JPS593000B2 - 半導体メモリ装置におけるデ−タ保護回路 - Google Patents

半導体メモリ装置におけるデ−タ保護回路

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JPS593000B2
JPS593000B2 JP53013991A JP1399178A JPS593000B2 JP S593000 B2 JPS593000 B2 JP S593000B2 JP 53013991 A JP53013991 A JP 53013991A JP 1399178 A JP1399178 A JP 1399178A JP S593000 B2 JPS593000 B2 JP S593000B2
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JP
Japan
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voltage
power supply
memory element
semiconductor memory
control
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健 酒井
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Sanyo Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体メモリ素子、特に不揮発性半導 c体メ
モリ素子を用いてなる半導体メモリ装置に対する電源投
入・遮断時における記憶内容の破壊を防止するデータ保
護回路に関するものである。
以下不揮発性半導体メモリ素子としてフローティングゲ
ート構造のNチャネル絶縁ゲート型電界効果トランジス
タを用いた場合について説明する。5 まずこの不揮発
性半導体メモリ素子(以下メモリ素子という)について
説明すると、このメモリ素子は後述する方法によりその
スレツシヨールド電圧vtを相異る2つの値に変化させ
ることによつて情報の蓄積を行い、この相異るスレツシ
ヨー10ルド電圧vtを適宜の方法で識別することによ
つて蓄積情報の読出しを行うようにして使用される。
第T図は斯かるメモリ素子の構造を略示するシンボル図
であつて、?1はコントロールゲート、?2はフローテ
ィングゲート、73はソース、15T4はドレインを夫
々示している。このメモリ素子のソースT3又はドレイ
ンT4の電位をシリコン基板の電位Vssレベルにし、
且つコントロールゲートTiに25〜30V程度の電圧
を数層s印加するとこのメモリ素子のvtは正の値で大
とな!0 り、該メモリ素子はエンハンスメント型とな
る。またコントロールゲートTiをVssレベルにし、
ソース73又はドレイン74のいずれか一方をオープン
状態にしたまま他方に25〜30V程度の電圧を数百t
ts印加するとこのメモリ素子のvtは負’5 の値で
絶対値が大となり該メモリ素子はデプレツシヨン型とな
る。そして前者の場合をデータの書込、また後者の’場
合をデータの消去と称する。なおエンハンスメント型又
はデプレツシヨン型となったメモリ素子のvtの値は印
加電圧の大きさ、■0 パルス幅、コントロールゲート
71とフローティングゲート12との面積比、絶縁膜の
厚さ、シリコン基板の比抵抗値更には製造プロセスの条
件等によつて定まる。このようにメモリ素子のvtを変
化させること5 によつてデータの記憶を行わせるので
あるが、この変化したvt値は全電源をオフ状態にして
もそのまま変化しない、すなわち不揮発性機能を有して
いる。
さて上述した如く、データの書込又は消去作用を起こさ
せ記憶内容を書換えるためには25〜30V程度の電圧
を与えるための電源を必要とする。
一方、斯かるメモリ素子を動作制御するアドレスドライ
バ、デコーダ、入出力回路等の周辺回路の為には前述の
如き高い電圧を必要とせず、+5V又は+10V等、通
常のNチヤンネルエンハンスメント/デプレツシヨンM
OSIC等用の電源で十分であり、若し仮に25〜30
V程度の電源を使用した場合は消費電力が増大し、チヤ
ネルカツトが必要になりまた使用トランジスタが絶縁破
壊する虞れがある等の問題がある。このような理由によ
り前記メモリ素子を用いてなる不揮発性半導体メモリ装
置(以下メモリ装置という)としてはデータの書込・消
去用の25〜30V程度の第1の電源と、周辺回路用の
高々15V程度の第2の電源とを備えているのが一般的
である。而してこのようなメモリ装置において第2の電
源の投入後に第1の電源が投入され、また第1の電源が
遮断された後に第2の電源が遮断される場合には何ら問
題はないが、逆に第2の電源の投入に先立つて第1の電
源が投入されたり、第1の電源が遮断されるに先立つて
第2の電源が遮断された場合には書込・消去を制御する
回路が誤動作し、メモリ素子のコントロールゲート71
又はソース73若しくはドレイン74に書込又は消去を
行わせるような電圧が加わり記憶データが変化する、す
なわちデータ破壊を招来することがある。本発明は前述
した場合の如く、第1の電源がオン状態にある場合にお
いて第2の電源が許容範囲を超えた低い値にあるときに
、これを検出して書込・消去を禁止し、データ破壊を防
止するメモリ装置のデータ保護回路を提供することを目
的とし、以下に本発明をその実施例を示す図面に基いて
詳述する。第1図は本発明に係る保護回路の1実施例を
示している。
図においてT,l,Tl2,T,3,Tl4はエンハン
スメント型のトランジスタであつて、Tl2のドレイン
及びゲートは通常時には相対的に低い電圧VDDの第2
の電源に連なつており、そのソースはT,lのゲート及
びドレイン並びにTl3のゲートに接続されており、ま
たTllのソースはシリコン基板の電位V8Sとなつて
おり、トランジスタTll,Tl2により分圧回路部1
0aが構成されている。T1のドレイン及びゲートは通
常時には相対的に高い電圧Vggの第1の電源に連なつ
ており、そのソースはTl3のドレインに接続されてお
り、またT,3のソースはシリコン基板の電位V88と
なっており、トランジスタTl3,Tl4により制御回
路部10bが構成されている。そしてこの制御回路部1
0bのトランジスタTl3のドレイン又はトランジスタ
Tl4のソースに出力端子が設けられており制御電圧C
vが出力されるようにしている。なおβ11,β12,
β13,β14は夫々トランジスタTll?Tl2ヲT
l3?Tl4のゲインフアクタである。MTはメモリ素
子であつてメモリ装置の一部を構成しており、そのコン
トロールゲート及びドレインを夫々には書込みのための
電圧を乗せるべきコントロールゲートラインGL及び消
去のための電圧を乗せるべきドレインラインDLが接続
されて(・る。
Tl5,Tl6は本発明回路の書込・消去コントロール
部10cを構成するトランジスタであつて、両トランジ
スタTl5,Tl6のゲートには前記トランジスタTl
3のドレイン又はTl4のソースが接続されて制御電圧
Cvが入力されるようにしており、且つ両トランジスタ
Tl5,Tl6のソースの電位はVssになるようにし
ている。更に各トランジスタTl5及びTl6のドレイ
ンは夫々前記コントロールゲートラインGL及びドレイ
ンラインDLに接続されている。而して上述した如き本
発明に係るゼータ保護回路は第2の電源の電圧V。
Dを分圧回路部10aのトランジスタT1とTl2とで
分圧して、T,,のドレイン又はTl2のソースからそ
の分圧電圧V1を制御回路部10bのトランジスタTl
3のゲートに入力している。すなわち制御回路部10b
はトランジスタTl3とTl4とによるなるインバータ
であるが、電圧V1を該インバータの入力としている。
いまゲインフアクタβ11とβ12との比及びゲインフ
アクタβ13とβ14との比を適当な値に定めておく場
合は、第1の電源の電圧Vgg及び第2の電源の電圧V
。Oが共に通常の動作電圧又は一定の許容範囲内にある
ときには、分圧回路部10aの出力電圧V1が第2の電
源の電圧値に対応する高レベルにあるのでTl3が導通
し、制御回路部10bの出力電圧、すなわち制御電圧C
vはVssに近い低レベルとなる。一方、第1の電源の
電圧Vggが通常の動作電圧又は一定の許容範囲内にあ
るのに反し、第2の電源の電圧V。Dが零である等許容
範囲を超えた低い値にあるときには、分圧回路部10a
の出力電圧1が第2の電源のこのときの電圧値に対応す
る低レベルにあるのでTl3が非導通となり、制御電圧
Cvは高レベルとなる。さて前述の如く第2の電源の電
圧V。Oが通常の動作電圧又は許容範囲内にあるときに
は制御電圧Cは低レベルとなり、トランジスタTl5,
T,6は非導通状態となり、メモリ素子MTに対するコ
ントロールゲートラインGL及びドレインラインDL夫
々を介して書込のための電圧及び消去のための電圧の印
加が可能である。これに対して電源投入時において第2
の電源の投入に先立つて第1の電源を投入したとき又は
電源遮断時において第1の電源の遮断に先立つて第2の
電源を遮断したとき等、第1の電源がオン状態となつて
通常の電圧にあるにも拘らず第2の電源の電圧が許容範
囲を超えた低レベルにある場合はそれに対応してV1も
低レベルになるので制御電圧Cvは高レベルになり、そ
の結果トランジスタTl5,Tl6が導通し、メモリ素
子MTに対するコントロールゲートラインGL及びドレ
インラインDLを介してのメモリ素子MTに対する電圧
の印加が防止される。すなわちこのようなときに何らか
の原因でコントロールゲートラインGL及びドレインラ
インDLに電圧信号が乗つたとしてもメモリ素子MTに
は印加されることがなく、データの保護が図れる。第2
図及び第3図は夫々分圧回路部10a2,10a3を3
個のトランジスタを用いて構成した本発明回路の他の実
施例を書込・消去コントロール部を省略して示している
第2図のものはエンハンスメント型のトランジスタを、
また第3図のものはデプレツシヨン型のトランジスタを
用いており、いずれも第1図の構成のものと同様の効果
を奏する。第4図は前記第2の電源が電圧DD4lのも
のと電圧VDO42のものと2個有しているメモリ装置
に使用される本発明の他の実施例を書込・消去コントロ
ール部を省略して示したものである。
この場合には2個の第2の電源夫々に対応して各1個の
分圧回路部10a41,10a42を備え、制御回路部
10b4としては2入力のNANDゲートを用いている
。そして分圧回路部10a41により電圧VDD4lを
分圧して得られる電圧V4l及び分圧回路部10a42
により電圧VDD42を分圧して得られる電圧V42を
制御回路部10b4たるNANDゲートの入力信号とし
ている。この回路においては第1の電源がオン状態にあ
り、その電圧Vggが通常の動作電圧にあるにも拘らず
第2の電源の電圧VOD4l及び/又はVDD42が許
容範囲を超える低レベルとなつた場合にはV4l及び/
又はV42が低レベルとなるので、制御回路部10b4
の出力たる制御電圧Cが高レベルとなつて第1図の場合
と同様にメモリ素子に対する書込・消去を禁止する。更
に第1図の実施例では制御電圧Cが入力される書込・消
去コントロール部10cをコントロールゲートラインG
L及びドレインラインDLに直接接続することとしたが
、第5図又は第6図に示すように、メモリ素子のコント
ロールゲートに加えられる書込電圧W又はドレイン若し
くはソースに加えられる消去電圧Eのレベルを間接的に
低下せしめるように構成してもよい。
すなわち第5図においてW/EGは書込電圧・消去電圧
作成回路であつて、その出力はゲートにコントロールパ
ルスCPが入力されるトランジスタT52を介してコン
トロールゲートライン、ドレインライン等に連なつてい
る。そして本発明回路の一部たる書込・消去コントロー
ル部10C5はドレインをW/EGの出力端に、ソース
をVssとした1個のトランジスタT,lよりなり、そ
のゲートに制御電圧Cを印加するようにしている。斯か
る構成による場合は、第1の電源及び第2の電源が共に
通常の動作電圧にあるときには制御電圧Cvが低レベル
にあるのでT5lが非導通となり、T52にコントロー
ルパルスCPを与えることにより書込電圧w又は消去電
圧Eが切出され、メモリ素子に対する書込・消去が行わ
れるのに対し、第2の電源が許容範囲を超える低レベル
にあるときには制御電圧Cが高レベルにあるのでT5l
が導通し、T52に対してコントロールパルスに類する
誤信号が入力されても、書込電圧w又は消去電圧Eが切
出されることがなくメモリ素子に対する不要の書込.消
去は行われない。次に第6図においてW/EGCは書込
電圧・消去電圧作成用の制御回路を示し、その出力たる
コントロールパルスはドレインを第1の電源V?に接続
したトランジスタT62のゲート及び本発明回路の=部
たる書込・消去コントロール部10C6を構成するトラ
ンジスタT6lのドレインに入力されるようにしており
、該トランジスタT6,のゲートには制御電圧Cvが入
力され、またそのソースはV88になるようにしている
而して斯かる構成による場合は、第1の電源及び第2の
電源が共に通常の動作電圧にあるときには制御電圧Cv
は低レベルにあるのでT6lが非導通となり、コントロ
ールパルスがトランジスタT62のゲートに入力される
ことによつてT62のソースからは所定時間幅の書込電
圧w又は消去電圧Eが出力されるのに対し、第2の電源
が許容範囲を超える低レベルにあるときには制御電圧C
vが高レベルにあるのでT6lが導通し、T62のゲー
トにはコントロールパルスに類する誤信号が印加されな
いのでT62のソースからは書込電圧w、消去電圧Eが
出力されず、メモリ素子に対する不要の書込・消去は行
われない。以上詳述したように本発明はメモリ素子に対
するデータの書込・消去用の電源の電圧が書込・消去を
生じさせる程に高いのに反して書込・消去を制御する回
路の電源の電圧が許容範囲を超える低レベルである場合
に誤動作により意図しない書込・消去が行われてメモリ
装置の記憶内容の変化を惹起することを防止し、特に、
電源投入・遮断時における記憶内容の破壊を防止するの
で、複数の電源の投入、遮断順序を考慮する必要がなく
なることは勿論不揮発性半導体メモリ装置の信頼度向上
に実益がある。
尚、以上の説明に於ては、不揮発性半導体メモリ素子と
してフローテイングゲート構造のNチヤネルル絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタを用いた場合について記述し
たが、本発明はNチヤンネルに限らず、Pチャンネル絶
縁ゲート型電界効果トランジスタを用いた場合にも適用
し得る事は云うまでもない事である。
ただし、Pチャンネルの場合はNチャンネルの場合に用
いた電源とは逆極性の、即ち負極性の電源を用いなけれ
ばならない。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すものであつて、第1図は本
発明に係るゼータ保護回路の回路図、第2図、第3図、
第4図は本発明の他の実施例を書込・消去コントロール
部を省略して示した回路図、第5図、第6図は本発明回
路の他の実施例における書込・消去コントロール部を示
す回路図、第7図はメモリ素子のシンボル図である。 Tll?Tl2フTl3?Tl4?Tl5ヲTl6゛゛
゛″トランジスタ、MT・・−・・・メモリ素子、10
a・・・・・・分圧回路部、10b・・・・・・制御回
路部、10c・・・・−・書込・消去コントロール部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体メモリ素子を用いてなり、各半導体メモリ素
    子に対するデータの書込・消去のために該半導体メモリ
    素子のスレツシヨールド電圧を変更させるべく用いられ
    る第1の電源と、各半導体メモリ素子に対する動作制御
    のための第2の電源とを具備する半導体メモリ装置にお
    いて、前記第2の電源の電圧に対応する電圧を出力する
    ようになした分圧回路部と、前記第1の電源がオン状態
    にある場合において、前記分圧回路部の出力電圧が所定
    レベルよりも高レベル又は低レベルに変化したときに夫
    々対応して低レベル又は高レベルの制御電圧を出力する
    制御回路部とを具備し、前記制御電圧が高レベルとなつ
    た場合には前記第1の電源による各半導体メモリ素子に
    対するデータの書込又は消去を禁止するべくなしたこと
    を特徴とする半導体メモリ装置におけるデータ保護回路
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