KR20010092074A - Semiconductor memory device having a high voltage word line driver circuit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 불휘발성 반도체 메모리 장치의 고전압 워드 라인 드라이버 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a high voltage word line driver circuit of a nonvolatile semiconductor memory device.
잘 알려진 바와 같이, 집적 회로 전자 장치들은, 비록 서로 연동하더라도, 다른 전압 레벨들에서 동작하며 별도의 전원을 공급받는, 회로부들을 포함한다. 게다가, 그러한 회로부들 중 몇몇은 동작 모드에 따라 다른 공급 전압들을 필요로 한다. 예를 들면, 전기적으로 프로그램 가능한 롬 (EPROM), 전기적으로 소거 및 프로그램 가능한 롬 (EEPROM), 플래시 (flash), 등과 같은 불휘발성 반도체 메모리 장치들에 있어서, 드라이버, 디코딩, 리던던시, 프로그래밍 회로들과 같은 다양한 회로부들은 동작 모드에 따라 다른 전압들에서 동작하며, 그러므로, "레벨 쉬프터" (고전압 스위칭 회로, 레벨 변환기 등으로 불림)와 같은 잘 알려진 회로들에 연결되어야 한다.As is well known, integrated circuit electronic devices, although interlocked with each other, include circuitry that operates at different voltage levels and is powered separately. In addition, some of such circuits require different supply voltages depending on the mode of operation. For example, in nonvolatile semiconductor memory devices such as electrically programmable ROM (EPROM), electrically erasable and programmable ROM (EEPROM), flash, and the like, drivers, decoding, redundancy, programming circuits and the like. The same various circuits operate at different voltages depending on the mode of operation, and therefore must be connected to well known circuits such as "level shifters" (called high voltage switching circuits, level converters, etc.).
그러한 레벨 쉬프터들에 대한 예들이 U.S. Pat. No. 5,214,602에 "DYNAMIC MEMORY WORD LINE DRIVER SCHEME"라는 제목으로, U.S. Pat. No. 5,315,188에 "HIGH VOLAGE SWITCHING CIRCUIT"라는 제목으로, U.S. Pat. No. 5,602,796에 "WORD LINE DRIVER IN A SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE"라는 제목으로, 그리고 U.S. Pat. No. 5,959,902에 "VOLATGE LEVEL SHIFTER DEVICE, PARTICULARY FOR A NONVOLATILE MEMORY"라는 제목으로 각각 게재되어 있으며, 레퍼런스로 포함된다.Examples for such level shifters are described in US Pat. No. 5,214,602, entitled “ DYNAMIC MEMORY WORD LINE DRIVER SCHEME, ” US Pat. No. 5,315,188, entitled " HIGH VOLAGE SWITCHING CIRCUIT ", US Pat. No. 5,602,796 entitled " WORD LINE DRIVER IN A SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE ", and US Pat. No. 5,959,902, entitled " VOLATGE LEVEL SHIFTER DEVICE, PARTICULARY FOR A NONVOLATILE MEMORY ", each incorporated by reference.
도 1을 참조하면, 이 분야에 잘 알려진 워드 라인 드라이버 회로가 도시되어 있다. 워드 라인 드라이버 회로 (10)는 레벨 쉬프터 (12)와 드라이버 (14)로 구성되며, 선택 신호 (WDen)에 응답하여 메모리 셀 (MC)에 연결된 워드 라인 (WL)을 구동한다. 특히, 상기 워드 라인 드라이버 회로 (10)는 전기적으로 소거 및 프로그램 가능한 메모리 셀들을 갖는 불휘발성 반도체 메모리 장치에 사용되며, 상기 워드 라인 (WL)으로 고전압을 전달한다. 상기 고전압은 프로그램/소거 동작에 필요한 전압으로서 저전압용 NMOS 트랜지스터의 접합 브레이크다운 전압 (junction breakdown voltage) (예를 들면, +7V 이상의 고전압) 보다 높은 전압이다.Referring to FIG. 1, a word line driver circuit well known in the art is shown. The word line driver circuit 10 includes a level shifter 12 and a driver 14, and drives the word line WL connected to the memory cell MC in response to the selection signal WDen. In particular, the word line driver circuit 10 is used in a nonvolatile semiconductor memory device having electrically erasable and programmable memory cells and delivers a high voltage to the word line WL. The high voltage is a voltage required for program / erase operation and is higher than a junction breakdown voltage (for example, a high voltage of + 7V or more) of the low-voltage NMOS transistor.
앞서 언급된 레퍼런스 (U.S. Pat. No. 5,959,902의 도 3 참조)에 도시된 것과 동일한 기능을 수행하는 도 1의 레벨 쉬프터 (12)는 인버터 (20), 2개의 PMOS 트랜지스터들 (22, 24), 그리고 2개의 NMOS 트랜지스터들 (26, 28)로 구성된다. 교차 접속된 PMOS 트랜지스터들 (22, 24)는 Vpp로 표기된 전원 공급 노드 (30)와 대응하는 제어 노드들 (32, 34) 사이에 각각 연결된 소오스-드레인 채널들을 갖는다. PMOS 트랜지스터 (22)의 게이트는 제어 노드 (34)에 연결되고, PMOS 트랜지스터 (24)의 게이트는 제어 노드 (32)에 연결된다. NMOS 트랜지스터 (26)의 드레인-소오스 채널은 제어 노드 (32)와 접지 전압 사이에 연결되고, 게이트는 인버터 (20)를 통해 선택 신호 (WDen)를 받아들이도록 연결된다. NMOS 트랜지스터 (28)의 드레인-소오스 채널은 제어 노드 (34)와 접지 전압 사이에 연결되며, 게이트는 선택 신호 (WDen)를 직접 받아들이도록 연결된다. 레벨 쉬프터 (12)의 출력단으로 사용되는 제어 노드 (34)에는 풀-업용 PMOS 트랜지스터 (36)와 풀-다운용 NMOS 트랜지스터 (38)로 구성된 드라이버 (14)가 연결된다.The level shifter 12 of FIG. 1 performing the same function as shown in the aforementioned reference (see FIG. 3 of US Pat. No. 5,959,902) includes an inverter 20, two PMOS transistors 22, 24, And two NMOS transistors 26 and 28. Cross-connected PMOS transistors 22, 24 have source-drain channels connected between power supply node 30, denoted Vpp, and corresponding control nodes 32, 34, respectively. The gate of the PMOS transistor 22 is connected to the control node 34, and the gate of the PMOS transistor 24 is connected to the control node 32. The drain-source channel of the NMOS transistor 26 is connected between the control node 32 and the ground voltage, and the gate is connected through the inverter 20 to receive the selection signal WDen. The drain-source channel of the NMOS transistor 28 is connected between the control node 34 and the ground voltage, and the gate is connected to directly receive the select signal WDen. The control node 34 used as the output of the level shifter 12 is connected with a driver 14 composed of a pull-up PMOS transistor 36 and a pull-down NMOS transistor 38.
도 1에서, 트랜지스터들 (22, 24, 26, 28, 36, 38)은 고전압 (Vpp)용 트랜지스터를 이용하여 구현되며, 인버터 (20)는 전원으로서 고전압 (Vpp)보다 낮은 전원 전압 (Vdd)을 사용한다.In FIG. 1, transistors 22, 24, 26, 28, 36, 38 are implemented using transistors for high voltage (Vpp), and inverter 20 is a power supply voltage (Vdd) lower than high voltage (Vpp) as a power source. Use
회로 동작에 있어서, 선택 신호 (WDen)가 로직 로우 레벨일 때 (워드 라인이 선택되지 않을 때), NMOS 트랜지스터 (26)는 턴 온되는 반면에 NMOS 트랜지스터 (28)는 턴 오프된다. 이는 PMOS 트랜지스터 (24)를 통해 제어 노드 (34)가 고전압 (Vpp)으로 충전되게 한다. 결과적으로, 워드 라인 (WL)은 드라이버 (14)의 NMOS 트랜지스터 (38)를 통해 접지된다. 이와 반대로, 선택 신호 (WDen)가 로직 하이 레벨일 때 (워드 라인이 선택될 때), NMOS 트랜지스터 (26)는 턴 오프되는 반면에 NMOS 트랜지스터 (28)는 턴 온된다. 이는 NMOS 트랜지스터 (28)를 통해 제어 노드 (34)의 충전된 전압이 접지 전압으로 방전되게 한다. 결과적으로, 워드 라인 (WL)은 드라이버 (14)의 PMOS 트랜지스터 (36)를 통해 고전압 (Vpp)을 공급받는다.In circuit operation, when the select signal WDen is at a logic low level (when the word line is not selected), the NMOS transistor 26 is turned on while the NMOS transistor 28 is turned off. This causes the control node 34 to charge to the high voltage Vpp via the PMOS transistor 24. As a result, the word line WL is grounded through the NMOS transistor 38 of the driver 14. In contrast, when the select signal WDen is at a logic high level (when a word line is selected), the NMOS transistor 26 is turned off while the NMOS transistor 28 is turned on. This causes the charged voltage of the control node 34 via the NMOS transistor 28 to discharge to ground voltage. As a result, the word line WL is supplied with a high voltage Vpp through the PMOS transistor 36 of the driver 14.
실질적으로, 도 1의 워드 라인 드라이버 회로 (10)는 정상적으로 동작하지만, 느린 구동 속도를 갖는다 (또는, 선택 신호의 활성화 시점에서 워드 라인의 활성화 시점까지의 시간이 길다). 상기 워드 라인 드라이버 회로 (10)의 속도는 레벨 쉬프터 (12)의 스위칭 속도 (또는 제어 노드 (34) 즉, 레벨 쉬프터 (12)의 출력단의 하이-로우 천이 시간)에 의해서 결정된다. 이 분야의 통상적인 지식을 갖는 자들에게 잘 알려져 있듯이, 일반적으로, 고전압용 NMOS 트랜지스터 (28)의 방전 능력은 고전압용 NMOS 트랜지스터의 구조적인 특성 (예를 들면, 소오스 및 드레인의 더블 디퓨젼 구조 (double diffusion struture))으로 인해 저전압용 NMOS 트랜지스터의 방전 능력보다 떨어진다 (임의의 충전된 전압을 접지 전압까지 충분히 방전하는 능력이 나쁨을 의미함). 그러므로, 도 1의 워드 라인 드라이버 회로 (10)는 고속 메모리 장치에 부적합하다.Substantially, the word line driver circuit 10 of FIG. 1 operates normally, but has a slow driving speed (or a long time from the activation time of the selection signal to the activation time of the word line). The speed of the word line driver circuit 10 is determined by the switching speed of the level shifter 12 (or the high-low transition time of the output node of the control node 34, i.e., the level shifter 12). As is well known to those skilled in the art, in general, the discharge capability of the high voltage NMOS transistor 28 is characterized by the structural characteristics of the high voltage NMOS transistor (e.g., a double diffusion structure of source and drain) double diffusion struture), which is lower than the discharge capability of low-voltage NMOS transistors (meaning the ability to sufficiently discharge any charged voltage to ground voltage). Therefore, the word line driver circuit 10 of FIG. 1 is unsuitable for a high speed memory device.
본 발명의 목적은 향상된 스위칭 속도를 갖는 반도체 메모리 장치의 워드 라인 드라이버 회로를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a word line driver circuit of a semiconductor memory device having an improved switching speed.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 메모리 장치의 워드 라인 드라이버 회로를 보여주는 회로도;1 is a circuit diagram showing a word line driver circuit of a semiconductor memory device according to the prior art;
도 2는 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 워드 라인 드라이버 회로를 보여주는 회로도;2 is a circuit diagram showing a word line driver circuit of a semiconductor memory device according to the present invention;
도 3은 종래 기술 및 본 발명의 워드 라인 드라이버 회로의 속도를 비교하기 위한 도면;3 is a diagram for comparing the speed of the word line driver circuit of the prior art and the present invention;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 워드 라인 드라이버 회로를 보여주는 회로도; 그리고4 is a circuit diagram illustrating a word line driver circuit of a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention; And
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 워드 라인 드라이버 회로를 보여주는 회로도이다.5 is a circuit diagram illustrating a word line driver circuit of a semiconductor memory device according to still another embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10, 100, 100', 100" : 워드 라인 드라이버 회로10, 100, 100 ', 100 ": word line driver circuit
(구성)(Configuration)
상술한 제반 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 메모리 장치에서 사용되는 드라이버 회로는 전원 전압과 접지 전압 중 하나를 갖는 입력 신호를 받아들이고, 상기 입력 신호의 전압 레벨을 상기 접지 전압과 고전압 중 어느 하나로 변환하는 레벨 쉬프터와; 상기 고전압은 저전압용 NMOS 트랜지스터의 접합 브레이크다운 전압보다 크며; 상기 레벨 쉬프터로부터 출력된 출력 신호의 전압 레벨에 따라, 상기 드라이버 회로의 출력 단자를 상기 고전압과 접지 전압 중 하나로 구동하는 드라이버 및; 상기 레벨 쉬프터의 출력단에 연결되며, 상기 입력 신호에 따라 상기 레벨 쉬프터와 연동하여 상기 레벨 쉬프터의 출력단의 전압을 방전하는 방전 회로를 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, a driver circuit used in a semiconductor memory device accepts an input signal having one of a power supply voltage and a ground voltage, and sets the voltage level of the input signal to the ground voltage and the high voltage. A level shifter for converting to any one of; The high voltage is greater than the junction breakdown voltage of the low voltage NMOS transistor; A driver for driving the output terminal of the driver circuit to one of the high voltage and ground voltage in accordance with the voltage level of the output signal output from the level shifter; And a discharge circuit connected to an output terminal of the level shifter and discharging a voltage at an output terminal of the level shifter in association with the level shifter according to the input signal.
이 실시예에 있어서, 상기 레벨 쉬프터는 한 쌍의 교차 접속된 PMOS 트랜지스터들과, 한 쌍의 제어 노드들과, 상기 고전압을 공급받는 전원 공급 노드와, 상기 제어 노드들 중 하나는 상기 레벨 쉬프터의 출력단을 형성하며, 상기 입력 신호에 연결된 입력단을 갖는 인버터와, 그리고 각각이 상기 제어 노드들 중 대응하는제어 노드와 상기 접지 전압 사이에 연결된 한 쌍의 NMOS 트랜지스터들과, 상기 NMOS 트랜지스터들 중 하나의 게이트는 상기 인버터의 출력단에 연결되고, 다른 NMOS 트랜지스터의 게이트는 상기 입력 신호에 연결되며, 상기 각 트랜지스터는 고전압용 트랜지스터이다.In this embodiment, the level shifter includes a pair of cross-connected PMOS transistors, a pair of control nodes, a power supply node receiving the high voltage, and one of the control nodes is connected to the level shifter. An inverter having an input connected to the input signal, the inverter forming an output stage, and a pair of NMOS transistors each connected between a corresponding control node of the control nodes and the ground voltage, and one of the NMOS transistors. A gate is connected to the output of the inverter, a gate of another NMOS transistor is connected to the input signal, and each transistor is a high voltage transistor.
이 실시예에 있어서, 상기 방전 수단은 저전압용 NMOS 트랜지스터와 공핍형(depletion-type) NMOS 트랜지스터를 포함하며, 상기 저전압용 NMOS 트랜지스터는 상기 레벨 쉬프터의 출력단과 상기 인버터의 출력단 사이에 연결된 채널 및, 상기 입력 신호를 받아들이도록 연결된 게이트를 갖지며, 상기 공핍형 NMOS 트랜지스터는 상기 레벨 쉬프터의 출력단과 상기 저전압용 NMOS 트랜지스터 사이에 연결된 채널 및, 상기 입력 신호를 받아들이도록 연결된 게이트를 갖는다.In this embodiment, the discharging means includes a low voltage NMOS transistor and a depletion-type NMOS transistor, wherein the low voltage NMOS transistor comprises a channel connected between an output terminal of the level shifter and an output terminal of the inverter; The depletion type NMOS transistor has a channel connected between an output terminal of the level shifter and the low voltage NMOS transistor, and a gate connected to receive the input signal.
(작용)(Action)
이러한 회로에 의하면, 고전압 워드 라인 드라이버 회로에 사용되는 레벨 쉬프터에 저전압용 NMOS 트랜지스터를 추가함으로써 레벨 쉬프터의 스위칭 속도가 개선된다.According to this circuit, the switching speed of the level shifter is improved by adding a low voltage NMOS transistor to the level shifter used in the high voltage word line driver circuit.
(실시예)(Example)
본 발명에 따른 실시예들이 참조도면들에 의거하여 이하 상세히 설명된다.Embodiments according to the present invention are described in detail below on the basis of reference drawings.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워드 라인 드라이버 회로가 도 2에 도시되어 있다. 본 발명의 워드 라인 드라이버 회로 (100)는 반도체 메모리 장치 특히, 불휘발성 반도체 메모리 장치 (예를 들면, EPROM, EEPROM, 플래시, 등)에 사용되며, 선택 신호에 따라 메모리 셀 (또는 플로팅 게이트 메모리 셀 트랜지스터)에 연결된 워드 라인으로 고전압 (Vpp)을 전달한다. 상기 고전압 (Vpp)은 프로그램/소거 동작에 필요한 전압으로서 저전압용 NMOS 트랜지스터의 접합 브레이크다운 전압 (예를 들면, +7V 이상의 고전압) 보다 높은 전압이다.A word line driver circuit according to a preferred embodiment of the present invention is shown in FIG. The word line driver circuit 100 of the present invention is used in a semiconductor memory device, in particular, a nonvolatile semiconductor memory device (e.g., EPROM, EEPROM, flash, etc.), and according to a selection signal, the memory cell (or floating gate memory cell). Delivers a high voltage (Vpp) to the word line connected to the transistor). The high voltage Vpp is a voltage required for program / erase operation and is higher than the junction breakdown voltage of the low-voltage NMOS transistor (for example, a high voltage of + 7V or more).
도 2를 참조하면, PMOS 트랜지스터 (52)의 소오스는 "Vpp"라 표기된 전원 공급 노드 (64)에 연결되고, 드레인은 제어 노드 (60) 또는 제 1 제어 노드에 연결되며, 게이트는 제어 노드 (62) 또는 제 2 제어 노드에 연결된다. 게이트가 제어 노드 (60)에 연결된 PMOS 트랜지스터 (54)는 노드들 (64, 62) 사이에 연결된 소오스-드레인 채널을 갖는다. 드레인-소오스 채널이 제어 노드 (60)와 접지 전압 사이에 연결된 NMOS 트랜지스터 (56)는 인버터 (50)를 통해 선택 신호 (WDen)를 받아들이도록 연결된 게이트를 갖는다. NMOS 트랜지스터 (58)의 드레인-소오스 채널은 제어 노드 (62)와 접지 전압 사이에 연결되며, 게이트는 선택 신호 (WDen)를 직접 공급받도록 연결된다.Referring to FIG. 2, the source of the PMOS transistor 52 is connected to a power supply node 64 labeled "Vpp", the drain is connected to the control node 60 or the first control node, and the gate is connected to the control node ( 62) or a second control node. PMOS transistor 54 whose gate is connected to control node 60 has a source-drain channel connected between nodes 64 and 62. The NMOS transistor 56 having a drain-source channel connected between the control node 60 and the ground voltage has a gate connected to receive the selection signal WDen through the inverter 50. The drain-source channel of the NMOS transistor 58 is connected between the control node 62 and the ground voltage, and the gate is connected to receive the selection signal WDen directly.
게이트가 제어 노드 (62)에 연결된 PMOS 트랜지스터 (66)는 노드 (66)와 메모리 셀에 연결된 워드 라인 (WL) 사이에 연결된 소오스-드레인 채널을 가지며, NMOS 트랜지스터 (68)는 워드 라인 (WL)과 접지 전압 사이에 연결된 드레인-소오스 채널 및, 제어 노드 (62)에 연결된 게이트를 갖는다. 인버터 (50)의 출력단 (또는 NMOS 트랜지스터 (56)의 게이트)과 제어 노드 (62) 사이에는, NMOS 트랜지스터 (70)와 공핍형 NMOS 트랜지스터 (72)가 직렬로 연결된다. 트랜지스터들 (70, 72)의 게이트들은 선택 신호 (WDen)를 공통으로 받아들이도록 연결된다.The PMOS transistor 66 with its gate connected to the control node 62 has a source-drain channel connected between the node 66 and the word line WL connected to the memory cell, and the NMOS transistor 68 has a word line WL. And a drain-source channel connected between and a ground voltage, and a gate connected to the control node 62. Between the output terminal (or gate of the NMOS transistor 56) of the inverter 50 and the control node 62, the NMOS transistor 70 and the depletion type NMOS transistor 72 are connected in series. Gates of the transistors 70, 72 are connected to accept the select signal WDen in common.
도 2에서, PMOS 및 NMOS 트랜지스터들 (52-68)은 고전압 (Vpp)용 트랜지스터를 이용하여 각각 구현되며, NMOS 트랜지스터 (70)는 저전압용 트랜지스터를 이용하여 구현된다. 인버터 (50)는 전원으로서 전원 전압 (Vdd)을 사용한다. 교차 접속된 PMOS 트랜지스터들 (52, 54)과 NMOS 트랜지스터 (56)는 인버터 (50)의 출력 신호에 응답하여 제어 노드 (62)를 고전압 (Vpp)으로 충전하는 풀-업 회로를 구성하며, NMOS 트랜지스터들 (58, 70, 72)은 선택 신호 (WDen)에 응답하여 제어 노드 (62)의 충전된 전압 (Vpp)을 접지 전압으로 방전하는 풀-다운 회로를 구성한다. 그리고, PMOS 및 NMOS 트랜지스터들 (66, 68)은 드라이버를 구성하고, 풀-다운 회로, 풀-업 회로 및 인버터 (50)는 레벨 쉬프터를 구성한다.In FIG. 2, PMOS and NMOS transistors 52-68 are each implemented using a transistor for high voltage (Vpp), and NMOS transistor 70 is implemented using a transistor for low voltage. The inverter 50 uses the power supply voltage Vdd as a power supply. The cross-connected PMOS transistors 52, 54 and NMOS transistor 56 constitute a pull-up circuit that charges the control node 62 to a high voltage (Vpp) in response to the output signal of the inverter 50, and the NMOS Transistors 58, 70, 72 constitute a pull-down circuit that discharges the charged voltage Vpp of control node 62 to ground voltage in response to select signal WDen. Then, the PMOS and NMOS transistors 66 and 68 constitute a driver, and the pull-down circuit, the pull-up circuit and the inverter 50 constitute a level shifter.
도 2에서, NMOS 트랜지스터 (70)의 드레인이 인버터 (50)의 출력단에 연결되어 있지만, 접지 전압에 직접 연결될 수 있다.In FIG. 2, the drain of the NMOS transistor 70 is connected to the output terminal of the inverter 50, but may be directly connected to the ground voltage.
회로 동작에 있어서, 선택 신호 (WDen)가 로직 로우 레벨일 때 (워드 라인이 선택되지 않을 때), NMOS 트랜지스터 (56)는 턴 온되는 반면에 NMOS 트랜지스터 (58)는 턴 오프된다. 이와 동시에, NMOS 트랜지스터 (70) 역시 턴 오프된다. 이는 PMOS 트랜지스터 (54)를 통해 레벨 쉬프터의 출력단을 형성하는 제어 노드 (62)가 고전압 (Vpp)으로 충전되게 한다. 결과적으로, 워드 라인 (WL)은 NMOS 트랜지스터 (68)를 통해 접지된다. 여기서, 제어 노드 (62)에 고전압 (Vpp)이 충전될 때, 그러한 고전압 (Vpp)에 따라 생기는 접합 브레이크다운 전압 또는 게이트에 유도되는 브레이크다운 전압으로 인한 저전압용 NMOS 트랜지스터 (70)의 게이트 산화막 파괴는 공핍형 NMOS 트랜지스터 (72)에 의해서 방지된다.In circuit operation, when the select signal WDen is at a logic low level (when no word line is selected), the NMOS transistor 56 is turned on while the NMOS transistor 58 is turned off. At the same time, the NMOS transistor 70 is also turned off. This causes the control node 62, which forms the output stage of the level shifter, through the PMOS transistor 54 to be charged to high voltage Vpp. As a result, the word line WL is grounded through the NMOS transistor 68. Here, when the high voltage (Vpp) is charged to the control node 62, the gate oxide film breakdown of the low-voltage NMOS transistor 70 due to the junction breakdown voltage caused by the high voltage (Vpp) or the breakdown voltage induced in the gate. Is prevented by the depletion type NMOS transistor 72.
이와 반대로, 선택 신호 (WDen)가 로직 하이 레벨일 때 (워드 라인이 선택될때), NMOS 트랜지스터 (56)는 턴 오프되는 반면에 NMOS 트랜지스터 (58)는 턴 온된다. 게이트가 선택 신호 (WDen)에 연결된 저전압용 NMOS 트랜지스터 (70) 역시 턴 온된다. 이는 제어 노드 (62)의 충전된 전압이 제 1 방전 경로를 형성하는 고전압용 NMOS 트랜지스터 (58)를 통해 그리고 제 2 방전 경로를 형성하는 공핍형 PMOS 트랜지스터 (72), 저전압용 NMOS 트랜지스터 (70) 그리고 인버터 (50)의 풀다운 트랜지스터 (미도시됨)를 통해 접지 전압으로 방전되게 한다. 결과적으로, 워드 라인 (WL)은 PMOS 트랜지스터 (66)를 통해 고전압 (Vpp)을 공급받는다.In contrast, when the select signal WDen is at a logic high level (when a word line is selected), the NMOS transistor 56 is turned off while the NMOS transistor 58 is turned on. The low voltage NMOS transistor 70 whose gate is connected to the select signal WDen is also turned on. This is through the high voltage NMOS transistor 58 where the charged voltage of the control node 62 forms the first discharge path and the depletion type PMOS transistor 72 and the low voltage NMOS transistor 70 which form the second discharge path. And a discharge to ground voltage through a pull-down transistor (not shown) of inverter 50. As a result, the word line WL is supplied with the high voltage Vpp through the PMOS transistor 66.
앞서 설명된 바와 같이, 선택 신호 (WDen)가 로우-하이 천이를 가질 때, 제어 노드 (62)의 충전된 전압은 고전압용 NMOS 트랜지스터 (58)로 구성된 제 1 방전 경로와 저전압용 NMOS 트랜지스터 (70)로 구성된 제 2 방전 경로를 통해 접지 전압 레벨까지 빠르게 방전된다. 이는 레벨 쉬프터의 스위칭 속도 즉, 방전 속도가 빨라지게 하며, 그 결과 워드 라인 드라이버 회로의 속도 (또는, 선택 신호의 활성화 시점에서 워드 라인의 구동 시점까지의 시간)가 빨라진다. 도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 워드 라인 드라이버 회로 (100)의 속도는 종래 기술의 드라이버 회로 (10)와 비교하여 볼 때 약 3.2㎱ 정도 빠르다. 그러므로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 워드 라인 드라이버 회로는 고속 메모리 장치에 적합하다.As described above, when the select signal WDen has a low-high transition, the charged voltage of the control node 62 is the first discharge path composed of the high voltage NMOS transistor 58 and the low voltage NMOS transistor 70. Is quickly discharged to the ground voltage level through a second discharge path consisting of This speeds up the switching speed of the level shifter, that is, the discharge speed, and as a result, the speed of the word line driver circuit (or the time from the time of activation of the selection signal to the time of driving of the word line) is increased. As can be seen in Figure 4, the speed of the word line driver circuit 100 according to the present invention is about 3.2 kW as compared to the driver circuit 10 of the prior art. Therefore, the word line driver circuit according to the preferred embodiment of the present invention is suitable for a high speed memory device.
본 발명의 다른 실시예들에 따른 워드 라인 드라이버 회로들이 도 4 및 도 5에 각각 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 워드 라인 드라이버 회로 (100')는 도 2의 공핍형 NMOS 트랜지스터 (72)가 PMOS 트랜지스터 (82)로 대체된 점을 제외하고 도 2의 워드 라인 드라이버 회로 (100)와 동일하다. PMOS 트랜지스터 (82)의 게이트는 인버터 (50)의 출력단에 연결되며, 소오스-드레인 채널은 제어 노드 (62)와 저전압용 NMOS 트랜지스터 (70) 사이에 연결되고, 벌크는 제어 노드 (62)에 연결된다. 설명의 중복을 피하기 위해서, 도 4의 워드 라인 드라이버 회로 (100')에 대한 동작 설명은 여기서 생략된다. 하지만, 도 4의 워드 라인 드라이버 회로 (100') 역시 도 2와 동일한 효과 즉, 향상된 속도를 갖는다.Word line driver circuits according to other embodiments of the present invention are shown in FIGS. 4 and 5, respectively. Referring to FIG. 4, the word line driver circuit 100 ′ is the same as the word line driver circuit 100 of FIG. 2 except that the depletion type NMOS transistor 72 of FIG. 2 is replaced by the PMOS transistor 82. Do. The gate of the PMOS transistor 82 is connected to the output of the inverter 50, the source-drain channel is connected between the control node 62 and the low voltage NMOS transistor 70, and the bulk is connected to the control node 62. do. In order to avoid duplication of explanation, the description of the operation of the word line driver circuit 100 'of FIG. 4 is omitted here. However, the word line driver circuit 100 'of FIG. 4 also has the same effect as that of FIG.
도 5의 워드 라인 드라이버 회로 (100")는 도 4의 워드 라인 드라이버 회로 (100')에 NMOS 트랜지스터 (92)가 추가되었다는 점을 제외하고 도 4와 동일하며, 상기 NMOS 트랜지스터 (92)는 제어 노드 (62)와 저전압용 NMOS 트랜지스터 (70) 사이에 연결된 드레인-소오스 채널 및, 전원 전압 (Vdd)보다 낮은 레벨의 바이어스 전압 (Bias)을 공급받는 게이트를 갖는다. 설명의 중복을 피하기 위해서 도 5의 워드 라인 드라이버 회로 (100")에 대한 동작 설명은 여기서 생략된다. 하지만, 도 5의 워드 라인 드라이버 회로 (100") 역시 도 2와 동일한 효과 즉, 향상된 속도를 갖는다.The word line driver circuit 100 ″ in FIG. 5 is identical to FIG. 4 except that an NMOS transistor 92 is added to the word line driver circuit 100 ′ in FIG. 4, and the NMOS transistor 92 is controlled. And a drain-source channel connected between the node 62 and the low voltage NMOS transistor 70, and a gate supplied with a bias voltage Bis at a level lower than the power supply voltage Vdd. The description of the operation of the word line driver circuit 100 " However, the word line driver circuit 100 "of FIG. 5 also has the same effect as that of FIG.
상술한 바와 같이, 고전압 워드 라인 드라이버 회로에 사용되는 레벨 쉬프터에 저전압용 NMOS 트랜지스터를 추가함으로써 레벨 쉬프터의 스위칭 속도가 개선된다. 결과적으로, 고전압 워드 라인 드라이버 회로의 속도가 향상된다.As described above, the switching speed of the level shifter is improved by adding a low voltage NMOS transistor to the level shifter used in the high voltage word line driver circuit. As a result, the speed of the high voltage word line driver circuit is improved.
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