KR100668514B1 - Device for controlling reservoir capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 축적 커패시터에 관한 구성도. 1 is a block diagram of a conventional storage capacitor.
도 2는 본 발명에 따른 축적 커패시터 제어 장치에 관한 구성도. 2 is a block diagram of a storage capacitor control device according to the present invention.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 축적 커패시터 제어 장치에 관한 다른 실시예들. 3 to 5 show other embodiments of the accumulation capacitor control device according to the present invention.
본 발명은 축적 커패시터 제어 장치에 관한 것으로서, 특히, 모드 설정에 따라 셀 커패시터를 모드 축적 커패시터(Mode Reservoir Capacitor)로 활용하여 넷 다이(Net Die)를 증가시킬 수 있도록 하는 기술이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an accumulator capacitor control device, and more particularly, a technique for increasing a net die by utilizing a cell capacitor as a mode accumulator capacitor according to a mode setting.
일반적으로 메모리 소자를 정확하게 동작시키기 위해서는 다양한 전위가 필요한데, 이러한 전위들을 생성하는 회로가 각종 전압발생기이다. 이러한 전압 발생기에서 소자의 동작시 전력 소모에 의한 전압강하를 최소화하기 위해 축적 커패시터(Reservoir Capacitor)를 이용하여 미리 충분한 전력을 생성시켜 놓고 소자의 동작에 의해 소진된 만큼을 다시 축적 커패시터에 저장하는 방식을 이용하고 있다. In general, various potentials are required to operate a memory device correctly, and a circuit for generating such potentials is various voltage generators. In such a voltage generator, in order to minimize the voltage drop caused by power consumption during operation of the device, a sufficient amount of power is generated in advance by using a storage capacitor, and the amount consumed by the operation of the device is stored in the storage capacitor again. Is using.
그러므로, 전력 소모에 의한, 즉, 전압 발생기의 전위강하에 의한 소자의 오동작을 방지하고 반도체 소자의 전원을 보다 안정적으로 제어하기 위해서는 충분히 큰 용량의 축적 캐패시터가 필요하게 된다. Therefore, in order to prevent the malfunction of the device due to power consumption, that is, the potential drop of the voltage generator, and to control the power supply of the semiconductor device more stably, a storage capacitor of sufficiently large capacity is required.
상술된 축적 커패시터는 주로 모스(MOS)를 이용한 게이트 커패시터를 이용한다. 즉, 절연체에 의한 게이트 옥사이드 두께에 의해 게이트 커패시터의 커패시턴스가 결정된다. The above-mentioned accumulation capacitor mainly uses a gate capacitor using MOS. That is, the capacitance of the gate capacitor is determined by the thickness of the gate oxide by the insulator.
도 1은 이러한 종래의 축적 커패시터에 관한 구성도이다. 1 is a block diagram of such a conventional storage capacitor.
종래의 웰 커패시터(20)는 반도체 메모리 소자에 제공되는 둘 이상의 다양한 전원전압, 즉, 전원 공급부(10)를 통해 인가되는 외부 전원전압 VEXT, 코아전압 VCORE, 및 페리전압 VPERI이 게이트 단자를 통해 인가된다. 그리고, 모스를 이용한 웰 커패시터(20)의 플레이트(Plate) 전압은 항상 그라운드 전압으로 한정되어 있다. The
이러한 구성을 갖는 웰 커패시터(20)는 소스와 드레인에 접지전압을 공급하고, 게이트에 특정 전압을 공급하여 축적 커패시터를 구현하게 되는데, 이렇게 구현된 축적 커패시터의 커패시턴스(Capcitance)는 웰 커패시터(20)의 게이트에 인가되는 전압(Vin)과 그라운드 전압차에 의해 결정된다. 즉, 축적 커패시터의 커패시턴스는 전압 Vin- 접지전압 Vss에 의해 결정된다. The
따라서, 반도체 소자의 안정적인 동작을 위해 반도체 소자의 동작에 따라 커패시턴스를 변경해야만 하는데, 종래의 축적 커패시터와 디커플링(Decoupling) 커 패시터는 한번 설정된 축적 커패시터를 다른 축적 커패시터로 변경할 수 없다. 뿐만 아니라, 커패시터의 플레이트 전압이 항상 고정되어 플레이트 전압을 임의로 변경할 수 없게 된다. Therefore, the capacitance must be changed according to the operation of the semiconductor device for stable operation of the semiconductor device. In the conventional storage capacitor and the decoupling capacitor, the storage capacitor once set cannot be changed to another storage capacitor. In addition, the plate voltage of the capacitor is always fixed so that the plate voltage cannot be arbitrarily changed.
이에 따라, 필요한 만큼의 커패시턴스를 충분히, 유동적으로 제공하지 못하게 되어 노이즈 발생의 대비가 어려우며, 안정적인 전압을 공급할 수 없는 문제점이 있다. Accordingly, there is a problem in that it is difficult to provide enough capacitance as necessary and fluidly, making it difficult to contrast noise, and supplying a stable voltage.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히, 모드 설정에 따라 셀 커패시터를 모드 축적 커패시터(Mode Reservoir Capacitor)로 활용하여 넷 다이(Net Die)를 증가시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. The present invention was created to solve the above problems, and in particular, it is possible to increase the net die by using a cell capacitor as a mode storage capacitor according to the mode setting. have.
또한, 본 발명은 모드 설정에 따라 축적 커패시터의 플레이트 전압을 선택하여 축적 커패시터의 레벨을 변경할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to be able to change the level of the accumulation capacitor by selecting the plate voltage of the accumulation capacitor according to the mode setting.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 축적 커패시터 제어 장치는, 전원 공급부를 통해 인가되는 전원전압을 축적하는 셀 커패시터; 및 노말 동작 모드인지 테스트 모드인지의 여부에 따라 전원 공급부와 셀 커패시터의 연결을 선택적으로 차단하는 모드 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. Accumulation capacitor control apparatus of the present invention for achieving the above object, the cell capacitor for accumulating the power supply voltage applied through the power supply; And mode control means for selectively blocking the connection of the power supply unit and the cell capacitor depending on whether the operation mode is the normal operation mode or the test mode.
또한, 본 발명은 서로 다른 레벨을 갖는 복수개의 제 1전압의 공급을 제어하 는 제 1전원 공급부; 모드 설정을 위한 복수개의 제어신호의 조합에 따라 상태를 달리하는 모드 선택신호를 출력하는 모드 제어수단; 모드 선택신호에 따라 제 1전압을 셀 커패시터에 선택적으로 공급하는 전원 제어부; 및 전원 제어부를 통해 인가된 제 1전압을 축적하는 축적 커패시터로 사용되는 셀 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention includes a first power supply for controlling the supply of a plurality of first voltage having different levels; Mode control means for outputting a mode selection signal having a different state according to a combination of a plurality of control signals for mode setting; A power controller configured to selectively supply a first voltage to the cell capacitor according to the mode selection signal; And a cell capacitor used as an accumulation capacitor for accumulating the first voltage applied through the power control unit.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 축적 커패시터 제어 장치의 구성도이다. 2 is a block diagram of a storage capacitor control device according to the present invention.
본 발명은 멀티플렉서(100), 제어블록(110~130), 논리조합부(140), 전원공급부(150,160), 모스 커패시터 N1 및 셀 커패시터 CC1를 구비한다. The present invention includes a
여기서, 멀티플렉서(100)는 제어신호 CON1~CON3를 선택적으로 출력한다. 제어블록(110~130)은 멀티플렉서(100)의 출력에 따라 모드 선택을 제어하기 위한 모드 선택신호를 출력한다. Here, the
그리고, 논리조합부(140)는 낸드게이트 ND1와 인버터 IV1를 구비한다. 이때, 낸드게이트 ND1는 제어블록(110~130)의 출력인 모드 선택신호를 낸드연산한다. 인버터 IV1는 낸드게이트 ND1의 출력을 반전한다. The
또한, 전원공급부(150)는 외부전압 VEXT와, 코아전압 VCORE 및 페리전압 VPERI 등을 모스 커패시터 N1에 공급한다. 전원공급부(160)는 접지전압 VSS, 셀 어레이의 전압원인 접지전압 VSSA, 비트라인 프리차지 전압 VBLP 및 셀 플레이트 전압 VCP 등을 셀 커패시터 CC1와 모스 커패시터 N1의 벌크에 공급한다. In addition, the
모스 커패시터 N1는 전원공급부(150)와 셀 커패시터 CC1 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 인버터 IV1의 출력이 인가되고 벌크에 전원공급부(160)의 출력이 인가되는 NMOS 캐패시터를 구비한다. The MOS capacitor N1 includes an NMOS capacitor connected between the
도 3은 본 발명에 따른 축적 커패시터 제어 장치의 다른 실시예이다. 3 is another embodiment of an accumulation capacitor control device according to the present invention.
본 발명은 멀티플렉서(200), 제어블록(210~230), 논리조합부(240), 전원공급부(250,260), 모스 커패시터 P1 및 셀 커패시터 CC1를 구비한다. The present invention includes a
여기서, 멀티플렉서(200)는 제어신호 CON1~CON3를 선택적으로 출력한다. 제어블록(210~230)은 멀티플렉서(200)의 출력에 따라 모드 선택을 제어하기 위한 모드 선택신호를 출력한다. Here, the
그리고, 논리조합부(240)는 낸드게이트 ND2와 인버터 IV2를 구비한다. 이때, 낸드게이트 ND2는 제어블록(210~230)의 출력인 모드 선택신호를 낸드연산한다. 인버터 IV2는 낸드게이트 ND2의 출력을 반전한다. The
또한, 전원공급부(250)는 외부전압 VEXT와, 코아전압 VCORE 및 페리전압 VPERI 등을 모스 커패시터 P1에 공급한다. 전원공급부(260)는 접지전압 VSS, 셀 어레이의 전압원인 접지전압 VSSA, 비트라인 프리차지 전압 VBLP 및 셀 플레이트 전압 VCP 등을 셀 커패시터 CC2와 모스 커패시터 P1의 벌크에 공급한다. In addition, the
모스 커패시터 P1는 전원공급부(250)와 셀 커패시터 CC2 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 인버터 IV2의 출력이 인가되고 벌크에 전원공급부(250)의 출력이 인가되는 PMOS 커패시터를 구비한다. The MOS capacitor P1 includes a PMOS capacitor connected between the
이러한 구성을 갖는 본 발명의 셀 커패시터 CC1,CC2는 반도체 소자의 페리 영역에 구비되어, 코아전압 VCORE, 셀 어레이 전압 VDDA, 전원전압 VDD, 지연 동기 루프(Delay Locked Loop)의 전압 VDDLL 등의 축적 커패시터로 사용된다. The cell capacitors CC1 and CC2 of the present invention having such a configuration are provided in the ferry region of the semiconductor device, and accumulate capacitors such as core voltage VCORE, cell array voltage VDDA, power supply voltage VDD, and voltage VDDLL of a delay locked loop. Used as
이때, 셀 커패시터 CC1,CC2는 외부 인가 전압이 1.8V 이하인 경우 제어신호 CON1~CON3 중 노말 동작 모드를 나타내는 제어신호 CON1가 멀티플렉서(100)에 의해 선택되어 셀 커패시터 CC1,CC2가 안정적으로 사용될 수 있게 된다. At this time, the cell capacitors CC1 and CC2 are selected by the
반면에, 번-인 테스트 모드와 같이 워스트 케이스(Worst)에서는 제어신호 CON1~CON3 중 테스트 동작 모드를 나타내는 제어신호 CON2가 멀티플렉서(100)에 의해 선택되어 각각의 전압원을 셀 커패시터 CC1,CC2와 오픈시킴으로써 셀 커패시터 CC1,CC2의 파괴 현상을 방지한다. On the other hand, in the worst case like the burn-in test mode, the control signal CON2 indicating the test operation mode among the control signals CON1 to CON3 is selected by the
또한, 모드 선택 신호를 이용하여 셀 커패시터 CC1,CC2의 플레이트 전압원을 변경할 수 있다. 즉, 모드에 따라 플레이트 커패시턴스를 전원전압 VDD~백바이어스 전압 VBB 레벨까지 임의로 정하여 커패시턴스 용량을 제어할 수 있다. In addition, the plate voltage source of the cell capacitors CC1 and CC2 may be changed using the mode selection signal. That is, the capacitance can be controlled by arbitrarily determining the plate capacitance from the power supply voltage VDD to the back bias voltage VBB level according to the mode.
도 4는 본 발명에 따른 축적 커패시터 제어 장치의 다른 실시예이다. 4 is another embodiment of an accumulation capacitor control device according to the present invention.
본 발명은 멀티플렉서(300), 제어블록(310~330), 논리조합부(340), 전원공급부(350,370), 전원 제어부(360) 및 모스 커패시터 MC를 구비한다. The present invention includes a
여기서, 멀티플렉서(300), 제어블록(310~330), 논리조합부(340), 전원공급부(350,370)의 구성은 도 2 및 도 3과 동일하므로 그 상세 구성의 설명은 생략하기로 한다. 다만, 도 4의 실시예는 모드 설정에 따라 제어되는 전원 제어부(360)에 의해 모스 커패시터 MC의 게이트 전압 레벨을 변경할 수 있고, 전원공급부(370)에 따라 모스 커패시터의 플레이트 전압을 변경할 수 있도록 한다. Here, since the configuration of the
도 5는 본 발명에 따른 축적 커패시터 제어 장치의 또 다른 실시예이다. 5 is another embodiment of an accumulator capacitor control device according to the present invention.
도 5의 실시예에 따른 멀티플렉서(300), 제어블록(310~330), 논리조합부(340), 전원공급부(350,370)의 구성은 도 4와 동일하며, 다만, 셀 커패시터 CC3를 축적 커패시터로 사용하는 것이 도 4와 상이하다. The configuration of the
이러한 구성을 갖는 본 발명의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the present invention having such a configuration as follows.
셀 커패시터 CC1~CC3의 커패시턴스는, 커패시턴스 용량이 게이트 옥사이드 두께에 의해 결정되는 NMOS 커패시터 또는 NMOS 웰(Well) 커패시터보다 단위 면적당 3배 이상이 크다. 따라서, 본 발명은 모드 설정에 따라 셀 커패시터 CC1~CC3를 축적 커패시터로 활용하여 넷 다이(Net Die)를 증가시킬 수 있도록 한다. The capacitance of cell capacitors CC1-CC3 is more than three times per unit area larger than NMOS capacitors or NMOS Well capacitors whose capacitance capacity is determined by the gate oxide thickness. Accordingly, the present invention enables the net die to be increased by using the cell capacitors CC1 to CC3 as storage capacitors according to the mode setting.
물론, 게이트 옥사이드 두께에 의해 커패시턴스 용량이 결정되는 종래의 축적 커패시터에 비하여, 셀 커패시터는 플레이트 전압과 인가 전압 차가 크면 파괴되는 경향이 있다. Of course, compared to the conventional storage capacitor whose capacitance is determined by the gate oxide thickness, the cell capacitor tends to be destroyed when the plate voltage and the applied voltage difference are large.
예를 들어, 노말 모드에서 셀 커패시터 CC1~CC3를 코아전압 VCORE의 축적 커패시터로 사용하고 플레이트 전압을 그라운드로 가정하여 설명한다. 이때, 외부 인가전압이 1.8V일 경우 통상적으로 코아전압 VCORE=1.4V~1.6V를 사용하여, 셀 커패시터 CC1~CC3에 걸리는 전압 차는 코아전압 VCORE- 접지전압 VSS로서, 셀 커패시터 CC1~CC3의 커패시턴스 차가 1.6V-0V로 정해지게 된다. For example, in the normal mode, cell capacitors CC1 to CC3 are used as accumulation capacitors of the core voltage VCORE, and the plate voltage is assumed to be ground. At this time, when the external applied voltage is 1.8V, the voltage difference applied to the cell capacitors CC1 to CC3 is typically set using the core voltage VCORE = 1.4V to 1.6V, and the capacitance of the cell capacitors CC1 to CC3 is the core voltage VCORE-ground voltage VSS. The difference is set at 1.6V-0V.
그러나, 번-인(Burn-in) 모드와 같은 테스트 모드에서는 코아전압 VCORE을 2.1V로 정하여 테스트한다. 이러한 경우 셀 커패시터 CC1~CC3의 커패시턴스 차가 2.1V@125 degree라는 워스트(Worst) 상태에 의해 셀 커패시터가 파괴될 수 있다. However, in a test mode such as burn-in mode, the core voltage VCORE is set to 2.1V. In this case, the cell capacitor may be destroyed by a Worst state in which the capacitance difference between the cell capacitors CC1 to CC3 is 2.1V@125 degree.
그러나, 본 발명에서는 제어 모드를 나타내는 제어신호 CON1~CON3를 조합하여, 번-인 테스트 모드에서는 축적 커패시터를 사용할 필요가 없기 때문에 셀 커패시터 CC1~CC3와 코아전압 VCORE을 오픈하는 모드를 적용한다. 따라서, 모드 설정에 따라 다르게 입력되는 제어신호 CON1~CON3를 사용하여 셀 커패시턴스 CC1~CC3를 축적 커패시터로 안정적으로 이용할 수 있도록 한다. However, in the present invention, since the control capacitors CON1 to CON3 indicating the control mode are combined and there is no need to use the accumulation capacitor in the burn-in test mode, the mode of opening the cell capacitors CC1 to CC3 and the core voltage VCORE is applied. Therefore, the cell capacitances CC1 to CC3 can be stably used as the storage capacitors by using the control signals CON1 to CON3 input differently according to the mode setting.
즉, 셀 커패시터 CC1~CC3는 셀 어레이의 전압원인 전압 VDDA, 지연 동기 루프(Delay Locked Loop)의 전압원인 전압 VDDLL, 또는 이외의 외부 인가 전압의 축적 커패시터로 사용될 수 있다. 다만, 번-인 테스트 모드에서는 각 전압원을 오픈하면 된다. That is, the cell capacitors CC1 to CC3 may be used as voltage VDDA, which is a voltage source of the cell array, voltage VDDLL, which is a voltage source of a delay locked loop, or an accumulation capacitor of an externally applied voltage. In burn-in test mode, however, each voltage source can be opened.
이에 따라, 셀 커패시터 CC1~CC3의 커패시턴스는 약 30fF이며, 모스 커패시터턴스는 6~9fF 정도이므로, 약 4,5배의 면적 확보 이득을 달성할 수 있다. 또한, 본 발명은 도 4의 실시예에서와 같이 모스 커패시터 MC의 플레이트 전압을 임의로 제어할 수 있도록 하여 커패시턴스의 축적 또는 디커플링 커패시턴스를 임의로 제어할 수 있도록 한다. As a result, the capacitance of the cell capacitors CC1 to CC3 is about 30 fF, and the MOS capacitor capacitance is about 6 to 9 fF, so that an area securing gain of about 4,5 times can be achieved. In addition, the present invention allows the plate voltage of the MOS capacitor MC to be arbitrarily controlled, as in the embodiment of FIG. 4, so that the accumulation of capacitance or the decoupling capacitance can be arbitrarily controlled.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다. As described above, the present invention provides the following effects.
첫째, 페리 영역에 셀 커패시터를 구비하고, 모드 설정에 따라 셀 커패시터를 모드 축적 커패시터(Mode Reservoir Capacitor)로 활용하여 넷 다이(Net Die)를 증가시킬 수 있도록 한다. First, a cell capacitor is provided in the ferry region, and a net die can be increased by using the cell capacitor as a mode storage capacitor according to a mode setting.
둘째, 모드 설정에 따라 축적 커패시터의 플레이트 전압을 선택하여 축적 커패시터의 커패시턴스 용량을 변경할 수 있도록 한다. Second, the capacitance of the storage capacitor can be changed by selecting the plate voltage of the storage capacitor according to the mode setting.
셋째, 모드에 따라 모스 커패시터의 플레이트 전압을 변경하여 안정적인 전압을 공급할 수 있도록 하는 효과를 제공한다. Third, it provides the effect of supplying a stable voltage by changing the plate voltage of the MOS capacitor according to the mode.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.
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