JP2002186247A - 投入制御機構付き電圧ポンプ - Google Patents

投入制御機構付き電圧ポンプ

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    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給電圧の上昇時に作動が安定しており、ポ
ンプ給送される出力電圧をなるべく速やかに準備する投
入制御機構付き電圧ポンプを提供する。 【解決手段】 増大出力電圧を発生させるための電圧ポ
ンプ7が、供給電圧を導入するための端子3と増大出力
電圧の取り出し用端子4との間に接続されているトラン
ジスタ1をもつ投入制御機構を有する。電圧ポンプ7の
動作開始後に、トランジスタ1を通じて、増大出力電圧
は供給電圧から断ち切られる。切換スイッチ2は、出力
電圧または供給電圧の高い方をそれぞれトランジスタ1
の基板端子およびゲート端子に転送する。この投入制御
機構は、電圧ポンプ7の安全な立上がり動作における増
大出力電圧の早い時期でのスタンバイを可能にするので
あるが、必要となる回路コストはほんの僅かである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、供給電圧以上の増
大出力電圧を供給する投入制御機構付き電圧ポンプに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】電圧ポンプは、集積回路に導入される供
給電圧から、それ以上の、回路内機能ユニットの要求す
る高い電圧を発生させるために、集積回路に設けられ
る。
【0003】例えば、集積半導体メモリー、特に、選択
自由アクセスによるダイナミックメモリー、いわゆるD
RAM(Dynamic Random Access Memories)では、書込
みおよび読出しのためのメモリーセルへのアクセスは、
アクセストランジスタを経て行われる。
【0004】メモリーセルからの読出しのとき、メモリ
ー状態を表示する比較的小さい信号を、なるべく完全
に、乱れていない状態で読み出すために、アクセストラ
ンジスタは、完全に導通状態で接続されることが必要で
ある。アクセストランジスタは、この目的のために、供
給電圧に勝る制御電圧によって制御されなければならな
い。
【0005】メモリーセルアレイにおける、行と桁とに
区分されているマトリックス状の配置に応じて、複数の
アクセストランジスタは、共にワード線に接続されてい
る。メモリーセルアレイの1つの行へのアクセスのと
き、ワード線は、供給電圧より数値的に上の、ワード線
制御電圧を受ける。
【0006】従来のDRAMでは、供給電圧は、グラウ
ンド(0V)を基準とすれば、約3.3Vである。ま
た、ワード線電圧は、3.3Vよりも上、例えば、3.
5Vである。
【0007】このような増大出力電圧を生み出すため
に、電圧ポンプが用いられる。電圧ポンプは、供給電圧
を入力側から導入し、増大させたワード線電圧を出力側
から送り出すものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な電圧ポンプでは、その供給電圧(入力電圧)と出力電
圧との電圧差を、大きくし過ぎることは好ましくない。
このような条件(例えば出力電圧値や増幅率等)は、通
常の作動においてのみ保証される。
【0009】しかしながら、供給電圧の投入時、供給電
圧が急激に上昇すると、電圧ポンプは、供給電圧に追従
するだけの十分な出力をもたない。電圧ポンプの供給電
圧は出力電圧よりも急速に上昇する。トランジスタ群の
信頼性の問題が生じる。
【0010】また、電圧ポンプは、最近では、1.5V
程度の最小供給電圧から信頼性を有するが、供給電圧が
低すぎる場合には、電圧ポンプは安全上の理由から遮断
しなければならない。一方で、増大出力電圧はできるだ
け早い時期に提供する必要がある。従って、電圧ポンプ
の作動準備は、供給電圧を印加した後、可能な限り速や
かに整えなければならない。
【0011】本発明の課題は、供給電圧の上昇時に作動
が安定しており、ポンプ給送される出力電圧をなるべく
速やかに準備する投入制御機構付き電圧ポンプを提案す
ることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の投入制御機構付き電圧ポンプは、供給電
圧用端子、増大出力電圧用端子、および、電圧ポンプの
投入制御のための回路構成を含んでおり、さらに、電圧
ポンプの投入制御のための回路構成が、第1トランジス
タ、切換スイッチ、第2トランジスタ、第3トランジス
タ、および、制御信号用端子を含むことを特徴としてお
り、第1トランジスタが基板端子と制御端子とを有し、
第1トランジスタの制御区間が、供給電圧用端子と増大
出力電圧用端子との間に接続されており、切換スイッチ
が、入力側で供給電圧用端子と増大出力電圧用端子とに
接続されており、そして、第1トランジスタの基板端子
に接続され、第1トランジスタの制御端子に連結されて
いる出力を有しており、切換スイッチにより、供給電圧
用端子または増大出力電圧用端子のどちらかが選択され
て切換スイッチの出力に投入可能となり、第2トランジ
スタの制御区間が、切換スイッチの出力と第1トランジ
スタの制御端子との間に接続されており、第3トランジ
スタの制御区間が、基準電位用端子と第1トランジスタ
の制御端子との間に接続されており、そして、制御信号
用端子により、電圧ポンプ、第2トランジスタおよび第
3トランジスタが投入可能となる回路構成となっている
構成である。
【0013】また、この投入制御機構付き電圧ポンプで
は、切換スイッチは、少なくとも2つのトランジスタを
有し、これらトランジスタの制御区間は、第1トランジ
スタの制御区間のそれぞれ1つの端子と切換スイッチの
出力との間に接続されており、そしてこれらトランジス
タの制御端子は、交差点を通って第1トランジスタの制
御区間端子に接続されていてもよい。
【0014】また、この構成では、切換スイッチの少な
くとも2つのトランジスタの基板端子が、切換スイッチ
の出力に接続されていてもよい。
【0015】また、第1トランジスタの基板端子は、切
換スイッチの出力に接続していてもよい。また、切換ス
イッチのトランジスタおよび第1トランジスタとして
は、pチャンネルMOSトランジスタを使用することが
可能である。
【0016】さらに、第2トランジスタおよび第3トラ
ンジスタを、相補型MOSトランジスタから構成しても
よい。また、この場合、第2トランジスタをpチャンネ
ルMOSトランジスタから構成するとともに、て第3ト
ランジスタをnチャンネルMOSトランジスタから構成
するようにしてもよい。
【0017】また、本発明の投入制御機構付き電圧ポン
プに、出力側において制御信号用端子を有する論理回路
を備えるようにしてもよい。この論理回路には、入力側
において、供給電圧が印加されていることを表示する第
2の制御信号が導入可能であり、そして、また、この論
理回路には、増大出力電圧が、その値より電圧ポンプが
スタンバイする最小動作値に達したことを表示する第3
の制御信号が導入可能であることが好ましい。
【0018】また、この論理回路を、入力側において第
2の制御信号が導入可能であるインバーターと、入力側
においてインバーターの出力に連結し、第3の制御信号
により制御されることができ、そして出力側において制
御信号用端子を形成する否定論理和ゲートとを有する構
成としてもよい。
【0019】本発明に従い、上記の課題は、供給電圧用
端子、増大出力電圧用端子、電圧ポンプの投入制御のた
めの回路構成を包括する投入制御機構付き電圧ポンプに
より解決される。電圧ポンプの投入制御のための回路構
成は、また、第1トランジスタ、切換スイッチ、第2ト
ランジスタ、第3トランジスタ、そして制御信号用端子
を備えており、制御区間が供給電圧用端子と増大出力電
圧用端子との間に接続されている第1トランジスタは、
基板端子と制御端子とを有している。
【0020】切換スイッチは、入力側において供給電圧
用端子と増大出力電圧用端子とに接続されており、第1
トランジスタの基板端子に接続され、第1トランジスタ
の制御端子に結合されている出力を有している。そし
て、この切換スイッチにより、供給電圧用端子または増
大出力電圧用端子が、交互に切換スイッチの出力に投入
可能となる。
【0021】第2トランジスタに関しては、その制御区
間が、切換スイッチの出力と第1トランジスタの制御端
子との間に接続されている。また、第3トランジスタに
関しては、その制御区間が、基準電位のための端子と第
1トランジスタの制御端子との間に接続されている。ま
た、制御信号のための端子に関する制御信号に応じて、
電圧ポンプ、第2トランジスタ、そして第3トランジス
タが開閉可能となっている。
【0022】本発明による電圧ポンプにおける投入制御
により、電圧ポンプの安定動作のために十分な大きさの
出力電圧が得られるとき、電圧ポンプの動作準備(動作
スタンバイ)ができるまで、増大ポンプ電圧(増大され
る電圧)のための出力(出力端子)は、外部から導入さ
れる(外部に発生する)供給電圧により予備充電され
る。
【0023】そのあと、電圧ポンプ(または平行モード
では複数の電圧ポンプ)が投入される(動作を開始す
る)。このとき、増大ポンプ電圧のための出力端子は、
外部から導入される供給電圧との接続を断ち切る(供給
電圧から減結合される)。
【0024】この過程は、本発明による投入制御では、
外部供給電圧用端子とポンプ給送される出力電圧用端子
との間に接続されていて、適切に制御される第1トラン
ジスタにより実現される。
【0025】この第1トランジスタの基板端子は、外部
供給電圧が出力に再投入されるとき、その外部供給電圧
を基板端子に接続させ、そして外部供給電圧が出力と切
断されたとき(出力から減結合されたとき)、ポンプ給
送される出力電圧を基板端子に再伝達する切換スイッチ
により制御されるという優れた特徴を有する。
【0026】この場合、第1トランジスタの基板端子
は、それぞれ外部導入出力電圧またはポンプ給送出力電
圧(増大ポンプ電圧)のうち高い方の出力電圧を受け
る。第1トランジスタは、特に、n−ドープされたキャ
ビティに設けられるpチャンネルMOSトランジスタで
あることが好ましい。
【0027】基板端子ないしは第1トランジスタの基板
が設けられているキャビティの上記の制御により、この
トランジスタのソース/ドレイン端子からキャビティへ
電流が流出することを防止できる。
【0028】切換スイッチの両方の入力は、この第1ト
ランジスタにおける制御される電流パスの端子に接続さ
れる。出力側において、切換スイッチは、基板端子ない
しは第1トランジスタのキャビティ端子に接続されてい
る。切換スイッチのトランジスタは、pチャンネルMO
Sトランジスタである。これらのトランジスタのゲート
端子は、交差して、切換スイッチの入力端子に接続され
ている。これは、切換スイッチの一方の入力端子に連結
しているトランジスタのゲート端子が、それぞれ他方の
入力(入力端子)に接続されていることを意味する。
【0029】電圧ポンプの動作スタンバイに対応する制
御信号(動作スタンバイを表示する制御信号)は、充電
ポンプの動作準備が完了したとき(動作スタンバイとな
ったとき)、第1トランジスタの制御端子を基準電位
(グラウンド)に連結する第2トランジスタを制御す
る。そうでないときは、この第2トランジスタは遮断さ
れている。
【0030】そのあと、この作動状態においてポンプ給
送される出力電圧を運ぶ切換スイッチ出力は、第3トラ
ンジスタを介して第1トランジスタの制御端子に入力さ
れる(対応する)。これにより、外部供給電圧用端子
は、上述したように、ポンプ給送される出力電圧のため
の端子から切り離される(減結合される)。
【0031】第2トランジスタは、他のチャンネル型の
トランジスタ、すなわち、nチャンネルMOSトランジ
スタである。第3トランジスタは、切換スイッチないし
は第1トランジスタのトランジスタと同じ型、すなわ
ち、pチャンネルMOSトランジスタである。第2・第
3トランジスタは、電圧ポンプの動作スタンバイに対応
する信号(動作スタンバイを表示する信号)により同時
に制御される。従って、これら第2・第3トランジスタ
は、交互に導通、または遮断状態となる。
【0032】電圧ポンプの動作スタンバイを制御する信
号は、論理回路から発生させられる。この論理回路に
も、入力側において、動作状態を示す制御信号が導入さ
れる。すなわち、この論理回路には、集積回路が確実に
動作スタンバイ状態にあることに対応する(動作スタン
バイ状態にあることを表示する)第2の制御信号と、電
圧ポンプの安定動作のための最小電圧が達成されている
ことに対応する(達成されていることを表示する)第3
制御信号が導入される。
【0033】これらの両信号から、適切なロジック要素
により、電圧ポンプの動作スタンバイを制御する第1制
御信号が生み出される。詳しく言えば、ロジック装置に
おいて、第2制御信号(あるいは第1制御信号)が、否
定論理和ゲート(NORゲート)の第1入力に対応する
インバーターに導入される。第3制御信号は、NORゲ
ートの第2入力に直接に導かれる。ロジック装置の出力
は、NORゲートの出力により形成される。
【0034】上述した投入制御機構付き電圧ポンプによ
り、ポンプ給送される出力電圧が、供給電圧の印加後、
可能な限り早期にスタンバイ可能となり、しかし、それ
にもかかわらず、電圧ポンプは、十分に大きい最小動作
電圧が外部から集積回路に印加されてからはじめて投入
されることが実現される。投入制御機構は比較的僅かの
構成要素を必要とするだけであり、従って、集積回路を
構成するときスペースが僅かですむことを特徴とする。
これにより、投入制御機構のレイアウトは比較的簡単で
ある。
【0035】
【発明の実施の形態】以下に、図面を用いて、1つの実
施形態の範囲内で本発明を詳述する。図1は、本発明に
よる電圧ポンプ(出力ポンプ)7を含む集積回路を示す
説明図である。また、図2(a)(b)は、図1に示し
た回路における電圧および信号の時間経過を示すグラフ
である。
【0036】図1に、投入制御用回路構成により制御さ
れる電圧ポンプ7を示す。電圧ポンプ7には、外部供給
電圧VEXTが導入される。この外部供給電圧VEXT
は、回路構成を収容している集積回路の端子3を介し
て、外部から導入されるように設定されている。この外
部供給電圧は、例えば、3.3Vであり、アース端子3
1により供給される基準電位(0V)を基準としてい
る。
【0037】電圧ポンプ7の出力端子71は、電圧ポン
プ7の定常モードにおいて、端子4に電圧VPPを供給
するようになっている。この電圧VPPは、供給電圧V
EXTより高い電位、例えば、3.5Vの電位にある。
そして、増大されたポンプ電圧(増大ポンプ電圧)VP
Pを、集積回路の他の機能ユニットに1つの端子を介し
て供給することにより、例えば、DRAMのワード線を
駆動することができる。
【0038】また、電圧ポンプ7は、自身に導入される
制御信号VPPPONがハイレベルになると、運転(駆
動)を開始するように設定されている。
【0039】また、図1の構成では、供給電位VEXT
を導入するための端子3が、スイッチングトランジスタ
(トランジスタ)1を通じて、増大された出力電圧VP
Pをピックアップするための端子4と結合されるように
なっている。
【0040】このトランジスタ1は、pチャンネルMO
Sトランジスタである。また、ソース/ドレイン−ドー
ピングエリアを連結するための、トランジスタ1の制御
パス(制御されるトランジスタ1のパス)は、端子3と
端子4との間に接続されている。さらに、これらの端子
3・4には、切換スイッチ2の入力が接続されている。
【0041】切換スイッチ2の出力端子(出力線)23
は、トランジスタ1の基板端子に接続されている。そし
て、切換スイッチ2の状態(投入状態)に応じて、端子
3の外部供給電圧VEXT、または、出力端子4の増大
ポンプ電圧VPPのいずれかが、出力側において出力端
子23に転送され、そトランジスタ1の基板端子に導入
されるようになっている。
【0042】また、トランジスタ1のゲート端子は、n
チャンネルMOSトランジスタ6を通じて、基準電位端
子31に連結されることが可能となっている。このトラ
ンジスタ6のゲート端子(制御端子)は、信号VPPP
ONにより制御される。同様に、トランジスタ5(トラ
ンジスタ5のゲート)も、信号VPPPONにより制御
される。さらに、切換スイッチ2の出力端子23は、p
チャンネルMOSトランジスタ5を通じて、トランジス
タ1のゲート端子に連結されている。
【0043】なお、上記のトランジスタ5・6は、相補
的に、導通状態あるいは遮断状態、または、遮断状態あ
るいは導通状態となるように切り換えられる(トランジ
スタ5・6の一方が遮断状態となるとき、他方が導通状
態となるように切り換えられる)。すなわち、これらト
ランジスタ5・6は、相補型MOSトランジスタであ
る。
【0044】図1に示した構成は、トランジスタ1の導
通により制御される。そして、トランジスタは、一方の
電流パス側は切換スイッチ2により、また、他方のゲー
ト側はトランジスタ5・6により制御されるようになっ
ている。
【0045】電圧ポンプ7がまだ作動しておらず、制御
信号VPPPONがハイレベルになると、トランジスタ
5が遮断され、トランジスタ6が導通する。そして、ト
ランジスタ1のゲート端子が、基準電位端子3(アース
端子)31に連結される。これによりトランジスタ1が
導通し、出力端子4には、端子3から外部供給電圧VE
XTが供給される。
【0046】電圧ポンプ7が作動しているときは、制御
信号VPPPONはローレベルとなる。この場合は、ト
ランジスタ5が導通し、トランジスタ6が閉じる。さら
に、切換スイッチ2は、端子3の外部供給電圧VEXT
を、その出力端子23および導通状態のトランジスタ5
を通じて、トランジスタ1のゲート端子に投入する。こ
れにより、トランジスタ1は遮断され、出力端子4に
は、電圧ポンプ7から発生する増大された出力電圧VP
Pが供給される。そして、切換スイッチ2は、その出力
端子23を端子4と連結し、増大された出力電圧VPP
を、トランジスタ1の基板端子23に供給する。
【0047】ここで、図2(a)は、外部から導入され
る供給電圧VEXT、および、出力側で発生する増大出
力電圧VPPを示すグラフである。また、図2(b)
は、制御信号VPPPON1およびVPPPON2の信
号変化を示すグラフである。
【0048】これらのグラフに示すように、供給電圧V
EXTは、時点t0 において投入され、その後、その最
大値3.5Vにまで上昇してゆく。そして、この供給電
圧VEXTが、時点t1 に閾値(しきい値)に達する
と、信号VPPPON1が活性化される(ハイレベルと
なる)。この期間中(時点t2 まで)に、トランジスタ
1が導通状態となり(すなわち、トランジスタ1が投入
され)、電圧入力端子3を通じて出力端子4が充電され
る。
【0049】その後、時点t2 において、出力電圧VP
Pと入力電圧VEXTとの差が十分に小さくなると、信
号VPPPON2が活性化される(ハイレベルとな
る)。その結果、電圧ポンプ7が起動し、電圧ポンプ7
の出力端子により、出力端子4に、電圧ポンプ7の出力
が供給される。その後、出力電圧VPPは上昇し、時点
3 において、供給電圧VEXTより高い値を有する定
常状態となる。
【0050】ここで、切換スイッチ2を詳細に説明す
る。切換スイッチ2は、最初のpチャンネルMOSトラ
ンジスタ22を有している。そして、トランジスタ22
に制御される区間は、端子3と共通節点24との間に接
続された区間である。また、共通節点24は、同時に、
切換スイッチ2の出力端子23をも形成している。ま
た、次のpチャンネルMOSトランジスタ21のドレイ
ン−ソース区間(制御区間)は、端子4と共通節点24
との間に接続された区間である。
【0051】トランジスタ22のゲート端子は、トラン
ジスタ21のドレイン端子と、端子4と連結されている
切換スイッチ2の入力(入力端子)と連結している。ト
ランジスタ21のゲート端子は、トランジスタ22のド
レイン端子と、端子3と連結している切換スイッチ2の
入力(入力端子)と連結している。従って、トランジス
タ21(22)のゲート端子は、節点を通じて、トラン
ジスタ22(21)のドレイン端子に結合されている。
【0052】また、切換スイッチ2は、切換スイッチの
入力側に介在する電圧VEXT・VPPの高い方の電圧
を出力端子23に転送するように設定されている。
【0053】また、回路は、例えば、p基板において実
現することができる。この場合、pチャンネル・トラン
ジスタ21・22は、n−キャビティに位置する。n−
キャビティは、共通節点24に接続されている。
【0054】また、電圧ポンプ7を制御するための制御
信号VPPPONは、ロジック装置8により生成され、
その出力端子85から出力される。出力端子85は、ト
ランジスタ5・6のゲート端子、および、電圧ポンプ7
の適切な制御入力に連結されている。
【0055】また、このロジック装置8には、入力端子
83から制御信号VPPPON1が導入される。この制
御信号VPPPON1は、回路に印加された供給電圧V
EXTを、端子3を介して端子4に印加するときにハイ
レベルとなる。
【0056】ロジック装置(論理回路)8における他の
入力端子84には、別の制御信号VPPPON2が導入
される。この制御信号VPPPON2は、電圧ポンプ7
が動作を開始できる程度に、出力電圧VPPが十分に高
くなったとき(供給電圧VEXTとの差が小さくなった
とき)にハイレベルとなる。
【0057】詳しくいえば、ロジック装置8は、入力端
子83に接続されているインバーター81を有する。さ
らに、ロジック装置8は、インバーター81の出力端子
および入力端子84に連結している、NORゲート82
を有する。ロジック装置(論理回路)8の出力端子85
は、NORゲート82の出力を出力するように設定され
ている。
【0058】トランジスタ1は、集積回路における半導
体基板のn−キャビティの中に、pチャンネルMOSト
ランジスタとして配置されている。キャビティ端子は、
切換スイッチ2の出力端子23から、出力端子4に入力
される供給電圧VEXTまたは電圧VPPの高い方を入
力されるようになっている。これにより、トランジスタ
1のドレイン領域とソース領域との間に生じうる漏れ電
流を回避できる。
【0059】図1に示した投入制御機構(制御回路)の
ためのコストは、トランジスタ5個と、ロジック装置8
とに関するものだけである。従って、全体として、投入
制御のために追加の必要な構成要素は比較的少ない。
【0060】この回路では、端子4に供給(準備)され
る出力電圧VPPが、外部供給電圧VEXTの投入直後
に、この電圧VEXTによって予備的に充電されるよう
になっている。その後、電圧ポンプ7の安定作動のため
に、出力電圧VPPが最小電圧(電圧ポンプ7を作動さ
せられる最小の電圧)に達したとき、電圧ポンプ7から
出力される増大ポンプ電圧が端子4に供給される。この
とき、トランジスタ1を通じた出力端子(電圧端子)3
と出力端子4との結合は解消される。
【0061】また、電圧ポンプ7を安定的な周辺条件の
もとで作動させることにより、増大ポンプ電圧をポンプ
供給するための準備を、可能な限り迅速に行える。
【0062】また、本実施の形態では、制御信号VPP
PONが、ロジック装置8により生成されるとしてい
る。しかしながら、これに限らず、制御信号VPPPO
Nの生成は、この信号をハイレベルあるいはローレベル
に設定できるものであれば、どのような装置から出力さ
れてもよい。
【0063】また、図1に示した構成では、電圧ポンプ
7は、制御信号VPPPONがローレベルとなったとき
に動作するように構成されていてもよい。
【0064】また、制御信号VPPPONは、電圧ポン
プ7に入力される外部供給電圧VEXTと、このポンプ
7から出力される増大ポンプ電圧VPPとの電位差が所
定値よりも小さくなったときに、ローレベルとなるよう
に設定されていてもよい。
【0065】また、図1は、本発明による出力ポンプの
仕様を示す説明図であるともいえる。また、図1に示し
た構成では、ある端子における集積回路の他の機能ユニ
ットに供給される増大されたポンプ電圧VPPにより、
例えば、DRAMのワード線が駆動されるともいえる。
また、電圧ポンプ7は、その電圧ポンプに導入される制
御信号VPPPONがハイレベルになるとき、その運転
を開始するように設定されていてもよい。
【0066】また、図1の回路構成では、切換スイッチ
2により、(投入状態によるが)端子3に存在する外部
供給電圧VEXTか、または、出力端子4に存在する増
大せしめられるポンプ電圧VPPのどちらかが、出力側
においてその端子23に転送され、そしてトランジスタ
1の基板端子に導入されるように設定されているともい
える。
【0067】また、図1の構成での動作を、以下のよう
に表現することもできる。すなわち、全体としては、ト
ランジスタ1の導通により、一方においては、電流パス
側は切換スイッチ2により、他方においてゲート側はト
ランジスタ5・6により、電圧ポンプ7がまだ作動して
おらず、制御信号VPPPONがハイレベルになると、
トランジスタ5が遮断され、そしてトランジスタ6が導
通し、トランジスタ1のゲート端子をアース端子3に連
結することがもたらされる。そのあと、トランジスタ1
は導通し、出力端子4に外部供給電圧VEXTを端子3
から供給する。電圧ポンプ7が作動しているときは、制
御信号VPPPONのローレベルにより示されるが、そ
の場合は、トランジスタ5が導通し、トランジスタ6が
閉じる。切換スイッチ2はさらに、端子3の外部供給電
圧VEXTをその出力23および導通するように投入さ
れるトランジスタ5を通じてトランジスタ1のゲート端
子に投入する。そのあと、トランジスタ1は閉じ、出力
端子4には、電圧ポンプ7から生まれる増大された出力
電圧VPPが生み出される。しかるのち、切換スイッチ
2は端子4をその出力23と連結する。しかも、増大し
た出力電圧VPPはトランジスタ1の基板端子23に生
み出される。
【0068】また、図2(a)(b)は、外部から導入
される供給電圧VEXTおよび出力側において発生せし
められる増大出力電圧VPPならびに制御信号VPPP
ON1およびVPPPON2の信号変化を示していると
もいえる。
【0069】また、図2(a)に示すように、図1の構
成では、出力電圧VPPと入力電圧VEXTとの差が時
点t2 において十分に低い値を得ると、信号VPPPO
N2が活性化され、その結果、電圧ポンプ7が起動し、
そして出力端子4にはいよいよ電圧ポンプ7の出力71
により供給されるともいえる。出力電圧VPPは上昇
し、供給電圧VEXTの上方の定常状態t3 になる。
【0070】また、切換スイッチ2に関し、以下のよう
に表現することもできる。すなわち、切換スイッチ2は
詳しく見れば、最初の1pチャンネルMOSトランジス
タ22を有し、その制御される区間は端子3と共通節点
24との間に接続され、共通節点24は同時に切換スイ
ッチ2の出力23をも形成している。また、制御区間、
すなわち、次のpチャンネルMOSトランジスタ21の
ドレイン−ソース区間は、端子4と共通節点24との間
に接続されている。トランジスタ22のゲート端子はト
ランジスタ21のドレイン端子とないしは切換スイッチ
2の、端子4と連結している入力と連結している。ま
た、トランジスタ21のゲート端子は、トランジスタ2
2のドレイン端子とないしは切換スイッチ2の、端子3
と連結している入力と連結している。従って、トランジ
スタ21・22のゲート端子は、節点を通じてドレイン
端子に結合されている。
【0071】また、ロジック装置8に関し、以下のよう
に表現することもできる。すなわち、電圧ポンプ7を制
御するための制御信号VPPPONはロジック装置8に
よりその装置の出力85においてつくりだされる。端子
85はトランジスタ5・6のゲート端子ならびに電圧ポ
ンプ7の適切な制御入力に連結されている。端子83の
入力側で、このロジック装置に制御信号VPPPON1
が導入される。この制御信号VPPPON1は供給電圧
が回路に印加されていること、そして投入過程(パワー
ON)が始まることを表示する。論理回路8の別の入力
84において、別の制御信号VPPPON2が導入され
る。この制御信号VPPPON2は、電圧ポンプ7がそ
の作動を始めることができる程度に、出力電圧VPPが
十分に高い最小値を得たことを表示する。詳しくいえ
ば、ロジック装置8は、端子83に入力側に接続されて
いるインバーター81を有する。さらに、ロジック装置
8はインバーター81の出力ならびに端子84に入力側
で連結しているNORゲート82を有する。論理回路8
の出力85はNORゲート82の出力により形成され
る。また、NORゲート82を、非論理和ゲートと表現
することもできる。
【0072】また、トンランジスタ1については、以下
のように表現することもできる。すなわち、トランジス
タ1は集積回路の半導体基板のn−キャビティの中にp
チャンネルMOSトランジスタとして配置されている。
キャビティ端子は切換スイッチ2の出力23から、出力
4に形成される供給電圧VEXTまたはVPPの高い方
へそれぞれ対応せしめられる。これにより、トランジス
タ1のドレイン領域とソース領域とのあいだに生じうる
漏れ電流が回避される。
【0073】また、図1に示した構成については、以下
のように表現することもできる。すなわち、図示されて
いる制御回路はトランジスタ5個だけとそしてロジック
装置8のためのコストを有するだけである。全体として
は、投入制御のための追加の必要な構成要素は比較的少
ない。示された回路は、端子に準備される出力電圧VP
Pは、投入直後に外部供給電圧VEXTにすでに予備充
電されること、そして、引き続き最小電圧に達したなら
ば、電圧ポンプ7の安定作動のために、電圧ポンプから
出力側に準備されるポンプ電圧から供給されること、そ
してその場合、トランジスタ1を通じて出力端子4は電
圧端子3により減結合される。それにもかかわらず、電
圧ポンプ7の作動が安定的な周辺条件のもとにおこなわ
れることにより、ポンプ供給される、増大出力電圧の、
可能な限り迅速な準備が達成される。
【0074】
【発明の効果】以上のように、本発明の投入制御機構付
き電圧ポンプは、供給電圧用端子、増大出力電圧用端
子、および、電圧ポンプの投入制御のための回路構成を
含んでおり、さらに、電圧ポンプの投入制御のための回
路構成が、第1トランジスタ、切換スイッチ、第2トラ
ンジスタ、第3トランジスタ、および、制御信号用端子
を含むことを特徴としており、第1トランジスタが基板
端子と制御端子とを有し、第1トランジスタの制御区間
が、供給電圧用端子と増大出力電圧用端子との間に接続
されており、切換スイッチが、入力側で供給電圧用端子
と増大出力電圧用端子とに接続されており、そして、第
1トランジスタの基板端子に接続され、第1トランジス
タの制御端子に連結されている出力を有しており、切換
スイッチにより、供給電圧用端子または増大出力電圧用
端子のどちらかが選択されて切換スイッチの出力に投入
可能となり、第2トランジスタの制御区間が、切換スイ
ッチの出力と第1トランジスタの制御端子との間に接続
されており、第3トランジスタの制御区間が、基準電位
用端子と第1トランジスタの制御端子との間に接続され
ており、そして、制御信号用端子により、電圧ポンプ、
第2トランジスタおよび第3トランジスタが投入可能と
なる回路構成となっている構成である。
【0075】また、この投入制御機構付き電圧ポンプで
は、切換スイッチは、少なくとも2つのトランジスタを
有し、これらトランジスタの制御区間は、第1トランジ
スタの制御区間のそれぞれ1つの端子と切換スイッチの
出力との間に接続されており、そしてこれらトランジス
タの制御端子は、交差点を通って第1トランジスタの制
御区間端子に接続されていてもよい。
【0076】また、この構成では、切換スイッチの少な
くとも2つのトランジスタの基板端子が、切換スイッチ
の出力に接続されていてもよい。
【0077】また、第1トランジスタの基板端子は、切
換スイッチの出力に接続していてもよい。また、切換ス
イッチのトランジスタおよび第1トランジスタとして
は、pチャンネルMOSトランジスタを使用することが
可能である。
【0078】さらに、第2トランジスタおよび第3トラ
ンジスタを、相補型MOSトランジスタから構成しても
よい。また、この場合、第2トランジスタをpチャンネ
ルMOSトランジスタから構成するとともに、て第3ト
ランジスタをnチャンネルMOSトランジスタから構成
するようにしてもよい。
【0079】また、本発明の投入制御機構付き電圧ポン
プに、出力側において制御信号用端子を有する論理回路
を備えるようにしてもよい。この論理回路には、入力側
において、供給電圧が印加されていることを表示する第
2の制御信号が導入可能であり、そして、また、この論
理回路には、増大出力電圧が、その値より電圧ポンプが
スタンバイする最小動作値に達したことを表示する第3
の制御信号が導入可能であることが好ましい。
【0080】また、この論理回路を、入力側において第
2の制御信号が導入可能であるインバーターと、入力側
においてインバーターの出力に連結し、第3の制御信号
により制御されることができ、そして出力側において制
御信号用端子を形成する否定論理和ゲートとを有する構
成としてもよい。
【0081】上述した投入制御機構付き電圧ポンプによ
り、ポンプ給送される出力電圧が、供給電圧の印加後、
可能な限り早期にスタンバイ可能となり、しかし、それ
にもかかわらず、電圧ポンプは、十分に大きい最小動作
電圧が外部から集積回路に印加されてからはじめて投入
されることが実現される。投入制御機構は比較的僅かの
構成要素を必要とするだけであり、従って、集積回路を
構成するときスペースが僅かですむことを特徴とする。
これにより、投入制御機構のレイアウトは比較的簡単で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる電圧ポンプを含む
集積回路の構成を示す説明図である。
【図2】図2(a)は、図1に示した回路における電圧
の時間経過を示すグラフであり、図2(b)は、同じく
信号の時間経過を示すグラフである。
【符号の説明】
1 トランジスタ 2 切換スイッチ 3 供給電圧端子 4 電圧端子 5 トランジスタ 6 トランジスタ 7 電圧ポンプ 8 ロジック装置 21 トランジスタ 22 トランジスタ 23 出力 24 節点 31 基準電位端子 81 インバーター 82 NORゲート 83 入力端子 84 入力端子 85 出力端子 VPPPON 制御信号 VPPPON1 制御信号 VPPPON2 制御信号 VEXT 供給電圧 VPP 出力電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティロ,マルクス ドイツ連邦共和国 78048 ヴィリンゲン シュヴェンニンゲン セバスチャン ク ナイプ シュトラーセ 32 (72)発明者 ザビーネ,シェーニガー ドイツ連邦共和国 83734 ハウスハム ザイアースベルガー シュトラーセ 1デ ー (72)発明者 ミヒャエル,ゾンマー ドイツ連邦共和国 81541 ミュンヘン ヘフナーシュトラーセ 1 (72)発明者 トーマス,ハイン ドイツ連邦共和国 81379 ミュンヘン アルフレッド シュミット シュトラーセ 31 (72)発明者 ミヒャエル,マルケルト ドイツ連邦共和国 86152 アウグスブル ク シュテッフィンガーベルク 7 (72)発明者 トルステン,パルチュ アメリカ合衆国 ノースカロライナ州 27514 チャペル ヒル スプリング メ ドウ ドライブ 5104 (72)発明者 ペーター,シュレッグマイヤー ドイツ連邦共和国 81547 ミュンヘン フロムウントシュトラーセ 31 (72)発明者 クリスチャン,ヴァイス ドイツ連邦共和国 82110 ゲルメリンク ハルトシュトラーセ 85 Fターム(参考) 5H730 AS04 BB02 DD04 FD01 FD11 FG01 XC03 XC06 XC07 XC13

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】投入制御機構付き電圧ポンプであるが、供
    給電圧(VEXT)用端子(3)、増大出力電圧(VP
    P)用端子(4)、および、電圧ポンプの投入制御のた
    めの回路構成を含むことを特徴とする投入制御機構付き
    電圧ポンプであり、 さらに、電圧ポンプの投入制御のための回路構成が、 第1トランジスタ(1)、切換スイッチ(2)、第2ト
    ランジスタ(5)、第3トランジスタ(6)、および、
    制御信号(VPPPON)用端子を含むことを特徴とし
    ており、 第1トランジスタが基板端子と制御端子とを有し、 第1トランジスタの制御区間が、供給電圧(VEXT)
    用端子(3)と増大出力電圧(VPP)用端子(4)と
    の間に接続されており、 切換スイッチ(2)が、入力側で供給電圧(VEXT)
    用端子(3)と増大出力電圧(VPP)用端子(4)と
    に接続されており、そして、第1トランジスタ(1)の
    基板端子に接続され、第1トランジスタ(1)の制御端
    子に連結されている出力(23)を有しており、 切換スイッチ(2)により、供給電圧(VEXT)用端
    子(3)または増大出力電圧(VPP)用端子(4)の
    どちらかが選択されて切換スイッチ(2)の出力(2
    3)に投入可能となり、 第2トランジスタ(5)の制御区間が、切換スイッチ
    (2)の出力(23)と第1トランジスタ(1)の制御
    端子との間に接続されており、 第3トランジスタ(6)の制御区間が、基準電位用端子
    (31)と第1トランジスタ(1)の制御端子との間に
    接続されており、そして、 制御信号(VPPPON)用端子により、電圧ポンプ
    (7)、第2トランジスタ(5)および第3トランジス
    タ(6)が投入可能となる回路構成であることを特徴と
    する投入制御機構付き電圧ポンプ。
  2. 【請求項2】切換スイッチ(2)は、少なくとも2つの
    トランジスタ(21,22)を有し、これらトランジス
    タの制御区間は、第1トランジスタ(1)の制御区間の
    それぞれ1つの端子と切換スイッチ(2)の出力(2
    3)との間に接続されており、そしてこれらトランジス
    タの制御端子は、交差点を通って第1トランジスタ
    (1)の制御区間端子に接続されていることを特徴とす
    る請求項1に記載の電圧ポンプ。
  3. 【請求項3】切換スイッチ(2)の少なくとも2つのト
    ランジスタ(21,22)の基板端子が、切換スイッチ
    (2)の出力(23)に接続していることを特徴とする
    請求項2に記載の電圧ポンプ。
  4. 【請求項4】第1トランジスタ(1)の基板端子が、切
    換スイッチ(2)の出力(23)に接続していることを
    特徴とする請求項2または3に記載の電圧ポンプ。
  5. 【請求項5】切換スイッチ(2)のトランジスタ(2
    1,22)および第1トランジスタ(1)が、pチャン
    ネルMOSトランジスタであることを特徴とする請求項
    2〜4のいずれかに記載の電圧ポンプ。
  6. 【請求項6】第2トランジスタ(5)および第3トラン
    ジスタ(6)は、相補型MOSトランジスタであること
    を特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電圧ポン
    プ。
  7. 【請求項7】第2トランジスタ(5)が、pチャンネル
    MOSトランジスタであり、そして第3トランジスタ
    (6)が、nチャンネルMOSトランジスタであること
    を特徴とする請求項6に記載の電圧ポンプ。
  8. 【請求項8】出力側において制御信号(VPPPON)
    用端子(85)を有する論理回路(8)を特徴とする
    が、この論理回路(8)には、入力側において、供給電
    圧(VEXT)が印加されていることを表示する第2の
    制御信号(VPPPON1)が導入可能であり、また、
    この論理回路(8)には、増大出力電圧(VPP)が、
    その値より電圧ポンプ(7)がスタンバイする最小動作
    値に達したことを表示する第3の制御信号(VPPPO
    N2)が導入可能であることを特徴とする請求項1〜7
    のいずれかに記載の電圧ポンプ。
  9. 【請求項9】論理回路(8)は、入力側において第2の
    制御信号(VPPPON1)が導入可能であるインバー
    ター(81)と、入力側においてインバーター(81)
    の出力に連結し、第3の制御信号(VPPPON2)に
    より制御されることができ、そして出力側において制御
    信号(VPPPON)用端子(85)を形成する否定論
    理和ゲート(82)とを有することを特徴とする請求項
    8に記載の電圧ポンプ。
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