JPH09223392A - 内部電源電圧発生回路 - Google Patents

内部電源電圧発生回路

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JPH09223392A
JPH09223392A JP8029424A JP2942496A JPH09223392A JP H09223392 A JPH09223392 A JP H09223392A JP 8029424 A JP8029424 A JP 8029424A JP 2942496 A JP2942496 A JP 2942496A JP H09223392 A JPH09223392 A JP H09223392A
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JP
Japan
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node
power supply
potential
channel mos
mos transistor
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JP8029424A
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Inventor
Takeshi Hamamoto
武史 濱本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体記憶装置において、電源電圧の2倍以
上の昇圧電圧、または、絶対値が電源電圧以上の降圧電
圧を効率的に発生させることのできる内部電源電圧発生
回路を提供することである。 【解決手段】 ノードN2aとノードN2bの間に接続
されるNチャネルMOSトランジスタM2のゲートには
活性化された信号φ2cが入力され、両ノードの電位が
等電位化される。その後、容量C1aまたは容量C1b
へ電源電位Vccレベルの信号を入力してノードN2a
またはノードN2bの電位を2Vcc以上とし、昇圧ノ
ードN7aまたは昇圧ノードN7bから昇圧電圧を出力
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体記憶装置
に関し、さらに詳しくは、半導体記憶装置に内蔵され、
内部電源電圧を発生する内部電源電圧発生回路に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、DRAM(Dynamic Random Acc
ess Memory)を有する半導体記憶装置においては、通
常、メモリアレイに供給される電源電圧より高い昇圧電
圧、あるいは接地電位Gndより低い電位を有する降圧
電圧を半導体記憶装置の内部で発生して使用する。
【0003】図24は、従来からあるDRAMの一部を
示す回路図である。図24において、ワード線WLおよ
びビット線BL1,BL2は、その電位を昇降させるこ
とにより、メモリセル1にデータを書込み、またはメモ
リセル1からデータを読出すものであり、ビット線/B
L1およびビット線/BL2は、それぞれビット線BL
1、ビット線BL2と相補なビット線をなすものであ
る。また、ビット線アイソレーション信号線BLI1
は、ローレベルの電位を有することによってNチャネル
MOSトランジスタ2をオフし、センスアンプ3とビッ
ト線BL1,/BL1を切り離すものである。ここで、
ワード線WLあるいはビット線アイソレーション信号線
BLI1,BLI2の昇圧電位Vppは、ビット線BL
1,/BL1,BL2,/BL2がなす電位の上限値よ
りNチャネルMOSトランジスタ2,4のしきい値電圧
Vth以上高い必要がある。したがって、ビット線BL
1,/BL1,BL2,/BL2がなす電位の上限値は
通常、電源電位Vccに等しいので、昇圧電位Vpp
は、Vpp≧Vcc+Vthである必要がある。
【0004】図25は、従来において、一般にDRAM
を有する半導体記憶装置で使用されている昇圧電圧発生
回路の原理を示す図である。初期状態においてノードN
1〜N4の各電位はローレベルであるとして、ノードN
1の電位がハイレベルになるとトランジスタT1がオン
し、ノードN2の電位がVcc−Vth(ただし、電源
電位をVcc、トランジスタのしきい値電圧をVthと
する。)レベルにプリチャージされる。その後、ノード
N4の電位がハイレベルに上がると、容量Cbの容量結
合によりノードN2の電位は2Vcc−Vthレベルま
で上昇する。したがって、トランジスタT2がオンし、
ノードN3の電位は最高で2Vcc−2Vthレベルま
で上昇する。これにより、従来のDRAMを有する半導
体記憶装置における昇圧電位Vppは、Vpp<2Vc
cとされる。なおここで、トランジスタのしきい値電圧
Vthは当然Vcc>Vthという条件を満たしてい
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年においては、DR
AMの大容量化に伴い、トランジスタのゲート酸化膜は
薄膜化する傾向がある。この傾向に対して、酸化膜の信
頼性を向上させるためには、酸化膜にかかる電界を緩和
する必要が生じる。したがって電源電位Vccを低下さ
せることが重要となる。また、DRAMを大容量化する
にあたっては、低消費電力化も重要となる。これらよ
り、今後においては、電源電位Vccを低減していく必
要がある。一方、トランジスタのしきい値電圧Vthは
その製造プロセス上の制約から決定され、その値を小さ
くすることは不可能である。その結果、いずれVcc≦
Vthとなる電源電位Vccが半導体記憶装置に供給さ
れることとなり、Vpp≧2Vccという関係を有する
昇圧電位Vppが必要となる可能性を生じる。
【0006】また、従来の降圧電圧発生回路において
は、|Vbb|<Vccとなる降圧電位を発生すること
としているが、電源電位Vccが今後低下する傾向にあ
るのに対し、降圧電位Vbbはデバイス動作の安定化の
ためにむやみに絶対値を小さくすることは困難であるた
め、今後|Vbb|≧Vccという関係を有する降圧電
位Vbbが必要となる可能性を生じる。
【0007】そこで、本発明は、上記要求を満足すべ
く、Vpp≧2Vccの範囲の昇圧電位、または、|V
bb|≧Vccの範囲の降圧電位を有する内部電源電圧
を発生し得る内部電源電圧発生回路を提供することを目
的とする。また、本発明は、さらに、効率的に昇圧電圧
または降圧電圧を発生し得る内部電源電圧発生回路を提
供することをも目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る内部電源
電圧発生回路は、半導体記憶装置に内蔵された内部電源
電圧発生回路であって、第1のノードと、第1のノード
に接続された第1の容量と、第2のノードと、第2のノ
ードに接続された第2の容量と、等化手段と、第1の充
電手段と、第1の出力手段と、第2の充電手段と、第2
の出力手段とを備える。ここで、等化手段は、第1のノ
ードと第2のノードの間に接続され、入力される信号に
基づいて第1のノードと第2のノードの電位差を小さく
する。また、第1の充電手段は、第1のノードの電位を
電源電位または接地電位とするものである。また、第1
の出力手段は、第1のノードより内部電源電圧を出力す
る。また、第2の充電手段は、第2のノードの電位を電
源電位または接地電位とするものである。そして、第2
の出力手段は、第2のノードより内部電源電圧を出力す
る。
【0009】請求項2に係る内部電源電圧発生回路は、
請求項1に記載の内部電源電圧発生回路であって、その
等化手段は、第1のNチャネルMOSトランジスタから
なる。そして、第1の充電手段は、第1の電源ノード
と、第1のノードと第1の電源ノードとの間に接続され
た第1のダイオードを含む。また、第1の出力手段は、
第1の昇圧ノードと、第1のノードと第1の昇圧ノード
の間に接続された第2のダイオードを含む。また、第2
の充電手段は、第2の電源ノードと、第2のノードと第
2の電源ノードとの間に接続された第3のダイオードを
含む。また、第2の出力手段は、第2の昇圧ノードと、
第2のノードと第2の昇圧ノードの間に接続された第4
のダイオードを含むものである。
【0010】請求項3に係る内部電源電圧発生回路は、
請求項2に記載の内部電源電圧発生回路であって、第1
の外部電源ノードと、第1の外部電源ノードと第1の容
量との間に接続された第1のPチャネルMOSトランジ
スタと、第1の容量と第1の接地ノードとの間に接続さ
れた第2のNチャネルMOSトランジスタと、第2の外
部電源ノードと、第2の外部電源ノードと第2の容量と
の間に接続された第2のPチャネルMOSトランジスタ
と、第2の容量と第2の接地ノードとの間に接続された
第3のNチャネルMOSトランジスタとをさらに備える
ものである。そして、第1の電源ノードおよび第2の電
源ノードには外部電源電圧が供給される。
【0011】請求項4に係る内部電源電圧発生回路は、
請求項1に記載の内部電源電圧発生回路であって、第1
の充電手段は、第1の電源ノードと、第1のノードと第
1の電源ノードの間に接続されたNチャネルMOSトラ
ンジスタを含む。そして第1の出力手段は、第1の昇圧
ノードと、第1のノードと第1の昇圧ノードの間に接続
されたNチャネルMOSトランジスタを含む。また、第
2の充電手段は、第2の電源ノードと、第2のノードと
第2の電源ノードの間に接続されたNチャネルMOSト
ランジスタを含む。そして、第2の出力手段は、第2の
昇圧ノードと、第2のノードと第2の昇圧ノードの間に
接続されたNチャネルMOSトランジスタを含む。
【0012】請求項5に係る内部電源電圧発生回路は、
半導体記憶装置に内蔵された内部電源電圧発生回路であ
って、第1のノードと、第1のノードに接続された第1
の容量と、第2のノードと、第2のノードに接続された
第2の容量と、第1のノードの電位を電源電位に引き上
げる第1の充電手段と、第2のノードの電位を電源電位
に引き上げる第2の充電手段と、第1の昇圧ノードと、
第1のノードと第1の昇圧ノードとの間に接続された第
1のNチャネルMOSトランジスタと、第2の昇圧ノー
ドと、第2のノードと第2の昇圧ノードとの間に接続さ
れた第2のNチャネルMOSトランジスタと、入力され
る信号に基づいて第1のNチャネルMOSトランジスタ
のゲートと第2のNチャネルMOSトランジスタのゲー
トの電位差を小さくする等化手段とを備えるものであ
る。
【0013】請求項6に係る内部電源電圧発生回路は、
半導体記憶装置に内蔵された内部電源電圧発生回路であ
って、第1のノードと、第1のノードに接続された第1
の容量と、第2のノードと、第2のノードに接続された
第2の容量と、第1のノードと第2のノードの間に接続
され、入力される信号に基づいて第1のノードと第2の
ノードの電位差を小さくする第1の等化手段と、第1の
ノードの電位を電源電位に引き上げる第1の充電手段
と、第2のノードの電位を電源電位に引き上げる第2の
充電手段と、昇圧ノードと、第1のノードと昇圧ノード
との間に接続された第1のNチャネルMOSトランジス
タと、第2のノードと昇圧ノードとの間に接続された第
2のNチャネルMOSトランジスタと、入力される信号
に基づいて、第1のNチャネルMOSトランジスタのゲ
ートと第2のNチャネルMOSトランジスタのゲートの
電位差を小さくする第2の等化手段とを備えるものであ
る。
【0014】請求項7に係る内部電源電圧発生回路は、
請求項6に記載の内部電源電圧発生回路であって、第1
のノードと第1のNチャネルMOSトランジスタのゲー
トとの間に接続された第3のNチャネルMOSトランジ
スタと、第2のノードと第2のNチャネルMOSトラン
ジスタのゲートとの間に接続された第4のNチャネルM
OSトランジスタとをさらに備えるものである。
【0015】請求項8に係る内部電源電圧発生回路は、
複数の直列接続された昇圧手段を備え、上記昇圧手段
は、請求項2から4のいずれかに記載の内部電源電圧発
生回路よりなるものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一
または相当部分を示す。
【0017】[実施の形態1]図1は、本発明の実施の
形態1に係る内部電源電圧発生回路を内蔵する半導体記
憶装置の全体構成を示すブロック図である。図1に示さ
れるように、本発明は、チップ内部で使用される電源電
圧あるいは外部電源電圧より高い昇圧電圧を発生するた
めに、Vpp発生回路7という形態で実施され、一方、
接地電位Gndより低い降圧電圧を発生するために、V
bb発生回路11という形態で実施されるものである。
ここで、昇圧電圧は、ロウデコーダ8もしくはBLIド
ライバ9を介して、ワード線WLおよびビット線アイソ
レーション信号線BLIに供給され、降圧電圧はP型半
導体基板5に供給される。なお、降圧電圧を発生させる
場合の実施の形態については、実施の形態8の所で説明
し、以下においては、昇圧電圧を発生させる場合の実施
の形態について説明する。
【0018】図2は、図1におけるVpp発生回路の構
成を示した回路図である。図2に示されるように、本実
施の形態に係るVpp発生回路は、ノードN2aと、ノ
ードN2aに接続された容量C1aと、ノードN2b
と、ノードN2bに接続された容量C1bと、ノードN
2aとノードN2bの間に接続されたNチャネルMOS
トランジスタM2と、ノードN2aの電位を電源電位V
ccに引き上げるための電源ノード12と、アノードが
電源ノード12にカソードがノードN2aに接続された
ダイオードD2aと、昇圧ノードN7aと、アノードが
ノードN2aに接続されカソードが昇圧ノードN7aに
接続されたダイオードD3aと、ノードN2bの電位を
電源電位Vccに引き上げるための電源ノード14と、
アノードが電源ノード14に、カソードがノードN2b
に接続されたダイオードD2bと、昇圧ノードN7b
と、アノードがノードN2bに、カソードが昇圧ノード
N7bに接続されたダイオードD3bとを備える。
【0019】ここで、図3は、上記Vpp発生回路にお
いて使用される容量C1a,C1bの構造の例を示す断
面図である。図3(a)に示される容量C1a,C1b
の構造の一例は、P型半導体基板上にPウェル16と、
そのPウェル16の中に2つのn+ 層15が形成される
とともに、ゲート17にノードN2aが接続され、2つ
のn+ 層15にクロック信号φ1aが入力されるもので
ある。そして、このような構造を有する容量は、通常の
MOSキャパシタとして機能する。また、図3(b)に
示されるもう1つの例は、P型半導体基板上にNウェル
18と、そのNウェル18の中に2つのn+ 層15が形
成されるとともに、ゲート17にクロック信号φ1aが
入力され、2つのn+ 層15にノードN2aが接続され
るものである。その他、本実施の形態に係るVpp発生
回路においては、容量C1a,C1bとして、Poly
−Polyキャパシタなども使用できる。
【0020】次に、上記Vpp発生回路の動作を図4の
タイミング図を参照して詳しく説明する。なお、以下に
おいて、昇圧電位Vppと電源電位Vccとの差をVd
ifと記す。容量C1aにはクロック信号φ1aが、容
量C1bにはクロック信号φ1bが入力されるが、両信
号は、図4(b),(c)に示されるように、常に位相
が逆の相補クロックで、その振幅はVccとされる。ま
た、NチャネルMOSトランジスタM2のゲートに入力
されるクロック信号φ2cは、図4(a)に示されるよ
うに、クロック信号φ1aおよびクロック信号φ1bの
2倍の周波数をもち、その振幅はVcc+αとされる。
ここで、NチャネルMOSトランジスタM2のしきい値
電圧をVthとすると、αは{(1/2)・Vdif+
Vth}より大きい任意の電圧とする。
【0021】ここで、初期状態においてノードN2aの
電位が昇圧電位Vpp、ノードN2bの電位が電源電位
Vccである場合を説明する。時刻taでクロック信号
φ2cが接地電位GndからVcc+αまで上昇すると
NチャネルMOSトランジスタM2がオンする。その結
果、ノードN2aの電位とノードN2bの電位が等電位
化され、両ノードの電位は、Vcc+(1/2)・Vd
ifとなる。以下において、容量C1aおよび容量C1
bの大きさを共にCと記すと、このとき、(1/2)V
dif・Cの電荷が容量C1aからノードN2aおよび
ノードN2bを介して容量C1bへ移動したことにな
る。そして、このことは、(1/2)Vdif・Cの電
荷がクロック信号φ1aの有する電源電位Vccからク
ロック信号φ1bの有する接地電位Gndへ消費された
ものと言える。
【0022】NチャネルMOSトランジスタM2がオフ
した後、時刻tbで、図4(b),(c)に示されるよ
うに、クロック信号φ1aが接地電位Gndまで下降
し、クロック信号φ1bが電源電位Vccまで上昇する
と、容量C1aおよび容量C1bによって、ノードN2
aおよびノードN2bの電位が容量カップリングを受け
て、図4(d),(e)に示されるように、それぞれ、
(1/2)Vdif、2Vcc+(1/2)Vdifと
なる。ただし、ここでは容量の効率を100%と仮定し
ている。そしてその直後から、ノードN2aは、ダイオ
ードD2aを介して電源電位Vccとなるまで充電さ
れ、ノードN2bからはダイオードD3bを介して昇圧
ノードN7bより、その電位が昇圧電位Vppとなるま
で昇圧電圧が出力される。ただし、ここでは、ダイオー
ドD2a,D2b,D3a,D3bは理想的である(す
なわち、その両端の電位差が0Vになるまで導通状態を
保つ)と仮定している。このとき、ダイオードD3bを
介して昇圧ノードN7bには、{Vcc−(1/2)・
Vdif}・Cの電荷が供給される。したがって、昇圧
ノードN7bの対向電極(図示していない。)が、仮に
接地電位Gndである場合は、クロック信号φ1bの有
する電源電位VccからノードN2bおよびダイオード
D3bを介してノードN7bの対向電極へ{Vcc−
(1/2)・Vdif}・Cの電荷が移動する。このと
きまた、電源ノード12からダイオードD2aおよびノ
ードN2aを介してクロック信号φ1aの有する接地電
位Gndへ、{Vcc−(1/2)・Vdif}・Cの
電荷が移動する。よって、この場合は、合計(2Vcc
−Vdif)・Cの電荷が消費されることとなる。
【0023】なお、昇圧ノードN7bの対向電極が電源
電位Vccである場合は、クロック信号φ1bの有する
電源電位Vccからトータルの電荷移動はなく、電源ノ
ード12からダイオードD2aおよびノードN2aを介
してクロック信号φ1aの有する接地電位Gndへの
{Vcc−(1/2)Vdif}・Cの電荷移動のみ起
こる。
【0024】時刻tcでは、クロック信号φ2cが接地
電位Gndから(Vcc+α)レベルまで上昇するた
め、NチャネルMOSトランジスタM2がオンし、再び
ノードN2aとノードN2bの電位が等電位化される。
そして、時刻tdにおいて、図4(b),(c)に示さ
れるようにクロック信号φ1aの電位がVcc上昇し、
クロック信号φ1bの電位がVcc下がるため、容量カ
ップリングにより、図4(d),(e)に示されるよう
にノードN2aの電位はVcc上昇し、ノードN2bの
電位はVcc下降する。
【0025】この結果、時刻tcから時刻tdにかけて
は、図4(d),(e)に示されるように、ノードN2
aでは、ノードN2bの時刻taから時刻tbにかけて
の電位変化と同様な電位変化を生じ、ノードN2bで
は、ノードN2aの時刻taから時刻tbにかけての電
位変化と同様な電位変化を生じる。
【0026】このようにして、時刻taから時刻tdの
動作により初期状態へ戻り、このVpp発生回路の1サ
イクルの動作が終了する。そして、この1サイクルの間
に電源電位Vccから接地電位Gndへ消費された消費
電荷の合計は(4Vcc−Vdif)・Cとなる。一
方、昇圧ノードN7a,N7bに供給される電荷は{2
Vcc−Vdif}・Cである。したがって、Vpp≧
2Vccのとき、すなわちVdif≧Vccのときでも
昇圧ノードN7a,N7bに電荷が供給される。たとえ
ばVdif=Vccのとき、消費電荷は3Vcc・C、
昇圧ノードN7a,N7bへの供給電荷はVcc・Cと
なり、電荷効率は1/3となる。
【0027】なお、昇圧ノードN7a,N7bの対向電
極の電位が電源電位Vccである場合、1サイクルの動
作の間に電源電位Vccから接地電位Gndへ消費され
る消費電荷の合計は2Vcc・Cとなる。一方、昇圧ノ
ードN7a,N7bに供給される電荷は{2Vcc−V
dif}・Cである。たとえばVdif=Vccのと
き、消費電荷は2Vcc・C、昇圧ノードN7a,N7
bへの供給電荷はVcc・Cであり電荷効率は1/2と
なる。
【0028】図5は、上記Vpp発生回路に入力される
クロック信号φ1a,φ1b,φ2cを発生させるクロ
ック発生回路の構成を示した回路図である。図5に示さ
れるように、このクロック発生回路は、リングオシレー
タ19と、遅延回路20と、クロック制御回路21とを
備え、クロック制御回路21は、排他的NOR回路22
と、遅延回路23と、インバータ24とを含む。
【0029】次に、このクロック発生回路の動作を図6
のタイミング図を参照して説明する。リングオシレータ
19によって図6(a)に示されるクロック信号φAが
作成され、その信号が遅延回路20で遅延時間DT1だ
け遅延されて、図6(b)に示されるクロック信号φB
が作成される。ここでまた、クロック信号φAは、遅延
回路23で遅延時間DT2だけ遅延されて、図6(d)
に示されるクロック信号φ1aを発生させる。さらに、
クロック信号φ1aは、インバータ24でその位相が反
転され、図6(e)に示されるクロック信号φ1bが発
生される。一方、クロック信号φAとクロック信号φB
は排他的NOR回路22に入力されるが、排他的NOR
回路22は、両クロック信号φA,φBの位相が揃った
ときのみハイレベルの信号を出力するため、図6(c)
に示されるクロック信号φ2cが発生される。
【0030】以上より、本実施の形態に係る内部電源電
圧発生回路によれば、電源電位の2倍以上の高い電位を
有する昇圧電圧を発生させることができる。
【0031】ここで、上記の内部電源電圧発生回路に入
力するクロック信号φ1a,φ1bの振幅をVcc+α
とする一方、クロック信号φ2cの周波数をクロック信
号φ1a,φ1bと同一とするとともに、その振幅をV
cc+βとした場合について、図7のタイミング図を参
照して以下に説明する。
【0032】初期状態において、ノードN2aの電位が
昇圧電位Vppであり、ノードN2bの電位が電源電位
Vccであるとする。時刻taでクロック信号φ2cが
Vcc+βまで上昇し、NチャネルMOSトランジスタ
M2がオンする。その結果、ノードN2aとノードN2
bが等電位化され、その電位はともにVcc+(1/
2)・Vdifとなる。このとき、クロック信号φ1a
の有するVcc+α電位からクロック信号φ1bの有す
る接地電位Gndへ(1/2)・Vdif・Cの電荷が
移動し、消費される。
【0033】NチャネルMOSトランジスタM2がオフ
した後、時刻tbでクロック信号φ1aの電位が接地電
位Gndまで下降し、クロック信号φ1bの電位がVc
c+αまで上昇することで、ノードN2aおよびノード
Nbがそれぞれ容量カップリングを受け、その電位がそ
れぞれ(1/2)・Vdif−αおよび2Vcc+(1
/2)・Vdif+αとなる。ただしここでは容量の効
率を100%と仮定している。そして、その直後におい
てノードN2aはダイオードD2aによって電源電位V
ccまで充電され、ノードN2bからはダイオードD3
bを介して昇圧ノードN7bよりその電位が昇圧電位V
ppとなるまで昇圧電圧が出力される。このとき、ダイ
オードD3bを介して昇圧ノードN7bに電荷{Vcc
+α−(1/2)・Vdif}・Cが供給されるため、
昇圧ノードN7bの対向電極が接地電位Gndである場
合は、クロック信号φ1bのVcc+α電位からノード
N2bとダイオードD3bを介して昇圧ノードN7bの
対向電極が有する接地電位Gndへ、{Vcc+α−
(1/2)・Vdif}・Cの電荷が移動する。そし
て、同時に電源ノード12からダイオードD2aとノー
ドN2aを介してクロック信号φ1aの有する接地電位
Gndへ{Vcc+α−(1/2)・Vdif}・Cの
電荷が移動する。したがって、このとき合計(2Vcc
+2α−Vdif)・Cの電荷が消費される。
【0034】次に、時刻tdにおいては、図7(b),
(c)に示されるように、クロック信号φ1aがVcc
+αまで上昇し、クロック信号φ1bの電位が接地電位
Gndまで下降する。そして、ノードN2aおよびノー
ドN2bが各々容量カップリングを受け、図7(d),
(e)に示されるように、その電位がそれぞれ2Vcc
+αおよびVdif−αとなる。そして、その直後にお
いて、ノードN2aからはダイオードD3aを介して昇
圧ノードN7aよりその電位が昇圧電位Vppになるま
で昇圧電圧が出力され、ノードN2bはダイオードD2
bを介して電源ノード14から電源電位Vccとなるま
で充電される。このとき、ダイオードD3bを介して昇
圧ノードN7bに電荷{Vcc+α−Vdif}・Cが
供給される。ここで、昇圧ノードN7bの対向電極が接
地電位Gndである場合、クロック信号φ1aの有する
電源電位VccからノードN2aとダイオードD3aを
介して対向電極へ{Vcc+α−Vdif}・Cの電荷
が移動する。そしてこのとき、同時にダイオードD2b
とノードN2bを介して電源ノード14よりクロック信
号φ1bの有する接地電位Gndへ{Vcc+α−Vd
if}・Cの電荷が移動する。したがって、このとき合
計(2Vcc+2α−2Vdif)・Cの電荷が消費さ
れる。
【0035】このような時刻ta〜tdの動作で、1サ
イクルの動作が終了する。そして、この間に電源電位V
ccから接地電位Gndへ消費された消費電荷の合計は
{4Vcc+4α−(5/2)Vdif}・Cとなる。
一方、昇圧ノードN7a,N7bに供給される電荷は
{2Vcc+2α−(3/2)Vdif}・Cである。
したがって、Vpp≧2Vccのとき、すなわちVdi
f≧Vccのときでも電荷は供給される。たとえば、V
dif=Vccであって、α=0のとき、消費電荷は
(3/2)Vcc・C、昇圧ノードN7a,N7bへの
供給電荷は(1/2)Vcc・Cとなり、電荷効率は1
/3になる。
【0036】すなわち、入力するクロック信号φ1aお
よびクロック信号φ1bの振幅をαだけ増加すれば、昇
圧ノードN7a,N7bへの供給電荷を増大することが
できる。さらに、入力するクロック信号φ2cの周波数
を半減すれば、回路動作の簡略化と、消費電力の低減を
図ることができる。
【0037】なお、上記実施の形態に係るVpp発生回
路においては、NチャネルMOSトランジスタM2へ入
力されるクロック信号φ2cを不活性とすることで、従
来からある昇圧電圧発生回路と同様な動作をさせること
もできる。
【0038】また、本実施の形態に係る内部電源発生回
路においては、外部からの信号に基づいてクロック信号
を発生させるクロック発生回路からの信号を入力するも
のも、以下のように同様に考えられる。
【0039】図8は、外部信号を入力することによって
クロック信号を発生させるクロック発生回路に接続され
た内部電源電圧発生回路を示すブロック図である。図8
に示されるように、この回路は、入力端子25から外部
信号/RASをRASバッファ26へ入力し、RASバ
ッファ26からの出力信号と、遅延回路27からのその
遅延信号とを受けてクロック制御回路28,30が動作
する。ここで、このクロック制御回路28,30は、図
5に示されるクロック発生回路におけるクロック制御回
路21と同一のものなどが考えられる。そして、これら
のクロック制御回路28,30が発生するクロック信号
(この信号は、上記クロック信号φ1a,φ1b,φ2
cに相当する)を受けて、それぞれBLIポンプ29お
よびTGポンプ31が動作する。このBLIポンプ29
はメモリアレイ内のビット線アイソレーション信号線B
LIを昇圧するためのVpp発生回路であり、TGポン
プ31はメモリアレイ内のワード線WLを昇圧するため
のVpp発生回路とされる。
【0040】このようにして、内部で発生されたクロッ
ク信号または外部から入力される信号に基づいて発生さ
れた昇圧電圧は、具体的には、図1に示されるように、
図9に示される構成を有するロウデコーダ8またはBL
Iドライバ9に供給される。そして、図9に示されるよ
うに、昇圧電圧は、抵抗、スイッチまたは配線などから
なる負荷32およびPチャネルMOSトランジスタ33
を介してワード線WLまたはビット線アイソレーション
信号線BLIに供給される。
【0041】なお、以上の説明においては、ノードN2
aとノードN2bの間に接続されたNチャネルMOSト
ランジスタM2は、その両ノードの電位を等しくするも
のとして記したが、上記実施の形態は厳密にその両ノー
ドを等電位化するものに限るものではなく、たとえば、
ノードN2aとノードN2bの双方の電位が等電位化す
る以前にNチャネルMOSトランジスタM2のオン・オ
フを切換えることによっても同様な効果を奏することが
できることは言うまでもない。またこのことは、以下の
実施の形態のいずれの説明においても当てはまることで
ある。
【0042】[実施の形態2]図10は、本発明の実施
の形態2に係るVpp発生回路の構成を示す回路図であ
る。図10に示されるように、このVpp発生回路は、
上記実施の形態1に係るVpp発生回路と同様な構成を
有するが、さらに、外部電源ノード35と、容量C1a
に接続されたノードN1aと、外部電源ノード35とノ
ードN1aとの間に接続されたPチャネルMOSトラン
ジスタ36と、ノードN1aと接地ノードとの間に接続
されたNチャネルMOSトランジスタ37と、外部電源
ノード38と、容量C1bに接続されたノードN1b
と、外部電源ノード38とノードN1bとの間に接続さ
れたPチャネルMOSトランジスタ39と、ノードN1
bと接地ノードとの間に接続されたNチャネルMOSト
ランジスタ40とをさらに備えるものであり、Pチャネ
ルMOSトランジスタ36のゲートには、クロック信号
φ1apが、NチャネルMOSトランジスタ37のゲー
トにはクロック信号φ1anが、PチャネルMOSトラ
ンジスタ39のゲートにはクロック信号φ1bpが、N
チャネルMOSトランジスタ40のゲートには、クロッ
ク信号φ1bnがそれぞれ入力される。なお、電源ノー
ド12,14は外部電源電位Ext.Vccを有するも
のとされる。
【0043】次に、本実施の形態2に係るVpp発生回
路の動作を、図11のタイミング図を参照して説明す
る。なお、以下においてVdifは、昇圧電位Vppと
外部電源電位Ext.Vccの差を表すものとする。時
刻tbfにおいて、PチャネルMOSトランジスタ36
のゲートに外部電源電位Ext.Vccレベルの活性化
されたクロック信号φ1apが入力され、PチャネルM
OSトランジスタ36がオフされる。そして、その後時
刻tbに図11(b)に示される外部電源電位Ext.
Vccレベルの活性化されたクロック信号φ1anがN
チャネルMOSトランジスタ37のゲートに入力され
る。これにより、PチャネルMOSトランジスタ36が
オフされた後に、NチャネルMOSトランジスタ37が
オンされてノードN1aと接地ノードが接続されるた
め、外部電源ノード35から接地ノードへの貫通電流を
なくすことができる。以上の動作は、PチャネルMOS
トランジスタ39のゲートに入力される図11(c)に
示されるクロック信号φ1bpと、NチャネルMOSト
ランジスタ40のゲートに入力され、図11(d)に示
されるクロック信号φ1bnとの関係において同様なも
のとされる。
【0044】なお、クロック信号φ1apおよびクロッ
ク信号φ1anの動作タイミングにより、ノードN1a
には、外部電源ノード35または接地ノードから、活性
または不活性の電位が供給され、また、ノードN1bに
ついても同様であるため、本実施の形態に係るVpp発
生回路の他の動作においては、上記実施の形態1に係る
Vpp発生回路の動作と同様なものとなる。
【0045】以上の実施の形態2に係るVpp発生回路
によれば、動作時における貫通電流をなくすことができ
るとともに、外部電源電位Ext.Vccは電源電位V
ccより高いため、(2Vcc−Vdif)/(4Vc
c−Vdif)で表わされるVpp発生回路の効率が、
上記実施の形態1に係るVpp発生回路の場合に比して
より良いものとなる。
【0046】[実施の形態3]図12は、本発明の実施
の形態3に係るVpp発生回路の構成を示す回路図であ
る。図12に示されるように、このVpp発生回路は、
上記実施の形態1および実施の形態2に係るVpp発生
回路のダイオードD2a,D2b,D3a,D3bの代
わりにMOSトランジスタを使用するものである。すな
わち、電源ノード43と、電源ノード43とノードN2
aとの間に接続されたNチャネルMOSトランジスタM
2aと、昇圧ノード50と、ノードN2aと昇圧ノード
50との間に接続されたNチャネルMOSトランジスタ
M3aと、電源ノード46と、電源ノード46とノード
N2bとの間に接続されたNチャネルMOSトランジス
タM2bと、昇圧ノード51と、ノードN2bと昇圧ノ
ード51との間に接続されたNチャネルMOSトランジ
スタM3bとを備える。また、NチャネルMOSトラン
ジスタM2aのゲート電位を変化させるため、Nチャネ
ルMOSトランジスタM2aのゲートに接続されたノー
ドN4aにはダイオードD4aを介して電源ノード44
が接続され、また容量C2aが接続される。同様に、N
チャネルMOSトランジスタM3aのゲートに接続され
るノードN5aには、ダイオードD5aを介して電源ノ
ード45が接続され、また容量C3aが接続される。ま
た、NチャネルMOSトランジスタM2bのゲートに接
続されたノードN4bには、ダイオードD4bを介して
電源ノード47が接続され、また容量C2bが接続され
る。そして、NチャネルMOSトランジスタM3bのゲ
ートに接続されるノードN5bには、ダイオードD5b
を介して電源ノード48が接続され、また容量C3bが
接続される。さらには、ノードN2aとノードN2bと
の間にNチャネルMOSトランジスタM2cが接続さ
れ、そのゲートに接続されるノードN1cには、ダイオ
ードD1cを介して電源ノード49が接続される。そし
て、ノードN2a、ノードN1c、ノードN2bにはそ
れぞれ容量C1a、容量C1c、容量C1bが接続され
る。次に、上記実施の形態3に係るVpp発生回路の動
作を、図13のタイミング図を参照して説明する。な
お、以下においてVdifは、昇圧電位Vppと電源電
位Vccの差を表わすものとする。図13に示されるよ
うに、基本的な動作は実施の形態1に係るVpp発生回
路の動作と同様なものである。時刻tbにおいて図13
(i),(j)に示されるように、ノードN2aの電位
は1/2Vdifであり、ノードN2bの電位はVcc
+1/2Vdifである。そして時刻tbdにおいて、
容量C2aには図13(e)に示されるクロック信号φ
2aの活性化された電源電位Vccレベルの信号が入力
されるため、ノードN4aの電位がダイオードのしきい
値電圧をVthとしたとき2Vcc−Vthとなり、N
チャネルMOSトランジスタN2aがオンし、ノードN
2aは電源ノード43により電源電位Vccに充電され
る。一方、このとき容量C3bには図13(h)に示さ
れる活性化されたVcc+βレベルのクロック信号φ3
bが入力されるため、同様にNチャネルMOSトランジ
スタM3bがオンとなり、昇圧ノード51を介してノー
ドN2bから昇圧電圧が出力される。そしてまた、時刻
tddにおいては、図13(f)に示される活性化され
たVccレベルのクロック信号φ2bが容量C2bに入
力され、図13(g)に示される活性化されたVcc+
βレベルのクロック信号φ3aが容量C3aに入力され
るため、NチャネルMOSトランジスタM2bがオンと
なることによりノードN2bは電源ノード46から電源
電位Vccまで充電され、また、NチャネルMOSトラ
ンジスタM3aがオンとなることによりノードN2aか
ら昇圧ノード50を介して昇圧電圧が出力される。
【0047】以上の実施の形態3に係るVpp発生回路
によれば、所定のノードと電源ノードおよび昇圧ノード
との間にダイオードではなくMOSトランジスタを使用
することとしたため、効率的に昇圧電圧を出力させるこ
とができる。すなわち、一般的に集積回路で使用される
ダイオードは接合ダイオードもしくはMOSダイオード
であるが、カソードとアノードの電位差がある値Vth
以下になると導通しなくなるという性質を有する。した
がって、本実施の形態におけるNチャネルMOSトラン
ジスタM2a,M2b,M3a,M3bの代わりにたと
えばMOSダイオードを使用すれば、ノードN2aには
電源ノード43からVcc−Vthまでしか充電され
ず、また、昇圧ノード50からは、ノードN2aからV
pp+Vthレベルまでの昇圧電圧しか出力されない。
その結果、使用するダイオードが理想的(Vth=0)
である場合には、(2Vcc−Vdif)・Cの電荷を
出力することができることになるのに対し、たとえばM
OSダイオードを使用すれば、(2Vcc−2Vth−
Vdif)・Cの電荷しか出力できないといった非効率
が生じることになるわけである。
【0048】なお、上記実施の形態3に係るVpp発生
回路は、概念的には、図14のような簡略化した図で表
わすことができ、ノードN2aと昇圧ノード50との間
にはNチャネルMOSトランジスタ以外のスイッチ回路
S3aを設けることも可能であると考えられる。同様
に、ノードN2aと電源ノード43の間、ノードN2b
と昇圧ノード51との間、ノードN2bと電源ノード4
6との間には、それぞれ、NチャネルMOSトランジス
タ以外のスイッチ回路S2a、スイッチ回路S3b、ス
イッチ回路S2bを接続することが考えられる。
【0049】[実施の形態4]図15は、本発明の実施
の形態4に係るVpp発生回路の構成を示す回路図であ
る。図15に示されるように、このVpp発生回路は、
ノードN2aと昇圧ノード56との間に接続されたNチ
ャネルMOSトランジスタM3aと、ノードN2bと昇
圧ノード57との間に接続されたNチャネルMOSトラ
ンジスタM3bと、NチャネルMOSトランジスタM3
aのゲートとNチャネルMOSトランジスタM3bのゲ
ートとの間に接続されたNチャネルMOSトランジスタ
M5cとを備える。また、ノードN2a、ノードN5
a、ノードN5b、ノードN2bにはそれぞれ容量C1
a、容量C3a、容量C3b、容量C1bが接続され
る。また、ノードN2aにはダイオードD2aを介して
電源ノード58が接続され、同様に、ノードN5aには
ダイオードD5aを介して電源ノード60が、ノードN
5bにはダイオードD5bを介して電源ノード61が、
ノードN2bにはダイオードD2bを介して電源ノード
59がそれぞれ接続される。
【0050】次に、上記実施の形態4に係るVpp発生
回路の動作を図16のタイミング図を参照して説明す
る。なお、ダイオードD2a,D5a,D5b,D2b
のしきい値電圧をγとし、容量C1aに入力されるクロ
ック信号φ1a、容量C1bに入力されるクロック信号
φ1bはともに、Vcc+βと接地電位Gndとの間を
振幅するものとする。図16(g)に示されるように、
時刻tiにおいては、ノードN2aの電位はVcc−γ
である。このとき、容量C1aへ図16(a)に示され
るクロック信号φ1aの活性化された信号が入力される
と、容量C1aによる容量カップリングによりノードN
2aの電位は2Vcc+β−γとなる。また、このとき
容量C3aには図16(c)に示されるクロック信号φ
3aの活性化されたVccレベルの信号が入力されるた
め、ノードN5aの電位は時刻tiにおける2Vcc−
γから3Vcc−γへ上昇する。これによりNチャネル
MOSトランジスタM3aがオンとなり、昇圧ノード5
6を介してノードN2aから昇圧電圧が出力される。一
方、時刻tiにおいては、容量C1bに図16(b)に
示される接地電位Gndレベルのクロック信号φ1bが
入力されるため、容量C1bの容量カップリングにより
ノードN2bの電位は、図16(h)に示されるよう
に、VppからVpp−Vcc−βへ下がることとな
る。よってこのとき、ノードN2bは、電源ノード59
からダイオードD2bを介して電源電位Vccまで充電
されVcc−γとなる。なお、このとき容量C3bへ
は、図16(d)に示される接地電位Gndレベルのク
ロック信号φ3bが入力されるため、ノードN5bの電
位は容量C3bの容量カップリングにより2Vcc−γ
からVcc−γへ下がる。そして、時刻taにおいてN
チャネルMOSトランジスタM5cのゲートへは図16
(e)に示される活性化されたクロック信号φ5cが入
力されるため、NチャネルMOSトランジスタM5cは
オンし、ノードN5aとノードN5bの電位が2vcc
−γに等電位化される。その後、NチャネルMOSトラ
ンジスタM5cがオフされた後の時刻tbにおいては、
容量C3bに図16(d)に示される電源電位Vccレ
ベルのクロック信号φ3bが入力されるため、ノードN
5bの電位は容量C3bの容量カップリングにより3V
cc−γまで上昇し、NチャネルMOSトランジスタM
3bがオンされる。以下、時刻tbから時刻tdにおい
ては、ノードN2bは、時刻tiから時刻tbにおける
ノードN2aと同様な電位変化をし、ノードN2aは、
時刻tiから時刻tbにおけるノードN2bと同様な電
位変化をするよう動作する。
【0051】以上の実施の形態4に係るVpp発生回路
によれば、NチャネルMOSトランジスタのM3a,M
3bのしきい値電圧をVthとしたとき、NチャネルM
OSトランジスタM3a,M3bのゲート電位をVpp
+Vth以上の高電位とすることができ、昇圧ノード5
6,57を介して昇圧電位Vppレベルまでの高い電位
を有する昇圧電圧を出力することが可能となる。
【0052】[実施の形態5]図17は、本発明の実施
の形態5に係るVpp発生回路の構成を示す回路図であ
る。図17に示されるように、このVpp発生回路は、
ノードN2aと昇圧ノード68との間に接続されたNチ
ャネルMOSトランジスタM3aと、ノードN2bと昇
圧ノード68との間に接続されたNチャネルMOSトラ
ンジスタM3bと、NチャネルMOSトランジスタM3
aのゲートとNチャネルMOSトランジスタM3bのゲ
ートの間に接続されたNチャネルMOSトランジスタM
5cと、ノードN2aとノードN2bとの間に接続され
たNチャネルMOSトランジスタM2cと、ノードN2
a、ノードN5a、ノードN5b、ノードN2bにそれ
ぞれ接続される容量C1a、容量C3a、容量C3b、
容量C1bとを備える。またさらに、ノードN2aに
は、電源電位Vccに充電するための電源ノード62が
NチャネルMOSトランジスタM2aを介して接続さ
れ、NチャネルMOSトランジスタM2aのゲートに接
続されるノードN4aには、NチャネルMOSトランジ
スタM4aを介して電源ノード63が接続され、また容
量C2aが接続される。同様に、ノードN2bには、電
源電位Vccに充電するための電源ノード65がNチャ
ネルMOSトランジスタM2bを介して接続され、Nチ
ャネルMOSトランジスタM2bのゲートに接続される
ノードN4bには、NチャネルMOSトランジスタM4
bを介して電源ノード66が接続されるとともに、容量
C2bが接続される。また、ノードN5aにはNチャネ
ルMOSトランジスタM5aを介して電源ノード64が
接続され、ノードN5bにはNチャネルMOSトランジ
スタM5bを介して電源ノード67が接続される。
【0053】次に、上記実施の形態5に係るVpp発生
回路の動作を図18のタイミング図を参照して説明す
る。なお、以下においてVdifは、昇圧電位Vppと
電源電位Vccの差を表すものとする。時刻teにおい
ては容量C1aに図18(a)に示される活性化された
電源電位Vccレベルのクロック信号φ1aが入力され
るため、容量C1aの容量カップリングによりノードN
2aの電位は、図18(j)に示されるようにVcc+
1/2・Vdifから2Vcc+1/2・Vdifに上
昇する。このとき、クロック信号φ1aは容量C3aに
も入力されるため、図18(h)に示されるように、ノ
ードN5aの電位は2Vcc−Vthから3Vcc−V
thへ上昇し、NチャネルMOSトランジスタM3aが
オンすることによりノードN2aより昇圧ノード68を
介して昇圧電圧が出力される。一方、容量C1bには図
18(b)に示される接地電位Gndレベルのクロック
信号φ1bが入力されるため、ノードN2bの電位は、
容量C1bの容量カップリングにより図18(k)に示
されるように、Vcc+1/2・Vdifから1/2・
Vdifへ下がることとなる。そしてこのとき、図18
(a)に示される活性化された電源電位Vccレベルの
クロック信号φ2bが容量C2bに入力されるためNチ
ャネルMOSトランジスタM2bがオンとなり、ノード
N2bは電源ノード65によって電源電位Vccに充電
される。
【0054】時刻taにおいては、図18(e)に示さ
れる活性化された昇圧電位Vppレベルのクロック信号
φ2cがNチャネルMOSトランジスタM2cのゲート
に入力されるため、図18(j),(k)に示されるよ
うにノードN2aとノードN2bの電位は等電位化さ
れ、ともに、Vcc+1/2・Vdifとなる。また同
時に、この図18(e)に示されるクロック信号φ2c
は、NチャネルMOSトランジスタM5cのゲートにも
入力されるため、図18(h),(i)に示されるよう
に、ノードN5aとノードN5bの電位はNチャネルM
OSトランジスタM5cがオンすることにより等電位化
され、ともに2Vcc−Vthとなる。
【0055】そして、時刻tbにおいては、図18
(b)に示される活性化されたVccレベルのクロック
信号φ1bが容量C1bに入力されるため、図18
(k)に示されるようにノードN2bの電位は2Vcc
+1/2・Vdifに上昇する。そしてこのとき、同時
に図18(b)に示される活性化されたVccレベルの
クロック信号φ1bが容量C3bに入力されるため、ノ
ードN5bの電位は図18(i)に示されるように3V
cc−Vthに上昇し、NチャネルMOSトランジスタ
M3bがオンされる。よってこのとき、ノードN2bよ
り昇圧ノード68を介して昇圧電圧が出力される。一方
このとき、容量C2aには図18(c)に示される活性
化されたVccレベルのクロック信号φ2aが入力する
ため、図18(f)に示されるように、ノードN4aの
電位が2Vcc−Vthまで上昇してNチャネルMOS
トランジスタM2aがオンし、ノードN2aは電源ノー
ド62より電源電位Vccまで充電される。そして、以
下同様に、時刻tcにおいては、ノードN5aとノード
N5bの電位、およびノードN2aとノードN2bの電
位が共に等電位化される。
【0056】以上の実施の形態5に係るVpp発生回路
によれば、昇圧ノードより電源電位Vccの2倍以上の
高電位を有する昇圧電圧を出力することができる。
【0057】[実施の形態6]図19は、本発明の実施
の形態6に係るVpp発生回路の構成を示す回路図であ
る。図19に示されるように、このVpp発生回路は、
上記実施の形態5に係るVpp発生回路と同様な構成を
有するが、ノードN4aはNチャネルMOSトランジス
タM5aのゲートにも接続され、ノードN4bはNチャ
ネルMOSトランジスタM5bのゲートにも接続され
る。また、ノードN5aとノードN2aの間にはNチャ
ネルMOSトランジスタM6aが接続され、そのゲート
は、ノードN4aに接続される。同様に、ノードN5b
とノードN2bの間にはNチャネルMOSトランジスタ
M6bが接続され、そのゲートは、ノードN4bに接続
される。
【0058】次に、本実施の形態6に係るVpp発生回
路の動作を図20のタイミング図を参照して説明する。
なお、図中Vdifは昇圧電位Vppと電源電位Vcc
の差を表わすものとする。時刻tefにおいて、図20
(d)に示される活性化された電源電位Vccレベルの
クロック信号φ2bが容量C2bおよびNチャネルMO
SトランジスタM2bのゲートに入力されるため、Nチ
ャネルMOSトランジスタM5bおよびNチャネルMO
SトランジスタM2bがオンとなり、図20(i),
(k)に示されるように、ノードN5bとノードN2b
の電位は共に電源電位Vccとなる。ここで、時刻te
において、図20(b)に示される接地電位レベルGn
dのクロック信号φ1bが容量C1bに入力されるた
め、容量カップリングによりノードN2bの電位は接地
電位Gndになることになるが、このときNチャネルM
OSトランジスタM6bがオンしており、ノードN5b
の電位は図20(i)に示されるように電源電位Vcc
となっているため、図20(k)に示されるように、ノ
ードN2bの電位は電源電位Vccとなる。また、時刻
tbにおいては、NチャネルMOSトランジスタM6a
が同様な動作を行ない、図20(j)に示されるように
ノードN2aの電位は電源電位Vccに維持される。
【0059】以上の実施の形態6に係るVpp発生回路
によれば、ノードN2aおよびノードN2bの電位の低
下を防ぎ、昇圧ノード73からノードN2aまたはノー
ドN2bへの電荷の逆流を防ぐことができる。
【0060】[実施の形態7]図21は、本発明の実施
の形態7に係るVpp発生回路の構成を示す回路図であ
る。図21に示すように、このVpp発生回路は、上記
実施の形態1から3のいずれかのVpp発生回路からな
るポンプユニット74を複数個直列接続させたものであ
って、図21にはポンプユニット74が実施の形態1に
係るVpp発生回路である場合が図示される。そして、
具体的には、実施の形態1から3に係るVpp発生回路
における昇圧ノードが次段のノードN2a,N2bへ順
次接続されるものである。
【0061】以上の実施の形態7に係るVpp発生回路
によれば、上記実施の形態1から3におけるVpp発生
回路で発生させることができる昇圧電位Vpp(Vcc
≦Vpp≦3Vcc)よりさらに高い電位を有する昇圧
電圧を発生させることができる。
【0062】[実施の形態8]図22は、本発明の実施
の形態8に係るVbb発生回路の構成を示す図である。
図22に示すように、このVbb発生回路は、上記実施
の形態1に係るVpp発生回路と同様な構成を有する
が、ノードN2aとノードN2bの間にはPチャネルM
OSトランジスタ76が接続され、また、ノードN2a
にはスイッチ回路S3aを介して接地ノード77が接続
されるとともに、降圧ノード78がスイッチ回路S2a
を介して接続される。また、ノードN2bには接地ノー
ド79がスイッチ回路S3bを介して接続されるととも
に、降圧ノード80がスイッチ回路S2bを介して接続
される。
【0063】次に、このVbb発生回路の動作を、図2
3のタイミング図を参照して説明する。なお、図23に
おいてVdifは、接地電位Gndと降圧電位Vbbの
差を表わすものとする。初期状態においては図23
(d),(e)に示されるように、ノードN2aの電位
は降圧電位Vbbであり、ノードN2bの電位は接地電
位Gndであるとする。時刻taにおいてはPチャネル
MOSトランジスタ76のゲートに図23(a)に示さ
れる(−α)レベルのクロック信号φ2cが入力される
ため、PチャネルMOSトランジスタ76はオンとな
り、ノードN2aとノードN2bの電位は等電位化され
る。その結果、ノードN2aとノードN2bの電位はと
もに1/2・Vbbとなる。そして、時刻tbにおいて
は容量C1aに図23(b)に示される活性化された電
源電位Vccレベルのクロック信号φ1aが入力される
ため、容量C1aの容量カップリングによりノードN2
aの電位はVcc+1/2・Vbbとなる。このときス
イッチ回路S3aがオンとなり、ノードN2aの電位が
接地電位Gndに引き下げられる。一方時刻tbにおい
て、容量C1bには図23(c)に示される接地電位G
ndレベルのクロック信号φ1bが入力されるため、容
量C1bによる容量カップリングによりノードN2bの
電位は、図23(e)に示されるように、1/2・Vb
b−Vccに下降する。このとき、スイッチ回路S2b
がオンとなり、ノードN2bより降圧ノード80を介し
て降圧電圧が出力される。そして、時刻tcにおいて、
図23(a)に示される(−α)レベルのクロック信号
φ2cがPチャネルMOSトランジスタ76のゲートに
入力されるため、PチャネルMOSトランジスタ76が
オンとなり、再びノードN2aとノードN2bの電位が
1/2・Vbbに等電位化される。そして、時刻tdに
おいて、図23(b)に示されるように接地電位Gnd
レベルのクロック信号φ1aが容量C1aに入力される
ため、容量カップリングによりノードN2aの電位が1
/2・Vbb−Vccに下降する。このとき、スイッチ
回路S2aがオンとなり、ノードN2aから降圧ノード
78を介して降圧電圧が出力される。一方、時刻tdに
おいては、図23(c)に示されるように、活性化され
たVccレベルのクロック信号φ1bが容量C1bに入
力されるため、容量カップリングによりノードN2bの
電位は1/2・Vbb+Vccとなる。そしてこのと
き、スイッチ回路S3bがオンとなって、ノードN2b
の電位が接地電位Gndに引下げられる。
【0064】以上の実施の形態8に係るVbb発生回路
によれば、従来のVbb発生回路で発生させることがで
きた(−Vcc)よりも低い(−2Vcc)レベルの電
位を有する降圧電圧を発生させることができる。
【0065】なお、上記と同様に、実施の形態2から7
に係るVpp発生回路に対応したVbb発生回路をそれ
ぞれ考えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係る内部電源電圧発
生回路を内蔵する半導体記憶装置の全体構成を示すブロ
ック図である。
【図2】 図1におけるVpp発生回路の構成を示した
回路図である。
【図3】 (a)は図2におけるVpp発生回路で使用
される容量の構造の一例を示す断面図であり、(b)は
その他の例を示す断面図である。
【図4】 図2に示されたVpp発生回路の動作を示す
タイミング図である。
【図5】 図1に示されたクロック発生回路の構成を示
す回路図である。
【図6】 図5に示されたクロック発生回路の動作を示
すタイミング図である。
【図7】 図2に示されたVpp発生回路において、入
力するクロック信号の振幅および周波数を変化させた場
合の動作を示すタイミング図である。
【図8】 外部信号を入力することによってクロック信
号を発生させるクロック発生回路に接続された内部電源
電圧発生回路を示すブロック図である。
【図9】 図1に示されるロウデコーダまたはBLIド
ライバの構成を示す図である。
【図10】 本発明の実施の形態2に係るVpp発生回
路の構成を示した回路図である。
【図11】 図10に示された回路の動作を示したタイ
ミング図である。
【図12】 本発明の実施の形態3に係るVpp発生回
路の構成を示した回路図である。
【図13】 図12に示された回路の動作を示したタイ
ミング図である。
【図14】 図12に示されたVpp発生回路を簡略化
して図示した概念図である。
【図15】 本発明の実施の形態4に係るVpp発生回
路の構成を示した回路図である。
【図16】 図15に示された回路の動作を示したタイ
ミング図である。
【図17】 本発明の実施の形態5に係るVpp発生回
路の構成を示した回路図である。
【図18】 図17に示された回路の動作を示したタイ
ミング図である。
【図19】 本発明の実施の形態6に係るVpp発生回
路の構成を示した回路図である。
【図20】 図19に示された回路の動作を示したタイ
ミング図である。
【図21】 本発明の実施の形態7に係るVpp発生回
路の構成を示した図である。
【図22】 本発明の実施の形態8に係るVbb発生回
路の構成を示した図である。
【図23】 図22に示された回路の動作を示したタイ
ミング図である。
【図24】 従来からあるDRAMの一部を示す回路図
である。
【図25】 DRAMを有する半導体記憶装置において
従来から使用されている昇圧電圧発生回路の原理を説明
するための図である。
【符号の説明】
7 Vpp発生回路、11 Vbb発生回路、M2,M
2a,M2b,M2c,M3a,M3b,M5c,M6
a,M6b,37,40 NチャネルMOSトランジス
タ、36,39,76 PチャネルMOSトランジス
タ、C1a,C1b 容量、D2a,D2b,D3a,
D3b ダイオード、74 ポンプユニット、N2a,
N2b ノード、12,14,43,46,58,5
9,62,65 電源ノード、35,38 外部電源ノ
ード、N7a,N7b,50,51,56,57,6
8,73,75 昇圧ノード、77,79 接地ノー
ド、78,80 降圧ノード。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体記憶装置に内蔵された内部電源電
    圧発生回路であって、 第1のノードと、 前記第1のノードに接続された第1の容量と、 第2のノードと、 前記第2のノードに接続された第2の容量と、 前記第1のノードと前記第2のノードの間に接続され、
    入力される信号に基づいて前記第1のノードと前記第2
    のノードの電位差を小さくする等化手段と、 前記第1のノードの電位を電源電位または接地電位とす
    る第1の充電手段と、 前記第1のノードより内部電源電圧を出力する第1の出
    力手段と、 前記第2のノードの電位を電源電位または接地電位とす
    る第2の充電手段と、 前記第2のノードより内部電源電圧を出力する第2の出
    力手段とを備える、内部電源電圧発生回路。
  2. 【請求項2】 前記等化手段は、第1のNチャネルMO
    Sトランジスタからなり、 前記第1の充電手段は、 第1の電源ノードと、 前記第1のノードと前記第1の電源ノードとの間に接続
    された第1のダイオードを含み、 前記第1の出力手段は、 第1の昇圧ノードと、 前記第1のノードと前記第1の昇圧ノードの間に接続さ
    れた第2のダイオードを含み、 前記第2の充電手段は、 第2の電源ノードと、 前記第2のノードと前記第2の電源ノードとの間に接続
    された第3のダイオードを含み、 前記第2の出力手段は、 第2の昇圧ノードと、 前記第2のノードと前記第2の昇圧ノードの間に接続さ
    れた第4のダイオードを含む、請求項1に記載の内部電
    源電圧発生回路。
  3. 【請求項3】 第1の外部電源ノードと、 前記第1の外部電源ノードと前記第1の容量との間に接
    続された第1のPチャネルMOSトランジスタと、 前記第1の容量と第1の接地ノードとの間に接続された
    第2のNチャネルMOSトランジスタと、 第2の外部電源ノードと、 前記第2の外部電源ノードと前記第2の容量との間に接
    続された第2のPチャネルMOSトランジスタと、 前記第2の容量と第2の接地ノードとの間に接続された
    第3のNチャネルMOSトランジスタとをさらに備え、 前記第1の電源ノードおよび前記第2の電源ノードには
    外部電源電圧が供給される、請求項2に記載の内部電源
    電圧発生回路。
  4. 【請求項4】 前記第1の充電手段は、 第1の電源ノードと、 前記第1のノードと前記第1の電源ノードの間に接続さ
    れたNチャネルMOSトランジスタを含み、 前記第1の出力手段は、 第1の昇圧ノードと、 前記第1のノードと前記第1の昇圧ノードの間に接続さ
    れたNチャネルMOSトランジスタを含み、 前記第2の充電手段は、 第2の電源ノードと、 前記第2のノードと前記第2の電源ノードの間に接続さ
    れたNチャネルMOSトランジスタを含み、 前記第2の出力手段は、 第2の昇圧ノードと、 前記第2のノードと前記第2の昇圧ノードの間に接続さ
    れたNチャネルMOSトランジスタを含む、請求項1に
    記載の内部電源電圧発生回路。
  5. 【請求項5】 半導体記憶装置に内蔵された内部電源電
    圧発生回路であって、 第1のノードと、 前記第1のノードに接続された第1の容量と、 第2のノードと、 前記第2のノードに接続された第2の容量と、 前記第1のノードの電位を電源電位に引き上げる第1の
    充電手段と、 前記第2のノードの電位を電源電位に引き上げる第2の
    充電手段と、 第1の昇圧ノードと、 前記第1のノードと前記第1の昇圧ノードとの間に接続
    された第1のNチャネルMOSトランジスタと、 第2の昇圧ノードと、 前記第2のノードと前記第2の昇圧ノードとの間に接続
    された第2のNチャネルMOSトランジスタと、 入力される信号に基づいて、前記第1のNチャネルMO
    Sトランジスタのゲートと前記第2のNチャネルMOS
    トランジスタのゲートの電位差を小さくする等化手段と
    を備える、内部電源電圧発生回路。
  6. 【請求項6】 半導体記憶装置に内蔵された内部電源電
    圧発生回路であって、 第1のノードと、 前記第1のノードに接続された第1の容量と、 第2のノードと、 前記第2のノードに接続された第2の容量と、 前記第1のノードと前記第2のノードの間に接続され、
    入力される信号に基づいて前記第1のノードと前記第2
    のノードの電位差を小さくする第1の等化手段と、 前記第1のノードの電位を電源電位に引き上げる第1の
    充電手段と、 前記第2のノードの電位を電源電位に引き上げる第2の
    充電手段と、 昇圧ノードと、 前記第1のノードと前記昇圧ノードとの間に接続された
    第1のNチャネルMOSトランジスタと、 前記第2のノードと前記昇圧ノードとの間に接続された
    第2のNチャネルMOSトランジスタと、 入力される信号に基づいて、前記第1のNチャネルMO
    Sトランジスタのゲートと前記第2のNチャネルMOS
    トランジスタのゲートの電位差を小さくする第2の等化
    手段とを備える、内部電源電圧発生回路。
  7. 【請求項7】 前記第1のノードと前記第1のNチャネ
    ルMOSトランジスタのゲートとの間に接続された第3
    のNチャネルMOSトランジスタと、 前記第2のノードと前記第2のNチャネルMOSトラン
    ジスタのゲートとの間に接続された第4のNチャネルM
    OSトランジスタとをさらに備える、請求項6に記載の
    内部電源電圧発生回路。
  8. 【請求項8】 複数の直列接続された昇圧手段を備え、
    前記昇圧手段は、請求項2から4のいずれかに記載の内
    部電源電圧発生回路よりなる、内部電源電圧発生回路。
JP8029424A 1996-02-16 1996-02-16 内部電源電圧発生回路 Pending JPH09223392A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007141445A (ja) * 2007-01-18 2007-06-07 Renesas Technology Corp 昇圧電位発生ユニット

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