JPS6145497A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS6145497A
JPS6145497A JP59166386A JP16638684A JPS6145497A JP S6145497 A JPS6145497 A JP S6145497A JP 59166386 A JP59166386 A JP 59166386A JP 16638684 A JP16638684 A JP 16638684A JP S6145497 A JPS6145497 A JP S6145497A
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JP
Japan
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circuit
voltage
power supply
inverter circuit
gate
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JP59166386A
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English (en)
Inventor
Yoichi Matsuno
松野 庸一
Minoru Fukuda
実 福田
Takeshi Furuno
毅 古野
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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】 〔技術分野〕 この発明は、半導体記憶装置に関するもので、例えば、
EPROM (エレクトリカリ・プログラマブル・リー
ド・オンリー・メモリ)に利用して有効な技術に関する
ものである。
〔背景技術〕
FAMOS (フローティングゲート・アバランシェイ
ンジェクションMO5))ランジスタを記憶素子とした
EPR’OM装置が公知である(例えば、特開昭54−
152933号公頼参照)。
また、EPROM装g(D周辺回路をCMOS(相補型
MOS)回路により構成することが公知である(例えば
、l5SCCDIGEST  0FTECHNICAL
、PAPER3,頁182〜183 1982年2月1
1日参照)。
このように周辺回路がCMOS回路によって構成される
EPROM装五に・おけるワード線(又はデータ線等)
の選択回路として、第3図に示すような回路が考えられ
る。アドレスデコーダXDCRは、図示しないアトIノ
スバッファからのアドレス信号を受けてワード線選択信
号を形成する。この出力信号は、そのゲートに定常的に
電源電圧■ccが定常的に供給されたカッ)MOSFE
TQ24を介してワード線駆動回路の入力端子に供給さ
れる。このワードi泉駆動回に各は、PチャンネルMO
8FE′rQ21とNチャ7ネ)vMO5FETQ23
とにより(構成されたC M OS−rンバーク回路に
より構成される。このC,M OSインバークロ路の入
力端子と電源電圧端子Vpρとの間には、その出力信号
を受けて動作するPチャンネルM OS FETQ20
が設けられる。なお、上記電源端子Vppには、例えば
上記文献に示されたような電圧切り換え回路によって、
書き込み動作の時に書き込み用高電圧が供給され、読み
出し動作の時には比較的低い内部電源電圧Vccが供給
される。
この回路にあっては、書き込み動作の時には、上記電源
電圧端子Vpl)には約12Vのような高電圧が供給さ
れる。この状態で、アドレスデコーダXDCRIJ<’
R源電圧Vccのようなハイレベル(5■)の非選択信
号を形成すると、カッ)MOSFETQ24を介してC
MOSインパーク回路の入力端子に伝えられるので、N
チャンネルMOSFETQ23はオン状態にされる。こ
の時、アドレスデコーダXDCRの出力信号が電源電圧
Vccのようなハイレベルにされると、カットMO5F
ETQ24はオフ状態にされる。したがって、上記Nチ
ャンネルMOSFETQ24のオン状態により形成され
たワード線WのロウレベルによりPチャンネルMOSF
ETQ20はオン状態になり、CMOSインバータ回路
の入力信号を高電圧Vpl)のようなハイレベルにする
。これにより、CMOSインパーク回路を構成するPチ
ャンネルMO5FETQ21はオフ状態にされる。次に
、アドレスデコーダXDCRが回路の接地電位のような
ロウレベル(Ov)の選択信号を形成すると、カットM
OSFETQ24が再びオン状態にされ、CMOSイン
バータ回路の入力端子をロウレベルする。これによりC
MOSインバータ回路の出力は高電圧Vppのようなハ
イレベルになり、ワード線を書き込み動作に必要な高1
7ベルにするものである。
上記カットMOsFETQ24は、非選択動作のときに
低電圧系のアドレスデコーダ回路の出力と高電圧系の駆
動回路の入力とを分離させることによって、信号のレベ
ル変換動作を行うにあたりa−要にされるものであるが
、反面読み出し動作の時に次のような問題を生じさてし
まう。すなわち、読み出し動作の時には上記端子Vl)
pには内部電源電圧Vccが供給される。したがって、
アドレスデコーダXDCRの出力がロウレベルからハイ
レベルに切り換わる時、言い換えるならば、ワード線W
が選択状態から非選択状態にされる時、アドレスデコー
ダXDCRによって形成されたハイレベル(Vcc)は
、MOSFETQ24の基板効果による実質的なしきい
値電圧の増大により、ハイレベルの立ち上がりが遅くな
ってしまう。これにより、CMOSインバータ回路の切
り換えが遅(なり、ワード線の立ち下がりが遅くなって
しまうとともに比較的大きな゛ゴ通電流を発生させてし
まうという問題が生じる。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、動作の高速化を図った半導体記憶装
置を提供することにある。
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。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの揶要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、読み出し動作の時にデコーダ回路によって形
成された選択信号を駆動回路に伝えるカットMO5FE
Tの動作電圧を内部電源電圧より高く昇圧させるよ・う
にするものである。
〔実施例〕
第1図には、この発明に係る半導体記憶装置に使用され
るワード線選択回路と、内部昇圧回路の一実施例の回路
図が示されている。この実施例回路は、特に制限されな
いが、後述するようなEPP、 OMに内蔵され、例え
ば公知のCMO54i導体集積回路の製造技術によって
単結晶シリコンのような半導体基板上に上記E P R
OMとともに形成される。以下の説明において、特に説
明しない場合、MOSFET (絶縁ゲート型電界効果
トランジスタ)はNチャンネルMOSFETである。な
お、同図において、ソース・ドレイン真に直線が付加さ
れたMOSFETはPチャンネル型である(第3図も同
じ表現方法によりPチャンネルMOSFETを示してい
る)、 特に制限されないが、5.積回路は、単結晶P型シリコ
ンからなる半導体基÷反に形成される。NチャンネルM
OS F ETは、かかる半導体基板表面に形成された
ソース領域、ドレイン領域及びソース領域とドレイン領
域との間の半導体基板表面に薄い厚さのゲート絶縁膜を
介して形成されたポリシリコンからなるようなゲート電
極から構成される。PチャンネルMO5FETは、上記
半導体基板表面に形成されたN型ウェル領域に形成され
る。
これによって、半導体基板は、その上に形成された複数
のNチャンネルMOSFETの共通の基板ゲートを構成
する。N型ウェル領域は、その上に形成されたPチャン
ネルMOSFETの基板ゲートを構成する。
内部昇圧回路Vl)I)−Gは、図示しない発振回路に
よって形成されたパルス信号○SCは、第1のCMOS
インバータ回路IVIの入力に供給される。このインバ
ータ回路I■1の出力は、第2のCMOSインバータ回
路の入力に供給される。これにより、第1.第2のCM
OSインパーク回路IVIとIV2の出力端子からは互
いに相補的なパルスが形成される。上記第2のインバー
タ回路IV2の出力は、ダイオード形態のMOSFET
Qllを介してキャパシタC1の一方の電極に供給され
る。上記第1のインバータ回路IVIの出力は、一方に
おいて上記キャパシタC1の他方の電極に供給される。
上記キャパシタC1によって形成された昇圧電圧はダイ
オード形態のMOSFETQ12を介してキャパシタC
2の一方のitiに供給される。上記第2のインバータ
回路IV2の出力は、他方において上記キャパシタC2
の他方の電極に供給される。このキャパシタC2により
形成された昇圧電圧はダイオード形態のMOSFETQ
13を介してキャパシタC3の一方の電極である昇圧電
圧端子vppに供給される。このキャパシタC3の他方
の電極は回路の接地電位点に結合されている。
この実施例の昇圧回路の動作の概略ば久の埋っである。
インバータ回路IV2の出力がハイレベル(Vcc)の
時、インバータ回路IVIの出力はロウレベル(Ov)
になり、キャパシタC1に上記ハイレベルのチャージア
ンプ動作が行われる。
次に、上記インパーク回路IV2.IVIの出力が反転
した時に、プートストラップ作用にまってキャパシタC
1の一方の電極が昇圧され、キャパシタC2に伝えられ
る。このキャパシタC2の電圧は、上記・「ンバータ回
路IV2がハイレベルの時にブートストラップ作用によ
ってさらに昇圧されキャパシタC3に伝えられろうこの
ような動作の繰り返しによって、キャパシタC3には電
源電圧Vccの約3倍の昇圧された電圧vppにされる
なお、厳密には上記ダイオード形態のMOSFETQI
I−Q13におけるしきい値電圧骨がレベルIn失とし
て現れるものである。
このようにして形成された昇圧電圧Vpl)は、書き込
み用高電圧とし7で、次の選択回路の動作電圧として供
給される。なお、選択回路は、書き込み動作の時(こ上
記高電圧Vppが供給され、読み出し動作の時には内部
電源電圧Vccが供給される。このような電圧切り換え
回路としては、例えば上記文献に示さり、たような回路
を利用できる。この実施例では、上記電圧切り撓え回路
を省略して示している。
単位の選択回路は、特に制限されないが、アドレス信号
を受けるノア(NOR)ゲート回路Gと、このゲート回
路Gの選択信号に従ってワード線の駆動信号を形成する
駆動回路によって構成される。
この実施例では、上記ゲート回路Gによって形成された
ワード線の選択/非選択信号は、伝送ゲー)MOSFE
TQI 6を介してPチャンネルMOSFETQ17と
NチャンネルMO5FETQI8とで構成されたCMO
Sインバータ回路の入力に供給される。このCMOSイ
ンバータ回路の出力端子は、メモリアレイM−ARYの
1つのワード線Wに結合される。
この実施例では、特に制限されないが、書き込み動作時
における昇圧電圧VpI)のレベル低下を防止するため
、上記CMOSインバータ回路の電源電圧側のPチャン
ネルMOSFETQI 7には、Pチャンネル型の容量
カットMOSFETQI 5を介して上記電源電圧端子
Vppに接続される。上記CMOSインバータ回路の入
力端子は、PチャンネルMOSFETQI 4を介して
上記電源電圧端子vppに接続される。このPチャンネ
ルMOSFETQ14のゲートは、上記MOSFETQ
I5とQl7との接続点に結合される。PチャンネルM
OSFETQ15のゲートは、CMOSインバータ回路
の入力端子と結合される。なお、メモリアレイM−AR
Yについては後に詳述する。
この実施例では、読み出し動作時の動作の高速化を図る
ため、上記伝送ゲー)MOS F ETQ 16のゲー
トには、読み出し動作の時には電源電圧VccよりMO
SFETQI 6の実質的なしきい値電圧67分だけ高
くされた電圧Vcc+Δ■が選択的に供給される。この
ような昇圧電圧Vcc+ΔVは、上記昇圧回路Vpp−
Gと類似の回路を利用することができる。例えば、上記
昇圧回路vpp−cにおけるキャパシタC2の他方の電
極を回路の接地電位にして、ダイオード形態のMOSF
ETQllと結合される一方の電極に現れる昇圧電圧を
利用することができるものである。
この実施例回路の選択回路の動作を次に説明する。読み
出し動作においては、上記電圧端子vppには、内部電
源電圧Vccのような低い電圧が供給される。また、伝
送ゲートMO5FETQI 6のゲートには、上述のよ
うに昇圧された電圧Vcc+Δ■が供給される。
この状態において、アドレスデコーダXDCRを構成す
るゲート回路Gが回路の接地電位のようなロウレベル(
Ov)の選択信号を形成すると、P チー1− ンネル
MOSFETQ15.Ql 7はオン状態になり、Nチ
中ンネルMOSFETQI 8はオフ状態にされる。こ
れによりワード線Wは、上記MOSFETQ15.Q1
7を介してチャージアンプされ、ハイレベルの選択状態
にされる。この時、PチャンネルMo S F ETQ
 14は、上記MOSFETQI 5のオン状態により
ゲートに上記電圧Vccのようなハイレベルが供給され
るのでオフ状態にされる。
次に、アドレスデコーダXDCRを構成するゲート回路
Gが回路の電源電圧Vccのようなハイレベル(5■)
の非選択信号を形成すると、上記伝送ゲートMOSFE
TQI 6のゲート電圧は、上記のように昇圧された電
圧Vcc+ΔVになっているため、上記ハイレベルの非
選択信号はレベル損失なく高速に立ち上がる。これによ
り、NチャンネルMOSFETQI 8は、比鮫的大き
なゲート電圧によってオン状態にされるので、上記選択
されたワード線Wのハイレベルを高速に引き抜(ことが
できるととも、PチャンネルMOSFETQ15、Ql
7のゲートには、上記電源電圧VCCのようなハイレベ
ルが供給されることによって、高速にオフ状態に切り換
えられる。これによって、選択状態のワード線Wを高速
に非選択状態に切り換えることができる。
なお、書き込み動作においては、上記昇圧回路Vpp−
Gによって形成された高電圧VpIl+により、選択回
路は動作状態にされる。アドレスデコーダXDCI’?
を構成するゲート回路Gが電源電圧Vccのようなハイ
レベル(5V)の非選択信号を形成すると、上記の読み
出し動作とは異なり、電源電圧Vccのような電圧の供
給によってオン状態にされている伝送ゲートMOSFE
TQI 6を通して上記ハイレベルが伝えられるので、
CMOSインバータ回路のNチャンネルMOSFETQ
I 8はオン状態にされる。この時、上記ゲート回路G
の出力信号が電源電圧Vccのようなハイレベルに到達
すると、MO5FETQI 6はそのソース、ゲート間
が同電位にされるためオフ状態にされる。
一方、上記のようなハイレベルによっては未だオン状?
、(Vppより低いレベルであるため)のままとされた
PチャンネルMOSFETQI 7によって、Pチャン
ネルMOSFETQI 4のゲート電圧は上記MOSF
ETQ1 Bのオン状態によりロウレベルにされる。こ
れにより、PチャンネルMO5FETQ14はオン状態
となり、高電圧vppヲCM OSインバータ回路の入
力に伝えるので、上記PチャンネルMOSFETQ15
.Q17はオフ状態にされる。したがって、ワード線W
はロウレベルの非選択状態にされる。
次に、アドレスデコーダXDCRを構成するゲート回路
Gが回路の接地電位のようなロウレベル(0■)の選択
信号を形成すると、上記伝送ゲートMOSFETQI 
6は再びオン状態にされ、CMOSインバータ回路の入
力をロウレベルに引き抜く。これによりPチャンネルM
OSFETQI5、Q17はオン状態に、Nチャンネル
MOSFETQ18はオフ状態にされる。したがって、
ワード線Wを高電圧レベルにチャージアップする。
このとき、MO5FETQI 5とQ17との接続点の
電位は、微少な寄生容量しか有さないから、高速に高電
圧vppのような電圧にされる。これにより、Pチャン
ネルMOSFETQI 4は直ちにオフ状態にされる。
これによって、MOSFETQ14とアドレスデコーダ
XDCRを構成するゲート回路Gとの間での貫通電流の
発生を実質的に防止することができ、電流供給能力の小
さな昇圧回路Vp9−Gによって形成された昇圧電圧V
J)Pのレベル低下をa減させることができる。
第2図には、この発明が適用されるEPROMのメモリ
アレイ部の一実施例の回路図が示されている。この実施
例EFROM装置は、図示しない外部端子から供給され
るX、Yアドレス信号を受けるアドレスバッファを通し
て形成された相補アドレス信号がアドレスデコーダDC
Hに供給される。同図では、アドレスバッファとアドレ
スデコーダとが同じ回路ブロックXADB−DCR,Y
ADB −DCRとしてそれぞれ示されている。上記ア
ドレスバッファXADB、YADBは、外部   (端
子から供給されたアドレス信号と同相の内部ア   (
ドレス信し・と逆相のアドレス信号とからなる相補  
 (アドレス信号を形成する。アドレスデコーダDC(
R(X)は、その相補アドレス信号に従ったメモ   
1リアレイM−ARYのワード線Wの選択信号を形  
 I成する。アドレスデコーダDCR(Y)は、その相
補アドレス信号に従ったメモリアレイM−AR(Yのデ
ータ線りの選択信号を形成する。
上記メモリアレイM −A RYは、その代表とし  
 −て示されている複数のFAMOSI−ランジスタ(
不揮発性メモリ素子・・M OS F E T Q 1
〜Q6    E)と、ワード線Wl、W2及びデータ
線D1〜D   −nとにより構成されている。上記メ
モリアレイM   (−ARYにおいて、同じ行に配置
されたFAMOSトランジスタQ1〜Q3  (Q4〜
Q6)のコントロールゲートは、それぞれ対応するワー
ド線W1  (W2)に接続され、同じ列に配置された
FAMOSトランジスタQl、Q4〜Q3.Q6のドレ
イ′ンは、それぞれ対応するデータ線D1〜Dnシこ!
R続されている。上記FAMOSトランジスタD共通ソ
ース線C3は、特に制限されないが、内78 pi:込
み信号weを受けるディプレッション型M)SFETQ
IQを介して接地されている。上記蚤デーク線1〕1〜
Dnは、上記アドレスデコーダ)CR(Y)によって形
成された選択信号を受け5カラム(列)選択スイッチM
OSFETQ7〜19を介して、共通データ線CDに接
続される。
上記共通データ線CDは、一方において外部端r−I1
0から入力される書込み信号を受ける書込4用のデータ
人カバソファDIBの出力端子に検光される。上記共通
データ線CDは、他方においごセンスアンプS Aを含
むデータ出力バッファD)Bの入力端子に接続される。
このデータ出力バソファDOBの出力端子は、上記外部
端子110に接続される。
制御回路C0NTは、外部端子から供給されたプログラ
ム信号PGM、アウトプットイネーブル部回路の動作に
必要な制御信号を形成する。なお、プログラム信号PG
Mがロウレベルにされると、書き込み動作モードにされ
、内部昇圧回路Vl)P−Gによって形成された上記高
電圧vppは、制御回路C0NTに含まれる電圧切り換
え回路を介して上記アドレスデコーダXDCR,YDC
R及びデータ入力バッファDIBに供給される。また、
上記551図の伝送ゲートMO5FETQI 6のゲー
トには電源電圧Vccのようなレベルの電圧が供給され
る。一方、プログラム信号PGMがハイレベルにされる
と、読み出しモードにされ、上記電圧切り換え回路によ
って上記アドレスデコーダXDCR,YDCR及びデー
タ人カバ・・IファDIBには内部電源電圧vccが供
給され、上記伝送ゲートMOSFETQI 6のゲート
には上記昇圧された電圧Vcc+ΔVが供給される。
〔効 果〕
書き込み動作の時に駆動回路を構成するCMOSインバ
ータ回路のPチャンネルMOS F ETをオフ状態に
するためのカットMOSFETのゲートを読み出し動作
の時には昇圧された電圧によって動作させることにより
、読み出し動作時のCMOSインバータ回路の駆動電圧
をレベル損失なく伝えることができる。これにより、そ
の入力レベルの立ち上がり(非選択信号)が速くできる
ため、動作の高速化を達成することができるという効果
が得られる。
以上本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
を通説しない範囲で填々変更可能であることはいうまで
もない。[ff1Jえば、第1ズの実施例において、書
き込み動作の高速化を達成するためのPチャンネルMO
5FETQ15は省略するものであってもよい。この場
合、PチャンネルMOSFETQI 4のゲートは、ワ
ード線W側に結合されものである。また、書き込み電圧
VPI)は、外部端子から供給するものであってもよい
さらに、伝送ゲートMO5FETQI 6ば、そのゲー
トにデコード出力を供給することにより、制御するもの
であってもよい。この場合には、そのデコード出力を形
成するアドレスデコーダのブートストラップ回路を設け
て上記のような昇圧電圧を形成すれば良い。
また、メモリアレイM−ARYや他の周辺回路は、桓々
の実施形態を採ることができるものである。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明をその背景となった技術
分野であるEPROMに通用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、比較的高い電圧に
より書込みを行う、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)を記憶素子と
する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・)′モリ)のような
半導体記憶装置に広く利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示す回路図、第2図は
、この発明が適用されるEPROMの一実施例を示す回
路図、 第3図は、この発明に先立って考えられる選択回路の一
例を示す回路図である。 XADB−DCR,YADB−DCR・・アドレスバッ
ファ・アドレスデコーダ、M−ARY・・メモリアレイ
、SA・・センスアンプ、DIB・・データ入力バッフ
ァ、DOB・・データ出力バッファ、MA・・メインア
ンプ、C0NT・・制御回路、Vpp−c・・内部昇圧
回路、G・・ノアゲート回路、IVI、rV2−・CM
OSインバータ回路

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、書き込み用高電圧と内部電源電圧とが選択的に供給
    されることによって動作状態にされるCMOSインバー
    タ回路と、その読み出し動作の時に上記内部電源電圧が
    昇圧された電圧を受けて動作し、選択信号を上記CMO
    Sインバータ回路の入力に伝える伝送ゲートMOSFE
    Tと、上記CMOSインバータ回路の入力端子とその電
    源端子との間に設けられ、上記CMOSインバータ回路
    の出力信号に基づいて形成された電圧信号によって制御
    され、上記CMOS回路の電源電圧側のMOSFETと
    同一導電型のMOSFETQ14とを含むことを特徴と
    する半導体記憶装置。 2、上記CMOSインバータ回路の電源電圧側MOSF
    ETと上記電源電圧端子との間には、上記電源電圧側M
    OSFETと同一導電型とされ、CMOSインバータ回
    路の入力信号がゲートに供給されたMOSFETQ15
    が設けられ、このMOSFETQ15のドレイン側から
    上記MOSFETQ14のゲートに供給する制御信号を
    形成するものとしたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の半導体記憶装置。 3、上記CMOSインバータ回路は、少なくとも電気的
    な書き込みが行われるメモリセルで構成されたメモリア
    レイのワード線及びデータ線の駆動信号を形成するもの
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1又は第2項
    記載の半導体記憶装置。
JP59166386A 1984-08-10 1984-08-10 半導体記憶装置 Pending JPS6145497A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6361497A (ja) * 1986-08-25 1988-03-17 テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド ポンプ式通過ゲ−トを備えた高速高電圧デコ−ダ
EP0811980A3 (en) * 1996-06-07 1999-06-09 Ramtron International Corporation Low voltage bootstrapping circuit

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