JP2017054574A - 電圧発生回路及び半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態の電圧発生回路は、外部電源VCCを調整して電圧VSUPを出力する調整回路と、制御電圧VRE2に応じて、電圧VSUPを転送あるいは遮断するpMOSトランジスタQP1と、電圧VSUPを昇圧する昇圧回路CP1と、制御電圧VRE2に応じて、外部電源VCCを転送あるいは遮断するpMOSトランジスタQP2と、外部電源VCCを昇圧する昇圧回路CP2と、昇圧回路CP1,CP2から出力される出力電圧VOUTと参照電圧VREF2とを比較し、比較結果に基づいて制御電圧VRE2を出力するレギュレータRE2とを備える。
【選択図】図2
Description
第1実施形態の電圧発生回路を備えた半導体記憶装置について説明する。
図1を用いて、第1実施形態における半導体記憶装置の全体構成を説明する。
図示するように、NAND型フラッシュメモリ100は、コア部110及び周辺回路120を備えている。
次に、NAND型フラッシュメモリ100が備える電圧発生回路122の構成について説明する。
図2を用いて、電圧発生回路122の回路構成を説明する。
電圧発生回路122は、レギュレータ(または誤差増幅器)RE1,RE2、昇圧回路CP1,CP2、nチャネルMOS電界効果トランジスタ(以下、nMOSトランジスタ)QN1、pチャネルMOS電界効果トランジスタ(以下、pMOSトランジスタ)QP1,QP2、及び抵抗R1,R2を有する。なお、nMOSトランジスタQN1は、ディプレッション型のトランジスタである。
昇圧回路CP1(またはCP2)は、nMOSトランジスタQN11,QN12,・・・,QN16、キャパシタC1,C2,・・・,C4、及びバッファBU1,BU2を有する。バッファBU1,BU2の電源端子には、電圧VSUP1(またはVSUP2)が供給されている。バッファBU1の入力端子にはクロック信号CLKが供給され、バッファBU2の入力端子にはクロック信号CLKnが供給されている。キャパシタC3の一端にはクロック信号CLKgが供給され、キャパシタC4の一端にはクロック信号CLKgnが供給されている。
図2、図4、図5及び図6を用いて、電圧発生回路122の動作を説明する。
以下に動作例として、外部電源VCCが2.5Vの場合と、外部電源VCCが3.7Vの場合を述べる。ここでは、pMOSトランジスタQP1,QP2のしきい値電圧は0.7Vであると仮定する。
(1)外部電源VCCが2.5Vの場合
外部電源VCC(2.5V)は、pMOSトランジスタQP2のソースに入力される。pMOSトランジスタQP2は、ゲートに供給されている制御電圧VRE2に応じて、オフ状態とオン状態との間を移行し、その状態に応じてドレインから外部電源VCCを昇圧回路CP2に供給する。pMOSトランジスタQP2は、制御電圧VRE2が“VCC−Vth”(1.8V)以下のときオン状態となり、1.8Vより高いときオフ状態となる。制御電圧VRE2が出力される動作は後述する。
(2)外部電源VCCが3.7Vの場合
外部電源VCC(3.7V)は、pMOSトランジスタQP2のソースに入力される。pMOSトランジスタQP2は、図5(b)に示すように、例えばゲートに供給されている制御電圧VRE2が3.0Vであるため、オン状態である。このため、pMOSトランジスタQP2は、ソースに入力された外部電源VCCを、電圧VSUP2として昇圧回路CP2に供給する。昇圧回路CP2は、電圧VSUP2を昇圧して電圧VOUT2を出力する。
第1実施形態に示した昇圧回路CP1,CP2に、図3の回路を複数段有する昇圧回路を用いてもよい。また、昇圧回路CP1とCP2に、図3の回路を異なる段数有する昇圧回路を用いてもよい。ここでは変形例として、昇圧回路CP1に、図3の回路を2段にした昇圧回路を用いた例を示す。以下に、第1実施形態と異なる点について説明する。
図7を用いて、変形例の電圧発生回路の構成について説明する。変形例の電圧発生回路は昇圧回路CP1aを備える。昇圧回路CP1aは、図3に示した回路を2段接続したものである。この昇圧回路CP1aは、入力される電圧VSUP1を3倍に昇圧して電圧VOUT1(=VSUP1×3)を出力する。昇圧回路CP2は、第1実施形態と同様に、入力される電圧VSUP2を2倍に昇圧して電圧VOUT2(=VSUP2×2)を出力する。
第1実施形態によれば、外部電源の変動に応じて昇圧回路の動作数を変更することができ、昇圧動作時のピーク電流及び消費電力の削減が可能な電圧発生回路を備えた半導体記憶装置を提供できる。
第2実施形態では、昇圧回路への電圧供給を制御するトランジスタとして、しきい値電圧の異なる複数のトランジスタを備える。以下に、第1実施形態と異なる点について説明する。
[2−1−1]回路構成
図10を用いて、第2実施形態の電圧発生回路の構成について説明する。
図11を用いて、第2実施形態の電圧発生回路の動作を説明する。
(1)外部電源VCCが3.7V以下で3.3Vより高い場合
外部電源VCCが3.7V以下で3.3Vより高い場合、以下のように動作する。ここでは、外部電源VCCが3.7Vの場合を例に説明する。
(2)外部電源VCCが3.3V以下で2.8Vより高い場合
外部電源VCCが3.3V以下で2.8Vより高い場合、以下のように動作する。ここでは、外部電源VCCが3.3Vの場合を例に説明する。
(3)外部電源VCCが2.8V以下で2.7V以上の場合
外部電源VCCが2.8V以下で2.7V以上の場合、以下のように動作する。ここでは、外部電源VCCが2.8Vの場合を例に説明する。
(4)外部電源VCCが2.7Vより低く2.5V以上の場合
外部電源VCCが2.7Vより低く2.5V以上の場合、以下のように動作する。ここでは、外部電源VCCが2.5Vの場合を例に説明する。
第1実施形態の変形例と同様に、第2実施形態に示した昇圧回路CP1,CP2,CP3に、図3の回路を複数段有する昇圧回路を用いてもよい。また、昇圧回路CP1,CP2,CP3の各々に、図3の回路を異なる段数有する昇圧回路を用いてもよい。
第2実施形態では、昇圧回路への電圧供給を制御するトランジスタのしきい値電圧を互いに異なるものに設定することにより、外部電源の変動に応じて、適切な昇圧能力を持つように、昇圧回路の動作数を変更することができる。例えば、前述した動作例では、外部電源VCCが2.5V以上で2.8V以下のとき、3個の昇圧回路が稼働し、外部電源VCCが2.8Vより高く3.3V以下のとき、2個の昇圧回路が稼働し、外部電源VCCが3.3Vより高く3.7V以下のとき、1個の昇圧回路が稼働する。
第1、第2及び第3実施形態は、不揮発性メモリ(例えば、NAND型フラッシュメモリ)、揮発性メモリ、システムLSI等を問わず、例えば、電圧発生回路、電源回路、チャージポンプなどを備える様々な種類の半導体装置に適用可能である。
(1)読み出し動作では、
Aレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば0V〜0.55Vの間である。これに限定されることなく、0.1V〜0.24V, 0.21V〜0.31V, 0.31V〜0.4V, 0.4V〜0.5V, 0.5V〜0.55Vいずれかの間にしてもよい。
(2)書き込み動作は、プログラム動作とベリファイ動作を含む。書き込み動作では、
プログラム動作時に選択されたワード線に最初に印加される電圧は、例えば13.7V〜14.3Vの間である。これに限定されることなく、例えば13.7V〜14.0V, 14.0V〜14.6Vいずれかの間としてもよい。奇数番目のワード線を書き込む際の、選択されたワード線に最初に印加される電圧と、偶数番目のワード線を書き込む際の、選択されたワード線に最初に印加される電圧を変えてもよい。
書き込み動作の時間(tProg)としては、例えば1700μs〜1800μs, 1800μs〜1900μs, 1900μs〜2000μsの間にしてもよい。
(3)消去動作では、
半導体基板上部に形成され、かつ、上記メモリセルが上方に配置されたウェルに最初に印加する電圧は、例えば12V〜13.6Vの間である。この場合に限定されることなく、例えば13.6V〜14.8V, 14.8V〜19.0V, 19.0〜19.8V, 19.8V〜21Vの間であってもよい。
消去動作の時間(tErase)としては、例えば3000μs〜4000μs, 4000μs〜5000μs, 4000μs〜9000μsの間にしてもよい。
(4)メモリセルの構造は、
半導体基板(シリコン基板)上に膜厚が4〜10nmのトンネル絶縁膜を介して配置された電荷蓄積層を有している。この電荷蓄積層は膜厚が2〜3nmのSiN、またはSiONなどの絶縁膜と膜厚が3〜8nmのポリシリコンとの積層構造にすることができる。また、ポリシリコンにはRuなどの金属が添加されていても良い。電荷蓄積層の上には絶縁膜を有している。この絶縁膜は、例えば、膜厚が3〜10nmの下層High−k膜と膜厚が3〜10nmの上層High−k膜に挟まれた膜厚が4〜10nmのシリコン酸化膜を有している。High−k膜はHfOなどが挙げられる。また、シリコン酸化膜の膜厚はHigh−k膜の膜厚よりも厚くすることができる。絶縁膜上には膜厚が3〜10nmの仕事関数調整用の材料を介して膜厚が30nm〜70nmの制御電極が形成されている。ここで仕事関数調整用の材料はTaOなどの金属酸化膜、TaNなどの金属窒化膜である。制御電極にはWなどを用いることができる。
Claims (7)
- 第1電圧を調整して第2電圧を出力する第1調整回路と、
第1制御電圧に応じて、前記第2電圧を転送あるいは遮断する第1トランジスタと、
前記第2電圧を昇圧する第1昇圧回路と、
前記第1制御電圧に応じて、前記第1電圧を転送あるいは遮断する第2トランジスタと、
前記第1電圧を昇圧する第2昇圧回路と、
前記第1及び第2昇圧回路から出力される出力電圧と、第1参照電圧とを比較し、比較結果に基づいて前記第1制御電圧を出力する第2調整回路と、
を具備することを特徴とする電圧発生回路。 - 前記第1制御電圧に応じて、前記第2電圧を転送あるいは遮断する第3トランジスタと、
前記第2電圧を昇圧する第3昇圧回路と、
をさらに具備し、
前記第3トランジスタは、前記第1トランジスタのしきい値電圧と異なるしきい値電圧を持つことを特徴とする請求項1に記載の電圧発生回路。 - 前記第1調整回路は、第2制御電圧に応じて、前記第1電圧を降圧する第4トランジスタと、前記第2電圧と第2参照電圧とを比較し、比較結果に基づいて前記第2制御電圧を出力するレギュレータとを有することを特徴とする請求項1または2に記載の電圧発生回路。
- 前記第1昇圧回路は、前記第2昇圧回路の昇圧能力と異なる昇圧能力を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電圧発生回路。
- メモリセルと、
前記メモリセルに接続されたワード線と、
第1電圧を調整して第2電圧を出力する第1調整回路と、
第1制御電圧に応じて、前記第2電圧を転送あるいは遮断する第1トランジスタと、
前記第2電圧を昇圧する第1昇圧回路と、
前記第1制御電圧に応じて、前記第1電圧を転送あるいは遮断する第2トランジスタと、
前記第1電圧を昇圧する第2昇圧回路と、
前記第1及び第2昇圧回路から出力される出力電圧と、第1参照電圧とを比較し、比較結果に基づいて前記第1制御電圧を出力する第2調整回路と、
を具備し、
前記出力電圧は、前記ワード線に供給される電圧またはその生成に用いられることを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記第1制御電圧に応じて、前記第2電圧を転送あるいは遮断する第3トランジスタと、
前記第2電圧を昇圧する第3昇圧回路と、
をさらに具備し、
前記第3トランジスタは、前記第1トランジスタのしきい値電圧と異なるしきい値電圧を持つことを特徴とする請求項5に記載の半導体記憶装置。 - 前記第1調整回路は、第2制御電圧に応じて、前記第1電圧を降圧する第4トランジスタと、前記第2電圧と第2参照電圧とを比較し、比較結果に基づいて前記第2制御電圧を出力するレギュレータとを有することを特徴とする請求項5または6に記載の半導体記憶装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11626728B2 (en) | 2020-09-16 | 2023-04-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Condition monitoring system and storage medium storing thereon condition monitoring program |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019053799A (ja) * | 2017-09-14 | 2019-04-04 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体記憶装置 |
JP6522201B1 (ja) * | 2018-05-14 | 2019-05-29 | ウィンボンド エレクトロニクス コーポレーション | 半導体装置 |
KR102545174B1 (ko) * | 2018-10-05 | 2023-06-19 | 삼성전자주식회사 | 차지 펌프 회로를 포함하는 메모리 장치 |
US11069415B2 (en) | 2018-10-05 | 2021-07-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Memory device including charge pump circuit |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10243637A (ja) * | 1997-02-27 | 1998-09-11 | Toshiba Corp | 電源回路及び不揮発性半導体記憶装置 |
US20080238536A1 (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Elpida Memory, Inc | Supply voltage generating circuit |
JP2011071791A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Toppan Printing Co Ltd | チャージポンプ回路 |
JP2011108349A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
JP2011135658A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Renesas Electronics Corp | 昇圧回路、昇圧方法、半導体装置 |
US20130148456A1 (en) * | 2011-12-12 | 2013-06-13 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Voltage regulator with improved load regulation and voltage regulating method |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5418112B2 (ja) * | 1971-12-20 | 1979-07-05 | ||
JP4274786B2 (ja) * | 2002-12-12 | 2009-06-10 | パナソニック株式会社 | 電圧発生回路 |
KR100870428B1 (ko) * | 2007-09-07 | 2008-11-26 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 메모리장치의 고전압발생회로 |
KR100897300B1 (ko) * | 2008-03-11 | 2009-05-14 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 메모리 장치의 펌핑 전압 생성 회로 |
JP4862023B2 (ja) * | 2008-08-27 | 2012-01-25 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 電圧生成回路及びその動作制御方法 |
JP2011210338A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Toshiba Corp | 不揮発性半導体記憶装置 |
KR20120105293A (ko) * | 2011-03-15 | 2012-09-25 | 삼성전자주식회사 | 고전압 발생 회로, 그것의 동작 방법 및 그것을 포함하는 불휘발성 메모리 장치 |
-
2015
- 2015-09-11 JP JP2015180095A patent/JP2017054574A/ja active Pending
-
2016
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10243637A (ja) * | 1997-02-27 | 1998-09-11 | Toshiba Corp | 電源回路及び不揮発性半導体記憶装置 |
US20080238536A1 (en) * | 2007-03-27 | 2008-10-02 | Elpida Memory, Inc | Supply voltage generating circuit |
JP2008243281A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Elpida Memory Inc | 電源電圧発生回路 |
JP2011071791A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Toppan Printing Co Ltd | チャージポンプ回路 |
JP2011108349A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
JP2011135658A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Renesas Electronics Corp | 昇圧回路、昇圧方法、半導体装置 |
US20130148456A1 (en) * | 2011-12-12 | 2013-06-13 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Voltage regulator with improved load regulation and voltage regulating method |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11626728B2 (en) | 2020-09-16 | 2023-04-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Condition monitoring system and storage medium storing thereon condition monitoring program |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201711041A (zh) | 2017-03-16 |
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US20170076800A1 (en) | 2017-03-16 |
TWI616879B (zh) | 2018-03-01 |
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