JP2003007061A - パワーダウン電圧の制御方法及び装置と該装置を有する半導体メモリ装置 - Google Patents
パワーダウン電圧の制御方法及び装置と該装置を有する半導体メモリ装置Info
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Abstract
るパワーダウン電圧の制御方法及び装置と該装置を有す
る半導体メモリ装置を提供する。 【解決手段】 半導体メモリのDPDへの進入及びDP
Dからの退出を制御するための装置は、前記半導体メモ
リに動作電圧を提供する複数の電圧発生器と、DPD状
態を感知し、前記半導体メモリへの前記動作電圧の適用
を制御するためにDPD信号を発生するDPDコントロ
ーラと、DPDモード進入/退出時に回路の誤ったトリ
ガを防止するために前記複数の電圧発生器のうち少なく
とも1つの電圧発生器の複数のノードを少なくとも1つ
の所定の電圧ポテンシャルにバイアスするバイアス回路
を含む。
Description
内部電圧制御方法及び装置に係り、特に、パワーダウン
モードへの進入、退出、または動作時に、揮発性半導体
メモリ内の内部回路を通じて揮発性半導体メモリを高い
信頼性で動作させ、電流変動を減少させるパワーダウン
電圧の制御方法及び装置と、該装置を有する半導体メモ
リ装置に関する。
なくしつつも大きなセル容量及び高速度を有する半導体
メモリを設計することを目的としてきた。DRAM(D
ynamic Random Access Memo
ries)は、SRAM(Static Random
Access Memories)より小さなセルサ
イズを持ち、与えられたチップサイズに対してSRAM
よりも多くのメモリ容量を提供するために、空間に限界
を有する電子装置内ではDRAMの利用が選好される。
しかし、DRAMは一定のリフレッシュを必要とし、S
RAMに比べてより多くの電流を流す必要がある。携帯
用または移動体装置内での使用のためには、DRAMの
小型の利点は、もし大型バッテリーが要求されるか、ま
たはバッテリーが一定の再充電を必要とする場合には、
なくなってしまう。移動体装置により多くの複雑性と機
能が備えられるほど、より多くのメモリ容量に対する要
求も自然に増えてくる。
すために設計されてきた。例えば、DRAMがアクティ
ブモードで動作していない時、DRAMは、DRAMデ
ータのリフレッシュまたはホールドのために少ない電流
または最小の電流が提供される、スタンバイモードまた
はパワーダウンモードに置かれる。Jangによる米国
特許6,058,063号(‘063特許)は、スタン
バイモードまたはパワーダウンモード中にメモリ装置を
動作させるための回路を開示している。外部クロックイ
ネーブル信号CKEは、パワーダウンモードを知らせ、
入力バッファのような特定回路への電源遮断のために使
われる。図1Aは‘063特許に開示された回路を示
す。CKEから誘導されたパワーダウン信号PBPUB
は、パワーダウンを知らせるためにローレベルからハイ
レベルとなる。PBPUBは、トランジスタ31をスイ
ッチングオフしてVccを遮断し、トランジスタ32を
ターンオンすることによって出力を接地に引き下げる。
‘063特許に開示された内容はここに参照して併合す
る。
AMでディープパワーダウン(deep power
down;DPD)動作モードへの進入(entry)
及びからの退出(exit)を制御するDPD信号の使
用を標準化するために、JEDEC(Joint El
ectron Device Engineering
Council)への提案(proposal)を用
意した。この提案は、DRAMが使われない時、DRA
MをパワーダウンするためにDPD信号を使用し、電源
消費を減少するために用意された。
出モードを知らせるためのプロトコルは、図1B及び1
Cに示されている。図1Bは、DRAMがDPDモード
へ入るDPD進入モードのためのプロトコルを示す。図
1Bに示されたように、DPD進入モードは、クロック
イネーブル信号CKE、チップ選択信号CS、書込みイ
ネーブル信号WEがローとなり、行及び列アドレススト
ロボ信号(/RAS及び/CAS)がハイにある時に、
ローからハイに変わるCLOCK信号によりトリガされ
て知らされる。図1Cは、DPD退出を知らせる。図示
されたように、DPD退出モードは、クロックイネーブ
ル信号CKEがハイになる時に、ローからハイに変わる
CLOCK信号によりトリガされて知らされる。図示さ
れたように、他の信号は、DPD退出に影響を与えな
い。
単にパワーダウンへの進入及び退出を知らせる目的で使
用または適用されるプロトコルの一例を挙げたものであ
り、変形可能なのはもちろんである。例えば、WE及び
CASのようないくつかの、またはあらゆる制御信号
は、図示されたものと反転された信号レベルを有するこ
とも、またはCKEのトリガに用いられないこともあ
る。クロックイネーブル信号と等価の任意の信号が、D
PD進入及び退出を起こすためのCKEとして使用され
うる。
クティブ状態でない時、DRAMをパワーダウンするの
に使われる。このようにDPDモードに進入すると、セ
ルキャパシタプレート電圧、内部アレイ電源電圧、内部
周辺電源電圧、基準電源電圧のような電圧をDRAMの
内部回路に提供するための、多様な内部電源電圧発生器
がターンオフされる。そして、DPD退出モード信号を
受け入れるために保たれる補助入力バッファを除いた、
DRAMのほとんど全ての入力バッファがターンオフさ
れる。
実行において、多数の入力バッファと内部電圧発生器と
は実質的に同時にターンオン及びターンオフされる。こ
れは、DRAMを通した大量の急激な電流変化を誘発す
る。大きな電流変化はバッテリーが発生する熱に深刻な
無理を生じ、回路の動作不能状態の原因となる。そし
て、ターンオフされた回路にある特定のノードは特定さ
れない電圧にフローティングされるか、回路が適切にタ
ーンオンしない場合は、DRAM内部回路の誤ったトリ
ガが生じることもある。
術的課題は、最小の電流変化でDPD進入及び退出を行
えるパワーダウン電圧の制御方法及び装置と該装置を有
する半導体メモリ装置を提供するところにある。
DRAMが動作する時、回路の誤ったトリガを防止でき
るパワーダウン電圧の制御方法及び装置と該装置を有す
る半導体メモリ装置を提供するところにある。
リのDPDへの進入及びDPDからの退出を制御するた
めの装置は、前記半導体メモリに動作電圧を提供する複
数の電圧発生器と、DPD状態を感知し、前記半導体メ
モリへの前記動作電圧の適用を制御するためにDPD信
号を発生するDPDコントローラと、DPDモードの進
入/退出時に回路の誤ったトリガを防止するために前記
複数の電圧発生器のうち少なくとも1つの複数のノード
を、少なくとも1つの所定の電圧ポテンシャルにバイア
スするバイアス回路とを含む。前記複数の電圧発生器
は、DPDモード中にターンオフされ、前記DPDモー
ドからの退出時にターンオンされて、前記半導体メモリ
の内部回路と、周辺回路に周辺電圧を提供する周辺電圧
発生器に動作電圧を提供にし、前記バイアス回路は、前
記内部回路の動作電圧とは異なる既知のポテンシャルに
前記周辺電圧をバイアスする周辺電圧制御回路をさらに
含む。
路に印加される前記動作電圧のバイアスポテンシャル
は、実質的に接地であり、前記周辺電圧のバイアスポテ
ンシャルは前記周辺電圧制御回路のバイアス電圧に近い
値を有する。前記周辺電圧制御回路は、出力ノード及び
バイアスノード、及びDPDモード中にダイオードを通
して前記バイアスノードに連結させるために前記出力ノ
ードをスイッチングする少なくとも1つのトランジスタ
を含む。
退出信号を含むDPD状態を知らせるための複数のDP
D型信号をバッファする複数の入力バッファと、前記D
PD進入/退出信号を別途にバッファする補助バッファ
と、内部回路に動作電圧を提供する複数の電圧発生器
と、DPD進入/退出命令をデコードするために前記D
PD型信号を受取り、DPD進入命令がデコードされる
時に、前記電圧発生器をターンオフし、前記補助バッフ
ァを除いた前記複数のバッファをターンオフするために
電圧発生器制御信号を出力するDPD制御回路と、前記
DPD退出命令の受信時に電圧パルスを発する自動パル
ス発生器とを含む。前記自動パルス発生器は、2つの入
力のうち1つからDPD退出信号を直接受取り、前記2
つの入力のうち他の1つから前記DPD退出信号の遅延
されたバージョンを受取る2入力論理ゲートを含む。
電圧発生器がパワーダウンモードで動作しているか否か
を決定するために、前記複数の電圧発生器のうち少なく
とも1つの前記電圧出力を検出する電源電圧検出器と、
前記DPD進入/退出信号及び前記電源電圧検出器の出
力を入力として受取り、前記DPD進入/退出信号がD
PD退出モードを示し、前記1つの電圧発生器が実質的
に接地電圧を発生する時、DPD退出信号を出力するイ
ンターロック回路とをさらに含む。前記インターロック
回路は、前記1つの電圧発生器が実質的に接地電圧以外
の電圧を出力する時に、前記DPD進入/退出信号の前
記出力を遮断するために交差連結した論理ゲートを含
む。
入及びDPDからの退出を制御する方法は、複数の電圧
発生器に動作電圧を提供する段階と、DPD状態を感知
し、前記半導体メモリに前記動作電圧の適用を制御する
ためにDPD信号を発生する段階であって、前記複数の
電圧発生器はDPDモード中にターンオフされ、動作電
圧を前記半導体メモリの内部回路に提供するためにDP
Dモードの退出時にターンオンされる段階と、DPDモ
ード中に前記複数の電圧発生器の少なくとも1つの動作
を保つために前記複数の電圧発生器のうち少なくとも1
つの電圧発生器の複数個のノードを少なくとも1つの所
定の電圧ポテンシャルにバイアスする段階とを含む。
モリのDPDへの進入及びDPDからの退出を制御する
方法は、複数の電圧発生器に動作電圧を提供する手段
と、DPD状態を感知し、前記半導体メモリに前記動作
電圧の適用を制御するためにDPD信号を発生する手段
であって、前記複数の電圧発生器はDPDモード中にタ
ーンオフされ、動作電圧を前記半導体メモリの内部回路
に提供するためにDPDモード退出時にターンオンされ
る手段と、DPDモード中に前記複数の電圧発生器の少
なくとも1つの動作を保つために前記複数の電圧発生器
のうち少なくとも1つの電圧発生器の複数のノードを少
なくとも1つの所定の電圧ポテンシャルにバイアスする
手段を含む。
PD進入/退出信号を含むDPD状態を知らせる複数の
DPD型信号をバッファする複数の入力バッファと、動
作電圧を内部回路に供給する複数の電圧発生器と、DP
D進入/退出命令をデコードするために前記DPD型信
号を受取り、DPD進入命令がデコードされる時に、前
記複数の電圧発生器と前記複数のバッファとをターンオ
フするために電圧発生器制御信号を出力する手段と、前
記DPD退出命令の受信時に、前記内部回路の初期化に
用いられる電圧パルスを発する手段とを含む。
ダウン(DPD)モードにおける電圧発生を制御する半
導体回路を有する半導体メモリ装置において、前記半導
体回路が、DPD進入/退出信号を含むパワーダウン
(DPD)状態を知らせる複数のDPD型信号をバッフ
ァする複数の入力バッファと、動作電圧を内部回路に供
給する複数の電圧発生器と、DPD進入/退出命令をデ
コードするために前記DPD型信号を受取り、DPD進
入命令がデコードされる時に、前記複数の電圧発生器と
前記複数のバッファとをターンオフするために電圧発生
器制御信号を出力する手段と前記DPD退出命令の受信
時に、前記内部回路の初期化に用いられる電圧パルスを
発生する手段とを含む
発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発
明を詳細に説明する。各図面に提示された同じ部材番号
は同じ部材を示す。
節約動作モードへの進入、退出及び最中に、DRAMの
内部回路を作動させるための装置及び方法が提供され
る。本発明の態様によれば、電源節約モード中の漏れ電
流は減るかあるいは除去され、電源節約モードを抜け出
る時に回路がターンオンされている間の急激な電流変化
量が減り、内部回路の誤ったトリガが除去される。本発
明の望ましい実施形態は、半導体装置がDPDモードへ
の進入あるいは退出する時に、入力バッファや内部電源
電圧発生器がターンオンされる場合の急激な電流変化を
減らす役割を行う。
れば、急激な電流変化は、例えば、内部電源電圧発生器
のターンオンのセットアップ時間の変化、異なる内部電
源電圧発生器またはバッファの駆動能力の変化、異なる
電圧発生器またはバッファのターンオンの遅延、または
電圧発生器及び入力バッファの旋回率(slew ra
te)の変化によって、減少する。
いて説明されており、記載されたメモリ装置はDRAM
についてのみ説明しているが、スタンバイモードまたは
電源節約モードで動作するあらゆるタイプの半導体メモ
リ装置に対して本発明が適用可能なものと理解されう
る。
DPDモードでDRAMの制御を行う装置のブロック図
である。
5は/CS、/RAS、/CAS、/WEのような外部
入力信号を受け入れ、これらをDPD検出及び制御器1
50に出力する。複数の内部電源電圧発生器210、2
20、230、240は、プレート電圧、内部アレイ電
源電圧、基板バイアス電圧、内部周辺電圧(VINT
P)及びブースト電圧のような多様なバイアス電圧と基
準電圧を、メモリ装置の内部回路400に提供する。V
INTPは、DRAMの他の内部電源電圧に共有される
特徴を持つ。本発明の実施形態の動作を説明するため、
その説明にVINTPが用いられる時、かかる説明がD
RAMの他の内部電源電圧にも適用可能なのは自明であ
る。
0が、DPD進入及び退出モード(図1B及び1C参
照)を知らせる入力バッファ51〜55からの前もって
割当てられた(pre−assigned)信号の組合
わせを検出する時、多様な入力バッファ51〜55と内
部電源電圧発生器210〜240とをターンオフするた
めに、DPD命令信号PDPDEを発生する。本実施形
態によれば、内部電源電圧発生器210〜240の出力
はVssまたは接地に落ちる。このような特性について
は後述する。入力バッファと電圧発生器とがターンオフ
されることによって、極小量の電流しか流れず、電源が
保護される。
退出を知らせるCKEのような外部パワーダウン命令信
号を単独に受け入れる。本発明の望ましい実施形態によ
れば、CKEはDPD進入を知らせるためにハイからロ
ーに、DPD退出を知らせるためにローからハイに遷移
する。パワーダウン退出命令を感知した時に、DPD検
出及び制御器150は、例えば、PDPDEをハイから
ローにして移行を知らせ、入力バッファ51〜55と内
部電源電圧発生器210〜240とをターンオンし、内
部バッファを通した外部データの通過と内部回路400
へのバイアス電圧及び基準電圧の適用を提供する。
0〜240がターンオフされて、内部回路400の回路
がバイアスされず、回路の多数のノードがある特定され
ていない電圧レベルにフローティングされる。この回路
がターンオンされる時、特定されていない電圧レベル
は、ラッチまたは他の電圧レベルに敏感な装置を誤って
トリガすることがある。もし、電圧パルスがターンオン
の前にフローティングされたノードに適用されるなら
ば、誤ったトリガが除去される。
ファ50からのDPD退出命令を検出し、パルスAPを
発生する。APパルスは、内部回路のターンオンを初期
化させるために内部回路400に伝送される。自動パル
スAPは、メモリ装置の内部回路400内にあるラッチ
回路のノードに印加される。
50によりバッファリングされたCKE信号CKEB
は、1つの2入力NORゲート310に直接印加され
る。これと同一なCKEB信号は、NORゲート130
の出力によりAP信号を発するために、CKEB信号が
反転されて遅延されるように一連のインバータ320、
325、330を通過する。このような自動パルス発生
器は、インバータ320、325、330の遅延と同じ
パルス幅を有するポジティブ進行パルスを発生する。図
3に示された回路と等価な構造を有する回路によりロー
進行パルスが生じうるということ、及びNANDゲート
が使用されることは、当業者に自明なことである。AP
パルスは、またCKEB信号の代わりにDPD命令信号
PDPDEからも生じうる。
ワーダウンモードへの進行または退出中にDRAMの内
部電圧発生器及びバッファを制御するための装置を示す
ブロック図である。
器210、220、230、240が特定されていない
電圧レベルであると検出されれば、外部パワーダウン信
号CKEを“閉鎖する(looking−out)”こ
とによって、DPDへの誤った進入またはDPDからの
誤った退出を防止するのに使われる。本実施形態によれ
ば、内部電源電圧検出器200とインターロック回路1
00は、内部電源電圧発生器210〜240の電圧出力
を検出し、DPD退出命令が受信される時、フローティ
ングまたは特定されていない電圧レベルにより前記電圧
発生器がターンオンされることを防止するのに使われ
る。
示されており、インターロック回路100の構成は図6
に示されている。
出及び制御器150は、DPDモードへの進入及びDP
Dモードからの退出中の遷移、例えば、DPD進入モー
ドを知らせるためのローからハイへのPDPDEの遷移
と、DPD退出モードを知らせるためのハイからローへ
の遷移のために、入力バッファ51〜55と内部電圧発
生器210〜240とに連結される制御信号PDPDE
を出力する。
進入した時(ローからハイにPDPDEが遷移された
時)、内部電源電圧検出器をターンオンするために図5
に示された回路のトランジスタMP2、MP3及びMN
2と連結されている。PDPDEがハイの時、トランジ
スタMP2及びMN2はターンオンされ、バイアス電圧
がトランジスタ85を通じてトランジスタ84に提供さ
れ、トランジスタMN2を通じてVssに提供される。
トランジスタMP3はPDPDE信号がハイならターン
オフ状態を保つ。したがって、トランジスタ84の出力
によりノード1がフローティングされる。VINTPに
より、代表的な内部電源電圧発生器(例えば、210)
の出力はトランジスタ84の入力に連結される。トラン
ジスタ84はVINTPがローになればターンオンされ
る。
内部電源電圧発生器の出力がローであり、DPDモード
中でPDPDEがハイであれば、ノード1はVssまた
は接地に落ち、PDPDHBでの内部電源電圧検出器2
00の出力はローとなる。VINTPがハイで、PDP
DEがハイである時、ノード1での電圧レベル、すなわ
ちトランジスタ84の出力は、VINTPの電圧レベル
に依存するトランジスタ84の状態によって特定されな
い。もし、回路がDPDモードから抜け出たならば、P
DPDE信号はローとなり、トランジスタMP2及びM
N2はターンオフされ、トランジスタ84はバイアスさ
れない。トランジスタMP3はノード1をハイレバル、
すなわち外部バイアス電圧Vccの電位に引上げるため
にターンオンされる。
誤ったDPD退出状態を防止するために使われる。PD
PDHBでの内部電源電圧検出器200の出力は、NA
NDゲート71と交差連結されたNANDゲート72に
印加される。NANDゲート71はその入力で補助バッ
ファ(図4参照)から出力されるCKEBを受け入れ
る。このCKEBは、DPD進入または退出を知らせる
ために使われるCKEをバッファリングした信号であ
る。
る。ノード2にあるゲート71の出力がハイとなり、交
差連結したゲート71の出力がハイになればゲート72
がイネーブルされる。PDPDHBがハイになれば、ゲ
ート72の両入力はハイとなり、NANDゲート71の
入力に印加されるノード3がローとなり、NANDゲー
ト71がディセーブルとなり、CKEBのレベルに関係
なくノード2がハイとなる。したがって、DPD退出の
トリガにより望まないCKEB信号が封鎖される。PD
PDHB信号がローとなる時、CKEB信号が通過す
る。すなわち、PDPDHB信号がローとなった後に、
ローまたはハイレバルにあるCKEB信号がノード2に
伝送される。ハイレベルのCKEB信号はDPD退出命
令に由来する。CKEB信号がインターロック回路10
0により通過されるまでPDPDE信号の発生をディセ
ーブルさせるために、PDPD_EXITによるインタ
ーロック回路の出力がDPD検出及び制御器150に連
結される。
ス電圧及び基準電圧をDRAMの内部回路に供給するた
めに、内部バッファ及び電圧発生器がターンオンされ
る。いくつかの場合において、バイアス電圧及び基準電
圧が印加される時に望まないDC経路が存在し、過度な
電流が流れる。例えば、図1Aの従来の技術を参照すれ
ば、パワーダウン命令(PBPUB)がローからハイに
なる時、トランジスタMN0がターンオンされている間
にトランジスタMP0がターンオフされる。瞬時の間2
つのトランジスタMP0、MN0が導電される。この
時、もしMP1がターンオンされるならば、MP0、M
P1及びMN0を通過するVccから接地への電流経路
が存在することになる。MP0が完全にターンオフされ
るまで過度電流が流れる。同様に、パワーダウンモード
への進入時、PBPUBはハイからローとなり、トラン
ジスタMN0が完全にターンオフされる前にトランジス
タMP0がターンオンされ、MP1を通じてVccから
Vssに電流が流れうる。
ガ無しにDPDモードに進入して抜け出る時の、電圧発
生器のターンオン及びターンオフのために内部電源電圧
発生器に適用されうる回路を示す。
D命令信号をPDPDE0とPDPDE1とに分離する
回路を示す。図7及び図8の動作はトランジスタMP4
及びMN4が同時にターンオンされないようにする。
PDE信号からPDPDE0及びPDPDE1信号が生
じることを示すタイミング図である。図8及び図9を参
照すれば、PDPDE命令信号はディレー101及び1
02を通して2入力NORゲート103及び2入力NA
NDゲート104に各々印加される。PDPDEのロー
からハイへのパルス発生時、NORゲート103の出力
はハイからローに直ちに変化することになり、インバー
タ105を通じてPDPDE0のローからハイへのパル
スが発生される。
の出力をローにするためにはハイになるべきなので、N
ANDゲート104のディレー102を通った第2入力
においてローからハイへの遷移が生じるまで、(インバ
ータ106を通った)PDPDE1のローからハイへの
遷移は生じなくなる。したがって、ローからハイへのP
DPDE1の遷移は、少なくともディレー102の遅延
時間だけPDPDE0の後に生じる。
時、NANDゲート104の出力はローからハイにな
り、インバータ106を通してPDPDE1がハイから
ローになる。PDPDE0はNORゲート103の2つ
の入力がローである場合にのみハイからローとなる。P
DPDE0のハイからローへの遷移は、少なくともディ
レー101の遅延時間だけPDPDE1の後に生じる。
進入モード(PDPDEがローからハイになる)の間、
トランジスタMN4に印加されるPDPDE0とトラン
ジスタMN4に印加されるPDPDE1で、内部電源電
圧発生器は、内部電源電圧発生器をターンオフするため
のPMOSトランジスタMP4を通してターンオフされ
る。そして、PDPDE0がハイになった後にハイとな
るPDPDE1で、NMOSトランジスタMN4はMP
2がターンオフされた後にのみターンオンされる。その
結果、Vccがカットオフされるので、内部電源電圧は
Vssに落ちるが、MP4を通してMN4からVssに
電流が流れない。
PDPDEはハイからローになり、PDPDE1はPD
PDE0がローになる前にローとなる(図9参照)。ト
ランジスタMN4は、バイアス電圧を回路に提供し、一
般の動作のための内部電源電圧モードを許容するため
に、トランジスタMP4がターンオンされる前にPDP
DE1によりターンオフされる。図7及び図8に示され
た回路が、任意の過渡DC経路、及びDPD進入及び退
出動作中に図7の回路にあるVccとVssとの間の電
流の流れを防止することが、確認される。
退出を制御する回路についての他の考慮は、急激な電流
変化に関する。回路がパワーダウンされたり、DPDモ
ードにある時、入力バッファと内部電源電圧発生器がタ
ーンオフされ、最小の電流しか回路を通して流れない。
回路がDPDモードから退出する時、DPDモード中に
オフしている入力バッファと内部電源電圧発生器とが実
質的に同時にターンオンされ、急激な電流変化が誘発さ
れる。これはバッテリーに深刻な無理を引き起こし、半
導体メモリ装置の内部回路を動作しない状態にすること
もある。
リ装置のDPDモードへの進入または退出時に、入力バ
ッファと内部電源電圧発生器とがターンオンされる場合
の急激な電流変化を減らす役割を果たす。本発明の望ま
しい実施形態によれば、急激な電流の変化は、例えば、
内部電源電圧発生器のターンオンのセットアップタイム
の変化、異なる内部電源電圧発生器またはバッファの駆
動能力の変化、異なる電圧発生器またはバッファのター
ンオンの遅延、または電圧発生器及び入力バッファの旋
回率の変化によって、減少する。
トアップを変化させるための実施形態を説明する。
にある時、DPD命令信号PDPDEはハイとなり、そ
の派生信号PDPDE0及びPDPDE1もハイとな
る。トランジスタ115は、内部電源電圧VINTPを
Vssに立ち下げるためにターンオンされる。トランジ
スタ113及び114がオフされた状態を保つよう、前
記トランジスタのゲートをVccにするために、トラン
ジスタ117がターンオンされる。DPD退出命令が検
出されれば、(PDPDE0及びPDPDE1がハイか
らローとなり)、トランジスタ117がターンオフさ
れ、トランジスタ115がターンオフされる。
準電源電圧は、ノードN10をVssに立ち下げるため
のトランジスタTX10、TX11、TX12をターン
オンさせるために提供される。トランジスタ114(ド
ライバー1)は、内部電源電圧VINTPをVccに駆
動させるためにターンオンし始める。トランジスタ11
2は、トランジスタ114のターンオン以後にトランジ
スタ112をターンオンさせるために、PDPDE0の
遅延された信号をゲート入力として受け入れる。
NTPにさらに多くの駆動能力を提供するために、トラ
ンジスタ113がバイアスされる。トランジスタ114
の大きさを変化させ、トランジスタ113を追加するこ
とによって半導体メモリ装置の内部回路400に提供さ
れる内部電源電圧VINTPのターンオンレートが変化
することが分かる。
バー(例えば、トランジスタ114)が異なる内部電源
電圧発生器に存在すれば、半導体メモリ装置の内部回路
400の異なる位置に提供される内部電源電圧は、異な
る比率でターンオンされうる。幸いにも、本発明の実施
形態に係る内部回路400をバイアスする異なる比率
は、DPDを抜け出る時に急激な電流変化を減らす役割
を果たす。
せることにより、内部電源電圧のターンオンを変化させ
る他の方法が開示される。本発明の実施形態によれば、
DPD命令信号PDPDEが遅延され、前記命令が異な
る内部電源電圧発生器に異なる時間に到着する。その結
果、内部電源電圧発生器が異なる時間にターンオンされ
る。
PDEの到着時間を変化させる実施形態を説明する。
PDEは121のようなインバータ/増幅器を通じて内
部電源電圧発生器210、220、230、240に送
られる。内部電圧発生器に印加される信号S1、S2、
…、Snの速度は、抵抗R1、R2、…、Rnとキャパ
シタC1、C2、…、Cnのサイズを変化させることに
よって、個別に調節されうる。インバータ/増幅器に印
加される異なるRC時定数はS1、S2、…、SNへの
PDPDEの到着時間を変化させる。したがって、内部
電源電圧発生器が異なる時間にターンオン/オフされ
る。
PDEは各々が固有の遅延を有する一連のバッファ12
6、127、128、129を通じて供給される。S
1、S2、S3、…、Sn信号は、それぞれの電源電圧
発生器210、220、…、240に適用される。内部
電源電圧発生器に適用されるバッファ126、127、
…、129の異なる出力を選択することにより、内部電
源電圧発生器を異なる時間にターンオンさせる。
RAMのような半導体メモリ装置がディープパワーダウ
ンモードに進入する時、内部電源電圧発生器から出力さ
れて半導体装置の内部回路400に印加される電圧は、
内部回路400に最小の電流しかながれないように、一
般に接地またはVssに立ち下げられる。特定の場合に
おいて、DPDモード中であっても、Vssと異なる所
定の電圧レベルで内部回路400の特定位置を保つこと
に利点が有る。例えば、パワーダウンモード中であって
も、あらゆる時間に対して周辺回路またはブースト回路
に所定の電圧レベルを保たせることによって、影響を受
ける回路が接地からターンオンされなくても良く、より
迅速にターンオンされうる。
路400に電圧を提供するための本発明の実施形態を示
す。
は、VINTPで所定の電圧レベルを保つために、DP
D命令信号PDPDEがインバータ131を通してトラ
ンジスタ132に印加される。インバータ131及びト
ランジスタ132は、外部電源電圧Vccによりバイア
スされる。パワーダウンモード中、PDPDEがハイと
なり、トランジスタ132がターンオンされることによ
り、Vccがトランジスタ134のゲートに入力され、
前記トランジスタ134がターンオンされる。内部電源
電圧VINTPでの電位は、所定のレベルからVccに
上がる。DPDモード中、このようなレベルが保持され
る。
らダイオードとして動作するトランジスタ134の電圧
降下スレショルド及びトランジスタ132がターンオン
される時の前記トランジスタ132の電圧降下を引いた
電圧レベルとなる。トランジスタ133は、ダイオード
のスレショルド電圧に相応する量の電圧降下をさらに提
供するために連結される。必要な場合には、トランジス
タ133を横切って連結されたヒューズが切られる。メ
タルライン連結は、VINTPで電圧レベルを変化させ
るためにヒューズの代わりに使用されうる。
D命令信号PDPDEはハイからローになり、トランジ
スタ132及びトランジスタ134がターンオフされ
る。VINTPでの内部電源電圧はフローティングさ
れ、内部電源電圧発生器210、220、…、240の
うち何れか1つから提供される電圧が、正規動作レベル
で動作するためにVINTPに印加される。
定のブースト電圧を提供するための本発明の望ましい実
施形態に係る回路が提供される。
DEがハイの時、トランジスタ136はターンオンされ
る。内部回路400内でブースト回路に提供される内部
ブースト電圧Vppはダイオード構造で連結されたトラ
ンジスタ138を通して、外部電源電圧Vccに立ち上
げられる。トランジスタ138は、NMOSトランジス
タよりなることが望ましい。トランジスタ137は、ブ
ースト電圧Vppレベルの更なる電圧調整を提供する。
必要な場合には、トランジスタ137を横切って連結し
たヒューズは、トランジスタ137のスレショルド電圧
と同一の他の電圧降下を提供するために切られる。ま
た、当業者によって前記メタルラインがヒューズの代わ
りに使用されうることは自明である。
時、PDPDEはローとなり、トランジスタ136及び
138はターンオフされ、ブースト電圧Vppがフロー
ティングされて、正規動作レベルでVppを提供するた
めに内部電源電圧発生器のうち1つにより生じる電圧に
よって駆動される。したがって、その内部電源電圧発生
器は、他の内部電源電圧発生器がターンオフされ、パワ
ーダウンモードの間、電圧がVssに落ちている一方
で、既定のレベルを保持するために選択的に作られてい
る。
実施形態が開示された。ここで、特定の用語が使われた
が、これは単に本発明を説明するために使われたものに
過ぎず、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明
の範囲を制限するために使われたものではない。したが
って、当業者であればこれより多様な変形及び均等な他
実施例が可能なのを理解しうる。したがって、本発明の
真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想によ
って決まるべきである。
ウン電圧制御方法及び装置と該装置を有する半導体メモ
リ装置は、最小の電流変化でDPD進入及び退出を行え
る。
RAMが動作する時、回路の誤ったトリガを防止しう
る。
ための従来の回路を示す図面である。
タイミング図である。
タイミング図である。
行う装置を示すブロック図である。
器の回路を示す図面である。
ード動作を行う装置を示すブロック図である。
ある。
路を示す図面である。
号を分割する回路を示す図面である。
ップタイムを変化させる本発明の望ましい実施形態によ
る装置を示す図面である。
を示す図面である。
回路を示す図面である。
を保持するための回路を示す図面である。
を保持するための他の回路を示す図面である。
Claims (32)
- 【請求項1】 半導体メモリのパワーダウン(DPD)
モードへの進入及びDPDモードからの退出を制御する
半導体装置において、 前記半導体メモリに動作電圧を提供する複数の電圧発生
器と、 DPD状態を感知し、前記半導体メモリへの前記動作電
圧の適用を制御するためにDPD信号を発生するDPD
コントローラと、 DPDモードの進入/退出時の回路の誤ったトリガを防
止するために、前記複数の電圧発生器のうちの少なくと
も1つの電圧発生器の複数のノードを、少なくとも1つ
の所定の電圧ポテンシャルにバイアスするバイアス回路
とを含むことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記複数の電圧発生器は、DPDモード
中はターンオフされ、前記DPDモードからの退出時に
はターンオンされて、前記半導体メモリの内部回路と、
周辺回路に周辺電圧を提供する周辺電圧発生器とに動作
電圧を提供し、前記バイアス回路は、前記内部回路の動
作電圧とは異なる任意のポテンシャルに前記周辺電圧を
バイアスする周辺電圧制御回路をさらに含むことを特徴
とする請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項3】 DPDモード中に前記内部回路に印加さ
れる前記動作電圧のバイアスポテンシャルは、実質的に
接地であり、前記周辺電圧のバイアスポテンシャルは前
記周辺電圧制御回路のバイアス電圧に近いことを特徴と
する請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記周辺電圧制御回路は、出力ノード及
びバイアスノード、及びDPDモード中にダイオードを
通して前記バイアスノードに連結させるために、前記出
力ノードをスイッチングする少なくとも1つのトランジ
スタを含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体装
置。 - 【請求項5】 前記複数の電圧発生器は、ブースト電圧
を提供する追加の内部ブースト電圧発生器を備え、前記
バイアス回路は、前記内部回路に印加される前記動作電
圧のバイアスポテンシャルとは異なる任意のポテンシャ
ルに前記ブースト電圧をバイアシングするブースト電圧
制御回路をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載
の半導体装置。 - 【請求項6】 DPDモード中に前記内部回路に印加さ
れる前記動作電圧のバイアスポテンシャルは実質的に接
地であり、前記ブースト電圧のバイアスポテンシャルは
前記ブースト電圧制御回路の前記バイアス電圧(Vc
c)に近いことを特徴とする請求項5に記載の半導体装
置。 - 【請求項7】 前記ブースト電圧制御回路は、出力ノー
ド及びバイアスノード、及びDPDモード中に少なくと
も1つのダイオードを通して前記バイアスノードに連結
させるために、前記出力ノードをスイッチングする少な
くとも1つのトランジスタを含むことを特徴とする請求
項5に記載の半導体装置。 - 【請求項8】 前記半導体メモリ装置はDRAMである
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項9】DPD進入/退出信号を含むパワーダウン
(DPD)状態を知らせるための複数のDPD型信号を
バッファリングする複数の入力バッファと、 前記DPD進入/退出信号を別途にバッファする補助バ
ッファと、 内部回路に動作電圧を提供する複数の電圧発生器と、 DPD進入及び退出命令をデコードするために前記DP
D型信号を受取り、DPD進入命令がデコードされる時
に前記電圧発生器をターンオフし、前記補助バッファを
除いた前記複数のバッファをターンオフするために、電
圧発生器制御信号を出力するDPD制御回路と、 前記DPD退出命令の受信時に電圧パルスを発生する自
動パルス発生器とを含むことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項10】 前記パルスは前記内部回路の初期化に
用いられることを特徴とする請求項9に記載の半導体装
置。 - 【請求項11】 前記自動パルス発生器は、2つの入力
のうち1つからDPD退出信号を直接受取り、前記2つ
の入力のうち他の1つから前記DPD退出信号の遅延さ
れたバージョンを受取る2入力論理ゲートを含むことを
特徴とする請求項9に記載の半導体装置。 - 【請求項12】 前記半導体メモリ装置はDRAMであ
ることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。 - 【請求項13】 前記1つの電圧発生器がパワーダウン
モードで動作しているか否かを決定するために、前記複
数の電圧発生器のうち少なくとも1つの電圧出力を検出
する電源電圧検出器と、 前記DPD進入/退出信号及び前記電源電圧検出器の出
力を入力として受取り、前記DPD進入/退出命令がD
PD退場モードを示し、前記1つの電圧発生器が実質的
に接地の電圧を発生する時に、DPD退出信号を出力す
るインターロック回路とをさらに含むことを特徴とする
請求項9に記載の半導体装置。 - 【請求項14】 前記インターロック回路は、前記1つ
の電圧発生器が実質的に接地電圧以外の電圧を出力する
時に、前記DPD進入/退出信号の出力を遮断するため
に交差連結された論理ゲートを含むことを特徴とする請
求項11に記載の半導体装置。 - 【請求項15】内部回路に動作電圧を提供する複数の電
圧発生器と、 DPD進入及び退出命令をデコードするためにDPD型
信号を受取り、DPD進入命令がデコードされた時に、
前記電圧発生器をターンオフするために電圧発生器制御
信号を出力するパワーダウン(DPD)制御回路と、 前記1つの電圧発生器がパワーダウンモードで動作して
いるか否かを決定するために、前記複数ののうちの少な
くとも1つの電圧発生器の電圧出力を検出する電源電圧
検出器と、 前記DPD進入/退出信号及び前記電源電圧検出器の出
力を入力として受取り、前記DPD進入/退出信号がD
PD退出モードを知らせ、前記1つの電圧発生器が実質
的に接地電圧を発生する時に、DPD退出命令を出力す
るインターロック回路とを含むことを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項16】 前記インターロック回路は、前記1つ
の電圧発生器が実質的に接地電圧以外の電圧を出力する
時に、前記DPD進入/退出信号の出力を遮断するため
に、交差連結された論理ゲートを含むことを特徴とする
請求項15に記載の半導体装置。 - 【請求項17】 前記内部回路を初期化させるために前
記DPD退出命令の受信時に電圧パルスを発生する自動
パルス発生器をさらに含むことを特徴とする請求項15
に記載の半導体装置。 - 【請求項18】 前記内部回路は半導体メモリの内部回
路であることを特徴とする請求項15に記載の半導体装
置。 - 【請求項19】 前記半導体メモリはDRAMであるこ
とを特徴とする請求項18に記載の半導体装置。 - 【請求項20】 前記自動パルス発生器は、2つの入力
のうち1つからDPD退出信号を直接受取り、前記2つ
の入力のうち他の1つから前記DPD退出信号の遅延さ
れたバージョンを受取る2入力論理ゲートを含むことを
特徴とする請求項15に記載の半導体装置。 - 【請求項21】 半導体メモリのパワーダウン(DP
D)への進入及びDPDからの退出を制御する方法にお
いて、 複数の電圧発生器に動作電圧を提供する段階と、 DPD状態を感知し、前記半導体メモリへの前記動作電
圧の適用を制御するためにDPD信号を発生する段階で
あって、前記複数の電圧発生器が、DPDモード中にタ
ーンオフされ、動作電圧を前記半導体メモリの内部回路
に提供するためにDPDモードからの退出時にターンオ
ンされる段階と、 DPDモード中に前記複数の電圧発生器の少なくとも1
つの動作を保つために、前記複数の電圧発生器のうち少
なくとも1つの複数のノードを少なくとも1つの所定の
電圧ポテンシャルにバイアスする段階とを含むことを特
徴とする制御方法。 - 【請求項22】 周辺回路に周辺電圧を提供する段階を
さらに含み、 前記バイアス段階は、前記内部回路の動作電圧とは異な
る既知のポテンシャルに前記周辺電圧をバイアスする段
階をさらに含むことを特徴とする請求項21に記載の制
御方法。 - 【請求項23】 DPDモード中に前記内部回路に印加
される動作電圧のバイアスポテンシャルは実質的に接地
であり、前記周辺電圧のバイアスポテンシャルは前記周
辺電圧制御回路のバイアス電圧に近いことを特徴とする
請求項22に記載の制御方法。 - 【請求項24】 前記内部回路に提供される前記動作電
圧のバイアスポテンシャルとは異なる既知のポテンシャ
ルでブースト電圧を提供する段階をさらに含むことを特
徴とする請求項21に記載の制御方法。 - 【請求項25】 DPDモード中に前記内部回路に印加
される前記動作電圧のバイアスポテンシャルは実質的に
接地であり、前記ブースト電圧のバイアスポテンシャル
は前記ブースト電圧のバイアス電圧(VCC)に近いこ
とを特徴とする請求項24に記載の制御方法。 - 【請求項26】 半導体メモリのパワーダウン(DP
D)への進入及びDPDからの退出を制御する装置にお
いて、 複数の電圧発生器に動作電圧を提供する手段と、 DPD状態を感知し、前記半導体メモリへの前記動作電
圧の適用を制御するためにDPD信号を発生する手段で
あって、前記複数の電圧発生器が、DPDモード中にタ
ーンオフされ、DPDモード退出時にターンオンされ
て、動作電圧を前記半導体メモリの内部回路に提供する
手段と、 DPDモード中に前記複数の電圧発生器の少なくとも1
つの動作を保つために前記複数の電圧発生器のうち少な
くとも1つの電圧発生器の複数のノードを少なくとも1
つの所定の電圧ポテンシャルにバイアスする手段とを含
むことを特徴とする装置。 - 【請求項27】 周辺回路に周辺電圧を提供する手段を
さらに含み、 前記バイアス手段は、前記内部回路の動作電圧とは異な
る既知のポテンシャルに前記周辺電圧をバイアスする手
段をさらに含むことを特徴とする請求項26に記載の装
置。 - 【請求項28】 前記1つの電圧発生器がパワーダウン
モードで動作しているか否かを決定するために前記複数
の電圧発生器のうち少なくとも1つの電圧出力を検出す
る手段と、 前記DPD進入/退出信号及び前記電源電圧検出器の出
力を入力として受取り、前記DPD進入/退出信号がD
PD退出モードを知らせ、前記1つの電圧発生器が実質
的に接地電圧を発生する時に、DPD退出信号を出力す
るインターロック手段をさらに含むことを特徴とする請
求項26に記載の装置。 - 【請求項29】 前記インターロック手段は、前記1つ
の電圧発生器が実質的に接地電圧以外の電圧を出力する
時に、前記DPD進入/退出信号の出力を遮断するため
に、交差連結された論理ゲートを含むことを特徴とする
請求項28に記載の装置。 - 【請求項30】 DPD進入/退出信号を含むパワーダ
ウン(DPD)状態を知らせる複数のDPD型信号をバ
ッファする複数の入力バッファと、 動作電圧を内部回路に供給する複数の電圧発生器と、 DPD進入/退出命令をデコードするために前記DPD
型信号を受取り、DPD進入命令がデコードされる時
に、前記複数の電圧発生器と前記複数のバッファとをタ
ーンオフするために電圧発生器制御信号を出力する手段
と、 前記DPD退出命令の受信時に、前記内部回路の初期化
に用いられる電圧パルスを発生する手段とを含むことを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項31】 前記発生手段は、2つの入力のうち1
つからDPD退出信号を直接受取り、前記2つの入力の
うち他の1つから前記DPD退出信号の遅延されたバー
ジョンを受取る2入力論理ゲートを含むことを特徴とす
る請求項30に記載の半導体装置。 - 【請求項32】 パワーダウン(DPD)モードにおけ
る電圧発生を制御する半導体回路を有する半導体メモリ
装置において、 前記半導体回路が、 DPD進入/退出信号を含むパワーダウン(DPD)状
態を知らせる複数のDPD型信号をバッファする複数の
入力バッファと、 動作電圧を内部回路に供給する複数の電圧発生器と、 DPD進入/退出命令をデコードするために前記DPD
型信号を受取り、DPD進入命令がデコードされる時
に、前記複数の電圧発生器と前記複数のバッファとをタ
ーンオフするために電圧発生器制御信号を出力する手段
と、 前記DPD退出命令の受信時に、前記内部回路の初期化
に用いられる電圧パルスを発生する手段とを含むことを
特徴とする半導体メモリ装置。
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