KR20010061605A - 내부전압 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 메모리장치에서 사용되는 내부전압 발생장치에 관한 것으로, 특히 동일한 목표전위를 갖는 비트라인 프리차지전압 발생수단 및 셀 플레이트전압 발생수단의 사이에 파워-업 신호 및 번-인모드 제어신호의 조합에 의해 턴-온되어 상기 두 내부전압 발생부를 선택적으로 스위칭시키는 스위칭수단을 구비하므로써, 동작모드시에는 비트라인 프리차지전압 구동에 대한 부담감을 해소시키고, 대기모드시에는 상기 셀 플레이트전압 발생수단을 디스에이블시켜 비트라인 프리차지전압 발생부만을 독립적으로 구동하므로써 대기모드시의 소모전류량을 최소화할 뿐만 아니라, 번-인모드 상황에서는 상기 두 내부전압을 독립적으로 각각 사용할 수 있게 되어 각각의 특성에 적합한 테스트수행이 가능하도록 한 내부전압 발생장치에 관한 것이다.

Description

내부전압 발생장치{Internal voltage generator}

본 발명은 반도체 메모리소자의 내부전압 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동일한 목표전위를 갖는 비트라인 프리차지전압 발생수단 및 셀 플레이트전압 발생수단을 필요에 따라 개방 또는 단락시키므로써 안정된 전원공급을 고속화할 수 있도록 하고 대기모드시의 전력소모를 크게 감소시켜 저전력을 실현하도록 한 내부전압 발생장치에 관한 것이다.

도 1 은 종래에 사용된 내부전압 발생장치의 블럭 구성도를 도시한 것으로, 번-인 모드시 셀 트랜지스터의 채널 누설에 의한 전류손실을 측정하기 위한 제어신호(ch_leak)의 제어하에 외부 전원전압(Vext)을 인가받아 비트라인(bit line)을 프리차지시키는 데 사용하는 비트라인 프리차지전압 발생수단(100)과, 번-인모드시 ONO에 스트레스를 가해기 위해 인가되는 제어신호(Vcp_Vcc, Vcp_GND)에 의해 셀 플레이트에 인가하는 전압인 셀 플레이트전압(Vcp)을 생성하는 셀 플레이트전압 발생수단(200)을 각각 구비하여 구성된다.

도 2 및 도 3 은 각각 도 1 에 도시된 비트라인 프리차지전압 발생수단(100) 및 셀 플레이트전압 발생수단(200)의 일 실시예에 따른 회로 구성도를 도시한 것이다.

통상적으로, 대부분의 디램소자는 제품과 데이타 및 동작상의 신뢰성을 향상시키기 위하여 비트라인 프리차지전압(bit line precharge voltage: Vblp) 및 셀 플레이트전압(cell plate voltage: Vcp) 등의 내부전압을 상기한 도면을 통해서도 알 수 있듯이 하나의 동일한 회로구조를 갖는 전압 발생장치에 의해 발생시켜 사용하게 되는데, 본 발명에서는 비트라인 프리차지전압 발생장치에 초점을 맞추어 이하 설명을 진행하기로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 내부전압으로서의 비트라인 프리차지전압의 발생장치 구조는 셀 플레이트전압을 발생시키는 내부전압 발생장치에 대해서도 동일하게 적용할 수 있겠다.

일반적으로, 디램소자의 비트라인 구조는 노이즈 특성에 유리하도록 비트라인을 쌍으로 배열하는 구조의 폴디드 비트라인(folded bit-line) 구조를 사용하고 있으며, 동작의 신뢰성 향상 및 전력소모의 감소를 위해 비트라인 프리차지전압으로 1/2Vdd 전압을 사용하고 있다.

상기 1/2Vdd 전압을 발생시키는 비트라인 프리차지전압 발생장치로는 여러가지가 있으나, 현재 가장 많이 사용되는 소오스 팔로윙(source following)방식의 비트라인 프리차지전압 발생장치로 상기 도 2 에 도시한 바와 같다.

그런데, 상기한 구성을 갖고 비트라인 프리차지전압(Vblp) 및 셀 플레이트전압(Vcp) 등의 내부전압을 발생시키는 내부전압 발생장치에 따르면, 동일한 방식으로 목표 기준전위값이 같은 두 전위(Vblp, Vcp)를 각각 생성하게 되면서 동작초기 부하 캐패시턴스값이 큰 셀 플레이트전압(Vcp) 발생의 경우 전위값에 약간의 기울기(slope)가 발생하면서 전위값 변화를 야기시켜 안정된 내부전원의 공급을 어렵게 만들며, 비트라인 프리차지전압(Vblp)의 경우에도 액티브 동작모드시 많은 전류공급이 요구되어 그 구동능력이 떨어지게 되는 문제점이 발생한다.

또한, 상기 문제점의 해결을 위해, 셀 플레이트전압(Vcp) 및 비트라인 프리차지전압(Vblp)을 분리하지 않고 하나의 단일 내부전압 발생기로 구동하는 경우에도 번-인모드시 비트라인 프리차지전압에 의한 셀 트랜지스터의 채널 누설전류 테스트나 셀 플레이트전압에 의한 ONO 스트레스 테스트를 구분하여 적절히 수행할 수없게 되는 별도의 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 동일한 목표전위를 갖는 비트라인 프리차지전압 발생수단 및 셀 플레이트전압 발생수단을 필요에 따라 개방 또는 단락시키므로써 안정된 전원공급을 고속화할 수 있도록 하고, 대기모드시의 전력소모를 크게 감소시키도록 한 내부전압 발생장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 내부전압 발생장치는 번-인모드시 셀 트랜지스터의 채널손실을 측정하기 위해 인가되는 제어신호에 의해 외부 전원전압으로부터 일정 기준전위의 비트라인 프리차지전압을 발생시키는 비트라인 프리차지전압 발생수단과,

번-인모드시 스트레스를 가하기 위해 인가되는 제어신호 및 액티브모드 제어신호에 의해 활성화되어, 외부 전원전압으로부터 일정 기준전위의 셀 플레이트전압을 발생시키는 셀 플레이트전압 발생수단과,

상기 비트라인 프리차지전압 발생수단과 셀 플레이트전압 발생수단의 사이에 연결되어 파워-업신호 및 번-인모드 제어신호의 조합에 의해 스위칭되어 상기 두 전압 발생수단의 단락 및 개방을 제어하는 스위칭수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스위칭수단은 상기 비트라인 프리차지전압 발생수단의 출력단과 상기 셀 플레이트전압 발생수단의 출력단 사이에 접속된 스위칭부와,

상기 파워-업 신호와 번-인 모드 제어신호를 논리조합하여 상기 스위칭부의 스위칭여부를 제어하는 스위칭 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래에 사용된 내부전압 발생장치의 블럭 구성도

도 2 는 도 1 에 도시된 비트라인 프리차지전압 발생수단의 일 실시예에 따른 회로 구성도

도 3 은 도 1 에 도시된 셀 플레이트전압 발생수단의 일 실시예에 따른 회로 구성도

도 4 은 본 발명에 따른 내부전압 발생장치의 블럭 구성도

도 5 는 도 4 에 도시된 셀 플레이트전압 발생수단의 일 실시예에 따른 회 구성도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100: 비트라인 프리차지전압 발생수단 200: 셀 플레이트전압 발생수단

300: 스위칭수단

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 발명에 따른 내부전압 발생장치의 블럭 구성도를 도시한 것으로로, 번-인모드(burn-in mode)시 셀 트랜지스터의 채널손실을 측정하기 위해 인가되는 제어신호(ch_leak)에 의해 외부 전원전압(Vext)으로부터 일정 기준전위의 비트라인 프리차지전압(Vblp)을 발생시키는 비트라인 프리차지전압 발생수단(100)과, 번-인모드시 ONO에 스트레스를 가하기 위해 인가되는 제어신호(Vcp_Vcc, Vcp_GND) 및 액티브동작모드 제어신호(act)에 의해 그 활성화 여부가 제어되어, 외부 전원전압(Vext)으로부터 일정 기준전위의 셀 플레이트전압(Vcp)을 발생시키는 셀 플레이트전압 발생수단(200)과, 상기 비트라인 프리차지전압 발생수단(100)과 셀 플레이트전압 발생수단(200)의 사이에 연결되어 파워-업신호(pwr_up) 및 번-인모드 제어신호(burn_in)의 조합에 의해 스위칭되어 상기 두 전압 발생수단(100, 200)의 단락 및 개방을 제어하는 스위칭수단(300)을 구비하여 구성된다.

상기 스위칭수단(300)은 상기 비트라인 프리차지전압 발생수단(100)의 출력단과 상기 셀 플레이트전압 발생수단(200)의 출력단 사이에 접속된 스위칭부(10)와, 상기 파워-업 신호(pwr_up)와 번-인 모드 제어신호(burn_in)를 논리조합하여상기 스위칭부(10)의 스위칭여부를 제어하는 스위칭 제어부(20)를 구비한다.

동 도면에서, 상기 스위칭부(10)는 엔모스 트랜지스터(MN1)로 구성하며, 상기 스위칭 제어부(20)는 낸드 게이트(NAND)로 구성한다.

상기 구성에 의해, 상기 파워-업신호(per_up)와 번-인모드 제어신호(burn_in)를 사용해, 번-인상황에서 테스트를 할 때에는 상기 스위칭부(10)내 엔모스 트랜지스터(MN1)를 오프시켜 비트라인 프리차지전압 발생수단(100) 및 셀 플레이트전압 발생수(200)를 분리독립시켜 동작시키도록 제어하게 된다.

도 5 는 도 4 에 도시된 셀 플레이트전압 발생수단의 일 실시예에 따른 회 구성도를 도시한 것으로, 스탠-바이모드시의 대기전류 소모량을 감소시키기 위한 목적으로 액티브모드 제어신호(act)의 상태에 따라 스탠-바이시에는 전채적으로 셀 플레이트전압 발생수단(200)을 디스에이블시키는 한편, 액티브 동작모드에서만 인에이블시키도록 제어하는 인에이블 제어부(30)를 전압분배를 수행하는 전압분배부의 전달에 구비하게 된다.

이하, 상기 구성을 갖는 본 발명의 동작을 도면을 참조하며 자세히 살펴보기로 한다.

우선, 동작초기 칩에 외부 파워가 인가되어 내부에서 만들어지는 내부전압이 어느정도 안정된 전위수준에 도달하기 전에는 칩이 오동작할 우려가 있기 때문에, 칩이 각각의 해당 내부전압에 근접하였는지의 여부를 판단해 이를 나타내는 파워-업신호(pwr_up)를 발생시키게 된다.

상기 파워-업신호(pwr_up)의 인가 후 액티브 동작모드로 진입하게 되면 상기 스위칭수단(300)내 엔모스 트랜지스터(MN1)가 턴-온되면서, 상기 비트라인 프리차지전압 발생수단(100) 및 셀 플레이트전압 발생수단(200)을 단락시켜 비트라인 구동능력을 향상시켜 모자라는 비트라인 프리차지전압의 전위를 보충할 수 있도록 제어하게 된다.

한편, 이후 번-인 테스트 모드(burn-in test mode)로 진입하게 되면, 상기 스위칭수단(300)내 엔모스 트랜지스터(MN1)가 턴-오프되어지면서 상기 두 내부전압 발생수단(100, 200)을 분리독립시키게 된다.

이에 따라, 비트라인 프리차지전압 발생수단(100)을 사용해 셀 트랜지스터의 채널손실량을 테스트할 수 있게 되는 한편, 셀 플레이트전압 발생수단(200)을 사용해 ONO 스트레스를 체크할 수도 있게 되면서, 각각의 특성에 맞는 테스트수행이 가능해지는 것이다.

또한, 대기모드시에는 상기 스위칭수단(300)내 엔모스 트랜지스터(MN1)가 턴-온되어 상기 비트라인 프리차지전압 발생수단(100) 및 상기 셀 플레이트전압 발생수단(200)이 단락된다. 이때, 상기 셀 플레이트전압 발생수단(200)으로 인가되는 동작모드 제어신호(act)가 '로직로우'이기 때문에, 파워-업 신호(pwr_up)가 '로직하이'이더라도 셀 플레이트전압 발생수단(200)이 전체적으로 동작하지 않는 디스에이블상태로 제어되어 비트라인 프리차지전압 발생수단(100)만을 내부적으로 구동하게 되므로써, 대기모드시의 대기전류 소모량을 크게 감소시킬 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 비트라인 프리차지전압 발생장치에 의하면, 액티브모드시 비트라인 프리차지전압의 구동능력을 높이고, 대기모드시의 전류소모를 크게 감소시킬 수 있으며, 초기 파워-업신호가 뜨기 전인 램프-업시 셀 플레이트전압 및 비트라인 프리차지전압이 목표 기준전위값에 고속으로 도달할 수 있게되어, 소자설계시 안정된 전위수준의 내부전압을 고속으로 확보할 수 있게 되는 매우 뛰어난 효과가 있다.

또한, 번인- 테스트모드시에는 비트라인 프리차지전압 발생수단 및 셀 플레이트전압 발생수단을 각각 따로 분리하여 독립적으로 사용할 수 있게 되므로써, 각각의 특성에 맞는 테스트수행이 가능해지는 매우 뛰어난 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (4)

1. 번-인모드시 셀 트랜지스터의 채널손실을 측정하기 위해 인가되는 제어신호에 의해 외부 전원전압으로부터 일정 기준전위의 비트라인 프리차지전압을 발생시키는 비트라인 프리차지전압 발생수단과,

   번-인모드시 스트레스를 가하기 위해 인가되는 제어신호 및 액티브모드 제어신호에 의해 활성화되어 외부 전원전압으로부터 일정 기준전위의 셀 플레이트전압을 발생시키는 셀 플레이트전압 발생수단과,

   상기 비트라인 프리차지전압 발생수단과 셀 플레이트전압 발생수단의 사이에 연결되어 파워-업신호 및 번-인모드 제어신호의 조합에 의해 스위칭되어 상기 두 전압 발생수단의 단락 및 개방을 제어하는 스위칭수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 내부전압 발생장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위칭수단은 상기 비트라인 프리차지전압 발생수단의 출력단과 상기 셀 플레이트전압 발생수단의 출력단 사이에 접속된 스위칭부와,

   상기 파워-업 신호와 번-인 모드 제어신호를 논리조합하여 상기 스위칭부의 스위칭여부를 제어하는 스위칭 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부전압 발생장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 스위칭부는 엔모스 트랜지스터로 구성하는 것을 특징으로 하는 내부전압 발생장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 스위칭 제어부는 낸드 게이트로 구성하는 것을 특징으로 하는 내부전압 발생장치.