KR100818098B1 - Internal voltage generator for semiconductor device - Google Patents

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Abstract

An internal voltage generator of a semiconductor memory device is provided to control to set margin at the level for minimizing a total leakage current by clamping the level of a back bias voltage. A back bias voltage level detector(100) includes a first detector part detecting a back bias voltage clamped constantly at low temperature and a second detector part detecting a back bias voltage varying according to temperature, and outputs a back bias voltage control signal having margin corresponding to temperature according to the voltage detected in the first and the second detector part. A ring oscillator(200) generates a first pulse signal with variable pulse width by the back bias voltage control signal. A control part(300) outputs a plurality of second pulse signals with different phase by receiving the first pulse signal. A back bias voltage pumping part(400) performs pumping operation to control a back bias voltage by the plurality of second pulse signals, and outputs a target back bias voltage.

Description

반도체 메모리 소자의 내부전원발생회로{Internal Voltage Generator For Semiconductor Device}Internal Power Generator Circuit for Semiconductor Memory Devices

도 1은 종래 기술에 따른 백바이어스 전압의 레벨 디텍터의 회로도1 is a circuit diagram of a level detector of a back bias voltage according to the prior art.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내부전원발생회로의 구성 블록도.2 is a block diagram illustrating an internal power generation circuit according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 실시예에 따른 백바이어스 전압(Vbb) 레벨 디텍터의 상세 회로도.3 is a detailed circuit diagram of a back bias voltage (Vbb) level detector according to the embodiment of FIG.

도 4는 도 2의 실시예에 따른 링 오실레이터의 상세 회로도.4 is a detailed circuit diagram of a ring oscillator according to the embodiment of FIG.

도 5는 도 2의 실시예에 따른 제어부를 도시한 상세 회로도.5 is a detailed circuit diagram illustrating a control unit according to the embodiment of FIG. 2.

도 6는 도 2의 실시예에 따른 제어부의 동작을 나타내는 파형도.6 is a waveform diagram illustrating an operation of a control unit according to the embodiment of FIG. 2.

도 7은 도 2의 실시예에 따른 백바이어스 전압 펌핑부를 도시한 상세 회로도.7 is a detailed circuit diagram illustrating a back bias voltage pumping unit according to the embodiment of FIG. 2.

도 8은 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 백바이어스 전압 레벨(Level)차이를 비교 도시한 그래프.FIG. 8 is a graph illustrating a comparison between a back bias voltage level difference according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 메모리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 메모리 의 내부전원발생회로에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor memory, and more particularly, to an internal power generation circuit of a semiconductor memory.

최근에는 반도체 메모리의 초고속, 고밀도, 저전력화에 따라 내부에서 사용하는 내부 전원이 DRAM 동작에 큰 영향을 주고 있다.Recently, due to the high speed, high density, and low power consumption of semiconductor memories, internal power supplies used internally have a great influence on DRAM operation.

그 중에서도 백바이어스 전압은 DRAM 동작을 안정하게 하는데 큰 역할을 한다.Among them, the back bias voltage plays a big role in stabilizing DRAM operation.

일반적으로 백바이어스 전압은 DRAM 칩 내의 PN접합에 의한 불필요한 바이어스 현상과 메모리 셀의 데이터 손실이나 레치업(Latch-up) 등의 현상을 방지하는데 이용될 수 있고, 온도에 따라 변하는 문턱전압을 조절하는데 이용될 수 있다. In general, the back bias voltage can be used to prevent unnecessary bias caused by PN junction in the DRAM chip, data loss or latch-up of the memory cell, and to adjust the threshold voltage that varies with temperature. Can be used.

한편, 문턱전압은 온도에 따라 변하는 현상이 있는데, 이는 다음의 [수학식 1]을 통해 참고해 볼 수 있다.On the other hand, there is a phenomenon that the threshold voltage changes depending on the temperature, which can be referred to the following [Equation 1].

[수학식 1] [Equation 1]

Vth(T)= Vth(0) - a(T- T0) Vth (T) = Vth (0)-a (T- T0)

여기에서 Vth(T)는 온도 증가에 따른 문턱전압을 나타내며, Vth(0)는 실온에서의 문턱전압이다. 또한, a(0.5~5 mV/°K)는 온도 상수이며, T는 변화된 온도이고 T0는 실온(298°K)를 나타낸다.Here, Vth (T) represents a threshold voltage with increasing temperature, and Vth (0) is a threshold voltage at room temperature. In addition, a (0.5-5 mV / degree C) is a temperature constant, T is a changed temperature, and T0 represents a room temperature (298 degrees Cf).

상기한 온도에 따른 문턱전압에 관한 [수학식 1]은 온도가 높아짐에 따라 문턱전압이 낮아지며, 온도가 낮아지면 문턱전압이 높아지는 특성을 보인다.[Equation 1] regarding the threshold voltage according to the above temperature shows that the threshold voltage decreases as the temperature increases, and the threshold voltage increases when the temperature decreases.

이러한 특성은 온도가 낮아져서 문턱전압이 높아질 때 특히 문제가 되는데, 이는 DRAM에서 데이터를 라이트(Write)하고 복구되는데 필요한 시간을 충족하지 못하는 tWR 페일(Fail)현상의 원인이 되기도 한다.This is particularly problematic when the temperature is lowered and the threshold voltage is increased, which causes a tWR fail that does not meet the time required to write and recover data in DRAM.

또한, 대개의 NMOS 트랜지스터로 구성된 셀은 "하이"의 데이터를 전달할 때 문턱전압이 손실되어, 백바이어스 전압을 이용하여 문턱전압을 조절하는 것이 필요하다.In addition, a cell composed of most NMOS transistors loses a threshold voltage when transferring " high " data, and thus it is necessary to adjust the threshold voltage using a back bias voltage.

상기한 바와 같은 문제들을 보완하기 위해서 종래에는 백바이어스 전압의 레벨 검출장치를 이용하여, 백바이어스 전압(Vbb)을 조절하였다.In order to solve the problems described above, the back bias voltage Vbb is adjusted using a level detection device of the back bias voltage.

도 1은 종래의 백바이어스 전압(Vbb)의 레벨 디텍터(Level Detector)를 나타낸다. 1 illustrates a level detector of a conventional back bias voltage Vbb.

이는 트랜지스터의 온도에 따른 저항값의 변화를 이용하여, 백바이어스 전압(Vbb)을 측정하는 구성을 갖는다. This has a configuration in which the back bias voltage Vbb is measured using a change in the resistance value according to the temperature of the transistor.

구체적으로 살펴보면, 소스와 바이어스단이 연결된 구성의 PMOS 트랜지스터(PM1)와 소스와 바이어스단이 연결된 NMOS 트랜지스터(NM1)가 직렬연결되며, PMOS 트랜지스터(PM1)의 소스에 셀전압(Vcore)이 인가되고 NMOS 트랜지스터(NM1)의 소스에 백바이어스 전압이 인가된다.Specifically, the PMOS transistor PM1 having the source and bias terminals connected to each other and the NMOS transistor NM1 having the source and bias terminals connected in series are connected to each other, and the cell voltage Vcore is applied to the source of the PMOS transistor PM1. The back bias voltage is applied to the source of the NMOS transistor NM1.

또한, 접지전압(Vss)이 게이트에 인가되는 PMOS 트랜지스터(PM1)와 셀전압(Vcore)이 인가되는 NMOS 트랜지스터(NM1)는 항상 턴온되며, 백바이어스 전압(Vbb)에 따라 두 트랜지스터 사이의 출력노드(N1)의 레벨이 변화된다.In addition, the PMOS transistor PM1 to which the ground voltage Vss is applied to the gate and the NMOS transistor NM1 to which the cell voltage Vcore is applied are always turned on, and an output node between the two transistors according to the back bias voltage Vbb. The level of N1 is changed.

한편, 출력노드(N1)에 PMOS 트랜지스터(PM2)와 NMOS트랜지스터(NM2)가 CMOS 결합을 이룬 드라이버가 구성되며, 이 드라이버를 통하여 노드(N1)의 레벨에 의존된 출력신호가 노드(N2)를 통하여 레벨시프터(2)로 제공되며, 레벨시프터(2)는 입력된 신호의 레벨을 시프트한 후 직렬연결된 인버터들(I4, I6)을 통하여 백바이어 스 조절신호(bbeb)로 출력한다.On the other hand, a driver in which the PMOS transistor PM2 and the NMOS transistor NM2 are CMOS-coupled to the output node N1 is configured, and through this driver, an output signal depending on the level of the node N1 is connected to the node N2. The level shifter 2 is provided to the level shifter 2, and the level shifter 2 outputs a back bias control signal bbeb through the inverters I4 and I6 connected in series after shifting the level of the input signal.

그러나 이와 같은 백바이어스 전압(Vbb) 레벨 디텍터(Level Detector)는 온도에 따라 선형적으로 변화는 백바이어스 전압(Vbb)을 검출하여, 이는 온도가 너무 높거나 낮은 구간에서 조절되는 백바이어스 전압(Vbb)이 목표한 값보다 너무 높아지거나 낮아지는 현상의 원인이 되었다.However, such a back bias voltage (Vbb) level detector (Vbb) detects the back bias voltage (Vbb) that changes linearly with temperature, which means that the back bias voltage (Vbb) that is adjusted in a section where the temperature is too high or too low. ) Caused the phenomenon to become too high or too low.

이는 조절된 백바이어스 전압(Vbb)의 용도를 무력화시켰다.This defeated the use of the regulated back bias voltage (Vbb).

또한, 백바이어스 전압(Vbb)은 낮을수록 채널의 리퀴지(Leakage) 커런트가 감소되며, 접합부분의 리퀴지(Leakage) 커런트는 증가되는 특성이 있어서, 총 리퀴지(Leakage) 커런트가 최소가 되는 레벨에서 마진(Margin)을 두고 백바이어스 전압(Vbb)을 조절하는 것이 필요하다. In addition, as the back bias voltage Vbb is lower, the leakage current of the channel is decreased, and the leakage current at the junction is increased, so that the total leakage current is minimized. It is necessary to adjust the back bias voltage (Vbb) with a margin at the level.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적을 반도체 메모리 소자에서 이용되는 백바이어스 전압(bbeb)의 레벨을 온도에 대응한 마진을 갖도록 제어함에 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to control the level of the back bias voltage bbeb used in the semiconductor memory device to have a margin corresponding to the temperature.

본 발명의 다른 목적은 반도체 메모리 소자에 이용되는 백바이어스 전압의 레벨을 총 리퀴지 커런트가 최소가 되는 레벨에서 마진이 설정되도록 클램핑하여 제어함에 있다. Another object of the present invention is to control the level of the back bias voltage used in the semiconductor memory device by clamping the margin at a level at which the total liquid current is minimized.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 내부전원발생회로는 저온에서 일정하게 클램핑된 백바이어스 전압을 검출하는 제 1 디텍터부와 온도에 따라 변화하는 백바이어스 전압을 검출하는 제 2 디텍터부를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 디텍터부에서 검출된 전압에 따라 온도에 상응하는 마진을 갖는 백바이어스 전압 조절 신호를 출력하는 백바이어스 전압 레벨 디텍터; 상기 백바이어스 전압 조절 신호에 펄스 폭이 가변되는 제 1 펄스신호를 생성하는 링 오실레이터; 상기 제 1 펄스신호를 수신하여 위상이 다른 복수의 제 2 펄스 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 복수의 제 2 펄스 신호에 의해 백바이어스 전압을 조절하기 위한 펌핑 동작을 수행하여, 목표한 백바이어스 전압을 출력하는 백바이어스 전압 펌핑부;를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 디텍터부는, 셀 전압과 상기 백바이어스 전압 사이에 직렬 연결된 저항들을 구비하여서, 온도에 의존성을 갖는 분압된 전압을 출력하는 제 1 분압수단; 상기 저온에서 상기 제 1 분압수단의 분압된 전압을 이용하여 다른 레벨의 출력을 갖는 제 1 출력수단;을 구비한다.
그리고, 상기 제 2 디텍터부는, 셀전압과 상기 백바이어스 전압 사이에 직렬 연결되는 트랜지스터들의 저항성을 이용한 온도에 의존성을 갖는 분압된 전압을 출력하는 제 2 분압수단; 및 상기 온도에 따라 변화하는 상기 백바이어스 전압에 상응하여 출력되는 상기 제 2 분압수단의 분압된 전압을 구동시켜 출력하는 제 2 출력수단;을 구비한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 반도체 메모리 소자의 내부 전원 발생회로는 고온에서 일정하게 클램핑된 백바이어스 전압을 검출하는 제 1 디텍터부와 온도에 따라 변화하는 백바이어스 전압을 검출하는 제 2 디텍터부를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 디텍터부에서 검출된 전압에 따라 온도에 대응하는 마진을 갖는 백바이어스 전압 조절 신호를 출력하는 백바이어스 전압 레벨 디텍터; 상기 백바이어스 전압 조절 신호에 펄스 폭이 가변되는 제 1 펄스신호를 생성하는 링 오실레이터; 상기 제 1 펄스신호를 수신하여 위상이 다른 복수의 제 2 펄스 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 복수의 제 2 펄스 신호에 의해 백바이어스 전압을 조절하기 위한 펌핑 동작을 수행하여, 목표한 백바이어스 전압을 출력하는 백바이어스 전압 펌핑부;를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 디텍터부는, 셀전압과 접지 전압 사이에 직렬연결된 PMOS 트랜지스터들의 저항성을 이용해 온도에 의존성을 갖는 분압된 전압을 출력하는 제 3 분압수단; 및 고온에서 상기 제 3 분압수단의 분압된 전압을 이용하여 다른 레벨의 출력을 갖는 제 3 출력수단;을 구비한다.
그리고, 상기 제어부는 상기 제 1 펄스신호에 따라 상기 백바이어스 전압 펌핑부를 제어하는 서로 반대 위상을 갖는 한 쌍 이상의 상기 제 2 펄스신호를 출력함이 바람직하다.
또한, 상기 백바이어스 전압 펌핑부는, 상기 제 2 펄스신호에 포함된 서로 반대 위상을 갖는 한 쌍의 제 3 펄스신호에 의하여 제 1 노드와 제 2 노드를 선택적으로 백바이어스 전압 레벨로 프리차지 시키는 프리차지부; 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 전위 레벨에 따라 선택적으로 스위칭되어, 양측 부스팅 노드인 제 3 노드와 제 4 노드의 연결을 각각 제어하는 스위칭부; 및 상기 제 2 펄스신호에 포함된 서로 다른 반대 위상을 갖는 한 쌍의 제 4 펄스신호에 의해 상기 양측 부스팅 노드인 제 3 노드와 제 4 노드를 선택적으로 백바이어스 펌핑 전압 레벨로 부스팅시키는 부스팅부;를 포함한다.
The internal power generation circuit of the semiconductor memory device according to the present invention for achieving the above object is a first detector for detecting a back bias voltage clamped at a constant low temperature and a second detector for detecting a back bias voltage that changes with temperature A back bias voltage level detector including a back side and outputting a back bias voltage adjustment signal having a margin corresponding to a temperature according to the voltages detected by the first and second detectors; A ring oscillator for generating a first pulse signal having a variable pulse width in response to the back bias voltage control signal; A controller configured to receive the first pulse signal and output a plurality of second pulse signals having different phases; And a back bias voltage pumping unit configured to output a target back bias voltage by performing a pumping operation for adjusting a back bias voltage by the plurality of second pulse signals.
The first detector may include: first voltage dividing means including resistors connected in series between a cell voltage and the back bias voltage to output a divided voltage having a temperature dependency; And first output means having different levels of output by using the divided voltage of the first voltage dividing means at the low temperature.
The second detector may include: second voltage dividing means for outputting a divided voltage having a temperature dependence using resistance of transistors connected in series between a cell voltage and the back bias voltage; And second output means for driving and outputting the divided voltage of the second voltage dividing means which is output in correspondence with the back bias voltage which changes according to the temperature.
In order to achieve the object of the present invention, an internal power generation circuit of another semiconductor memory device includes a first detector unit detecting a back bias voltage that is constantly clamped at a high temperature, and a second detector unit detecting a back bias voltage that varies with temperature. A back bias voltage level detector including a back bias voltage adjustment signal having a margin corresponding to a temperature according to voltages detected by the first and second detectors; A ring oscillator for generating a first pulse signal having a variable pulse width in response to the back bias voltage control signal; A controller configured to receive the first pulse signal and output a plurality of second pulse signals having different phases; And a back bias voltage pumping unit configured to output a target back bias voltage by performing a pumping operation for adjusting a back bias voltage by the plurality of second pulse signals.
The first detector may include: third voltage dividing means for outputting a divided voltage having a temperature dependency using resistance of PMOS transistors connected in series between a cell voltage and a ground voltage; And third output means having different levels of output by using the divided voltage of the third voltage dividing means at a high temperature.
The controller may output one or more pairs of the second pulse signals having opposite phases to control the back bias voltage pumping unit according to the first pulse signal.
The back bias voltage pumping unit may further precharge the first node and the second node to a back bias voltage level by a pair of third pulse signals having opposite phases included in the second pulse signal. Charge part; A switching unit configured to selectively switch according to potential levels of the first node and the second node to control the connection between the third node and the fourth node, which are both boosting nodes; And a boosting unit configured to selectively boost the third node and the fourth node, which are both boosting nodes, to a back bias pumping voltage level by a pair of fourth pulse signals having different phases included in the second pulse signal. It includes.

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이하, 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 내부전원발생회로의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of an internal power generation circuit of a semiconductor memory device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 반도체 메모리 소자의 내부전원발생회로는 도 2와 같이 백바이어스 전압(이하, Vbb) 레벨디텍터(100), 오실레이터(200), 제어부(300), 및 백바이어스 전압(이하, Vbb) 펌핑부(400)를 구비한다.The internal power generation circuit of the semiconductor memory device of the present invention pumps the back bias voltage (Vbb) level detector 100, the oscillator 200, the control unit 300, and the back bias voltage (Vbb) as shown in FIG. The unit 400 is provided.

여기에서, Vbb 레벨디텍터(100)는 백바이어스 전압 조절신호(bbeb)를 생성하여 오실레이터(200)로 제공하고, 오실레이터(200)는 백바이어스 조절신호(bbeb)에 대응하는 펄스폭을 갖는 펄스신호(osc)를 제어부(300)에 제공하며, 제어부(300)는 펄스신호(osc)로써 펌핑을 위한 다수의 펄스신호(p1, p2, g1, g2)를 생성하여 Vbb 펌핑부(400)로 제공하고, Vbb 펌핑부(400)는 펄스신호(p1, p2, g1, g2)에 의하여 백바이어스 전압(Vbb)을 펌핑하며, 펌핑된 백바이어스 전압(Vbb)은 캐패시터(Cv)를 통하여 출력된다. Here, the Vbb level detector 100 generates a back bias voltage control signal bbeb and provides it to the oscillator 200, and the oscillator 200 has a pulse signal having a pulse width corresponding to the back bias control signal bbeb. The osc is provided to the controller 300, and the controller 300 generates a plurality of pulse signals p1, p2, g1, and g2 for pumping as a pulse signal osc and provides the same to the Vbb pumping unit 400. In addition, the Vbb pumping unit 400 pumps the back bias voltage Vbb by the pulse signals p1, p2, g1 and g2, and the pumped back bias voltage Vbb is output through the capacitor Cv.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 Vbb 레벨디텍터(100)의 상세 회로도이다.3 is a detailed circuit diagram of the Vbb level detector 100 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, Vbb 레벨디텍터(100)는, 저온에서 백바이어스 전압을 클램핑하는 디텍터부(102), 온도에 따라 변하는 백바이어스 전압을 검출하는 디텍터부(104), 및 고온에서 백바이어스 전압을 클램핑하는 디텍터부(106), 디텍터부(102)와 디텍터부(104)의 출력 신호가 인가되는 노어 게이트(NOR1)와 직렬로 연 결되는 인버터(I16), 인버터(I16)의 출력과 디텍터부(106)의 출력이 인가되는 낸드 게이트(NAND1); 낸드 게이트(NAND1)와 직렬로 연결된 레벨시프터(110), 및 레벨시프터(110)의 출력 신호를 지연하는 지연부(112);가 구성된다. Referring to FIG. 3, the Vbb level detector 100 includes a detector 102 for clamping a back bias voltage at a low temperature, a detector 104 for detecting a back bias voltage that varies with temperature, and a back bias voltage at a high temperature. The detector 106 for clamping the detector 106, the inverter I16 connected in series with the NOR gate NOR1 to which the output signal of the detector 102 and the detector 104 is applied, and the output and detector of the inverter I16. A NAND gate NAND1 to which an output of the unit 106 is applied; A level shifter 110 connected in series with the NAND gate NAND1, and a delay unit 112 delaying an output signal of the level shifter 110.

상기의 구성에서 디텍터부(102)는 저온에서 백바이어스 전압(Vbb)의 절대값이 일정 레벨 이하로 작아지는 것을 방지하기 위하여 디텍터부(102)는 백바이어스 전압이 일정 레벨의 이상이 되면 "하이" 레벨의 출력을 유지하여, 검출되는 백바이어스 전압이 온도에 따라서 계속 낮아지는 현상을 방지한다.In the above configuration, the detector unit 102 prevents the absolute value of the back bias voltage Vbb from becoming lower than a predetermined level at a low temperature. The level output is maintained to prevent the detected back bias voltage from continuously decreasing with temperature.

구체적으로, 디텍터부(102)는 셀전압(Vcore)이 인가되는 노드에 직렬연결된 저항(R1, R2), 직렬연결된 PMOS 트랜지스터(PM10)와 NMOS 트랜지스터(NM10), 및 PMOS 트랜지스터(PM10)와 NMOS 트랜지스터(N10) 사이의 출력을 반전하는 인버터(I10)를 구비한다.Specifically, the detector 102 may include resistors R1 and R2 connected in series to a node to which a cell voltage Vcore is applied, a PMOS transistor PM10 and an NMOS transistor NM10 connected in series, and a PMOS transistor PM10 and an NMOS. An inverter I10 for inverting the output between the transistors N10 is provided.

또한, 직렬연결된 저항(R1, R2) 사이의 노드(a1)는 소스단과 바이어스단이 연결된 PMOS 트랜지스터(PM10)의 게이트에 연결되며, 소스단과 바이어스단이 연결된 NMOS 트랜지스터(NM10)는 셀전압(Vcore)이 게이트에 인가된다.In addition, the node a1 between the series connected resistors R1 and R2 is connected to the gate of the PMOS transistor PM10 having the source terminal and the bias terminal connected thereto, and the NMOS transistor NM10 having the source terminal and the bias terminal connected with the cell voltage Vcore. ) Is applied to the gate.

그리고, 저항(R2)에는 백바이어스 전압(Vbb)이 인가되며, NMOS 트랜지스터(NM10)의 소스에는 접지전압(Vss)이 인가된다.The back bias voltage Vbb is applied to the resistor R2, and the ground voltage Vss is applied to the source of the NMOS transistor NM10.

디텍터부(102)는 저온에서 검출된 백바이어스 전압을 소정의 레벨(약 -0.4V)로 클램핑 하도록 구성되어, 소정의 백바이어스 전압(약 -0.4V)을 경계로 출력 노드의 레벨이 변하도록 구성되는 것이 바람직하다. The detector unit 102 is configured to clamp the back bias voltage detected at a low temperature to a predetermined level (about -0.4 V) so that the level of the output node changes around the predetermined back bias voltage (about -0.4 V). It is preferred to be configured.

또한, 디텍터부(102)는 셀전압(Vcore)과 백바이어스 전압(Vbb) 사이에 저 항(R1, R2)을 직렬연결하여, 백바이어스 전압(Vbb)에 따라 저항(R1, R2)에 의해 분압된 전압을 PMOS 트랜지스터(PM1O)의 게이트에 인가한다. In addition, the detector 102 connects the resistors R1 and R2 in series between the cell voltage Vcore and the back bias voltage Vbb, and is connected to the resistors R1 and R2 according to the back bias voltage Vbb. The divided voltage is applied to the gate of the PMOS transistor PM10.

한편, 백바이어스 전압(Vbb)이 일정한 레벨(보통 -0.4V)이하로 내려가면 노드(a1)는 "로우"레벨이 되고, PMOS 트랜지스터(PM10)가 턴온된다.On the other hand, when the back bias voltage Vbb goes below a certain level (usually -0.4V), the node a1 is at the "low" level, and the PMOS transistor PM10 is turned on.

또한, PMOS 트랜지스터(PM10)가 턴온됨에 따라 디텍터부(102)의 출력은 "로우"레벨이 된다. In addition, as the PMOS transistor PM10 is turned on, the output of the detector 102 becomes a "low" level.

따라서, 백바이어스 전압(Vbb)이 일정한 레벨(보통 -0.4V)이상으로 올라가면 노드(a1)는 하이레벨이 되며, PMOS 트랜지스터(PM10)는 비활성화되고, 클램핑 회로부(A)의 출력인 노드(a2)는 "하이" 레벨이 된다.Therefore, when the back bias voltage Vbb rises above a certain level (typically -0.4V), the node a1 becomes high level, the PMOS transistor PM10 is inactivated, and the node a2 which is the output of the clamping circuit part A is therefore. ) Becomes the "high" level.

디텍터부(104)는 온도에 따라 일정하게 변하는 백바이어스 전압(Vbb)을 검출하며, 온도에 따라 백바이어스 전압이 조절될 수 있도록 백바이어스 전압(Vbb)을 검출한다.The detector 104 detects the back bias voltage Vbb that changes constantly according to the temperature, and detects the back bias voltage Vbb so that the back bias voltage can be adjusted according to the temperature.

구체적으로, 디텍터부(104)는 셀전압(Vcore)이 소스단에 인가되는 PMOS 트랜지스터(PM12)와 PMOS 트랜지스터(PM14)를 구비하며, PMOS 트랜지스터(PM12)의 드레인에는 NMOS 트랜지스터(NM12)가 직렬연결되고, PMOS 트랜지스터(PM14)에는 NMOS 트랜지스터(NM14)가 직렬연결된다.Specifically, the detector unit 104 includes a PMOS transistor PM12 and a PMOS transistor PM14 to which a cell voltage Vcore is applied to a source terminal, and an NMOS transistor NM12 is connected to a drain of the PMOS transistor PM12. The NMOS transistor NM14 is connected in series with the PMOS transistor PM14.

또한, PMOS 트랜지스터(PM12, PM14)와 NMOS 트랜지스터(NM12, NM14)는 소소와 바이어스단이 연결된다. In addition, the source and bias terminals of the PMOS transistors PM12 and PM14 and the NMOS transistors NM12 and NM14 are connected.

한편, PMOS 트랜지스터(PM12)의 게이트에는 접지전압(Vss)이 인가되며, NMOS 트랜지스터(NM12)의 게이트에는 셀전압(Vcore)이 인가된다.Meanwhile, the ground voltage Vss is applied to the gate of the PMOS transistor PM12, and the cell voltage Vcore is applied to the gate of the NMOS transistor NM12.

그리고, PMOS 트랜지스터(PM12)와 NMOS 트랜지스터(NM12) 사이의 공통노드(b1)를 통해, 형성된 출력단은 PMOS 트랜지스터(PM14)와 NMOS 트랜지스터(NM14)의 게이트에 인가되며, 상기한 PMOS 트랜지스터(PM14)와 NMOS 트랜지스터(NM14) 사이의 출력은 인버터 I12에 의해 반전된다.The output terminal formed through the common node b1 between the PMOS transistor PM12 and the NMOS transistor NM12 is applied to the gates of the PMOS transistor PM14 and the NMOS transistor NM14, and the PMOS transistor PM14 is described above. And the output between NMOS transistor NM14 are inverted by inverter I12.

디텍터부(104)는 백바이어스 전압에 따라 PMOS 트랜지스터(PM12)와 NMOS 트랜지스터(NM12)에 대한 저항값이 달라지며, 상기한 PMOS 트랜지스터(PM12)와 NMOS 트랜지스터(NM12) 사이의 구비된 출력단의 전압의 레벨이 변하게 된다.The detector 104 has different resistance values for the PMOS transistor PM12 and the NMOS transistor NM12 according to the back bias voltage, and the voltage of the output terminal provided between the PMOS transistor PM12 and the NMOS transistor NM12. The level of will change.

만약, 백바이어스 전압이 높아지면 노드(b1)는 "하이" 레벨이되며, 노드(b3)의 레벨은 인버터들에 의해 "하이"상태의 논리레벨이 된다.If the back bias voltage is high, node b1 is at the "high" level, and the level of node b3 is the logic level of the "high" state by the inverters.

반면, 백바이어스 전압이 낮아지면, 노드(b1)가 "로우" 레벨이 되며, 디텍터부(104)의 출력이 "로우"상태가 된다. On the other hand, when the back bias voltage is low, the node b1 is at the "low" level, and the output of the detector unit 104 is at the "low" state.

한편, 디텍터부(106)는 고온에서 백바이어스 전압이 목표한 전압보다 낮아지지 않도록 클램핑하는 역할을 한다. On the other hand, the detector unit 106 serves to clamp the back bias voltage so as not to be lower than the target voltage at a high temperature.

구체적으로 디텍터부(106)는 셀전압(Vcore)이 소스단에 인가하는 PMOS 트랜지스터(PM16)와 PMOS 트랜지스터(PM20)를 구비하며, PMOS 트랜지스터(PM16)의 드레인에는 PMOS 트랜지스터(PM16)가 직렬연결되고, PMOS 트랜지스터(PM20)에는 NMOS 트랜지스터(NM16)가 직렬연결된다.Specifically, the detector 106 includes a PMOS transistor PM16 and a PMOS transistor PM20 to which a cell voltage Vcore is applied to a source terminal, and a PMOS transistor PM16 is connected in series to the drain of the PMOS transistor PM16. The NMOS transistor NM16 is connected in series to the PMOS transistor PM20.

또한, PMOS 트랜지스터(PM16, PM18, PM20)와 NMOS 트랜지스터(NM16)는 소스와 바이어스단이 연결된다. In addition, the PMOS transistors PM16, PM18, and PM20 and the NMOS transistor NM16 have a source and a bias terminal connected thereto.

한편, PMOS 트랜지스터(PM16)의 게이트에는 접지전압(Vss)이 인가되며, PMOS 트랜지스터(PM18)의 게이트에는 백바이어스 전압(Vbb)이 인가된다.On the other hand, the ground voltage Vss is applied to the gate of the PMOS transistor PM16, and the back bias voltage Vbb is applied to the gate of the PMOS transistor PM18.

그리고, PMOS 트랜지스터(PM16)와 PMOS 트랜지스터(PM18) 사이의 공통노드(c1)를 통해, 출력되는 전압이 PMOS 트랜지스터(PM20)와 NMOS 트랜지스터(NM16)의 게이트에 인가되며, 상기한 PMOS 트랜지스터(PM20)와 NMOS 트랜지스터(NM16) 사이의 출력은 인버터(I14)에 의해 반전된다.The output voltage is applied to the gates of the PMOS transistor PM20 and the NMOS transistor NM16 through the common node c1 between the PMOS transistor PM16 and the PMOS transistor PM18, and the PMOS transistor PM20. And the output between NMOS transistor NM16 are inverted by inverter I14.

한편, 디텍터부(106)는 온도에 따른 백바이어스 전압의 변화에 따라 PMOS 트랜지스터(PM16)와 PMOS 트랜지스터(PM18)의 활성화되는 조건이 다르며, 그에 따라 PMOS 트랜지스터(PM16)와 PMOS 트랜지스터(PM18) 사이의 분압된 전압 또한 변화된다.On the other hand, the detector 106 has different conditions under which the PMOS transistor PM16 and the PMOS transistor PM18 are activated according to a change in the back bias voltage according to temperature, and thus, between the PMOS transistor PM16 and the PMOS transistor PM18. The divided voltage of is also changed.

따라서, 온도에 따라 노드(c1)의 레벨은 상이하다.Therefore, the level of the node c1 varies with temperature.

백바이어스 전압이 높아지면(약 -0.8V이상) 노드(c1)는 "하이" 레벨이되며, 인버터들은 노드(c1)의 레벨을 변화시키고, 디텍터부(106)는 하이상태의 출력을 하게 된다. When the back bias voltage is high (about -0.8V or more), the node c1 becomes the "high" level, the inverters change the level of the node c1, and the detector unit 106 outputs a high state. .

반면, 백바이어스 전압이 낮아지면(약 -0.8V이하), 노드(c1)가 "로우" 레벨이 되며, 디텍터부(106)의 출력은 로우상태가 된다. On the other hand, when the back bias voltage is low (about -0.8 V or less), the node c1 is at the "low" level, and the output of the detector unit 106 is at the low state.

한편, 백바이어스 전압을 검출하는 디텍터부(102, 104, 106)의 출력에 따라 제 1 출력부는 백바이어스 전압 조절신호(bbeb)를 발생한다.Meanwhile, the first output unit generates the back bias voltage control signal bbeb according to the outputs of the detectors 102, 104, and 106 that detect the back bias voltage.

구체적으로 만약, 백바이어스 전압이 높다면(약 -0.2V), 상기한 디텍터부(102)는 출력의 변화가 생기는 기준전압보다 높은 전압을 검출하게 되며, 노드(a3)를 "하이"상태로 만든다.Specifically, if the back bias voltage is high (about -0.2V), the detector unit 102 detects a voltage higher than the reference voltage at which the output is changed, and puts the node a3 in the "high" state. Make.

그리고, 상기한 디텍터부(104)는 네거티브(Negative) 전압을 갖는 백바이어스 전압의 절대값에 상관없이, 항상 트랜지스터가 턴온되며, 감지된 전압에서 "하이"레벨의 신호를 출력하고, 노드(b3)를 "하이"상태로 만든다.In addition, the detector unit 104 always turns on the transistor regardless of the absolute value of the back bias voltage having a negative voltage, outputs a "high" level signal at the sensed voltage, and the node b3. ) To "high" state.

한편, 디텍터부(102)와 디텍터부(104)의 출력이 인가되는 노어 게이트(NOR1)는 "로우"레벨의 신호를 출력하며, 직렬연결된 인버터는 반전하여, 노드(det0)를 "하이"레벨의 상태로 만든다.On the other hand, the NOR1, to which the detector 102 and the output of the detector 104 are applied, outputs a signal of "low" level, and the inverter connected in series is inverted, so that the node det0 is "high" level. Makes the state of

여기에서, 디텍터부(106)는 노드(c1)의 레벨이 변하게 되는 기준 전압(약-0.8V)보다 높아 노드(c3)의 출력을 "하이"레벨로 만든다.Here, the detector section 106 makes the output of the node c3 "high" level higher than the reference voltage (about -0.8V) at which the level of the node c1 changes.

따라서, 상기한 노드(det0)와 노드(c3)의 "하이"레벨의 신호가 낸드 게이트(NAND1)에 인가된다.Therefore, the "high" level signals of the node det0 and the node c3 are applied to the NAND gate NAND1.

인가된 신호는 낸드 게이트(NAND1)에 낸드되어, "로우"레벨의 신호가 된다.The applied signal is NAND to the NAND gate NAND1, resulting in a signal of "low" level.

여기에서 "로우"레벨의 신호는 레벨시프터(110)에 의해, 소정의 기준레벨로 변화되며, 지연부(112)에 의해, 지연되어 출력된다.Here, the signal of the "low" level is changed by the level shifter 110 to a predetermined reference level, and is delayed and output by the delay unit 112.

따라서, Vbb 레벨디텍터(100)는 "로우"레벨의 백바이어스 조절신호(bbeb)를 출력한다.Therefore, the Vbb level detector 100 outputs a back bias adjustment signal bbeb of the "low" level.

또한, "로우"레벨의 백바이어스 조절신호(bbeb)는 링 오실레이터(200)에 인가된다. In addition, a "low" level back bias adjustment signal bbeb is applied to the ring oscillator 200.

만약, 백바이어스 전압이 낮다면(약 -1.0V), 상기한 디텍터부(102)는 출력의 변화가 생기는 기준전압보다 낮은 전압을 검출하게 되며, 노드(a3)를 "로우"상태로 만든다.If the back bias voltage is low (about -1.0 V), the detector unit 102 detects a voltage lower than the reference voltage at which the output changes, and makes the node a3 "low".

그리고, 상기한 디텍터부(104)는 네거티브(Negative) 전압을 갖는 백바이어스 전압의 절대값에 상관없이, 항상 트랜지스터가 턴온되며 감지된 전압에서 "하이"레벨이 되고, 노드(b3)를 "하이"상태로 만든다.In addition, the detector unit 104 always turns on the transistor and turns to a “high” level at the sensed voltage, regardless of the absolute value of the back bias voltage having a negative voltage, and the node b3 is “high”. "State.

한편, 디텍터부(102)와 디텍터부(104)의 출력이 인가되는 노어 게이트(NOR1)는 "로우"레벨의 신호를 출력하며, 직렬연결된 인버터는 반전하여 노드(det0)를 "하이"레벨의 상태로 만든다.On the other hand, the NOR1 to which the detector 102 and the output of the detector 104 are applied outputs a "low" level signal, and the inverter connected in series inverts the node det0 to a "high" level. Make it state.

여기에서, 디텍터부(106)는 노드(c1)의 레벨이 변하게 되는 기준 전압(약-0.8V)보다 낮아 노드(c3)의 출력을 "로우"레벨로 만든다.Here, the detector section 106 lowers the level of the node c1 to a reference voltage (about -0.8 V) at which the level is changed, thereby making the output of the node c3 a "low" level.

따라서, 상기한 노드(det0)와 노드(c3)의 "하이"레벨과 "로우"레벨의 신호가 낸드 게이트(NAMD1)에 인가된다.Therefore, the "high" level and "low" level signals of the node det0 and the node c3 are applied to the NAND gate NAMD1.

인가된 신호는 낸드 게이트(NAND1)에 낸드되어, "하이"레벨의 신호가 된다.The applied signal is NAND to the NAND gate NAND1, resulting in a "high" level signal.

여기에서 "하이"레벨의 신호는 레벨시프터(110)에 의해, 소정의 기준레벨로 변화되며, 지연부(112)에 의해 지연되어 출력된다.Here, the signal of the "high" level is changed by the level shifter 110 to a predetermined reference level, and is delayed and output by the delay unit 112.

따라서, Vbb 레벨디텍터(100)는 "하이"레벨의 백바이어스 조절신호(bbeb)를 출력한다.Therefore, the Vbb level detector 100 outputs a back bias adjustment signal bbeb of the "high" level.

또한, "하이"레벨의 백바이어스 조절신호(bbeb)는 링 오실레이터(200)에 인가된다. In addition, a back bias adjustment signal bbeb of the "high" level is applied to the ring oscillator 200.

만약, 백바이어스 전압이 약 -0.6V라면, 상기한 디텍터부(102)는 출력의 변화가 생기는 기준전압보다 낮은 백바이어스 전압을 검출하게 되어, 노드(a3)를 "로우"상태로 만든다.If the back bias voltage is about -0.6 V, the detector unit 102 detects the back bias voltage lower than the reference voltage at which the output changes, thereby bringing the node a3 to a "low" state.

그리고, 상기한 디텍터부(104)는 네거티브(Negative) 전압을 갖는 백바이어스 전압의 절대값에 상관없이, 트랜지스터가 턴온되어 감지된 전압에서 "하이"레벨이 되며 노드(b3)를 "하이"상태로 만든다.In addition, the detector unit 104 may turn the transistor b on and become a “high” level at the sensed voltage regardless of the absolute value of the back bias voltage having a negative voltage, and the node b3 may be “high”. Make it.

한편, 디텍터부(102)와 디텍터부(104)의 출력이 인가되는 노어 게이트(NOR1)는 "로우"레벨의 신호를 출력하며, 직렬연결된 인버터는 반전하여 노드(det0)를 "하이"레벨의 상태로 만든다.On the other hand, the NOR1 to which the detector 102 and the output of the detector 104 are applied outputs a "low" level signal, and the inverter connected in series inverts the node det0 to a "high" level. Make it state.

여기에서, 디텍터부(106)는 노드(c1)의 레벨이 변하게 되는 기준 전압(약-0.8V)보다 높아 노드(c3)의 출력을 "하이"레벨로 만든다.Here, the detector section 106 makes the output of the node c3 "high" level higher than the reference voltage (about -0.8V) at which the level of the node c1 changes.

따라서, 상기한 노드(det0)와 노드(c3)의 "하이"레벨의 신호가 낸드 게이트(NAMD1)에 인가된다.Therefore, the "high" level signals of the node det0 and the node c3 are applied to the NAND gate NAMD1.

인가된 신호는 낸드 게이트(NAND1)에 낸드되어, "로우"레벨의 신호가 된다.The applied signal is NAND to the NAND gate NAND1, resulting in a signal of "low" level.

여기에서 "로우"레벨의 신호는 레벨시프터(110)에 의해, 소정의 기준레벨로 변화되며, 지연부(112)에 의해, 지연되어 출력된다.Here, the signal of the "low" level is changed by the level shifter 110 to a predetermined reference level, and is delayed and output by the delay unit 112.

따라서, Vbb 레벨디텍터(100)는 "로우"레벨의 백바이어스 조절신호(bbeb)를 출력한다.Therefore, the Vbb level detector 100 outputs a back bias adjustment signal bbeb of the "low" level.

또한, "로우"레벨의 백바이어스 조절신호(bbeb)는 링 오실레이터(200)에 인가된다. In addition, a "low" level back bias adjustment signal bbeb is applied to the ring oscillator 200.

결과적으로, Vbb 레벨디텍터(100)는 "로우"레벨 또는 "하이"레벨의 백바이어스 조절신호(bbeb)를 출력하며, 링 오실레이터(200)는 상기한 백바이어스 조절 신호(bbeb)에 따라 펄스(osc)신호를 출력한다.As a result, the Vbb level detector 100 outputs a back bias adjustment signal bbeb of the "low" level or the "high" level, and the ring oscillator 200 generates a pulse according to the back bias adjustment signal bbeb. osc) outputs a signal.

한편, 도 4는 본 발명의 링 오실레이터(200)를 도시한 것이다.4 shows a ring oscillator 200 of the present invention.

도 4를 참조하면, 링 오실레이터(200)은 Vbb 레벨디텍터(100)의 백바이어스조절신호(bbeb)가 인가되는 노어 게이트(NOR10)와 직렬연결된 인버터 체인(I22 I23, I24, I25)을 구비한다.Referring to FIG. 4, the ring oscillator 200 includes inverter chains I22 I23, I24, and I25 connected in series with a NOR gate NOR10 to which a back bias control signal bbeb of the Vbb level detector 100 is applied. .

또한, 노어 게이트(NOR10)와 인버터 체인(I22 I23, I24, I25) 사이에는 출력 노드가 구비되며 출력 노드에는 인버터 체인(I20, I21)이 직렬연결되고, 링 오실레이터(200)의 출력인 펄스 신호(osc)를 출력한다. In addition, an output node is provided between the NOR gate NOR10 and the inverter chains I22 I23, I24, and I25, and the inverter chains I20 and I21 are connected in series to the output node, and a pulse signal that is an output of the ring oscillator 200. Print (osc)

한편, 링 오실레이터(200)에는 백바이어스 조절신호(bbeb)가 인가되며 그 인가된 신호가 "로우" 상태일 때, "하이" 상태인 펄스신호(osc)가 생성되어서 다음의 제어부(300)에 인가되며 제어부(300)는 Vbb 펌핑부(400)의 동작을 제어하는 펄스 신호(p1, p2, g1, g2)를 생성하게 된다. On the other hand, when the back bias control signal bbeb is applied to the ring oscillator 200 and the applied signal is in the "low" state, a pulse signal osc in the "high" state is generated to the next control unit 300. The controller 300 generates the pulse signals p1, p2, g1, and g2 that control the operation of the Vbb pumping unit 400.

반면, 백바이어스 전압(Vbb)이 목표한 전압의 수준에 이르면, Vbb 레벨디텍터(100)는 "하이" 레벨의 백바이어스 전압 조절신호(bbeb)를 발생하며, 링 오실레이터(200)는 오실레이션된 펄스신호(osc)를 출력하지 않는다.On the other hand, when the back bias voltage Vbb reaches the target voltage level, the Vbb level detector 100 generates a "high" level back bias voltage control signal bbeb, and the ring oscillator 200 is oscillated. Do not output the pulse signal osc.

따라서, 제어부(300)와 Vbb 펌핑부(400)의 동작이 디스에이블(Disable)하게 된다. Therefore, operations of the controller 300 and the Vbb pumping unit 400 are disabled.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어부(300)를 도시화한다.5 illustrates a control unit 300 according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 제어부(300)는 링 오실레이터(200)에서 출력된 펄스신호(osc)를 입력으로 하여, Vbb 펌핑부(400)의 동작을 제어하는 펄스신호(p1, p2, g1, g2)를 출력한다.Referring to FIG. 5, the controller 300 receives a pulse signal osc output from the ring oscillator 200 as an input, and controls pulse signals p1, p2, g1, and g2 controlling the operation of the Vbb pumping unit 400. )

구체적으로, 제어부(300)는 인가된 펄스신호(osc)를 인버터 체인(I30,I31)에 의해 지연된 펄스신호(p1)와, 인버터(I32)에 의해 펄스신호(p1)를 반전시킨 펄스신호(p2)를 출력한다. In detail, the control unit 300 controls the applied pulse signal osc to the pulse signal p1 delayed by the inverter chains I30 and I31 and the pulse signal p1 inverted to the pulse signal p1 by the inverter I32. output p2).

또한, 제어부(300)는 인가된 펄스신호(osc)와 인버터 체인(I33, I34)에 의해 지연된 신호를 낸드 게이트(NAND30)에 의해 낸드조합하고 낸드조합된 신호는 인버터 체인(I35, I36)에 의해 지연되어서 펄스신호(g1)로 출력된다.In addition, the controller 300 NAND-combines the applied pulse signal osc and the signal delayed by the inverter chains I33 and I34 by the NAND gate NAND30, and the NAND-combined signal is transferred to the inverter chains I35 and I36. Is delayed and output as a pulse signal g1.

한편, 펄스신호(g2)는 펄스신호(osc)와 인버터 체인(I33, I34)에 의해 지연된 신호가 낸드 게이트(NAND32)에 의하여 낸드조합되고, 낸드조합된 신호가 인버터 체인(I37, I38, I36)을 경유하여 출력됨으로써 생성된다.On the other hand, the pulse signal g2 is NAND-combined by the NAND gate NAND32 with a signal delayed by the pulse signal osc and the inverter chains I33 and I34, and the NAND-combined signal is converted into the inverter chains I37, I38, and I36. It is generated by output via).

결국 펄스신호(p1)과 펄스신호(p2)는 반대 위상을 갖고 펄스신호(g1)과 펄스신호(g2)도 반대 위상을 갖는다.As a result, the pulse signal p1 and the pulse signal p2 have opposite phases, and the pulse signal g1 and the pulse signal g2 also have opposite phases.

한편, 도 6을 참조하면, 제어부(300)에 의해 생성되는 신호의 동작 파형도를 살펴볼 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 6, an operation waveform diagram of a signal generated by the controller 300 may be described.

제어부(300)는 펄스신호(osc)를 지연 및 반전하여 위상이 서로 반대인 펄스신호(p1, p2)를 생성하였으며, 낸드게이트에 낸드되고 지연 및 반전되어 주기가 다르며 위상이 서로 반대인 펄스신호(g1, g2)를 생성하였다. The controller 300 delays and inverts the pulse signal osc to generate pulse signals p1 and p2 having opposite phases, and are pulsed to the NAND gate, delayed and inverted, and have different periods and have opposite phases. (g1, g2) was produced.

이러한, 펄스신호(p1, p2, g1, g2)는 레벨에 따라 Vbb 펌프부(400)의 동작을 조절하는 특징을 갖는다. The pulse signals p1, p2, g1, and g2 have a characteristic of adjusting the operation of the Vbb pump unit 400 according to the level.

한편, 도 7은 Vbb 펌핑부(400)의 바람직한 실시예를 나타낸다.On the other hand, Figure 7 shows a preferred embodiment of the Vbb pumping unit 400.

도 7을 참조하면, Vbb 펌핑부(400)는 주기를 이용하여, 듀얼(dual)로 동작하 는 더블러(doubler) 펌프로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 7, the Vbb pumping unit 400 may be configured as a doubler pump operating in dual using a period.

구체적으로, 제어부(300)에서 제공된 펄스신호(g1, g2)에 따라 Vbb 펌핑부(400)는 펄스신호(g1, g2)가 인가되는 양측 노드 g와 h를 선택적으로 백바이어스 전압레벨로 프리차지 시키는 프리차지부(70)와, 양측 노드 g와 h의 전위 레벨에 따라 선택적으로 스위칭되어 양측 부스팅(Boosting) 노드 e, f와의 연결을 각각 제어하는 스위칭 부(72) 및, 펄스 신호(g1, g2)와는 다른 타이밍을 갖는 펄스 신호(p1, p2)의 제어하에 양측 부스팅 노드 e,f를 선택적으로 백 바이어스 펌핑 전압 레벨로 부스팅시키는 부스팅부(74)로 구성될 수 있다. Specifically, according to the pulse signals g1 and g2 provided by the controller 300, the Vbb pumping unit 400 selectively precharges both nodes g and h to which the pulse signals g1 and g2 are applied to the back bias voltage level. A precharge unit 70 to be controlled, a switching unit 72 which is selectively switched according to potential levels of both nodes g and h, and controls the connection with both boosting nodes e and f, and a pulse signal g1, The boosting unit 74 may boost both side boosting nodes e, f selectively to the back bias pumping voltage level under the control of the pulse signals p1 and p2 having a different timing than g2).

이러한 구성을 갖는 Vbb 펌핑부(400)는 각각의 펄스신호(p1, p2, g1, g2)의 상태에 따라 펌핑 동작을 수행하여, 백바이어스 펌핑 전압의 전위차를 조절한다. The Vbb pumping unit 400 having such a configuration performs a pumping operation according to the states of the respective pulse signals p1, p2, g1, and g2 to adjust the potential difference of the back bias pumping voltage.

구체적으로, Vbb 펌프부(400)의 동작을 살펴보면 다음과 같다. Specifically, the operation of the Vbb pump 400 is as follows.

Vbb 펌프부(400)에 펄스신호(g1)가 "하이"레벨(Vdd)로 변화하면, PMOS 트랜지스터(PM40)에 의해 노드(g)가 PMOS 트랜지스터(PM40)의 문턱전압 레벨로 클램핑된다.When the pulse signal g1 changes to the "high" level Vdd in the Vbb pump unit 400, the node g is clamped to the threshold voltage level of the PMOS transistor PM40 by the PMOS transistor PM40.

한편, NMOS 트랜지스터(NM40)은 펄스신호(p2)에 의해 오프(Off) 상태가 된다.  On the other hand, the NMOS transistor NM40 is turned off by the pulse signal p2.

반대로 펄스신호(g1)가 "로우"레벨(Ground)로 변화되면, 노드(g)는 "로우"레벨(문턱전압-Vdd)로 변화하여, PMOS 트랜지스터(PM44)를 턴온시킨다.On the contrary, when the pulse signal g1 changes to the "low" level (Ground), the node g changes to the "low" level (threshold voltage-Vdd) to turn on the PMOS transistor PM44.

한편, 펄스신호(p1)가 "로우"레벨(Ground)로 변하면, PMOS 트랜지스터(PM44)에 의해 노드(e)의 레벨은 "로우"레벨(-Vdd)로 변하게 된다. 이때, NMOS 트랜지스 터(NM40)은 펄스신호(p2)에 의해 턴온되고, Vbb는 네거티브(Negative)값을 가지며, 펌핑하게 된다.On the other hand, when the pulse signal p1 changes to the "low" level Ground, the level of the node e is changed to the "low" level (-Vdd) by the PMOS transistor PM44. At this time, the NMOS transistor NM40 is turned on by the pulse signal p2, and Vbb has a negative value and is pumped.

마찬가지로, 펄스신호(g1)와 위상이 반대인 펄스신호(g2)가 "하이"레벨(Vdd)로 변화하면, PMOS 트랜지스터(PM42)에 의해 노드(h)가 PMOS 트랜지스터(PM42)의 문턱전압 레벨로 클램핑된다.Similarly, when the pulse signal g2 whose phase is opposite to the pulse signal g1 changes to the "high" level Vdd, the node h causes the node h to level at the threshold voltage of the PMOS transistor PM42 by the PMOS transistor PM42. Is clamped.

이때, NMOS 트랜지스터(NM42)는 노드(e)에 의해, 오프(Off)된 상태이며, 펄스 신호(g2)가 "하이"레벨(Vdd)에서 "로우"레벨(Ground)로 되면, 노드(f)는 "로우"레벨(Ground)로 된다.At this time, the NMOS transistor NM42 is in an off state by the node e, and when the pulse signal g2 becomes the "low" level (Ground) from the "high" level Vdd, the node f ) Becomes the "low" level (Ground).

한편, 펄스신호(p2)가 "하이"레벨(Vdd)에서 "로우"레벨(Ground)로 되면, 노드(f)는 "로우"레벨(-Vdd)로 변화된다. On the other hand, when the pulse signal p2 becomes the "low" level (Ground) from the "high" level Vdd, the node f changes to the "low" level (-Vdd).

이때, NMOS 트랜지스터(NM42)는 노드(e) 즉, 펄스신호(p1)에 의해 턴온되고, VBB는 네거티브(Negative)값을 가지며, 펌핑하게 된다.At this time, the NMOS transistor NM42 is turned on by the node e, that is, the pulse signal p1, and the VBB has a negative value and is pumped.

상기 본 발명의 실시예는 온도에 따른 백바이어스 전압을 검출하고, 검출된 전압에 따라 피드백하여, 백바이어스 전압을 적절하게 조절할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the back bias voltage according to the temperature may be detected, and the back bias voltage may be appropriately adjusted by feeding back according to the detected voltage.

도 7은 상기 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 온도 변화에 대한 백바이어스 전압의 검출의 결과를 도시화한다. 7 shows the results of detection of the back bias voltage for temperature changes in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명에 의한 백바어스 전압의 검출은 일정구간 이상이나 이하의 온도구간에서 백바이어스 전압이 일정하게 클램핑되어 검출되며, 일정구간의 온도에서는 온도에 따라 변하는 백바이어스 전압을 검출하여, 종래의 백바이어스 전압 검출과는 달리 백바이어스 전압을 목표한 레벨로 시프트(Shift)할 수 있 다.Referring to FIG. 7, the detection of the back bias voltage according to the present invention is detected by constantly clamping the back bias voltage in a temperature section above or below a certain section, and detects a back bias voltage that varies with temperature at a certain section of temperature. Thus, unlike the conventional back bias voltage detection, the back bias voltage may be shifted to a target level.

따라서, 본 발명의 반도체 메모리 소자의 내부전원발생회로는 백바이어스 전압(Vbb)이 온도에 따라 클램핑되는 백바이어스 전압 레벨디텍터를 구비하여, 그에 따라 검출된 백바이어스 전압을 조절하고, 전원전압에 안정적으로 동작하는 반도체 메모리 소자를 제공한다. Therefore, the internal power generation circuit of the semiconductor memory device of the present invention includes a back bias voltage level detector in which the back bias voltage Vbb is clamped in accordance with temperature, thereby adjusting the detected back bias voltage and stable to the power supply voltage. It provides a semiconductor memory device that operates.

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 저온에서 일정하게 클램핑된 백바이어스 전압을 검출하는 제 1 디텍터부와 온도에 따라 변화하는 백바이어스 전압을 검출하는 제 2 디텍터부를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 디텍터부에서 검출된 전압에 따라 온도에 상응하는 마진을 갖는 백바이어스 전압 조절 신호를 출력하는 백바이어스 전압 레벨 디텍터;A first detector unit detecting a back bias voltage that is constantly clamped at a low temperature, and a second detector unit detecting a back bias voltage that changes according to temperature, wherein the temperature is measured according to the voltages detected by the first and second detector units. A back bias voltage level detector for outputting a back bias voltage adjustment signal having a margin corresponding thereto; 상기 백바이어스 전압 조절 신호에 펄스 폭이 가변되는 제 1 펄스신호를 생성하는 링 오실레이터;A ring oscillator for generating a first pulse signal having a variable pulse width in response to the back bias voltage control signal; 상기 제 1 펄스신호를 수신하여 위상이 다른 복수의 제 2 펄스 신호를 출력하는 제어부; 및A controller configured to receive the first pulse signal and output a plurality of second pulse signals having different phases; And 상기 복수의 제 2 펄스 신호에 의해 백바이어스 전압을 조절하기 위한 펌핑 동작을 수행하여, 목표한 백바이어스 전압을 출력하는 백바이어스 전압 펌핑부;A back bias voltage pumping unit configured to output a target back bias voltage by performing a pumping operation for adjusting a back bias voltage by the plurality of second pulse signals; 를 포함하는 반도체 메모리 소자의 내부 전원 발생 회로. Internal power generation circuit of the semiconductor memory device comprising a. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 제 1 디텍터부는, The first detector unit, 셀 전압과 백바이어스 전압 사이에 직렬 연결된 저항들을 구비하여서, 온도에 의존성을 갖는 분압된 전압을 출력하는 제 1 분압수단; 및First voltage dividing means having resistors connected in series between the cell voltage and the back bias voltage to output a divided voltage having a temperature dependency; And 상기 저온에서 상기 제 1 분압수단의 분압된 전압을 이용하여 다른 레벨의 출력을 갖는 제 1 출력수단;First output means having different levels of output by using the divided voltage of the first voltage dividing means at the low temperature; 을 구비하는 반도체 메모리 소자의 내부 전원 발생 회로.An internal power generation circuit of the semiconductor memory device having a. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 제 2 디텍터부는, The second detector unit, 셀 전압과 백바이어스 전압 사이에 직렬 연결되는 트랜지스터들의 저항성을 이용한 온도에 의존성을 갖는 분압된 전압을 출력하는 제 2 분압수단; 및Second voltage dividing means for outputting a divided voltage having a temperature dependence using resistance of transistors connected in series between a cell voltage and a back bias voltage; And 상기 온도에 따라 변화하는 상기 백바이어스 전압에 상응하여 출력되는 상기 제 2 분압수단의 분압된 전압을 구동시켜 출력하는 제 2 출력수단;Second output means for driving and outputting the divided voltage of the second voltage dividing means which is output in correspondence with the back bias voltage which varies with the temperature; 을 구비하는 반도체 메모리 소자의 내부 전원 발생 회로.An internal power generation circuit of the semiconductor memory device having a. 고온에서 일정하게 클램핑된 백바이어스 전압을 검출하는 제 1 디텍터부와 온도에 따라 변화하는 백바이어스 전압을 검출하는 제 2 디텍터부를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 디텍터부에서 검출된 전압에 따라 온도에 대응하는 마진을 갖는 백바이어스 전압 조절 신호를 출력하는 백바이어스 전압 레벨 디텍터;A first detector unit detecting a back bias voltage that is constantly clamped at a high temperature, and a second detector unit detecting a back bias voltage that varies with temperature, wherein the temperature is measured according to the voltages detected by the first and second detector units. A back bias voltage level detector for outputting a back bias voltage adjustment signal having a margin corresponding to the back bias voltage level; 상기 백바이어스 전압 조절 신호에 펄스 폭이 가변되는 제 1 펄스신호를 생성하는 링 오실레이터;A ring oscillator for generating a first pulse signal having a variable pulse width in response to the back bias voltage control signal; 상기 제 1 펄스신호를 수신하여 위상이 다른 복수의 제 2 펄스 신호를 출력하는 제어부; 및A controller configured to receive the first pulse signal and output a plurality of second pulse signals having different phases; And 상기 복수의 제 2 펄스 신호에 의해 백바이어스 전압을 조절하기 위한 펌핑 동작을 수행하여, 목표한 백바이어스 전압을 출력하는 백바이어스 전압 펌핑부;A back bias voltage pumping unit configured to output a target back bias voltage by performing a pumping operation for adjusting a back bias voltage by the plurality of second pulse signals; 를 포함하는 반도체 메모리 소자의 내부 전원 발생 회로.Internal power generation circuit of the semiconductor memory device comprising a. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 제 1 디텍터부는, The first detector unit, 셀 전압과 접지 전압 사이에 직렬 연결된 PMOS 트랜지스터들의 저항성을 이용해 온도에 의존성을 갖는 분압된 전압을 출력하는 제 3 분압수단; 및Third voltage dividing means for outputting a divided voltage having a temperature dependency using resistance of PMOS transistors connected in series between a cell voltage and a ground voltage; And 상기 고온에서 상기 제 3 분압수단의 분압된 전압을 이용하여 다른 레벨의 출력을 갖는 제 3 출력수단;Third output means having a different level of output by using the divided voltage of the third voltage dividing means at the high temperature; 을 구비하는 반도체 메모리 소자의 내부전원발생회로.Internal power generation circuit of the semiconductor memory device having a. 삭제delete 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서, The method according to claim 3 or 6, wherein 상기 제어부는 상기 제 1 펄스신호에 따라 상기 백바이어스 전압 펌핑부를 제어하는 서로 반대 위상을 갖는 한 쌍 이상의 상기 제 2 펄스신호를 출력하는 반도체 메모리 소자의 내부 전원 발생 회로. And the control unit outputs one or more pairs of the second pulse signals having opposite phases to control the back bias voltage pumping unit according to the first pulse signal. 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서, The method according to claim 3 or 6, wherein 상기 백바이어스 전압 펌핑부는,The back bias voltage pumping unit, 상기 제 2 펄스신호에 포함된 서로 반대 위상을 갖는 한 쌍의 제 3 펄스신호에 의하여 제 1 노드와 제 2 노드를 선택적으로 백바이어스 전압 레벨로 프리차지 시키는 프리차지부;A precharge unit selectively precharging the first node and the second node to a back bias voltage level by a pair of third pulse signals having opposite phases included in the second pulse signal; 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 전위 레벨에 따라 선택적으로 스위칭되어, 양측 부스팅 노드인 제 3 노드와 제 4 노드의 연결을 각각 제어하는 스위칭부; 및A switching unit configured to selectively switch according to potential levels of the first node and the second node to control the connection between the third node and the fourth node, which are both boosting nodes; And 상기 제 2 펄스신호에 포함된 서로 다른 반대 위상을 갖는 한 쌍의 제 4 펄스신호에 의해 상기 양측 부스팅 노드인 제 3 노드와 제 4 노드를 선택적으로 백바이어스 펌핑 전압 레벨로 부스팅시키는 부스팅부;A boosting unit configured to boost the third node and the fourth node, which are both boosting nodes, to a back bias pumping voltage level by a pair of fourth pulse signals having different opposite phases included in the second pulse signal; 를 포함하는 반도체 메모리 소자의 내부 전원 발생 회로.Internal power generation circuit of the semiconductor memory device comprising a.
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KR0171941B1 (en) * 1995-11-01 1999-03-30 김주용 Back bias voltage generating circuit
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