KR100235965B1

KR100235965B1 - Substrate voltage generator

Info

Publication number: KR100235965B1
Application number: KR1019960080245A
Authority: KR
Inventors: 가순택
Original assignee: 김영환; 현대전자산업주식회사
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1996-12-31
Publication date: 1999-12-15
Also published as: KR19980060878A

Abstract

회로의 동작을 링 오실레이터 회로 대신에 외부본 발명은 기판전위를 발생시 키기 위한 펌프펄스신호에 의해 제어되도록 하여 링 오실레이터 회로를 제거시킴으로써, 전류 소모를 줄이고 일 오실레이터 회로가 차지하는 래이아웃 면적을 확보한 기판전위 발생기에 관한 것으로, 이를 구현하기 위하여 입력신호에 의해 출력 노드를 기판전위레벨로 펌핑시키기 위한 기판전위 펌핑수단과, 상기 출력 노드의 전위가 기판전위레벨인지를 검출한 신호를 출력하는 기판전위 검출수단과, 상기 기판전위 검출수단의 출력신호에 의해 제어되어 외부클럭신호의 입력에 대응되는 신호를 상기 기판전위 펌핑수단으로 전달하는 입력신호 버퍼링 수단을 구비하였다.The circuit operation of the circuit instead of the ring oscillator circuit is controlled by a pump pulse signal for generating a substrate potential, thereby eliminating the ring oscillator circuit, thereby reducing current consumption and securing a layout area occupied by the work oscillator circuit. A potential generator, comprising: substrate potential pumping means for pumping an output node to a substrate potential level by an input signal, and a substrate potential detection for outputting a signal that detects whether the potential of the output node is at a substrate potential level. Means and an input signal buffering means controlled by an output signal of the substrate potential detecting means and transferring a signal corresponding to an input of an external clock signal to the substrate potential pumping means.

Description

Substrate Potential Generator

본 발명은 기판전위 발생기(VBB Generator)에 관한 것으로, 특히 기판전위 펌프회로를 동작시키기 위한 펄스 신호를 발생하는 링 오실레이터 대신에 외부 클럭을 이용하여 상기 기판전위 펌프회로를 동작시킴으로써, 링 오실레이터 회로가 차지하는 면적과 전류소모를 줄인 기판전위 발생기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate potential generator (VBB Generator). In particular, a ring oscillator circuit is operated by operating the substrate potential pump circuit using an external clock instead of a ring oscillator for generating a pulse signal for operating the substrate potential pump circuit. The present invention relates to a substrate potential generator with reduced area and current consumption.

일반적으로, 디램(DRAM)에서 사용되는 전압은 여러가지가 있는데, 우선 전원전위(Vcc)와 그라운드 전위(GND)를 들 수 있다. 전원전위(Vcc)와 그라운드 전위(GND)는 DRAM 칩의 외부 핀으로부터 입력되는 것으로 Vcc=3.3V, GND=0V가 된다. DRAM 내부의 디지털 신호로서 하이, 로우를 구별하는 것도 대부분 Vcc와 GND의 레벨, 즉 하이(Vcc),로우(GND)로 인식한다. 이 Vcc와 GND는 외부로부터 들어오는 것이므로, DRAM이 사용되는 시스템으로부터의 강력한 파워라고 할 수 있다. 그리고, 기판전위(VBB), 비트라인 프리차지 전위(Vblp),고전위(Vpp)등의 전압 레벨이 있는데, 이런 전압은 DRAM 내부의 전압 발생기를 이용해 만들어지는 전압 레벨들이다. 여기서 기판전위(VBB)는 NMOS의 백 바이어스(back bias)에 연결되는 전압으로써 약 -1.5V 정도의 레벨을 갖는다. NMOS를 비롯해 각 디바이스가 원활히 동작하기 위해서는 기판전위(VBB) 레벨이 -1.5V를 유지해야 한다.In general, there are various voltages used in DRAMs. First, the power supply potential Vcc and the ground potential GND are mentioned. The power supply potential Vcc and ground potential GND are input from the external pins of the DRAM chip such that Vcc = 3.3V and GND = 0V. The distinction between high and low as a digital signal inside a DRAM is also generally recognized as a level of Vcc and GND, that is, high (Vcc) and low (GND). Since Vcc and GND come from outside, it can be said to be a powerful power from a system in which DRAM is used. In addition, there are voltage levels such as the substrate potential VBB, the bit line precharge potential Vblp, and the high potential Vpp. These voltages are voltage levels generated by a voltage generator inside the DRAM. Here, the substrate potential VBB is a voltage connected to the back bias of the NMOS and has a level of about -1.5V. In order for NMOS and other devices to operate smoothly, the substrate potential (VBB) level must remain at -1.5V.

제1도는 종래의 기판전위 발생기의 블록도를 도시한 것으로, VBB_오실레이터부(10), VBB_펌프부(20), VBB_검출부(30)로 구성되어 있다. 실제로, 기판전위(VBB) 레벨을 만들어내는 VBB 발생기는 VBB_펌프부(20)라고 할 수 있다. 상기 VBB_오실레이터부(10)는 VBB_검출부(30)의 출력인 BBE 신호에 의해 제어되는데, BBE가 인에이블이면 VBB_오실레이터부(10)가 동작하고 디스에이블되면 동작을 하지 않는다.FIG. 1 shows a block diagram of a conventional substrate potential generator, which is composed of a VBB oscillator section 10, a VBB pump section 20, and a VBB detector section 30. As shown in FIG. In fact, the VBB generator that produces the substrate potential (VBB) level can be referred to as the VBB pump portion 20. The VBB oscillator unit 10 is controlled by the BBE signal that is the output of the VBB detector 30. When the BBE is enabled, the VBB oscillator unit 10 operates and does not operate when the BBB oscillator unit 10 is disabled.

상기 VBB_오실레이터부(10)는 VBB_펌프부(20)가 동작하여 기판전위(VBB)의 전압 레벨을 자꾸만 낮추어 줄수 있도록 오실레이터 신호를 출력하는 회로이고, 상기 VBB_펌프부(20)는 VBB_오실레이터부(10)에서 출력된 오실레이터 펄스 신호(OSC)를 받아 펌핑(pumping)동작을 계속하여 출력인 VBB의 전압 레벨을 계속해서 낮추어 준다. 그리고, 상기 VBB_검출부(30)는 VBB레벨을 감지하여 VBB_오실레이터부(10)를 제어해 주는 회로인데, 예를 들어 VBB_펌프부(20)가 계속 동작하여 VBB레벨이 -1.5V보다 더 낮은 레벨이 되었다면, VBB_펌프부(20)가 더 이상 동작해선 안되기 때문에 VBB_오실레이터부(10)의 동작을 제어하는 BBE신호를 디스에이블시켜 VBB_오실레이터부(10)의 동작을 정지시킨다. 그렇게 되면 VBB_오실레이터부(10)의 출력인 OSC는 오실레이터 신호를 내보내지 않고 로우 상태만을 유지하고, VBB_펌프부(20)의 동작도 정지되어 VBB_펌프부(20)의 출력인 VBB는 -1.5V의 VBB전압 레벨을 유지한다. 그러다가 전압 레벨의 불안정이나 누설로 인해 VBB레벨이 -1.5V 이상으로 올라가면, VBB_검출부(30)는 VBB의 레벨을 검출하여 BBE 신호를 인에이블시켜주고, 이로 인해 VBB_오실레이터부(10)가 동작하고 VBB_펌프부(20)가 펌핑을 계속하여 VBB레벨이 다시 낮아지는 피드 백(feed dack) 구조를 가지고 있다.(제2도에 도시된 동작 타이밍도 참조)The VBB oscillator unit 10 is a circuit for outputting an oscillator signal so that the VBB pump unit 20 operates to continuously lower the voltage level of the substrate potential VBB, and the VBB pump unit 20 is a VBB. _ Receives the oscillator pulse signal OSC output from the oscillator unit 10 and continues the pumping operation to continuously lower the voltage level of the output VBB. The VBB detector 30 is a circuit that senses the VBB level and controls the VBB oscillator unit 10. For example, the VBB pump unit 20 continues to operate so that the VBB level is greater than -1.5V. If the level is lower, the VBB pump unit 20 should no longer operate, thereby disabling the BBE signal controlling the operation of the VBB oscillator unit 10 to stop the operation of the VBB oscillator unit 10. . In this case, the OSC, which is the output of the VBB oscillator unit 10, maintains only the low state without emitting the oscillator signal, and the operation of the VBB_pump unit 20 is also stopped. Maintain a VBB voltage level of -1.5V. Then, when the VBB level rises above -1.5V due to instability or leakage of the voltage level, the VBB detection unit 30 detects the level of VBB and enables the BBE signal, which causes the VBB oscillator unit 10 to It operates and has a feed dack structure in which the VBB pump unit 20 continues to pump and the VBB level is lowered again (see also the operation timing shown in FIG. 2).

상기 구조와 같은 종래의 기판전위 발생기는 VBB레벨이 -1.5V로 유지되도록 만들어주기위해 VBB_펌프부(20)의 동작을 VBB_오실레이터(10)가 제어하게 된다. 그러므로, 이 VBB_오실레이터(10)는 VBB_펌프부(20)의 동작을 제어하기위한 펄스신호를 발생하기 위해 기판전위 발생기에서 꼭 필요한 회로이다. 그런데, 상기 VBB_오실레이터 회로는 동작구간에 일정펄스신호를 발생하기 위해 많은 전력소모를 가져오는 문제점이 있었다.In the conventional substrate potential generator as described above, the VBB oscillator 10 controls the operation of the VBB pump unit 20 to maintain the VBB level at -1.5V. Therefore, this VBB oscillator 10 is an essential circuit in the substrate potential generator to generate a pulse signal for controlling the operation of the VBB pump unit 20. However, the VBB oscillator circuit has a problem in that a lot of power consumption is generated in order to generate a constant pulse signal in an operation section.

따라서 본 발명에서는 기판전위를 발생시키기 위한 펌프회로의 동작을 링 오실레이터 회로 대신에 외부펄스신호에 의해 제어되도록 하여 링 오실레이터 회로를 제거시킴으로써, 전류 소모를 줄이고 링 오실레이터 회로가 차지하는 래이아웃 면적을 확보한 기판전위 발생기를 제공하는데에 그 목적이 있다.Therefore, in the present invention, the operation of the pump circuit for generating the substrate potential is controlled by an external pulse signal instead of the ring oscillator circuit, thereby eliminating the ring oscillator circuit, thereby reducing current consumption and securing a layout area occupied by the ring oscillator circuit. Its purpose is to provide a substrate potential generator.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 기판전위 발생기는 입력신호에 의해 출력 노드를 기판전위레벨로 펌핑시키기 위한 기판전위 펌핑수단과, 상기 출력 노드의 전위가 기판전위레벨인지를 검출한 신호를 출력하는 기판 전위 검출수단과, 상기 기판전위 검출수단의 출력신호에 의해 제어되어 외부클럭신호의 입력에 대응되는 신호를 상기 기판전위 펌핑수단으로 전달하는 입력신호 버퍼링 수단을 구비하였다.In order to achieve the above object, the substrate potential generator according to the present invention includes a substrate potential pumping means for pumping an output node to a substrate potential level by an input signal, and a signal for detecting whether the potential of the output node is the substrate potential level. And an input signal buffering means controlled by an output signal of the substrate potential detecting means for outputting and transmitting a signal corresponding to an input of an external clock signal to the substrate potential pumping means.

제1도는 종래의 기판전위 발생기의 블럭도.1 is a block diagram of a conventional substrate potential generator.

제2도는 종래의 기판전위 발생기의 동작을 나타낸 타이밍도.2 is a timing diagram showing the operation of a conventional substrate potential generator.

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 기판전위 발생기의 블럭도.3 is a block diagram of a substrate potential generator according to an embodiment of the present invention.

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

10 : VBB_오실레이터부 20 : VBB_펌프부10: VBB oscillator 20: VBB pump

30 : VBB_검출부 40 : 버퍼 회로부30: VBB detection unit 40: buffer circuit unit

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.The above and other objects and features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 기판전위 발생기의 블록도를 도시한 것으로, 입력신호(OSC)에 의해 출력 노드(VBB)를 기판전위레벨로 펌핑시키기 위한 VBB_펌핑부(20)와, 상기 출력 노드의 전위가 기판전위레벨인지를 검출한 신호를 출력하는 VBB_검출부(30)와,상기 기판전위 검출부(30)의 출력신호에 의해 제어되어 입력된 클럭신호를 상기 기판전위 펌프부(20)로 전달하는 버퍼 회로부(40)를 구비한다. 상기 버퍼 회로부(40)는 상기 기판전위 검출부(30)의 출력신호(BBE)에 의해 동작이 제어되는 인버터로 구성된다. 이 버퍼 회로부(40)의 구성은 전원전압(Vcc)과 출력단자(OSC) 사이에 접속되며 게이트로 클럭신호가 인가되는 P-모스 트랜지스터(MP1)와, 상기 출력단자와 제1노드 사이에 접속되며 게이트로 클럭신호가 인가되는 제1N-모스 트랜지스터(MN1)와, 상기 제1노드와 접지전압(Vss)사이에 접속되며 게이트로 상기 VBB_검출부(30)의 출력신호가 인가되는 제2N-모스 트랜지스터(MN2)로 구성된다.3 is a block diagram of a substrate potential generator according to an exemplary embodiment of the present invention, and includes a VBB pumping unit 20 for pumping an output node VBB to a substrate potential level by an input signal OSC. And a VBB_detector 30 for outputting a signal that detects whether the potential of the output node is at a substrate potential level, and a clock signal controlled and controlled by an output signal of the substrate potential detector 30. A buffer circuit portion 40 to be transmitted to 20 is provided. The buffer circuit 40 is configured as an inverter whose operation is controlled by the output signal BBE of the substrate potential detection unit 30. The configuration of the buffer circuit 40 is connected between a power supply voltage Vcc and an output terminal OSC and connected between a P-MOS transistor MP1 to which a clock signal is applied to a gate, and between the output terminal and the first node. And a first N-MOS transistor MN1 to which a clock signal is applied to a gate, and a second N- to which an output signal of the VBB_detector 30 is applied to a gate, connected between the first node and a ground voltage Vss. It is comprised from MOS transistor MN2.

본 발명에서는 VBB_펌프부(20)의 입력신호(OSC)를 종래의 VBB_오실레이터부(10)의 출력인 OSC 신호를 이용하는 것이 아니라, 외부의 클럭(CLK)을 이용하여 VBB레벨을 조정하도록 구성한 것이다. 상기 버퍼 회로부(40)의 동작은 VBB_검출부(30)의 출력인 BBE 신호에 의해 제어된다.In the present invention, the input signal OSC of the VBB pump unit 20 is not used as an OSC signal which is the output of the conventional VBB oscillator unit 10, but the external clock CLK is used to adjust the VBB level. It is made up. The operation of the buffer circuit 40 is controlled by the BBE signal that is the output of the VBB_detector 30.

상기 구성에 의한 동작은 VBB레벨이 만약 -1.5V보다 높아서 VBB_검출부(30)에 의해 BBE 신호가 인에이블되면 외부 클럭이 버퍼 회로부(40)를 통해 VBB_펌프부(20)의 입력신호로 들어오고 이때 VBB_펌프부(20)는 버퍼를 통해 들어온 클럭 신호를 받아 펌핑동작을 하여 VBB레벨을 낮추어 준다.According to the above operation, if the BBB signal is enabled by the VBB detection unit 30 because the VBB level is higher than -1.5 V, the external clock is inputted to the input signal of the VBB pump unit 20 through the buffer circuit unit 40. In this case, the VBB pump unit 20 receives the clock signal from the buffer and performs a pumping operation to lower the VBB level.

이렇게 낮아진 VBB 전압이 -1.5V보다 더 낮아지면 VBB_검출부(30)의 출력인 BBE가 디스에이블되어 클럭 신호가 VBB_펌프부(20)로 들어오는 것을 차단해 준다. 이렇게 하여 VBB_펌프부(20)는 더 이상 동작을 하지 않고 VBB는 그 전압 레벨(-1.5V)을 유지하게 되는 것이다.When the lowered VBB voltage is lower than -1.5V, the BBE, the output of the VBB_detector 30, is disabled to block the clock signal from entering the VBB_pump 20. In this way, the VBB pump unit 20 no longer operates and the VBB maintains its voltage level (-1.5V).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 기판전위 발생기를 반도체 메모리 장치의 내부에 구현하게 되며, 기판전위를 발생시키기 위한 펄스신호를 발생하는 오실레이터 회로가 필요치 않으므로, 오실레이션 동작으로 소비되는 전류의 양을 줄일 수 있고, 상기 오실레이터 회로가 차지하는 래이아웃 면적을 줄일 수 있다.As described above, the substrate potential generator according to the present invention is implemented in the semiconductor memory device, and since the oscillator circuit for generating the pulse signal for generating the substrate potential is not necessary, the amount of current consumed in the oscillation operation In this case, the layout area occupied by the oscillator circuit can be reduced.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, such modifications and modifications belong to the following claims You will have to look.

Claims

A semiconductor memory device comprising: substrate potential pumping means for pumping an output node to a substrate potential level by an input signal, substrate potential detection means for outputting a signal that detects whether the potential of the output node is at a substrate potential level, and And an input signal buffering means which is controlled by an output signal of a substrate potential detecting means and transmits a signal corresponding to an input of an external clock signal to the substrate potential pumping means.

The substrate potential generator as claimed in claim 1, wherein the input signal buffering means is an inverter operated by an output signal of the substrate potential detecting means.