DE10220561B4 - Generator für negative Spannung für ein Halbleiterspeicherbauelement - Google Patents

Generator für negative Spannung für ein Halbleiterspeicherbauelement Download PDF

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Abstract

Generator für negative Spannung für ein Halbleiterspeicherbauelement mit
– ersten Ladungspumpmitteln (20) mit einem Ausgang und
– zweiten Ladungspumpmitteln (50) mit einem Ausgang, der mit dem Ausgang der ersten Ladungspumpmittel gekoppelt ist, wobei die zweiten Ladungspumpmittel dafür ausgelegt sind, durch ein Vorladesignal gesteuert zu werden,
gekennzeichnet durch
– einen negativen Spannungsregler (40) mit einem Eingang, der mit einem Ausgang der ersten Ladungspumpmittel (20) gekoppelt ist, und einem Ausgang, der mit dem Ausgang der zweiten Ladungspumpmittel (50) gekoppelt ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Generator für negative Spannung für ein Halbleiterspeicherbauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein typisches Halbleiterspeicherbauelement verwendet einen Zugriffstransistor in jeder Speicherzelle, um Daten in der Zelle zu speichern, zu lesen und aufzufrischen. Die Auffrischzeit einer Speicherzelle wird durch den Leckstrom des Zugriffstransistors degradiert. Ein Schema mit negativ vorgespannter Wortleitung wurde entwickelt, um diesen Leckstrom zu reduzieren. Ein Speicherbauelement, das ein negatives Wortleitungsschema verwendet, legt eine negative Spannung VBB oder VNN an die Wortleitungen von nicht ausgewählten Speicherzellen an. Dies wird auch als Rückspannen der Wortleitung bezeichnet.
  • 1 stellt einen negativen Spannungsgenerator des Standes der Technik dar, der einen Oszillator 100, eine negative Ladungspumpe 200 und einen Pegeldetektor 300 beinhaltet. Der Generator von 1 wurde verbreitet verwendet, um eine negative Spannung (VBB) zu erzeugen, um das Substrat eines Halbleiterbauelements in Sperrrichtung vorzuspannen, so dass der Leckstrom reduziert wird. Er wird daher häufig als Substratspannungsgenerator bezeichnet. Er erzeugt eine geregelte negative Spannungsversorgung unter Verwendung eines negativen Rückkopplungsbetriebs. Wenn VBB aufgrund eines Substratleckstroms zunimmt, aktiviert der Detektor 300 den Oszillator 100, der dann die Ladungspumpe 200 antreibt. Die Spannung von VBB wird durch die Ladungspumpe negativer gemacht, bis der Detektor den Oszillator deaktiviert.
  • 2 stellt einen typischen VBB-Pegeldetektor 300 des Standes der Technik mit zwei Transistoren M1, M2 und zwei Invertern 900, 1000 dar. Wenn VBB aufgrund eines Substratleckstroms zunimmt, nimmt der Source-Drain-Äquivalentwiderstand von M2 (700) zu, wodurch ein Ansteigen der Spannung des Knotens A bewirkt wird. Wenn der Knoten A den Auslösepunkt eines Inverters 900 erreicht, wechselt das Ausgangssignal OUT auf hohen Pegel und aktiviert den Oszillator 100, der dann die negative Ladungspumpe 200 mit einem Rechteckwellensignal treibt. Die negative Ladungspumpe beinhaltet einen Kondensator 400 und zwei Dioden DGND (500) und DSUB (600), die in einer typischen negativen Ladungspumpkonfiguration angeordnet sind. Wenn das Rechtecksignal auf hohem Pegel liegt, wird der Knoten B durch DGND bei einer Schwellenspannung (VTH) über Masse festgehalten, während das andere Ende des Kondensators 400 auf die positive Versorgungsspannung VDD aufgeladen wird. Wenn dann das Rechtecksignal auf niedrigen Pegel wechselt, pumpt der Kondensator durch DSUB eine negative Ladung auf VBB.
  • Um ein Schema mit negativ vorgespannter Wortleitung zu implementieren, wurde der vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 be schriebene negative Spannungsgenerator des Standes der Technik außerdem eingesetzt, um die negative Vorspannung für die Wortleitungen bereitzustellen. Dieser Generator des Standes der Technik ist jedoch nicht sehr gut geeignet, um negative Wortleitungen zu treiben. Der in den 1 und 2 gezeigte Regler war ursprünglich dazu gedacht, eine kleine Strommenge bereitzustellen, um ein Halbleitersubstrat in Sperrrichtung vorzuspannen oder rückzuspannen. Ein negatives Wortleitungsschema erfordert jedoch eine hohe Stromtreiberfähigkeit, um eine Wortleitung von einer angehobenen Spannung von VPP auf die negative Spannung von VBB oder VNN während eines Wortleitungs-Vorladevorgangs zu entladen. Diese großen Entladeströme verursachen Fluktuationen in der negativen Spannungsversorgung. Der Treiberschaltungsaufbau für ein negatives Wortleitungsschema stellt zusätzliche Anforderungen an den negativen Spannungsgenerator, da er zusätzlichen Betriebsstrom von der negativen Spannungsversorgung verbraucht.
  • Ein weiteres Problem bei dem negativen Spannungsgenerator des Standes der Technik besteht darin, dass die Spannungsverstärkung des Detektors 300 sehr gering (~0,1) ist, so dass die Antwortzeit sehr langsam ist. Dies verursacht eine lange Ein/Aus-Verzögerungszeit (~1 μs), was zu einer hohen Welligkeitskomponente in der negativen Spannung VBB führt, wie in 3 gezeigt. Ein weiteres Problem bei dem Detektor besteht darin, dass er äußerst empfindlich gegenüber Prozess- und Temperaturschwankungen ist.
  • In der Patentschrift US 5.434.820 ist ein Sperrvorspannungsgenerator für ein Halbleiterspeicherbauelement offenbart, der erste Ladungspumpmittel, die einen Pumpkondensator mit eingangsseitigem Puffer, dem ein von einem Spannungspegeldetektor angesteuerter Oszillator vorgeschaltet ist, und ausgangsseitigem Gleichrichterteil beinhalten, sowie zweite Ladungspumpmittel umfasst, die mehrere weitere, parallel geschaltete Pumpstufen beinhalten, deren Ausgang gemeinsam mit ei nem Ausgang der ersten Ladungspumpmittel verbunden ist und denen jeweils ein von einem Blockauswahlsignal des Halbleiterspeicherbauelements angesteuerter Schalttransistor zugeordnet ist, über den sie gemeinsam an einen weiteren Oszillator angeschlossen sind, der über einen Inverter von einem verzögerten Zeilenadressenabtastsignal des Halbleiterspeicherbauelements gesteuert wird. Auf diese Weise soll der Sperrvorspannungsgenerator daran angepasst werden können, ob bzw. welcher von mehreren Speicherblöcken des Halbleiterspeicherbauelements einen Schreib-/Lesevorgang ausführt.
  • In der Patentschrift US 5.191.235 ist eine Substratspannungsdetektorschaltung eines integrierten Halbleiterschaltkreisbauelements offenbart, die eine Stromspiegel-Verstärkerschaltung umfasst, die mit einem jeweiligen Eingang an je einen Mittelabgriff zweier Spannungsteiler angekoppelt ist, von denen der eine zwischen eine Referenzspannung und eine Massespannung und der andere zwischen die Referenzspannung und einen Substratspannung eingeschleift ist.
  • Die Patentschrift US 5.553.295 offenbart einen negativen Spannungsregler für eine Ladungspumpe, der einen Differenzverstärker umfasst, dessen Ausgang einen Oszillator für die negative Ladungspumpe steuert. Die beiden Eingänge des Differenzverstärkers sind mit Abgriffsknoten je eines Spannungsteilers gekoppelt, von denen der eine zwischen eine Referenzspannung und eine Massespannung und der andere zwischen die Referenzspannung und einen Ausgang der negativen Ladungspumpe eingeschleift ist.
  • In dem Zeitschriftenaufsatz H.Tanaka et al., A Precise On-Chip Voltage Generator for a Gigascale DRAM with a Negative Word-Line Scheme, IEEE Journal of Solid-State Circuits, Band 34, Nr. 8, August 1999, Seite 1084 ist eine Ladungspumpen-Reglerschaltung für eine Wortleitungsspannung eines DRAM-Bauelements beschrieben, die einen Reglerteil mit einem Differenzverstärker und von dessen Ausgangssignal angesteuertem Transistor beinhaltet, um Welligkeiten in der Ausgangsspannung zu reduzieren, wobei die Ausgangsspannung an einen nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers rückgekoppelt ist und ein invertierender Eingang mit einer Referenzspannung beaufschlagt wird.
  • Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines Generators für negative Spannung für ein Halbleiterspeicherbauelement zugrunde, mit dem sich bei relativ geringem Aufwand die oben genannten Schwierigkeiten wenigstens teilweise beheben lassen.
  • Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines negativen Spannungsgenerators mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Vorteilhafte nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie die zu deren besserem Verständnis oben erläuterten, herkömmlichen Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt, in denen zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild eines negativen Spannungsgenerators des Standes der Technik,
  • 2 ein schematisches Schaltbild eines Pegeldetektors des Standes der Technik,
  • 3 eine schematische Darstellung des Verlaufs der negativen Spannung im Betrieb eines negativen Spannungsgenerators und eines Pegeldetektors des Standes der Technik,
  • 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines negativen Spannungsgenerators gemäß der Erfindung,
  • 5 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform eines negativen Spannungsgenerators gemäß der Erfindung,
  • 6 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform eines negativen Spannungsgenerators gemäß der Erfindung,
  • 7 ein Zeitablaufdiagramm einiger beispielhafter Wortleitungs-Vorladebefehle und -signale, die zur Verwendung mit der Erfindung geeignet sind,
  • 8 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform eines Pegeldetektors gemäß der Erfindung.
  • 9 eine schematische Darstellung des Verlaufs der negativen Spannung zur Veranschaulichung des Betriebs einer Ausführungsform eines Pegeldetektors gemäß der Erfindung,
  • 10 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform eines negativen Spannungsreglers gemäß der Erfindung und
  • 11 eine schematische Darstellung von Spannungsverläufen zur Veranschaulichung des Betriebs einer Ausführungsform eines negativen Spannungsreglers gemäß der Erfindung.
  • 4 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Generators für negative Spannung gemäß der Erfindung. Die Ausführungsform von 4 beinhaltet einen Oszillator 10, eine erste negative Ladungspumpe 20 mit einem Ausgang VBB und einen Pegeldetektor 30, die wie im Stand der Technik angeordnet sind. Die Ausführungsform von 4 beinhaltet jedoch des Weiteren eine zweite negative Ladungspumpe 50 mit einem Ausgang, der mit dem Ausgang der ersten negativen Ladungspumpe 20 gekoppelt ist, entweder über einen VNN-Generator 40, wie in 4 gezeigt, oder durch eine direkte Verbindung, wie in den 5 und 6 gezeigt, oder durch irgendeine andere geeignete Anordnung. Die zweite negative Ladungspumpe 50 (auch als "Kicker" bezeichnet) wird in Reaktion auf einen Vorladebefehl oder ein Vorladesignal aktiviert und führt zusätzliche negative Ladung zu, um eine Wortleitung abzuschalten. Die zweite negative Ladungspumpe ist vorzugsweise so ausgelegt, dass sie eine präzise vorgegebene Menge an negativer Ladung bereitstellt. Somit reduziert die zweite Ladungspumpe Spannungsfluktuationen auf der negativen Spannungsversorgung dramatisch, indem sie den meisten Vorladestrom bereitstellt, der zum Abschalten einer Wortleitung erforderlich ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Ladungspumpe im Wesentlichen gleich wie die erste Ladungspumpe aufgebaut, sie wird jedoch in Reaktion auf einen Vorladebefehl oder ein Vorladesignal aktiviert. Der Kondensator in der zweiten Ladungspumpe ist vorzugsweise so bemessen, dass er während eines Vorladevorgangs genau die richtige Menge an Ladung von einer Wortleitung entlädt.
  • Da die meisten Halbleiterspeicherbauelemente von positiven Leistungsversorgungen aus arbeiten, die auf eine Leistungsversorgungsmasse Bezug nehmen, wird ein Rückspannungsschema hinsichtlich einer negativen Spannung beschrieben. Negativ, wie es hierin verwendet wird, ist jedoch so zu verstehen, dass dies einfach nur die umgekehrte Polarität von jener bedeutet, die während eines Zugriffsvorgangs an eine Wortleitung angelegt wird.
  • Der Pegeldetektor 30 führt die gleiche Funktion wie der Pegeldetektor 300 in 1 durch, in einer bevorzugten Ausführungsform ist er jedoch erfindungsgemäß durch einen Detektor mit einer schnelleren Antwortzeit und einer größeren Unempfindlichkeit gegenüber Prozess- und Temperaturschwankungen ersetzt, wie jenem in 8 unten gezeigten.
  • Die in 4 gezeigte Ausführungsform beinhaltet des Weiteren einen optionalen VNN-Generator 40, der einen Spannungsregler beinhaltet, der VNN unter Eliminieren der Welligkeit in VBB erzeugt. Somit kann unter Verwendung der VNN-Versorgung eine stabilere negative Wortleitungsvorspannung erhalten werden. Eine bevorzugte Ausführungsform eines negativen Spannungsreglers ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. Ein Vorteil der Verwendung eines negativen Spannungsreglers gemäß der Erfindung besteht darin, dass er die Welligkeit in VBB beseitigt. Somit stellt er eine stabilere negative Wortleitungsvorspannung bereit. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass er die Gesamtmenge an Ladung reduziert, die während eines Vorladungsvorgangs von einer Wortleitung entfernt werden muss, da VNN (typischerweise etwa –0,5Volt) weniger negativ als VBB ist (typischerweise etwa –1,0Volt). Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines negativen Spannungsreglers zur Reduzierung der negativen Wortleitungsvorspannung besteht darin, dass der Treiberschaltungsaufbau für das negative Wortleitungstreiberschema weniger Leistung verbraucht.
  • Beispiele für Vorladebefehle und -signale, die zum Triggern der zweiten negativen Ladungspumpe geeignet sind, sind in 7 gezeigt, die ein Zeitablaufdiagramm von Befehlen und Signalen für ein synchrones dynamisches Speicherbauelement mit wahlfreiem Zugriff (SDRAM) darstellt. Vorladebefehle sind typischerweise externe Befehle, wie Zeilenvorladung, automatische Vorladung, Vorladen aller Bänke etc. Signale sind typischerweise interne Signale, wie PR in 7. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Verwendung mit diesen Befehlen und Signalen oder auf SDRAM-Bauelemente beschränkt. Die Erfindung kann dafür ausgelegt werden, mit irgendwelchen anderen geeigneten Befehlen und/oder Signalen zu arbeiten, die ebenfalls einen Vorladevorgang für eine Wortleitung verwenden oder diesem entsprechen. Vorladebefehl und -signal werden austauschbar verwendet. Somit ist ein Vorladebefehl oder -signal so zu verstehen, dass er/es sich auf irgendeinen geeigneten Befehl und/oder irgendein geeignetes Signal bezieht, der/das ebenfalls einen Vorladevorgang für eine Wortleitung verwendet oder diesem entspricht. Außerdem ist die Erfindung nicht auf eine Verwendung mit Wortleitungen beschränkt, sondern kann auch mit irgendeinem anderen Typ von Speicherzugriffsleitung verwendet werden, die mit einer negativen Vorladespannung arbeitet.
  • 5 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines negativen Spannungsgenerators gemäß der Erfindung. In der Ausführungsform von 5 gibt es keinen negativen Spannungsregler, und der Ausgang der zweiten negativen Ladungspumpe 50 ist direkt mit dem Ausgang der ersten negativen Ladungspumpe 20 verbunden. In dieser Konfiguration stellen VBB und VNN das gleiche Signal dar, und die zweite Ladungspumpe ist dafür ausgelegt, die vorgegebene negative Ladung direkt zu dem Wortleitungssteuerschaltkreis in Reaktion auf einen Befehl oder ein Signal zur Wortleitungsvorladung zu liefern.
  • 6 ist ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform eines negativen Spannungsgenerators gemäß der Erfindung. Die Ausführungsform von 6 ist die gleiche wie die Ausführungsform von 5 mit der Ausnahme, dass sie einen negativen Spannungsregler 40 beinhaltet, der einen Eingang, der mit den Ausgängen der ersten und der zweiten Ladungspumpe gekoppelt ist, und einen Ausgang aufweist, der das geregelte VNN-Signal erzeugt.
  • 8 ist ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform eines Pegeldetektors gemäß der Erfindung. Der Pegeldetektor von 8 beinhaltet einen ersten Spannungsteiler, der aus Widerständen R1 und R2 gebildet ist, einen zweiten Spannungsteiler, der aus Widerständen R3 und R4 gebildet ist, einen Differenzverstärker, der aus Transistoren Mp1, Mp2, Mp3, Mn1 und Mn2 gebildet ist, und einen oder mehrere Inverter INV1, INV2. Der erste Teiler ist zwischen einer internen Referenzspannung VREF und einer Leistungsversorgungsmasse eingeschleift. Der zweite Teiler ist zwischen der internen Referenzspannung VREF und der negativen Leistungsversorgung, in diesem Fall VBB, eingeschleift. Die Spannungsteiler teilen die Spannung zwischen VREF und Masse und zwischen VREF und VBB, wodurch zwei geteilte Signale X und Y erzeugt werden, die in Reaktion auf VREF und VBB gemäß den folgenden Gleichungen als Vergleichssignale arbeiten: X = VREF·R2/(R1 + R2) und Y = (VREF – VBB)·R4/(R3 + R4).
  • VREF ist eine stabile Referenzspannung, so dass X einen konstanten Wert aufweist, und das Ausgangssignal Z ist davon abhängig, ob Y größer oder kleiner als X ist. Der Zielpegel für VBB ist gegeben durch: VBB = VREF·(R2R3 – R1R4)/(R1R3 + R2R3).
  • Die Transistoren Mp1, Mp2, Mp3, Mn1 und Mn2 sind als ein Differenzverstärker verschaltet, wobei Mp3 eine Stromquelle bildet, die Mp1 und Mp2 vorspannt, die als Differenzpaar von Eingangstransistoren angeordnet sind. Die Transistoren Mn1 und Mn2 sind als eine auf die Leistungsversorgungsmasse bezogene Stromspiegellast angeordnet. Das Ausgangssignal Z wird aus der Verbindung zwischen den Drain-Elektroden von Mp1 und Mn1 abgenommen und an den Eingang des Inverters INV1 angelegt.
  • Da der Differenzverstärker eine hohe Spannungsverstärkung aufweist (typischerweise etwa 50), schwingt das Ausgangssignal Z schnell über den Schaltpunkt des Inverters INV1 hinaus, wenn Y über und unter X schwingt. Die hohe Verstärkungscharakteristik des Differenzverstärkers reduziert die Ein/Aus-Verzögerung des Detektors, wie in 9 gezeigt. Dies wiederum reduziert Fluktuationen in der negativen Spannungsversorgung.
  • Ein weiterer Vorteil des in 8 gezeigten Pegeldetektors besteht darin, dass die durch den Widerstand geteilten Spannungspegel X und Y unempfindlich gegenüber Prozess- und Temperaturschwankungen sind, so dass der Detektor ebenfalls unempfindlich gegenüber diesen Schwankungen ist.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch Verbinden der Spannungsteiler mit VREF anstelle einer positiven Leistungsversorgung, wie VDD, oder einer angehobenen Spannungsquelle, wie VPP, der Pegeldetektor unempfindlich gegenüber Schwankungen der Versorgungsspannung gemacht werden kann, wie sie zum Beispiel vorkommen, wenn VDD während eines Testvorgangs erhöht wird.
  • Noch ein weiterer Vorteil des in 8 gezeigten Pegeldetektors besteht darin, dass die Stromspiegellast auf den Leistungsversorgungsmasse-Anschluss und nicht auf den VBB-Anschluss Bezug nimmt. Dies reduziert den von VBB gezogenen Strom.
  • Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass die Vergleichssignale X und Y durch die Spannungsteiler bei einer Ruhespannung vorgespannt sind, die einiges oberhalb VBB liegt. Dies vereinfacht die Auslegung des Differenzverstärkers. Im Wesentlichen verschieben die Spannungsteiler das VBB-Signal auf einen geeigneten Spannungspegel.
  • Ein Pegeldetektor gemäß der Erfindung kann überall den in 2 gezeigten herkömmlichen Pegeldetektor ersetzen und ist nicht auf Anwendungen beschränkt, die ein negatives Wortleitungsschema verwenden.
  • 10 ist ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform eines negativen Spannungsreglers (VNN-Generator) gemäß der Erfindung. Der Regler von 10 beinhaltet einen ersten Spannungsteiler, der aus Widerständen R5 und R6 gebildet wird, einen zweiten Spannungsteiler, der von Widerständen R7 und R8 gebildet wird, einen Differenzverstärker, der aus Transistoren Mp1, Mp2, Mp3, Mn1 und Mn2 gebildet wird, und einen Ausgangstransistor Mn3.
  • Der erste Teiler ist zwischen einer internen Referenzspannung VREF und einer Leistungsversorgungsmasse eingeschleift. Der zweite Teiler ist zwischen der internen Referenzspannung VREF und der Drain-Elektrode des Transistors Mn3 eingeschleift. Die Source-Elektrode von Mn3 ist mit der negativen Leistungsversorgung VBB verbunden, und die Gate-Elektrode von Mn3 ist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers am Knoten G zwischen den Drain-Elektroden von Mn1 und Mp1 verbunden.
  • Die Transistoren Mp1, Mp2, Mp3, Mn1 und Mn2 sind als ein Differenzverstärker angeordnet, wobei Mp3 eine Stromquelle bildet, die Mp1 und Mp2 vorspannt, die als ein Differenzpaar von Eingangstransistoren angeordnet sind. Die Transistoren Mn1 und Mn2 sind als eine Stromspiegellast angeordnet, die auf die negative Leistungsversorgung VBB Bezug nimmt.
  • Die Spannungsteiler teilen die Spannung zwischen VREF und Masse und zwischen VREF und VNN, wodurch zwei geteilte Signale A und B erzeugt werden, die in Reaktion auf VREF und VNN als Vergleichssignale arbeiten. Da der Regler als eine negative Rückkopplungsanordnung verschaltet ist, werden die Spannungen auf den Knoten A und B auf den gleichen Wert gezwungen. Somit ist VNN durch die folgende Gleichung gegeben: VNN = VREF·(R6R7 – R5R8)/(R5R8 + R6R8).
  • Mit Variieren der Spannung von VBB gelangt die Spannung am Knoten G in die gleiche Phase wie VBB, so dass die Gate-Source-Spannung von Mn3 konstant bleibt und die durch die Ein/Aus-Zeit des Detektors verursachte VBB-Welligkeit bei VNN eliminiert wird, wie in 11 gezeigt.
  • Ein Vorteil des negativen Spannungsreglers von 10 besteht darin, dass die Spannungsteiler die Vergleichssignale A und B bei einer Ruhespannung vorspannen, die einiges über VNN liegt. Dies vereinfacht den Reglerschaltkreis im Vergleich zu anderen Reglern beträchtlich, die typischerweise Vergleichssignale aufweisen, die bei etwa dem gleichen Spannungspegel wie VNN vorgespannt werden. Im Wesentlichen verschieben die Spannungsteiler die Signale auf einen geeigneten Spannungspegel.

Claims (18)

  1. Generator für negative Spannung für ein Halbleiterspeicherbauelement mit – ersten Ladungspumpmitteln (20) mit einem Ausgang und – zweiten Ladungspumpmitteln (50) mit einem Ausgang, der mit dem Ausgang der ersten Ladungspumpmittel gekoppelt ist, wobei die zweiten Ladungspumpmittel dafür ausgelegt sind, durch ein Vorladesignal gesteuert zu werden, gekennzeichnet durch – einen negativen Spannungsregler (40) mit einem Eingang, der mit einem Ausgang der ersten Ladungspumpmittel (20) gekoppelt ist, und einem Ausgang, der mit dem Ausgang der zweiten Ladungspumpmittel (50) gekoppelt ist.
  2. Negativer Spannungsgenerator nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der ersten Ladungspumpmittel mit dem Ausgang der zweiten Ladungspumpmittel direkt gekoppelt ist.
  3. Negativer Spannungsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, weiter gekennzeichnet durch einen Pegeldetektor (30) mit einem Eingang, der mit dem Ausgang der ersten negativen Ladungspumpmittel gekoppelt ist.
  4. Negativer Spannungsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter gekennzeichnet durch einen Oszillator (10), wobei die ersten Ladungspumpmittel einen Eingang, der mit dem Oszillator gekoppelt ist, und einen Ausgang aufweisen, um eine erste negative Spannung in Reaktion auf ein Oszillationssignal von dem Oszillator zu erzeugen, und das Vorladesignal ein Wortleitungs-Vorladesignal ist.
  5. Negativer Spannungsgenerator nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Pegeldetektor einen Ausgang aufweist, der mit dem Oszillator gekoppelt ist.
  6. Negativer Spannungsgenerator nach Anspruch 4 oder 5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Ladungspumpmittel dafür ausgelegt sind, in Reaktion auf das Wortleitungs-Vorladesignal eine vorgegebene Menge an Ladung auf eine zweite negative Spannung zu pumpen.
  7. Negativer Spannungsgenerator nach einem der Ansprüche 3 bis 6 weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Pegeldetektor folgende Elemente enthält: – einen Differenzverstärker mit einem ersten Eingang und einem zweiten Eingang, – einen ersten Spannungsteiler, der mit dem ersten Eingang des Differenzverstärkers gekoppelt ist, und – einen zweiten Spannungsteiler, der mit dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers gekoppelt ist und dafür ausgelegt ist, den zweiten Eingang des Differenzverstärkers in Reaktion auf eine negative Spannung anzusteuern.
  8. Negativer Spannungsgenerator nach Anspruch 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spannungsteiler dafür ausgelegt ist, den ersten Eingang des Differenzverstärkers in Reaktion auf eine Referenzspannung anzusteuern.
  9. Negativer Spannungsgenerator nach Anspruch 7 oder 8, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spannungsteiler folgende Elemente enthält: – einen ersten Widerstand, der zwischen eine Referenzspannung und den ersten Eingang des Differenzverstärkers eingeschleift ist, und – einen zweiten Widerstand, der zwischen den ersten Eingang des Differenzverstärkers und einen Leistungsversorgungsanschluss eingeschleift ist.
  10. Negativer Spannungsgenerator nach einem der Ansprüche 7 bis 9, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spannungsteiler folgende Elemente enthält: – einen ersten Widerstand, der zwischen eine Referenzspannung und den zweiten Eingang des Differenzverstärkers eingeschleift ist, und – einen zweiten Widerstand, der zwischen den zweiten Eingang des Differenzverstärkers und die negative Spannung eingeschleift ist.
  11. Negativer Spannungsgenerator nach einem der Ansprüche 7 bis 10, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzverstärker folgende Elemente beinhaltet: – ein Differenzpaar von Eingangstransistoren, die mit dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss gekoppelt sind, – eine Stromquelle, die mit dem Differenzpaar von Transistoren gekoppelt ist, und – eine Last, die mit dem Differenzpaar von Transistoren gekoppelt ist, wobei des Weiteren ein Inverter mit einem Eingang vorgesehen ist, der an einen Ausgang des Differenzverstärkers gekoppelt ist.
  12. Negativer Spannungsgenerator nach einem der Ansprüche 7 bis 11, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spannungsteiler dafür ausgelegt ist, den ersten Eingang des Differenzverstärkers auf einer positiven Spannung zu halten, und der zweite Spannungsteiler dafür ausgelegt ist, den zweiten Eingang des Differenzverstärkers auf einer positiven Spannung zu halten.
  13. Negativer Spannungsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der negative Spannungsregler folgende Elemente enthält: – einen Differenzverstärker mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und einem Ausgang, – einen Ausgangstransistor, der mit dem Ausgang des Differenzverstärkers gekoppelt ist und so angeordnet ist, dass eine zweite negative Spannung aus einer ersten negativen Spannung erzeugt wird, – einen ersten Spannungsteiler, der mit dem ersten Eingang des Differenzverstärkers gekoppelt ist, und – einen zweiten Spannungsteiler, der mit dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers gekoppelt ist und dafür ausgelegt ist, den zweiten Eingang des Differenzverstärkers in Reaktion auf die zweite negative Spannung anzusteuern.
  14. Negativer Spannungsgenerator nach Anspruch 13, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spannungsteiler des negativen Spannungsreglers dafür ausgelegt ist, den ersten Eingang des Differenzverstärkers des negativen Spannungsreglers in Reaktion auf eine Referenzspannung anzusteuern.
  15. Negativer Spannungsgenerator nach Anspruch 13 oder 14, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spannungsteiler des negativen Spannungsreglers folgende Elemente beinhaltet: – einen ersten Widerstand, der zwischen die Referenzspannung und den ersten Eingang des Differenzverstärkers des negativen Spannungsreglers eingeschleift ist, und – einen zweiten Widerstand, der zwischen den ersten Eingang des Differenzverstärkers des negativen Spannungsreglers und einen Leistungsversorgungsanschluss eingeschleift ist.
  16. Negativer Spannungsgenerator nach einem der Ansprüche 13 bis 15, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spannungsteiler des negativen Spannungsreglers folgende Elemente beinhaltet: – einen ersten Widerstand, der zwischen eine Referenzspannung und den zweiten Eingang des Differenzverstärkers des negativen Spannungsreglers eingeschleift ist, und – einen zweiten Widerstand, der zwischen den zweiten Eingang des Differenzverstärkers des negativen Spannungsreglers und die zweite negative Spannung eingeschleift ist.
  17. Negativer Spannungsgenerator nach einem der Ansprüche 13 bis 16, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzverstärker des negativen Spannungsreglers folgende Elemente beinhaltet: – ein Differenzpaar von Eingangstransistoren, die mit dem ersten und dem zweiten Eingangsanschluss gekoppelt sind, – eine Stromquelle, die mit dem Differenzpaar von Transistoren gekoppelt ist, und – eine Last, die mit dem Differenzpaar von Transistoren gekoppelt ist, wobei der Ausgangstransistor einen zweiten Anschluss aufweist, der mit einem Ausgangsanschluss des Differenzverstärkers des negativen Spannungsreglers gekoppelt ist.
  18. Negativer Spannungsgenerator nach einem der Ansprüche 13 bis 17, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spannungsteiler des negativen Spannungsreglers dafür ausgelegt ist, den ersten Eingang des Differenzverstärkers des negativen Spannungsreglers auf einer positiven Spannung zu halten, und der zweite Spannungsteiler des negativen Spannungsreglers dafür ausgelegt ist, den zweiten Eingang des Differenzverstärkers des negativen Spannungsreglers auf einer positiven Spannung zu halten.
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