JPH0778472A - 半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、基板電位発生回路と内部電源電圧
発生回路を備えた半導体集積回路において、チップサイ
ズを増大させることなく、電源投入時に貫通電流が流れ
ることを防止することを目的とする。 【構成】基板電位発生回路11と、外部印加電源電圧とは
異なる内部電源電圧Ｖint を発生する内部電源電圧発生
回路14と、外部印加電源電圧の投入後に上記基板電位発
生回路11で発生される基板電位ＶBBが所定電位に達した
ことを検出する基板電位検出回路12と、この基板電位検
出回路12で上記基板電位ＶBBが所定電位に達したことが
検出された際に上記内部電源電圧発生回路を起動するた
めの制御信号を発生する内部電圧起動回路13とを具備し
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は基板電位発生回路及び
内部電源電圧発生回路を備えた半導体集積回路に係り、
特に電源投入時における内部電源電圧発生回路の起動時
期を制御するようにした半導体集積回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在のダイナミック・ランダム・アクセ
ス・メモリ（ＤＲＡＭ）においては、外部電源電圧をそ
のまま用いるよりもむしろ、集積回路自体で電圧を発生
させることが望ましい。これは、集積回路で必要とされ
る電圧レベルが複数であっても、集積回路に接続される
外部印加電源電圧を単一にすることを可能にする。現在
のＤＲＡＭでは外部印加電源電圧を単一として、他に必
要な電圧は集積回路内部で発生させる方法が取られてい
る。

【０００３】また、内部電圧発生回路としては、基板な
いしウエル電位を供給する基板電位発生回路、内部電源
として用いる内部電源電圧発生回路、内部基準電圧とし
て用いる基準電圧発生回路等がある。このうちの基板電
位発生回路は、素子が形成される半導体領域と半導体基
板との間の接合容量を減少させるために、基板もしくは
ウエルにバックバイアス電位を印加するために用いられ
るものである。また、内部電源電圧発生回路は、動作マ
ージンや信頼性の確保を目的として、内部降圧あるいは
内部昇圧を行って外部印加電源電圧とは異なる内部電源
電圧を発生するものである。

【０００４】従来、上記のような基板電位発生回路と内
部電源電圧発生回路とを備え、１チップ化されたＤＲＡ
Ｍでは、外部印加電源電圧の投入時に、基板電位発生回
路と内部電源電圧発生回路とが同時に起動される方式が
取られていた。しかし、このような方式では次のような
問題が生じる。

【０００５】すなわち、電源投入時に基板電位発生回路
と内部電源電圧発生回路とが同時に起動される方式で
は、図１９の特性図に示すように基板電位ＶBBが所定の
電位に達するよりも早く内部電源電圧Ｖint が内部回路
群に供給されることになる。従って、内部電源電圧Ｖin
t が供給される内部回路群内のＭＯＳトランジスタは、
所望する基板バイアス効果を受けて所定の閾値に設定さ
れる前にオン状態になり得る。このため、これらのＭＯ
Ｓトランジスタではソース・ドレイン間に貫通電流が流
れてしまう。

【０００６】基板電位発生回路と内部電源電圧発生回路
が電源投入時に同時に起動される場合であっても、内部
電源電圧が供給されるＮチャネルＭＯＳトランジスタの
バックバイアスを接地電位に設定する場合には、電源投
入時に上記のような貫通電流が生じる問題は起こらな
い。この方式は、図２０の断面図に示すように、Ｎ型基
板 120を用いた場合に適しており、メモリセル部を構成
するＭＯＳトランジスタが形成されるＰ型のウエル 121
には基板電位発生回路で発生される基板電位ＶBBを供給
し、周辺回路部を構成するＭＯＳトランジスタが形成さ
れるＰ型のウエル122には接地電位ＶSSを供給すること
で電源投入時の貫通電流の発生を防止することができ
る。

【０００７】しかしながら、図２１の断面図に示すよう
に、Ｐ型の基板 123を用いた場合に、周辺回路部のウエ
ル 122の電位を接地電位ＶSSに設定するためには、この
Ｐ型のウエル 122の周囲を深いＮ型のウエル 124で囲ん
で電気的に分離しなくてはならない。このことは製造工
程を複雑化させると共に、チップサイズを増大させてし
まう。上記の例は特にＤＲＡＭに関する場合であるが、
ＤＲＡＭ以外の他の半導体集積回路にも多くの場合に当
てはまる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、基板電位
発生回路と内部電源電圧発生回路を備えた従来の半導体
集積回路では、電源投入時に貫通電流が発生したり、ま
たこの貫通電流の発生を防止する手段を講じるとチップ
サイズが増大するという欠点がある。

【０００９】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、基板電位発生回路と内
部電源電圧発生回路を備えた半導体集積回路において、
チップサイズを増大させることなく、電源投入時に貫通
電流が流れることが防止できる半導体集積回路を提供す
ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の半導体集積回
路は、半導体基板もしくはこの基板に形成されたウエル
領域に印加するための基板電位を発生する基板電位発生
手段と、上記基板に形成された回路部に対して外部印加
電源電圧とは異なる内部電源電圧を供給する内部電源電
圧発生手段と、外部印加電源電圧の投入後に上記基板電
位発生手段で発生される基板電位が所定電位に達したこ
とを検出する基板電位検出手段と、上記基板電位検出手
段で上記基板電位が所定電位に達したことが検出された
際に上記内部電源電圧発生手段を起動する制御手段とを
具備したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】電源投入後に、基板電位発生手段で発生される
基板電位が所定の値に達した後に内部電源電圧発生手段
が起動されて内部電源電圧が発生され、基板に形成され
た回路部に対し内部電源電圧として供給される。つま
り、基板電位が所定値に達しなければ内部電源電圧が発
生されないので、電源投入後に貫通電流が流れることが
防止できる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。図１はこの発明を１チップ化された半導体
集積回路に実施した場合の要部の構成を示すブロック図
である。

【００１３】図において、基板電位発生回路11は、外部
印加電源電圧の投入後に起動され、基板もしくはウエル
に印加するための例えば負極性の基板電位ＶBBを発生す
る。基板電位検出回路12は、上記基板電位発生回路11で
発生される基板電位ＶBBが所定値に達したことを検出す
るものであり、その検出信号φ１は内部電圧起動回路13
に供給される。内部電圧起動回路13はこの信号φ１に基
づいて内部電源電圧発生回路14を起動するための信号φ
２を発生する。内部電源電圧発生回路14は内部昇圧回
路、内部降圧回路等からなり、上記信号φ２によって起
動され、起動後は外部印加電源電圧とは異なる内部電源
電圧Ｖint を発生する。

【００１４】図２は上記図１の回路を含むＤＲＡＭの周
辺回路部とメモリセル部とが形成される基板の断面図で
ある。この場合、基板21としてＰ型のものが使用されて
おり、このＰ基板21にはＰ型のウエル22、23が形成され
ている。上記一方のウエル22には、上記図１に示した回
路を含む周辺回路部を構成するＮチャネルのＭＯＳトラ
ンジスタが形成されている。また、他方のウエル23には
メモリセル部を構成するＮチャネルのＭＯＳトランジス
タが形成されている。そして、上記図１中の基板電位発
生回路11で発生された基板電位ＶBBは上記Ｐ型の基板21
に供給される。

【００１５】なお、上記説明では、周辺回路部内及びメ
モリセル部内のＮチャネルのＭＯＳトランジスタがそれ
ぞれ独立したウエル22、23に形成される場合を説明した
が、これはウエルを形成せずにＰ型の基板21上にこれら
のＭＯＳトランジスタを形成するようにしてもよい。

【００１６】上記構成でなる半導体集積回路において、
外部印加電源電圧が投入されると、基板電位発生回路11
が直ちに起動されて基板電位ＶBBが発生される。そし
て、基板電位ＶBBが所定値に達すると、基板電位検出回
路12で信号φ１が発生され、さらに内部電圧起動回路13
でφ２が発生されて内部電源電圧発生回路14が起動され
る。

【００１７】すなわち、図３の特性図に示すように、基
板電位ＶBBが所定値に達した後に内部電源電圧Ｖint の
発生が開始され、周辺回路部内のＭＯＳトランジスタの
閾値が所定値に設定された後に内部電源電圧Ｖint が供
給されるので、従来のように電源投入後に周辺回路部内
のＭＯＳトランジスタに貫通電流が流れることが防止で
きる。

【００１８】しかも、従来のように、周辺回路部が形成
されるウエル22をこのウエルとは導電型が異なる他のウ
エルで囲んで電気的に分離する必要がないので、チップ
サイズの増大化を防止することができる。

【００１９】次に上記図１の実施例回路中の各回路部の
詳細な構成について説明する。図４は負極性の基板電位
ＶBBを発生する基板電位発生回路11の詳細な構成を示し
ている。この基板電位発生回路には種々の形式のものが
あるが、ここでは一例としてチャージポンプ型回路を示
している。このチャージポンプ型回路は、クロック発振
器31と、バッファ回路32及びチャージポンプ回路33とか
ら構成されている。

【００２０】この例はクロック発振器31として最も簡単
な場合であり、５段リング発振器が用いられている。す
なわち、それぞれＰチャネルのＭＯＳトランジスタとＮ
チャネルのＭＯＳトランジスタからなる５個のＣＭＯＳ
インバータ34、35、36、37、38が多段接続されており、
終段のインバータ38の出力が初段のインバータ34に帰還
されている。そして、初段のインバータ34のＮチャネル
側のＭＯＳトランジスタのソースと接地電圧との間に
は、外部印加電源電圧ＶCCの投入後に“Ｈ”レベルにさ
れる信号φSTが供給される発振動作制御用のＮチャネル
のＭＯＳトランジスタ39のソース・ドレイン間が挿入さ
れている。また、２段目のインバータ35のＰチャネル及
びＮチャネルのＭＯＳトランジスタのゲート共通接続点
と外部印加電源電圧ＶCCとの間には、ゲートに上記信号
φSTが供給される初期値設定用のＰチャネルのＭＯＳト
ランジスタ40のソース・ドレイン間が挿入されている。

【００２１】そして、３段目のインバータ36の出力がバ
ッファ回路32に供給される。このバッファ回路32は直列
接続された２個のインバータ41、42によって構成され、
その出力はチャージポンプ回路33に供給される。

【００２２】チャージポンプ回路33はキャパシタ43と２
個のダイオード44、45を用いた周知の構成のものであ
る。このような構成でなる基板電位発生回路において、
電源が投入されて信号φSTが“Ｈ”レベルになると、ク
ロック発振器61の動作が開始される。すなわち、信号φ
STが“Ｈ”レベルになり、初段のインバータ34に接続さ
れたＮチャネルのＭＯＳトランジスタ39がオン状態にな
ると、このインバータ34が動作する。

【００２３】一方、電源投入後に信号φSTが“Ｈ”レベ
ルになる前に信号φSTは“Ｌ”レベルになっており、予
め２段目のインバータ35の入力信号の初期値はＶCCの
“Ｈ”レベルに設定されており、終段のインバータ38の
出力信号は“Ｈ”レベルに設定されているため、初段の
インバータ34が動作することによって、この“Ｈ”レベ
ルの信号が反転されて２段目のインバータ35に供給され
る。この時、上記初期値設定用のＰチャネルのＭＯＳト
ランジスタ40は既にオフ状態になっているため、２段目
のインバータ35に対する入力信号が順次反転され、発振
動作が起こる。

【００２４】従って、上記ＭＯＳトランジスタ39は発振
動作を制御するスイッチとして働き、またＭＯＳトラン
ジスタ40は発振の開始前に各インバータに初期値を与え
るためのスイッチとして働く。なお、上記ＭＯＳトラン
ジスタ40は必ずしも必要なものではなく、従ってこのＭ
ＯＳトランジスタ40は省略することもできる。

【００２５】バッファ回路32は、クロック発振器31で得
られた発振信号によりチャージポンプ回路33内のキャパ
シタ43を駆動するに十分な電流を供給するために設けら
れている。

【００２６】また、チャージポンプ回路33において、ダ
イオード44はバッファ回路32からの出力信号が“Ｌ”
（接地）レベルから“Ｈ”（ＶCC）レベルに上昇する際
に、キャパシタ43からの正の電荷を接地電圧ＶSSのノー
ドに流し、逆にバッファ回路32からの出力信号が“Ｈ”
レベルから“Ｌ”レベルに低下する際には電荷の流れを
阻止するように働く。同様に、ダイオード45はバッファ
回路32からの出力信号が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベル
に上昇する際にはＶBBからの電荷の流れを阻止し、逆に
バッファ回路32からの出力信号が“Ｈ”レベルから
“Ｌ”レベルに低下する際には負の電荷をＶBBのノード
に流すように働く。従って、負の電荷はＶSSからＶBBへ
と流れ、ＶBBはＶSSよりも低い負の値となる。

【００２７】図４に示したチャージポンプ回路は最も単
純な例であり、この他の構成のチャージポンプ回路を用
いて負の基板電位を発生させるようにようにしてもよ
い。例えば２相のクロック信号で制御されるようなもの
等も使用できる。

【００２８】図５は基板電位ＶBBの値を検出する基板電
位検出回路12の詳細な構成を示している。この回路は基
板電位発生回路の制御回路として知られたものであり、
基板電位ＶBBが予め定められた電位に達した時に出力信
号φ１が反転するような機能を持つ。この回路では基本
的には外部印加電源電圧ＶCCと基板電位ＶBBとの間に２
個のインピーダンス手段が挿入され、基板電位ＶBBに応
じて変化するインバータ51の入力電位がこのインバータ
51の回路閾値を基準として検出され、さらにこのインバ
ータ51の出力がインバータ52で反転されることによって
前記信号φ１が形成される。

【００２９】上記２個のインピーダンス手段のうちの一
方は例えばゲートが接地されたＰチャネルのＭＯＳトラ
ンジスタ53で構成されている。また、他方のインピーダ
ンス手段は、例えば第１の回路と第２の回路とが並列接
続された構成になっている。第１の回路は、直列接続さ
れた複数個のダイオード54と、これら複数個のダイオー
ド54に対してソース・ドレイン間の電流通路が直列接続
されたＮチャネルのＭＯＳトランジスタ55とで構成され
ている。第２の回路は、ゲートに外部印加電源電圧ＶCC
が供給されるＮチャネルのＭＯＳトランジスタ56と、こ
のＭＯＳトランジスタ56のソース・ドレイン間の電流通
路に対してソース・ドレイン間の電流通路が直列に接続
されたＰチャネルのＭＯＳトランジスタ57とで構成され
ている。

【００３０】このような構成の回路において、前記基板
電位検出回路12が起動され、基板電位ＶBBの値が低下し
ていき、これに伴ってインバータ51の入力電位がＶCCか
ら順次低下する。そして、この値がインバータ51の回路
閾値にまで達するとこのインバータ51の出力信号は
“Ｈ”レベルに反転し、続いてインバータ52の出力信号
が“Ｌ”レベルに反転する。すなわち、この基板電位検
出回路における検出値は、上記２個のインピーダンス手
段のインピーダンス比とインバータ51の回路閾値に応じ
て決定される。

【００３１】図６は、基板電位検出回路12の出力信号φ
１を受けて前記信号φ２を発生する内部電圧起動回路13
の詳細な構成を示している。この回路は、２個の２入力
ＮＡＮＤゲート59、60からなり前記信号φ１とパワーオ
ン・リセット信号φRSが供給されるラッチ回路61と、こ
のラッチ回路61内のＮＡＮＤゲート60の出力信号を反転
するインバータ62とから構成されている。

【００３２】この回路では、図７のタイミングチャート
に示すように、電源投入後に一方のＮＡＮＤゲート60に
“Ｈ”レベルのパワーオン・リセット信号φRSが供給さ
れると、ラッチ回路61が初期化される。その後、基板電
位検出回路12において基板電位ＶBBの値が所定値に達し
たことが検出され、その出力信号φ１が“Ｌ”レベルに
反転すると、ラッチ回路60がラッチ状態にされる。すな
わち、ＮＡＮＤゲート60の出力信号が“Ｌ”レベルに反
転し、信号φ２は“Ｈ”レベルに反転する。

【００３３】なお、この場合、基板電位検出回路12の出
力信号φ１と内部電圧起動回路13の出力信号φ２との間
にはそれ程、時間差が存在しないので、基板電位検出回
路１２の出力信号φ１の反転信号を信号φ２として使用
するようにしてもよい。

【００３４】図８は、外部印加電源電圧Ｖｃｃを降圧し
て内部電源電圧Ｖint を発生する場合の前記内部電源電
圧発生回路14の詳細な構成を示している。この回路は電
圧比較器を用いたフィードバック型降圧回路であり、降
圧用のＰチャネルのＭＯＳトランジスタ71によって外部
印加電源電圧ＶCCを降圧して内部電源電圧Ｖint を形成
し、この内部電源電圧Ｖint を２個の抵抗72、73を用い
て抵抗分圧することによって電圧Ｖdiv が形成される。
一方、基準電圧発生回路74によって基準電圧Ｖref が形
成され、この基準電圧Ｖref と上記電圧Ｖdiv とが電圧
比較器75によって比較され、この比較結果に応じて上記
降圧用のＭＯＳトランジスタ71がゲート制御されること
により、内部電源電圧Ｖint の値が基準電圧Ｖref に対
応した一定値となるように制御されるものである。

【００３５】そして、電源投入直後では、前記内部電圧
起動回路13の出力信号φ２は“Ｌ”レベルになっている
ために、上記降圧用のＭＯＳトランジスタ71のゲートと
外部印加電源電圧ＶCCとの間に挿入されているＰチャネ
ルのＭＯＳトランジスタ76はオン状態になっており、降
圧用のＭＯＳトランジスタ71のゲートはこのＭＯＳトラ
ンジスタ76を介してＶCCに設定される。このため、この
降圧用のＭＯＳトランジスタ71はオフ状態である。ま
た、このとき、内部電源電圧Ｖint と接地電圧との間に
挿入されているＮチャネルのＭＯＳトランジスタ77もオ
ン状態になっているため、内部電源電圧Ｖint のノード
はこのＭＯＳトランジスタ77により強制的に接地電圧に
設定される。すなわち、電源投入直後では、この内部電
源電圧発生回路14は起動されず、内部電源電圧Ｖint の
値は接地電圧の０Ｖに設定されている。

【００３６】次に、電源が投入され、基板電位発生回路
11が動作して基板電位ＶBBの値が所定値に達し、前記内
部電圧起動回路13の出力信号φ２が“Ｈ”レベルになる
と、上記ＭＯＳトランジスタ76、77が共にオフ状態にな
り、内部電源電圧Ｖint のノードが接地電圧から切り離
される共に降圧用のＭＯＳトランジスタ71のゲート電位
が電圧比較器75の出力信号に応じて変化するようにな
る。すなわち、信号φ２が“Ｈ”レベルになると、外部
印加電源電圧ＶCCの降圧動作が開始される。

【００３７】図９は上記図８の内部電源電圧発生回路14
で使用される基準電圧発生回路74の種々の具体的回路構
成例を示している。この基準電圧発生回路74は、バイポ
ーラトランジスタを用いたバンドギャップレファレンス
回路や、チャネルイオン注入を行っていないＭＯＳトラ
ンジスタを用いてほぼ一定の電圧を発生する回路等、種
々の形式のものが考えられる。

【００３８】例えば、図９（ａ）に示すものではバンド
ギャップレファレンス回路を用いている。この図９
（ａ）のものは、定電流源81、３個のｎｐｎ型のバイポ
ーラトランジスタ82、83、84及び３個の抵抗85、86、87
を用いて構成されており、負の温度係数を持つバイポー
ラトランジスタのエミッタ・ベース間電圧Ｖ１と、バイ
ポーラトランジスタに流れるエミッタ電流密度に応じて
Ｖ１の温度係数が変化することを利用して形成された正
の温度係数を持つ抵抗85における降下電圧Ｖ２とを加算
することによって温度依存性のない安定した基準電圧Ｖ
ref を得ることができる。

【００３９】図９（ｂ）のものは、抵抗91と直列接続さ
れたｎ個のダイオード92，92，…とから構成されてい
る。この回路において、基準電圧Ｖref の値は各ダイオ
ードの順方向電圧ＶF のｎ倍の電圧と各ダイオードの等
価オン抵抗の値で規定することができる。図９（ｃ）の
ものは、図９（ｂ）のダイオード92をＰチャネルのＭＯ
Ｓトランジスタ93に置き換えたものであり、この場合に
はＭＯＳトランジスタ93の閾値Ｖthのｎ倍の電圧とＭＯ
Ｓトランジスタ93の等価オン抵抗の値で規定することが
できる。図９（ｄ）のものは、図９（ｃ）の抵抗91をＰ
チャネルのＭＯＳトランジスタ94に置き換えたものであ
る。図９（ｅ）のものは、図９（ｄ）のＰチャネルのＭ
ＯＳトランジスタ94、93をそれぞれＮチャネルのＭＯＳ
トランジスタ95、96に置き換えたものである。

【００４０】このように基準電圧発生回路74として種々
の構成のものを使用することができる。また、基準電圧
発生回路74で発生される基準電圧Ｖref を、抵抗分圧等
の電圧変換手段によって電圧変換しても本質的には同じ
であることは明らかである。

【００４１】図１０は、外部印加電源電圧Ｖccを昇圧し
て内部電源電圧Ｖint を発生する場合の前記内部電源電
圧発生回路14の詳細な構成を示している。この回路は、
前記図８中の降圧用のＭＯＳトランジスタ71に替えて内
部昇圧回路78が設けられ、前記電圧比較器75からの出力
信号φ３が内部昇圧回路78の動作を制御する信号として
用いられ、ゲートに前記信号φ２が供給されるＰチャネ
ルのＭＯＳトランジスタ76に替えてゲートにこの信号φ
２の反転信号／φ２が供給されるＮチャネルのＭＯＳト
ランジスタ79が上記信号φ３のノードと接地電圧との間
に挿入されているところが図８の場合と異なる点であ
る。なお、図１０において、前記図８と対応する箇所に
は同じ符号を付して説明を行う。

【００４２】内部昇圧回路78によって得られる内部電源
電圧Ｖint は前記と同様に２個の抵抗72、73を用いて抵
抗分圧され、電圧Ｖdiv が形成される。一方、前記基準
電圧発生回路74によって基準電圧Ｖref が形成され、こ
の基準電圧Ｖref と上記電圧Ｖdiv とが前記電圧比較器
75によって比較され、この比較結果が制御信号φ３とし
て上記内部昇圧回路78に供給されることにより、内部電
源電圧Ｖint の値が基準電圧Ｖref に対応した一定値と
なるように制御されるものである。

【００４３】電源投入直後では、前記内部電圧起動回路
13の出力信号φ２は“Ｌ”レベルになっているために、
信号φ３のノードと接地電圧との間に挿入されているＭ
ＯＳトランジスタ79はオン状態になり、信号φ３のレベ
ルは電圧比較器76の動作とは無関係に“Ｌ”レベルに設
定される。このとき、内部昇圧回路78では昇圧動作は行
われない。また、このとき、内部電源電圧Ｖint と接地
電圧との間に挿入されているＮチャネルのＭＯＳトラン
ジスタ77もオン状態になっており、内部電源電圧Ｖint
のノードはこのＭＯＳトランジスタ77により強制的に接
地電圧に設定される。すなわち、信号φ２が“Ｌ”レベ
ルのときは昇圧動作は行われず、内部電源電圧Ｖint の
値は０Ｖに設定される。

【００４４】次に、電源が投入され、前記基板電位発生
回路11が動作して基板電位ＶBBの値が所定値に達し、前
記内部電圧起動回路13の出力信号φ２が“Ｈ”レベルに
なると、上記ＭＯＳトランジスタ77、79が共にオフ状態
になり、内部電源電圧Ｖintのノードが接地電圧から切
り離される共に電圧比較器75で発生する信号φ３が内部
昇圧回路78に供給され、この信号φ３に基づいて内部昇
圧回路78の昇圧動作が開始される。

【００４５】図１１は上記図１０の内部電源電圧発生回
路14で使用される内部昇圧回路78の具体的回路構成例を
示している。この内部昇圧回路78は、前記図４に示した
負極性の基板電位ＶBBを発生する基板電位発生回路11と
同様のチャージポンプ型昇圧回路であり、図４の場合と
同様に、クロック発振器31と、バッファ回路32及びチャ
ージポンプ回路33′とから構成されている。ただし、チ
ャージポンプ回路33′は正の電荷を電圧Ｖint のノード
に集める形式のものであるため、前記図４のチャージポ
ンプ回路33とはダイオード44、45の極性が逆になってい
る。また、クロック発振器31の制御信号として前記信号
φSTの代わりに信号φ３が前記ＭＯＳトランジスタ39、
40のゲートに供給される。

【００４６】このような構成でなる内部昇圧回路におい
て、信号φ３が“Ｈ”レベルになると、クロック発振器
61の動作が開始され、その発振信号がバッファ回路32に
供給される。チャージポンプ回路33′において、ダイオ
ード44はバッファ回路32からの出力信号が“Ｈ”レベル
から“Ｌ”レベルに低下する際に、外部印加電源電圧Ｖ
CCのノードからキャパシタ43へ正の電荷を流し、逆にバ
ッファ回路32からの出力信号が“Ｌ”レベルから“Ｈ”
レベルに上昇する際には電荷の流れを阻止するように働
く。同様に、ダイオード45はバッファ回路32からの出力
信号が“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに低下する際に、
Ｖint からの電荷の流れを阻止し、逆にバッファ回路32
からの出力信号が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに上昇
する際には正の電荷をＶint 側に流すように働く。従っ
て、正の電荷はＶCCからＶint へと流れ、Ｖint はＶCC
よりも高くなる。

【００４７】なお、図１１に示した内部昇圧回路は最も
単純な例であり、この他の構成のチャージポンプ回路を
用いて正の昇圧された電圧を発生させるようにようにし
てもよい。例えば２相のクロック信号で制御されるよう
なもの等も使用できる。

【００４８】次にこの発明の他の実施例について説明す
る。上記実施例では、図３の特性図に示すように、外部
印加電源電圧ＶCCが投入された後に基板電位発生回路11
が直ちに起動され、基板電位ＶBBが所定値に達した後に
内部電源電圧発生回路14が起動されて内部電源電圧Ｖin
t の発生が開始される場合を説明したが、これは基板電
位ＶBBが所定値に達した後であれば何時でも内部電源電
圧発生回路14を起動させることができる。

【００４９】図１２及び図１３はこの発明の第２の実施
例に係るものであり、図１２は特性図を、図１３は回路
図をそれぞれ示している。この第２の実施例では、図１
２の特性図に示すように、前記基板電位発生回路11が起
動されて基板電位ＶBBが所定値に達してから所定時間Ｔ
１が経過した後に内部電源電圧発生回路14を起動させる
ようにしたものである。この図１２の特性図に示すよう
なタイミングで内部電源電圧発生回路14を起動するため
には、前記内部電圧起動回路13として図１３に示すよう
な回路を用いればよい。

【００５０】この場合の内部電圧起動回路13は、前記図
６の回路中のインバータ62の出力端子に、上記時間Ｔ１
に相当する遅延時間が設定された偶数個の直列接続され
たインバータ 101からなる遅延回路 102を設け、この遅
延回路 102の出力信号を前記信号φ２として発生するよ
うにしたものである。

【００５１】図１４、図１５及び図１６はこの発明の第
３の実施例に係るものであり、図１４は特性図を、図１
５は回路図を、図１６は図１５の回路のタイミングチャ
ートをそれぞれ示している。この第３の実施例では、図
１４の特性図に示すように、前記基板電位発生回路11が
起動され、基板電位ＶBBが２回目に所定値に達した後に
内部電源電圧発生回路14を起動させるようにしたもので
ある。この図１４の特性図に示すようなタイミングで内
部電源電圧発生回路14を起動するためには、前記内部電
圧起動回路13として図１５に示すような回路を用いれば
よい。

【００５２】この場合の内部電圧起動回路13は、前記図
６の回路中のインバータ62の出力信号と前記信号φ１が
入力されるＮＡＮＤゲート 103を設け、かつこのＮＡＮ
Ｄゲート 103の出力端子にＮＡＮＤゲート 104と直列接
続された３個インバータ 105、 106、 107からなるパル
ス発生回路 108を設け、このパルス発生回路 108の出力
信号を前記ラッチ回路61と同様に２個のＮＡＮＤゲート
109、 110で構成されたラッチ回路 111に供給すること
によって信号φ２を形成するようにしたものである。

【００５３】図１５の回路では図１６のタイミングチャ
ートに示すように、信号φ１が１回目に“Ｌ”レベルに
立ち下がるタイミングでＮＡＮＤゲート 103の出力信号
φ４が“Ｈ”レベルに立ち上がり、その後、信号φ１が
２回目に“Ｌ”レベルに立ち下がるタイミングでパルス
発生回路 108においてパルス信号φ５が形成され、この
パルス信号φ５がラッチ回路 110に入力されることによ
って所定の信号φ２が形成される。

【００５４】図１７及び図１８はこの発明の第４の実施
例に係るものであり、図１７は特性図を、図１８は回路
図をそれぞれ示している。この第４の実施例では、図１
７の特性図に示すように、前記基板電位発生回路11が起
動され、基板電位ＶBBが２回目に所定値に達してから所
定時間Ｔ２が経過した後に内部電源電圧発生回路14を起
動させるようにしたものである。

【００５５】このようなタイミングで内部電源電圧発生
回路14を起動するためには、前記内部電圧起動回路13と
して図１８に示すような回路を用いればよい。図１８の
内部電圧起動回路13は、前記図１５の回路と同様の構成
でなる論理回路 115の出力端子に、上記時間Ｔ２に相当
する遅延時間に設定された遅延回路 116を設け、この遅
延回路 116の出力信号を前記信号φ２として前記内部電
源電圧発生回路14に供給するようにしたものである。

【００５６】なお、この発明は上記各実施例に限定され
るものではなく種々の変形が可能であることはいうまで
もない。例えば上記各実施例では基板電位発生回路11で
発生された基板電位ＶBBをＰ型の基板に供給する場合に
ついて説明したが、これは所定の導電型の基板に形成さ
れたＰ型のウエルに基板電位ＶBBを供給する場合にも実
施が可能であることはいうまでもない。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
基板電位発生回路と内部電源電圧発生回路を備えた半導
体集積回路において、チップサイズを増大させることな
く、電源投入時に貫通電流が流れることが防止できる半
導体集積回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の半導体集積回路の要部の構成を示す
ブロック図。

【図２】図１の回路を含むＤＲＡＭの周辺回路部とメモ
リセル部とが形成される基板の断面図。

【図３】この発明の第１の実施例の特性図。

【図４】図１の回路中の基板電位発生回路の詳細な構成
を示す回路図。

【図５】図１の回路中の基板電位検出回路の詳細な構成
を示す回路図。

【図６】図１の回路中の内部電圧起動回路の詳細な構成
を示す回路図。

【図７】図６の回路のタイミングチャート。

【図８】図１の回路中の内部電源電圧発生回路の詳細な
構成を示す回路図。

【図９】図８の内部電源電圧発生回路で使用される基準
電圧発生回路の具体的構成を示す回路図。

【図１０】図１の回路中の内部電源電圧発生回路の他の
詳細な構成を示す回路図。

【図１１】図１０の内部電源電圧発生回路で使用される
内部昇圧回路の具体的構成を示す回路図。

【図１２】この発明の第２の実施例の特性図。

【図１３】第２の実施例による内部電圧起動回路の詳細
な構成を示す回路図。

【図１４】この発明の第３の実施例の特性図。

【図１５】第３の実施例による内部電圧起動回路の詳細
な構成を示す回路図。

【図１６】図１５の内部電圧起動回路のタイミングチャ
ート。

【図１７】この発明の第４の実施例の特性図。

【図１８】第４の実施例による内部電圧起動回路の構成
を示す回路図。

【図１９】従来方式の特性図。

【図２０】従来の半導体集積回路の断面図。

【図２１】従来の半導体集積回路の断面図。

【符号の説明】

11…基板電位発生回路、12…基板電位検出回路、13…内
部電圧起動回路、14…内部電源電圧発生回路、21…Ｐ基
板、22，23…Ｐ型のウエル、31…クロック発振器、32…
バッファ回路、33，33′…チャージポンプ回路、71…降
圧用のＰチャネルのＭＯＳトランジスタ、72，73…抵
抗、74…基準電圧発生回路、75…電圧比較器、78…内部
昇圧回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に形成された半導体集積回
   路であって、 上記半導体基板もしくはこの基板に形成されたウエル領
   域に印加するための基板電位を発生する基板電位発生手
   段と、 上記基板に形成された回路部に対して外部印加電源電圧
   とは異なる内部電源電圧を供給する内部電源電圧発生手
   段と、 外部印加電源電圧の投入後に上記基板電位発生手段で発
   生される基板電位が所定電位に達したことを検出する基
   板電位検出手段と、 上記基板電位検出手段で上記基板電位が所定電位に達し
   たことが検出された際に上記内部電源電圧発生手段を起
   動する制御手段とを具備したことを特徴とする半導体集
   積回路。
2. 【請求項２】 前記半導体基板の導電型がＰ型であり、
   前記基板電位発生手段で発生される基板電位がこのＰ型
   の半導体基板に供給されることを特徴とする請求項１に
   記載の半導体集積回路。
3. 【請求項３】 前記内部電源電圧発生手段が、外部印加
   電源電圧よりも低い値の内部電源電圧を発生する降圧回
   路であることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積
   回路。
4. 【請求項４】 前記内部電源電圧発生回路が、外部印加
   電源電圧よりも高い値の内部電源電圧を発生する昇圧回
   路であることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積
   回路。
5. 【請求項５】 Ｐ型半導体基板と、 上記基板に印加するための基板電位を発生する基板電位
   発生手段と、 上記基板に形成された回路に対して外部印加電源電圧と
   は異なる内部電源電圧を供給する内部電源電圧発生手段
   と、 外部印加電源電圧の投入後に上記基板電位発生手段で発
   生される基板電位が所定電位に達したことを検出する基
   板電位検出手段と、 上記基板電位検出手段で上記基板電位が所定電位に達し
   たことが検出された際に上記内部電源電圧発生手段を起
   動する制御手段とを具備したことを特徴とする半導体集
   積回路。