KR0132431B1 - Large scale integrated circuit having low internal operating voltage - Google Patents

Large scale integrated circuit having low internal operating voltage

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KR0132431B1
KR0132431B1 KR1019890003381A KR890003381A KR0132431B1 KR 0132431 B1 KR0132431 B1 KR 0132431B1 KR 1019890003381 A KR1019890003381 A KR 1019890003381A KR 890003381 A KR890003381 A KR 890003381A KR 0132431 B1 KR0132431 B1 KR 0132431B1
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마사시 호리구찌
마사까즈 아오끼
기요오 이또
메 요시노부 나까고
노리오 미야께
다까아끼 노다
쥰 에또
히또시 다나까
신이찌 이께나가
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미다 가쓰시게
가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼
오노 미노루
히다찌초 엘에스 아이 엔지니어링 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

낮은 내부동작전압을 갖는 반도체장치Semiconductor device with low internal operating voltage

제1a도 및 제1b도는 종래기술을 설명하기 위한 회로도.1A and 1B are circuit diagrams for explaining the prior art.

제2도∼제6도는 본 발명자들이 발견한 문제점을 설명하기 위한 도면.2 to 6 are diagrams for explaining problems discovered by the present inventors.

제7a도∼제23도는 본 발명의 제1그룹의 실시예를 설명하기 위한 도면.7A to 23 are views for explaining an embodiment of a first group of the present invention.

제24도∼제51도는 본 발명의 제2그룹의 실시예을 설명하기 위한 도면.24 to 51 are views for explaining an embodiment of a second group of the present invention.

제52도∼제60도는 본 발명의 제3그룹의 실시예를 설명하기 위한 도면.52 to 60 are views for explaining the third group embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 반도체칩 2 : 메모리 어레이1 semiconductor chip 2 memory array

3 : 주변회로 6 : 기준전압 발생회로3: peripheral circuit 6: reference voltage generating circuit

30 : 워드선 승압회로 31 : 워드 드라이버30: word line boost circuit 31: word driver

32 : 로우 디코더 33 : 센스 증폭기32: low decoder 33: sense amplifier

37 : 칼럼 디코더 39 : 데이타 출력버퍼37: column decoder 39: data output buffer

40 : 데이타 입력버퍼40: Data input buffer

본 발명은, 예를 들면 16M비트 이상의 기억용량과 낮은 내부동작전압을 갖는 ULSI(Ultra Large Scale Integrated Circuit)에 관한 것으로써, 특히 그 전압 리미터회로의 구성이나 특성의 개선, 기준전압발생회로의 구성이나 특성의 개선 및 이것을 갖는 ULSI의 테스트법, 더 상세하게는 실제의 ULSI의 배치에 관한 것이다. 또, 본 발명은 반도체장치의 기준전압 발생회로에 관한 것으로, 특히 외부전원전압이나 온도에 의한 변동이 적은 안정된 전압을 발생하는 회로에 관한 것이다. 반도체 집적회로내에서 외부전원전압이나 온도에 의한 변동이 적은 안정된 기준전압이 필요하게 되는 일이 있다. LSI의 전압 리미터에 대해서는, 예를들면 ISSCC Digest Technical Papers, pp.282∼283 (1984년 2월 발행)과 ISSCC Digest of Technical Papers, pp.270∼271(1986년 2월 발행) 및 ISSCC Digest of Technical Papers, pp. 272∼273(1986년 2월 발행)등이 있다. 최후의 논문에 기술되어 있는 바와 같이 DRAM(Dynamic Random Access Memory)등의 메모리 LSI에 있어서는 외부 전원전압보다도 낮은 전압을 LSI칩위에 마련한 회로(전압 리미터)에서 발생하고, 그것을 전원으로써 사용하는 것이 있다. 이 내부 전원전압은 메모리 동작을 안정하게 하기 위하여 외부 전원전압이나 온도에 의한 변동이 적은 안정한 전압일 필요가 있고, 그를 위해서는 안정된 기준전압이 필요하다. 또, 아날로그 회로를 내장한 LSI에서는 기준용의 전압으로써 안정된 기준전압을 필요로 하는 경우가 많다. 이와 같은 요구에 부응하는 기준 전압 발생회로로써는, 예를 들면 미국 특허 No, 3975648호나 No. 4100437호 등에서 제안되어 있는 회로가 있다. 제1도에 그 회로도를 도시한다. 이것은 N찬넬의 엔한스멘트형 MOSFET(이하 EMOS라 한다)와 공핍형 MOSFET(이하 DMOS 라한다)의 임계값 전압의 차를 이용해서 안정된 전압을 얻는 회로이다. 도면중, Q91은 EMOS, Q90,Q92,Q93은 DMOS이며, VCC,VBB는 각각 정전압, 부전압의 외부전원이다. EMOS와 DMOS의 임계값전압의 차가 출력전압 VR로 된다. 이하, 이 회로의 동작을 설명한다. Q90,Q91에 흐르는 전류를 I90,Q92,Q93에 흐르는 전류를 I91로 한다. 4개의 MOSFET가 모두 포화 영역에서 동작하고 있다고 하면, 다음의 4개의 식이 성립한다.The present invention relates to, for example, a ULSI (Ultra Large Scale Integrated Circuit) having a storage capacity of 16 M bits or more and a low internal operating voltage. In particular, the structure and characteristics of the voltage limiter circuit are improved, and the configuration of the reference voltage generator circuit is provided. The present invention relates to the improvement of properties and the test method of ULSI having the same, and more particularly to the actual arrangement of ULSI. The present invention also relates to a reference voltage generating circuit of a semiconductor device, and more particularly to a circuit for generating a stable voltage with little variation due to an external power supply voltage or temperature. In a semiconductor integrated circuit, a stable reference voltage with less fluctuation due to an external power supply voltage or temperature may be required. For voltage limiters of LSIs, see, for example, ISSCC Digest Technical Papers, pp. 282-283 (published February 1984) and ISSCC Digest of Technical Papers, pp. 270-271 (published February 1986) and ISSCC Digest of Technical Papers, pp. 272-273 (published February 1986). As described in the last paper, in a memory LSI such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory), a voltage lower than an external power supply voltage is generated in a circuit (voltage limiter) provided on an LSI chip and used as a power supply. This internal power supply voltage needs to be a stable voltage with little fluctuation caused by an external power supply voltage or temperature in order to stabilize the memory operation, and a stable reference voltage is required for this purpose. In addition, an LSI incorporating an analog circuit often requires a stable reference voltage as a reference voltage. As a reference voltage generating circuit that meets such demands, for example, US Pat. No. 3,975,648 or No. There is a circuit proposed in 4100437 et al. The circuit diagram is shown in FIG. This is a circuit which obtains a stable voltage by using the difference between the threshold voltages of the N channel enhanced MOSFET (hereinafter referred to as EMOS) and the depletion MOSFET (hereinafter referred to as DMOS). In the figure, Q91 is EMOS, Q90, Q92, and Q93 are DMOS, and V CC and V BB are external power supplies of constant voltage and negative voltage, respectively. The difference between the threshold voltages of the EMOS and the DMOS is the output voltage V R. The operation of this circuit will be described below. Q 90, and the current flowing through the current passing through the Q 91 to I 90, Q 92, Q 93 to I 91. If all four MOSFETs operate in the saturation region, the following four equations hold.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

Figure kpo00003
Figure kpo00003

Figure kpo00004
Figure kpo00004

Figure kpo00005
Figure kpo00005

여기에서 V99는 노드(99)의 전압, VTE,VTD는 각각 EMOS, DMOS의 임계값전압(VTE0, VTD0), β90919293은 각각 Q90,Q91,Q92,Q93의 콘덕턴스 계수이다. (1)∼(4)식에서 출력전압 VRWhere V 99 is the voltage of the node 99, V TE , V TD are the EMOS and the threshold voltages of the DMOS (V TE 0, V TD 0), β 90 , β 91 , β 92 , β 93 are Q, respectively. Conductance coefficients of 90 , Q 91 , Q 92 and Q 93 . In the formulas (1) to (4), the output voltage V R is

Figure kpo00006
Figure kpo00006

로 된다.It becomes

여기에서 β90및 β93이 충분히 작던가 또는 β90919392로 되도록 각 MOSFET 의 정수를 결정하면,Here, if the constant of each MOSFET is determined so that β 90 and β 93 are sufficiently small or β 90 / β 91 = β 93 / β 92 ,

Figure kpo00007
Figure kpo00007

으로 된다. 즉, 출력전압 VR로써 EMOS와 DMOS의 임계값전압의 차의 전압이 얻어지고, 이것은 외부전원 VCC나 VBB의 전압에 의존하지 않는 안정된 전압이다. 근래, 반도체장치의 고집착화가 진행됨에 따라서 반도체 소자의 미세화에 따른 내압의 저하가 문제로 되어 왔다. 이 문제는 반도체장치의 전원전압을 내리면 해결할 수 있지만, 이것은 외부 인터페이스의 면에서 반드시 바람직하지 않다. 그래서 외부에는 인가되는 전원전압은 종래 그대로(예를 들면 TTL(Transistor-Transistor Logic Circuit)이 변환될 수 있는 경우는 5V) 해두고 그것보다도 낮은 전압(예를들면 3V) 의 내부전원을 반도체 장치내에서 만드는 방법이 제안되고 있다. 예를들면, IEEE Journal of Soild-State Circuits, Vol. SC-22, NO.3, pp. 437∼441(1987년 6월 발행)에는 이 방법을 DRAM에 적용한 예 및 외부전원에서 내부전원을 발생하기 위한 회로(전압 리미터회로)에 대해서 기술되어 있다. 제1b도에 상기 문헌에 기재되어 있는 전압 리미터 회로의 회로도를 도시한다. 도면중 VL은 전압 리미터 회로이며, 기준전압 발생회로 VR과 구동회로 B로 이루어진다. Z는 전압 리미터의 부하, 즉 전압 리미터의 출력전압 VL을 전원으로 해서 동작하는 회로이다. 기준전압 발생회로 VR은 외부 전원전압 VCC나 온도에 의한 변동이 적은 안정된 전압 VR을 발생한다. 구동회로 B는 전압값이 VR과 마찬가지로 구동능력이 큰 전압 VL을 발생하는 회로이며, Q106∼Q111로 되는 차동증폭기 DA와 출력 MOS 트랜지스터 Q112로 된다. 차동증폭기 DA의 2개의 입력단자중, 한쪽에는 VR이 접속되고, 다른쪽에는 출력VL이 귀환되어 있으므로, 이 회로는 출력VL이 입력 VR에 따르도록 동작한다. 출력VL의 구동능력은 출력 MOS 트랜지스터 Q112의 채널폭에 의해서 결정된다. 따라서 Q112의 채널폭을 부하의 소비전류에 맞춘 크기로 설계해두면, 안정된 내부전원전압 VL을 부하로 공급할 수가 있다. 상술한 종래 기술에 따라서 본 발명자들이 구체적인 초대규모집적회로(예를 들면, DRAM으로 말하면 16M비트 이상의 LSI)에 대해서 상세하게 검토한 결과, 다음과 같은 문제점을 발견하였다. 이 문제점은 크게 나누어서 기준전압 발생회로에 관한 것과 전압 리미터회로에 관한것 및 이들의 테스트에 관한것이 있다. 먼저, 상기 제1a도에 도시한 종래기술의 문제점은 EMOS와 DMOS라는 성질이 다른 디바이스를 사용하기 때문에 그들의 특성을 일치시키는 것이 곤란하다. 위의 설명에서는 간단하게 하기 위해 특성을 같게 하였지만, 실제로는 콘덕턴스 계수 β,β의 온도 의존성 dβ/dT, 임계값전압의 온도 의존성 dvT/dT등의 특성이 크게 다르다. 이것은 다음에 기술하는 이유에 의해 EMOS와 DMOS의 임계값전압차 VTE-VTD를 매우 크게하지 않으면 안되기 때문이다. EMOS는 게이트- 소오스간 전압이 OV일때에는 확실하게 비도통상태로 되지 않으면 안된다. 그를 위해서는 그 임계값전압 VTE는 제조불균형이나 서브임계값특성을 고려하면, 매우 높게(예를 들면 VTE≥0.5V)설정할 필요가 있다. 또, DMOS 는 식(1)및 (4)로 나타낸 바와같이 전류원으로써 사용되는 경우가 있으므로, 전류값의 변형을 억제하기 위해서는 그 임계값전압VTD의 절대값은 매우 크게 (예를 들면 VTD≤1.5V)설정해야한다. 따라서 VTE-VTD는 매우 크게(예를 들면 VTE-VTD≥2V)되고, 이것은 MOSFET의 채널영역의 불순물 프로파일이 크게 다른것을 의미한다. 이것에 의해서 상술한 바와같이 MOSFET로써의 특성의 불일치가 생긴다. 본 발명의 하나의 목적은 상기 문제점을 해결하여 공핍형의 FET를 사용하지 않는 기준전압 발생회로를 제공하는 것이다. 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 엔한스멘트형으로 임계값전압이 다른 2개의 FET를 사용하여 그것에 일정비의 전류를 흐르게 했을때의 전위차를 인출해서 기준전압으로 한다. 공핍형의 FET 를 사용하지 않고, 엔한스멘트형으로 임계값전압이 다른 2개의 FET를 사용하므로 그들의 임계값 전압의 차를 충분히 작게할수 있다(원리적으로는 아무리 작아도 좋다). 따라서, 상기 종래기술에 비해서 2개의 FET의 특성을 일치시키는 것이 용이하며, 종래보다도 더욱 안정된 기준전압을 얻을 수가 있다. 상기 제1b도에 도시한 종래기술의 제1의 문제점은 전압 리미터회로의 동작의 안정성에 대하고 고려되어 있지 않은 것이다. 일반적으로 제1b도의 구동회로 B와 같은 귀환이 걸린 증폭기는 충분한 위상여유가 있도록 설계하지 않으면 동작이 불안정하게 된다. 이것을 제2도를 사용해서 설명한다. 귀환을 걸지않았을 때의 증폭기의 주파수 대 이득 및 주파수 대 위상의 관계가 도시된 바와 같이 되어 있다고 하면, 이득이 0㏈ 로 되는 주파수에 있어서 위상지연이 180도로 어느만큼 여유가 있는가를 나타내는 수치가 위상여유이다. 위상여유가 부이면, 귀환증폭기는 발진하고, 정이라도 여유가 작은 경우, 동작이 불안정하게 된다. 일반적으로 안정하게 동작하기 위해서는 위상여유가 45도이상 필요하다라고 전해지고 있다. 그를 위해서는 주파수 대 이득의 특성이 꺾여지는 점(폴(poll))중 2번째의 점P2(기울기가 6㏈/oct 에서 12㏈/oct로 변화되는 점)에 있어서 이득이 0㏈이하이어야 한다. 전압 리미터회로는 내부회로에 안정된 내부전원전압을 공급하는것이 그 사명이므로, 발진하거나 동작이 불안정하게 되거나해서는 안되는 것은 물론이다. 이 문제점에 대한 대책으로써는 위상지연을 보상하는 각종의 방법이, 예를 들면 paul R. Gray 와 Robert G. Mayer Analysys and Design of Analog Integrated Circuits(제 2판 John Wiley and Sons Inc.)에 기재되어 있다. 그러나, 위상보상을 실제의 반도체장치의 전압리미터회로에 적용하는데에는 다음과 같은 문제점이 있다. 전압리미터회로의 부하로 되는 회로는 실제의 반도체 장치의 내부회로이며, 그 중에는 용량, 저항, 인덕턴스 , 비선형소자 또는 그들의 조합 등 극히 다종, 다양한 것이 포함된다. 또한, 그들의 부하가 시간적으로 일정한 것이 아니고 반도체장치의 동작모드에 의해서 변화하는 것이 있다. 예를 들면, 반도체장치가 동작상태로 있을때와 대기상태로 있을때에는 부하에 흐르는 전류가 크게 달라진다. 이것에 의해서 제1b도의 구동회로B의 출력단의 바이어스조건이 변화되고, 그 결과 증폭기 전체의 주파수 특성도 변화한다. 전압 리미터회로를 안정하게 동작시키기 위해서는 이와 같은 복잡한 성질을 갖는 증폭기가 항상 안정하게 동작하도록 할 필요가 있다. 그러기 위해서는 종래의 위상보상법만으로는 불충분하다. 상기종래기술의 제2의 문제점은 반도체 칩위의 배치나 배선에 대해서 고려되어 있지 않다는 것이다. 특히 내부 전원전압 VL로 동작하는 회로가 여러개 있는 경우의 전압 리미터회로의 배치나 그 출력전압 VL의 배선에 대해서는 고려되어 있지 않았다. 본 발명자들은 상기 종래기술을 반도체 메모리에 적용한 경우, 다음에 기술하는 바와 같은 문제점이 발생한다는 것을 발견하였다. 제3도 및 제4도에 상기 종래기술을 반도체 메모리에 적용한 예를 도시한다. 제3도에 있어서, (1)은 반도체 메모리 칩전체, (3)은 주변회로, (7)은 전압리미터 회로중의 구동회로(여기에서는 전압리미터회로중의 기준전압 발생회로의 기재를 생략하였다. (14a)∼(14d)는 펄스발생회로,(2a)∼(2d)는 미세한 MOSFET 트랜지스터로 구성되어 있는 메모리 매트이다. 메모리 매트는 미세한 소자를 사용하고 있기 때문에 내부 전원전압 VL로 동작된다. 구동회로(7)과 펄스발생회로(14a)∼(14d)는 이를 위한 회로이다. (7)은 내부전원전압 VL을 발생하고, (14a)∼(14d)는 진폭 VL의 펄스Φp1∼Φp4를 각각 발생한다. 이 예에서는 펄스발생회로가 (14a)∼(14d)의 4개인 것에 대해서 구동회로(7)은 1개뿐이다. 따라서, 이 전압리미터회로에 의해서 발생한 내부 전원전압 VL을 각 펄스발생회로에 공급하기 위해서는 칩의 위쪽변에서 아래쪽변에 걸쳐서 긴 배선이 필요하며, 배선의 기생임피던스가 크게 되어 잡음발생의 원인으로 된다.이 임피던스를 작게하기 위하여 배선폭을 두껍게 하면, 이번에는 배선의 칩상의 점유면적이 증대한다는 문제점이 발생한다. 제4도는 제3도에 있어서 배선이 길게된다는 문제점을 피하기 위하여 각 펄스발생회로에 대응해서 1개씩 구동회로(7a),(7b),(7c),(7d)를 마련한 예이다. 이렇게하면, 전압리미터회로와 펄스발생회로사이의 배선 길이를 짧게 할 수 있지만, 펄스발생회로수와 같은 수(여기에서는 4개)의 전압리미터회로가 필요하게 된다. 따라서, 전압리미터회로의 칩상의 점유면적 및 소비전류가 제3도의 경우에 비해서 증가한다. 펄스발생회로의 수가 더욱 크게된 경우, 전압리미터회로의 점유면적과 소비전력의 증가는 고집적화, 저소비전력화를 목적으로 하는 반도체장치에 있어서 중대한 문제로 된다. 상기종래기술의 제3의 문제점은 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)회로의 동작속도에 대해서 고려되어 있지 않은 것이다. 이 문제점을 미세가공기술의 최첨단을 사용해서 제조되는 DRAM을 사용해서 설명한다. 제5도에 N웰형 CMOS DRAM 의 회로블럭의 일부를 도시한다. 제5도에 있어서 메모리 셀 어레이부는 P형 반도체 기판상에 있다. 센스증폭 기부는 N채널 및 P채널 MOS 트랜지스터로 되며, P 채널 MOS트랜지스터의 기판에 해당하는 N 웰은 전원전압에 접속되어 있다. ISSCC, FAM18,1984년 6월, p282에 기재되어 있는 바와같이 MOS 트랜지스터의 치수를 작게해서 DRAM의 집적도를 MOS 트랜지스터의 핫캐리어에 의한 스트레스 내압이 저하한다는 문제점이 생긴다. 이것을 방지하기 위해서 집적도 향상을 위하여 미세화가 필요한 메모리 어레이에서 사용하는 전원전압만을 상기 스트레스내압을 고려해서 내리는 것이 고려되고 있다. 이것은, 예를들면 DRAM의 주변회로부(X 디코더, Y디코더등)에 외부전원전압 VCC, 센스증폭기를 포함하는 메모리 셀 어레이부 VCC보다 낮은 동작전압 VL(|VL||VCC|)을 사용하는 것이다. 즉, 제5도에서 센스증폭기의 P채널 MOS 트랜지스터의 소오스에 연결되는 전압공급선을 VL로 하고, 주변회로부의 전압공급선을 VCC로 한다. 그러나, CMOS DRAM에 있어서 상술한 바와 같이 메모리 어레이부의 동작전압을 낮게하면, 현저하게 동작속도가 낮게 된다는 것이 판명되었다. 상세한 해석의 결과, 그원인이 P채널 MOS 트랜지스터의 백게이트 바이어스효과에 의한 임계값 전압 상승인 것이 명확하게 되었다. 즉, P형 기판중의 N웰중에 형성된 P 채널 MOS트랜지스터의 소오스의 전위가 내부전원전압 VL, N웰(P채널 MOS 트랜지스터의 백게이트)의 전위가 외부전원전압 VCC이면, P 채널 MOS 트랜지스터에 VCC-VL의 백게이트 바이어스가 걸려 그 임계값전압이 상승한다. 제6도는 게이트길이 1.2㎛, 게이트폭 10㎛의 P 채널 MOS 트랜지스터의 백게이트(N웰) 전압과 소오스 전압의 차(백게이트 바이어스)에 대하여 임계값전압을 설정한 것이다. 이 예에서는 백게이트 바이어스가 2V 인가되면, 약 0.35V임계값전압이 상승한다. 현재 LSI 에서 많이 사용되고 있는 전원전압 VCC에 대해서, 예를들면 VL=3V로 하면, 0.35V의 임계값전압상승은 동작전압의 10%를 넘고 있으며, 그것이 그대로 속도열화로 이어진다. 본 발명의 하나의 목적은 상기 제1의 문제점을 해결하고, 동작이 안정된 전압리미터회로를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 제2의 문제점을 해결하고, 저잡음, 소점유면적, 저소비전력의 전압리미터회로를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 제3의 문제점을 해결하고, 고속이고 고신뢰성의 CMOS LSI를 제공하는 것이다. 상기 제1의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 전압리미터가 많은 종류의 부하를 구동할 필요가 있을때에는 전압리미터를 구성하는 구동회로를 부하의 종류에 따라서 여러개로 분할하여 각각의 위상보상을 실시한다. 부하의 종류나 크기가 반도체장치의 동작모드에 의해서 시간적으로 변화할때에는 동작모드에 따라서 구동회로나 위상보상 회로의 회로정수를 변화시키거나 또는 각 동작모드마다 개별의 구동회로를 마련하여 그들의 출력을 접속해서 전압리미터의 출력으로 한다. 상기 제2의 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 전압 리미터회로와 그 출력을 전원으로써 사용하는 펄스발생회로등의 부하회로를 근접해서 배치하고, 어드레스 신호등의 제어신호에 의해서 선택/비선택의 관계에 있는 여러개의 부하 회로로 1개의 전압리미터회로를 공유한다. 상기 제3의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 CMOS LSI에서 웰중에 형성된 MOS트랜지스터의 백게이트 (웰)전압을 소오스단에 공급하는 동작전압과 같게 한다. 전압리미터가 많은 종류의 부하를 구동할 필요가 있을때 구동회로를 부하에 따라서 여러개로 분할하여 각각의 위상보상을 실시하는 것에 의해서 부하의 종류에 따른 최적인 위상보상이 가능하게 된다. 또, 반도체장치의 동작모드에 의해서 구동회로나 위상보상회로의 회로정수를 변환시키거나 각 동작모드 마다 개별의 구동회로를 마련하여 그들의 출력을 접속해서 전압리미터의 출력으로 하는것에 의해서 부하의 변동에 대응한 최적인 위상보상이 가능하게 된다. 그것에 의해서 동작이 안정된 전압리미터회로를 만들 수가 있다. 전압리미터회로와 그 출력을 전원으로써 사용하는 펄스발생회로등의 부하회로를 근접해서 배치하는 것에 의해 그들사이의 배선의 임피던스를 작게할 수가 있어 발생하는 잡음의 레벨을 억제할 수가 있다. 또, 어드레스신호등의 제어신호에 의해서 선택/비선택의 관계에 있는 여러개의 부하회로로 1개의 전압리미터회로를 공유하는 것에 의해 전압리미터회로의 수를 줄일 수가 있다. 따라서 그 회로의 점유면적과 소비전력을 저감할 수가 있다. 여기에서, 전압 리미터회로는 부하회로중 선택상태에 있는 회로만을 구동하면 좋다. 따라서, 공유하는 것에 의해서 전압리미터 회로의 전류구동능력을 증가시킬 필요는 없다. CMOS LSI에 있어서, 웰중에 형성된 MOS트랜지스터는 웰전압을 내부전원전압 VL로 하는 것에 의해 백게이트 바이어스 효과에 의한 임계값전압의 상승을 방지할 수가 있다. 본 발명의 목적은 상기한 것 이외에 또 초대규모집적 회로의 실제의 구성을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 초대규모집적회로의 실제의 배치를 제공하는 것이다. 본 발명의 상기 및 그외의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부도면으로 명확하게 될 것이다. 다음에 본 발명을 실시예에 따라서 설명한다. 이 설명은 이해를 용이하게 하기 위하여 제1,제2,제3의 그룹으로 나누어서 차례대로 설명한다. 따라서 각각의 그룹에 있어서 실제의 초대규모집적회로로의 응용을 설명한다. 그러나, 이것은 이들의 그룹이 전부 독립된 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 이들 그룹은 각각 조합해서 실시하는 것이 기술적으로 가능한 경우에는 그 조합을 당연하게 시사하고 있는 것이다. 또 다음의 설명에서 명확하게 되지만, 제1, 제2및 제3의 그룹은 서로 배타적인 기술이 아니라 조합에 의해 보다 상승적으로 효과를 발휘하는 기술인 것이다.Becomes That is, as the output voltage V R , the voltage of the difference between the threshold voltages of the EMOS and the DMOS is obtained, which is a stable voltage that does not depend on the voltage of the external power supply V CC or V BB . In recent years, as high integration of semiconductor devices has progressed, a drop in the breakdown voltage due to the miniaturization of semiconductor devices has become a problem. This problem can be solved by lowering the power supply voltage of the semiconductor device, but this is not necessarily desirable in view of the external interface. Therefore, the power supply voltage applied to the outside is left as it is (for example, 5V when a TTL (Transistor-Transistor Logic Circuit) can be converted), and an internal power supply having a voltage lower than that (for example, 3V) is applied to the semiconductor device. How to make is proposed. See, for example, IEEE Journal of Soild-State Circuits, Vol. SC-22, NO. 3, pp. 437-441 (issued in June 1987) describe an example in which this method is applied to DRAM and a circuit (voltage limiter circuit) for generating internal power from an external power source. FIG. 1B shows a circuit diagram of the voltage limiter circuit described in the above document. V L in the figure is a voltage limiter circuit, and consists of a reference voltage generating circuit V R and a driving circuit B. Z is a circuit that operates by the output voltage V L of the load of the voltage limiter, that is, voltage limiter to the power source. The reference voltage generating circuit V R generates a stable voltage V R with little fluctuation caused by the external power supply voltage V CC or temperature. The driving circuit B is a circuit which generates a voltage V L having a large driving capability, similar to the voltage value V R, and constitutes a differential amplifier DA of Q 106 to Q 111 and an output MOS transistor Q 112 . Since V R is connected to one of the two input terminals of the differential amplifier DA and the output V L is returned to the other, this circuit operates so that the output V L conforms to the input V R. The driving capability of the output V L is determined by the channel width of the output MOS transistor Q 112 . Therefore, if the channel width of Q 112 is designed to match the current consumption of the load, stable internal power supply voltage V L can be supplied to the load. According to the above-described prior art, the present inventors have studied the specific super-scale integrated circuit (for example, LSI of 16 Mbit or more in terms of DRAM) in detail and found the following problems. This problem is broadly divided into reference voltage generator circuits, voltage limiter circuits and their tests. First, the problem of the prior art shown in FIG. 1A is that it is difficult to match their characteristics because they use devices having different properties such as EMOS and DMOS. In the above description, the characteristics are the same for the sake of simplicity, but in practice, the characteristics such as the temperature dependence dβ / dT of the conductance coefficients β and β and the temperature dependence of the threshold voltage dv T / dT are very different. This is because the threshold voltage difference V TE -V TD between the EMOS and the DMOS must be made very large for the following reason. The EMOS must be in a non-conductive state when the gate-to-source voltage is OV. For that purpose, the threshold voltage V TE needs to be set very high (for example, V TE? 0.5 V) in consideration of manufacturing imbalance and sub-threshold characteristics. In addition, since the DMOS may be used as a current source as shown in equations (1) and (4), in order to suppress the deformation of the current value, the absolute value of the threshold voltage V TD is very large (for example, V TD). ≤1.5V). Therefore, V TE -V TD is very large (e.g., V TE -V TD? 2V), which means that the impurity profile of the channel region of the MOSFET is significantly different. This causes a mismatch in the characteristics as the MOSFET as described above. One object of the present invention is to solve the above problems and to provide a reference voltage generation circuit that does not use a depletion type FET. In order to achieve the above object, in the present invention, two FETs having different threshold voltages in an enhanced type are used to draw a potential difference when a constant ratio of current flows therein to be a reference voltage. Instead of using a depletion type FET, two FETs having different threshold voltages in an enhanced type can sufficiently reduce the difference between their threshold voltages (however small may be in principle). Therefore, it is easier to match the characteristics of the two FETs compared with the above-described prior art, and a more stable reference voltage can be obtained. The first problem of the prior art shown in FIG. 1B is not taken into consideration for the stability of the operation of the voltage limiter circuit. In general, a feedback amplifier, such as the driving circuit B of FIG. 1B, becomes unstable unless designed to have sufficient phase margin. This is explained using FIG. If the relationship between the frequency-to-gain and the frequency-to-phase of the amplifier when no feedback is performed is shown as shown in the figure, a numerical value indicating how much the phase delay can afford by 180 degrees at the frequency where the gain becomes 0 Hz to be. If the phase margin is negative, the feedback amplifier oscillates and the operation becomes unstable if the margin is small. In general, it is said that 45 degrees or more of phase margin is required for stable operation. For that, the gain must be less than or equal to zero at the second point P 2 (the slope changes from 6 Hz / oct to 12 Hz / oct) at which the frequency-to-gain characteristic is broken. . It is a mission of the voltage limiter circuit to supply a stable internal power supply voltage to the internal circuit, and of course, oscillation or operation should not be made unstable. As a countermeasure against this problem, various methods for compensating for phase delay are described, for example, in Paul R. Gray and Robert G. Mayer Analysys and Design of Analog Integrated Circuits (2nd edition John Wiley and Sons Inc.). have. However, there are the following problems in applying phase compensation to the voltage limiter circuit of an actual semiconductor device. The circuit which becomes the load of a voltage limiter circuit is an internal circuit of an actual semiconductor device, and these include extremely many kinds and various things, such as a capacitance, a resistance, an inductance, a nonlinear element, or a combination thereof. Further, their loads are not constant in time, but may change depending on the operation mode of the semiconductor device. For example, when the semiconductor device is in the operating state and in the standby state, the current flowing to the load varies greatly. As a result, the bias condition of the output terminal of the driving circuit B in FIG. 1b is changed, and as a result, the frequency characteristic of the entire amplifier is also changed. In order to operate the voltage limiter circuit stably, it is necessary to make the amplifier having such complicated characteristics operate stably at all times. For this purpose, the conventional phase compensation method alone is insufficient. A second problem of the prior art is that no arrangement or wiring on a semiconductor chip is considered. In particular, the arrangement of the voltage limiter circuit and the wiring of the output voltage V L when there are several circuits operating with the internal power supply voltage V L have not been considered. The present inventors have found that when the above-described prior art is applied to a semiconductor memory, the following problems arise. 3 and 4 show an example in which the conventional technique is applied to a semiconductor memory. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes the entire semiconductor memory chip, 3 denotes a peripheral circuit, and 7 denotes a driving circuit in the voltage limiter circuit (here, the description of the reference voltage generating circuit in the voltage limiter circuit is omitted. (14a) to (14d) are memory mats composed of pulse generating circuits and (2a) to (2d) fine MOSFET transistors, which operate at an internal power supply voltage V L because they use fine elements. . the drive circuit 7 and the pulse generating circuit (14a) ~ (14d) is a circuit therefor. (7) generates an internal power supply voltage V L and, (14a) ~ (14d) is of an amplitude V L pulse Φ p1 to Φ p4, respectively, and in this example, only one drive circuit 7 is provided for four pulse generator circuits (14a) to (14d), therefore, the internal power supply voltage generated by this voltage limiter circuit. in order to supply the V L to each pulse generating circuit over a long wiring on the lower side from the upper side of the chip, In addition, the parasitic impedance of the wiring becomes large, which causes noise. When the wiring width is increased to reduce the impedance, a problem arises in that the area occupied on the chip of the wiring increases at this time. In the figure, in order to avoid the problem of lengthening the wiring, the driving circuits 7a, 7b, 7c, and 7d are provided in correspondence with each of the pulse generating circuits. Although the wiring length between the generating circuits can be shortened, the same number of voltage limiter circuits as the number of pulse generating circuits (here, 4) is required, so that the occupied area and the current consumption on the chip of the voltage limiter circuit are the third. In the case where the number of pulse generating circuits becomes larger, the increase in the occupied area and power consumption of the voltage limiter circuit is found in semiconductor devices for the purpose of high integration and low power consumption. The third problem of the prior art is that the operating speed of the complementary metal oxide semiconductor (CMOS) circuit is not considered, and this problem is solved by using a DRAM manufactured using the state-of-the-art fine processing technology. Explain. 5 shows a part of a circuit block of an N well type CMOS DRAM. In FIG. 5, the memory cell array portion is on a P-type semiconductor substrate. The sense amplification base consists of N-channel and P-channel MOS transistors, and an N well corresponding to the substrate of the P-channel MOS transistor is connected to a power supply voltage. As described in ISSCC, FAM18, June 1984, p282, a problem arises in that the MOS transistor is made smaller in size, and the degree of integration of the DRAM is lowered so that the stress withstand voltage caused by the hot carrier of the MOS transistor decreases. In order to prevent this, it is considered to lower only the power supply voltage used in the memory array that requires miniaturization to improve the integration degree in consideration of the stress breakdown voltage. This is, for example, an operating voltage V L (| V L || V CC | lower than the memory cell array unit V CC including an external power supply voltage V CC and a sense amplifier in the peripheral circuit portion (X decoder, Y decoder, etc.) of the DRAM. ). That is, in FIG. 5, the voltage supply line connected to the source of the P-channel MOS transistor of the sense amplifier is V L , and the voltage supply line of the peripheral circuit part is V CC . However, in the CMOS DRAM, it has been found that when the operating voltage of the memory array unit is lowered as described above, the operating speed is significantly lowered. As a result of the detailed analysis, it became clear that the cause is the threshold voltage rise due to the back gate bias effect of the P-channel MOS transistor. That is, if the potential of the source of the P-channel MOS transistor formed in the N well of the P-type substrate is the internal power supply voltage V L and the potential of the N well (the back gate of the P-channel MOS transistor) is the external power supply voltage V CC , the P-channel MOS The transistor is subjected to a back gate bias of V CC -V L and its threshold voltage rises. 6 shows threshold voltages for the difference between the back gate (N well) voltage and the source voltage (back gate bias) of a P-channel MOS transistor having a gate length of 1.2 mu m and a gate width of 10 mu m. In this example, when 2 V of the back gate bias is applied, the threshold voltage of about 0.35 V rises. With respect to the power supply voltage V CC which is widely used in LSI, for example, V L = 3V, the threshold voltage rise of 0.35V exceeds 10% of the operating voltage, which leads to speed degradation. One object of the present invention is to solve the first problem and provide a voltage limiter circuit with stable operation. Another object of the present invention is to solve the second problem and to provide a voltage limiter circuit of low noise, small footprint, and low power consumption. Another object of the present invention is to solve the third problem and provide a high speed and high reliability CMOS LSI. In order to solve the first problem, in the present invention, when the voltage limiter needs to drive many kinds of loads, the phase compensation is performed by dividing a plurality of driving circuits constituting the voltage limiter according to the type of load. . When the type or size of the load changes in time by the operation mode of the semiconductor device, the circuit constant of the driving circuit or phase compensation circuit is changed depending on the operation mode, or a separate driving circuit is provided for each operation mode to connect their outputs. The output of the voltage limiter. In order to solve the above second problem, the present invention arranges a voltage limiter circuit and a load circuit such as a pulse generating circuit using the output thereof as a power source in close proximity to each other. One voltage limiter circuit is shared by multiple load circuits. In order to solve the third problem, in the present invention, the back gate (well) voltage of the MOS transistor formed in the well in the CMOS LSI is equal to the operating voltage for supplying the source terminal. When the voltage limiter needs to drive many kinds of loads, the optimum phase compensation according to the type of load is possible by dividing the driving circuit into several according to the loads and performing each phase compensation. In addition, by varying the circuit constants of the driving circuit and the phase compensation circuit in accordance with the operation mode of the semiconductor device, or by providing individual driving circuits for each operation mode, connecting their outputs to output the voltage limiters to cope with load variations. Optimum phase compensation is possible. This makes it possible to make a voltage limiter circuit with stable operation. By arranging the voltage limiter circuit and the load circuit such as a pulse generating circuit which uses the output thereof as a power source in close proximity, the impedance of the wiring therebetween can be reduced, and the level of noise generated can be suppressed. In addition, the number of voltage limiter circuits can be reduced by sharing one voltage limiter circuit among several load circuits in a selection / non-selection relationship by a control signal such as an address signal. Therefore, the footprint and power consumption of the circuit can be reduced. Here, the voltage limiter circuit only needs to drive a circuit in a selected state among the load circuits. Therefore, it is not necessary to increase the current driving capability of the voltage limiter circuit by sharing. In the CMOS LSI, the MOS transistor formed in the well can prevent the rise of the threshold voltage due to the back gate bias effect by setting the well voltage to the internal power supply voltage V L. It is an object of the present invention to provide an actual configuration of a super scale integrated circuit in addition to the above. It is yet another object of the present invention to provide a practical arrangement of the ultra-large scale integrated circuit. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description and the accompanying drawings. Next, the present invention will be described with reference to Examples. This description is divided into first, second, and third groups in order to facilitate understanding. Therefore, the application to the actual super-scale integrated circuit in each group is explained. However, this does not mean that all of these groups are independent. In other words, when it is technically possible to perform these groups in combination, the combinations of these groups are naturally suggested. In addition, as will be clear from the following description, the first, second and third groups are not mutually exclusive techniques but are techniques which exert a more synergistic effect by the combination.

(그룹1)(Group 1)

다음에 본 발명의 제1그룹의 1실시예를 도면을 참조해서 설명한다. 다음의 설명에서는 정의 기준전압을 발생하는 경우에 대해서 설명하지만, 트랜지스터의 극성등을 역으로 하는 것에 의해서 부의 기준전압을 발생할 수도 있다. 제7a도에 본 발명의 제1의 실시예의 회로로를 도시한다. 이 회로는 N채널 MOSFET Q61∼Q63과 P채널 MOSFET Q64,Q65로 되고, VCC는 정전압의 외부전원이다. N채널 MOSFET 중, Q62와 Q63은 표준 임계값전압 VTE를 갖는 엔한스멘트형 FET(이하 EMOS라 한다)이며, Q61은 VTE보다 높은 임계값전압 VTEE를 갖는 엔한스멘트형 FET (이하 EEMOS라 한다)이다. 다음에 이 회로의 동작을 설명한다. P채널 MOSFET Q64와 Q65는 게이트 및 소오스를 공유하고 있으며, 소위 전류 미러회로(70)을 구성하고 있다. 즉, Q64의 드레인전류 I1과 Q65의 드레인전류 I2의 비가 일정하게 되도록 동작한다. 그 전류비(미러비)는 Q64와 Q65의 정수비에 의해서 결정된다. Q61∼Q63의 정수가 같고, 모두 포화영역에서 동작하고 있다고 하면, 다음의 3개의 식이 성립된다.Next, an embodiment of the first group of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a case of generating a positive reference voltage will be described. However, a negative reference voltage can also be generated by reversing the polarity of the transistor. Fig. 7A shows a circuit diagram of the first embodiment of the present invention. This circuit is composed of N-channel MOSFETs Q 61 to Q 63 and P-channel MOSFETs Q 64 and Q 65 , and V CC is a constant voltage external power supply. Among the N-channel MOSFETs, Q 62 and Q 63 are enhanced FETs having a standard threshold voltage V TE (hereinafter referred to as EMOS), and Q 61 is an enhanced type having a threshold voltage V TEE higher than V TE. FET (hereinafter referred to as EEMOS). Next, the operation of this circuit will be described. P-channel MOSFETs Q 64 and Q 65 share a gate and a source, and constitute a so-called current mirror circuit 70. That is, the operation of Q 64 ratio of the drain current I 1 and the drain current of Q 65 I 2 to be constant. The current ratio (mirror ratio) is determined by the integer ratio of Q 64 and Q 65 . If the integers of Q 61 to Q 63 are the same and all operate in the saturation region, the following three equations are established.

Figure kpo00008
Figure kpo00008

Figure kpo00009
Figure kpo00009

Figure kpo00010
Figure kpo00010

여기에서, βEE는 EEMOS(Q61) 의 콘덕턴스 계수, βE는 EMOS(Q62,Q63)의 콘덕턴스 계수, V1은 노드(61)의 전압이다. (7)∼(9)식에 의해,Here, β EE is the conductance coefficient of EEMOS (Q 61 ), β E is the conductance coefficient of EMOS (Q 62 , Q 63 ), and V 1 is the voltage of node 61. By the formulas (7) to (9),

Figure kpo00011
Figure kpo00011

Figure kpo00012
Figure kpo00012

로 된다. 단It becomes only

Figure kpo00013
Figure kpo00013

여기에서 α는 전류 미러회로(70)의 미러비(I1:I2=α:1)이다. 특히, Q64와 Q65의 정수가 같은 경우는 α=1이다.Α is the mirror ratio I 1 : I 2 = α: 1 of the current mirror circuit 70. In particular, when an integer of Q 64 and Q 65 is the same α = 1.

이때, βEE≒βE이면,At this time, if β EE ≒ β E ,

Figure kpo00014
Figure kpo00014

으로 된다. 즉, 기준전압 VR로써 EEMOS와 EMOS의 임계값 전압의 차의 전압이 얻어지고, 이것은 외부전원 VCC의 전압에 의존하지 않는 안정된 전압이다. 또한, VR대신에 V1(=2VR)을 기준전압으로써 사용하여도 좋다. 이 기준전압 발생회로 특징은 상기의 종래기술에 비해서 MOSFET의 특성을 일치시키는 것이 용이하다는 것이다. Q61∼Q63을 포화 영역에서 동작시키기 위해서는 VTEE≥2VTE, 즉 VTEE-VTE≥VTE이면 좋다. 임계값전압차 VTEE-VTE는 종래에 비해서 작게(예를들면0.7V)할 수 있고, 채널영역의 불순물 프로파일의 차이를 종래에 비해서 작게 할 수 있기 때문이다. 본 발명에 의한 회로에서는 임계값전압의 온도의존성 dvT/dT의 차를 작게할 수 있으므로, 온도에 대해서도 안정된 기준전압을 얻을 수 있지만, 더욱 온도 의존성을 작게 하기 위해서는 미러비 α를 조정하면 좋다. 다음에 그 방법을 설명한다.Becomes That is, the voltage of the difference between the threshold voltages of the EEMOS and the EMOS is obtained as the reference voltage V R , which is a stable voltage that does not depend on the voltage of the external power supply V CC . Instead of V R , V 1 (= 2 V R ) may be used as the reference voltage. The characteristic of this reference voltage generation circuit is that it is easier to match the characteristics of the MOSFET as compared with the above-described prior art. In order to operate the Q 61 ~Q 63 in the saturation region may if V TEE ≥2V TE, i.e. V TEE -V TE ≥V TE. This is because the threshold voltage difference V TEE -V TE can be made smaller (for example, 0.7 V) than in the prior art, and the difference in the impurity profile of the channel region can be made smaller than in the prior art. In the circuit according to the present invention, since the difference between the temperature dependence dv T / dT of the threshold voltage can be made small, a stable reference voltage can be obtained even with temperature. However, in order to further reduce the temperature dependency, the mirror ratio α can be adjusted. Next, the method will be described.

(11)식을 온도 T에 의해서 미분하면,If you differentiate (11) by the temperature T,

Figure kpo00015
Figure kpo00015

따라서,

Figure kpo00016
로 되도록 미러비 α를 설정하면, 기준전압의 온도의존성
Figure kpo00017
으로 할 수 있다. 또한, 본 회로에 사용하는 MOSFET의 채널길이는 어느정도 긴쪽이 바람직하다. 예를들면, 반도체장치의 다른 회로에서 채널길이 1㎛ 정도의 MOSFET가 사용되고 있었다고 하여도 본 회로에서는 그것보다 긴, 예를들면 5㎛이상의 채널길이의 MOSFET를 사용하는 것이 좋다. (7)∼(9)식에서 간단히 하기 위하여 포화영역의 드레인 전류는 게이트, 소오스간 전압에만 의존하기로 하였지만, 실제로는 드레인, 소오스간 전압에 의해서도 다소 변화한다. 채널길이가 길수록 이 변화의 비율(드레인 콘덕턴스)이 작고, 따라서 기준전압의 안정도가 좋게 된다. 또 단채널효과에 의한 임계값 전압변동을 억제하기 위해서도 채널길이는 긴쪽이 좋다. 제7a도∼제7c도 에서 기준전압을 만들기 위한 MOSFET Q61∼Q63의 백게이트는 각각의 소오스에 접속되어 있지만, 공통의 기판단자에 접속하도록 하여도 좋다. 그러나, MOSFET의 임계값전압은 백게이트 전압에 의해서 변화하므로, 그 영향을 피하기 위해서는 소오스에 접속한쪽이 좋다. 여기에서, 본 발명에 사용하는 전류미러회로에 대해서 보충해둔다. 전류미러회로는 제7a도의 실시예에 사용되고 있는 2개의 MOSFET로 되는 회로에 한정되지 않는다. 예를들면, 제7b도 또는 제7c도의 회로 여도 좋다. 이들의 회로는 각각 캐스코드형, 윌슨형이라는 명칭으로 알려져 있는 회로이다. 이들의 회로의 특징은 미터특성이 좋다는 것이다. 즉, 제7a도의 전류미러회로에서는 Q64와 Q65의 드레인, 소오스간 전압의 변화에 의해서 미러비α가 약간 변화하지만, 제7b도는 제7c도의 회로에서는 그 변화량이 작다. 따라서, 본발명에 적용한 경우 미러비를 보다 정확하게 설정할수 있어 보다 안정된 기준전압을 얻을 수가 있다. 또, 전류미러회로도로써는 제7d도에 도시한 바와 같은 MOSFET 대신에 바이폴라트랜지스터를 사용한 회로이어도 좋다. 다음에 실시예에서는 간단하게 하기 위하여 주로 제7a도의 전류미러회로를 사용한 도면을 기재하고 있지만, 이들의 실시예에 제7b도∼제7d도의 회로를 적용하여도 좋은 것은 물론이다. 제8도에 본 발명의 제2실시예를 도시한다. 이 회로는 제7a도의 Q63을 저항R61로 치환한 것이다. Q61과 Q62의 정수가 같고, 모두 포화영역에서 동작하고 있다고 하면 다음의 3개의 식이 성립된다.therefore,
Figure kpo00016
When the mirror ratio α is set to be, the temperature dependence of the reference voltage
Figure kpo00017
You can do In addition, the channel length of the MOSFET used in the present circuit is preferably longer. For example, even if a MOSFET having a channel length of about 1 μm is used in another circuit of a semiconductor device, it is better to use a MOSFET having a channel length longer than that, for example, 5 μm or more. For simplicity in equations (7) to (9), the drain current in the saturation region is only dependent on the voltage between the gate and the source, but actually varies slightly depending on the drain and the source voltage. The longer the channel length, the smaller the rate of change (drain conductance), and hence the higher the stability of the reference voltage. In addition, the channel length should be longer in order to suppress the threshold voltage variation caused by the short channel effect. 7A to 7C, the back gates of the MOSFETs Q 61 to Q 63 for generating the reference voltage are connected to the respective sources, but may be connected to a common substrate terminal. However, since the threshold voltage of the MOSFET changes with the back gate voltage, it is better to connect the source to avoid the influence. Here, the current mirror circuit used in the present invention is supplemented. The current mirror circuit is not limited to a circuit composed of two MOSFETs used in the embodiment of FIG. 7A. For example, the circuit of FIG. 7B or 7C may be sufficient. These circuits are circuits known under the names Cascode and Wilson, respectively. The characteristic of these circuits is that they have good meter characteristics. That is, in the current mirror circuit of FIG. 7A, the mirror ratio? Slightly changes due to the change of the drain and source voltages of Q 64 and Q 65 , while in FIG. 7B, the amount of change is small in the circuit of FIG. Therefore, when applied to the present invention, the mirror ratio can be set more accurately, and a more stable reference voltage can be obtained. As the current mirror circuit diagram, a circuit using a bipolar transistor may be used instead of the MOSFET shown in Fig. 7d. Next, in the embodiment, for the sake of simplicity, the drawings mainly using the current mirror circuit of FIG. 7A are described, but of course, the circuits of FIGS. 7B to 7D may be applied to these embodiments. 8 shows a second embodiment of the present invention. This circuit replaces Q 63 in FIG. 7A with a resistor R 61 . If the integers of Q 61 and Q 62 are the same and both operate in the saturation region, the following three equations are established.

Figure kpo00018
Figure kpo00018

Figure kpo00019
Figure kpo00019

Figure kpo00020
Figure kpo00020

이들의 식에서 미러비 α=1 βEE≒βE로 해서 계산하면,In these formulas, the mirror ratio α = 1 β EE ≒ β E

Figure kpo00021
Figure kpo00021

로 되어 기준전압 VR로서 EEMOS와 EMOS의 임계값전압의 차의 전압이 얻어진다. 본 실시예의 특징은 EEMOS와 EMOS의 임계값전압의 차를 제7a도의 경우보다 더욱 작게할 수 있는 것이다(원리적으로는 아무리 작게하여도 좋다). 그때문에 MOSFET의 특성을 일치시키는 것이 더욱 용이하다. 단, 통상의 MOS프로세스에서는 일반적으로 저항보다도 MOSFET 쪽이 점유면적을 작게 할 수 있으므로 임계값전압차가 어느정도 크더라도 좋은 경우는 제7a도의 실시예쪽이 바람직하다.The voltage difference between the threshold voltages of the EEMOS and the EMOS is obtained as the reference voltage V R. The characteristic of this embodiment is that the difference between the threshold voltages of the EEMOS and the EMOS can be made smaller than in the case of FIG. This makes it easier to match the characteristics of the MOSFET. However, in a typical MOS process, since the MOSFET area can be made smaller than the resistor in general, the embodiment of Fig. 7A is preferable when the threshold voltage difference may be large.

제9a도에 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 제7a도의 실시예와의 상이점은 전류 I1과 I2의 비를 일정하게 유지하는 방법에 있다. 제7a도의 경우는 전류미러회로(70)이 직접 I1과 I2의 비를 일정하게 유지하고 있지만, 본 실시예에서는 2조의 전류미러회로(71) 및 (72)가 간접적으로 이것을 실현한다. 즉, 4개의 N채널 MOSFET로 되는 전류미러회로(71)(이것은 상술한 캐스코드형이다) 이I2와 I3을 일정비로 유지함과 동시에 2개의 P채널 MOSFET로 되는 전류미러회로(72)가 I3과(I1+I2)를 일정비로 유지한다. 이것에 의해 I1과 I2의 비가 일정하게 유지된다. 예를들면, 회로(71)의 미러비를 I2:I3=1:1, 회로(72)의 미러비를 I3:(I1+I2)=1:2로 하면 I1:I2=1:1로 된다. 본 실시예의 특징은 Q62의 드레인, 소오스간 전압이 거의 일정하게 되는 것이다. 제7a도의 실시예에서는 Q62의 드레인(노드(62))의 전압은 VDD-|VTP|(VTP는 P 채널 MOSFET의 임계값전압)이며, 이것은 외부전원 전압VDD의 변동에 의해서 변화한다. 드레인전압의 변화는 드레인 콘덕턴스에 의한 드레인전류의 변화를 가져오고, 기준전압VR의 변동을 초래한다. 그것에 대해서 본 실시예에서 Q62의 드레인전압은 2VR로 유지되어 있으므로, VDD에 대해서 보다 안정된 기준전압을 얻을 수가 있다. 제9b도의 회로도 마찬가지의 실시예이다. 이 회로에서는 2개의 EEMOS 로 되는 전류미러회로(73)이 I2와 I4를 일정비로 유지하고, 2개의 P채널 MOSFET로 되는 전류미러회로(72)가 I4와 (I1+I2)를 일정비로 유지하는 것에 의해 I1과 I2의 비가 일정하게 유지된다. 이제까지의 실시예는 모두 N채널 MOSFET의 임계값 전압차를 기준으로 하는 회로였지만, P채널 MOSFET의 임계값전압차를 기준으로 할 수도 있다. 제10a도, 제10b도 에 그 예를 도시한다. Q74는 표준 임계값 전압VTP를 갖는 P채널 MOSFET이며, Q73은 VTP보다도 낮은(부에서 절대값이 크다)임계값전압 VTPE를 갖는 P채널 MOSFET이다. Q74와 Q73이 모두 포화 영역에서 동작하고 있다고 하면 다음 2개의 식이 성립되다.Figure 9a shows another embodiment of the present invention. The difference from the embodiment of FIG. 7A lies in the method of keeping the ratio of currents I 1 and I 2 constant. In the case of Fig. 7A, the current mirror circuit 70 directly maintains the ratio of I 1 and I 2 constant, but in this embodiment, two sets of current mirror circuits 71 and 72 indirectly realize this. That is, the current mirror circuit 71 composed of four N-channel MOSFETs (this is the cascode type described above) maintains I 2 and I 3 at a constant ratio, and at the same time the current mirror circuit 72 composed of two P-channel MOSFETs is provided. Keep I 3 and (I 1 + I 2 ) at a constant ratio. This keeps the ratio of I 1 and I 2 constant. For example, if the mirror ratio of the circuit 71 is I 2 : I 3 = 1: 1 and the mirror ratio of the circuit 72 is I 3 : (I 1 + I 2 ) = 1: 2, then I 1 : I 2 = 1: 1. The characteristic of the present embodiment is that the voltage between the drain and the source of Q 62 is substantially constant. In the embodiment of FIG. 7A, the voltage of the drain (node 62) of Q 62 is V DD- | V TP | (V TP is the threshold voltage of the P-channel MOSFET), which is caused by the variation of the external power supply voltage V DD . Change. The change in the drain voltage causes a change in the drain current due to the drain conductance and causes a change in the reference voltage V R. On the other hand, since the drain voltage of Q 62 is maintained at 2V R in this embodiment, a more stable reference voltage can be obtained with respect to V DD . The circuit of FIG. 9B is the same embodiment. In this circuit, the current mirror circuit 73 composed of two EEMOS maintains I 2 and I 4 at a constant ratio, and the current mirror circuit 72 composed of two P-channel MOSFETs is composed of I 4 and (I 1 + I 2 ). By maintaining a constant ratio, the ratio of I 1 and I 2 is kept constant. All the embodiments so far have been circuits based on the threshold voltage difference of the N-channel MOSFET, but may be based on the threshold voltage difference of the P-channel MOSFET. An example is shown in FIG. 10A and FIG. 10B. Q 74 is a P-channel MOSFET with a standard threshold voltage V TP , and Q 73 is a P-channel MOSFET with a threshold voltage V TPE lower than V TP (large absolute value at negative). If both Q 74 and Q 73 are operating in the saturation region, then two equations are established.

Figure kpo00022
Figure kpo00022

Figure kpo00023
Figure kpo00023

여기에서 V3은 노드 (63)의 전압, βPEE는 각각 Q73,Q74의 콘덕턴스 계수이다. 이들의 식에서 I1:I2=1:1,βPE≒βE로 해서 계산하면.Where V 3 is the voltage at node 63, β PE , β E are the conductance coefficients of Q 73 and Q 74 , respectively. In these formulas, it is calculated as I 1 : I 2 = 1: 1, β PE ≒ β E.

Figure kpo00024
Figure kpo00024

로 되어 기준전압 VR로써 P채널 MOSFET의 임계값 전압차가 얻어진다. 본 실시예는 P 형의 기판상에 형성되는 반도체 집적회로로써 안정된 기준전압을 필요로 하는 것에 조합하는데 적합하다. 상술한 바와같이 기준전압을 만들기 위한 MOSFET의 백게이트는 각각의 소오스에 접속하는 것이 바람직하다. 그러나 P형의 기판위의 반도체집적회로에서 N채널 MOSFET는 기판위에 직접 형성되고, 백게이트는 모두 공통의 기판 단자에 접속되는 것이 보통이다. 따라서, 기판전압이 변동하면, N채널 MOSFET 의 임계값전압이 변화한다. 그것에 대해서 P 채널 MOSFET 는 N형의 웰내에 형성되므로 각 MOSFET의 백게이트(웰)를 소오스에 접속하는 것에 의해서 기판 전압변동의 영향을 받지 않도록 할 수가 있다. 예를 들면, DRAM에서는 P형의 기판을 사용하여 칩위에 마련한 기판전압발생회로에서 발생한 전압(통상-3V정도)을 기판에 인가하는 것이 보통이다. 그러나, 이 기판전압은 외부 전원전압의 변동이나 메모리의 동작에 의해서 변동하기 쉽다. 이와같은 경우에는 본 실시예의 회로가 특히 유효하다. 반대로 N형의 기판위에 형성되는 반도체 집적회로에서는 N채널 MOSFET의 임계값 전압차를 기준으로 하는 회로쪽이 좋다. 제10b도 마찬가지로 P채널 MOSFET의 임계값전압차를 기준으로 하는 회로이다. 이제까지의 실시예와 상이점은 동작점(동작전류)의 설정방법에 있다. 이제까지의 실시예는 기준전압 발생회로 내에서 자동적으로 동작점이 결정된다. 소위, 셀프 바이어스 방식의 회로이었다. 그러나, 본 회로에서는 동작점을 설정하기 위한 회로(76)이 독립적으로 마련되어 있다. 동작점 설정회로(76)에 흐르는 전류 I5는 주로 저항 R62(MOSFET로 치환하여도 좋다)에 의해서 결정된다. 기준전압 발생회로의 동작전류 I1및 I2는 I5와 2조의 전류미러회로(72) 및 (75)에 의해서 결정된다. 예를들면 회로(72)의 미러비를 I5:(I1+I2)≤1:2, 회로(75)의 미러비를 I5:I2=1:1로 하면 I1=12=15로 된다. 본 회로는 동작점 설정회로가 독립적으로 마련되어 있으므로 셀프 바이어스 방식의 회로보다도 디바이스의 변형에 의한 동작점이 변동이 적고, 따라서 소비전류의 변동이 적다는 특징이 있다. 또한, 셀프 바이어스방식의 회로에서는 기동회로를 부착해두는 것이바람직하다. 기동회로라 함은 회로가 바람직하지 않은 안정점에 떨어지는 것을 방지하기 위한 회로이다. 예를들면 제9a도의 회로에서는 바람직한 안정점은 상술한 바와같이 정상으로 VR을 발생하고 있는 상태이며, 이때 노드(63)의 전압 V3=2VR, 노드(64)의 전압 V4≒VDD-|VTP|이다. 그러나, 이것 이외에도 I1=I2=0인 안정점이 있으며, 이때 V3=0, V4=VDD, VR=0이다. 회로가 이 안정점에 떨어지는 것을 막기 위해서는, 예를들면 제11도에 도시한 바와 같은 기동회로(77)을 부가하면 좋다. P채널 MOSFET Q75,Q76및 저항 R63(MOSFET에 의해서 치환하여도 좋다)은 전류원을 구성하고 있다. 회로가 바람직하지 않은 안정점에 있을때에는 V3=0에서 EEMOS Q77은 비도통상태이기 때문에 노드(60)이 전류원에 의해서 충전된다. 그러면, Q78이 도통상태로 되어 노드(63)의 전압을 상승시켜 회로를 바람직하지 않은 안정점에서 탈출시키도록 작용한다. 회로가 바람직한 안정점에 도달하면 V3이 VEE를 초과해서 Q77이 도통상태로 되어 노드(60)의 전압이 내려간다. 그러면, Q78은 비도통상태로 되어 기준전압 발생회로 본체의 동작에는 영향을 미치지 않게 된다. 다음에 본 발명을 DRAM에 적용한 예를 도시한다. 제12도는 메모리 어레이를 외부전원전압 VCC보다 낮은 내부전압 VL로 동작시키기 위하여 온 칩전압리미터를 마련한 DRAM의 구성도이다. 내부전압 VL을 발생하기 위하여 본 발명에 의한 기준전압 발생회로를 사용하고 있다. 도면중, (6)은 본 발명에 의한 기준전압 발생회로, (24)는 차동증폭기(7') 및 (7)는 버퍼, (30)은 워드선승압회로, (2)는 메모리 셀MC를 종횡으로 배열한 메모리 어레이(33)은 센스 증폭기(31)은 워드드라이버이다. 차동증폭기(24)와 2개의 저항 R21,R22는 기준전압 발생회로(6)의 출력전압 VR에서 다음의 식과 같이 메모리 어레이의 동작전압 VR'를 만들기 위한 회로이다.The threshold voltage difference of the P-channel MOSFET is obtained as the reference voltage V R. This embodiment is suitable for combining with a semiconductor integrated circuit formed on a P-type substrate and requiring a stable reference voltage. As described above, it is preferable to connect the back gate of the MOSFET for making the reference voltage to each source. However, in a semiconductor integrated circuit on a P-type substrate, N-channel MOSFETs are usually formed directly on the substrate, and all of the back gates are connected to a common substrate terminal. Therefore, when the substrate voltage changes, the threshold voltage of the N-channel MOSFET changes. On the other hand, since the P-channel MOSFET is formed in the N-type well, the back gate (well) of each MOSFET can be connected to the source so that it is not influenced by the substrate voltage variation. For example, in a DRAM, it is common to apply a voltage (usually -3V) generated in a substrate voltage generation circuit provided on a chip using a P-type substrate to the substrate. However, this substrate voltage is likely to change due to fluctuations in the external power supply voltage or operation of the memory. In such a case, the circuit of this embodiment is particularly effective. On the contrary, in the semiconductor integrated circuit formed on the N-type substrate, the circuit based on the threshold voltage difference of the N-channel MOSFET is preferable. Similarly, the 10b is a circuit based on the threshold voltage difference of the P-channel MOSFET. The difference from the above embodiments lies in the method of setting the operating point (operating current). In the above embodiments, the operating point is automatically determined in the reference voltage generation circuit. It was a so-called self-biased circuit. However, in this circuit, a circuit 76 for setting an operating point is provided independently. The current I 5 flowing through the operating point setting circuit 76 is mainly determined by the resistor R 62 (may be replaced by a MOSFET). The operating currents I 1 and I 2 of the reference voltage generating circuit are determined by I 5 and two sets of current mirror circuits 72 and 75. For example, if the mirror ratio of the circuit 72 is I 5 : (I 1 + I 2 ) ≤1: 2 and the mirror ratio of the circuit 75 is I 5 : I 2 = 1: 1, I 1 = 1 2 = 1 5 Since the operating point setting circuit is provided independently, the present circuit has a feature that the operating point is less fluctuated by the deformation of the device than the self-biased circuit, and therefore the fluctuation in the current consumption is smaller. In a self-biased circuit, it is preferable to attach a start circuit. The starting circuit is a circuit for preventing the circuit from falling to an undesirable stable point. For example, in the circuit of FIG. 9A, a preferable stable point is a state in which V R is generated normally as described above. In this case, the voltage V 3 = 2 V R of the node 63 and the voltage V 4 ≒ V of the node 64 are shown. DD- | V TP | However, in addition to this, there is a stable point where I 1 = I 2 = 0, where V 3 = 0, V 4 = V DD , and V R = 0. In order to prevent the circuit from falling to this stable point, for example, a starting circuit 77 as shown in FIG. 11 may be added. P-channel MOSFETs Q 75 , Q 76 and resistor R 63 (which may be replaced by MOSFETs) constitute a current source. When the circuit is at an undesirable set point, node 60 is charged by the current source because EEMOS Q 77 is non-conductive at V 3 = 0. Then, Q 78 is brought into a conductive state, and the voltage of node 63 is raised to act to escape the circuit from an undesirable stable point. When the circuit reaches the desired stable point, V 3 exceeds V EE and Q 77 becomes conductive so that the voltage at node 60 drops. Then, Q 78 becomes non-conducting so that the operation of the reference voltage generating circuit main body is not affected. Next, an example in which the present invention is applied to a DRAM is shown. FIG. 12 is a configuration diagram of a DRAM in which an on-chip voltage limiter is provided to operate the memory array at an internal voltage V L lower than the external power supply voltage V CC . In order to generate the internal voltage V L , the reference voltage generating circuit according to the present invention is used. In the figure, reference numeral 6 denotes a reference voltage generation circuit according to the present invention, 24 denotes a differential amplifier 7 'and 7 denotes a buffer, 30 denotes a word line boost circuit, and 2 denotes a memory cell MC. In the memory array 33 arranged vertically and horizontally, the sense amplifier 31 is a word driver. The differential amplifier 24 and the two resistors R 21 and R 22 are circuits for making the operating voltage V R ′ of the memory array from the output voltage V R of the reference voltage generator 6 as follows.

Figure kpo00025
Figure kpo00025

VR은 상술한 바와같이 FET의 임계값전압차를 기준으로 하고 있기 때문에 반드시 메모리 어레이의 동작전압으로써 적당한 전압이라고는 한정하지 않는다. 그 때문에 그 회로에 의해서 VR에서 VR'로의 변환을 행하고 있다. 예를 들면, VR=1V, VR'=3V 이면 R21:R22=2:1로 하면 좋다. 또, R21과 R22를 가변으로 해서 VR'의 미소조정, 소위 트리밍을 할 수 있도록 하여도 좋다. 트리밍의 방법으로써는, 예를들면 상기 미국특허에 기재되어 있는 방법을 사용할 수가 있다. 버퍼(7')및 (7)는 VR의 전류 구동능력을 높이기 위한 회로이다. 버퍼는 MOSFET Q21∼Q24와 전류원 I25로 되는 차동 증폭기와 MOSFET Q26과 전류원 I27로 되는 출력단에 의해서 구성되어 있다. 또한, (7)의 구성은 (7')와 동일하므로 도면에서는 기재를 생략하고 있다. 이회로는 출력단에서 차동 증폭기의 입력으로 귀환이 걸리고 있으므로, 출력 VL1, VL2의 전압이 입력전압 VR'에 따르도록 동작한다. 즉, 전압값은 그대로이고 구동능력이 큰 출력 VL1,VL2를 얻을수가 있다. VL1,VL2는 각각 센스 증폭기, 메모리 셀의 워드선을 구동하는데 이용된다. 본 실시예에서는 워드선 전압을 메모리 어레이의 동작전압(여기에서는 VL1)보다 높게 하는 워드선승압이라 불리우는 방법을 사용하고 있다. 그를 위하여 워드선 승압회로 (30)을 마련하고 있다. 단 (30)의 전원은 외부전원VCC가 아니고, 내부 전원VL2이다. 따라서, 워드선 구동신호ΦX는 VL2를 기준으로 승압된다. 워드선 드라이버(31)은 ΦX와 디코더 출력 XD를 받아서 워드선 WL을 구동한다. 본 실시예에 사용되고 있는 센스증폭기(33)은 P채널 MOSFET Q125,Q126과 N채널 MOSFET Q127, Q128로 되는 통상의 CMOS센스증폭기이다. (33)은 ΦS를 그레벨로 ΦS를 저레벨로 해서 MOSFET Q136, Q137을 도통시키는 것에 의해 기동된다. 단, Q137의 소오스는 외부전원 VCC가 아니고 내부전원 VL1에 접속되어 있으므로, (33)이 동작하는 것에 의해 데이타선의 고레밸측은 VL1로, 저레벨측은 접지전위로 된다. 즉, 데이타선의 진폭은 VL1로 억제된다. 다음에 본 발명을 DRAM에 적용한 다른 실시예들 기재한다. 제13도는 본 발명을 적용한 16M비트 DRAM의 회도로, 제14도는 칩내의 배치도, 제15도는 전압리미터회로(13)의 상세한 배치도이다. 또한 배치도에 있어서 간단하게 하기 위하여 일부의 회로는 기재를 생략하고 있다. 도면중, (1)은 반도체 칩, (2)는 메모리 어레이, (31)은 워드 드라이버, (32)는 로우 디코더, (33)은 센스증폭기, (34)는 데이타선 프리차지 회로, (35)는 데이타선 선택회로, (36L)및 (36R)은 스위치회로, (37)은 칼럼디코더, (38)은 메인증폭기,(39)는 데이타 출력버퍼, (40)은 데이터 입력버퍼, (41)은 라이트회로, (42)는 로우어드레스 버퍼, (43)은 칼럼 어드레스버퍼, (44)는 타이밍 발생회로, (45)는 센스증폭기 구동신호 발생회로, (46)은 워드선 전압발생회로, (47)은 데이타선 프리차지전압 발생회로,(48)은 기판전압 발생회로이다. 전압리미터회로(13)중의(6)은본 발명에 의한 기준전압 발생회로,(6a)는 전압변환회로, (7a),(7b),(7c)는 구동회로, (4a),(4b),(4c)는 접지 VSS의 본딩패드,(5a),(5b)는 외부전원전압 VCC의 본딩패드이다. 기준전압 발생회로(6)은 외부전원전압 VCC(여기에서는 5V)에 대해서 안정화된 전압VR(여기에서는 1.1V)을 발생하고, 전압변환회로(6a)는 그것을 VR'(여기에서는 3.3V)로 변환한다. 구동회로는 VR' 를 따라 메모리 어레이용의 전원전압 VL1, 주변회로용의 전원전압 VL2를 발생한다. 이예에서 VL1,VL2의 전압레벨은 모두 3.3V이다. 본 실시예의 제1특징은 주변 회로에도 전압 리미터회로를 적용한 것이다. VL1은(45)및(47)에,VL2(32),(37),(38),(40),(41),(42),(43),(44),(46),(48)에 각각 공급된다. 즉, 데이타 출력버퍼(39)이외의 회로는 내부전원전압 VL1또는 VL2에서 동작한다. 주변 회로도 외부전원전압 VCC보다도 낮은 안정화된 전압 VL1로 동작되는 것에 의해 주변회로에서 소비되는 전력을 저감할 수 있고, 또 그 동작을 안정화할 수 있다. 본 실시예의 제2의 특징은 전압리미터회로(13)을 반도체 칩의 중앙에 배치한 것이다. 이것에 의해 내부전원전압 VL1,VL2의 배선 (11a),(11b)의 임피던스에 의한 전압강하가 작게된다. 그때문에 VL1,VL2를 전원으로 하는 회로의 동작이 안정되고 고속으로 된다. 본 실시예의 제3특징은 접지배선의 방법에 있다. 먼저, 기준전압 발생회로 및 전압변환회로용으로써는 전용의 짧은 접지배선(8)을 마련한다. 다음에 구동회로용으로써는 접지배선(9a)및(9b)를 마련한다. 그리고, 전압 리미터회로용의 본딩패드(4b)는 다른 회로용의 본딩패드(4a)(4c)와는 별도로 마련한다. 이것에 의해 각 회로가 동작할 때에 흐르는 전류에 의해서 접지배선위에 발생하는 잡음이 다른 회로에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 특히 기준전압 발생회로 및 전압변환회로의 접지배선에 잡음이 생기면, 내부전원전압 VL1,VL2의 레벨이 변동하여 칩내의 거의 모든 회로에 영향을 미치므로, 이 배선(8)을 극히 짧게 하고, 또한 다른 접지 배선과는 분리해두는 것이 바람직하다.그를 위해서는 본딩패드에서 별도로 해두는 것이 가장 바람직하지만, 본딩패드는 공통으로 해서 배선의 인출부에서 분리하는 방식이어도 좋다. 또, 도시하지 않았지만 메모리어레이용의 접지배선도, 다른 배선과 분리해두는 것이 바람직하다. 왜냐하면, DRAM에서는 센스증폭기가 증폭동작을 행핼때 다수의 데이타선(그 용량은 통상 합계가 수천PF)이 동시에 충방전되어 접지배선에 큰잡음이 발생하기 때문이다. 본 실시예의 제4의 특징은 전원배선의 방법에 있다. 외부전원전압 VCC용의 본딩패드는 메모리 어레이용의 (5a)와 주변화로용의(5b)에서 별도로 마련된다. 메모리 어레이용의 구동 회로(7a)는 (5a)에, 주변회로용의 구동회로(7b),(7c)는(5b)에 각각 근접해서 배치된다. 이것에 의해 전원배선(10a),(10b)에서의 전압강하를 저감할 수 있다. 물론 이 전압강하분은 각 구동회로에서 흡수하도록 되어 있지만, 강하분이 너무크면 흡수할 수 없게 되어 내부전원전압V11또는 V12의 저하를 초래하는 일이 있다. 이것을 방지하기 위해서는 본 실시예와 같이 배선(10a),(10b)의 임피던스를 작게하는 것이 바람직하다. 주변회로용과 메모리 어레이 용으로 본딩패드를 별도로 마련한 것을 상술한 접지의 경우와 마찬가지로 회로가 동작할때에 흐르는 전류에 의해서 전원배선상에 발생하는 잡음이 다른 회로에 악영향을 미치는 것을 방지하기 위한 것이다. 기준전압발생회로 및 전압변환회로용의 전원은 여기에서는 (5b)로 부터 배선하고 있지만, 물론 다른 본딩패드를 마련하여도 좋다. 또한, 도시하지 않았지만, 데이터 출력 버퍼용의 접지 배선 및 전원배선도 다른 접지배선 및 전원배선과 각각 분리해두는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 데이타 출력버퍼가 동작할때에는 외부부하(통상수백 PF)가 충방전되므로 접지배선 및 전원배선(데이타 출력버퍼는 외부전원 전압 VCC에서 직접 동작한다)에 큰 잡음이 발생하기 때문이다. 다음에 본 실시예의 각부에 대해서 상세하게 설명한다. 먼저, 기준전압 발생회로(6)에 대해서 기술한다. 기준 전압 발생회로로써는 제7a도∼제11도에 도시한 회로를 사용할 수가 있다. 여기에서 상술한 바와 같이 기판전위 변동의 영향을 적게하기 위해서 각 MOSFET의 백게이트는 각각의 소오스에 접속하는 것이 바람직하다. 예를들면, 제10a도, 제10b도의 회로에서는 P채널 MOSFET Q73과 Q74의 임계값 전압차가 기준전압 VR로 된다. 이경우는 Q73과 Q74로써는, 예를들면 제16a도,제16b도에 도시한 구조의 P채널 MOSFET를 사용하면 좋다. 제16a도는 배치도, 제6b도는 단면도이다. 도면중,(101)은 P형의 반도체 기판, (102)는 N형의 웰,(103)은N+확산층, (107)은 P+확산층, (104)는 분리형의 SiO2, (106)은 게이트로 되는 다결정 실리콘 또는 금속,(113)은 층간절연막, (108)은 배선층, (115)는 보호막, (116)은 접촉구멍이다. 소오스 확산층(도면의 좌측의 P+확산층)과 N웰이 배선층(108)에 의해서 접속되어 있다. 이단자가 제10a도, 제10b도의 회로도의 노드(66)에 해당한다. 이 구조는 통상의 CMOS 프로세스로 만들수가 있다. 제17a도, 제17b도는 웰을 2중구조로 한 예이다, 도면중, (111)은 N형의 기판, (112)는 P형의 웰이다. 이와 같이 웰을 이중구조로 해서 외측의 웰(112)의 전위를 고정(예를들면 접지)하는 것에 의해 기판(111)과 MOSFET의 백게이트(102)가 정전적으로 차폐된다. 따라서 이들 사이의 기생용량을 거친 간섭잡음을 방지할 수 있어 기판전위 변동의 영향을 거의 완전하게 없앨 수가 있다. 또한 기판(111)은, 예를들면 외부전원VCC에 접속하면 좋다. 이 구조는 통상의 CMOS프로세스에 웰을 형성하는 공정을 하나 추가하는 것 만으로 만들 수가 있어 비교적 낮은 비용으로 큰 효과가 얻어진다. 제7a도∼제9b도,제11도의 회로에서는 N채널 MOSFET Q61과 Q62의 임계값 전압차가 기준전압으로 된다. 이들의 회로를 이용하는 경우는 제16a도, 제16b도또는 제17a도, 제17b도에서 도전형을 역으로 한 구조의 N채널 MOSFET를 사용하면 좋다. 기준전압을 발생하기 위한 1쌍의 MOSFET(제10a도, 제10b도의 경우는 Q73과 Q74, 제7a∼제9b도, 제11도의 경우는 Q61과 Q62)의 배치 패턴은 기하학적으로 합동인 도형으로 하여 배치하는 방법도 동일하게 하는 것이 제조 프로세스의 불균형의 영향을 적게 하는 의미에서 바람직하다. 예를들면, 소오스, 드레인 확산층위의 접촉구멍의 배치방법을 동일하게 하는 것에 의해 확산층 저항의 영향을 같게 할 수가 있다. 또, 채널의 방향을 동일하게 하는 것에 의해 결정면 방향에 의한 이동도의 차의 영향을 없앨수가 있다. 다음에 전압변환회로(6a)에 대해서 기술한다. 전압 변환회로의 하나의 실현방법을 제18도에 도시한다. 도면중(24)는 차동 증폭기, (25)는 트리밍 회로, Q39∼Q47및 Q49는 P채널 MOSFET,F4∼F7은 퓨즈이다. 이것에 관련된 실시예가 제35도, 제37도, 제39a도에서 설명되므로 이것을 참조하면 한층 명확하게 될 것이다. 이 회로는 기준전압 VR의 정수배의 전압 VR'를 발생한다. 또, 제조 프로세스 등에 의한 VR의 불균형을 보상하기 위한 전압의 미소 조정(트리밍)이 가능하다. 차동 증폭기(24) 의 입력 단자의 한쪽에는 VR이 입력되고, 다른쪽에는 VR'를 MOSFET Q44∼Q47및 Q39∼Q42에 의해서 분할한 전압 VR가 귀환되어 있다. (24)의 증폭율이 충분히 크다고 하면, 출력전압 VR'는 다음식으로 주어진다.Since V R is based on the threshold voltage difference of the FET as described above, it is not necessarily limited to an appropriate voltage as the operating voltage of the memory array. Therefore, it performs a conversion to V R 'at V R by that circuit. For example, when V R = 1 V and V R '= 3 V, R 21 : R 22 = 2: 1 may be used. Further, R 21 and R 22 may be made variable so that V R 'can be finely adjusted, so-called trimming. As the trimming method, for example, the method described in the above-mentioned US patent can be used. The buffers 7 'and 7 are circuits for increasing the current driving capability of V R. The buffer consists of a differential amplifier consisting of MOSFETs Q 21 to Q 24 and current source I 25 , and an output stage of MOSFET Q 26 and current source I 27 . In addition, since the structure of (7) is the same as that of (7 '), description is abbreviate | omitted in drawing. Since this circuit is fed back from the output to the input of the differential amplifier, it operates so that the voltages on the outputs V L1 and V L2 correspond to the input voltage V R '. In other words, the outputs V L1 and V L2 , which have the same voltage value and large driving capability, can be obtained. V L1 and V L2 are used to drive the word lines of the sense amplifier and the memory cell, respectively. In this embodiment, a method called word line boost is used in which the word line voltage is higher than the operating voltage (here, V L1 ) of the memory array. For that purpose, a word line booster circuit 30 is provided. The power supply of stage 30 is not an external power supply V CC , but an internal power supply V L2 . Therefore, the word line drive signal Φ X is boosted on the basis of V L2 . The word line driver 31 receives Φ X and the decoder output XD to drive the word line WL. The sense amplifier 33 used in this embodiment is a conventional CMOS sense amplifier comprising P-channel MOSFETs Q 125 , Q 126 and N-channel MOSFETs Q 127 , Q 128 . (33) is started by conducting the MOSFETs Q 136 and Q 137 with Φ S at that level and Φ S at the low level. However, since the source of Q 137 is connected to the internal power supply V L1 instead of the external power supply V CC , by operating 33, the high level side of the data line becomes V L1 and the low level side becomes the ground potential. In other words, the amplitude of the data line is suppressed to V L1 . Next, other embodiments in which the present invention is applied to DRAM will be described. FIG. 13 is a circuit diagram of a 16M bit DRAM to which the present invention is applied, FIG. 14 is a layout diagram in a chip, and FIG. 15 is a detailed layout diagram of the voltage limiter circuit 13. In addition, some circuits abbreviate | omit description in order to simplify in a layout. In the figure, (1) is a semiconductor chip, (2) is a memory array, (31) is a word driver, (32) is a row decoder, (33) is a sense amplifier, (34) is a data line precharge circuit, and (35) ) Are data line select circuits, (36L) and (36R) are switch circuits, (37) are column decoders, (38) are main amplifiers, (39) are data output buffers, (40) are data input buffers, (41) Is a write circuit, 42 is a low address buffer, 43 is a column address buffer, 44 is a timing generator circuit, 45 is a sense amplifier drive signal generator circuit, 46 is a word line voltage generator circuit, Reference numeral 47 denotes a data line precharge voltage generator circuit, and 48 denotes a substrate voltage generator circuit. 6 of the voltage limiter circuit 13 is a reference voltage generating circuit according to the present invention, 6a is a voltage conversion circuit, (7a), (7b), (7c) is a driving circuit, (4a), (4b), 4c is a bonding pad of ground V SS , and 5a and 5b are bonding pads of an external power supply voltage V CC . The reference voltage generating circuit 6 generates a stabilized voltage V R (here, 1.1 V) with respect to the external power supply voltage V CC (here, 5 V), and the voltage conversion circuit 6a sets it to V R '(here, 3.3). To V). The driving circuit generates a power supply voltage V L1 for the memory array and a power supply voltage V L2 for the peripheral circuit along V R ′. In this example, the voltage levels of V L1 and V L2 are all 3.3V. The first feature of this embodiment is that a voltage limiter circuit is also applied to the peripheral circuit. V L1 at (45) and (47), V L2 (32), (37), (38), (40), (41), (42), (43), (44), (46), 48, respectively. That is, circuits other than the data output buffer 39 operate at the internal power supply voltage V L1 or V L2 . The peripheral circuit can also be operated with the stabilized voltage V L1 lower than the external power supply voltage V CC , thereby reducing the power consumed by the peripheral circuit and stabilizing its operation. The second feature of this embodiment is that the voltage limiter circuit 13 is arranged in the center of the semiconductor chip. As a result, the voltage drop due to the impedance of the wirings 11a and 11b of the internal power supply voltages V L1 and V L2 is reduced. As a result, the operation of the circuit using V L1 and V L2 as a power source becomes stable and high speed. A third feature of this embodiment is the method of grounding wiring. First, a dedicated short ground wiring 8 is provided for the reference voltage generating circuit and the voltage converting circuit. Next, the ground wirings 9a and 9b are provided for the driving circuit. The bonding pads 4b for voltage limiter circuits are provided separately from the bonding pads 4a and 4c for other circuits. As a result, it is possible to prevent the noise generated on the ground wiring from adversely affecting other circuits due to the current flowing when each circuit operates. In particular, if noise occurs in the ground wiring of the reference voltage generator circuit and the voltage conversion circuit, the level of the internal power supply voltages V L1 and V L2 fluctuates and affects almost all circuits in the chip, thus making the wiring 8 extremely short. In addition, it is preferable to separate it from other ground wiring. Although it is most preferable to separate from the bonding pad for this purpose, the bonding pad may be common and may be separated from the lead portion of the wiring. Although not shown, it is desirable to separate the ground wiring for the memory array from other wiring. This is because in a DRAM, when a sense amplifier performs an amplification operation, a large number of data lines (usually, thousands of PFs in total) are charged and discharged at the same time, resulting in large noise in the ground wiring. A fourth feature of this embodiment is in the method of power supply wiring. Bonding pads for the external power supply voltage V CC are provided separately from the memory array 5a and the peripheral furnace 5b. The drive circuit 7a for the memory array is disposed close to 5a, and the drive circuits 7b and 7c for the peripheral circuit are located close to 5b, respectively. As a result, the voltage drop in the power supply wirings 10a and 10b can be reduced. Of course, this voltage drop is absorbed by each drive circuit, but if the drop is too large, it cannot be absorbed, which may cause a decrease in the internal power supply voltage V 11 or V 12 . In order to prevent this, it is preferable to reduce the impedance of the wirings 10a and 10b as in this embodiment. The separate bonding pads for the peripheral circuit and the memory array are provided to prevent the noise generated on the power supply wiring from adversely affecting other circuits by the current flowing when the circuit is operated, as in the case of the above-described ground. The power supply for the reference voltage generating circuit and the voltage converting circuit is wired from (5b) here, but of course, other bonding pads may be provided. Although not shown, it is preferable to separate the ground wiring and the power supply wiring for the data output buffer from the other ground wiring and the power supply wiring, respectively. This is because an external load (usually hundreds of PFs) is charged and discharged when the data output buffer operates, which causes a large noise in the ground wiring and the power wiring (the data output buffer operates directly at the external power supply voltage V CC ). Next, each part of a present Example is demonstrated in detail. First, the reference voltage generating circuit 6 will be described. As the reference voltage generating circuit, the circuits shown in Figs. 7A to 11 can be used. As described above, in order to reduce the influence of the substrate potential variation, it is preferable to connect the back gate of each MOSFET to each source. For example, in the circuits of FIGS. 10A and 10B, the threshold voltage difference between the P-channel MOSFETs Q 73 and Q 74 becomes the reference voltage V R. In this case, as the Q 73 and Q 74 , for example, a P-channel MOSFET having the structure shown in FIGS. 16A and 16B may be used. FIG. 16A is a layout view and FIG. 6B is a sectional view. In the figure, reference numeral 101 denotes a P-type semiconductor substrate, 102 denotes an N type well, 103 denotes an N + diffusion layer, 107 denotes a P + diffusion layer, 104 denotes a separate type SiO 2 , and 106 denotes a gate. Polycrystalline silicon or metal, wherein 113 is an interlayer insulating film, 108 is a wiring layer, 115 is a protective film, and 116 is a contact hole. The source diffusion layer (P + diffusion layer on the left side of the figure) and the N well are connected by the wiring layer 108. This terminal corresponds to the node 66 in the circuit diagram of FIGS. 10A and 10B. This structure can be made by a normal CMOS process. 17A and 17B show an example in which the well has a double structure. In the drawing, reference numeral 111 denotes an N-type substrate, and 112 denotes a P-type well. Thus, the board | substrate 111 and the back gate 102 of MOSFET are electrostatically shielded by fixing the potential of the outer side well 112 (for example, ground) by making a dual well structure. Therefore, the interference noise through the parasitic capacitance between them can be prevented and the influence of the substrate potential variation can be almost completely eliminated. The substrate 111 may be connected to, for example, an external power supply V CC . This structure can be made only by adding one step of forming a well to a conventional CMOS process, and a large effect can be obtained at a relatively low cost. In the circuits of FIGS. 7A to 9B and 11, the threshold voltage difference between the N-channel MOSFETs Q 61 and Q 62 is the reference voltage. In the case of using these circuits, an N-channel MOSFET having a structure in which the conductivity type is reversed in FIGS. 16A, 16B, 17A, and 17B may be used. The arrangement pattern of a pair of MOSFETs (Q 73 and Q 74 in FIGS. 10A and 10B, Qa and 9B in FIGS. 10A and 10B, and Q 61 and Q 62 in FIG. 11) is geometrically generated. It is preferable in the sense that the method of arrange | positioning as a congruent figure also makes it the same in order to reduce the influence of the imbalance of a manufacturing process. For example, the effect of diffusion layer resistance can be made the same by making the arrangement of the contact holes on the source and drain diffusion layers the same. In addition, by making the direction of the channel the same, the influence of the difference in mobility due to the crystal plane direction can be eliminated. Next, the voltage conversion circuit 6a will be described. One implementation method of the voltage conversion circuit is shown in FIG. In the figure, 24 is a differential amplifier, 25 is a trimming circuit, Q 39 to Q 47 and Q 49 are P-channel MOSFETs, and F 4 to F 7 are fuses. Embodiments related to this will be described with reference to FIGS. 35, 37, and 39a, which will be further clarified with reference to this. This circuit generates a voltage V R 'that is an integer multiple of the reference voltage V R. In addition, fine adjustment (trimming) of the voltage for compensating the V R unbalance due to the manufacturing process or the like is possible. V R is input to one of the input terminals of the differential amplifier 24, and the voltage V R obtained by dividing V R 'by MOSFETs Q 44 to Q 47 and Q 39 to Q 42 is fed back. If the amplification factor of (24) is large enough, the output voltage V R 'is given by the following equation.

VR' = RT1+ RT2/RT2·VR V R '= R T1 + R T2 / R T2V R

여기에서 RT1은 Q44∼Q47로 되는 회로를 등가적으로 저항이라고 간주하였을 때의 저항값, RT2는 Q39∼Q42로 되는 회로를 등가적으로 저항이라고 간주하였을 때의 저항값이다. 퓨즈를 절단하는 것에 의해 RT1,RT2가 변하므로, VR'를 조정할 수가 있다. VR,VR'의 표준값은 상술한 바와 같이 각각 1.1V, 3.3V이므로 퓨즈를 절단하지 않을 때에는 RT1:RT2=2:1 로 해둔다. VR1.1V 일때에는 F4∼F6을 절단하는 것에 의해 RT2를 크게 하고, VR1.1V일때에는 F7을 절단하는 것에 의해 RT1을 크게 해서 VR'가 표준값에서 크게 벗어나지 않도록 조절할수가 있다. MOSFET Q49및 Q50은 레스트모드일때 VR'=OV로 하기 위한 것이라, 레스트모드일때는 신호TE가 VCC레벨로 되고, 출력 VR'는 OV로 된다.제 18도에 도시한 회로는 미국특허 No. 4100437호에 기재되어 있는 회로에 비해서 통상의 MOS 프로세스에서 만든 경우의 점유면적이 작다는 이점이 있다. 즉, 미국특허에 기재되어 있는 회로에서는 출력전압 VR'를 분할하기 위한 소자로써 저항을 사용하고 있었던 것에 대하여 제18도의 회로에서는 MOSFET를 사용하고 있다. 회로의 소비전류를 저감하기 위해서는 전압분할용 소자의 등 가저항은 매우 크게 (수백 ㏀정도)하지 않으면 안된다. 통상의 MOS프로세스에서는 저항보다도 MOSFET쪽이 작은면적으로 등가저항이 큰 소자가 얻어진다. 단, MOSFET를 사용하면 그 임계값 전압의 변동에 의해서 VR' 의 특성이 변동하는 것이 염려되지만, 각 MOSFET의 채널폭, 채널길이를 충분히 크게 해서 변동을 억제하여 백게이트를 소오스에 접속해서 기판전위변동의 영향을 회피하고, 또 임계값전압의 변동분도 예상해서 퓨즈의 절단방법을 선택하는 것에 의해 해결할 수 있다. 또한, 이 트리밍에 사용하는 MOSFET는 기판전위변동의 영향을 적게하기 위하여 제16a도, 제16b도 또는 제17a도, 제17b도에 도시한 구조로 하는 것이 바람직하다. 기준전압 VR,VR'의 단자에는 접지와의 사이에 큰용량의 캐피시터를 부가해두는 것이 바람직하다. 이것은 VR,VR'의 고주파에 대한 임피던스를 저감시키고, 고주파 잡음을 바이패스시키기 위한 것이다. 특히, 제15도와 같이 VR'의 배선(12a)가 어쩔수 없이 다른 배선과 교차하는 경우에는 전압리미터로회로의 동작을 안정화하는 (발진을 방지하는)의미도 있다. 이 이유를 제19도를 참조해서 설명한다.Here, R T1 is a resistance value when the circuits of Q 44 to Q 47 are regarded as resistances, and R T2 is a resistance value when the circuits to Q 39 to Q 42 are equivalently regarded as resistances. . Since R T1 and R T2 are changed by cutting the fuse, V R 'can be adjusted. Since the standard values of V R and V R ′ are 1.1V and 3.3V, respectively, as described above, R T1 : R T2 = 2: 1 when the fuse is not cut. At V R 1.1 V, increase R T2 by cutting F 4 to F 6 , and at V R 1.1 V, increase R T1 by cutting F 7 so that V R 'does not deviate significantly from the standard value. There is a number. The MOSFETs Q 49 and Q 50 are intended to be V R '= OV in rest mode. In rest mode, the signal TE is at V CC level and the output V R ' is at OV. The circuit shown in FIG. U.S. Patent No. Compared with the circuit described in 4100437, there is an advantage that the occupied area in the case of making in a normal MOS process is small. That is, in the circuit described in the US patent, a resistor is used as an element for dividing the output voltage V R ', whereas a MOSFET is used in the circuit of FIG. In order to reduce the current consumption of the circuit, the equivalent resistance of the voltage dividing element must be very large (a few hundred mA). In a normal MOS process, an element having a larger equivalent resistance with a smaller MOSFET side than a resistor is obtained. However, if a MOSFET is used, the characteristics of V R 'may fluctuate due to the variation of the threshold voltage. However, the channel width and the channel length of each MOSFET are sufficiently large to suppress the fluctuation, and the back gate is connected to the source. This can be solved by avoiding the influence of potential fluctuations and predicting the fluctuation of the threshold voltage, and selecting the fuse cutting method. In addition, the MOSFET used for trimming should have a structure shown in Figs. 16A, 16B, 17A, and 17B in order to reduce the influence of substrate potential variation. It is preferable to add a large capacitor to the terminals of the reference voltages V R and V R ′ between the ground and the ground. This is to reduce the impedance with respect to the high frequency of V R , V R ′ and to bypass the high frequency noise. In particular, when the wiring 12a of V R ′ inevitably crosses other wirings as shown in Fig. 15, there is also a meaning of stabilizing (preventing oscillation) the operation of the circuit with a voltage limiter. This reason is explained with reference to FIG.

구동회로(7a),(7b),(7c)는 각각 VR'에서 전류구동능력이 큰 전압 VL1, VL2를 만든다. 이 VL1,VL2자체또는 펄스발생회로(14)와같은 VL2를 전원으로 해서 동작하는 회로의 출력(그 전압레벨은 VL2)의 배선(16)이 VR'의 배선(12a)와 교차하고 있으면, (17a)∼(17c)로 표시한 바와같이 배선사이의 기생용량 CC1∼CC3을 거친 귀환루프가 발생한다. 이 루프의 이득이 1(0㏈)보다 크면 회로는 발진하고, 1보다 작아도 여유가 적으면 회로 동작이 불안정하게 된다. 이것을 방지하기 위해서는 VR'와 접지사이에 CC1∼CC3보다 충분히 큰 캐패시터 CR1,CR2를 삽입하고, 루프의 이득을 충분히 작게(예를들면 -10㏈이하)하여 두면 좋다. 여기에는 사용하는 캐패시터의 실현방법의 일예를 제 20a도,제20b도에 도시한다. 제20a도는 배치도, 제20b도는 단면도이다. 도면중,(101)은 P형 반도체기판, (102)는 N형의 웰, (103)은 N+확산층, (104)6는 분리용의 SiO2,(105)는 게이트절연막, (106)은 게이트로 되는 다결정실리콘 또는 금속, (113)은 층간절연막, (108)은 배선층, (115)는 보호막,(116)은 접촉구멍이다. 캐패시터는 통상의 MOS캐패시터와 마찬가지로 게이트 절연막을 사이에 두고 게이트(106)과 기판도면(102a)사이에 형성된다. 캐패시터 절연막으로써 얇은 게이트절연막을 사용하고 있기 때문에, 비교적 작은 면적으로 큰 정전용량을 얻을 수 있는 것이 특징이다. 단, 통상의 MOS캐패시터와 다른점은 게이트 아래에 N웰이 있기 때문에 임게값전압(플래트밴드전압)이 부라는 것이다.따라서 게이트측이 정으로 되도록 한쪽 방향의 전압이 인가되는 한, 그 정전 용량은 거의 일정하다라는 특징이 있다. 이 캐패시터를 만드는 데 필요한 공정은 웰형성, 분리영역형성, 게이트 절연막형성, 게이트형성, 확산층형성 및 배선의 각 공정이지만, 이들은 모두 통상의 CMOS 프로세스에 포함되어 있는 공정이다. 따라서, CMOS프로세스로 제조되는 반도체장치이면 본 캐패시터를 만들기 위하여 특히 공정을 추가할 필요는 없다. 구동회로(7a),(7b)의 1실현방법을 제21a도에 도시한다. 도면중, (21)은 차동증폭기이며, MOSFET Q21∼Q25로 된다. (22)는 출력단이며,MOSFET Q26,Q27로 된다. CL은 구동회로의 부하(메모리 어레이 또는 주변회로)를 등가적으로 하나의 캐패시터로 나타낸 것이다. 차동증폭기(21)의 2개의 입력단자중, 한쪽에는 기준전압 VR'가 입력되고, 다른쪽에는 출력단에는 VL1(VL2)가 귀환되어 있다. 따라서, 이 회로는 VL1(VL2)가 VR'에 따르도록 동작한다. (23)은 (21),(22)로 되는 귀환 증폭기의 동작을 안정하게 하기 위한 소위 위상 보상회로이다. MOSFET Q28∼Q30은 구동회로가 비활성 상태일 때 출력을 고임피던스로 하기 위함과 테스트 모드일 때에 출력 VL1(VL2)를 VCC레벨로 하기 위한 것이다. 즉, 비활성 상태일 때에는 테스트 신호TE가 저레벨, 활성화 신호Φ1'(Φ2')가 저레벨이고, Q26의 게이트가 VCC레벨로 되고, 출력 VL1(VL2)가 고임피던스로 된다. 또 이때는 Q25,Q27이 비도통 상태로 되기 때문에 회로의 소비 전력이 저감된다. 테스트 모드일 때는 TE가 VCC레벨로 되고, Q26의 게이트가 저레벨로 되어 VCC가 직접 출력된다. 구동 회로(7C)의 1실현 방법을 제21b도에 도시한다. 이 회로에서도 활성화 신호Φ3'가 저레벨일 때 출력은 고임피던스로 된다. 또한, 이 회로의 위상 보상 회로는 (7b)도 겸용할 수 있으므로 ((7b)와 (7C)는 병렬로 접속되어 있기 때문에) 여기에서는 특히 위상 보상 회로를 마련하지 않는다. 상술한 바와 같이 구동회로(7a)는 VL1을, (7b)와 (7C)는 VL2를 발생하기 위한 회로이다. 통상의 상태에서(7C)는 항상 활성화되고, (7a)와 (7b)는 메모리가 동작상태일때에만 활성화된다. 그 때문에 활성화신호Φ3'는 항상 VCC레벨, Φ1'와Φ2'는 메모리의 동작타이밍(타이밍의 상세한 기술은 다음에 기술한다)에 따라서 VCC레벨로 된다. 테스트모드일때 Φ1',Φ2',Φ3'는 모두 저레벨로 되고, 테스트신호 TE가 VCC레벨로 된다. 이때, VL1과 VL2는 모두 VCC와 같아진다. 이것은 외부전원전압을 직접 인가해서 메모리의 동작(예를 들면 액세스시간의 전원전압 의존성)을 조사하는데 유효하다. 전원투입직후는 VL1과 VL2의 상승을 빠르게 하기 위하여 Φ1',Φ2',Φ3'를 모두 활성화하는 것이 바람직하다. 또, 다음에 기술하는 바와 같이 VL2는 워드선전압VCH및 기판전압VBB를 발생하는데 사용된다. 그래서, VCH및 VBB의 전압레벨이 표준값에서 벗어났을때에 Φ2'를 활성화하도록 하면, 이들 전압의 안정도를 좋게 할 수가 있다. 또한, 활성화신호 Φ1',Φ2',Φ3' 및 테스트신호 TE의 그 레벨을 VL2가 아니고 VCC로 하고 있는 것은 P 채널 MOSFET Q28,Q29를 확실하게 비도통상태로 하기위한 것이다. 구동회로(7a)와 (7b)는 전류구동능력이 크지 않으면 안된다. 메모리가 동작상태일때 (7a)와(7b)는 큰(수백∼수천 PF) 부하용량을 구동할 필요가 있기때문이다. 특히(7a)는 센스증폭기가 증폭동작을 할때 다수의 테이타선을 구동하지 않으면 안된다. 예를 들면, 데이타선 1개의 용량을 0.3PF,동시에 동작하는 센스증폭기의 수를 8192로 하면, 합계용량은 2500PF로 된다. 그때문에, (7a),(7b)의 출력 MOSFET Q26으로써는, 예를들면 채널폭/채널길이가 3000㎛/1.2㎛ 정도의 것을 사용한다. (7C)는 메모리가 대기상태일때에 누설전류를 보증하는 정도의 전류구동능력이 있으면 좋으므로 그 출력 MOSFET는 100㎛/1.2㎛정도로 좋다.The driving circuits 7a, 7b, and 7c respectively produce voltages V L1 and V L2 having a large current driving capability at V R ′. The output 16 of the circuit operated with V L2 , such as V L1 , V L2 itself or the pulse generating circuit 14 as a power source (the voltage level is V L2 ) is connected to the wiring 12a of V R ′. If they intersect, feedback loops passing through the parasitic capacitances C C1 to C C3 between the wirings are generated as indicated by (17a) to (17c). If the gain of this loop is greater than 1 (0 Hz), the circuit oscillates. If it is less than 1, the circuit operation becomes unstable if the margin is small. To prevent this, capacitors C R1 and C R2 that are sufficiently larger than C C1 to C C3 may be inserted between V R 'and ground, and the gain of the loop may be made sufficiently small (for example, -10 dB or less). An example of a method of realizing a capacitor to be used is shown in FIGS. 20A and 20B. FIG. 20A is a layout view and FIG. 20B is a sectional view. In the figure, reference numeral 101 denotes a P-type semiconductor substrate, 102 denotes an N-type well, 103 denotes an N + diffusion layer, 104 denotes SiO 2 for separation, 105 denotes a gate insulating film, and 106 denotes a gate. Polycrystalline silicon or metal, 113 is an interlayer insulating film, 108 is a wiring layer, 115 is a protective film, and 116 is a contact hole. The capacitor is formed between the gate 106 and the substrate drawing 102a with a gate insulating film interposed therebetween as in a conventional MOS capacitor. Since a thin gate insulating film is used as the capacitor insulating film, a large capacitance can be obtained with a relatively small area. The difference from a normal MOS capacitor, however, is that the threshold voltage (flatband voltage) is negative because there are N wells under the gate. Therefore, as long as the voltage in one direction is applied so that the gate side is positive, the capacitance Is almost constant. The processes required for making this capacitor are well forming, isolation region forming, gate insulating film forming, gate forming, diffusion layer forming, and wiring, but these are all included in the conventional CMOS process. Therefore, in the case of a semiconductor device manufactured by a CMOS process, it is not necessary to add a process in particular to make the capacitor. One realization method of the drive circuits 7a and 7b is shown in Fig. 21A. In the figure, reference numeral 21 denotes a differential amplifier, and MOSFETs Q 21 to Q 25 are represented. Reference numeral 22 denotes an output terminal, and MOSFETs Q 26 and Q 27 are obtained. C L is equivalently representing the load (memory array or peripheral circuit) of the driving circuit as one capacitor. Of the two input terminals of the differential amplifier 21, the reference voltage V R 'is input to one side, and V L1 (V L2 ) is fed back to the output terminal. Thus, this circuit operates so that V L1 (V L2 ) conforms to V R '. 23 is a so-called phase compensation circuit for stabilizing the operation of the feedback amplifiers (21) and (22). MOSFETs Q 28 to Q 30 are intended to make the output high impedance when the drive circuit is inactive and to bring the output V L1 (V L2 ) to V CC level in test mode. That is, in the inactive state, the test signal TE is at low level, the activation signal Φ 1 ′ (Φ 2 ′) is at low level, the gate of Q 26 is at the V CC level, and the output V L1 (V L2 ) is at high impedance. At this time, since Q 25 and Q 27 are in a non-conductive state, power consumption of the circuit is reduced. In the test mode, TE is at the V CC level, the gate at Q 26 is at the low level, and V CC is output directly. One realization method of the drive circuit 7C is shown in FIG. 21B. In this circuit too, the output becomes high impedance when the activation signal Φ 3 'is low. In addition, since the phase compensation circuit of this circuit can also use (7b) as well (since (7b) and (7C) are connected in parallel), no phase compensation circuit is provided here. As described above, the driving circuit 7a is a circuit for generating V L1 , and (7b) and 7C are for generating V L2 . In the normal state 7C is always activated, and 7a and 7b are only activated when the memory is in the operating state. Therefore, the activation signal Φ 3 ′ is always at the V CC level, and Φ 1 ′ and Φ 2 ′ are at the V CC level in accordance with the operation timing of the memory (detailed description of the timing will be described later). In test mode, Φ 1 ′, Φ 2 ′, and Φ 3 ′ all go to the low level, and the test signal TE goes to the V CC level. At this time, both V L1 and V L2 are equal to V CC . This is effective for directly checking the operation of the memory (e.g., power supply voltage dependence of access time) by directly applying an external power supply voltage. Immediately after turning on the power, it is desirable to activate both Φ 1 ', Φ 2 ', Φ 3 'in order to accelerate the rise of V L1 and V L2 . As described below, V L2 is used to generate the word line voltage V CH and the substrate voltage V BB . Thus, if to activate Φ 2 'when the voltage level of V CH and V BB is deviates from the standard value, it is possible to improve the stability of these voltage. In addition, the levels of the activation signals Φ 1 ′, Φ 2 ′, Φ 3 ′ and the test signal TE are set to V CC instead of V L2 to ensure that the P-channel MOSFETs Q 28 and Q 29 are not in a conductive state. will be. The drive circuits 7a and 7b must have a large current driving capability. This is because (7a) and (7b) need to drive large (hundreds to thousands of PF) load capacity when the memory is in operation. In particular, (7a) must drive a large number of data lines when the sense amplifier performs the amplification operation. For example, if the capacity of one data line is 0.3PF and the number of sense amplifiers operating at the same time is 8192, the total capacity is 2500PF. Therefore, as the output MOSFET Q 26 of (7a) and (7b), for example, a channel width / channel length of about 3000 mu m / 1.2 mu m is used. Since (7C) should have a current driving capability that guarantees leakage current when the memory is in standby, its output MOSFET should be about 100 µm / 1.2 µm.

접속회로(15)는 VL1과 VL2의 전위차가 너무 크게 되지 않도록 하기 위한 것이다. VL1과 VL2의 전위 차가 크면 메모리 어레이와 주변회로 사이에서 신호의 주고 받음의 미스 매치가 일어날수 있기 때문이다. 이 회로의 일예를 제22도에 도시한다. 도면중, Q1, Q2, Q5는 N채널 MOSFET , Q4는 P 채널 MOSFET이다. N채널 MOSFET의 임계값전압을 VTN으로 하면 Q1은 VL1-VL2VTN일때에, Q2는 VL2-VL1VTN일때에 각각 도통한다. 따라서, VL1과 VL2의 전위차는 VTN이내에 유지된다. Q5의 게이트에는 전원투입직후에만 고레벨로 되는 신호 WK가 입력되어 있다. 이것은 특히 VL1과VL2의 부하의 시정수가 크게 다른 경우에 전위차가 발생하는 것을 방지하는데 유효하다. Q1, Q2, Q5가 모두 비도통인 경우라도 콘덕턴스가 비교적 작은 MOSFET Q4는 도통하고 있다. 이것은, 예를들면 메모리가 대기상태에 있는 동안에 VL1=VL2로 하는 역할을 담당한다. 메모리 어레이(2)내에는 MOSTET Q121과 캐패시터 C122로 되는, 소위 1트랜지스터 1캐패시터형 다이나믹 메모리 셀 MCij가 워드선 WLi와 데이타선 DLj의 교점에 배치되어 있다. 도면에 워드선은 2개, 데이타선은 1쌍밖에 도시하고 있지않지만, 실제로는 종횡으로 여러개 배치되어 있다. 캐패시터 C122의 한쪽단 PL(플레이트)은 직류전원에 접속된다. 그 전압레벨은 임의이지만, 캐패시터 C122의 내압의 관점에서는 메모리 어레이의 동작전압의 1/2, 즉 VL1/2가 바람직하다.The connection circuit 15 is for preventing the potential difference between V L1 and V L2 from becoming too large. This is because a large potential difference between V L1 and V L2 may cause a mismatch in signal exchange between the memory array and the peripheral circuit. An example of this circuit is shown in FIG. In the figure, Q 1 , Q 2 , and Q 5 are N-channel MOSFETs, and Q 4 is P-channel MOSFETs. If the threshold voltage of the N-channel MOSFET is set to V TN , Q 1 conducts when V L1 -V L2 V TN and Q 2 conducts when V L2 -V L1 V TN . Therefore, the potential difference between V L1 and V L2 is maintained within V TN . Q 5 of the gate has a signal WK is at a high level only shortly after power is turned on is input. This is particularly effective to prevent the potential difference from occurring when the time constants of the loads of V L1 and V L2 are greatly different. Even when Q 1 , Q 2 , and Q 5 are all non-conducting, MOSFET Q 4 with relatively small conductance is conducting. This is, for example, the role of V L1 = V L2 while the memory is in standby. In the memory array 2, a so-called one-transistor one-capacitor dynamic memory cell MCij, which is MOSTET Q 121 and capacitor C 122 , is disposed at the intersection of the word line WLi and the data line DLj. Although only two word lines and one pair of data lines are shown in the figure, they are actually arranged in a vertical direction. One end PL (plate) of capacitor C 122 is connected to a DC power supply. Although the voltage level is arbitrary, from the viewpoint of the breakdown voltage of capacitor C 122 , 1/2 of the operating voltage of the memory array, that is, V L1 / 2 is preferable.

워드 드라이버(31)은 토우 디코더(32)의 출력을 받아서 선택된 워드선을 구동하는 회로이다. 본 실시예에서는 워드선 전압을 메모리 어레이의 동작전압(여기에서는 VL1=3.3V)보다 높게 하는, 소위 워드선승압방식을 채택하고 있다. 이방식의 이점은 메모리 셀의 축적전압을 크게 할 수 있는 것이다. 그 때문에 워드선 전압발생회로(46)에서 만들어진 전압VCH(VCHVL1)를 선택된 워드선에 공급한다.The word driver 31 is a circuit which receives the output of the tow decoder 32 and drives the selected word line. In this embodiment, the so-called word line boosting method is adopted in which the word line voltage is higher than the operating voltage of the memory array (here, V L1 = 3.3 V). An advantage of this method is that the accumulated voltage of the memory cell can be increased. Therefore, the voltage V CH (V CH V L1 ) produced by the word line voltage generation circuit 46 is supplied to the selected word line.

센스증폭기(33)은 데이타선상의 미소신호를 증폭하기 위한 회로이며, N 채널 MOSFET Q125, Q126으로 되는 플립 플롭과 P채널 MOSFET Q127, Q128로 되는 플립플롭에 의해서 구성되어 있다. 센스증폭기는 ΦS를 고레벨,

Figure kpo00026
를 저레벨로해서 MOSFET Q136, Q137을 도통상태로 하는 것에 의해서 활성화된다.The sense amplifier 33 is a circuit for amplifying a small signal on the data line, and is composed of flip flops of N-channel MOSFETs Q 125 and Q 126 and flip flops of P-channel MOSFETs Q 127 and Q 128 . Sense amplifiers have a high level of Φ S ,
Figure kpo00026
It is activated by bringing the MOSFETs Q 136 and Q 137 into a conductive state with the low level.

데이타선 프리차지회로(34)는 메로리 셀의 리드에 선행해서 각 데이타선을 소정의 전압 VP로 설정하기 위한 회로이다. 프리차지신호 ΦP를 인가하는 것에 의해서 MOSFET Q129∼Q131이 도통상태로 되고, 데이타선 DLj,

Figure kpo00027
의 전압 VP와 같게된다. 또한, 데이타선 프리차지전압 VP는 임의의 전압으로 좋지만, 데이타선충방전전류를 저감하는 관점에서는 메로리 어레이의 동작전압의 1/2, 즉 VL1/2로 하는 것이 바랍직하다. 데이타선 선택회로(35)는 칼럼 디코더(37)의 출력 ΦYS를 받아서 선택된 데이타선쌍을 MOSFET Q132, Q133을 통해서 입출력선 I/O,
Figure kpo00028
에 접속하는 회로이다. 본 실시예에서 칼럼 디코더(37)은 끝에 1개만 배치하고, 그출력 ΦYS를 여러개의 데이타선 선택회로에 분배하는, 소위 다분할 데이타선이라 불리우는 방법을 사용하고 있다. 이것은 칼럼 디코더의 점유면적 저감에 유호하다.The data line precharge circuit 34 is a circuit for setting each data line to a predetermined voltage V P prior to the reading of the memory cell. By applying the precharge signal Φ P , the MOSFETs Q 129 to Q 131 are brought into a conductive state, and the data lines DLj,
Figure kpo00027
A is equal to the voltage V P. The data line precharge voltage V P may be any voltage, but from the viewpoint of reducing the data line charge / discharge current, it is preferable to set it to 1/2 of the operating voltage of the memory array, that is, V L1 / 2. The data line selection circuit 35 receives the output Φ YS of the column decoder 37 and sends the selected data line pair to the input / output line I / O, through the MOSFETs Q 132 , Q 133 .
Figure kpo00028
It is a circuit connected to. In this embodiment, the column decoder 37 uses a so-called multipart data line, which is arranged at one end and distributes its output? YS to several data line selection circuits. This is advantageous for reducing the footprint of the column decoder.

본 실시예에서는 센스증폭기(33), 데이타선 프리차지 회로(34), 데이타선선택회로(35)를 좌우의 메로리 어레이에서 공유하는, 소위 공유센스, 공유I/O라 불리우는 방법을 채택하고 있다. 이것은 (33), (34), (35)를 공유하는 것에 의해 그 점유면적을 저감하는데 유효하다. 그 때문에 메모리 어레이와 (33), (34), (35)사이에 스위치신호 ΦSHL및 ΦSHR에 의해서 제어되는 스위치회로(36L)및 (36R)이 마련되어 있다.In this embodiment, a so-called shared sense and shared I / O method is adopted in which the sense amplifier 33, the data line precharge circuit 34, and the data line selection circuit 35 are shared by left and right memory arrays. . This is effective for reducing the occupied area by sharing (33), (34) and (35). For this reason is provided with a memory array 33, 34, 35, the switching circuit (36L) that is controlled by a switching signal Φ Φ SHL and SHR between and (36R).

메인증폭기(38), 데이타 출력버퍼(39), 데이타 입력 버퍼(40), 라이트 회로(41)은 데이타를 입출력하기 위한 회로이다. 리드인 경우는 센스증폭기(33)에 래치되어 있는 데이타가 입출력선, 메인증폭기(38), 데이타출력 버퍼(39)를 거쳐서 데이타출력단자 DOUT에 출력된다.The main amplifier 38, the data output buffer 39, the data input buffer 40, and the write circuit 41 are circuits for inputting and outputting data. In the case of a read, the data latched in the sense amplifier 33 is output to the data output terminal DOUT via the input / output line, the main amplifier 38, and the data output buffer 39.

라이트인 경우는 데이타 입력단자 DIN에서 입력된 데이타가 데이타 입력버퍼(40), 라이트 회로 (41)을 거쳐서 입출력선에 설정되고, 또 데이타선 선택회로(35), 데이타선을 통해서 메모리 셀에 라이트된다. 본 실시예에서는 상술한 바와 같이 (38), (40), (41)은 내부 전원전압 VL2로 동작시켜서 소비전력의 저감과 동작의 안정화를 도모하고 있다. 데이타 출력버퍼(39)만은 외부 인터페이스(여기에서는 TTL변환 가능한)의 사정상 외부전원전압 VCC(=5V)로 동작시키고 있다.In the case of a write, data input from the data input terminal DIN is set to the input / output line via the data input buffer 40 and the write circuit 41, and is written to the memory cell via the data line selection circuit 35 and the data line. do. In the present embodiment, as described above, (38), (40), and (41) operate at the internal power supply voltage V L2 to reduce power consumption and stabilize operation. Only the data output buffer 39 is operated by the external power supply voltage V CC (= 5 V) due to the external interface (here, TTL conversion possible).

로우 어드레스 버퍼(42), 칼럼 어드레스 버퍼(43)은 외부 어드레스신호 A를 받아서 각각 로우 디코더(32), 칼럼 디코더(37)에 어드레스 신호를 공급하는 회로이다. 타이밍 발생회로(44)는 외부제어신호 RAS, CAS, WE를 받아서 메모리의 동작에 필요한 타이밍신호를 발생하는 회로이다.The row address buffer 42 and the column address buffer 43 are circuits which receive an external address signal A and supply address signals to the row decoder 32 and the column decoder 37, respectively. The timing generating circuit 44 receives the external control signals RAS, CAS, and WE and generates a timing signal necessary for the operation of the memory.

이들의 회로도 내부전원전압 VL2로 동작시켜서 소비전력의 저감과 동작의 안정화를 도모하고 있다.These circuits are also operated at the internal power supply voltage V L2 to reduce power consumption and stabilize operation.

워드선 전압발생회로(46)은 상술한 바와 같이 워드선 전압 VCH(여기에서는 약 5V)를 발생하는 회로이다. (다음에 기술하는 바와 같이 이 전압은 스위치회로로써 사용된다.)The word line voltage generation circuit 46 is a circuit which generates the word line voltage V CH (here, about 5 V) as described above. (This voltage is used as a switch circuit, as described below.)

데이타선 프리차지전압 발생회로(47)은 데이타선 프리차지전압VP(여기에서는 1.65V)를 발생하는 회로이다. 기판 전압 발생회로(48)은 반도체기판에 인가하는 전압 VBB(여기에서는 -2v)를 발생하는 회로이다. 이들의 회로의 전원은 Vcc가 아니고 안정된 VL1또는 VL2이다. 그 때문에 VCC가 변화하여도 출력전압의 변동이 적다는 이점이 있다.The data line precharge voltage generation circuit 47 is a circuit that generates the data line precharge voltage V P (here, 1.65 V). The substrate voltage generation circuit 48 is a circuit for generating a voltage V BB (here, -2v) applied to the semiconductor substrate. The power supply of these circuits is not Vcc but stable V L1 or V L2 . Therefore, there is an advantage that there is little variation in the output voltage even if V CC changes.

다음에 이 dram의 리드인 경우의 동작을 제23도의 동작파형도를 참조하면서 설명한다.Next, the operation in the case of the lead of this dram will be described with reference to the operation waveform diagram of FIG.

대기상태(

Figure kpo00029
모두 고레벨)일때에는 데이타선 프라차지신호 ΦP및 스위치신호 ΦSHL, ΦSHR이 모두 고레벨(=VL2)이며, 데이타선 DL,
Figure kpo00030
가 VP로 설정되어 있다. 또, 센스증폭기 구동신호 ΦSAN, ΦSAP및 입출력선 I/O,
Figure kpo00031
도 VP로 프리차지 되어있다. (이들의 프리차지회로는 제13도에 도시되어 있지 않다.) 이 상태에서는 전압리미터의 구동회로 활성화신호중, Φ3'만이 고레벨(=VCC),Φ1,Φ2는 저레벨이다. 따라서, 소비전력이 작은 대기시용의 구동회로(7C)만이 활성화되어 있으며, 이것에 의해서 내부 전원전압VL2의 레벨이 유지되어 있다. 또, 접속회로 (15)를 통해서 VL1의 레벨도 유지되어 있다. 전류구동 능력이 크지만 소비전력도 큰 (7a),(7b)는 비활성상태이다. 이렇게 하는 것에 의해서 대기시의 소비전력을 저감할 수가 있다.Standby state (
Figure kpo00029
High level), the data line precharge signal Φ P and the switch signals Φ SHL and Φ SHR are all high level (= V L2 ), and the data lines DL,
Figure kpo00030
Is set to V P. In addition, the sense amplifier drive signals Φ SAN , Φ SAP and I / O line I / O,
Figure kpo00031
It is also precharged at V P. (These precharge circuits are not shown in Fig. 13.) In this state, of the voltage limiter drive circuit activation signals, only? 3 'is high level (= VCC), and? 1,? 2 are low level. Therefore, only the standby driving circuit 7C with low power consumption is activated, whereby the level of the internal power supply voltage V L2 is maintained. The level of V L1 is also maintained through the connection circuit 15. (7a) and (7b), which have a large current driving capability but large power consumption, are inactive. By doing this, the power consumption during standby can be reduced.

RAS가 저레벨로 되면, 먼저 주변회로용의 구동회로 활성화신호Φ2가 고레벨(=Vcc)로 된다. 이것에 의해 전류구동능력이 큰 (7b)가 활성회되어 VL2를 전원으로써 동작하는 주변회로에 큰 전류를 공급할 수 있게 된다. 프리차지회로 ΦP가 저레벨(=0V)로 되고, 선택된 메로리 어레이측의 스위치신호(제 23도의 경유는 ΦSHL)는 VCH레벨까지 승압되고, 반대측의 스위치신호(제23도의 경우는 ΦSHR)는 0v로 된다. ΦSHL을 승압하는 것은 다음과 같은 이유에 의한다. 센스증폭기의 전압진폭은 다음에 기술하는 바와 같이 VL1이지만, ΦSHL의 레벨이 VL2이면, 데이타선의 전압증폭이 VL2-VTN으로 저하하고, 그 결과 메모리 셀의 축적전압도 VL2-VTN으로 저하한다. (VTN은 N 채널 MOSFET Q123, Q124의 임계값 전압).When the RAS becomes low, the drive circuit activation signal Φ 2 for the peripheral circuit first becomes a high level (= Vcc). As a result, 7b having a large current driving capability is activated and a large current can be supplied to the peripheral circuit which operates with V L2 as a power source. The precharge circuit Φ P becomes low level (= 0V), the switch signal on the selected memory array side (Φ SHL in FIG. 23 is stepped up to V CH level), and the switch signal on the opposite side (Φ SHR in the case of FIG. 23). ) Becomes 0v. The boosting of Φ SHL is based on the following reasons. The voltage amplitude of the sense amplifier is V L1 as described below. However, if the level of φ SHL is V L2 , the voltage amplification of the data line decreases to V L2 -V TN , and as a result, the accumulated voltage of the memory cell is also V L2- . Decreases to V TN . (V TN is the threshold voltage of the N-channel MOSFETs Q 123 , Q 124 ).

ΦSHL을 승압하는 것에 의해서 이것을 방지하여 메모리 셀의 축적전압을 확보할 수가 있다.By boosting Φ SHL , it is possible to prevent this and ensure the accumulated voltage of the memory cell.

다음에 로우 어드레스 버퍼(42) 및 로우 디코더(32)가 동작하면 1개의 워드선 WLI가 선택되어 그 전압이 VCH로 된다. WLI상의 각 메모리셀에서 각 데이타선에 신호전하가 리드되어 데이타선의 전위가 변화한다. 제 23도의 동작파형은 메모리 셀의 캐패시터에 사전에 고전위 (-VL1)가 축적되어 있던 경우의 예이며, 데이타선 DLJ의 전위가 약간 상승하여

Figure kpo00032
의 사이에 전위치를 발생하고 있다.Next, when the row address buffer 42 and the row decoder 32 operate, one word line WLI is selected and its voltage becomes V CH . In each memory cell on the WLI, signal charges are read to each data line to change the potential of the data line. 23 shows an example in which the high potential (-V L1 ) has been previously stored in the capacitor of the memory cell, and the potential of the data line DLJ rises slightly.
Figure kpo00032
The potential value is generated between.

센스증폭기의 동작에 선행해서 메모리 어레이용의 구동회로 활성화신호 Φ1'가 고레벨(=VCC)로 된다. 이것에 의해 구동회로(7a)가 활성화되어 VL1을 전원으로써 동작하는 센스증폭기 구동신호 발생회로 (45)에 큰 전류를 공급할 수 있게 된다. 다음에 Φs가 고레벨(=VL2), Φs가 저레벨(=0v)로 된다. 이것에 의해 MOSFET Q136, Q137이 도통상태로 되고, Φsan은 Ω136을 통해서 접지되고, Φsap는 Φ137을 통해서 VL1에 접속된다. 이것에 의해서 데이타선 DLj,

Figure kpo00033
사이의 미소한 전위차가 증폭되고, 한쪽 (제23도의 경우는 DLJ)은 VL1에, 다른쪽(제23도의 경우는
Figure kpo00034
)은 0v로 된다.The prior to the operation of the sense amplifier drive circuit in the use of memory array activation signal Φ 1 'it is at a high level (= V CC). As a result, the driving circuit 7a is activated, and a large current can be supplied to the sense amplifier driving signal generation circuit 45 which operates by using the power supply V L1 . Next, phi s becomes high level (= V L2 ) and phi s becomes low level (= 0 v). As a result, the MOSFETs Q 136 and Q 137 are brought into a conductive state, Φsan is grounded through Ω 136 , and Φsap is connected to V L1 through Φ 137 . This makes the data line DLj,
Figure kpo00033
The small potential difference between the two is amplified, and one side (DLJ in FIG. 23) is V L1 and the other (FIG. 23 is
Figure kpo00034
) Becomes 0v.

Figure kpo00035
가 저레벨로 되면 칼럼어드레스 버퍼(43), 칼럼 디코더(37)이 동작하여 1개의 데이타선이 선택된다.
Figure kpo00035
When the low level is reached, the column address buffer 43 and the column decoder 37 operate to select one data line.

이것에 의해 데이타선 선택신호 ΦYS가 고레벨(=VL2)로 되어 데이타선 선택회로 (35)를 통해서 데이타선이 입출력 선에 접속된다. 센스증폭기(33)에 래치되어 있던 데이타는 입출력선 메인증폭기(38), 데이타출력버퍼(39)를 거쳐서 데이타 출력단자 DOUT에 출력된다.As a result, the data line selection signal .phi.YS becomes a high level (= V L2 ), and the data line is connected to the input / output line through the data line selection circuit 35. The data latched in the sense amplifier 33 is output to the data output terminal DOUT via the input / output line main amplifier 38 and the data output buffer 39.

Figure kpo00036
가 고레벨로 되돌아가면, 먼저 워드선 WLI가 저레벨로 되고, ΦS,
Figure kpo00037
, ΦSHL, ΦSHR, ΦP가 본래의 레벨로 복귀한다. 메모리 어레이용의 구동회로 활성화 신호 Φ1'는 여기에서 저레벨(=0v)로 되어 구동회로(7a)가 비활성상태로 된다. 또,
Figure kpo00038
가 고레벨로 되돌아가면, 주변회로용의 구동회로활성화신호 Φ2'도 저레벨 (=0v)로 되어 구동회로(7b)가 비활성상태로 된다.
Figure kpo00036
Returns to the high level, first, the word line WLI becomes the low level, and Φ S ,
Figure kpo00037
, Φ SHL , Φ SHR , and Φ P return to their original levels. The drive circuit activation signal Φ 1 ′ for the memory array is here at a low level (= 0 v) to make the drive circuit 7a inactive. In addition,
Figure kpo00038
Returning to the high level, it is a driving circuit for a peripheral circuit to the activation signal Φ 2 'is also the low level (= 0v) is a drive circuit (7b) is in an inactive state.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 구동회로의 활성화 신호 Φ1' 및 Φ2'는 각각 필요할 때에만 고레벨로 된다. 즉, Φ1'는 센스증폭기의 동작개시직전에서

Figure kpo00039
가 고레벨로되돌아갈때까지,Φ2'는
Figure kpo00040
Figure kpo00041
가 저레벨로 있을 때에 각각 고레벨로 된다. 이것에 의해 구동회로(7a), (7b)에서 소비되는 전력을 저감할 수가 있다.As can be seen from the above description, the activation signals Φ 1 ′ and Φ 2 ′ of the driving circuit become high levels only when necessary, respectively. That is, Φ 1 'is just before starting the sense amplifier.
Figure kpo00039
Until it returns to the high level, Φ 2 '
Figure kpo00040
Figure kpo00041
Is at a high level, respectively. As a result, the power consumed by the drive circuits 7a and 7b can be reduced.

이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 이하면, 공핍형의 FET를 이용하지 않고 엔한스멘트형의 FET끼리의 임계값 전압차를 기준으로 하는 기준전압 발생회로를 만들 수가 있다. 엔한스멘트형의 FET끼리의 특성을 일치시키는 것은 공핍형과 엔한스 멘트형의 FET의 특성을 일치시키는 것보다도 용이하므로, 종래보다도 안정된 기준전압을 얻을 수가 있다. 따라서, 예를 들면 상술한 메모리 LSI의 전압 리미터에 적용한 경우, 보다 안정된 내부전원전압을 발생할 수가 있다.As described above, according to the present embodiment, a reference voltage generation circuit can be made based on the threshold voltage difference between the end-type FETs without using a depletion-type FET. Matching the characteristics of the enhanced FETs is easier than matching the characteristics of the depletion type and the enhanced FETs, so that a stable reference voltage can be obtained. Therefore, for example, when applied to the voltage limiter of the memory LSI described above, a more stable internal power supply voltage can be generated.

(그룹 2)(Group 2)

다음에 도면을 참조해서 본 발명의 제2그룹의 실시예를 설명한다. 다음의 설명에서는 주로 본 발명을 MOS기술에 의한 반도체장치에 적용한 예를 도시하였지만 본 발명은 다른 반도체장치, 예를 들면 바이폴라나 BICMOS 기술에 의한 반도체장치에도 적용할 수 있다. 또 외부전원전압 및 내부전원전압이 정인 경우에 대해서 기술하였지만, 부인 경우에서도 트랜지스터의 극성등을 역으로 하는 것에 의해서 본 발명을 적용할 수 있다.Next, embodiments of a second group of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description mainly shows an example in which the present invention is applied to a semiconductor device using MOS technology, but the present invention can be applied to other semiconductor devices, for example, a semiconductor device using bipolar or BICMOS technology. In addition, although the case where the external power supply voltage and the internal power supply voltage are positive has been described, the present invention can also be applied by reversing the polarity of the transistor, etc. even in the case of no denial.

먼저 제 2그룹의 기본 개념을 설명한다.First, the basic concept of the second group will be explained.

제 24도에 본 실시예를 도시한다. 도면중, VL은 전압 리미터회로이며, 외부전원전압 VCC에서 내부전원전압 VL1∼VL3(이하 VLi(i=1, 2, 3)으로써 설명한다.)을 발생한다. 전압 리미터회로 VL은 기준전압 발생회로 VR과 구동회로 B1∼ B3(이하 Bi(i=1, 2, 3)로써 설명한다)으로 된다. 기준전압 발생회로 VR은 외부전원전압 VCC나 온도에 의한 변동이 적은 안정된 전압 VR을 발생하고, 각 구동회로 Bi는 VR에 따라 전류구동능력이 큰 전압 VLi를 발생한다. 각 구동회로 Bi는 귀환증폭기 Ai(i=1, 2, 3)와 위상보상회로 Ci(i=1, 2, 3)로 된다. Z1∼Z3은 전압리미터회로 VL의 부하로 되는 반도체장치내의 회로이며, 각각 VL1∼VL3을 전원으로써 동작한다. Φ1∼Φ3은 각각 부하회로 Z1∼Z3을 제어하는 타이밍신호이다. Φ1'∼Φ3'는 각각 Φ1∼Φ3에 동기한 타이밍신호이다. 본 실시예의 제1의 특징은 전압리미터회로의 부하로 되는 내부회로를 Z1∼Z3의 3개로 분할하고, 그것에 따라서 전압리미터회로 내의 구동회로도 B1∼B3의 3개로 분할하여 각각에 위상보상을 실시한 것이다. 일반적으로 반도체장치내의 회로에는 용량, 저항, 인턱턴스, 비선형소자 또는 그들의 조합 등 극히 다종 다양한 것이 포함된다. 또한, 그들이 반도체칩상에 분산해서(즉, 분포정수적으로) 존재 한다. 그와 같은 복잡한 부하를 갖는 귀환증폭기를 안정하게 동작시키기 위한 위상보상은 극히 어렵다. 본 실시예와 같이 부하회로를 종류나 크기에 따라서 여러개로 분할하면, 각 부하회로에 적합한 귀환증폭기 및 위상보상 회로의 설계는 비교적 용이하게 된다. 이것에 의해 각 구동회로의 동작을 안정하게 할 수가 있다.24 shows this embodiment. In the figure, V L is a voltage limiter circuit and generates an internal power supply voltage V L1 to V L3 (hereinafter, referred to as V Li (i = 1, 2, 3)) from the external power supply voltage V CC . The voltage limiter circuit V L is made up of the reference voltage generating circuit V R and the driving circuits B 1 to B 3 (hereinafter described as Bi (i = 1, 2, 3)). The reference voltage generating circuit V R generates a stable voltage V R with little fluctuation caused by the external power supply voltage V CC or temperature, and each driving circuit Bi generates a voltage V Li having a large current driving capability according to V R. Each driving circuit Bi is a feedback amplifier Ai (i = 1, 2, 3) and a phase compensating circuit Ci (i = 1, 2, 3). Z 1 to Z 3 are circuits in the semiconductor device serving as loads of the voltage limiter circuit V L , and operate from V L1 to V L3 , respectively. Φ 13 is a timing signal for controlling the load circuit Z 1 ~Z 3 respectively. Φ 1 'to Φ 3 ' are timing signals synchronized with Φ 1 to Φ 3 , respectively. The first feature of this embodiment is to divide the internal circuit serving as the load of the voltage limiter circuit into three of Z 1 to Z 3, and accordingly, the driving circuit in the voltage limiter circuit is also divided into three of B 1 to B 3 and the phases are respectively separated. Compensation was performed. Generally, circuits in semiconductor devices include a wide variety of capacities, resistors, inductances, nonlinear elements, or combinations thereof. In addition, they exist on a semiconductor chip in a distributed manner (ie, distributionally). Phase compensation for stably operating feedback amplifiers with such complex loads is extremely difficult. If the load circuit is divided into several types and sizes as in the present embodiment, the design of the feedback amplifier and the phase compensation circuit suitable for each load circuit becomes relatively easy. This makes it possible to stabilize the operation of each drive circuit.

부하회로의 분할방법으로써는, 예를 들면, 다음과 같은 것이 고려된다. (1) 저항성 부하와 용량성 부하로 분할하는 방법, (2) 부하의 크기(소비전류)에 의해서 분할하는 방법, (3) 회로의 동작타이밍에 의해서 분할하는 방법, (4) 회로의 반도체칩내의 물리적 위치에 의해서 분할하는 방법 등이 고려된다.As the division method of the load circuit, the following is considered, for example. (1) Dividing into resistive load and capacitive load, (2) Dividing by load size (consumption current), (3) Dividing by operation timing of circuit, (4) Semiconductor chip of circuit The method of dividing by the physical location in the inside is considered.

물리적위치에 의해서 분할한 경우는 필요에 따라서 구동회로 B1∼ B3을 분산배치하는 것이 바람직하다.In the case of dividing by physical position, it is preferable to disperse the driving circuits B 1 to B 3 as necessary.

본 실시예의 제2의 특징은 각 구동회로 Bi에 각 부하를 제어하는 타이밍신호 Φi에 동기한 신호Φi'가 입력되어 있는 것이다. 일반적으로 반도체장치내의 회로에 흐르는 전류는 동작모드에 의해서 크게 변화한다. 이것은 전원측에서 보면 부하의 임피던스가 변화하는 것을 의미한다. 이와 같은 부하변동에 대응할 수 있도록 하기 위하여 본 실시예에서는 타이밍신호 Φi'를 사용한다. Φi'에 의해서 귀환증폭기 Ai나 위상 보상회로 Ci의 회로정수를 변화시켜 항상 부하의 동작모드에 적응한 특성으로 할 수가 있다. 이것에 의해 항상 구동회로의 동작을 안정하게 할 수가 았다.A second feature of this embodiment is that the signal phi i 'synchronized with the timing signal phi i for controlling each load is input to each drive circuit Bi. In general, the current flowing through a circuit in a semiconductor device varies greatly depending on the operation mode. This means that the impedance of the load changes when viewed from the power supply side. In order to cope with such a load variation, the present embodiment uses the timing signal phi i '. The circuit constants of the feedback amplifier Ai and the phase compensating circuit Ci can be changed by phi i 'so that the characteristics can always be adapted to the operating mode of the load. This made it possible to stabilize the operation of the driving circuit at all times.

또한, 본 실시예에서 부하회로 Z1∼ Z3의 동작전압 VL1∼ VL3의 레벨은 모두 같게 하고 있다. 그 때문에 기준 전압 발생회로는 1개만 마련하고, 그 출력 VR을 구동회로 B1∼ B3에서 공통으로 사용하고 있다. 부하회로에 의해서 동작전압이 달라지는 경우는 제25도와 같이 기준전압 발생회로를 여러개 마련하면 좋다. 또는, 기준전압 발생 회로는 1개만으로 좋고, 구동회로 B1∼ B3내에 전압변환기구를 마련하여도 좋다.In this embodiment, the levels of the operating voltages V L1 to V L3 of the load circuits Z 1 to Z 3 are all the same. Therefore, only one reference voltage generating circuit is provided, and the output V R is commonly used in the driving circuits B 1 to B 3 . When the operating voltage varies depending on the load circuit, a plurality of reference voltage generating circuits may be provided as shown in FIG. Alternatively, only one reference voltage generation circuit may be provided, and a voltage conversion mechanism may be provided in the drive circuits B 1 to B 3 .

제26도에 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예의 특징은 부하회로 Z1의 동작모드에 대응해서 여러개(여기에서는 2개)의 구동회로를 마련하고, 그들의 출력을 스위치로 전환하고 있는 것이다. 구동회로 B11, B12에는 각각 Z1의 동작에 동기한 타이밍신호 Φ1' 및 그 보상신호

Figure kpo00042
가 입력되어 있다. B11, B12의 출력 VL11, VL12중의 한쪽이 스위치 SW로 선택되어 부하 Z1에 공급된다. Φ1'가 고레벨,
Figure kpo00043
가 저레벨일 때에는 B11이 활성화, B12가 비활성화로 되고, 스위치 SW는 VL11측에 접속된다. 반대로 Φ1'가 저레벨,
Figure kpo00044
가 고레벨일 때에는 B11이 비활성화, B12가 활성화로 되고, 스위치 SW는 VL12측에 접속된다. 즉, 2개의 구동회로 B11, B12중의 한쪽 만이 부하회로 Z1에 내부전원전압 VL1을 공급하는데 사용되고, 다른쪽은 절리된 상태에 있다.26 shows another embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that a plurality of driving circuits (here, two) are provided corresponding to the operation mode of the load circuit Z 1 , and their outputs are switched to a switch. The driving circuits B 11 and B 12 each include a timing signal Φ 1 ′ synchronized with the operation of Z 1 and a compensation signal thereof.
Figure kpo00042
Is input. One of the outputs V L11 and V L12 of B 11 and B 12 is selected as the switch SW and is supplied to the load Z 1 . Φ 1 'is high level,
Figure kpo00043
Is low level, B 11 is activated, B 12 is inactive, and the switch SW is connected to the V L11 side. Φ 1 저 low level,
Figure kpo00044
Is at a high level, B 11 is deactivated, B 12 is activated, and the switch SW is connected to the V L12 side. That is, only one of the two drive circuits B 11 , B 12 is used to supply the internal power supply voltage V L1 to the load circuit Z 1 , and the other is in a cut-off state.

제24도의 실시예에서는 부하의 변동에 대응하기 위하여 구동회로의 회로정수를 변경한다는 방법을 사용하고 있었다. 그러나, 부하의 임피던스가 동작모드에 의해서 매우 크게 변화하고, 단순히 회로정수의 변경만으로써는 여러개의 동작모드에서 안정하게 동작시키는 것이 곤란한 것이 있다. 이와 같을 때에는 본 실시예의 방법이 유효하다. 각 구동회로는 하나의 동작모드 전용으로 설계하면 좋기 때문이다. 예를 들면, Z1이 동작상태로 있을 때와 대기상태로 있을때에 매우 큰 소비전류의 변화가 있다고 한다. 이 경우 구동회로 B11은 Z1이 동작상태로 있을때에, B12는 Z1이 대기상태로 있을때에 각각 안정하게 동작하도록 귀환증폭기 및 위상보상회로를 설계해 두면 좋다.In the embodiment of Fig. 24, a method of changing the circuit constant of the driving circuit is used to cope with the change in the load. However, there is a problem that the impedance of the load varies greatly depending on the operation mode, and it is difficult to operate stably in several operation modes only by changing the circuit constant. In this case, the method of this embodiment is effective. This is because each drive circuit should be designed for one operation mode only. For example, there is a very large change in current consumption when Z1 is in operation and in standby. In this case, the feedback amplifier and the phase compensation circuit may be designed so that the driving circuit B 11 operates stably when Z 1 is in an operating state and B 12 is stable when Z 1 is in a standby state.

본 실시예에서 사용되지 않는 쪽의 구동회로는 비활성화 하고 있지만, 이것은 반드시 필요한 것은 아니다. 사용되지 않는 쪽의 구동회로는 스위치에 의해서 절리되기 때문이다.The driving circuit on the side not used in the present embodiment is deactivated, but this is not necessary. This is because the driving circuit on the side that is not used is cut off by the switch.

그러나, 소비전력을 저감하기 위해서는 비활성상태로 해두는 쪽이 바람직하다. 또, 스위치에 의해서 구동회로의 출력을 전환하고 있지만, 구동회로가 비활성상태일때에 그 출력이고 임피던스로 되도록 설계해두면 스위치는 불필요하다.However, in order to reduce power consumption, it is preferable to leave it in an inactive state. In addition, although the output of the drive circuit is switched by the switch, the switch is unnecessary if the drive circuit is designed to be the output and the impedance when the drive circuit is inactive.

제24도의 실시예에서는 구동회로를 분할하고 있기 때문에 내부전원전압 VL1∼VL3사이에 전위의 차가 발생하는 것이 우려된다. 내부전원전압사이의 전위차가 크면, 부하회로 Z1∼ Z3상호간에 신호의 주고 받음이 있는 경우, 미스매치가 일어나거나 소자가 파괴되는 일이 있다. 제 27도에 이것을 방지하는 하나의 방법을 도시한다. 간단하게 하기 위하여 부하 및 구동회로를 2개로 분할한 경우에 대해서 도시하고 있다. 본 실시예에서는 2개의 내부전원전압끼리를 2개의 N채널 MOS트랜지스터 Q1, Q2에 의해서 접속하고 있다. MOS트랜지스터의 임계값 전압을 VTH로 하면, Q1은 VL1-VL2VTH일때에, Q2는 VL2-VL1VTH일때에 각각 도통한다. 따라서, VL1과 VL2사이의 전위차는 VTH이내에 유지된다.In the embodiment of FIG. 24, since the driving circuit is divided, it is feared that a potential difference occurs between the internal power supply voltages V L1 to V L3 . If the potential difference between the internal power supply voltages is large, when there is a signal exchange between the load circuits Z 1 to Z 3 , a mismatch may occur or an element may be destroyed. Figure 27 shows one way of preventing this. For simplicity, the case where the load and the driving circuit are divided into two is shown. In this embodiment, two internal power supply voltages are connected by two N-channel MOS transistors Q 1 and Q 2 . When the threshold voltage of the MOS transistor is set to V TH , Q 1 conducts when V L1 -V L2 V TH and Q 2 conducts when V L2 -V L1 V TH . Thus, the potential difference between V L1 and V L2 is maintained within V TH .

내부전원전압끼리를 접속하는 방법은 제27도에 도시한 것에 한정되지 않는다. 제28a도~ 제28e도에 몇개의 예를 도시한다. 가장 단순한 방법은 제28a도~ 제28c도와 같이 저항 또는 등가적으로 저항이라 간주되는 소자에 의해서 접속하는 방법이다. 제28d도는 제27도와 마찬가지로 내부전원전압사이의 전위차가 일정값을 넘지않도록 하는 방법이다. 여기에서는 MOS트랜지스터 대신에 다이오드 D1,D2를 사용하고 있다. VL1과 VL2사이의 전위차는 다이오드의 ON전압이내로 억제된다. 제28e도는 전원투입직후에만 고레벨로 되는 신호 WK를 사용해서 VL1과 VL2를 접속하는 방법이다. 이것은 특히 부하 VL1과 VL2의 상승의 시정수가 크게 다른경우에 전위차가 생기는것을 방지하는데 유효하다. 물론 제27도 및 제28a도~ 제28e도중의 몇개인가를 조합한 접속방법을 채택하여도 좋다.The method of connecting the internal power supply voltages is not limited to that shown in FIG. Some examples are shown in FIGS. 28A-28E. The simplest method is a method of connecting by an element which is regarded as resistance or equivalent resistance as shown in Figs. 28A to 28C. 28d is a method such that the potential difference between the internal power supply voltages does not exceed a predetermined value as in FIG. In this case, diodes D 1 and D 2 are used instead of MOS transistors. The potential difference between V L1 and V L2 is suppressed within the ON voltage of the diode. FIG. 28E is a method of connecting V L1 and V L2 using the signal WK which becomes a high level only immediately after the power is supplied. This is particularly effective to prevent potential difference from occurring when the time constants of the rise of the loads V L1 and V L2 are greatly different. Of course, you may employ | adopt the connection method which combined some of FIGS. 27, 28a-28e.

또한, 여기에서 기술한 접속방법은 위상보상을 실시하지 않은 전압 리미터에 대해서도 유효하다.In addition, the connection method described here is effective also for a voltage limiter which does not perform phase compensation.

제24도 ~ 제27도에서는 간단하게 하기 위해 부하회로를 단일의 임피던스 zi로 표시하고 있었다. 그러나, 실제의 반도장치에 있어서의 부하는 제29도에 도시한 바와 같이 반도체칩내에 분포하고 있는 경우가 많다. 이와 같은 경우는 분포한 부하의 도중 또는 면끝부분에서 증폭기 Ai로 귀환을 걸어도 좋다. 도면의 예에서는 A1로는 분포한 부하 Z11∼Z19의 가까운 끝에서 귀환을 걸고 있지만, A2로는 부하 Z21∼Z29의 중앙부에서, A3으로는 부하 Z31∼Z39의 면끝에서 각각 귀환을 걸고 있다. 이렇게 하는 것에 의한 이점은 배선의 임피던스에 의한 내부 전원전압의 저하분을 보상할 수 있어 구동회로에서 면 부하의 동작을 안정화할 수 있는 것이다. 분포한 부하의 도중 또는 맨끝에서 귀환을 거는 경우는 위상 보상회로의 입력도 같은 장소에서 취하는 것이 바람직하다.24 to 27, the load circuit is represented by a single impedance zi for simplicity. However, the load in the actual peninsula is often distributed in the semiconductor chip as shown in FIG. In such a case, the amplifier Ai may be fed back in the middle of the distributed load or at the end of the surface. In the shown example A 1 roneun under the feedback from the nearest end of the load distribution, but Z 11 ~Z 19, A 2 roneun at the center of the load Z 21 ~Z 29, A 3 are as in myeonkkeut the load Z 31 ~Z 39 Each is returning. The advantage of doing this is to compensate for the decrease in the internal power supply voltage due to the impedance of the wiring, and to stabilize the operation of the surface load in the driving circuit. It is preferable to take the input of the phase compensating circuit at the same place when returning from the middle of the distributed load or at the end.

다음에 본 발명에 사용되는 적합한 귀환 증폭기와 위상 보상회로에 대해서 설명한다.Next, a suitable feedback amplifier and phase compensation circuit used in the present invention will be described.

제30a도에 귀환 증폭기 Ai와 위상 보상회로 Ci와 1실시예를 도시한다. 도면중, (21)은 차동증폭기이며, MOS 트랜지스터 Q21∼Q25로 된다. (22)는 출력단이며, MOS트랜지스터 Q26∼Q27로 된다. 차동증폭기(21)의 2개의 입력단자중, 한쪽에는 기준전압 VR이 입력되고, 다른쪽에는 출력단에서 VLi가 귀환되어 있다. Ci는 위상보상회로이며, 저항 RD와 캐패시터CD가 직렬로 접속되어 있다. 이 회로의 귀환을 걸지 않을 때의 소신호등 가회로를 제 30b도에 도시한다. 간단하게 하기 위하여 부하가 단독의 용량CL인 경우를 도시하고 있다. 여기에서 gm1, gm2는 각각 차동증폭기, 출력단의 전단 콘덕턴스, r1, r2는 각각 차동증폭기 출력단의 출력저항, CG는 출력단의 입력용량(Q26의 게이트용량)이다.Fig. 30A shows one embodiment with feedback amplifier Ai and phase compensation circuit Ci. In the figure, reference numeral 21 denotes a differential amplifier, and the MOS transistors Q 21 to Q 25 are represented. Reference numeral 22 denotes an output terminal, which is a MOS transistor Q 26 to Q 27 . Of the two input terminals of the differential amplifier 21, the reference voltage V R is input to one side, and V Li is fed back from the output terminal. Ci is a phase compensation circuit, and a resistor R D and a capacitor C D are connected in series. Fig. 30B shows a small signal lamp temporary circuit when the circuit is not fed back. For simplicity, the case where the load is a single capacity C L is shown. Where gm 1 and gm 2 are the differential amplifier, the front conductance of the output stage, r 1 and r 2 are the output resistance of the differential amplifier output stage, and C G is the input capacitance of the output stage (the gate capacitance of Q 26 ).

이 회로의 주파수특성을 제31a도, 제31b도를 사용해서 설명한다. 먼저, 위상보상을 실시하지 않는 경우에 대해서 기술한다. 제 31a도는 위상보상회로가 없는 경우의 주파수 대 이득의 관계이다. 도면중, a는 차동증폭기(21)의 이득 vi'/vi, b는 출력단(22)의 이득 vo/vi', c는 총합이득 vo/vi이다. a, b는 각각 f1, f2인 주파수로써 6db/oct의 비율에서 저하하기 시작한다.The frequency characteristics of this circuit are explained using Figs. 31A and 31B. First, the case where phase compensation is not performed is described. Fig. 31A shows the relationship of frequency to gain in the absence of a phase compensating circuit. In the figure, a is the gain vi '/ vi of the differential amplifier 21, b is the gain vo / vi' of the output stage 22, and c is the total gain vo / vi. a and b are frequencies f 1 and f 2 , respectively, and start to decrease at a rate of 6db / oct.

여기에서,From here,

Figure kpo00045
Figure kpo00045

이다. 이 예에서는 f1f2이므로, 총합이득 c=vo/vi는 주파수가 f2를 넘으면 6db/oct에서, 또 f1을 넘으면 12db/oct의 비율에서 저하한다. 이들의 점 f2, f1이 소위 폴주파수이다. 상술한 바와 같이 귀환증폭기가 안정하게 동작하기 위해서는 12db/oct에서 저하하기 시작하는 점(여기에서는 f1)에서의 이득이 0db이하이어야 한다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이 f1과 f2가 비교적 근접하고 있으면, 이 조건이 만족되지 않는 수가 많다.to be. In this example, since f 1 f 2 , the total gain c = vo / vi decreases at 6db / oct if the frequency exceeds f 2 , and at a ratio of 12db / oct above f 1 . Their points f 2 and f 1 are the so-called pole frequencies. As described above, in order for the feedback amplifier to operate stably, the gain at the point where it starts to decrease at 12 db / oct (here, f 1 ) must be 0 db or less. As can be seen from the figure, if f 1 and f 2 are relatively close, this condition is often not satisfied.

따라서, 제31a도에서는 만족되지 않는다. F1과 F2를 충분히 떨어뜨려 놓는 것에 의해서 귀환증폭기를 안정화할 수 있다.Therefore, it is not satisfied in FIG. 31A. A sufficient drop of F 1 and F 2 can stabilize the feedback amplifier.

여기에서 위상보상회로 ci를 부가하면, 주파수특성이 제31b도와 같이 된다. 즉, 차동증폭기(21)의 이득은 변하지 않지만, 출력단의 이득은 P21, Z2, P22의 3곳에서 꺾여진 특성으로 된다. P21과 P22는 폭, Z2는 0점으로 불리우는 점이다. 이들의 점의 주파수는 다음과 같다.When the phase compensation circuit ci is added here, the frequency characteristic is as shown in Fig. 31B. That is, the gain of the differential amplifier 21 does not change, the gain of the output stage is a characteristic binary bent at three places in the P 21, Z 2, P 22 . P 21 and P 22 are width and Z 2 is called 0 point. The frequency of these points is as follows.

Figure kpo00046
Figure kpo00046

이 도면에서 알 수 있는 바와 같이 f2를 차동증폭기의 폴주파수 f1의 근방에 설정하는 것에 의해서, 즉 CDRD≒ CGR1로 하는 것에 의해서 총합이득의 f1에 있어서의 꺾여짐이 없어진다. 그 결과, 총합이득은 주파수가 f21을 넘으면 6db/oct에서, 또 f22를 넘으면 12db/oct의 비율에서 저하하게 된다. 여기에서 CD=NCGR1/R2, RD= r2/n 으로써 n을 충분히 크게 하면 f21과 f22를 충분히 떨어지게 할 수가 있으므로, 귀환증폭기를 안정화할 수가 있다.By setting the f 2 As can be seen in the figure in the vicinity of the pole frequency f 1 of the differential amplifier, that is bent luggage in f 1 in the total gain by that that C D R D ≒ C G R 1 This disappears. As a result, the total gain is the frequency is reduced at a ratio of 12db / oct exceeds, and f 22 at 6db / oct exceeds 21 f. If n is sufficiently made large by C D = NC G R 1 / R 2 and R D = r 2 / n, f 21 and f 22 can be sufficiently dropped, so that the feedback amplifier can be stabilized.

제32a도에 귀환증폭기와 위상보상회로의 다른 실시 예를 도시한다. 이 회로에서는 출력단(22)의 입력과 출력사이에 캐패시터 CF를 삽입하는 것에 의해서 위상보상을 행하고 있다. 이 회로의 귀환을 걸지 않을때의 소신호 등가회로를 제 32b도에, 그 주파수특성을 제33도에 도시한다. 이 경우는 차동증폭기의 쪽의 이득이 P11, Z1, P12의 3곳에서 꺾여진 특성으로 된다. 이 경우도 전 실시예와 마찬가지로 F1≒F2로 되도록 설정하고, F11과 F12를 충분히 떨어뜨려 놓는 것에 의해서 귀환증폭기를 안정화할 수 있다. 본 실시예의 특징은 위상보상용의 캐패시터 CF가 증폭단의 입력과 출력사이에 삽입되어 있기 때문에, 소위 미러효과에 의해 외관상의 정전용량이 크게 되는 것이다. 따라서, 실제의 정전용량이 비교적 작아도 위상보상을 행할 수 있으므로 캐패시터의 점유면적을 저감할 수가 있다.32A shows another embodiment of the feedback amplifier and the phase compensation circuit. In this circuit, phase compensation is performed by inserting a capacitor C F between an input and an output of the output terminal 22. Fig. 32B shows the small signal equivalent circuit when the circuit is not fed back and Fig. 33 shows its frequency characteristics. In this case, the gain of the differential amplifier is bent at three positions P 11 , Z 1 , and P 12 . In this case as well, the feedback amplifier can be stabilized by setting F 1 ≒ F 2 and dropping F 11 and F 12 sufficiently. The characteristic of this embodiment is that the capacitor C F for phase compensation is inserted between the input and the output of the amplifier stage, so that the apparent capacitance is increased by the so-called mirror effect. Therefore, even if the actual capacitance is relatively small, phase compensation can be performed, so that the occupied area of the capacitor can be reduced.

여기에서 제 30a도 또는 제32a도의 위상보상회로에 사용하는 캐패시터에 대해서 설명한다. 이들의 캐패시터로써는 정전용량이 매우 크고(통상 수백∼ 수천 PF), 또한 전압의존성이 작은 것이 필요하다. 제34a도에 통상의 CMOS프로세스로 이것을 실현하는 하나의 방법을 도시한다.Here, the capacitor used for the phase compensation circuit of FIG. 30A or FIG. 32A is demonstrated. These capacitors require very large capacitances (usually hundreds to thousands of PFs) and low voltage dependence. 34A shows one method of realizing this with a conventional CMOS process.

도면중, (101)은 P형의 반도체기판, (102)는 N형 웰, (103)은 N+ 확산층, (104)는 분리용 SiO2, (105)는 게이트 절연막, (106)은 게이트이다. 캐패시터는 통상의 mos 캐패시터와 마찬가지로 게이트절연막(105)를 사이에 두고 게이트(106)과 기판표면(102a)사이에 형성된다. 캐패시터절연막으로써 얇은 게이트절연막을 사용하고 있기 때문에 비교적 작은 면적으로 큰 정전용량을 얻을 수 있다는 것이 특징이다. 단, 통상의 mos 캐패시터와 다른점은 게이트 아래에 n웰이 있기 때문에 임계값전압이 부인 것이다. 이것을 제 34b도를 사용해서 설명한다. 횡축은 캐패시터에 인가하는 전압(게이트 측이 정), 종축은 정전용량이다. 임계값전압은 정전용량이 크게 변화할때의 인가전압 V0.이지만, VO0이다. 따라서 게이트축이 정으로 되도록 한쪽방향의 전압이 인가되는한, 그 정전용량은 거의 일정하다는 특징이 있다. 양방향의 전압이 인가될 수 있는 경우는 제34a도에 도시한 캐패시터를 2개 사용하여 제34c도와 같이 서로 역방향으로 병렬접속 하면 좋다.In the figure, reference numeral 101 denotes a P-type semiconductor substrate, 102 denotes an N type well, 103 denotes an N + diffusion layer, 104 denotes separation SiO 2 , 105 denotes a gate insulating film, and 106 denotes a gate. . The capacitor is formed between the gate 106 and the substrate surface 102a with the gate insulating film 105 interposed therebetween with a conventional mos capacitor. Since a thin gate insulating film is used as the capacitor insulating film, a large capacitance can be obtained with a relatively small area. The difference from the conventional mos capacitor, however, is that the threshold voltage is negated because there are n wells under the gate. This is explained using FIG. 34B. The horizontal axis represents the voltage applied to the capacitor (the gate side is positive), and the vertical axis represents the capacitance. The threshold voltage is the applied voltage V 0. Although, O V 0 at the time of the electrostatic capacitance changes significantly. Therefore, as long as the voltage in one direction is applied so that the gate axis is positive, the capacitance is almost constant. When a bidirectional voltage can be applied, two capacitors shown in FIG. 34A may be used in parallel to each other in reverse direction as shown in FIG. 34C.

본 실시예의 캐패시터를 만드는데 필요한 공정은 웰형성 분리영역형성, 게이트 절연막형성, 게이트 형성, 확산층형성, 및 배선의 각 공정이지만, 이들은 모두 통상의 CMOS프로세스에 포함되어 있는 공정이다.The processes required for producing the capacitor of this embodiment are well-formed isolation region formation, gate insulating film formation, gate formation, diffusion layer formation, and wiring, but these are all processes included in the normal CMOS process.

따라서, CMOS프로세스도 만들어지는 반도체장치이면, 본 캐패시터를 만들기 위하여 특히 공정을 추가할 필요는 없다. 또, 본 발명을 적용하는 반도체장치에서는 적층용량을 이용할 수가 있다. 예를 들면, 적층용량을 메모리 셀의 캐패시터로써 이용한 DRAM이 그예이다. 이와 같은 경우는 적층용량을 위상보상용 캐패시터로써 사용하여도 좋다. 적층용량을 이용한 DRAM에 대해서는 IEEE Journal of solid-state circuits, vol, sc-22, No.3,pp.661∼666(1980년 8월)에 기술되어 있다. 다음에 본 발명에 의한 전압리미터회로에 사용하는데 적합한 기준전압 발생회로에 대해서 설명한다. 또한, 여기에서 기술하는 기준전압 발생회로는 위상보상을 실시하고 있지 않은 전압리미터회로에도 물론 이용할 수가 있다. 또, 그룹1에서 설명한 실시예를 적용할수 있는 것도 물론이다. 전압리미터의 출력전압 VL은 기준전압 VR을 기본으로 만들어진다. 따라서, VR의 특성에 따라서 VL의 특성을 임의로 설정할 수가 있다. 반도체장치에 있어서 전압 리미터회로를 사용할때에는 VL의 외부전원전압 VCC의존성이 특히 중요하기 때문에 VR의 VCC의존성에 특히 유의해서 설계할 필요가 있다. 이것에 관해서는 여러가지의 목적에 따른 특성예와 그 발생법이 미국특허 NO.4100437 호등에 개시되어 있다. 이들의 회로를 본 발명에 적용가능한 것은 물론이다. 제24∼제27도의 실시예에서는 기준전압 VR을 직접 구동회로에 입력하고 있었다. 그러나, 기준전압 발생회로에서 얻어지는 전압은 반드시 반도체 장치내에서 사용하는 내부 전원전압으로써 적당한 값으로는 한정되지 않는다. 이 경우는 전압의 변환이 필요하게 된다. 또, 경우에 따라서 기준전압의 제조 프로세스에 의한 변형을 보상하기 위하여 전압의 미소조정, 소위 트리밍이 필요하게 되는 일이 있다. 전압의 변환 및 트리밍의 방법으로써는 상기의 미국특허 NO.4100437호에 기재되어 있는 방법을 사용하여도 좋지만, 여기에서는 통상의 MOS 프로세서로 만들어지는 반도체 장치에 적합한 방법을 소개한다. 제35도에 회로도를 도시한다. 도면중, DA는 차동 증폭시 Q31∼Q43은 P채널 MOS 트랜지스터, F1∼F6은 퓨즈이다. VR이 입력전압(기준전압 발생회로의 출력), VR'가 출력전압(구동회로의 입력으로 된다)이다. DA의 입력단자의 한쪽에는 VR이 입력되고, 다른쪽에는 VR'를 MOS 트랜지스터 Q31∼Q42에 의해서 분할한 전압VR''가 귀환되어 있다. DA의 증폭율을 충분히 크게 하면, 출력전압 VR′는 다음식에서 주어진다.Therefore, if the semiconductor device is also made of a CMOS process, it is not necessary to add a step in particular to make the present capacitor. In the semiconductor device to which the present invention is applied, the stacked capacitance can be used. For example, a DRAM using a stacked capacitance as a capacitor of a memory cell is an example. In such a case, the stacked capacitance may be used as the phase compensation capacitor. DRAM using stacked capacitance is described in IEEE Journal of solid-state circuits, vol, sc-22, No. 3, pp. 661 to 666 (August 1980). Next, a reference voltage generation circuit suitable for use in the voltage limiter circuit according to the present invention will be described. Note that the reference voltage generating circuit described herein can, of course, also be used for a voltage limiter circuit that does not perform phase compensation. It goes without saying that the embodiment described in Group 1 can be applied. The output voltage V L of the voltage limiter is made based on the reference voltage V R. Therefore, the characteristic of V L can be arbitrarily set according to the characteristic of V R. When using a voltage limiter circuit in the semiconductor device because important external power supply voltage V CC V L dependence of the particular it is necessary to design in particular to note the dependence of V CC V R. Regarding this, a characteristic example according to various purposes and a generation method thereof are disclosed in US Patent No.4100437. It goes without saying that these circuits are applicable to the present invention. In the embodiments of FIGS. 24 to 27, the reference voltage V R was directly input to the drive circuit. However, the voltage obtained in the reference voltage generating circuit is not necessarily limited to an appropriate value as an internal power supply voltage used in the semiconductor device. In this case, the voltage needs to be converted. In addition, in some cases, in order to compensate for the deformation caused by the manufacturing process of the reference voltage, fine adjustment of the voltage, so-called trimming, may be necessary. As a method of voltage conversion and trimming, the method described in the above-mentioned US Patent No.4100437 may be used, but here, a method suitable for a semiconductor device made of a conventional MOS processor is introduced. 35 shows a circuit diagram. In the figure, DA is a differential channel amplification, Q 31 to Q 43 are P-channel MOS transistors, and F 1 to F 6 are fuses. V R is the input voltage (output of the reference voltage generating circuit) and V R ′ is the output voltage (which is the input of the driving circuit). V R is input to one of the input terminals of the DA, and the voltage V R ″ obtained by dividing V R 'by the MOS transistors Q 31 to Q 42 is fed back. When the amplification factor of DA is sufficiently large, the output voltage V R ′ is given by the following equation.

Figure kpo00047
Figure kpo00047

여기에서, R1은 Q31∼Q39로 되는 회로를 등가적인 저항으로 간주하였을때의 저항값, R2는 Ω39∼Ω42로 되는 회로를 등가적인 저항으로 간주하였을때의 저항값이다.Here, R 1 is a resistance value when the circuit of Q 31 to Q 39 is regarded as an equivalent resistance, and R 2 is a resistance value when a circuit of Ω 39 to Ω 42 is regarded as an equivalent resistance.

퓨즈를 절단하는 것에 의해 R1, R2가 변하므로 VR′를 조정할 수가 있다.Since R 1 and R 2 change by cutting the fuse, V R ′ can be adjusted.

구체적인 트리밍의 방법을 제36도를 사용해서 설명한다.A specific trimming method will be described using FIG.

이 도면은 입력 VR과 출력 VR′의 관계를 도시한 것이다.This figure shows the relationship between the input V R and the output V R ′.

도면중, d가 퓨즈를 모두 절단하지 않았을때의 특성이다.In the figure, d is a characteristic when all the fuses are not cut.

퓨즈 F1, F2, F3을 차례로 절단하면, 상기 R1이 크게 되므로 c, b, a로 표시한 바와 같이 VR′는 높게 된다.When the fuses F 1 , F 2 , and F 3 are cut in sequence, R 1 becomes large, and as shown by c, b, a, V R ′ becomes high.

퓨즈 F4, F5, F6을 차례로 절단하면 상기 R2가 크게 되므로 e, f, g로 표시한 바와 같이 VR′가 낮게 된다. 따라서, 먼저 VR을 관측하고, 제 36도를 보고 VR′가 가장 목표값 VRO′에 가깝게 되도록 퓨즈의 절단방법을 선택하면 좋다. 발명자들의 목표는 VR이 넓은 범위로 변형 되어도 VR′가 어떤 범위내 VRO′±ΔVR′에 들어가도록 하는 것이다. 그를 위해서는 도면중에 점선으로 표시한 바와같이 어떤 트리밍 방법(예를들면 a)을 사용했을때에 VR'=VRO'+ΔVR'로 될 때 그것과 인접하는 트리밍 방법(예를들면 b)을 사용하면 VR'=VRO'-ΔVR'로 되도록 회로정수(각 MOS트랜지스터의 채널폭/채널길이)를 선택해두면 좋다.When the fuses F 4 , F 5 , and F 6 are cut in sequence, R 2 becomes large, and as shown by e, f, and g, V R ′ becomes low. Therefore, V R may be observed first, and then, as shown in FIG. 36, the fuse cutting method may be selected so that V R ′ is closest to the target value V RO ′. The inventors 'goal is to ensure that V R ' falls within a range of V RO '± ΔV R ' even if V R is deformed over a wide range. For that purpose, a trimming method adjacent to it when V R '= V RO ' + ΔV R 'is used when some trimming method (e.g. a) is used, as indicated by the dotted line in the figure (e.g. b) In this case, the circuit constant (channel width / channel length of each MOS transistor) should be selected so that V R '= V RO ' -ΔV R '.

제37도에 트리밍회로의 다른 실시예를 도시한다. 출력 전압 VR′를 낮게 할때에는 제35도와 마찬가지로 퓨즈 F4, F5, F6을 차례로 절단하면 좋다. 제 35도와의 상이점은 출력전압 VR′를 높게 하는 방법에 있다. 이 경우는 먼저 퓨즈 F7을 절단하고 (이 시점에서 입출력특성은 제 36도의 h와 같이 되도록 회로정수를 선택해둔다), 다음에 F4, F5, F6을 차례로 절단하면 좋다. 본 회로는 제 35도의 회로보다도 퓨즈의 수가 적고, 따라서 점유면적을 작게할 수 있다는 이점이 있다.37 shows another embodiment of the trimming circuit. When the output voltage V R ′ is lowered, fuses F 4 , F 5 , and F 6 may be cut in sequence as in FIG. 35. The difference from FIG. 35 lies in the method of increasing the output voltage V R ′. In this case, the fuse F 7 may be cut first (the circuit constant is selected so that the input / output characteristic is equal to h in FIG. 36 at this point), and then F4, F5, and F6 may be cut in that order. This circuit has the advantage that the number of fuses is smaller than that of the circuit of FIG. 35, and hence the occupation area can be reduced.

제35도 및 제37도에 도시한 회로는 상기 미국특허에 기재되어 있는 회로에 비해서 통상의 MOS프로세스로 만든 경우의 점유면적이 작다는 이점이 있다. 즉 미국특허에 기재되어 있는 회로에서는 출력전압 VR′를 분할하기 위한 소자로써 저항을 사용하고 있었던 것에 대해서 제 35도 및 제 37도의 회로에서는 MOS트랜지스터를 사용하고 있다.The circuits shown in Figs. 35 and 37 have an advantage that the area occupied by the conventional MOS process is smaller than the circuits described in the above-mentioned US patent. In other words, in the circuit described in the US patent, a resistor is used as a device for dividing the output voltage V R ', whereas a MOS transistor is used in the circuits of FIGS. 35 and 37.

회로의 소비전류를 저감하기 위해서는 전압분할용소자의 등 가저항은 매우 크게(수백 KΩ정도)하지 않으면 안된다.In order to reduce the current consumption of the circuit, the equivalent resistance of the voltage dividing element must be very large (a few hundred KΩ).

통상의 MOS프로세스에서는 저항보다도 MOS트랜지스터쪽이 작은면적으로 등 가저항이 큰 소자를 얻을 수 있다. 단 MOS 트랜지스터를 사용하면 그 임계값전압의 변동에 의해서 VR′의 특성이 변동하는 것이 염려되지만, 각 트랜지스터의 채널폭, 채널길이를 충분히 크게 해서 변동을 억제하여 백게이트를 소오스에 접속해서 기판전위 변동의 영향을 회피하고, 또 임계값 전압의 변동분도 예상해서 퓨즈의 절단방법을 선택하는 것에 의해 해결할 수 있다.In a normal MOS process, an element having a larger equivalent resistance can be obtained with a smaller area of the MOS transistor than the resistance. However, if MOS transistors are used, the characteristics of V R 'may change due to variations in the threshold voltage. However, the channel width and channel length of each transistor are sufficiently enlarged to suppress the variations, so that the back gate is connected to the source and the substrate. This can be solved by avoiding the influence of the potential fluctuation and predicting the fluctuation of the threshold voltage and selecting the fuse cutting method.

다음에 트리밍회로에 사용하는 MOS트랜지스터에 대해서 제 38a도, 제 38b도를 참조해서 설명한다. 상술한 바와 같이 각 트랜지스터의 백게이트는 기판전위변동의 영향을 억제하기 위하여 각각의 소오스에 접속하는 것이 바람직하다. 예를들면, 기판이 P형인 경우는 제 38a도에 도시한 바와 같이 P채널 MOS트랜지스터를 사용하면 좋다. 기판이 N형인 경우는 제 38a도에서 도전형을 모두 역으로한 N채널 MOS트랜지스터를 사용하면 좋다.Next, a MOS transistor used for a trimming circuit will be described with reference to FIGS. 38A and 38B. As described above, the back gate of each transistor is preferably connected to each source in order to suppress the influence of substrate potential variation. For example, when the substrate is of P type, a P-channel MOS transistor may be used as shown in FIG. 38A. In the case where the substrate is N-type, an N-channel MOS transistor may be used in which the conductive type is reversed in FIG. 38A.

또, 제 38b도에 도시한 바와 같이 이중의 웰구조로 해서 외축의 웰(112)의 전위를 고정(여기에서는 접지)하는 것에 의해 기판전위변동에 대해서 더욱 강하게 할 수가 있다.Further, as shown in FIG. 38B, the dual well structure allows the potential of the well 112 of the outer axis to be fixed (here, ground), thereby making it possible to further strengthen the substrate potential variation.

다음에 트리밍회로에 사용하는 퓨즈에 대해서 설명한다. 퓨즈로써는, 예를들면 다결정 실리콘 등 반도체 메모리의 결함구제에 사용되고 있는 것과 동일한 것이 이용된다. 따라서, 결함구제회로를 갖는 반도체 메모리라면 퓨즈를 만들기 위하여 특히 공정을 추가할 필요는 없다. 퓨즈의 절단방법은 레이저광을 사용하는 방법, 또는 전기적인 방법이어도 좋다. 레이저광을 사용하는 방법에는 절단용의 트랜지스터가 불필요하기 때문에 점유면적을 작게할 수 있다는 이점이 있으며, 전기적인 방법에는 고가인 레이저광 조사장치를 사용하지 않아도 좋다는 이점이 있다.Next, a fuse used for the trimming circuit will be described. As the fuse, for example, the same one as that used for defect relief in semiconductor memories such as polycrystalline silicon is used. Thus, if the semiconductor memory has a defect repair circuit, it is not necessary to add a process in particular to make a fuse. The method of cutting the fuse may be a method using a laser beam or an electrical method. The method of using laser light has the advantage that the occupied area can be reduced because the transistor for cutting is unnecessary, and the electrical method has the advantage of not having to use an expensive laser light irradiation apparatus.

제39a도에 VR에서 VR′로의 변환회로의 다른 실시예를 도시한다. 제 35도 또는 제37도의 회로의 차이점은 P채널 MOS트랜지스터 Q48을 추가한 것이다. 이것에 의해 출력전압 VR′의 최대값은 VCC-VTP(VTP는 P채널 MOS 트랜지스터의 임계값전압)로 억제된다. 이것을 제39b도를 사용해서 설명한다. 이 도면은 VR과 VR'의 VCC의존성을 나타낸 것이다. 제35도 또는 제37도의 회로에서는 VCC가 낮을 때 VR'≒VCC이다. 그러나, 제39a도의 회로에서는 Q48의 추가에 의해 VCC가 낮을때에 VR'=VCC- VTP와 VTP의 분만큼 낮게 된다.FIG. 39A shows another embodiment of the conversion circuit from V R to V R ′. The difference between the circuits of FIG. 35 or FIG. 37 is the addition of a P-channel MOS transistor Q 48 . As a result, the maximum value of the output voltage V R ′ is suppressed to V CC -V TP (V TP is the threshold voltage of the P-channel MOS transistor). This is explained using FIG. 39B. This figure shows the V CC dependencies of V R and V R ′. In the circuit of FIG. 35 or FIG. 37, when V CC is low, V R ' R V CC . However, in the circuit of FIG. 39A, when V CC is low due to the addition of Q 48 , the voltage is lowered by V R '= V CC −V TP and V TP .

본 실시예의 이점은 VCC가 통상 동작상태(예를 들면 5V)보다 매우 낮을 때 (예를 들면 3V)의 내부 전원 전압 VL의 전압 안정도가 좋은 것이다. 이것을 제 39c도를 사용해서 설명한다. 이 도면은 제30a도 또는 제32a도의 구동회로에 있어서 VCC가 낮을 때의 출력전압 VL과 전류IL의 관계의 일예이다. VR′를 발생하는데 제35도 또는 제37도의 회로를 사용한 경우, VCC가 낮을 때는 VL≒VR≒VCC이기 때문에 구동회로의 출력 MOS트랜지스터(제30a도 또는 제 32a도의 Q26)의 드레인, 소오스간 전압이 대략 0이며, 전류 구동능력이 작다. 그 때문에 출력전류(부하의 소비전류)IL이 크게 되면 VL이 저하해 버린다. 이것에 대해서 VR'를 발생하는 데 제 39a도의 회로를 사용한 경우는 VL≒VR≒-VTP이므로 구동회로의 출력 MOS트랜지스터의 드레인, 소오스간 전압은 대략 VTP(이 예에서는 0.5V)와 같다. 따라서, 그 전류 구동능력은 비교적 크고, VL의 저하량은 작다. 즉, 사전에 VL을 약간 낮게 설정해두는 것에 의해 전압변동량을 적게하고 있다.An advantage of this embodiment is that the voltage stability of the internal power supply voltage V L is good when V CC is much lower than the normal operating state (for example 5 V) (for example 3 V). This is explained using FIG. 39C. This figure is an example of the relationship between the output voltage V L and the current I L when V CC is low in the driving circuit of FIG. 30A or 32A. When the circuit of FIG. 35 or 37 is used to generate V R ′, the output MOS transistor of the driving circuit (Q 26 in FIG. 30a or 32a) is V L ≒ V R ≒ V CC when V CC is low. The voltage between the drain and the source is approximately 0, and the current driving capability is small. If this reason the output current (load current consumption) is largely V L I L ends up to decrease. When used with a separate first circuit 39a for generating a V R 'On the other hand the V L ≒ output voltage between the drain, the source of the MOS transistor of a so ≒ V R -V TP driver circuit is substantially V TP (In this example, 0.5V ) Therefore, the current driving capability is relatively large, and the amount of decrease in V L is small. That is, the amount of voltage fluctuation is reduced by setting V L slightly lower in advance.

이것에 의해 VL을 전원으로써 동작하는 반도체장치내의 회로의 VCC가 낮을때의 동작이 보다 안정하게 되어 VCC에 대한 동작마진이 크게 된다.As a result, the operation when the V CC of the circuit in the semiconductor device operating with the V L is low becomes more stable, and the operation margin for the V CC is increased.

또한 제 39a도의 회로의 Q48도 상술의 트리밍회로의 MOS트랜지스터와 마찬가지로 기판전위변동의 영향을 억제하기 위하여 제 38a도, 제 38b도에 도시한 구조로 해두는 것이 바람직하다.In addition, Q 48 of the circuit of FIG. 39A, like the MOS transistor of the trimming circuit described above, preferably has the structures shown in FIGS. 38A and 38B to suppress the influence of substrate potential variation.

다음에 본 발명을 실제의 반도체칩내에 내장하는 경우의 회로배치방법 및 기준전압 VR이나 내부전원전압 VL의 배선방법에 대해서 기술한다. 본 발명을 적용하는 반도체 장치로써 여기에서는 DRAM을 예로 들었지만, 또, 여기에서 기술하는 배치, 배선방법은 위상보상을 실시하지 않는 전압 리미터회로에 대해서도 유효하다.Next, a circuit arrangement method and wiring method of the reference voltage V R or the internal power supply voltage V L when the present invention is incorporated in an actual semiconductor chip will be described. Although a DRAM is exemplified here as a semiconductor device to which the present invention is applied, the arrangement and wiring method described here are also effective for a voltage limiter circuit that does not perform phase compensation.

제40도에 전압리미터회로를 DRAM를 적용한 경우의 바람직한 회로배치 및 배선의 일예를 도시한다. 도면 중, (1)은 반도체칩, (2a), (2b)는 미세한 mos트랜지스터로 구성되어 있는 메모리 어레이, (3a), (3b), (3c)는 주변회로이다. (4), (5)는 각각 접지 vgnd, 외부전원 전압 VCC용의 본딩패드, (6)은 기준전압 발생회로, (7a),(7b), (7c), (7d)는 구동회로이다. (6)과 (7a)∼(7d)에 의해 전압리미터회로를 구성하고 있다. (7a), (7b),(7c)는 각각 주변회로(3a),(3b), (3c)를 구동하는 내부전원전압 VL1, VL2, VL3을 발생한다. (7d)는 메모리 어레이(2a),(2b)를 구동하는 내부전원 전압 VL4를 발생한다.40 shows an example of a preferable circuit arrangement and wiring in the case where a DRAM is applied to the voltage limiter circuit. In the figure, (1) is a semiconductor chip, (2a) and (2b) are memory arrays composed of fine mos transistors, and (3a), (3b) and (3c) are peripheral circuits. (4) and (5) are the ground v gnd , the bonding pads for the external power supply voltage V CC , respectively, (6) the reference voltage generating circuit, and (7a), (7b), (7c) and (7d) the driving circuit. to be. The voltage limiter circuit is constituted by (6) and (7a) to (7d). 7a, 7b, and 7c generate internal power supply voltages V L1 , V L2 , V L3 for driving the peripheral circuits 3a, 3b, and 3c, respectively. 7d generates an internal power supply voltage V L4 for driving the memory arrays 2a and 2b.

본 실시예의 특징은 기준전압발생회로(6)과 구동회로(7a) ∼(7d)를 분리하고, 기준전압 발생회로는 접지전위 입력용 본딩패드의 근방에, 구동회로는 각각의 부하회로의 근방에 배치한 것이다. 그 때문에 접지전위입력용 본딩 패드에서 기준전압 발생회로까지의 접지배선(8) 및 각 구동회로에서 각 부하회로까지의 내부전원전압배선(11a) ∼(11d)가 짧게 되어 그들의 임피던스가 작게 된다.The characteristic of this embodiment is to separate the reference voltage generating circuit 6 and the driving circuits 7a to 7d, the reference voltage generating circuit is near the bonding pad for ground potential input, and the driving circuit is near each load circuit. Will be placed in. Therefore, the ground wiring 8 from the grounding pad input bonding pad to the reference voltage generating circuit and the internal power supply voltage wirings 11a to 11d from each driving circuit to each load circuit are shortened, and their impedance is reduced.

이것에 의해 배선(8)상의 잡음이 감소하므로 기준전압 발생회로의 접지레벨이 안정되어 안정된 기준전압VR이 얻어 진다. 또, 배선(11a) ∼(11d)의 임피던스에 의한 내부 전원전압 VL1∼VL4의 전압강하가 감소하므로, VL1∼VL4의 레벨이 안정되어 부하회로의 동작이 안정하게 된다. 본 실시예의 또 하나의 특징은 접지배선의 방법에 있다. 먼저, 기준전압 발생회로용으로써는 전용의 짧은배선(8)을 마련한다. 다른 회로용으로써는 배선(9a)∼(9d)를 마련한다. 즉 각 구동회로와 부하회로는 공통의 선으로 배선하지만, 다른 구동회로의 부하회로와는 분리한다.이 배선방식의 이점은 각 회로가 동작할때에 흐르는 전류에 의해서 접지배선위에 발생하는 잡음이 다른 회로에 악영향을 주는 것을 방지할수 있는 것이다. 특히 기준전압 발생회로의 접지배선에 잡음이 생기면 모든 내부전원전압 VL1∼VL4의 레벨이 변동하므로 기준전압 발생회로용의 접지배선만은 반드시 다른 접지배선과 분리해두는 것이 바람직하다. 또, 메모리어레이용의 접지배선도 다른 접지 배선과 분리해두는 것이 바람직하다. 왜냐하면, DRAM 에서는 센스증폭기가 증폭동작을 행할때 다수의 데이타선(그 용량은 통상 수천 PF)이 동시에 충방전되어 접지배선에 큰 잡음이 발생하기 때문이다. 제41도에 회로배치 및 배선의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서는 주변회로(3)이 칩의 중앙에 집중해서 배치되고, 또 접지 및 외부전원전압 VCC용의 본딩패드(4),(5)도 칩의 중앙에 배치되어 있다. 본 실시예에서도 기준전압 발생회로(6)은 접지전위 입력용 본딩패드의 근방에, 구동회로(7a),(7d)는 각각의 부하 회로의 근방에 배치되어 있다. 이 실시예의 이점은 제41도에서 명확한 바와 같이 배선 길이가 짧게 되는 것이다. 이것에 의해 외부전원전압 VCC의 변동이나 부하회로에 흐르는 전류의 변동에 대해서 강하게 된다. 즉, 전실시예에서는 VCC용 본딩패드와 각 구동회로사이에 배선(10)이 길기 때문에 그 임피던스가 커서 부하회로의 소비전류에 의해서 VCC의 레벨이 저하한다. 물론, 이 저하분은 각 구동회로에서 흡수하도록 되어있지만, 저하량이 너무 크면 흡수할 수 없게 되어 내부 전원전압 VL의 레벨의 저하를 초래하는 일이 있다. 이것에 대해서 본 실시예에서는 VCC배선(10)의 임피던스가 작으므로 그분만큼 큰 부하전류를 흐르게 할 수가 있다. 또, VCC의 저하에 대해서도 강하다. 제40도 또는 제41도에 있어서 접지배선의 잡음을 특히 문제로 하고 있는 것은 기준전압 VR및 내부전원전압 VL1가 접지전위를 기준으로 해서 발생되기 때문이다. 역으로 VR, VLi가 외부전원전압 VCC를 기준으로 해서 발생되는 경우는 VCC배선의 잡음이 문제로 된다. 이 경우는 기준전압 발생회로를 VCC용 본딩패드의 근방에 배치하고, VCC용 배선을 각 회로마다 분리하면 좋다.As a result, noise on the wiring 8 is reduced, so that the ground level of the reference voltage generating circuit is stabilized, and a stable reference voltage V R is obtained. In addition, since the voltage drop of the internal power supply voltages V L1 to V L4 due to the impedances of the wirings 11a to 11d is reduced, the level of V L1 to V L4 is stabilized and the operation of the load circuit becomes stable. Another feature of this embodiment is the method of grounding wiring. First, a dedicated short wiring 8 is provided for the reference voltage generating circuit. Wirings 9a to 9d are provided for other circuits. In other words, each driving circuit and the load circuit are wired in a common line, but are separated from the load circuits of other driving circuits. The advantage of this wiring method is that the noise generated on the ground wiring by the current flowing in each circuit is operated. This can prevent adverse effects on other circuits. In particular, if noise occurs in the ground wiring of the reference voltage generating circuit, the level of all the internal power supply voltages V L1 to V L4 is changed. Therefore, it is desirable to separate only the ground wiring for the reference voltage generating circuit from other ground wiring. In addition, it is preferable to separate the ground wiring for the memory array from other ground wiring. This is because in a DRAM, when a sense amplifier performs an amplification operation, a large number of data lines (typically, thousands of PFs) are charged and discharged at the same time, causing a large noise in the ground wiring. 41 shows another embodiment of the circuit arrangement and wiring. In this embodiment, the peripheral circuit 3 is concentrated in the center of the chip, and the bonding pads 4 and 5 for the ground and the external power supply voltage V CC are also arranged in the center of the chip. Also in this embodiment, the reference voltage generator 6 is arranged in the vicinity of the bonding pad for ground potential input, and the drive circuits 7a and 7d are arranged in the vicinity of each load circuit. An advantage of this embodiment is that the wiring length becomes short, as is clear from FIG. This becomes strong against fluctuations in the external power supply voltage V CC and fluctuations in the current flowing through the load circuit. In other words, in the previous embodiment, since the wiring 10 is long between the VCC bonding pads and the respective driving circuits, the impedance is large and the level of VCC is reduced by the current consumption of the load circuit. Of course, this decrease is absorbed in each drive circuit, but if the amount is too large, it may not be absorbed, leading to a decrease in the level of the internal power supply voltage V L. On the other hand, in this embodiment, since the impedance of the V CC wiring 10 is small, the load current as large as that can flow. Moreover, the fall of V CC is also strong. The noise of the ground wiring in FIG. 40 or 41 is particularly problematic because the reference voltage V R and the internal power supply voltage V L1 are generated based on the ground potential. On the contrary, when V R and V Li are generated based on the external power supply voltage V CC , the noise of the V CC wiring becomes a problem. In this case, the reference voltage generating circuit may be disposed near the VCC bonding pad, and the VCC wiring may be separated for each circuit.

또한, 제40도 또는 제41도에 도시한 배치, 배선방법에 있어서 기준전압 VR을 기준전압 발생회로에서 각 구동회로 까지 배선하고 있지만, 이 배선(12)에는 차폐를 실시해두는 것이 바람직하다. 반도체칩내의 다른 회로에서 잡음을 받아서 VR이 변동하는 것을 방지하기 위한 것이다. 통상의 반도체 제조 프로세스에서 실현할 수 있는 차폐방법법의 예를 다음에 설명한다.In the arrangement and wiring method shown in FIG. 40 or 41, the reference voltage V R is wired from the reference voltage generating circuit to each driving circuit. However, it is preferable that the wiring 12 be shielded. This is to prevent V R from fluctuating due to noise from other circuits in the semiconductor chip. An example of the shielding method method which can be realized in a normal semiconductor manufacturing process will be described next.

제42a도, 제42b도에 차폐를 실시한 배선의 1실시예의 각각의 평면도 및 단면도를 도시한다. 도면중, (101)은 반도체 기판, (104)는 SiO2, (108)은 제1의 배선층, (109a), (109b), (109c)는 제2의 배선층, (113), (114)는 층간절연막, (115)는 보호막이다. (109b)는 기준전압VR의 배선이다. 그 주위의 (108),(109a), (109c)가 차폐용의 배선이며, 일정전위(여기에서는 접지)로 고정되어 있다.42A and 42B show a plan view and a cross sectional view of each example of the shielded wiring. In the figure, reference numeral 101 denotes a semiconductor substrate, 104 denotes SiO 2 , 108 denotes a first wiring layer, 109a, 109b, and 109c, a second wiring layer, 113, 114 Is an interlayer insulating film, and 115 is a protective film. 109b is a wiring of the reference voltage V R. Surroundings 108, 109a, and 109c are shielding wirings, which are fixed at a constant potential (here, ground).

(109b)의 아래쪽에 (108)을 마련한 것에 의해 기판(101)과의 용량결합에 의한 잡음을 방지할 수 있고, 좌우에 (109a),(109c)를 마련한 것에 의해 인접하는 배선(도시하지 않음)과의 용량결합에 의한 잡음을 방지할 수 있다.By providing 108 below the 109b, noise due to capacitive coupling with the substrate 101 can be prevented, and by providing 109a and 109c to the left and right, adjacent wiring (not shown). Noise by capacitive coupling with) can be prevented.

제42c도 및 42d도는 차폐를 실시한 배선의 다른 실시예이다. 본 실시예에서는 VR을 제1의 배선층(108b)에서 배선하고, 그 좌우(108a, 108c), 아래쪽(106) 및 위쪽(109)에 각각 차폐용 배선을 마련하고 있다. 위쪽에도 차폐배선을 마련하는 것에 의해 위쪽의 공간을 통한 용량결합에 의한 잡음도 방지할 수 있어 차폐가 보다 효과적으로 된다.42C and 42D show another embodiment of shielded wiring. In this embodiment, V R is wired in the first wiring layer 108b, and shielding wiring is provided on the left and right 108a and 108c, the lower side 106, and the upper side 109, respectively. By providing a shielding wiring on the upper side, noise by capacitive coupling through the upper space can be prevented, so that shielding is more effective.

또, 제42e도, 제42f도와 같이 접촉구멍(116a), (116c)및 스루홀(117a), (117c)를 마련하여 차폐용 배선끼리를 접속하면 차폐가 완전하게 된다.42e and 42f, the contact holes 116a, 116c and through holes 117a, 117c are provided to connect the shielding wires so that shielding is completed.

제 42g도, 제 42h도에 차폐를 실시한 배선의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서는 다결정실리콘층(106)이 VR의 배선이다. 그 아래쪽에는 웰(112)가 형성되고, P형 확산층(107a),(107c)및 접촉구멍(116a), (116c)를 거쳐서 위쪽의 제1의 배선층(108)에 접속되어 있다. 즉 (106)의 주위를 (112), (107a),(116a), (108), (116c), (107c)로 둘러싸는 것에 의해 차폐하고 있다. 본 실시예의 이점은 차폐에 제2의 배선층을 사용하고 있지 않으므로, 이것을 제42g도의 (109)로 표시한 바와 같이 다른 목적에 사용할 수 있다는 것이다. 이것은 예를 들면 VR의 배선과 다른 배선이 교차하는 부분에 사용하는데 유효하다.42G and FIG. 42H show another embodiment of wiring shielded. In this embodiment, the polysilicon layer 106 is a V R wiring. The well 112 is formed below it, and is connected to the upper 1st wiring layer 108 through P-type diffused layer 107a, 107c, and contact hole 116a, 116c. That is, it is shielded by enclosing circumference | surroundings of 106 by 112, 107a, 116a, 108, 116c, and 107c. An advantage of this embodiment is that since the second wiring layer is not used for shielding, it can be used for other purposes as indicated by (109) in FIG. 42G. This is effective for use, for example, in a portion where the wiring of V R and another wiring cross each other.

또한, 이상과 같은 차폐에 의해 VR과 접지사이에 기생용량이 부가되지만, 이것은 오히려 바람직한 효과를 가져온다. 이 기생용량은 VR배선의 고주파에 대한 임피던스 저감시켜 고주파잡음을 바이패스 시키는, 소위 감결합(dicoupling)콘덴서로써 작용하기 때문이다.In addition, the parasitic capacitance is added between V R and ground by the above shielding, but this brings about a desirable effect. This is because the parasitic capacitance acts as a so-called decoupling capacitor which bypasses the high frequency noise by reducing the impedance to the high frequency of the V R wiring.

차폐선만으로는 감결합 콘덴서로써 정전용량이 부족한 경우에 다른 캐패시터를 부가하여도 지장이 없는 것은 물론이다.It is a matter of course that the shield line alone does not interfere with the addition of another capacitor when the capacitance is insufficient as the decoupling capacitor.

상기예에서는 차폐선을 고정하는 전위는 접지전위로 하고 있지만, 안정된 전위이면 반드시 접지전위가 아니어도 좋다. 그러나, 접지전위로 하는 것이 가장 간단하며, 또한 상술한 바와 같이 기생용량이 감결합 콘덴서로써 작용하므로 바람직하다. 특히, 기준전압 발생회로 용의 접지배선(제 40도, 제 41도에 도시한 (8)의 부분)에 접속하는 것이 다른 회로의 동작에 의해서 발생하는 잡음을 피한다는 의미에서 좋다. 상술한 바와 같이 VR이 VCC를 기준으로 해서 발생되는 경우 차폐선은 VCC에 고정하는 것이 좋다.In the above example, the potential for fixing the shield wire is set to the ground potential. However, the potential may not necessarily be the ground potential if it is a stable potential. However, it is preferable to set it as the ground potential, since the parasitic capacitance acts as the decoupling capacitor as described above. In particular, the connection to the ground wiring (part of (8) shown in FIG. 40 and FIG. 41) for the reference voltage generating circuit is good in the sense of avoiding noise generated by the operation of other circuits. As described above, when V R is generated based on V CC , the shielding line is preferably fixed to V CC .

제 43도에 회로배치 및 배선의 다른 실시예를 도시한다.43 shows another embodiment of the circuit arrangement and wiring.

도면중, (1)은 반도체 메모리칩, (3)은 주변회로, (7a), (7b), (7c)는 각각 내부전원전압 VL을 발생하는 구동회로, (14a), (14b), (14c), (14d)는 구동회로의 출력을 전원으로써 사용하여 전압진폭 VL의 펄스 ΦP1, ΦP2, ΦP3, ΦP4에 의해서 동작하는 미세한 mos트랜지스터를 사용한 메모리 어레이이다. 또한, 여기에서 기준전압 발생회로는 기재를 생략하고 있다. 제 44도 이들의 회로의 동작타이밍을 도시한다.In the figure, reference numeral 1 denotes a semiconductor memory chip, 3 denotes a peripheral circuit, 7a, 7b, and 7c, respectively, a driving circuit which generates an internal power supply voltage V L , 14a, 14b, 14c and 14d are memory arrays using fine mos transistors operated by pulses Φ P1 , Φ P2 , Φ P3 , and Φ P4 of voltage amplitude V L using the output of the drive circuit as a power source. Note that the description of the reference voltage generating circuit is omitted here. Fig. 44 also shows the operation timing of these circuits.

본 실시예의 반도체 메모리칩(1)에는 단일의 외부전원 전압 VCC(예를들면 5v)가 인가되어 있다. 구동회로 (7a),(7b),(7c)에서는 VCC에서 강하시킨 내부전원전압 VL(예를들면 3v)이 출력되어 펄스발생회로(14a),(14b),(14c),(14d)에 각각 입력되어 있다. 그리고, 펄스발생회로에는 제44도에 도시한 타이밍펄스 ΦT와 어드레스신호 ai와 역상의

Figure kpo00048
가 입력되어 있다.A single external power supply voltage V CC (for example, 5v) is applied to the semiconductor memory chip 1 of the present embodiment. In the driving circuits 7a, 7b, and 7c, the internal power supply voltage V L (e.g., 3v) dropped at V CC is outputted to generate the pulse generating circuits 14a, 14b, 14c, and 14d. Are each entered. Incidentally, the pulse generating circuit has a phase inverse to the timing pulse? T and the address signal ai shown in FIG.
Figure kpo00048
Is input.

주변회로(3)은 외부 어드레스 신호 Ai를 받아서 내부 어드레스 신호ai 및

Figure kpo00049
를 외부제어신호(여기에서는 로우 어드레스 스트로브신호 RAS, 칼럼 어드레스 스트로브신호
Figure kpo00050
및 라이트 인에이블신호
Figure kpo00051
를 받아서 내부 타이밍펄스 ΦT를 발생한다. 주변회로는 칩의 집적도에는 그다지 영향을 받지 않으므로, 굳이 미세소자를 사용할 필요가 없는 것 및 외부 인터페이스에 의해 외부전원전압VCC로 직접 동작시키고 있지만, 물론 내부전원전압으로 동작시켜도 좋다.The peripheral circuit 3 receives the external address signal Ai and receives the internal address signal ai and
Figure kpo00049
To an external control signal (here, row address strobe signal RAS, column address strobe signal
Figure kpo00050
And write enable signal
Figure kpo00051
And generate internal timing pulse Φ T. Since the peripheral circuits are not affected by chip integration so much, they do not need to use microelements and are directly operated by the external power supply voltage V CC by the external interface, but may be operated by the internal power supply voltage.

메모리는 어드레스에 의해서 선택된 어레이만이 동작한다. 이 예에서는 ai=''0''(

Figure kpo00052
=1)일때 어레이(2a)와 (2c)가 선택(2b)와 (2d)는 비선택), ai=1(
Figure kpo00053
=0)일때 어레이(2b)와 (2d)가 선택((2a)와 (2c)는 비선택)상태로 된다. 그 때문에 선택된 어레이용의 펄스만이 출력된다. 즉, 제44도에 도시한 바와 같이 ai=0일때에는 펄스 발생회로 (14a)와 (14c)가 타이밍펄스 ΦT에 의해 ΦP1, ΦP3을 출력하여 어레이 (2a)와 (2c)를, 역으로 ai=1일때는 펄스발생회로 (14d)와 (14b)가 타이밍 펄스 ΦT에 의해 ΦP4P2를 출력해서 어레이(2d)와 (2b)를 동작시킨다. 본 실시예의 특징은 각 구동회로를 각 펄스발생회로에 근접해서 배치하고 또한 펄스발생회로 (14b)와 (14c)에서 구동회로(7b)를 공유하고 있는 것이다. 그 때문에 제3도에 비해서 배선이 짧게 되어 배선의 임피던스가 작게 되고, 이것에 의해서 발생하는 잡음의 레벨을 억제할 수가 있다. 또, 제4도에 비해서 구동회로수가 1개줄고, 이것에 의해서 칩점유 면적과 소비전력을 저감할 수 있다. 또한, 펄스발생회로(14b)와 (14c)는 동시에 동작하지 않으므로 구동회로(7b)는 1개의 펄스발생회로만을구동할 수 있으면 좋기 때문에 전류구동능력을 2배로 할 필요는 없다.The memory operates only the array selected by address. In this example, ai = `` 0 '' (
Figure kpo00052
= 1) when arrays 2a and 2c are selected (2b and 2d are not selected), ai = 1 (
Figure kpo00053
= 0), the arrays 2b and 2d are selected ((2a) and (2c) are not selected). Therefore, only pulses for the selected array are output. That is, as shown in FIG. 44, when ai = 0, the pulse generating circuits 14a and 14c output Φ P1 and Φ P3 by the timing pulse Φ T to generate the arrays 2a and 2c, Conversely, when ai = 1, the pulse generating circuits 14d and 14b output Φ P4 and Φ P2 by the timing pulse Φ T to operate the arrays 2d and 2b. The characteristic of this embodiment is that each driving circuit is arranged close to each pulse generating circuit, and the driving circuits 7b are shared by the pulse generating circuits 14b and 14c. Therefore, compared with FIG. 3, wiring becomes short and wiring impedance becomes small, and the level of the noise which arises by this can be suppressed. In addition, compared with FIG. 4, the number of driving circuits is reduced by one, and the chip occupied area and power consumption can be reduced. In addition, since the pulse generating circuits 14b and 14c do not operate at the same time, the drive circuit 7b only needs to be able to drive one pulse generating circuit, and thus it is not necessary to double the current driving capability.

펄스발생회로 (14a)와 ∼(14d)는, 예를 들면 제45a도, 제45b도에 도시한 회로로 실현할 수 있다. 제45a도에 있어서, (51)은 P채널 MOS트랜지스터 Q51, Q52와 N채널 MOS트랜지스터 Q53, Q54로 되는 2입력 NAND회로이다. 이 회로의 전원은 VCC이며, 입력은 타이밍 펄스와 어드레스 신호 ai(또는

Figure kpo00054
)이다. (52)는 p채널 MOS트랜지스터 Q55와 N채널 MOS트랜지스터 Q56으로 되는 인버터이며, 그 전원은 VL이다. ai가 1(전위 Vcc)일때에 ΦT가 입력되면 내부전원 VL의 진폭의 펄스Φp가 출력된다. 또한, 여기에서 NAND회로는 외부전원전압 VCC로 동작시키고 있지만, 내부전원전압 VL로 동작시켜도 좋다.The pulse generating circuits 14a and 14d can be realized by the circuits shown in FIGS. 45A and 45B, for example. In Fig. 45A, reference numeral 51 denotes a two-input NAND circuit consisting of P-channel MOS transistors Q 51 and Q 52 and N-channel MOS transistors Q 53 and Q 54 . The power supply of this circuit is V CC , and the input is timing pulse and address signal ai (or
Figure kpo00054
)to be. Reference numeral 52 denotes an inverter composed of p-channel MOS transistor Q 55 and N-channel MOS transistor Q 56 , and its power supply is V L. When Φ T is input when ai is 1 (potential Vcc), pulse Φ p of the amplitude of the internal power supply V L is output. In addition, where the NAND circuit, but to operate in an external power supply voltage V CC, may even operate in the internal power supply voltage V L.

제46도는 제 43도의 실시예에 비해서 구동회로의 수를 또 1개 줄인 예이다. 어드레스 신호 ai,

Figure kpo00055
타이밍펄스 ΦT및 펄스 ΦP1∼ΦP4는 제 43도 에서 설명한 것과 동일하다.FIG. 46 shows an example in which the number of driving circuits is reduced by one more than in the embodiment of FIG. Address signal ai,
Figure kpo00055
The timing pulses Φ T and pulses Φ P1 to Φ P4 are the same as those described in FIG. 43.

본 실시예에서는 펄스 발생회로 (14a)와 (14b)에서 구동회로(7a)를 (14c)와 (14d)에서 (7b)를 각각 공유하고 있다. 그 때문에 제 43도의 실시예에 비해서 구동회로수가 1개 줄고, 이것에 의해 칩면적과 소비전력을 저감할 수 있다. 여기에서 제 44도에 도시한 바와 같이 (14a),(14b),(14c)와 (14d)는 각각 동시에 동작하지 않는다. 따라서, 구동회로(7a)와 (7b)는 각각 1개의 펄스발생회로만을 구동할 수 있으면 좋아 구동 능력을 2배로 할 필요는 없다.In this embodiment, the driving circuits 7a are shared by the pulse generating circuits 14a and 14b, and the shared circuits 14c and 14d to 7b are respectively. As a result, the number of driving circuits is reduced by one compared with the embodiment of FIG. 43, whereby the chip area and power consumption can be reduced. Here, as shown in FIG. 44, 14a, 14b, 14c and 14d do not operate at the same time, respectively. Therefore, the drive circuits 7a and 7b only need to be able to drive only one pulse generating circuit, respectively, and there is no need to double the drive capability.

제 47도는 메모리 어레이가 8개로 분할되어 있는 경우에 본 발명을 적용한 실시예이다. 도면중, (1)은 반도체칩, (3)은 주변회로, (2a)∼(2h)는 메모리 어레이, (7a),(7b)는 구동회로, (14a) ∼(14h)는 펄스발생회로이다. 본 실시예에서는 8개의 어레이 중, 2개가 어드레스 신호 ai, aj에 의해서 선택되고, 선택된 어레이만이 동작한다. 즉 aiaj=0 일때에는 (2a)와 (2e), aiaj=1 일때에는 (2b)와 (2f), aiaj=10일때에는 (2c)와 (2g), aiaj=11 일때에는 (2d)와 (2h)가 각각 선택된다.FIG. 47 shows an embodiment to which the present invention is applied when the memory array is divided into eight. In the figure, (1) is a semiconductor chip, (3) is a peripheral circuit, (2a) to (2h) is a memory array, (7a) and (b) are driving circuits, and (14a) to (14h) are pulse generating circuits. to be. In this embodiment, two of the eight arrays are selected by the address signals ai and aj, and only the selected array operates. (2a) and (2e) when aiaj = 0, (2b) and (2f) when aiaj = 1, (2c) and (2g) when aiaj = 10, and (2d) and (when aiaj = 11 2h) are each selected.

그 때문에 선택된 어레이용의 펄스 ΦPK(k=1∼8)만이 출력된다. 즉 제 48도에 도시한 바와 같이 어드레스신호 aiaj=0 일때에는 펄스 Φp1과 Φp5, aiaj=1일때에는 펄스 Φp2와 Φp6,aiaj=10 일때에는 펄스 Φp3과 Φp7, aiaj=11일때에는 펄스 Φp4와 Φp8이 각각 출력된다. 이들의 펄스 Φpk(k=1∼8)dms ΦT의 타이밍에서 출력되는 펄스이며, 그 진폭은 내부전원전압 VL이다.Therefore, only the pulse phi PK (k = 1 to 8) for the selected array is output. That is, as shown in FIG. 48, when the address signals aiaj = 0, the pulses Φ p1 and Φ p5 , when aiaj = 1, the pulses Φ p2 and Φ p6 , and when aajaj = 10, the pulses Φ p3 and Φ p7 , aiaj = 11 , Pulses Φ p4 and Φ p8 are output, respectively. These pulses are output at the timing of these pulses phi pk (k = 1 to 8) dms phi T , and their amplitude is an internal power supply voltage V L.

본 실시에서는 메모리 어레이를 동작시키기 위한 8개의 펄스 발생회로에서 2개의 구동회로 (7a), (7b)를 공유하고 있다. 이와 같이 하는 것에 의해 구동회로수를 크게 줄일 수가 있어 점유면적과 소비전력을 저감할 수 있다.In this embodiment, two driving circuits 7a and 7b are shared by eight pulse generating circuits for operating the memory array. By doing this, the number of driving circuits can be greatly reduced, and the footprint and power consumption can be reduced.

마지막으로 본 발명을 DRAM에 적용한 예에 대해서 기술한다.Finally, an example in which the present invention is applied to a DRAM will be described.

제49도는 본 발명을 적용한 DRAM의 구성도이다. 도면중 (201)은 전원전압(Vcc)공급용 본딩패드이고, 외부전원에 접속되어 있다. (202)는 차동증폭기, (203)은 내부 강압된 전원전압(VL)의 공급선, (204)는 P채널 MOS센스증폭기의 기동 MOS트랜지스터, (205)는 N채널 MOS 센스증폭기의 기동 MOS트랜지스터, (206)는 P채널 MOS 센스증폭기, (207)은 N채널 MOS 센스증폭기, (208)은 메모리셀, (209)는 P채널 MOS 센스증폭기의 N형 웰부, (210)은 셀 어레이부와 센스증폭기부를 포함하는 메모리블럭, (211)은 X디코더, (212)는 Y디코더, (213)은 쇼트 프리차지신호선, (214)는 전원선 VL/2이다. 전원전압 VCC는 X디코더, Y디코더, 게이트보호 및 신호발생 회로 등의 주변회로에서 행한다. 내부강압된 전원전압 VL은 본 실시예의 경우, 센스증폭기 기동 MOS트랜지스터(204)에 연결되는 P채널 MOS센스증폭기의 소오스전원 및 P채널 MOS트랜지스터의 백게이트(웰)와 Y디코더의 일부에 사용하고 있다.49 is a block diagram of a DRAM to which the present invention is applied. In the figure, reference numeral 201 denotes a bonding pad for supplying a power supply voltage V cc and is connected to an external power supply. 202 is a differential amplifier, 203 is a supply line of the internal step-down voltage VL, 204 is a starting MOS transistor of a P-channel MOS sense amplifier, 205 is a starting MOS transistor of an N-channel MOS sense amplifier, Reference numeral 206 denotes a P-channel MOS sense amplifier, 207 denotes an N-channel MOS sense amplifier, 208 denotes a memory cell, 209 denotes an N-type well portion of a P-channel MOS sense amplifier, and 210 denotes a cell array unit and a sense. A memory block including an amplifier section, 211 is an X decoder, 212 is a Y decoder, 213 is a short precharge signal line, and 214 is a power supply line V L / 2. The power supply voltage V CC is performed in peripheral circuits such as an X decoder, a Y decoder, a gate protection circuit and a signal generating circuit. The internal step-down power supply voltage VL is used for the source power of the P-channel MOS sense amplifier connected to the sense amplifier starting MOS transistor 204 and part of the back gate (well) and the Y decoder of the P-channel MOS transistor in this embodiment. have.

센스증폭기와 같은, 소위 CMOS회로의 경우 P형의 기판을 사용하면, P채널MOS트랜지스터 N형의 웰내에 형성되는 것이 보통이다. 이 경우, 제 50도의 단면도에 도시한 바와 같이 N웰(P채널 MOS트랜지스터의 백게이트)의 전위는 외부전원전압VCC가 아니고 그 소오스에 공급되는 동작전압(이 경우는 VL)로 하는 것이 바람직하다. 이 이유를 다음에 기술한다.In a so-called CMOS circuit, such as a sense amplifier, when a P-type substrate is used, it is usually formed in a well of a P-channel MOS transistor N-type. In this case, as shown in the cross-sectional view of FIG. 50, the potential of the N well (the back gate of the P-channel MOS transistor) is not the external power supply voltage V CC , but the operating voltage supplied to the source (in this case, V L ). desirable. This reason is described next.

예를 들면, VCC=5V, VL1=3V로 하면 데이타선 프리차지레벨이 1.5V이므로, 센스증폭기 기동전, P채널 MOS트랜지스터에는 1.5V의 백게이트 바이어스가 걸리고, 기동후는 0V로 된다. 제6도를 참조하면, 센스증폭기 기동전의 임계값전압(절대값)은 약 0.86V, 기동후는 약 0.57V이다. 만약, N웰전압을 VCC(=5V)로 하고 있으면, 각각 1.1V, 0.92V로 된다. 이것은 VL1로 한 경우에 비해서 너무 크다. 제 51도는 상기 DRAM의 센스계의 동작속도를 P채널 MOS 트랜지스터의 임계값전압에 대해서 설계한 도면이다. 동일도면에서 알 수 있는 바와 같이 0.1V의 임계값전압상승은 약 2ns의 지연에 해당하므로, 이 경우, N웰전압을 VL1(=3V)로 하는 것으로 약 5ns이상의 고속화가 실현된다는 것을 알 수 있다.For example, if V CC = 5 V and V L1 = 3 V, the data line precharge level is 1.5 V. Therefore, the P-channel MOS transistor is subjected to a 1.5 V backgate bias before starting the sense amplifier and to 0 V after starting. Referring to FIG. 6, the threshold voltage (absolute value) before starting the sense amplifier is about 0.86V, and about 0.57V after starting. If the N well voltage is set to V CC (= 5 V), the voltage becomes 1.1 V and 0.92 V, respectively. This is too large for the case of V L1 . FIG. 51 is a diagram showing the operating speed of the sense system of the DRAM with respect to the threshold voltage of the P-channel MOS transistor. As can be seen from the figure, the threshold voltage rise of 0.1V corresponds to a delay of about 2ns. In this case, it can be seen that the speed of more than about 5ns is realized by setting the N well voltage to V L1 (= 3V). have.

고집적화시대의 CMOS LSI는 한층 동작전압을 내리고, 기판(웰)농도를 높이는 (백게이트 바이어스효과가 크게 되는)경향이 있으므로, 상기 본 발명의 효과는 더욱 중요하게 된다. 여기에서 N웰전압은 P채널 MOS트랜지스터에 공급되는 내부전원전압 VL과 같게 하는 것에 따라 용량결합 등에 의한 N웰 전압의 변동이 염려된다. 제 49도에 도시한 실시예에 있어서 데이타선은 VL/2로 프리차지되므로 P채널 MOS트랜지스터가 동작할때, 드레인전압이 상승하는 것과 하강하는 것이 쌍을 이루어 잡음은 극히 작다.Since the CMOS LSI in the era of high integration tends to lower the operating voltage and increase the substrate (well) concentration (the back gate bias effect becomes large), the effect of the present invention becomes more important. Here, the N well voltage is made equal to the internal power supply voltage V L supplied to the P-channel MOS transistor, so that the N well voltage may be changed due to capacitive coupling. In the embodiment shown in FIG. 49, the data line is precharged to V L / 2 so that when the P-channel MOS transistor is operated, the drain voltage rises and falls, and the noise is extremely small.

따라서, 웰전압의 변동에 의한 래치업등의 문제는 발생하지 않는다.Thus, no problems such as latch up due to fluctuation in the well voltage occur.

이상 센스증폭기를 예로 들어서 설명하였지만, 마찬가지의 방법은 다른 CMOS회로에 대해서도 적용할 수 있다. 또, DRAM에 한정되지 않고 2종류이상의 다른 동작전압을 갖는 CMOS LSI이면 적용 가능하다. 또, 본 발명의 실시예에 있어서, 반도체의 도전형, 전위관계를 모두 역으로 하여도 본 발명이 성립하는 것은 분명하다.Although the foregoing description has been made using the sense amplifier as an example, the same method can be applied to other CMOS circuits. In addition, the present invention is applicable to any CMOS LSI having two or more different operating voltages, not limited to DRAM. In addition, in the embodiment of the present invention, it is clear that the present invention holds true even if the conductivity type and potential relationship of the semiconductor are reversed.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전압리미터회로가 많은 종류의 부하를 구동할 필요가 있으며, 또 부하의 종류나 크기가 동작모드에 의해서 변동하는 경우에서도 부하의 종류나 동작모드에 따른 최적인 위상보상이 가능하게 되어 전압리미터의 동작을 안정화할 수 있다.As described above, according to the present invention, the voltage limiter circuit needs to drive many kinds of loads, and the optimum phase according to the load type or operation mode even when the load type or size varies depending on the operation mode. Compensation can be enabled to stabilize the operation of the voltage limiter.

또, 내부전압을 전원으로써 사용하는 부하회로가 반도체 칩내에 여러개 있는 경우, 각 구동회로에서 각 부하회로까지의 배선을 짧게 할 수가 있으므로, 잡음레벨을 낮게 억제할 수 있다. 또, 구동회로의 구동능력을 증가시키는 일없이 회로수를 줄일 수 있으므로, 점유면적 및 소비전력을 저감할 수가 있다.In addition, when there are several load circuits using the internal voltage as the power source in the semiconductor chip, the wiring from each drive circuit to each load circuit can be shortened, so that the noise level can be kept low. In addition, since the number of circuits can be reduced without increasing the driving capability of the drive circuit, the footprint and power consumption can be reduced.

또, 내부강압된 동작전압을 사용하는 CMOS회로에 있어서 웰내에 형성되어 있는 트랜지스터의 백게이트(웰)의 전압을 강압된 전압과 같게 하는 것에 의해 회로의 고속화가 가능하게 되고, 초고집적화 LSI의 고신뢰성, 고속성을 병행해서 실현할 수가 있다.Also, in a CMOS circuit using an internally stepped down operating voltage, the voltage of the back gate (well) of the transistor formed in the well is made equal to the stepped down voltage, thereby making it possible to increase the speed of the circuit and to achieve high integration LSI. Reliability and high speed can be realized in parallel.

(그룹 3)(Group 3)

상기 기술의 문제점은 내부전압을 외부에서 검사하는 방법에 대해서 고려되어 있지 않다는 것이다. 예를 들면 전압리미터를 갖는 메모리 LSI인 경우, 전압리미터에서 발생한 내부전압값이 설계값에서 벗어나 있으면, 내부회로의 동작마진이 좁게 되거나 오동작을 일으킨다. 그러나, 메모리 LSI를 메모리 테스터등으로 검사하는 경우 내부 전압값을 알 수가 없으면, 상기와 같은 문제는 용이하게 확인할 수가 없다.The problem with this technique is that it is not considered for the method of externally checking the internal voltage. For example, in the case of a memory LSI having a voltage limiter, if the internal voltage value generated by the voltage limiter is out of the design value, the operation margin of the internal circuit is narrowed or malfunctions. However, when the memory LSI is inspected by a memory tester or the like, if the internal voltage value is unknown, the above problem cannot be easily confirmed.

내부전압 단자에 패드를 마련하고, 그 패드에 메모리 테스터를 접속하면 외부에서 내부전압값을 알 수가 있다.If a pad is provided at an internal voltage terminal and a memory tester is connected to the pad, the internal voltage value can be known from the outside.

그러나, 이 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.However, this method has the following problems.

첫째로 패드에서 메모리 테스터까지의 배선이 받는 잡음에 의해서 측정값에 오차가 생긴다.First, there is error in the measurement due to noise on the wiring from the pad to the memory tester.

둘째로 메모리 테스터의 입력 임피던스에 의해서 전압 값이 변화하는 일이 있다.Second, the voltage value may change depending on the input impedance of the memory tester.

세째로 메모리 테스터는 아날로그전압을 측정하게 되므로 디지탈신호를 취급하는 것보다도 측정에 시간이 걸린다.Third, because the memory tester measures analog voltages, it takes longer to measure than to handle digital signals.

본 실시예의 목적은 상기의 문제점을 해결하고, 내부전압을 외부에서 메모리 테스터등으로 검사하는 것이 용이한 반도체 장치를 제공하는 것이다.An object of this embodiment is to solve the above problems and to provide a semiconductor device in which the internal voltage can be easily inspected by a memory tester or the like from the outside.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 실시예에서는 외부에서 지정된 전압과 내부전압을 비교하는 수단과 그 비교결과를 출력하는 수단을 마련한다.In order to achieve the above object, the present embodiment provides a means for comparing an externally specified voltage with an internal voltage and means for outputting the comparison result.

외부에서 지정된 전압과 내부전압을 비교하여 그 비교결과를 출력하는 것에 의해 외부에 인출된 신호는 디지탈신호로 된다. 따라서, 상술의 내부 전압단자에서 직접 인출하는 경우에 비해서 잡음이나 측정기의 입력 임피던스의 영향을 받기 어렵고, 또 메모리 테스터 등으로 검사하는 것이 용이하게 된다.By comparing the externally specified voltage with the internal voltage and outputting the comparison result, the signal drawn to the outside becomes a digital signal. Therefore, compared with the case of directly drawing out the above-mentioned internal voltage terminal, it is less susceptible to noise and the input impedance of the measuring instrument, and it is easier to inspect with a memory tester or the like.

다음에, 도면을 참조해서 실시예를 설명한다. 다음의 설명에서는 본 발명을 DRAM에 적용한 예를 나타냈지만, 본 발명은 DRAM에 한정되지 않고 다른 반도체장치에도 적용할 수 있다.Next, an embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, an example in which the present invention is applied to a DRAM is shown, but the present invention is not limited to a DRAM but can be applied to other semiconductor devices.

제52도에 실시예를 도시한다. 이것은 전압 리미터를 갖는 DRAM이다. 도면중, (1)은 반도체칩, (2)는 DRAM의 메모리 어레이, (3)은 DRAM의 주변회로, (4)는 전압리미터, (5)는 비교회로, (6)은 멀티플렉서 및 출력버퍼, (8)은 테스트 인에이블신호 발생회로이다. 전압리미터(4)는 외부전원VCC를 따라 VCC보다도 낮은 내부전원 VL을 발생한다. DRAM의 주변회로(3)은 외부전원VCC에 의해서 동작하지만, 메모리 어레이(2)는 내부전원 VL에 의해서 동작한다.52 shows an embodiment. This is a DRAM with a voltage limiter. In the figure, (1) is a semiconductor chip, (2) is a DRAM array, (3) is a peripheral circuit of DRAM, (4) is a voltage limiter, (5) is a comparison circuit, and (6) is a multiplexer and an output buffer. (8) is a test enable signal generation circuit. The voltage limiter 4 generates an internal power supply V L which is lower than V CC along the external power supply V CC . The peripheral circuit 3 of the DRAM is operated by the external power supply V CC , while the memory array 2 is operated by the internal power supply V L.

본 실시예에 있어서 내부전원VL의 전압을 검사하는 방법에 대해서 설명한다.In the present embodiment, a method of checking the voltage of the internal power supply V L will be described.

비교회로(5)는 VL과 비교용 전압 VS를 비교한다. 본 실시예에서 VS를 입력하는 단자는 DRAM의 데이타 입력단자 Din과 겸용이지만, 전용의 단자이어도 좋고, 다른 단자, 예를 들면 어드레스단자의 하나와 겸용하여도 좋다.The comparison circuit 5 compares V L with a comparison voltage V S. In this embodiment, the terminal for inputting V S is used in combination with the data input terminal Din of the DRAM, but may be a dedicated terminal or may be used in combination with another terminal, for example, one of the address terminals.

비교회로의 출력C는 멀티플렉서 및 출력버퍼(6)을 거쳐서 출력된다. 본 실시예에서 C를 출력하는 단자는 DRAM의 데이타 출력단자 DOUT와 겸용이지만, 전용의 단자이어도 좋다.The output C of the comparison circuit is output via the multiplexer and the output buffer 6. In this embodiment, the terminal for outputting C is also compatible with the DRAM's data output terminal DOUT, but may be a dedicated terminal.

비교출력 C는 VLVS일때에는 고레벨, VLVS일때는 저레벨로 된다. 따라서, Din에 인가하는 비교용전압VS를 변경해서 DOUT를 관측하는 것에 의해 내부전압VL을 알 수 가 있다.Comparison output C, when the V L V S is high level, V L V S when is the low level. Therefore, the internal voltage VL can be known by changing the comparison voltage V S applied to Din and observing DOUT.

예를들면, 외부전원VCCFor example, the external power supply V CC

Figure kpo00056
Figure kpo00056

의 범위내에서 VL이 VLmin보다 높고 VLmax보다 낮지 않으면 안되는 것으로 한다. 이것을 검사하기 위해서는 먼저, Din에 VLmin을 인가하여 VCC를 VCCmin에서 VCCmax까지 변화시키고, DOUT가 항상 고레벨인 것을 확인한다. 다음에 Din에 VLmax를 인가해서 VCC를 VCCmin에서 VCCmax까지 변화시키고, DOUT가 항상 저레벨인 것을 확인하면 좋다.Within the range of V L is higher than the V L min and should not be lower than if the V L max. To check this, first, V L min is applied to Din to change V CC from V CC min to V CC max, and confirm that DOUT is always at a high level. Next, V L max is applied to Din to change V CC from V CC min to V CC max, and confirm that DOUT is always at a low level.

이와 같이 DOUT단자에서 출력되는 신호가 고레벨인가 저레벨인가 라고 하는 디지탈신호인 것이 본 실시예의 특징이다. 따라서, 아날로그전압을 직접 출력하는 경우에 비해서 잡음이나 메모리 테스터의 입력 임피던스에 의한 오차를 피할 수 있어 메모리 테스터의 입력 임피던스에 의한 오차를 피할 수 있어 메모리 테스터로 검사하는 것이 용이하게 된다.Thus, it is a feature of the present embodiment that the signal output from the DOUT terminal is a digital signal of high level or low level. Therefore, compared with the case of directly outputting an analog voltage, an error due to noise or an input impedance of the memory tester can be avoided, and an error due to an input impedance of the memory tester can be avoided, so that the test by the memory tester becomes easy.

테스트 인에이블신호 TE는 VL을 검사하는 모드이던가, 통상의 리드/라이트모드인가를 나타내는 신호이다. 이 신호는 비교회로(5)를 인에이블하기 위해, 또 멀티플렉서 및 출력버퍼(6)을 전환하기 위해 사용된다. TE를 입력하기 위한 전용의 단자를 마련해도 좋지만, 본 실시예에서는 TE를 발생하기 위한 회로(8)을 마련하고 있다.The test enable signal TE is a signal indicating whether V L is checked or a normal read / write mode. This signal is used to enable the comparison circuit 5 and to switch the multiplexer and the output buffer 6. Although a dedicated terminal for inputting TE may be provided, in this embodiment, a circuit 8 for generating TE is provided.

이 회로는 DRAM의 로우 어드레스 스트로브신호(

Figure kpo00057
),칼럼 어드레스 스트로브신호(
Figure kpo00058
)및 라이트 인에이블 신호(
Figure kpo00059
)가 인가되는 타이밍의 조합에 의해서 TE를 발생한다.This circuit uses the row address strobe signal
Figure kpo00057
), Column address strobe signal (
Figure kpo00058
) And write enable signal (
Figure kpo00059
TE is generated by a combination of the timings at which?) Is applied.

이것을 제53a도, 제53b도를 사용해서 설명한다.This will be explained using FIG. 53A and FIG. 53B.

DRAM에서는 통상의 리드/라이트 모드 일때에는 제 53a도와 같이

Figure kpo00060
Figure kpo00061
보다도 먼저 인가된다. 역으로 제53b도와 같이
Figure kpo00062
Figure kpo00063
보다도 먼저 인가되고, 또한 그때의
Figure kpo00064
가 저레벨일때 회로(8)은 VL검사모드의 지정이라고 판단하고 TE를 발생한다. 또한
Figure kpo00065
,
Figure kpo00066
,
Figure kpo00067
의 타이밍조합에 의해서 특수한 동작모드를 지정하는 방법에 대해서는, 예를들면 ISSCC Digest of Technical Papers, pp.18∼19(1987년 2월)ISSCC Digest of Technical Papers, pp.18∼19(1987년 2월) 또는 ISSCC Digest of Technical Papers, pp.286∼287(1987년 2월)에 거론되어 있다.In DRAM, in the normal read / write mode, as shown in FIG. 53A.
Figure kpo00060
Is
Figure kpo00061
Is applied before. Conversely
Figure kpo00062
end
Figure kpo00063
Is applied earlier, and then
Figure kpo00064
Is low level, the circuit 8 judges that it is the designation of the V L test mode, and generates TE. Also
Figure kpo00065
,
Figure kpo00066
,
Figure kpo00067
For example, the ISSCC Digest of Technical Papers, pp. 18-19 (February 1987), and the ISSCC Digest of Technical Papers, pp. 18-19 (February 1987). Or ISSCC Digest of Technical Papers, pp. 286-287 (February 1987).

여기에서 VL의 검사에 사용하는 전용의 신호(VS, c 및 TE)의 입출력방법에 대해서 보충해둔다.Here, the input / output method of dedicated signals (V S , c and TE) used for the inspection of V L is supplemented.

이들 신호의 전용의 단자를 마련하여도 좋은 것은 앞에서 기술한 바와 같다. 그러나, 제 52도의 실시예에서 VS의 입력단자는 Din과, C의 출력단자는 DOUT와 각각 겸용이며, TE는

Figure kpo00068
의 타이밍조합에 의해 만들어진다.The terminals dedicated to these signals may be provided as described above. However, in the embodiment of FIG. 52, the input terminal of V S is combined with Din, and the output terminal of C is combined with DOUT, respectively.
Figure kpo00068
Is made by the timing combination of

이 방식의 이점은 DRAM 본래의 단자만을 사용해서 VL을 검사할 수 있는 것이다. 따라서, 웨이퍼상태에서의 검사뿐만 아니라 패케이지에 조립된 후의 검사도 가능하게 된다.The advantage of this method is that V L can be inspected using only the DRAM native terminals. Therefore, not only the inspection in the wafer state but also the inspection after being assembled to the package can be performed.

제 54도에 비교회로(5)의 일예를 도시한다.An example of the comparison circuit 5 is shown in FIG.

제54도에 있어서, (20)은 VL및 VS를 입력으로 하고, 노드(27)을 출력으로 하는 차동증폭기이며, N채널MOS 트랜지스터(21),(22),(23)과 P채널 MOS 트랜지스터(24),(25)로 된다. (30)은 노드(27)을 입력으로 하고 C를 출력으로 하는 인버터이며, N채널 MOS트랜지스터(31)과 p 채널 mos트랜지스터(32)로 된다. VL이 VS보다 높을때에는 노드(27)이 저레벨, 출력 c가 고레벨로 된다. VL이 VS보다 낮을 때에는 노드(27)이 고레벨, 출력 c가 저레벨로 딘다.In Fig. 54, reference numeral 20 denotes a differential amplifier having V L and V S as inputs and a node 27 as an output, and N-channel MOS transistors 21, 22, 23 and P-channel. MOS transistors 24 and 25. Numeral 30 denotes an inverter having the node 27 as its input and outputting C as an N-channel MOS transistor 31 and a p-channel mos transistor 32. When V L is higher than V S , the node 27 goes low and the output c goes high. When V L is lower than V S , the node 27 goes high and the output c goes low.

비교회로로써는 단독의 차동증폭기로도 좋지만, 본 실시예와 같이 차동증폭기의 출력을 다시 인버터로 증폭하도록 한쪽이 출력c의 레벨을 확실하게 고레벨(≒Vcc), 저레벨(≒ov)로 할 수 있으므로 바람직하다.As a comparison circuit, a single differential amplifier may be used. However, as in the present embodiment, one side can reliably set the level of the output c to a high level (≒ Vcc) and a low level (≒ ov) so as to amplify the output of the differential amplifier back to the inverter. desirable.

본 회로에서는 mos트랜지스터(21)의 게이트에 TE가 입력되어 있으므로, VL검사모드일때(TE가 고레벨일때)이외는 차동증폭기에 전류가 흐르지 않는다. 이것에 의해 통상동작시의 소비전력의 증가를 방지할 수 있다. 또, 통상동작시는 P채널 MOS트랜지스터(26)이 도통하고 있으므로 노드(27)은 고레벨로 고정되어 있다.In this circuit, since TE is input to the gate of the mos transistor 21, no current flows to the differential amplifier except in the V L test mode (when TE is at a high level). This can prevent an increase in power consumption during normal operation. In addition, since the P-channel MOS transistor 26 is conducting during normal operation, the node 27 is fixed at a high level.

다음에 본 발명에 사용하는 멀티플렉서 및 출력버퍼(6)의 실현방법에 대해서 설명한다.Next, a method of realizing the multiplexer and output buffer 6 used in the present invention will be described.

제55도는 멀티플렉서 및 출력버퍼의 일예이다. 제 55도중, (41),(42) 및 (49)∼(52)는 인버터, (43)∼(48)은 NAND게이트, (53)및 (54)는 N채널MOS트랜지스터이다. 이 회로는 DRAM의 데이터출력 Dout와 비교회로의 출력C중의 한쪽을 선택해서 출력단자Dout에 출력하는 회로이다. 어떤 것을 선택하는 가는 TE(상술의 테스트 인에이블신호)및 OE(DRAM의 출력 인에이블신호)에 의해서 결정된다. TE가 고레벨, OE가 저레벨일때 (VL검사모드일때)는 C가, TE가 저레벨, OE가 고레벨일때(리드모드일때)는 dout가 각각 선택되어 출력된다. TE , OE가 모두 저레벨일때(라이트 모드 또는 대기상태일때)는 출력단자 Dout는 고임피던스이다.55 is an example of a multiplexer and an output buffer. In Fig. 55, (41), (42) and (49) to (52) are inverters, (43) to (48) are NAND gates, (53) and (54) are N-channel MOS transistors. This circuit selects one of the data output Dout of the DRAM and the output C of the comparison circuit and outputs it to the output terminal Dout. Which one to choose is determined by TE (the test enable signal described above) and OE (the output enable signal of the DRAM). When TE is high level and OE is low level (in VL test mode), C is selected, and when TE is low level and OE is high level (in lead mode), dout is selected and output. When both TE and OE are low level (when in write mode or standby), the output terminal Dout is high impedance.

제56도에 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 전 실시예와의 상이점은 비교용 전압으로써 VS1, VS2의 2개가 입력되어 있으며, 비교회로(5-1),(5-2)의 2개가 마련되어 있다는 점이다. 비교회로(5-1)은 내부전압 VL과 VS1을, (5-2)는 VL과 VS2를 각각 비교한다. 비교출력 C1은 VLVS1일때는 고레벨, VLVS1일때는 저레벨로 된다. 비교출력 C2는 VLVS2일때에는 저레벨, VLVS2일때에는 고레벨로 된다. 외부로 출력되는 신호 C는 C1과 C2를 AND게이트(9)에 의해서 논리곱을 취한 결과이다. 본 실시예는 데이타 입력단자와 출력단자가 겸용이고, 4비트가 동시에 리드/라이트된다. 소위 X4비트구성의 DRAM이다, 여기에서 비교용 전압 VS1과 VS2의 입력및 비교결과 C의 출력에는 4개의 데이타 입출력단자I/00∼I/03중의 3개를 이용하고 있다. 전실시예와 같은 X1 비트구성 DRAM의 경우는, 예를들면 C의 출력에는 Dout를, VS1,VS2의 입력에는 Din 또는 어드레스단자 중의 2개를 이용하면 좋다. 본 실시예의 이점은 VL이 어떤범위내인가 아닌가 한번의 검사로 알 수 있다는 것이다. 예를 들면, VL이 VLmin 보다도 높고 VLmax 보다도 낮게하지 않으면 안되는 것으로 한다. 이것을 검사하기 위해서는 VS1=VLmin, VS2=VLmax로 하면 좋다. VLminVLVLmax 일때에 한하여 C는 고레벨로 된다. 제57에 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 상술한 2실시예의 상이점은 비교용전압 VS를 디지탈 신호로 지정하고, 그것을 DA변환하는 것에 의해 비교용 전압 VS를 DAC에서 만들고 있는 것이다, 본 실시예에서는 디지탈신호 S0∼S3의 입력단자는 어드레스단자 Ai 와 겸용이다, 입력된 디지탈신호는 DA변환기(10)에 의해서 아날로그 전압 VS로 변환된다, DA변환기에 주어지는 기준전압은 VCC라도 좋지만, 전용의 전압 VR쪽이 바람직하다. 내부전압 VL의 VCC의존성을 측정할 수 있기 때문이다. 본 실시예에서는 VR의 입력단자는 DRAM의 데이타입력단자 Din과 겸용이다. 본 실시예의 특징은 출력뿐만 아니라 입력도 디지탈 신호인 것이다. 그 때문에 전실시예에 비해서 메모리 테스터에 의한 테스트가 더욱 용이하게 된다, 또한, 본 실시예에서 비교용 전압은 VS1개뿐이지만, 전실시예와 같이 2개로 하여도 좋은 것은 물론이다. 다음에 본 실시예에 사용하는 DA변환기에 대하여 설명한다. 제58a도에 DA 변환기에 일예를 도시한다. 도면중, (61)및 (62)는 인버터, R및 2R은 저항이다, 여기에서 인버터, R및 2R은 저항이다. 여기에서 인버터(62)의 전원은 기준전압 VR이다. 단자 S0∼S3에서 디지탈신호가 입력되면, 인버터(62)의 출력전압은 입력신호에 따라서 VR또는 OV로 된다, 출력VS의 전압은56 shows another embodiment of the present invention. The difference from the previous embodiment is that two of V S1 and V S2 are input as comparison voltages, and two of comparison circuits 5-1 and 5-2 are provided. The comparison circuit 5-1 compares the internal voltages V L and V S1 , and (5-2) compares V L and V S2 , respectively. Compare output C 1 is V L V when S1 is high level, V L V when S1 is at low level. Compare output C 2 is when the V L V S2 when the low level, V L V S2 is at a high level. The signal C output to the outside is the result of logically multiplying C 1 and C 2 by the AND gate 9. In this embodiment, the data input terminal and the output terminal are used together, and four bits are read / written at the same time. The so-called DRAM of X4 bit configuration, the input and output of the comparison result C of the comparative where the voltage V S1 and V S2, there are used three of the four data input-output terminal I / 0 0 ~I / 0 3 . In the case of the X1 bit structure DRAM as in the previous embodiment, for example, Dout may be used for the output of C, or Din or two of the address terminals may be used for the inputs of V S1 and V S2 . The advantage of this embodiment is that it can be seen in one test whether V L is within a range. For example, V L is higher than the V L min is assumed unless should not be lower than V L max. To check this, V S1 = V L min and V S2 = V L max. Only minV V L L V L max when C is at a high level. 57 is shown another embodiment of the present invention. The difference between the above-described two embodiments is that the comparison voltage V S is designated as a digital signal and the DA is converted into the comparison voltage V S by the DAC. In this embodiment, the input of the digital signals S 0 to S 3 is made. The terminal is also compatible with the address terminal Ai. The input digital signal is converted into the analog voltage V S by the DA converter 10. The reference voltage given to the DA converter may be V CC , but a dedicated voltage VR is preferable. This is because the V CC dependency of the internal voltage V L can be measured. In this embodiment, the input terminal of V R is combined with the data input terminal Din of the DRAM. The feature of this embodiment is that the input as well as the output is a digital signal. Thus is a more easily tested by the memory tester as compared to the former embodiment, also, it is also good to two as well as in the present embodiment, only comparison voltage V S ppunyiji one for the example, the former embodiment. Next, the DA converter used in the present embodiment will be described. An example of a DA converter is shown in FIG. 58A. In the figure, 61 and 62 are inverters, R and 2R are resistors, where inverters, R and 2R are resistors. Here, the power supply of the inverter 62 is the reference voltage V R. When the digital signal is input from the terminals S 0 to S 3 , the output voltage of the inverter 62 becomes V R or OV depending on the input signal. The voltage of the output V S is

Figure kpo00069
Figure kpo00069

로 주어진다, 단 인버터(62)의 출력임피던스는 저항 R,2R에 비해서 충분히 작다고 가정하고 있다. 제58b도에 DA변환기의 다른 실시예를 도시한다. 도면중, (71)은 디코더, (72)는 MOS 트랜지스터, R은 저항이다. 이 회로는 기준전압 VR을 저장분할한 전압However, it is assumed that the output impedance of the inverter 62 is sufficiently small compared with the resistors R and 2R. 58B shows another embodiment of the DA converter. In the figure, 71 is a decoder, 72 is a MOS transistor, and R is a resistor. This circuit is a voltage obtained by storing and dividing the reference voltage V R.

Figure kpo00070
Figure kpo00070

중, 1개를 선택해서 출력Vs로 한다. 이선택은 입력신호 S0~ S3을 디코더(71)로 디코드한 신호 T0~T15에 의해서 행하여진다. 이 회로의 특징은 부하의 임피던스(제57도의 비교회로(5)의 입력 임피던스)가 충분히 크게되면(제 54도의 회로는 이 조건을 만족하고 있다), 출력전압 Vs는 MOS 트랜지스터(72)의 ON 저항의 영향을 받지 않는 것이다.Select one of them as output Vs. This selection is made by the signals T 0 to T 15 which decode the input signals S 0 to S 3 by the decoder 71. The characteristic of this circuit is that when the load impedance (the input impedance of the comparison circuit 5 in FIG. 57) is sufficiently large (the circuit in FIG. 54 satisfies this condition), the output voltage Vs is turned on in the MOS transistor 72. It is not affected by resistance.

또한, 제58a도, 제58b도는 모두 4비트의 DA변환기이다. 그러나, 비트수는 어느정도 정확하게 내부전압 VL을 설정할 필요가 있는가에 의해 증감하여도 좋은 것은 물론이다.58A and 58B are four-bit DA converters. However, it goes without saying that the number of bits may be increased or decreased depending on how accurately the internal voltage V L needs to be set.

제 59도에 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예의 특징은 내부전압 VL을 AD변환해서 출력하는 것이다. 그 때문에 디지탈신호 SO∼S3을 기억하기 위한 레지스터(80)이 마련되어 있다. 다음에 본 실시예의 동작을 제 60도의 타이밍도에 따라서 설명한다.Fig. 59 shows another embodiment of the present invention. The characteristic of this embodiment is that the internal voltage V L is converted to AD and output. For this reason is provided with a register 80 for storing the digital signal S O ~S 3. Next, the operation of this embodiment will be described according to the timing chart of FIG.

Figure kpo00071
의 타이밍의 조합에 의해 테스트 인에이블 신호 TE를 발생하는 것은 전실시예와 마찬가지이다. 이 시점에서 레지스터(80)의 내용은 최상위비트 S3만이 1, 다른것은 0인 상태로 설정된다. 이때,비교용전압 VS는 VR/2과 같다. 이 VS와 내부전압 VL을 비교한 결과, C=0, 즉 VLBR/2이면 최상위비트 S3은 그대로 1로 유지되고, C=0, 즉 VLVR/2이면 S3은 0으로 리세트된다.
Figure kpo00071
The generation of the test enable signal TE by the combination of timings is the same as in the previous embodiment. At this point, the contents of the register 80 are set so that only the most significant bit S 3 is 1 and the other is 0. At this time, the comparison voltage V S is equal to V R / 2. As a result of comparing this V S with the internal voltage V L , if C = 0, that is, V L B R / 2, the most significant bit S 3 remains as it is, and if C = 0, ie V L V R / 2, S 3 Is reset to zero.

다음에 레지스터의 S2가 1로 세트된다. 이때 비교용 전압 VS는 VR/4또는 3VR/4이다. 이 VS와 내부 전압 VL을 비교한 결과 C=1이면 S2는 그대로 1로 유지되고, C=0이면 S2는 0으로 리세트된다. 이하, 마찬가지로 해서 S1, S0이 차례로 결정된다.The register S 2 is then set to one. At this time, the comparison voltage V S is V R / 4 or 3 V R / 4. As a result of comparing this V S with the internal voltage V L , when C = 1, S 2 remains as it is, and when C = 0, S 2 is reset to zero. Hereinafter, similarly, S 1 and S 0 are determined in order.

이상의 동작은 클럭에 동기해서 행해진다. 본 실시예에서는

Figure kpo00072
를클럭으로써 사용하고 있다. 즉, 먼저
Figure kpo00073
Figure kpo00074
보다도 먼저 저레벨로 해서 VL검사모드를 지정한다. 이것에 의해 TE가 고레벨로 된다. 다음에 RAS는 저레벨로 유지된채
Figure kpo00075
를 상승, 하강시키는 것에 의해 상기의 AD 변환이 행해진다. 이동안, 출력단자 Dout에는 각 회의 비교결과가 차례로 나타나므로 Dout를 관측하는 것에 의해 AD변환의 결과를 알 수가 있다. 본 실시예에 의하면, 내부전압의 검사결과가 디지탈신호로 외부에 출력되므로 내부전압을 외부에서 메모리 테스터등으로 검사하는 것이 용이하게 된다. 이상, 본 발명에 의하면 초대규모 반도체 집적회로를 실제로 마련할 수가 있고, 또한 이들의 특성, 안정동작등도 달성할 수가 있다.The above operation is performed in synchronization with the clock. In this embodiment
Figure kpo00072
Is used as a clock. That is, first
Figure kpo00073
To
Figure kpo00074
The V L test mode is designated as the low level first. As a result, TE is brought to a high level. RAS is then kept low
Figure kpo00075
The above-mentioned AD conversion is performed by raising and lowering. In the meantime, the comparison result of each time appears in the output terminal Dout one by one, and the result of AD conversion can be known by observing Dout. According to this embodiment, since the test result of the internal voltage is output to the outside as a digital signal, it is easy to test the internal voltage from the outside with a memory tester or the like. As described above, according to the present invention, a super-scale semiconductor integrated circuit can be actually provided, and these characteristics, stable operation, and the like can also be achieved.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although the invention made by this inventor was demonstrated concretely according to the said Example, this invention is not limited to the said Example, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary.

Claims (15)

반도체 기판, 상기 반도체 기판의 제1의 영역에 마련된 제1의 도전형의 웰, 상기 웰에 형성된 제2의 도전형의 채널의 제1의 MOS 트랜지스터, 상기 반도체 기판의 상기 제2의 도전형의 제2의 영역에 형성된 상기 제1의 도전형의 채널의 제2의 MOS 트랜지스터 및 상기 반도체 기판의 제3영역에 마련된 전압변환회로를 구비해서 이루어지는 반도체 집적회로에 있어서, 상기 전압변환회로는 외부 전원전압이 공급되는 것에 의해, 상기외부 전원전압보다 작은 내부전압을 그의 출력단자에서 출력하고, 상기 전압변환회로의 상기 출력단자는 상기 제1의 MOS 트랜지스터의 소오스에 접속되고, 상기 제1의 MOS 트랜지스터의 드레인은 상기 제2의 MOS 트랜지스터의 드레인에 접속되고, 상기 제2의 MOS 트랜지스터의 소오스는 소정의 동작전위에 접속되고, 상기 제1의 MOS 트랜지스터의 게이트는 상기 제2의 MOS 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 상기 웰에는 상기 전압변환회로의 상기 출력단자가 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.A semiconductor substrate, a first conductivity type well provided in a first region of the semiconductor substrate, a first MOS transistor of a channel of a second conductivity type formed in the well, and the second conductivity type of the semiconductor substrate. A semiconductor integrated circuit comprising a second MOS transistor of a channel of the first conductivity type formed in a second region and a voltage conversion circuit provided in a third region of the semiconductor substrate, wherein the voltage conversion circuit is an external power supply. By supplying a voltage, an internal voltage smaller than the external power supply voltage is output at its output terminal, and the output terminal of the voltage conversion circuit is connected to the source of the first MOS transistor, A drain is connected to the drain of the second MOS transistor, a source of the second MOS transistor is connected to a predetermined operating potential, and the first MOS The gate of the transistor is connected to the gate of the MOS transistor of the second, the well has a semiconductor integrated circuit, characterized in that the voltage converter circuit is connected to the output terminal. 제21항에 있어서, 상기 웰에 형성된 상기 제2의 도전형의 채널의 제3의 MOS 트랜지스터와 상기 반도체 기판의 상기 제2의 영역에 형성된 상기 제1의 도전형의 채널의 제4의 MOS 트랜지스터를 또 구비하고, 상기 전압변환회로의 상기 출력단자는 상기 제3의 MOS 트랜지스터의 소오스에 접속되고, 상기 제3의 MOS 트랜지스터의 드레인은 상기 제4의 MOS 트랜지스터의 드레인 및 상기 제1의 MOS 트랜지스터의 게이트에 접속되고, 상기 제4의 MOS 트랜지스터의 소오스는 상기 소정의 동작전위에 접속되고, 상기 제3의 MOS 트랜지스터의 게이트는 상기 제4의 MOS 트랜지스터의 게이트 및 상기 제1의 MOS 트랜지스터의 드레인에 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로,The third MOS transistor of the second conductivity type channel formed in the well and the fourth MOS transistor of the first conductivity type channel formed in the second region of the semiconductor substrate. And the output terminal of the voltage conversion circuit is connected to the source of the third MOS transistor, and the drain of the third MOS transistor is connected to the drain of the fourth MOS transistor and the first MOS transistor. A source of the fourth MOS transistor is connected to the predetermined operating potential, and a gate of the third MOS transistor is connected to a gate of the fourth MOS transistor and a drain of the first MOS transistor A semiconductor integrated circuit characterized in that the connection, 제22항에 있어서, 상기 반도체 기판의 상기 제2의 영역에 형성된 하나의 트랜지스터와 하나의 캐패시터로 이루어지는 메모리셀, 상기 메모리셀에 접속된 데이타선을 또 구비하고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 MOS 트랜지스터는 상기 메모리셀에서 상기 데이타선에 리드된 신호를 검지증폭하는 센스 증폭기를 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.23. The semiconductor device according to claim 22, further comprising a memory cell comprising one transistor and one capacitor formed in said second region of said semiconductor substrate, and a data line connected to said memory cell. And the third and fourth MOS transistors constitute a sense amplifier for detecting and amplifying a signal read from the memory cell to the data line. 제23항에 있어서, 상기 데이타선을 프리챠지하는 전압은 상기 내부 전압의 절반의 전압인 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.24. The semiconductor integrated circuit according to claim 23, wherein the voltage which precharges said data line is half the voltage of said internal voltage. 제23항 또는 제4항에 있어서, 상기 메모리 셀을 선택하는 디코더를 또 구비하고, 상기 디코더에는 상기 외부 전원전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.The semiconductor integrated circuit according to claim 23 or 4, further comprising a decoder for selecting the memory cell, wherein the external power supply voltage is supplied to the decoder. 제25항에 있어서, 상기 디코더의 일부에는 상기 내부전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.27. The semiconductor integrated circuit according to claim 25, wherein the internal voltage is supplied to a part of the decoder. 제26항에 있어서, 상기 제1도의 도전형은 N형이고, 상기 제2의 도전형은 P형인 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.27. The semiconductor integrated circuit according to claim 26, wherein the conductivity type of FIG. 1 is N type and the second conductivity type is P type. 외부 전원전압이 공급되는 것에 의해 상기 외부 전원전압보다 작은 기준전압을 발생하는 기준전압 발생회로, 상기 기준전압이 그의 제1 입력단자에 입력되고 그의 출력이 그의 제2 입력단자에 접속된 제1의 부귀환 증폭기, 상기 제1의 부귀한 증폭기의 출력의 위상을 보상하는 제1의 위상보상회로, 상기 기준전압이 그의 제1입력단자에 입력되고 그의 출력이 그의 제2 입력단자에 접속된 제2의 부귀한 증폭기, 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력의 위상을 보상하는 제2의 위상보상회로, 상기 제1의 부귀환 증폭기의 출력 또는 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력이 공급되는 부하 회로, 상기 제1의 부귀한 증폭기의 출력 및 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력과 상기 부하 회로 사이에 마련된 스위치 수단을 구비해서 이루어지고, 상기 제1의 부귀한 증폭기 또는 상기 제1의 위상보상회로의 회로정수는 상기 제2의 부귀환 증폭기 또는 상기 제2의 위상보상회로의 회로정수와는 다르게 설정되고, 상기 부하회로는 제1의 신호가 입력되는 것에 의해, 그의 임피던스가 변화하도록 설정되고, 상기 스위치 수단은 상기 제1의 신호에 동기한 제2의 신호에 의해, 상기 제1의 부귀환 증폭기의 출력 또는 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력의 어느 것인가를 상기 부하회로와 접속하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.A reference voltage generation circuit for generating a reference voltage smaller than the external power supply voltage by being supplied with an external power supply voltage, the first voltage having the reference voltage input to its first input terminal and whose output connected to its second input terminal; A negative feedback amplifier, a first phase compensating circuit for compensating the phase of the output of the first negative amplifier, a second input of the reference voltage to its first input terminal and its output connected to its second input terminal A negative amplifier of, a second phase compensation circuit for compensating the phase of the output of the second negative feedback amplifier, a load circuit supplied with the output of the first negative feedback amplifier or the output of the second negative feedback amplifier And switching means provided between the output of the first negative amplifier and the output of the second negative feedback amplifier and the load circuit, wherein the first negative amplifier or The circuit constant of the first phase compensating circuit is set differently from the circuit constant of the second negative feedback amplifier or the second phase compensating circuit, and the load circuit is inputted by the first signal. The impedance is set to change, and the switch means determines whether the output of the first negative feedback amplifier or the output of the second negative feedback amplifier is determined by a second signal synchronized with the first signal. A semiconductor integrated circuit characterized in that it is connected to the load circuit. 제28항에 있어서 상기 부하회로와 비접속되는 상기 제1의 부귀환 증폭기 또는 상기 제2의 부귀환 증폭기의 한쪽은 상기 제2의 신호에 의해 비활성 상태로 설정되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.29. The semiconductor integrated circuit according to claim 28, wherein one of said first negative feedback amplifier or said second negative feedback amplifier which is not connected to said load circuit is set in an inactive state by said second signal. 외부 전원전압이 공급되는 것에 의해 상기 외부 전원전압보다 작은 기준전압을 발생하는 기준전압 발생회로, 상기 기준전압이 그의 하나의 입력단자에 입력되는 제1의 부귀환 증폭기, 상기 제1의 부귀환 증폭기의 출력의 위상을 보상하는 제1의 위상보상회로, 상기 제1의 부귀환 증폭기의 출력이 공급되는 제1의 부하 회로, 상기 기준전압이 그의 하나의 입력단자에 입력되는 제2의 부귀환 증폭기, 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력의 위상을 보상하는 제2의 위상보상회로, 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력이 공급되는 제2의 부하회로를 구비해서 이루어지고, 상기 제1의 부하회로와 상기 제2의 부하회로 사이에 마련된 신호경호로, 상기 제1의 부귀환 증폭기의 출력과 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력을 접속하는 접속회로를 또 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.A reference voltage generation circuit for generating a reference voltage smaller than the external power supply voltage by supplying an external power supply voltage, a first negative feedback amplifier in which the reference voltage is input to one input terminal thereof, and the first negative feedback amplifier A first phase compensation circuit for compensating the phase of the output of the first load circuit to which the output of the first negative feedback amplifier is supplied, and a second negative feedback amplifier to which the reference voltage is input to one input terminal thereof; And a second phase compensating circuit for compensating the phase of the output of the second negative feedback amplifier, and a second load circuit to which the output of the second negative feedback amplifier is supplied. And a connection circuit for connecting the output of the first negative feedback amplifier and the output of the second negative feedback amplifier with a signal path provided between the circuit and the second load circuit. The semiconductor integrated circuit. 제30항에 있어서, 상기 접속회로는 상기 제1의 부귀환 증폭기의 출력에 그의 소오스와 게이트가 접속되고 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력에 그의 드레인이 접속된 제1의 MOS 트랜지스터, 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력에 그의 소오스와 게이트가 접속되고 상기 제1의 부귀한 증폭기의 출력에 그의 드레인이 접속된 제2의 MOS 트랜지스터를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.31. The MOS transistor of claim 30, wherein the connection circuit comprises: a first MOS transistor having a source and a gate thereof connected to an output of the first negative feedback amplifier, and a drain thereof connected to an output of the second negative feedback amplifier; And a second MOS transistor whose source and gate are connected to the output of the negative feedback amplifier of 2, and whose drain is connected to the output of the first negative amplifier. 제30항에 있어서, 상기 접속회로는 상기 제1의 부귀환 증폭기의 출력에 그의 한쪽끝이 접속되고, 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력에 다른쪽 끝이 접속된 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.31. The connection circuit according to claim 30, wherein the connection circuit has a resistor whose one end is connected to an output of the first negative feedback amplifier and the other end is connected to an output of the second negative feedback amplifier. Semiconductor integrated circuits. 제30항에 있어서, 상기 접속회로는 상기 제1의 부귀환 증폭기의 출력에 그의 소오스 또는 드레인이 접속되고, 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력에 그의 드레인 또는 소오스가 접속되고, 상기 외부 전원전압에 그의 게이트가 접속된 N채널 MOS 트랜지스터를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.31. The external circuit of claim 30, wherein the connection circuit has a source or a drain thereof connected to an output of the first negative feedback amplifier, and a drain or a source thereof connected to an output of the second negative feedback amplifier. And an N-channel MOS transistor whose gate is connected to the semiconductor integrated circuit. 제30항에 있어서, 상기 접속회로는 제1과 제2의 다이오드를 갖고, 상기 제1의 부귀환 증폭기의 출력에 상기 제1의 다이오드의 제1단자 및 상기 제2의 다이오드의 제2 단자가 접속되고, 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력에 상기 제1의 다이오드의 제2 단자및 상기 제2의 다이오드의 제1단자가 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.31. The circuit of claim 30, wherein the connection circuit has a first and a second diode, and the first terminal of the first diode and the second terminal of the second diode are connected to the output of the first negative feedback amplifier. And a second terminal of the first diode and a first terminal of the second diode are connected to an output of the second negative feedback amplifier. 제30항에 있어서, 상기 접속회로는 상기 제1의 부귀환 증폭기의 출력에 그의 소오스 또는 드레인이 접속되고, 상기 제2의 부귀환 증폭기의 출력에 그의 드레인 또는 소오스가 접속된 N채널 MOS 트랜지스터를 갖고, 상기 N채널 MOS 트랜지스터의 게이트는 전원투입 직후에 고레벨의 신호가 인가되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로.31. The N-channel MOS transistor of claim 30, wherein the connection circuit comprises an N-channel MOS transistor whose source or drain is connected to an output of the first negative feedback amplifier, and whose drain or source is connected to an output of the second negative feedback amplifier. And a high level signal is applied to the gate of the N-channel MOS transistor immediately after power is turned on.
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