KR101052925B1 - Internal voltage sensing circuit and power-up signal generation circuit using the same - Google Patents
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Abstract
내부전압 감지회로는 내부전압에 응답하여 제1 노드를 구동전압 또는 접지전압으로 구동하는 제1 구동부를 포함하여, 상기 내부전압의 레벨을 감지하여 내부전압감지신호를 생성하는 감지신호생성부; 및 상기 내부전압감지신호에 응답하여 외부전압 또는 내부전압을 상기 구동전압으로 선택적으로 전달하는 구동전압선택부를 포함한다.The internal voltage sensing circuit may include a detection signal generation unit configured to generate an internal voltage detection signal by sensing the level of the internal voltage, including a first driver configured to drive the first node to a driving voltage or a ground voltage in response to the internal voltage; And a driving voltage selector for selectively transferring an external voltage or an internal voltage to the driving voltage in response to the internal voltage sensing signal.
파워업신호, 레벨감지신호 Power-up signal, level detection signal
Description
본 발명은 내부전압감지회로 및 이를 이용한 파워업신호 생성회로에 관한 것이다.The present invention relates to an internal voltage detection circuit and a power up signal generation circuit using the same.
반도체 메모리 장치는 외부로부터 외부전압(VDD)과 접지전압(VSS)을 공급받아 내부동작에 필요한 내부전압을 생성하여 사용하고 있다. 메모리 장치의 내부동작에 필요한 내부전압으로는 메모리 코어영역에 공급하는 코어전압(VCORE), 워드라인을 구동하거나 오버드라이빙 시에 사용되는 고전압(VPP), 코어영역의 앤모스트랜지스터의 벌크(bulk)전압으로 공급되는 백바이어스전압(VBB) 등이 있다. The semiconductor memory device receives an external voltage VDD and a ground voltage VSS from an external source and generates and uses an internal voltage for internal operation. Internal voltages required for the internal operation of the memory device include a core voltage (VCORE) supplied to the memory core region, a high voltage (VPP) used when driving word lines or overdriving, and a bulk of an MOS transistor in the core region. And a back bias voltage VBB supplied with a voltage.
반도체 메모리 장치에 공급되는 외부전압(VDD)의 경우 0[V]로부터 시작하여 일정한 기울기로 레벨이 상승하므로, 외부전압(VDD)이 목표레벨까지 상승하기 전에 반도체 메모리 장치의 동작이 개시되는 경우 오동작이 유발된다. 즉, 외부전압(VDD)의 레벨이 낮은 경우 외부전압(VDD)에 의해 생성되는 코어전압(VCORE) 등의 내부전압의 레벨도 목표레벨보다 낮게 생성되어, 이를 공급받아 동작하는 회로에 오동작을 야기시킨다. 따라서, 반도체 메모리 장치에는 외부전압(VDD) 또는 코어전압(VCORE)의 레벨을 감지하여 외부전압(VDD) 또는 코어전압(VCORE)의 레벨이 목표레벨까지 상승하였는지 여부에 관한 정보를 포함하는 파워업신호(Power-up signal)를 생성하는 파워업신호 생성회로가 구비된다. 이와 같은 파워업신호 생성회로에는 외부전압(VDD) 또는 코어전압(VCORE)의 레벨이 목표레벨까지 상승하였는지 여부를 판단하는 전압감지회로가 구비된다.In the case of the external voltage VDD supplied to the semiconductor memory device, the level rises with a constant slope starting from 0 [V], and thus malfunctions when the operation of the semiconductor memory device is started before the external voltage VDD rises to the target level. This is caused. That is, when the level of the external voltage VDD is low, the level of the internal voltage such as the core voltage VCORE generated by the external voltage VDD is also lower than the target level, causing a malfunction in the circuit operated by supplying the voltage. Let's do it. Therefore, the semiconductor memory device senses the level of the external voltage VDD or the core voltage VCORE, and includes a power-up including information on whether the level of the external voltage VDD or the core voltage VCORE has risen to a target level. A power up signal generation circuit for generating a power-up signal is provided. The power-up signal generation circuit includes a voltage sensing circuit that determines whether the level of the external voltage VDD or the core voltage VCORE has risen to a target level.
본 발명은 내부전압이 목표레벨에 도달하였는지 여부에 따라 공급되는 구동전압의 레벨을 조절하여 누설전류를 감지할 수 있도록 한 내부전압감지회로 및 이를 이용한 파워업신호 생성회로를 개시한다.The present invention discloses an internal voltage sensing circuit and a power-up signal generating circuit using the same to adjust a level of a driving voltage supplied according to whether an internal voltage reaches a target level so as to detect a leakage current.
이를 위해 본 발명은 내부전압에 응답하여 제1 노드를 구동전압 또는 접지전압으로 구동하는 제1 구동부를 포함하여, 상기 내부전압의 레벨을 감지하여 내부전압감지신호를 생성하는 감지신호생성부; 및 상기 내부전압감지신호에 응답하여 외부전압 또는 내부전압을 상기 구동전압으로 선택적으로 전달하는 구동전압선택부를 포함하는 내부전압 감지회로를 제공한다.To this end, the present invention includes a detection signal generation unit for generating an internal voltage detection signal by detecting the level of the internal voltage, including a first driver for driving the first node to a driving voltage or a ground voltage in response to the internal voltage; And a driving voltage selector for selectively transferring an external voltage or an internal voltage to the driving voltage in response to the internal voltage sensing signal.
또한, 본 발명은 외부전압의 레벨을 감지하여 외부전압감지신호를 생성하는 외부전압 감지회로; 내부전압의 레벨을 감지하여 내부전압감지신호를 생성하는 내부전압 감지회로; 및 상기 외부전압감지신호 및 상기 내부전압감지신호를 입력받아 파워업신호를 생성하는 신호생성부를 포함하되, 상기 내부전압 감지회로는 상기 내부전압의 레벨에 따라 외부전압 또는 내부전압이 선택적으로 전달되는 구동전압으로 제1 노드를 구동하는 제1 구동부를 포함하는 파워업신호 생성회로를 제공한다.In addition, the present invention is an external voltage detection circuit for generating an external voltage detection signal by detecting the level of the external voltage; An internal voltage sensing circuit configured to sense an internal voltage level and generate an internal voltage detection signal; And a signal generation unit configured to receive the external voltage detection signal and the internal voltage detection signal to generate a power-up signal, wherein the internal voltage detection circuit selectively transfers an external voltage or an internal voltage according to the level of the internal voltage. Provided is a power-up signal generation circuit including a first driver for driving a first node with a driving voltage.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실 시예에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are merely for illustrating the present invention, and the scope of protection of the present invention is not limited to these embodiments.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 파워업신호 생성회로의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a power-up signal generation circuit according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 파워업신호 생성회로는 외부전압(VDD)의 레벨을 감지하여 외부전압감지신호(DET_VDD)를 생성하는 외부전압 감지회로(1)와, 내부전압(VCORE)의 레벨을 감지하여 내부전압감지신호(DET_VCORE)를 생성하는 내부전압 감지회로(2)와, 외부전압감지신호(DET_VDD) 및 내부전압감지신호(DET_VCORE)를 입력받아 논리곱 연산을 수행하여 파워업신호(PWRUP)를 생성하는 신호생성부(3)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the power-up signal generation circuit of the present embodiment senses the level of the external voltage VDD to generate an external voltage detection signal DET_VDD and an internal voltage VCORE. The internal
외부전압 감지회로(1)는 외부전압(VDD)의 레벨이 기설정된 제1 목표레벨까지 상승하는 경우 하이레벨로 인에이블되는 외부전압감지신호(DET_VDD)를 생성한다. 외부전압감지신호(DET_VDD)는 초기상태에서 로우레벨로 설정되는 것이 바람직하다. The external
내부전압 감지회로(2)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 구동전압(VDR)을 공급받아 내부전압(VCORE)의 레벨을 감지하여 내부전압감지신호(DET_VCORE)를 생성하는 제1 감지신호 생성부(20)와, 내부전압감지신호(DET_VCORE)에 응답하여 외부전압(VDD) 또는 내부전압(VCORE)을 선택적으로 구동전압(VDR)으로 전달하는 제1 구동전압선택부(21)로 구성된다.As illustrated in FIG. 2, the internal
제1 감지신호 생성부(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 구동부(200), NMOS 트랜지스터(N21), PMOS 트랜지스터(P21), 제2 구동부(201) 및 버퍼부(202)로 구성된다. 제1 구동부(200)는 구동전압(VDR)과 노드(nd20) 사이에 연결되어 내부전 압(VCORE)에 응답하여 노드(nd20)를 풀업구동하는 풀업소자로 동작하는 PMOS 트랜지스터(P20)와, 노드(nd20)와 접지전압(VSS) 사이에 연결되어 내부전압(VCORE)에 응답하여 노드(nd20)를 풀다운구동하는 풀다운소자로 동작하는 NMOS 트랜지스터(N20)로 구성된다. NMOS 트랜지스터(N21)는 소스 및 드레인이 접지전압(VSS)에 연결되어 전하유지소자인 커패시터로 동작하여 노드(nd20)의 레벨을 유지한다. PMOS 트랜지스터(P21)는 외부전압감지신호(DET_VDD)가 디스에이블된 상태에서 노드(nd20)을 외부전압(VDD)으로 구동한다. 제2 구동부(201)는 외부전압(VDD)과 노드(nd21) 사이에 연결되어 노드(nd20)의 신호에 응답하여 노드(nd21)를 풀업구동하는 풀업소자로 동작하는 PMOS 트랜지스터(P22)와, 노드(nd21)와 접지전압(VSS) 사이에 연결되어 노드(nd20)의 신호에 응답하여 노드(nd21)를 풀다운구동하는 풀다운소자로 동작하는 NMOS 트랜지스터(N22)로 구성된다. 버퍼부(202)는 인버터들(IV20, IV21)로 구성되어 노드(nd21)의 신호를 버퍼링하여 내부전압감지신호(DET_VCORE)를 생성한다. 이와 같은 구성의 제1 감지신호 생성부(20)는 내부전압(VCORE)이 기설정된 레벨까지 상승하기 전에는 PMOS 트랜지스터(P20)가 턴온되어 로우레벨의 내부전압감지신호(DET_VCORE)를 생성하고, 내부전압(VCORE)이 기설정된 제2 목표레벨까지 상승한 후에는 NMOS 트랜지스터(20)가 턴온되어 로우레벨의 내부전압감지신호(DET_VCORE)를 생성한다. 여기서, 제2 목표레벨은 실시예에 따라서 제1 목표레벨과 동일레벨 또는 다른레벨로 설정할 수 있다.As illustrated in FIG. 3, the first
제1 구동전압선택부(21)는 내부전압감지신호(DET_VCORE)가 로우레벨인 경우 턴온되어 외부전압(VDD)을 구동전압(VDR)으로 전달하는 스위치로 동작하는 PMOS 트 랜지스터(P23)와, 내부전압감지신호(DET_VCORE)가 하이레벨인 경우 턴온되어 내부전압(VCORE)을 구동전압(VDR)으로 전달하는 스위치로 동작하는 PMOS 트랜지스터(P24)로 구성된다. 여기서, 내부전압감지신호(DET_VCORE)는 초기상태에서 로우레벨로 설정되는 것이 바람직하다.The first
이와 같이 구성된 파워업신호 생성회로의 동작을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.The operation of the power-up signal generation circuit configured as described above will now be described in detail.
반도체 메모리 장치가 동작을 개시하면 외부전압(VDD)의 레벨이 상승하고, 외부전압(VDD)으로부터 생성되는 내부전압(VCORE)의 레벨 또한 상승한다. When the semiconductor memory device starts to operate, the level of the external voltage VDD increases, and the level of the internal voltage VCORE generated from the external voltage VDD also increases.
이때, 외부전압 감지회로(1) 및 내부전압 감지회로(2)는 각각 외부전압(VDD) 및 내부전압(VCORE)의 레벨을 감지하여 외부전압감지신호(DET_VDD) 및 내부전압감지신호(DET_VCORE)를 생성한다. 즉, 외부전압 감지회로(1)는 외부전압(VDD)의 레벨이 제1 목표레벨레벨까지 상승하기 전까지는 로우레벨의 외부전압감지신호(DET_VDD)를 생성하고, 외부전압(VDD)의 레벨이 제1 목표레벨레벨까지 상승한 후에는 하이레벨의 외부전압감지신호(DET_VDD)를 생성한다. 내부전압 감지회로(2)의 내부전압(VCORE)의 레벨을 감지하여 내부전압감지신호(DET_VCORE)를 생성하는 동작을 도 3 및 도 4를 참고하여 설명하면 다음과 같다.At this time, the external
우선, 초기상태에서 로우레벨로 설정된 내부전압감지신호(DET_VCORE)에 의해 제1 구동전압선택부(21)의 PMOS 트랜지스터(P23)가 턴온되어 구동전압(VDR)은 외부전압(VDD)과 동일한 레벨로 공급된다. 이와 같은 상태에서 내부전압(VCORE)의 레벨이 제2 목표레벨까지 상승하지 않은 경우 제1 구동부(200)의 PMOS 트랜지스터(P20) 가 턴온되어 노드(nd20)는 구동전압(VDR)에 의해 외부전압(VDD)으로 풀업구동된다. 따라서, 제1 감지신호 생성부(20)에서 생성되는 내부전압감지신호(DET_VCORE)는 로우레벨을 유지한다.First, the PMOS transistor P23 of the first
이후, 내부전압(VCORE)의 레벨이 제2 목표레벨까지 상승하는 경우 내부전압(VCORE)은 NMOS 트랜지스터(N20)의 문턱전압 이상이 되므로 제1 구동부(200)의 PMOS 트랜지스터(P20)가 턴오프되고, NMOS 트랜지스터(N20)가 턴온되어 노드(nd20)는 접지전압(VSS)으로 풀다운 구동된다. 따라서, 제1 구동전압선택부(21)에서 생성되는 내부전압감지신호(DET_VCORE)는 하이레벨로 천이한다.Subsequently, when the level of the internal voltage VCORE rises to the second target level, the internal voltage VCORE is equal to or greater than the threshold voltage of the NMOS transistor N20, so that the PMOS transistor P20 of the
내부전압감지신호(DET_VCORE)가 하이레벨로 천이하면 제1 구동전압선택부(21)의 PMOS 트랜지스터(P24)가 턴온되어 구동전압(VDR)은 내부전압(VCORE)과 동일한 레벨로 공급된다. When the internal voltage detection signal DET_VCORE transitions to a high level, the PMOS transistor P24 of the first
이와 같이, 내부전압(VCORE)의 레벨이 제2 목표레벨까지 상승한 이후 구동전압(VDR)을 외부전압(VDD)에서 내부전압(VCORE)으로 전환하는 이유는 제1 구동부(200)에 포함된 PMOS 트랜지스터(P20)의 소스전압으로 계속 외부전압(VDD)을 공급하는 경우에는 PMOS 트랜지스터(P20)의 게이트에 인가되는 내부전압(VCORE)과의 레벨차이가 점점 커져 누설전류가 증가하기 때문이다. 따라서, 본 실시예의 파워업신호 생성회로에서는 내부전압(VCORE)의 레벨이 제2 목표레벨까지 상승한 이후에는 구동전압(VDR)을 외부전압(VDD)에서 내부전압(VCORE)으로 전환하여 PMOS 트랜지스터(P20)를 통해 발생되는 누설전류를 감소시키고 있다.As such, the reason why the driving voltage VDR is changed from the external voltage VDD to the internal voltage VCORE after the level of the internal voltage VCORE rises to the second target level is the PMOS included in the
도 5는 도 1에 도시된 파워업신호 생성회로에 포함된 내부전압감지회로(2)의 다른 실시예에 따른 구성을 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration according to another embodiment of the internal
도 5에 도시된 바와 같이, 내부전압 감지회로(2)는 구동전압(VDR)을 공급받아 내부전압(VCORE)의 레벨을 감지하여 내부전압감지신호(DET_VCORE)를 생성하는 제2 감지신호 생성부(22)와, 내부전압감지신호(DET_VCORE)를 입력받아 소정구간 지연시키는 지연부(23)와, 지연부(23)의 출력신호에 응답하여 외부전압(VDD) 또는 내부전압(VCORE)을 선택적으로 구동전압(VDR)으로 전달하는 제2 구동전압선택부(24)로 구성된다. 여기서, 제2 감지신호 생성부(22) 및 제2 구동전압선택부(24)의 구성은 앞서, 도 3 및 도 4에 도시된 제1 감지신호 생성부(20) 및 제1 구동전압선택부(21)와 동일한 구성으로 구현할 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 내부전압 감지회로(2)의 구성적 특징은 내부전압감지신호(DET_VCORE)를 소정구간 지연시켜 제2 구동전압선택부(24)에 전달하는 지연부(23)의 구성에 있다. 지연부(23)에 의해 제2 구동전압선택부(24)는 내부전압(VCORE)의 레벨이 제2 목표레벨까지 상승하고 난 후, 지연부(23)의 지연구간만큼 경과되면 구동전압(VDR)을 외부전압(VDD)에서 내부전압(VCORE)으로 전환한다.As illustrated in FIG. 5, the internal
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 파워업신호 생성회로의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a power-up signal generation circuit according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 파워업신호 생성회로에 포함된 내부전압감지회로의 일실시예에 따른 구성을 도시한 블럭도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an internal voltage sensing circuit included in the power up signal generation circuit shown in FIG. 1.
도 3은 도 2에 도시된 내부전압감지회로에 포함된 제1 감지신호생성부의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a first sensing signal generation unit included in the internal voltage sensing circuit shown in FIG. 2.
도 4는 도 2에 도시된 내부전압감지회로에 포함된 제1 구동전압선택부의 회로도이다.FIG. 4 is a circuit diagram of the first driving voltage selector included in the internal voltage sensing circuit shown in FIG. 2.
도 5는 도 1에 도시된 파워업신호 생성회로에 포함된 내부전압감지회로의 다른 실시예에 따른 구성을 도시한 블럭도이다.FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration according to another embodiment of an internal voltage detection circuit included in the power up signal generation circuit shown in FIG. 1.
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