JPH0549237A - 集積回路 - Google Patents

集積回路

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JPH0549237A
JPH0549237A JP18287291A JP18287291A JPH0549237A JP H0549237 A JPH0549237 A JP H0549237A JP 18287291 A JP18287291 A JP 18287291A JP 18287291 A JP18287291 A JP 18287291A JP H0549237 A JPH0549237 A JP H0549237A
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JP18287291A
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Leonardus C M G Pfennings
クリテイーン マテウス ジーラウムス フエニングス レオナルダス
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/625Regulating voltage or current wherein it is irrelevant whether the variable actually regulated is ac or dc

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作動モード(スイッチング速度および特にホ
ットキャリアに対する感度)が温度に殆ど依存しない集
積回路を提供せんとするものである。 【構成】 集積回路に正の温度係数を有する内部供給電
圧源を設け、これによりスイッチング比および“ホット
キャリアストレス”により生じる騒乱が温度に感応し得
なくなるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は外部給電接続点および内
部給電接続点並びにこれら接続点間に接続された電圧変
換器を有し、内部給電接続点に前記外部接続点の供給電
圧よりも低い内部供給電圧を供給する回路に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】この種回路はオランダ国特許出願第87
01472号明細書に記載されている。集積回路のトラ
ンジスタおよびその他の回路部品の寸法は更に小さくな
ってきているため、給電源の電圧が発生する距離も徐々
に短くなってきている。この結果電界強度が高くなり、
これにより例えば電界効果トランジスタに“ホットキャ
リアストレス”と通常称される現象が発生する。信頼性
の理由から、例えば1μm以下のチャネル長さを有する
MOS構成素子(いわゆるサブミクロン構成素子)に対
し標準5V供給電圧以下の供給電圧を用いる必要があ
る。従来の集積回路は外部給電接続点(5V)および内
部給電接続点を有し、これら接続点間に電圧変換器を配
列し、これにより内部給電接続点に並列に接続された寄
生コンデンサを繰返し充電する。このコンデンサは集積
回路に対する電流供給源として用いる。この電圧変換器
は検出回路を具え、これにより内部給電接続点の電圧お
よび或るヒステリシスに依存してこれら内部給電接続点
および外部給電接続点間に配列した電子スイッチのオン
・オフを制御する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来の集積回路は
回路の動作比およびホットキャリアストレスの騒乱発生
が温度によって著しく変化する欠点がある。
【0004】本発明の目的は作動モード(スイッチング
速度および特にホットキャリアに対する感度)が温度に
殆ど依存しない集積回路を提供せんとするにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は外部給電接続点
および内部給電接続点並びにこれら接続点間に接続され
た電圧変換器を有し、内部給電接続点に前記外部接続点
の供給電圧よりも低い内部供給電圧を供給する回路にお
いて、正の温度係数を有し、内部供給電圧を発生する電
圧変換器を配置するようにしたことを特徴とする。
【0006】基本的には、本発明は、回路のスイッチン
グ速度およびホットキャリアストレスは温度の増大につ
れて減少するが、回路のスイッチング速度およびホット
キャリアストレスは内部供給電圧の増大につれて増大す
ると云う事実を認識してなしたものである。従って、温
度の増大時に内部供給電圧が増大する本発明集積回路は
温度の変化時にほぼ一定のスイッチング速度およびほぼ
一定のホットキャリアストレスが発生し得るようにな
る。上述した効果はほぼ互いに打消し合うがこれらは互
いに負の温度係数で実際上増強する。+1.5 mV/K〜
+6mV/Kの値を有する温度係数は有利である。
【0007】
【実施例】図面につき本発明の実施例を説明する。実施
例の説明の前に本発明の背景を説明する。信頼性の理由
から例えば1μm以下のチャネル長さを有するMOS構
成素子に対する標準供給電圧(5V)以下の供給電圧
(例えば3.3 V)を用いる必要がある。特に、メモリマ
トリックスに配列され、0.7 μm以下のチャネル長さを
有する6個のCMOSトランジスタにより形成されたメ
モリセルを用いる256kビットまでの大型スタティッ
クランダムアクセスメモリでは、共に集積化された供給
電圧を低減する必要がある。
【0008】図1において、外部給電接続点(例えば5
Vの電圧VDを有する)をAで示し、内部給電接続点
(例えば3.3 Vの電圧VIを有する)をBで示す。これ
ら接続点間には電子スイッチ、本例ではPMOS電力ス
イッチングトランジスタ1および検出回路、特に検出増
幅器2より成る電圧変換器を設け、この検出増幅器2は
その検出入力端子を内部給電接続点Bに接続し、その出
力端子を電子スイッチの制御入力端子、図1ではトラン
ジスタ1の制御電極に接続する。集積化(寄生)回路コ
ンデンサ4は例えば256kビットSRAMの場合には
3nFの値を有し、これを、特に内部給電接続点Bの電
圧VIが所定スレシホルド値以下に減少することを検出
増幅器2が検出する場合には、トランジスタ1を経て繰
返し再充電する。次いでトランジスタ1をターンオン
し、電圧VIが他のスレシホルド値以上に増大したこと
を検出増大2が検出するまでコンデンサ4を再充電す
る。これらスレシホルド値の差は検出増幅器2のヒステ
リシスに対応する。かようにして、不可避の寄生コンデ
ンサ4を用いてサブミクロン単位の構成素子3に電流を
供給する。
【0009】チャネル長さ(サブミクロン範囲)が短
く、酸化物の厚さが薄いMOSトランジスタを集積回路
に用いる場合には“ホットキャリアストレス”の発生す
る危険性がある。即ち、トランジスタのチャネル長さを
減少すると、ドレイン−ソース通路の最大許容電圧差が
少なくなる。供給電圧(例えば5V〜3.3 V)が減少す
ると、ホットキャリアストレスの感度が減少するが、回
路の動作比が低くなる。
【0010】一般に、内部供給電圧はできるだけ一定に
し、特に、温度に無関係とする必要がある。温度が増大
すると、回路が動作する比率が減少し、ホットキャリア
ストレスの負の効果も減少する(プロセッシングVSL
I−シンポジュウム、1985年、第2−5頁にイー・タケ
ダにより発表された論文“ホットキャリア アンドウエ
ア−アウト フェノメナ イン サブミクロン VSL
I”参照)。しかし、内部電圧が増大すると、回路の動
作比が増大し、ホットキャリアストレスにより生じる騒
乱も増大する。零前後または負の温度係数を有する内部
供給電圧を用いる場合には温度が動作比に及ぼす影響お
よび回路のホットキャリアストレスに対する感度が補償
されず、負の温度係数の場合に増強されることさえもあ
る。
【0011】オランダ国特許出願第8701472号明
細書に記載された電圧変換器はトランジスタのスレシホ
ルド電圧および電圧スイングの数倍に依存する内部供給
電圧を有する。このスレシホルド電圧は温度の増大とと
もに減少し、これは内部供給電圧に対する負の温度係数
にもあてはまる。従ってこの電圧変換器を経て給電され
る回路はその動作比およびホットキャリアストレスによ
り生じる騒乱に関し温度に著しく感応するようになる。
【0012】図2は本発明集積回路の例を示す。図1に
示す回路部品と同一部分には同一符号を付して示す。図
2Aに示す基準電圧源6は外部供給電圧源に接続し、こ
の外部供給電圧源はこれによって定電流を発生するとと
もに抵抗7を経て接地する。この電流源は接続点Cを経
て比較回路5の入力端子に接続し、この比較回路5は既
知の型のものとするとともにその他方の入力端子を接続
点Dに接続し、この接続点Dを電圧低減器9を経て接続
点Bに接続する。比較回路5の一方の出力端子(非反転
出力端子)Qを反転素子10、例えば標準CMOSイン
バータを経てスイッチ1の制御電極に接続し、他方の入
力端子(反転入力端子)QBは他の反転素子11および
ヒステリシストランジスタ8を経て接続点Dにフィード
バックする。差動増幅器、即ち、例えばp−チャネル増
幅段に直列に配列されたn−チャネル増幅段を前記比較
回路5として用いることができる。抵抗7は例えば3つ
のn−チャネルMOSトランジスタを直列に配列して得
ることができ、これらトランジスタのゲートは接続点C
に接続し、この接続点Cは第1トランジスタのドレイン
にも接続し、第3トランジスタのソースを接地する。電
流源6はPTAT(プロポーショナル トウ アブソリ
ュート テンパラチュア)電圧源に基づくものである
(ダイジェスト オブ ESSCIRC、1987年、
第125−128頁にダブリュー・サンセン、エフ・オ
プト・アインド、およびエム・スチュアートが発表した
論文“アーキテクチュア ニュー CMOS カレント
レファレンス”参照)。かかる特に既知の電流源を用
いることにより、例えば4.5 mV/Kの正の温度係数を
有する基準電圧VRを接続点Cに発生させる。この接続
点Cの基準電圧VRの値は内部供給電圧VIよりも低い
1スレシホルド電圧に選定して電流源6および比較回路
5をその最適の動作範囲で機能せしめるようにする。ま
た、この目的のため、電圧低減器9を用いて接続点Dの
電圧を内部供給電圧VIに関し1スレシホルド電圧だけ
低減する。図2Bに示すように、例えば電圧低減器9は
p−チャネルMOSトランジスタの形状とし、そのソー
スを接続点Bに接続し、ゲートおよびドレインを相互接
続し、このドレインをn−チャネルMOSトランジスタ
に接続し、そのゲートを外部供給電圧源に接続し、ソー
スを接地する。正の温度係数を有する基準電圧VRを比
較回路5に供給し、この比較回路5は接続点Dへのフィ
ードバックにより同様に正の温度係数を有する電圧を誘
起し、従って、接続点Bの内部供給電圧VIは前述した
全ての利点を有する例えば3.2 mV/Kの正の温度係数
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の集積回路の構成を示す接続配置図であ
る。
【図2】本発明集積回路の構成を示す接続配置図であ
る。
【符号の説明】
1 PMOS電力スイッチングトランジスタ 2 検出増幅器 3 サブミクロン構成素子 4 寄生コンデンサ 5 比較回路 6 基準電圧源 7 抵抗 8 ヒステリシストランジスタ 9 電圧低減器 10 反転素子 11 反転素子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部給電接続点および内部給電接続点並
    びにこれら接続点間に接続された電圧変換器を有し、内
    部給電接続点に前記外部接続点の供給電圧よりも低い内
    部供給電圧を供給する回路において、正の温度係数を有
    し、内部供給電圧を発生する電圧変換器を配置するよう
    にしたことを特徴とする集積回路。
  2. 【請求項2】 前記電圧変換器は前記接続点間に接続さ
    れ、前記内部供給接続点に接続された回路コンデンサを
    周期的に充電する電子スイッチと、正の温度係数を有す
    る基準電圧を発生する手段と、前記内部供給電圧および
    基準電圧に依存しスイッチングオンおよびオフをスイッ
    チングする検出回路とを具えることを特徴とする請求項
    1に記載の集積回路。
  3. 【請求項3】 前記基準電圧発生手段はPTAT電圧源
    を用いる基準電流源を具えることを特徴とする請求項2
    に記載の集積回路。
  4. 【請求項4】 前記内部供給電圧の温度係数の値を+1.
    5 mV/K〜+6mV/Kに位置させるようにしたこと
    を特徴とする請求項1〜3の何れかの項に記載の集積回
    路。
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NL8701472A (nl) * 1987-06-24 1989-01-16 Philips Nv Geintegreerde schakeling met meegeintegreerde, voedingsspanningsverlagende spanningsregelaar.

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DE69116451D1 (de) 1996-02-29
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