JP4068215B2 - Booster circuit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は昇圧回路に関し、例えば、ダイナミック型RAM(ランダムアクセスメモリ)等に搭載されワード線選択電位を生成するVPP発生回路ならびにその供給効率及び信頼性の向上に利用して特に有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
直交して配置される複数のワード線及びビット線と、情報蓄積キャパシタ及びアドレス選択MOSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型電界効果トランジスタの総称とする)からなりワード線及びビット線の交点に格子配列される多数のダイナミック型メモリセルとを含むメモリアレイをその基本構成要素とするダイナミック型RAM等のメモリ集積回路装置がある。これらのダイナミック型RAM等では、ワード線の選択電位として、メモリセルに書き込まれる記憶データのハイレベルより少なくともアドレス選択MOSFETのしきい値電圧分以上高い電位の内部電圧VPPを用いることが多く、ダイナミック型RAM等には、外部供給される電源電圧をもとに内部電圧VPPを生成するVPP発生回路が設けられる。
【0003】
一方、近年における半導体集積回路の微細化・高集積化技術の進歩は著しく、ダイナミック型RAM等もその恩恵を受けて大規模化・大容量化され、その動作電源は低電圧化される傾向にある。また、動作電源の低電圧化が進むダイナミック型RAM等において、ワード線選択電位等となる内部電圧VPPを効率よく生成する一つの手段として、例えば電源電圧にプリチャージされた複数のブースト容量を選択的に直列接続し、電源電圧の数倍の電位を有する内部電圧を生成する昇圧回路が、例えば特開平5−189970号等に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者等は、この発明に先立って、複数のバンクを備え、かつ上記記載の昇圧回路をチャージポンプ回路として含むVPP発生回路を内蔵するダイナミック型RAMを開発しようとして、次のような問題点に気付いた。すなわち、このダイナミック型RAMのVPP発生回路を構成するチャージポンプ回路は、図15に例示されるように、k個の単位昇圧回路UVB1〜UVBkとを含み、これらの単位昇圧回路のそれぞれは、容量Ca〜Cdと、プリチャージ用のNチャンネルMOSFETNa〜Ndと、インバータVb〜Vdとを含む。内部ノードnaが内部ノードnvつまり電圧BよりMOSFETNfのしきい値電圧分だけ高いハイレベルとされ、かつ内部ノードnbが電源電圧VCCのようなハイレベルとされるとき、容量Ca〜Cdの上部電極はほぼ電源電圧VCCにプリチャージされる。そして、内部ノードnaが内部ノードnvよりMOSFETNeのしきい値電圧分だけ低いロウレベルとされ、内部ノードnbが接地電位VSSのようなロウレベルとされると、容量Ca〜Cdは、インバータVb〜VdのPチャンネルMOSFETを介して直列結合され、内部ノードn1kには、
VPP≒(k+1)×VCC
なる高電位の内部電圧VPPが得られる。
【0005】
ところが、上記チャージポンプ回路では、容量Ca〜Cdが直列結合されるとき、インバータVb〜Vdを構成するPチャンネル及びNチャンネルMOSFETのゲート・ドレイン間にほぼ2×VCCないしk×VCCに相当する比較的大きな電圧が印加されるとともに、プリチャージ用のMOSFETNa〜Ndのドレイン・ソース間にもほぼVCC+Vthないしk×VCC+Vthなる比較的大きな電圧が印加される。この結果、ダイナミック型RAMの微細化・高集積化が進むにしたがって、これらのMOSFETが耐圧破壊するおそれがあり、これによってダイナミック型RAMの信頼性が低下する。また、これに対処しようとして、チャージポンプ回路に設けられる単位昇圧回路の段数を減らした場合、内部電圧VPPの供給効率が低下し、ワード線選択電位が不充分となる。
【0006】
この発明の目的は、ダイナミック型RAM等のワード線選択電位を生成するVPP発生回路の供給効率を高め、その信頼性を高めることにある。
【0007】
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。すなわち、ダイナミック型RAM等に内蔵されワード線の選択電位を生成するVPP発生回路等の昇圧回路を、その一方の電極が対応するプリチャージMOSFETを介して第1の電位供給点に結合される第1の容量と、その一方の電極が第1のノードに結合されさらに対応するプリチャージMOSFETを介して第1の電位供給点に結合される第2の容量,該第2の容量の他方の電極と第2の電位供給点との間に直列形態に設けられそのゲートに第3の電位を受けるNチャンネル型の第1のMOSFET及びそのゲートに第1の内部信号を受けるNチャンネル型の第2のMOSFET,ならびに第2の容量の他方の電極と第2のノードとの間に設けられそのゲートに第3の電位を受けるPチャンネル型の第3のMOSFETとをそれぞれ含み、その第2のノードが第1の容量の一方の電極又は前段回路の第1のノードに順次結合される形で実質直列結合される1段又は複数段の単位ブースト回路とを含む内部電圧昇圧回路もとに構成するとともに、この内部電圧昇圧回路を構成する各単位ブースト回路の第1及び第3のMOSFETのゲートに、第1の電源電圧電位あるいは前段の単位ブースト回路の第1のノードにおける電位を第3の電位として供給する。
【0009】
これにより、所望の高電位とされる内部電圧を容易に生成することができ、VPP発生回路等の昇圧回路の供給効率を高めることができるとともに、第1及び第3のMOSFETのゲート・ドレイン間に印加される電圧を小さくして、その耐圧破壊を防止し、昇圧回路の信頼性を高めることができる。
【0010】
また、内部電圧昇圧回路の出力端子と内部電圧供給点との間に、Pチャンネル型又はNチャンネル型の出力トランスファMOSFETを設け、この出力トランスファMOSFETのゲートに、内部電圧昇圧回路と同様な構成とされ1段多い単位ブースト回路を含むゲート電圧昇圧回路の出力電圧を供給する。
【0011】
これにより、内部電圧昇圧回路により生成された高電位が出力トランスファMOSFETのしきい値電圧によって低下されるのを防止し、VPP発生回路等の昇圧回路の供給効率をさらに高めることができる。
【0012】
さらに、第1の電源電圧供給点と上記プリチャージMOSFETのゲートが共通結合されブースト容量が結合される第1の内部ノードとの間に、上記内部電圧昇圧回路又はゲート電圧昇圧回路の出力電圧を受けるNチャンネル型の第6のMOSFETを設ける。
【0013】
これにより、電源バンプ等により第1の内部ノードの電位が不特定となるのを防止し、昇圧回路の動作を安定化して、昇圧回路ひいてはこれを含むダイナミック型RAM等の信頼性をさらに高めることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1には、この発明が適用されたVPP発生回路VPPG(昇圧回路)を含むダイナミック型RAMの一実施例のブロック図が示されている。同図により、まずこの実施例のダイナミック型RAMならびにこれに含まれるVPP発生回路VPPGの構成及び動作の概要について説明する。なお、図1の各ブロックを構成する回路素子は、公知のMOSFET集積回路の製造技術により、単結晶シリコンのような1個の半導体基板面上に形成される。
【0015】
図1において、この実施例のダイナミック型RAMは、4個のバンクBANK0〜BANK3と、これらのバンクに共通に設けられるインターフェイス回路IFとを備える。このうち、インターフェイス回路IFは、外部のアクセス装置との間で図示されない起動制御信号,アドレス信号ならびに入力データ及び出力データ等を授受し、ダイナミック型RAMの各部を制御する。
【0016】
バンクBANK0〜BANK3は、メモリアレイARY0〜ARY3と、各メモリアレイの両側に配置される一対のセンスアンプSAとをそれぞれ含む。ダイナミック型RAMはいわゆるデペンド型とされ、両端に配置された2個を除くセンスアンプSAは、その両側のバンクによりそれぞれ共有される。
【0017】
バンクBANK0〜BANK3の下端には、共通のカラムアドレスデコーダCDが設けられ、各バンクの左側には、ロウアドレスデコーダRD0〜RD3ならびにバンクコントローラBC0〜BC3がそれぞれ設けられる。このうち、カラムアドレスデコーダCDには、インターフェイス回路IFから所定ビットのカラムアドレス信号CAが供給される。また、ロウアドレスデコーダRD0〜RD3には、インターフェイス回路IFから所定ビットのロウアドレス信号RAが供給されるとともに、後述するVPP発生回路VPPGから内部電圧VPPが供給される。さらに、バンクコントローラBC0〜BC3には、インターフェイス回路IFから所定ビットのロウバンクアドレス信号RBA及びカラムバンクアドレス信号CBAが供給されるとともに、その出力信号の一部は、ロウバンク選択信号BR0〜BR3としてVPP発生回路VPPGに供給される。
【0018】
カラムアドレスデコーダCDは、ダイナミック型RAMがカラムサイクルとされるとき、インターフェイス回路IFから供給されるカラムアドレス信号CAをデコードして、バンクBANK0〜BANK3のセンスアンプSAに対するビット線選択信号の対応するビットを択一的に有効レベルとする。また、バンクBANK0〜BANK3のロウアドレスデコーダRDは、ダイナミック型RAMがロウサイクルとされるとき、インターフェイス回路IFから供給されるロウアドレス信号RAをデコードして、メモリアレイARY0〜ARY3の対応するワード線を択一的に内部電圧VPPのような選択レベルとする。
【0019】
一方、バンクコントローラBC0〜BC3は、ダイナミック型RAMがカラムサイクル又はロウサイクルとされるとき、インターフェイス回路IFから供給されるロウバンクアドレス信号RBA又はカラムバンクアドレス信号CBAをデコードして、ロウバンク選択信号BR0〜BR3等の制御信号を選択的に形成し、バンクBANK0〜BANK3の動作を制御する。バンクコントローラBC0〜BC3は、センスアンプSAのシェアドMOSFETを選択的にオン状態とするためのシェアド制御信号を選択的に形成するが、このシェアド制御信号の有効レベルは、ワード線の選択電位と同じ内部電圧VPPとされる。
【0020】
なお、この実施例において、バンクBANK0〜BANK3を構成するメモリアレイARY0〜ARY3は、実際にはその直接周辺回路を含めて複数のサブメモリアレイに分割され、各メモリアレイを構成するワード線は、実際にはメインワード線及びサブワード線として階層化されるが、これらのことについては本発明と直線関係ないため、簡素化して示し、詳細な説明も割愛する。
【0021】
この実施例のダイナミック型RAMは、さらに、外部から供給される電源電圧VCCをもとに、上記ワード線の選択電位やシェアド制御信号の有効レベルとなる内部電圧VPPを生成するVPP発生回路VPPGを備える。このVPP発生回路VPPGは、特に制限されないが、バンクBANK0〜BANK3に共通に設けられるそれぞれ1個のレベルセンサLS及び発振回路OSCと、バンクBANK0〜BANK3に対応して設けられるそれぞれ4個のワンショットパルス発生回路OP0〜OP3,パルス合成回路ADD0〜ADD3ならびにチャージポンプ回路PC0〜PC3とを含む。このうち、レベルセンサLSの非反転入力端子+には、所定の参照電圧VRが供給され、その反転入力端子−には、VPP発生回路VPPGの出力電圧つまり内部電圧VPPが供給される。レベルセンサLSの出力信号ACTは、発振回路OSCに供給される。
【0022】
一方、ワンショットパルス発生回路OP0〜OP3には、バンクBANK0〜BANK3のバンクコントローラBC0〜BC3から対応するロウバンク選択信号BR0〜BR3がそれぞれ供給される。また、パルス合成回路ADD0〜ADD3の一方の入力端子には、発振回路OSCからその出力信号つまりパルス信号PSが共通に供給され、その他方の入力端子には、対応するワンショットパルス発生回路OP0〜OP3の出力信号OPO0〜OPO3がそれぞれ供給される。さらに、チャージポンプ回路PC0〜PC3の一方の入力端子には、所定の内部制御信号DETが共通に供給され、その他方の入力端子には、対応するパルス合成回路ADD0〜ADD3の出力信号つまりチャージポンプ制御信号PCC0〜PCC3がそれぞれ供給される。チャージポンプ回路PC0〜PC3の出力端子は共通結合され、その電位は内部電圧VPPとなる。
【0023】
VPP発生回路VPPGのレベルセンサLSは、参照電圧VRをもとに内部電圧VPPの電位をセンスし、内部電圧VPPの電位が所定電位に達しないときその出力信号ACTを選択的にハイレベルとする。また、発振回路OSCは、レベルセンサLSの出力信号ACTのハイレベルを受けて選択的に動作状態となり、所定の周波数を有するパルス信号PSを選択的に生成する。
【0024】
一方、ワンショットパルス発生回路OP0〜OP3は、バンクBANK0〜BANK3の対応するバンクコントローラBC0〜BC3から供給されるロウバンク選択信号BR0〜BR3のハイレベルへの立ち上がり及びロウレベルへの立ち下がりを起点として、所定のパルス幅を有するワンショットパルス信号OPO0〜OPO3をそれぞれ生成する。また、パルス合成回路ADD0〜ADD3は、発振回路OSCから供給されるパルス信号PSならびに対応するワンショットパルス発生回路OP0〜OP3から供給されるワンショットパルス信号OPO0〜OPO3をもとにその出力信号つまりチャージポンプ制御信号PCC0〜PCC3を選択的に形成し、対応するチャージポンプ回路PC0〜PC3に供給する。さらに、チャージポンプ回路PC0〜PC3は、内部制御信号DETならびに対応するチャージポンプ制御信号PCC0〜PCC3がともにロウレベルとされることで選択的に動作状態となり、所定の内部電圧VPPを生成する。
【0025】
なお、VPP発生回路VPPGならびにこれを構成するレベルセンサLS,発振回路OSC,ワンショットパルス発生回路OP0〜OP3,パルス合成回路ADD0〜ADD3ならびにチャージポンプ回路PC0〜PC3の具体的構成及び動作ならびにその特徴については、後で詳細に説明する。
【0026】
図2には、図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれるワンショットパルス発生回路OP0の一実施例の回路図が示されている。同図をもとに、この実施例のVPP発生回路VPPGに含まれるワンショットパルス発生回路OP0の具体的構成及び動作について説明する。なお、以下の回路図において、そのチャネル(バックゲート)部に矢印が付されるMOSFETはPチャンネル型(第2導電型)であって、矢印の付されないNチャンネル型(第1導電型)のMOSFETと区別して示される。また、ワンショットパルス発生回路OP1〜OP3は、図2のワンショットパルス発生回路OP0と同一構成とされるため、これに関する以下の説明から類推されたい。
【0027】
図2において、ワンショットパルス発生回路OP0は、特に制限されないが、反転出力端子を有する排他的論理和回路EO1と、合計5個のインバータV1〜V5と、インバータV1〜V4とともに遅延回路を構成する抵抗R1〜R4ならびに容量C11〜C14とを含む。排他的論理和回路EO1の一方の入力端子には、対応するバンクBANK0のバンクコントローラBC0からインバータV5を介してロウバンク選択信号BR0が供給され、その他方の入力端子には、ロウバンク選択信号BR0の上記遅延回路による遅延信号が供給される。排他的論理和回路EO1の反転出力信号は、ワンショットパルス信号OPO0として、後段の対応するパルス合成回路ADD0の一方の入力端子に供給される。
【0028】
言うまでもなく、排他的論理和回路EO1の反転出力信号は、その一方及び他方の入力端子に供給される信号が異なる論理レベルとされるとき、選択的にロウレベルとされる。したがって、排他的論理和回路EO1の反転出力信号つまりワンショットパルス信号OPO0は、ロウバンク選択信号BR0がハイレベルとされてからその上記遅延回路による遅延信号がハイレベルとされるまでの間、ならびにロウバンク選択信号BR0がロウレベルとされてからその遅延信号がロウレベルとされるまでの間、選択的にハイレベルとされるものとなる。
【0029】
後述するように、ワンショットパルス信号OPO0は、対応するパルス合成回路ADD0を介してチャージポンプ回路PC0に供給され、そのハイレベルを受けてチャージポンプ回路PC0による単発的な昇圧動作が行われる。また、ワンショットパルス信号OPO0は、上記のように、ロウバンク選択信号BR0がハイレベルに変化され又はロウレベルに変化されたのを受けて所定期間だけハイレベルとされるが、このロウバンク選択信号BR0のハイレベルの変化は、その直後にバンクBANK0のメモリアレイARY0において指定されたワード線が択一的に選択レベルとされることを示し、ロウバンク選択信号BR0のロウレベルへの変化は、その直後に内部電圧VPPを選択レベルとして併用するシェアドMOSFETがオン状態とされることを示している。このように、内部電圧VPPに対する負荷が大きくなる時点でチャージポンプ回路PC0による単発的な昇圧動作を選択的に行わせることで、内部電圧VPPとしての電流供給能力を一時的に大きくし、その電位変動を抑制することができる。
【0030】
図3には、図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれるレベルセンサLSの一実施例の回路図が示されている。同図をもとに、この実施例のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれるレベルセンサLSの具体的構成及び動作について説明する。
【0031】
図3において、レベルセンサLSは、特に制限されないが、その反転入力端子−と接地電位VSS(第2の電源電圧)との間に直列形態に設けられるPチャンネルMOSFETP1及びP2ならびにNチャンネルMOSFETN1と、一対のNチャンネルMOSFETN2及びN3を中心とする差動回路とを含む。このうち、MOSFETP1は、そのゲート及びドレインが共通結合されることで、反転入力端子−側をそのアノードとすべくダイオード形態とされ、MOSFETN1は、やはりそのゲート及びドレインが共通結合されることで、反転入力端子−側をそのアノードとすべくダイオード形態とされる。MOSFETP2のゲートは、レベルセンサLSの非反転入力端子+に結合される。
【0032】
MOSFETP1のソースつまりレベルセンサLSの反転入力端子−には、前述のように、内部電圧VPPが供給され、MOSFETP2のゲートつまりレベルセンサLSの非反転入力端子+には所定の参照電圧VRが供給される。なお、参照電圧VRは内部電圧VDLとされるが、この内部電圧VDLは、前記センスアンプSAの高電位側動作電源とされるものであって、その電位は例えば+1.8V(ボルト)のような比較的低い電位とされる。内部電圧VDLの電位が、メモリセルに対する書き込みハイレベルとなることは言うまでもない。
【0033】
次に、差動回路を構成するMOSFETN2及びN3のドレインは、カレントミラー形態とされるPチャンネル型の負荷MOSFETP3及びP4を介して電源電圧VCC(第1の電源電圧)に結合され、その共通結合されたソースは、そのゲートに電源電圧VCCを受けるNチャンネルMOSFETN4を介して接地電位VSSに結合される。MOSFETN2のゲートは、MOSFETP2及びN1の共通結合されたドレインに結合され、MOSFETN3のゲートは、レベルセンサLSの非反転入力端子+に結合される。MOSFETP4及びN3の共通結合されたドレインにおける電位は、インバータV6を経た後、レベルセンサLSの出力信号ACTとして発振回路OSCに供給される。なお、電源電圧VCCは、特に制限されないが、+2.5Vの正電位とされる。
【0034】
内部電圧VPPが所定電位、つまり内部電圧VDLにMOSFETP1及びP2のしきい値電圧を加えた電位すなわちVDL+2Vthp(以下、1個のPチャンネルMOSFETのしきい値電圧をVthpとして表す)より高い電位にあるとき、レベルセンサLSでは、MOSFETP1及びP2がオン状態となり、差動回路を構成するMOSFETN2のゲート電位は、内部電圧VDLより高いハイレベルとなる。このため、差動回路のMOSFETN2がオン状態となり、MOSFETN3はオフ状態となって、レベルセンサLSの出力信号ACTは接地電位VSSのようなロウレベルとされる。
【0035】
一方、内部電圧VPPの電位が低下し、上記所定電位つまりVDL+2Vthpより低くなると、レベルセンサLSのMOSFETP1及びP2がオフ状態となり、MOSFETN2のゲート電位は内部電圧VDLより低いロウレベルとなる。このため、差動回路のMOSFETN2はオフ状態となり、代わりにMOSFETN3がオン状態となって、レベルセンサLSの出力信号ACTは電源電圧VCCのようなハイレベルとされる。
【0036】
後述するように、レベルセンサLSの出力信号ACTは発振回路OSCに供給され、発振回路OSCは、そのハイレベルを受けて選択的に発振動作を行う。また、発振回路OSCの出力信号つまりパルス信号PSは、対応するパルス合成回路ADD0を介してチャージポンプ回路PC0に供給され、そのハイレベルへの繰り返し変化を受けてチャージポンプ回路PC0による連続的な昇圧動作が行われる。これにより、内部電圧VPPの電位は上昇するが、その電位が上記所定電位つまりVDL+2Vthpに達すると、レベルセンサLSの出力信号ACTがロウレベルとされ、これを受けて発振回路OSC及びチャージポンプ回路PC0の動作が停止される。この結果、内部電圧VPPは、その中心電位が上記所定電位つまりVDL+2Vthpとなるべく制御されるものとなる。
【0037】
なお、この実施例において、レベルセンサLSを構成するPチャンネルMOSFETP6及びP7のしきい値電圧Vthpは、特に制限されないが、例えば0.8Vとされ、内部電圧VPPの中心電位は、例えば+3.4Vとされる。この電位は、センスアンプSAの高電位側動作電源となる内部電圧VDLの電位、例えば+1.8VにメモリアレイARY0〜ARY3のメモリセルを構成するアドレス選択MOSFETのしきい値電圧を加えた電位より充分に高い電位とされ、メモリセルへのハイレベル書き込みが確実に行われるものとなる。
【0038】
図4には、図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれる発振回路OSCの一実施例の回路図が示されている。同図をもとに、この実施例のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれる発振回路OSCの具体的構成及び動作について説明する。
【0039】
図4において、発振回路OSCは、特に制限されないが、PチャンネルMOSFETP6及びP7ならびにNチャンネルMOSFETN5及びN6からなるクロックドインバータと、MOSFETP6及びP7と並列形態に設けられるPチャンネルMOSFETP5とを含む。このうち、MOSFETP5及びN5のゲートには、上記レベルセンサLSの出力信号ACTが共通に供給され、MOSFETP6及びN6の共通結合されたゲートは、後述するインバータVAの出力端子に結合される。また、MOSFETP5及びP7ならびにN5の共通結合されたドレインは、それぞれ4個の抵抗R5〜R8,容量C15〜C18ならびにインバータV7〜VAからなる遅延回路を経た後、上記MOSFETP6及びN6のゲートに結合される。遅延回路を構成する最終段のインバータVAの出力信号は、インバータVBを経た後、発振回路OSCの出力信号つまりパルス信号PSとして後段のパルス合成回路ADD0〜ADD3に供給される。
【0040】
内部電圧VPPの電位が上記所定の電位に達し、レベルセンサLSの出力信号ACTがロウレベルとされるとき、発振回路OSCでは、MOSFETP5がオン状態となり、MOSFETN5はオフ状態となる。このため、MOSFETP6及びP7ならびにN5及びN6からなるクロックドインバータはいわゆる非伝達状態となり、その出力端子はMOSFETP5を介して電源電圧VCCのようなハイレベルに固定される。したがって、インバータVAの出力信号がハイレベルとなり、インバータVBの出力信号つまりパルス信号PSが接地電位VSSのようなロウレベルに固定される。また、インバータVAの出力信号のハイレベルは、クロックドインバータを構成するMOSFETP6及びN6のゲートに伝達されるため、クロックドインバータは、MOSFETP6及びN5をオフ状態としMOSFETN6をオン状態とする形で非伝達状態となる。
【0041】
次に、内部電圧VPPの電位が上記所定電位より低くなり、レベルセンサLSの出力信号ACTがハイレベルとされると、発振回路OSCでは、MOSFETP5がオフ状態となり、MOSFETN5がオン状態となる。このため、MOSFETP6及びP7ならびにN5及びN6からなるクロックドインバータは伝達状態となり、まずその出力端子が接地電位VSSのようなロウレベルとされる。また、伝達状態にあるクロックドインバータは、4個のインバータV7〜VAとともにリング状に結合されて一つのリングオシレータを構成し、発振動作を開始する。この結果、発振回路OSCの出力信号つまりパルス信号PSは、上記遅延回路の遅延時間に対応した周期を有する連続的なパルス信号となり、これを受けてチャージポンプ回路PC0の連続的な昇圧動作が行われる。
【0042】
図5には、図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれるパルス合成回路ADD0の一実施例の回路図が示されている。同図をもとに、この実施例のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれるパルス合成回路ADD0の具体的構成及び動作について説明する。なお、パルス合成回路ADD1〜ADD3は、パルス合成回路ADD0と同一構成とされるため、パルス合成回路ADD0に関する以下の説明から類推されたい。
【0043】
図5において、パルス合成回路ADD0は、特に制限されないが、ノア(NOR)ゲートNO1を含む。ノアゲートNO1の一方の入力端子には、対応する前記ワンショットパルス発生回路OP0からその出力信号つまりワンショットパルス信号OPO0が供給され、その他方の入力端子には、発振回路OSCからその出力信号つまりパルス信号PSが供給される。ノアゲートNO1の出力信号は、パルス合成回路ADD0の出力信号つまりチャージポンプ制御信号PCC0として対応するチャージポンプ回路PC0に供給される。
【0044】
前述のように、ワンショットパルス発生回路OP0の出力信号つまりワンショットパルス信号OPO0は、通常ロウレベルとされ、対応するバンクBANK0のバンクコントローラBC0から供給されるロウバンク選択信号BR0がハイレベル又はロウレベルに変化されるとき所定の期間だけ一時的にハイレベルとされる。また、発振回路OSCの出力信号つまりパルス信号PSは、通常つまり発振回路OSCが非動作状態とされるときロウレベルとされ、発振回路OSCが動作状態とされると所定の周期をもって繰り返しハイレベルとされる。この結果、パルス合成回路ADD0の出力信号つまりチャージポンプ制御信号PCC0は、通常つまりワンショットパルス信号OPO0及びパルス信号PSがともにロウレベルとされるとき電源電圧VCCのようなハイレベルとされ、そのいずれかがハイレベルとされると接地電位VSSのようなロウレベルとされる。
【0045】
図6には、図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれるチャージポンプ回路PC0の第1の実施例の回路図が示され、図7には、その一実施例の信号波形図が示されている。これらの図をもとに、この実施例のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれるチャージポンプ回路PC0の具体的構成及び動作ならびにその特徴について説明する。なお、チャージポンプ回路PC1〜PC3は、図6及び図7のチャージポンプ回路PC0と同一構成とされるため、これに関する以下の説明から類推されたい。
【0046】
図6において、チャージポンプ回路PC0は、特に制限されないが、その一方の入力端子に内部制御信号DETを受け、その他方の入力端子にパルス合成回路ADD0の出力信号つまりチャージポンプ制御信号PCC0を受けるノアゲートNO2を含む。ノアゲートNO2の出力信号つまり内部ノードn1における内部信号n1は、ノアゲートNO3及びNO4の一方の入力端子に供給されるとともに、インバータVD及びVEからなる遅延回路を介して上記ノアゲートNO3の他方の入力端子に供給される。また、内部信号n1のインバータVCによる反転信号つまり内部ノードn2における内部信号n2(第1の内部信号)は、単位ブースト回路UB1を構成するNチャンネルMOSFETNA1(第2のMOSFET。以下、各単位ブースト回路のMOSFETNA1〜NAjは第2のMOSFETとなる)のゲートに供給されるとともに、ノアゲートNO5の一方の入力端子に供給される。ノアゲートNO4の他方の入力端子には、ノアゲートNO3の出力信号のインバータVF〜VHによる反転遅延信号つまり内部ノードn3における内部信号n3が供給され、ノアゲートNO5の他方の入力端子には、そのインバータVF,VG,VIならびにVJによる遅延信号つまり内部ノードn4における内部信号n4が供給される。
【0047】
内部信号n3は、さらに、実質的な内部電圧昇圧回路を構成する容量C4(第3の容量)の他方の電極つまり下部電極に供給される。また、ノアゲートNO4の出力信号つまり内部ノードn5における内部信号n5は、容量C1(第4の容量)の他方の電極つまり下部電極に供給され、ノアゲートNO5の出力信号つまり内部ノードn6における内部信号n6は、容量C2(第1の容量)の他方の電極つまり下部電極に供給される。
【0048】
単位ブースト回路UB1のMOSFETNA1のドレインは、NチャンネルMOSFETN91(第1のMOSFET。以下、各単位ブースト回路のMOSFETN91〜N9jは第1のMOSFETとなる)を介して容量C31(第2の容量。以下、各単位ブースト回路の容量C31〜C3jは第2の容量となる)の他方の電極つまり下部電極に結合され、そのソースは、第2の電位供給点つまり接地電位VSS(第2の電源電圧供給点)に結合される。容量C31の下部電極は、さらにPチャンネル型のトランスファMOSFETP81(第3のMOSFET。以下、各単位ブースト回路のMOSFETP81〜P8jは第3のMOSFETとなる)を介して第2のノードに結合され、容量C2の一方の電極つまり上部電極に結合されるとともに、NチャンネルMOSFETN8(第6のMOSFET)のゲートに結合される。MOSFETP81及びN91のゲートには、第1の電位つまり電源電圧VCCが共通に供給される。また、MOSFETP81の基板部は、そのソースつまり容量C2の上部電極に結合される。
【0049】
容量C1の一方の電極つまり上部電極は、内部ノードb1(第1の内部ノード)に結合される。また、容量C2の上部電極は、そのゲートが内部ノードb1に結合されるNチャンネル型のプリチャージMOSFETNBを介して第1の電位供給点つまり電源電圧VCC(第1の電源電圧供給点)に結合される。さらに、単位ブースト回路UB1の容量C31の一方の電極つまり上部電極は、単位ブースト回路UB1の第1のノードに結合された後、そのゲートが内部ノードb1に結合されるNチャンネル型のプリチャージMOSFETNCを介して電源電圧VCCに結合されるとともに、内部ノードb3つまりNチャンネル型の出力トランスファMOSFETNLのゲートに結合される。容量C4の上部電極つまり内部ノードb2は、そのゲートが内部ノードb1に結合されるNチャンネル型のプリチャージMOSFETNGを介して電源電圧VCCに結合されるとともに、出力トランスファMOSFETNLを介してチャージポンプ回路PC0の出力端子つまり内部電圧供給点VPPに結合される。
【0050】
内部ノードb1は、さらに、電源電圧VCC側をアノードとする形でダイオード形態とされるNチャンネルMOSFETN7(第5のMOSFET)と、そのゲートが容量C2の上部電極に結合される上記MOSFETN8と、内部ノードb1側をアノードとする形でそれぞれダイオード形態とされる3個のNチャンネルMOSFETND〜NF(第4のMOSFET)とを介して電源電圧VCCに結合される。また、内部ノードb2は、さらに、電源電圧VCC側をアノードとする形でダイオード形態とされるNチャンネルMOSFETNHと、内部ノードb2側をアノードとする形でそれぞれダイオード形態とされる3個のNチャンネルMOSFETNI〜NKとを介して電源電圧VCCに結合される。内部電圧供給点VPPは、電源電圧VCC側をそのアノードとする形でダイオード形態とされるNチャンネルMOSFETNMを介して電源電圧VCCに結合されるとともに、所定の平滑容量C5を介して接地電位VSSに結合される。
【0051】
ここで、内部制御信号DETは、図7に示されるように、通常接地電位VSSのようなロウレベルに固定され、例えばチャージポンプ回路PC0を含むVPP発生回路VPPGの動作を試験的に停止したい場合等に選択的に電源電圧VCCのようなハイレベルとされる。また、チャージポンプ制御信号PCC0は、前述のように、通常電源電圧VCCのようなハイレベルとされ、所定の条件で選択的に接地電位VSSのようなロウレベルとされる。
【0052】
内部制御信号DET又はチャージポンプ制御信号PCC0のいずれかがハイレベルとされるとき、チャージポンプ回路PC0では、ノアゲートNO2の出力信号つまり内部信号n1が接地電位VSSのようなロウレベルとされ、そのインバータVCによる反転信号つまり内部信号n2は電源電圧VCCのようなハイレベルとされる。また、内部信号n1及びそのインバータVD及びVEによる遅延信号のロウレベルを受けてノアゲートNO3の出力信号が電源電圧VCCのようなハイレベルとされるため、内部信号n3が第2の電位つまり接地電位VSSのようなロウレベルとされ、内部信号n4は電源電圧VCCのようなハイレベルとされる。ノアゲートNO4の出力信号つまり内部信号n5は、内部信号n1及びn3がともにロウレベルとされることで、電源電圧VCCのようなハイレベルとされ、ノアゲートNO5の出力信号つまり内部信号n6は、内部信号n2及びn4のハイレベルを受けて接地電位VSSのようなロウレベルとされる。
【0053】
内部ノードb1は、内部信号n5がハイレベルとされた時点で、容量C1のブースト作用によって2×VCC(ここで、電源電圧VCCの絶対値をVCCとして表す。以下同様)に近い電位V11に押し上げられるが、その電位が何らかの理由で異常に高くなった場合、MOSFETND〜NFによりVCC+3Vthn(ここで、1個のNチャンネルMOSFETのしきい値電圧をVthnとして表す。以下同様)にクランプされる。また、内部ノードb1のハイレベルを受けてプリチャージMOSFETNB,NCならびにNGがオン状態となり、容量C2,C31ならびにC4の上部電極に電源電圧VCCが伝達される。このとき、容量C2及びC4の下部電極には、それぞれ内部信号n6及びn3のロウレベルつまり接地電位VSSが伝達される。また、単位ブースト回路UB1を構成する容量C31の下部電極には、内部信号n2のハイレベルを受けてオン状態にあるMOSFETNA1とそのゲートに電源電圧VCCを受けてオン状態にあるMOSFETN9とを介して接地電位VSSが伝達される。
【0054】
これらのことから、容量C2,C31ならびにC4は、ともにその上部電極を電源電圧VCCとし、その下部電極を接地電位VSSとすべくプリチャージされる。このとき、トランスファMOSFETNLは、内部ノードb2及びb3がともに電源電圧VCCとされるためにオフ状態となり、内部電圧供給点VPPにおける内部電圧VPPの電位は高電位のまま保持される。
【0055】
次に、内部制御信号DETがロウレベルのままチャージポンプ制御信号PCC0がロウレベルに変化されると、チャージポンプ回路PC0では、まずノアゲートNO2の出力信号つまり内部信号n1が電源電圧VCCのようなハイレベルに変化され、これを受けて内部信号n2が接地電位VSSのようなロウレベルに変化される。また、インバータVD及びVEからなる遅延回路の遅延時間t1が経過した時点で、内部信号n3が電源電圧VCCのようなハイレベルとされ、やや遅れて内部信号n4が接地電位VSSのようなロウレベルとされる。ノアゲートNO4の出力信号つまり内部信号n5は、内部信号n1のハイレベル変化を受けて接地電位VSSのようなロウレベルとされ、ノアゲートNO5の出力信号つまり内部信号n6は、内部信号n2及びn4がともにロウレベルとされた時点で電源電圧VCCのようなハイレベルとされる。
【0056】
内部ノードb1は、内部信号n5がロウレベルとされた時点で、容量C1を介してその電位が引き下げられるが、電源電圧VCCとの間にはダイオード形態のMOSFETN7が設けられるため、そのロウレベルV12はVCC−Vthnでクランプされる。したがって、内部ノードb1の前記ブースト時の電位V11は、2×VCC−Vthnとなる。また、この内部ノードb1のロウレベルを受けて、プリチャージMOSFETNB,NCならびにNGがオフ状態となり、容量C2,C31ならびにC4のプリチャージ動作が停止される。このとき、容量C2の下部電極は、内部信号n6のハイレベルによってブーストされ、これを受けてその上部電極の電位が2×VCCに押し上げられる。また、容量C2の上部電極のブースト電位を受けて、そのゲートに電源電圧VCCを受けるMOSFETP81がオン状態となるが、そのゲート電位に電源電圧VCCを受けるMOSFETN91は容量C31の下部電極のブースト電位を受けてオフ状態となり、MOSFETNA1は内部信号n2のロウレベルを受けてオフ状態となる。この結果、容量C2の上部電極のブースト電位が容量C31の下部電極に伝達され、内部ノードb3の電位が3×VCCに押し上げられる。
【0057】
一方、容量C4の上部電極つまり内部ノードb2における電位は、その下部電極が内部信号n3のハイレベルによりブーストされることで、2×VCCなる高電位に押し上げられる。この内部ノードb2の高電位は、そのゲート電位つまり内部ノードb3が3×VCCなる高電位とされることでオン状態となったトランスファMOSFETNLを介して、そのしきい値電圧による影響を受けることなく内部電圧供給点VPPに伝達される。しかし、内部電圧VPPの電位は、前述のように、レベルセンサLSによってモニタされるため、その中心電位は、実際には前記所定電位つまりVDL+2Vthpとなるべく制御される。
【0058】
なお、容量C2,C31ならびにC4の上部電極が高電位とされるとき、チャージポンプ回路PC0では、電源電圧VCC及び内部ノードb1間に設けられたMOSFETN8が容量C2の上部電極の昇圧電位を受けてオン状態となる。前述のように、電源電圧VCCと内部ノードb1との間には、ダイオード形態のMOSFETN7ならびにND〜NFが設けられ、その電位はVCC−VthnからVCC+3Vthnの範囲内に保持される。また、この間、内部ノードb1の電位は実質的なフローティング状態となるため、例えば電源バンプ等によって電源電圧VCCの電位が変動した場合、内部ノードb1の電位と電源電圧VCCの最新電位との間の関係が不特定となる。上記のように、電源電圧VCC及び内部ノードb1間にMOSFETN8が設けられ、これがチャージポンプ回路PC0の昇圧動作が行われるごとにオン状態とされることで、内部ノードb1は電源電圧VCCの最新電位に設定され、これによってチャージポンプ回路PC0ひいてはダイナミック型RAMの動作が安定化されるものとなる。
【0059】
さらに、この実施例では、上記のように、容量C2及びC31を選択的に直列結合するトランスファMOSFETP81のゲートが電源電圧VCCに結合されるとともに、このトランスファMOSFETP81と相補的な関係にあるMOSFETNA1との間に、そのゲートが電源電圧VCCに結合されるMOSFETN91が設けられ、このMOSFETN91は、単位ブースト回路UB1によるブースト動作が行われる間、自動的にオフ状態となる。これにより、トランスファMOSFETP81のゲート・ドレイン間電圧が2×VCC−VCCつまりVCCに圧縮されるとともに、昇圧電位にある容量C31の下部電極とMOSFETNA1との間の接続が断たれ、そのゲートに接地電位VSSを受けるMOSFETNA1のドレインはフローティング状態となる。この結果、単位ブースト回路UB1を構成するトランスファMOSFETP81ならびにMOSFETN91及びNA1の耐圧破壊を防止し、これによってチャージポンプ回路PC0ひいてはダイナミック型RAMの信頼性を高めることができる。
【0060】
チャージポンプ制御信号PCC0が電源電圧VCCのようなハイレベルに戻されると、チャージポンプ回路PC0では、まず内部信号n1が接地電位VSSのようなロウレベルとされ、この内部信号n1のロウレベルを受けて内部信号n2が電源電圧VCCのようなハイレベルとされる。また、内部信号n2のハイレベルを受けて内部信号n6が接地電位VSSのようなロウレベルとされ、この内部信号n6のロウレベルを受けて内部ノードb3がロウレベルとされる。さらに、内部信号n1がロウレベルとされてからインバータVD及びVEの遅延時間t2とノアゲートNO3ならびにインバータVF〜VHの遅延時間t1とが経過した時点で、内部信号n3がロウレベルとされ、この内部信号n3のロウレベルを受けて内部信号n5が電源電圧VCCのようなハイレベルとされ、内部ノードb2が電源電圧VCCのようなロウレベルとされる。内部ノードb1は、内部信号n5のハイレベルを受けて前記電位V11とされる。
【0061】
これまでの説明から明らかなように、内部ノードb1が前記電位V12のようなロウレベルとされてから内部ノードb2が2×VCCのようなハイレベルに変化されるまでの遅延時間Δt1は、内部ノードb2のブースト電位がMOSFETNGを介して電源電圧VCC側に抜けるのを防止すべく作用する。また、内部ノードb2が上記ハイレベルとされてから内部ノードb3が3×VCCのようなハイレベルとされるまでの遅延時間Δt2は、内部ノードb2のブースト電位が充分な電位に達する前にトランスファMOSFETNLがオン状態となるのを防止すべく作用し、内部ノードb3が電源電圧VCCのようなロウレベルとされてから内部ノードb1が前記V11とされるまでの遅延時間Δt3は、トランスファMOSFETNLがオフ状態となる前に容量C2,C3ならびにC4のプリチャージ動作が開始されるのを防止すべく作用するものである。
【0062】
図8には、図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれるチャージポンプ回路PC0の第2の実施例の回路図が示されている。なお、この実施例のチャージポンプ回路PC0は、前記図6の実施例を基本的に踏襲するものであるため、これと異なる部分についてのみ説明を追加する。
【0063】
図8において、この実施例のチャージポンプ回路PC0は、その他方の電極つまり下部電極に内部信号n3を受ける容量C4(第3の容量)とi個つまり1個の単位ブースト回路UB3とを含む内部電圧昇圧回路と、容量C2とi+1個つまり2個の単位ブースト回路UB1〜UB2とを含むゲート電圧昇圧回路とを含む。このうち、内部電圧昇圧回路を構成する単位ブースト回路UB3は、その第2のノードつまりMOSFETP83のソースが容量C4の上部電極に結合される形で容量C4と実質直列結合され、その第1のノードつまり容量C33の上部電極は、内部電圧昇圧回路の出力端子として内部ノードb2に結合される。容量C4の上部電極は、さらにNチャンネル型のプリチャージMOSFETNGを介して電源電圧VCCに結合され、単位ブースト回路UB3を構成する容量C33の上部電極は、Nチャンネル型のプリチャージMOSFETNOを介して電源電圧VCCに結合される。内部ノードb2は、Nチャンネル型の出力トランスファMOSFETNLを介して内部電圧供給点VPPに結合される。
【0064】
一方、ゲート電圧昇圧回路を構成する単位ブースト回路UB1及びUB2は、その第2のノードが容量C2の上部電極又は前段の単位ブースト回路UB1の第1のノードに結合される形で直列結合され、単位ブースト回路UB2の第1のノードは、ゲート電圧昇圧回路の出力端子として内部ノードb3に結合される。容量C2の上部電極は、Nチャンネル型のプリチャージMOSFETNBを介して電源電圧VCCに結合され、単位ブースト回路UB1及びUB2を構成する容量C31及びC32の上部電極は、それぞれNチャンネル型のプリチャージMOSFETNC及びNNを介して電源電圧VCCに結合される。内部ノードb3は、出力トランスファMOSFETNLのゲートに結合される。
【0065】
内部制御信号DET又はチャージポンプ制御信号PCC0のいずれかがハイレベルとされるとき、内部電圧昇圧回路の単位ブースト回路UB3を構成する容量C33の下部電極には、MOSFETN93及びNA3を介して接地電位VSSが供給され、容量C4の下部電極には内部信号n3のロウレベルが供給される。また、容量C33の上部電極は、内部ノードb1のハイレベルを受けてオン状態にあるプリチャージMOSFETNOを介して電源電圧VCCにプリチャージされ、容量C4の上部電極も、やはり内部ノードb1のハイレベルを受けてオン状態にあるプリチャージMOSFETNGを介して電源電圧VCCにプリチャージされる。これにより、容量C33及びC4の上部電極はともに電源電圧VCCとされ、内部ノードb3も電源電圧VCCとされる。
【0066】
このとき、ゲート電圧昇圧回路の単位ブースト回路UB1及びUB2を構成する容量C31及びC32の下部電極には、内部制御信号DET又はチャージポンプ制御信号PCC0のいずれかがハイレベルとされるとき、対応するMOSFETN91及びNA1あるいはN92及びNA2を介して接地電位VSSが供給され、容量C2の下部電極には内部信号n6のロウレベルが供給される。また、容量C31及びC32の上部電極は、内部ノードb1のハイレベルを受けてオン状態にあるプリチャージMOSFETNC及びNNを介してそれぞれ電源電圧VCCにプリチャージされ、容量C2の上部電極も、やはり内部ノードb1のハイレベルを受けてオン状態にあるプリチャージMOSFETNBを介して電源電圧VCCにプリチャージされる。この結果、容量C2ならびにC31及びC32の上部電極はともに電源電圧VCCとされ、内部ノードb3も電源電圧VCCとなって、トランスファMOSFETNLはオフ状態とされる。
【0067】
次に、内部制御信号DET及びチャージポンプ制御信号PCC0がともにロウレベルとされると、内部電圧昇圧回路を構成する容量C4の下部電極は、内部信号n3のハイレベルを受けてブーストされ、その上部電極の電位は2×VCCに押し上げられる。また、この高電位を受けて単位ブースト回路UB3のトランスファMOSFETP83がオン状態となり、容量C33の下部電極の電位が2×VCCに押し上げられるとともに、この容量C33の下部電極の高電位を受けてMOSFETN93がオフ状態となる。これにより、容量C33の上部電極つまり内部ノードb2の電位は3×VCCに押し上げられる。
【0068】
このとき、ゲート電圧昇圧回路を構成する容量C2の下部電極は、内部信号n6のハイレベルを受けてブーストされ、その上部電極の電位は2×VCCに押し上げられる。また、この高電位を受けて単位ブースト回路UB1のトランスファMOSFETP81がオン状態となり、容量C31の下部電極の電位が2×VCCに押し上げられるとともに、この容量C31の下部電極の高電位を受けてMOSFETN91がオフ状態となる。これにより、容量C31の上部電極つまり内部ノードb2の電位が3×VCCに押し上げられる。さらに、単位ブースト回路UB2では、単位ブースト回路UB1を構成する容量C31の上部電極の高電位を受けてトランスファMOSFETP82がオン状態となり、容量C32の下部電極の電位が3×VCCに押し上げられるとともに、この容量C32の下部電極の高電位を受けてMOSFETN92がオフ状態となる。
【0069】
したがって、容量C32の上部電極つまり内部ノードb3の電位は、内部ノードb2よりさらにVCCだけ高い4×VCCに押し上げられるため、内部ノードb2の高電位は、トランスファMOSFETNLのしきい値電圧の影響を受けることなくそのまま内部電圧供給点VPPに伝達される。この結果、前記図6の実施例と同様な効果を得つつ、内部電圧VPPの源泉となる内部ノードn2の電位をさらに高め、チャージポンプ回路PC0つまりはVPP発生回路VPPGの供給効率を高めることができるものとなる。なお、チャージポンプ回路PC0すなわちVPP発生回路VPPGの供給電流及び供給効率については、第3ないし第5の実施例について説明した後、詳細に比較・検討する。
【0070】
図9には、図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれるチャージポンプ回路PC0の第3の実施例の回路図が示されている。なお、この実施例のチャージポンプ回路PC0は、前記図6及び図8の実施例を基本的に踏襲するものであるため、これと異なる部分についてのみ説明を追加する。
【0071】
図9において、この実施例のチャージポンプ回路PC0は、ゲート電圧昇圧回路を含まず、容量C4(第3の容量)と、容量C33(第2の容量)を含む単位ブースト回路UB3とからなる内部電圧昇圧回路を含む。この内部電圧昇圧回路の単位ブースト回路UB3を構成する容量C33の上部電極は、内部ノードb2に結合され、さらにPチャンネル型の出力トランスファMOSFETPBを介して内部電圧供給点VPPに結合される。出力トランスファMOSFETPBのゲートは、内部電圧VPPをその高電位側動作電源とし接地電位VSSを低電位側動作電源とするレベルシフト回路LSFの出力端子つまり内部ノードb4に結合され、その基板部は内部電圧供給点VPPに結合される。
【0072】
ここで、レベルシフト回路LSFは、特に制限されないが、そのソースが内部電圧供給点VPPに結合されそのゲート及びドレインが互いに交差結合される一対のPチャンネルMOSFETP9及びPAを含む。このうち、MOSFETP9のドレインは、そのゲートに電源電圧VCCを受けるNチャンネルMOSFETNPを介してノアゲートNO6の出力端子つまり内部ノードn8に結合され、MOSFETPAのドレインは、NチャンネルMOSFETNQ及びNRを介して接地電位VSSに結合される。MOSFETQのゲートは電源電圧VCCに結合され、MOSFETNRのゲートは内部ノードn8に結合される。
【0073】
ノアゲートNO6の一方の入力端子には、前記内部信号n7のインバータVH及びVLによる遅延信号が供給され、その他方の入力端子には、内部信号n1のインバータVMによる反転信号が供給される。これにより、ノアゲートNO6の出力信号つまり内部ノードn8における内部信号n8(第2の内部信号)は、通常接地電位VSSのようなロウレベルとされ、チャージポンプ制御信号PCC0のハイレベルを受けて電源電圧VCCのようなハイレベルとされる。
【0074】
内部信号n8が接地電位VSSのようなロウレベルとされるとき、レベルシフト回路LSFでは、MOSFETNRがオフ状態となり、MOSFETNPがオン状態となる。このため、MOSFETPAがオン状態となり、MOSFETP9がオフ状態となって、レベルシフト回路LSFの出力信号つまり内部ノードb4における内部信号b4は、無効レベルつまり内部電圧VPPのような高電位のハイレベルとされる。したがって、出力トランスファMOSFETPBがオフ状態となり、内部電圧供給点VPPの電位は高電位のまま保持される。
【0075】
次に、チャージポンプ制御信号PCC0がロウレベルとされ、内部信号n8が電源電圧VCCのようなハイレベルとされると、レベルシフト回路LSFでは、MOSFETNPがオフ状態となり、MOSFETNRがオン状態となる。このため、MOSFETP9がオン状態となり、MOSFETPAはオフ状態となって、レベルシフト回路LSFの出力信号つまり内部信号b4は有効レベルつまり接地電位VSSのようなロウレベルとされる。これにより、出力トランスファMOSFETPBがオン状態となり、これを介して内部電圧昇圧回路で生成された3×VCCなる高電位が内部電圧供給点VPPに伝達される。
【0076】
つまり、この実施例のチャージポンプ回路PC0では、出力トランスファMOSFETがPチャンネルMOSFETPBに置き換えられることで、ゲート電圧昇圧回路を設ける必要がなくなった訳であり、これによってチャージポンプ回路PC0ひいてはVPP発生回路VPPGの回路構成を簡素化しつつ、前記図8の実施例と同様な効果を得ることができるものである。
【0077】
図10には、図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれるチャージポンプ回路PC0の第4の実施例の回路図が示され、図11には、その第5の実施例の回路図が示されている。なお、この実施例のチャージポンプ回路PC0は、前記図6,図8ならびに図9の実施例を基本的に踏襲するものであるため、これと異なる部分についてのみ説明を追加する。
【0078】
図10において、この実施例のチャージポンプ回路PC0は、ゲート電圧昇圧回路を含まず、容量C4(第1の容量)と容量C33(第2の容量)を含む単位ブースト回路UB3とを含む内部電圧昇圧回路を含む。内部電圧昇圧回路の出力端子となる容量C33の上部電極は、Nチャンネル型の出力トランスファMOSFETNSを介して内部電圧供給点VPPに結合される。このトランスファMOSFETNSは、そのゲート及びドレインが共通結合されることで、内部ノードb2側をアノードとする形でダイオード形態とされる。
【0079】
これにより、この実施例では、内部電圧昇圧回路により生成された3×VCCなる高電位が出力トランスファMOSFETNSのしきい値電圧Vthn分だけ低くされて内部電圧供給点VPPに伝達されるものの、出力トランスファMOSFETNSのゲート電位を昇圧するためのゲート電圧昇圧回路が不要となり、前記図9の実施例に比較してさらにチャージポンプ回路PC0の回路構成を簡素化しつつ、しかも出力トランスファMOSFETがPチャンネル型であることによるラッチアップを防止しつつ、同様な効果を得ることができる。
【0080】
次に、図11の実施例では、前記図10の出力トランスファMOSFETNSがPチャンネル型の出力トランスファMOSFETPCに置き換えられる。このトランスファMOSFETPCは、やはり内部ノードb2側をアノードとする形でダイオード形態とされ、その基板部は内部電圧供給点VPPに結合される。これにより、出力トランスファMOSFETPCは、前記図10の出力トランスファMOSFETNSと同様に作用する。したがって、この実施例の場合も、内部電圧昇圧回路により生成された3×VCCなる高電位が出力トランスファMOSFETPCのしきい値電圧Vthp分だけ低くされて内部電圧供給点VPPに伝達されるものの、前記図10の実施例と同様、チャージポンプ回路PC0の回路構成を簡素化しつつ、同様な効果を得ることができるものである。
【0081】
図12には、図6ならびに図8〜図11のチャージポンプ回路PC0を含むVPP発生回路VPPGの供給効率を説明するための一実施例の特性図が示され、図13には、その供給電流を説明するための一実施例の特性図が示されている。これらの図をもとに、前記図6ならびに図8〜図11のチャージポンプ回路PC0の供給効率及び供給電流について説明し、比較検討する。なお、図12では、横軸に内部電圧VPP及び電源電圧VCCの電位比率が示され、縦軸に各実施例の供給効率が示される。また、図13では、横軸に内部電圧VPP及び電源電圧VCCの電位比率が示され、縦軸に各実施例の供給電流が示される。
【0082】
まず、図6に示される第1の実施例では、前述のように、内部電圧VPPの昇圧が1段の容量C4のみによって行われ、内部ノードb2の昇圧後の電位は2×VCCとなる。このため、チャージポンプ回路PC0の供給電流IPPは、容量C4の容量値をCとし、チャージポンプ回路PC0の電荷利用効率をηc とし、チャージポンプ制御信号PCC0の周期をTとするとき、
IPP=C×(2×VCC−VPP)×ηc /T………………………(1)
となる。また、本式から得られるチャージポンプ回路PC0の等価的なポンプ容量Ci を、
i =C×(2×VCC−VPP)×ηc /VCC……………………(2)
とし、昇圧に寄与しないその他の容量をCL とするとき、チャージポンプ回路PC0の供給効率ηは、各容量の充電時及び放電時の必要電流を考慮し、
η=Ci /(2×CL +2×Ci )………………………………………(3)
となる。
【0083】
このため、上記(3)式により得られるチャージポンプ回路PC0の供給効率ηは、図12に細い実線で示されるように、内部電圧VPPの電位が電源電圧VCCに近い領域では、昇圧に寄与しない容量CL が比較的小さいため、図8ないし図11の実施例に比較して大きくなるが、内部電圧VPPの電位が高くなるに従って小さくなり、内部電圧VPPの電位が電源電圧VCCの2倍になると、上記(2)式の実質容量Ci がゼロとなり、供給効率ηもゼロとなる。また、上記(1)式により得られるチャージポンプ回路PC0の供給電流IPPは、図13に細い実線で示されるように、供給効率ηと同様、内部電圧VPPの電位が電源電圧VCCに近い領域では図8ないし図11の実施例に比較して大きくなるが、内部電圧VPPの電位が高くなるに従ってこれらの実施例より小さくなり、内部電圧VPPの電位が電源電圧VCCの2倍になるとゼロとなる。
【0084】
次に、図8及び図9に示される第2の実施例では、内部電圧VPPの昇圧がダブルブーストつまり2段の容量C4及びC33によって行われ、内部ノードb2の昇圧後の電位は3×VCCとなる。また、内部ノードb2の高電位は、出力トランスファMOSFETNL又はPBのしきい値電圧の影響を受けることなく内部電圧供給点VPPに伝達される。このため、チャージポンプ回路PC0の供給電流IPPは、容量C4及びC33の容量値をCとするとき、
IPP=(C/2)×(3×VCC−VPP)×ηc /T……………(4)
となる。また、本式から得られるチャージポンプ回路PC0の等価的なポンプ容量Ci を、
i =(C/2)×(3×VCC−VPP)×ηc /VCC…………(5)
とし、昇圧に寄与しないその他の容量をCL とするとき、チャージポンプ回路PC0の供給効率ηは、
η=Ci /(2×CL +3×Ci )………………………………………(6)
となる。
【0085】
このため、上記(6)式により得られるチャージポンプ回路PC0の供給効率ηは、図12に太い点線で示されるように、内部電圧VPPの電位が電源電圧VCCに近い領域では、昇圧に寄与しない容量CL が比較的大きいため、図6の実施例に比較して小さくなるが、内部電圧VPPの電位が高くなるに従って図6の実施例より大きくなり、やがて内部電圧VPPの電位が電源電圧VCCの3倍になると、上記(5)式の等価容量Ci がゼロとなり、供給効率ηもゼロとなる。また、上記(4)式により得られるチャージポンプ回路PC0の供給電流IPPは、図13に太い点線で示されるように、供給効率ηと同様、内部電圧VPPの電位が電源電圧VCCに近い領域では図6の実施例に比較して小さくなるが、内部電圧VPPの電位が高くなるに従って図6の実施例より大きくなり、やがて内部電圧VPPの電位が電源電圧VCCの3倍になるとゼロとなる。
【0086】
つまり、この実施例は、特にダイナミック型RAMの低電圧化が進み、内部電圧VPPと電源電圧VCCの電位比率が大きくなりつつある現状において効果的な回路構成となり、大きな供給効率及び供給電流を得ることができる。
【0087】
次に、図10に示される第4の実施例では、内部電圧VPPの昇圧がダブルブーストつまり2段の容量C4及びC33によって行われ、内部ノードb2の昇圧後の電位は3×VCCとなるが、この内部ノードb2の高電位は、トランスファMOSFETNSのしきい値電圧Vthn分だけ低くなって内部電圧供給点VPPに伝達される。このため、チャージポンプ回路PC0の供給電流IPPは、
IPP=(C/2)×(3×VCC−Vthn−VPP)×ηc /T……………………………(7)
となる。また、本式から得られるチャージポンプ回路PC0の実質的なポンプ容量Ci を、
i =(C/2)×(3×VCC−Vthn−VPP)×ηc /VCC
とし、昇圧に寄与しないその他の容量をCL とするとき、チャージポンプ回路PC0の供給効率ηは、
η=Ci /(2×CL +3×Ci )………………………………………(8)
となる。
【0088】
このため、上記(8)式によって得られるチャージポンプ回路PC0の供給効率ηは、図12に太い実線で示されるように、図8及び図9の実施例に比較して全体的にトランスファMOSFETNSのしきい値電圧Vthn分だけ小さくなり、上記(7)式により得られる供給電流IPPも、図13に太い実線で示されるように、供給効率ηと同様、図8及び図9の実施例に比較して全体的にトランスファMOSFETNSのしきい値電圧Vthn分だけ小さくなる。
【0089】
つまり、この実施例では、前記図8及び図9の実施例に比較した場合、供給効率及び供給電流はやや小さくなるが、トランスファMOSFETNSのゲート電位を制御するゲート電圧昇圧回路やレベルシフト回路LSFが不要となり、チャージポンプ回路PC0の回路構成をさらに簡素化できる。また、トランスファMOSFETがNチャンネル型とされることで、内部電圧VPPの電位がある程度大きくなってもラッチアップを防止できるが、トランスファMOSFETの基板電圧が接地電位VSS又は所定の負電位とされることでしきい値電圧Vthnが比較的大きくなり、相応して供給効率及び供給電流が小さくなる。
【0090】
一方、図11に示される第5の実施例では、図8及び図9の実施例と同様、内部電圧VPPの昇圧がダブルブーストつまり2段の容量C4及びC33によって行われ、内部ノードb2の昇圧後の電位は3×VCCとなるが、この内部ノードb2の高電位は、トランスファMOSFETPCのしきい値電圧Vthp分だけ低くなる。このため、チャージポンプ回路PC0の供給電流IPPは、
IPP=(C/2)×(3×VCC−Vthp−VPP)×ηc /T………………………(9)
となる。また、本式から得られるチャージポンプ回路PC0の等価的なポンプ容量Ci を、
i =(C/2)×(3×VCC−Vthp−VPP)×ηc /VCC
とし、昇圧に寄与しないその他の容量をCL とするとき、チャージポンプ回路PC0の供給効率ηは、やはり、
η=Ci /(2×CL +3×Ci )……………………………………(10)
となる。
【0091】
このため、上記(10)式により得られるチャージポンプ回路PC0の供給効率ηは、図12に太い実線で示されるように、図8及び図9の実施例に比較して全体的にトランスファMOSFETPCのしきい値電圧Vthp分だけ小さくなり、上記(9)式により得られる供給電流IPPも、図13に太い実線で示されるように、供給効率ηと同様、図8及び図9の実施例に比較して全体的にトランスファMOSFETPCのしきい値電圧Vthp分だけ小さくなる。
【0092】
つまり、この実施例では、前記図8及び図9の実施例に比較した場合、供給効率及び供給電流はやや小さくなるが、トランスファMOSFETPCのゲート電位を制御するゲート電圧昇圧回路やレベルシフト回路LSFが不要となり、チャージポンプ回路PC0の回路構成をさらに簡素化することができる。ただ、内部電圧VPPの電位がある程度大きくなると、トランスファMOSFETがPチャンネル型であるため、ラッチアップのおそれが生じる。
【0093】
図14には、図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路VPPGに含まれるチャージポンプ回路PC0の第6の実施例の部分的な回路図が示されている。なお、この実施例のチャージポンプ回路PC0は、前記図6ならびに図8ないし図11の実施例を基本的に踏襲するものであるため、これと異なる部分についてのみ説明を追加する。また、図14には、チャージポンプ回路PC0のゲート電圧昇圧回路に関する部分が部分的に示されているが、前記実施例から明らかなように、チャージポンプ回路PC0がj−1個の単位ブースト回路を含む内部電圧昇圧回路やゲート電圧昇圧回路の出力電圧を受けるNチャンネル型の出力トランスファMOSFETを備えるものであることは言うまでもない。
【0094】
図14において、この実施例のチャージポンプ回路PC0は、その第2のノードつまりトランスファMOSFETP81〜P8jのソースが容量C2(第1の容量)の一方の電極つまり上部電極、又は前段回路の第1のノードつまり容量C31〜C3j−1の上部電極に順次結合される形で実質直列結合されるj段の単位ブースト回路UB1〜UBjを含む。これらの単位ブースト回路UB1〜UBjを構成する容量C31〜C3j(第1の容量)の上部電極は、対応するNチャンネル型のプリチャージMOSFETNC1〜NCjを介して電源電圧VCCに結合される。また、単位ブースト回路UB1〜UBjは、内部ノードn2がロウレベルとされ内部ノードn5がハイレベルとされることで、容量C31〜C3jに対するプリチャージ動作を行い、内部ノードn2がハイレベルとされ内部ノードn6がハイレベルとされることで、前記のようなブースト動作を行う。このとき、単位ブースト回路UB1〜UBjを構成する容量C31〜C3jは直列結合され、最終段の単位ブースト回路UBjの容量C3jの上部電極には、(j+1)×VCCなる高電位VBが得られるものとなる。
【0095】
この実施例において、単位ブースト回路UB1を構成するトランスファMOSFETP81及びMOSFETN91のゲートには、第3の電位として電源電圧VCCが供給され、他の単位ブースト回路UB2〜UBjを構成するトランスファMOSFETP82〜P8jならびにMOSFETN92〜N9jのゲートには、第3の電位として前段回路つまり単位ブースト回路UB1〜UBj−1の第1のノードつまり容量C31〜C3j−1の上部電極における電位がそれぞれ供給される。このため、単位ブースト回路UB1〜UBjのブースト動作が行われるとき、これらのトランスファMOSFETP81〜P8jならびにMOSFETN91〜N9jのゲート・ドレイン間に印加される電圧は、生成される内部電圧VPPの電位に関係なくすべてVCCとなる。この結果、これらのMOSFETの耐圧破壊をさらに防止し、チャージポンプ回路PC0ひいてはダイナミック型RAMの信頼性をさらに高めることができるものとなる。
【0096】
以上の実施例から得られる作用効果は、下記の通りである。すなわち、
(1)ダイナミック型RAM等に内蔵されワード線の選択電位を生成するVPP発生回路等の昇圧回路を、その一方の電極が対応するプリチャージMOSFETを介して第1の電位供給点に結合される第1の容量と、その一方の電極が第1のノードに結合されさらに対応するプリチャージMOSFETを介して第1の電位供給点に結合される第2の容量,該第2の容量の他方の電極と第2の電位供給点との間に直列形態に設けられそのゲートに第3の電位を受けるNチャンネル型の第1のMOSFET及びそのゲートに第1の内部信号を受けるNチャンネル型の第2のMOSFET,ならびに第2の容量の他方の電極と第2のノードとの間に設けられそのゲートに第3の電位を受けるPチャンネル型の第3のMOSFETとをそれぞれ含み、その第2のノードが第1の容量の一方の電極又は前段回路の第1のノードに順次結合される形で実質直列結合される1段又は複数段の単位ブースト回路とを含む内部電圧昇圧回路もとに構成することで、所望の高電位を有する内部電圧を容易に生成することができるという効果が得られる。
(2)上記(1)項により、動作電源の低電圧化が進むダイナミック型RAM等に含まれるVPP発生回路等の供給効率を高め、その供給電流を大きくすることができるという効果が得られる。
【0097】
(3)上記(1)項及び(2)項において、内部電圧昇圧回路を構成する各単位ブースト回路の第1及び第3のMOSFETのゲートに、第1の電源電圧電位あるいは前段の単位ブースト回路の第1のノードにおける電位を第3の電位として供給することで、第1及び第3のMOSFETのゲート・ドレイン間に印加される電圧を小さくして、その耐圧破壊を防止できるという効果が得られる。
(4)上記(3)により、VPP発生回路ひいてはこれを含むダイナミック型RAM等の信頼性を高めることができるという効果が得られる。
【0098】
(5)上記(1)項ないし(4)項において、内部電圧昇圧回路の出力端子と内部電圧供給点との間にNチャンネル型の出力トランスファMOSFETを設け、この出力トランスファMOSFETのゲートに、内部電圧昇圧回路と同様な構成とされ1段多い単位ブースト回路を含むゲート電圧昇圧回路の出力電圧を供給することで、内部電圧の電位に関係なく、内部電圧昇圧回路により生成された高電位が出力トランスファMOSFETのしきい値電圧によって低下されるのを防止することができるという効果が得られる。
(6)上記(5)項により、動作電源の低電圧化が進むダイナミック型RAM等に含まれるVPP発生回路の供給効率をさらに高め、その供給電流をさらに大きくすることができるという効果が得られる。
【0099】
(7)上記(5)項及び(6)項において、出力トランスファMOSFETをPチャンネルMOSFETに置き換え、そのゲートに、レベルシフト回路により電位変換された制御電圧を印加することで、出力トランスファMOSFETのゲート電位を昇圧するためのゲート電圧昇圧回路を削除し、VPP発生回路の回路構成を簡素化することができるという効果が得られる。
(8)上記(5)項及び(6)項において、出力トランスファMOSFETをダイオード形態とされるNチャンネル又はPチャンネルMOSFETに置き換えることで、ゲート電圧昇圧回路及びレベルシフト回路を削除し、VPP発生回路の回路構成をさらに簡素化することができるという効果が得られる。
【0100】
(9)上記(1)項ないし(8)項において、第1の電源電圧供給点とプリチャージMOSFETのゲート及び第4の容量の一方の電極が結合される第1の内部ノードとの間に、内部電圧昇圧回路又はゲート電圧昇圧回路の出力電圧を受けるNチャンネル型の第6のMOSFETを設けることで、電源バンプ等により第1の内部ノードの電位が不特定となるのを防止し、昇圧回路ひいてはダイナミック型RAM等の動作をさらに安定化できるという効果が得られる。
【0101】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、図1において、ダイナミック型RAMは、任意数のバンクを備えることができるし、VPP発生回路VPPGも、これに対応して任意数のワンショットパルス発生回路,パルス合成回路ならびにチャージポンプ回路を備えるものとなる。ダイナミック型RAM及びそのVPP発生回路VPPGのブロック構成は、種々考えられるし、電源電圧及び各内部電圧の極性及び絶対値ならびに各信号の有効レベル等も、本実施例により制約されることなく種々の実施形態をとりうる。
【0102】
図2,図3,図4ならびに図5において、ワンショットパルス発生回路OP0〜OP3,レベルセンサLS,発振回路OSCならびにパルス合成回路ADD0〜ADD3の具体的構成は、種々の実施形態をとりうる。図6ならびに図8〜図11において、チャージポンプ回路PC0〜PC3は、任意段数の単位昇圧回路を含むことができる。また、図14において、単位ブースト回路UB1〜UBjを構成するMOSFETN91〜N9jを、直列結合される複数のNチャンネルMOSFETに置き換えることで、ブースト時にオフ状態とされるMOSFETNA1〜NAjの耐圧破壊をさらに防止することができる。各実施例として示されるチャージポンプ回路PC0の具体的回路構成やMOSFETの導電型等は、基本的論理条件が変わらない限り種々の実施形態をとりうる。
【0103】
図7において、チャージポンプ回路PC0の各内部信号の絶対的なレベル及び時間関係は、本発明の主旨に影響を与えない。
【0104】
以上の説明では、主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるダイナミック型RAMのVPP発生回路に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、例えば、ダイナミック型RAMの他の各種の昇圧回路や同様な昇圧回路を含む各種のメモリ集積回路装置及び論理集積回路装置等にも適用できる。この発明は、少なくともブースト用の容量を含む昇圧回路ならびにこれを含む装置又はシステムに広く適用できる。
【0105】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、ダイナミック型RAM等に内蔵されワード線の選択電位を生成するVPP発生回路等の昇圧回路を、その一方の電極が対応するプリチャージMOSFETを介して第1の電位供給点に結合される第1の容量と、その一方の電極が第1のノードに結合されさらに対応するプリチャージMOSFETを介して第1の電位供給点に結合される第2の容量,該第2の容量の他方の電極と第2の電位供給点との間に直列形態に設けられそのゲートに第3の電位を受けるNチャンネル型の第1のMOSFET及びそのゲートに第1の内部信号を受けるNチャンネル型の第2のMOSFET,ならびに第2の容量の他方の電極と第2のノードとの間に設けられそのゲートに第3の電位を受けるPチャンネル型の第3のMOSFETとをそれぞれ含み、その第2のノードが第1の容量の一方の電極又は前段回路の第1のノードに順次結合される形で実質直列結合される1段又は複数段の単位ブースト回路とを含む内部電圧昇圧回路もとに構成することで、所望の高電位とされる内部電圧を容易に生成することができ、動作電源の低電圧化が進むダイナミック型RAM等に含まれるVPP発生回路等の供給効率を高め、その供給電流を大きくすることができる。
【0106】
上記内部電圧昇圧回路を構成する各単位ブースト回路の第1及び第3のMOSFETのゲートに、第1の電源電圧電位あるいは前段の単位ブースト回路の第1のノードにおける電位を第3の電位として供給することで、第1及び第3のMOSFETのゲート・ドレイン間に印加される電圧を小さくして、その耐圧破壊を防止することができ、これによってVPP発生回路ひいてはこれを含むダイナミック型RAM等の信頼性を高めることができる。
【0107】
上記内部電圧昇圧回路の出力端子と内部電圧供給点との間にPチャンネル型又はNチャンネル型の出力トランスファMOSFETを設け、この出力トランスファMOSFETのゲートに、内部電圧昇圧回路と同様な構成とされ1段多い単位ブースト回路を含むゲート電圧昇圧回路の出力電圧又はレベルシフト回路により電位変換された制御電圧を供給することで、内部電圧の電位に関係なく、内部電圧昇圧回路により生成された高電位が出力トランスファMOSFETのしきい値電圧によって低下されるのを防止することができ、これによってVPP発生回路ひいてはこれを含むダイナミック型RAM等の供給効率をさらに高め、その供給電流をさらに大きくすることができる。
【0108】
第1の電源電圧供給点と上記プリチャージMOSFETのゲート及び第4の容量の一方の電極が結合される第1の内部ノードとの間に、内部電圧昇圧回路又はゲート電圧昇圧回路を構成する所定の単位ブースト回路の昇圧電圧を受けるNチャンネル型の第6のMOSFETを設けることで、電源バンプ等により第1の内部ノードの電位が不特定となるのを防止でき、VPP発生回路ひいてはダイナミック型RAM等の動作をさらに安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用されたダイナミック型RAMの一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路に含まれるワンショットパルス発生回路の一実施例を示す回路図である。
【図3】図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路に含まれるレベルセンサの一実施例を示す回路図である。
【図4】図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路に含まれる発振回路の一実施例を示す回路図である。
【図5】図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路に含まれるパルス合成回路の一実施例を示す回路図である。
【図6】図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路に含まれるチャージポンプ回路の第1の実施例を示す回路図である。
【図7】図6のチャージポンプ回路の一実施例を示す信号波形図である。
【図8】図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路に含まれるチャージポンプ回路の第2の実施例を示す回路図である。
【図9】図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路に含まれるチャージポンプ回路の第3の実施例を示す回路図である。
【図10】図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路に含まれるチャージポンプ回路の第4の実施例を示す回路図である。
【図11】図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路に含まれるチャージポンプ回路の第5の実施例を示す回路図である。
【図12】図6ならびに図8ないし図11のチャージポンプ回路の供給効率を説明するための一実施例を示す特性図である。
【図13】図6ならびに図8ないし図11のチャージポンプ回路の供給電流を説明するための一実施例を示す特性図である。
【図14】図1のダイナミック型RAMのVPP発生回路に含まれるチャージポンプ回路の第6の実施例を示す部分的な回路図である。
【図15】従来のチャージポンプ回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
IF……インターフェイス回路、BANK0〜BANK3……バンク、ARY0〜ARY3……メモリアレイ、BC0〜BC3……バンクコントローラ、RBA……ロウバンクアドレス信号、CBA……カラムバンクアドレス信号、BR0〜BR3……ロウバンク選択信号、RD0〜RD3……ロウアドレスデコーダ、RA……ロウアドレス信号、SA……センスアンプ、CD……カラムアドレスデコーダ、CA……カラムアドレス信号、VPPG……VPP発生回路、OP0〜OP3……ワンショットパルス発生回路、LS……レベルセンサ、VPP……ワード線選択電圧、VR……参照電圧、OSC……発振回路、ADD0〜ADD3……パルス合成回路、PC0〜PC3……チャージポンプ回路。
UB1〜UBj……単位ブースト回路、LSF……レベルシフト回路。
UVB1〜UVBk……単位昇圧回路、S1〜S2……スイッチ。
DET……内部制御信号、PCC0……チャージポンプ制御信号。
P1〜PC,P81〜P8j……PチャンネルMOSFET、N1〜NU,N91〜N9j,NA1〜NAj,NC1〜NCj,Na〜Nf……NチャンネルMOSFET、R1〜R8……抵抗、C1〜C5,C11〜C18,C31〜C3j,Ca〜Ce,Co……容量、V1〜VM,Va〜Vd……インバータ、EO1……排他的論理和回路、NO1〜NO6……ノア(NOR)ゲート、n1〜n8,b1〜b4,na〜nb,nv,n11〜n1k……内部ノード、VCC……電源電圧、VSS……接地電位、VPP,VDL……内部電圧。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a booster circuit, for example, a VPP generation circuit that is mounted in a dynamic RAM (random access memory) or the like and generates a word line selection potential, and a technique that is particularly effective for improving its supply efficiency and reliability.
[0002]
[Prior art]
A plurality of word lines and bit lines arranged orthogonally, an information storage capacitor, and an address selection MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor. In this specification, a MOSFET is a generic term for an insulated gate field effect transistor) There is a memory integrated circuit device such as a dynamic RAM whose basic component is a memory array including a large number of dynamic memory cells arranged at the intersections of word lines and bit lines. In these dynamic RAMs and the like, the internal voltage VPP having a potential at least higher than the threshold voltage of the address selection MOSFET than the high level of the storage data written in the memory cell is often used as the selection potential of the word line. A type RAM or the like is provided with a VPP generation circuit that generates an internal voltage VPP based on an externally supplied power supply voltage.
[0003]
On the other hand, in recent years, the progress of miniaturization and high integration technology of semiconductor integrated circuits has been remarkable, and dynamic RAM and the like have benefited from the increase in scale and capacity, and the operating power supply tends to be lowered in voltage. is there. In addition, in a dynamic RAM or the like whose operating power supply voltage is being lowered, as one means for efficiently generating the internal voltage VPP as the word line selection potential, for example, a plurality of boost capacitors precharged to the power supply voltage are selected. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-189970 discloses a booster circuit that is connected in series and generates an internal voltage having a potential several times the power supply voltage.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Prior to the present invention, the inventors of the present application tried to develop a dynamic RAM having a plurality of banks and incorporating a VPP generation circuit including the above-described booster circuit as a charge pump circuit. I noticed. That is, the charge pump circuit constituting the VPP generation circuit of the dynamic RAM includes k unit boosting circuits UVB1 to UVBk as illustrated in FIG. 15, and each of these unit boosting circuits has a capacitance. Ca-Cd, precharge N-channel MOSFETs Na-Nd, and inverters Vb-Vd are included. When internal node na is set to a high level higher than internal node nv, that is, voltage B by the threshold voltage of MOSFET Nf, and internal node nb is set to a high level such as power supply voltage VCC, the upper electrodes of capacitors Ca to Cd Is precharged to approximately the power supply voltage VCC. When the internal node na is set to a low level lower than the internal node nv by the threshold voltage of the MOSFET Ne and the internal node nb is set to a low level such as the ground potential VSS, the capacitors Ca to Cd are connected to the inverters Vb to Vd. The internal node n1k is coupled in series via a P-channel MOSFET.
VPP≈ (k + 1) × VCC
A high potential internal voltage VPP is obtained.
[0005]
However, in the above charge pump circuit, when the capacitors Ca to Cd are connected in series, the comparison corresponding to approximately 2 × VCC to k × VCC is performed between the gate and drain of the P-channel and N-channel MOSFETs constituting the inverters Vb to Vd. A relatively large voltage of approximately VCC + Vth to k × VCC + Vth is applied between the drain and source of the precharging MOSFETs Na to Nd. As a result, as the dynamic RAM is miniaturized and highly integrated, these MOSFETs may break down withstand voltage, thereby reducing the reliability of the dynamic RAM. In order to cope with this, when the number of unit booster circuits provided in the charge pump circuit is reduced, the supply efficiency of the internal voltage VPP is lowered, and the word line selection potential becomes insufficient.
[0006]
An object of the present invention is to increase the supply efficiency of a VPP generation circuit that generates a word line selection potential, such as a dynamic RAM, and to improve its reliability.
[0007]
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a booster circuit such as a VPP generation circuit that is incorporated in a dynamic RAM or the like and generates a word line selection potential is connected to the first potential supply point via a corresponding precharge MOSFET. 1 capacitor, one electrode of which is coupled to the first node and further coupled to the first potential supply point via the corresponding precharge MOSFET, the other electrode of the second capacitor And an N channel type second MOSFET that receives a third potential at its gate and an N channel type second that receives a first internal signal at its gate. And a P-channel third MOSFET provided between the other electrode of the second capacitor and the second node and receiving a third potential at its gate. An internal voltage booster including one or more unit boost circuits coupled in series in a manner such that the second node is sequentially coupled to one electrode of the first capacitor or the first node of the preceding circuit. In addition to the circuit configuration, the gates of the first and third MOSFETs of each unit boost circuit constituting the internal voltage booster circuit are connected to the first power supply voltage potential or the first node of the previous unit boost circuit. A potential is supplied as a third potential.
[0009]
As a result, an internal voltage having a desired high potential can be easily generated, the supply efficiency of a booster circuit such as a VPP generation circuit can be increased, and between the gate and drain of the first and third MOSFETs The voltage applied to the capacitor can be reduced to prevent breakdown of the breakdown voltage and to improve the reliability of the booster circuit.
[0010]
Also, a P-channel or N-channel output transfer MOSFET is provided between the output terminal of the internal voltage booster circuit and the internal voltage supply point, and the same configuration as that of the internal voltage booster circuit is provided at the gate of the output transfer MOSFET. Then, the output voltage of the gate voltage booster circuit including one unit booster circuit is supplied.
[0011]
Thereby, the high potential generated by the internal voltage booster circuit can be prevented from being lowered by the threshold voltage of the output transfer MOSFET, and the supply efficiency of the booster circuit such as the VPP generation circuit can be further increased.
[0012]
Further, the output voltage of the internal voltage booster circuit or the gate voltage booster circuit is connected between the first power supply voltage supply point and the first internal node to which the gate of the precharge MOSFET is commonly coupled and the boost capacitor is coupled. A receiving N-channel sixth MOSFET is provided.
[0013]
As a result, the potential of the first internal node is prevented from becoming unspecified due to power supply bumps, etc., and the operation of the booster circuit is stabilized, thereby further improving the reliability of the booster circuit and thus the dynamic RAM including the same. Can do.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a dynamic RAM including a VPP generation circuit VPPG (boost circuit) to which the present invention is applied. The outline of the configuration and operation of the dynamic RAM of this embodiment and the VPP generation circuit VPPG included therein will be described first with reference to FIG. 1 are formed on one semiconductor substrate surface such as single crystal silicon by a known MOSFET integrated circuit manufacturing technique.
[0015]
In FIG. 1, the dynamic RAM of this embodiment includes four banks BANK0 to BANK3 and an interface circuit IF provided in common to these banks. Among these, the interface circuit IF exchanges a start control signal, an address signal, input data, output data, and the like (not shown) with an external access device, and controls each part of the dynamic RAM.
[0016]
Banks BANK0 to BANK3 include memory arrays ARY0 to ARY3 and a pair of sense amplifiers SA arranged on both sides of each memory array. The dynamic RAM is a so-called dependent type, and the sense amplifiers SA except for two arranged at both ends are shared by the banks on both sides.
[0017]
A common column address decoder CD is provided at the lower end of the banks BANK0 to BANK3, and row address decoders RD0 to RD3 and bank controllers BC0 to BC3 are provided on the left side of each bank. Among these, the column address decoder CD is supplied with a column address signal CA of a predetermined bit from the interface circuit IF. The row address decoders RD0 to RD3 are supplied with a row address signal RA of a predetermined bit from the interface circuit IF and with an internal voltage VPP from a VPP generation circuit VPPG described later. Further, the bank controllers BC0 to BC3 are supplied with a row bank address signal RBA and a column bank address signal CBA of predetermined bits from the interface circuit IF, and part of the output signals are VPP as row bank selection signals BR0 to BR3. This is supplied to the generation circuit VPPG.
[0018]
The column address decoder CD decodes the column address signal CA supplied from the interface circuit IF when the dynamic RAM is in a column cycle, and corresponding bits of the bit line selection signal for the sense amplifiers SA of the banks BANK0 to BANK3. Is alternatively set to an effective level. The row address decoder RD of the banks BANK0 to BANK3 decodes the row address signal RA supplied from the interface circuit IF when the dynamic RAM is in a row cycle, and the corresponding word lines of the memory arrays ARY0 to ARY3. Is alternatively set to a selection level such as the internal voltage VPP.
[0019]
On the other hand, the bank controllers BC0 to BC3 decode the row bank address signal RBA or the column bank address signal CBA supplied from the interface circuit IF when the dynamic RAM is set to the column cycle or the row cycle, and the row bank selection signal BR0. Control signals such as .about.BR3 are selectively formed to control the operations of the banks BANK0 to BANK3. The bank controllers BC0 to BC3 selectively form a shared control signal for selectively turning on the shared MOSFET of the sense amplifier SA. The effective level of the shared control signal is the same as the selection potential of the word line. The internal voltage is VPP.
[0020]
In this embodiment, the memory arrays ARY0 to ARY3 constituting the banks BANK0 to BANK3 are actually divided into a plurality of submemory arrays including its direct peripheral circuits, and the word lines constituting each memory array are: Actually, it is hierarchized as a main word line and a sub word line, but since these are not linearly related to the present invention, they are shown in a simplified manner and a detailed description is omitted.
[0021]
The dynamic RAM of this embodiment further includes a VPP generation circuit VPPG that generates an internal voltage VPP that is an effective level of the selection potential of the word line and the shared control signal based on a power supply voltage VCC supplied from the outside. Prepare. The VPP generation circuit VPPG is not particularly limited, but includes one level sensor LS and an oscillation circuit OSC provided in common to the banks BANK0 to BANK3, and four one-shots provided corresponding to the banks BANK0 to BANK3. Pulse generation circuits OP0 to OP3, pulse synthesis circuits ADD0 to ADD3 and charge pump circuits PC0 to PC3 are included. Among these, the predetermined reference voltage VR is supplied to the non-inverting input terminal + of the level sensor LS, and the output voltage of the VPP generation circuit VPPG, that is, the internal voltage VPP is supplied to the inverting input terminal −. The output signal ACT of the level sensor LS is supplied to the oscillation circuit OSC.
[0022]
On the other hand, corresponding row bank selection signals BR0 to BR3 are supplied from the bank controllers BC0 to BC3 of the banks BANK0 to BANK3 to the one-shot pulse generation circuits OP0 to OP3, respectively. Further, the output signal, that is, the pulse signal PS is commonly supplied from the oscillation circuit OSC to one input terminal of the pulse synthesis circuits ADD0 to ADD3, and the corresponding one-shot pulse generation circuits OP0 to OP0 are connected to the other input terminal. Output signals OPO0 to OPO3 of OP3 are supplied respectively. Further, a predetermined internal control signal DET is commonly supplied to one input terminal of the charge pump circuits PC0 to PC3, and an output signal of the corresponding pulse synthesis circuit ADD0 to ADD3, that is, a charge pump is supplied to the other input terminal. Control signals PCC0 to PCC3 are supplied. The output terminals of the charge pump circuits PC0 to PC3 are commonly coupled, and the potential thereof is the internal voltage VPP.
[0023]
The level sensor LS of the VPP generation circuit VPPG senses the potential of the internal voltage VPP based on the reference voltage VR, and selectively sets the output signal ACT to the high level when the potential of the internal voltage VPP does not reach a predetermined potential. . In addition, the oscillation circuit OSC is selectively activated in response to the high level of the output signal ACT of the level sensor LS, and selectively generates a pulse signal PS having a predetermined frequency.
[0024]
On the other hand, the one-shot pulse generation circuits OP0 to OP3 start from the rise to the high level and the fall to the low level of the row bank selection signals BR0 to BR3 supplied from the corresponding bank controllers BC0 to BC3 of the banks BANK0 to BANK3. One-shot pulse signals OPO0 to OPO3 each having a predetermined pulse width are generated. The pulse synthesis circuits ADD0 to ADD3 output their output signals based on the pulse signal PS supplied from the oscillation circuit OSC and the one-shot pulse signals OPO0 to OPO3 supplied from the corresponding one-shot pulse generation circuits OP0 to OP3. Charge pump control signals PCC0 to PCC3 are selectively formed and supplied to the corresponding charge pump circuits PC0 to PC3. Further, the charge pump circuits PC0 to PC3 are selectively activated when both the internal control signal DET and the corresponding charge pump control signals PCC0 to PCC3 are set to the low level, and generate a predetermined internal voltage VPP.
[0025]
Specific configurations and operations of VPP generation circuit VPPG, level sensor LS, oscillation circuit OSC, one-shot pulse generation circuits OP0 to OP3, pulse synthesis circuits ADD0 to ADD3, and charge pump circuits PC0 to PC3, and their features Will be described in detail later.
[0026]
FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of a one-shot pulse generation circuit OP0 included in the VPP generation circuit VPPG of the dynamic RAM shown in FIG. Based on this figure, the specific configuration and operation of the one-shot pulse generation circuit OP0 included in the VPP generation circuit VPPG of this embodiment will be described. In the following circuit diagram, a MOSFET with an arrow attached to the channel (back gate) portion is a P channel type (second conductivity type), and an N channel type (first conductivity type) without an arrow. It is shown separately from the MOSFET. Further, the one-shot pulse generation circuits OP1 to OP3 have the same configuration as the one-shot pulse generation circuit OP0 in FIG.
[0027]
In FIG. 2, the one-shot pulse generation circuit OP0 is not particularly limited, but constitutes a delay circuit together with an exclusive OR circuit EO1 having an inverting output terminal, a total of five inverters V1 to V5, and inverters V1 to V4. It includes resistors R1 to R4 and capacitors C11 to C14. A row bank selection signal BR0 is supplied to one input terminal of the exclusive OR circuit EO1 from the bank controller BC0 of the corresponding bank BANK0 via an inverter V5, and the other input terminal receives the row bank selection signal BR0. A delay signal from the delay circuit is supplied. The inverted output signal of the exclusive OR circuit EO1 is supplied as a one-shot pulse signal OPO0 to one input terminal of the corresponding pulse synthesizing circuit ADD0.
[0028]
Needless to say, the inverted output signal of the exclusive OR circuit EO1 is selectively set to the low level when the signals supplied to one and the other input terminals thereof have different logic levels. Therefore, the inverted output signal of the exclusive OR circuit EO1, that is, the one-shot pulse signal OPO0, is from the time when the row bank selection signal BR0 is set to the high level to the time when the delay signal by the delay circuit is set to the high level, The signal is selectively set to the high level after the selection signal BR0 is set to the low level until the delay signal is set to the low level.
[0029]
As will be described later, the one-shot pulse signal OPO0 is supplied to the charge pump circuit PC0 via the corresponding pulse synthesizing circuit ADD0, and a single boost operation is performed by the charge pump circuit PC0 in response to the high level. Further, as described above, the one-shot pulse signal OPO0 is set to a high level only for a predetermined period in response to the row bank selection signal BR0 being changed to a high level or being changed to a low level. The change of the high level indicates that immediately after that, the designated word line in the memory array ARY0 of the bank BANK0 is alternatively set to the selection level, and the change of the row bank selection signal BR0 to the low level immediately after that This shows that the shared MOSFET that uses the voltage VPP as a selection level is turned on. As described above, when the load with respect to the internal voltage VPP increases, the single boost operation by the charge pump circuit PC0 is selectively performed, so that the current supply capability as the internal voltage VPP is temporarily increased, and the potential thereof is increased. Variations can be suppressed.
[0030]
FIG. 3 is a circuit diagram showing one embodiment of the level sensor LS included in the VPP generation circuit VPPG of the dynamic RAM shown in FIG. A specific configuration and operation of the level sensor LS included in the dynamic RAM VPP generation circuit VPPG of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0031]
In FIG. 3, the level sensor LS is not particularly limited, but P-channel MOSFETs P1 and P2 and an N-channel MOSFET N1 provided in series between the inverting input terminal − and the ground potential VSS (second power supply voltage), And a differential circuit centered on a pair of N-channel MOSFETs N2 and N3. Among these, MOSFET P1 is formed in a diode form so that its inverting input terminal-side is its anode by commonly coupling its gate and drain, and MOSFET N1 is also commonly coupled by its gate and drain, The inverting input terminal minus side is in the form of a diode so as to be its anode. The gate of MOSFET P2 is coupled to the non-inverting input terminal + of level sensor LS.
[0032]
As described above, the internal voltage VPP is supplied to the source of the MOSFET P1, that is, the inverting input terminal − of the level sensor LS, and the predetermined reference voltage VR is supplied to the gate of the MOSFET P2, that is, the non-inverting input terminal + of the level sensor LS. The The reference voltage VR is an internal voltage VDL. This internal voltage VDL is used as a high-potential side operation power supply of the sense amplifier SA, and the potential is, for example, +1.8 V (volt). This is a relatively low potential. Needless to say, the potential of the internal voltage VDL becomes a high level for writing to the memory cell.
[0033]
Next, the drains of the MOSFETs N2 and N3 constituting the differential circuit are coupled to the power supply voltage VCC (first power supply voltage) via the P-channel type load MOSFETs P3 and P4 in the form of a current mirror, and their common coupling The connected source is coupled to the ground potential VSS via an N-channel MOSFET N4 receiving the power supply voltage VCC at its gate. The gate of MOSFET N2 is coupled to the commonly coupled drains of MOSFETs P2 and N1, and the gate of MOSFET N3 is coupled to the non-inverting input terminal + of level sensor LS. The potential at the commonly coupled drains of the MOSFETs P4 and N3 is supplied to the oscillation circuit OSC as the output signal ACT of the level sensor LS after passing through the inverter V6. The power supply voltage VCC is not particularly limited, but is a positive potential of + 2.5V.
[0034]
The internal voltage VPP is higher than a predetermined potential, that is, a potential obtained by adding the threshold voltages of the MOSFETs P1 and P2 to the internal voltage VDL, that is, VDL + 2Vthp (hereinafter, the threshold voltage of one P-channel MOSFET is expressed as Vthp). At the time, in the level sensor LS, the MOSFETs P1 and P2 are turned on, and the gate potential of the MOSFET N2 constituting the differential circuit becomes a high level higher than the internal voltage VDL. Therefore, the MOSFET N2 of the differential circuit is turned on, the MOSFET N3 is turned off, and the output signal ACT of the level sensor LS is set to a low level such as the ground potential VSS.
[0035]
On the other hand, when the potential of the internal voltage VPP decreases and becomes lower than the predetermined potential, that is, VDL + 2Vthp, the MOSFETs P1 and P2 of the level sensor LS are turned off, and the gate potential of the MOSFET N2 becomes a low level lower than the internal voltage VDL. Therefore, the MOSFET N2 of the differential circuit is turned off, and the MOSFET N3 is turned on instead, and the output signal ACT of the level sensor LS is set to a high level such as the power supply voltage VCC.
[0036]
As will be described later, the output signal ACT of the level sensor LS is supplied to the oscillation circuit OSC, and the oscillation circuit OSC selectively performs an oscillation operation in response to the high level. Further, the output signal of the oscillation circuit OSC, that is, the pulse signal PS is supplied to the charge pump circuit PC0 via the corresponding pulse synthesis circuit ADD0, and is continuously boosted by the charge pump circuit PC0 in response to the repeated change to the high level. Operation is performed. As a result, the potential of the internal voltage VPP rises. However, when the potential reaches the predetermined potential, that is, VDL + 2Vthp, the output signal ACT of the level sensor LS is set to the low level, and in response thereto, the oscillation circuit OSC and the charge pump circuit PC0 The operation is stopped. As a result, the internal voltage VPP is controlled so that its center potential becomes the predetermined potential, that is, VDL + 2Vthp.
[0037]
In this embodiment, the threshold voltage Vthp of the P-channel MOSFETs P6 and P7 constituting the level sensor LS is not particularly limited, but is set to 0.8 V, for example, and the center potential of the internal voltage VPP is, for example, +3.4 V It is said. This potential is based on the potential of the internal voltage VDL serving as the high-potential side operation power supply of the sense amplifier SA, for example, +1.8 V plus the threshold voltage of the address selection MOSFETs constituting the memory cells of the memory arrays ARY0 to ARY3 The potential is sufficiently high, and high level writing to the memory cell is surely performed.
[0038]
FIG. 4 is a circuit diagram showing one embodiment of the oscillation circuit OSC included in the VPP generation circuit VPPG of the dynamic RAM shown in FIG. A specific configuration and operation of the oscillation circuit OSC included in the VPP generation circuit VPPG of the dynamic RAM of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0039]
In FIG. 4, the oscillation circuit OSC is not particularly limited, but includes a clocked inverter composed of P-channel MOSFETs P6 and P7 and N-channel MOSFETs N5 and N6, and a P-channel MOSFET P5 provided in parallel with the MOSFETs P6 and P7. Of these, the output signal ACT of the level sensor LS is commonly supplied to the gates of the MOSFETs P5 and N5, and the commonly coupled gates of the MOSFETs P6 and N6 are coupled to the output terminal of the inverter VA described later. Further, the commonly coupled drains of the MOSFETs P5 and P7 and N5 are coupled to the gates of the MOSFETs P6 and N6 after passing through a delay circuit composed of four resistors R5 to R8, capacitors C15 to C18 and inverters V7 to VA, respectively. The The output signal of the final stage inverter VA constituting the delay circuit passes through the inverter VB and is then supplied to the subsequent pulse synthesis circuits ADD0 to ADD3 as the output signal of the oscillation circuit OSC, that is, the pulse signal PS.
[0040]
When the potential of the internal voltage VPP reaches the predetermined potential and the output signal ACT of the level sensor LS is set to a low level, the MOSFET P5 is turned on and the MOSFET N5 is turned off in the oscillation circuit OSC. For this reason, the clocked inverter composed of MOSFETs P6 and P7 and N5 and N6 is in a so-called non-transmission state, and its output terminal is fixed to a high level such as the power supply voltage VCC via the MOSFET P5. Therefore, the output signal of the inverter VA becomes a high level, and the output signal of the inverter VB, that is, the pulse signal PS is fixed at a low level such as the ground potential VSS. Further, since the high level of the output signal of the inverter VA is transmitted to the gates of the MOSFETs P6 and N6 constituting the clocked inverter, the clocked inverter is not in the form of turning off the MOSFETs P6 and N5 and turning on the MOSFET N6. It becomes a transmission state.
[0041]
Next, when the potential of the internal voltage VPP becomes lower than the predetermined potential and the output signal ACT of the level sensor LS is set to the high level, in the oscillation circuit OSC, the MOSFET P5 is turned off and the MOSFET N5 is turned on. Therefore, the clocked inverter composed of MOSFETs P6 and P7 and N5 and N6 is in a transmission state, and its output terminal is first set to a low level such as the ground potential VSS. The clocked inverter in the transmission state is coupled with the four inverters V7 to VA in a ring shape to form one ring oscillator, and starts an oscillation operation. As a result, the output signal of the oscillation circuit OSC, that is, the pulse signal PS becomes a continuous pulse signal having a period corresponding to the delay time of the delay circuit, and the charge pump circuit PC0 performs a continuous boosting operation in response to this. Is called.
[0042]
FIG. 5 is a circuit diagram showing one embodiment of the pulse synthesizing circuit ADD0 included in the VPP generation circuit VPPG of the dynamic RAM shown in FIG. A specific configuration and operation of the pulse synthesis circuit ADD0 included in the dynamic RAM VPP generation circuit VPPG of this embodiment will be described with reference to FIG. Since the pulse synthesis circuits ADD1 to ADD3 have the same configuration as the pulse synthesis circuit ADD0, analogy with the following description regarding the pulse synthesis circuit ADD0.
[0043]
In FIG. 5, the pulse synthesizing circuit ADD0 includes a NOR gate NO1 although not particularly limited. The output signal, that is, the one-shot pulse signal OPO0 is supplied from the corresponding one-shot pulse generation circuit OP0 to one input terminal of the NOR gate NO1, and the output signal, that is, the pulse, is supplied from the oscillation circuit OSC to the other input terminal. A signal PS is supplied. The output signal of the NOR gate NO1 is supplied to the corresponding charge pump circuit PC0 as the output signal of the pulse synthesis circuit ADD0, that is, the charge pump control signal PCC0.
[0044]
As described above, the output signal of the one-shot pulse generation circuit OP0, that is, the one-shot pulse signal OPO0 is normally set to the low level, and the row bank selection signal BR0 supplied from the bank controller BC0 of the corresponding bank BANK0 changes to the high level or the low level. When this is done, it is temporarily set to the high level for a predetermined period. Further, the output signal, that is, the pulse signal PS of the oscillation circuit OSC is normally set to low level when the oscillation circuit OSC is in an inoperative state, and is repeatedly set to high level with a predetermined period when the oscillation circuit OSC is in an operation state. The As a result, the output signal of the pulse synthesizing circuit ADD0, that is, the charge pump control signal PCC0 is normally set to a high level such as the power supply voltage VCC when the one-shot pulse signal OPO0 and the pulse signal PS are both set to the low level. Is at a low level such as the ground potential VSS.
[0045]
FIG. 6 shows a circuit diagram of a first embodiment of the charge pump circuit PC0 included in the VPP generation circuit VPPG of the dynamic RAM of FIG. 1, and FIG. 7 shows a signal waveform diagram of the embodiment. It is shown. Based on these drawings, the specific configuration and operation of the charge pump circuit PC0 included in the VPP generation circuit VPPG of the dynamic RAM of this embodiment and its features will be described. Since the charge pump circuits PC1 to PC3 have the same configuration as the charge pump circuit PC0 of FIGS. 6 and 7, it should be analogized from the following description regarding this.
[0046]
In FIG. 6, the charge pump circuit PC0 is not particularly limited, but the NOR gate receives the internal control signal DET at one input terminal and the output signal of the pulse synthesis circuit ADD0, that is, the charge pump control signal PCC0 at the other input terminal. Contains NO2. The output signal of the NOR gate NO2, that is, the internal signal n1 at the internal node n1, is supplied to one input terminal of the NOR gates NO3 and NO4, and to the other input terminal of the NOR gate NO3 via a delay circuit composed of inverters VD and VE. Supplied. Further, an inverted signal of the internal signal n1 by the inverter VC, that is, the internal signal n2 (first internal signal) at the internal node n2 is an N-channel MOSFET NA1 (second MOSFET, which constitutes the unit boost circuit UB1, hereinafter, each unit boost circuit). Are supplied to the gate of the second MOSFET) and to one input terminal of the NOR gate NO5. The other input terminal of the NOR gate NO4 is supplied with an inverted delay signal of the output signal of the NOR gate NO3 by the inverters VF to VH, that is, the internal signal n3 at the internal node n3, and the other input terminal of the NOR gate NO5 has its inverters VF, Delayed signals by VG, VI and VJ, that is, the internal signal n4 at the internal node n4 is supplied.
[0047]
The internal signal n3 is further supplied to the other electrode, that is, the lower electrode of the capacitor C4 (third capacitor) constituting the substantial internal voltage booster circuit. The output signal of the NOR gate NO4, that is, the internal signal n5 at the internal node n5 is supplied to the other electrode of the capacitor C1 (fourth capacitor), that is, the lower electrode, and the output signal of the NOR gate NO5, that is, the internal signal n6 at the internal node n6 is The other electrode of the capacitor C2 (first capacitor), that is, the lower electrode is supplied.
[0048]
The drain of the MOSFET NA1 of the unit boost circuit UB1 is connected to a capacitor C31 (second capacitor; hereinafter referred to as “first MOSFET. The MOSFETs N91 to N9j of each unit boost circuit are hereinafter referred to as first MOSFETs”). Capacitors C31 to C3j of each unit boost circuit are coupled to the other electrode, that is, the lower electrode of the second capacitor, and the source thereof is a second potential supply point, that is, a ground potential VSS (second power supply voltage supply point). ). The lower electrode of the capacitor C31 is further coupled to the second node via a P-channel type transfer MOSFET P81 (third MOSFET; hereinafter, the MOSFETs P81 to P8j of each unit boost circuit become the third MOSFET), and the capacitor It is coupled to one electrode or upper electrode of C2, and is coupled to the gate of an N-channel MOSFET N8 (sixth MOSFET). The first potential, that is, the power supply voltage VCC is commonly supplied to the gates of the MOSFETs P81 and N91. The substrate portion of MOSFET P81 is coupled to its source, that is, the upper electrode of capacitor C2.
[0049]
One electrode, that is, the upper electrode of the capacitor C1 is coupled to the internal node b1 (first internal node). The upper electrode of the capacitor C2 is coupled to the first potential supply point, that is, the power supply voltage VCC (first power supply voltage supply point) through an N-channel precharge MOSFET NB whose gate is coupled to the internal node b1. Is done. Further, one electrode, that is, the upper electrode of the capacitor C31 of the unit boost circuit UB1 is coupled to the first node of the unit boost circuit UB1, and then its gate is coupled to the internal node b1. To the power supply voltage VCC and to the internal node b3, that is, the gate of the N-channel type output transfer MOSFET NL. The upper electrode of the capacitor C4, that is, the internal node b2, is coupled to the power supply voltage VCC via an N-channel type precharge MOSFET NG whose gate is coupled to the internal node b1, and the charge pump circuit PC0 via the output transfer MOSFET NL. Are coupled to the output terminal, that is, the internal voltage supply point VPP.
[0050]
The internal node b1 further includes an N-channel MOSFET N7 (fifth MOSFET) in the form of a diode with the power supply voltage VCC side as an anode, the MOSFET N8 whose gate is coupled to the upper electrode of the capacitor C2, The node b1 is connected to the power supply voltage VCC through three N-channel MOSFETs ND to NF (fourth MOSFETs) each having a diode form with the anode on the b1 side. The internal node b2 further includes an N-channel MOSFET NH having a diode form with the power supply voltage VCC side as an anode, and three N-channels each having a diode form with the internal node b2 side as an anode. Coupled to power supply voltage VCC through MOSFETs NI-NK. The internal voltage supply point VPP is coupled to the power supply voltage VCC via an N-channel MOSFET NM in the form of a diode with the power supply voltage VCC side as its anode, and is connected to the ground potential VSS via a predetermined smoothing capacitor C5. Combined.
[0051]
Here, as shown in FIG. 7, the internal control signal DET is normally fixed at a low level such as the ground potential VSS, for example, when it is desired to stop the operation of the VPP generation circuit VPPG including the charge pump circuit PC0 on a trial basis. Is selectively set to a high level such as the power supply voltage VCC. Further, as described above, the charge pump control signal PCC0 is set to a high level such as the normal power supply voltage VCC, and is selectively set to a low level such as the ground potential VSS under a predetermined condition.
[0052]
When either the internal control signal DET or the charge pump control signal PCC0 is set to the high level, the output signal of the NOR gate NO2, that is, the internal signal n1, is set to the low level such as the ground potential VSS in the charge pump circuit PC0, and the inverter VC The inversion signal, that is, the internal signal n2, is set to a high level such as the power supply voltage VCC. Further, since the output signal of the NOR gate NO3 is set to a high level such as the power supply voltage VCC in response to the low level of the internal signal n1 and the delay signal by the inverters VD and VE, the internal signal n3 is set to the second potential, that is, the ground potential VSS. The internal signal n4 is set to a high level such as the power supply voltage VCC. The output signal of the NOR gate NO4, that is, the internal signal n5 is set to a high level such as the power supply voltage VCC by setting both the internal signals n1 and n3 to the low level, and the output signal of the NOR gate NO5, that is, the internal signal n6, is the internal signal n2. In response to the high level of n4 and n4, the low level such as the ground potential VSS is obtained.
[0053]
The internal node b1 is boosted to a potential V11 close to 2 × VCC (herein, the absolute value of the power supply voltage VCC is represented as VCC, and so on) by the boosting action of the capacitor C1 when the internal signal n5 is set to the high level. However, when the potential becomes abnormally high for some reason, it is clamped to VCC + 3Vthn (herein, the threshold voltage of one N-channel MOSFET is expressed as Vthn, and so on) by the MOSFETs ND to NF. Further, in response to the high level of the internal node b1, the precharge MOSFETs NB, NC and NG are turned on, and the power supply voltage VCC is transmitted to the upper electrodes of the capacitors C2, C31 and C4. At this time, the low level of the internal signals n6 and n3, that is, the ground potential VSS is transmitted to the lower electrodes of the capacitors C2 and C4, respectively. The lower electrode of the capacitor C31 constituting the unit boost circuit UB1 is connected to the MOSFET NA1 that is turned on by receiving the high level of the internal signal n2 and the MOSFET N9 that is turned on by receiving the power supply voltage VCC at its gate. Ground potential VSS is transmitted.
[0054]
From these facts, the capacitors C2, C31 and C4 are both precharged so that the upper electrode is set to the power supply voltage VCC and the lower electrode is set to the ground potential VSS. At this time, the transfer MOSFET NL is turned off because the internal nodes b2 and b3 are both set to the power supply voltage VCC, and the potential of the internal voltage VPP at the internal voltage supply point VPP is maintained at a high potential.
[0055]
Next, when the charge pump control signal PCC0 is changed to the low level while the internal control signal DET remains at the low level, in the charge pump circuit PC0, the output signal of the NOR gate NO2, that is, the internal signal n1, is first set to the high level such as the power supply voltage VCC. In response to this, the internal signal n2 is changed to a low level such as the ground potential VSS. Further, when the delay time t1 of the delay circuit composed of the inverters VD and VE elapses, the internal signal n3 is set to a high level such as the power supply voltage VCC, and the internal signal n4 is set to a low level such as the ground potential VSS with a slight delay. Is done. The output signal of the NOR gate NO4, that is, the internal signal n5 is changed to the low level like the ground potential VSS in response to the high level change of the internal signal n1, and the output signal of the NOR gate NO5, that is, the internal signal n6, is the low level of the internal signals n2 and n4. At this point, the power supply voltage VCC is set to a high level.
[0056]
The potential of the internal node b1 is lowered via the capacitor C1 when the internal signal n5 is set to the low level. However, since the diode-type MOSFET N7 is provided between the internal node b1 and the power supply voltage VCC, the low level V12 is set to VCC. Clamped at -Vthn. Therefore, the boosted potential V11 of the internal node b1 is 2 × VCC−Vthn. In response to the low level of the internal node b1, the precharge MOSFETs NB, NC and NG are turned off, and the precharge operations of the capacitors C2, C31 and C4 are stopped. At this time, the lower electrode of the capacitor C2 is boosted by the high level of the internal signal n6, and in response to this, the potential of the upper electrode is pushed up to 2 × VCC. Also, the MOSFET P81 receiving the power supply voltage VCC at its gate is turned on upon receiving the boost potential of the upper electrode of the capacitor C2, but the MOSFET N91 receiving the power supply voltage VCC at its gate potential applies the boost potential of the lower electrode of the capacitor C31. In response to this, the MOSFET NA1 is turned off in response to the low level of the internal signal n2. As a result, the boost potential of the upper electrode of the capacitor C2 is transmitted to the lower electrode of the capacitor C31, and the potential of the internal node b3 is pushed up to 3 × VCC.
[0057]
On the other hand, the potential at the upper electrode of the capacitor C4, that is, the internal node b2, is boosted to a high potential of 2 × VCC by boosting the lower electrode by the high level of the internal signal n3. The high potential of the internal node b2 is not affected by the threshold voltage via the transfer MOSFET NL which is turned on when the gate potential, that is, the internal node b3 is set to a high potential of 3 × VCC. It is transmitted to the internal voltage supply point VPP. However, since the potential of the internal voltage VPP is monitored by the level sensor LS as described above, the center potential is actually controlled to be the predetermined potential, that is, VDL + 2Vthp.
[0058]
When the upper electrodes of the capacitors C2, C31 and C4 are set to a high potential, in the charge pump circuit PC0, the MOSFET N8 provided between the power supply voltage VCC and the internal node b1 receives the boosted potential of the upper electrode of the capacitor C2. Turns on. As described above, the diode-shaped MOSFET N7 and ND to NF are provided between the power supply voltage VCC and the internal node b1, and the potential thereof is held within the range of VCC−Vthn to VCC + 3Vthn. During this period, the potential of the internal node b1 is in a substantially floating state. Therefore, when the potential of the power supply voltage VCC varies due to, for example, a power supply bump, the potential between the potential of the internal node b1 and the latest potential of the power supply voltage VCC. The relationship becomes unspecified. As described above, the MOSFET N8 is provided between the power supply voltage VCC and the internal node b1, and this is turned on each time the boosting operation of the charge pump circuit PC0 is performed, so that the internal node b1 has the latest potential of the power supply voltage VCC. As a result, the operation of the charge pump circuit PC0 and hence the dynamic RAM is stabilized.
[0059]
Further, in this embodiment, as described above, the gate of the transfer MOSFET P81 that selectively couples the capacitors C2 and C31 in series is coupled to the power supply voltage VCC and is connected to the MOSFET NA1 that is in a complementary relationship with the transfer MOSFET P81. In the meantime, a MOSFET N91 whose gate is coupled to the power supply voltage VCC is provided, and this MOSFET N91 is automatically turned off during the boost operation by the unit boost circuit UB1. As a result, the gate-drain voltage of the transfer MOSFET P81 is compressed to 2 × VCC-VCC, that is, VCC, and the connection between the lower electrode of the capacitor C31 at the boosted potential and the MOSFET NA1 is broken, and the gate is connected to the ground potential. The drain of MOSFET NA1 receiving VSS is in a floating state. As a result, the breakdown breakdown of the transfer MOSFET P81 and the MOSFETs N91 and NA1 constituting the unit boost circuit UB1 can be prevented, thereby improving the reliability of the charge pump circuit PC0 and hence the dynamic RAM.
[0060]
When the charge pump control signal PCC0 is returned to a high level such as the power supply voltage VCC, the internal signal n1 is first set to a low level such as the ground potential VSS in the charge pump circuit PC0. The signal n2 is set to a high level like the power supply voltage VCC. In response to the high level of the internal signal n2, the internal signal n6 is set to a low level such as the ground potential VSS. In response to the low level of the internal signal n6, the internal node b3 is set to the low level. Further, when the delay time t2 of the inverters VD and VE, the NOR gate NO3, and the delay time t1 of the inverters VF to VH have elapsed after the internal signal n1 is set to the low level, the internal signal n3 is set to the low level. In response to the low level, the internal signal n5 is set to a high level such as the power supply voltage VCC, and the internal node b2 is set to a low level such as the power supply voltage VCC. The internal node b1 is set to the potential V11 in response to the high level of the internal signal n5.
[0061]
As apparent from the above description, the delay time Δt1 from when the internal node b1 is set to the low level such as the potential V12 until the internal node b2 is changed to the high level such as 2 × VCC is equal to the internal node b1. It acts to prevent the boost potential of b2 from coming off to the power supply voltage VCC side via the MOSFET NG. The delay time Δt2 from when the internal node b2 is set to the high level to when the internal node b3 is set to a high level such as 3 × VCC is the transfer time before the boost potential of the internal node b2 reaches a sufficient potential. The delay time Δt3 from the time when the internal node b3 is set to the low level such as the power supply voltage VCC until the internal node b1 is set to the voltage V11 after the internal node b3 is set to the low level is the off state of the transfer MOSFET NL. This acts to prevent the precharge operation of the capacitors C2, C3 and C4 from being started.
[0062]
FIG. 8 shows a circuit diagram of a second embodiment of the charge pump circuit PC0 included in the VPP generation circuit VPPG of the dynamic RAM of FIG. Since the charge pump circuit PC0 of this embodiment basically follows the embodiment of FIG. 6, only the parts different from this will be described.
[0063]
In FIG. 8, the charge pump circuit PC0 of this embodiment includes an internal capacitor C4 (third capacitor) that receives an internal signal n3 on the other electrode, that is, the lower electrode, and i, that is, one unit boost circuit UB3. The voltage booster circuit includes a capacitor C2 and a gate voltage booster circuit including i + 1, that is, two unit boost circuits UB1 and UB2. Among these, the unit boost circuit UB3 constituting the internal voltage booster circuit is substantially serially coupled to the capacitor C4 in such a manner that the second node, that is, the source of the MOSFET P83 is coupled to the upper electrode of the capacitor C4. That is, the upper electrode of the capacitor C33 is coupled to the internal node b2 as the output terminal of the internal voltage booster circuit. The upper electrode of the capacitor C4 is further coupled to the power supply voltage VCC via the N-channel type precharge MOSFET NG, and the upper electrode of the capacitor C33 constituting the unit boost circuit UB3 is supplied via the N-channel type precharge MOSFET NO. Coupled to voltage VCC. The internal node b2 is coupled to the internal voltage supply point VPP via an N channel type output transfer MOSFET NL.
[0064]
On the other hand, the unit boost circuits UB1 and UB2 constituting the gate voltage booster circuit are serially coupled such that the second node is coupled to the upper electrode of the capacitor C2 or the first node of the unit boost circuit UB1 in the previous stage, The first node of unit boost circuit UB2 is coupled to internal node b3 as the output terminal of the gate voltage booster circuit. The upper electrode of the capacitor C2 is coupled to the power supply voltage VCC via an N-channel precharge MOSFET NB, and the upper electrodes of the capacitors C31 and C32 constituting the unit boost circuits UB1 and UB2 are respectively N-channel precharge MOSFETNC. And NN to the power supply voltage VCC. Internal node b3 is coupled to the gate of output transfer MOSFET NL.
[0065]
When either the internal control signal DET or the charge pump control signal PCC0 is at a high level, the lower electrode of the capacitor C33 constituting the unit boost circuit UB3 of the internal voltage booster circuit is connected to the ground potential VSS via the MOSFETs N93 and NA3. And the low level of the internal signal n3 is supplied to the lower electrode of the capacitor C4. In addition, the upper electrode of the capacitor C33 is precharged to the power supply voltage VCC via the precharge MOSFET NO that is in the on state in response to the high level of the internal node b1, and the upper electrode of the capacitor C4 is also high level of the internal node b1. In response, the power supply voltage VCC is precharged via the precharge MOSFET NG in the on state. As a result, the upper electrodes of the capacitors C33 and C4 are both set to the power supply voltage VCC, and the internal node b3 is also set to the power supply voltage VCC.
[0066]
At this time, the lower electrodes of the capacitors C31 and C32 constituting the unit boost circuits UB1 and UB2 of the gate voltage booster circuit correspond when either the internal control signal DET or the charge pump control signal PCC0 is set to the high level. The ground potential VSS is supplied through the MOSFETs N91 and NA1 or N92 and NA2, and the low level of the internal signal n6 is supplied to the lower electrode of the capacitor C2. Further, the upper electrodes of the capacitors C31 and C32 are precharged to the power supply voltage VCC through the precharge MOSFETs NC and NN which are in the ON state in response to the high level of the internal node b1, and the upper electrode of the capacitor C2 is also internal. In response to the high level of the node b1, it is precharged to the power supply voltage VCC via the precharge MOSFET NB in the on state. As a result, the capacitors C2 and the upper electrodes of C31 and C32 are both set to the power supply voltage VCC, the internal node b3 is also set to the power supply voltage VCC, and the transfer MOSFET NL is turned off.
[0067]
Next, when the internal control signal DET and the charge pump control signal PCC0 are both set to the low level, the lower electrode of the capacitor C4 constituting the internal voltage booster circuit is boosted in response to the high level of the internal signal n3, and the upper electrode Is pushed up to 2 × VCC. In response to this high potential, the transfer MOSFET P83 of the unit boost circuit UB3 is turned on, the potential of the lower electrode of the capacitor C33 is pushed up to 2 × VCC, and the MOSFET N93 receives the high potential of the lower electrode of the capacitor C33. Turns off. As a result, the potential of the upper electrode of the capacitor C33, that is, the internal node b2, is pushed up to 3 × VCC.
[0068]
At this time, the lower electrode of the capacitor C2 constituting the gate voltage booster circuit is boosted in response to the high level of the internal signal n6, and the potential of the upper electrode is pushed up to 2 × VCC. In response to this high potential, the transfer MOSFET P81 of the unit boost circuit UB1 is turned on, the potential of the lower electrode of the capacitor C31 is pushed up to 2 × VCC, and the MOSFET N91 receives the high potential of the lower electrode of the capacitor C31. Turns off. As a result, the potential of the upper electrode of the capacitor C31, that is, the internal node b2, is pushed up to 3 × VCC. Further, in the unit boost circuit UB2, the transfer MOSFET P82 is turned on in response to the high potential of the upper electrode of the capacitor C31 constituting the unit boost circuit UB1, and the potential of the lower electrode of the capacitor C32 is pushed up to 3 × VCC. In response to the high potential of the lower electrode of the capacitor C32, the MOSFET N92 is turned off.
[0069]
Therefore, since the potential of the upper electrode of the capacitor C32, that is, the internal node b3 is pushed up to 4 × VCC which is higher than VCC by the internal node b2, the high potential of the internal node b2 is affected by the threshold voltage of the transfer MOSFET NL. Without being transmitted to the internal voltage supply point VPP. As a result, while obtaining the same effect as the embodiment of FIG. 6, it is possible to further increase the potential of the internal node n2, which is the source of the internal voltage VPP, and to increase the supply efficiency of the charge pump circuit PC0, that is, the VPP generation circuit VPPG. It will be possible. The supply current and supply efficiency of the charge pump circuit PC0, that is, the VPP generation circuit VPPG will be compared and examined in detail after the third to fifth embodiments are described.
[0070]
FIG. 9 shows a circuit diagram of a third embodiment of the charge pump circuit PC0 included in the dynamic RAM VPP generation circuit VPPG of FIG. Note that the charge pump circuit PC0 of this embodiment basically follows the embodiment of FIGS. 6 and 8, and therefore, only the portions different from this will be described.
[0071]
In FIG. 9, the charge pump circuit PC0 of this embodiment does not include a gate voltage booster circuit, and a capacitor C4 ( Third capacity ) And a unit boost circuit UB3 including a capacitor C33 (second capacitor). The upper electrode of the capacitor C33 constituting the unit boost circuit UB3 of the internal voltage booster circuit is coupled to the internal node b2 and further coupled to the internal voltage supply point VPP via the P-channel type output transfer MOSFET PB. The gate of the output transfer MOSFET PB is coupled to the output terminal of the level shift circuit LSF that uses the internal voltage VPP as its high-potential side operating power supply and the ground potential VSS as the low-potential side operating power supply, that is, the internal node b4. Coupled to feed point VPP.
[0072]
Here, the level shift circuit LSF is not particularly limited, but includes a pair of P-channel MOSFETs P9 and PA whose source is coupled to the internal voltage supply point VPP and whose gate and drain are cross-coupled to each other. Among these, the drain of the MOSFET P9 is coupled to the output terminal of the NOR gate NO6, that is, the internal node n8 via the N channel MOSFET NP receiving the power supply voltage VCC at its gate, and the drain of the MOSFET PA is connected to the ground potential via the N channel MOSFETs NQ and NR. Coupled to VSS. The gate of MOSFETQ is coupled to power supply voltage VCC, and the gate of MOSFETNR is coupled to internal node n8.
[0073]
A delay signal of the internal signal n7 by the inverters VH and VL is supplied to one input terminal of the NOR gate NO6, and an inverted signal of the internal signal n1 by the inverter VM is supplied to the other input terminal. As a result, the output signal of the NOR gate NO6, that is, the internal signal n8 (second internal signal) at the internal node n8 is set to the low level like the normal ground potential VSS, and the power supply voltage VCC is received in response to the high level of the charge pump control signal PCC0. It is considered as a high level.
[0074]
When the internal signal n8 is set to a low level such as the ground potential VSS, in the level shift circuit LSF, the MOSFETNR is turned off and the MOSFETNP is turned on. For this reason, the MOSFET PA is turned on, the MOSFET P9 is turned off, and the output signal of the level shift circuit LSF, that is, the internal signal b4 at the internal node b4 is set to an invalid level, that is, a high level such as the internal voltage VPP. The Therefore, the output transfer MOSFET PB is turned off, and the potential of the internal voltage supply point VPP is maintained at a high potential.
[0075]
Next, when the charge pump control signal PCC0 is set to a low level and the internal signal n8 is set to a high level such as the power supply voltage VCC, the MOSFET NP is turned off and the MOSFET NR is turned on in the level shift circuit LSF. Therefore, the MOSFET P9 is turned on, the MOSFET PA is turned off, and the output signal of the level shift circuit LSF, that is, the internal signal b4 is set to the effective level, that is, the low level such as the ground potential VSS. As a result, the output transfer MOSFET PB is turned on, and a high potential of 3 × VCC generated by the internal voltage booster circuit is transmitted to the internal voltage supply point VPP via this.
[0076]
That is, in the charge pump circuit PC0 of this embodiment, the output transfer MOSFET is replaced with the P-channel MOSFET PB, so that it is not necessary to provide a gate voltage booster circuit. As a result, the charge pump circuit PC0 and thus the VPP generation circuit VPPG are eliminated. This simplifies the circuit configuration and can achieve the same effects as the embodiment of FIG.
[0077]
FIG. 10 shows a circuit diagram of a fourth embodiment of the charge pump circuit PC0 included in the dynamic RAM VPP generation circuit VPPG of FIG. 1, and FIG. 11 shows a circuit diagram of the fifth embodiment. It is shown. The charge pump circuit PC0 of this embodiment basically follows the embodiments of FIGS. 6, 8 and 9, and therefore only the parts different from this will be described.
[0078]
In FIG. 10, the charge pump circuit PC0 of this embodiment does not include a gate voltage booster circuit, and includes an internal voltage including a unit boost circuit UB3 including a capacitor C4 (first capacitor) and a capacitor C33 (second capacitor). Includes a booster circuit. The upper electrode of the capacitor C33 serving as the output terminal of the internal voltage booster circuit is coupled to the internal voltage supply point VPP via the N-channel output transfer MOSFET NS. This transfer MOSFET NS is formed in a diode form with its gate and drain coupled together in common, with the internal node b2 side as the anode.
[0079]
Thus, in this embodiment, although the high potential of 3 × VCC generated by the internal voltage booster circuit is lowered by the threshold voltage Vthn of the output transfer MOSFET NS and transmitted to the internal voltage supply point VPP, the output transfer The gate voltage boosting circuit for boosting the gate potential of the MOSFET NS is not required, and the circuit configuration of the charge pump circuit PC0 is further simplified as compared with the embodiment of FIG. 9, and the output transfer MOSFET is a P-channel type. A similar effect can be obtained while preventing latch-up due to this.
[0080]
Next, in the embodiment of FIG. 11, the output transfer MOSFET NS of FIG. 10 is replaced with a P-channel type output transfer MOSFET PC. This transfer MOSFET PC is also in the form of a diode with the internal node b2 side as an anode, and its substrate is coupled to the internal voltage supply point VPP. Thus, the output transfer MOSFET PC operates in the same manner as the output transfer MOSFET NS of FIG. Therefore, even in this embodiment, the high potential of 3 × VCC generated by the internal voltage booster circuit is lowered by the threshold voltage Vthp of the output transfer MOSFET PC and transmitted to the internal voltage supply point VPP. Similar to the embodiment of FIG. 10, the same effect can be obtained while simplifying the circuit configuration of the charge pump circuit PC0.
[0081]
FIG. 12 shows a characteristic diagram of one embodiment for explaining the supply efficiency of the VPP generation circuit VPPG including the charge pump circuit PC0 of FIG. 6 and FIGS. 8 to 11, and FIG. The characteristic view of one Example for demonstrating this is shown. Based on these drawings, the supply efficiency and supply current of the charge pump circuit PC0 of FIG. 6 and FIGS. 8 to 11 will be described and compared. In FIG. 12, the horizontal axis indicates the potential ratio of the internal voltage VPP and the power supply voltage VCC, and the vertical axis indicates the supply efficiency of each embodiment. In FIG. 13, the horizontal axis indicates the potential ratio between the internal voltage VPP and the power supply voltage VCC, and the vertical axis indicates the supply current of each embodiment.
[0082]
First, in the first embodiment shown in FIG. 6, as described above, the internal voltage VPP is boosted only by the one-stage capacitor C4, and the boosted potential of the internal node b2 is 2 × VCC. For this reason, the supply current IPP of the charge pump circuit PC0 is set such that the capacitance value of the capacitor C4 is C, and the charge utilization efficiency of the charge pump circuit PC0 is η. c When the period of the charge pump control signal PCC0 is T,
IPP = C × (2 × VCC−VPP) × η c / T ……………………… (1)
It becomes. Further, an equivalent pump capacity C of the charge pump circuit PC0 obtained from this equation i The
C i = C × (2 × VCC−VPP) × η c / VCC …………………… (2)
And other capacity that does not contribute to boosting is C L Suppose that the supply efficiency η of the charge pump circuit PC0 takes into account the current required for charging and discharging each capacitor,
η = C i / (2 × C L +2 x C i ) ……………………………………… (3)
It becomes.
[0083]
For this reason, the supply efficiency η of the charge pump circuit PC0 obtained by the above equation (3) does not contribute to boosting in the region where the potential of the internal voltage VPP is close to the power supply voltage VCC as shown by a thin solid line in FIG. Capacity C L Is comparatively small and becomes larger than the embodiment of FIGS. 8 to 11, but becomes smaller as the potential of the internal voltage VPP becomes higher, and when the potential of the internal voltage VPP becomes twice the power supply voltage VCC, Real capacity C of equation (2) i Becomes zero, and the supply efficiency η also becomes zero. Further, the supply current IPP of the charge pump circuit PC0 obtained by the above equation (1) is similar to the supply efficiency η in the region where the potential of the internal voltage VPP is close to the power supply voltage VCC as shown by the thin solid line in FIG. Although it becomes larger than the embodiments of FIGS. 8 to 11, it becomes smaller than these embodiments as the potential of the internal voltage VPP becomes higher, and becomes zero when the potential of the internal voltage VPP becomes twice the power supply voltage VCC. .
[0084]
Next, in the second embodiment shown in FIGS. 8 and 9, boosting of the internal voltage VPP is performed by double boost, that is, two-stage capacitors C4 and C33, and the boosted potential of the internal node b2 is 3 × VCC. It becomes. The high potential of the internal node b2 is transmitted to the internal voltage supply point VPP without being affected by the threshold voltage of the output transfer MOSFET NL or PB. For this reason, the supply current IPP of the charge pump circuit PC0 is C when the capacitance values of the capacitors C4 and C33 are C.
IPP = (C / 2) × (3 × VCC−VPP) × η c / T …………… (4)
It becomes. Further, an equivalent pump capacity C of the charge pump circuit PC0 obtained from this equation i The
C i = (C / 2) x (3 x VCC-VPP) x η c / VCC ………… (5)
And other capacity that does not contribute to boosting is C L Then, the supply efficiency η of the charge pump circuit PC0 is
η = C i / (2 × C L +3 x C i ) ……………………………………… (6)
It becomes.
[0085]
For this reason, the supply efficiency η of the charge pump circuit PC0 obtained by the above equation (6) does not contribute to boosting in the region where the potential of the internal voltage VPP is close to the power supply voltage VCC, as shown by the thick dotted line in FIG. Capacity C L 6 is relatively smaller than that of the embodiment of FIG. 6, but becomes larger than that of the embodiment of FIG. 6 as the potential of the internal voltage VPP increases. Eventually, the potential of the internal voltage VPP becomes three times the power supply voltage VCC. Then, the equivalent capacitance C of the above equation (5) i Becomes zero, and the supply efficiency η also becomes zero. Further, the supply current IPP of the charge pump circuit PC0 obtained by the above equation (4) is similar to the supply efficiency η in the region where the potential of the internal voltage VPP is close to the power supply voltage VCC as shown by the thick dotted line in FIG. Although it becomes smaller than the embodiment of FIG. 6, it becomes larger than the embodiment of FIG. 6 as the potential of the internal voltage VPP becomes higher, and eventually becomes zero when the potential of the internal voltage VPP becomes three times the power supply voltage VCC.
[0086]
In other words, this embodiment has an effective circuit configuration in the present situation where the potential ratio between the internal voltage VPP and the power supply voltage VCC is increasing, especially in the dynamic RAM, and the large supply efficiency and supply current are obtained. be able to.
[0087]
Next, in the fourth embodiment shown in FIG. 10, the internal voltage VPP is boosted by double boost, that is, by two-stage capacitors C4 and C33, and the boosted potential of the internal node b2 is 3 × VCC. The high potential of the internal node b2 is lowered by the threshold voltage Vthn of the transfer MOSFET NS and transmitted to the internal voltage supply point VPP. Therefore, the supply current IPP of the charge pump circuit PC0 is
IPP = (C / 2) × (3 × VCC−Vthn−VPP) × η c / T …………………………… (7)
It becomes. Further, the substantial pump capacity C of the charge pump circuit PC0 obtained from this equation i The
C i = (C / 2) × (3 × VCC−Vthn−VPP) × η c / VCC
And other capacity that does not contribute to boosting is C L Then, the supply efficiency η of the charge pump circuit PC0 is
η = C i / (2 × C L +3 x C i ) ……………………………………… (8)
It becomes.
[0088]
For this reason, the supply efficiency η of the charge pump circuit PC0 obtained by the above equation (8) is, as shown by the thick solid line in FIG. 12, generally the transfer MOSFET NS as compared with the embodiment of FIGS. Similarly to the supply efficiency η, the supply current IPP obtained by the threshold voltage Vthn is reduced by the threshold voltage Vthn and is obtained by the above equation (7), as shown by the thick solid line in FIG. As a result, the threshold voltage Vthn of the transfer MOSFET NS is reduced as a whole.
[0089]
That is, in this embodiment, the supply efficiency and the supply current are slightly reduced as compared with the embodiments of FIGS. 8 and 9, but the gate voltage booster circuit and the level shift circuit LSF for controlling the gate potential of the transfer MOSFET NS It becomes unnecessary and the circuit configuration of the charge pump circuit PC0 can be further simplified. In addition, since the transfer MOSFET is an N-channel type, latch-up can be prevented even if the potential of the internal voltage VPP increases to some extent, but the substrate voltage of the transfer MOSFET is set to the ground potential VSS or a predetermined negative potential. As a result, the threshold voltage Vthn becomes relatively large, and the supply efficiency and supply current are correspondingly reduced.
[0090]
On the other hand, in the fifth embodiment shown in FIG. 11, as in the embodiments of FIGS. 8 and 9, the internal voltage VPP is boosted by the double boost, that is, the two-stage capacitors C4 and C33, and the internal node b2 is boosted. The subsequent potential is 3 × VCC, but the high potential of the internal node b2 is lowered by the threshold voltage Vthp of the transfer MOSFET PC. Therefore, the supply current IPP of the charge pump circuit PC0 is
IPP = (C / 2) × (3 × VCC−Vthp−VPP) × η c / T ……………………… (9)
It becomes. Further, an equivalent pump capacity C of the charge pump circuit PC0 obtained from this equation i The
C i = (C / 2) × (3 × VCC−Vthp−VPP) × η c / VCC
And other capacity that does not contribute to boosting is C L Then, the supply efficiency η of the charge pump circuit PC0 is still
η = C i / (2 × C L +3 x C i ) …………………………………… (10)
It becomes.
[0091]
For this reason, the supply efficiency η of the charge pump circuit PC0 obtained by the above equation (10) is generally that of the transfer MOSFET PC as compared with the embodiment of FIGS. 8 and 9, as shown by the thick solid line in FIG. Similarly to the supply efficiency η, the supply current IPP obtained by the threshold voltage Vthp is smaller than the supply current IPP obtained by the above equation (9), as shown by the thick solid line in FIG. As a result, the threshold voltage Vthp of the transfer MOSFET PC is reduced as a whole.
[0092]
That is, in this embodiment, the supply efficiency and the supply current are slightly reduced as compared with the embodiments of FIGS. 8 and 9, but the gate voltage booster circuit and the level shift circuit LSF for controlling the gate potential of the transfer MOSFET PC are not provided. It becomes unnecessary, and the circuit configuration of the charge pump circuit PC0 can be further simplified. However, if the potential of the internal voltage VPP is increased to some extent, the transfer MOSFET is a P-channel type, which may cause latch-up.
[0093]
FIG. 14 is a partial circuit diagram showing a sixth embodiment of the charge pump circuit PC0 included in the VPP generation circuit VPPG of the dynamic RAM shown in FIG. The charge pump circuit PC0 of this embodiment basically follows the embodiment of FIG. 6 and FIGS. 8 to 11, and therefore, only the portions different from this will be described. FIG. 14 partially shows a portion related to the gate voltage booster circuit of the charge pump circuit PC0. As is apparent from the above embodiment, the charge pump circuit PC0 includes j−1 unit boost circuits. It goes without saying that an N-channel type output transfer MOSFET that receives the output voltage of the internal voltage booster circuit including the gate voltage booster circuit or the gate voltage booster circuit is provided.
[0094]
14, in the charge pump circuit PC0 of this embodiment, the source of the second node, that is, the transfer MOSFETs P81 to P8j is one electrode of the capacitor C2 (first capacitor), that is, the upper electrode, or the first circuit of the preceding circuit. It includes j-stage unit boost circuits UB1 to UBj that are substantially serially coupled in such a manner that they are sequentially coupled to the nodes, that is, the upper electrodes of capacitors C31 to C3j-1. Upper electrodes of capacitors C31 to C3j (first capacitors) constituting these unit boost circuits UB1 to UBj are coupled to a power supply voltage VCC via corresponding N-channel precharge MOSFETs NC1 to NCj. The unit boost circuits UB1 to UBj perform the precharge operation for the capacitors C31 to C3j when the internal node n2 is set to the low level and the internal node n5 is set to the high level, and the internal node n2 is set to the high level. When n6 is set to the high level, the boost operation as described above is performed. At this time, the capacitors C31 to C3j constituting the unit boost circuits UB1 to UBj are coupled in series, and a high potential VB of (j + 1) × VCC is obtained at the upper electrode of the capacitor C3j of the unit boost circuit UBj in the final stage. It becomes.
[0095]
In this embodiment, the power supply voltage VCC is supplied as the third potential to the gates of the transfer MOSFETs P81 and MOSFETN91 constituting the unit boost circuit UB1, and the transfer MOSFETs P82 to P8j and MOSFETN92 constituting the other unit boost circuits UB2 to UBj. The gates of .about.N9j are supplied with the potential at the first node of the preceding circuit, that is, the unit boost circuits UB1 to UBj-1, that is, the upper electrodes of the capacitors C31 to C3j-1, as the third potential. Therefore, when the boost operation of the unit boost circuits UB1 to UBj is performed, the voltage applied between the gates and drains of these transfer MOSFETs P81 to P8j and MOSFETs N91 to N9j is independent of the potential of the generated internal voltage VPP. All are VCC. As a result, breakdown breakdown of these MOSFETs can be further prevented, and the reliability of the charge pump circuit PC0 and thus the dynamic RAM can be further enhanced.
[0096]
The effects obtained from the above embodiments are as follows. That is,
(1) A booster circuit, such as a VPP generation circuit, which is built in a dynamic RAM or the like and generates a selection potential of a word line, has one electrode coupled to a first potential supply point via a corresponding precharge MOSFET. A first capacitor, a second capacitor having one electrode coupled to the first node and further coupled to a first potential supply point via a corresponding precharge MOSFET, the other of the second capacitors An N-channel first MOSFET which is provided in series between the electrode and the second potential supply point and receives a third potential at its gate and an N-channel first which receives a first internal signal at its gate. 2 MOSFETs, and a P-channel type third MOSFET provided between the other electrode of the second capacitor and the second node and receiving a third potential at the gate thereof, respectively. An internal voltage booster circuit including one or more unit boost circuits substantially serially coupled in such a manner that the second node of the first capacitor is sequentially coupled to one electrode of the first capacitor or the first node of the preceding circuit. By configuring it as it is, an effect that an internal voltage having a desired high potential can be easily generated is obtained.
(2) According to the above item (1), it is possible to increase the supply efficiency of the VPP generation circuit and the like included in the dynamic RAM and the like where the operating power supply voltage is lowered and to increase the supply current.
[0097]
(3) In the above items (1) and (2), the first power supply voltage potential or the previous unit boost circuit is connected to the gates of the first and third MOSFETs of each unit boost circuit constituting the internal voltage booster circuit. By supplying the potential at the first node as the third potential, the voltage applied between the gate and drain of the first and third MOSFETs can be reduced to prevent breakdown of the breakdown voltage. It is done.
(4) According to the above (3), it is possible to improve the reliability of the VPP generation circuit and the dynamic RAM including the VPP generation circuit.
[0098]
(5) In the above items (1) to (4), an N-channel type output transfer MOSFET is provided between the output terminal of the internal voltage booster circuit and the internal voltage supply point. By supplying the output voltage of the gate voltage booster circuit having the same structure as the voltage booster circuit and including one unit booster circuit, the high potential generated by the internal voltage booster circuit is output regardless of the potential of the internal voltage. An effect is obtained that it can be prevented from being lowered by the threshold voltage of the transfer MOSFET.
(6) According to the above item (5), it is possible to further increase the supply efficiency of the VPP generation circuit included in the dynamic RAM or the like where the operating power supply voltage is lowered, and to increase the supply current. .
[0099]
(7) In the above items (5) and (6), the output transfer MOSFET is replaced with a P-channel MOSFET, and the gate of the output transfer MOSFET is applied to the gate by applying a control voltage converted in potential by the level shift circuit. An effect is obtained in that the gate voltage booster circuit for boosting the potential is eliminated, and the circuit configuration of the VPP generation circuit can be simplified.
(8) In the above items (5) and (6), the output transfer MOSFET is replaced with a diode-shaped N-channel or P-channel MOSFET, thereby eliminating the gate voltage booster circuit and the level shift circuit, and the VPP generation circuit. The circuit configuration can be further simplified.
[0100]
(9) In the above items (1) to (8), between the first power supply voltage supply point and the first internal node to which the gate of the precharge MOSFET and one electrode of the fourth capacitor are coupled. By providing the sixth N-channel MOSFET that receives the output voltage of the internal voltage booster circuit or the gate voltage booster circuit, it is possible to prevent the potential of the first internal node from becoming unspecified due to a power bump or the like. As a result, the operation of the circuit and the dynamic RAM can be further stabilized.
[0101]
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in FIG. 1, the dynamic RAM can include an arbitrary number of banks, and the VPP generation circuit VPPG also includes an arbitrary number of one-shot pulse generation circuits, pulse synthesis circuits, and charge pump circuits. It will be prepared. Various block configurations of the dynamic RAM and its VPP generation circuit VPPG are conceivable. The polarity and absolute value of the power supply voltage and each internal voltage, the effective level of each signal, and the like are not limited by this embodiment. Embodiments can be taken.
[0102]
2, 3, 4, and 5, the specific configurations of the one-shot pulse generation circuits OP <b> 0 to OP <b> 3, the level sensor LS, the oscillation circuit OSC, and the pulse synthesis circuits ADD <b> 0 to ADD <b> 3 can take various embodiments. 6 and 8 to 11, the charge pump circuits PC0 to PC3 can include an arbitrary number of unit booster circuits. Further, in FIG. 14, the MOSFETs N91 to N9j constituting the unit boost circuits UB1 to UBj are replaced with a plurality of N-channel MOSFETs coupled in series, thereby further preventing breakdown of the MOSFETs NA1 to NAj that are turned off during boosting. can do. The specific circuit configuration of the charge pump circuit PC0 shown as each example, the conductivity type of the MOSFET, and the like can take various embodiments as long as the basic logic conditions are not changed.
[0103]
In FIG. 7, the absolute level and time relationship of each internal signal of the charge pump circuit PC0 does not affect the gist of the present invention.
[0104]
In the above description, the case where the invention made mainly by the present inventor is applied to the VPP generation circuit of the dynamic RAM, which is a field of use as the background, has been described. However, the present invention is not limited thereto. The present invention can also be applied to various types of memory integrated circuit devices and logic integrated circuit devices including other types of booster circuits of type RAM and similar booster circuits. The present invention can be widely applied to a booster circuit including at least a boost capacitor and an apparatus or system including the booster circuit.
[0105]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a booster circuit such as a VPP generation circuit that is incorporated in a dynamic RAM or the like and generates a word line selection potential is connected to the first potential supply point via a corresponding precharge MOSFET. 1 capacitor, one electrode of which is coupled to the first node and further coupled to the first potential supply point via the corresponding precharge MOSFET, the other electrode of the second capacitor And an N channel type second MOSFET that receives a third potential at its gate and an N channel type second that receives a first internal signal at its gate. And a P-channel third MOSFET provided between the other electrode of the second capacitor and the second node and receiving a third potential at its gate. An internal voltage booster including one or more unit boost circuits coupled in series in a manner such that the second node is sequentially coupled to one electrode of the first capacitor or the first node of the preceding circuit. By constructing based on the circuit, it is possible to easily generate an internal voltage that is set to a desired high potential, and to improve the supply efficiency of the VPP generation circuit and the like included in a dynamic RAM or the like where the operating power supply voltage is lowered. The supply current can be increased.
[0106]
The first power supply voltage potential or the potential at the first node of the preceding unit boost circuit is supplied as the third potential to the gates of the first and third MOSFETs of each unit boost circuit constituting the internal voltage booster circuit. As a result, the voltage applied between the gate and drain of the first and third MOSFETs can be reduced to prevent breakdown of the breakdown voltage. As a result, the VPP generation circuit and the dynamic RAM including the same can be prevented. Reliability can be increased.
[0107]
A P-channel or N-channel output transfer MOSFET is provided between the output terminal of the internal voltage booster circuit and the internal voltage supply point, and the output transfer MOSFET has the same configuration as that of the internal voltage booster circuit at the gate. By supplying the output voltage of the gate voltage booster circuit including the unit boost circuit having many stages or the control voltage converted by the level shift circuit, the high potential generated by the internal voltage booster circuit is independent of the internal voltage potential. It is possible to prevent the output transfer MOSFET from being lowered by the threshold voltage, thereby further improving the supply efficiency of the VPP generation circuit and the dynamic RAM including this, and further increasing the supply current. .
[0108]
A predetermined voltage constituting an internal voltage booster circuit or a gate voltage booster circuit is formed between the first power supply voltage supply point and the first internal node to which the gate of the precharge MOSFET and one electrode of the fourth capacitor are coupled. By providing an N-channel type sixth MOSFET that receives the boosted voltage of the unit boost circuit, it is possible to prevent the potential of the first internal node from becoming unspecified due to a power supply bump or the like. Such operations can be further stabilized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a one-shot pulse generation circuit included in the VPP generation circuit of the dynamic RAM in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of a level sensor included in the VPP generation circuit of the dynamic RAM shown in FIG.
4 is a circuit diagram showing an embodiment of an oscillation circuit included in the VPP generation circuit of the dynamic RAM shown in FIG. 1; FIG.
5 is a circuit diagram showing an embodiment of a pulse synthesis circuit included in the VPP generation circuit of the dynamic RAM of FIG. 1;
6 is a circuit diagram showing a first embodiment of a charge pump circuit included in the VPP generation circuit of the dynamic RAM of FIG. 1; FIG.
7 is a signal waveform diagram showing an embodiment of the charge pump circuit of FIG. 6. FIG.
8 is a circuit diagram showing a second embodiment of a charge pump circuit included in the VPP generation circuit of the dynamic RAM of FIG. 1; FIG.
9 is a circuit diagram showing a third embodiment of the charge pump circuit included in the VPP generation circuit of the dynamic RAM of FIG. 1; FIG.
10 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of a charge pump circuit included in the VPP generation circuit of the dynamic RAM of FIG. 1; FIG.
11 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the charge pump circuit included in the VPP generation circuit of the dynamic RAM of FIG. 1; FIG.
12 is a characteristic diagram showing an embodiment for explaining the supply efficiency of the charge pump circuit of FIG. 6 and FIGS. 8 to 11. FIG.
13 is a characteristic diagram showing an embodiment for explaining a supply current of the charge pump circuit of FIG. 6 and FIGS. 8 to 11. FIG.
14 is a partial circuit diagram showing a sixth embodiment of the charge pump circuit included in the VPP generation circuit of the dynamic RAM shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 15 is a circuit diagram showing an example of a conventional charge pump circuit.
[Explanation of symbols]
IF ... Interface circuit, BANK0 to BANK3 ... Bank, ARY0 to ARY3 ... Memory array, BC0 to BC3 ... Bank controller, RBA ... Row bank address signal, CBA ... Column bank address signal, BR0 to BR3 ... Row bank selection signal, RD0 to RD3 ... Row address decoder, RA ... Row address signal, SA ... Sense amplifier, CD ... Column address decoder, CA ... Column address signal, VPPG ... VPP generation circuit, OP0-OP3 ...... One-shot pulse generation circuit, LS ... Level sensor, VPP ... Word line selection voltage, VR ... Reference voltage, OSC ... Oscillation circuit, ADD0 to ADD3 ... Pulse synthesis circuit, PC0 to PC3 ... Charge pump circuit.
UB1 to UBj: unit boost circuit, LSF: level shift circuit.
UVB1 to UVBk... Unit booster circuit, S1 to S2.
DET: Internal control signal, PCC0: Charge pump control signal.
P1 to PC, P81 to P8j... P channel MOSFET, N1 to NU, N91 to N9j, NA1 to NAj, NC1 to NCj, Na to Nf... N channel MOSFET, R1 to R8. ˜C18, C31 to C3j, Ca to Ce, Co... Capacity, V1 to VM, Va to Vd... Inverter, EO1... Exclusive OR circuit, NO1 to NO6. , B1 to b4, na to nb, nv, n11 to n1k... Internal node, VCC... Power supply voltage, VSS... Ground potential, VPP, VDL.

Claims (6)

上部電極が対応するプリチャージMOSFETを介して第1の電位供給点に結合される第1の容量と、
前記上部電極が出力ノードに結合され、さらに、対応するプリチャージMOSFETを介して前記第1の電位供給点に結合される第2の容量と、該第2の容量の下部電極と第2の電位供給点との間に直列形態に設けられるゲートに前記第一の電位供給点の電位を受ける第1導電型の第1のMOSFET及びそのゲートに第1の内部信号を受ける第1導電型の第2のMOSFETと、前記第2の容量の下部電極と入力ノードとの間に設けられるゲートに前記第一の電位供給点の電位を受ける第2導電型の第3のMOSFETとを含む単位ブースト回路とを含み、
前記第2のMOSFETは前記第2の電位供給点側に設けられ、
前記単位ブースト回路の前記入力ノードが前記第1の容量の上部電極に結合されてなり、
前記プリチャージMOSFETのゲートは、第1の内部ノードに結合されるものであって、
上部電極が前記第1の内部ノードに結合される第4の容量と、
第1の電位供給点と前記第1の内部ノードとの間に設けられ前記第1の内部ノード側をアノードとする形でダイオード形態とされる所定数の第1導電型の第4のMOSFETと、
第1の電位供給点と前記第1の内部ノードとの間に設けられ前記第1の電位供給点側をアノードとする形でダイオード形態とされる所定数の第1導電型の第5のMOSFETと、
前記第1の電位供給点と前記第1の内部ノードとの間に設けられ、ゲートが前記第1の容量の上部電極に結合される第1導電型の第6のMOSFETを含むものであることを特徴とする昇圧回路。
A first capacitor having an upper electrode coupled to a first potential supply point via a corresponding precharge MOSFET;
A second capacitor coupled to the output node and coupled to the first potential supply point via a corresponding precharge MOSFET; a lower electrode of the second capacitor; and a second potential. A first conductivity type first MOSFET that receives the potential of the first potential supply point at a gate provided in series with the supply point, and a first conductivity type first MOSFET that receives a first internal signal at its gate. Unit boost circuit including two MOSFETs and a second MOSFET of the second conductivity type that receives the potential of the first potential supply point at the gate provided between the lower electrode of the second capacitor and the input node Including
The second MOSFET is provided on the second potential supply point side,
The input node of the unit boost circuit is coupled to the upper electrode of the first capacitor;
A gate of the precharge MOSFET is coupled to a first internal node;
A fourth capacitor having an upper electrode coupled to the first internal node;
A predetermined number of fourth MOSFETs of a first conductivity type provided between a first potential supply point and the first internal node and having a diode form with the first internal node side as an anode; ,
A predetermined number of fifth conductivity type fifth MOSFETs that are provided between a first potential supply point and the first internal node and are in the form of a diode with the first potential supply point side as an anode. When,
A sixth conductivity type sixth MOSFET is provided between the first potential supply point and the first internal node, and a gate is coupled to the upper electrode of the first capacitor. A booster circuit.
請求項1記載の昇圧回路において、
前記第1の容量及び単位ブースト回路は、ゲート電圧昇圧回路を構成するものであって、
前記昇圧回路は、さらに、前記複数の単位ブースト回路と、上部電極が対応するプリチャージMOSFETを介して前記第1の電位供給点に結合される第3の容量(C4)と、を含む内部電圧昇圧回路と、
前記第3の容量の上部電極と内部電圧供給点との間に設けられ、そのゲートに前記ゲート電圧昇圧回路の出力電圧を受ける第1導電型の出力トランスファMOSFETとを含み、
前記第1のMOSFETのゲートと、前記第3のMOSFETのゲートとは、第1の電位供給点の電位を受けるものであることを特徴とする昇圧回路。
The booster circuit according to claim 1,
The first capacitor and the unit boost circuit constitute a gate voltage booster circuit,
The booster circuit further includes an internal voltage including the plurality of unit boost circuits and a third capacitor (C4) whose upper electrode is coupled to the first potential supply point via a corresponding precharge MOSFET. A booster circuit;
An output transfer MOSFET of a first conductivity type provided between the upper electrode of the third capacitor and an internal voltage supply point and receiving the output voltage of the gate voltage booster circuit at its gate;
The booster circuit according to claim 1, wherein the gate of the first MOSFET and the gate of the third MOSFET receive a potential at a first potential supply point .
請求項2記載の昇圧回路において、
前記内部電圧昇圧回路は、さらに、
前記入力ノードが前記第3の容量の上部電極又は前段回路の前記出力ノードに順次結合される形で実質直列結合されるi個の前記単位ブースト回路を含むものであって、
前記ゲート電圧昇圧回路は、
前記入力ノードが前記第1の容量の上部電極又は前段回路の前記出力ノードに順次結合される形で実質直列結合されるi+1個の前記単位ブースト回路を含むものであることを特徴とする昇圧回路。
The booster circuit according to claim 2, wherein
The internal voltage booster circuit further includes:
Including i unit boost circuits coupled substantially in series such that the input node is sequentially coupled to the upper electrode of the third capacitor or the output node of the preceding circuit;
The gate voltage booster circuit
A booster circuit comprising: (i + 1) unit boost circuits that are substantially serially coupled such that the input node is sequentially coupled to the upper electrode of the first capacitor or the output node of the preceding circuit.
請求項1記載の昇圧回路において、
前記第1の容量及び単位ブースト回路は内部電圧昇圧回路を構成するものであって、
前記昇圧回路は、さらに、
前記内部電圧供給点における内部電圧を高電位側動作電圧源とし、前記第2の電位を低電位側動作電圧源とし、かつ、第2の内部信号に従ってその出力信号を選択的に有効レべルとするレべルシフト回路と、
前記第2の容量の上部電極と内部電圧供給点との間に設けられ、ゲートに前記レべルシフト回路の出力信号を受ける第2導電型の出力トランスファMOSFETとを含むものであることを特徴とする昇圧回路。
The booster circuit according to claim 1,
The first capacitor and the unit boost circuit constitute an internal voltage booster circuit,
The booster circuit further includes:
The internal voltage at the internal voltage supply point is a high-potential side operating voltage source, the second potential is a low-potential side operating voltage source, and the output signal is selectively effective level according to the second internal signal. A level shift circuit and
A booster provided between an upper electrode of the second capacitor and an internal voltage supply point, and including a second conductivity type output transfer MOSFET for receiving an output signal of the level shift circuit at a gate. circuit.
請求項1記載の昇圧回路において、
前記第1の容量及び単位ブースト回路は内部電圧昇圧回路を構成するものであって、
前記昇圧回路は、さらに、
前記第2の容量の上部電極と内部電圧供給点との間に設けられ、前記第1の容量の上部電極側をアノードとする形でダイオード形態とされる第1導電型又は第2導電型の出力トランスファMOSFETを含むものであることを特徴とする昇圧回路。
The booster circuit according to claim 1,
The first capacitor and the unit boost circuit constitute an internal voltage booster circuit,
The booster circuit further includes:
A first conductivity type or a second conductivity type provided between the upper electrode of the second capacitor and the internal voltage supply point, and having a diode shape with the upper electrode side of the first capacitor as an anode. A booster circuit including an output transfer MOSFET.
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の昇圧回路において、
前記昇圧回路は、複数のバンクを具備するダイナミック型RAMに含まれ、かつ、前記バンクのそれぞれに対応して設けられるものであって、
前記内部電圧供給点における内部電圧は、前記バンクを構成するワード線の選択電位として用いられるものであることを特徴とする昇圧回路。
The booster circuit according to any one of claims 1 to 5,
The booster circuit is included in a dynamic RAM having a plurality of banks, and is provided corresponding to each of the banks,
The booster circuit according to claim 1, wherein the internal voltage at the internal voltage supply point is used as a selection potential of a word line constituting the bank.
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