JPH0414696A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JPH0414696A
JPH0414696A JP2117432A JP11743290A JPH0414696A JP H0414696 A JPH0414696 A JP H0414696A JP 2117432 A JP2117432 A JP 2117432A JP 11743290 A JP11743290 A JP 11743290A JP H0414696 A JPH0414696 A JP H0414696A
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JP
Japan
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substrate bias
circuit
voltage
bias voltage
substrate
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Pending
Application number
JP2117432A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Maruyama
圭司 丸山
Naokazu Miyawaki
宮脇 直和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0414696A publication Critical patent/JPH0414696A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve yield in the case of manufacture by changing relative potential difference between detected substrate bias voltage and a prescribed value according to a signal from the outside and changing the size of a power supply voltage to continuously or intermittently switch the generation of substrate bias. CONSTITUTION:A resistance dividing ratio varying means 4aa composed of a fuse F1 and a PMOS transistor P2 is added to the conventional circuit. Therefore, in respect to the same substrate voltage VBB, a voltage VL of a node NL can be changed to the two kinds of levels. Accordingly, the relative potential difference between the substrate bias voltage detected by a substrate bias detection circuit 4a and the circuit threshold value of an inverter INV3 of a delay circuit 4b can be changed by cutting the fuse F1. When the fuse F1 is cut off and the power source is turned on, a power supply voltage VDD is increased and the substrate bias voltage VBB is lowered. Then, the power supply voltage for switching the substrate bias circuit 3 from the continuous operation to the intermittent operation is made lower than the case of not cutting the fuse F1.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は半導体記憶装置に係わり、特に基板バイアス電
圧発生回路を有するものに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a semiconductor memory device, and particularly to one having a substrate bias voltage generation circuit.

(従来の技術) 半導体記憶装置において、基板にバイアス電圧を印加さ
せることで、外部信号のアンダシュートにより寄生して
いるpn接合が順方向バイアスになることを防止したり
、この接合部の空乏層の幅を広げて寄生容量を小さくし
、回路動作を高速化することが行われている。
(Prior Art) In a semiconductor memory device, by applying a bias voltage to the substrate, it is possible to prevent the parasitic pn junction from becoming forward biased due to undershoot of an external signal, and to prevent the parasitic pn junction from becoming forward biased due to the undershoot of an external signal. Efforts are being made to widen the width of the circuit to reduce parasitic capacitance and speed up circuit operation.

一方テ、パーソナル・コンピュータの急速な普及に伴い
、電池でデータを保持するバッテリ・バックアップが可
能な低消費電力型の半導体記憶装置が必要とされるに至
っている。大容量かつ低価格な装置にするにはDRAM
を用いると有効であるか、電池によるバックアップを可
能とするためには、スタンドバイ時における電流を低減
しなければならない。DRAMにおいて、スタンドバイ
時に電流を消費する回路はいくつかあるが、基板バイア
ス電圧発生回路が消費する割合が大きい。
On the other hand, with the rapid spread of personal computers, there is a need for low power consumption semiconductor storage devices capable of battery backup, which retains data using batteries. DRAM for large capacity and low cost equipment
In order to make it effective or to enable battery backup, the current during standby must be reduced. In a DRAM, there are several circuits that consume current during standby, but the substrate bias voltage generation circuit consumes a large amount of current.

このため、スタンドバイ電流を低減するためには、基板
バイアス発生回路の消費電流を小さくする必要がある。
Therefore, in order to reduce the standby current, it is necessary to reduce the current consumption of the substrate bias generation circuit.

従来用いられていた基板バイアス発生回路の構成を、第
5図に示す。リング・オシレータ1は、電源を投入され
ると自己発振して一定周期のパルスRINGを出力する
。基板バイアス駆動回路2は基板バイアス回路3を駆動
するもので、パルスRINGと比較回路14が出力した
制御信号SLとを入力されるNOR回路NOI?と、基
板バイアス回路3を駆動するための駆動信号Φ2を出力
する二段構成のインバータINVI、 1NV2て構成
されている。NOR回路NORは、制御信号SLがロウ
レベルの時、出力信号Φ1としてパルスRINGを出力
し、ハイレベルの時は出力を停止して出力信号Φ1をロ
ウレベルに固定する。即ち、制御信号SLのレベルによ
って、基板バイアス回路3の動作が制御されることにな
る。
The configuration of a conventionally used substrate bias generation circuit is shown in FIG. When the ring oscillator 1 is powered on, it self-oscillates and outputs a constant cycle pulse RING. The substrate bias drive circuit 2 drives the substrate bias circuit 3, and is a NOR circuit NOI? which receives the pulse RING and the control signal SL output from the comparison circuit 14. and two-stage inverters INVI and 1NV2 that output a drive signal Φ2 for driving the substrate bias circuit 3. The NOR circuit NOR outputs a pulse RING as the output signal Φ1 when the control signal SL is at a low level, and stops outputting when the control signal SL is at a high level to fix the output signal Φ1 at a low level. That is, the operation of the substrate bias circuit 3 is controlled by the level of the control signal SL.

基板バイアス回路3は、基板から電荷を汲み上げるNチ
ャネル型MOSトランジスタN2、汲み上げられた電荷
を蓄積する容IkC1さらに蓄積された電荷を接地端子
へ放電するNチャネル型MOS)ランジスタN1を有し
ている。この基板バイアス回路3が発生し得る最大基板
バイアス電圧vBBMAxは、(1)式のように表され
る。
The substrate bias circuit 3 includes an N-channel MOS transistor N2 that pumps charge from the substrate, a capacitor IkC1 that accumulates the pumped charge, and an N-channel MOS transistor N1 that discharges the accumulated charge to a ground terminal. . The maximum substrate bias voltage vBBMAx that can be generated by this substrate bias circuit 3 is expressed as in equation (1).

VBBMAx= −K −VDD+ VTNI + V
TN2−(1)ここで、Kは駆動信号Φ2と、容量Cを
経た駆動信号Φ3とのカップリング比であり、VDDは
電源電圧、VTNIはNチャネル型MOS)ランジスタ
N1の閾値電圧、VTN2はNチャネル型MOSトラン
ジスタN2の閾値電圧である。
VBBMAx= −K −VDD+ VTNI + V
TN2-(1) Here, K is the coupling ratio between the drive signal Φ2 and the drive signal Φ3 via the capacitor C, VDD is the power supply voltage, VTNI is the threshold voltage of the N-channel MOS transistor N1, and VTN2 is the This is the threshold voltage of the N-channel MOS transistor N2.

基板バイアス回路3が出力した基板バイアス電圧VBB
は、比較回路14に入力される。比較回路14は、基板
バイアス検知回路14aと遅延回路4bとで構成されて
いる。基板バイアス検知回路14aは、電源電圧VDD
端子と基板バイアス電圧VBB端子との間に直列に接続
されたノーマリオンのPチャネル型MO3)ランジスタ
P1とNチャネル型MOS)ランジスタN3とを有し、
インピーダンスレシオにより基板電圧VBBのレベルを
反映させた電圧VLをノードNLより出力する。
Substrate bias voltage VBB outputted by substrate bias circuit 3
is input to the comparison circuit 14. The comparison circuit 14 includes a substrate bias detection circuit 14a and a delay circuit 4b. The substrate bias detection circuit 14a has a power supply voltage VDD.
It has a normally-on P-channel type MO3) transistor P1 and an N-channel type MOS transistor N3 connected in series between the terminal and the substrate bias voltage VBB terminal,
A voltage VL that reflects the level of the substrate voltage VBB based on the impedance ratio is output from the node NL.

遅延回路4bは5段のインバータI NV3〜1NV7
で構成されており、基板バイアス検知回路14aの出力
した電圧VLを入力される。インバータINVIの回路
閾値V TN3よりも電圧VLが低い場合には、基板バ
イアスの発生を停止させるべきであるとしてハイレベル
の制御信号SLを出力し、逆にインバータ1NV3の回
路閾値VTN3より電圧VLが高い場合は基板バイアス
を発生させるようロウレベルの制御信号SLを出力する
。ここで電圧VLを遅延させて出力するのは、基板バイ
アス回路3の動作状態と停止状態との切り替えを安定さ
せるためである。例えばノイズにより電源電位が変動す
ると基板電圧VBBのレベルも変動するが、遅延させる
ことによりノイズフィルタとして機能し、比較回路14
の誤動作を防ぐことができる。
The delay circuit 4b includes five stages of inverters I NV3 to 1NV7.
The voltage VL output from the substrate bias detection circuit 14a is input. When the voltage VL is lower than the circuit threshold VTN3 of the inverter INVI, a high-level control signal SL is output because it is assumed that the generation of substrate bias should be stopped. If it is high, a low level control signal SL is output to generate a substrate bias. The reason why the voltage VL is delayed and outputted here is to stabilize the switching between the operating state and the stopped state of the substrate bias circuit 3. For example, when the power supply potential fluctuates due to noise, the level of the substrate voltage VBB also fluctuates, but by delaying it, it functions as a noise filter, and the comparator circuit 14
can prevent malfunctions.

このような基板電圧発生回路が発生する基板電圧VBB
及び消費電流100の電源電圧VDDに対する特性を第
6図に示す。電源を投入すると、基板バイアス回路3は
パルスRINGに同期して連続的な動作を開始し、基板
バイアスを発生する。電源電圧VDDの上昇と共に基板
バイアス電圧VBBは実線aのように下降し、基板バイ
アス発生回路の消費電流IDDは急峻に増加していく。
The substrate voltage VBB generated by such a substrate voltage generation circuit
FIG. 6 shows the characteristics of the current consumption 100 and the power supply voltage VDD. When the power is turned on, the substrate bias circuit 3 starts continuous operation in synchronization with the pulse RING to generate a substrate bias. As the power supply voltage VDD increases, the substrate bias voltage VBB decreases as shown by the solid line a, and the current consumption IDD of the substrate bias generation circuit increases sharply.

そして電源電圧VDDが電圧VPまで上昇し、インバー
タINV3の回路閾値VTN3よりもノードNLの電圧
VLの方が低くなるまで基板電圧VBBが低下すると(
このときの基板電圧をV BBLとする)、遅延回路4
bから出力される制御信号SLはハイレベルになる。そ
して基板バイアス駆動回路2からロウレベルに固定され
た駆動信号Φ2か基板バイアス回路3に与えられ、基板
バイアスを発生させる動作が停止する。この時点から、
間欠的に基板バイアスを発生させる動作に移行する。
Then, when the power supply voltage VDD rises to the voltage VP and the substrate voltage VBB decreases until the voltage VL at the node NL is lower than the circuit threshold VTN3 of the inverter INV3 (
The substrate voltage at this time is VBBL), delay circuit 4
The control signal SL output from b becomes high level. Then, the drive signal Φ2 fixed at a low level is applied from the substrate bias drive circuit 2 to the substrate bias circuit 3, and the operation of generating the substrate bias is stopped. From this point on,
The operation shifts to generating a substrate bias intermittently.

基板バイアスを発生させる動作が一旦停止すると、基板
バイアス電圧VBBは実線すのように低下する割合が減
少し、基板電圧発生回路の消費電流IDDは急激に減少
する。ここで点線Cは、基板バイアス回路3を連続的に
動作し続けた場合の基板バイアス電圧VBBを示してお
り、電源電圧VDDが電圧Vp以下のときと同様の割合
で降下していく。
Once the operation of generating the substrate bias is stopped, the rate at which the substrate bias voltage VBB decreases decreases as shown by the solid line, and the current consumption IDD of the substrate voltage generation circuit sharply decreases. Here, the dotted line C indicates the substrate bias voltage VBB when the substrate bias circuit 3 is continuously operated, and decreases at the same rate as when the power supply voltage VDD is lower than the voltage Vp.

間欠動作が行われているときの基板バイアス電圧VBB
と駆動信号Φ2との関係を第7図に示す。
Substrate bias voltage VBB when intermittent operation is performed
FIG. 7 shows the relationship between the drive signal Φ2 and the drive signal Φ2.

区間aては、駆動信号Φ2としてパルスRINGが基板
バイアス回路3に与えられて動作し、基板バイアス電圧
VBBが降下していく。電圧V BBLまで降下すると
、基板バイアス検知回路14aのノードからの出力電圧
VLがインバータINV3の回路閾値VTN3よりも低
くなる。しかし、遅延回路4bによって時間td分遅延
された後に、制御信号SLはハイレベルとなる。このた
め、基板バイアス電圧VBBは電圧V BBLよりも低
いVBBIまで低下する。
In the section a, the pulse RING is applied to the substrate bias circuit 3 as the drive signal Φ2 to operate, and the substrate bias voltage VBB drops. When the voltage drops to VBBL, the output voltage VL from the node of the substrate bias detection circuit 14a becomes lower than the circuit threshold VTN3 of the inverter INV3. However, after being delayed for a time td by the delay circuit 4b, the control signal SL becomes high level. Therefore, the substrate bias voltage VBB decreases to VBBI, which is lower than the voltage V BBL.

これより区間すとなり、基板バイアス回路3は動作が停
止する。この間、駆動信号Φ2はロウレベルに固定され
ている。この間、基板バイアス検知回路14aや接合部
分におけるリーク電流により基板に存在する寄生容量が
充電されるため、基板バイアス電圧VBBは上昇する。
After this period, the substrate bias circuit 3 stops operating. During this time, the drive signal Φ2 is fixed at low level. During this time, the parasitic capacitance existing in the substrate is charged by leakage current in the substrate bias detection circuit 14a and the junction, so that the substrate bias voltage VBB increases.

基板バイアス電圧VBBが電圧V BBLまで上昇する
と、基板バイアス検知回路14aがらの出力VLかイン
バータINV3の回路閾値V TN3よりも高くなる。
When the substrate bias voltage VBB rises to the voltage VBBL, the output VL from the substrate bias detection circuit 14a becomes higher than the circuit threshold VTN3 of the inverter INV3.

そして遅延回路4bによって時間tdたけ遅延された後
、制御信号SLがロウレベルになる。この場合、遅延さ
れた分だけ基板バイアス電圧VBBは、電圧V BBL
よりも高い電圧V BH3まで上昇する。基板バイアス
駆動回路2がらは駆動信号Φ2として再びパルスRIN
Gが出力され、基板バイアス回路3からは基板バイアス
が発生されて、基板バイアス電圧VBBは降下していく
After being delayed by the time td by the delay circuit 4b, the control signal SL becomes low level. In this case, the substrate bias voltage VBB is changed to the voltage V BBL by the amount of delay.
The voltage rises to VBH3, which is higher than the voltage VBH3. The substrate bias drive circuit 2 outputs the pulse RIN again as the drive signal Φ2.
G is output, a substrate bias is generated from the substrate bias circuit 3, and the substrate bias voltage VBB decreases.

このようにして、基板電圧VBBが電圧V BBLを境
に電圧VBBIと電圧VBB2の間を上下するように、
基板バイアス回路3は間欠的に動作状態と停止状態とを
繰り返す。この結果、基板バイアス発生回路の消費電流
は分散されて低減する。
In this way, so that the substrate voltage VBB fluctuates between the voltage VBBI and the voltage VBB2 with the voltage VBBL as the boundary,
The substrate bias circuit 3 intermittently repeats an operating state and a stopped state. As a result, the current consumption of the substrate bias generation circuit is distributed and reduced.

(発明が解決しようとする課題) しかし、このような従来の基板バイアス電圧発生回路に
は次のような問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, such a conventional substrate bias voltage generation circuit has the following problems.

例えば、3vの電池によりバックアップを行うためには
、基板バイアス電圧発生回路が連続動作から間欠動作に
切り替わるときの電源電圧Vpを、3V以下に設定する
必要がある。ところが、製造時のばらつきによりトラン
ジスタ特性が変動し、電源電圧Vpにおいて精度よく動
作が切り替わるように設定することは困難であり、歩留
まりの低下を招いていた。
For example, in order to perform backup with a 3V battery, it is necessary to set the power supply voltage Vp to 3V or less when the substrate bias voltage generation circuit switches from continuous operation to intermittent operation. However, the transistor characteristics fluctuate due to manufacturing variations, and it is difficult to set the transistor so that the operation can be switched accurately at the power supply voltage Vp, resulting in a decrease in yield.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、製造時
のばらつきによりトランジスタの特性に変動があっても
、基板バイアスを発生させる動作を連続的な動作から間
欠動作へ切り替える電源電圧を所望の値に設定すること
ができ、歩留まりの向上に寄与し得る半導体記憶装置を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of changing the power supply voltage to switch the operation that generates substrate bias from continuous operation to intermittent operation even if the characteristics of the transistor vary due to manufacturing variations. It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device that can be set to a certain value and contribute to an improvement in yield.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は、基板に印加すべき基板バイアス電圧を出力す
る基板バイアス回路と、出力された基板バイアス電圧を
検知する基板バイアス検知回路と、検知された基板バイ
アス電圧と所定値との相対的な電位差を比較し、比較結
果に応じた信号を出力する比較回路と、出力された信号
に基づいて、基板バイアス回路が基板バイアス電圧を発
生する動作を連続的に行う連続動作状態と、間欠的に行
う間欠動作状態とを切り替える基板バイアス駆動回路を
備え、比較回路は、外部より制御信号を入力されて、基
板バイアス検知回路により検知された基板バイアス電圧
と所定値との相対的な電位差を変える電位差可変手段を
有することを特徴としている。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a substrate bias circuit that outputs a substrate bias voltage to be applied to a substrate, a substrate bias detection circuit that detects the output substrate bias voltage, and a substrate bias voltage that is detected. A comparison circuit that compares the relative potential difference between and a predetermined value and outputs a signal according to the comparison result, and a substrate bias circuit that continuously generates a substrate bias voltage based on the output signal. It is equipped with a substrate bias drive circuit that switches between a continuous operation state and an intermittent operation state, and the comparison circuit receives a control signal from the outside and compares the substrate bias voltage detected by the substrate bias detection circuit with a predetermined value. It is characterized by having a potential difference variable means for changing the relative potential difference between the two.

ここで比較回路は、電源端子に少なくとも一つのインピ
ーダンスを有する第1の素子群の一端が接続され、第1
の素子群の他端には少なくとも一つのインピーダンスを
有する第2の素子群の一端が接続され、この第2の素子
群の他端には基板バイアス電圧が印加され、電源端子と
第1及び第2の素子群が接続された端子間に、外部より
制御信号を入力されると切断される素子と、少なくとも
一つのインピーダンスを有する第3の素子群とが直列に
接続されたインピーダンスレシオ可変手段を接続され、
端子間に生じる電圧と所定値との相対的な電位差を比較
し、比較結果に応じた信号を出力する比較手段と、この
比較手段の出力を遅延する遅延手段とが端子間に接続さ
れているものであってもよい。
Here, in the comparison circuit, one end of the first element group having at least one impedance is connected to the power supply terminal, and the first element group has at least one impedance.
One end of a second element group having at least one impedance is connected to the other end of the element group, and a substrate bias voltage is applied to the other end of the second element group, and the power supply terminal and the first and first elements are connected to each other. An impedance ratio variable means is provided in which an element that is disconnected when a control signal is input from the outside and a third element group having at least one impedance are connected in series between terminals to which the second element group is connected. connected,
Comparing means for comparing the relative potential difference between the voltage generated between the terminals and a predetermined value and outputting a signal according to the comparison result, and delay means for delaying the output of the comparing means are connected between the terminals. It may be something.

(作 用) 基板バイアス回路により出力された基板バイアス電圧は
、基板バイアス検知回路により検知され、比較回路によ
ってこの検知された基板バイアス電圧と所定値との相対
的な電位差が比較される。そしてこの比較結果に応じた
信号が比較回路から出力され、この信号に基づいて、基
板バイアス駆動回路が基板バイアス回路の連続動作状態
と間欠動作状態とを切り替える。この場合に、比較回路
は外部より制御信号を入力されて、基板バイアス検知回
路が検知した基板バイアス電圧と所定値との相対的な電
位差を変える電位差可変手段を有しているため、製造時
のばらつきにより各素子の動作特性が変化した場合にも
、この相対的な電位差を変えることで比較結果が変わり
、基板バイアス駆動回路が基板バイアス回路の動作状態
を切り替える電源電圧を変えることができる。これによ
り、製造にばらつきがあっても基板バイアス回路の動作
状態を適切な電源電圧で切り替えることが可能となり、
歩留まりが向上する。
(Function) The substrate bias voltage outputted by the substrate bias circuit is detected by the substrate bias detection circuit, and the relative potential difference between the detected substrate bias voltage and a predetermined value is compared by the comparison circuit. A signal corresponding to the comparison result is output from the comparison circuit, and based on this signal, the substrate bias drive circuit switches the substrate bias circuit between a continuous operation state and an intermittent operation state. In this case, the comparator circuit has a potential difference variable means that receives a control signal from the outside and changes the relative potential difference between the substrate bias voltage detected by the substrate bias detection circuit and a predetermined value. Even if the operating characteristics of each element change due to variations, the comparison result changes by changing this relative potential difference, and the power supply voltage at which the substrate bias drive circuit switches the operating state of the substrate bias circuit can be changed. This makes it possible to switch the operating state of the substrate bias circuit with an appropriate power supply voltage even if there are manufacturing variations.
Yield is improved.

ここで比較回路が、第1、第2の素子とインピーダンス
レシオ可変手段と、比較手段及び遅延手段を有する場合
、外部より制御信号を人力されてインピーダンスレシオ
可変手段の素子が切断された場合と切断されない場合と
では、第1の素子と第2の素子とが接続された端子間の
電圧が変化する。切断されない場合における電圧は、第
1の素子と第3の素子との並列合成インピーダンスと、
第2の素子のインピーダンスとのインピーダンスレシオ
で決定される。素子が切断された場合の電圧は、第1の
素子のインピーダンスと第2の素子のインピーダンスと
のインピーダンスレシオで決定される。このように外部
からの制御により、第1の素子と第2の素子とが接続さ
れた端子間の電圧か変化するため、比較手段の比較結果
を変えることができる。また比較手段の出力を遅延する
遅延手段を有することにより、比較結果に応じて動作状
態を切り替えられる基板バイアス回路の動作が安定する
Here, when the comparator circuit has the first and second elements, the impedance ratio variable means, the comparison means and the delay means, the case where the element of the impedance ratio variable means is disconnected by inputting a control signal from the outside and the disconnection. In the case where the first element and the second element are not connected, the voltage between the terminals to which the first element and the second element are connected changes. The voltage in the case of not being disconnected is the parallel combined impedance of the first element and the third element,
It is determined by the impedance ratio with the impedance of the second element. The voltage when the element is disconnected is determined by the impedance ratio between the impedance of the first element and the impedance of the second element. In this way, the external control changes the voltage between the terminals to which the first element and the second element are connected, so that the comparison result of the comparison means can be changed. Further, by providing the delay means for delaying the output of the comparison means, the operation of the substrate bias circuit whose operating state can be switched according to the comparison result is stabilized.

(実施例) 以下本発明の一実施例について、図面を参照して説明す
る。第1図に、本実施例の回路構成を示す。従来の場合
を示す第5図と比べて、比較回路4の基板バイアス検知
回路4aのノードNLに、抵抗分割比可変手段4aaが
接続されている点が異なっている。他の同一の構成要素
には、同一の番号を付して説明を省略する。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the circuit configuration of this embodiment. The difference from the conventional case shown in FIG. 5 is that a resistance division ratio variable means 4aa is connected to the node NL of the substrate bias detection circuit 4a of the comparison circuit 4. Other identical components are given the same numbers and their explanations will be omitted.

インピーダンスレシオ可変手段4aaは、電源端子とノ
ードNLとの間に、直列に接続されたヒユーズF1とP
チャネル型MO8)ランジスタP2とから成っている。
The impedance ratio variable means 4aa includes fuses F1 and P connected in series between the power supply terminal and the node NL.
It consists of a channel type MO8) transistor P2.

Pチャネル型MO3)ランジスタP2のドレイン及びゲ
ートはノードNLに接続されており、ソースは、一端が
電源端子に接続されたヒユーズF1の他端に接続されて
いる。
The drain and gate of the P-channel type MO3) transistor P2 are connected to the node NL, and the source is connected to the other end of the fuse F1, one end of which is connected to the power supply terminal.

そしてこのヒユーズF1は金属配線で形成されており、
外部よりレーザ光等を照射されて切断され得るようにな
っている。
And this fuse F1 is formed of metal wiring,
It can be cut by being irradiated with a laser beam or the like from the outside.

このようなインピーダンスレシオ可変手段4aaをノー
ドNLに備えたことにより、同一の基板電圧VBBに対
してノードNLの電圧VLを二種類のレベルに変えるこ
とが可能となる。ヒユーズF1を切断されていないとき
の電圧VLは、並列接続されノーマリオン状態のPチャ
ネル型MO5)ランジスタP1とP2とで構成される並
列合成インピーダンスと、ノードNLと基板電圧VBB
端子との間に接続されノーマリオン状態のNチャネル型
MOSトランジスタN3とのインピーダンスのインピー
ダンスレシオにより決定される。
By providing such an impedance ratio variable means 4aa at the node NL, it becomes possible to change the voltage VL at the node NL to two different levels for the same substrate voltage VBB. The voltage VL when the fuse F1 is not disconnected is the parallel composite impedance formed by the parallel-connected normally-on P-channel type MO transistors P1 and P2, the node NL, and the substrate voltage VBB.
It is determined by the impedance ratio of the impedance with the normally-on N-channel MOS transistor N3 connected between the terminal and the N-channel MOS transistor N3.

一方、ヒユーズF1を切断されたときの電圧VLは、P
チャネル型MOSトランジスタP2が関与しないため、
基板電圧VBHに対し、Pチャネル型MOSトランジス
タP1のインピーダンスとNチャネル型MOSトランジ
スタN3のインピーダンスとの比で決定される。ここで
ヒユーズF1を切断すると、切断されていないときより
も電圧VLは低下する。
On the other hand, the voltage VL when the fuse F1 is cut is P
Since channel type MOS transistor P2 is not involved,
It is determined by the ratio of the impedance of P-channel type MOS transistor P1 and the impedance of N-channel type MOS transistor N3 with respect to substrate voltage VBH. If the fuse F1 is cut here, the voltage VL will be lower than when it is not cut.

このように、インピーダンスレシオ可変手段4aaをノ
ードNLに新たに付加したことで、基板バイアス検知回
路14aの検知した基板バイアス電圧と、遅延回路4b
のインバータ1NV3の回路閾値V TN3との相対的
な電位差を、外部より変えることか可能となる。
In this way, by newly adding the impedance ratio variable means 4aa to the node NL, the substrate bias voltage detected by the substrate bias detection circuit 14a and the delay circuit 4b
The relative potential difference between the inverter 1NV3 and the circuit threshold VTN3 can be changed externally.

第2図に、本実施例における電源電圧VDDと消費電流
IDDとの関係を表す。ヒユーズF1を切断していない
場合の基板バイアス電圧VBBを実線a及びbで示し、
切断した場合を実!sa及び−点鎖線fで示す。電源を
投入すると電源電圧VDDが上昇し、基板バイアス電圧
VBB(実線a)が低下していく。基板バイアス回路3
が連続動作から間欠動作へ切り替わるときの電源電圧は
、ヒユーズF1を切断していない場合の電圧vp2より
も切断した場合の電圧Vplの方が低く、低い電源電圧
で切り替わることになる。これは、ヒユーズF1を切断
することで電圧VLが低下するため、切断していないと
きよりも基板電圧VBBが高い段階でインバータI N
V3の回路閾値VTN3を下回るためである。そして間
欠動作になると、ヒユーズを切断していないとき(実線
b)よりも切断した場合(−点鎖線f)の方が、基板バ
イアス電圧VBBは高くなる。
FIG. 2 shows the relationship between power supply voltage VDD and consumption current IDD in this embodiment. The substrate bias voltage VBB when the fuse F1 is not cut is shown by solid lines a and b,
Real if disconnected! It is shown by sa and - dotted chain line f. When the power is turned on, the power supply voltage VDD increases and the substrate bias voltage VBB (solid line a) decreases. Substrate bias circuit 3
When switching from continuous operation to intermittent operation, the power supply voltage Vpl when the fuse F1 is disconnected is lower than the voltage vp2 when the fuse F1 is not disconnected, and the switch occurs at a lower power supply voltage. This is because the voltage VL decreases by cutting the fuse F1, so when the substrate voltage VBB is higher than when it is not cut, the inverter I N
This is because it is below the circuit threshold value VTN3 of V3. When the fuse is intermittently operated, the substrate bias voltage VBB becomes higher when the fuse is disconnected (-dotted chain line f) than when it is not disconnected (solid line b).

これに伴い基板バイアス発生回路が消費する電流IDD
は、ヒユーズF1を切断しない場合(曲線d)よりも、
ヒユーズF1を切断した場合(曲線e)の方が小さい。
Accordingly, the current IDD consumed by the substrate bias generation circuit
is better than when fuse F1 is not cut (curve d).
It is smaller when fuse F1 is cut (curve e).

以上のように本実施例によれば、基板バイアス電圧発生
回路か連続動作から間欠動作に切り替わるときの電源電
圧VDDを、外部からの制御により二種類のなかから選
択することができるため、製造時のばらつきによりトラ
ンジスタ特性が変動した場合にも対応が可能であり歩留
まりが向上する。
As described above, according to this embodiment, the power supply voltage VDD when the substrate bias voltage generation circuit switches from continuous operation to intermittent operation can be selected from two types by external control. It is possible to deal with variations in transistor characteristics due to variations in the number of transistors, thereby improving yield.

上述した実施例は一例であって、本発明を限定するもの
ではない。例えば基板バイアス検知回路4aは、第3図
あるいは第4図に示されたように種々の構成が可能であ
る。第3図は、第1図におけるPチャネル型MOSトラ
ンジスタP1及びP2を、Nチャネル型MOSトランジ
スタN4及びN5に置き換えたものであり、第4図は第
1図のPチャネル型MOSトランジスタP1及びP2と
Nチャネル型MO5)ランジスタN3を、抵抗素子R1
,R2及びR3に置き換えたものに相当する。
The embodiments described above are merely examples and do not limit the present invention. For example, the substrate bias detection circuit 4a can have various configurations as shown in FIG. 3 or FIG. 4. 3 shows the P-channel MOS transistors P1 and P2 in FIG. 1 replaced with N-channel MOS transistors N4 and N5, and FIG. 4 shows the P-channel MOS transistors P1 and P2 in FIG. and N-channel type MO5) transistor N3, resistor element R1
, R2 and R3.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、基板バイアス検知
回路が検知した基板バイアス電圧と所定値との相対的な
電位差を外部からの信号の入力により変えて、基板バイ
アス回路が基板バイアスを発生させる動作を連続的に行
う状態から間欠的に行う状態に切り替える電源電圧を変
えることができるため、製造時のばらつきにより各素子
の動作特性が変化した場合にも、適切な電源電圧で切り
替わるよう対応することが可能であり、歩留まりが向上
する。
As explained above, according to the present invention, the substrate bias circuit generates a substrate bias by changing the relative potential difference between the substrate bias voltage detected by the substrate bias detection circuit and a predetermined value by inputting an external signal. The power supply voltage for switching from continuous operation to intermittent operation can be changed, so even if the operating characteristics of each element change due to manufacturing variations, the switch can be made with an appropriate power supply voltage. It is possible to improve the yield.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例による半導体記憶装置の構成
を示した回路図、第2図は同装置の動作特性を示した電
源電圧に対する消費電流及び基板バイアス電圧の変化を
示した波形図、第3図は本発明の他の実施例による半導
体記憶装置の構成を示した回路図、第4図は本発明のさ
らに他の実施例による半導体記憶装置の構成を示した回
路図、第5図は従来の半導体記憶装置の構成を示した回
路図、第6図は同装置の動作特性を示した電源電圧に対
する消費電流及び基板バイアス電圧の変化を示した波形
図、第7図は同装置が間欠動作状態にあるときの基板電
圧の変化を示した波形図である。 1・・・リングオシレータ、2・・・基板バイアス駆動
回路、3・・・基板バイアス回路、4・・・比較回路、
4a・・・基板バイアス検知回路、4aa・・・インピ
ーダンスレシオ可変手段、4b・・・遅延回路、NOR
・・・NOR回路、INvl〜INV7・・・インバー
タ、C・・・容量、N1〜N5・・・Nチャネル型MO
S)ランジスタ、PI、P2・・・Pチャネル型MOS
トランジスタ、Fl・・・ヒユーズ、R1−R3・・・
抵抗。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram showing changes in current consumption and substrate bias voltage with respect to power supply voltage, showing the operating characteristics of the device. , FIG. 3 is a circuit diagram showing the structure of a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a circuit diagram showing the structure of a semiconductor memory device according to still another embodiment of the present invention, and FIG. Figure 6 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional semiconductor memory device, Figure 6 is a waveform diagram showing the operating characteristics of the device, showing changes in current consumption and substrate bias voltage with respect to power supply voltage, and Figure 7 is the same device. FIG. 3 is a waveform diagram showing changes in substrate voltage when the device is in an intermittent operating state. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Ring oscillator, 2... Substrate bias drive circuit, 3... Substrate bias circuit, 4... Comparison circuit,
4a... Substrate bias detection circuit, 4aa... Impedance ratio variable means, 4b... Delay circuit, NOR
...NOR circuit, INvl-INV7...inverter, C...capacitance, N1-N5...N-channel MO
S) Transistor, PI, P2...P channel type MOS
Transistor, Fl...Fuse, R1-R3...
resistance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、基板に印加すべき基板バイアス電圧を出力する基板
バイアス回路と、 出力された前記基板バイアス電圧を検知する基板バイア
ス検知回路と、 検知された前記基板バイアス電圧と所定値との相対的な
電位差を比較し、比較結果に応じた信号を出力する比較
回路と、 出力された前記信号に基づいて、前記基板バイアス回路
が前記基板バイアス電圧を発生する動作を連続的に行う
連続動作状態と、間欠的に行う間欠動作状態とを切り替
える基板バイアス駆動回路を備え、 前記比較回路は、外部より制御信号を入力されて、前記
基板バイアス検知回路により検知された前記基板バイア
ス電圧と前記所定値との相対的な電位差を変える電位差
可変手段を有することを特徴とする半導体記憶装置。 2、前記比較回路は、電源端子に少なくとも一つのイン
ピーダンスを有する第1の素子群の一端が接続され、前
記第1の素子群の他端には少なくとも一つのインピーダ
ンスを有する第2の素子群の一端が接続され、この第2
の素子群の他端には前記基板バイアス電圧が印加され、 前記第1及び第2の素子群が接続された端子と電源端子
間に、外部より前記制御信号を入力されると切断される
素子と、少なくとも一つのインピーダンスを有する第3
の素子群とが直列に接続されたインピーダンスレシオ可
変手段を接続され、前記端子間に生じる電圧と所定値と
の相対的な電位差を比較し、比較結果に応じた信号を出
力する比較手段と、この比較手段の出力を遅延する遅延
手段とが前記端子間に接続されていることを特徴とする
請求項1記載の半導体記憶装置。
[Claims] 1. A substrate bias circuit that outputs a substrate bias voltage to be applied to a substrate; a substrate bias detection circuit that detects the output substrate bias voltage; and a predetermined value of the detected substrate bias voltage. a comparison circuit that compares a relative potential difference between the two and outputs a signal according to the comparison result, and a substrate bias circuit that continuously performs an operation of generating the substrate bias voltage based on the output signal. The comparator circuit includes a substrate bias drive circuit that switches between a continuous operation state and an intermittent operation state, and the comparison circuit receives a control signal from the outside and compares the substrate bias voltage detected by the substrate bias detection circuit with the substrate bias voltage detected by the substrate bias detection circuit. A semiconductor memory device comprising a potential difference varying means for varying a potential difference relative to the predetermined value. 2. In the comparison circuit, one end of a first element group having at least one impedance is connected to a power terminal, and a second element group having at least one impedance is connected to the other end of the first element group. One end is connected and this second
The substrate bias voltage is applied to the other end of the element group, and the element is disconnected when the control signal is input from the outside between the terminal to which the first and second element groups are connected and the power supply terminal. and a third impedance having at least one impedance.
Comparing means is connected to an impedance ratio variable means in which a group of elements are connected in series, and compares a relative potential difference between the voltage generated between the terminals and a predetermined value, and outputs a signal according to the comparison result; 2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising delay means for delaying the output of said comparison means, and is connected between said terminals.
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