JP2000353387A - Semiconductor memory provided with back bias circuit - Google Patents

Semiconductor memory provided with back bias circuit

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JP2000353387A
JP2000353387A JP11164512A JP16451299A JP2000353387A JP 2000353387 A JP2000353387 A JP 2000353387A JP 11164512 A JP11164512 A JP 11164512A JP 16451299 A JP16451299 A JP 16451299A JP 2000353387 A JP2000353387 A JP 2000353387A
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vbb
circuit
back bias
potential
generation circuit
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JP11164512A
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Shigeyuki Nakazawa
茂行 中沢
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NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress needless current consumption by making quickly a back bias potential the prescribed setting potential at the time of increasing area of a chip and after supplying a power source. SOLUTION: When a back bias potential VBB is high and a detection signal 8 of a detecting circuit 1 is made H, an oscillator circuit 2 generates an oscillator signal 9, a VBB generating circuit 3 lowers VBB. An external power source VCC and a boosting potential VBT are connected to a power source terminal 10 of the VBB generating circuit through transfer gates 6, 7 respectively. VBTSEL is inputted to a Nch gate of a transfer gate 6, and VBTSEL is inputted to Pch gate through an inverter 5. VBTSEL is inputted to a Nch gate and a Pch gate of a transfer gate 7, a higher potential is connected always to the power source terminal 10 of the VBB generating circuit 3. Comparing with the VBB generating circuit using one kind of power source at the time of driving, VBB can be raised to the setting potential more quickly in this device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、メモリアレイ部の
安定動作のために、メモリアレイ部の基板電位をGND
より低いバックバイアス電位(以下、VBBという)に
保持するバックバイアス回路を備えた半導体記憶装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of controlling the substrate potential of a memory array section to GND for stable operation of the memory array section.
The present invention relates to a semiconductor memory device provided with a back bias circuit for holding a lower back bias potential (hereinafter, referred to as VBB).

【0002】[0002]

【従来の技術】DRAM(ダイナミックランダムアクセ
スメモリ)においては、主にメモリアレイ部(以下、単
にアレイ部という)の安定動作のために、アレイ部の基
板電位は、GNDより更に低いバックバイアス電位(V
BB)に保たれている。
2. Description of the Related Art In a DRAM (Dynamic Random Access Memory), the substrate potential of the array portion is further lower than GND, mainly for the stable operation of the memory array portion (hereinafter simply referred to as the array portion). V
BB).

【0003】図12はこのVBBを基板に与える回路群
のブロック図である。外部電源電位VCCがVBBの検
知回路101、オシレータ回路102及びVBB発生回
路103に入力されている。VBB発生回路103にて
発生したVBBは、検知回路101に入力され、VBB
が設定電位より高い場合には、検知回路101は検知信
号104をHigh(ハイ;以下、Hという)にする。
検知信号104がHになることにより、オシレータ回路
102が動作し、オシレータ信号105を出力する。オ
シレータ信号105により、VBB発生回路103が動
作し、VBBを引き下げる。VBBが、VBB発生回路
103により引き下げられ、設定電位より低くなった場
合に、検知信号104はLow(ロウ;以下、Lとい
う)になり、オシレータ回路102及びVBB発生回路
103の動作が停止する。
FIG. 12 is a block diagram of a circuit group for providing the VBB to the substrate. The external power supply potential VCC is input to a VBB detection circuit 101, an oscillator circuit 102, and a VBB generation circuit 103. VBB generated by the VBB generation circuit 103 is input to the detection circuit 101,
Is higher than the set potential, the detection circuit 101 sets the detection signal 104 to High (hereinafter, referred to as H).
When the detection signal 104 becomes H, the oscillator circuit 102 operates and outputs an oscillator signal 105. The VBB generation circuit 103 operates according to the oscillator signal 105, and lowers VBB. When VBB is lowered by the VBB generation circuit 103 and becomes lower than the set potential, the detection signal 104 becomes Low (hereinafter, referred to as L), and the operation of the oscillator circuit 102 and the operation of the VBB generation circuit 103 are stopped.

【0004】図13は検知回路101の構成を示す回路
図である。VBBはPチャネルトランジスタ列107の
ゲートに入力され、GNDがゲートに接続されるPチャ
ネルトランジスタ列106と直列に接続される。トラン
ジスタ列106とトランジスタ列107との間の節点1
09が、インバータ108の入力端に接続されている。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of the detection circuit 101. VBB is input to the gate of the P-channel transistor row 107, and is connected in series with the P-channel transistor row 106 whose GND is connected to the gate. Node 1 between transistor array 106 and transistor array 107
09 is connected to the input terminal of the inverter 108.

【0005】この検知回路101において、バックバイ
アス電位VBBが上昇し、節点109の電位がインバー
タ108のしきい値を超えた場合、インバータ108の
出力が反転し、検知信号104がHになる。VBBが引
き下げられ、節点109の電位がインバータ108のし
きい値を下回った場合、インバータ108の出力が反転
し、検知信号104がLになる。インバータ108の出
力が反転する瞬間にトランジスタ列107のゲートに入
力されるVBBの電位が、チップにおけるVBBの設定
電位である。
In the detection circuit 101, when the back bias potential VBB rises and the potential at the node 109 exceeds the threshold value of the inverter 108, the output of the inverter 108 is inverted and the detection signal 104 becomes H. When VBB is lowered and the potential of the node 109 falls below the threshold value of the inverter 108, the output of the inverter 108 is inverted and the detection signal 104 becomes L. The VBB potential input to the gate of the transistor array 107 at the moment when the output of the inverter 108 is inverted is the set potential of VBB in the chip.

【0006】図14はオシレータ回路102の構成を示
す回路図である。検知信号104は、奇数段のNAND
列110に入力される。検知信号104はNAND列1
10の一方の入力端に入力され、検知信号104がHに
なると、NAND列110からのオシレータ信号105
が出力される。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of the oscillator circuit 102. The detection signal 104 is an odd-numbered NAND
Entered in column 110. The detection signal 104 is the NAND string 1
10 is input to one input terminal and the detection signal 104 becomes H, the oscillator signal 105 from the NAND string 110 is output.
Is output.

【0007】図15はVBB発生回路103の構成を示
す回路図である。また、図16は図15に示す回路の各
端子及び信号のタイミングチャート図である。オシレー
タ信号105はインバータ111に入力される。インバ
ータ111の出力117は、インバータ112及びキャ
パシタ113に入力される。キャパシタ113の他方の
極119は、トランジスタ115のゲート及びドレイン
に接続されると共に、トランジスタ116のドレインに
接続されている。インバータ112の出力118は、キ
ャパシタ114に接続され、キャパシタ114の他方の
極120は、トランジスタ116のゲートに入力され
る。VBB発生回路103は、オシレータ信号105が
入力されることにより、図15に示すキャパシタ113
とキャパシタ114が交互にポンピング動作を繰り返
し、端子VBBの電位を、−VCC+VTP(VTPは
トランジスタ115のしきい値)まで引き下げる。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of VBB generating circuit 103. FIG. 16 is a timing chart of each terminal and signal of the circuit shown in FIG. The oscillator signal 105 is input to the inverter 111. The output 117 of the inverter 111 is input to the inverter 112 and the capacitor 113. The other pole 119 of capacitor 113 is connected to the gate and drain of transistor 115 and to the drain of transistor 116. The output 118 of the inverter 112 is connected to the capacitor 114, and the other pole 120 of the capacitor 114 is input to the gate of the transistor 116. When the oscillator signal 105 is input, the VBB generation circuit 103
And the capacitor 114 alternately repeat the pumping operation to lower the potential of the terminal VBB to -VCC + VTP (VTP is the threshold value of the transistor 115).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、DRA
Mにおいては、その内部で用いられる電源全てが、DR
AMに外部より電源を入れた瞬間(パワーオン)の後、
一定時間以内に設定電位に到達している必要がある。バ
ックバイアス電位VBBも、この条件を満たす必要があ
る。
However, DRA
In M, all the power supplies used therein are DR
After the moment when power is turned on from outside (power on),
It is necessary to reach the set potential within a certain time. The back bias potential VBB must also satisfy this condition.

【0009】しかし、近時、チップの大面積化に伴い、
基板電位をVBBに保つべきアレイ部基板に付加される
容量が増加してきた。電源の絶対値も減少してきたた
め、パワーオン後、一定時間以内にVBBを設定電位に
到達させることが困難になってきた。
However, recently, as the chip area has increased,
The capacity added to the array substrate to maintain the substrate potential at VBB has increased. Since the absolute value of the power supply has also decreased, it has become difficult to make VBB reach the set potential within a certain time after power-on.

【0010】上記条件を満たすためには、VBB発生回
路の能力を上げなければならない。VBB発生回路の能
力を上げるためには、回路を大きくするか、又は回路を
駆動する電源を大きくする方法が有効である。しかし、
回路を大きくすることは、チップ上に大面積が必要とな
り、不利である上に、電流消費が大きくなる。回路を駆
動する電源を大きくする方法として、昇圧電源VBTを
用いることも1つの手段であるが、VBTを常時VBB
発生回路に使用することは、VBTを発生する回路に負
荷を招き、電流消費が大きくなる。
In order to satisfy the above conditions, the capability of the VBB generation circuit must be increased. In order to increase the performance of the VBB generating circuit, it is effective to increase the size of the circuit or increase the power supply for driving the circuit. But,
Enlarging the circuit requires a large area on the chip, is disadvantageous, and increases current consumption. One way to increase the power supply for driving the circuit is to use a step-up power supply VBT.
Use of the generator circuit causes a load on the circuit that generates the VBT, and increases current consumption.

【0011】その上、一度VBBが設定電位に到達して
しまえば、それ以降の定常状態において再度VBBを引
く場合、それほど大きな能力は必要ない場合が多い。こ
の場合、パワーオンの直後と同様に、大きな回路又は絶
対値が高いVBTを用いてVBBを駆動するのでは、無
駄な電流を消費することになる。
In addition, once VBB reaches the set potential, when VBB is pulled again in a steady state thereafter, not so much capability is required in many cases. In this case, as in the case immediately after power-on, driving the VBB using a large circuit or a VBT having a high absolute value consumes useless current.

【0012】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、チップの大面積化においても電源投入後に
バックバイアス電位を速やかに所定の設定電位にするこ
とができると共に、無駄な消費電流を抑制することがで
きるバックバイアス回路を備えた半導体記憶装置を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a problem, and even when the area of a chip is increased, the back bias potential can be quickly set to a predetermined potential after the power is turned on, and unnecessary current consumption can be achieved. It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device provided with a back bias circuit capable of suppressing the occurrence of a bias.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係るバックバイ
アス回路を備えた半導体記憶装置は、バックバイアス電
位VBBを生成するバックバイアス発生回路と、外部電
源VCCが入力されて昇圧電位VBTを生成する昇圧電
位発生回路と、前記外部電源VCC及び昇圧電位VBT
のいずれかを駆動電位として選択的に前記バックバイア
ス発生回路に入力させる選択手段と、電源投入直後は外
部電源VCCを選択し、その後昇圧電位VBTを選択す
るように前記選択手段を制御する信号VBTSELを生
成する信号生成回路とを有することを特徴とする。
A semiconductor memory device provided with a back bias circuit according to the present invention generates a back bias potential VBB and a boost bias potential VBT by inputting an external power supply VCC. A boosted potential generating circuit, the external power supply VCC and the boosted potential VBT
And a signal VBTSEL for controlling the selection means to select the external power supply VCC immediately after power-on and then select the boosted potential VBT. And a signal generation circuit that generates

【0014】この場合に、前記信号生成回路は、VBT
とVCCとを比較する比較器であり、前記選択手段は、
前記比較器の出力信号が入力され前記バックバイアス発
生回路と前記昇圧電位発生回路及び外部電源端子との間
に夫々接続された1対のトランスファゲートであり、前
記比較器は、VBT<VCCの場合に前記外部電源端子
と前記バックバイアス発生回路との間のトランスファゲ
ートのみをオンにし、VBT≧VCCの場合に前記昇圧
電位発生回路と前記バックバイアス発生回路との間のト
ランスファゲートのみをオンにするように構成すること
ができる。
In this case, the signal generation circuit includes a VBT
And a comparator for comparing VCC with VCC.
A pair of transfer gates to which an output signal of the comparator is input and connected between the back bias generation circuit, the boosted potential generation circuit, and an external power supply terminal, wherein the comparator satisfies VBT <VCC Only the transfer gate between the external power supply terminal and the back bias generation circuit is turned on, and only the transfer gate between the boosted potential generation circuit and the back bias generation circuit is turned on when VBT ≧ VCC. It can be configured as follows.

【0015】また、前記信号生成回路は、基準電圧VR
EFとVBBとを比較する比較器であり、前記選択手段
は、前記比較器の出力信号が入力され前記バックバイア
ス発生回路と前記昇圧電位発生回路及び外部電源端子と
の間に夫々接続された1対のトランスファゲートであ
り、前記比較器は、VREF<VBBの場合に前記外部
電源端子と前記バックバイアス発生回路との間のトラン
スファゲートのみをオンにし、VREF≧VBBの場合
に前記昇圧電位発生回路と前記バックバイアス発生回路
との間のトランスファゲートのみをオンにするように構
成することもできる。
Further, the signal generation circuit includes a reference voltage VR.
A comparator for comparing EF with VBB, wherein the selection means receives the output signal of the comparator, and is connected between the back bias generation circuit, the boosted potential generation circuit, and an external power supply terminal. A pair of transfer gates, wherein the comparator turns on only the transfer gate between the external power supply terminal and the back bias generation circuit when VREF <VBB, and the boosted potential generation circuit when VREF ≧ VBB It is also possible to turn on only the transfer gate between the circuit and the back bias generation circuit.

【0016】本発明に係る他のバックバイアス回路を備
えた半導体記憶装置は、外部電源VCCが入力されて昇
圧電位VBTを生成する昇圧電位発生回路と、前記外部
電源VCCにより駆動されてバックバイアス電位VBB
1を生成する第1のバックバイアス発生回路と、前記昇
圧電位VBTにより駆動されてバックバイアス電位VB
B2を生成する第2のバックバイアス発生回路と、基板
電位VBBを検出しその検知結果に基づいて前記第1及
び第2のバックバイアス発生回路を制御する信号を出力
する夫々第1及び第2の基板電位検知回路と、を有し、
前記第2の基板電位検知回路は、前記基板電位VBBが
VBB2より低くなったときに前記第2のバックバイア
ス発生回路の動作を停止させることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device provided with a back bias circuit, a boosted potential generating circuit for receiving an external power supply VCC to generate a boosted potential VBT, and a back bias potential driven by the external power supply VCC. VBB
1 and a back bias potential VB driven by the boosted potential VBT.
A second back bias generation circuit for generating B2, and first and second output circuits for detecting a substrate potential VBB and outputting signals for controlling the first and second back bias generation circuits based on the detection result. A substrate potential detection circuit;
The second substrate potential detection circuit stops the operation of the second back bias generation circuit when the substrate potential VBB becomes lower than VBB2.

【0017】本発明に係る更に他のバックバイアス回路
を備えた半導体記憶装置は、外部電源VCCが入力され
て昇圧電位VBTを生成する昇圧電位発生回路と、前記
外部電源VCCにより駆動されてバックバイアス電位V
BB1を生成する第1のバックバイアス発生回路と、前
記昇圧電位VBTにより駆動されてバックバイアス電位
VBB2を生成する第2のバックバイアス発生回路と、
基板電位VBBを検出しその検知結果に基づいて前記第
1及び第2のバックバイアス発生回路を制御する信号を
出力する夫々第1及び第2の基板電位検知回路と、を有
し、前記第1の基板電位検知回路は、前記基板電位VB
BがVBB1より低くなったときに前記第1のバックバ
イアス発生回路の動作を停止させることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device including a back bias circuit, a boosted potential generating circuit receiving an external power supply VCC and generating a boosted potential VBT, and a back bias driving circuit driven by the external power supply VCC. Potential V
A first back bias generation circuit for generating BB1, a second back bias generation circuit for generating a back bias potential VBB2 driven by the boosted potential VBT,
A first and a second substrate potential detection circuit for detecting a substrate potential VBB and outputting a signal for controlling the first and second back bias generation circuits based on the detection result, respectively. Of the substrate potential VB
The operation of the first back bias generation circuit is stopped when B becomes lower than VBB1.

【0018】これらのバックバイアス回路を備えた半導
体記憶装置において、前記第2のバックバイアス発生回
路の出力VBB2は、基板電位VBBが定常状態に達し
得ない電位に設定されることが好ましい。
In the semiconductor memory device having these back bias circuits, it is preferable that the output VBB2 of the second back bias generation circuit is set to a potential at which the substrate potential VBB cannot reach a steady state.

【0019】本発明においては、電源投入直後と、定常
状態とで、バックバイアス発生回路の制御を変更し、こ
れにより、トランジスタサイズは大きくせずに、また消
費電流もできる限り抑えた状態で、パワーオン直後に速
やかに(一定時間以内に)VBBを設定電位に到達させ
ることができる。
In the present invention, the control of the back bias generation circuit is changed between immediately after power-on and in a steady state, so that the transistor size is not increased and the current consumption is suppressed as much as possible. VBB can reach the set potential immediately (within a certain time) immediately after power-on.

【0020】具体的には、パワーオン直後と定常状態と
で、VBB発生回路を駆動する電源を切り替えたり、V
BB発生回路の回路規模を変更する。
Specifically, the power supply for driving the VBB generating circuit is switched between immediately after power-on and in a steady state,
Change the circuit size of the BB generation circuit.

【0021】即ち、本発明は、バックバイアス回路を備
えたDRAMにおいて、パワーオン後、バックバイアス
を一定時間以内に設定電位に到達させ、さらにその条件
において出来るだけ電流を抑えることを目的とし、その
ために、DRAM内に存在する電源の中で、どの電源を
用いてバックバイアス発生回路を駆動するかを選択する
信号を設け、この信号により、パワーオン後からVBB
が設定電位に到達するまでの期間と、定常状態の期間と
で、バックバイアス発生回路の能力を切り替える。
That is, an object of the present invention is to make a back bias reach a set potential within a certain time after power-on in a DRAM provided with a back bias circuit, and to further suppress the current as much as possible under such conditions. And a signal for selecting which power supply is used to drive the back bias generation circuit among the power supplies existing in the DRAM.
The capability of the back bias generation circuit is switched between a period until the voltage reaches the set potential and a period during the steady state.

【0022】バックバイアス(以下、VBBという)電
位は、DRAMのスペックにおいて、パワーオン後一定
時間以内に設定電位まで到達させなければならない。こ
のため、バックバイアスを生成するバックバイアス発生
回路(以下、VBB発生回路)の能力を上げなければな
らないが、VBB発生回路は、より絶対値の大きな電源
で引くことにより、トランジスタのサイズを大きくする
ことなく能力を上げることができる。DRAM内には、
通常、外部電源電位(以下、VCCという)及び外部電
源電位を用いて作成された昇圧電位(以下、VBTとい
う)が存在する。定常状態では、VBT>VCCの関係
が成り立つが、VBTはVCCにより作成されるため、
DRAMのパワーオン後、一定期間はVBT<VCCの
関係が成り立つ時間が存在する。このことを利用し、本
発明においては、2つの電源を比較し、より高い電源を
用いて、VBB発生回路を駆動する方式を採用すること
により、より早くVBBを設定電位に到達させるように
したものである。
According to the specification of the DRAM, the back bias (hereinafter referred to as VBB) potential must reach a set potential within a certain time after power-on. For this reason, the capability of a back bias generation circuit (hereinafter, VBB generation circuit) for generating a back bias must be improved. However, the VBB generation circuit increases the size of a transistor by pulling with a power supply having a larger absolute value. You can improve your ability without any. In DRAM,
Usually, there are an external power supply potential (hereinafter, referred to as VCC) and a boosted potential (hereinafter, referred to as VBT) created using the external power supply potential. In a steady state, the relationship of VBT> VCC holds, but since VBT is created by VCC,
After power-on of the DRAM, there is a certain period during which the relationship of VBT <VCC is satisfied. Taking advantage of this, in the present invention, two power supplies are compared, and a VBB generating circuit is driven by using a higher power supply, so that the VBB reaches the set potential more quickly. Things.

【0023】本願請求項2に係る発明では、VBB発生
回路を駆動する電源を切り替えるVBTSELという信
号を設け、更にVBTSELを作成する回路を設け、こ
れらの回路により、パワーオン後、まずVCCを用いて
VBB発生回路を駆動し、一定時間後VBTSELによ
り、VBB発生回路の駆動電源をVCCからVBTに切
り替え、VBTを用いてVBB発生回路を駆動する。そ
の結果、VBB発生回路はパワーオン後、常に高い電源
を用いて駆動することができる。
In the invention according to claim 2 of the present application, a signal called VBTSEL for switching the power supply for driving the VBB generating circuit is provided, and a circuit for generating VBTSEL is provided. The VBB generation circuit is driven, and after a predetermined time, the driving power supply of the VBB generation circuit is switched from VCC to VBT by VBTSEL, and the VBB generation circuit is driven using VBT. As a result, the VBB generation circuit can always be driven using a high power supply after power-on.

【0024】しかし、VCCの絶対値がVBBの絶対値
と比較してかなり大きなDRAMの場合、VBBが設定
電位に到達したあとの状態(定常状態)に、図1で切り
替えたVBT(>VCC)を用いてVBB発生回路を駆
動することは、能力が大きすぎるため、消費電流の無駄
になる場合が多い。
However, in the case of a DRAM in which the absolute value of VCC is considerably larger than the absolute value of VBB, the state after VBB reaches the set potential (steady state) is changed to VBT (> VCC) switched in FIG. Driving the VBB generation circuit by using the power supply is often too wasteful in current consumption because of its excessive capability.

【0025】そこで、本願請求項3に係る発明では、定
常状態では、パワーオン後にVBTを用いて駆動してい
た方式を、再びVCCに切り替える。その結果、消費電
流を抑えることができる。
Therefore, in the invention according to claim 3 of the present application, in the steady state, the method of driving using the VBT after power-on is switched to VCC again. As a result, current consumption can be suppressed.

【0026】本願請求項4、5に係る発明では、VBB
発生回路を2台配置し、1台をVCCで駆動し、他の1
台をVBTで駆動する。この発明では、前述の請求項1
乃至3の発明と比較して、回路の面積は増大するが、面
積的余裕があれば有効であり、パワーオン後、より早く
VBBを設定電位に到達させることができる。
In the invention according to claims 4 and 5 of the present application, VBB
Two generator circuits are arranged, one is driven by VCC, and the other
The table is driven by the VBT. In the present invention, the aforementioned claim 1
Although the area of the circuit increases as compared with the inventions of the third to third aspects, it is effective if there is sufficient area, and the VBB can reach the set potential more quickly after power-on.

【0027】また、この請求項4,5に係る発明におい
て、電源の異なる2台のVBB発生回路を、定常状態に
おいて動作させることは、能力が大きすぎるため、消費
電流の無駄になる。従って、本発明では、図6に示す回
路群の構成を用いて、定常状態では、2台のVBB発生
回路の内1台の動作を止め、1台のみ動作させる。その
結果、消費電流を抑えることができる。但し、この場
合、VCCの大きさにより、いずれのVBB発生回路の
動作を停止させるべきであるかが異なる。
Further, in the invention according to the fourth and fifth aspects, operating two VBB generating circuits having different power supplies in a steady state wastes current consumption because the capability is too large. Therefore, in the present invention, using the configuration of the circuit group shown in FIG. 6, in the steady state, the operation of one of the two VBB generating circuits is stopped, and only one operates. As a result, current consumption can be suppressed. However, in this case, which VBB generation circuit should stop operating differs depending on the magnitude of VCC.

【0028】即ち、本願請求項4に係る発明では、VC
Cの絶対値がVBBの絶対値と比較してかなり大きいD
RAMの場合であり、定常状態では、VBTを用いて駆
動する第2のVBB発生回路の動作を停止させる。この
定常状態では、VCCを用いて駆動する第1のVBB発
生回路を動作させるだけで、能力としては十分であり、
VBTを用いて駆動する第2のVBB発生回路も動作さ
せることは能力が余剰となる。この場合、VBTを用い
て駆動するVBB発生回路の動作を停止する分、電流消
費を抑えることができる。
That is, in the invention according to claim 4 of the present application, VC
The absolute value of C is considerably larger than the absolute value of VBB.
This is a case of a RAM, and in a steady state, the operation of the second VBB generating circuit driven by using the VBT is stopped. In this steady state, it is sufficient to operate the first VBB generating circuit driven by using VCC, and the operation is sufficient.
Operating the second VBB generation circuit driven by using the VBT also requires extra capacity. In this case, current consumption can be suppressed by stopping the operation of the VBB generation circuit driven using the VBT.

【0029】逆に、VBBの絶対値とVCCの絶対値が
近いDRAMの場合は、VCCを用いて駆動する第1の
VBB発生回路の動作を停止させる。定常状態におい
て、VCCを用いてVBB発生回路を駆動しても、その
回路ではほとんど能力が得られないためである。この場
合、VCCを用いて駆動する第1のVBB発生回路の動
作を停止する分、電流消費を抑えることができる。
Conversely, in the case of a DRAM whose absolute value of VBB is close to the absolute value of VCC, the operation of the first VBB generating circuit driven using VCC is stopped. This is because, in a steady state, even if the VBB generating circuit is driven using VCC, almost no performance can be obtained in the circuit. In this case, current consumption can be reduced by stopping the operation of the first VBB generation circuit driven using VCC.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例につい
て添付の図面を参照して具体的に説明する。図1は本発
明の第1実施例に係るバックバイアス回路を備えた半導
体記憶装置を示すブロック図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a semiconductor memory device provided with a back bias circuit according to a first embodiment of the present invention.

【0031】VBBはバックバイアス電位、VCCは外
部電源であり、VBTは昇圧電位発生回路4によりVC
Cを元に昇圧された昇圧電位である。VBBは検知回路
1に入力され、検知回路1の検知信号8はオシレータ回
路2に入力される。オシレータ回路2からのオシレータ
信号9は、VBB発生回路3に入力される。
VBB is a back bias potential, VCC is an external power supply, and VBT is VC
This is a boosted potential boosted based on C. VBB is input to the detection circuit 1, and the detection signal 8 of the detection circuit 1 is input to the oscillator circuit 2. The oscillator signal 9 from the oscillator circuit 2 is input to the VBB generation circuit 3.

【0032】VBBが高くなり、検知回路1の検知信号
8がHigh(以後、Hという)になると、オシレータ
回路2がオシレータ信号9を発生させ、VBB発生回路
3がVBBを引き下げる。VCC及びVBTは、夫々ト
ランスファーゲート6、7を介して、VBB発生回路3
の電源端子10に接続される。トランスファーゲート6
のNchゲートには、VBTSELが入力され、Pch
ゲートには、インバータ5を介してVBTSELが入力
される。トランスファーゲート7のNchゲートには、
インバータ5を介してVBTSELが入力され、Pch
ゲートには、VBTSELが入力される。
When VBB rises and the detection signal 8 of the detection circuit 1 becomes High (hereinafter referred to as H), the oscillator circuit 2 generates an oscillator signal 9, and the VBB generation circuit 3 lowers VBB. VCC and VBT are supplied to VBB generation circuit 3 via transfer gates 6 and 7, respectively.
Are connected to the power terminal 10. Transfer gate 6
VBTSEL is input to the Nch gate of
VBTSEL is input to the gate via the inverter 5. In the Nch gate of the transfer gate 7,
VBTSEL is input via the inverter 5 and Pch
VBTSEL is input to the gate.

【0033】図2はこの第1実施例において、VBTS
ELを生成する回路を示す。素子11は、VBTとVC
Cの大きさを比較する比較器であり、VBT<VCCの
条件を満たす場合、VBTSEL=Low(以後、Lと
いう)を出力し、VBT>VCCの条件を満たす場合、
VBTSEL=Hを出力する。VBTSELがLの期間
には、図1においてトランスファーゲート7が導通する
ため、端子10にはVCCが入力され、VBTSELが
Hの期間には、トランスファーゲート6が導通するた
め、端子10にはVBTが入力される。
FIG. 2 shows the VBTS in the first embodiment.
2 shows a circuit for generating EL. Element 11 is composed of VBT and VC
This is a comparator for comparing the magnitude of C. When the condition of VBT <VCC is satisfied, VBTSEL = Low (hereinafter, referred to as L) is output. When the condition of VBT> VCC is satisfied,
VBTSEL = H is output. When VBTSEL is L, the transfer gate 7 is turned on in FIG. 1, so VCC is input to the terminal 10. When VBTSEL is H, the transfer gate 6 is turned on. Is entered.

【0034】図3は、パワーオン後のVCC及びVBT
の推移を示すグラフ図である。VBTは、VCCから生
成される電位であるため、パワーオン後の立ち上がり
は、VCCの方が早い。図3において、VBTとVCC
が同電位になる時間をt1とするとき、時間t1より前
の時間では、VBT<VCCとなり、VBTSEL=L
となる。時間t1より後の時間では、VBT>VCCと
なり、VBTSEL=Hとなる。
FIG. 3 shows VCC and VBT after power-on.
It is a graph which shows transition of a graph. Since VBT is a potential generated from VCC, VCC rises earlier after power-on. In FIG. 3, VBT and VCC
Is the same potential as t1, if before time t1, VBT <VCC, and VBTSEL = L
Becomes At a time after the time t1, VBT> VCC, and VBTSEL = H.

【0035】上述の如く構成された第1実施例の半導体
記憶装置においては、VCCとVBTとを比較して、高
い方の電位が常にVBB発生回路3の電源端子10に接
続される。このため、1種類の電源のみを用いてVBB
発生回路を駆動する場合と比較すると、より早くVBB
を設定電位まで到達させることができる。
In the semiconductor memory device of the first embodiment configured as described above, comparing VCC and VBT, the higher potential is always connected to the power supply terminal 10 of the VBB generating circuit 3. For this reason, VBB is used by using only one type of power supply.
VBB is faster than when the generator is driven.
Can reach the set potential.

【0036】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。本実施例のバックバイアス回路を備えた半導体記憶
装置は、基本的な構成は図1に示す第1実施例と同様で
あるが、VBTSELを生成する回路が第1実施例と異
なる。図4はこの第2実施例のVBTSELを生成する
回路を示す。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The semiconductor memory device including the back bias circuit of the present embodiment has a basic configuration similar to that of the first embodiment shown in FIG. 1, but differs from the first embodiment in a circuit for generating VBTSEL. FIG. 4 shows a circuit for generating the VBTSEL of the second embodiment.

【0037】本実施例では、VBB端子と比較する電位
VREF端子を新たに設ける。素子12は、VBBとV
REFとの大きさを比較する比較器であり、VBB>V
REFの条件を満たす場合に、VBTSEL=Lを出力
し、VBB<VREFの条件を満たす場合に、VBTS
EL=Hを出力する。
In this embodiment, a potential VREF terminal to be compared with the VBB terminal is newly provided. The element 12 has VBB and V
This is a comparator for comparing the magnitude with REF, where VBB> V
If the condition of REF is satisfied, VBTSEL = L is output, and if the condition of VBB <VREF is satisfied, VBTS
EL = H is output.

【0038】VBTSELがLの期間には、図1におい
てトランスファーゲート7が導通するため、端子10に
はVCCが入力され、VBTSELがHの期間には、ト
ランスファーゲート6が導通するため、端子10にはV
BTが入力される。
When VBTSEL is L, the transfer gate 7 is turned on in FIG. 1 and VCC is input to the terminal 10. When VBTSEL is H, the transfer gate 6 is turned on. Is V
BT is input.

【0039】図5は、パワーオン後のVBB、VCC、
VBTの推移を示すグラフ図である。この第2の実施例
では、VBT>VCCとなり、しばらく経過した時間t
2において、比較器12が、VBTSEL=Hを出力す
るように、予めVREFの値を設定する。図5におい
て、時間t2より前の時間では、VREF<VBBとな
り、従ってVBTSEL=Lとなる。また、時間t2よ
り後の時間では、VREF>VBBとなり、VBTSE
L=Hとなる。
FIG. 5 shows VBB, VCC,
It is a graph which shows transition of VBT. In this second embodiment, VBT> VCC, and the time t
In 2, the value of VREF is set in advance so that the comparator 12 outputs VBTSEL = H. In FIG. 5, before the time t2, VREF <VBB, and therefore VBTSEL = L. In the time after time t2, VREF> VBB, and VBTSE
L = H.

【0040】次に、上述の如く構成された第2実施例の
動作について説明する。前述の第1の実施例において
は、パワーオン後、VBB発生回路をできるだけ絶対値
が大きな電源を使用して駆動できた。しかし、第1の実
施例では、図3の時間t1を過ぎた直後に、VBTSE
L=Hとなり、この瞬間、VBTはVBB発生回路の電
源として消費され、低下する。そのため、VBT<VC
Cとなり、再び比較器11の出力は反転する。その後、
VBBが低下することにより、VBT>VCCとなれ
ば、再び比較器11の出力は反転する。この動作の繰り
返しで、時間t1付近では、図2の比較器11の出力
が、頻繁に反転するようになり、その結果、消費電流が
増大する。また、駆動する電源が短期間で入れ替わるた
め、VBB発生回路の動作も不安定になる。
Next, the operation of the second embodiment configured as described above will be described. In the first embodiment described above, after power-on, the VBB generation circuit could be driven using a power supply having an absolute value as large as possible. However, in the first embodiment, immediately after the time t1 in FIG.
L = H, and at this moment, VBT is consumed as a power supply of the VBB generation circuit and drops. Therefore, VBT <VC
C, and the output of the comparator 11 is again inverted. afterwards,
If VBT> VCC due to a decrease in VBB, the output of the comparator 11 is again inverted. By repeating this operation, around time t1, the output of the comparator 11 in FIG. 2 is frequently inverted, and as a result, current consumption increases. Further, since the power supply to be driven is switched in a short period of time, the operation of the VBB generating circuit becomes unstable.

【0041】これらの第1の実施例の欠点を補うため、
第2の実施例では、VBT>VCCとなり、しばらく時
間が経過してから、VBB発生回路の駆動電源がVBT
に切り替わるような回路構成にした。その結果、比較器
の出力は頻繁に反転しないため、余分な消費電流を抑え
ることができ、VBB発生回路においても、その駆動電
源が頻繁に入れ替わらないようにすることができる。
To make up for the disadvantages of the first embodiment,
In the second embodiment, VBT> VCC, and after a while, the driving power supply of the VBB generating circuit is changed to VBT.
The circuit configuration is such that it switches to As a result, since the output of the comparator is not inverted frequently, unnecessary current consumption can be suppressed, and the driving power supply of the VBB generating circuit can be prevented from being frequently replaced.

【0042】但し、第2の実施例では、第1の実施例と
比較して、VBB発生回路を駆動する電源を、VCCか
らVBTに切り替える時間が遅くなるため、パワーオン
後、VBBが設定電位まで到達する時間は、第1の実施
例より遅くなる。しかし、第2の実施例を用いる場合に
おいても、1種類の電源のみを用いてVBB発生回路を
駆動する場合と比較すると、より早くVBBを設定電位
まで到達させることができる。
However, in the second embodiment, since the time for switching the power supply for driving the VBB generation circuit from VCC to VBT becomes slower than in the first embodiment, VBB is set to the set potential after power-on. The time to reach is longer than in the first embodiment. However, even when the second embodiment is used, the VBB can reach the set potential more quickly than when the VBB generation circuit is driven using only one type of power supply.

【0043】次に、本発明の第3実施例について説明す
る。図6はこの第3実施例に係るバックバイアス回路を
備えた半導体記憶装置を示すブロック図である。図6に
おいて、VBBはバックバイアス電位、VCCは外部電
源であり、VBTは昇圧電位発生回路4によりVCCを
元に昇圧される昇圧電位である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram showing a semiconductor memory device provided with a back bias circuit according to the third embodiment. In FIG. 6, VBB is a back bias potential, VCC is an external power supply, and VBT is a boosted potential that is boosted by the boosted potential generating circuit 4 based on VCC.

【0044】本実施例は2つのVBB検知回路21,2
2を有する。即ち、バックバイアス電位VBBは2つの
検知回路21,22に入力され、検知回路21からの検
知信号27は、オシレータ回路23に入力される。オシ
レータ回路23からのオシレータ信号28は、VBB発
生回路24,25に入力される。一方のVBB発生回路
24の電源端子30にはVCCが入力され、他方のVB
B発生回路25の電源端子31には、昇圧電位発生回路
26から昇圧電位VBTが入力される。検知回路22か
ら出力される信号29はVBB発生回路25に入力され
る。
In this embodiment, two VBB detection circuits 21 and
2 That is, the back bias potential VBB is input to the two detection circuits 21 and 22, and the detection signal 27 from the detection circuit 21 is input to the oscillator circuit 23. An oscillator signal 28 from the oscillator circuit 23 is input to VBB generation circuits 24 and 25. VCC is input to the power supply terminal 30 of one VBB generation circuit 24, and the other VB
The boosted potential VBT from the boosted potential generating circuit 26 is input to the power supply terminal 31 of the B generating circuit 25. The signal 29 output from the detection circuit 22 is input to the VBB generation circuit 25.

【0045】検知回路21においては、VBB>VBB
L1の条件で、その検知信号27がHになる。検知回路
22においては、VBB>VBBL2の条件で、その検
知信号29がHになる。このとき、VBBL1<VBB
L2であり、かつ、VBBL1がVBBの設定電位であ
る。
In the detection circuit 21, VBB> VBB
Under the condition of L1, the detection signal 27 becomes H. In the detection circuit 22, the detection signal 29 becomes H under the condition of VBB> VBBL2. At this time, VBBL1 <VBB
L2, and VBBL1 is the set potential of VBB.

【0046】図7は、VBB発生回路24の構成を示す
回路図である。オシレータ信号28は、インバータ41
に入力される。インバータ41の出力47は、インバー
タ42及びキャパシタ43に入力される。キャパシタ4
3の他方の極49は、トランジスタTr45のゲート及
びドレイン、Tr46のドレインに接続されている。イ
ンバータ42の出力は、キャパシタ44の一方の極に接
続され、キャパシタ44の他方の極50は、トランジス
タTr46のゲートに接続されている。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of VBB generating circuit 24. The oscillator signal 28 is output from the inverter 41
Is input to The output 47 of the inverter 41 is input to the inverter 42 and the capacitor 43. Capacitor 4
The other pole 49 of 3 is connected to the gate and drain of the transistor Tr45 and the drain of Tr46. The output of the inverter 42 is connected to one pole of the capacitor 44, and the other pole 50 of the capacitor 44 is connected to the gate of the transistor Tr46.

【0047】図8は、VBB発生回路25の構成を示す
回路図である。オシレータ信号28と検知信号29は、
NAND51に入力される。NAND51の出力は、イ
ンバータ52及びキャパシタ53に入力される。キャパ
シタ53の他方の極59は、トランジスタTr55のゲ
ート及びドレインに接続されていると共に、トランジス
タTr56のドレインに接続されている。インバータ5
2の出力は、キャパシタ54に入力され、キャパシタ5
4の他方の極60は、トランジスタTr56のゲートに
接続されている。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of VBB generating circuit 25. The oscillator signal 28 and the detection signal 29 are
Input to NAND 51. The output of the NAND 51 is input to the inverter 52 and the capacitor 53. The other pole 59 of the capacitor 53 is connected to the gate and the drain of the transistor Tr55 and to the drain of the transistor Tr56. Inverter 5
2 is input to the capacitor 54 and the output of the capacitor 5
The other pole 60 of 4 is connected to the gate of the transistor Tr56.

【0048】次に、この図6乃至図8に示す回路の動作
について説明する。図9は、VBB、VBBL1及びV
BBL2の電位関係を示すグラフ図である。VBB=V
BBL2となる時間をt3とする。図10は本実施例の
タイミングチャート図であり、時間t3の前後で、図6
乃至図8の回路における主要節点の動作を示すものであ
る。
Next, the operation of the circuits shown in FIGS. 6 to 8 will be described. FIG. 9 shows VBB, VBBL1 and VBB.
It is a graph which shows the potential relationship of BBL2. VBB = V
The time to become BBL2 is defined as t3. FIG. 10 is a timing chart of the present embodiment.
9 shows operations of main nodes in the circuits of FIG.

【0049】パワーオン後、VBB>VBBL2の条件
を満たすt3までの時間では、検知回路21、22が出
力する信号27、29は共にHになる。信号27がHで
あるため、オシレータ回路23からオシレータ信号28
が出力される。VBB発生回路24では、オシレータ信
号28が入力されることにより、キャパシタ43と44
が交互にポンピング動作を繰り返し、端子VBB1の電
位を、−VCC+VTP(VTPはTr45のしきい
値)まで引き下げる。VBB発生回路25においても、
検知信号29がHであることから、VBB発生回路24
と同様に、オシレータ信号28が入力されることによ
り、キャパシタ53と54が交互にポンピング動作を繰
り返し、端子VBB2の電位を、−VBT+VTP(V
TPはTr59のしきい値)まで引き下げる。
After the power is turned on, the signals 27 and 29 output from the detection circuits 21 and 22 both become H in a time until t3 when the condition of VBB> VBBL2 is satisfied. Since the signal 27 is H, the oscillator circuit 23 outputs
Is output. In the VBB generation circuit 24, the capacitors 43 and 44
Alternately repeat the pumping operation to lower the potential of the terminal VBB1 to -VCC + VTP (VTP is the threshold value of Tr45). In the VBB generation circuit 25,
Since the detection signal 29 is H, the VBB generation circuit 24
Similarly to the above, when the oscillator signal 28 is input, the capacitors 53 and 54 alternately repeat the pumping operation, and the potential of the terminal VBB2 is set to -VBT + VTP (V
TP is lowered to Tr59).

【0050】次に、VBBがさらに低くなり、時間t3
を過ぎ、VBB<VBBL2の条件を満たすと、検知回
路22が出力する信号29はLになる。信号27は、H
のままである。信号29がLになると、図8における端
子57はH、端子58はLとなり、端子60は−VBT
となるため、トランジスタTr56がオンし、端子59
は、GNDとなる。このとき、トランジスタTr55は
オフする。VBB2は端子59と切り離され、VBB発
生回路25の動作は停止する。端子28にはオシレータ
信号が引き続き入力されるため、VBB発生回路24は
動作を続ける。
Next, VBB further decreases, and the time t3
, And when the condition of VBB <VBBL2 is satisfied, the signal 29 output from the detection circuit 22 becomes L. Signal 27 is H
Remains. When the signal 29 becomes L, the terminal 57 in FIG. 8 becomes H, the terminal 58 becomes L, and the terminal 60 becomes -VBT.
, The transistor Tr56 turns on, and the terminal 59
Becomes GND. At this time, the transistor Tr55 is turned off. VBB2 is disconnected from the terminal 59, and the operation of the VBB generation circuit 25 stops. Since the oscillator signal is continuously input to the terminal 28, the VBB generation circuit 24 continues to operate.

【0051】次に、上述の如く構成された第3実施例の
バックバイアス回路を備えた半導体記憶装置の動作につ
いて説明する。本実施例においては、VBB発生回路2
4,25を2台配置し、夫々異なる電源で駆動すること
により、VBT<VCCの条件にある時間には、VBB
発生回路24が大きな電流能力でVBBを引き下げ、V
BT>VCCの条件にある時間には、VBB発生回路2
5が大きな電流能力でVBBを引き下げる。その結果、
いずれか一方のVBB発生回路しか存在しない場合と比
較して、より早くVBBを設定電位まで到達させること
ができる。
Next, the operation of the semiconductor memory device having the back bias circuit of the third embodiment configured as described above will be described. In this embodiment, the VBB generation circuit 2
4 and 25 are arranged and driven by different power supplies, so that VBB <VCC
The generation circuit 24 lowers VBB with a large current capability,
In the time when BT> VCC, the VBB generation circuit 2
5 lowers VBB with large current capability. as a result,
VBB can reach the set potential faster than in the case where only one of the VBB generation circuits exists.

【0052】しかし、VCCの絶対値がVBBの絶対値
と比較して極めて大きいDRAMの場合、定常状態で
は、VCCを用いて駆動するVBB発生回路24を動作
させるだけで能力が十分な場合がある。この場合、回路
24に加えて、VBTを用いて駆動するVBB発生回路
25を動作させると、能力が大きくなりすぎてしまい、
無駄な電流を消費することになる。
However, in the case of a DRAM in which the absolute value of VCC is extremely large as compared with the absolute value of VBB, in a steady state, it is sometimes sufficient to operate the VBB generating circuit 24 driven by using VCC. . In this case, if the VBB generating circuit 25 driven by using the VBT is operated in addition to the circuit 24, the capability becomes too large,
Unnecessary current will be consumed.

【0053】本実施例において、VBBL2を、VBB
が定常状態には達し得ない電位に設定しておけば、定常
状態において、VBTを用いて駆動するVBB発生回路
25は動作せず、VCCを用いて駆動するVBB発生回
路24のみが動作する。実際に、定常状態において、V
BB発生回路24のみが動作するだけで十分に能力が足
りる場合は、本実施例に従って、VBB発生回路25の
動作を停止させることにより、無駄な消費電流を抑える
ことができる。
In the present embodiment, VBBL2 is
Is set to a potential that cannot reach the steady state, in the steady state, the VBB generating circuit 25 driven using VBT does not operate, and only the VBB generating circuit 24 driven using VCC operates. In fact, at steady state, V
If only the BB generating circuit 24 operates and the capacity is sufficient, according to the present embodiment, the operation of the VBB generating circuit 25 is stopped, so that unnecessary current consumption can be suppressed.

【0054】次に、本発明の第4実施例について説明す
る。図11はこの第4実施例に係るバックバイアス回路
を備えた半導体記憶装置を示すブロック図である。この
図11は、第3実施例を示す図6において、VBB発生
回路24の電源端子30に、VBTを接続し、VBB発
生回路25の電源端子31に、VCCを接続したもので
ある。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a block diagram showing a semiconductor memory device provided with a back bias circuit according to the fourth embodiment. FIG. 11 shows a third embodiment in which VBT is connected to the power supply terminal 30 of the VBB generation circuit 24 and VCC is connected to the power supply terminal 31 of the VBB generation circuit 25 in FIG.

【0055】即ち、図11において、バックバイアス電
位VBBは2つの検知回路71,72に入力され、検知
回路71からの検知信号77は、オシレータ回路73に
入力される。オシレータ回路73からのオシレータ信号
78は、VBB発生回路74,75に入力される。一方
のVBB発生回路74の電源端子80にはVBTが入力
され、他方のVBB発生回路75の電源端子81には、
VCCが入力される。検知回路72から出力される信号
79はVBB発生回路75に入力される。その他の構成
は第3実施例と同様である。
That is, in FIG. 11, the back bias potential VBB is input to the two detection circuits 71 and 72, and the detection signal 77 from the detection circuit 71 is input to the oscillator circuit 73. The oscillator signal 78 from the oscillator circuit 73 is input to the VBB generation circuits 74 and 75. VBT is input to a power supply terminal 80 of one VBB generation circuit 74, and a power supply terminal 81 of the other VBB generation circuit 75 is
VCC is input. The signal 79 output from the detection circuit 72 is input to the VBB generation circuit 75. Other configurations are the same as in the third embodiment.

【0056】この第4の実施例の動作は、第3の実施例
の動作とほぼ同じである。相違点は、第4の実施例で
は、VBB<VBBL2の条件で、VCCを用いて駆動
するVBB発生回路75の動作が停止し、VBTを用い
て駆動するVBB発生回路74のみが動作する点であ
る。
The operation of the fourth embodiment is almost the same as the operation of the third embodiment. The difference is that, in the fourth embodiment, the operation of the VBB generation circuit 75 driven by using VCC is stopped and only the VBB generation circuit 74 driven by using VBT operates under the condition of VBB <VBBL2. is there.

【0057】この第4実施例においては、第3実施例と
同様に、VBB発生回路を2台配置し、夫々異なる電源
で駆動することにより、VBT<VCCの条件にある時
間には、VBB発生回路75が大きな電流能力でVBB
を引き下げ、VBT>VCCの条件にある時間には、V
BB発生回路74が大きな電流能力でVBBを引き下げ
る。その結果、いずれか一方のVBB発生回路しか存在
しない場合と比較して、より早くVBBを設定電位まで
到達させることができる。
In the fourth embodiment, as in the third embodiment, two VBB generation circuits are arranged and driven by different power supplies, so that the VBB generation circuit can be generated during the time when VBT <VCC. Circuit 75 has a large current capability and VBB
At the time when VBT> VCC,
The BB generation circuit 74 lowers VBB with a large current capability. As a result, the VBB can reach the set potential faster than in the case where only one of the VBB generation circuits exists.

【0058】しかし、定常状態におけるVBBの絶対値
と、VCCの絶対値が近いDRAMの場合では、定常状
態において、図6のVBB発生回路25では、図7に示
す節点49と節点VBB1との間の電位差が少なく、ト
ランジスタTr45はオンしない場合がある。これは、
図7に示す節点49の電位が、図10に示すように−V
CCだからである。この場合、VBB発生回路25は、
ほとんどVBBを引くことができず、この回路を動作さ
せることは、無駄な電流を消費することになり、第3の
実施例は適用できない。
However, in the case of a DRAM in which the absolute value of VBB in the steady state is close to the absolute value of VCC, in the steady state, the VBB generating circuit 25 of FIG. 6 operates between the node 49 and the node VBB1 shown in FIG. , The transistor Tr45 may not be turned on. this is,
The potential of the node 49 shown in FIG.
Because it is CC. In this case, the VBB generation circuit 25
Since almost no VBB can be pulled, operating this circuit consumes useless current, and the third embodiment cannot be applied.

【0059】しかし、本第4実施例において、VBBL
2を、通常状態には達し得ない電位に設定しておけば、
定常状態において、VCCを用いて駆動するVBB発生
回路75は動作せず、VBTを用いて駆動するVBB発
生回路74のみが動作することになり、無駄な消費電流
を抑えることができる。
However, in the fourth embodiment, VBBL
If 2 is set to a potential that cannot reach the normal state,
In the steady state, the VBB generating circuit 75 driven using VCC does not operate, and only the VBB generating circuit 74 driven using VBT operates, so that unnecessary current consumption can be suppressed.

【0060】なお、VBB発生回路を駆動する電源を切
り替える公知例としては、特開平5−274876があ
る。この公知例では、2つのVBB発生回路を設置し、
各々の発生回路をそれぞれ外部電源、内部降圧電源で駆
動させる。RASアクティブ時に、VBBが設定値より
上がることを想定し、RASアクティブ時には、絶対値
の大きな外部電源で駆動するVBB発生回路を動作さ
せ、RASアクティブ以外の期間では内部降圧電源で駆
動するVBB発生回路だけを動作させている。その効果
として、RASアクティブ以外の期間での消費電流を抑
えることができる。
A well-known example for switching the power supply for driving the VBB generating circuit is disclosed in JP-A-5-274876. In this known example, two VBB generation circuits are installed,
Each generating circuit is driven by an external power supply and an internal step-down power supply, respectively. Assuming that VBB rises above a set value during RAS active, a VBB generating circuit driven by an external power supply having a large absolute value is operated during RAS active, and a VBB generating circuit driven by an internal step-down power supply during periods other than RAS active Just working. As an effect, current consumption in periods other than RAS active can be suppressed.

【0061】この公知例では、RASアクティブ時にV
BB発生回路の能力を上げるが、本発明では、パワーオ
ンから定常状態に至るまでのVBB発生回路の能力を上
げるものである。構成においては、公知例においても、
2つのVBB発生回路を設け、この点で本発明の第3及
び第4の実施例と共通するが、公知例が、RASアクテ
ィブ信号を取り出し、この信号によってVBB発生回路
を切り替えるのに対し、本発明では、VBBを検知回路
でモニターした信号を取り出し、その信号によってVB
B発生回路を切り替えるものである。このため、本発明
と前記公報に記載の公知技術とはその目的、構成、動作
が異なる。
In this known example, when RAS is active, V
Although the performance of the BB generation circuit is increased, the present invention is to increase the performance of the VBB generation circuit from power-on to a steady state. In the configuration, even in the known example,
Although two VBB generation circuits are provided and are common in the third and fourth embodiments of the present invention in this respect, the known example takes out a RAS active signal and switches the VBB generation circuit by this signal. According to the present invention, a signal obtained by monitoring VBB by a detection circuit is extracted, and the signal
This is for switching the B generation circuit. Therefore, the purpose, configuration, and operation of the present invention are different from those of the known art described in the above publication.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したように、本願請求項1乃至
3に係る発明によれば、半導体記憶装置の電源投入後、
電位が高い外部電源VCCによりVBB発生回路を駆動
し、昇圧電位VBTがVCCを上回った後、VBTによ
りVBB発生回路を駆動するようにしたので、電源投入
後、速やかにバックバイアス電位VBBを設定電位にす
ることができる。また、回路規模が増大することがな
く、更に消費電流が増大することもない。
As described above, according to the first to third aspects of the present invention, after the power of the semiconductor memory device is turned on,
The VBB generating circuit is driven by the external power supply VCC having a high potential, and after the boosted potential VBT exceeds VCC, the VBB generating circuit is driven by the VBT. Can be Further, the circuit scale does not increase and the current consumption does not increase.

【0063】また、本願請求項4乃至6に係る発明によ
れば、半導体記憶装置の電源投入後、2台のVBB発生
回路を駆動して基板電位をマイナスに引き、定常状態で
は、VCC又はVBTにより駆動される一方のVBB発
生回路のみを駆動するから、回路規模及び消費電流が増
大することなく、電源投入後、速やかにバックバイアス
電位VBBを設定電位にすることができる。
According to the invention of claims 4 to 6, after the power supply of the semiconductor memory device is turned on, the two VBB generating circuits are driven to pull the substrate potential to a minus value, and in a steady state, VCC or VBT Drives only one VBB generating circuit, the back bias potential VBB can be set to the set potential immediately after power-on without increasing the circuit scale and current consumption.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係るバックバイアス回路
を備えた半導体記憶装置を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a semiconductor memory device provided with a back bias circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同じく第1実施例のVBTSEL信号生成回路
を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a VBTSEL signal generation circuit of the first embodiment.

【図3】同じく第1実施例においてVCC及びVBTの
推移を示すグラフ図である。
FIG. 3 is a graph showing transitions of VCC and VBT in the first embodiment.

【図4】本発明の第2実施例に係るバックバイアス回路
を備えた半導体記憶装置のVBTSEL信号生成回路を
示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a VBTSEL signal generation circuit of a semiconductor memory device including a back bias circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図5】同じく第2実施例のVCC、VBT及びVBB
の推移を示すグラフ図である。
FIG. 5 shows VCC, VBT and VBB of the second embodiment.
It is a graph which shows transition of a graph.

【図6】本発明の第3実施例に係るバックバイアス回路
を備えた半導体記憶装置を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a semiconductor memory device having a back bias circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図7】同じく第3実施例のVBB発生回路24のトラ
ンジスタレベルの回路図である。
FIG. 7 is a transistor-level circuit diagram of a VBB generation circuit 24 according to the third embodiment.

【図8】同じく第3実施例のVBB発生回路25のトラ
ンジスタレベルの回路図である。
FIG. 8 is a transistor-level circuit diagram of a VBB generation circuit 25 according to the third embodiment.

【図9】同じく第3実施例のVBB、VBBL1、VB
BL2の電位関係を示す図である。
FIG. 9 shows VBB, VBBL1, and VB of the third embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a potential relationship of BL2.

【図10】本発明の第3実施例の時間t3付近のタイミ
ング図である。
FIG. 10 is a timing chart around a time t3 according to the third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4実施例に係るバックバイアス回
路を備えた半導体記憶装置のブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram of a semiconductor memory device including a back bias circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】従来のバックバイアス回路を備えた半導体記
憶装置を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a semiconductor memory device provided with a conventional back bias circuit.

【図13】従来の検知回路101のトランジスタレベル
の回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram of a conventional detection circuit 101 at a transistor level.

【図14】従来のオシレータ回路102のトランジスタ
レベルの回路図である。
FIG. 14 is a circuit diagram of a conventional oscillator circuit 102 at a transistor level.

【図15】従来のVBB発生回路103のトランジスタ
レベルの回路図である。
FIG. 15 is a transistor-level circuit diagram of a conventional VBB generation circuit 103.

【図16】従来装置の動作を示すタイミングチャート図
である。
FIG. 16 is a timing chart showing the operation of the conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、22、101:VBB検知回路 2、23、102:オシレータ回路 3、24、25、103:VBB発生回路 4、26:昇圧電位発生回路 8、27、29、104:検知信号 9、28、105:オシレータ信号 6、7:トランスファーゲート 11、12:比較器 5、41、42、52、108、111、112:イン
バータ 43、44、53、54、113、114:キャパシタ 45、46、55、56、106、107、115、1
16:Pchトランジスタ 51、110:NAND
1, 21, 22, 101: VBB detection circuit 2, 23, 102: Oscillator circuit 3, 24, 25, 103: VBB generation circuit 4, 26: Boost potential generation circuit 8, 27, 29, 104: Detection signal 9, 28, 105: Oscillator signal 6, 7: Transfer gate 11, 12: Comparator 5, 41, 42, 52, 108, 111, 112: Inverter 43, 44, 53, 54, 113, 114: Capacitor 45, 46, 55, 56, 106, 107, 115, 1
16: Pch transistor 51, 110: NAND

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バックバイアス電位VBBを生成するバ
ックバイアス発生回路と、外部電源VCCが入力されて
昇圧電位VBTを生成する昇圧電位発生回路と、前記外
部電源VCC及び昇圧電位VBTのいずれかを駆動電位
として選択的に前記バックバイアス発生回路に入力させ
る選択手段と、電源投入直後は外部電源VCCを選択
し、その後昇圧電位VBTを選択するように前記選択手
段を制御する信号VBTSELを生成する信号生成回路
とを有することを特徴とするバックバイアス回路を備え
た半導体記憶装置。
1. A back bias generation circuit that generates a back bias potential VBB, a boosted potential generation circuit that receives an external power supply VCC to generate a boosted potential VBT, and drives one of the external power supply VCC and the boosted potential VBT Selection means for selectively inputting the potential as the potential to the back bias generation circuit; and signal generation for generating a signal VBTSEL for controlling the selection means so as to select the external power supply VCC immediately after turning on the power and then select the boosted potential VBT. A semiconductor memory device provided with a back bias circuit, comprising:
【請求項2】 前記信号生成回路は、VBTとVCCと
を比較する比較器であり、前記選択手段は、前記比較器
の出力信号が入力され前記バックバイアス発生回路と前
記昇圧電位発生回路及び外部電源端子との間に夫々接続
された1対のトランスファゲートであり、前記比較器
は、VBT<VCCの場合に前記外部電源端子と前記バ
ックバイアス発生回路との間のトランスファゲートのみ
をオンにし、VBT≧VCCの場合に前記昇圧電位発生
回路と前記バックバイアス発生回路との間のトランスフ
ァゲートのみをオンにすることを特徴とする請求項1に
記載のバックバイアス回路を備えた半導体記憶装置。
2. The signal generating circuit according to claim 1, wherein said signal generating circuit is a comparator for comparing VBT and VCC, and said selecting means receives said output signal of said comparator and receives said back bias generating circuit, said boosted potential generating circuit, and an external circuit. A pair of transfer gates respectively connected between the power supply terminal and the power supply terminal, wherein the comparator turns on only the transfer gate between the external power supply terminal and the back bias generation circuit when VBT <VCC, 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein only a transfer gate between the boosted potential generation circuit and the back bias generation circuit is turned on when VBT ≧ VCC.
【請求項3】 前記信号生成回路は、基準電圧VREF
とVBBとを比較する比較器であり、前記選択手段は、
前記比較器の出力信号が入力され前記バックバイアス発
生回路と前記昇圧電位発生回路及び外部電源端子との間
に夫々接続された1対のトランスファゲートであり、前
記比較器は、VREF<VBBの場合に前記外部電源端
子と前記バックバイアス発生回路との間のトランスファ
ゲートのみをオンにし、VREF≧VBBの場合に前記
昇圧電位発生回路と前記バックバイアス発生回路との間
のトランスファゲートのみをオンにすることを特徴とす
る請求項1に記載のバックバイアス回路を備えた半導体
記憶装置。
3. The signal generating circuit according to claim 1, wherein the signal generating circuit includes a reference voltage VREF.
And a comparator for comparing VBB with VBB, wherein the selecting means comprises:
A pair of transfer gates to which an output signal of the comparator is input and respectively connected between the back bias generation circuit, the boosted potential generation circuit, and an external power supply terminal, wherein the comparator has a relation of VREF <VBB Only the transfer gate between the external power supply terminal and the back bias generation circuit is turned on, and only the transfer gate between the boosted potential generation circuit and the back bias generation circuit is turned on when VREF ≧ VBB. A semiconductor memory device comprising the back bias circuit according to claim 1.
【請求項4】 外部電源VCCが入力されて昇圧電位V
BTを生成する昇圧電位発生回路と、前記外部電源VC
Cにより駆動されてバックバイアス電位VBB1を生成
する第1のバックバイアス発生回路と、前記昇圧電位V
BTにより駆動されてバックバイアス電位VBB2を生
成する第2のバックバイアス発生回路と、基板電位VB
Bを検出しその検知結果に基づいて前記第1及び第2の
バックバイアス発生回路を制御する信号を出力する夫々
第1及び第2の基板電位検知回路と、を有し、前記第2
の基板電位検知回路は、前記基板電位VBBがVBB2
より低くなったときに前記第2のバックバイアス発生回
路の動作を停止させることを特徴とするバックバイアス
回路を備えた半導体記憶装置。
4. An external power supply VCC is input and the boosted potential V
A boosted potential generating circuit for generating BT, and the external power supply VC
A first back bias generating circuit driven by C to generate a back bias potential VBB1;
A second back bias generation circuit driven by BT to generate a back bias potential VBB2, and a substrate potential VB
B, and a first and a second substrate potential detection circuit for outputting signals for controlling the first and second back bias generation circuits based on the detection result, respectively.
The substrate potential VBB is VBB2
A semiconductor memory device comprising a back bias circuit, wherein the operation of the second back bias generation circuit is stopped when the voltage becomes lower.
【請求項5】 外部電源VCCが入力されて昇圧電位V
BTを生成する昇圧電位発生回路と、前記外部電源VC
Cにより駆動されてバックバイアス電位VBB1を生成
する第1のバックバイアス発生回路と、前記昇圧電位V
BTにより駆動されてバックバイアス電位VBB2を生
成する第2のバックバイアス発生回路と、基板電位VB
Bを検出しその検知結果に基づいて前記第1及び第2の
バックバイアス発生回路を制御する信号を出力する夫々
第1及び第2の基板電位検知回路と、を有し、前記第1
の基板電位検知回路は、前記基板電位VBBがVBB1
より低くなったときに前記第1のバックバイアス発生回
路の動作を停止させることを特徴とするバックバイアス
回路を備えた半導体記憶装置。
5. An external power supply VCC is input and a boosted potential V
A boosted potential generating circuit for generating BT, and the external power supply VC
A first back bias generating circuit driven by C to generate a back bias potential VBB1;
A second back bias generation circuit driven by BT to generate a back bias potential VBB2, and a substrate potential VB
B, and a first and a second substrate potential detection circuit for outputting signals for controlling the first and second back bias generation circuits based on the detection result, respectively.
The substrate potential VBB is VBB1.
A semiconductor memory device comprising a back bias circuit, wherein the operation of the first back bias generation circuit is stopped when the voltage becomes lower.
【請求項6】 前記第2のバックバイアス発生回路の出
力VBB2は、基板電位VBBが定常状態に達し得ない
電位に設定されることを特徴とする請求項4又は5に記
載のバックバイアス回路を備えた半導体記憶装置。
6. The back bias circuit according to claim 4, wherein the output VBB2 of the second back bias generation circuit is set to a potential at which the substrate potential VBB cannot reach a steady state. Semiconductor memory device provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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