KR100223670B1

KR100223670B1 - 고전압 발생기

Info

Publication number: KR100223670B1
Application number: KR1019960062413A
Authority: KR
Inventors: 이창호
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR19980044334A

Abstract

본 발명은 반도체 메모리 장치의 고전압 발생기에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 래치업 방지 및 신뢰성 확보를 동시에 구현할 수 있는 고전압 발생기를 제공함에 있다. 이러한 목적을 달성하기 위한 기술적 사상에 따르면, 내부전원전압을 승압시킨 고전압을 출력단자를 통하여 발생시키는 고전압 발생기는 상기 고전압을 감지하여 이 고전압이 일정전압이하가 되면 제1감지전압을 출력하는 고전압레벨검출부와; 상기 감지전압에 응답하여 상기 레벨다운된 고전압을 펌핑하는 발진부와; 외부전원전압과 기준전압을 비교하여 그에 상응하는 제2감지전압을 출력하는 감지부와; 상기 외부전원전압과 상기 출력단자사이에 접속되며, 상기 제2감지전압에 응답하여 레벨다운된 상기 외부전원전압을 상기 출력단자에 제공하는 프리차아지부를 구비함을 특징으로 한다.

Description

고전압 발생기

본 발명은 반도체 메모리 장치의 고전압 발생기에 관한 것으로, 특히 내부전원전압보다 높은 고전압을 발생시키기 위한 고전압 발생기에 관한 것이다.

최근 고 밀도 반도체 메모리에서는 고속동작과 구동전류의 감소등의 반도체 특성 개선을 위해 구동영역(Operation Region) 예컨데 3V에서 6V사이의 영역에서는공급전압 EVCC에 관계없이 거의 일정한 레벨을 유지시키는 내부전원전압 변환기(Internal Voltage Convertor)를 채용하고 있으며, 안정된 워드라인 승압전압을 얻기 위해 프리차아지 사이클시에도 승압되는 고전압 발생기를 사용한다. 이 고전압 발생기를 많이 사용할 수록 안정된 회로 동작 및 칩 사이즈의 축소등 많은 이점이 있지만, 반대로 프리차아지시에도 승압전압을 발생함으로 단위소자의 게이트 옥사이드에 전계 스트레스(Electric Field Stress)가 증가함으로써 신뢰성 확보관점에서 불리하게 된다.

전술한 기존의 프리차아지 방법에 따라 고전압 발생기를 구현한 도 1을 살펴보면, 내부전원전압(IVC)을 소정전압(XV)만큼 승압시킨 레벨인 고전압 ψVPP을 발생시키는 고전압 발생부(102)와, 상기 고전압 ψVPP을 감지하여 이 고전압 ψVPP의 레벨이 일정 전압 이하가 되면 감지전압 Vppdet를 발생시키는 고전압레벨 감지부(103)와, 이 감지전압 Vppdet을 입력으로 하여 상기 고전압 ψVPP의 레벨로 승압시켜주는 발진(Oscillator)부(101)와, 프리차아지 사이클시 즉 동작전원전압 이외의 구간에서의 동작시 출력단자를 통해 인가되는 고전압 ψVPP을 외부전원전압(EVCC) - 특정수의 문턱전압(nVt)으로 프리차아지시키는 프리차아지부(106)로 구성된다. 이 프리차아지부(106)는 외부전원전압 EVCC와 상기 고전압 발생기의 출력단자사이에 채널이 직렬로 접속된 엔모오스 트랜지스터들(104)와 (105)로 구성된다. 이들(104)와 (105)의 게이트는 대응되는 드레인과 접속된다.

도 1에 도시된 회로의 출력특성은 출력파형도를 나타낸 도 4를 통하여 보면, 종래의 고전압 ψVPP을 나타낸 고전압파형도(401)은 구동영역을 나타낸 구간 즉 T1에서 T2사이의 구간에서는 일정레벨로 유지되지만, 이 구동영역의 이상과 이하에서는 모두 EVCC - Vtn의 레벨로 된다. 상기 구동영역이하에서는 EVCC - Vtn으로 프리차아지함으로써, 파워업시 고전압 ψVPP 레벨이 내부전원전압 IVC 레벨보다 낮은 경우 피모오스 트랜지스터의 소오스 혹은 드레인에 상기 내부전원전압 IVC가 연결되고, 바이어스단에 고전압 ψVPP 레벨이 연결되는 경우 래치업(Latch up) 발생을 방지할 수 있다. 그러나, 이와 같이 래치업을 방지하기 위해 상기 고전압 ψVPP을 EVCC - Vtn으로 할 경우 번인(Burn-in) 테스트등을 수행하기 위한 스트레스 전압을 인가하는 구간에서는 전계 스트레스가 증가함으로써 신뢰성 확보관점에서 불리하게 된다. 한편, 전술한 구동영역에서는 내부전원전압 IVC의 레벨이 일정함으로써 상기 고전압 발생부(102)에서 IVC + XV의 전압레벨을 발생시키게 되고, 이로인해 외부전원전압 EVCC 레벨이상으로 승압전압이 필요한 각 회로에 입력된다.

본 발명의 목적은 칩의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 고전압 발생기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 구동전압 이하의 구간과 이상의 구간에서 서로 다른 레벨의 고전압을 유지할 수 있는 고전압 발생기를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 래치업 방지 및 신뢰성 확보를 동시에 구현할 수 있는 고전압 발생기를 제공함에 있다.

도 1은 종래기술의 실시예에 따라 구현되는 고전압 발생기의 개략적인 회로블럭도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 구현되는 고전압 발생기의 회로 블럭도.

도 3은 본 발명에 따라 도 2에 도시된 고전압 발생기의 구체회로도를 나타낸 도면.

도 4는 도 1과 도 2에 도시된 회로의 출력파형 비교도.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명할 것이다. 또한, 도면들중 동일한 구성요소 및 부분들은 가능한한 어느곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고전압 발생기의 개략적인 블럭도이다.

도 2를 통하여 본 발명에 따른 고전압 발생기를 살펴보면, 종래와 동일한 고전압 발생부(102)와 고전압레벨 검출부(103) 및 발진부(101)를 구비하며, 이외에 외부전원전압 EVCC와 기준전압 예컨대 스트레스전압을 비교하여 소정레벨의 감지전압 det를 출력하는 전원전압 감지부(204)와, IVC 레벨로 천이하는 상기 감지전압 det의 레벨을 EVCC 레벨의 신호 deta로 천이하도록 데이타를 발생시키는 레벨천이부(203)와, 이 신호 deta에 응답하여 출력신호 swa을 EVCC 혹은 그라운드 레벨로 신호로 출력하는 스위칭부(202)와, 이 신호 swa를 입력으로 하여 출력신호 comd를 출력하는 고전압 제어부(201)와, 이 신호 comd에 응답하여 고전압 발생기의 출력단자를 통하여 출력되는 고전압 ψVPP의 레벨을 제어하는 프리차아지부(200)로 구성된다. 이러한 제어동작은 후술되는 도 3 및 도 4를 통하여 설명될 것이다.

도 3은 도 2에 도시된 고전압 발생기의 구체회로도이고, 도 4는 종래기술에서의 출력전압과 본 발명에서의 출력전압을 비교하여 나타낸 파형도이다.

도 3과 도 4를 통하여 동작을 살펴보면, 상기 전원전압 감지부(204)은 외부전원전압 EVCC와 기준전압 Vref을 입력으로 하여 상기 EVCC가 기준전압 예컨데 스트레스 전압 이상이 되면 출력신호인 감지신호 det가 하이레벨로 천이하여 레벨천이부(203)에 입력되고, 이와 상반된 경우에는 로우레벨의 감지신호 det가 상기 레벨천이부(203)에 입력된다. 먼저, 상기 감지신호 det가 하이레벨로 천이되는 경우의 실시예를 살펴보면, 이 감지신호 det를 입력으로 하는 상기 레벨 천이부(203)내의 엔모오스 트랜지스터(303)가 턴온됨에 따라 피모오스 트랜지스터(302)가 턴온되어 EVCC레벨의 신호 deta를 출력한다. 이 하이레벨의 신호 deta를 입력으로 하여 상기 스위칭부(308)내의 전송게이트(308)가 턴온되며, 이로 인해 출력신호 SWA는 EVCC 레벨로 천이한다. 이어서 상기 고전압 제어부(201)내의 엔모오스 트랜지스터(311)가 턴온됨에 따라 신호 comd를 그라운드 레벨의 신호로 천이시켜 상기 프리차아지부(200)내의 엔모오스 트랜지스터(313)을 턴오프시킨다. 따라서, 프리차아지 사이클에서 EVCC가 스트레스 전압 이상이 되면 EVCC - Vtn으로 프리차아지하던 ψVPP 레벨을 동작전압 영역에서와 동일하게 IVC+XV로 프리차아지하게 된다. 반대로 EVCC가 스트레스 전압 이하가 되면, 상기 엔모오스 트랜지스터(313)가 턴온되어 ψVPP는 종래와 동일하게 EVCC - Vtn으로 된다.

그러므로, 파워 업시 발생하던 ψVPP 레벨이 IVC 레벨보다 낮을 경우에 나타난 래치업 문제와 스트레스 전압에서 나타난 신뢰성 확보 문제를 동시에 해결할 수 있다. 한편, 전술한 구성의 레벨천이부(203)와 스위칭부(202) 및 고전압 제어부(201)는 상기 전원전압 감지부(204)의 출력에 응답하여 스위칭역할을 수행하는 것으로써 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 변형이 가능하다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 구동전압 이하의 구간과 이상의 구간에서 서로 다른 레벨의 고전압을 유지함으로 인해 래치업 방지 및 신뢰성 확보를 동시에 구현할 수 있는 이점을 가지게 된다.

Claims

내부전원전압을 승압시킨 고전압을 출력단자를 통하여 발생시키는 고전압 발생기에 있어서:

상기 고전압을 감지하여 이 고전압이 일정전압이하가 되면 제1감지전압을 출력하는 고전압레벨검출부와;

상기 감지전압에 응답하여 상기 레벨다운된 고전압을 펌핑하는 발진부와;

외부전원전압과 기준전압을 비교하여 그에 상응하는 제2감지전압을 출력하는 감지부와;

상기 외부전원전압과 상기 출력단자사이에 접속되며, 상기 제2감지전압에 응답하여 레벨다운된 상기 외부전원전압을 상기 출력단자에 제공하는 프리차아지부를 구비함을 특징으로 하는 고전압 발생기.
제1항에 있어서, 상기 기준전압은 메모리 셀을 테스트 하기 위한 스트레스전압임을 특징으로 하는 고전압 발생기.
제2항에 있어서, 상기 제2감지전압은 상기 외부전원전압이 상기 스트레스 전압보다 클경우에는 로우레벨의 전압이 되고, 이와 반대의 경우에는 하이레벨의 전압이 되는 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.
제1항에 있어서, 상기 프리차아지부는 상기 외부전원전압과 상기 출력단자사이에 채널이 직렬로 접속된 제1 및 제2트랜지스터로 구성되며, 이 제1트랜지스터의 게이트는 상기 외부전원전압과 접속되고, 상기 제2트랜지스터의 게이트는 상기 제2감지전압이 인가되는 단자임을 특징으로 하는 고전압 발생기.
제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2트랜지스터는 엔모오스 트랜지스터임을 특징으로 하는 고전압 발생기.
고전압 발생기에 있어서:

내부전원전압을 승압시킨 고전압을 감지하여 이 고전압이 일정전압이하가 되면 제1감지전압을 출력하는 고전압레벨검출부와;

상기 감지전압에 응답하여 상기 레벨다운된 고전압을 펌핑하는 발진부와;

외부전원전압과 스트레스전압을 비교하여 그에 상응하는 제2감지전압을 출력하는 감지부와;

상기 외부전원전압과 상기 출력단자사이에 채널이 직렬로 접속된 제1 및 제2트랜지스터로 구성되며, 이 제1트랜지스터의 게이트는 상기 외부전원전압과 접속되고, 상기 제2트랜지스터의 게이트는 상기 제2감지전압이 인가되는 프리차아지부를 구비함을 특징으로 하는 고전압 발생기.
제6항에 있어서, 상기 제2감지전압은 상기 외부전원전압이 상기 스트레스 전압보다 클경우에는 로우레벨의 전압이 되고, 이와 반대의 경우에는 하이레벨의 전압이 되는 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.
제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2트랜지스터는 엔모오스 트랜지스터임을 특징으로 하는 고전압 발생기.