JP4053718B2 - 半導体記憶装置の内部電源供給回路及び半導体記憶装置の内部電源供給方法 - Google Patents
半導体記憶装置の内部電源供給回路及び半導体記憶装置の内部電源供給方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、セル情報の記憶保持動作が必要な半導体記憶装置に関し、詳しくは低電圧動作を行う半導体記憶装置の内部電源供給回路に関するものである。
【0002】
近年、半導体記憶装置は低消費電力化を図るために電源電圧の低電圧化が進み、デバイスの通常動作時の外部電源電圧を2.5Vとするものが増えている。これは、バッテリーを電源とする携帯用電子機器等において、長時間の使用に耐えうる仕様を確保するために、半導体記憶装置の低消費電力化が要求されているためである。そして、このような半導体記憶装置の記憶データの記憶保持動作は、通常の電源電圧よりさらに低い1.5Vの電源電圧での確実な動作が要求されている。
【0003】
【従来の技術】
図15は、DRAMの内部電源生成回路の第一の従来例を示すものであり、特開平11−86544号公報に記載されたものである。
【0004】
外部電源Vccexは、通常動作モードでは2.5Vが供給され、セルフリフレッシュモードでは1.5Vが供給される。
通常動作モードでは、基準電圧発生回路1から出力される基準電圧Vrefと、内部電源Vccinとの比較に基づく差動増幅器2の出力信号により、通常動作用の降圧PチャネルMOSトランジスタTr1がオンされる。
【0005】
そして、同トランジスタTr1のオン抵抗に基づいて外部電源Vccexが降圧され、その降圧電源が内部電源Vccinとして内部回路3に供給される。
セルフリフレッシュモードでは、外部電源Vccexとして例えば1.5Vが供給される。そして、セルフリフレッシュ検知回路4により、制御信号RASバー、CASバーに基づいてセルフリフレッシュモードが検出されると、セルフリフレッシュ検知回路4からHレベルの検知信号LLDが出力される。
【0006】
すると、PチャネルMOSトランジスタTr2がオンされて、1.5Vの外部電源Vccexが内部電源Vccinとして内部回路3に供給される。
このような動作により、通常動作モード及びセルフリフレッシュモードにおいて、内部回路3に低電圧電源が供給される。
【0007】
図16は、第二の従来例を示す。この従来例は、通常動作モードでは差動増幅器2の出力信号に基づいてPチャネルMOSトランジスタTr3がオンされ、同トランジスタTr3のオン抵抗に基づいて、外部電源Vccexが降圧されて内部電源Vccinとして内部回路3に供給される。
【0008】
セルフリフレッシュモードでは、セルフリフレッシュ検知回路4から出力されるHレベルの検知信号LLDに基づいて、PチャネルMOSトランジスタTr4がオフされて、差動増幅器2への電源供給が停止される。この結果、差動増幅器2が不活性化され、差動増幅器2による電力消費が削減される。
【0009】
また、Hレベルの検知信号LLDに基づいてNチャネルMOSトランジスタTr5がオンされ、前記トランジスタTr3のゲート電位が電源Vssレベルとなって同トランジスタTr3が完全にオンされる。
【0010】
この結果、セルフリフレッシュモードにおいてトランジスタTr3のソースに供給される1.5Vの外部電源Vccexが、内部電源Vccinとして内部回路3に供給される。
【0011】
このような動作により、通常動作モード及びセルフリフレッシュモードにおいて、内部回路3に低電圧電源が供給される。
図17は、第三の従来例を示す。この従来例は、前記従来例と同様な基準電圧Vref1を発生する第一の基準電圧発生回路5aと、基準電圧Vref1より低電圧で、低電圧動作の基準となる基準電圧Vref2を発生する第二の基準電圧発生回路5bとを備える。
【0012】
そして、基準電圧Vref1が第一の差動増幅器6aに入力され、基準電圧Vref2が第二の差動増幅器6bに入力される。
通常動作モードでは、外部電源Vccexが基準電圧Vref2より高くなるため、第二の差動増幅器6bの出力信号はLレベルとなり、NAND回路7の出力信号LLD1はHレベルとなる。
【0013】
すると、NチャネルMOSトランジスタTr6がオンされて第一の差動増幅器6aが活性化され、PチャネルMOSトランジスタTr8がオフされる。
そして、第一の差動増幅器6aの出力信号に基づいて、PチャネルMOSトランジスタTr7がオンされ、同トランジスタTr7のオン抵抗に基づいて、外部電源Vccexが降圧されて内部電源Vccinとして内部回路3に供給される。
【0014】
セルフリフレッシュモードでは、外部電源Vccexの電圧が低下して基準電圧Vref2以下となるため、第二の差動増幅器6bの出力信号がHレベルとなる。
すると、NAND回路7の出力信号LLD1がLレベルとなり、トランジスタTr6がオフされて、第一の差動増幅器6aが不活性化される。また、トランジスタTr8がオンされて、外部電源Vccexが内部電源Vccinとして内部回路3に供給される。
【0015】
このような動作により、通常動作モード及びセルフリフレッシュモードにおいて、内部回路3に低電圧電源が供給される。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
第一の従来例では、セルフリフレッシュモードにおいて、低電圧の外部電源Vccexが供給されるとき、リフレッシュ動作により内部電源Vccinの電圧低下が生じ、リフレッシュ不良を起こすことがある。
【0017】
すなわち、セルフリフレッシュモードでは、トランジスタTr2が常時オンされているが、トランジスタTr1は内部電源Vccinの電圧が基準電圧Vrefより低下した場合にのみオンされ、その応答速度も遅い。
【0018】
この理由を説明すると、図18に示すように、差動増幅器3に供給される外部電源Vccexの電源電圧が2.5Vであるとき、PチャネルMOSトランジスタのしきい値が0.9V、NチャネルMOSトランジスタのしきい値が0.5Vであるとすれば、内部電源Vccinが入力されるNチャネルMOSトランジスタTr9のドレイン・ソース間電圧Vdsは1.1V、ゲート・ソース間電圧Vgsは2Vとなる。
【0019】
これに対し、セルフリフレッシュモードにおいて、外部電源Vccexの電源電圧が1.5Vであるとき、NチャネルMOSトランジスタTr9のドレイン・ソース間電圧Vdsは0.1V、ゲート・ソース間電圧Vgsは1Vとなる。
【0020】
すると、図19に示すように、通常動作モードではトランジスタTr9は飽和領域で動作し、セルフリフレッシュモードでは線形領域で動作する。従って、通常動作モードでのゲート・ソース間電圧Vgsの変化に対するドレイン電流Idsの変化量W1に対し、セルフリフレッシュモードでは、ゲート・ソース間電圧Vgsの変化に対しドレイン電流Idsの変化量W2が小さくなるため、内部電源Vccinの変化に対する応答性が悪くなる。
【0021】
この結果、内部電源Vccinの低下に対し差動増幅器2の動作が追随できず、上記のようにリフレッシュ不良が発生したり、あるいはデバイス全体の機能が停止するという問題点がある。
【0022】
また、このような不具合の発生を防止するために、セルフリフレッシュモードでオン動作するトランジスタTr2のサイズを大きくして、内部電源Vccinの低下を抑制しようとすると、チップサイズが著しく増大して、コストアップの要因となるという問題点がある。
【0023】
第二の従来例では、通常動作モードとセルフリフレッシュモードにおいて、トランジスタTr3を共通して使用する構成である。通常動作モードでは、トランジスタTr3のサイズが必要以上に大きいと、同トランジスタTr3のテーリング特性により、内部電源Vccinの無用な上昇を招いたり、同トランジスタTr3での消費電力が増大するという問題点がある。
【0024】
また、通常動作モードで最適となるサイズでトランジスタTr3を設計すると、セルフリフレッシュモードにおいて、トランジスタTr3の電流供給能力が不足し、第一の従来例と同様にリフレッシュ不良を起こすことがある。
【0025】
従って、通常動作モードとセルフリフレッシュモードとをともに満足させることはできないという問題点がある。
第三の従来例では、セルフリフレッシュモードにおいて、トランジスタTr8のみで内部電源Vccinを供給する構成であるので、第一の従来例と同様に、トランジスタTr8のサイズを大きくすると、チップサイズが増大するという問題点がある。
【0026】
この発明の目的は、リフレッシュ不良の発生を防止しながら、チップサイズの増大を防止し得る半導体記憶装置の内部電源供給回路を提供することにある。
【0027】
【課題を解決するための手段】
図1は、本発明の原理説明図である。すなわち、第一の電源回路16は、通常動作モードにおいて、第一電圧レベルの外部電源Vccex1を降圧して内部電源Vccinとして内部回路19に供給する。第二の電源回路20は、セルフリフレッシュモードにおいて、前記第一電圧レベルの外部電源Vccex1より低電圧の第二電圧レベルの外部電源Vccex2と内部電源Vccinとを短絡する。検出回路10は、セルフリフレッシュモードへのエントリーと、前記第二電圧レベルの外部電源Vccex2の電圧を検出して、検出信号φDRを出力する。詳しくは、前記検出回路10では、第一の判定回路がセルフリフレッシュモードのエントリーを検出し、第二の判定回路が通常動作モードでの第一電圧レベルの外部電源Vccex1が供給されているか否かを検出し、第三の判定回路がセルフリフレッシュモードでの第二電圧レベルの外部電源Vccex2が供給されているか否かを検出する。判定部は、前記第一電圧レベルの外部電源が供給されている状態で前記セルフリフレッシュモードへのエントリーを検出してから、前記第二電圧レベルの外部電源の供給を検出したときに、前記検出信号φDRを出力する。前記検出回路10の検出信号φDRに基づいて、前記第一及び第二の電源回路16,20で前記外部電源Vccex2と前記内部電源Vccinとを短絡する。
【0028】
【発明の実施の形態】
(第一の実施の形態)
以下、この発明を具体化した内部電源供給回路の第一の実施の形態を図面に従って説明する。
【0029】
図2に示すセルフリフレッシュモード及び外部電源検出回路10は、セルフリフレッシュモードにエントリーしたか否かと、外部電源電圧を検出して、検出信号φDRを出力する。
【0030】
その具体的構成を説明すると、第一の判定回路11は、セルフリフレッシュモードにエントリーしたか否かを判定する回路であり、セルフリフレッシュモードになると、Hレベルの出力信号φSRを出力する。
【0031】
第二の判定回路12は、外部電源Vccexが2.5V以上であるか否かを判定する回路であって、外部電源Vccexが2.5V以上であるとき、Hレベルの出力信号φVHを出力する。
【0032】
前記第一の判定回路11の出力信号φSRはNAND回路13aに入力され、そのNAND回路13aの出力信号は、NAND回路13bに入力される。
前記第二の判定回路12の出力信号φVHは、インバータ回路14aを介して前記NAND回路13bに入力され、そのNAND回路13bの出力信号は、前記NAND回路13aに入力される。
【0033】
そして、前記NAND回路13a,13b及びインバータ回路14aで第一の判定部が構成される。
このような第一の判定部では、通常動作モードでは第一の判定回路11の出力信号φSRはLレベルとなり、第二の判定回路12の出力信号φVHはHレベルとなる。
【0034】
すると、NAND回路13a,13bの動作により、NAND回路13aから出力される第一の判定部の出力信号φSRXはHレベルにラッチされる。
また、セルフリフレッシュモードとなって、第一の判定回路11の出力信号φSRがHレベルとなると、第一の判定部の出力信号φSRXはLレベルとなる。そして、外部電源Vccexが2.5V未満となると、第二の判定回路12の出力信号φVHはLレベルとなり、インバータ回路14aの出力信号はHレベルとなる。従って、第一の判定部の出力信号φSRXはLレベルに維持される。
【0035】
前記NAND回路13bの出力端子は、NチャネルMOSトランジスタTr11を介して電源Vssに接続されている。そして、前記トランジスタTr11のベースにはリセット信号POが入力されている。
【0036】
従って、リセット信号POがHレベルとなると、NAND回路13aの出力信号φSRXはHレベルにリセットされる。
第三の判定回路15は、外部電源Vccexが1.5V以下であるか否かを判定する回路であって、外部電源Vccexが1.5V以下となると、Hレベルの出力信号φVLを出力する。
【0037】
前記第三の判定回路15の出力信号φVLはNAND回路13cに入力され、そのNAND回路13cの出力信号は、NAND回路13dに入力される。
前記第一の判定部の出力信号φSRXは、前記NAND回路13dに入力され、そのNAND回路13dの出力信号は、前記NAND回路13cに入力される。前記NAND回路13cの出力信号はインバータ回路14bに入力され、そのインバータ回路14bから検出信号φDRが出力される。そして、前記NAND回路13c,13dで第二の判定部が構成される。
【0038】
このような第二の判定部では、通常動作モードでは第三の判定回路15の出力信号φVLはLレベルとなり、第一の判定部の出力信号φSRXはHレベルとなる。
【0039】
すると、NAND回路13c,13dの動作により、インバータ回路14bから出力される第二の判定部から出力される検出信号φDRはLレベルにラッチされる。
【0040】
また、外部電源Vccexが2.5V以上の状態で、セルフリフレッシュモードとなって、第一の判定部の出力信号φSRXがLレベルとなり、かつ外部電源Vccexが1.5Vとなると、NAND回路13cの入力信号がともにHレベルとなり、第二の判定部から出力される検出信号φDRはHレベルにラッチされる。
【0041】
前記NAND回路13dの出力端子は、NチャネルMOSトランジスタTr12を介して電源Vssに接続されている。そして、前記トランジスタTr12のベースには前記リセット信号POが入力されている。
【0042】
従って、リセット信号POがHレベルとなると、第二の判定部から出力される検出信号φDRはLレベルにリセットされる。
前記第二の判定部から出力されるデータリテンション検出信号φDRは、降圧回路16に供給される。
【0043】
前記降圧回路16の具体的構成を説明すると、差動増幅器17のマイナス側入力端子には基準電位発生回路18から基準電圧Vfが入力され、プラス側入力端子には内部電源Vccinが供給される。
【0044】
前記差動増幅器17には、PチャネルMOSトランジスタTr13を介して外部電源Vccexが供給され、そのトランジスタTr13のゲートには前記検出信号φDRが入力される。
【0045】
従って、検出信号φDRがLレベルとなると、差動増幅器17に外部電源Vccexが供給されて、差動増幅器17が活性化され、検出信号φDRがHレベルとなると、差動増幅器17への外部電源Vccexの供給が停止されて、差動増幅器17が不活性化される。
【0046】
そして、差動増幅器17が活性化されると、同差動増幅器17は基準電圧Vfと内部電源Vccinととの差電圧を増幅した出力信号φPGを出力する。
前記差動増幅器17の出力信号φPGは、PチャネルMOSトランジスタTr14のゲートに入力され、そのトランジスタTr14のソースは外部電源Vccexに接続され、ドレインは内部電源Vccinを供給する配線を介して内部回路19に接続される。
【0047】
従って、差動増幅器17が活性化されていると、差動増幅器17の出力信号φPGに基づいて、前記トランジスタTr14がオンされ、同トランジスタTr14のオン抵抗に基づいて外部電源Vccexが降圧されて、内部電源Vccinとして内部回路3に供給される。
【0048】
前記トランジスタTr14のゲートは、NチャネルMOSトランジスタTr15を介して電源Vssに接続され、同トランジスタTr15のゲートには、前記検出信号φDRが入力される。
【0049】
従って、検出信号φDRがHレベルとなって、トランジスタTr15がオンされると、トランジスタTr14のゲート電位はほぼ電源Vssレベルとなり、トランジスタTr14のオン抵抗が減少して、外部電源Vccexが降圧されることなく内部電源Vccinとして内部回路3に供給される。
【0050】
前記検出信号φDRは、インバータ回路14cを介してPチャネルMOSトランジスタTr16のゲートに入力される。前記トランジスタTr16のソースは外部電源Vccexに接続され、ドレインは内部電源Vccinを供給する配線を介して内部回路19に接続される。
【0051】
従って、インバータ回路14cの出力信号がLレベルとなると、トランジスタTr16がオンされて、外部電源Vccexが内部電源Vccinとして供給される。
このトランジスタTr16は、データリテンション動作時に前記トランジスタTr14の補助電源回路として動作する。
【0052】
前記第二の判定回路12の具体的構成を図4に従って説明する。外部電源Vccexと電源Vssとの間には、抵抗R1,R2が直列に接続され、その接続点であるノードN1がNチャネルMOSトランジスタTr17のゲートに接続されている。
【0053】
前記トランジスタTr17のドレインは、抵抗R3を介して外部電源Vccexに接続され、ソースは電源Vssに接続される。トランジスタTr17のドレイン電位がインバータ回路14dの入力端子に入力され、そのインバータ回路14dから前記出力信号φVHが出力される。
【0054】
このように構成された第二の判定回路12では、図6に示すように、外部電源Vccexの電圧変化に比例して、ノードN1の電位が変化する。そして、抵抗R1,R2の抵抗値は、外部電源Vccexが2.5Vに達したとき、ノードN1がトランジスタTr17のしきい値Vthnに達するように設定されている。
【0055】
従って、第二の判定回路12は外部電源Vccexが2.5V以上となったとき、Hレベルの出力信号φVHを出力するようになっている。
前記第三の判定回路15の具体的構成を図5に従って説明する。外部電源Vccexと電源Vssとの間には、抵抗R4,R5が直列に接続され、その接続点であるノードN2がNチャネルMOSトランジスタTr18のゲートに接続されている。
【0056】
前記トランジスタTr18のドレインは、抵抗R4を介して外部電源Vccexに接続され、ソースは電源Vssに接続される。トランジスタTr18のドレインから前記出力信号φVLが出力される。
【0057】
このように構成された第三の判定回路15では、図7に示すように、外部電源Vccexの電圧変化に比例して、ノードN2の電位が変化する。そして、抵抗R4,R5の抵抗値は、外部電源Vccexが1.5Vに達したとき、ノードN2がトランジスタTr18のしきい値Vthnに達するように設定されている。
【0058】
従って、第三の判定回路12は外部電源Vccexが1.5V以下となったとき、Hレベルの出力信号φVLを出力するようになっている。
前記リセット信号POを生成するリセット信号生成回路の具体的構成を図8に従って説明する。
【0059】
前記第二の判定回路12の出力信号φVHがインバータ回路14eに入力され、そのインバータ回路14eの出力信号は、NOR回路21aに入力されるとともに、奇数段のインバータ回路14fを介してNOR回路21aに入力される。そして、前記NOR回路21aから前記リセット信号POが出力される。
【0060】
このように構成されたリセット信号生成回路では、第二の判定回路12の出力信号φVHがLレベルからHレベルに立ち上がると、インバータ回路14fの動作遅延時間に相当するパルス幅でHレベルとなるワンショットパルスが出力される。
【0061】
次に、上記のように構成された内部電源供給回路の作用を図3に従って説明する。
通常動作モードでは、第一の判定回路11の出力信号φSRはLレベルとなり、第二の判定回路12の出力信号φVHはHレベルとなり、第一の判定部の出力信号φSRXはHレベルとなる。
【0062】
第三の判定回路15の出力信号φVLはLレベルとなり、検出信号φDRはLレベルとなる。
すると、トランジスタTr13がオンされて、差動増幅器17が活性化され、差動増幅器17の出力信号φPGに基づいてトランジスタTr14が所定のオン抵抗を持つ状態でオンされる。
【0063】
この結果、外部電源Vccexが降圧されて内部電源Vccinとして内部回路19に供給される。このとき、トランジスタTr16はオフ状態に維持される。
この状態からセルフリフレッシュモードにエントリーすると、第一の判定回路11の出力信号φSRがHレベルとなり、第一の判定部の出力信号φSRXがLレベルとなる。
【0064】
次いで、外部電源Vccexが1.5V以下まで低下すると、第三の判定回路15の出力信号φVLがHレベルとなる。すると、第二の判定部から出力される検出信号φDRはHレベルとなる。
【0065】
検出信号φDRがHレベルとなると、降圧回路16内においてトランジスタTr13がオフされて差動増幅器17が不活性化される。また、トランジスタTr15がオンされて、トランジスタTr14のゲート電位は電源VssレベルとなりトランジスタTr14が完全にオンされて、外部電源Vccexが内部電源Vccinに短絡される状態となる。
【0066】
従って、1.5Vの外部電源Vccexが内部電源Vccinとして内部回路19に供給される。
このとき、インバータ回路14cの出力信号がLレベルとなって、トランジスタTr16が完全にオンされるため、外部電源Vccexと内部電源VccinとはトランジスタTr16を介しても短絡状態となる。
【0067】
従って、内部回路でのデータリテンション動作時には、外部電源VccexからトランジスタTr14,Tr16を介して内部回路19に十分な電流が供給される。
データリテンション動作が終了して、外部電源Vccexが1.5Vを超えると、第三の判定回路15の出力信号φVLがLレベルとなり、検出信号φDRはLレベルとなる。
【0068】
すると、降圧回路16は通常動作モードに復帰して、差動増幅器17が活性化されるとともに、トランジスタTr15がオフされて、トランジスタTr14が差動増幅器17により駆動される。また、トランジスタTr16はオフされる。
【0069】
次いで、外部電源Vccexが2.5V以上となると、リセット信号POが所定時間Hレベルとなり、第一の判定部の出力信号φSRX及び第二の判定部の出力信号φDRはLレベルにラッチされる。
【0070】
上記のような内部電源供給回路では、次に示す作用効果を得ることができる。
(1)通常動作モードでは、降圧回路16を作動させて、外部電源Vccexを降圧して内部電源Vccinとして供給することができる。
【0071】
(2)セルフリフレッシュモードでは、降圧回路16内のトランジスタTr14を完全にオンさせ、さらに補助電源回路20を構成するトランジスタTr16を完全にオンさせて、外部電源Vccexを内部電源Vccinとして供給することができる。
【0072】
(3)セルフリフレッシュモードでは、降圧回路16内のトランジスタTr14と、補助電源回路20を構成するトランジスタTr16を並列に動作させて内部電源Vccinを供給することができる。従って、十分な電流供給能力を確保して、内部電源Vccinを安定化させることができる。
【0073】
(4)トランジスタTr14のサイズを大きくすることなく、セルフリフレッシュモードでの内部電源Vccinへの電流供給能力を十分に確保することができるとともに、トランジスタTr16のサイズはトランジスタTr14のサイズより小さくてよい。従って、チップサイズの増大を防止することができる。
【0074】
(5)セルフリフレッシュモードへのエントリーと、外部電源Vccexの低下とを第一〜第三の判定回路11,12,15で判定してデータリテンション動作への移行を検出したとき、トランジスタTr14,Tr16を並列に駆動することができる。
(第二の実施の形態)
図9は、第二の実施の形態を示す。この実施の形態のセルフリフレッシュモード及び外部電源検出回路10、複数の降圧回路16、補助電源回路20の構成は、前記第一の実施の形態と同様である。前記降圧回路16は、チップ上に複数個分散して配置されている。
【0075】
そして、セルフリフレッシュモード及び外部電源検出回路10から出力される検出信号φDRが、補助電源回路20と基準電圧発生回路22に入力され、複数の降圧回路16には入力されない。
【0076】
基準電位発生回路22は、Lレベルの検出信号φDRが入力されるとき、前記第一の実施の形態と同様に各降圧回路16にあらかじめ設定された基準電圧Vfを供給し、Hレベルの検出信号φDRが入力されるとき、各降圧回路16にHレベルの基準電圧Vfを出力する。
【0077】
前記基準電圧発生回路22の具体的構成を図10に従って説明する。PチャネルMOSトランジスタTr21,Tr22、NチャネルMOSトランジスタTr23,Tr24及び抵抗R7はカレントミラー回路を構成し、PチャネルMOSトランジスタTr25はそのカレントミラー回路の電流源として動作する。
【0078】
前記トランジスタTr22,Tr24のドレインは、PチャネルMOSトランジスタTr26のゲートに接続され、同トランジスタTr26のソースは電源Vccに接続され、ドレインはPチャネルMOSトランジスタTr27を介して電源Vssに接続されている。
【0079】
前記トランジスタTr26のゲートは、NチャネルMOSトランジスタTr28を介して電源Vssに接続されている。そして、前記検出信号φDRが前記トランジスタTr25,Tr27,Tr28のゲートに入力されている。
【0080】
前記電源Vccは、セルフリフレッシュモードにおいて1.5Vに降圧される前記外部電源Vccexより高電圧の電源とする。
このように構成された基準電位発生回路22は、Lレベルの検出信号φDRが入力されると、トランジスタTr25,Tr27がオンされるとともに、トランジスタTr28がオフされる。
【0081】
すると、カレントミラー回路及びトランジスタTr26,Tr27がオンされて、トランジスタTr26,Tr27のオン抵抗の比に基づく基準電圧Vfが生成されて出力される。
【0082】
一方、Hレベルの検出信号φDRが入力されると、トランジスタTr25,Tr27がオフされるとともに、トランジスタTr28がオンされる。
すると、カレントミラー回路が不活性化されるとともに、トランジスタTr26がオンされて、基準電圧Vfとして電源Vccが出力される。
【0083】
電源Vccが基準電圧Vfとして降圧回路16の差動増幅器17に入力されると、差動増幅器17の出力信号φPGは電源Vssレベル近傍まで低下し、トランジスタTr14のオン抵抗が小さくなって、外部電源Vccexと内部電源Vccinとが短絡される状態となる。
【0084】
上記のように構成された内部電源供給回路は、前記第一の実施の形態で得られた作用効果に加えて、次に示す作用効果を得ることができる。
(1)セルフリフレッシュモードでは、セルフリフレッシュモード及び外部電源検出回路10から出力される検出信号φDRに基づいて、基準電圧生成回路22から出力される基準電圧VfをHレベルに固定することができる。従って、降圧回路16のトランジスタTr14を完全にオンさせて、補助電源回路20のトランジスタTr16とともに、外部電源Vccexを内部電源電源Vccinとして供給することができる。
(2)検出信号φDRを複数の降圧回路16に供給するための配線を形成する必要がないので、チップサイズの縮小化を図ることができる。
(第三の実施の形態)
図11〜図13は、第三の実施の形態を示す。この実施の形態は、前記第一の実施の形態のセルフリフレッシュモード及び外部電源検出回路10から出力される検出信号φDRを前記降圧回路16及び補助電源回路20に加えて、センスアンプ活性時用電源回路23に入力したものである。
【0085】
センスアンプ活性時用電源回路は、DRAMにおいて多数のセンスアンプが同時に活性化されるときに流れるピーク電流による内部電源の電圧低下を抑制するために設けられるものであり、図12に従来例を示す。
【0086】
すなわち、センスアンプ活性化信号φSAはインバータ回路14gに入力され、そのインバータ回路14gの出力信号はNOR回路21bに入力されるとともに、奇数段のインバータ回路14hを介してNOR回路21bに入力される。
【0087】
前記NOR回路21bの出力信号は、インバータ回路14iを介してPチャネルMOSトランジスタTr29のゲートに入力される。
前記トランジスタTr29のソースには外部電源Vccexが接続され、ドレインには内部電源Vccinの供給配線が接続される。
【0088】
このような回路では、センスアンプ活性化信号φSAがLレベルからHレベルに立ち上がると、インバータ回路14iからインバータ回路14hの動作時間に相当する時間幅でLレベルとなるワンショットパルス信号が出力され、トランジスタTr29が所定時間オンされる。
【0089】
従って、複数のセンスアンプが同時に活性化されるとき、トランジスタTr29が所定時間オンされて、外部電源Vccexと内部電源Vccinとが短絡され、内部電源Vccinの電圧低下が防止される。
【0090】
図13は、本実施の形態のセンスアンプ活性時用電源回路23を示す。センスアンプ活性化信号φSAはインバータ回路14jに入力され、そのインバータ回路14jの出力信号はNOR回路21cに入力されるとともに、奇数段のインバータ回路14kを介してNOR回路21cに入力される。
【0091】
前記NOR回路21cの出力信号は、NOR回路21dに入力され、そのNOR回路21dには前記検出信号φDRが入力される。そして、NOR回路21dの出力信号がPチャネルMOSトランジスタTr30のゲートに入力される。
【0092】
前記トランジスタTr30のソースには外部電源Vccexが接続され、ドレインには内部電源Vccinの供給配線が接続される。
このような回路では、センスアンプ活性化信号φSAがLレベルからHレベルに立ち上がると、NOR回路21dからインバータ回路14kの動作時間に相当する時間幅でLレベルとなるワンショットパルス信号が出力され、トランジスタTr30が所定時間オンされる。
【0093】
従って、複数のセンスアンプが同時に活性化されるとき、トランジスタTr29が所定時間オンされて、外部電源Vccexと内部電源Vccinとが短絡され、内部電源Vccinの電圧低下が防止される。
【0094】
また、Hレベルの検出信号φDRが入力されると、トランジスタTr30がオンされる。従って、セルフリフレッシュモードにおいて、データリテンション動作時にはセンスアンプ活性時用電源回路23により外部電源Vccexと内部電源Vccinとが短絡される。
【0095】
この実施の形態では、前記第一の実施の形態で得られた作用効果に加えて、次に示す作用効果を得ることができる。
(1)セルフリフレッシュモードでは、降圧回路16及び補助電源回路20に加えて、センスアンプ活性時用電源回路23を利用して、外部電源Vccexと内部電源Vccinとを短絡することができる。従って、セルフリフレッシュモードでの内部回路19への電流供給能力を向上させて、内部電源Vccinを安定化させることができる。
(2)内部回路19への電源供給能力が向上するので、補助電源回路20を構成するトランジスタTr16のサイズを縮小することができる。従って、チップサイズを縮小することができる。
(第四の実施の形態)
図14は、第四の実施の形態を示す。この実施の形態は、前記第一の実施の形態のセルフリフレッシュモード及び外部電源検出回路10から出力される検出信号φDRを前記降圧回路16及び補助電源回路20に加えて、アクティブ用モード別降圧回路24に入力したものである。
【0096】
アクティブ用モード別降圧回路24は、内部回路19が活性化されるとき、活性化信号φACTの入力に基づいて活性化されるモード別降圧回路で、内部回路19のスタンバイ時には不活性化されて、消費電力を低減しようとするものである。
【0097】
そして、アクティブ用モード別降圧回路24は降圧回路16と同様な構成であり、降圧回路16は内部回路19がスタンバイ時に必要な最低限の降圧電源を供給するものである。
【0098】
このような構成により、セルフリフレッシュモードでは、降圧回路16及び補助電源回路20に加えて、アクティブ用モード別降圧回路24の動作により、外部電源Vccexと内部電源Vccinとが短絡される。
【0099】
この実施の形態では、前記第一の実施の形態で得られた作用効果に加えて、次に示す作用効果を得ることができる。
(1)セルフリフレッシュモードでは、降圧回路16及び補助電源回路20に加えて、アクティブ用モード別降圧回路23を利用して、外部電源Vccexと内部電源Vccinとを短絡することができる。従って、セルフリフレッシュモードでの内部回路19への電流供給能力を向上させて、内部電源Vccinを安定化させることができる。
(2)内部回路19への電源供給能力が向上するので、補助電源回路20を構成するトランジスタTr16のサイズを縮小することができる。従って、チップサイズを縮小することができる。
【0100】
前記実施の形態は、次に示すように変更することもできる。
・第三の実施の形態と第四の実施の形態の構成をともに備えた内部電源供給回路を構成してもよい。
・第三の実施の形態において、補助電源回路20を省略し、センスアンプ活性時用電源回路23で補助電源回路を共用してもよい。
・第四の実施の形態において、補助電源回路20を省略し、アクティブ用モード別降圧回路24で補助電源回路を共用してもよい。
【0101】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明はリフレッシュ不良の発生を防止しながら、チップサイズの増大を防止し得る半導体記憶装置の内部電源供給回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理説明図である。
【図2】 第一の実施の形態を示す回路図である。
【図3】 第一の実施の形態の動作を示すタイミング波形図である。
【図4】 第二の判定回路を示す回路図である。
【図5】 第三の判定回路を示す回路図である。
【図6】 第二の判定回路の動作特性図である。
【図7】 第三の判定回路の動作特性図である。
【図8】 リセット信号生成回路を示す回路図である。
【図9】 第二の実施の形態を示すブロック図である。
【図10】 基準電圧発生回路を示す回路図である。
【図11】 第三の実施の形態を示すブロック図である。
【図12】 従来のセンスアンプ活性時用電源回路を示す回路図である。
【図13】 第三の実施の形態のセンスアンプ活性時用電源回路を示す回路図である。
【図14】 第四の実施の形態を示すブロック図である。
【図15】 第一の従来例を示す回路図である。
【図16】 第二の従来例を示す回路図である。
【図17】 第三の従来例を示す回路図である。
【図18】 差動増幅器を示す回路図である。
【図19】 差動増幅器の動作特性図である。
【符号の説明】
10 検出回路
16 第一の電源回路
20 第二の電源回路
Vccex1 第一の外部電源
Vccex2 第二の外部電源
Vccin 内部電源
φDR 検出信号
Claims (9)
- 通常動作モードにおいて、第一電圧レベルの外部電源を降圧して内部電源として内部回路に供給する第一の電源回路と、
セルフリフレッシュモードにおいて、前記第一電圧レベルの外部電源より低電圧の第二電圧レベルの外部電源と前記内部電源とを短絡する第二の電源回路とを備えた半導体記憶装置の内部電源供給回路であって、
前記セルフリフレッシュモードへのエントリーと、前記第二電圧レベルの外部電源の電圧を検出して、検出信号を出力する検出回路を備え、
前記検出回路は、前記セルフリフレッシュモードのエントリーを検出する第一の判定回路と、前記通常動作モードでの前記第一電圧レベルの外部電源が供給されているか否かを検出する第二の判定回路と、前記セルフリフレッシュモードでの前記第二電圧レベルの外部電源が供給されているか否かを検出する第三の判定回路と、前記第一電圧レベルの外部電源が供給されている状態で前記セルフリフレッシュモードへのエントリーを検出してから、前記第二電圧レベルの外部電源の供給を検出したときに、前記検出信号を出力する判定部と、から構成され、
前記検出回路の検出信号に基づいて、前記第一及び第二の電源回路で前記外部電源と前記内部電源とを短絡することを特徴とする半導体記憶装置の内部電源供給回路。 - 前記第二電圧レベルは、データリテンション動作のために使用されることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置の内部電源供給回路。
- 前記第一の電源回路は、前記通常動作モードでは前記第一電圧レベルの外部電源と前記内部電源との間に介在される降圧用トランジスタを、前記検出信号に基づいて所定のオン抵抗を持つ状態で導通させ、前記セルフリフレッシュモードでは、前記降圧用トランジスタを完全にオンさせて、前記第二電圧レベルの外部電源と前記内部電源とを短絡することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体記憶装置の内部電源供給回路。
- 前記第一の電源回路は、前記通常動作モードでは基準電圧生成回路から出力される基準電圧と前記内部電源の電圧との差電圧を増幅して出力する差動増幅器の出力信号に基づいて前記降圧用トランジスタを駆動し、前記セルフリフレッシュモードでは前記検出信号に基づいて前記差動増幅器を不活性化するとともに、前記降圧用トランジスタを完全にオンさせることを特徴とする請求項3記載の半導体記憶装置の内部電源供給回路。
- 前記第二の電源回路は、前記検出信号に基づいてオン動作して、前記第二電圧レベルの外部電源と前記内部電源とを短絡するトランジスタで構成したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載の半導体記憶装置の内部電源供給回路。
- 前記基準電圧生成回路は、前記検出信号の入力に基づいて前記基準電圧を引き上げて複数の前記第一の電源回路に供給することを特徴とする請求項4記載の半導体記憶装置の内部電源供給回路。
- 前記検出信号に基づいて、センスアンプ活性時用電源回路を活性化することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載の半導体記憶装置の内部電源供給回路。
- 前記検出信号に基づいて、アクティブ用モード別降圧回路を活性化することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体記憶装置の内部電源供給回路。
- 通常動作モードにおいて、第一電圧レベルの外部電源を降圧して内部電源として内部回路に供給する第一の電源回路と、セルフリフレッシュモードにおいて、前記第一電圧レベ ルの外部電源より低電圧の第二電圧レベルの外部電源と前記内部電源とを短絡する第二の電源回路と、を備えた半導体記憶装置の内部電源供給方法であって、 前記第一電圧レベルの外部電源が供給されている状態で前記セルフリフレッシュモードへのエントリーを検出してから、前記第二電圧レベルの外部電源の供給を検出したときに、検出信号を生成し、該検出信号に基づいて前記第一の電源回路で前記第一電圧レベルの外部電源を降圧して前記内部回路に供給し、前記セルフリフレッシュモードでは前記検出信号に基づいて前記第一の電源回路と前記第二の電源回路とを同時に動作させて、前記外部電源と前記内部電源とを短絡することを特徴とする半導体記憶装置の内部電源供給方法。
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