KR100873613B1 - 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로는, 인에이블 신호 및 번인 신호에 응답하여 구동 제어 신호를 출력하는 제어 수단; 상기 인에이블 신호에 응답하여 제 1 전압을 출력하는 제 1 전압 생성 수단; 상기 구동 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 유지하는 전압 유지 수단; 및 상기 제 1 전압을 입력받고, 상기 인에이블 신호에 응답하여 제 3 전압을 출력하는 제 3 전압 생성 수단을 포함한다.
번인 신호, 인에이블 신호, 구동 제어 신호

Description

반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로 및 방법{Circuit and Method for Generating Voltage of Semiconductor Memory Apparatus}
도 1은 종래의 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로를 나타내는 내부 블록도,
도 2는 종래의 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로의 동작을 설명하기 위하여 도 1에 도시된 내부 회로에 포함되는 메모리 셀을 도시한 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로를 나타내는 내부 블록도,
도 4는 도 3에 도시된 제어부를 나타내는 회로도, 및
도 5는 도 3에 도시된 전압 유지부를 나타내는 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100 : 기준 전압 생성부 200 : 제어부
300 : 제 1 전압 생성부 400 : 전압 유지부
500 : 제 2 전압 생성부 600 : 제 3 전압 생성부
본 발명은 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출력되는 내부 전압이 높아지는 경우 이를 조절하여 상기 내부 전압의 레벨을 안정적인 레벨로 유지하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로 및 방법에 관한 것이다.
디램(DRAM, Dynamic Random Access Memory)은 메모리 셀에 하이 레벨의 데이터를 저장하기 위해서 코어 전압(VCORE)을 사용한다. 상기 코어 전압(VCORE)은 외부 공급 전압(VDD)이 낮거나 또는 높을 때도 안정적인 레벨을 유지해야 하는데, 특히, 상기 외부 공급 전압(VDD)이 상승할 때 상기 코어 전압(VCORE)도 상승하므로 상기 코어 전압(VCORE)의 레벨을 낮추기 위해 반도체 메모리 장치는 코어 전압 유지 회로(release circuit)를 사용한다.
예를 들어, 상기 외부 공급 전압(VDD)이 높아질 때, 코어 전압 생성 회로는 과도한 동작으로 상기 코어 전압(VCORE)을 상승시켜 출력하고, 상기 코어 전압(VCORE)으로 생성되는 프리차지 전압(VBLP) 역시 높아져 디램(DRAM)에 불량을 유발한다. 이러한 경우, 상기 코어 전압 유지 회로(release circuit)는 상기 코어 전압(VCORE)을 다시 하강시켜 상기 코어 전압(VCORE)을 입력받는 내부 회로가 안정적인 동작을 하게 한다.
이하, 종래의 반도체 메모리 장치를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로를 나타내는 내부 블록도이다.
종래의 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로는 기준 전압(VREF)을 생성하는 기준 전압 생성부(10); 인에이블 신호(EN)를 입력받고, 상기 기준 전압(VREF)에 응답하여 코어 전압(VCORE)을 생성하여 출력하는 코어 전압 생성부(20); 상기 인에이블 신호(EN)를 입력받고, 번인 신호(BI_MOD) 및 상기 기준 전압(VREF)에 응답하여 고전압(VPP)을 생성하여 출력하는 고전압 생성부(30); 상기 인에이블 신호(EN)를 입력받고, 상기 기준 전압(VREF)에 응답하여 상기 코어 전압(VCORE)을 조절하는 전압 유지부(40); 및 상기 인에이블 신호(EN) 및 상기 코어 전압(VCORE)을 입력받아 프리차지 전압(VBLP)을 생성하여 출력하는 프리차지 전압 생성부(50);를 포함한다.
상기 코어 전압(VCORE), 상기 프리차지 전압(VBLP) 및 상기 고전압(VPP)은 반도체 메모리 장치의 내부 회로(60)로 인가된다.
상기 코어 전압(VCORE)은 센스 앰프(sense amplifier, 이하 S/A)를 구동시키는 전원으로 사용되고, 하이 레벨의 데이터가 메모리 셀에 저장될 때 사용된다.
상기 고전압(VPP)은 워드라인(wordline, 이하 WL)을 구동 시키는 전압이다.
상기 프리차지 전압(VBLP)은 상기 코어 전압(VCORE)으로 생성되는 전압으로, 예를 들어 상기 코어 전압(VCORE)의 1/2의 레벨을 갖게 설정된다.
도 2는 종래의 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로의 동작을 설명하기 위하여 상기 내부 회로(60)에 포함되는 메모리 셀(60-1)을 도시한 회로도이다.
상기 메모리 셀(60-1)은 게이트 단이 워드라인(WL)에 연결되고, 소스 단 및 드레인 단이 비트 라인(BL)과 스토리지 노드(SN) 사이에 연결되는 트랜지스터(N1); 및 상기 스트로지 노드(SN)와 셀 플레이트 전원(VCP) 사이에 연결되는 캐패시 터(C1)로 구성된다.
상기 비트 라인(BL)은 프리차지 동작 시 상기 프리차지 전압(VBLP) 레벨이며, 액티브 상태일 경우 접지 전압(VSS)에서 상기 코어 전압(VCORE) 까지 레벨이 변동 한다. 상기 워드 라인(WL)은 상기 고전압(VPP)에 의해 구동된다.
반도체 메모리 장치가 활성화 상태가 되면 상기 코어 전압 생성부(20)가 동작하여 상기 코어 전압(VCORE)을 생성한다. 상기 코어 전압 생성부(20)는 일반적으로 상기 외부 공급 전압(VDD)을 공급받아 상기 코어 전압(VCORE)을 생성하고, 상기 코어 전압(VCORE)이 낮아지면 일정 시간동안 상기 외부 공급 전압(VDD)을 공급 받는다. 즉, 상기 외부 공급 전압(VDD)이 높아지면 상기 코어 전압(VCORE) 역시 상승하게 되고, 이에 따라 상기 프리차지 전압(VBLP) 역시 상승한다.
상기 코어 전압(VCORE)은 1.6V, 상기 외부 공급 전압(VDD)은 1.8V, 상기 고전압(VPP)은 3.2V이고, 상기 트랜지스터(N1)의 문턱 전압(Vth)은 1.6V로 설정되고, 상기 프리차지 전압(VBLP)은 상기 코어 전압(VCORE)의 절반인 0.8V로 설정되었다고 가정한다.
또한, 반도체 메모리 장치가 상기 번인 신호(BI_MOD)가 활성화 되는 번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode) 인 경우와 번인 테스트 모드가 아닌 노멀 모드(Normal Mode)를 갖는다고 가정한다.
이때, 종래의 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로가 상기 전압 유지부(40)를 구비하지 않는 경우의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
반도체 메모리 장치가 노멀 모드(Normal Mode)인 경우, 상기 외부 공급 전 압(VDD)이 높아지고, 상기 코어 전압(VCORE)이 1.8V까지 상승하면 상기 프리차지 전압(VBLP) 역시 0.9V까지 상승한다.
액티브 상태일 경우 상기 메모리 셀(60-1)의 상기 트랜지스터(N1)의 게이트 입력 전압은 3.2V를 유지하고 상기 문턱 전압(Vth)이 1.6V이므로 때문에 상기 스토리지 노드(SN)에는 1.6V이상 인가되지 않는다.
이후, 프리차지 상태가 되면 상기 비트 라인(BL)은 0.9V로 프리차지 된다. 즉, 상기 코어 전압(VCORE)이 상승 한 후 상기 프리차지 전압(VBLP) 역시 상기 코어 전압(VCORE)이 상승 하기 전에 비해 0.1V 상승한다.
이후 다시 액티브 상태가 되면 상기 스토리지 노드(SN)를 통해 상기 캐패시터(C1)에 저장된 전하가 상기 비트 라인(BL) 쪽으로 차지 쉐어링이 일어나게 되는데 상기 스토리지 노드(SN)의 전압과 상기 프리차지 전압(VBLP)의 차(1.6V - 0.9V = 0.7V)가 상기 코어 전압(VCORE)이 상승하기 전의 상기 스토리지 노드(SN)와 상기 프리차지 전압(VBLP)의 차(1.6V - 0.8V = 0.8V)보다 줄어들어 상기 센스 앰프(S/A)가 센싱(sensing)하는 시간이 오래 걸리게 되어 반도체 메모리 장치에 불량을 유발하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래의 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로는 상기 전압 유지부(40)를 구비하여 상기 코어 전압(VCORE)이 높아지는 경우 상기 코어 전압(VCORE)을 낮추어 안정적인 레벨을 유지하였다.
상기 전압 유지부(40)는 반도체 메모리 장치가 번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)인 경우에도 상기 코어 전압(VCORE)이 높아지면 상기 코어 전압(VCORE) 을 낮추는 동작을 한다.
번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)는 디램(DRAM)에 가혹한 스트레스 조건을 주어 불량 셀을 미리 걸려 내는 테스트 공정으로서, 불량 셀을 걸러 내기 위해서는 오랜 시간 동안 스트레스를 주어야 하는데 현실적으로 어려운 일이므로 높은 온도, 높은 전압을 가해 불량 셀을 빠른 시간 내에 걸러낸다.
번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)에서 반도체 메모리 장치의 불량 셀을 걸러내기 위해서는 상기 고전압(VPP)을 노멀 모드(Normal Mode)에서 보다 1V이상 상승시켜 사용한다. 즉, 상기 고전압 생성부(30)에서 상기 번인 신호(BI_MOD)에 응답하여 4.2V의 상기 고전압(VPP)을 생성한다. 상기 번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode) 시 상기 코어 전압(VCORE)이 상승해도, 액티브 상태일 때 상기 스토리지 노드(SN)를 통해 상기 캐패시터(C1)에 저장된 전하가 상기 비트 라인(BL) 쪽으로 차지 쉐어링이 일어나는 경우에 노멀 모드(Normal Mode)에서와 같은 반도체 메모리 장치의 불량을 유발하지 않는다.
보다 상세히 설명하면, 액티브 상태일 경우 상기 메모리 셀(60-1)의 상기 트랜지스터(N1)의 게이트 입력 전압은 4.2V를 유지하고 상기 문턱 전압(Vth)이 1.6V이므로, 상기 코어 전압(VCORE)이 1.8V로 상승하더라도 상기 코어 전압(VCORE)을 상기 스토리지 노드(SN)를 통해 상기 캐패시터(C1)에 모두 저장할 수 있다.
이후 프리차지 상태가 되면 상기 비트 라인(BL)은 0.9V로 프리차지 된다.
즉, 상기 코어 전압(VCORE)이 상승 한 후 상기 프리차지 전압(VBLP) 역시 상기 코어 전압(VCORE)이 상승 하기 전에 비해 0.1V 상승한다.
이후 다시 액티브 상태가 되면 상기 메모리 셀(60-1)에 저장된 전하가 상기 비트 라인(BL) 쪽으로 차지 쉐어링이 일어나게 되는데 상기 스토리지 노드(SN)의 전압과 상기 프리차지 전압(VBLP)의 차(1.8V - 0.9V = 0.9V)가 상기 코어 전압(VCORE)이 상승하기 전의 상기 코어 전압(VCORE)과 상기 프리차지 전압(VBLP)의 차(1.6V - 0.8V = 0.8V)보다 크기 때문에 상기 센스 앰프(S/A)의 센싱(sensing)을 빠르게 하므로 반도체 메모리 장치는 정상적인 동작을 한다.
하지만, 상기 전압 유지부(40)는 상기 노멀 모드(Normal Mode)인 경우는 상기 코어 전압(VCORE)을 강하하고, 상기 번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)일 경우에도 높아진 상기 코어 전압(VCORE)을 기 설정된 레벨이 될 때가지 강하시키는 동작을 계속하게 되어 이때 불필요한 전류를 소모하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)인 경우에는 코어 전압(VCORE)을 강하하지 않고, 노멀 모드(Normal Mode)인 경우에는 상기 코어 전압(VCORE)을 강하하게 함으로써 전류 소모를 줄일 수 있는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로 및 방법을 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로는, 인에이블 신호 및 번인 신호에 응답하여 구동 제어 신호를 출력하는 제어 수단; 상기 인에이블 신호에 응답하여 제 1 전압을 출력하는 제 1 전압 생성 수단; 상기 구동 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 유지하는 전압 유지 수단; 및 상기 제 1 전압을 입력받고, 상기 인에이블 신호에 응답하여 제 3 전압을 출력하는 제 3 전압 생성 수단을 포함하며, 상기 전압 유지 수단은, 상기 제 1 전압을 분배하여 분배 전압을 출력하는 전압 분배부; 상기 구동 제어 신호에 응답하여 활성화 되고, 상기 기준 전압 및 상기 분배 전압을 비교하여 비교 신호를 출력하는 비교부; 및 상기 비교 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 강하시키는 강하부를 포함한다.
바람직하게는 상기 제 1 전압 생성 수단 및 상기 전압 유지 수단은 기준 전압을 입력받는다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로는 상기 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성 수단; 상기 기준 전압을 입력받고, 상기 번인 신호 및 상기 인에이블 신호에 응답하여 제 2 전압을 생성하는 제 2 전압 생성 수단; 및 상기 제 1 전압을 입력받고, 상기 인에이블 신호에 응답하여 제 3 전압을 출력하는 제 3 전압 생성 수단;을 추가로 포함한다.
그리고, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로는, 인에이블 신호 및 번인 신호에 응답하여 구동 제어 신호를 출력하는 제어 수단; 상기 번인 신호가 활성화시, 상기 구동 제어 신호와 기준 전압을 입력받아 제 1 전압을 유지하는 동작이 비활성화되는 전압 유지 수단 ; 및 상기 제 1 전압을 입력받고, 상기 인에이블 신호에 응답하여 제 3 전압을 출력하는 제 3 전압 생성 수단을 포함하며, 상기 전압 유지 수단은, 상기 제 1 전압을 분배하여 분배 전압을 출력하는 전압 분배부; 상기 구동 제어 신호에 응답하여 활성화 되고, 상기 기준 전압 및 상기 분배 전압을 비교하여 비교 신호를 출력하는 비교부; 및 상기 비교 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 강하시키는 강하부를 포함한다.
그리고, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 방법은 a) 인에이블 신호 및 기준 전압에 응답하여 제 1 전압을 생성하는 단계; b) 상기 인에이블 신호 및 번인 신호에 응답하여 구동 제어 신호를 출력하는 단계; c) 상기 구동 제어 신호 및 상기 기준 전압에 응답하여 상기 제 1 전압의 레벨을 조절하는 단계 및 d) 상기 제 1 전압을 입력받고, 상기 인에이블 신호에 응답하여 제 3 전압을 출력하는 단계를 포함하며, 상기 c) 단계는, c-1) 상기 제 1 전압을 분배하여 분배 전압을 출력하는 단계, c-2) 상기 구동 제어 신호에 응답하여 상기 기준 전압 및 상기 분배 전압을 비교하여 비교 신호를 출력하는 단계 및 c-3) 상기 비교 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 강하시켜 상기 제 1 전압의 레벨을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세 히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로를 나타내는 내부 블록도이다.
본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로는 기준 전압(VREF)을 생성하는 기준 전압 생성부(100); 인에이블 신호(EN) 및 번인 신호(BI_MOD)에 응답하여 구동 제어 신호(EN_CTRL)를 출력하는 제어부(200); 상기 인에이블 신호(EN) 및 상기 기준 전압(VREF)을 입력받아 제 1 전압(VCORE)을 출력하는 제 1 전압 생성부(300); 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)와 상기 기준 전압(VREF)을 입력받아 상기 제 1 전압(VCORE)을 강하하는 전압 유지부(400); 상기 번인 신호(BI_MOD), 상기 인에이블 신호(EN) 및 상기 기준 전압(VREF)을 입력받아 제 2 전압(VPP)을 생성하는 제 2 전압 생성부(500); 및 상기 인에이블 신호(EN) 및 상기 제 1 전압(VCORE)을 입력받아 제 3 전압(VBLP)을 출력하는 제 3 전압 생성부(600);를 포함한다.
상기 제 1 전압(VCORE), 상기 제 2 전압(VPP) 및 제 3 전압(VBLP)은 반도체 메모리 장치의 내부 회로(60)에 입력된다.
상기 제 1 전압(VCORE)을 특정 전압으로 한정하지 않으며, 본 발명에서 상기 제 1 전압(VCORE)은 센스 앰프(S/A)를 구동시키는 전원으로 사용되고 하이 레벨의 데이터가 메모리 셀에 저장될 때 사용되는 코어 전압으로 실시하였다.
상기 제 2 전압(VPP)을 특정 전압으로 한정하지 않으며, 본 발명에서 상기 제 2 전압(VPP)은 워드라인(WL)을 구동 시키는 고전압으로 실시하였다.
제 3 전압(VBLP)을 특정 전압으로 한정하지 않으며, 본 발명에서 상기 제 3 전압(VBLP)은 상기 제 1 전압(VCORE)으로부터 생성되고, 비트 라인(BL)을 프리차지 시키는데 사용되는 프리차지 전압으로 실시하였다.
도 4는 도 3에 도시된 제어부를 나타내는 회로도이다.
상기 제어부(200)는 상기 인에이블 신호(EN)를 반전 구동하는 인버터(IV1); 및 하나의 입력 단이 상기 인버터(IV1)의 출력 단에 연결되고, 다른 하나의 입력 단이 상기 번인 신호(BI_MOD)를 입력받고 출력 단이 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)를 출력하는 노어 게이트(NR1);를 포함한다.
상기 제어부(200)는 상기 실시에에 한정되지 않으며, 상기 인에이블 신호(EN)가 활성화 되고 상기 번인 신호(BI_MOD)가 비활성화 되면 활성화된 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)를 출력하고, 상기 번인 신호(BI_MOD)가 활성화 되면 비활성화된 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)를 출력하는 논리 회로로 실시 가능하다.
상기 번인 신호(BI_MOD)가 활성화 되면 반도체 메모리 장치는 번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)이고, 상기 번인 신호(BI_MOD)가 비활성화 되면 노멀 모드(Normal Mode)이다.
도 5는 도 3에 도시된 전압 유지부를 나타내는 회로도이다.
상기 전압 유지부(400)는 상기 제 1 전압(VCORE)을 분배하여 분배 전압(DIV_VOLT)을 출력하는 전압 분배부(410); 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)에 응답하여 활성화 되고, 상기 기준 전압(VREF) 및 상기 분배 전압(DIV_VOLT)을 비교하여 비교 신호(COM_LEV)를 출력하는 비교부(420); 및 상기 비교 신호(COM_LEV)에 응답하여 상기 제 1 전압(VCORE)을 강하시키는 강하부(430);를 포함한다.
상기 전압 분배부(410)는 상기 제 1 전압(VCORE)의 입력 단과 접지 전압(VSS)의 입력 단 사이에 직렬로 연결된 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)을 포함하고, 상기 분배 전압(DIV_VOLT)은 상기 제 1 저항(R1) 및 상기 제 2 저항(R2)의 접속 단에서 출력된다.
상기 전압 분배부(410)는 두개 이상의 저항을 포함하여 직렬로 연결하고, 상기 분배 전압(DIV_VOLT)의 레벨을 조절하는 것이 가능하며, 서로 다른 두개의 상기 저항의 접속 단 중 어느 하나에서 상기 분배 전압(DIV_VOLT)을 출력한다.
상기 비교부(420)는 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)에 응답하여 활성화 되고, 상기 기준 전압(VREF) 및 상기 분배 전압(DIV_VOLT)을 비교하여 상기 비교 신호(COM_LEV)를 출력하는 비교기(COM1)를 포함한다.
상기 강하부(430)는 게이트 단이 상기 비교 신호(COM_LEV)를 입력받고 드레인 단이 상기 제 1 전압(VCORE)을 인가받으며 소스 단이 상기 접지 전압(VSS)을 인가받는 트랜지스터(N1)를 포함한다.
본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로의 동작을 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로는 상기 인에이블 신호(EN) 및 상기 기준 전압(VREF)에 응답하여 상기 제 1 전압(VCORE)을 생성하고, 노멀 모드(Normal Mode)인 경우 상기 제 1 전압(VCORE)이 상승할 때 상기 제 1 전압(VCORE)을 강하시켜 상기 제 1 전압(VCORE)을 낮추고, 번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)인 경우 상기 제 1 전압(VCORE)이 상승하는 경우에도 상기 제 1 전 압(VCORE)을 강하없이 출력한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로는 상기 인에이블 신호(EN) 및 상기 번인 신호(BI_MOD)를 조합하여 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)를 생성하는 제어부(200)를 포함하고, 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)에 응답하여 노멀 모드(Normal Mode)인 경우에는 상기 제 1 전압(VCORE)이 상승하면 기 설정된 레벨로 상기 제 1 전압(VCORE)을 유지하고, 번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)인 경우에는 상기 제 1 전압(VCORE)이 상승하더라도 강하없이 그대로 사용한다.
상세히 설명하면, 상기 기준 전압 생성부(100)에서 상기 기준 전압(VREF)을 생성하고, 상기 인에이블 신호(EN)가 활성화 되면 상기 제 1 전압 생성부(300)는 상기 기준 전압(VREF)에 응답하여 상기 제 1 전압(VCORE)을 생성한다.
이때, 상기 인에이블 신호(EN) 및 상기 번인 신호(BI_MOD)를 상기 제어부(200)에서 논리조합을 함으로써 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)를 출력한다.
상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)는 상기 인에이블 신호(EN)가 활성화 되고 상기 번인 신호(BI_MOD)가 비활성화 되면 활성화되고, 상기 번인 신호(BI_MOD)가 활성화 되면 비활성화 된다.
즉, 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)에 응답하는 상기 전압 유지부(400)는 노멀 모드(Normal Mode)인 경우에 활성화 되고 번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)인 경우 비활성화 된다.
상기 제 1 전압(VCORE)은 코어 전압이고 상기 제 2 전압(VPP)은 고전압이며 상기 제 3 전압(VBLP)은 프리차지 전압이라고 가정하고, 도 2에 도시된 메모리 셀(60-1)을 이용하여, 본 발명의 실시예에 따른 동작을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 기준 전압 생성부(100)는 상기 기준 전압(VREF)을 생성하고, 상기 제 1 전압 생성부(300)는 상기 인에이블 신호(EN)가 활성화 되면 상기 기준 전압(VREF)에 응답하여 상기 코어 전압(VCORE)을 생성한다.
상기 제 2 전압 생성부(500)는 상기 인에이블 신호(EN)가 활성화되고 상기 번인 신호(BI_MOD)가 비활성화 되는 경우, 즉, 노멀 모드(Normal Mode) 시 기 설정된 레벨 보다 높은 상기 고전압(VPP)을 생성하여 출력한다. 또한 상기 인에이블 신호(EN)가 활성화 되고 상기 번인 신호(BI_MOD)가 활성화 되는 경우, 즉 번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode) 시 기 설정된 레벨의 상기 고 전압(VPP)을 생성하여 출력한다.
상기 제 3 전압 생성부(600)는 상기 코어 전압(VCORE)을 전압 분배하여 상기 프리차지 전압(VBLP)을 출력한다.
상기 제어부(200)는 상기 인에이블 신호(EN) 및 상기 번인 신호(BI_MOD)에 응답하여 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)를 출력하고, 상기 전압 유지부(400)는 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)에 응답하여 활성화 되고, 상기 기준 전압(VREF)에 응답하여 상기 코어 전압(VCORE)을 강하한다.
외부 공급 전압(VDD)은 1.8V, 상기 코어 전압(VCORE)은 1.6V, 상기 고전압(VPP)은 3.2V로 기 설정되고, 상기 트랜지스터(N1)의 문턱 전압(Vth)이 1.6V라고 가정하여 설명하면 다음과 같다.
상기 외부 공급 전압(VDD)이 높아지면, 상기 외부 공급 전압(VDD)으로부터 출력되는 상기 코어 전압(VCORE) 역시 상승하게 되고, 이에 따라 상기 프리차지 전압(VBLP)도 상승한다.
노멀 모드(Normal Mode)인 경우 상기 인에이블 신호(EN)는 하이 레벨로 활성화 되고, 상기 번인 신호(BI_MOD)는 로우 레벨로 비활성화 되므로 상기 제어부(200)는 하이 레벨로 활성화 된 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)를 출력한다.
만약, 상기 외부 공급 전압(VDD)이 높아져서 상기 코어 전압(VCORE)이 1.8V까지 상승하면 상기 프리차지 전압(VBLP) 역시 0.9V까지 상승하므로, 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)에 응답하여 활성화된 상기 전압 유지부(400)는 상기 코어 전압(VCORE)을 1.6V로 낮춘다. 이에 따라, 상기 코어 전압(VCORE)으로부터 생성되는 상기 프리차지(VBLP) 전압은 0.8V가 된다.
액티브 상태일 경우 상기 메모리 셀(60-1)의 상기 트랜지스터(T1)의 게이트 입력 전압은 3.2V를 유지하기 때문에 상기 스토리지 노드(SN)에는 1.6V가 인가된다.
이후, 프리차지 상태가 되면 상기 비트 라인(BL)은 0.8V로 프리차지 된다. 즉, 상기 코어 전압(VCORE)이 상승하면 이를 다시 상기 전압 유지부(400)가 기 설정된 레벨로 낮추기 때문에 반도체 메모리 장치는 정상적인 동작을 한다.
번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)인 경우 상기 인에이블 신호(EN)는 하이 레벨로 활성화 되고, 상기 번인 신호(BI_MOD)는 하이 레벨로 활성화 되므로 상 기 제어부(200)는 로우 레벨로 비활성화된 상기 구동 제어 신호(EN_CTRL)를 출력한다.
번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)에서 반도체 메모리 장치는 일반적으로 상기 고전압(VPP)을 기 설정된 레벨보다 1V이상 상승시켜 사용한다. 즉, 상기 제 2 전압 생성부(500)에서, 상기 번인 신호(BI_MOD)에 응답하여 4.2V의 상기 고전압(VPP)을 생성한다. 번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)시 상기 코어 전압(VCORE)이 상승해도 차지 쉐어링(charge sharing)시 센싱 속도가 늦어지는 문제가 발생하지 않기 때문에 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로는 상기 전압 유지부(400)를 비활성화 시켜 종래에 상기 전압 유지부(400)에서 상기 코어 전압(VCORE)을 낮추기 위해 소모되는 전류를 줄일 수 있다.
즉, 액티브 상태일 경우 상기 메모리 셀(60-1)의 상기 트랜지스터(N1)의 게이트 입력 전압은 4.2V를 유지하기 때문에 상기 코어 전압(VCORE)이 1.8V로 상승하더라도 상기 코어 전압(VCORE)을 상기 스토리지 노드(SN)에 모두 인가할 수 있다.
이후, 프리차지 상태가 되면 상기 비트 라인(BL)은 0.9V로 프리차지 된다. 즉, 상기 프리차지 전압이 0.1V 상승한다.
이후, 다시 액티브 상태가 되면 상기 메모리 셀(60-1)에 저장된 전하가 상기 비트 라인(BL) 쪽으로 차지 쉐어링이 일어나게 되는데 상기 스토리지 노드(SN)의 전압과 상기 프리차지 전압(VBLP)의 차(1.8V - 0.9V = 0.9V)가 기 설정된 상기 코어 전압(VCORE)과 기 설정된 상기 프리차지 전압(VBLP)의 레벨의 차(1.6V - 1.8V = 0.8V) 보다 크기 때문에 차지 쉐어링에 따른 센싱 속도가 늦어지는 문제점이 발생 하지 않는다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로 및 방법은 번인 테스트 모드(Burn-In Test Mode)시 상기 전압 유지부(400)를 비활성화 시킴으로써, 상기 전압 유지부(400)에서 불필요하게 소모되는 전류를 줄일 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로 및 방법은 번인 테스트 모드시 불필요하게 구동 되는 전압 강하 회로를 제어하여 전류 소모를 줄일 수 있는 효과를 수반한다.

Claims (24)

  1. 인에이블 신호 및 번인 신호에 응답하여 구동 제어 신호를 출력하는 제어 수단;
    상기 인에이블 신호에 응답하여 제 1 전압을 출력하는 제 1 전압 생성 수단;
    상기 구동 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 유지하는 전압 유지 수단; 및
    상기 제 1 전압을 입력받고, 상기 인에이블 신호에 응답하여 제 3 전압을 출력하는 제 3 전압 생성 수단을 포함하며,
    상기 전압 유지 수단은,
    상기 제 1 전압을 분배하여 분배 전압을 출력하는 전압 분배부;
    상기 구동 제어 신호에 응답하여 활성화 되고, 기준 전압 및 상기 분배 전압을 비교하여 비교 신호를 출력하는 비교부; 및
    상기 비교 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 강하시키는 강하부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전압 생성 수단 및 상기 전압 유지 수단은 상기 기준 전압을 입력받는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기준 전압을 입력받고, 상기 번인 신호 및 상기 인에이블 신호에 응답 하여 제 2 전압을 생성하는 제 2 전압 생성 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 인에이블 신호가 활성화 되고 상기 번인 신호가 비활성화 되면 상기 구동 제어 신호를 활성화 시켜 출력하고, 상기 번인 신호가 활성화 되면 상기 구동 제어 신호를 비활성화 시키는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    상기 인에이블 신호를 반전 구동하는 인버터; 및
    하나의 입력 단이 상기 인버터의 출력 단에 연결되고, 다른 하나의 입력 단이 상기 번인 신호를 입력받고 출력 단이 상기 구동 제어 신호를 출력하는 노어 게이트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 분배부는,
    상기 제 1 전압의 입력 단과 접지 전압의 입력 단 사이에 직렬로 연결된 복수개의 저항을 포함하고,
    상기 분배 전압은 상기 복수개의 저항의 접속 단 중 어느 하나에서 출력되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 강하부는,
    게이트 단이 상기 비교 신호를 입력받고 드레인 단이 상기 제 1 전압을 인가받으며 소스 단이 접지 전압을 인가받는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  11. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 전압은 상기 제 1 전압보다 높고, 상기 제 1 전압은 상기 제 3 전압보다 높은 레벨임을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 전압은 코어 전압이고, 상기 제 2 전압은 고전압이며, 상기 제 3 전압은 프리차지 전압임을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  13. 인에이블 신호 및 번인 신호에 응답하여 구동 제어 신호를 출력하는 제어 수단;
    상기 번인 신호가 활성화시, 상기 구동 제어 신호와 기준 전압을 입력받아 제 1 전압을 유지하는 동작이 비활성화되는 전압 유지 수단; 및
    상기 제 1 전압을 입력받고, 상기 인에이블 신호에 응답하여 제 3 전압을 출력하는 제 3 전압 생성 수단을 포함하며,
    상기 전압 유지 수단은,
    상기 제 1 전압을 분배하여 분배 전압을 출력하는 전압 분배부;
    상기 구동 제어 신호에 응답하여 활성화 되고, 상기 기준 전압 및 상기 분배 전압을 비교하여 비교 신호를 출력하는 비교부; 및
    상기 비교 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 강하시키는 강하부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 인에이블 신호가 활성화 되고 상기 번인 신호가 비활 성화 되면 상기 구동 제어 신호를 활성화 시켜 출력하고, 상기 번인 신호가 활성화 되면 상기 구동 제어 신호를 비활성화 시키는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    상기 인에이블 신호를 반전 구동하는 인버터; 및
    하나의 입력 단이 상기 인버터의 출력 단에 연결되고, 다른 하나의 입력 단이 상기 번인 신호를 입력받고 출력 단이 상기 구동 제어 신호를 출력하는 노어 게이트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  16. 삭제
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 전압 분배부는,
    상기 제 1 전압의 입력 단과 접지 전압의 입력 단 사이에 직렬로 연결된 복수개의 저항을 포함하고,
    상기 분배 전압은, 상기 복수개의 저항의 접속 단 중 어느 하나에서 출력되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 강하부는,
    게이트 단이 상기 비교 신호를 입력받고 드레인 단이 상기 제 1 전압을 인가받으며 소스 단이 접지 전압을 인가받는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  19. a) 인에이블 신호 및 기준 전압에 응답하여 제 1 전압을 생성하는 단계;
    b) 상기 인에이블 신호 및 번인 신호에 응답하여 구동 제어 신호를 출력하는 단계;
    c) 상기 구동 제어 신호 및 상기 기준 전압에 응답하여 상기 제 1 전압의 레벨을 조절하는 단계; 및
    d) 상기 제 1 전압을 입력받고, 상기 인에이블 신호에 응답하여 제 3 전압을 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 c) 단계는,
    c-1) 상기 제 1 전압을 분배하여 분배 전압을 출력하는 단계;
    c-2) 상기 구동 제어 신호에 응답하여 상기 기준 전압 및 상기 분배 전압을 비교하여 비교 신호를 출력하는 단계; 및
    c-3) 상기 비교 신호에 응답하여 상기 제 1 전압을 강하시켜 상기 제 1 전압의 레벨을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 인에이블 신호가 활성화 되고 상기 번인 신호가 비활성화 되면 상기 구동 제어 신호를 활성화 시켜 출력하고, 상기 번인 신호가 활성화 되면 상기 구동 제어 신호를 비활성화 시키는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 방법.
  21. 삭제
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 번인 신호가 활성화 되면 상기 제 1 전압의 레벨을 조절하지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 방법.
  23. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 전압은 상기 제 3 전압보다 높은 레벨임을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 회로.
  24. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1 전압은 상기 제 3 전압보다 높은 레벨임을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치의 전압 생성 방법.
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