JP2008027509A - Booster circuit and nonvolatile memory device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、昇圧回路及び不揮発性メモリ装置に関する。 The present invention relates to a booster circuit and a nonvolatile memory device.
従来より、昇圧電圧を生成する昇圧回路が知られている。この昇圧回路は、例えばEEPROMやフラッシュメモリなどの不揮発性メモリ装置の書き込み動作等に必要な高電圧の生成や、LCDドライバやDRAMの動作に必要な高電圧の生成などに利用されている。 Conventionally, a booster circuit for generating a boosted voltage is known. This booster circuit is used to generate a high voltage necessary for a write operation of a nonvolatile memory device such as an EEPROM or a flash memory, or to generate a high voltage necessary for an operation of an LCD driver or a DRAM.
このような昇圧回路では、昇圧回路自体や昇圧電圧が供給される回路に対して、高電圧の昇圧電圧が印加されてしまう。そしてこのように高電圧が印加されると、回路素子の寿命が短くなるなどの問題が生じる。 In such a booster circuit, a high boosted voltage is applied to the booster circuit itself or a circuit to which the boosted voltage is supplied. When such a high voltage is applied in this way, there arises a problem that the life of the circuit element is shortened.
また、昇圧電圧が印加されるトランジスタ、キャパシタは、耐圧が高い高耐圧トランジスタ、高耐圧キャパシタにより形成される。そして、このような高耐圧トランジスタや、トランジスタのゲート容量を利用した高耐圧キャパシタでは、耐圧を高くするためにゲート酸化膜を厚くする。ところが、このようにゲート酸化膜を厚くすると、不純物欠陥等が生じやすくなり、初期不良の発生率が高くなる。 Further, the transistor and the capacitor to which the boosted voltage is applied are formed by a high voltage transistor and a high voltage capacitor having a high breakdown voltage. In such a high breakdown voltage transistor or a high breakdown voltage capacitor using the gate capacitance of the transistor, the gate oxide film is thickened to increase the breakdown voltage. However, when the gate oxide film is made thick in this manner, impurity defects and the like are likely to occur, and the occurrence rate of initial defects is increased.
この場合、このような初期不良をスクリーニングするために、長時間に亘って高電圧を印加して、ストレス試験を実現する手法も考えられる。 In this case, in order to screen for such an initial failure, a method of realizing a stress test by applying a high voltage for a long time can be considered.
しかしながら、この手法によると、スクリーニングのためのテスト時間が長くなってしまい、製品のコスト増を招く。
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高電圧印加部分についての効率的なテストを可能にする昇圧回路、及びこれを含む不揮発性メモリ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and an object of the present invention is to provide a booster circuit that enables an efficient test of a high voltage application portion, and a nonvolatile circuit including the booster circuit. It is to provide a memory device.
本発明は、昇圧電圧を生成する昇圧回路ブロックと、前記昇圧回路ブロックの出力ノードの昇圧電圧と第1の電源ノードの電圧との電圧差を、リミット電圧にリミットするためのリミッタ回路と、通常動作モードでは、前記第1の電源ノードを第1の電圧レベルに設定し、テストモードでは、前記第1の電源ノードを前記第1の電圧レベルよりも高い第2の電圧レベルに設定するテスト回路とを含む昇圧回路に関係する。 The present invention relates to a booster circuit block for generating a boosted voltage, a limiter circuit for limiting the voltage difference between the boosted voltage at the output node of the booster circuit block and the voltage at the first power supply node to a limit voltage, In the operation mode, the first power supply node is set to a first voltage level, and in the test mode, the first power supply node is set to a second voltage level higher than the first voltage level. Is related to a booster circuit including
本発明では、テストモードにおいて、第1の電源ノードが第1の電圧レベルよりも高い第2の電圧レベルに設定される。そしてリミッタ回路は、出力ノードの電圧と、この第2の電圧レベルに設定された第1の電源ノードの電圧との電圧差が、リミット電圧になるように動作する。従って本発明によれば、このようなリミッタ回路の動作を有効活用して、昇圧回路ブロックの出力ノードを、通常動作モードの場合の昇圧電圧よりも高い高電圧に設定でき、高電圧印加部分についての効率的なテストが可能になる。 In the present invention, in the test mode, the first power supply node is set to a second voltage level higher than the first voltage level. The limiter circuit operates so that a voltage difference between the voltage of the output node and the voltage of the first power supply node set to the second voltage level becomes a limit voltage. Therefore, according to the present invention, the operation of such a limiter circuit can be effectively used to set the output node of the booster circuit block to a higher voltage than the boosted voltage in the normal operation mode. Efficient testing is possible.
また本発明では、前記テスト回路は、テスト指示信号が入力されるバッファ回路を含み、前記バッファ回路は、前記テスト指示信号を受けて、テストモードにおいて前記テスト指示信号がアクティブになった場合に、前記第2の電圧レベルの電圧設定信号を前記第1の電源ノードに出力するようにしてもよい。 In the present invention, the test circuit includes a buffer circuit to which a test instruction signal is input, and the buffer circuit receives the test instruction signal, and when the test instruction signal becomes active in a test mode, The voltage setting signal of the second voltage level may be output to the first power supply node.
このようにすれば、テストモードにおいてテスト指示信号をアクティブにするだけで、第1の電源ノードを第2の電圧レベルに設定できるようになる。 In this way, the first power supply node can be set to the second voltage level simply by activating the test instruction signal in the test mode.
また本発明では、前記テスト回路は、テスト入力端子と前記第1の電源ノードとの間に設けられ、テストモードにおいてトランスファ状態になるトランスファ回路を含み、前記トランスファ回路は、テストモードにおいて、前記テスト入力端子に入力された前記第2の電圧レベルの電圧設定信号を前記第1の電源ノードに出力して、前記第1の電源ノードを前記第2の電圧レベルに設定するようにしてもよい。 In the present invention, the test circuit includes a transfer circuit that is provided between a test input terminal and the first power supply node and is in a transfer state in a test mode, and the transfer circuit includes the test circuit in the test mode. The voltage setting signal of the second voltage level input to the input terminal may be output to the first power supply node to set the first power supply node to the second voltage level.
このようにすれば、テスト入力信号に入力する電圧設定信号により、第1の電源ノードを任意の第2の電圧レベルに設定できるようになる。 In this way, the first power supply node can be set to an arbitrary second voltage level by the voltage setting signal input to the test input signal.
また本発明では、前記テスト回路は、通常動作モードにおいて、前記第1の電源ノードを前記第1の電圧レベルに設定する電圧設定回路を含むようにしてもよい。 In the present invention, the test circuit may include a voltage setting circuit that sets the first power supply node to the first voltage level in a normal operation mode.
このようにすれば、通常動作モードにおいて、第1の電源ノードを第1の電圧レベルに設定して、リミッタ回路を通常に動作させることが可能になる。 This makes it possible to operate the limiter circuit normally by setting the first power supply node to the first voltage level in the normal operation mode.
また本発明では、前記リミッタ回路は、前記昇圧回路ブロックの前記出力ノードと検出ノードとの間に設けられるリミット電圧設定用のダイオード素子と、前記検出ノードと前記第1の電源ノードとの間に設けられ、リミット電圧のレベルを調整するためのリミットレベル調整回路とを含むようにしてもよい。 In the present invention, the limiter circuit includes a diode element for setting a limit voltage provided between the output node and the detection node of the booster circuit block, and between the detection node and the first power supply node. And a limit level adjusting circuit for adjusting the level of the limit voltage.
このようにすれば、ダイオード素子により、リミット電圧の主な部分を設定しながら、リミットレベル調整回路によりリミット電圧を所望の電圧に調整できるようになる。 In this way, the limit voltage can be adjusted to a desired voltage by the limit level adjustment circuit while the main part of the limit voltage is set by the diode element.
また本発明では、前記リミットレベル調整回路は、そのゲートに第1の電源が入力され、そのドレインが前記第1の電源ノードに接続されるP型の第1のリミットレベル調整用トランジスタを含むようにしてもよい。 In the present invention, the limit level adjusting circuit includes a P-type first limit level adjusting transistor having a gate to which a first power supply is input and a drain connected to the first power supply node. Also good.
このようにすれば、通常動作モードのみならずテストモードにおいても、このP型の第1のリミットレベル調整用トランジスタを、リミットレベル調整用のトランジスタとして機能させることが可能になる。 In this way, the P-type first limit level adjusting transistor can function as a limit level adjusting transistor not only in the normal operation mode but also in the test mode.
また本発明では、前記リミットレベル調整回路は、前記検出ノードと前記第1のリミットレベル調整用トランジスタの間に設けられ、そのドレイン及びゲートが接続される少なくとも1つのN型の第2のリミットレベル調整用トランジスタを含むようにしてもよい。 In the present invention, the limit level adjustment circuit is provided between the detection node and the first limit level adjustment transistor, and has at least one N-type second limit level connected to the drain and gate thereof. An adjustment transistor may be included.
このようにすれば、この第2のリミットレベル調整用トランジスタのしきい値電圧を利用して、リミット電圧を所望の電圧に設定できるようになる。 In this way, the limit voltage can be set to a desired voltage by using the threshold voltage of the second limit level adjusting transistor.
また本発明では、チャージポンプ用のクロックを生成し、前記昇圧回路ブロックであるチャージポンプ回路に供給するクロック供給回路と、前記リミッタ回路のリミット動作を検出するリミット動作検出回路を含み、前記リミット動作検出回路は、前記リミッタ回路のリミット動作を検出した場合に、前記クロック供給回路のクロック生成を停止するための停止信号をアクティブにして、前記クロック供給回路に出力するようにしてもよい。 The present invention also includes a clock supply circuit that generates a charge pump clock and supplies the clock to a charge pump circuit that is the booster circuit block, and a limit operation detection circuit that detects a limit operation of the limiter circuit, and the limit operation When detecting a limit operation of the limiter circuit, the detection circuit may activate a stop signal for stopping clock generation of the clock supply circuit and output the active stop signal to the clock supply circuit.
本発明によれば、リミッタ回路のリミット動作が検出されると、クロック供給回路のクロック生成が停止し、これにより昇圧回路ブロックであるチャージポンプ回路のチャージポンプ動作を停止できる。従って、リミット動作時に、チャージポンプ回路が無駄に動作して無駄な電力が消費されてしまう事態を防止できる。またチャージポンプ回路の出力ノードのオーバシュートも抑制でき、信頼性を向上できる。 According to the present invention, when the limit operation of the limiter circuit is detected, the clock generation of the clock supply circuit is stopped, whereby the charge pump operation of the charge pump circuit that is the booster circuit block can be stopped. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the charge pump circuit operates wastefully and wastes power is consumed during the limit operation. Further, overshoot of the output node of the charge pump circuit can be suppressed, and reliability can be improved.
また本発明では、前記リミット動作検出回路は、テストモードにおいて、前記テスト回路が前記第1の電源ノードを前記第2の電圧レベルに設定した場合に、前記停止信号を非アクティブにするようにしてもよい。 In the present invention, the limit operation detection circuit may deactivate the stop signal when the test circuit sets the first power supply node to the second voltage level in the test mode. Also good.
このようにすれば、テストモードにおいて、停止信号を非アクティブにして、クロック供給回路のクロック生成を許可し、チャージポンプ回路を動作させることができる。従って、テストモード時に、チャージポンプ回路を動作状態にしながら、高ストレス試験も実現できるようになり、テスト効率を向上できる。 In this way, in the test mode, it is possible to deactivate the stop signal, permit clock generation of the clock supply circuit, and operate the charge pump circuit. Accordingly, in the test mode, a high stress test can be realized while the charge pump circuit is in an operating state, and the test efficiency can be improved.
また本発明では、前記リミット動作検出回路は、前記リミッタ回路の検出ノードに接続される検出回路と、前記検出回路の第1の出力ノードに接続され、第2の出力ノードに前記停止信号を出力する出力回路を含み、前記検出回路は、第2の電源と前記第1の出力ノードとの間に設けられる負荷回路と、そのドレインに前記第1の出力ノードが接続され、そのゲートに前記リミッタ回路の前記検出ノードが接続されるN型の検出用トランジスタを含むようにしてもよい。 According to the present invention, the limit operation detection circuit is connected to a detection circuit connected to a detection node of the limiter circuit and a first output node of the detection circuit, and outputs the stop signal to a second output node. The detection circuit includes a load circuit provided between a second power source and the first output node, a drain connected to the first output node, and a gate connected to the limiter. An N-type detection transistor connected to the detection node of the circuit may be included.
このようにすれば、リミッタ回路の検出ノードに中間電位が出力された場合にも、この中間電位を確実に検出することが可能になる。 In this way, even when an intermediate potential is output to the detection node of the limiter circuit, this intermediate potential can be reliably detected.
また本発明では、前記テスト回路は、テストモードにおいて、前記第1の電源ノードを前記第2の電圧レベルに設定した場合に、前記検出用トランジスタのソースを前記第2の電圧レベルに設定するようにしてもよい。 In the present invention, the test circuit sets the source of the detection transistor to the second voltage level when the first power supply node is set to the second voltage level in the test mode. It may be.
このようにすれば、テストモードにおいて、停止信号を非アクティブにして、クロック生成を許可し、チャージポンプ回路を動作状態にしながら、高ストレス試験も実現できるようになる。 In this way, in the test mode, a high stress test can be realized while deactivating the stop signal, permitting clock generation, and setting the charge pump circuit in an operating state.
また本発明では、前記出力回路は、前記リミッタ回路のリミット動作が検出された場合には、前記停止信号をアクティブにし、前記リミッタ回路のリミット動作が検出されず、且つ、前記昇圧電圧が供給される不揮発性メモリ装置への書き込み信号がアクティブである場合に、前記停止信号を非アクティブにするようにしてもよい。 Further, in the present invention, when the limit operation of the limiter circuit is detected, the output circuit activates the stop signal, the limit operation of the limiter circuit is not detected, and the boosted voltage is supplied. The stop signal may be deactivated when a write signal to the non-volatile memory device is active.
このようにすれば、不揮発性メモリ装置へのデータの書き込み用の昇圧電圧の生成に好適な昇圧回路の提供が可能になる。 This makes it possible to provide a booster circuit suitable for generating a boosted voltage for writing data to the nonvolatile memory device.
また本発明では、前記昇圧回路ブロックであるチャージポンプ回路は、直列接続された第1〜第N(Nは2以上の整数)のチャージポンプユニットを含み、前記第1〜第Nのチャージポンプユニットの各チャージポンプユニットは、チャージポンプ用のキャパシタ間の電荷転送を行うための電荷転送回路と、その一端が前記電荷転送回路に接続されるチャージポンプ用の第1のキャパシタと、その一端が前記電荷転送回路に接続されるチャージポンプ用の第2のキャパシタと、第1のクロックが供給される第1のクロック供給ノードと前記第1のキャパシタの他端との間に設けられ、前記第1のクロックの電圧を昇圧することで得られる第1の変換クロックを、前記第1のキャパシタの他端に出力する第1の電圧変換回路と、第2のクロックが供給される第2のクロック供給ノードと前記第2のキャパシタの他端との間に設けられ、前記第2のクロックの電圧を昇圧することで得られる第2の変換クロックを、前記第2のキャパシタの他端に出力する第2の電圧変換回路とを含むようにしてもよい。 In the present invention, the charge pump circuit as the booster circuit block includes first to Nth (N is an integer of 2 or more) charge pump units connected in series, and the first to Nth charge pump units. Each charge pump unit includes a charge transfer circuit for transferring charges between charge pump capacitors, a first capacitor for charge pump whose one end is connected to the charge transfer circuit, and one end for the charge transfer circuit. A second capacitor for a charge pump connected to the charge transfer circuit, a first clock supply node to which a first clock is supplied, and the other end of the first capacitor; A first voltage conversion circuit that outputs a first conversion clock obtained by boosting the voltage of the first clock to the other end of the first capacitor; and a second clock A second conversion clock provided between the supplied second clock supply node and the other end of the second capacitor and obtained by boosting the voltage of the second clock is converted into the second conversion clock. A second voltage conversion circuit that outputs to the other end of the capacitor may be included.
本発明によれば、各チャージポンプユニットは、電圧が昇圧された第1、第2の変換クロックに基づいてチャージポンプ動作を行い、昇圧電圧を生成できるようになる。従って、回路の大規模化を抑えながら昇圧効率を向上できるチャージポンプ回路の提供が可能になる。 According to the present invention, each charge pump unit can generate a boosted voltage by performing a charge pump operation based on the first and second conversion clocks whose voltage has been boosted. Accordingly, it is possible to provide a charge pump circuit capable of improving the boosting efficiency while suppressing the circuit scale.
また本発明では、前記第1の電圧変換回路は、第1の電荷蓄積ノードと、クロックに基づき電圧レベルが変化する第1の電圧変化ノードとの間に設けられる第1の電圧変換用キャパシタと、第2の電源と前記第1の電荷蓄積ノードとの間に設けられ、前記第1の電荷蓄積ノードのプリチャージを行う第1のプリチャージ回路と、前記第1の電荷蓄積ノードと第1の出力ノードとの間に設けられ、第1の電荷転送期間において、前記第1の電荷蓄積ノードに蓄積された電荷を前記第1の出力ノードに転送する第1の電荷転送回路と、前記第1の出力ノードと第1の電源との間に設けられ、第1のディスチャージ期間において、前記第1の出力ノードのディスチャージを行う第1のディスチャージ回路とを含み、前記第2の電圧変換回路は、第2の電荷蓄積ノードと、クロックに基づいて電圧レベルが変化する第2の電圧変化ノードとの間に設けられる第2の電圧変換用キャパシタと、第2の電源と前記第2の電荷蓄積ノードとの間に設けられ、前記第2の電荷蓄積ノードのプリチャージを行う第2のプリチャージ回路と、前記第2の電荷蓄積ノードと第2の出力ノードとの間に設けられ、第2の電荷転送期間において、前記第2の電荷蓄積ノードに蓄積された電荷を前記第2の出力ノードに転送する第2の電荷転送回路と、前記第2の出力ノードと第1の電源との間に設けられ、第2のディスチャージ期間において、前記第2の出力ノードのディスチャージを行う第2のディスチャージ回路とを含むようにしてもよい。 In the present invention, the first voltage conversion circuit includes a first voltage conversion capacitor provided between the first charge storage node and a first voltage change node whose voltage level changes based on a clock; A first precharge circuit provided between a second power source and the first charge storage node for precharging the first charge storage node; the first charge storage node; A first charge transfer circuit provided between the first output node and the first charge transfer circuit for transferring the charge accumulated in the first charge accumulation node to the first output node in a first charge transfer period; A first discharge circuit that is provided between one output node and a first power supply and discharges the first output node in a first discharge period, and the second voltage conversion circuit includes: The second Between a charge storage node and a second voltage change node provided with a second voltage change node whose voltage level changes based on a clock, and between a second power supply and the second charge storage node And a second precharge circuit for precharging the second charge storage node, and provided between the second charge storage node and the second output node, and a second charge transfer period The second charge transfer circuit transferring the charge stored in the second charge storage node to the second output node; and between the second output node and the first power supply, The second discharge period may include a second discharge circuit that discharges the second output node.
第1、第2の電圧変化回路として、このような構成の回路を用いれば、小規模な回路構成で、第1、第2のクロックの電圧を昇圧した第1、第2の変換クロックを得ることが可能になり、回路の小規模化を図りながらチャージポンプ回路の昇圧効率を向上できる。 If a circuit having such a configuration is used as the first and second voltage change circuits, first and second conversion clocks obtained by boosting the voltages of the first and second clocks can be obtained with a small circuit configuration. As a result, the boosting efficiency of the charge pump circuit can be improved while reducing the circuit scale.
また本発明では、前記第1の電圧変換回路の前記第1の電荷転送回路が、前記第1の電荷蓄積ノードから前記第1の出力ノードへの電荷転送を行っている期間において、前記第2の電圧変換回路の前記第2のディスチャージ回路が、前記第2の出力ノードのディスチャージを行い、前記第2の電圧変換回路の前記第2の電荷転送回路が、前記第2の電荷蓄積ノードから前記第2の出力ノードへの電荷転送を行っている期間において、前記第1の電圧変換回路の前記第1のディスチャージ回路が、前記第1の出力ノードのディスチャージを行うようにしてもよい。 In the present invention, the second charge transfer circuit of the first voltage conversion circuit performs the charge transfer from the first charge storage node to the first output node. The second discharge circuit of the second voltage conversion circuit discharges the second output node, and the second charge transfer circuit of the second voltage conversion circuit starts from the second charge storage node. The first discharge circuit of the first voltage conversion circuit may discharge the first output node during a period in which charge transfer to the second output node is performed.
このようにすれば、第1の電荷蓄積ノードの電荷が第1の電源側に放電されたり、第2の電荷蓄積ノードの電荷が第1の電源側に放電されるなどの事態を防止することが可能になる。 In this way, it is possible to prevent such a situation that the charge of the first charge storage node is discharged to the first power supply side, or the charge of the second charge storage node is discharged to the first power supply side. Is possible.
また本発明では、前記第1、第2の電圧変換回路には、前記第1のクロックと、前記第1のクロックに対してノンオーバラップの関係にある前記第2のクロックが供給され、前記第1のクロックが第2の電圧レベルであり前記第2のクロックが第1の電圧レベルである場合には、前記第1の電荷転送回路が、前記第1の電荷蓄積ノードから前記第1の出力ノードへの電荷転送を行い、前記第2のディスチャージ回路が、前記第2の出力ノードのディスチャージを行い、前記第1のクロックが第1の電圧レベルであり前記第2のクロックが第2の電圧レベルである場合には、前記第2の電荷転送回路が、前記第2の電荷蓄積ノードから前記第2の出力ノードへの電荷転送を行い、前記第1のディスチャージ回路が、前記第1の出力ノードのディスチャージを行うようにしてもよい。 In the present invention, the first voltage and the second voltage conversion circuit are supplied with the first clock and the second clock having a non-overlap relationship with the first clock, When the first clock is at the second voltage level and the second clock is at the first voltage level, the first charge transfer circuit is connected to the first charge storage node from the first charge storage node. Charge transfer to an output node, the second discharge circuit discharges the second output node, the first clock is at a first voltage level, and the second clock is a second voltage When it is at the voltage level, the second charge transfer circuit performs charge transfer from the second charge storage node to the second output node, and the first discharge circuit transfers the first charge circuit. Output node It may be carried out charge.
このようにすれば、第1、第2のクロックがノンオーバラップの関係にあることを有効活用して、第1の電荷蓄積ノードの電荷が第1の電源側に放電されたり、第2の電荷蓄積ノードの電荷が第1の電源側に放電されるなどの事態を防止できるようになる。 In this case, the first and second clocks are effectively utilized in the non-overlapping relationship, so that the charge on the first charge storage node is discharged to the first power source side, It is possible to prevent such a situation that the charge of the charge storage node is discharged to the first power supply side.
また本発明は、複数の不揮発性メモリセルが配列されるメモリセルアレイと、上記のいずれかに記載の昇圧回路により生成された昇圧電圧に基づいて、不揮発性メモリセルのデータの書き込み、読み出し、消去の少なくとも1つを行うためのアクセス制御回路とを含む不揮発性メモリ装置に関係する。 Further, the present invention provides a memory cell array in which a plurality of nonvolatile memory cells are arranged, and writing, reading, and erasing of data in the nonvolatile memory cells based on a boosted voltage generated by any of the boosting circuits described above. And an access control circuit for performing at least one of the following.
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not necessarily.
1.昇圧回路のテスト
図1に本実施形態の昇圧回路の構成例を示す。本実施形態の昇圧回路は、昇圧電圧を生成する昇圧回路ブロック12を含む。具体的には、この昇圧回路ブロック12は、例えばチャージポンプ方式で電源電圧VDDを昇圧して、昇圧電圧VPPを生成する。更に具体的には、この昇圧回路ブロック12は、例えば直列接続された複数のチャージポンプユニットを有するチャージポンプ回路により実現できる。なお昇圧回路ブロック12の出力と昇圧電圧VPPの出力ノードNQの間に、昇圧電圧を平滑化するための平滑化回路を設けてもよい。
1. Test of Booster Circuit FIG. 1 shows a configuration example of the booster circuit of this embodiment. The booster circuit of this embodiment includes a
昇圧回路はリミッタ回路60、テスト回路80を含む。ここでリミッタ回路60は、昇圧回路ブロック12により生成される昇圧電圧VPPをリミット(クランプ)するための回路である。具体的にはリミッタ回路60は、昇圧回路ブロック12の出力ノードNQの昇圧電圧VPPと、VSSの電源ノードNV(広義には第1の電源ノード)の電圧との電圧差を、リミット電圧VLMにリミットするための回路である。即ちこの電圧差がリミット電圧VLMを超えないように昇圧電圧VPPをリミットする。
The booster circuit includes a
テスト回路80は、高ストレス試験などのテストを行うための回路である。具体的には、テスト回路80は、通常動作モードでは、VSS(広義には第1の電源)の電源ノードNVを、例えばVSSの電圧レベルである0V(広義には第1の電圧レベル)に設定する。一方、テストモードでは、電源ノードNVを、0Vよりも高い電圧V2(広義には第2の電圧レベル)に設定する。例えば電源ノードNVをV2=VDD(広義には第2の電源)に設定する。
The
このようにすれば、通常動作モードにおいては、昇圧電圧VPPは、例えばVPP≦VLMになるようにリミットされる。一方、テストモードでは、このリミットが解除され、例えばVPP≦VLM+V2になる。 In this way, in the normal operation mode, the boosted voltage VPP is limited to satisfy VPP ≦ VLM, for example. On the other hand, in the test mode, this limit is released and, for example, VPP ≦ VLM + V2.
昇圧回路ブロック12で生成される高電圧の昇圧電圧VPPは、昇圧回路自体のトランジスタ、キャパシタなどの回路素子や、昇圧電圧VPPが供給される回路(例えば不揮発性メモリ装置の回路)の回路素子に印加される。そして、このような高電圧の昇圧電圧VPPが回路素子に印加されると、回路素子の寿命が短くなるなどの問題が生じる。
The high boosted voltage VPP generated by the
また昇圧電圧が印加されるトランジスタ、キャパシタは、耐圧が高い高耐圧トランジスタ、高耐圧キャパシタにより形成され、このような高耐圧トランジスタ、高耐圧キャパシタでは、耐圧を高くするためにゲート酸化膜を厚くしている。そして、このようにゲート酸化膜が厚くなると、不純物欠陥等が生じやすくなり、初期不良の発生率が高くなる。 Transistors and capacitors to which boosted voltage is applied are formed by high breakdown voltage transistors and high breakdown voltage capacitors with high breakdown voltage. In such high breakdown voltage transistors and high breakdown voltage capacitors, the gate oxide film is thickened to increase the breakdown voltage. ing. If the gate oxide film becomes thick in this way, impurity defects and the like are likely to occur, and the initial failure rate increases.
本実施形態では、このような初期不良等をスクリーニングするために、図1のテスト回路80を用いている。
In the present embodiment, the
即ち本実施形態では、昇圧回路が昇圧電圧を通常に生成する通常動作モードでは、テスト回路80は、0Vの電圧設定信号VSETを電源ノードNVに出力する。このようにすれば、リミッタ回路60は、昇圧電圧VPPとVSET=0Vとの電圧差がリミット電圧VLMになるように動作する。従って、昇圧回路ブロック12が、リミット電圧VLMよりも大きな電圧を出力したとしても、昇圧電圧VPPをリミット電圧VLMにクランプできる。この結果、通常動作モード時に、昇圧回路やVPPが供給される回路の回路素子に対して、リミット電圧VLMを超える高い電圧が印加されるのを防止でき、回路素子の寿命低下や破壊を抑制できる。
That is, in the present embodiment, in the normal operation mode in which the booster circuit normally generates the boosted voltage, the
一方、高ストレス試験などのテストモードにおいては、テスト回路80は、0Vよりも大きい電圧V2の電圧設定信号VSETを電源ノードNVに出力する。具体的には例えばV2=VDDとなる電圧設定信号VSETを出力する。この時、リミッタ回路60は、出力ノードNQと電源ノードNVの電圧差がリミット電圧VLMになるように動作する。従って、この高ストレス試験時には、図2に示すように昇圧電圧VPPをリミット電圧VLMよりも高い高電圧に設定できる。具体的には、昇圧電圧VPPをVLM+V2程度の電圧に設定できる。従って、高ストレス試験時において、昇圧回路やVPPが供給される回路の回路素子に対して、図2に示すようにVLMよりも高い電圧を印加できる。この結果、高耐圧トランジスタや高耐圧キャパシタの初期不良をスクリーニングするための高ストレス試験を、短時間で実現でき、昇圧回路やこれを含む集積回路装置の信頼性試験を少ないテスト時間で実現できるようになる。
On the other hand, in a test mode such as a high stress test,
2.テスト回路
図3にテスト回路80の第1の構成例を示す。図3ではテスト回路80は、テスト指示信号TSIが入力されるバッファ回路BUFを含む。ここでテスト指示信号TSIは、テスト信号をデコードして種々のテスト指示信号を出力するテストデコーダ82から出力される。即ちテストデコーダ82は、昇圧回路を含む集積回路装置のパッド(広義には入力端子)から入力されるテスト信号をデコードする。そしてデコード結果により、集積回路装置がテストモードに設定され高ストレス試験(リミッタ解除)が指示されたと判断した場合には、高ストレス試験のテスト指示信号TSIをアクティブにする。具体的には例えばテスト指示信号TSIをHレベルであるVDDの電圧レベルにする。
2. Test Circuit FIG. 3 shows a first configuration example of the
バッファ回路BUFは、このテスト指示信号TSIを受ける。そして、テストモードにおいてテスト指示信TSI号がアクティブになった場合に、電圧V2の電圧設定信号VSETを電源ノードNVに出力する。具体的にはVDDの電圧レベルの電圧設定信号VSETを出力する。このようにすれば、出力ノードNQの電圧がVPP=VLM+V2=VLM+VDDに設定され、これにより高ストレス試験が実現される。 Buffer circuit BUF receives test instruction signal TSI. When the test instruction signal TSI No. becomes active in the test mode, the voltage setting signal VSET of the voltage V2 is output to the power supply node NV. Specifically, a voltage setting signal VSET having a voltage level of VDD is output. In this way, the voltage of the output node NQ is set to VPP = VLM + V2 = VLM + VDD, thereby realizing a high stress test.
図4にテスト回路80の第2の構成例を示す。図4ではテスト回路80はトランスファ回路84を含む。このトランスファ回路84は、テスト用パッドTPD(広義にはテスト入力端子)と電源ノードNVとの間に設けられる。そしてテストモードにおいてトランスファ状態(オン状態、導通状態)になる。
FIG. 4 shows a second configuration example of the
具体的にはトランスファ回路84は、N型のトランジスタTH1とP型のトランジスタTH2で構成されるトランスファゲートを含む。そして、テストモード信号TMがアクティブになると、トランジスタTH1、TH2がオンになり、トランスファ回路84はトランスファ状態になる。なお、図4ではトランスファ回路84がトランスファゲートにより構成されているが、例えばN型トランジスタのみにより構成してもよい。
Specifically, the
トランスファ回路84は、テストモードにおいて、テスト用のパッドTPD(テスト入力端子)に入力された電圧V2の信号VSETIを、電圧設定信号VSETとして電源ノードNVに出力し、これにより電源ノードNVが電圧V2に設定される。即ちテストモード信号TMがアクティブになり、トランスファ回路84がトランスファ状態になると、パッドTPDの入力信号VSETIの電圧レベルに応じた電圧レベルに、電源ノードNVが設定されるようになる。
In the test mode, the
図3の第1の構成例では、テストモードにおいて電源ノードNVをVDDの電圧レベルに設定する。これに対して図4の第2の構成例では、電源ノードNVの電圧V2を、入力信号VSETIにより可変に制御できる。従って、高ストレス試験時の昇圧電圧VPP=VLM+V2を可変に制御でき、自由度、柔軟性が高いテストを実現できる。 In the first configuration example of FIG. 3, the power supply node NV is set to the voltage level of VDD in the test mode. On the other hand, in the second configuration example of FIG. 4, the voltage V2 of the power supply node NV can be variably controlled by the input signal VSETI. Therefore, the boosted voltage VPP = VLM + V2 during the high stress test can be variably controlled, and a test with a high degree of freedom and flexibility can be realized.
なお図4ではテスト回路80は、通常動作モードにおいて、電源ノードNVを0V(第1の電圧レベル)に設定する電圧設定回路として機能するトランジスタTH3を含む。具体的にはこのトランジスタTH3のゲートには、テストモード信号TMの反転信号が入力され、ソースには電源VSSが接続される。従って、通常動作モードになり、テストモード信号TMがLベルになり、その反転信号がHレベルになると、トランジスタTH3がオンになり、電源ノードNVが0Vに設定される。なお、電圧設定回路として、テストモード信号TMの電圧レベルに依らずに電源ノードNVをVSSにプルダウンするトランジスタを設けてもよい。
In FIG. 4, the
3.リミッタ回路
図5にリミッタ回路60の構成例を示す。このリミッタ回路60は、ダイオード素子DIとリミットレベル調整回路62を含む。
3. Limiter Circuit FIG. 5 shows a configuration example of the
ダイオード素子DIは、昇圧回路ブロック12の出力ノードNQと検出ノードNDTとの間に設けられる。このダイオード素子DIは、例えば、P型ウェルと、P型ウェルに形成されたN+不純物層とにより形成されるPN接合などにより実現できる。そして、ダイオード素子DIの逆方向バイアス時の降伏電圧VBD(ブレークダウン電圧)により、リミット電圧VLMの主な部分が設定される。
The diode element DI is provided between the output node NQ and the detection node NDT of the
リミットレベル調整回路62は、検出ノードNDTと電源ノードNVとの間に設けられ、リミット電圧VLMのレベルを調整するための回路である。即ち、所望するリミット電圧VLMが、ダイオード素子DIの降伏電圧VBDよりも大きい場合に、リミットレベル調整回路62によりレベルを調整する。例えばリミットレベル調整回路62の調整電圧をVAJとすると、VLM=VBD+VAJの関係が成り立つ。
The limit
図5では、リミットレベル調整回路62は、P型の第1のリミットレベル調整用のトランジスタTJ1と、N型の第2のリミットレベル調整用のトランジスタTJ2を含む。
In FIG. 5, the limit
ここでトランジスタTJ1は、そのゲートにVSS(第1の電源)が入力され、そのドレインが電源ノードNVに接続される。またトランジスタTJ2は、検出ノードNDTとトランジスタTJ1の間に設けられ、そのドレイン及びゲートが接続される。即ちトランジスタTJ2はダイオード接続されており、ダイオードとして機能する。 Here, VSS (first power supply) is input to the gate of the transistor TJ1, and the drain thereof is connected to the power supply node NV. The transistor TJ2 is provided between the detection node NDT and the transistor TJ1, and its drain and gate are connected. That is, the transistor TJ2 is diode-connected and functions as a diode.
図5においてトランジスタTJ1、TJ2のしきい値電圧をVTHとすると、VAJ=2VTHと表すことができるため、VLM=VBD+VAJ=VBD+2VTHと表すことができる。なお図5では、ダイオード接続のトランジスタTJ2が1個しか設けられていないが、ダイオード接続のトランジスタを複数個設けてもよい。この場合に、ダイオード接続のトランジスタの個数を多くするほど、調整電圧VAJが高くなり、リミット電圧VLMを高くできる。 In FIG. 5, when the threshold voltage of the transistors TJ1 and TJ2 is VTH, it can be expressed as VAJ = 2VTH. Therefore, it can be expressed as VLM = VBD + VAJ = VBD + 2VTH. In FIG. 5, only one diode-connected transistor TJ2 is provided, but a plurality of diode-connected transistors may be provided. In this case, the adjustment voltage VAJ increases as the number of diode-connected transistors increases, and the limit voltage VLM can be increased.
本実施形態では、リミットレベル調整用のトランジスタとして、図5に示すようにゲートがVSSに接続されたP型のトランジスタTJ1を設けた点に特徴がある。 This embodiment is characterized in that a P-type transistor TJ1 whose gate is connected to VSS is provided as a limit level adjusting transistor as shown in FIG.
即ち、このトランジスタTJ1は、電源ノードNVがVSS=0Vである場合には、そのゲート及びドレインが接続された通常のP型のダイオード接続のトランジスタとして機能し、リミットレベル調整用のトランジスタとして機能する。 That is, when the power supply node NV is VSS = 0V, the transistor TJ1 functions as a normal P-type diode-connected transistor whose gate and drain are connected, and functions as a limit level adjusting transistor. .
一方、テストモードになり、テスト回路80により電源ノードNVの電圧が上昇した場合にも、トランジスタTJ1のゲートにはVSSが入力されているため、トランジスタTJ1はオン状態になる。従って、このテストモード時にも、トランジスタTJ1はリミットレベル調整用のトランジスタとして機能し、VLM=VBD+VAJ=VBD+2VTHの関係を成り立たせることができる。これにより、図2に示すような高ストレス試験の実現が可能になる。
On the other hand, even when the test mode is set and the voltage of the power supply node NV is increased by the
4.リミッタ動作検出によるクロック停止
本実施形態では、リミッタ回路60のリミット動作を検出して、チャージポンプ用のクロックを停止する手法を採用している。
4). Clock Stop by Limiter Operation Detection In the present embodiment, a method of detecting the limit operation of the
例えば図6の昇圧回路は、図1の昇圧回路ブロック12であるチャージポンプ回路10を含む。またチャージポンプ回路10にクロックを供給するクロック供給回路50を含む。即ちクロック供給回路50は、チャージポンプ用のクロックCK11、CK12、CK21、CK22・・・・CKN1、CKN2を生成してチャージポンプ回路10に供給する。
For example, the booster circuit of FIG. 6 includes a
ここでクロックCK11とCK12、CK21とCK22・・・・CKN1とCKN2は、互いにノンオーバラップの関係になっている。即ちクロックCK11がアクティブ(第2の電圧レベル、例えばHレベル)になる期間では、クロックCK12が非アクティブ(第1の電圧レベル、例えばLレベル)になり、クロックCK12がアクティブになる期間では、クロックCK11が非アクティブになる。CK21とCK22やCKN1とCKN2などの他のクロック間の関係も同様の関係になっている。 Here, the clocks CK11 and CK12, CK21 and CK22,... CKN1 and CKN2 have a non-overlapping relationship. That is, in the period when the clock CK11 is active (second voltage level, for example, H level), the clock CK12 is inactive (first voltage level, for example, L level), and in the period where the clock CK12 is active, CK11 becomes inactive. The relationship between other clocks such as CK21 and CK22 or CKN1 and CKN2 is similar.
クロック供給回路50はリングオシレータ54(広義にはクロック生成回路)を含むことができる。このリングオシレータ54は、例えば直列に接続されたインバータ(バッファ)を含み、多相のクロックRCK1、RCK2、RCK3・・・・RCKJ(Jは2以上の整数)を生成して出力する。これらのクロックRCK1、RCK2、RCK3・・・・RCKJは、リングオシレータ54が含む各インバータの出力ノードから出力されるクロックである。
The
クロック供給回路50はデコーダ52を含むことができる。このデコーダ52は、リングオシレータ54からの多相のクロックRCK1〜RCKJをデコードすることで、クロックCK11、CK12、CK21、CK22・・・・CKN1、CKN2を生成して、チャージポンプ回路10に出力する。
The
図6の昇圧回路は、リミット動作を検出するリミット動作検出回路70を含む。このリミット動作検出回路70は、リミッタ回路60の検出ノードNDTに接続され、リミッタ回路60のリミット動作を検出する。即ち、チャージポンプ回路10によるチャージポンプ動作により昇圧電圧VPPが上昇し、VPP>VLMになると、リミッタ回路60によるVPPのリミット動作が行われる。そしてリミット動作検出回路70は、この時の検出ノードNDTの電圧或いはリミッタ回路60に流れる電流を検出することで、リミッタ回路60のリミット動作を検出する。
The booster circuit of FIG. 6 includes a limit
そしてリミット動作検出回路70は、リミッタ回路60のリミット動作を検出した場合に、クロック供給回路50(リングオシレータ)のクロック生成を停止するための停止信号STX("X"は負論理を意味する)を、クロック供給回路50に出力する。即ち、VPP>VLMとなり、リミッタ回路60のリミット動作が検出されると、停止信号STXがアクティブ(例えば0V)になる。すると、クロック供給回路50のリングオシレータ54によるクロック生成が停止する。これにより、チャージポンプ回路10へのチャージポンプ用のクロックCK11〜CKN2の供給も停止され、チャージポンプ回路10の動作が停止する。これにより、チャージポンプ回路10が無駄に動作して無駄な電力が消費されてしまう事態を防止できる。
When the limit
チャージポンプ回路10の動作が停止した後、昇圧電圧VPPが供給される回路により出力ノードNQの電荷が消費されると、出力ノードNQの電圧が徐々に下がる。そして例えばVPP<VLMになると、リミッタ回路60のリミット動作が停止する。すると、リミット動作検出回路70が、この時の検出ノードNDTの電圧(電流)を検出し、停止信号STXを非アクティブ(VDD)にする。これにより、クロック供給回路50のクロック生成が開始し、チャージポンプ回路10へのクロックCK11〜CKN2の供給も再開するため、チャージポンプ回路10によるチャージポンプ動作が再開する。
After the operation of the
図7に、図6の昇圧回路の動作を説明するための昇圧電圧VPPの信号波形例を示す。図7のE1では、チャージポンプ回路10のチャージポンプ動作により昇圧電圧VPPが上昇している。そして、E2のようにVPP>VLMになると、リミッタ回路60がVPPのリミット動作を行う。するとリミット動作検出回路70が、このリミット動作を検出して、停止信号STXをアクティブにする。これによりE3に示すように、クロックが停止し、チャージポンプ回路10のチャージポンプ動作が停止する。
FIG. 7 shows a signal waveform example of the boosted voltage VPP for explaining the operation of the booster circuit of FIG. In E1 of FIG. 7, the boosted voltage VPP is increased by the charge pump operation of the
図7では、E3〜E8に示すように、チャージポンプ回路10の動作が停止する。従って、チャージポンプ回路10、クロック供給回路50は、E9〜E14に示すように間欠的に動作すれば済む。従って、全ての期間に亘ってチャージポンプ回路10、クロック供給回路50を動作させる手法に比べて、消費電力を大幅に低減できる。特にリングオシレータ54の消費電力は、昇圧回路の消費電力の大部分を示す。従って図7のE3〜E8においてリングオシレータ54を停止させることで、昇圧回路全体の消費電力を大幅に低減できる。
In FIG. 7, as indicated by E3 to E8, the operation of the
また図7では、リミッタ回路60のリミット動作が検出されると、直ぐにクロックの動作が停止するため、チャージポンプ回路10の昇圧電圧VPPがオーバシュートしてしまう事態も防止でき、信頼性を向上できる。
Further, in FIG. 7, since the clock operation is stopped immediately when the limit operation of the
また図6では、リミット動作検出回路70は、テストモードにおいてテスト回路80が電源ノードNVを電圧V2(第2の電圧レベル)に設定した場合には、停止信号STXを非アクティブにする。即ちリミット動作検出回路70は、テスト回路80からの電圧設定信号VSETを受ける。そしてテストモードにおいてVSETが電圧V2に設定された場合に、停止信号STXを非アクティブにして、クロック供給回路50のクロック生成を許可する。
In FIG. 6, limit
このようにすれば、昇圧電圧VPPをVLM+V2に設定するテストモードにおいても、クロック供給回路50によりクロックが生成されて、チャージポンプ回路10によるチャージポンプ動作が行われるようになる。従って、チャージポンプ回路10を動作させた状態でテストを行えるようになる。
In this manner, even in the test mode in which the boosted voltage VPP is set to VLM + V2, the clock is generated by the
即ち図7の通常動作モードでは、チャージポンプ回路10は、E9〜E14に示すように低消費電力化のための間欠動作を行う。従って、チャージポンプ回路10が連続動作を行った時の消費電力を測定することが難しい。
That is, in the normal operation mode of FIG. 7, the
この点、本実施形態では、テストモードにおいて電圧設定信号VSETが電圧V2になると、クロック供給回路50のクロック生成が許可され、チャージポンプ回路10が連続動作を行う。従って、図7のE9〜E14のような間欠動作ではない連続動作時における昇圧回路の消費電力を測定できる。即ちテストモード時に、高ストレス試験のみならず、連続動作時の昇圧回路の消費電力も測定できるようになり、テスト効率を向上できる。
In this regard, in the present embodiment, when the voltage setting signal VSET becomes the voltage V2 in the test mode, clock generation of the
5.リミット動作検出回路
図8(A)にリミット動作検出回路70の詳細な構成例を示す。リミット動作検出回路70は検出回路72と出力回路74を含む。検出回路72は、リミッタ回路60の検出ノードNDTに接続される。出力回路74は、検出回路72の第1の出力ノードNDQ1に接続され、第2の出力ノードNDQ2に停止信号STXを出力する。
5. Limit Operation Detection Circuit FIG. 8A shows a detailed configuration example of the limit
検出回路72は負荷回路73を含む。この負荷回路73は、VDD(第2の電源)と出力ノードNDQ1との間に設けられるP型の検出用トランジスタTK11、TK12を含む。これらのトランジスタTK11、TK12のゲートには、リミッタ回路60の検出ノードNDTが接続される。
The
なお図8(A)では、負荷回路73が2個のP型トランジスタTK11、TK12を含んでいるが、トランジスタの個数は1個でもよいし、3個以上でもよい。またトランジスタTK11、TK12の代わりに、高抵抗素子を設けてもよいし、ダイオード接続のN型トランジスタを設けてもよい。
In FIG. 8A, the
検出回路72は、そのドレインに出力ノードNDQ1が接続され、そのゲートにリミッタ回路60の検出ノードNDTに接続されるN型の検出用トランジスタTK2を含む。
そしてこの検出用トランジスタTK2のソースには、電源ノードNVが接続されている。従って、テストモードにおいて、テスト回路80により電源ノードNVが電圧V2に設定された場合に、検出用トランジスタTK2のソースも電圧V2に設定される。そしてトランジスタTK2のソースが、高い電圧V2(例えばVDD)に設定されると、出力ノードNDQ1は高電圧レベルVHに設定され、ノードNK1は0Vになる。従って、テストモード時に書き込み信号WRXをアクティブ(0V)にすることで、停止信号STXが非アクティブ(VDD)になり、クロック供給回路50のクロック生成が許可される。これにより、テストモード時にチャージポンプ回路10が連続動作するようになり、前述したように高ストレス試験を行いながら、連続動作時の昇圧回路の消費電力も測定できるようになる。
A power supply node NV is connected to the source of the detection transistor TK2. Therefore, in the test mode, when the power supply node NV is set to the voltage V2 by the
出力回路74は、図8(B)に示すように、リミッタ回路60のリミット動作が検出された場合には、停止信号STX("X"は負論理を意味する)をアクティブ(0V)にする。これによりリングオシレータ54の動作が停止する。一方、リミッタ回路60のリミット動作が検出されず、且つ、昇圧電圧が供給される後述する不揮発性メモリ装置への書き込み信号WRX("X"は負論理を意味する)がアクティブである場合に、停止信号STXを非アクティブ(VDD)にする。即ちインバータIVKの出力ノードNK1が0Vであり、書き込み信号WRXが0V(アクティブ)である場合に、停止信号STXを非アクティブにする。これによりリングオシレータ54は通常に動作するようになる。
As shown in FIG. 8B, the output circuit 74 sets the stop signal STX ("X" means negative logic) to active (0 V) when the limit operation of the
リングオシレータ54は奇数個のインバータIV1〜IVJを含む。またクロック制御用のNANDLを含む。そして停止信号STXが0V(アクティブ)になると、NADNLの出力がVDDに固定されるため、リングオシレータ54のクロック生成動作が停止する。
図8(B)に示すように、リミッタ回路60のリミット動作の検出時には、検出ノードNDTの電圧は例えば2VTH程度になる。ここでVTHはトランジスタTJ1、TJ2のしきい値電圧である。そして検出ノードNDTが2VTHになると、この2VTHは検出回路72のトランジスタTK2のしきい値電圧よりも高いため、トランジスタTK2がオンになり、出力ノードNDQ1は0Vに近い低電圧レベルVLになる。そして、このVLは、出力回路74のインバータIVKのしきい値電圧よりも低い電圧に設定されるため、インバータIVKの出力ノードNK1はVDDになり、停止信号STXは0Vになり、リングオシレータ54は停止状態になる。
As shown in FIG. 8B, when the limit operation of the
一方、リミット動作の非検出時には、検出ノードNDTは、低電圧レベルVL(2VTH>VL≧0V)になる。これにより検出回路72のP型のトランジスタTK11、TK12がオン状態になり、出力ノードNDQ1は高電圧レベルVHになる。このVHの電圧レベルは、トランジスタTK11、TK12のオン抵抗とトランジスタTK2のオン抵抗の抵抗比で決まる。そしてこの高電圧レベルVHは、出力回路74のインバータIVKのしきい値電圧よりも高い電圧に設定されているため、インバータIVKの出力ノードNK1は0Vになる。従って、この時に書き込み信号WRXが0Vになれば、停止信号STXはVDDになり、リングオシレータ54は動作状態になる。
On the other hand, when the limit operation is not detected, the detection node NDT becomes the low voltage level VL (2VTH> VL ≧ 0V). As a result, the P-type transistors TK11 and TK12 of the
6.昇圧回路
図9に本実施形態の昇圧回路の詳細な構成例を示す。本実施形態の昇圧回路はチャージポンプ回路10(図1の昇圧回路ブロック)を含む。このチャージポンプ回路10は、直列接続された複数のチャージポンプユニット20-1〜20-N(広義には第1〜第Nのチャージポンプユニット。Nは2以上の整数)を有する。そして初段のチャージポンプユニット20-1には電源電圧VDDが入力され、最終段のチャージポンプユニット20-Nはチャージポンプによる昇圧電圧VPPを出力する。なおチャージポンプユニット20-Nの出力に平滑化回路を設けてもよい。
6). Booster Circuit FIG. 9 shows a detailed configuration example of the booster circuit of this embodiment. The booster circuit of this embodiment includes a charge pump circuit 10 (boost circuit block in FIG. 1). The
チャージポンプユニット20-1は、電荷転送回路30-1、チャージポンプ用のキャパシタCA11、CA12(第1、第2のキャパシタ)、電圧変換回路40-11、40-12(第1、第2の電圧変換回路)を含む。チャージポンプユニット20-2・・・・20-Nも同様である。 The charge pump unit 20-1 includes a charge transfer circuit 30-1, charge pump capacitors CA11 and CA12 (first and second capacitors), and voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 (first and second capacitors). Voltage conversion circuit). The same applies to the charge pump units 20-2... 20-N.
電荷転送回路20-1(20-2〜20-N)は、チャージポンプ用のキャパシタ間の電荷転送(及びキャパシタ間の電荷の逆流防止)を行うための回路である。具体的には例えば前段のチャージポンプユニットからの電荷の転送や、次段のチャージポンプユニットへの電荷転送を行う。またキャパシタCA12からCA11に電荷が逆流するのを防止する。 The charge transfer circuit 20-1 (20-2 to 20-N) is a circuit for performing charge transfer between charge pump capacitors (and preventing backflow of charges between capacitors). Specifically, for example, charge transfer from the previous stage charge pump unit or charge transfer to the next stage charge pump unit is performed. In addition, the charge is prevented from flowing back from the capacitors CA12 to CA11.
チャージポンプ用のキャパシタCA11、CA12は、その一端(上側電極)が電荷転送回路30-1に接続される。即ちキャパシタCA11、CA12は、電荷転送回路30-1と電圧変換回路40-11、40-12との間に設けられる。 One ends (upper electrodes) of the charge pump capacitors CA11 and CA12 are connected to the charge transfer circuit 30-1. That is, the capacitors CA11 and CA12 are provided between the charge transfer circuit 30-1 and the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12.
第1の電圧変換回路40-11(40-21〜40-N1)は、第1のクロックCK11が供給される第1のクロック供給ノードとキャパシタCA11の他端(下側電極)との間に設けられる。そして電圧変換回路40-11(サブ昇圧回路、レベルシフタ)はクロックCK11の電圧を昇圧(レベルシフト)することで得られるクロックCK11’(第1の変換クロック)を、キャパシタCA11の他端に出力する。具体的には図10に示すように電圧変換回路40-11は、クロックCK11がL(Low)レベル(広義には第1の電圧レベル)である場合には、Lレベルの電圧のクロックCK11’を、キャパシタCA11の他端に出力する。またクロックCK11がH(High)レベル(広義には第2の電圧レベル)である場合には、LレベルとHレベル(第1、第2の電圧レベル)の電圧差(VDD)を例えば2倍(2VDD)或いは2倍程度(2VDD−VTH)に昇圧した電圧(広義にはM倍(M>1)に昇圧した電圧)のクロックCK11’を、キャパシタCA11の他端に出力する。 The first voltage conversion circuit 40-11 (40-21 to 40-N1) is provided between the first clock supply node to which the first clock CK11 is supplied and the other end (lower electrode) of the capacitor CA11. Provided. The voltage conversion circuit 40-11 (sub boost circuit, level shifter) outputs a clock CK11 ′ (first conversion clock) obtained by boosting (level shifting) the voltage of the clock CK11 to the other end of the capacitor CA11. . Specifically, as shown in FIG. 10, when the clock CK11 is at the L (Low) level (first voltage level in a broad sense), the voltage conversion circuit 40-11 has the L level voltage clock CK11 ′. Is output to the other end of the capacitor CA11. When the clock CK11 is at the H (High) level (second voltage level in a broad sense), the voltage difference (VDD) between the L level and the H level (first and second voltage levels) is doubled, for example. A clock CK11 ′ of a voltage boosted to (2VDD) or about twice (2VDD−VTH) (a voltage boosted to M times (M> 1 in a broad sense)) is output to the other end of the capacitor CA11.
第2の電圧変換回路40-12(40-22〜40-N2)は、第2のクロックCK12が供給される第2のクロック供給ノードとキャパシタCA12の他端(下側電極)との間に設けられる。そしてクロックCK12の電圧を昇圧することで得られるクロックCK12’(第2の変換クロック)を、キャパシタCA12の他端に出力する。具体的には電圧変換回路40-12は、クロックCK12がLレベル(例えば0V)である場合には、Lレベルの電圧のクロックCK12’を、キャパシタCA12の他端に出力する。またクロックCK12がHレベルである場合には、LレベルとHレベルの電圧差(VDD)を例えば2倍(2VDD)或いは2倍程度(2VDD−VTH)に昇圧した電圧のクロックCK12’を、キャパシタCA12の他端に出力する。 The second voltage conversion circuit 40-12 (40-22 to 40-N2) is provided between the second clock supply node to which the second clock CK12 is supplied and the other end (lower electrode) of the capacitor CA12. Provided. Then, the clock CK12 '(second conversion clock) obtained by boosting the voltage of the clock CK12 is output to the other end of the capacitor CA12. Specifically, when the clock CK12 is at the L level (eg, 0 V), the voltage conversion circuit 40-12 outputs the clock CK12 'having the L level voltage to the other end of the capacitor CA12. When the clock CK12 is at the H level, the clock CK12 ′ having a voltage obtained by boosting the voltage difference (VDD) between the L level and the H level to, for example, twice (2VDD) or about twice (2VDD−VTH) Output to the other end of CA12.
近年、プロセスの微細化に伴い電源電圧が低下して行く傾向にある。従って、このように電源電圧が低下した場合に、従来の手法を用いて、不揮発性メモリ装置の書き込み等に必要な昇圧電圧VPPを得るためには、チャージポンプユニットの段数を増やす必要があり、回路の大規模化や消費電力の増加を招く。 In recent years, power supply voltage tends to decrease with process miniaturization. Therefore, in order to obtain the boosted voltage VPP necessary for writing into the nonvolatile memory device using the conventional method when the power supply voltage is lowered in this way, it is necessary to increase the number of stages of the charge pump unit. This leads to an increase in circuit scale and power consumption.
この点、本実施形態では、電圧変換回路40-11、40-12が、クロックCK11、CK12の電圧を昇圧し、電圧が昇圧されたクロックCK11’、CK12’(第1、第2の変換クロック)をキャパシタCA11、CA12に出力する。従って、チャージポンプユニット20-1は、2VDDの振幅のクロックCK11’、CK12’に基づいて、キャパシタCA11、CA12を用いたチャージポンプ動作を行うことが可能になる。このため、VDDの振幅のクロックでチャージポンプを行う従来の手法に比べて、昇圧効率を向上でき、少ない段数のチャージポンプユニットで高い昇圧電圧VPPを得ることができる。また、元の電源電圧をあらかじめ2倍にして供給する手法に比べて回路規模の増加はそれほど大きくないため、回路の大規模化、消費電力の増加を最小限に抑えながら、所望の昇圧電圧VPPを得ることができる。 In this regard, in the present embodiment, the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 boost the voltages of the clocks CK11 and CK12, and the clocks CK11 ′ and CK12 ′ (first and second conversion clocks) whose voltages are boosted. ) Is output to capacitors CA11 and CA12. Therefore, the charge pump unit 20-1 can perform a charge pump operation using the capacitors CA11 and CA12 based on the clocks CK11 'and CK12' having an amplitude of 2VDD. Therefore, the boosting efficiency can be improved as compared with the conventional method in which the charge pump is performed with the clock having the amplitude of VDD, and a high boosted voltage VPP can be obtained with the charge pump unit having a small number of stages. In addition, since the increase in circuit scale is not so large as compared with the method of supplying the original power supply voltage twice in advance, the desired boosted voltage VPP can be achieved while minimizing the increase in circuit scale and power consumption. Can be obtained.
また、チャージポンプユニットが直列接続される昇圧回路では、VDD−VTHの大きさと、チャージポンプユニットの段数に応じた昇圧電圧VPPが生成される。ところが、最終段に近いチャージポンプユニットのN型トランジスタでは、そのしきい値電圧VTHが基板バイアス効果により増加してしまう。従って、従来の昇圧回路では、最終段に近いチャージポンプユニットほど、VDD−VTHの電圧差が小さくなってしまい、昇圧効率が悪化する。 In the booster circuit in which the charge pump units are connected in series, the boosted voltage VPP corresponding to the magnitude of VDD-VTH and the number of stages of the charge pump unit is generated. However, in the N-type transistor of the charge pump unit close to the final stage, the threshold voltage VTH increases due to the substrate bias effect. Therefore, in the conventional booster circuit, the closer to the final stage the charge pump unit, the smaller the VDD-VTH voltage difference becomes, and the boosting efficiency deteriorates.
これに対して本実施形態では、その振幅がVDDから2VDD程度に変換されたクロックに基づいてチャージポンプ動作が行われる。従って、昇圧の飽和レベルを上昇させられるチャージポンプユニットにおいても、2VDD−VTHの電圧差はそれほど小さくならないため、昇圧効率の悪化を最小限に抑えることができる。 In contrast, in the present embodiment, the charge pump operation is performed based on a clock whose amplitude is converted from VDD to about 2VDD. Therefore, even in a charge pump unit that can raise the saturation level of boosting, the voltage difference of 2VDD-VTH is not so small, and deterioration of boosting efficiency can be minimized.
7.電圧変換回路
図11(A)に電圧変換回路40(40-11〜40-N2)の構成例を示す。電圧変換回路40は、電圧変換用キャパシタCC、プリチャージ回路42、電荷転送回路44、ディスチャージ回路46を含む。
7). Voltage Conversion Circuit FIG. 11A shows a configuration example of the voltage conversion circuit 40 (40-11 to 40-N2). The
電圧変換用キャパシタCCは、電荷蓄積ノードNCと電圧変化ノードNDとの間に設けられる。この電圧変化ノードNDはクロックCK(CK11〜CKN2)に基づきその電圧レベルが変化するノードである。 The voltage conversion capacitor CC is provided between the charge storage node NC and the voltage change node ND. The voltage change node ND is a node whose voltage level changes based on the clock CK (CK11 to CKN2).
プリチャージ回路42は、VDD(広義には第2の電源)と電荷蓄積ノードNCとの間に設けられ、VDDに基づいて電荷蓄積ノードNCのプリチャージを行う。具体的にはプリチャージ回路42は、VDDと電荷蓄積ノードNCとの間に設けられ、そのゲート、ドレイン及び基板が電荷蓄積ノードNCに接続されるP型(広義には第2導電型)のプリチャージ用トランジスタTCを含む。このプリチャージ用トランジスタTCにより、電荷蓄積ノードNCがVDD−VTHにプリチャージされる。
The
電荷転送回路44は、電荷蓄積ノードNCと出力ノードNFとの間に設けられる。そして電荷転送期間(例えばCKがHレベルになる期間)において、電荷蓄積ノードNCに蓄積された電荷を出力ノードNFに転送する。具体的には電荷転送回路44は、電荷蓄積ノードNCと出力ノードNFとの間に設けられ、電荷転送期間においてオンになるP型の電荷転送用トランジスタTDを含む。即ち電荷転送用トランジスタTDのゲートにはノードNEが接続され、クロックCKの反転信号が供給される。従って、クロックCKがHレベルである場合に、ノードNEがLレベルになり、電荷転送用トランジスタTDがオンになり、電荷の転送が行われる。なお電荷転送用トランジスタTDの基板は電荷蓄積ノードNCに接続されている。
The
ディスチャージ回路46は、電圧変換回路40の出力ノードNFとVSS(広義には第1の電源)との間に設けられ、ディスチャージ期間(例えばCKがLレベルになる期間)において、出力ノードNFのディスチャージを行う。具体的にはディスチャージ回路46は、出力ノードNFとVSSとの間に設けられ、ディスチャージ期間においてオンになるN型(広義には第1導電型)のディスチャージ用トランジスタTEを含む。即ちディスチャージ用トランジスタNEのゲートにはノードNEが接続され、クロックCKの反転信号が供給される。従って、クロックCKがLレベルである場合に、ノードNEがHレベルになり、ディスチャージ用トランジスタTEがオンになり、電荷のディスチャージが行われる。
The
図11(B)に示すように、クロックCKの電圧レベルが0V(第1の電圧レベル、VSS)である場合には、プリチャージ用トランジスタTCにより電荷蓄積ノードNCがVDD−VTHにプリチャージされる。この時、電荷転送用トランジスタTDはオフであるため、電荷蓄積ノードNCの電荷が放電されてしまう事態を防止できる。またディスチャージ用トランジスタTEはオンであるため、出力ノードNFの電荷がディスチャージされ、これにより出力ノードNFが0Vになる。 As shown in FIG. 11B, when the voltage level of the clock CK is 0 V (first voltage level, VSS), the charge storage node NC is precharged to VDD-VTH by the precharging transistor TC. The At this time, since the charge transfer transistor TD is off, it is possible to prevent a situation where the charge of the charge storage node NC is discharged. Further, since the discharge transistor TE is on, the charge of the output node NF is discharged, and thereby the output node NF becomes 0V.
一方、クロックCKの電圧レベルがVDD(第2の電圧レベル)になると、キャパシタCCによる容量結合により、電荷蓄積ノードNCの電圧レベルがVDDだけ昇圧されて、2VDD−VTHになる。この時、電荷転送用トランジスタTDはオンでありディスチャージ用トランジスタTEはオフであるため、電荷蓄積ノードNCにプリチャージされた電荷が出力ノードNFに転送される。これにより、出力ノードNFを0Vから2VDD−VTHに昇圧することができ、図10に示すような信号波形のクロックCK’(CK11’、CK12’)を生成できる。 On the other hand, when the voltage level of the clock CK becomes VDD (second voltage level), the voltage level of the charge storage node NC is boosted by VDD due to capacitive coupling by the capacitor CC, and becomes 2VDD−VTH. At this time, since the charge transfer transistor TD is on and the discharge transistor TE is off, the charge precharged to the charge storage node NC is transferred to the output node NF. As a result, the output node NF can be boosted from 0V to 2VDD−VTH, and clocks CK ′ (CK11 ′, CK12 ′) having signal waveforms as shown in FIG. 10 can be generated.
なお、クロックCKの電圧レベルがVDDになり、電荷蓄積ノードNCが2VDD−VTHになった時に、プリチャージ用トランジスタTCは、電荷蓄積ノードNCから電源VDDへと向かう方向を逆バイアス方向とするダイオード(ダイオード接続のトランジスタ)として機能する。従って、電荷蓄積ノードNCに蓄積された電荷が電源VDD側に逆流してしまう事態を防止でき、電圧変換回路40の昇圧効率を向上できる。
When the voltage level of the clock CK becomes VDD and the charge accumulation node NC becomes 2VDD−VTH, the precharging transistor TC is a diode whose reverse bias direction is the direction from the charge accumulation node NC to the power supply VDD. Functions as a diode-connected transistor. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the charge accumulated in the charge accumulation node NC flows backward to the power supply VDD side, and the boosting efficiency of the
図11(A)の電圧変換回路40によれば、電圧変換用キャパシタCCとトランジスタTC、TD、TE等を用いるだけで、クロックCKの振幅を2VDD程度に変換することができる。従って、簡素で小規模な回路構成で、高い昇圧効率の電圧変換を実現できる。
According to the
また図11(A)では、電圧変換用キャパシタCC、トランジスタTC、TDには、VDD程度の電圧差しか印加されない。従って、電圧変換用キャパシタCCを低耐圧(LV)のキャパシタにより形成でき、トランジスタTC、TDを低耐圧(LV)のトランジスタにより形成できる。従って、これらのキャパシタ、トランジスタのレイアウト面積を小さくすることが可能になり、回路の小規模化を図れる。 In FIG. 11A, only a voltage difference of about VDD is applied to the voltage conversion capacitor CC and the transistors TC and TD. Therefore, the voltage conversion capacitor CC can be formed of a low breakdown voltage (LV) capacitor, and the transistors TC and TD can be formed of a low breakdown voltage (LV) transistor. Accordingly, the layout area of these capacitors and transistors can be reduced, and the circuit scale can be reduced.
なおディスチャージ用トランジスタTEについては、2VDD程度の電圧差が印加されるため、低耐圧キャパシタ、低耐圧トランジスタよりも耐圧が高い高耐圧(HV)のトランジスタにより形成される。 The discharge transistor TE is formed of a high breakdown voltage (HV) transistor having a higher breakdown voltage than the low breakdown voltage capacitor and the low breakdown voltage transistor because a voltage difference of about 2VDD is applied.
また図11(A)では、プリチャージ回路42のプリチャージ用トランジスタTCがP型トランジスタにより形成される。従って、プリチャージ用トランジスタTCをN型トランジスタにより形成した場合に問題となる基板バイアス効果を防止できる。従って、基板バイアス効果によりしきい値電圧VTHが高くなり、出力ノードNFの出力電圧が小さくなってしまう事態を防止でき、昇圧効率を向上できる。
In FIG. 11A, the precharge transistor TC of the
8.チャージポンプユニットの詳細な構成例
図12にチャージポンプユニットの詳細な構成例を示す。図12では、チャージポンプユニット20-1の電荷転送回路30-1(30-2〜30-N)は、N型の第1、第2のトランジスタTA1、TB1を含む。
8). Detailed Configuration Example of Charge Pump Unit FIG. 12 shows a detailed configuration example of the charge pump unit. In FIG. 12, the charge transfer circuit 30-1 (30-2 to 30-N) of the charge pump unit 20-1 includes N-type first and second transistors TA1 and TB1.
ここで第1のトランジスタTA1は、チャージポンプユニット20-1の入力ノードNA11と、キャパシタCA12の一端(上側電極)が接続される出力ノードNA12との間に設けられる。そして、そのゲートがキャパシタCA11の一端(上側電極)であるノードNB11に接続される。また第2のトランジスタTB1は、入力ノードNA11とキャパシタCA11の一端であるノードNB11との間に設けられる。そしてそのゲートがチャージポンプユニット20-1の出力ノードNA12に接続される。 Here, the first transistor TA1 is provided between the input node NA11 of the charge pump unit 20-1 and the output node NA12 to which one end (upper electrode) of the capacitor CA12 is connected. The gate of the capacitor CA11 is connected to the node NB11 which is one end (upper electrode) of the capacitor CA11. The second transistor TB1 is provided between the input node NA11 and the node NB11 which is one end of the capacitor CA11. The gate is connected to the output node NA12 of the charge pump unit 20-1.
電圧変換回路40-11の出力ノードNF11は、キャパシタCA11の他端(下側電極)に接続される。また電圧変換回路40-12の出力ノードNF12は、キャパシタCA12の他端(下側電極)に接続される。 The output node NF11 of the voltage conversion circuit 40-11 is connected to the other end (lower electrode) of the capacitor CA11. The output node NF12 of the voltage conversion circuit 40-12 is connected to the other end (lower electrode) of the capacitor CA12.
図12の構成によれば、クロックCK11の電圧を2倍程度に昇圧したクロックCK11’がキャパシタCA11の他端に印加され、クロックCK12の電圧を2倍程度に昇圧したクロックCK12’がキャパシタCA12の他端に印加されて、チャージポンプ動作が行われる。従って各チャージポンプユニットでの昇圧効率を向上でき、少ない段数のチャージポンプユニットで高い昇圧電圧VPPを得ることが可能になる。 12, the clock CK11 ′ obtained by boosting the voltage of the clock CK11 by about twice is applied to the other end of the capacitor CA11, and the clock CK12 ′ obtained by boosting the voltage of the clock CK12 by about twice is applied to the capacitor CA12. Applied to the other end, a charge pump operation is performed. Therefore, the boosting efficiency in each charge pump unit can be improved, and a high boosted voltage VPP can be obtained with a charge pump unit having a small number of stages.
ここで図12では、メインのキャパシタCA12に対して、キャパシタCA11はトランジスタTA1のゲートを制御するためのサブのキャパシタとして機能する。このため、キャパシタCA11の容量値はキャパシタCA12に比べて小さい。 In FIG. 12, the capacitor CA11 functions as a sub capacitor for controlling the gate of the transistor TA1 with respect to the main capacitor CA12. For this reason, the capacitance value of the capacitor CA11 is smaller than that of the capacitor CA12.
また図12では、電圧変換回路40-11、40-12のキャパシタCC11、CC12は低耐圧(LV)キャパシタにより形成されている。またトランジスタTC11、TD11、TC12、TD12も低耐圧トランジスタにより形成されている。これに対して、チャージポンプ用のキャパシタCA11、CA12は、低耐圧キャパシタよりも耐圧が高い高耐圧(HV)キャパシタにより形成されている。またトランジスタTA1、TB1も、低耐圧トランジスタよりも耐圧が高い高耐圧トランジスタにより形成されている。なお本実施形態の電荷転送回路30-1(30-2〜30-N)は図12の構成に限定されず、種々の変形実施が可能である。 In FIG. 12, the capacitors CC11 and CC12 of the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 are formed of low withstand voltage (LV) capacitors. The transistors TC11, TD11, TC12, and TD12 are also formed of low breakdown voltage transistors. On the other hand, the charge pump capacitors CA11 and CA12 are formed of high withstand voltage (HV) capacitors having a higher withstand voltage than the low withstand voltage capacitors. The transistors TA1 and TB1 are also formed of high voltage transistors having a higher breakdown voltage than the low voltage transistors. The charge transfer circuit 30-1 (30-2 to 30-N) of the present embodiment is not limited to the configuration of FIG. 12, and various modifications can be made.
9.駆動波形
図13にチャージポンプ回路の駆動波形の一例を示す。図13は、図9のリングオシレータ54により生成されるクロックが5相のクロックRCK1〜RCK5であり、チャージポンプユニット20-1〜20-Nの段数が5段(N=5)である場合の例である。即ちデコーダ52は、リングオシレータ54からの5相のクロックRCK1〜RCK5をデコードして、クロックCK11、CK12、CK21、CK22・・・・CK51、CK52を生成し、チャージポンプ回路10に供給する。
9. Drive Waveform FIG. 13 shows an example of the drive waveform of the charge pump circuit. FIG. 13 shows a case where the clocks generated by the
図13の駆動波形では、クロック供給回路50は、チャージポンプユニット20-1〜20-Nのうちの第K(1≦K<N)のチャージポンプユニットの第2の電圧変換回路に対して第2のクロックとして第2のクロックパルスを供給している期間内において、第Kのチャージポンプユニットの次段の第K+1のチャージポンプユニットの第1の電圧変換回路に対して、第2のクロックパルスよりもパルス幅が短い第1のクロックパルスを第1のクロックとして供給している。
In the drive waveform of FIG. 13, the
即ち図13のA1に示す期間においては、チャージポンプユニット20-1(第Kのチャージポンプユニット)の電圧変換回路40-12(第2の電圧変換回路)に対して、A2に示すようにクロックCK12(第2のクロック)としてパルス幅が長い第2のクロックパルスを供給している。そして、このA1に示す期間内において、チャージポンプユニット20-1の次段のチャージポンプユニット20-2(第K+1のチャージポンプユニット)の電圧変換回路40-21(第1の電圧変換回路)に対して、A2の第2のクロックパルスよりもパルス幅が短いA3の第1のクロックパルスを、クロックCK21(第1のクロック)として供給している。 That is, during the period indicated by A1 in FIG. 13, the clock is supplied to the voltage conversion circuit 40-12 (second voltage conversion circuit) of the charge pump unit 20-1 (Kth charge pump unit) as indicated by A2. A second clock pulse having a long pulse width is supplied as CK12 (second clock). During the period indicated by A1, the voltage conversion circuit 40-21 (first voltage conversion circuit) of the charge pump unit 20-2 (K + 1th charge pump unit) subsequent to the charge pump unit 20-1 is supplied to the voltage conversion circuit 40-21. On the other hand, the first clock pulse A3 having a shorter pulse width than the second clock pulse A2 is supplied as the clock CK21 (first clock).
同様に、A4に示す期間においては、チャージポンプユニット20-2の電圧変換回路40-22に対して、A5に示すようにパルス幅が長いクロックCK22を供給している。そして、このA4に示す期間内において、チャージポンプユニット20-2の次段のチャージポンプユニット20-3の電圧変換回路40-23(図示せず)に対して、A5のクロックCK22よりもパルス幅が短いクロックCK31をA6に示すように供給している。 Similarly, in the period indicated by A4, the clock CK22 having a long pulse width is supplied to the voltage conversion circuit 40-22 of the charge pump unit 20-2 as indicated by A5. During the period indicated by A4, the pulse width of the voltage conversion circuit 40-23 (not shown) of the charge pump unit 20-3 subsequent to the charge pump unit 20-2 is larger than that of the clock CK22 of A5. Is supplying a short clock CK31 as indicated by A6.
なお図13の駆動波形に示すように、本実施形態では、クロックCK11とCK12はノンオーバラップの関係(アクティブ期間が重ならない関係)になっており、クロックCK21とCK22もノンオーバラップの関係になっている。またクロックCK11とCK21もノンオーバラップの関係になっており、クロックCK12とCK22もノンオーバラップの関係になっている。 As shown in the drive waveform of FIG. 13, in this embodiment, the clocks CK11 and CK12 have a non-overlapping relationship (a relationship in which the active periods do not overlap), and the clocks CK21 and CK22 also have a non-overlapping relationship. It has become. The clocks CK11 and CK21 are also non-overlapping, and the clocks CK12 and CK22 are also non-overlapping.
図13の駆動波形によれば、クロックCK12(CK12’)がHレベルになるA1に示す期間内において、A3に示すようにクロックCK21(CK21’)がHレベルになる。従って、図12のキャパシタCA21の上側電極側のノードNB21の電圧が高くなり、トランジスタTA2がオンになる。これにより、キャパシタCA12に蓄積された電荷が、トランジスタTA2を介してキャパシタCA22に効率的に転送されるようになる。そして、この時、トランジスタTB2をオフに設定できるため、キャパシタCA12からの電荷が、トランジスタTB2を介してキャパシタCA21側に漏れてしまう事態を防止でき、昇圧効率を向上できる。 According to the driving waveform of FIG. 13, the clock CK21 (CK21 ') becomes H level as indicated by A3 within the period indicated by A1 when the clock CK12 (CK12') becomes H level. Accordingly, the voltage of the node NB21 on the upper electrode side of the capacitor CA21 in FIG. 12 is increased, and the transistor TA2 is turned on. Thereby, the electric charge accumulated in the capacitor CA12 is efficiently transferred to the capacitor CA22 via the transistor TA2. At this time, since the transistor TB2 can be set off, it is possible to prevent the charge from the capacitor CA12 from leaking to the capacitor CA21 side through the transistor TB2, thereby improving the boosting efficiency.
即ち図13の駆動波形では、クロックCK12により図12のノードNA12の電圧を突き上げている期間内において、クロックCK21によりノードNB21の電圧を、短い期間だけ突き上げている。これにより、この短い期間において、トランジスタTA2がオンになり、前段のチャージポンプユニット20-1のキャパシタCA12から、次段のチャージポンプユニット20-2のキャパシタCA22への、効率的な電荷の転送が可能になる。即ち図12のクロックCK11、CK12、CK21、CK22を全てノンオーバラップの関係にする手法等に比べて、電荷の転送効率を向上できるため、昇圧効率を向上できる。特に本実施形態のように、電圧変換回路によりクロックの電圧を昇圧する手法においては、図13に示すような駆動波形を採用することで、昇圧効率の更なる向上を図れる。なお本実施形態の駆動波形は図13に限定されず種々の変形実施が可能である。 That is, in the drive waveform of FIG. 13, the voltage of the node NB21 is pushed up by the clock CK21 for a short period in the period in which the voltage of the node NA12 of FIG. 12 is pushed up by the clock CK12. Thus, in this short period, the transistor TA2 is turned on, and efficient charge transfer from the capacitor CA12 of the previous stage charge pump unit 20-1 to the capacitor CA22 of the next stage charge pump unit 20-2 is performed. It becomes possible. That is, since the charge transfer efficiency can be improved as compared with the method in which the clocks CK11, CK12, CK21, and CK22 in FIG. 12 are all non-overlapping, the boosting efficiency can be improved. In particular, in the method of boosting the voltage of the clock by the voltage conversion circuit as in this embodiment, the boosting efficiency can be further improved by adopting the drive waveform as shown in FIG. Note that the drive waveform of the present embodiment is not limited to that shown in FIG. 13, and various modifications can be made.
10.電圧変換回路の第1の変形例
図14(A)に電圧変換回路40(40-11〜40-N2)の第1の変形例を示す。図14(A)では、プリチャージ回路42は、VDD(第2の電源)と電荷蓄積ノードNCとの間に設けられ、そのゲートが出力ノードNFに接続されるP型のプリチャージ用トランジスタTC2を含む。それ以外については図11(A)と同様の回路構成になっている。なおトランジスタTC2の基板は電荷蓄積ノードNCに接続される。またトランジスタTC2は低耐圧トランジスタにより形成されている。
10. First Modification of Voltage Conversion Circuit FIG. 14A shows a first modification of the voltage conversion circuit 40 (40-11 to 40-N2). In FIG. 14A, the
図11(A)では、クロックCKが0Vになるプリチャージ期間において、電荷蓄積ノードNCの電圧がVDD−VTHになる。即ち図11(A)ではプリチャージ期間においてトランジスタTCがオンになる必要があるため、電荷蓄積ノードNCの電圧はVDDよりもしきい値電圧VTH分だけ低くなる。 In FIG. 11A, the voltage of the charge storage node NC is VDD-VTH in the precharge period in which the clock CK is 0V. That is, in FIG. 11A, since the transistor TC needs to be turned on in the precharge period, the voltage of the charge storage node NC is lower than VDD by the threshold voltage VTH.
これに対して図14(A)では、クロックCKが0Vになるプリチャージ期間において、ディスチャージ用のトランジスタTEがオンになるため、出力ノードNFは0Vになる。従って、この0Vの電圧がそのゲートに入力されるP型のプリチャージ用トランジスタTC2は完全なオン状態になるため、電荷蓄積ノードNCは、VDD−VTHではなくVDDにプリチャージされるようになる。従って、クロックCKがVDDになり、電荷転送用トランジスタTDがオンになる電荷転送期間において、出力ノードNFの電圧は、2VDD−VTHではなく2VDDに昇圧されるようになる。また、この時、2VDDの電圧がそのゲートに入力されるP型のプリチャージ用トランジスタTC2は完全なオフになるため、電荷蓄積ノードNCからVDDの電源への電荷の逆流も防止できる。 On the other hand, in FIG. 14A, the discharge transistor TE is turned on in the precharge period in which the clock CK becomes 0V, so that the output node NF becomes 0V. Therefore, since the P-type precharge transistor TC2 to which the voltage of 0 V is input to the gate is completely turned on, the charge storage node NC is precharged to VDD instead of VDD-VTH. . Therefore, in the charge transfer period in which the clock CK is set to VDD and the charge transfer transistor TD is turned on, the voltage of the output node NF is boosted to 2VDD instead of 2VDD−VTH. At this time, since the P-type precharge transistor TC2 to which the voltage of 2VDD is inputted to the gate is completely turned off, the backflow of charges from the charge storage node NC to the VDD power supply can be prevented.
このように図11(A)では、2VDD−VTHの振幅のクロックCK’しか得られなかったのに対して、図14(A)の第1の変形例によれば、2VDDの振幅のクロックCK’を得ることができるため、昇圧効率を向上できる。 Thus, in FIG. 11A, only the clock CK ′ having an amplitude of 2VDD−VTH was obtained, whereas according to the first modification of FIG. 14A, the clock CK having an amplitude of 2VDD was obtained. 'Can be obtained, so the boosting efficiency can be improved.
11.電圧変換回路の第2の変形例
図14(B)に電圧変換回路40(40-11〜40-N2)の第2の変形例を示す。図14(B)では、ディスチャージ回路46は、出力ノードNFとVSS(第1の電源)との間に設けられ、VDD(第2の電源)がゲートに入力されるN型の電圧差調整用トランジスタTFを含む。またディスチャージ回路46は、出力ノードNFとVSSとの間に電圧差調整用トランジスタTFと直列に設けられ、ディスチャージ期間においてオンになるN型のディスチャージ用トランジスタTGを含む。
11. Second Modification of Voltage Conversion Circuit FIG. 14B shows a second modification of the voltage conversion circuit 40 (40-11 to 40-N2). In FIG. 14B, the
なお図14(B)では、プリチャージ用トランジスタTC2のゲートには、図14(A)と同様に出力ノードNFが接続されているが、図11(A)のようにトランジスタTC2のゲートを電荷蓄積ノードNCに接続する変形実施も可能である。 In FIG. 14B, the output node NF is connected to the gate of the precharge transistor TC2 as in FIG. 14A, but the gate of the transistor TC2 is charged as shown in FIG. Variations connected to the storage node NC are also possible.
図14(B)の第2の変形例によれば、ディスチャージ回路46を構成するN型のトランジスタTF、TGを低耐圧トランジスタにより形成できる。従って、図11(A)のようにディスチャージ回路46を構成するトランジスタTEが高耐圧トランジスタで形成される場合に比べて、電圧変換回路40のレイアウト面積を小さくできる。即ち図14(B)では、電圧変換回路40を構成するキャパシタCC、トランジスタTC2、TD、TF、TGを全て低耐圧トランジスタにより形成できる。従って、トランジスタTF、TGのゲート長を小さくしてレイアウト面積を小さくできると共に、キャパシタCC、トランジスタTC2、TD、TF、TGを、低耐圧領域にまとめてレイアウト配置できるため、図11(A)に比べてレイアウト面積を小さくできる。
According to the second modification of FIG. 14B, the N-type transistors TF and TG constituting the
12.電圧変換回路の第3の変形例
図15(A)に、電圧変換回路及びこれを含む昇圧回路の第3の変形例を示す。
12 Third Modification Example of Voltage Conversion Circuit FIG. 15A shows a third modification example of the voltage conversion circuit and the booster circuit including the voltage conversion circuit.
図11(A)の電圧変換回路では、トランジスタTD、TEに対して同じノードNEが接続されている。従ってノードNEの電圧レベルの遷移期間において、トランジスタTD、TEの両方がオンする事態が生じ、貫通電流が発生する。そしてこのような貫通電流が発生すると、蓄積ノードNCに蓄積した電荷がVSS側に放電されてしまい、昇圧効率が悪化する。図15(A)の第3の変形例によれば、このような問題を解消できる。 In the voltage conversion circuit of FIG. 11A, the same node NE is connected to the transistors TD and TE. Therefore, in the transition period of the voltage level of the node NE, a situation occurs in which both the transistors TD and TE are turned on, and a through current is generated. When such a through current is generated, the charge stored in the storage node NC is discharged to the VSS side, and the boosting efficiency is deteriorated. According to the third modification of FIG. 15A, such a problem can be solved.
図15(A)において第1の電圧変換回路40-11は、第1の電圧変換用キャパシタ、第1のプリチャージ回路、第1の電荷転送回路、第1のディスチャージ回路として、各々、キャパシタCC11、トランジスタTC11、トランジスタTD11、トランジスタTF11及びTG11を含む。また第2の電圧変換回路40-12は、第2の電圧変換用キャパシタ、第2のプリチャージ回路、第2の電荷転送回路、第2のディスチャージ回路として、各々、キャパシタCC12、トランジスタTC12、トランジスタTD12、トランジスタTF12及びTG12を含む。 In FIG. 15A, a first voltage conversion circuit 40-11 includes a capacitor CC11 as a first voltage conversion capacitor, a first precharge circuit, a first charge transfer circuit, and a first discharge circuit, respectively. , Transistor TC11, transistor TD11, transistors TF11 and TG11. The second voltage conversion circuit 40-12 includes a capacitor CC12, a transistor TC12, and a transistor as a second voltage conversion capacitor, a second precharge circuit, a second charge transfer circuit, and a second discharge circuit, respectively. Includes TD12, transistors TF12 and TG12.
なお図15(A)では、各電圧変換回路40-11、40-12として、図14(B)の構成を採用した場合について示しているが、図11(A)や図14(A)の構成等を採用してもよい。 FIG. 15A shows the case where the configuration of FIG. 14B is adopted as each of the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12, but FIG. 11A and FIG. A configuration or the like may be adopted.
図15(A)では、図15(B)のB1に示すように電圧変換回路40-11のトランジスタTD11(第1の電荷転送回路)が、電荷蓄積ノードNC11(第1の電荷蓄積ノード)から出力ノードNF11(第1の出力ノード)への電荷転送を行っている期間(第1の電荷転送期間)において、B2に示すように電圧変換回路40-12のトランジスタTG12(第2のディスチャージ回路)が、出力ノードNF12(第2の出力ノード)のディスチャージを行う。即ち電圧変換回路40-11の電荷転送用トランジスタTD11がオンになる期間において、電圧変換回路40-12のディスチャージ用トランジスタTG12がオンになりディスチャージが行われる。 In FIG. 15A, as indicated by B1 in FIG. 15B, the transistor TD11 (first charge transfer circuit) of the voltage conversion circuit 40-11 is changed from the charge storage node NC11 (first charge storage node). In a period (first charge transfer period) in which charge is transferred to the output node NF11 (first output node), as shown by B2, the transistor TG12 (second discharge circuit) of the voltage conversion circuit 40-12 Discharges the output node NF12 (second output node). That is, during the period in which the charge transfer transistor TD11 of the voltage conversion circuit 40-11 is turned on, the discharge transistor TG12 of the voltage conversion circuit 40-12 is turned on and discharge is performed.
また図15(B)のB3に示すように電圧変換回路40-12のトランジスタTD12(第2の電荷転送回路)が、電荷蓄積ノードNC12(第2の電荷蓄積ノード)から出力ノードNF12(第2の出力ノード)への電荷転送を行っている期間(第2の電荷転送期間)において、B4に示すように電圧変換回路40-11のトランジスタTG11(第1のディスチャージ回路)が、出力ノードNF11(第1の出力ノード)のディスチャージを行う。即ち電圧変換回路40-12の電荷転送用トランジスタTD12がオンになる期間において、電圧変換回路40-11のディスチャージ用トランジスタTG11がオンになりディスチャージが行われる。 Further, as indicated by B3 in FIG. 15B, the transistor TD12 (second charge transfer circuit) of the voltage conversion circuit 40-12 is connected to the output node NF12 (second charge storage node) from the charge storage node NC12 (second charge storage node). In the period (second charge transfer period) during which charge is transferred to the output node of the output node), the transistor TG11 (first discharge circuit) of the voltage conversion circuit 40-11 is connected to the output node NF11 (first discharge circuit) as indicated by B4. The first output node) is discharged. That is, during the period in which the charge transfer transistor TD12 of the voltage conversion circuit 40-12 is turned on, the discharge transistor TG11 of the voltage conversion circuit 40-11 is turned on and discharge is performed.
図15(B)のB5、B6に示すように、電圧変換回路40-11、40-12には、クロックCK11(第1のクロック)と、クロックCK11に対してノンオーバラップの関係にあるクロックCK12(第2のクロック)が供給されている。 As shown at B5 and B6 in FIG. 15B, the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 include a clock CK11 (first clock) and a clock that is non-overlapping with respect to the clock CK11. CK12 (second clock) is supplied.
そして電荷転送回路40-11は、電荷蓄積ノードNC11と出力ノードNF11との間に設けられ、クロックCK11がHレベル(第2の電圧レベル)である場合にオンになるP型の電荷転送用のトランジスタTD11を含んでいる。また出力ノードNF11とVSS(第1の電源)との間に設けられ、クロックCK12がHレベルである場合にオンになるN型のディスチャージ用トランジスタTG11を含んでいる。即ちトランジスタTD11のゲートにはクロックCK11の反転信号が入力され、トランジスタTG11のゲートにはクロックCK12の非反転信号が入力される。 The charge transfer circuit 40-11 is provided between the charge storage node NC11 and the output node NF11, and turns on when the clock CK11 is at the H level (second voltage level). A transistor TD11 is included. Also included is an N-type discharge transistor TG11 which is provided between the output node NF11 and VSS (first power supply) and is turned on when the clock CK12 is at the H level. That is, the inverted signal of the clock CK11 is input to the gate of the transistor TD11, and the non-inverted signal of the clock CK12 is input to the gate of the transistor TG11.
また電荷転送回路40-12は、電荷蓄積ノードNC12と出力ノードNF12との間に設けられ、クロックCK12がHレベルである場合にオンになるP型の電荷転送用のトランジスタTD12を含んでいる。また出力ノードNF12とVSSとの間に設けられ、クロックCK11がHレベルである場合にオンになるN型のディスチャージ用トランジスタTG12を含んでいる。即ちトランジスタTD12のゲートにはクロックCK12の反転信号が入力され、トランジスタTG12のゲートにはクロックCK11の非反転信号が入力される。 The charge transfer circuit 40-12 includes a P-type charge transfer transistor TD12 which is provided between the charge storage node NC12 and the output node NF12 and is turned on when the clock CK12 is at the H level. Also included is an N-type discharge transistor TG12 which is provided between the output node NF12 and VSS and is turned on when the clock CK11 is at the H level. That is, an inverted signal of the clock CK12 is input to the gate of the transistor TD12, and a non-inverted signal of the clock CK11 is input to the gate of the transistor TG12.
そしてB5に示すようにクロックCK11がHレベル(第2の電圧レベル)であり、クロックCK12がLレベル(第1の電圧レベル)である場合には、B1に示すように、CK11の反転信号がゲートに入力されるトランジスタTD11(第1の電荷転送回路)がオンになり、電荷蓄積ノードNC11から出力ノードNF11への電荷転送が行われる。またB2に示すように、クロックCK11の非反転信号がゲートに入力されるトランジスタTG12(第2のディスチャージ回路)がオンになり、出力ノードNF12のディスチャージが行われる。 When the clock CK11 is at H level (second voltage level) and the clock CK12 is at L level (first voltage level) as shown at B5, the inverted signal of CK11 is shown at B1. The transistor TD11 (first charge transfer circuit) input to the gate is turned on, and charge transfer from the charge storage node NC11 to the output node NF11 is performed. As indicated by B2, the transistor TG12 (second discharge circuit) to which the non-inverted signal of the clock CK11 is input is turned on, and the output node NF12 is discharged.
一方、B6に示すようにクロックCK12がHレベル(第2の電圧レベル)であり、クロックCK11がLレベル(第1の電圧レベル)である場合には、B3に示すように、CK12の反転信号がゲートに入力されるトランジスタTD12(第2の電荷転送回路)がオンになり、電荷蓄積ノードNC12から出力ノードNF12への電荷転送が行われる。またB4に示すように、クロックCK12の非反転信号がゲートに入力されるトランジスタTG11(第1のディスチャージ回路)がオンになり、出力ノードNF11のディスチャージが行われる。 On the other hand, when the clock CK12 is at the H level (second voltage level) as shown at B6 and the clock CK11 is at the L level (first voltage level), the inverted signal of CK12 is shown at B3. The transistor TD12 (second charge transfer circuit) that is input to the gate is turned on, and charge transfer from the charge storage node NC12 to the output node NF12 is performed. As indicated by B4, the transistor TG11 (first discharge circuit) to which the non-inverted signal of the clock CK12 is input is turned on, and the output node NF11 is discharged.
以上のように第3の変形例によれば、図15(B)のB1、B4に示すように、電圧変換回路40-11の電荷転送用トランジスタTD11がオンになる期間とディスチャージ用トランジスタTG11がオンになる期間とがノンオーバラップになり、これらの期間の間にB7に示すようなオフ期間が必ず存在するようになる。従って、トランジスタTD11、TG11を介した貫通電流により電荷蓄積ノードNC11の蓄積電荷がVSS側に放電されてしまう事態を防止できる。同様に図15(B)のB2、B3に示すように、電荷転送回路40-12の電荷転送用トランジスタTD12がオンになる期間とディスチャージ用トランジスタTG12がオンになる期間とがノンオーバラップになり、これらの期間の間にB8に示すようなオフ期間が必ず存在するようになる。従って、トランジスタTD12、TG12を介した貫通電流により電荷蓄積ノードNC12の蓄積電荷がVSS側に放電されてしまう事態を防止でき、昇圧効率を向上できる。 As described above, according to the third modification, as shown by B1 and B4 in FIG. 15B, the period in which the charge transfer transistor TD11 of the voltage conversion circuit 40-11 is turned on and the discharge transistor TG11 are The on period is non-overlapping, and an off period as shown in B7 always exists between these periods. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the accumulated charge of the charge accumulation node NC11 is discharged to the VSS side due to the through current through the transistors TD11 and TG11. Similarly, as indicated by B2 and B3 in FIG. 15B, the period in which the charge transfer transistor TD12 of the charge transfer circuit 40-12 is turned on and the period in which the discharge transistor TG12 is turned on are non-overlapping. Between these periods, an off period as indicated by B8 always exists. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the accumulated charge of the charge accumulation node NC12 is discharged to the VSS side due to the through current through the transistors TD12 and TG12, and the boosting efficiency can be improved.
特に第3の変形例では、チャージポンプ動作に必要なノンオーバラップのクロックCK11、CK12の存在に着目し、これらのノンオーバラップのクロックCK11、CK12を有効活用して、貫通電流を防止した点に特徴がある。即ち、電圧変換回路40-11、40-12の間でクロックCK11、CK12を相互に利用し、電圧変換回路40-11のトランジスタTD11と電圧変換回路40-12のトランジスタTG12については、クロックCK11によりオン・オフ制御する。また電圧変換回路40-11のトランジスタTG11と電圧変換回路40-12のトランジスタTD12については、クロックCK11とノンオーバラップの関係にあるクロックCK12によりオン・オフ制御する。こうすれば、B5、B6に示すようなクロックCK11、CK12のノンオーバラップの関係を有効活用して、トランジスタTD11、TG11を介した貫通電流と、トランジスタTD12、TG12を介した貫通電流を防止でき、昇圧効率を向上できる。 In particular, the third modification focuses on the existence of non-overlapping clocks CK11 and CK12 necessary for the charge pump operation, and effectively utilizes these non-overlapping clocks CK11 and CK12 to prevent a through current. There is a feature. That is, the clocks CK11 and CK12 are mutually used between the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12, and the transistor TD11 of the voltage conversion circuit 40-11 and the transistor TG12 of the voltage conversion circuit 40-12 are driven by the clock CK11. ON / OFF control. The transistor TG11 of the voltage conversion circuit 40-11 and the transistor TD12 of the voltage conversion circuit 40-12 are controlled to be turned on / off by the clock CK12 having a non-overlapping relationship with the clock CK11. In this way, the non-overlap relationship between the clocks CK11 and CK12 as shown in B5 and B6 can be effectively used to prevent the through current through the transistors TD11 and TG11 and the through current through the transistors TD12 and TG12. Boosting efficiency can be improved.
13.昇圧回路のレイアウト例
図16に本実施形態の昇圧回路のレイアウト例(回路パターンの配置例)を示す。図16においてチャージポンプユニット20-1〜20-N(第1〜第Nのチャージポンプユニット)はD1方向(第1の方向)に沿って配置(レイアウト)される。そして例えばチャージポンプユニット20-1(各チャージポンプユニット)では、チャージポンプ用のキャパシタCA11、CA12(第1、第2のキャパシタ)が、D1方向に沿って配置される。即ちキャパシタCA11のD1方向側に隣接してキャパシタCA12が配置される。また、D1方向に直交する方向をD2方向(第2の方向)とした場合に、キャパシタCA11と電圧変換回路40-11がD2方向に沿って配置され、キャパシタCA12と電圧変換回路40-12がD2方向に沿って配置される。他のチャージポンプユニット20-2〜20-Nも同様である。
13. FIG. 16 shows a layout example (circuit pattern arrangement example) of the booster circuit of this embodiment. In FIG. 16, the charge pump units 20-1 to 20-N (first to Nth charge pump units) are arranged (laid out) along the direction D1 (first direction). For example, in the charge pump unit 20-1 (each charge pump unit), charge pump capacitors CA11 and CA12 (first and second capacitors) are arranged along the direction D1. That is, the capacitor CA12 is disposed adjacent to the capacitor CA11 on the D1 direction side. When the direction orthogonal to the D1 direction is the D2 direction (second direction), the capacitor CA11 and the voltage conversion circuit 40-11 are arranged along the D2 direction, and the capacitor CA12 and the voltage conversion circuit 40-12 are Arranged along the direction D2. The same applies to the other charge pump units 20-2 to 20-N.
また図16では、キャパシタCA11(第1のキャパシタ)とキャパシタCC11(第1の電圧変換用キャパシタ)の間に、電圧変換回路40-11のキャパシタCC11以外の回路(例えば図15(A)のトランジスタTC11、TD11、TF11、TG11)が配置される。またキャパシタCA12(第2のキャパシタ)とキャパシタCC12(第2の電圧変換用キャパシタ)との間に、電圧変換回路40-12のキャパシタCC12以外の回路(例えば図15(A)のトランジスタTC12、TD12、TF12、TG12)が配置される。他のチャージポンプユニット20-2〜20-Nも同様である。 In FIG. 16, a circuit other than the capacitor CC11 of the voltage conversion circuit 40-11 (for example, the transistor of FIG. 15A) is provided between the capacitor CA11 (first capacitor) and the capacitor CC11 (first voltage conversion capacitor). TC11, TD11, TF11, TG11) are arranged. Further, a circuit other than the capacitor CC12 of the voltage conversion circuit 40-12 (for example, the transistors TC12 and TD12 in FIG. 15A) is provided between the capacitor CA12 (second capacitor) and the capacitor CC12 (second voltage conversion capacitor). , TF12, TG12) are arranged. The same applies to the other charge pump units 20-2 to 20-N.
ここで、キャパシタCA11、CA12は高耐圧キャパシタにより形成される。同様に電荷転送回路30-1は高耐圧トランジスタにより形成される。一方、電圧変換用キャパシタCC11、CC12は、高耐圧キャパシタよりも耐圧が低い低耐圧キャパシタにより形成される。同様に、電圧変換回路40-11、40-12のCC11、CC12以外の回路は、高耐圧トランジスタよりも耐圧が低い低耐圧トランジスタにより形成される。他のチャージポンプユニット20-2〜20-Nも同様である。 Here, the capacitors CA11 and CA12 are formed of high voltage capacitors. Similarly, the charge transfer circuit 30-1 is formed by a high voltage transistor. On the other hand, the voltage conversion capacitors CC11 and CC12 are formed of a low breakdown voltage capacitor having a breakdown voltage lower than that of the high breakdown voltage capacitor. Similarly, circuits other than CC11 and CC12 of the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 are formed by low breakdown voltage transistors having a breakdown voltage lower than that of the high breakdown voltage transistors. The same applies to the other charge pump units 20-2 to 20-N.
また図16では、チャージポンプ用のクロックを生成して供給するクロック供給回路50が配置されている。そして例えばチャージポンプユニット20-1では、キャパシタCA11、CA12とクロック供給回路50との間に、電圧変換回路40-11、40-12が配置される。そしてクロック供給回路50と電圧変換回路40-11、40-12との間には、配線領域が設けられる。そしてこの配線領域には、クロック供給回路50が供給するクロック(CK11〜CKN2)の信号線を含む信号線が配線される。他のチャージポンプユニット20-2〜20-Nも同様である。
In FIG. 16, a
図16のレイアウトによれば、キャパシタCA11、CA12がD1方向に沿って配置される。そしてD2方向の反対方向をD4方向(第4の方向)とした場合に、キャパシタCA11のD4方向側に電圧変換回路40-11が配置され、キャパシタCA12のD4方向側に電圧変換回路40-12が配置される。このようにすれば、キャパシタCA11、CA12のD4方向側のスペースを有効活用して、電圧変換回路40-11、40-12を配置できるため、電圧変換回路40-11、40-12を隙間無く配置することができ、レイアウト効率を向上できる。 According to the layout of FIG. 16, capacitors CA11 and CA12 are arranged along the direction D1. When the direction opposite to the D2 direction is the D4 direction (fourth direction), the voltage conversion circuit 40-11 is disposed on the D4 direction side of the capacitor CA11, and the voltage conversion circuit 40-12 is disposed on the D4 direction side of the capacitor CA12. Is placed. In this way, the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 can be arranged by effectively utilizing the space on the D4 direction side of the capacitors CA11 and CA12. The layout efficiency can be improved.
また図16のレイアウトによれば、キャパシタCA11、CA12などの高耐圧素子(高耐圧キャパシタ、高耐圧トランジスタ)については、高耐圧領域にまとめて配置し、キャパシタCC11、CC12などの低耐圧素子(低耐圧キャパシタ、低耐圧トランジスタ)については、低耐圧領域にまとめて配置できる。そして図16の高耐圧領域と低耐圧領域の間の距離関係だけを考慮して配置すれば済むようになる。従って、高耐圧素子と低耐圧素子を混在させて配置する手法に比べて、レイアウト効率を向上でき、昇圧回路のレイアウトの小面積化を図れる。 Further, according to the layout of FIG. 16, high breakdown voltage elements (high breakdown voltage capacitors, high breakdown voltage transistors) such as capacitors CA11 and CA12 are arranged together in a high breakdown voltage region, and low breakdown voltage elements such as capacitors CC11 and CC12 (low With regard to the breakdown voltage capacitor and the low breakdown voltage transistor, they can be arranged together in the low breakdown voltage region. Then, only the distance relationship between the high withstand voltage region and the low withstand voltage region in FIG. Therefore, the layout efficiency can be improved and the layout area of the booster circuit can be reduced as compared with the method in which the high breakdown voltage element and the low breakdown voltage element are mixedly arranged.
また図16では、キャパシタCA11、CA12とキャパシタCC11、CC12との間に、電圧変換回路40-11、40-12のCC11、CC12以外の回路が配置される。従って、信号の流れに沿った効率的なレイアウトが可能になる。即ち図15(A)において、キャパシタCC11、CC12の下側電極には、クロックCK11、CK12に対応する信号が入力される。そしてキャパシタCC11、CC12の上側電極には、トランジスタTC11、TD11、TC12、TD12等が接続される。従って図16のレイアウトによれば、図15(A)の回路の信号の流れに沿った信号線の配線が可能になる。従って、ノードNC11、NF11、NC12、NF12の配線長を短くして、ショートパスで接続することが可能になり、これらのノードの寄生容量を小さくできる。これにより、これらの寄生容量が昇圧動作に及ぼす悪影響を最小限に抑えることができる。 In FIG. 16, circuits other than CC11 and CC12 of the voltage conversion circuits 40-11 and 40-12 are arranged between the capacitors CA11 and CA12 and the capacitors CC11 and CC12. Therefore, an efficient layout along the signal flow becomes possible. That is, in FIG. 15A, signals corresponding to the clocks CK11 and CK12 are input to the lower electrodes of the capacitors CC11 and CC12. Transistors TC11, TD11, TC12, TD12, etc. are connected to the upper electrodes of the capacitors CC11, CC12. Therefore, according to the layout of FIG. 16, signal lines can be routed along the signal flow of the circuit of FIG. Therefore, it is possible to shorten the wiring length of the nodes NC11, NF11, NC12, and NF12 and connect them by a short path, and the parasitic capacitance of these nodes can be reduced. Thereby, the adverse effect of these parasitic capacitances on the boosting operation can be minimized.
また図16では、クロック供給回路50と電圧変換回路40-11、40-12の間に配線領域が設けられる。従って、クロック供給回路50と、電圧変換回路40-11、40-12やキャパシタCA11、CA12との間の距離を、少なくともこの配線領域のD2方向での幅の分だけ余計に離すことができる。これにより、クロック供給回路50で発生するクロックノイズ等が、電圧変換回路40-11、40-12やキャパシタCA11、CA12での電荷の蓄積ノードに悪影響を及ぼす事態を防止でき、昇圧効率の劣化を防止できる。
In FIG. 16, a wiring region is provided between the
なお図16では、D1方向の反対方向をD3方向(第3の方向)とした場合に、キャパシタCA11のD2方向側であり、且つ、キャパシタCA12のD3方向側に、電荷転送回路30-1が配置されており、これにより更にレイアウト効率を向上できる。 In FIG. 16, when the direction opposite to the D1 direction is the D3 direction (third direction), the charge transfer circuit 30-1 is on the D2 direction side of the capacitor CA11 and on the D3 direction side of the capacitor CA12. Thus, layout efficiency can be further improved.
即ち図15(A)において、CA11はトランジスタTA1のゲートを制御するためのキャパシタであるため、メインのキャパシタCA12に比べてその容量値が小さい。このため図16に示すように、キャパシタCA11のレイアウト面積はメインのキャパシタCA12に比べて小さい。そこで図16では、キャパシタCA11のD2方向側のスペースを有効活用して、電荷転送回路30-1を配置している。こうすることで、キャパシタCA11、CA12,電荷転送回路30-1を、空きスペースが生じないように効率良くレイアウトすることができ、レイアウト効率を向上できる。 That is, in FIG. 15A, since CA11 is a capacitor for controlling the gate of the transistor TA1, its capacitance value is smaller than that of the main capacitor CA12. For this reason, as shown in FIG. 16, the layout area of the capacitor CA11 is smaller than that of the main capacitor CA12. Therefore, in FIG. 16, the charge transfer circuit 30-1 is arranged by effectively utilizing the space on the D2 direction side of the capacitor CA11. In this way, the capacitors CA11 and CA12 and the charge transfer circuit 30-1 can be efficiently laid out so that no empty space is generated, and the layout efficiency can be improved.
また図15(A)において、キャパシタCC11は、容量値が小さいキャパシタCA11に対応して設けられ、キャパシタCC12は、容量値が大きいメインのキャパシタCA12に対応して設けられる。このため、キャパシタCC11はキャパシタCC12に比べてその容量値を小さくでき、キャパシタCC11のレイアウト面積はキャパシタCC12に比べて小さくなっている。 In FIG. 15A, the capacitor CC11 is provided corresponding to the capacitor CA11 having a small capacitance value, and the capacitor CC12 is provided corresponding to the main capacitor CA12 having a large capacitance value. For this reason, the capacitance value of the capacitor CC11 can be smaller than that of the capacitor CC12, and the layout area of the capacitor CC11 is smaller than that of the capacitor CC12.
そこで図16では、キャパシタCA11、CA12のD2方向での幅に合うように、キャパシタCC11、CC12を配置している。そして、キャパシタCA11、CA12、CA21、CA22・・・CAN1、CAN2のD1方向での配置ピッチを、キャパシタCC11、CC12、CC21、CC22・・・CCN1、CCN2のD1方向での配置ピッチに一致させている。こうすることで、無駄の無いレイアウトが可能になり、昇圧回路の小規模化を図れる。 Therefore, in FIG. 16, the capacitors CC11 and CC12 are arranged so as to match the width of the capacitors CA11 and CA12 in the D2 direction. Then, the arrangement pitch of capacitors CA11, CA12, CA21, CA22... CAN1, CAN2 in the D1 direction is made to coincide with the arrangement pitch of capacitors CC11, CC12, CC21, CC22... CCN1, CCN2 in the D1 direction. Yes. By doing so, a layout without waste is possible, and the booster circuit can be reduced in size.
また図16では、チャージポンプユニット20-NのD1方向側に平滑回路やリミッタ回路60が配置される。そしてリミッタ回路60のD4方向側にリミット動作検出回路70が配置される。この場合、リミッタ回路60のダイオード素子DIは大きなサイズに設定され、そのレイアウト面積が大きい。またP型のトランジスタTJ1も、大きなサイズに設定され、そのレイアウト面積が大きい。
In FIG. 16, a smoothing circuit and a
なお図17(A)、図17(B)に低耐圧トランジスタ、高耐圧トランジスタの一例を示し、図17(C)、図17(D)に低耐圧キャパシタ、高耐圧キャパシタの一例を示す。 17A and 17B show an example of a low breakdown voltage transistor and a high breakdown voltage transistor, and FIGS. 17C and 17D show an example of a low breakdown voltage capacitor and a high breakdown voltage capacitor.
図17(A)では、P型基板PSUBにP型ウェルPWELが形成される。そして、このPWELに、N+不純物層(拡散領域)のソース及びドレインと、ゲート酸化膜及びゲートとにより構成されるN型の低耐圧トランジスタが形成される。なおP型の低耐圧トランジスタは、例えばN型ウェルを形成し、そのN型ウェルに形成されたP+不純物層、ゲート酸化膜、ゲートにより構成できる。 In FIG. 17A, a P-type well PWEL is formed on a P-type substrate PSUB. Then, an N-type low breakdown voltage transistor composed of the source and drain of an N + impurity layer (diffusion region), a gate oxide film, and a gate is formed in this PWEL. Note that the P-type low breakdown voltage transistor can be configured by, for example, forming an N-type well and forming a P + impurity layer, a gate oxide film, and a gate formed in the N-type well.
一方、図17(B)では、P型基板PSUBにはP型ウェルPWELは形成されない。そしてPSUBに直接に、N+不純物層のソース及びドレインと、ゲート酸化膜及びゲートとにより構成されるN型の高耐圧トランジスタが形成される。即ち図17(A)では、PWELは不純物濃度が高いため、PN接合の耐圧が低くなり、低耐圧トランジスタが形成される。一方、図17(B)では、PSUBは不純物濃度が低いため、PN接合の耐圧を高くでき、高耐圧トランジスタを形成できる。 On the other hand, in FIG. 17B, the P-type well PWEL is not formed in the P-type substrate PSUB. Then, an N-type high breakdown voltage transistor including a source and drain of an N + impurity layer, a gate oxide film, and a gate is formed directly on the PSUB. That is, in FIG. 17A, since PWEL has a high impurity concentration, the breakdown voltage of the PN junction is lowered, and a low breakdown voltage transistor is formed. On the other hand, in FIG. 17B, since PSUB has a low impurity concentration, the breakdown voltage of the PN junction can be increased and a high breakdown voltage transistor can be formed.
そして図15(A)のトランジスタTC11、TD11、TF11、TG11、TC12、TD12、TF12、TG12は、図示しないP型の低耐圧トランジスタや図17(A)のN型の低耐圧トランジスタにより形成できる。一方、トランジスタTA1、TB1は、図17(B)の高耐圧トランジスタにより形成できる。 The transistors TC11, TD11, TF11, TG11, TC12, TD12, TF12, and TG12 in FIG. 15A can be formed by a P-type low withstand voltage transistor (not shown) or an N-type low withstand voltage transistor in FIG. On the other hand, the transistors TA1 and TB1 can be formed by the high voltage transistor shown in FIG.
また図17(C)では、P型基板PSUBにP型ウェルPWELが形成される。そして、このPWELに、下側電極(クロックCKの入力側)となるN+不純物層と、上側電極(クロックCK’の出力側)となるトランジスタのゲートとにより構成される低耐圧キャパシタが形成される。即ちトランジスタのゲート容量を利用してキャパシタが形成される。なおゲート及びゲート酸化膜の下方には、少ないレイアウト面積で容量値を大きくするために、N+のクロスアンダ不純物層が設けられている。 In FIG. 17C, a P-type well PWEL is formed on a P-type substrate PSUB. In addition, a low breakdown voltage capacitor including an N + impurity layer serving as a lower electrode (clock CK input side) and a gate of a transistor serving as an upper electrode (clock CK ′ output side) is formed on the PWEL. . That is, a capacitor is formed using the gate capacitance of the transistor. An N + cross under impurity layer is provided below the gate and the gate oxide film in order to increase the capacitance value with a small layout area.
一方、図17(D)では、P型基板PSUBに直接に、下側電極となるN+不純物層と、上側電極となるトランジスタのゲートとにより構成される高耐圧キャパシタが形成される。即ち図17(C)では、PWELは不純物濃度が高いため、PN接合の耐圧が低くなり、低耐圧キャパシタが形成される。一方、図17(D)では、PSUBは不純物濃度が低いため、PN接合の耐圧を高くでき、高耐圧キャパシタを形成できる。なおゲート及びゲート酸化膜の下方には、N+のクロスアンダ不純物層が設けられている。 On the other hand, in FIG. 17D, a high breakdown voltage capacitor including an N + impurity layer serving as a lower electrode and a gate of a transistor serving as an upper electrode is formed directly on a P-type substrate PSUB. That is, in FIG. 17C, since PWEL has a high impurity concentration, the breakdown voltage of the PN junction is lowered, and a low breakdown voltage capacitor is formed. On the other hand, in FIG. 17D, since PSUB has a low impurity concentration, the breakdown voltage of the PN junction can be increased and a high breakdown voltage capacitor can be formed. An N + cross under impurity layer is provided below the gate and the gate oxide film.
そして図15(A)の電圧変換用キャパシタCC11、CC12は、図17(C)の低耐圧キャパシタにより形成できる。一方、チャージポンプ用キャパシタCA11、CA12は、図17(D)の高耐圧キャパシタにより形成できる。 The voltage conversion capacitors CC11 and CC12 in FIG. 15A can be formed by the low voltage capacitor in FIG. On the other hand, the charge pump capacitors CA11 and CA12 can be formed by the high voltage capacitors shown in FIG.
14.不揮発性メモリ装置
図18に本実施形態の昇圧回路540を含む不揮発性メモリ装置の構成例を示す。なお不揮発性メモリ装置の構成は図18に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
14 Nonvolatile Memory Device FIG. 18 shows a configuration example of a nonvolatile memory device including the
メモリセルアレイ500(EEPROM)には、複数の不揮発性メモリセルが例えばマトリクス状に配列される。アドレスデコーダ510は、メモリセルアレイ500のワードライン選択等を行うためのアドレスのデコード処理を行う。入出力部520は、メモリセルアレイ500の不揮発性メモリセルに記憶されたデータを読み出して出力したり、不揮発性メモリセルに記憶すべきデータを入力するための回路である。
In the memory cell array 500 (EEPROM), a plurality of nonvolatile memory cells are arranged in a matrix, for example. The
アクセス制御回路530は、メモリセルアレイ500のアクセス制御を行うための回路である。即ちメモリセルアレイ500の不揮発性メモリセルのデータの書き込み、読み出し、消去の少なくとも1つを行う。そして昇圧回路540は、このアクセス制御の際に必要な昇圧電圧VPPを生成する。即ちアクセス制御回路530は、昇圧回路540により生成された昇圧電圧VPPを用いて、不揮発性メモリセルへのデータの書き込み等の制御を行うことになる。
The
なお図18の不揮発性メモリ装置は種々の電子機器に内蔵することができる。例えばパーソナルコンピュータ、携帯型情報端末、携帯電話機、プリンタ、スキャナ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カーナビゲーションシステム等の電子機器に内蔵できる。或いは、インク残量のモニタが可能なインクカートリッジなどの電子機器に、本実施形態の不揮発性メモリ装置を内蔵してもよい。この場合には、プリンタの電源が切られた時に、電源装置の容量に蓄えられた電荷に基づいて、不揮発性メモリ装置が不揮発性メモリセルへのインク残量データの書き込み動作を行う。このため不揮発性メモリ装置は、低消費電力であることが望まれ、消費電力が低い本実施形態の昇圧回路を含む不揮発性メモリ装置は、このようなインクカートリッジなどの電子機器に最適なメモリ装置になる。 Note that the nonvolatile memory device in FIG. 18 can be incorporated in various electronic devices. For example, it can be incorporated in an electronic device such as a personal computer, a portable information terminal, a mobile phone, a printer, a scanner, a digital camera, a video camera, or a car navigation system. Alternatively, the nonvolatile memory device of this embodiment may be built in an electronic device such as an ink cartridge that can monitor the remaining amount of ink. In this case, when the printer is turned off, the non-volatile memory device performs the operation of writing the remaining ink amount data into the non-volatile memory cell based on the electric charge stored in the capacity of the power supply device. For this reason, the nonvolatile memory device is desired to have low power consumption, and the nonvolatile memory device including the booster circuit according to the present embodiment having low power consumption is the optimum memory device for such an electronic device as an ink cartridge. become.
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語(第1の電圧レベル、第2の電圧レベル、第1の電源、第2の電源等)と共に記載された用語(Lレベル、Hレベル、VSS、VDD等)は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また昇圧回路、電圧変換回路、不揮発性メモリ装置の構成や、チャージポンプの駆動波形も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, in the specification or the drawings, terms (L level) described at least once together with different terms (first voltage level, second voltage level, first power source, second power source, etc.) having a broader meaning or the same meaning. , H level, VSS, VDD, etc.) can be replaced by the different terms anywhere in the specification or drawings. Further, the configuration of the booster circuit, the voltage conversion circuit, the nonvolatile memory device, and the drive waveform of the charge pump are not limited to those described in this embodiment, and various modifications can be made.
10 チャージポンプ回路、12 昇圧回路ブロック、
20-1〜20-N チャージポンプユニット、30-1〜30-N 電荷転送回路、
40、40-11〜40-N2 電圧変換回路、
CA11〜CAN2 チャージポンプ用キャパシタ、
CC、CC11〜CC22 電圧変換用キャパシタ、
CK11〜CKN2、RCK1〜RCKJ クロック、42 プリチャージ回路、
44 電荷転送回路、46 ディスチャージ回路、50 クロック供給回路、
52 デコーダ、54 リングオシレータ、60 リミッタ回路、
62 リミットレベル調整回路、70 リミット動作検出回路、
72 検出回路、73 負荷回路、74 出力回路、80 テスト回路、
82 テストデコーダ、84 トランスファ回路、
500 メモリセルアレイ、510 アドレスデコーダ、520 入出力部、
530 アクセス制御回路、540 昇圧回路
10 charge pump circuit, 12 booster circuit block,
20-1 to 20-N charge pump unit, 30-1 to 30-N charge transfer circuit,
40, 40-11 to 40-N2 voltage conversion circuit,
CA11 to CAN2 charge pump capacitors,
CC, CC11 to CC22 capacitor for voltage conversion,
CK11 to CKN2, RCK1 to RCKJ clock, 42 precharge circuit,
44 charge transfer circuit, 46 discharge circuit, 50 clock supply circuit,
52 decoder, 54 ring oscillator, 60 limiter circuit,
62 limit level adjustment circuit, 70 limit action detection circuit,
72 detection circuit, 73 load circuit, 74 output circuit, 80 test circuit,
82 test decoder, 84 transfer circuit,
500 memory cell array, 510 address decoder, 520 input / output unit,
530 access control circuit, 540 booster circuit
Claims (17)
前記昇圧回路ブロックの出力ノードの昇圧電圧と第1の電源ノードの電圧との電圧差を、リミット電圧にリミットするためのリミッタ回路と、
通常動作モードでは、前記第1の電源ノードを第1の電圧レベルに設定し、テストモードでは、前記第1の電源ノードを前記第1の電圧レベルよりも高い第2の電圧レベルに設定するテスト回路とを含むことを特徴とする昇圧回路。 A booster circuit block for generating a boosted voltage;
A limiter circuit for limiting the voltage difference between the boosted voltage at the output node of the booster circuit block and the voltage at the first power supply node to a limit voltage;
In the normal operation mode, the first power supply node is set to a first voltage level, and in the test mode, the first power supply node is set to a second voltage level higher than the first voltage level. A booster circuit comprising: a circuit;
前記テスト回路は、
テスト指示信号が入力されるバッファ回路を含み、
前記バッファ回路は、
前記テスト指示信号を受けて、テストモードにおいて前記テスト指示信号がアクティブになった場合に、前記第2の電圧レベルの電圧設定信号を前記第1の電源ノードに出力することを特徴とする昇圧回路。 In claim 1,
The test circuit includes:
Including a buffer circuit to which a test instruction signal is input;
The buffer circuit is
A booster circuit that receives the test instruction signal and outputs a voltage setting signal of the second voltage level to the first power supply node when the test instruction signal becomes active in a test mode. .
前記テスト回路は、
テスト入力端子と前記第1の電源ノードとの間に設けられ、テストモードにおいてトランスファ状態になるトランスファ回路を含み、
前記トランスファ回路は、
テストモードにおいて、前記テスト入力端子に入力された前記第2の電圧レベルの電圧設定信号を前記第1の電源ノードに出力して、前記第1の電源ノードを前記第2の電圧レベルに設定することを特徴とする昇圧回路。 In claim 1,
The test circuit includes:
A transfer circuit which is provided between a test input terminal and the first power supply node and enters a transfer state in a test mode;
The transfer circuit is
In the test mode, the voltage setting signal of the second voltage level input to the test input terminal is output to the first power supply node, and the first power supply node is set to the second voltage level. A booster circuit characterized by that.
前記テスト回路は、
通常動作モードにおいて、前記第1の電源ノードを前記第1の電圧レベルに設定する電圧設定回路を含むことを特徴とする昇圧回路。 In claim 3,
The test circuit includes:
A booster circuit comprising: a voltage setting circuit for setting the first power supply node to the first voltage level in a normal operation mode.
前記リミッタ回路は、
前記昇圧回路ブロックの前記出力ノードと検出ノードとの間に設けられるリミット電圧設定用のダイオード素子と、
前記検出ノードと前記第1の電源ノードとの間に設けられ、リミット電圧のレベルを調整するためのリミットレベル調整回路とを含むことを特徴とする昇圧回路。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The limiter circuit is
A diode element for setting a limit voltage provided between the output node and the detection node of the booster circuit block;
A booster circuit, comprising: a limit level adjustment circuit provided between the detection node and the first power supply node for adjusting a level of a limit voltage.
前記リミットレベル調整回路は、
そのゲートに第1の電源が入力され、そのドレインが前記第1の電源ノードに接続されるP型の第1のリミットレベル調整用トランジスタを含むことを特徴とする昇圧回路。 In claim 5,
The limit level adjustment circuit includes:
A booster circuit comprising: a P-type first limit level adjusting transistor whose gate is supplied with a first power supply and whose drain is connected to the first power supply node.
前記リミットレベル調整回路は、
前記検出ノードと前記第1のリミットレベル調整用トランジスタの間に設けられ、そのドレイン及びゲートが接続される少なくとも1つのN型の第2のリミットレベル調整用トランジスタを含むことを特徴とする昇圧回路。 In claim 6,
The limit level adjustment circuit includes:
A booster circuit comprising at least one N-type second limit level adjusting transistor provided between the detection node and the first limit level adjusting transistor, the drain and gate of which are connected. .
チャージポンプ用のクロックを生成し、前記昇圧回路ブロックであるチャージポンプ回路に供給するクロック供給回路と、
前記リミッタ回路のリミット動作を検出するリミット動作検出回路を含み、
前記リミット動作検出回路は、
前記リミッタ回路のリミット動作を検出した場合に、前記クロック供給回路のクロック生成を停止するための停止信号をアクティブにして、前記クロック供給回路に出力することを特徴とする昇圧回路。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
A clock supply circuit for generating a charge pump clock and supplying the charge pump circuit which is the booster circuit block;
Including a limit operation detection circuit for detecting a limit operation of the limiter circuit;
The limit operation detection circuit is
A booster circuit, wherein when a limit operation of the limiter circuit is detected, a stop signal for stopping clock generation of the clock supply circuit is activated and output to the clock supply circuit.
前記リミット動作検出回路は、
テストモードにおいて、前記テスト回路が前記第1の電源ノードを前記第2の電圧レベルに設定した場合に、前記停止信号を非アクティブにすることを特徴とする昇圧回路。 In claim 8,
The limit operation detection circuit is
In the test mode, when the test circuit sets the first power supply node to the second voltage level, the stop signal is deactivated.
前記リミット動作検出回路は、
前記リミッタ回路の検出ノードに接続される検出回路と、
前記検出回路の第1の出力ノードに接続され、第2の出力ノードに前記停止信号を出力する出力回路を含み、
前記検出回路は、
第2の電源と前記第1の出力ノードとの間に設けられる負荷回路と、
そのドレインに前記第1の出力ノードが接続され、そのゲートに前記リミッタ回路の前記検出ノードが接続されるN型の検出用トランジスタを含むことを特徴とする昇圧回路。 In claim 8 or 9,
The limit operation detection circuit is
A detection circuit connected to a detection node of the limiter circuit;
An output circuit connected to the first output node of the detection circuit and outputting the stop signal to a second output node;
The detection circuit includes:
A load circuit provided between a second power source and the first output node;
A booster circuit comprising: an N-type detection transistor having a drain connected to the first output node and a gate connected to the detection node of the limiter circuit.
前記テスト回路は、
テストモードにおいて、前記第1の電源ノードを前記第2の電圧レベルに設定した場合に、前記検出用トランジスタのソースを前記第2の電圧レベルに設定することを特徴とする昇圧回路。 In claim 10,
The test circuit includes:
In the test mode, when the first power supply node is set to the second voltage level, the source of the detection transistor is set to the second voltage level.
前記出力回路は、
前記リミッタ回路のリミット動作が検出された場合には、前記停止信号をアクティブにし、前記リミッタ回路のリミット動作が検出されず、且つ、前記昇圧電圧が供給される不揮発性メモリ装置への書き込み信号がアクティブである場合に、前記停止信号を非アクティブにすることを特徴とする昇圧回路。 In claim 10 or 11,
The output circuit is
When the limit operation of the limiter circuit is detected, the stop signal is activated, the limit operation of the limiter circuit is not detected, and the write signal to the nonvolatile memory device to which the boosted voltage is supplied is A booster circuit characterized in that, when active, the stop signal is deactivated.
前記昇圧回路ブロックであるチャージポンプ回路は、
直列接続された第1〜第N(Nは2以上の整数)のチャージポンプユニットを含み、
前記第1〜第Nのチャージポンプユニットの各チャージポンプユニットは、
チャージポンプ用のキャパシタ間の電荷転送を行うための電荷転送回路と、
その一端が前記電荷転送回路に接続されるチャージポンプ用の第1のキャパシタと、
その一端が前記電荷転送回路に接続されるチャージポンプ用の第2のキャパシタと、
第1のクロックが供給される第1のクロック供給ノードと前記第1のキャパシタの他端との間に設けられ、前記第1のクロックの電圧を昇圧することで得られる第1の変換クロックを、前記第1のキャパシタの他端に出力する第1の電圧変換回路と、
第2のクロックが供給される第2のクロック供給ノードと前記第2のキャパシタの他端との間に設けられ、前記第2のクロックの電圧を昇圧することで得られる第2の変換クロックを、前記第2のキャパシタの他端に出力する第2の電圧変換回路とを含むことを特徴とする昇圧回路。 In any one of Claims 1 to 12,
The charge pump circuit, which is the booster circuit block,
Including first to Nth (N is an integer of 2 or more) charge pump units connected in series;
Each charge pump unit of the first to Nth charge pump units is:
A charge transfer circuit for transferring charge between capacitors for a charge pump;
A first capacitor for a charge pump, one end of which is connected to the charge transfer circuit;
A second capacitor for a charge pump, one end of which is connected to the charge transfer circuit;
A first conversion clock is provided between a first clock supply node to which a first clock is supplied and the other end of the first capacitor, and is obtained by boosting the voltage of the first clock. A first voltage conversion circuit that outputs to the other end of the first capacitor;
A second conversion clock is provided between a second clock supply node to which a second clock is supplied and the other end of the second capacitor, and is obtained by boosting the voltage of the second clock. And a second voltage conversion circuit that outputs to the other end of the second capacitor.
前記第1の電圧変換回路は、
第1の電荷蓄積ノードと、クロックに基づき電圧レベルが変化する第1の電圧変化ノードとの間に設けられる第1の電圧変換用キャパシタと、
第2の電源と前記第1の電荷蓄積ノードとの間に設けられ、前記第1の電荷蓄積ノードのプリチャージを行う第1のプリチャージ回路と、
前記第1の電荷蓄積ノードと第1の出力ノードとの間に設けられ、第1の電荷転送期間において、前記第1の電荷蓄積ノードに蓄積された電荷を前記第1の出力ノードに転送する第1の電荷転送回路と、
前記第1の出力ノードと第1の電源との間に設けられ、第1のディスチャージ期間において、前記第1の出力ノードのディスチャージを行う第1のディスチャージ回路とを含み、
前記第2の電圧変換回路は、
第2の電荷蓄積ノードと、クロックに基づいて電圧レベルが変化する第2の電圧変化ノードとの間に設けられる第2の電圧変換用キャパシタと、
第2の電源と前記第2の電荷蓄積ノードとの間に設けられ、前記第2の電荷蓄積ノードのプリチャージを行う第2のプリチャージ回路と、
前記第2の電荷蓄積ノードと第2の出力ノードとの間に設けられ、第2の電荷転送期間において、前記第2の電荷蓄積ノードに蓄積された電荷を前記第2の出力ノードに転送する第2の電荷転送回路と、
前記第2の出力ノードと第1の電源との間に設けられ、第2のディスチャージ期間において、前記第2の出力ノードのディスチャージを行う第2のディスチャージ回路とを含むことを特徴とする昇圧回路。 In claim 13,
The first voltage conversion circuit includes:
A first voltage conversion capacitor provided between the first charge storage node and a first voltage change node whose voltage level changes based on a clock;
A first precharge circuit provided between a second power supply and the first charge storage node and precharging the first charge storage node;
Provided between the first charge accumulation node and the first output node, and transfers charges accumulated in the first charge accumulation node to the first output node in a first charge transfer period. A first charge transfer circuit;
A first discharge circuit that is provided between the first output node and a first power supply and discharges the first output node in a first discharge period;
The second voltage conversion circuit includes:
A second voltage conversion capacitor provided between the second charge storage node and a second voltage change node whose voltage level changes based on a clock;
A second precharge circuit provided between a second power supply and the second charge storage node and precharging the second charge storage node;
Provided between the second charge storage node and the second output node, and transfers the charge stored in the second charge storage node to the second output node in the second charge transfer period. A second charge transfer circuit;
And a second discharge circuit that is provided between the second output node and the first power source and discharges the second output node in a second discharge period. .
前記第1の電圧変換回路の前記第1の電荷転送回路が、前記第1の電荷蓄積ノードから前記第1の出力ノードへの電荷転送を行っている期間において、前記第2の電圧変換回路の前記第2のディスチャージ回路が、前記第2の出力ノードのディスチャージを行い、
前記第2の電圧変換回路の前記第2の電荷転送回路が、前記第2の電荷蓄積ノードから前記第2の出力ノードへの電荷転送を行っている期間において、前記第1の電圧変換回路の前記第1のディスチャージ回路が、前記第1の出力ノードのディスチャージを行うことを特徴とする昇圧回路。 In claim 14,
In the period in which the first charge transfer circuit of the first voltage conversion circuit performs charge transfer from the first charge accumulation node to the first output node, the second voltage conversion circuit The second discharge circuit discharges the second output node;
In the period in which the second charge transfer circuit of the second voltage conversion circuit performs charge transfer from the second charge accumulation node to the second output node, the first voltage conversion circuit The booster circuit, wherein the first discharge circuit discharges the first output node.
前記第1、第2の電圧変換回路には、前記第1のクロックと、前記第1のクロックに対してノンオーバラップの関係にある前記第2のクロックが供給され、
前記第1のクロックが第2の電圧レベルであり前記第2のクロックが第1の電圧レベルである場合には、前記第1の電荷転送回路が、前記第1の電荷蓄積ノードから前記第1の出力ノードへの電荷転送を行い、前記第2のディスチャージ回路が、前記第2の出力ノードのディスチャージを行い、
前記第1のクロックが第1の電圧レベルであり前記第2のクロックが第2の電圧レベルである場合には、前記第2の電荷転送回路が、前記第2の電荷蓄積ノードから前記第2の出力ノードへの電荷転送を行い、前記第1のディスチャージ回路が、前記第1の出力ノードのディスチャージを行うことを特徴とする昇圧回路。 In claim 15,
The first and second voltage conversion circuits are supplied with the first clock and the second clock in a non-overlapping relationship with the first clock,
When the first clock is at a second voltage level and the second clock is at a first voltage level, the first charge transfer circuit is connected to the first charge storage node from the first charge storage node. The second discharge circuit discharges the second output node, and charges are transferred to the output node.
When the first clock is at a first voltage level and the second clock is at a second voltage level, the second charge transfer circuit is connected to the second charge storage node from the second charge storage node. The booster circuit is characterized in that charge transfer to the output node is performed, and the first discharge circuit discharges the first output node.
請求項1乃至16のいずれかに記載の昇圧回路により生成された昇圧電圧に基づいて、不揮発性メモリセルのデータの書き込み、読み出し、消去の少なくとも1つを行うためのアクセス制御回路とを含むことを特徴とする不揮発性メモリ装置。 A memory cell array in which a plurality of nonvolatile memory cells are arranged;
And an access control circuit for performing at least one of writing, reading, and erasing of data of the nonvolatile memory cell based on the boosted voltage generated by the booster circuit according to claim 1. A non-volatile memory device.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018007333A (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-11 | エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 | Booster circuit |
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