JPH01149299A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPH01149299A
JPH01149299A JP62307937A JP30793787A JPH01149299A JP H01149299 A JPH01149299 A JP H01149299A JP 62307937 A JP62307937 A JP 62307937A JP 30793787 A JP30793787 A JP 30793787A JP H01149299 A JPH01149299 A JP H01149299A
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JP
Japan
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voltage
output
boosting
oscillation
write
Prior art date
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Pending
Application number
JP62307937A
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English (en)
Inventor
Keizo Inukai
犬飼 慶三
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 外部から供給される電源電圧を昇圧してEEFROMセ
ル等に対する書込み電圧を発生する書込回路を有する不
揮発性半導体記憶装置に関し、出力される書込電圧の大
きさに応じて昇圧回路の能力を可変して消費電力を制御
し、且つそれをより少ない回路素子で実現することを目
的とし、発振手段と、該発振手段の出力を受け、外部か
ら供給される電源電圧を昇圧してデータの書込み用電圧
を出力する昇圧手段と、該昇圧手段の出力端に接続され
、該昇圧手段により出力された書込み用電圧を分圧して
複数の出力端に出力する電圧検出手段と、該電圧検出手
段における複数の出力端の電圧を受け、上記昇圧手段か
ら出力する書込み用電圧の上昇にともない、上記発振手
段の発振周波数と上記昇圧手段の電圧上昇率を低下する
ように制御する遅延手段と、上記電圧検出手段の出力端
のうちの1つの電圧と基準電圧とを比較し、上記書込み
用電圧が所定値に達したときに昇圧を停止せしめる定電
圧化手段とを有する書込み回路を含み構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、不揮発性半導体記憶装置、より詳しくは、外
部から供給される電源電圧をチップ内で昇圧してEEF
ROMセル等への書込みに必要な電圧を発生させる書込
回路を備えた不揮発性半導体記憶装置に関する。
〔従来の技術〕
フローティングゲート型EEFROMセルにデータを書
込む場合には、例えば20V程度の比較的高い電圧振幅
と、2〜3+wsのパルス幅とを有する矩形状パルスを
加えるが、外部から供給される電源電圧が5v程度の電
圧電源を使用している不揮発性半導体記憶装置、あるい
はそれを内蔵したマイクロプロセッサにおいては、デー
タ書込の際に電源電圧をチップ内で昇圧して書込み用電
圧を発生させる必要がある。このため、例えば第5図に
見られるような書込回路30が一般に使用されている。
そして、この書込回路30においては、発振手段21か
らパルス波を入力することによって電圧を上昇させる昇
圧手段32(チャージポンプ)が設けられていて、この
昇圧手段32により昇圧した直流電圧を、CPU33の
制御によって所定の書込用パルスとなるように制御し、
さらに、これによって得た書込用パルスを定電圧手段3
4と、パルスオーバシュート消去用の波形整形手段35
を介してEEPROMセルアυイ36に出力するように
している。
尚、第5図はEEFROMをマイラクロプロセッサ37
に内蔵した例を示している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、昇圧手段32を、例えばコツククロフト・ウオ
ルトン回路のような回路で構成すると、発振手段31の
出力周波数に比例して、昇圧手段32の電流供給能力が
増大するため、周波数が低く、かつ負荷が重い場合に、
電流が不足して正常に作動しなくなるといった不都合が
ある。
このため、発振手段31の発振周線数を予め高めに設定
し、昇圧し過ぎた場合には、昇圧しすぎた分の電圧を定
電圧手段34によって制限するようにしているが、大容
量のEEPROMを使用すると、周波数を高くした分だ
け発振手段21における消費電力が一層増えてしまうと
いった問題が生じる。
そこで本発明は、負荷の大きさあるいは出力電圧の値に
応じて昇圧能力を変化させることにより、電力の消費を
抑制するとともに、それをより少ない回路素子で実行を
図ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、第1図に示す原理図において、発振手段
1と、該発振手段1の出力を受け、外部から供給される
電源電圧を昇圧してデータの書込み用電圧を出力する昇
圧手段6と、該昇圧手段6の出力端に接続され、該昇圧
手段6により出力された書込み用電圧を分圧して複数の
出力端に出力する電圧検出手段12と、該電圧検出手段
12における複数の出力端の電圧を受け、上記昇圧手段
6から出力する書込み用電圧の上昇にともない、上記発
振手段1の発振周波数と上記昇圧手段6の電圧上昇率と
を低下するように制御する遅延手段17と、上記電圧検
出手段12の出力端のうちの1つの電圧と基準電圧とを
比較し、上記書込み用電圧が所定値に達したときに昇圧
を停止せしめる定電圧化手段11とを有する書込み回路
を具備することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置に
よって達成される。
〔作 用〕
CPU4からの書込みを指示する制御信号CNT +が
出力され且つコンパレータ14の制御信号CNT。
が書込み用の高電圧v1が所定値に達していないことを
示すとき制御信号CNTtが出力され発振手段1が発振
を開始する。
昇圧手段6は、発振手段1の出力を受け、外部電源電圧
VCCを昇圧する。昇圧された電圧V□は定電圧化手段
lO内の電圧検出手段12によって検出される。この電
圧検出手段12は、昇圧手段6から出力する電圧VPP
の上昇に併ない制御信号CNTsによって発振手段1の
発振周波数を低めて、昇圧手段6の昇圧能力を低下せし
めて電圧V□の立ち上がりをゆるやかにする。
さらに、電圧検出手段12から出力される基準電圧v1
が基準電圧v、I!より大となると、コンパレータ14
の出力CM?、により、CNTzの出力を禁止して発振
手段lの発振を停止させる。これによって電圧V□の最
大値を制限して定電圧化を図る。
〔実施例〕
(a)一実施例の説明 第2図は、本発明の一実施例を示すものであって、図中
符号lは、MO3抵抗3を介してインバータ2を直列に
奇数個接続するとともに、インバータ2最終段の出力を
、アンドゲートG、を介して初段イバータ2に帰還する
ループ発振手段で、この発振手段1の入力端には、CP
U4の指令信号CNT、を入力したアントゲ−)Gzの
出力信号CNT2によりON、OFFするスイッチ5(
MOS)ランジスタ)が取付けられていて、スイッチ5
がONした際に、アンドゲートG、の一方の入力をハイ
レベル(Hレベル)とすることにより帰還ループが形成
され、発振を開始するように構成されている。
6は、CPU4の制御信号CNT3によってオン、オフ
するMOS)ランジスタフを介して発振手段1のパルス
波を受けることにより電源電圧V ccを昇圧する昇圧
手段で、この昇圧手段6には、直列に接続された複数の
ダイオード8a・・がアノード側を電源電圧VCCに接
続して取付けられ、また、これらのダイオード8a・・
の各接続点には、発振手段1からパルス波を入力するコ
ンデンサ8bと、このパルス波をインバータ9を介して
入力するコンデンサ8cとが1つおきに交互に接続した
チャージポンプを有しており、発振手段1からパルス波
を入力した場合に、パルス波の電圧を汲上げるようにし
て昇圧しつつ直流電圧に変換し、書込電圧としてEEF
ROMセルアレイ10に出力し、CPU4の指令信号に
よりEEPROMセルアレイ10内の所定のワード線、
ビット線に電圧を印加するように構成されている。
11は、昇圧手段6からEEPROMセルアレイlOに
出力する電圧の大きさを検出し、昇圧手段6の過大な出
力電圧を制限する定電圧化手段で、電圧検出手段12と
、抵抗分圧回路により構成した基準電圧発生手段13と
、コンパレータ14とから構成されている。
上記した電圧検出手段12は、ゲートとドレインを共通
接続したNチャネルエンハンスメント・オフセット・ゲ
ートトランジスタ(高耐圧トランジスタ)Q、〜Q11
++を直列に複数接続した一種の分圧回路からなるもの
で、この電圧検出手段16のドレイン側の一端は、昇圧
手段6の出力電圧VPPを受け、また、ソース側の他端
は、Nチャネルエンハンスメント・トランジスタ1.と
、ソースとベースとを短絡したNチャネルデイプレッシ
ョン・トランジスタt2を介して接地され、さらにNチ
ャネルエンハンスメント・トランジスタt、はCPU4
からアンドゲートG、に出力するHレベルの信号CNT
 +を受けてオン、オフするように構成されている。こ
の電圧検出手段12は、一種の分圧回路であり、この様
な分圧が必要なのはコンパレータ14の基準電圧■。を
外部電源電圧V ccを基に作るためである。
また、上記したコンパレータ14は、電圧検出手段12
に接続したNチャネルデイブレジョン・トランジスタt
2にかかる電圧V□1と基準電圧発生手段13の出力電
圧v、l!とを比較し、電圧V+t1が基準電圧■。よ
りも上昇した場合に、アンドゲートG、にロウレベル(
Lレベル)に反転した信号CNT、を出力して、スイッ
チ5をオフするように構成さ°れている。なお、基準電
圧発生手段13から出力される電圧V。は、昇圧手段6
の出力電圧V□が所定値まで昇圧されたときにコンパレ
ータ14の出力CNTaが反転する様に設定されている
17は、上記した発振回路lにおけるインバータ2の第
1段目と第2段目との間に並列に接続した遅延手段で、
この遅延手段17は、MO3電界効果トランジスタ(F
ET)18+〜18、の各々にコンデンサ(MOSキャ
パシタ)191〜1911をそれぞれ直列に接続した複
数のCR回路20.〜207をさらに並列に接続して構
成したものであって、各CR回路20.〜207内の各
FETI L 〜1 B、は、電圧検出手段16の各高
耐圧トランジスタQ、〜Qa++間に接続した制御端子
T+〜Ttの制御信号CNT、が閾値を越えた際にそれ
ぞれがオンするように構成されている。
なお、符号t2、t4はNチャネルエンハンスメント・
トランジスタで、電圧検出手段12に接続したNチャネ
ルエンハスメント・トランジスタt2を制御するCPU
4の制御信号CNT 、により制御されていて、コンパ
レータ14と基準電圧発生手段13をオン、オフするも
のである。また、T−4、LSはPチャネルエンハンス
メント・トランジスタ、L6〜t、はNチャネルエンハ
ンスメント・トランジスタで、それぞれコンパレータ1
4を構成している。
さらに、Lq、tloは、基準電圧発生手段13の分圧
回路を構成するNチャネルエンハンスメント・トランジ
スタである。
次に、上述した実施例の動作について説明する。
上記した実施例において、EEFROMセルアレイ10
にデータDを書き込む場合、CPU4は書込みを指示す
る制御信号CNT、をHレベルとする。
これによって電圧安定化手段11内のトランジスタt+
、t、s、Lmがオンし、電圧検出手段12、コンパレ
ータ14、基準電圧発生手段13が作動可能な状態とな
る。
この状態において、昇圧手段6の出力電圧Vlll+は
ま−だ低電圧であり、トランジスタt、かかる電圧V□
はコンパレータ14に入力する基準電圧voよりも小さ
いため、コンパレータ14の出力制御信号CNT、はH
レベルになる。
したがって、CPU4とコンパレータ14の制御信号C
NT I、CNT、を入力するアンドゲートGtの出力
はHレベルとなり、これを受けるトランジスタ5がオン
する。
この結果アンドゲートG、の一方の入力がHとなり、発
振回路1内に(i還ループが形成されて発振が開始され
るが、昇圧手段6の出力電圧V□はまだ低レベルである
ため、電圧検出手段12の端子T、〜T7の制御電圧は
、トランジスタ18゜〜181.のいずれもオンさせる
に至らない。
この状態では、発振手段1の発振周波数は最大値となる
CPU4の制御信号CNT+がHレベルとなりトランジ
スタ7がオンすると昇圧手段6はチャージポンプ作用に
より、外部電源電圧V ccを徐々に昇圧して電圧V□
を出力する。
このため、電圧検出手段12には電圧VPPが印加され
て電流が流れ、制御信号CNT、を端子T、〜T11か
ら出力すると共にトランジスタt1のソース側から検出
電圧Vl11を出力する。
ところで、発振開始時は発振手段lの出力周波数が高い
ために昇圧手段6の電圧V、は急速に上昇する。そして
電圧V□が上昇を開始すると、まず電圧検出手段12の
端子T、の電圧がトランジスタ1B+の闇値電圧に達す
るとトランジスタ18、がオンしてMOSキャパシタ1
9.が発振手段1に接続されて発振周波数が低下する。
その結果、昇圧回路6の昇圧能力が低下して、出力電圧
V□の電圧上昇率が低下する。
昇圧回路6の出力電圧VPPが更に上昇し、電圧検出回
路12の端子T2にかかる電圧がトランジスタ183の
闇値電圧に達すると、MOSキャパシタ19.は発振回
路1に接続される。この結果、発振周波数は更に低下し
てV□の上昇率も更に下がる。
この樺にして昇圧回路6の出力電圧V□の上昇にともな
って、トランジスタ1Bt〜18.、が順次オンして発
振周波数(電圧V□の上昇率)を徐々に低下せしめるこ
とで、第3図の如きV ppの立ち上がり波形が得られ
る。
昇圧回路6の電圧v9.が更に上昇して所定値に達する
と、電圧検出手段12に接続したトランジスタt!にが
がる電圧■□が、基準電圧V@t  よりも大きくなっ
てVR,>VR,となるため、コンパレータ14からの
制御信号CN↑4がLレベルとなってアンドゲートGt
の出力CN↑、をLレベルにする。
このため、トランジスタ5がオフして、発振回路1の発
振が停止する。従って、昇圧回路6の出力電圧v1は必
要以上に高くなることな(、定電圧化される。
なお、上記した実施例は、EEFROMのチップと一体
的に形成することができるし、別部材にすることもでき
る。
(b)他の実施例 上記した実施例では、ループ回路により発振手段1を構
成したが、周波数可変発振器(VFO)21を備えたマ
イコン等においては、第4図に見られるように、このV
FO21を発振器として使用するとともに、電圧検出手
段12の出力をその制御端に接続して発振周波数を調整
するようにすることもできる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明は、高圧発生手段の出力電圧の
大きさを検出し、その大きさによって電圧上昇率を変化
させる様にしたので、発振器における余分な電力が消費
されないばかりでなく、EEFROMを破壊する書込電
圧のオーバシュートをなくすることができ、波形整形回
路を省略するとかできる。
且つ、電圧検出手段を兼用して制御信号及び、電圧検出
力両方を出力させるようにしたので回路の筒素化がはか
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の原理図、 第2図は、本発明の一実施例を示す回路図、第3図は、
本発明の一実施例によって得られる書込パルスの波形図
、 第4図は、本発明の他の実施例を示すブロック図、 第5図は、従来装置の一例を示すブロック図である。 (符号の説明) l・・・発振手段、 〜          4・・・CP U。 6・・・昇圧手段、 10・・・EEP/ROMセルアレイ、11・・・定電
圧化手段、 12・・・電圧検出手段、 13・・・基準電圧発生手段、 14・・・コンパレータ、 17・・・遅延手段、 20・・・CR回路、 21・・・周波数可変発振器。 杢′杷絹の一宸さ邑匈j1てよ、1耳→名)暦凶パルス
の瓜形母第3図 栗 4 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 発振手段(1)と、 該発振手段(1)の出力を受け、外部から供給される電
    源電圧を昇圧してデータの書込み用電圧を出力する昇圧
    手段(6)と、 該昇圧手段(6)の出力端に接続され、該昇圧手段(6
    )により出力された書込み用電圧を分圧して複数の出力
    端に出力する電圧検出手段(12)と、 該電圧検出手段(12)における複数の出力端の電圧を
    受け、上記昇圧手段(6)から出力する書込み用電圧の
    上昇にともない、上記発振手段(1)の発振周波数と上
    記昇圧手段(6)の電圧上昇率とを低下するように制御
    する遅延手段(17)と、 上記電圧検出手段(12)の出力端のうちの1つの電圧
    と基準電圧とを比較し、上記書込み用電圧が所定値に達
    したときに昇圧を停止せしめる定電圧化手段(11)と
    を有する書込み回路を具備することを特徴とする不揮発
    性半導体記憶装置。
JP62307937A 1987-12-04 1987-12-04 不揮発性半導体記憶装置 Pending JPH01149299A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04132088A (ja) * 1990-09-25 1992-05-06 Samsung Electron Co Ltd 半導体メモリ素子の高電圧発生回路
KR100312140B1 (ko) * 1997-02-27 2001-12-12 니시무로 타이죠 반도체집적회로장치및기억장치
JP2007080478A (ja) * 2005-08-19 2007-03-29 Toshiba Corp 半導体集積回路装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04132088A (ja) * 1990-09-25 1992-05-06 Samsung Electron Co Ltd 半導体メモリ素子の高電圧発生回路
KR100312140B1 (ko) * 1997-02-27 2001-12-12 니시무로 타이죠 반도체집적회로장치및기억장치
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