JPH03141668A - 基板電位発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野） この発明は絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（１２１
Ｆ　ＭＯＳＦＥＴという）を基本素子とした集積回路、
特にダイナミック回路の基板電位発生装置に囚するもの
である。

〔従来の技術〕

従来、この基板電位発生装置として第４図に示す構造の
ものがｂつだ。図において、（１）は複数個のインバー
タをシリアルに接続した自助発振器。

１２１　、　＋９）　、　１５）はコンデンサで、それ
ぞれ自励発振器の出力及び外部人力信号ＲＡＳ　、　Ｃ
ＡＳに向期し発生される信号が、その片側の電極に接続
されている。

（６）はＲＡＳバッファ回路で、外部ＲＡＳ信号（Ｅｘ
ｔ、ＲＡＳ）に開明して、ＲＡＭ内部で使用される踵々
のクロックを発生するものである。ｄ２はＣＡＳバッフ
ァＲＡＭ内部で使用される種々のクロックを発生するた
めのものである。＋７１　、１８１はＭＯＳＦＥＴで構
成されるバッファ回路で、各々のゲートにＲＡＳバッフ
ァで発生されるＥｘ　ｔ　、　ＲＡＳと同位用のＲＡＳ
信号、及び逆位…のＲＡＳ信号が入力されている。＋１
３　、　＋１４１はＭＯＳＦＥＴで構成されるバッファ
回路で、各々のゲートにＣＡＳバッファで発生されるＥ
ｘｔ、ＣＡＳと同位用のＣＡＳ信号、及び逆位相のＣＡ
Ｓ信号が人力されている。＋３１　、　＋４１はＭＯＳ
ＦＥＴで構成される整流回路で、コンデンサ（２）の片
方の７１！極に接続され、自・助発振器１１）の発生信
号によってｔゼ励されるチャージポンプ回路を構成しこ
いる。・ｔｏ）　、　ＩＩＩ）　＋；ｔ　ＭＯＳＦＥＴ
によって構成される整流回路でコンデンサ（９）の片側
の電極に接続され、Ｅｘｔ、ＲＡＳ信号に同期して発生
する内部信号によって駆動されるチャージポンプ回路を
構成している。ｕ０ｕηはＭＯＳＦＥＴによって構成さ
れる整流回路でコンデンサｕ９の片側の電極に接続され
、Ｅｘｔ、ＣＡＳ信号に同期して発生する内部信号によ
って駆動されるチャージポンプ回路を構成している。（
５）は基板電位発生装置の出力端である。

次に動作について説明する。第４図の回路中の３つのチ
ャージポンプ回路においてＲＡＭ待機時はＥｘｔ、ＲＡ
Ｓ、Ｅｘｔ、ＣＡＳは４Ｈルベルの状態を維持するため
、ドの２つのチャージポンプ回路は駆動せず、自動発振
器に接続されるチャージポンプ回路のみが動作する。こ
れは待機時消火電力をできるだけ小さ（するためには有
効な手段である。まず、このＲＡＭ待機時における基板
電位発生装置の動作について、第４図の回路の各７−ド
の電位変化を示した第５図を用いて説明する。今、自励
免＠器（１）がＯＶからＶｃｃの振幅で発振していると
する。この時、コンデンサ（２）のｇ！結合でノード囚
の電位も変化する。この場合、ノード囚の電位がＭＯＳ
ＦＥＴ（３）のしきい値電圧（ＶＴ）ｔ２を上になろう
とすると、ＭＯＳＦＥＴ＋３１が導通し、メート囚のＨ
レベルはＶＴ［ｖｌにクランプされる。従って、ノード
囚はこの電位から−ＶｃｃＤ］だけ負の方向に変化する
ため、ノード人の晟低電位はＶＴ−ＶＣＣ［：ｌ／］　
Ｋなる。従って、基板電位発生装置遣の出力端（５）は
、ノード（ＡｌよりＭＯ８ＦＥ　Ｔｔ４１のしさい値電
圧ＶＴだけ高い電圧までになり、バッファとＣＡＳバッ
ファは動作しないため、チャージポンプ電流は第４図の
ｉＩのみとなる。

に、ＲＡＭｔｂ作時においては、載板電位発生装置″Ｉ
ｔのチャージポンプ回路は、３つとも動作するため、チ
ャージポンプ電流ｉは ｔ−＝ｔｌ＋を鵞＋ｉ３ で表わされ、大きなチャージポンプ電流が得られるため
基板電流増大による基板電位の低下を補償することがで
きる。

近来、≠導体４壇回路の微細化が進むにつれてＭＯＳＦ
ＥＴのドレイン近傍の誦電″／＃頗域で発生する正孔の
基板への拡散により生じる基板電派が増大し、これによ
って問題となってきた基板電位の低ドは、前記に述べた
ＲＡＳバッファ、ＣＡＳバッファで発生する内部信号に
よって動作するチャージポンプ回路を、設けることによ
って補償されるようになってきた。一方、微細化が進む
につれて基板電位発生装置のコンデンサを構成する酸比
膜厚も薄くなる傾向にあり、当然のことながらその耐圧
も低くなってくる。

〔発明が解決しようとｒる課題］ 従来の基板電位発生装置はα上のように構成されていた
ので、第４図に示す展板電位発生回路がＲＡＭ待機状態
を長時間維持し、この時動作しないチャージポンプ回路
のコンデンサ（９）及びｌの両電極間にかかる電位変化
を第４図を用いご説明する。

ＲＡＳバッファ及びＣＡＳバッファｌｌ１１１の電極に
は、それぞれ、ＭＯＳＦＥＴ（７１及びＭＯＳＦＥＴ［
１３のしきい＠電圧ＶＴ（ＶｌとするとＶＣＣ−ＶＴ（
Ｖｌの電位がかかる。−方、整流回路側の電極の電位（
Ｂｌ及び（０は基板からのリーク電流により負のレベル
へ向かう。この電位を−ＶＢ及び−Ｖｏとすると、コン
デンサの両電極間にはそれぞれｖｃｃ−ｖ’ｒ”ｖｋ３
及びｖｃｃ−ｖ’ｒ＋Ｖｃの電位がかかり、この電位が
コンデンサの酸化膜の耐圧を超えると、酸化膜破壊を起
こしてしまい、基板電位発生装置として動作しなくなる
ばかりか、ＲＡＭ動作の誤動作を引き起こす原因となる
という問題点を有していた。

この発明は上記のような問題点を除、去するためになさ
れたもので、酸化膜破壊を防止するとともに破壊モード
に強い基板電位発生装置を得ることを目的とｒる。

〔課題を解決するための手段および作用〕この発明に係
る基板電位発生装置は間欠動作を行うチャージポンプ回
路のコンデンサと整流回路の接続点と電圧源との間に高
抵抗を設け、ＲＡＭ待機時間が長く続く場合は勿論その
他各条件ておいてもチャージポンプ回路中のコンデンサ
の両電極間に加わる電位を抑え、酸化膜の破壊を防止す
る破壊モードに強い安定な基板電位発生装置を得る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明ｒる。第１
図において、（１０１）　、　（１０２）はＲＡＭ待機
時にコンデンサ（９）及びｄ９の１！極間に加わる電位
を小ざくするために電圧源とコンデンサ（９１、（１５
１の整流回路に接続される方の電極との間に設けられた
高抵抗である。なお、その池の符号は前記従来のものと
同一であるので説明は省略する。

次て動作について第２図を用いて説明する。

ＲＡＭ待機時に３いてはＥｘｔ、ＲＡＳ及びＥｘｔ、Ｃ
ＡＳはπレベルを維持している。自・功発振巷（１）の
出力−〇はこれらの外部人力信号に関係なく一定周期で
でている。又、ＲＡＳ系の（言号が入力されるＭＯ３Ｆ
ＥＴ＋７１と（８）で構成されるバッファ回路の出力φ
ｌはＶ。。−ＶＴ［Ｖ］となる。同様にＣＡＳ系の信号
が入力されるＭＯ３Ｆ’ＥＴｆ１３１と（１４１で構成
されるバッファ回路の出力φ２もＶ。（−ＶＴ　（Ｖ　
１となる。この時このφ１及びφ２が人力されるチャー
ジポンプ回路のコンデンサ＋９）　、　１１５）の襲流
回路側の電位は第２図のノードＢ、ノードＣに示すよう
に、ＲＡＭ待４吠聾を続けると、ＭＯ３ＦＥＴｕ０１　
、　＋１６）のしきい値電圧ｖＴレベルになる。これは
、ノード（Ｂｌ及びノード（Ｏの電位がそれぞれ高抵抗
（１０１）、（１０２）を介して、上昇し、ＭＯ３ＦＥ
ＴｔｌＯ）、　＋１６１のしきい１ｉｉｌ電圧Ｖ’ｒＬ
２Ｌ上になろうとすると−ＭＯＳＦＥＴ（１０１、０６
１が導通しノード（ａ及び（Ｃルヘルハ■Ｔ［ｖｌにク
ランプされるためである。従って、ＲＡＭ待機状四にコ
ンデンサ＋９）　、　０５１の両電極間に加わる電位は
Ｖ。ｃ−２ＶＴとなり、コンデンサ（９）においては■
Ｔ＋ＶＢ［ｖｌ　、コンデンサｕ９においては、ＶＴ＋
ＶＣ［Ｖ］　　もの電位が従来の基板電位発生装置の場
合よりも小ざくすることができるため、チャージポンプ
回路のコンデンサの破壊が起りに（い基板凰位発生装、
１を得ることができる。

なお、上記実施例では、ＲＡＳ及びＣＡＳ糸の信号で間
欠動作するチャージポンプ回路構成の場合について示し
たが、手導体４ｊ！壇回路内の他の内部信号において間
欠動作するチャージポンプ回路によって基板電位発生装
置を４を成している場合にもＩ釣用できる。その一実施
例を第３図に示す。この池の実施例では基板電位発生装
置を２つに汁け、リングオシレータ１の出力をチャージ
ポンプ回路の人力とする方は、定常的に動作する低哨置
電力形の基板バイアス発生回路で、もう一方は、基板電
位レベル検知回路によって基板電位が基準電圧ＶＢｅｆ
より浅くなった時に、内部信号−Ａによって間欠動作を
行う基板バイアス発生回路である。スタンバイ電流の低
減および基板電位の安定化を目的としてこのような基板
電位発生装置もあられれてきているが、この場合も、間
欠動作をするチャージポンプ回路のコンデンサと整流回
路との接続点と、電圧源との間に高抵抗を設けることに
より、より安定な基板電位出力端（買を得ることができ
る。

又、基板電位を深くするために、間欠動作をするチャー
ジポンプ回路の人力信号を昇圧する回路を設けているよ
うな装置においては、虫に有効である。

〔発明の効果〕

は上のようにこの発明によれば、間欠動作をするチャー
ジポンプ回路のコンデンサと整流回路の接続へと電圧源
との間に高抵抗を設けてコンデンサの両電極間に加わる
電位が小さくなるような回路構成にしたので、コンデン
サの電極間の酸化膜破壊が起りにくいという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による基板電位発生装置の
回路図、第２図は第１図のＲＡＭ待機時における各信号
及びノード電位の関係図、第３図はこの発明の曲の実施
例である展板電位発生装置の応用例を示すブロック図、
第４図は従来の基板電位発生装置の回路図、第５図は８
４図のＲＡＭ待機時における各信号及びノード電位の関
係図である。 図中、（１）は自動発振器、＋２１　、　ｔ９）、　１
Ｊ５）はコンデンサ、＋３１　＋４１　＋７１　＋８１
１１０）　（ＩＤ　０３）　＋１４１　＋１６１　＋１
７１はＭＯＳＦＥＴ　、　＋５１は基板電位出力端、（
６）はＲＡＳバッファ回路、ｔｌＺはＣＡ３８２７１回
路、（１０１）、（１０２）は高抵抗を示す。 なお、図中同一符号は同一、または泪当部号を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　少なくとも２つ以上のチャージポンプ回路によって構
   成されている基板電位発生装置内蔵の半導体集積回路に
   おいて、その内少なくとも１つのチャージポンプ回路は
   間欠動作するものであり、このチャージポンプ回路のコ
   ンデンサと整流回路の接続点と、電圧源とに高抵抗手段
   を設けたことを特徴とする基板電位発生装置。