CN1416136A - 半导体装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是降低室温条件下自更新时的消耗电流。在决定发出更新请求(PHY)的更新定时器(912)的工作电流的电流源(3)中，提供具有正温度依赖性的偏压BIAST，使得该电流源(3)的驱动电流具有正温度特性。由此，温度上升时，缩短更新定时器的更新周期的发出间隔，另外，在温度降低时，加长更新请求的发出间隔，降低室温下的更新的消耗电流。

Description

半导体装置

[发明的详细说明]

[发明所属的技术领域]

本发明涉及半导体存储器，特别是涉及用于在内部周期性地再写入并且更新存储单元的存储数据的自更新控制电路的结构。更特定的是，本发明涉及发出提供在自更新模式时执行更新的时序的更新请求的更新请求发生电路的结构。

图15是概略地示出现有的半导体存储器的主要部分的结构图。在图15中，半导体存储器包括：具有排列成矩阵形的多个存储单元的存储单元阵列900；激活时根据所提供的行地址信号选择存储单元阵列900的行的行相关电路902；激活时根据所提供的列地址信号选择存储单元阵列900的列的列相关电路904；把从外部提供的指令CMD译码，生成该指令所指定的工作模式指示信号的指令译码器906；根据来自指令译码器906的行选指示信号激活行相关电路902的行相关控制电路908；响应于来自指令译码器906的自更新指示而被激活，执行在更新时所必要的工作的更新控制电路910；以及响应于来自更新控制电路910的自更新模式指示信号SELF而被激活，以规定的周期发出更新请求PHY，并且提供给更新控制电路910的更新定时器912。

指令CMD通常在时钟信号的例如上升沿，通过规定的外部信号(控制信号以及特定的地址信号位)的逻辑电平的组合指定工作模式。然而，指令CMD也可以用1个信号给出。

更新控制电路910如果从指令译码器900提供自更新指示信号，则启动更新定时器912。更新定时器912在自更新模式指示信号SELF激活时被启动，以规定的周期发出更新请求PHY。

更新控制电路910如果发出更新请求PHY，则生成更新激活信号RFACT，提供给行相关控制电路908。行相关控制电路908如果激活该更新激活信号RFACT，则激活行相关电路902，选择存储单元阵列900的行。在该存储单元阵列900的行选时，未图示的更新地址计数器的更新地址被用于指定更新行。

行相关电路902包括行地址译码器以及字线驱动电路等与行选相关的电路部分，列相关电路904包括列译码器等与列选相关的电路。

排列在存储单元阵列900中的存储单元是在电容器中存储信息的DRAM单元(动态随机存取存储单元)。从而，为了防止因该电容器的漏泄电流致使存储单元的存储数据流出，根据来自更新定时器912的更新请求PHY，以规定的周期执行更新，保持存储数据。

通常，在更新定时器912中，使用环形振荡器。该环形振荡器在激活时等效地由奇数级的CMOS反相器构成。CMOS反相器在工作温度范围内，其工作速度几乎不变化。从而，通过与存储单元的最差数据保持时间相一致地设定更新周期，能够可靠地保持存储单元阵列900的存储单元的存储数据。

CMOS反相器由P沟道MOS晶体管和N沟道MOS晶体管构成，虽然由于热载流子的影响工作速度稍有下降，但是在工作温度范围内工作速度几乎不变化。

另一方面，存储单元在电容器的存储节点积累对应于存储数据的电荷。该存储节点与在半导体衬底区表面上形成的杂质区耦合。该杂质区与存储单元的存取晶体管的源、漏区耦合。

该存储节点的杂质区与半导体衬底区在导电类型相互不同的两者之间形成PN结。如果该PN结的漏泄电流加大，则在存储节点流出所积累的电荷，失去存储数据。该PN结的漏泄电流具有正的温度依赖性，随着温度上升而增大。从而，由于该漏泄电流具有温度依赖性，因此存储单元的数据保持时间也具有负的温度依赖性。从而，为了可靠地保持存储单元的存储数据，需要根据工作温度变更自更新周期。即，在自更新模式时，需要随着工作温度上升而缩短更新间隔进行更新。

在这种情况下，在根据工作温度把更新周期固定地设定为对应于高温的工作温度的最差(最短)更新周期时，在通常的室温左右的工作温度区，不必要地缩短更新周期，增大自更新的消耗电流。特别是，由于自更新在只是保持数据的待机状态下进行，因此将产生增大待机电流的问题。特别是，在电源是便携式设备等情况下的电池时，由于缩短了电池寿命，因此在休眠模式等数据保持模式中需要降低所执行的自更新的消耗电流。

为了补偿这样的更新周期的温度依赖性，如图16所示，考虑在半导体存储器920的外部设置温度传感器925，在内部配置根据该温度传感器925的检测温度补偿更新定时器912的周期的温度补偿电路930。温度传感器925例如由热敏电阻构成，根据其检测电流或者温度，配置在半导体存储器920内的温度补偿电路930调整构成更新定时器912的环形振荡器的工作电流。

但是，当把这样的温度传感器925设置在半导体存储器920外部的情况下，温度传感器925例如由热敏电阻或者热电偶构成，其占用面积大，从而增大系统总体的占用面积。

另外，该温度传感器925的输出信号为了提供给设置在半导体存储器920内部的温度补偿电路930，需要设置为进行温度补偿的多余的管脚端子，从而产生增大该半导体存储器920的安装面积的问题。

[发明的详细说明]

本发明的目的在于提供以很小的占用面积能够可靠地进行自更新周期的温度补偿的半导体存储器。

本发明的半导体存储器具备：发生具有温度依赖性的基准电压的基准电压发生电路；以及用于在该基准电压发生电路所发生的基准电压中规定工作速度，在激活时进行振荡工作，并且按照每个规定的振荡次数发出请求更新的更新请求的更新请求发生电路。

通过生成具有温度特性的基准电压，并且按照该基准电压变更更新请求发生电路的工作速度，能够与温度一致地调整更新请求发生电路的工作速度。特别是，通过使该基准电压具有正温度特性，能够随着温度上升，使该更新请求发生电路的工作电流增加，伴随着温度上升，使工作速度增大，缩短更新请求发出周期，补偿存储单元的漏泄电流增加。另外，在室温左右的工作温度区中，能够缩短更新周期，能够降低更新时所消耗的电流，能够降低待机时的消耗电流。

另外，由于只是在内部生成具有温度依赖性的基准电压，因此不需要在外部设置温度传感器等，能够减小系统占用面积，进而还能够抑制半导体存储器的管脚端子数的增大，能够减小半导体存储器的安装面积。

通过参照附图的后述的本发明的详细说明，本发明的上述和其它的目的、特征、方面和优点会变得更加明白。

图1是概略地示出本发明实施例1的更新控制单元的结构图。

图2是示出图1所示的偏压的温度依赖性的图。

图3是示出本发明实施例1的更新定时器的结构图。

图4是示出发生图1所示的偏压的电路结构的一个例子的图。

图5是示出本发明实施例2的偏压发生电路的结构图。

图6是示出本发明实施例3的偏压发生电路的结构图。

图7是示出本发明实施例4的偏压发生电路的结构图。

图8是示出图7所示的偏压发生电路的偏压的温度依赖性的图。

图9是示出发生与图7所示的温度相独立的偏压的电路结构的一个例子的图。

图10是示出本发明实施例5的更新定时器的结构图。

图11是示出本发明实施例5的更新定时器的变例的图。

图12是示出本发明实施例6的偏压发生电路的主要部分的结构图。

图13是示出图12所示的程序电路的结构的一个例子的图。

图14是示出图12所示的程序电路的变例的图。

图15是概略地示出现有的半导体存储器的主要部分的结构图。

图16是示出用于更新周期的温度补偿的结构的一个例子的图。

发明的实施例

实施例1

图1是概略地示出本发明实施例1的半导体存储器的更新控制单元的结构图。在图1中，更新控制单元包括：生成依赖于温度的偏压BIAST的偏压发生电路1；激活时，根据该偏压发生电路1生成的偏压BIAST，规定工作电流，以规定的周期进行振荡工作，并且在每个规定的振荡次数发生更新请求PHY的更新定时器912；及在自更新模式时，启动该更新定时器912的更新控制电路910。

更新定时器912包括：在来自更新控制电路910的自更新模式指示信号SELF激活时被激活，并且以规定的周期进行振荡工作的振荡电路2；以及根据来自偏压发生电路1的偏压BIAST决定该振荡电路2的工作电流的电流源3。该偏压发生电路1生成的偏压BIAST如图2所示，具有随温度T的上升其电压电平上升的正温度特性。从而，偏压BIAST随着温度T上升而上升，电流源3的驱动电流上升，振荡电路2的工作电流增大。振荡电路2由用CMOS反相器构成的环形振荡器构成，其工作速度的温度依赖性与PN结的漏泄电流的温度依赖性相比要小得多。从而，振荡电路2的振荡周期随着其工作电流的增大而缩短，更新请求PHY的发出周期缩短。

即，在温度T上升时，如果存储单元的存储节点的PN结的漏泄电流增大，则通过使该偏压BIAST上升，缩短振荡电路2的振荡周期，以短周期发出更新请求PHY。即使伴随着温度T的上升，存储单元的衬底漏泄电流增大，但是通过缩短该振荡电路2的振荡周期，即使在漏泄电流增大时，也能够稳定地更新存储单元的存储数据。

图3是示出图1所示的更新定时器912的结构的一个例子的图。在图3中，振荡电路2包括偶数级串联连接的反相器IV0-IVk；接受最末级反相器IVk的输出信号和自更新模式指示信号SELF的NAND门NG。NAND门NG发出更新请求PHY，另外，NAND门NG的输出信号被反馈到第1级反相器IV0。

反相器IV0-IVk分别具有相同的结构，在图3中，仅对于反相器IV0在其结构要素上标注参考符号。反相器IV0包括P沟道MOS晶体管PQ和N沟道MOS晶体管NQ。即，振荡电路2由将CMOS反相器连接成环形的环形振荡器构成。

电流源3包括：在这些反相器IV0-IVk的N沟道MOS晶体管NQ与接地节点之间连接的电流源晶体管CT0-CTk；以及在NAND门NG的低电平电源节点与接地节点之间连接的电流源晶体管CG。这些电流源晶体管CT0-CTk以及CG由N沟道MOS晶体管构成，在各自的栅极上接受偏压BIAST。

当自更新模式指示信号SELF是低电平时，NAND门NG输出的更新请求PHY是高电平(通过由下一级反相器把该更新请求PH反转，能够生成正逻辑的更新请求)。

如果自更新模式指示信号SELF成为高电平，则NAND门NG作为反相器工作。与此相对应，在振荡电路2中，通过反相器IV0-IVk和NANG门NG，奇数级的反相器被连接成环形，形成环形振荡器，振荡电路2进行振荡工作。该振荡电路2的振荡周期由反相器IV0-IVk以及NAND门NG的工作速度决定。该工作速度由在反相器IV0-IVk以及NAND门NG的每一个中流过的工作电流i0决定。

工作电流i0由电流源晶体管CT0-CTk以及CG的驱动电流决定。从而，如果偏压BIAST上升，则工作电流i0上升，反相器IV0-IVk以及NAND门NG的工作速度上升。由此，振荡周期缩短，更新请求PHY的发出周期缩短。在这种情况下，当反相器IV0-IVk以及NAND门NG的工作速度具有温度依赖性时，调整偏压BIAST的温度依赖性，使得根据工作电流i0的变化量来补偿该工作速度的温度依赖性，根据振荡周期的增大来可靠地补偿存储单元的漏泄电流的增大。

即使在伴随着温度T的上升存储单元的漏泄电流增大的情况下，通过进一步加快该振荡电路2的振荡周期，在温度上升的同时缩短更新请求PHY的发出周期，能够防止由于该存储单元的漏泄电流的增大引起的存储数据的丢失，能够可靠地进行存储数据的更新。

另外，在室温左右的工作温度区中，振荡电路2的振荡周期与高温区相比较要加长，更新请求PHY的发出周期加长，能够降低更新执行次数，能够降低数据保持时的消耗电流。在包含该室温的低温区中，根据其正的温度依赖性减少存储单元的PN结的漏泄电流，即使加长更新间隔也能够可靠地更新存储单元的存储数据。

图4是概略地示出图1所示的偏压发生电路1的结构的一个例子的图。在图4中，偏压发生电路1包括：与供给电源电压VDD的电源节点耦合的恒流源1a；以及把来自恒流源1a的恒定电流变换为电压的电阻元件1b。在该恒流源1a和电阻元件1b的连接节点1c上发生偏压BIAST。该电阻元件1b例如由扩散电阻或者把阱用作电阻体的阱电阻构成，电阻值R具有很大的正温度特性。

恒流源1a供给的电流i与温度无关，是恒定的。该电流例如通过利用附有温度补偿功能的恒流源实现。从而，如果温度上升，则电阻元件1b的电阻值R增大，偏压BIAST上升。由此，能够生成具有正温度特性的偏压BIAST。

如以上那样，如果依据本发明的实施例1，则根据具有正温度特性的偏压调整规定了更新间隔的振荡电路的工作电流，使其工作电流能随温度上升而上升，即使伴随着温升存储单元的漏泄电流增大，也能够正确地更新存储单元的存储数据。另外，由于在室温等的低温区中，更新请求PHY的发出周期与高温区相比要缩短，因此在通常的室温等的低温区的工作环境下，能够加长更新请求发出周期，能够降低室温等的低温区中的待机状态时的消耗电流。

实施例2

图5是示出本发明实施例2的偏压发生电路1的结构图。在图5中，偏压发生电路1包括：连接在外部电源节点与内部节点ND1之间而且其栅极连接内部节点ND1的P沟道MOS晶体管PT1；连接在外部电源节点与内部节点ND2之间的电阻元件10；连接在内部节点ND2与内部节点ND3之间而且其栅极连接内部节点ND1的P沟道MOS晶体管PT2；耦合在内部节点ND1与接地节点之间的恒流源11；耦合在内部节点ND3与接地节点之间的恒流源12；连接在外部电源节点与内部节点ND3之间而且其栅极连接内部节点ND3的P沟道MOS晶体管PT3；连接在外部电源节点与内部节点ND4之间而且其栅极连接内部节点ND3的P沟道MOS晶体管PT4；以及连接在内部节点ND4与接地节点之间而且其栅极连接内部节点ND4的N沟道MOS晶体管NT1。在该内部节点ND4发生偏压BIAST。

电阻元件10例如由P阱或者N阱等扩散电阻形成，其电阻值具有很强的正温度特性。电流源11以及12生成不依赖于温度的恒定的电流ir。MOS晶体管PT3的栅极和漏极相互连接，在饱和区工作，供给对应于内部节点ND3的电压与外部电源电压EXVDD之差的电流i2。

MOS晶体管PT4与MOS晶体管PT3构成电流镜电路，供给对应于内部节点ND3的电压电平的电流(流过MOS晶体管PT3的电流的镜电流)。

MOS晶体管NT1的栅极和漏极相互连接，根据从该MOS晶体管PT4供给的电流2设定其漏极电压，生成偏压BIAST。下面，说明该图5所示的偏压发生电路1的工作。

电阻元件10的电阻值具有很强的正温度特性，如果温度上升，则该电阻元件10的电阻值增大。MOS晶体管PT1及PT2的栅极连接内部节点ND1，MOS晶体管PT1供给恒流源11驱动的恒定电流ir。

如果增大该电阻元件10的电阻值，则流经该电阻元件10的电流i1下降，与此相对应，流经MOS晶体管PT2的电流下降，节点ND3的电压电平降低。如果该节点ND3的电压电平降低，则MOS晶体管PT3的栅-源间电压的绝对值增大，MOS晶体管PT3的供给电流i2增大。节点ND3的电压电平是恒流源12驱动的电流ir与流经MOS晶体管PT2的电流i1和经过MOS晶体管PT3供给的电流i2之和变得相等的电压电平。即导出

ir＝i1+i2的条件。在该平衡条件下，MOS晶体管PT2的栅极连接节点ND1，是与MOS晶体管PT1相同的栅极电压，MOS晶体管PT2的驱动电流比MOS晶体管PT1小，随着MOS晶体管PT2的源极电压的下降，节点ND3的电压VP下降。如果该内部节点ND3的电压VP下，则MOS晶体管PT4的供给电流M·i2增大，与此相对应，MOS晶体管NT1的驱动电流增大，其漏极电压上升，来自内部节点ND4的偏压BIAST的电压电平上升。

另一方面，如果温度T下降，电阻元件10的电阻值随之下降，则流经该电阻元件10的电流i1增大。恒流源12驱动恒定的电流i2，MOS晶体管PT3的驱动电流i2下降，与此相对应，与该MOS晶体管PT3构成电流镜电路的MOS晶体管PT4的驱动电流M·i2下降。特别是，当MOS晶体管PT1以及PT2在弱反转区工作时，该电流变化增大。

这里，内部节点ND3的电压电平VP是恒流源12驱动的电流i2与MOS晶体管PT2和PT3驱动的电流i1及i2之和变得相等的电压电平。从而，如果电阻元件10的电阻值下降，则内部节点ND3的电压VP上升，MOS晶体管PT4的供给电流降低。随着该MOS晶体管PT4的供给电流M·i2的降低，来自内部节点ND4的偏压BIAST下降。

从而，如图5所示，通过把具有正温度特性的电阻值的电阻元件10连接在作为电流镜级的从属MOS晶体管的MOS晶体管PT2与电源节点之间，同时，对于对应的恒流源12，追加供给对应于其从属MOS晶体管PT2的漏极节点的电压的电流，形成具有负温度特性的电压VP，与此相对应，能够生成具有正温度特性的偏压BIAST。

电阻元件10只是使用P阱或者N阱等阱电阻或者扩散电阻，能够以小的占用面积实现具有强的正温度特性的电阻元件。该电阻值的温度特性通过调整该N阱或者P阱或者形成扩散电阻的扩散区的杂质浓度，被定为适当的值。

另外，MOS晶体管PT1以及PT2分别配置在接近的位置上，它们的阈值电压的温度特性相互抵消，另外，它们的沟道电阻的温度特性也互相抵消，MOS晶体管PT2的栅极电位通常根据该内部节点ND1的电压电平，保持为恒定的电压电平。

另外，电源/电压变换用的N沟道MOS晶体管NT1的阈值电压也具有温度依赖性。该N沟道MOS晶体管NT1与图3所示的电流源3的MOS晶体管CT0-CTk以及CG构成电流镜电路。这些MOS晶体管的尺寸如果相同，则流过相同大小的电流。另外，MOS晶体管NT1的阈值的温度依赖性与这些MOS晶体管CT0-CTk以及CG的阈值电压的温度依赖性相同。从而，即使在偏压BIAST中反映了MOS晶体管NT1的阈值电压的温度依赖性，该温度依赖性也通过电流源3的MOS晶体管CT0-CTk以及CG的阈值电压的温度依赖性而相互抵消。电流源3的驱动电流具有由电阻元件10的电阻值的温度依赖性决定的温度依赖性。从而，为了决定振荡电路2的振荡周期及其温度依赖性，考虑电阻元件10的正温度特性，可以把电阻元件10的电阻值及温度依赖性分别定为适当的值。根据该电阻元件10，能够在80度左右的高温区域和室温左右的低温区域中使更新周期改变大约3到4倍。

如上述那样，如果依据本发明的实施例2，则在电流镜级的从属晶体管的电源节点一侧配置具有强的正温度特性的电阻元件，生成偏压，能够以简单的电路结构正确地生成具有所希望的强的正温度特性的偏压。

实施例3

图6是示出本发明实施例3的偏压发生电路1的结构图。在该图6所示的偏压发生电路1中，配置在各自的栅极上接受偏压VBIAS的N沟道MOS晶体管21以及22以代替电流源11以及12。该偏压VBIAS具有正温度依赖性。图6所示的偏压发生电路的其它结构与图5所示的结构相同，在对应的部分标注相同的参考符号，其详细说明从略。

MOS晶体管21及22接受偏压VBIAS，作为电流源工作。这些偏压VBIAS的电压电平很低，这些MOS晶体管21及22的驱动电流充分地小。在该状态下，MOS晶体管PT1及PT2的栅极-源极间电压接近于阈值电压的绝对值，是在其沟道区中形成弱反型层的状态。在该状态下，流过MOS晶体管PT2的电流i1如果把节点ND1的电压记为V1，则用下式表示。

i1～exp(A(V1-i1·R1))

这里，R1示出电阻元件10的电阻值。A是规定的系数。电流i1在电阻元件10的电阻值R1随着温升而增大的情况下减小。这种情况下，MOS晶体管PT3供给的电流i2用下式表示。即

i2＝ir-i1

从而，电流i2增加，流过与该MOS晶体管PT3构成电流镜电路的MOS晶体管PT4的镜电流M·i2增大。

偏压VBIAS具有正温度特性，流经MOS晶体管22的电流i2也具有正温度特性。从而，由于电流ir随温度上升而增大，因此流经MOS晶体管PT4的电流M·i2进一步增大，规定振荡电路2的工作电流的偏压BIAST能够进一步加大其正温度依赖性。

这里，在电流源3中，图3所示的电流源晶体管CT0-CTk以及CG和MOS晶体管NT1构成电流镜电路，流经该MOS晶体管NT1的电流M·i2的镜电流流过这些电流源晶体管CT0-CTk以及CG。

从而，通过使对于该电流镜级的电流源晶体管的驱动电流具有正温度依赖性，与利用图5所示的偏压发生电路1的结构相比较，能够进一步增强振荡电路的工作电流的正温度依赖性。例如，在80℃与室温之间，至少能够使工作电流改变大约3到4倍，与此相对应，能够使室温时的更新间隔加长为高温时的至少3到4倍左右，能够降低室温工作环境下的消耗电流。

如上所述，如果依据本发明的实施例3，则发生偏压的电路的电流源驱动的电流具有正温度依赖性，并且能够根据振荡电路的工作速度使其具有很强的正温度依赖性，能够加长室温工作条件下的更新间隔，能够降低室温条件下的自更新模式时的消耗电流。

实施例4

图7是示出本发明实施例4的偏压发生电路1的结构图。在图7所示的偏压发生电路1中，除去图5或者图6所示的结构以外，还添加了以下的结构。即，偏压发生电路1包括：耦合在节点ND5与接地节点之间而且在其栅极上接受图5或者图6所示的N沟道MOS晶体管NT1的输出电压BIAST的N沟道MOS晶体管NT2；耦合在内部节点ND5与接地节点之间而且在其栅极上接受独立于温度的恒定电压电平的偏压BIASL的N沟道MOS晶体管NT3；连接在输出电源节点与节点ND5之间而且其栅极与节点ND5耦合的P沟道MOS晶体管PT5；连接在外部电源节点与节点ND6之间而且其栅极连接在节点ND5的P沟道MOS晶体管PT6；以及耦合在内部节点ND6与接地节点之间而且其栅极连接内部节点ND6的N沟道MOS晶体管NT4。在该节点ND6上，生成提供给图3所示的电流源3的各个电流源晶体管的栅极的偏压BIASS。

MOS晶体管NT2与MOS晶体管NT3的沟道宽度之比譬如设定为4∶1之比(沟道长度相同)。从而，MOS晶体管NT2的电流驱动能力大于MOS晶体管NT3的电流驱动能力。MOS晶体管NT2与MOS晶体管NT1构成电流镜电路，在该MOS晶体管NT2中有流过MOS晶体管NT1的电流M·i2的镜电流m·M·i2流过。

在MOS晶体管NT3中，有对应于偏压BIASL的电流i3流过。MOS晶体管PT5及PT6构成电流镜电路，从而，流经MOS晶体管PT5的电流m·M·i2和流经MOS晶体管PT3的电流i3之和的镜电流流过MOS晶体管PT6。从而，例如，偏压BIAST降低到接地电压电平(MOS晶体管NT1的阈值电压左右)，即使流经MOS晶体管NT2的电流实质上成为0，根据MOS晶体管NT3的驱动电流i3，也生成偏压BIASS。

另外，即使N沟道MOS晶体管NT1及生成偏压BIASL的MOS晶体管的阈值电压存在温度依赖性的情况下，这些温度依赖性利用图7所示的MOS晶体管NT2及NT3的阈值电压的温度依赖性而相互抵消，另外，生成偏压BIASS的MOS晶体管NT4的阈值电压的温度依赖性利用电流源3的MOS晶体管CT0-CTk以及CG的阈值电压的温度依赖性而相互抵消。

从而，如图8所示，在温度Tc下，MOS晶体管NT1生成的偏压BIAST成为该MOS晶体管的阈值电压电平，在电流源中流过的电流有可能成为0的情况下，根据流经MOS晶体管NT3的电流i3，生成偏压BIASS，能够把流经MOS晶体管NT4的电流i5保持为由该电流i3决定的恒定电流电平。MOS晶体管PT5及PT6的尺寸相同，在镜比为1的情况下，在温度Tc以下的区域中，流经MOS晶体管PT6及NT4的电流i5等于流经MOS晶体管NT3的电流i3。这里，在图8中，纵轴示出电流I，横轴示出温度T。对于振荡电路的工作电流能够忽视偏压BIASS及BIAST对MOS晶体管的阈值电压的温度依赖性。即，在电流源3中，如上述那样，由于偏压对MOS晶体管的阈值电压的温度依赖性完全抵消，因此如图8所示，流经MOS晶体管NT4的电流，即电流源3驱动的工作电流在温度Tc以下是恒定的，如果成为在温度Tc以上，则具有随着电阻元件的电阻值而上升的特性。

从而，来自偏压发生电路1的具有正温度特性的偏压VBIAS即使降低到MOS晶体管NT1的阈值电压电平，也能够使振荡电路可靠地振荡，能够以规定的周期发出更新请求PHY。

即，在温度Tc下偏压BIAST即使降低到阈值电压电平Vthn电平，也能够防止振荡电路的工作电流几乎变为0，振荡周期接近于无穷大，更新间隔几乎变为无穷大，能够可靠地以恒定的周期发出更新请求，在低温区也能够进行存储单元的存储数据的更新。

另外，在图7所示的结构中，在外部电源节点与MOS晶体管PT5及PT6之间还可以设置供给不依赖于温度的恒定电流的恒流源。

图9是示出生成偏压BIASL的电路结构的一个例子的图。在图9中，偏压发生电路包括：连接在电源节点与节点ND7之间的恒流源23；以及连接在节点ND7与接地节点之间而且其栅极连接节点ND7的N沟道MOS晶体管24。在节点ND7上生成偏压BIASL。恒流源23供给不依赖于温度的恒定电流。MOS晶体管24生成对应于恒流源23供给的电流的偏压BIASL。即使MOS晶体管24的阈值电压具有温度依赖性，也如上述那样，该偏压BIASL正提供给图7所示的MOS晶体管NT3的栅极，这些MOS晶体管24及NT3的阈值电压的温度特性相互抵消，对应于恒流源23供给的电流的不依赖于温度的恒定电流i3流入图7所示的MOS晶体管NT3。

作为供给不依赖于温度的该恒定电流的电流源，例如，在图5所示的结构中，能够省略电阻元件10，利用由MOS晶体管PT1及PT2和电流源11构成的电路，利用把MOS晶体管PT2的供给电流作为输出恒定电流，提供给图9的MOS晶体管24的结构。通过充分减小该恒流源23的供给电流，能够充分减小偏压发生电路的消耗电流。

如上述那样，如果依据本发明的实施例4，则根据不依赖于温度恒定的偏压生成不依赖于温度的恒定的基准电流(电压)，将具有温度依赖性的基准电流(电压)一起提供给振荡器的电流源，在温度降低时，能够防止振荡电路停止振荡工作，即使在低温区工作时也能够可靠地以规定的周期进行存储单元的存储数据的更新。

实施例5

图10是示出本发明实施例5的更新定时器的结构图。在图10中，除去图3所示的更新定时器912的结构以外，还与电流源晶体管CT0-CTk以及CG相并列，配置电流源晶体管CR0-CRk以及CH。对于这些恒流源晶体管CR0-CRk以及CH，还提供不依赖于温度的恒定电压电平的偏压BIASL作为各自的偏压。该图10所示的更新定时器的其它结构与图3所示的更新定时器的结构相同，在相同的部分标注相同的参考符号，其详细说明从略。

在图10所示的更新定时器912的结构中，从图5所示的偏压发生电路提供偏压BIAST。从而，即使偏压BIAST的电压电平随温度降低而下降，电流源晶体管CT0-CTk以及CG成为关断状态，其驱动电流实质上成为0的情况下，通过恒流源晶体管CR0-CRk以及CH，偏压BIASL规定的工作电流也供给到反相器IV0-IVk以及NAND门NG，以对应于该偏压BIASL决定的工作电流的工作速度进行振荡工作。从而，即使在温度降低时，也能够以规定的周期进行更新。

变例

图11是概略地示出本发明实施例5的变例的更新定时器的结构图。在图11中，代表性地示出振荡电路2(环形振荡器)中包含的一级反相器IVj。在该图11所示的更新定时器的结构中，对于反相器IVj的高电平电源一侧，也设置电流源晶体管PCTj以及PCRj。为了调整这些电流源晶体管PCTj及PCRj的驱动电流，设置在栅极接受偏压BIAST的MOS晶体管NT10；对该MOS晶体管NT10供给电流的P沟道MOS晶体管PT10；在栅极接受偏压BIASL的N沟道MOS晶体管NT11；以及对MOS晶体管NT11供给电流的P沟道MOS晶体管PT11。MOS晶体管PT10及PT11的各个栅极和漏极相互连接。

MOS晶体管PT10与电流源晶体管PCTj构成电流镜电路，另外，MOS晶体管PT11与电流源晶体管PCRj构成电流镜电路。

在MOS晶体管NT10及PT10中流过相同大小的电流，另外，在MOS晶体管NT11及PT11中流过相同大小的电流。从而，该MOS晶体管PT10及PT11的栅极的电压PBIAST及PBIASL分别具有负温度特性及独立于温度的特性。从而，MOS晶体管NT10及NT11分别与电流源晶体管CTj及恒流源晶体管CRj的尺寸相同，如果电流驱动电平相同，则向MOS晶体管PT10及PT11分别流过与流经电流源晶体管CTj及恒流源晶体管CRj的电流为相同大小的电流。

MOS晶体管PT10与电流源晶体管PCTj的尺寸(沟道长度与沟道宽度之比)相同，另外，如果MOS晶体管PT11与恒流源晶体管PCRj的尺寸相同，则电流源晶体管PCTj及CTj驱动相同大小的工作电流，另外，恒流源晶体管PCRj驱动与恒流源晶体管PCRj相同大小的电流。从而，能够使该反相器IVj的充电电流及放电电流形成相同的大小。由此，能够使反相器的充放电电流具有正温度特性，能够使环形振荡器的反相器的上升特性以及下降特性相同，能够使振荡周期具有正温度特性。由此，能够根据温度正确地调整反相器的工作电流，能够使振荡周期具有正温度特性。

如上所述，如果依据本发明的实施例5，则进行驱动使得在更新定时器的振荡电路的工作电流中供给不依赖于温度的恒定的工作电流，即使在温度降低时，也能够相同地以规定的周期进行更新，另外在温度上升时，能够可靠地缩短更新周期。

实施例6

图12是概略地示出本发明实施例6的偏压发生电路1的结构图。在图12中，作为具有正温度特性的电阻元件10，在外部电源节点与节点ND2之间串联连接多个电阻元件Za、Zb以及Zc。在该图12中，作为电阻元件10，代表性地示出了3个串联连接的电阻元件Za-Zc。而该电阻元件的数量并不限定于3个，可以根据电阻元件Za-Zc的电阻值及振荡周期的调整精度适当地决定。

与各电阻元件Za-Zc分别并列设置P沟道MOS晶体管PTa-PTc。为了设定这些MOS晶体管PTa-PTC的导通/关断状态，分别对应于MOS晶体管PTa-PTc配置程序电路30a-30c。

在MOS晶体管PTa-PTc被设定为导通状态时，对应的电阻元件Za-Zc被短路。即，如果MOS晶体管PTa-PTc被设定为导通状态，则电阻元件10的电阻值减小。从而，在即使该电阻元件10的电阻值的分散性可能来源于制造工序的参数的分散性的情况下，通过由对应的程序卡30a-30c设定该MOS晶体管PTa-PTc的导通状态/关断状态，也能够生成所希望的电压电平的偏压BIAST。

另外，在图12中，对于电阻元件Za-Zc的每一个配置MOS晶体管PTa-PTc。而作为电阻元件10的基本电阻值，也可以把1个电阻元件用作提供基本电阻值的基本电阻元件，不配置程序用的MOS晶体管PT，对于除了该1个基本电阻元件以外的其余电阻元件配置程序用的P沟道MOS晶体管，根据程序电路设定它们的导通、关断状态。

图13是示出图12所示的程序电路30a-30c的结构的一个例子的图。由于这些程序电路30a-30c形成为相同结构，因此在图13中，总括地示出1个程序电路30。在图13中，程序电路30包括：连接在外部电源节点与内部节点ND10之间的可熔断的连接元件35；连接在节点ND10与接地节点之间的电流源36；把节点ND10的信号反转的反相器37；反相器37的输出信号为高电平时导通，并且在导通时使节点ND10驱动为接地电压电平的N沟道MOS晶体管38；以及把反相器37的输出信号反转后提供给对应的P沟道MOS晶体管的栅极的反相器39。

电流源36例如由高阻的电阻元件构成，具有驱动微小电流的下拉元件的功能。

连接元件35例如是熔丝元件，能够通过激光等的高能射线熔断。在连接元件35熔断时，节点ND10通过电流源36保持为接地电位电压电平，反相器37的输出信号成为高电平，MOS晶体管38成为导通状态。由此，节点ND10根据反相器37以及MOS晶体管38保持为接地电压电平。反相器39把该反相器37的高电平信号反转，生成低电平信号，提供给对应的MOS晶体管的栅极。从而，在该连接元件35熔断时，对应的P沟道MOS晶体管PTi(i＝a-c)成为导通状态，与此相应，对应的电阻元件Zi(i＝a-c)被短路。

另一方面，在连接元件35非熔断时，节点ND10被连接元件35充电到输出电源电压电平。反相器37的输出信号成为低电平，MOS晶体管38成为关断状态。在该状态下，反相器39的输出信号成为高电平，对应的P沟道MOS晶体管PTi维持关断状态，对应的电阻元件Zi用作电阻元件10的电阻分量。

变例

图14是概略地示出图12所示的程序电路的变例的结构图。在图14所示的程序电路30的结构中，使用接受测试信号TSIG<i>和反相器37的输出信号的NOR门40以代替图13所示的程序电路30的反相器39。图14所示的程序电路30的其它结构与图13所示的程序电路的结构相同，在对应的部分上标注相同的参考符号，其详细说明从略。

测试信号TSIG<i>在测试模式时，被有选择地设定为高电平或者低电平。从特定的焊区在测试模式时提供该测试信号TSIG<i>或者在特定的寄存器电路中测试时被设定并生成该测试信号TSIG<i>。如果测试信号TSIG<i>是高电平，则NOR门40的输出信号成为低电平，对应的P沟道MOS晶体管PTi成为导通状态。

在测试模式时，连接元件35是非熔断状态，反相器37的输出信号是低电平。从而，如果把测试信号TSIG<i>设定为低电平，则NOR门40的输出信号成为高电平，对应的P沟道MOS晶体管PTi维持关断状态。

从而，在测试模式时，根据该测试信号TSIG<i>有选择地使电阻元件Za-Zc短路，求出最佳的偏压电平。

最终，例如在半导体存储器的不良单元补救等的激光烧断工序中，根据测试信号TSIG<i>的逻辑电平有选择地熔断连接元件35。由此，能够将电阻元件10的电阻值进行微调整，使得根据测试信号TSIG<i>，实际上使更新定时器工作，得到最佳工作特性。

在图13所示的程序电路的结构的情况下，在测试模式时，测定偏压BIAST的电压电平，根据其测定结果，有选择地熔断连接元件35。

如上所述，如果依据本发明的实施例6，则能够微调决定振荡电路的工作电流的具有正温度特性的电阻元件的电阻值，能够正确地实现维持所希望的工作特性的更新定时器。

另外，在上述的例子中，更新定时器以振荡电路的振荡周期发出更新请求。而也可以使用由计数器计数该振荡电路的振荡信号、在该计数器的计数值每次达到规定值时发出更新请求的结构。

另外，本发明如果是具有自更新模式的半导体存储器，则就能够应用于任意的半导体存储器中。

如上所述，如果依据本发明，则构成为使得在内部根据工作温度变更更新周期，能够不增大系统结构，可靠地保持存储单元的存储数据，另外，能够降低包括室温的低温区中的更新的消耗电流。

这次公开的实施例在全部方面可认为是例示性的而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书的范围而不是由上述的实施例的说明来表示，其意图是包含与权利要求的范围均等的意义和范围内的全部的变更。

Claims (11)

1.一种半导体存储器，该半导体存储器需要进行存储数据的更新，其特征在于：

具备：

发生具有温度依赖性的基准电压的基准电压发生电路；以及

由上述基准电压发生电路发生的基准电压规定工作速度，激活时进行振荡工作，并且在每个规定的振荡次数发出请求上述更新的更新请求的更新请求发生电路。

2.如权利要求1所述的半导体存储器，其特征在于：

上述更新请求发生电路具备由上述基准电压规定工作电流的环形振荡器。

3.如权利要求1所述的半导体存储器，其特征在于：

上述基准电压具有正温度特性。

4.如权利要求1所述的半导体存储器，其特征在于：

具备：

用于生成恒定电流的电流镜级；

插入上述电流镜级与电源节点之间，具有正温度特性的电阻元件；以及

把对应于上述电流镜级的输出电流的电压生成为上述基准电压的基准电压输出电路。

5.如权利要求1所述的半导体存储器，其特征在于：

上述基准电压发生电路具备：

构成电流镜级的第1及第2晶体管；

插入上述第2晶体管与电源节点之间，其电阻值具有正温度特性的电阻元件；

分别与上述第1及第2晶体管耦合的第1及第2恒流源；

连接在上述第2恒流源与上述电源节点之间的电流供给元件；以及

根据上述第2晶体管与上述第2恒流源之间的连接节点的电位决定驱动电流，并且根据上述驱动电流生成上述基准电压的电流/电压变换电路。

6.如权利要求1所述的半导体存储器，其特征在于：

上述基准电压发生电路具备：

构成电流镜级的第1及第2晶体管；

耦合在上述第1晶体管与提供参考电位的参考节点之间，并且在栅极接受具有温度依赖性的第1偏压的第3晶体管；

耦合在上述第1晶体管与上述参考节点之间，并且在栅极接受独立于温度的第2偏压的第4晶体管；以及

耦合在上述第2晶体管与上述参考节点之间，并且根据上述第2晶体管的驱动电流发生上述基准电压的第5晶体管。

7.如权利要求1所述的半导体存储器，其特征在于：

上述更新请求发生电路具备：

由具有上述温度依赖性的基准电压规定驱动电流的第1电流源；

与上述第1电流源并列配置，由独立于温度的偏压规定其驱动电流的第2电流源；以及

由上述第1及第2电流源的驱动电流规定工作电流，激活时进行振荡工作，并且在每个规定的振荡次数发出上述更新请求的振荡电路。

8.如权利要求1所述的半导体存储器，其特征在于：

上述基准电压发生电路包括用于调整上述基准电压的程序电路。

9.如权利要求4所述的半导体存储器，其特征在于：

上述基准电压发生电路还具备用于调整上述电阻元件的电阻值的程序电路。

10.如权利要求5所述的半导体存储器，其特征在于：

上述第1及第2恒流源的驱动电流具有正温度特性。

11.如权利要求1所述的半导体存储器，其特征在于：

上述基准电压包括具有上述温度依赖性的电压成分和独立于温度的电压成分。

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