JP3957520B2 - 電圧生成回路 - Google Patents

電圧生成回路 Download PDF

Info

Publication number
JP3957520B2
JP3957520B2 JP2002030206A JP2002030206A JP3957520B2 JP 3957520 B2 JP3957520 B2 JP 3957520B2 JP 2002030206 A JP2002030206 A JP 2002030206A JP 2002030206 A JP2002030206 A JP 2002030206A JP 3957520 B2 JP3957520 B2 JP 3957520B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
supply potential
potential
output node
pmos transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002030206A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2003233985A (ja
Inventor
徹 遠藤
将一郎 川嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2002030206A priority Critical patent/JP3957520B2/ja
Priority to US10/308,073 priority patent/US6687151B2/en
Publication of JP2003233985A publication Critical patent/JP2003233985A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3957520B2 publication Critical patent/JP3957520B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/618Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series and in parallel with the load as final control devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Dram (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源電圧より高い電圧又は負電圧を選択的に1つのノードに生成する電圧生成回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図15は、従来の2T2C型強誘電体メモリ回路を示す。
【0003】
メモリセル1は、ビット線BLとプレート線PLとの間に直列接続されたNMOSトランジスタ2及び強誘電体キャパシタCF1と、ビット線/BLとプレート線PLとの間に直列接続されたNMOSトランジスタ3及び強誘電体キャパシタCF2とにより構成されている。NMOSトランジスタ2及び3のゲートは、ワード線WLに接続されている。強誘電体キャパシタCF1及びCF2はいずれも、対向する電極間に強誘電体膜が挟持された構成である。
【0004】
このメモリセル1にビット‘1’を書き込む場合、次のような動作が行われる。
【0005】
ビット線BL及び/BLがそれぞれ電源電位VDD及び0Vにされ、ワード線WLが立ち上げられてNMOSトランジスタ2及び3がオンになる。プレート線PLには正のパルスが供給される。プレート線PLが0Vの時、強誘電体キャパシタCF1に図示矢印方向の分極が生じ、次にプレート線PLが電源電位VDDになると、強誘電体キャパシタCF2に図示矢印方向で強誘電体キャパシタCF1と逆方向の分極が生ずる。次にプレート線PL及びワード線が0Vに戻る。この状態で、強誘電体キャパシタCF1及びCF2には残留分極が存在する。
【0006】
メモリセル1からこのデータを読み出す場合、次のような動作が行われる。
【0007】
ビット線BL及び/BLは予め0Vにプリチャージされている。ワード線WLが高レベルに遷移してNMOSトランジスタ2及び3がオンになると共に、プレート線PLが電源電位VDDに立ち上がる。これにより、強誘電体キャパシタCF1及びCF2からビット線BL及び/BLへ電荷が移動してビット線BL及び/BLの電位がそれぞれΔVH及びΔVLだけ上昇する。プレート線PLの立ち上がりにより強誘電体キャパシタCF1の分極が反転するのに対し、強誘電体キャパシタCF2では分極反転が生じないので、強誘電体キャパシタCF1の方がCF2よりも電荷移動量が大きく、ΔVH>ΔVLとなる。センスアンプ4が活性化され、電位差ΔVH−ΔVLが増幅されてビット線BL及び/BLがそれぞれ電源電位VDD及び0Vになる。プレート線PLが0Vに立ち下げられて、強誘電体キャパシタCF1の分極が反転し元に戻るというリストア動作が行われる。センスアンプ4が不活性になると共に、不図示のプリチャージ回路によりビット線BL及び/BLが0Vになる。ワード線WLが‘L’に遷移してNMOSトランジスタ2及び3がオフになる。
【0008】
しかしながら、消費電力低減のために電源電位VDDが例えば1.5Vと低くなると、ビット線BL及び/BLへの電荷移動量が少なくなってビット線BLと/BLとの間の電位差ΔVH−ΔVLが減少するので、誤読出しが生ずる可能性が増加する。
【0009】
そこで、プレート線PLに印加する電源電位VDD及び0Vの替わりにそれぞれ電源電位VDDより高い高電位及び負電位を印加すれば、強誘電体キャパシタCF1及びCF2に印加される電圧が増加して読み出しの際のビット線BLと/BLとの電位差がより大きくなり、誤読み出が生ずる可能性が低減する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図16に示すように、従来では負電圧生成回路5と高電圧生成回路6とが別々であったので、高電圧及び負電圧を1つの出力ノードNO(PL)に取り出す場合、負電圧生成回路5及び高電圧生成回路6の出力端をそれぞれNMOSトランジスタ7及びPMOSトランジスタ8を介して出力ノードNOに接続する必要があり、回路が複雑である。
【0011】
この構成によれば、トランジスタ7及び8のゲートに供給される制御信号SCを低レベルにしてトランジスタ7及び8をそれぞれオフ及びオンにすることにより出力ノードNOが高電圧VHになり、制御信号SCを高レベルにしてトランジスタ7及び8をそれぞれオン及びオフにすることにより出力ノードNOが負電圧VLになる。
【0012】
しかし、1つのチップ上に通常の電圧電源電圧VDDが印加されるトランジスタと負電圧VLが印加されるトランジスタとが存在するので、ソースとバックゲート間に電流が流れないようにするためNMOSトランジスタ7をトリプルウェル構造にしてバックバイアスを逆バイアスにしなければならない。このため、半導体チップの製造プロセスが複雑になり、コスト高となる。
【0013】
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、構成が簡単でトリプルウェル構造のトランジスタを用いる必要がない電圧生成回路を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
本発明の一態様では、第1電源電位と該第1電源電位より高い第2電源電位とに基づいて該第2電源電位より高い高電位と該第1電源電位より低い低電位(例えば負電位)とを選択的に出力ノードに生成する電圧生成回路において、
電流路の第1端が該出力ノードに接続され、バックゲートがこの電流路の第2端に接続された第1PMOSトランジスタと、
電流路の第1端が該第1PMOSトランジスタの第2端に接続され、この電流路の第2端が該第1電源電位に接続された第1NMOSトランジスタと、
第1電極が該出力ノードに接続された第1キャパシタと、
電流路の第1端が該出力ノードに接続され、バックゲートがこの電流路の第2端に接続され、ゲートに該第1電源電位が接続された第2PMOSトランジスタと、
電流路の第1端が該第2PMOSトランジスタの電流路の第2端に接続された第2NMOSトランジスタと、
制御回路とを有する。
【0015】
この制御回路は、該第1及び第2NMOSトランジスタがオフ、該出力ノード及び該第1キャパシタの第2電極がそれぞれ該第2電源電位及び該第1電源電位である第1状態で、該第1キャパシタの第2電極を該第2電源電位まで立ち上げることにより該出力ノードを該高電位にさせ、該第1及び第2NMOSトランジスタがオフ、該第1及び第2PMOSトランジスタの各々のゲート・ソース間が閾値電圧、該出力ノード及び該第1キャパシタの第2電極がそれぞれ該第1電源電位及び該第2電源電位である第2状態で、該第1キャパシタの第2電極を該第1電源電位まで立ち下げることにより該出力ノードを該低電位にさせる。
【0016】
この構成によれば、該出力ノードが該低電位である場合、該第1及び第2PMOSトランジスタの各々のゲート・ソース間が閾値電圧に等しいので、ツインウェル構造の該第1及び第2NMOSトランジスタを用いてこれらをオフにすることができ、電圧生成回路が形成された半導体チップの製造コストを低減することができる。また、構成が比較的簡単である。
【0017】
本発明の電圧生成回路の他の態様では、
電流路の第1端が該出力ノードに接続され、バックゲートがこの電流路の第2端に接続された第1PMOSトランジスタと、
ゲートが該第1PMOSトランジスタのゲートに接続され、電流路の第1端が該第2PMOSトランジスタの電流路の第2端に接続され、バックゲートが該第2電源電位に接続された第2PMOSトランジスタと、
第1電極が該出力ノードに接続された第1キャパシタと、
制御回路とを有する。
【0018】
この制御回路は、該第1及び第2PMOSトランジスタがオフ、該出力ノード及び該第1キャパシタの第2電極がそれぞれ該第2電源電位及び該第1電源電位である第1状態で、該キャパシタの第2電極を該第2電源電位まで立ち上げることにより該出力ノードを該高電位にさせ、該第1及び第2PMOSトランジスタがオフ、該出力ノード及び該キャパシタの第2電極がそれぞれ該第1電源電位及び該第2電源電位である第2状態で、該キャパシタの第2電極を該第1電源電位まで立ち下げることにより該出力ノードを該低電位にさせる。
【0019】
この構成によれば、該出力ノードが該低電位であるとき、該第1及び第2PMOSトランジスタがオフであるので、該第1及び第2PMOSトランジスタをツインウェル構造にすることができ、電圧生成回路が形成された半導体チップの製造コストを低減することができる。
【0020】
本発明の他の目的、構成及び効果は以下の説明から明らかになる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【0022】
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態の電圧生成回路を示す。
【0023】
この回路は、電源電位VDDより高い高電圧VH又は負電圧VLを選択的に1つの出力ノードNOから取り出すためのものであり、出力ノードNOは例えば図15のプレート線PLとして用いられる。図1の回路は、図15の回路が形成される半導体チップ上に形成される。以下、VDD=1.5V、VL=−1.0V、VH=2.5V、PMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタの閾値電圧Vthp及びVthnがそれぞれ−0.5V及び0.5Vである場合について説明する。
【0024】
フローティング状態の出力ノードNOの電位をステップアップ又はステップダウンするために、ノードNOとN1との間にキャパシタC1が接続されている。ノードN1には、制御回路10からの制御信号S1が駆動用インバータ11を介して供給される。
【0025】
出力ノードNOとグランド電位との間をオン又はオフにするために、出力ノードNOがPMOSトランジスタTP1、ノードN2及びNMOSトランジスタTN1を介してグランド電位に接続さている。NMOSトランジスタTN1のゲートには、制御回路10からの制御信号S2が供給される。PMOSトランジスタTP1は、出力ノードNOが負電圧VLで制御信号S2が0VのときにPMOSトランジスタTP1のゲート・ソース間を閾値電圧Vthpに等しくすることにより、ツインウェル構造のNMOSトランジスタTN1を使用可能にするためのものである。
【0026】
ノードNOが0VのときにPMOSトランジスタTP1をオンにするために、PMOSトランジスタTP1のゲートがノードN3を介して、ステップダウン用キャパシタC2の一方の電極に接続されている。キャパシタC2の他方の電極には、制御回路10から制御信号S3が供給される。出力ノードNOが負電圧VLのときにノードN2をほぼ0Vまで上げるために、ノードN3と制御回路10との間にPMOSトランジスタTP3が接続され、そのゲートがグランド電位に接続されている。
【0027】
出力ノードNOを電源電位VDDにし又はVDD供給側をオフにするために、出力ノードNOがPMOSトランジスタTP2、ノードN4及びNMOSトランジスタTN2を介してノードN6に接続されている。PMOSトランジスタTP2は、出力ノードNOが負電圧VLでTN5のゲートが0Vであるときに、PMOSトランジスタTP2のゲート・ソース間を閾値電圧Vthpに等しくすることにより、ツインウェル構造のNMOSトランジスタTN2を使用可能にするためのものである。このため、PMOSトランジスタTP2のゲートはグランド電位に接続されている。ノードN6の電位立ち上げに同期してNMOSトランジスタTN2を自動的にオンにし又はNMOSトランジスタTN2を強制的にオフにするため、NMOSトランジスタTN2のゲートは、ノードN5及びNMOSトランジスタTN3を介し制御回路10の制御信号S5に接続され、NMOSトランジスタTN3のゲートには制御回路10からの制御信号S7が供給される。ノードN6には、制御回路10からの制御信号S6がインバータ12を介して供給される。
【0028】
PMOSトランジスタTP1〜TP3は互いに異なるNウェル内に形成され、PMOSトランジスタTP1〜TP3のバックゲートはそれぞれノードN2、N4及び電源電位VDDに接続されている。NMOSトランジスタTN1〜TN3のバックゲートは、P形基板であり、グランド電位に接続されている。
【0029】
図2は、図1の回路の動作を示す、図1中の信号及びノードの電圧波形図である。
【0030】
この動作は、グランド電位の出力ノードNOを高電圧VHにする前に電源電位VDDにする予備段階Aと、次に出力ノードNOを高電圧VHにする段階Bと、次に出力ノードNOを負電圧VLにする前に0Vにする予備段階Cと、次に出力ノードNOを負電圧VLにする段階Dと、次に出力ノードNOを最初の0Vに戻す段階Eとに分けられる。図1中の括弧内は、段階Aの初期電位を示す。図3〜7中の括弧内はそれぞれ、段階A〜Eの最後のノード電位を示す。
【0031】
段階A(NO:0V→1.5V)
(t0)最初、制御信号S1が1.5VでノードN1が0V、制御信号S2が0VでNMOSトランジスタTN1がオフであり、制御信号S3、S4、ノードN3及びNOが0VでPMOSトランジスタTP1がオフであり、PMOSトランジスタTP2がオフであり、制御信号S5及びS7がそれぞれ0V及び1.5VでNMOSトランジスタTN3がオン、ノードN5が0Vであり、制御信号S6が1.5V、ノードN6が0VでNMOSトランジスタTN2がオフであるとする。
【0032】
(t1)制御信号S5が1.5Vに遷移してNMOSトランジスタTN3がオンになり、ノードN5がVDD−Vthn=1Vまで上昇する。次いで制御信号S7が0Vに遷移してしてNMOSトランジスタTN3が完全にオフになる。
【0033】
(t2)制御信号S6が0Vに遷移してノードN6が1.5Vまで立ち上がる。ノードN5がフローティング状態であるので、NMOSトランジスタTN2の寄生容量によりノードN6の電位上昇に追従してノードN5の電位が1+VDD−α1まで上昇する。ここにα1の値は、0<α1<VDDでこの寄生容量とこれに接続された他の素子の寄生容量の比に依存し、例えばα1=0.5Vであり、ノードN5の電位が2Vになる。これにより、NMOSトランジスタTN2がオンになってノードN4が1.5Vまで上昇する。PMOSトランジスタTP2がオンになり、出力ノードNOが1.5Vまで上昇する。PMOSトランジスタTP1がオンになり、ノードN2が1.5Vまで上昇するが、制御信号S2が0VであるのでNMOSトランジスタTN1がオフであり、出力ノードNOは1.5Vを維持する。
【0034】
(t3)制御信号S5及びS7がそれぞれ0V及び1.5Vに遷移してNMOSトランジスタTN3がオンになり、ノードN5が0Vまで低下する。
【0035】
このような動作により、各ノードの電位及びトランジスタのオン/オフは図3に示す如くなる。
【0036】
段階B(NO:1.5V→2.5V)
(t4)制御信号S1が0Vに遷移してノードN1が1.5Vに遷移する。一方、NMOSトランジスタTN1及びTN2がオフであるので出力ノードNOはフローティング状態である。したがって、出力ノードNOの電位はノードN1の電位上昇に追従して1.5+VDD−α2まで上昇する。ここにα2の値は、0<α2<VDDでキャパシタC1の容量とこれに接続された素子の寄生容量の比に依存し、例えばα2=0.5Vであり、出力ノードNOの電位が2.5Vになる。PMOSトランジスタTP1及びTP2がオンであるので、ノードN2及びN4も2.5Vまで上昇する。このとき、NMOSトランジスタTN1及びTN2はオフを維持する。
【0037】
このような動作により、各ノードの電位及びトランジスタのオン/オフは図4に示す如くなる。
【0038】
段階C(NO:2.5V→0V)
(t5)制御信号S2が1.5Vに遷移してNMOSトランジスタTN1がオンになり、ノードN2が0Vになる。PMOSトランジスタTP3がオフであるので、ノードN3の電位は、PMOSトランジスタTP1のゲートの寄生容量により、PMOSトランジスタTP1のバックゲート電位に等しいノードN2の電位低下に追従して−α3まで低下する。ここにα3の値は、0<α3<VDDでこの寄生容量と主にキャパシタC2の容量の比に依存し、例えばα3=1Vであり、ノードN3の電位が−1Vになる。これによりPMOSトランジスタTP1がオンになり、出力ノードNOが0Vまで低下する。PMOSトランジスタTP2がオンであるので、ノードN4が0.5Vまで低下し、PMOSトランジスタTP2がオフになる。また、制御信号S6が1.5Vに遷移して、ノードN6が0Vとなる。NMOSトランジスタTN2はオフを維持している。
【0039】
このような動作により、各ノードの電位及びトランジスタのオン/オフは図5に示す如くなる。
【0040】
段階D(NO:0V→−1V)
(t6)制御信号S2が0Vに遷移してNMOSトランジスタTN1がオフになる。制御信号S4が1.5Vに遷移してPMOSトランジスタTP3がオンになり、ノードN3が|Vthp|=0.5Vまで上昇してPMOSトランジスタTP3がオフになる。これにより、PMOSトランジスタTP1がオフになる。また、制御信号S4と共に制御信号S3が1.5Vに遷移する。この際、PMOSトランジスタTP3がオンであるのでノードN3はブートされない。
【0041】
(t7)制御信号S1が1.5Vに遷移してノードN1が0Vに遷移する。このとき、出力ノードNOがフローティング状態であるので、その電位が−1Vまで低下する。この際、PMOSトランジスタTP1及びTP2はオフを維持している。
【0042】
もしノードN2及びN4を出力ノードNOと短絡すれば、すなわちPMOSトランジスタTP1及びTP2が存在しなければ、NMOSトランジスタTN1及びTN2がオンになると共に、NMOSトランジスタTN1のバックゲートとソース間が順方向バイアスとなって該バックゲートから出力ノードNOへ電流が流れ、NMOSトランジスタTN2もNMOSトランジスタTN1と同様に動作し、出力ノードNOが0Vになる。
【0043】
しかし、本第1実施形態では、NMOSトランジスタTN1及びTN2がオフであり、かつ、これらのバックゲートが逆バイアスであるので、ツインウェル構造のNMOSトランジスタTN1及びTN2を使用可能であり、電圧生成回路が形成された半導体チップの製造コストを低減することができる。
【0044】
(t8)制御信号S4が0Vに遷移する。この際、PMOSトランジスタTP3はオフを維持している。
【0045】
このような動作により、各ノードの電位及びトランジスタのオン/オフは図6に示す如くなる。
【0046】
段階E(NO:−1V→0V)
(t9)制御信号S2が1.5Vに遷移してNMOSトランジスタTN1がオンになる。また、制御信号S3が0Vに遷移して、フローティング状態のノードN3の電位が−1Vまで低下する。これにより、PMOSトランジスタTP1がオンになって出力ノードNOの電位が0Vまで上昇する。PMOSトランジスタTP2及びNMOSトランジスタTN2は、オフを維持している。
【0047】
(t10)制御信号S2が0Vに遷移してNMOSトランジスタTN1がオフになる。
【0048】
このような動作により、各ノードの電位及びトランジスタのオン/オフは図7に示す如くなる。
【0049】
本第1実施形態によれば、図1に示すような簡単な構成で出力ノードNOから0V、電源電位VDD、負電圧VL及び高電圧VHを選択的に取り出すことができる。この出力ノードNOを図15のプレート線PLとして用いることにより、電源電位VDDが例えば1.5Vと低くても、読み出し時のビット線BLと/BLとの電位差をより大きくして誤読み出しを防止することが可能となる。
【0050】
[第2実施形態]
図8は、本発明の第2実施形態の電圧生成回路を示す。
【0051】
この回路は、上記第1実施形態と同様に、電源電位VDDより高い高電圧VH又は負電圧VLを選択的に1つの出力ノードNOから取り出すためのものであり、出力ノードNOは例えば図15のプレート線PLとして用いられる。図8の回路は、図15の回路が形成される半導体チップ上に形成される。
【0052】
フローティング状態の出力ノードNOの電位をステップアップ又はステップダウンするために、ノードNOとN1との間にキャパシタC1が接続されている。ノードN1には、制御回路10Aから制御信号S11が駆動用のインバータ11を介して供給される。
【0053】
出力ノードNOを電源電位VDD、0V又はフローティング状態にするために、出力ノードNOがPMOSトランジスタTP1、ノードN2、PMOSトランジスタTP2及びノードN3を介してインバータ12の出力端に接続されている。インバータ12の入力端には、制御回路10Aから制御信号S12が供給される。PMOSトランジスタTP1及びTP2のゲートは共にノードN4に接続されている。ノードN4は、一方ではNMOSトランジスタTN1を介して制御回路10Aの制御信号出力端S15に接続され、他方ではキャパシタC2及びノードN5を介してインバータ13の出力端に接続されている。インバータ13の入力端及びNMOSトランジスタTN1のゲートにはそれぞれ制御回路10Aから制御信号S13及びS14が供給される。
【0054】
PMOSトランジスタTP1及びTP2は互いに異なるNウェル内に形成され、PMOSトランジスタTP1はそのバックゲートがその電流路のPMOSトランジスタTP2側の電極に接続され、PMOSトランジスタTP2のバックゲートは電源電位VDDに接続されている。NMOSトランジスタTN1のバックゲートは、P形基板であり、グランド電位に接続されている。
【0055】
図9は、図8の回路の動作を示す、図8中の信号及びノードの電圧波形図である。
【0056】
この動作は、上記第1実施形態と同様に、段階A〜Eに分けられる。図8中の括弧内は、段階Aの初期電位を示す。図9〜14中の括弧内はそれぞれ、段階A〜Eの最後のノード電位を示す。
【0057】
段階A(NO:0V→1.5V)
(t0)最初、ノードNO及びN3が0V、制御信号S12が1.5V、制御信号S14及びS15がそれぞれ1.5V及び0Vで、NMOSトランジスタTN1がオン、ノードN4が0V、PMOSトランジスタTP1及びTP2がオフになっている。制御信号S11及びS13が1.5VでノードN1及びN5が0Vである。
【0058】
(t1)制御信号S12が0Vに遷移してノードN3が1.5Vになり、PMOSトランジスタTP2がオン、ノードN2が1.5Vまで上昇する。PMOSトランジスタTP1がオンになり、出力ノードNOが1.5Vまで上昇する。
【0059】
(t2)制御信号S15が1.5Vに遷移してノードN4が1.5−Vthn=1Vまで上昇し、NMOSトランジスタTN1がオフになる。これにより、PMOSトランジスタTP1及びTP2がオフになる。
【0060】
(t3)制御信号S14が0Vに遷移してNMOSトランジスタTN1が完全にオフになる。
【0061】
このような動作により、各ノードの電位及びトランジスタのオン/オフは図10に示す如くなる。
【0062】
段階B(NO:1.5V→2.5V)
(t4)制御信号S11が0Vに遷移してノードN1が1.5Vになり、出力ノードNOの電位が1.5+VDD−α5まで上昇する。ここにα5の値は、0<α5<VDDでキャパシタC1の容量とこれに接続された素子の寄生容量の比に依存し、例えばα5=0.5Vであり、出力ノードNOの電位が2.5Vになる。制御信号S13が0Vに遷移してノードN5が1.5Vになり、フローティング状態のノードN4が1+VDD−α4まで上昇する。ここにα4の値は、0<α4<VDDでキャパシタC2の容量とこれに接続された素子の寄生容量の比に依存し、例えばα4=0.2Vであり、ノードN4の電位が2.3Vになる。
【0063】
このような動作により、PMOSトランジスタTP1及びTP2が完全にオフになる。各ノードの電位及びトランジスタのオン/オフは図11に示す如くなる。
【0064】
段階C(NO:2.5V→0V)
(t5)制御信号S14及びS15がそれぞれ1.5V及び0Vに遷移してNMOSトランジスタTN1がオンになり、ノードN4が0Vに低下してPMOSトランジスタTP1及びTP2がオンになる。制御信号S12が1.5Vに遷移してノードN3が0Vになり、これによりノードN2及びNOがいずれも|Vthp|=0.5Vまで低下してPMOSトランジスタTP1及びTP2がオフになる。
【0065】
(t6)制御信号S14が0Vに遷移してNMOSトランジスタTN1がオフになり、ノードN4がフローティング状態になる。
【0066】
(t7)制御信号S13が1.5Vに遷移してノードN5が0Vまで低下し、ノードN4がこれに追従して−0.5Vまで低下する。これによりPMOSトランジスタTP1及びTP2がオンになり、ノードN2及びNOが0Vまで低下してPMOSトランジスタTP1及びTP2がオフになる。
【0067】
このような動作により、各ノードの電位及びトランジスタのオン/オフは図12に示す如くなる。
【0068】
段階D(NO:0V→−1V)
(t8)制御信号S14及びS15が1.5Vに遷移してNMOSトランジスタTN1がオンになり、ノードN4が1.5−Vthn=1Vまで上昇してNMOSトランジスタTN1がオフになる。制御信号S11が1.5Vに遷移してノードN1が0Vまで立ち下がり、フローティング状態の出力ノードNOがこれに追従して−VDD+α5=−1Vまで低下する。この時、PMOSトランジスタTP1及びTP2はオフである。
【0069】
この動作により、トリプルウェル構造のPMOSトランジスタを用いる必要が無く、電圧生成回路が形成された半導体チップの製造コストを低減することができる。
【0070】
(t9)制御信号S15が0Vに遷移してNMOSトランジスタTN1がオンになり、ノードN4が0Vまで低下する。また、制御信号S13が0Vに遷移してノードN5が1.5Vになる。
【0071】
(t10)制御信号S14が0Vに遷移してNMOSトランジスタTN1がオフになる。
【0072】
このような動作により、各ノードの電位及びトランジスタのオン/オフは図13に示す如くなる。
【0073】
段階E(NO:−1V→0V)
(t11)制御信号S15が−0.5Vまで低下する。制御信号S13が1.5Vに遷移してノードN5が0Vまで低下し、ノードN4がこれに追従して−VDD+α4=−1Vまで低下する。これによりPMOSトランジスタTP1オンになり、次いでPMOSトランジスタTP2がオンになって、出力ノードNOが0Vまで上昇する。
【0074】
このような動作により、各ノードの電位及びトランジスタのオン/オフは図14に示す如くなる。
【0075】
本第2実施形態によっても、上記第1実施形態と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の電圧生成回路を示す図である。
【図2】図1の回路の動作を示す、図1中の信号及びノードの電圧波形図である。
【図3】図2中の段階Aの最後における各ノードの電位及び各トランジスタのオン/オフ状態を図1と同じ回路中に示す動作説明図である。
【図4】図2中の段階Bの最後における各ノードの電位及び各トランジスタのオン/オフ状態を図1と同じ回路中に示す動作説明図である。
【図5】図2中の段階Cの最後における各ノードの電位及び各トランジスタのオン/オフ状態を図1と同じ回路中に示す動作説明図である。
【図6】図2中の段階Dの最後における各ノードの電位及び各トランジスタのオン/オフ状態を図1と同じ回路中に示す動作説明図である。
【図7】図2中の段階Eの最後における各ノードの電位及び各トランジスタのオン/オフ状態を図1と同じ回路中に示す動作説明図である。
【図8】本発明の第2実施形態の電圧生成回路を示す図である。
【図9】図8の回路の動作を示す、図8中の信号及びノードの電圧波形図である。
【図10】図9中の段階Aの最後における各ノードの電位及び各トランジスタのオン/オフ状態を図8と同じ回路中に示す動作説明図である。
【図11】図9中の段階Bの最後における各ノードの電位及び各トランジスタのオン/オフ状態を図8と同じ回路中に示す動作説明図である。
【図12】図9中の段階Cの最後における各ノードの電位及び各トランジスタのオン/オフ状態を図8と同じ回路中に示す動作説明図である。
【図13】図9中の段階Dの最後における各ノードの電位及び各トランジスタのオン/オフ状態を図8と同じ回路中に示す動作説明図である。
【図14】図9中の段階Eの最後における各ノードの電位及び各トランジスタのオン/オフ状態を図8と同じ回路中に示す動作説明図である。
【図15】従来の2T2C型強誘電体メモリ回路を示す図である。
【図16】従来の電圧生成回路を示す図である。
【符号の説明】
TN1〜TN3 NMOSトランジスタ
TP1〜TP3 PMOSトランジスタ
10、10A 制御回路
11〜13 インバータ
NO 出力ノード
N1〜N6 ノード
C1、C2 キャパシタ
S1〜S6、S11〜S15 制御信号
VDD 電源電位

Claims (10)

  1. 第1電源電位と該第1電源電位より高い第2電源電位とに基づいて該第2電源電位より高い高電位と該第1電源電位より低い低電位とを選択的に出力ノードに生成する電圧生成回路において、
    電流路の第1端が該出力ノードに接続され、バックゲートがこの電流路の第2端に接続された第1PMOSトランジスタと、
    電流路の第1端が該第1PMOSトランジスタの第2端に接続され、この電流路の第2端が該第1電源電位に接続された第1NMOSトランジスタと、
    第1電極が該出力ノードに接続された第1キャパシタと、
    電流路の第1端が該出力ノードに接続され、バックゲートがこの電流路の第2端に接続され、ゲートに該第1電源電位が接続された第2PMOSトランジスタと、
    電流路の第1端が該第2PMOSトランジスタの電流路の第2端に接続された第2NMOSトランジスタと、
    該第1及び第2NMOSトランジスタがオフ、該出力ノード及び該第1キャパシタの第2電極がそれぞれ該第2電源電位及び該第1電源電位である第1状態で、該第1キャパシタの第2電極を該第2電源電位まで立ち上げることにより該出力ノードを該高電位にさせ、該第1及び第2NMOSトランジスタがオフ、該第1及び第2PMOSトランジスタの各々のゲート・ソース間が閾値電圧、該出力ノード及び該第1キャパシタの第2電極がそれぞれ該第1電源電位及び該第2電源電位である第2状態で、該第1キャパシタの第2電極を該第1電源電位まで立ち下げることにより該出力ノードを該低電位にさせる制御回路と、
    を有することを特徴とする電圧生成回路。
  2. 上記制御回路は、上記第1状態において、上記第1PMOSトランジスタ、上記第1及び第2NMOSトランジスタのゲート電位を共に上記第1電源電位にすることを特徴とする請求項1記載の電圧生成回路。
  3. 上記制御回路は、上記第2状態において、上記第1及び第2NMOSトランジスタのゲート電位を共に上記第1電源電位にすることを特徴とする請求項1又は2記載の電圧生成回路。
  4. 電流路の第1端が上記第1PMOSトランジスタのゲートに接続され、バックゲート及びゲートがそれぞれ上記第2及び第1電源電位に接続された第3PMOSトランジスタと、
    第1電極が該第1PMOSトランジスタのゲートに接続された第2キャパシタと、
    をさらに有し、上記制御回路は、上記第1状態において、該第3PMOSトランジスタの電流路の第2端及び該第2キャパシタの第2電極を共に該第1電源電位にすることを特徴とする請求項2記載の電圧生成回路。
  5. 上記制御回路は、上記第2状態において、上記第2キャパシタの第2電極を上記第1電源電位から上記第2電源電位へ立ち上げ、上記第3PMOSトランジスタの電流路の第2端を該第1電源電位から該第2電源電位へ立ち上げ次いで該第1電源電位に戻すことを特徴とする請求項4記載の電圧生成回路。
  6. 上記制御回路はさらに、
    上記第1及び第2NMOSトランジスタがオフ、上記出力ノード及び上記第1キャパシタの第2電極が共に上記第1電源電位である第3状態で、該第2NMOSトランジスタの電流路の第2端を該第1電源電位から上記第2電源電位まで立ち上げることにより該第2NMOSトランジスタ及び上記第2PMOSトランジスタをオンにさせて上記出力ノードを該第2電源電位にさせ、
    該第1及び第2NMOSトランジスタがオフ、上記第1PMOSトランジスタがオンである第4状態で、該第1NMOSトランジスタをオンにさせることにより該出力ノードを該第1電源電位にさせることを特徴とする請求項請求項1乃至5のいずれか1つに記載の電圧生成回路。
  7. 第1電源電位と該第1電源電位より高い第2電源電位とに基づいて該第2電源電位より高い高電位と該第1電源電位より低い低電位とを選択的に出力ノードに生成する電圧生成回路において、
    電流路の第1端が該出力ノードに接続され、バックゲートがこの電流路の第2端に接続された第1PMOSトランジスタと、
    ゲートが該第1PMOSトランジスタのゲートに接続され、電流路の第1端が該第2PMOSトランジスタの電流路の第2端に接続され、バックゲートが該第2電源電位に接続された第2PMOSトランジスタと、
    第1電極が該出力ノードに接続された第1キャパシタと、
    該第1及び第2PMOSトランジスタがオフ、該出力ノード及び該第1キャパシタの第2電極がそれぞれ該第2電源電位及び該第1電源電位である第1状態で、該キャパシタの第2電極を該第2電源電位まで立ち上げることにより該出力ノードを該高電位にさせ、該第1及び第2PMOSトランジスタがオフ、該出力ノード及び該キャパシタの第2電極がそれぞれ該第1電源電位及び該第2電源電位である第2状態で、該キャパシタの第2電極を該第1電源電位まで立ち下げることにより該出力ノードを該低電位にさせる制御回路と、
    を有することを特徴とする電圧生成回路。
  8. 上記制御回路は、上記第1状態において、上記第1及び第2PMOSトランジスタのゲート電位を上記高電位に該第1及び第2PMOSトランジスタの閾値電圧を加えた値より低くし、該第2PMOSトランジスタの電流路の第2端を上記第2電源電位にすることを特徴とする請求項7記載の電圧生成回路。
  9. 上記制御回路は、上記第2状態において、上記第1及び第2PMOSトランジスタのゲート電位及び該第2PMOSトランジスタの電流路の第2端を上記第1電源電位にすることを特徴とする請求項7又は8記載の電圧生成回路。
  10. 電流路の第1端が上記第1及び第2PMOSトランジスタのゲートに接続されたNMOSトランジスタと、
    第1電極が該第1及び第2PMOSトランジスタのゲートに接続された第2キャパシタと、
    をさらに有することを特徴とする請求項8又は9記載の電圧生成回路。
JP2002030206A 2002-02-07 2002-02-07 電圧生成回路 Expired - Fee Related JP3957520B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002030206A JP3957520B2 (ja) 2002-02-07 2002-02-07 電圧生成回路
US10/308,073 US6687151B2 (en) 2002-02-07 2002-12-03 Voltage generation circuit for selectively generating high and negative voltages on one node

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002030206A JP3957520B2 (ja) 2002-02-07 2002-02-07 電圧生成回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003233985A JP2003233985A (ja) 2003-08-22
JP3957520B2 true JP3957520B2 (ja) 2007-08-15

Family

ID=27654732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002030206A Expired - Fee Related JP3957520B2 (ja) 2002-02-07 2002-02-07 電圧生成回路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6687151B2 (ja)
JP (1) JP3957520B2 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1622162B1 (en) * 2003-04-10 2009-11-18 Fujitsu Microelectronics Limited Ferroelectric memory and method for reading its data
US9595332B2 (en) * 2015-06-15 2017-03-14 Cypress Semiconductor Corporation High speed, high voltage tolerant circuits in flash path
US9515075B1 (en) 2015-08-31 2016-12-06 Cypress Semiconductor Corporation Method for fabricating ferroelectric random-access memory on pre-patterned bottom electrode and oxidation barrier
KR102227270B1 (ko) 2016-08-31 2021-03-15 마이크론 테크놀로지, 인크. 강유전 메모리 셀
EP3507805A4 (en) 2016-08-31 2020-06-03 Micron Technology, Inc. DEVICES AND METHOD WITH FERROELECTRIC MEMORY AND FOR OPERATING FERROELECTRIC MEMORY
WO2018044487A1 (en) 2016-08-31 2018-03-08 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods including ferroelectric memory and for accessing ferroelectric memory
KR102314663B1 (ko) 2016-08-31 2021-10-21 마이크론 테크놀로지, 인크. 2 트랜지스터-1 커패시터 메모리를 포함하고 이를 액세스하기 위한 장치 및 방법
US10867675B2 (en) 2017-07-13 2020-12-15 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for memory including ferroelectric memory cells and dielectric memory cells

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100303782B1 (ko) * 1998-10-28 2001-09-24 박종섭 두개의 공급전위를 사용하여 메모리소자의 셀 플레이트 라인을구동하기 위한 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US6687151B2 (en) 2004-02-03
JP2003233985A (ja) 2003-08-22
US20030146741A1 (en) 2003-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6373315B2 (en) Signal potential conversion circuit
US6934178B2 (en) Nonvolatile data storage circuit using ferroelectric capacitors
TW201610997A (zh) 半導體記憶裝置
JP3694793B2 (ja) 電圧発生回路、電圧発生装置及びこれを用いた半導体装置、並びにその駆動方法
US7852704B2 (en) Semiconductor storage device
JP2002298586A (ja) 半導体記憶装置のデータ書き込み方法及び半導体記憶装置
JPH0224897A (ja) メモリ回路及びメモリアレイ
US6538915B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
US4792922A (en) Dynamic semiconductor memory with smaller memory cells
KR0153847B1 (ko) 반도체 기억장치
JP3957520B2 (ja) 電圧生成回路
US7999592B2 (en) Delay circuit of semiconductor device
US5815450A (en) Semiconductor memory device
US5267192A (en) Semiconductor memory device
US6707703B2 (en) Negative voltage generating circuit
KR100295301B1 (ko) 데이터비트의파괴없이입/출력마스킹기능을갖는반도체메모리장치
JP2003179478A (ja) 可変な出力ドライバ回路
JPH10149678A (ja) Mosトランジスタ敷居値補償回路、フリップフロップ型センスアンプ及び半導体装置
JP2012065042A (ja) 論理回路とそれを使用するメモリ
US5943279A (en) Semiconductor memory integrated circuit
JPH0217872B2 (ja)
TW201944407A (zh) 半導體裝置
JPH056675A (ja) スタテイツク型半導体メモリ装置
KR100765439B1 (ko) 이중 승압 셀 바이어스 기법을 이용한 스태틱 램
JPS5817997B2 (ja) メモリシステム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040903

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070418

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070508

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070508

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100518

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100518

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110518

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110518

Year of fee payment: 4

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110518

Year of fee payment: 4

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120518

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120518

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130518

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140518

Year of fee payment: 7

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees