JPH02209763A - 昇圧回路 - Google Patents

昇圧回路

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JPH02209763A
JPH02209763A JP63229402A JP22940288A JPH02209763A JP H02209763 A JPH02209763 A JP H02209763A JP 63229402 A JP63229402 A JP 63229402A JP 22940288 A JP22940288 A JP 22940288A JP H02209763 A JPH02209763 A JP H02209763A
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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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、昇圧回路に関わり、主としてFAMOS  
(Floating  gate  avalanch
e  1njection  NO3)トランジスタを
セルとして有する半導体不揮発性メモリの駆動に用いら
れる昇圧回路に関する。
(従来の技術) FAMO3)ランジスタをセルとするEFROMや一括
消去型EEFROM等では、書き込みつまりセルのフロ
ーティングゲートに電子を注入するために、プログラム
電位Vppと呼ばれる高電位が与えられる。
第4図にそのようなEPROMの書き込み時の等価回路
例を示す。プログラム電位VpI)は図に示すようにN
チャネルトランジスタN、、N2を介してセルトランジ
スタN3のドレインに印加される。ここに、トランジス
タN1は書き込みトランジスタ、トランジスタN2は選
択トランジスタと呼ばれる。
第5図に示すように、セルトランジスタN3のドレイン
Dに高電位が印加されかつコントロールゲートCGにプ
ログラム電位VPPが印加されると、アバランシェ注入
により電子がフローティングゲートFGに注入される。
電子が注入されたセルはその閾値電圧VTRが上昇し、
書き込みがなされたことになる。一方、電子が注入され
ないセルは閾値電圧V。Hが変化せず、この閾値電圧の
相違により“0”1″のプログラムが行なわれる。
第6図はセルのゲートへのプログラム電圧印加時間に対
する閾値電圧”THの立ち上り特性を示している。ここ
で、ドレインの電位をパラメータにとり、これを高める
に従って閾値の立ち上がり特性が曲線C→b−Paのよ
うに変化する様子が示されている。従って、ドレインの
電位と書き込み時間T (所定の閾値VTIIOになる
までの時間)にW は相関がある。即ち、書き込み時間T3wを早くしたけ
ればドレインの電位は高い方が好ましい。
そのために、先程第4図に示したように、書き込みはN
チャネルトランジスタN、、N2を介してなされるので
、それらのゲート制御電位■、。をプログラム電位■P
Pより高い電位にして、これらNチャネルトランジスタ
Nl、N2での電圧降下を防ぐことが行なわれている。
そこで、ゲート制御電位■PGの高電位を得るために昇
圧回路が用いられている。そのような技術は例えばJ、
PATHAK他、“A l9−ns 250mW CM
O9Erasable ProgrammableLo
gic Device、 ” IEEE JOURNA
L OF 5OLID−3TATECII?CUITS
、 VOL、5C−21,NO,5,0CTOBER,
198Bに開示されている。
第7図に従来の昇圧回路の一例を、第8図にその等価回
路を示す。ここで、NチャネルMOSトランジスタN6
.N7は第5図に示すように等価的にτよダイオードの
働きをしており、逆流を阻止して昇圧された電圧を保持
するためのものである。
この昇圧回路においてその昇圧開始時の出力電位(初期
電位) Vou’r (0)は、第7図かられかるよう
に、 vOUT (0)”=VPP ’ ”Tl1N4  ’
TllN6  ’TtlN7・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(1)V  :トランジスタN4の
閾値電圧 llN4 V  :トランジスタN6の閾値電圧 IING ■  ・トランジスタN7の閾値電圧 TllN7゜ となり、プログラム電位VPPに対してかなり低い電位
となっている。例えばVPP−12,5V、vT11N
1′+VT11N3”TllN4′4′2’  5vと
すると・VoUT(0)−12,5−2,5X3−5V
となってしまう。また、B点の初期電位VB(0)は、 V  (0,)−V  −V    −V     −
−−−・−−−−(2)B        PP   
 THN4   7HNBとなる。
その後、クロックが昇圧用容量Cに供給されると、B点
の電位はクロックの電位性(例えば、クロックがVPP
系の場合ならばVPP分)昇圧され、トランジスタN 
を介して(VTIIN7だけ電圧降下して)出力VoU
Tに現われる。それによりトランジスタN5での電圧降
下がなくなり、A点にプロダラム電位vPPがそのまま
現われ、B点の電位VBは・ VB −”PP  ’TIINB   −−゛−−−1
3)となる。それがさらにクロック電位分(例えばv1
4分)昇圧されトランジスタN7の閾値電圧V  分電
圧降下して出力V。5.に現われる。従T)IN7 って、最終的に出力電位V。、Tは最大でV  譚v−
v   十v    −vOLIT    PP   
 THN6    CLOCK    TllN7・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
■CLOCK ’クロックの電位(例えばvPP)とな
る。
なお、実際には、第9図に示すように、さらに出力点に
リミッタ用のトランジスタN8を設けて出力電位をV、
P十α(αは所望の昇圧値)程度に抑えている。また、
非プログラム時にはD(デプレション)タイプトランジ
スタN9を介して読み出し用の通常のドレイン電位vD
Dを出力点に供給して読み出し動作に備えている。
(発明が解決しようとする課題) このような従来の昇圧回路における問題は、出力電位の
初期値V。UTが(1)式で与えられるようにプログラ
ム電位■PPに対して低いことである。
これによる不具合は主としてこの昇圧回路の負荷が大き
い場合に生じる。即ち、負荷が大きい場合には昇圧効率
が悪いため、上述したような出力VOUTの立ち上りに
時間を要してしまう。そのため、かえって書き込み時間
”pwの悪化を招いてしまうことがある。
従って本発明の目的は、出力電位の初期値が比較的高く
立ち上り特性が良好なため、負荷が大きくても書き込み
時間の悪化を招くことがない昇圧回路を提供することに
ある。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明に係る昇圧回路は、出力点に負荷が接続された昇
圧部を有し、この昇圧部は出力電位を電源の電位より低
い所定電位から電源電位より高い所望電位へと昇圧する
機能を持つ昇圧回路において、電源と昇圧部の出力点と
の間に接続され、昇圧部の昇圧動作開始と共にターンオ
ンして、電源電位を昇圧部の出力点に伝え、所定時間後
にターンオフする初期電位設定用スイッチ手段を有する
ことを特徴とするものである。
(作 用) 昇圧部の昇圧開始と共に、初期電位設定用スイッチ手段
がターンオンし、電源電位が昇圧部の出力点に伝えられ
る。これにより、出力電位は電源電位から初期電位設定
用スイッチ手段の電圧降下分だけ差引いた比較的高い電
位に初期設定される。
この比較的高い初期設定電位にまで昇圧部自身の出力電
位が立ち上がるまでは、初期電位設定用スイッチ手段を
介して電源からの出力が負荷に供給される。そのため、
昇圧部に加わる負荷は軽減され、昇圧部は速やかに出力
を立ち上げることができる。所定時間後、昇圧部の出力
がある程度立ち上がると、初期電位設定用スイッチ手段
はターンオフし、その後は昇圧部が負荷に出力を供給す
る。
このターンオフにより、昇圧部の出力が電源電位以上に
まで立ち上がった後に、昇圧部から電源への電流の逆流
が阻止され、昇圧特性の悪化が防止される。
(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。
第1図に示すように、本発明に係る昇圧回路の一実施例
は、第9図に示した従来の昇圧回路と同構成の昇圧部1
を有すると共に、この昇圧部1の出力点とプログラム電
位VlP系の電源との間にソース・ドレインが接続され
たE(エンハンスメント)タイプNチャネルMOSトラ
ンジスタN1oを有している。このトランジスタNIo
は、ゲートに昇圧開始信号(Vl、系)が与えられ、こ
の昇圧開始信号の入力によりターンオンして昇圧部lの
出力電位■。U、を初期電位に設定する機能を有する。
昇圧部1は、ゲートへの昇圧開始信号の入力によりター
ンオンして、ドレインに与えられているプログラム電位
v、Pをソース側へ出力する昇圧開始用スイッチ手段と
してのNチャネルトランジスタN と、このトランジス
タN4のソースにアノ−ドが接続された第1のダイオー
ド手段としてのNチャネルトランジスタN6と、この第
1のダイオード手段のカソードに一端が接続され、他端
に加えられるクロック(Vpp系またはVDD系)の7
に位を前記第1のダイオード手段N6のカソード電位に
加算する昇圧用容量Cと、前記第1のダイオード手段N
6のカソードにアノードが接続され、かつカソードがこ
の昇圧部1の出力点をなしている第2のダイオード手段
としてのNチャネルトランジスタN7とを有している。
ここで、第1のダイオード手段N6は、昇圧が行なわれ
たカソード側から電位の低いアノード側への電流の逆流
を防止して昇圧されたカソード電位を保持するためのも
のであり、また第2のダイオード手段N7は、クロック
が立下がった時にカソード側からアノード側への電流の
逆流を防止して昇圧された出力電位VoUTを保持する
ためのものである。また、この昇圧部1は、第1のスイ
ッチ手段N4と並列に設けられ、出力電位V。Ulがゲ
ートに与えられるNチャネルトランジスタN5を有する
。このトランジスタN は、プログラム電位V、Pより
も高電位に昇圧された出力電位V。、Tがゲートに加え
られることにより、ドレイン側のプログラム電位■、P
を電圧降下を与えずにそのままソース側へ出力して第1
のスイッチ手段での電圧降下を無くし、この昇圧回路1
の昇圧特性をより高めるという機能を有する。さらに、
この昇圧部1には、昇圧された出力電位V。UTを所望
の電位V1.十αに規制して最終的に出力するリミッタ
としてのNチャネルトランジスタN8が設けられている
。なお、トランジスタN5.N8を設けるか否か、およ
びクロックをvPP系とするかVDD系とするかは、最
終的な出力電位V1.+αの昇圧部αをどの程度の値に
するかによって決められる。また、この昇圧部1には、
読み出し用のドレイン電位VDDを供給するためのDタ
イプNチャネルトランジスタN9も設けられている。こ
のトランジスタN9は、昇圧開始信号の反転信号がゲー
トに加えられて、非プログラム時にターンオンするよう
になっている。
以上のような構成において、昇圧開始信号が人力される
と、初期電位設定用トランジスタN1oがターンオンす
るため、出力電位V。U、は直ちに次の初期電位V。u
’r (0)に設定される。
■(0”’=vPP  ’THNLO’・・・・・・・
・・・・(5)UT v   :トランジスタ2段分の閾値電圧T)INIO そのため、第2図の曲線dに示すように、出力電位V 
 は電位v −■   から立上がりを開OUT   
  PP   THNIO始できる。この立上がりのプ
ロセスは、従来技術の項で説明した従来回路のそれとほ
ぼ同様である。
しかし、曲線eで示される従来回路の立上がり特性では
、既に説明したように初期電位VP。
VTIIN4−VTllNB−VTIIN7カ゛ら立上
刃6りを1明始するから、本実施例の方がトランジスタ
2段分の閾値電圧V Tll X 2分だけ高い初期電
位から立上がりを開始できる。例えば、従来技術の項で
検討した時と同様に、プログラム電圧VP、−12,5
V、各トランジスタの閾値電圧V、114−2. 5V
とすると、実施例による初期電位V。ur (0)は、
vOUT (o) −12,5V  2.5V=10V
となり、従来例のV。U、(0)−5Vに対してかなり
高い初期電位を与えることができる。
さらに、従来例では前述のように始めから昇圧部1が出
力の負荷を駆動しなければならないため、昇圧効率が悪
く出力の曲線eのように立ち上がりが緩慢である。これ
に対し本実施例では、初期電位設定トランジスタN10
がオンになっている間はこのトランジスタN10により
負荷が駆動されるため、昇圧部1は負荷を駆動する必要
がなく、従って昇圧効率が良く曲線dのように立ち上が
りが急峻である。
これらの点から、本実施例によれば、従来例に比較して
極めて短時間に出力電位V。UTを所望の電位まで昇圧
することができる。
なお、本実施例において、出力電位V。UTが初期電位
V −■   にまで立上がると、初期型PP   T
llNl0 位設定用トランジスタN1oはゲート・ソース間電圧が
閾値電圧V   に達するため、自動的に夕llNl0 一ンオフし、以後は昇圧部1によって出力電位が供給さ
れ昇圧動作がなされる。このターンオフにより、電流電
圧V 以上に昇圧された出力点からpp トランジスタN1oを通して電源に電流が逆流して昇圧
部1に余計な負荷がかかり昇圧特性が悪化することが防
止される。
第3図に本発明の他の実施例を示す。この実施例の第1
図の実施例との相違は、初期電位設定用トランジスタと
してDタイプNチャネルトランジスタN11を用い、そ
のゲートに、昇圧開始信号の立ち上がりにより一定時間
幅のパルスを生成する立ち上がりパルス生成回路2の出
力パルス(Vpp系)を加えるようにした点である。
この実施例の利点は、出力電位の初期値VoUT(0)
が第1図の実施例よりもさらに高い電位に設定できる点
である。即ち、初期電位設定用トランジスタN11にD
タイプのものを用いているため、このトランジスタN1
1での電圧降下かなく、従ってドレン側の電源電位■P
Pがそのままソース側の出力点に伝えられて初期電位■
。、□(0)として現れる。従って、第2図の曲線【に
示すように、より迅速な出力電位■。、工の立ち上がり
特性が得られる。
この場合、出力電位V  が電源電位V1.に達UT しても、トランジスタN11はDタイプであるために自
動的にターンオフしない。そこで、立ち上がりパルス生
成回路2のパルス幅を一定時間に規制して、出力電位V
。U、が電流電位vppに達した時点でトランジスタN
ILを強制的にターンオフさせるようにしている。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、昇圧開始と共にタ
ーンオンするスイッチ手段を介して所定の電源電位を昇
圧部の出力に伝えるように構成しているので、出力電位
の初期値として従来より高い電位が得られると共に、上
記スイッチ手段を通して負荷に駆動電力を供給できるた
め、昇圧部の負荷が軽減され昇圧を急峻に行なうことが
でき、従って昇圧特性が飛躍的に改善される。しかも、
このような顕著な効果を得るために付加された素子数は
小数であるから、集積回路内で広いパターン面積を占有
してしまい小型化の障害となるという虞れはない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図は本発明の
実施例の昇圧特性を従来例のそれと比較して示す図、第
3図は本発明の他の実施例の回路図、第4図はE P 
ROFvlの書き込み時の等価回路、第5図はEPRO
Mセルの書き込み原理図、第6図はEPROMセルの書
き込み特性図、第7図は従来の昇圧回路の一例の回路図
、第8図は第7図の等価回路、第9図は第7図の従来回
路を付加回路と共に示した回路図である。 1・・・昇圧部、2・・・立ち上がりパルス生成回路、
N10” l□・・・初期電位設定用スイッチ手段とし
てのNチャネルMOSトランジスタ、N4・・・昇圧開
始用スイッチ手段としてのNチャネルMOSトランジス
タ、N6.N7・・・ダイオード手段としてのNチャネ
ルMO3)ランジスタ、C・・・昇圧用容量。 出願人代理人  佐  藤  −雄 第6図 第3図 pp PP 第7図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、出力点に負荷が接続された昇圧部を有し、この昇圧
    部は出力電位を電源の電位より低い所定電位から電源電
    位より高い所望電位へと昇圧する機能を持つ昇圧回路に
    おいて、 前記電源と前記昇圧部の出力点との間に接続され、前記
    昇圧部の昇圧動作開始と共にターンオンして、前記電源
    電位を前記昇圧部の出力点に伝え、所定時間後にターン
    オフする初期電位設定用スイッチ手段を有することを特
    徴とする昇圧回路。 2、前記昇圧部は、前記電源に一端が接続された昇圧開
    始用スイッチ手段と、このスイッチ手段の他端にアノー
    ドが接続された第1のダイオード手段と、この第1のダ
    イオード手段のカソードに一端が接続され、他端に加え
    られる電位を前記カソードの電位に加算する昇圧用容量
    と、前記第1のダイオード手段のカソードにアノードが
    接続され、かつカソードが前記昇圧部の出力点をなして
    いる第2のダイオード手段を有することを特徴とする請
    求項1記載の昇圧回路。 3、前記初期電位設定用スイッチ手段は、前記電源と前
    記出力点間にソース・ドレインが接続されたエンハンス
    メントタイプのNチャネルMOSトランジスタであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の昇圧回路。 4、前記初期電位設定用スイッチ手段は、前記電源と前
    記出力点間にソース・ドレインが接続されたデプレショ
    ンタイプのNチャネルMOSトランジスタであり、この
    トランジスタは昇圧部の昇圧開始から前記所定時間のみ
    オン状態となるようゲートに制御信号が加えられること
    を特徴とする請求項1記載の昇圧回路。
JP22940288A 1988-09-13 1988-09-13 昇圧回路 Expired - Lifetime JPH077912B2 (ja)

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