[发明专利]复制电路及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及复制电路、高电压检测电路、高电压调节电路以及非易失性半导体存储器。特别涉及通过使与流过某个晶体管的参考电流相同的电流流过另一个晶体管来复制参考电流的复制检测电路以及使用它的高电压检测电路。

背景技术

非易失性存储器等半导体存储装置具备电荷泵电路，所述电荷泵电路通过将电源电压VCC升压来生成为了在数据的写入和删除动作中使用的比所述电源电压VCC更高的电压VP。在所述电荷泵中执行这样的动作：检测输出的高电压，在比规定电压高的情况下停止电荷泵的动作、而在比规定电压低的情况下开始电荷泵的动作，来执行负反馈控制，据此将输出的高电压控制在目标电压。

图8表示在电荷泵的动作控制所使用的高电压检测电路中的复制检测电路部分的例子。

PMOS晶体管MP0和参考电阻器Rref串联连接在电源电压VCC与接地电压VSS之间。差动放大器AMP0的反相输入端子被提供了参考电压VREF，同相输入端子连接于PMOS晶体管MP0与参考电阻器Rref的连接点、即PMOS晶体管MP0的漏极。差动放大器AMP0的输出连接于PMOS晶体管MP0的栅极。

PMOS晶体管MP1和NMOS晶体管MN0串联连接在电源电压VCC与接地电压VSS之间。PMOS晶体管MP1的栅极连接于PMOS晶体管MP0的栅极。PMOS晶体管MP1和PMOS晶体管MP0具有相同的尺寸(栅极长度以及栅极宽度)。NMOS晶体管MN0的栅极连接于PMOS晶体管MP1与NMOS晶体管MN0的连接点、即NMOS晶体管NM0的漏极。

检测用的电阻元件(具有将参考电阻器Rref串联n个的电阻值。n可以不是整数)和NMOS晶体管MN1串联连接在高电压端子VP与接地电压VSS之间。NMOS晶体管的MN1的栅极连接于NMOS晶体管MN0的栅极。NMOS晶体管MN1和NMOS晶体管MN0具有相同的尺寸(栅极长度以及栅极宽度)。从检测用的电阻元件与NMOS晶体管MN1的连接点引出检测端子VDIV。

所述电路的动作如下。流过PMOS晶体管MP0和参考电阻器Rref的参考电流Iref通过差动放大器AMP0的负反馈控制，被控制成使得VREF＝Iref×Rref的关系成立。由于PMOS晶体管MP1和PMOS晶体管MP0的栅极共用，并且二者尺寸相同，所以在包括PMOS晶体管MP1和NMOS晶体管MN0的电流路径中流过接近于Iref的电流。由于NMOS晶体管MN1与NMOS晶体管MN0的栅极共用，并且二者尺寸相同，所以在包括检测用的电阻元件和NMOS晶体管MN1的电流路径中流过接近于Iref的电流。据此，进行电流的复制。其结果，VDIV的电压变成接近于VDIV＝VP-n×Iref×Rref＝VP-n×VREF的电压。VP的变化量ΔVP和VDIV的变化量ΔVDIV大致一致，与单纯的电阻分压相比，可以进行比较高精度的检测。

但是，图8所示的电路存在以下的问题。如图9所示，在Iref变换电路50的电流路径中流过Iref1，它是与Iref0接近的电流，但不完全一致。这是因为，参考电阻器Rref和NMOS晶体管MN0(栅极与漏极连接，即二极管式连接)在电流/电压特性方面不同，所以PMOS晶体管MP0和PMOS晶体管MP1的源极电压以及栅极电压相同，而漏极电压不同。同样，在NMOS晶体管MN1中流过Iref2，它是与在NMOS晶体管MN0中流过的Iref1接近的电流，但不完全一致。这是因为，NMOS晶体管MN0和NMOS晶体管MN1的源极电压以及栅极电压相同，而漏极电压不同。电流Iref0、Iref1以及Iref2全都具有不同的大小，它们不完全一致，其结果，在VP的变化量ΔVP和VDIV的变化量ΔVDIV方面会产生误差。作为现有技术，有日本特开2000-19200号公报。

在非易失性存储器等半导体装置中，使用了将电源电压VCC升压并生成更高的电压VP的电荷泵电路。

图14(a)是现有的电荷泵电路的电路图。在被提供了电源电压VCC和升压电压VP的节点之间串联连接有由NMOS构成的晶体管T01、T11、T21、T31以及T41(作为例子虽然表示了串联连接了五个晶体管的例子，但也可以根据升压电压的值来串联连接更多级的晶体管)。

将晶体管T01与T11之间、T11与T21之间、T21与T31之间、以及T31与T41之间的各个节点分别记为CPD1、CPD2、CPD3、以及CPD4。将晶体管T01、T11、T21、T31以及T41的各个栅极的各个节点记为CPG0、CPG1、CPG2、CPG3、以及CPG4。