JP4996046B2 - 半導体装置の中間電位生成回路 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、DRAM電源として、低い電圧限界を有するアレイコンデンサを直列接続した電源回路にバイアス電圧を供給するバイアス回路について記載されている。
キャパシタC1,C2は直列に接続されており、C1の上側の端子に電源電圧VPPが供給され、キャパシタC1とキャパシタC2の接続点にバイアス電圧Vbiasが供給され、キャパシタC2の下側の端子は接地されている。
図14は、MOSトランジスタトランジスタTR3,TR4の前段のコンパレータCP1,CP2により、電圧の上限値Vrefh、下限値Vreflと、バイアス電圧Vbiasとを比較する回路を示している。以下の説明では、図13の回路と同じ部分には同じ符号を付けそれらの説明は省略する。
コンパレータCP1、CP2の非反転入力端子には、バイアス電圧Vbiasを抵抗R20とR21で分圧した電圧が入力している。
その後、バイアス電圧Vbiasが下限値Vreflより低くなると、キャパシタC2の充電が再開される。
キャパシタC1,C2の両端の電源電圧VPPは、半導体装置の内部回路に供給されているので、電源電圧VPPが目標値より高くなり過ぎると半導体装置の内部回路の信頼性に影響する。
本発明の他の半導体装置の中間電位生成回路は、第1の電源電圧を昇圧して得られる第2の電源電圧を半導体装置の内部回路に供給する昇圧電源回路と、直列に接続され、一方の端子に第2の電源電圧が供給され、他方の端子に接地電位または負電位が供給された少なくとも2個の第1及び第2のキャパシタと、前記第1の電源電圧が第1の基準電圧より低いとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に接地電位または負電位を供給して充電を開始し、前記第1の電源電圧が前記第1の基準電圧以上となったとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に中間電位として前記第1の電源電圧を供給し、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の電位が、前記第1の基準電圧と等しいか又は大きい第2の基準電圧以上となったとき、前記昇圧電源回路を駆動させ、該昇圧電源回路から出力される前記第2の電源電圧から得られる所定の電圧を前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタの接続点に中間電位として供給するバイアス供給回路とを備える。
上記の中間電位生成回路のバイアス供給回路は、前記バイアス供給回路は、前記第1の電源電圧が前記第1の基準電圧以上か否かを判定し、前記第1の電源電圧が前記第1の基準電圧未満であると判定したときには、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に接地電位または負電位を供給させる信号を出力し、前記第1の電源電圧が前記第1の基準電圧以上であると判定したときには、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に第1の電源電圧を供給させて充電を開始させる信号を出力する第1の判定回路と、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の電圧が前記第2の基準電圧以上か否かを判定し、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の中間電位が前記第2の基準電圧以上と判定したときには、前記昇圧電源回路から出力される電圧から得られる所定の電圧を前記第1及び第2のキャパシタの接続点に供給させる信号を出力する第2の判定回路とを有する。
前記第2の基準電圧を、前記キャパシタの接続点の中間電位の下限値と等しくする
前記第1の基準電圧と第2の基準電圧を第2の電源電圧の約半分の値に設定する。
バイアス制御回路(第1の判定回路)21は、電源電圧VDDが第1の基準電圧以上か否かを判定し、電源電圧VDDが第1の基準電圧未満のときには、キャパシタC1とC2の接続点に接地電位または負電位を供給させるためのVbiasVss信号を出力する。また、電源電圧VDDが第1の基準電圧以上のときには、キャパシタC1とC2の接続点に中間電位として電源電圧VDDを供給させるためのVbiasVdd信号をバイアス発生回路22に出力する。
図2はバイアス制御回路21の回路図である。バイアス制御回路21は、起動時に電源電圧VDDが基準電圧Von1(第1の基準電圧)以上となったか否かを判定するチップリセット回路(スタータ回路)31と、そのチップリセット回路31の判定結果に基づいて所定の電圧レベルのVbiasVss信号、VbiasVdd信号等を出力する信号出力回路32とからなる。
昇圧電源回路11から出力される電源電圧VPPは、抵抗R10の一端とキャパシタC1の電源側の端子と内部回路12に供給されている。
すなわち、バイアス電圧Vbiasが基準電圧Von2未満のときには、スイッチSW3とSW4がオンとなり、MOSトランジスタTR2のゲートが電源電圧VDDに接続され、MOSトランジスタTR1のゲートが接地されてMOSトランジスタTR1,TR2が共にオフ状態となる。
最初に図6の時刻0〜時刻t1(期間T1)の回路の動作を説明する。半導体装置を電源電圧VDDが0Vの状態から起動させると、バイアス制御回路21のチップリセット回路31により電源電圧VDDが基準電圧Von1未満であることが検出されるので、信号出力回路32から電源電圧VDDレベルのVbiasVss信号と、接地電位レベルのVppVdd信号と、電源電圧VDDレベルのVbiasVdd信号が出力される。
この場合、図5のnチャネルMOSトランジスタTR21bのゲートには、接地電位レベルのenbz信号が与えられ、pチャネルMOSトランジスタTR21aのゲートには、電源電圧VDDレベルのenbx信号が与えられるので、MOSトランジスタTR21bとTR21aは両方ともオフ状態となる。
このとき、MOSトランジスタTR23のゲートには接地電位レベルのenbz信号が与えらるので、MOSトランジスタTR23がオン状態になる。これによりMOSトランジスタTR2のゲート電圧は電源電圧VDDレベルに確定される。
電源電圧VDDが上昇し、チップリセット回路31により電源電圧VDDが基準電圧Von1以上となったことが検出されると、信号出力回路32から接地電位レベルのVbiasVss信号と、電源電圧VDDレベルのVppVdd信号が出力される(図6の時刻t1)。これにより、MOSトランジスタTR26がオフ状態となり、キャパシタC1とC2の接続点が接地から切り離される。
次に、時刻t2〜t3の間(期間T3)の回路の動作を説明する。
従って、昇圧電源回路11が起動されていない状態では、電源電圧VDDがMOSトランジスタTR31を介して電源電圧VPPの電源線に供給され、昇圧電源回路11が起動して電源電圧VPPの値が電源電圧VDD以上となると、MOSトランジスタTR31はオフ状態となる。
この第4の実施の形態は、起動時と通常動作時とでキャパシタの中間電位を決める基準抵抗を切り換えるようにしたものである。
抵抗R10とR11の接続点は、スイッチSW21を介してMOSトランジスタTR21のゲートに接続されている。同様に、抵抗R40とR41の接続点はスイッチSW22を介してMOSトランジスタTR2のゲートに接続されている。スイッチSW21とSW22は、2接点の1個のスイッチで構成しても良い。
電源電圧VDDが所定電圧未満のときには、図2のバイアス制御回路と同様な回路から、スイッチSW22とSW24をオンにし、スイッチSW21とSW23をオフにする信号が出力される。その結果、MOSトランジスタTR2のゲートには、抵抗R40と、抵抗R41とR42の直列合成抵抗との比で決まる電圧Vrefhが印加される。また、MOSトランジスタTR1のゲートには、抵抗R40とR41の直列合成抵抗と、抵抗R42との比で決まる電圧Vreflが印加される。
この第5の実施の形態は、バイアス電圧Vbiasを抵抗で分圧した電圧と、基準抵抗の抵抗比で決まる基準電圧の上限値及び下限値を2個のコンパレータで比較するようにしたものである。以下の説明では、図12の従来の回路と同じ部分には同じ符号を付けてそれらの説明を省略する。
抵抗R10とR11の接続点は、スイッチSW31を介してコンパレータCP32の反転入力端子に入力し、抵抗R40とR41の接続点もスイッチSW32を介してコンパレータCP32の反転入力端子に接続されている。
電源の起動時で電源電圧VDDが所定電圧未満のときには、図2のバイアス制御回路と同様な回路から、スイッチSW32とSW34をオンにし、スイッチSW31とSW33をオフにする信号が出力される。さらに、スイッチSW36をオフにし、スイッチSW37をオンにし、スイッチSW38をオンする信号が出力される。
抵抗R10とR11の接続点は、スイッチSW21を介してMOSトランジスタTR2のゲートに接続されている。また、MOSトランジスタTR2のゲートはスイッチSW22を介して電源電圧VDDに接続されている。スイッチSW21とSW22は、2接点の1個のスイッチで構成しても良い。
電源電圧VDDが所定電圧未満のときには、図2のバイアス制御回路21と同様な回路から、スイッチSW22とSW24をオンにし、スイッチSW21とSW23をオフにする信号が出力される。その結果、MOSトランジスタTR2のゲートには、電源電圧VDDが印加される。また、MOSトランジスタTR1のゲートには、接地電圧VSSが印加される。
その後、電源電圧VDDが所定電圧以上となると、スイッチSW21とSW23がオンとなり、スイッチSW22とSW24がオフとなる信号が与えられる。その結果、MOSトランジスタTR2のゲートには、抵抗R10と、抵抗R11とR12の直列合成抵抗との比で決まる電圧Vrefhが印加される。また、MOSトランジスタTR1には、抵抗R10とR11の直列合成抵抗と、抵抗R12との比で決まる電圧Vreflが印加される。この通常動作時の抵抗値は、従来回路と同じである。
抵抗R10とR11の接続点の電圧は、スイッチSW31を介してコンパレータCP32の反転入力端子に入力され、電源電圧VDDもスイッチSW32を介してコンパレータCP32の反転入力端子に入力されている。
電源の起動時で電源電圧VDDが所定電圧未満のときには、、図2のバイアス制御回路21と同様な回路から、スイッチSW32とSW34をオンにし、スイッチSW31とSW33をオフにする信号が出力される。さらに、スイッチSW39をオフにする信号が出力される。
その後、電源電圧VDDが所定電圧以上となると、スイッチSW31とSW33がオン、スイッチSW32とSW34がオフ、スイッチSW39がオンとなる。その結果、コンパレータCP32の反転入力端子には、抵抗R10と、抵抗R11とR12の直列合成抵抗との比で決まる電圧が印加され、非反転入力端子には、抵抗R20とR21の抵抗比で決まる電圧が印加される。コンパレータCP31にも、抵抗R10とR11の直列合成抵抗と抵抗R12との比で決まる電圧と、抵抗R20とR21の抵抗比で決まる電圧が印加される。
直列に接続されたキャパシタの中間電位を生成する回路は、実施の形態に示した回路に限らず、公知の他の他の回路を用いることができる。
(付記1) 第1の電源電圧を昇圧して得られる第2の電源電圧を半導体装置の内部回路に供給する昇圧電源回路と、
直列に接続された少なくとも2個の第1及び第2のキャパシタと、
起動時に前記2個のキャパシタの接続点の中間電位を接地電位または負電位に設定し、前記第1の電源電圧が第1の基準電圧以上となったとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の中間電位として前記第1の電源電圧を供給し、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の中間電位が第2の基準電圧以上となったとき、前記昇圧電源回路から出力される第2の電源電圧から得られる所定の電圧を、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に中間電位として供給するバイアス供給回路とを備える半導体装置の中間電位生成回路。
直列に接続され、一方の端子が第2の電源電圧に接続され、他方の端子が接地または負電位に接続された少なくとも2個の第1及び第2のキャパシタと、
第1の電源電圧が第1の基準電圧より低いとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に接地電位または負電位を供給し、第1の電源電圧が第1の基準電圧以上となったとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に中間電位として第1の電源電圧を供給し、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の中間電位が第2の基準電圧以上となったとき、前記昇圧電源回路を駆動させ、該昇圧電源回路から出力される第2の電源電圧から得られる所定の電圧を前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタの接続点に中間電位として供給するバイアス供給回路とを備える半導体装置の中間電位生成回路。
第1の電源電圧が第1の基準電圧以上か否かを判定し、第1の電源電圧が第1の基準電圧未満であると判定したときには、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に接地電位または負電位を供給させる信号を出力し、第1の電源電圧が第1の基準電圧以上であると判定したときには、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に第1の電源電圧を供給させる信号を出力する第1の判定回路と、
前記第1及び第2のキャパシタの接続点の電圧が第2の基準電圧以上か否かを判定し、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の中間電位が第2の基準電圧以上と判定したときには、前記昇圧電源回路から出力される電圧から得られる所定の電圧を前記第1及び第2のキャパシタの接続点に供給させる信号を出力する第2の判定回路とを有する付記1または2記載の半導体装置の中間電位生成回路。
第1の電源電圧が第1の基準電圧以上か否かを判定し、第1の電源電圧が第1の基準電圧未満であると判定したとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に接地電位または負電位を供給させる信号を出力し、第1の電源電圧が第1の基準電圧以上であると判定したとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に第1の電源電圧を供給させる信号を出力する第1の判定回路と、
前記第1及び第2のキャパシタの接続点の電圧が第2の基準電圧以上か否かを判定し、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の中間電位が第2の基準電圧以上と判定したときに、前記昇圧電源回路から出力される電圧から得られる所定の電圧を前記第1及び第2のキャパシタの接続点に供給させる信号を出力する第2の判定回路と、
前記第1の判定回路により第1の電源電圧が第1の基準電圧未満と判定されたとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点を接地電位または負電位に接続する第1のスイッチ手段と、
前記第1の判定回路により第1の電源電圧が第1の基準電圧以上と判定されたとき、前記第1及び第2のキャパシタの電源側の端子に第1の電源電圧を供給する第2のスイッチ手段と、
前記第2の判定回路により前記第1及び第2のキャパシタの接続点の電位が第2の基準電圧以上と判定されたとき、前記昇圧電源回路を駆動させ、該昇圧電源回路から出力される第2の電源電圧から得られる所定の電圧を前記第1及び第2のキャパシタの接続点に中間電位として供給するバイアス電圧生成回路とを有する付記1または2記載の半導体装置の中間電位生成回路。
(付記10) 前記第1の基準電圧と第2の基準電圧を第2の電源電圧の約半分の値に設定した付記1乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置の中間電位生成回路。
直列に接続された少なくとも2個の第1及び第2のキャパシタと、
前記昇圧電源回路から出力される第2の電源電圧を分圧して上限値と下限値の2つの電圧を生成する第1の抵抗分圧回路と、
前記第1の抵抗分圧回路より抵抗値の小さい抵抗からなり、前記昇圧電源回路から出力される第2の電源電圧を分圧して上限値と下限値の2つの電圧を生成する第2の抵抗分圧回路と、
第1の電源電圧が所定値未満のときには、前記第2の抵抗分圧回路から出力される上限値と下限値の2つの電圧に基づいて前記第1及び第2のキャパシタの接続点に供給するバイアス電圧を制御し、第1の電源電圧が前記所定の電圧以上となったときには、前記第1の抵抗分圧回路から出力される上限値と下限値に基づいて前記第1及び第2のキャパシタの接続点に供給するバイアス電圧を制御するバイアス供給回路とを備える半導体装置の中間電位生成回路。
直列に接続された少なくとも2個の第1及び第2のキャパシタと、
前記昇圧電源回路から出力される第2の電源電圧を分圧して上限値と下限値の2つの電圧を生成する第1の抵抗分圧回路と、
前記第1の抵抗分圧回路より抵抗値の小さい抵抗からなり、前記昇圧電源回路から出力される第2の電源電圧を分圧して上限値と下限値の2つの電圧を生成する第2の抵抗分圧回路と、
前記第1及び第2のキャパシタの中間電位を分圧した電圧を出力する第3の抵抗分圧回路と、
第1の電源電圧が所定値未満のときには、前記第2の抵抗分圧回路から出力される上限値及び下限値と、前記第3の抵抗分圧回路で分圧された電圧とを比較し、その比較結果に基づいて前記第1及び第2のキャパシタの接続点に供給するバイアス電圧を制御し、第1の電源電圧が所定値以上のときには、第1の抵抗分圧回路から出力される上限値及び下限値と、前記第3の抵抗分圧回路で分圧された電圧とを比較し、その比較結果に基づいて前記第1及び第2のキャパシタの接続点に供給するバイアス電圧を制御するバイアス電圧生成回路とを備える半導体装置の中間電位生成回路。
第1の電源電圧が所定値未満のとき、前記第2の抵抗分圧回路から出力される電圧の上限値を選択し、第1の電源電圧が所定以上のとき、前記第1の抵抗分圧回路から出力される上限値を選択して出力する第1のスイッチ手段と、
第1の電源電圧が所定値未満のとき、前記第2の抵抗分圧回路から出力される電圧の下限値を選択し、第1の電源電圧が所定値以上のとき、前記第1の抵抗分圧回路から出力される下限値を選択して出力する第2のスイッチ手段と、
前記第1のスイッチ手段により選択された上限値と、前記第3の抵抗分圧回路の出力電圧とを比較する第1の比較回路と、
前記第2のスイッチ手段により選択された下限値と、前記第3の抵抗分圧回路の出力電圧を比較する第2の比較回路と、
前記第1及び第2の比較回路の比較結果に基づいてゲート電圧が制御され、該ゲート電圧に応じた電圧を前記第1及び第2のキャパシタの接続点に中間電位として供給するMOSトランジスタとからなる付記12記載の半導体装置の中間電位生成回路。
12 内部回路
21 バイアス制御回路
22 バイアス発生回路
23 バイアスレベル検出回路
31 チップリセット回路
32 信号出力回路
33 遅延回路
TR1 pチャネルMOSトランジスタ
TR2 nチャネルMOSトランジスタ
SW1〜SW7 スイッチ
SW21〜SW24 スイッチ
SW31〜SW38 スイッチ
Claims (5)
- 第1の電源電圧を昇圧して得られる第2の電源電圧を半導体装置の内部回路に供給する昇圧電源回路と、
直列に接続され、一方の端子に前記第2の電源電圧が供給され、他方の端子に接地電位または負電位が供給された少なくとも2個の第1及び第2のキャパシタと、
前記第1の電源電圧が第1の基準電圧より低いとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の中間電位を接地電位または負電位に設定し、前記第1の電源電圧が前記第1の基準電圧以上となったとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の中間電位として前記第1の電源電圧を供給して充電を開始し、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の中間電位が、前記第1の基準電圧と等しいか又は大きい第2の基準電圧以上となったとき、前記昇圧電源回路を駆動させ、前記昇圧電源回路から出力される前記第2の電源電圧から得られる所定の電圧を、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の中間電位として供給するバイアス供給回路とを備える半導体装置の中間電位生成回路。 - 第1の電源電圧を昇圧して得られる第2の電源電圧を半導体装置の内部回路に供給する昇圧電源回路と、
直列に接続され、一方の端子に第2の電源電圧が供給され、他方の端子に接地電位または負電位が供給された少なくとも2個の第1及び第2のキャパシタと、
前記第1の電源電圧が第1の基準電圧より低いとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に接地電位または負電位を供給して充電を開始し、前記第1の電源電圧が前記第1の基準電圧以上となったとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に中間電位として前記第1の電源電圧を供給し、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の電位が、前記第1の基準電圧と等しいか又は大きい第2の基準電圧以上となったとき、前記昇圧電源回路を駆動させ、該昇圧電源回路から出力される前記第2の電源電圧から得られる所定の電圧を前記第1のキャパシタと前記第2のキャパシタの接続点に中間電位として供給するバイアス供給回路とを備える半導体装置の中間電位生成回路。 - 前記バイアス供給回路は、前記第1の電源電圧が前記第1の基準電圧より低いとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に接地電位または負電位を供給する第1のスイッチ手段と、前記第1及び第2のキャパシタの前記一方の端子に前記第1の電源電圧を供給する第2のスイッチ手段と、前記第1の電源電圧が前記第1の基準電圧以上となったとき、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に前記第1の電源電圧を供給して充電を開始する第3のスイッチ手段と、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の電位が前記第2の基準電圧以上となったとき、前記昇圧電源回路から出力される前記第2の電源電圧から得られる所定の電圧を前記第1及び第2のキャパシタの接続点に供給するバイアス電圧生成回路とを有する請求項1または2記載の半導体装置の中間電位生成回路。
- 前記バイアス供給回路は、前記第1の電源電圧が前記第1の基準電圧以上か否かを判定し、前記第1の電源電圧が前記第1の基準電圧未満であると判定したときには、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に接地電位または負電位を供給させる信号を出力し、前記第1の電源電圧が前記第1の基準電圧以上であると判定したときには、前記第1及び第2のキャパシタの接続点に第1の電源電圧を供給させて充電を開始させる信号を出力する第1の判定回路と、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の電圧が前記第2の基準電圧以上か否かを判定し、前記第1及び第2のキャパシタの接続点の中間電位が前記第2の基準電圧以上と判定したときには、前記昇圧電源回路から出力される電圧から得られる所定の電圧を前記第1及び第2のキャパシタの接続点に供給させる信号を出力する第2の判定回路とを有する請求項1または2記載の半導体装置の中間電位生成回路。
- 前記第1の基準電圧と前記第2の基準電圧を前記第2の電源電圧の約半分の値に設定した請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置の中間電位生成回路。
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