller than that of M2, and to the output terminal 11 of the second voltage limiter 2. The gate of the N-channel MOS transistor M4 is connected to the 0V terminal 13. The substrate potentials of the transistors M1 to M4 are connected to the 0V terminal 13, respectively.
[0027]
Since the gate of M2 is fixed at 0 V, when the potential of the source and drain rises, surface breakdown occurs at a specific potential, and current flows from the source and drain to the substrate. Due to this phenomenon, the terminal 12 does not exceed the surface breakdown voltage of M2, and operates as a voltage limiter.
[0028]
M4 operates in the same manner as M2, but since the gate oxide film thickness is thin, surface breakdown occurs at a voltage lower than M2. Thereby, the terminal 11 can obtain a voltage lower than that of the terminal 12.
[0029]
FIG. 4 is a block diagram of an EEPROM voltage limiter representing a second embodiment of the present invention, which stores multilevel data in one memory cell.
[0030]
The voltage limiter in the first embodiment can be used when the write voltage is not sufficient.
[0031]
The output of the high voltage generation circuit is input to the terminal 10 and connected to the drain and gate of the N channel MOS transistor M5 connected in saturation of the voltage limiter 14. The source of M5 is connected to the drain and gate of the N channel MOS transistor M6 connected in saturation and the output 15 of the third voltage limiter. The substrate potentials of the transistors M5 to M7 are connected to the 0V terminal 13, respectively.
[0032]
The source of M6 is connected to the source and drain of M7 whose gate is fixed at 0V and the output 16 of the fourth voltage limiter. The output of the fourth voltage limiter is the surface breakdown voltage of M7. The output of the third voltage limiter can be higher than the output voltage of the fourth voltage limiter by the threshold voltage of M6. By supplying the output of the third voltage limiter to the word driver and the bit line control circuit, and supplying the output of the fourth voltage limiter to the bit line control circuit, a higher voltage than the first embodiment with respect to the write voltage. realizable.
[0033]
If necessary, three or more N channel MOS transistors connected in saturation may be connected in series.
[0034]
FIG. 5 is a block diagram of an EEPROM voltage limiter for storing multivalued data in one memory cell, representing a third embodiment of the present invention.
[0035]
This is input to the output terminal 10 of the high voltage generation circuit, and is connected to the drain and gate of the N-channel MOS transistor M8 connected in saturation in the fourth voltage limiter 17. The source of M8 is connected to the drain and gate of the N channel MOS transistor M9 connected in saturation and the output 19 of the fifth voltage limiter. The source of M9 is connected to the source and drain of M10 whose gate is fixed at 0V and the output 22 of the sixth voltage limiter. The output of the sixth voltage limiter is the surface breakdown voltage of M10. It is obvious that the output of the fifth voltage limiter is higher than the output voltage of the sixth voltage limiter by the threshold voltage of M9. The output terminal 10 of the high voltage generation circuit is also connected to the drain and gate of the N-channel MOS transistor M11 connected in saturation in the fifth voltage limiter 18. The source of M11 is connected to the drain and gate of the N channel MOS transistor M12 connected in saturation and the output 20 of the seventh voltage limiter.
[0036]
The source of M12 is connected to the source and drain of M13 whose gate oxide film thickness is thinner than that of M10 whose gate is fixed at 0V and the output 21 of the eighth voltage limiter. The substrate potentials of the transistors M8 to M13 are connected to the 0V terminal 13, respectively.
[0037]
The output of the eighth voltage limiter is the surface breakdown voltage of M13. It is obvious that the output of the seventh voltage limiter is higher than the output of the eighth voltage limiter by the threshold voltage of M12. The output voltage of the sixth voltage limiter is supplied to the word driver and the bit line control circuit, and the output of the fifth voltage limiter, the output of the seventh voltage limiter, and the output of the eighth voltage limiter are supplied to the bit line control circuit. By doing so, it is possible to obtain a voltage higher than that of the above-described embodiment with respect to the write voltage.
[0038]
If necessary, three or more N channel MOS transistors connected in saturation may be connected in series.
[0039]
【The invention's effect】
The present invention relates to a non-volatile semiconductor memory device that stores multi-value data, and can easily realize a plurality of write voltages required for writing multi-value data into a memory cell, and a circuit that holds the write voltage Therefore, a highly integrated nonvolatile semiconductor memory device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an EEPROM that stores multi-value data.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of an EEPROM memory array;
FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a voltage limiter according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a voltage limiter according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of a voltage limiter according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of an EEPROM memory cell.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High voltage generation circuit 2 Voltage limiter 3 Voltage limiter 4 Data input / output buffer 5 Bit line control circuit 6 Word driver 7 Memory array 8 Address input buffer 9 Source line 10 Output terminal 11 of the high voltage generation circuit Output of the second voltage limiter 12 Output of the first voltage limiter 130 0V terminal 14 Third voltage limiter 15 Output of the third voltage limiter 16 Output of the fourth voltage limiter 17 Fourth voltage limiter 18 Fifth voltage limiter 19 Output of voltage limiter 20 Output of seventh voltage limiter 21 Output of eighth voltage limiter 22 Output of sixth voltage limiter 31 Drain line 32 Select gate 33 Control gate 34 Floating gate 35 Source line 36 High concentration region 37 High concentration Region 38 High concentration region 39 P-type substrate

Claims (7)

電圧発生回路の出力が入力される第1の入力端子と、基準の電圧が入力される第2の入力端子と、前記電圧発生回路の出力と前記基準の電圧の入力を受けて信号を出力する第1の出力端子と、を有する第1の電圧リミッタと、
前記電圧発生回路の出力が入力される第3の入力端子と、前記基準の電圧が印加される第4の入力端子と、前記電圧発生回路の出力と前記基準の電圧の入力を受けて信号を出力する第2の出力端子と、を有する第2の電圧リミッタと、を有し、
前記第1の電圧リミッタは、
前記第1の入力端子にドレイン及びゲートが接続され、前記第2の入力端子に基板電位が接続された第1のMOSトランジスタと、
前記第1のMOSトランジスタと同一導電型であり、前記第1のMOSトランジスタのソースにドレイン及びソースが接続され、前記第2の入力端子に基板電位及びゲートが接続された第2のMOSトランジスタと、を有し、
前記第1のMOSトランジスタと前記第2のMOSトランジスタの接続点の信号が前記第1の出力端子に出力されるものであり、
前記第2の電圧リミッタは、
前記第3の入力端子にドレイン及びゲートが接続され、前記第4の入力端子に基板電位が接続された前記第1のMOSトランジスタと同一導電型の第3のMOSトランジスタと、
前記第3のMOSトランジスタと同一導電型であり、前記第3のMOSトランジスタのソースにドレイン及びソースが接続され、前記第4の入力端子に基板電位及びゲートが接続された第4のMOSトランジスタと、を有し、
前記第3のMOSトランジスタと前記第4のMOSトランジスタの接続点の信号が前記第2の出力端子に出力されるものであることを特徴とする電圧リミッタ回路。
A first input terminal to which an output of the voltage generation circuit is input, a second input terminal to which a reference voltage is input, an output of the voltage generation circuit and an input of the reference voltage, and outputs a signal A first voltage limiter having a first output terminal;
A third input terminal to which an output of the voltage generation circuit is input; a fourth input terminal to which the reference voltage is applied; and an output of the voltage generation circuit and an input of the reference voltage to receive a signal. A second voltage limiter having a second output terminal for outputting,
The first voltage limiter is:
A first MOS transistor having a drain and a gate connected to the first input terminal and a substrate potential connected to the second input terminal;
A second MOS transistor having the same conductivity type as the first MOS transistor, a drain and a source connected to the source of the first MOS transistor, and a substrate potential and a gate connected to the second input terminal; Have
A signal at a connection point between the first MOS transistor and the second MOS transistor is output to the first output terminal;
The second voltage limiter is:
A third MOS transistor having the same conductivity type as the first MOS transistor, the drain and gate of which are connected to the third input terminal and the substrate potential is connected to the fourth input terminal;
A fourth MOS transistor having the same conductivity type as the third MOS transistor, a drain and a source connected to the source of the third MOS transistor, and a substrate potential and a gate connected to the fourth input terminal; Have
A voltage limiter circuit, wherein a signal at a connection point between the third MOS transistor and the fourth MOS transistor is output to the second output terminal.
電圧発生回路の出力が入力される第1の入力端子と、
基準の電圧が入力される第2の入力端子と、
前記電圧発生回路の出力と前記基準の電圧の入力を受けて信号を出力する第1及び第2の出力端子と、を有し、
前記第1の入力端子にドレイン及びゲートが接続され、前記第2の入力端子に基板電位が接続された第1のMOSトランジスタと、
前記第1のMOSトランジスタと同一導電型であり、前記第1のMOSトランジスタのソースにドレイン及びゲートが接続され、前記第2の入力端子に基板電位が接続された第2のMOSトランジスタと、
前記第1のMOSトランジスタと同一導電型であり、前記第2のMOSトランジスタのソースにドレイン及びソースが接続され、前記第2の入力端子に基板電位及びゲートが接続された第3のMOSトランジスタと、を有し、
前記第1のMOSトランジスタと前記第2のMOSトランジスタの接続点の信号が前記第1の出力端子に出力されるものであり、
前記第2のMOSトランジスタと前記第3のMOSトランジスタの接続点の信号が前記第1の出力端子に出力されるものであることを特徴とする電圧リミッタ回路。
A first input terminal to which an output of the voltage generation circuit is input;
A second input terminal to which a reference voltage is input;
First and second output terminals for receiving an output of the voltage generation circuit and an input of the reference voltage and outputting a signal;
A first MOS transistor having a drain and a gate connected to the first input terminal and a substrate potential connected to the second input terminal;
A second MOS transistor having the same conductivity type as the first MOS transistor, a drain and a gate connected to the source of the first MOS transistor, and a substrate potential connected to the second input terminal;
A third MOS transistor having the same conductivity type as the first MOS transistor, a drain and a source connected to the source of the second MOS transistor, and a substrate potential and a gate connected to the second input terminal; Have
A signal at a connection point between the first MOS transistor and the second MOS transistor is output to the first output terminal;
A voltage limiter circuit, wherein a signal at a connection point between the second MOS transistor and the third MOS transistor is output to the first output terminal.
前記基準の電圧は、0Vであることを特徴とする請求項1または2に記載の電圧リミッタ回路。  3. The voltage limiter circuit according to claim 1, wherein the reference voltage is 0V. 前記第1のMOSトランジスタと前記第3のMOSトランジスタの導電型が同一であることを特徴とする請求項1に記載の電圧リミッタ回路。  2. The voltage limiter circuit according to claim 1, wherein conductivity types of the first MOS transistor and the third MOS transistor are the same. 前記第2のMOSトランジスタのゲート酸化膜の膜圧と前記第4のMOSトランジスタのゲート酸化膜の膜厚が異なることを特徴とする請求項4に記載の電圧リミッタ回路。  5. The voltage limiter circuit according to claim 4, wherein a film pressure of the gate oxide film of the second MOS transistor is different from a film thickness of the gate oxide film of the fourth MOS transistor. 前記第1のMOSトランジスタのゲート酸化膜の膜圧と前記第3のMOSトランジスタのゲート酸化膜の膜厚が異なることを特徴とする請求項4に記載の電圧リミッタ回路。  5. The voltage limiter circuit according to claim 4, wherein a film pressure of the gate oxide film of the first MOS transistor is different from a film thickness of the gate oxide film of the third MOS transistor. 請求項1または2に記載の前記電圧リミッタ回路と、
メモリセルが格子状に配置されたメモリアレイと、
前記電圧リミッタ回路の出力の供給を受けて、前記メモリセルのセレクトゲート及びコントロールゲートを制御する信号を出力するワードドライバと、
前記電圧リミッタ回路の出力の供給を受けて、前記メモリセルのドレイン線を制御するビット線制御回路と、を有することを特徴とする半導体記憶装置。
The voltage limiter circuit according to claim 1 or 2,
A memory array in which memory cells are arranged in a grid, and
A word driver that receives the output of the voltage limiter circuit and outputs a signal for controlling a select gate and a control gate of the memory cell;
A semiconductor memory device, comprising: a bit line control circuit that receives the output of the voltage limiter circuit and controls the drain line of the memory cell.
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