JP6753963B2

JP6753963B2 - 逆バイアス電圧調整器

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Publication number: JP6753963B2
Application number: JP2019002694A
Authority: JP
Inventors: 裕司中岡
Original assignee: Winbond Electronics Corp
Current assignee: Winbond Electronics Corp
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2020-09-09
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Description

本発明は、バイアス電圧調整器に関し、特に、メモリに用いられる逆バイアス電圧調整器に関する。

周知のメモリ技術において、メモリは通常バーニンテスト（Ｂｕｒｎｉｎ−Ｔｅｓｔ）によって自身の安定状態をテストする。また、メモリは、メモリセルアレイ（ＭｅｍｏｒｙＣｅｌｌＡｒｒａｙ）の各トランジスタのベース端に逆バイアス電圧を提供することで、各トランジスタを動作する。

しかしながら、メモリをバーニンテストモードで動作する時、これらのトランジスタは、前記逆バイアス電圧及び電源電圧の電圧値の影響を受け易く、各トランジスタのソース端とドレイン端の間の電圧差は容易に、定格の電圧範囲を超えてしまい、メモリ全体の動作に深刻に影響する。したがって、如何にして、メモリをバーニンテストモードで動作する時、各トランジスタのソース端とドレイン端の間の電圧差を効果的に低くし、これによりこれらのトランジスタが損傷する状況を回避するかは、当業者の重要課題である。

本発明は、バーニンテストモードで動作する時、動作電圧発生器によって動作電圧の電圧値を低くして、電圧調整回路に、調整後の動作電圧に基づいて逆バイアス電圧の電圧値を更に調整させることができる逆バイアス電圧調整器を提供する。

本発明の逆バイアス電圧調整器は、動作電圧発生回路と、電圧調整回路と、を含む。動作電圧発生回路は、バーニンテスト信号、電源起動信号及び逆バイアス電圧イネーブル信号に基づき、動作電圧を発生させる。ここで、通常動作モード時、動作電圧は第一電圧値であり、バーニンテストモード時、動作電圧は、第二電圧値であり、第二電圧値は第一電圧値より小さい。電圧調整回路は、動作電圧発生回路に結合され、基準接地電圧及び逆バイアス電圧の伝送レールの間に結合されるスイッチを有し、バーニンテストモードの初期時間区間において、電圧調整回路は、スイッチを導通することで、逆バイアス電圧の電圧値を調整する。

上述に基づき、本発明の逆バイアス電圧調整器は、バーニンテストモードの初期時間区間時、動作電圧発生回路によって第一電圧値より更に小さい第二電圧値を有する動作電圧を提供することができる。このようにして、電圧調整回路は、引き下げられた動作電圧及び電源起動信号に基づき、逆バイアス電圧の電圧レベルを基準接地電圧の電圧レベルに維持することができ、メモリセルアレイの各トランジスタのソース端とドレイン端の間の電圧差を効果的に低くし、これによりこれらのトランジスタが損傷する状況を回避する。

本発明の上述した特徴と利点を更に明確化するために、以下に、実施例を挙げて図面と共に詳細な内容を説明する。

図１は、本発明の実施形態における逆バイアス電圧調整器の模式図である。図２は、本発明の図１における動作電圧発生回路に基づく回路図である。図３は、本発明の図１における電圧調整回路に基づく回路図である。図４は、本発明の実施形態における逆バイアス電圧調整器の通常動作モード下での波形模式図である。図５は、本発明の実施形態における逆バイアス電圧調整器のバーニンテストモード下での波形模式図である。

図１は、本発明の実施形態における逆バイアス電圧調整器１００の模式図である。図１を参照すると、本実施形態において、逆バイアス電圧調整器１００は、動作電圧発生回路１１０と、電圧調整回路１２０と、を含む。動作電圧発生回路１１０は、バーニンテスト信号ＴＷＢＴ、電源起動信号ＩＮＩＴ０及び逆バイアス電圧イネーブル信号ＶＢＢＥを受信し、バーニンテスト信号ＴＷＢＴ、電源起動信号ＩＮＩＴ０及び逆バイアス電圧イネーブル信号ＶＢＢＥに基づき、動作電圧ＶＤＤＬを発生させることができる。

ここで、バーニンテスト信号ＴＷＢＴは、逆バイアス電圧調整器１００がバーニンテストを実行するのか否か指示するのに用いられる。例を挙げると、逆バイアス電圧調整器１００が通常動作モードで動作する時、バーニンテスト信号ＴＷＢＴは、第一論理レベル（例えば、低電圧レベル）に設定され、逆バイアス電圧調整器１００がバーニンテストモードで動作する時、バーニンテスト信号ＴＷＢＴは、第二論理レベル（例えば、高電圧レベル）に設定される。また、電源起動信号ＩＮＩＴ０は、電源電圧ＶＤＤの電圧値があるプリセット電圧値より大きいか否か指示するのに用いられる。例を挙げると、電源電圧ＶＤＤの電圧値が前記プリセット電圧値より小さい時、電源起動信号ＩＮＩＴ０は、第一論理レベル（例えば、低電圧レベル）に設定され、電源電圧ＶＤＤの電圧値が前記プリセット電圧値より大きい時、電源起動信号ＶＤＤは、第二論理レベル（例えば、高電圧レベル）に設定される。ここで、当業者は、逆バイアス電圧調整器１００の設計要求に基づき、前記プリセット電圧値を調整できる。

一方、電圧調整回路１２０は、動作電圧発生回路１１０に結合して、動作電圧ＶＤＤＬを受信する。電圧調整回路１２０は、スイッチＳＷを有し、ここで、スイッチＳＷは、基準接地電圧ＶＳＳ及び逆バイアス電圧ＶＢＢの伝送レールＴＲの間に結合される。

詳細には、逆バイアス電圧調整器１００が通常動作モードで動作し、且つ、電源電圧ＶＤＤの電圧値が前記プリセット電圧値より大きい時、動作電圧発生回路１１０は、イネーブルの電源起動信号ＩＮＩＴ０及びディスエーブルのバーニンテスト信号ＴＷＢＴに基づき、第一電圧値を有する動作電圧ＶＤＤＬを発生させることができる。反対に、逆バイアス電圧調整器１００がバーニンテストモードで動作し、且つ、電源電圧ＶＤＤの電圧値が前記プリセット電圧値より大きい時、動作電圧発生回路１１０は、イネーブルの電源起動信号ＩＮＩＴ０及びイネーブルのバーニンテスト信号ＴＷＢＴに基づき、第二電圧値を有する動作電圧ＶＤＤＬを発生させることができる。ここで、前記第二電圧値は、前記第一電圧値より小さくてもよい。

換言すると、逆バイアス電圧調整器１００が通常動作モード及びバーニンテストモードの初期時間区間において動作する時、電圧調整回路１２０はいずれも動作電圧ＶＤＤＬと電源起動信号ＩＮＩＴ０に基づき、スイッチＳＷを導通することができ、伝送レールＴＲとスイッチＳＷの導通経路を介して、逆バイアス電圧ＶＢＢの電圧レベルを基準接地電圧ＶＳＳの電圧レベルに維持する。

上記記述からわかるように、本実施形態において、逆バイアス電圧調整器１００がバーニンテストモードの初期時間区間において動作する時、逆バイアス電圧調整器１００は、動作電圧発生回路１１０によって第一電圧値より更に小さい第二電圧値を有する動作電圧ＶＤＤＬを電圧調整回路１２０に提供する。このようにして、バーニンテストモードで動作する時の電源電圧ＶＤＤの電圧値は、通常動作モードで動作する時の電源電圧ＶＤＤより高い必要があるけれども、逆バイアス電圧調整器１００は、電圧調整回路１２０によって、引き下げられた動作電圧ＶＤＤＬ及び電源起動信号ＩＮＩＴ０に基づき、逆バイアス電圧ＶＢＢの電圧レベルを基準接地電圧ＶＳＳの電圧レベルに維持することができ、メモリセルアレイの各トランジスタのソース端とドレイン端の間の電圧差を効果的に低くし、これによりこれらのトランジスタが損傷する状況を回避する。

図２は、本発明の図１における動作電圧発生回路１１０に基づく回路図である。図２を参照すると、動作電圧発生回路１１０は、論理回路１１１と、プルアップ回路１１２と、プルダウン回路１１３と、を含む。ここで、論理回路１１１は、インバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ５と、ＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ１と、を含む。インバータＩＮＶ１の入力端は、バーニンテスト信号ＴＷＢＴを受信する。インバータＩＮＶ１は、バーニンテスト信号ＴＷＢＴに基づき、反転信号ＳＩ１を発生させることができる。インバータＩＮＶ２の入力端は、インバータＩＮＶ１の出力端に結合され、反転信号ＳＩ１を受信する。インバータＩＮＶ２は、反転信号ＳＩ１に基づき、制御信号ＣＴ１を発生させることができる。インバータＩＮＶ３の入力端は、電源起動信号ＩＮＩＴ０を受信する。インバータＩＮＶ３は、電源起動信号ＩＮＩＴ０に基づき、反転信号ＳＩ２を発生させることができる。インバータＩＮＶ４の入力端は、インバータＩＮＶ３の出力端に結合され、反転信号ＳＩ２を受信する。インバータＩＮＶ４は、反転信号ＳＩ２に基づき、制御信号ＣＴ２を発生させることができる。

インバータＩＮＶ５の入力端は、逆バイアス電圧イネーブル信号ＶＢＢＥを受信する。インバータＩＮＶ５は、逆バイアス電圧イネーブル信号ＶＢＢＥに基づき、反転信号ＳＩ３を発生させることができる。ＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ１の第一端は、インバータＩＮＶ１の出力端に結合され、反転信号ＳＩ１を受信し、ＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ１の第二端は、インバータＩＮＶ５の出力端に結合され、反転信号ＳＩ３を受信する。ＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ１は、反転信号ＳＩ１、ＳＩ３に対してＮＡＮＤゲート演算を実行して、制御信号ＣＴ３を発生させることができる。

次いで、プルアップ回路１１２は、論理回路１１１に結合される。プルアップ回路１１２は、トランジスタＭＰ１〜ＭＰ２、ＭＮ１〜ＭＮ２を含む。ここで、トランジスタＭＰ１の第一端は、動作電圧ＶＤＤＬを受信し、トランジスタＭＰ１の第二端は、電源電圧ＶＤＤに結合され、トランジスタＭＰ１の制御端は、制御信号ＣＴ２を受信する。トランジスタＭＰ２の第一端は、制御端ＣＰ１に結合され、トランジスタＭＰ２の第二端は、電源電圧ＶＤＤに結合され、トランジスタＭＰ２の制御端は、制御信号ＣＴ１を受信する。トランジスタＭＮ１の第一端は、制御端ＣＰ１に結合され、トランジスタＭＮ１の第二端と制御端は、電源電圧ＶＤＤに共通して結合される。トランジスタＭＮ２の第一端は、動作電圧ＶＤＤＬを受信し、トランジスタＭＮ２の第二端は、電源電圧ＶＤＤに結合され、トランジスタＭＮ２の制御端は制御端ＣＰ１に結合される。

一方、プルダウン回路１１３は、論理回路１１１とプルアップ回路１１２の間に結合される。プルダウン回路１１３は、トランジスタＭＮ３〜ＭＮ６を含む。ここで、トランジスタＭＮ３の第二端は、動作電圧ＶＤＤＬを受信し、トランジスタＭＮ３の制御端は、制御信号ＣＴ３を受信する。トランジスタＭＮ４の第一端は、基準接地端ＧＮＤに結合され、トランジスタＭＮ４の第二端は、トランジスタＭＮ３の第一端に結合され、トランジスタＭＮ４の制御端は、制御信号ＣＴ３を受信する。トランジスタＭＮ５の第二端は、制御端ＣＰ１に結合され、トランジスタＭＮ５の制御端は、制御信号ＣＴ１を受信する。トランジスタＭＮ６の第一端は基準接地端ＧＮＤに結合され、トランジスタＭＮ６の第二端と制御端はトランジスタＭＮ５の第一端に共通して結合される。

具体的には、本実施形態において、論理回路１１１は、バーニンテスト信号ＴＷＢＴ、電源起動信号ＩＮＩＴ０及び逆バイアス電圧イネーブル信号ＶＢＢＥの状態に基づき、それぞれ制御信号ＣＴ１〜ＣＴ３を発生させることができる。次いで、プルアップ回路１１２は、制御信号ＣＴ１と制御信号ＣＴ２に基づき、トランジスタＭＰ１、ＭＰ２を導通するか否か決定して、更に、動作電圧ＶＤＤＬの調整を行うことができる。且つ、プルダウン回路１１３は、制御信号ＣＴ１と制御信号ＣＴ３に基づき、動作電圧ＶＤＤＬの電圧レベルを引き下げるか否か決定することができる。

特に言及することとして、図２の動作電圧発生回路１１０において、インバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ４、トランジスタＭＰ１〜ＭＰ２及びトランジスタＭＮ１〜ＭＮ６はいずれも電源電圧ＶＤＤによって起動され、インバータＩＮＶ５及びＮＡＮＤゲートＮＡＮＤ１は、電源電圧ＶＩＮＴによって起動される。ところで、本実施形態におけるトランジスタＭＰ１〜ＭＰ２は、Ｐ型トランジスタを例とし、トランジスタＭＮ１〜ＭＮ６は、Ｎ型トランジスタを例とするが、本発明はこれに限定しない。

図３は、本発明の図１における電圧調整回路１２０に基づく回路図である。電圧調整回路１２０は、バッファ１２１と、センス増幅器１２２と、スイッチＳＷと、ダイオードＤ１と、を含む。ここで、バッファ１２１は、インバータＩＮＶ６、ＩＮＶ７を含む。バッファ１２１は、電源起動信号ＩＮＩＴ０に基づき、制御信号ＣＴ４を発生させることができる。センス増幅器１２２は、バッファ１２１に結合され、制御信号ＣＴ４を受信し、また、センス増幅器１２２は、制御信号ＣＴ４及び電源起動信号ＩＮＩＴ０に基づき、スイッチ制御信号ＳＣを発生させることができる。

センス増幅器１２２は、トランジスタＭＰ３〜ＭＰ４及びトランジスタＭＮ７〜ＭＮ８を含む。トランジスタＭＰ３の第一端は制御端ＣＰ２に結合され、トランジスタＭＰ３の第二端は、動作電圧ＶＤＤＬを受信し、トランジスタＭＰ３の制御端は、制御信号ＣＴ４を受信する。トランジスタＭＰ４の第二端は、動作電圧ＶＤＤＬを受信し、トランジスタＭＰ４の制御端は、インバータＩＮＶ６の出力端に結合される。トランジスタＭＮ７の第一端は、逆バイアス電圧ＶＢＢを受信し、トランジスタＭＮ７の第二端は、制御端ＣＰ２に結合され、トランジスタＭＮ７の制御端は、トランジスタＭＰ４の第一端に結合される。トランジスタＭＮ８の第一端は、逆バイアス電圧ＶＢＢを受信し、トランジスタＭＮ８の第二端は、トランジスタＭＰ４の第一端に結合され、トランジスタＭＮ８の制御端は、制御端ＣＰ２に結合される。

一方、スイッチＳＷは、制御端ＣＰ２に結合され、スイッチ制御信号ＳＣを受信する。スイッチＳＷは、スイッチ制御信号ＳＣに基づき、逆バイアス電圧ＶＢＢの電圧レベルを基準接地電圧ＶＳＳの電圧レベルに調整するか否かを決定することができる。ここで、本実施形態におけるスイッチＳＷは、トランジスタＭＮ９によって実施されてもよい。トランジスタＭＮ９の第一端は、逆バイアス電圧ＶＢＢを受信し、トランジスタＭＮ９の第二端は、基準接地電圧ＶＳＳに結合され、トランジスタＭＮ９の制御端は、制御端ＣＰ２に結合される。言及することとして、本実施形態におけるトランジスタＭＮ１０は、ダイオード構成（ＤｉｏｄｅＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）の接続方式に基づき、１つのダイオードＤ１を形成してもよい。ダイオードＤ１は、センス増幅器１２２と基準接地電圧ＶＳＳの間に結合される。ここで、前記ダイオードの陽極（即ち、トランジスタＭＮ１０の第一端）は、逆バイアス電圧ＶＢＢを受信し、前記ダイオードの陰極（即ち、トランジスタＭＮ１０の第二端）は、基準接地電圧ＶＳＳに結合される。

言及することとして、本実施形態において、逆バイアス電圧発生回路１３０は、電圧調整回路１２０に結合してもよい。ここで、逆バイアス電圧発生回路１３０は、逆バイアス電圧イネーブル信号ＶＢＢＥに基づき、キャパシタＣＰポンプによって、逆バイアス電圧ＶＢＢを発生させることができる。

ところで、本実施形態におけるトランジスタＭＰ３〜ＭＰ４は、Ｐ型トランジスタを例とし、トランジスタＭＮ７〜ＭＮ１０は、Ｎ型トランジスタを例とするが、本発明はこれに限定しない。

図４は、本発明の実施形態における逆バイアス電圧調整器１００の通常動作モード下での波形模式図である。逆バイアス電圧調整器１００が通常動作モードで動作する時の動作詳細については、図２、図３及び図４を同時に参照すること。具体的には、逆バイアス電圧調整器１００が通常動作モードで動作する時、バーニンテスト信号ＴＷＢＴは、無効（例えば、低電圧レベル）状態に設定され続け、且つ、通常動作モードの初期時間区間ＴＮ０時、電源電圧ＶＤＤの電圧値は、前記プリセット電圧値より小さい。反対に、通常動作モードの初期時間区間ＴＮ０の後の時間区間において、電源電圧ＶＤＤの電圧値は、前記プリセット電圧値より大きくてもよい。

注意すべきこととして、図４において、波形４０１、波形４０２、波形４０３、波形４０４及び波形４０５は、それぞれ電源起動信号ＩＮＩＴ０、動作電圧ＶＤＤＬ、電源電圧ＶＩＮＴ、逆バイアス電圧イネーブル信号ＶＢＢＥ及び逆バイアス電圧ＶＢＢの各時間区間時における動作状態に対応する。

詳細には、逆バイアス電圧調整器１００が初期時間区間ＴＮ０で動作する時、動作電圧発生回路１１０は、論理回路１１１によって低電圧レベルを有する電源起動信号ＩＮＩＴ０（例、波形４０１）に基づき、制御信号ＣＴ２をプルアップ回路１１２に提供することができる。次いで、プルアップ回路１１２は、低電圧レベルを有する制御信号ＣＴ２に基づき、トランジスタＭＰ１を導通することができる。換言すると、この時、プルアップ回路１１２は、制御信号ＣＴ２に基づき、動作電圧ＶＤＤＬの電圧値（例、波形４０２）を電源電圧ＶＤＤの電圧値に設定することができる。

一方、初期時間区間ＴＮ０において、電圧調整回路１２０は、バッファ１２１によって低電圧レベルを有する電源起動信号ＩＮＩＴ０に基づき、制御信号ＣＴ４をセンス増幅器１２２に提供することができる。次いで、センス増幅器１２２は、低電圧レベルを有する制御信号ＣＴ４に基づき、トランジスタＭＰ３を導通して、制御端ＣＰ２を充電することができる。次いで、センス増幅器１２２は、電源起動信号ＩＮＩＴ０と動作電圧ＶＤＤＬに基づき、高電圧レベルを有するスイッチ制御信号ＳＣを発生させて、スイッチＳＷがスイッチ制御信号ＳＣに基づき導通されるようにすることができる。これにより、逆バイアス電圧調整器１００が初期時間区間ＴＮ０で動作する時、電圧調整回路１２０は、スイッチＳＷの導通経路を介して、逆バイアス電圧ＶＢＢの電圧レベル（例、波形４０５）を基準接地電圧ＶＳＳの電圧レベルに維持することができる。

一方、逆バイアス電圧調整器１００が初期時間区間ＴＮ０の後の時間区間ＴＮ１で動作する時、この時、電源電圧ＶＤＤの電圧値は、前記プリセット電圧値より大きいことから、電源起動信号ＩＮＩＴ０は、有効（例えば、高電圧レベル）状態に設定されてもよい。

詳細には、時間区間ＴＮ１において、動作電圧発生回路１１０は、論理回路１１１によって、低電圧レベルを有するバーニンテスト信号ＴＷＢＴ及び高電圧レベルを有する電源起動信号ＩＮＩＴ０に基づき、それぞれ制御信号ＣＴ１及び制御信号ＣＴ２をプルアップ回路１１２に提供することができる。次いで、プルアップ回路１１２は、低電圧レベルを有する制御信号ＣＴ１に基づき、トランジスタＭＰ２を導通して、制御端ＣＰ１を充電することができる。また、プルアップ回路１１２は、高電圧レベルを有する制御信号ＣＴ２に基づき、トランジスタＭＰ１を切断することもできる。

この場合、制御端ＣＰ１の電圧レベルは、トランジスタＭＰ２の導通経路によって高電圧レベルに充電されることから、プルアップ回路１１２は、制御端ＣＰ１の電圧レベルに基づき、トランジスタＭＮ２を導通することができる。換言すると、逆バイアス電圧調整器１００が時間区間ＴＮ１で動作する時、プルアップ回路１１２は、制御信号ＣＴ１及び制御信号ＣＴ２に基づき、動作電圧ＶＤＤＬの電圧値を電源電圧ＶＤＤとトランジスタＭＮ２の臨界電圧ＶＴＮ２の間の差（例、ＶＤＤＬ＝ＶＤＤ−ＶＴＮ２、ここで、ＶＤＤＬは、動作電圧ＶＤＤＬの電圧値、ＶＤＤは電源電圧ＶＤＤの電圧値、ＶＴＮ２はトランジスタＭＮ２の臨界電圧の電圧値）に調整することができる。即ち、この時の動作電圧ＶＤＤＬの電圧値は、前記第一電圧値である。

一方、時間区間ＴＮ１において、電圧調整回路１２０は、バッファ１２１によって高電圧レベルを有する電源起動信号ＩＮＩＴ０に基づき、制御信号ＣＴ４をセンス増幅器１２２に提供することができる。次いで、センス増幅器１２２は、高電圧レベルを有する制御信号ＣＴ４に基づき、トランジスタＭＰ３を切断し、且つ、電源起動信号ＩＮＩＴ０と動作電圧ＶＤＤＬに基づき、低電圧レベルを有するスイッチ制御信号ＳＣを発生させて、スイッチＳＷがスイッチ制御信号ＳＣに基づき切断されるようにすることができる。

この場合、逆バイアス電圧イネーブル信号ＶＢＢＥ（例、波形４０４）及び電源電圧ＶＩＮＴ（例、波形４０３）は、有効状態に設定されてもよく、且つ、前記逆バイアス電圧発生回路１３０は、逆バイアス電圧イネーブル信号ＶＢＢＥに基づき、負電圧レベル（例えば、−０．５Ｖであるが、本発明はこれに限定しない）を有する逆バイアス電圧ＶＢＢを提供して、メモリセルアレイの各トランジスタが同様に通常動作モードで正常に動作させることができる。

図５は、本発明の実施形態における逆バイアス電圧調整器１００のバーニンテストモード下での波形模式図である。逆バイアス電圧調整器１００がバーニンテストモードで動作する時の動作詳細については、図２、図３及び図５を同時に参照すること。具体的には、逆バイアス電圧調整器１００がバーニンテストモードで動作する時、バーニンテスト信号ＴＷＢＴは、有効（例えば、高電圧レベル）状態に設定され続け、且つ、バーニンテストモードの初期時間区間ＴＢ０時、電源電圧ＶＤＤの電圧値は、前記プリセット電圧値より小さい。反対に、バーニンテストモードの初期時間区間ＴＢ０の後の時間区間において、電源電圧ＶＤＤの電圧値は、前記プリセット電圧値より大きくてもよい。

注意すべきこととして、図５において、波形５０１、波形５０２、波形５０３、波形５０４及び波形５０５は、それぞれ電源起動信号ＩＮＩＴ０、動作電圧ＶＤＤＬ、電源電圧ＶＩＮＴ、逆バイアス電圧イネーブル信号ＶＢＢＥ及び逆バイアス電圧ＶＢＢの各時間区間時における動作状態に対応する。

詳細には、逆バイアス電圧調整器１００が初期時間区間ＴＢ０で動作する時、動作電圧発生回路１１０は、論理回路１１１によって低電圧レベルを有する電源起動信号ＩＮＩＴ０（例、波形５０１）に基づき、制御信号ＣＴ２をプルアップ回路１１２に提供することができる。次いで、プルアップ回路１１２は、低電圧レベルを有する制御信号ＣＴ２に基づき、トランジスタＭＰ１を導通することができる。換言すると、この時、プルアップ回路１１２は、制御信号ＣＴ２に基づき、動作電圧ＶＤＤＬの電圧値（例、波形５０２）を電源電圧ＶＤＤの電圧値に設定することができる。

一方、初期時間区間ＴＢ０において、電圧調整回路１２０は、バッファ１２１によって低電圧レベルを有する電源起動信号ＩＮＩＴ０に基づき、制御信号ＣＴ４をセンス増幅器１２２に提供することができる。次いで、センス増幅器１２２は、低電圧レベルを有する制御信号ＣＴ４に基づき、トランジスタＭＰ３を導通して、制御端ＣＰ２を充電することができる。次いで、センス増幅器１２２は、電源起動信号ＩＮＩＴ０と動作電圧ＶＤＤＬに基づき、高電圧レベルを有するスイッチ制御信号ＳＣを発生させて、スイッチＳＷがスイッチ制御信号ＳＣに基づき導通されるようにすることができる。これにより、逆バイアス電圧調整器１００が初期時間区間ＴＢ０で動作する時、電圧調整回路１２０は、スイッチＳＷの導通経路を介して、逆バイアス電圧ＶＢＢの電圧レベル（例、波形５０５）を基準接地電圧ＶＳＳの電圧レベルに維持することができる。

一方、逆バイアス電圧調整器１００が初期時間区間ＴＢ０の後の時間区間ＴＢ１で動作する時、この時、電源電圧ＶＤＤの電圧値は、前記プリセット電圧値より大きいことから、電源起動信号ＩＮＩＴ０は、有効（例えば、高電圧レベル）状態に設定されてもよい。

詳細には、時間区間ＴＢ１において、動作電圧発生回路１１０は、論理回路１１１によって、高電圧レベルを有するバーニンテスト信号ＴＷＢＴ及び高電圧レベルを有する電源起動信号ＩＮＩＴ０に基づき、それぞれ制御信号ＣＴ１及び制御信号ＣＴ２をプルアップ回路１１２に提供することができる。次いで、プルアップ回路１１２は、高電圧レベルを有する制御信号ＣＴ１及び高電圧レベルを有する制御信号ＣＴ２に基づき、それぞれトランジスタＭＰ２及びトランジスタＭＰ１を切断することができる。

この場合、この時、トランジスタＭＮ１は、導通状態にあることから、制御端ＣＰ１の電圧レベルは、トランジスタＭＮ１の導通経路に基づき、電源電圧ＶＤＤとトランジスタＭＮ１の臨界電圧ＶＴＮ１の間の差が調整される。換言すると、逆バイアス電圧調整器１００が時間区間ＴＢ１で動作する時、プルアップ回路１１２は、制御信号ＣＴ１及び制御信号ＣＴ２に基づき、動作電圧ＶＤＤＬの電圧値を電源電圧ＶＤＤとトランジスタＭＮ１、ＭＮ２の臨界電圧の間の差（例、ＶＤＤＬ＝ＶＤＤ−（ＶＴＮ１＋ＶＴＮ２）、ここで、ＶＤＤＬは、動作電圧ＶＤＤＬの電圧値、ＶＤＤは、電源電圧ＶＤＤの電圧値、ＶＴＮ１は、トランジスタＭＮ１の臨界電圧の電圧値、ＶＴＮ２は、トランジスタＭＮ２の臨界電圧の電圧値）に調整することができる。即ち、この時の動作電圧ＶＤＤＬの電圧値は、前記第二電圧値である。

一方、時間区間ＴＢ１において、電圧調整回路１２０は、バッファ１２１によって高電圧レベルを有する電源起動信号ＩＮＩＴ０に基づき、制御信号ＣＴ４をセンス増幅器１２２に提供することができる。次いで、センス増幅器１２２は、高電圧レベルを有する制御信号ＣＴ４に基づき、トランジスタＭＰ３を切断し、且つ、電源起動信号ＩＮＩＴ０と動作電圧ＶＤＤＬに基づき、低電圧レベルを有するスイッチ制御信号ＳＣを発生させて、スイッチＳＷがスイッチ制御信号ＳＣに基づき切断されるようにすることができる。

この場合、逆バイアス電圧イネーブル信号ＶＢＢＥ（例、波形５０４）は、無効状態に設定されてもよく、且つ、電源電圧ＶＩＮＴ（例、波形５０３）は有効状態に設定されてもよく、且つ、前記逆バイアス電圧発生回路１３０は、逆バイアス電圧イネーブル信号ＶＢＢＥに基づき、負電圧レベル（例えば、−１Ｖであるが、本発明はこれに限定しない）を有する逆バイアス電圧ＶＢＢを提供して、メモリセルアレイの各トランジスタが同様に通常動作モードで正常に動作させることができる。

以上より、本発明の逆バイアス電圧調整器は、バーニンテストモードの初期時間区間時、動作電圧発生回路によって第一電圧値より更に小さい第二電圧値を有する動作電圧を提供することができる。このようにして、バーニンテストモードで動作する時の電源電圧の電圧値は、通常動作モードで動作する時の電源電圧の電圧値より高い必要があるけれども、逆バイアス電圧調整器は、電圧調整回路によって、引き下げられた動作電圧及び電源起動信号に基づき、逆バイアス電圧の電圧レベルを基準接地電圧の電圧レベルに維持することができ、メモリセルアレイの各トランジスタのソース端とドレイン端の間の電圧差を効果的に低くし、これによりこれらのトランジスタが損傷する状況を回避する。

本文は以上の実施例のように示したが、本発明を限定するためのものではなく、当業者が本発明の精神の範囲から逸脱しない範囲において、変更又は修正することが可能であるが故に、本発明の保護範囲は後続の特許請求の範囲に定義しているものを基準とする。

本発明は、逆バイアス電圧調整器を提供し、トランジスタが損傷する状況を回避する。

１００：逆バイアス電圧調整器
１１０：動作電圧発生回路
１１１：論理回路
１１２：プルアップ回路
１１３：プルダウン回路
１２０：電圧調整回路
１２１：バッファ
１２２：センス増幅器
１３０：逆バイアス電圧発生回路
４０１〜４０５、５０１〜５０５：波形
ＣＴ１〜ＣＴ４：制御信号
ＣＰ１、ＣＰ２：制御端
ＣＰ：キャパシタ
Ｄ１：ダイオード
ＧＮＤ：基準接地端
ＩＮＩＴ０：電源起動信号
ＩＮＶ１〜ＩＮＶ７：インバータ
ＭＰ１〜ＭＰ４、ＭＮ１〜ＭＮ１０：トランジスタ
ＮＡＮＤ１：ＮＡＮＤゲート
ＳＩ１〜ＳＩ３：反転信号
ＳＷ：スイッチ
ＳＣ：スイッチ制御信号
ＴＮ０、ＴＢ０：初期時間区間
ＴＮ１、ＴＢ１：時間区間
ＴＷＢＴ：バーニンテスト信号
ＴＲ：伝送レール
ＶＩＮＴ：電源電圧
ＶＢＢＥ：逆バイアス電圧イネーブル信号
ＶＤＤＬ：動作電圧
ＶＢＢ：逆バイアス電圧
ＶＤＤ：電源電圧
ＶＳＳ：基準接地電圧

Claims

バーニンテスト信号、電源起動信号及び逆バイアス電圧イネーブル信号に基づき、動作電圧を発生させる動作電圧発生回路と、
前記動作電圧発生回路に結合され、基準接地電圧及び逆バイアス電圧の伝送レールの間に結合されるスイッチを有する電圧調整回路と、を含み、
通常動作モード時、前記動作電圧は、第一電圧値であり、バーニンテストモード時、前記動作電圧は第二電圧値であり、前記第二電圧値は、前記第一電圧値より小さく、
前記バーニンテストモードの初期時間区間において、前記電圧調整回路は前記スイッチを導通することで、前記逆バイアス電圧の電圧値を調整する逆バイアス電圧調整器。
前記電圧調整回路に結合され、前記逆バイアス電圧イネーブル信号に基づき、キャパシタによって前記逆バイアス電圧を発生させる逆バイアス電圧発生回路を更に含む請求項１に記載の逆バイアス電圧調整器。
前記バーニンテストモードの前記初期時間区間において、前記電圧調整回路は、前記動作電圧と前記電源起動信号に基づき、前記逆バイアス電圧の電圧値を調整して、前記基準接地電圧の電圧値に維持する請求項１又は２に記載の逆バイアス電圧調整器。
電源電圧の電圧値がプリセット電圧値より小さい時、前記電源起動信号は第一論理レベルに設定され、前記電源電圧の電圧値が前記プリセット電圧値より大きい時、前記電源起動信号は第二論理レベルに設定される請求項１〜３のいずれか一項に記載の逆バイアス電圧調整器。
前記動作電圧発生回路は、
前記バーニンテスト信号、前記電源起動信号及び前記逆バイアス電圧イネーブル信号に基づき、それぞれ第一制御信号、第二制御信号及び第三制御信号を発生させる論理回路と、
前記論理回路に結合され、前記第一制御信号と前記第二制御信号を受信し、前記第一制御信号と前記第二制御信号の基づき、前記動作電圧を引き上げるプルアップ回路と、
前記論理回路と前記プルアップ回路に結合され、前記第一制御信号と前記第三制御信号を受信し、前記第一制御信号と前記第三制御信号に基づき、前記動作電圧を引き下げるプルダウン回路と、を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の逆バイアス電圧調整器。
前記論理回路は、
入力端は、前記バーニンテスト信号を受信し、前記バーニンテスト信号に基づき、第一反転信号を発生させる第一インバータと、
入力端は、前記第一インバータの出力端に結合され、前記第一反転信号に基づき、前記第一制御信号を発生させる第二インバータと、
入力端は、前記電源起動信号を受信し、前記電源起動信号に基づき、第二反転信号を発生させる第三インバータと、
入力端は、前記第三インバータの出力端に結合され、前記第二反転信号に基づき、前記第二控制信号を発生させる第四インバータと、
入力端は、前記逆バイアス電圧イネーブル信号を受信し、前記逆バイアス電圧イネーブル信号に基づき、第三反転信号を発生させる第五インバータと、
第一端は、前記第一インバータの出力端に結合され、第二端は、第五インバータの出力端に結合され、前記第一反転信号と前記第三反転信号に基づき、前記第三制御信号を発生させるＮＡＮＤゲートと、を含む請求項５に記載の逆バイアス電圧調整器。
前記プルアップ回路は、
第一端は、前記動作電圧を受信し、第二端は、電源電圧に結合され、制御端は、前記第二制御信号を受信する第一トランジスタと、
第一端は、第一制御端に結合され、第二端は、前記電源電圧結合され、制御端は、前記第一制御信号を受信する第二トランジスタと、
第一端は、前記第一制御端に結合され、第二端と制御端は、前記電源電圧に共通して結合される第三トランジスタと、
第一端は、前記動作電圧を受信し、第二端は、前記電源電圧に結合され、制御端は、前記第一制御端に結合される第四トランジスタと、を含む請求項６に記載の逆バイアス電圧調整器。
前記プルダウン回路は、
第二端は、前記動作電圧を受信し、制御端は、前記第三制御信号を受信し、第五トランジスタと、
第一端は、基準接地端に結合され、第二端は、前記第五トランジスタの第一端に結合され、制御端は、前記第三制御信号を受信する第六トランジスタと、
第二端は、前記第一制御端に結合され、制御端は、前記第一制御信号を受信する第七トランジスタと、
第一端は、前記基準接地端に結合され、第二端と制御端は、前記第七トランジスタの第一端に共通して結合される第八トランジスタと、を含む請求項７に記載の逆バイアス電圧調整器。
前記電圧調整回路は、
前記電源起動信号に基づき、第四制御信号を発生させるバッファと、
前記バッファに結合され、前記第四制御信号と前記電源起動信号に基づき、スイッチ制御信号を発生させるセンス増幅器と、
前記センス増幅器と前記基準接地電圧の間に結合され、前記スイッチ制御信号に基づき、前記逆バイアス電圧の電圧値を調整する前記スイッチと、
前記センス増幅器と前記基準接地電圧の間に結合されるダイオードと、を含む請求項１〜８のいずれか一項に記載の逆バイアス電圧調整器。
前記スイッチは、
第一端は、前記逆バイアス電圧を受信し、第二端は、前記基準接地電圧を受信し、制御端は、前記スイッチ制御信号を受信する第一トランジスタを含む請求項９に記載の逆バイアス電圧調整器。