JPH09266281A - 昇圧回路 - Google Patents

昇圧回路

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JPH09266281A
JPH09266281A JP7495996A JP7495996A JPH09266281A JP H09266281 A JPH09266281 A JP H09266281A JP 7495996 A JP7495996 A JP 7495996A JP 7495996 A JP7495996 A JP 7495996A JP H09266281 A JPH09266281 A JP H09266281A
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JP
Japan
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booster circuit
well
power supply
type well
supply voltage
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JP7495996A
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English (en)
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Nobutaka Kawamoto
信貴 河本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 昇圧効率の向上と低電源電圧化を図れ、さら
に開発コストの低減と開発時間の短縮を図れる昇圧回路
を実現する。 【解決手段】 昇圧回路を構成するMOSキャパシタを
トリプルウェル構造を有するnMOSトランジスタTR
1 によって構成し、MOSキャパシタのゲート電極10
が昇圧回路の昇圧ノードに接続し、MOSキャパシタの
ソース拡散層20、ドレイン拡散層30およびp型ウェ
ル40がクロック信号CLKまたはその反転信号/CL
Kの入力端子に接続し、n型ウェル50に電源電圧Vdd
を印加し、p基板60に基準電圧VSSを印加するので、
MOSキャパシタのpn接合電流が流れることがなく、
MOSキャパシタの容量Cがゲート/ソース電位Vgs
依存しないため、昇圧回路の低電源電圧化ができ、昇圧
回路の効率の改善および開発コストの低減を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置な
どに用いられ、たとえば、データの書き込み時およびデ
ータの消去時に高電圧を供給する昇圧回路に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】チャージポンプ式昇圧回路は一般的に、
pn接合ダイオード、あるいはダイオード接続された金
属絶縁膜半導体(MIS:Metal Insulat
orSemiconductor)トランジスタ、たと
えば、金属酸化膜半導体トランジスタ(以下MOSトラ
ンジスタという)を弁として、キャパシタなどの容量素
子におけるたたきあげ/たたきさげにより生じた電位の
勾配にしたがって、電荷を一方通行で出力方向にのみ転
送することによって電位を上昇/下降させる。
【0003】図10はこのような一般的な昇圧回路の構
成を示す回路図である。図10において、1は電源電圧
ddの供給線、D1 ,D2 ,…,D5 はダイオードある
いはダイオード接続されたMOSトランジスタ、CP1
P2,CP3,C P4はチャージポンプとしてのキャパシ
タ、TOUT は昇圧電圧出力端子、TCLK ,T/CLKは昇圧
用クロック信号CLKおよびその反転信号/CLKの入
力端子をそれぞれ示している。
【0004】図10に示す昇圧回路においては、ダイオ
ードD1 ,D2 ,…,D5 は電源電圧Vddの供給線1と
昇圧電圧出力端子TOUT との間に直列に接続され、ダイ
オード間の接続点によって構成された昇圧ノードにキャ
パシタCP1,CP2,CP3,C P4の一方の電極が接続さ
れ、他方の電極にそれぞれクロック信号CLKおよびク
ロック信号の反転信号/CLKの入力端子が接続されて
いる。
【0005】クロック信号CLKおよびその反転信号/
CLKの入力端子に、たとえば、一定の周期で電源電圧
ddおよび基準電圧VSSの異なる電圧が相互に印加され
る。このように構成された昇圧回路において、キャパシ
タCP1,CP2,CP3,CP4のたたき上げ/たたき下げに
よって電荷が順次昇圧電圧出力端子TOUT 方向に転送さ
れ、出力端子TOUT に電源電圧Vdd以上の昇圧電圧が得
られる。
【0006】一般的に、チャージポンプキャパシタを構
成するキャパシタCP1,CP2,CP3,CP4は、ソース拡
散層およびドレイン拡散層が互いに接続されたMOSト
ランジスタによって構成されている。図11は図10に
示すチャージポンプキャパシタCP1,…,CP4の構成を
示す簡略断面図である。図11において、Gはゲート電
極、Sはソース拡散層、Dはドレイン拡散層、pwel
lはp型ウェル、psubはp基板、TG はゲート電極
の接続端子、T S はクロック信号接続端子をそれぞれ示
している。
【0007】図11に示すように、チャージポンプキャ
パシタは金属絶縁膜トランジスタ、たとえば、MOSト
ランジスタによって構成されている。MOSトランジス
タのソース拡散層Sとドレイン拡散層Dとが互いに接続
され、これらの接続点がクロック信号接続端子TS に接
続される。また、ゲート電極Gの接続端子TG がダイオ
ード間の接続点によって構成された昇圧ノードに接続さ
れる。なお、p型ウェルpwellが基準電圧VSSの供
給線2に接続されている。
【0008】上述したチャージポンプキャパシタにおい
て、昇圧動作時ゲート電極Gと互いに接続されたドレイ
ン拡散層Dおよびソース拡散層Sとの間の電位差がチャ
ージポンプキャパシタを構成するMOSトランジスタの
しきい値電圧Vth以上になると、ゲート電極G下部のp
型ウェルpwellにチャネルが形成される。形成され
たチャネルとゲート電極とでチャージポンプキャパシタ
が構成され、その容量が昇圧動作に用いられる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のチャージポンプキャパシタにおいては、ゲート電極
Gとソース拡散層S/ドレイン拡散層Dとの間にMOS
トランジスタのしきい値電圧Vth以上の電位差ができな
い限りチャネルが形成されない。すなわち、昇圧電圧と
電源電圧Vddとの差がしきい値電圧Vthより小さいと
き、MOSトランジスタによって構成されたチャージポ
ンプキャパシタの容量にはゲート電極Gとソース拡散層
S、ゲート電極Gとドレイン拡散層Dとの間の微小な領
域の容量のみが寄与するため、容量が小さく昇圧回路の
昇圧効率が非常に悪いという問題がある。
【0010】図12はこのような従来のMOSトランジ
スタによって構成されたチャージポンプキャパシタにお
けるゲート/ソース電位Vgs対キャパシタ容量Cのグラ
フである。このグラフに示すように、キャパシタ容量C
はチャージポンプキャパシタを構成するMOSトランジ
スタのゲート/ソース電位Vgsによって変化する。たと
えば、ゲート/ソース電位VgsがMOSトランジスタの
しきい値電圧Vthより小さいとき、チャージポンプキャ
パシタの容量Cは小さく、ゲート電極Gとソース拡散層
S間の微小容量Cfgs とゲート電極Gとドレイン拡散層
D間の微小容量Cfg d との和に等しい。そして、ゲート
/ソース電位VgsがMOSトランジスタのしきい値電圧
thより大きく、ゲート電極下部にチャネルが形成され
たとき、チャージポンプキャパシタの容量Cは大きくな
り、ゲート電極Gとチャネル間の容量Cfgchとゲート電
極Gとソース拡散層S間の微小容量Cfgs とゲート電極
Gとドレイン拡散層D間の微小容量Cfgd との和に等し
くなる。
【0011】ディプレッション型のMOSトランジスタ
を用いてチャージポンプキャパシタを構成することによ
って上述した問題が解決できるが、不揮発性半導体記憶
装置、たとえば、フラッシュメモリに使用されている昇
圧回路の場合には、半導体記憶装置とともに昇圧回路が
形成され、昇圧回路のチャージポンプを構成するMOS
トランジスタをディプレッション型にするため、プロセ
スの追加が必要となり、製造工程が複雑になる。
【0012】さらに、従来のチャージポンプキャパシタ
の構成においては、正電圧を発生する昇圧回路について
はnMOSトランジスタ、負電圧を発生する昇圧回路に
ついてはpMOSトランジスタによって構成されたチャ
ージポンプキャパシタを使い分ける必要があり、開発の
効率の低下につながっている。
【0013】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、昇圧効率の向上と低電源電圧化
を図れ、昇圧回路の製造プロセスを簡略化でき、さらに
開発コストの低減と開発時間の短縮を図れる昇圧回路を
提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、クロック信号の入力に応じて昇圧ノード
への電荷の供給を間欠的に行うチャージポンプを有する
昇圧回路であって、上記チャージポンプが、第1導電型
半導体基板内に第2導電型ウェルが形成され、当該ウェ
ルに二つの第1導電型拡散層が形成され、上記ウェルと
上記二つの拡散層が上記クロック信号の入力端子に共通
に接続され、かつ、ゲート電極が上記昇圧ノードに接続
された金属絶縁膜半導体キャパシタにより構成されてい
る。
【0015】また、本発明のチャージポンプが、第1導
電型半導体基板内に第2導電型半導体領域からなる第1
のウェルが形成され、さらに当該第1のウェルに第1導
電型半導体領域からなる第2のウェルが形成され、当該
第2のウェルに二つの第2導電型拡散層が形成され、上
記第2のウェルと上記二つの拡散層が上記クロック信号
の入力端子に共通に接続され、かつ、ゲート電極が上記
昇圧ノードに接続された金属絶縁膜半導体キャパシタに
より構成されている。
【0016】本発明によれば、昇圧回路のチャージポン
プが金属絶縁膜トランジスタ、たとえば、MOSトラン
ジスタからなるMOSキャパシタによって構成され、M
OSトランジスタのソース拡散層、ドレイン拡散層とこ
れらの拡散層を形成する基板ウェルとが接続され、クロ
ック信号の入力端子に接続され、さらにMOSトランジ
スタのゲート電極が昇圧回路の各昇圧ノードに接続され
ている。
【0017】また、本発明によれば、金属絶縁膜トラン
ジスタのp型ウェルおよびn型ウェル間にpn接合電流
が発生しないように、p型ウェルとn型ウェルがそれぞ
れ異なる電源電圧にバイアスされている。たとえば、n
型ウェルにはハイレベルの電源電圧が印加され、p型ウ
ェルにはローレベルの電源電圧がそれぞれ印加されるこ
とによってpn接合電流の発生が抑制される。この結
果、金属絶縁膜半導体トランジスタによって構成された
金属絶縁膜半導体キャパシタの容量がゲート/ソース電
位に依存せず、昇圧回路の効率を改善でき、さらに昇圧
回路、降圧回路ともに同様な構成の金属絶縁膜半導体キ
ャパシタを使用でき、開発の効率化が図れる。
【0018】
【発明の実施の形態】第1実施形態 図1は、本発明に係る昇圧回路の第1の実施形態を示す
図であり、本発明の昇圧回路を構成する金属絶縁膜キャ
パシタ、たとえば、MOSキャパシタの一例を示す簡略
断面図である。図1において、10はゲート電極、20
はソース拡散層、30はドレイン拡散層、40はp型ウ
ェル、41はp+ 領域、50はn型ウェル、60はp基
板、T G はゲート電極の接続端子、TS はクロック信号
の接続端子をそれぞれ示している。また、図1において
は、Vddは電源電圧、VSSは基準電圧をそれぞれ示して
いる。
【0019】図1に示すように、本第1の実施形態にお
けるMOSキャパシタTR1 はトリプルウェル構造を有
している。すなわち、p基板60にn型ウェル50が形
成された後、さらにn型ウェル50にp型ウェル40が
形成される。そして、p型ウェル40にソース拡散層2
0とドレイン拡散層30を構成するn+ 領域が形成さ
れ、さらにp型ウェル40の取り出し電極としてp+
域41が形成される。その後、基板の表面に、たとえ
ば、シリコン酸化膜(SiO2 )からなる絶縁膜(図示
せず)が形成され、さらにその表面にたとえば、ポリシ
リコン膜からなるゲート電極10が形成され、n型MO
Sトランジスタが形成される。
【0020】そして、本第1の実施形態において、MO
Sトランジスタによって構成されてたチャージポンプキ
ャパシタにおいては、MOSトランジスタのソース拡散
層20、ドレイン拡散層30とp+ 領域41とが互いに
接続され、これらの接続点がクロック信号接続端子TS
に接続される。また、ゲート電極接続端子TG が昇圧回
路を構成するダイオード間の接続点によって構成された
昇圧ノードに接続される。
【0021】n型ウェル50が電源電圧Vddの供給線1
に接続され、p基板60は基準電圧VSSの供給線2にそ
れぞれ接続されている。このため、p基板60とn型ウ
ェル50との間のpn接合においては、電源電圧Vdd
基準電圧VSSによって逆バイアスされ、pn接合電流が
流れることがない。
【0022】昇圧回路動作時にクロック信号接続端子T
S に印加されるクロック信号CLKまたはクロック信号
CLKの反転信号/CLKは、たとえば、電源電圧Vdd
のレベル(第1のレベル)と基準電圧VSSのレベル(第
2のレベル)を相互にとる信号である。クロック信号接
続端子TS に電源電圧Vddレベルの電圧が印加されたと
き、n型ウェル50とp型ウェル40との間のpn接合
のp型領域とn型領域の電位差が0Vであり、また、ク
ロック信号接続端子TS に基準電圧VSSレベルの電圧が
印加されたとき、n型ウェル50とp型ウェル40との
間のpn接合が逆バイアスされるので、これらのいずれ
の場合においても、p型ウェル50とn型ウェル40と
の間のpn接合に電流が流れることがない。
【0023】このため、昇圧回路を構成するMOSキャ
パシタTR1 においては、昇圧動作時に、p型ウェル4
0とn型ウェル50およびp基板60とn型ウェル50
との間のpn接合にpn接合電流の発生が抑制され、昇
圧動作時にこれらのpn接合には電流が流れることはな
い。
【0024】このように構成されたMOSキャパシタT
1 を用いた昇圧回路においては、MOSキャパシタの
ゲート/ソース電位Vgs対キャパシタ容量Cのグラフが
図2に示されている。
【0025】図2に示すように、本第1の実施形態にお
けるMOSキャパシタの容量Cがゲート/ソース電位V
gsに依存せず、一定の値になっている。ここで、ゲート
電極10とソース拡散層20間の容量がCfgs とし、ゲ
ート電極10とドレイン拡散層30間の容量がCfgd
し、また、ゲート電極とチャネル間の容量がCfgchとす
ると、MOSキャパシタの容量Cがこれらの容量の和に
等しい。すなわち、(C=Cfgch+Cfgs +Cfgd )と
なる。
【0026】図3は本第1の実施形態におけるMOSキ
ャパシタによって構成された昇圧回路CHP1 の一例を
示す回路図である。なお、比較のため、従来のMOSキ
ャパシタによって構成された昇圧回路CHP2 も並列に
接続され、これらの昇圧回路の動作結果が示されてい
る。
【0027】図3に示す昇圧回路CHP1 はnMOSト
ランジスタNT1 ,NT2 、ダイオードD1 ,D2 ,D
3 ,D4 およびMOSキャパシタC1 ,C2 ,C3 ,C
4 によって構成されている。図示のように、nMOSト
ランジスタNT1 のゲート電極とドレイン拡散層が電源
電圧Vddの供給線1に接続され、nMOSトランジスタ
NT1 のソース拡散層がノードND1 に接続され、nM
OSトランジスタNT2 のゲート電極とドレイン拡散層
が電源電圧Vddの供給線1に接続され、nMOSトラン
ジスタNT2のソース拡散層がノードND4 に接続され
ている。ダイオードD1 ,D2 ,D3,D4 はノードN
1 と出力端子TOUT1との間に直列接続されている。す
なわち、ダイオードD1 のカソードがノードND1 に接
続され、アノードがノードND 2 に接続され、ダイオー
ドD2 のカソードがノードND2 に接続され、アノード
がノードND3 に接続され、ダイオードD3 のカソード
がノードND3 に接続され、アノードがノードND4
接続され、ダイオードD4 のカソードがノードND4
接続され、アノードが出力端子TOUT1に接続されてい
る。
【0028】ここで、MOSキャパシタC1 ,C2 ,C
3 ,C4 を構成するMOSトランジスタが、たとえば、
図1に示すトリプルウェル構造を有するnMOSトラン
ジスタTR1 によって構成されいる。これらのMOSキ
ャパシタを構成するnMOSトランジスタのゲート電極
10がそれぞれノードND1 ,ND2 ,ND3 ,ND 4
に接続され、ソース拡散層20、ドレイン拡散層30お
よびp型ウェル40が接続され、接続点がクロック信号
CLKおよびクロック信号CLKの反転信号/CLKの
入力端子にそれぞれ接続されている。たとえば、MOS
キャパシタC1 ,C3 のソース拡散層20、ドレイン拡
散層30およびp型ウェル40がクロック信号CLKの
入力端子に接続され、MOSキャパシタC2 ,C4 のソ
ース拡散層20、ドレイン拡散層30およびp型ウェル
40がクロック信号CLKの反転信号/CLKの入力端
子に接続されている。
【0029】さらに、MOSキャパシタC1 ,C2 ,C
3 ,C4 を構成するnMOSトランジスタTR1 のn型
ウェル50が電源電圧Vddの供給線1に接続され、p基
板60が基準電圧VSSの供給線2にそれぞれ接続されて
いる。なお、図3の昇圧回路CHP1 の回路図では、各
MOSキャパシタC1 ,C2 ,C3 ,C4 において、基
準電圧VSSの供給線2に接続されたp基板60は図示し
ていない。
【0030】また、昇圧回路の出力端子TOUT1と基準電
圧VSSの供給線2との間に、抵抗素子RL と容量素子C
L が並列に接続され、昇圧回路の負荷が構成されてい
る。
【0031】クロック信号CLKの入力端子TCLK に、
たとえば、所定の時間間隔において電源電圧Vddレベル
と基準電圧VSSレベルを相互にとる信号が印加され、ク
ロック信号CLKの反転信号の入力端子T/CLKにクロッ
ク信号CLKの反転信号/CLKが印加されている。
【0032】なお、比較のため、従来のMOSキャパシ
タCO1,CO2,CO3,CO4をチャージポンプとして、昇
圧回路CHP2 が構成されている。図示のように、昇圧
回路CHP1 と昇圧回路CHP2 の構成がMOSキャパ
シタの構成を除けばほぼ同様であるので、ここで、昇圧
回路CHP2 について、そのMOSキャパシタCO1,C
O2,CO3,CO4の構成についてのみ簡単に接続する。
【0033】昇圧回路CHP2 のチャージポンプを構成
するMOSキャパシタCO1,CO2,CO3,CO4は、たと
えば、図11に示すnMOSトランジスタによって構成
されている。すなわち、MOSキャパシタを構成するn
MOSトランジスタのゲート電極がダイオード間の昇圧
ノードにそれぞれ接続され、nMOSトランジスタのソ
ース拡散層Sとドレイン拡散層Dとがクロック信号CL
Kまたはその反転信号/CLKの入力端子TCLK 、T
/CLKにそれぞれ接続されている。これらのMOSキャパ
シタを構成するnMOSトランジスタのp型ウェルpw
ellが基準電圧VSSの供給線2に接続され、p基板p
subが電源電圧Vddの供給線1に接続されている。
【0034】上述したように、昇圧回路CHP1 と昇圧
回路CHP2 が同様な構成を有しており、チャージポン
プを構成するMOSキャパシタの構成のみが異なる。図
4はこれらの昇圧回路の昇圧結果を示すグラフである。
図4の曲線aは本実施形態における昇圧回路、すなわ
ち、図3に示す昇圧回路CHP1 の昇圧動作の結果を示
しており、図2曲線bは従来の昇圧回路、すなわち、図
3に示す昇圧回路CHP2 の昇圧動作の結果を示してい
る。図4においては、電源電圧Vddが0.6Vから3.
3Vまでに変化した場合、電源電圧が投入してから10
μs(マイクロ秒)を経過したときの本発明の昇圧回路
CHP1 の昇圧電圧VOUT1および従来の昇圧回路CHP
2 の昇圧電圧VOUT2を示している。
【0035】図4に示すように、従来のMOSキャパシ
タによって構成された昇圧回路CHP2 においては、電
源電圧Vddが2.4Vになるまで昇圧動作が行われず、
電源電圧Vddが2.4V以上になってから昇圧動作が行
われる。これに対して、本発明のMOSキャパシタによ
って構成された昇圧回路CHP1 においては、電源電圧
ddが0.6Vから昇圧動作が行われ、電源電圧Vdd
増加するに伴い、昇圧電圧がほぼ線型的に増加してい
く。すなわち、本発明の昇圧回路では、低電源電圧Vdd
においても昇圧できる。これは、本発明の昇圧回路にお
けるMOSキャパシタがMOSトランジスタの容量Cが
ゲート/ソース電位Vgsに依存しないからである。
【0036】さらに、本発明の昇圧回路CHP1 と従来
の昇圧回路CHP2 がともに動作する区間、たとえば、
電源電圧Vddが2.4Vから3.3Vまでの間に、本発
明の昇圧回路CHP1 によって得られた昇圧電圧VOUT1
が従来の昇圧回路CHP2 によって得られた昇圧電圧V
OUT2より高く、本発明の昇圧回路が従来の昇圧回路に較
べて昇圧の効率が改善されたことを示している。
【0037】図5および図6は本発明の昇圧回路CHP
1 と従来の昇圧回路CHP2 の昇圧動作時の出力電圧の
時間的な変化を示す昇圧電圧の波形図であり、電源電圧
投入時から10μs間の出力電圧の変化を示す図であ
る。図5(a)は電源電圧Vddが3.3V時の昇圧電圧
を示し、図5(b)は電源電圧Vddが3.0V時の昇圧
電圧を示している。
【0038】図示のように、電源電圧Vddが3.3Vと
やや高い場合、本発明の昇圧回路CHP1 と従来の昇圧
回路CHP2 がともに昇圧動作が行われる。そして電源
電圧投入から10μs経過したとき、本発明の昇圧回路
CHP1 によって、約14Vの昇圧電圧VOUT1が出力さ
れ、従来の昇圧回路CHP2 によって、約13Vの昇圧
電圧VOUT2が出力され、本発明の昇圧回路に較べて、昇
圧電圧が約1V低くなる。すなわち、本発明の昇圧回路
によって高い昇圧電圧が得られる。
【0039】図5(b)に示すように、電源電圧Vdd
3.0Vの場合、本発明の昇圧回路CHP1 において
は、電源電圧Vddが3.3Vとほぼ同様な昇圧電圧の変
化特性が得られる。一方、従来の昇圧回路CHP2 にお
いては、電源電圧Vddが低くなるに伴い、昇圧電圧の増
加率が下がり、昇圧回路の効率が低下する。電源電圧V
dd投入から10μs経過したとき、本発明の昇圧回路C
HP1 によって12.5Vの昇圧電圧VOUT1が得られる
が、従来の昇圧回路CHP2 によって、約11Vの昇圧
電圧VOUT2が得られ、本発明の昇圧回路に較べて、昇圧
電圧が約1.5V低くなる。
【0040】図6(a)は電源電圧Vddが0.9V時の
昇圧電圧を示し、図6(b)は電源電圧Vddが0.6V
時の昇圧電圧を示している。図6(a)に示すように、
電源電圧Vddが0.9Vの場合、本発明の昇圧回路CH
1 においては、電源電圧Vdd投入時から出力電圧が上
昇し、10μs経過したとき、2.4Vの昇圧電圧V
OUT1が出力される。しかし、従来の昇圧回路CHP2
おいては、昇圧回路の出力電圧VOUT2が0.2Vに達し
ていないままとなり、昇圧効果が得られない。
【0041】図6(b)に示すように、電源電圧Vdd
さらに低くなり、0.6Vになる場合、本発明の昇圧回
路CHP1 においては、電源電圧Vdd投入時から出力電
圧が上昇し、10μs経過したとき、約1.15Vの昇
圧電圧VOUT1が得られる。一方、従来の昇圧回路CHP
2 においては、昇圧回路の出力電圧VOUT2が約0.05
Vのままとなり、昇圧効果が得られない。
【0042】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、昇圧回路を構成するMOSキャパシタをトリプルウ
ェル構造を有するnMOSトランジスタTR1 によって
構成し、MOSキャパシタのゲート電極10が昇圧回路
の昇圧ノードに接続し、MOSキャパシタのソース拡散
層20、ドレイン拡散層30およびp型ウェル40がク
ロック信号CLKまたはその反転信号/CLKの入力端
子に接続し、n型ウェル50に電源電圧Vddを印加し、
p基板60に基準電圧VSSが印加するので、MOSキャ
パシタのpn接合電流が流れることがなく、さらにMO
Sキャパシタの容量Cがゲート/ソース電位Vgsに依存
しないため、昇圧回路の低電源電圧化ができ、昇圧回路
の効率の改善および開発効率の向上を図れる。
【0043】第2実施形態 図7は、本発明に係る昇圧回路の第2の実施形態を示す
図であり、本発明の昇圧回路を構成するMOSキャパシ
タの一例を示す簡略断面図である。図7に示すように、
MOSキャパシタTR2 において、p基板50aにn型
ウェル40aが形成され、n型ウェル40aにソース拡
散層20aおよびドレイン拡散層30aを構成するp+
領域がそれぞれ形成され、さらにn型ウェル40aの取
り出し電極用のn+ 領域41aが形成される。また、ソ
ース拡散層20aとドレイン拡散層30aとの間上に、
たとえば、酸化シリコンからなる絶縁膜を介してゲート
電極10が形成されている。
【0044】ゲート電極10が昇圧回路の各昇圧ノード
に接続され、ソース拡散層20a、ドレイン拡散層30
aおよびn+ 領域41aが接続され、これらの接続点が
クロック信号接続端子TS に接続されている。p基板5
0aが基準電圧VSSの供給線2に接続されている。
【0045】昇圧回路動作時に、クロック信号接続端子
S に電源電圧Vddレベルおよび基準電圧VSSレベルの
電圧が相互に印加される。クロック信号接続端子TS
電源電圧Vddが印加されたとき、p基板50aとn型ウ
ェル40aとの間のpn接合が逆バイアスされ、クロッ
ク信号接続端子TS に基準電圧VSSが印加されたとき、
p基板50aとn型ウェル40aとの間のpn接合のp
型領域とn型領域の電位差が0Vであるので、これらの
いずれの場合においても、p基板50aとn型ウェル4
0aとの間のpn接合に電流が流れることがない。
【0046】なお、本第2の実施形態における昇圧回路
の構成およびその動作が前述した第1の実施形態と同様
であるので、ここでその詳細の説明を省略する。
【0047】第3実施形態 図8は、本発明に係る昇圧回路の第3の実施形態を示す
図であり、本発明の昇圧回路を構成するMOSキャパシ
タの一例を示す簡略断面図である。なお、本第3の実施
形態におけるMOSキャパシタTR3 の構成が図1に示
す第1の実施形態のMOSキャパシタTR1 に較べて、
p型領域とn型領域が入れ替わり、また基板および各ウ
ェルのバイアス電圧が異なる以外、ほぼ同様な構成を有
するので、ここでは、本第3の実施形態と図1に示す第
1の実施形態の異なる点についてのみ説明する。
【0048】図8に示すように、n型領域によって構成
されたn基板60bにp型ウェル50bが形成され、p
型ウェル50bにn型ウェル40bが形成される。そし
て、n型ウェル40bにソース拡散層20bとドレイン
拡散層30bを構成するp+領域がそれぞれ形成され、
さらにn型ウェル40bの取り出し電極用のn+ 領域4
1bが形成される。
【0049】n基板60bが電源電圧Vddの供給線1に
接続され、p型ウェル50bが基準電圧VSSの供給線2
に接続されている。このため、p型ウェル50bとn基
板60bとの間のpn接合においては、電源電圧Vdd
よび基準電圧VSSによって逆バイアスされ、pn接合電
流が流れることがない。
【0050】昇圧回路動作時に、クロック信号接続端子
S に電源電圧Vddレベルとおよび基準電圧VSSレベル
の電圧が相互に印加される。クロック信号接続端子TS
に電源電圧Vddが印加されたとき、p型ウェル50bと
n型ウェル40bとの間のpn接合が逆バイアスされ、
クロック信号接続端子TS に基準電圧VSSが印加された
とき、p型ウェル50bとn型ウェル40bとの間のp
n接合のp型領域とn型領域の電位差が0Vであるの
で、これらのいずれの場合においても、p型ウェル50
bとn型ウェル40bとの間のpn接合に電流が流れる
ことがない。
【0051】第4実施形態 図9は、本発明に係る昇圧回路の第4の実施形態を示す
図であり、本発明の昇圧回路を構成するMOSキャパシ
タの一例を示す簡略断面図である。なお、本第4の実施
形態におけるMOSキャパシタTR4 の構成が図7に示
す第2の実施形態のMOSキャパシタTR2 に較べて、
p型領域とn型領域が入れ替わり、また基板およびウェ
ルのバイアス電圧が異なる以外、ほぼ同様な構成を有す
るので、ここでは、本第4の実施形態と図7に示す第2
の実施形態の異なる点についてのみ説明する。
【0052】図9に示すように、n基板50cにp型ウ
ェル40cが形成され、p型ウェル40cにソース拡散
層20cおよびドレイン拡散層30aを構成するn+
域がそれぞれ形成され、さらにp型ウェル40cの取り
出し電極用のp+ 領域41cが形成される。また、p型
ウェル40cの表面に、ソース拡散層20cとドレイン
拡散層30cとの間にゲート電極10が形成されてい
る。
【0053】ゲート電極10が昇圧回路の各昇圧ノード
に接続され、ソース拡散層20c、ドレイン拡散層30
cおよびp+ 領域41cが接続され、これらの接続点が
クロック信号接続端子TS に接続されている。n基板5
0cが電源電圧Vddの供給線1に接続されている。
【0054】昇圧回路動作時にクロック信号接続端子T
S に電源電圧Vddレベルとおよび基準電圧VSSレベルの
電圧が相互に印加される。クロック信号接続端子TS
電源電圧Vddレベルの電圧が印加されたとき、n基板5
0cとp型ウェル40cとの間のpn接合のp型領域と
n型領域の電位差が0Vであり、また、クロック信号接
続端子TS に基準電圧VSSレベルの電圧が印加されたと
き、n型ウェル50cとp型ウェル40cとの間のpn
接合が逆バイアスされるので、これらのいずれの場合に
おいても、p型ウェル50cとn型ウェル40cとの間
のpn接合に電流が流れることがない。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の昇圧回路
によれば、金属絶縁膜半導体キャパシタの容量が電位に
依存せず、高効率な昇圧動作かつ低電源電圧での昇圧動
作が可能であり、かつ、ディプレッションのためのプロ
セスが不要であり、製造工程の簡略化ができる。また、
本発明によれば、昇圧回路の昇圧電圧が高電圧に達する
までの所要時間が短く、昇圧動作安定時の昇圧電圧が従
来より高くなり、さらに正電圧を発生する昇圧回路およ
び負電圧を発生する昇圧回路が共に同様の金属絶縁膜半
導体キャパシタを使用できるので、開発効率の向上を図
れる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る昇圧回路のMOSキャパシタの第
1の実施形態を示す簡略断面図である。
【図2】本発明のMOSキャパシタの容量C対ゲート/
ソース電位Vgsのグラフである。
【図3】本発明に係る昇圧回路の一例を示す回路図であ
る。
【図4】本発明に係る昇圧回路の昇圧電圧対電源電圧の
グラフである。
【図5】本発明に係る昇圧回路の動作時の昇圧電圧を示
す波形図である。
【図6】本発明に係る昇圧回路の動作時の昇圧電圧を示
す波形図である。
【図7】本発明に係る昇圧回路のMOSキャパシタの第
2の実施形態を示す簡略断面図である。
【図8】本発明に係る昇圧回路のMOSキャパシタの第
3の実施形態を示す簡略断面図である。
【図9】本発明に係る昇圧回路のMOSキャパシタの第
4の実施形態を示す簡略断面図である。
【図10】一般的な昇圧回路の回路図である。
【図11】従来のMOSキャパシタの簡略断面図であ
る。
【図12】従来のMOSキャパシタにおける容量C対ゲ
ート/ソース電位Vgsのグラフである。
【符号の説明】
1…電源電圧Vdd供給線、2…基準電圧VSS供給線、1
0…ゲート電極、2020a,20b,20c…ソース
拡散層、30,30a,30b,30c…ドレイン拡散
層、40,40c…p型ウェル、40a,40b…n型
ウェル、41,41c…p+ 領域、41a,41b…n
+ 領域、50…n型ウェル、50a…p基板、50b…
p型ウェル、50c…n基板、60…p基板、60b…
n基板、TG …ゲート電極の接続端子、TS …クロック
信号の接続端子、TOUT …出力端子、TCLK …クロック
信号CLKの入力端子、T/CLK…クロック信号CLKの
反転信号/CLKの入力端子、C1 ,C2 ,C3 ,C4
…MOSキャパシタ、D1,D2 ,D3 ,D4 …ダイオ
ード、NT1 ,NT2 …nMOSトランジスタ、V dd
電源電圧、VSS…基準電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロック信号の入力に応じて昇圧ノード
    への電荷の供給を間欠的に行うチャージポンプを有する
    昇圧回路であって、 上記チャージポンプが、第1導電型半導体基板内に第2
    導電型ウェルが形成され、当該ウェルに二つの第1導電
    型拡散層が形成され、上記ウェルと上記二つの拡散層が
    上記クロック信号の入力端子に共通に接続され、かつ、
    ゲート電極が上記昇圧ノードに接続された金属絶縁膜半
    導体キャパシタにより構成されている昇圧回路。
  2. 【請求項2】 クロック信号の入力に応じて昇圧ノード
    への電荷の供給を間欠的に行うチャージポンプを有する
    昇圧回路であって、 上記チャージポンプが、第1導電型半導体基板内に第2
    導電型半導体領域からなる第1のウェルが形成され、さ
    らに当該第1のウェルに第1導電型半導体領域からなる
    第2のウェルが形成され、当該第2のウェルに二つの第
    2導電型拡散層が形成され、上記第2のウェルと上記二
    つの拡散層が上記クロック信号の入力端子に共通に接続
    され、かつ、ゲート電極が上記昇圧ノードに接続された
    金属絶縁膜半導体キャパシタにより構成されている昇圧
    回路。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6121821A (en) * 1998-03-31 2000-09-19 Nec Corporation Booster circuit for semiconductor device
JP2003060042A (ja) * 2001-08-09 2003-02-28 Denso Corp 半導体装置
JP2005354064A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Saifun Semiconductors Ltd 低減された寄生静電容量を備えたmosキャパシタ
JP2008125265A (ja) * 2006-11-14 2008-05-29 Nec Electronics Corp チャージポンプ回路
JP2013110428A (ja) * 2006-12-28 2013-06-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
JP2014036489A (ja) * 2012-08-08 2014-02-24 Fujitsu Ltd 半導体集積回路及び電源回路
CN109037336A (zh) * 2018-06-19 2018-12-18 上海艾为电子技术股份有限公司 nmos器件及包括nmos器件的芯片

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6121821A (en) * 1998-03-31 2000-09-19 Nec Corporation Booster circuit for semiconductor device
JP2003060042A (ja) * 2001-08-09 2003-02-28 Denso Corp 半導体装置
JP4730638B2 (ja) * 2001-08-09 2011-07-20 株式会社デンソー 半導体装置
JP2005354064A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Saifun Semiconductors Ltd 低減された寄生静電容量を備えたmosキャパシタ
JP2008125265A (ja) * 2006-11-14 2008-05-29 Nec Electronics Corp チャージポンプ回路
US7439795B2 (en) 2006-11-14 2008-10-21 Nec Electronics Corporation Charge pump circuit with reduced parasitic capacitance
JP2013110428A (ja) * 2006-12-28 2013-06-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
JP2014036489A (ja) * 2012-08-08 2014-02-24 Fujitsu Ltd 半導体集積回路及び電源回路
CN109037336A (zh) * 2018-06-19 2018-12-18 上海艾为电子技术股份有限公司 nmos器件及包括nmos器件的芯片

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