KR20050037683A - 고전압 발생기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 메모리 장치용 고전압 발생기에 관한 것으로, 특히 대기 모드에서 사용하는 고전압 발생기와 액티브 동작시 사용하는 고전압 발생기를 하나로 통합한 고전압 발생기에 관한 것이다.
반도체 장치의 대기 모드를 나타내는 제 1 동작 모드 및 액티브 모드를 나타내는 제 2 동작 모드에 공통적으로 사용하기 위한 본 발명의 고전압 발생기는 상기 제 1 동작 모드 및 상기 제 2 동작 모드에 따라서 동작 속도에 차이가 있는 고전압 검출기와, 상기 제 1 동작 모드 및 상기 제 2 동작 모드에 따라서 발진 주기가 다른 발진 신호(OSC)를 출력하는 링 오실레이타와, 상기 발진 신호에 응답하여 소정의 제어 펄스 신호를 출력하는 제어 신호 발생부와,제어 펄스 신호를 수신하며, 상기 제 1 및 제 2 동작 모드에 따라서 펌핑 커패시터의 용량이 변경가능한 펌핑 회로를 구비한다.
본 발명에 따른 고전압 발생기는 대기모드와 액티브 모드에서 공통으로 사용할 수 있으므로, 효율적인 면적 활용이 가능해지는 잇점이 있다.
Description
본 발명은 반도체 장치용 고전압 발생기에 관한 것으로, 특히 대기 모드에서 사용하는 고전압 발생기와 액티브 동작시 사용하는 고전압 발생기를 하나로 통합한 고전압 발생기에 관한 것이다.
일반적으로, 고전압은 메모리 장치에 공급되는 전압보다 더 높은 전위를 갖는 전압을 의미하며, 주로 워드 라인에 공급된다. 고전압 발생기는 이러한 고전압을 생성하는 장치이다.
도 1은 일반적인 고전압 발생기의 기본 블록도를 도시한다.
도 1에서, 고전압 검출기(VPP detector:100)는 고전압의 전위 레벨을 검출하는 장치로서, 고전압이 일정 수준 이하로 떨어지는 경우 이를 감지하여 링 오실레이타(110)를 활성화시키는 신호(VPP_EN)를 발생시킨다.
링 오실레이타(ring oscillator: 110)는 활성화 신호(VPP_EN)에 의하여 발진을 시작한다. 링 오실레이타의 발진 주파수는 효율적으로 고전압을 형성할 수 있도록 적절히 선택되며, 링 오실레이타로부터 출력되는 발진 신호는 OSC로 표시된다.
제어 신호 발생기(120)는 발진 신호(OSC)를 수신하여 전하 펌핑 동작에 의하여 고전압(VPP)을 출력하는 펌핑 회로(130)에 소정의 제어 신호(CTR PULSE)를 인가한다.
펌핑 회로(130)는 펌핑 동작에 의하여 고전압(VPP)을 출력한다.
지금까지, 고전압 발생기의 기본 구성 회로에 대하여 간단히 살펴 보았다.
그런데, 일반적으로 메모리 장치에 사용되는 고전압 발생기는 메모리 장치의 동작 모드에 따라서 대기 모드(standby mode)용 고전압 발생기와 액티브 모드(active mode)용 고전압 발생기로 크게 구분된다. 여기서, 대기 모드용 고전압 발생기는 고전압 소모가 매우 작기 때문에, 소용량의 고전압을 발생시키도록 설계되는 것이 일반적이다. 반면에, 액티브 모드용 고전압 발생기는 고전압 소모가 많기 때문에 대용량의 고전압을 발생시킬 수 있도록 설계된다.
표 1은 대기모드용 고전압 발생기와 액티브 모드용 고전압 발생기의 특성을 비교한 것이다.
[표 1]
| 액티브모드용 고전압 발생기 | 대기모드용 고전압 발생기 | |
| 고전압 검출기 | 응답속도가 빠르다 | 응답 속도가 느리다 |
| 링 오실레이타 | 발진 주기가 짧다 | 발진 주기가 길다 |
| 펌핑 회로 | 펌핑 커패시터가 크다 | 펌핑 커패시터가 작다 |
표 1에서 알 수 있듯이, 대기모드용 및 액티브 모드용 고전압 발생기는 크게 고전압 검출기의 응답 속도, 일 오실레이타의 발진 주기, 펌핑 회로내의 펌핑 커패시터의 용량에서 차이가 있다. 이러한 차이는 메모리 장치의 액티브 모드에서 사용되는 고전압의 용량이 대기모드에서 보다 훨씬 크기 때문이다.
이러한 차이점으로 인하여, 종래에는 대기모드용 고전압 발생기와 액티브 모드용 고전압 발생기를 독립적으로 설계하여 메모리 장치내에 배치 설계하였으며, 이 때문에 메모리 칩의 면적을 효율적으로 사용할 수 없다는 단점이 있었다.
그러나, 이들 고전압 발생기는 기본 구조가 상당히 유사하기 때문에
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 이들 고전압 발생기의 기본 구조가 상당히 유사하다는 점에 착안하여 상호 공유할 수 있는 부분들을 함께 사용하는 고전압 발생기를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 하나의 고전압 발생기를 대기모드와 액티브 모드에서 사용할 수 있도록 하고자 한다.
반도체 장치의 대기 모드를 나타내는 제 1 동작 모드 및 액티브 모드를 나타내는 제 2 동작 모드에 공통적으로 사용하기 위한 본 발명의 고전압 발생기는 상기 제 1 동작 모드 및 상기 제 2 동작 모드에 따라서 동작 속도에 차이가 있는 고전압 검출기와, 상기 제 1 동작 모드 및 상기 제 2 동작 모드에 따라서 발진 주기가 다른 발진 신호(OSC)를 출력하는 링 오실레이타와, 상기 발진 신호에 응답하여 소정의 제어 펄스 신호를 출력하는 제어 신호 발생부와,제어 펄스 신호를 수신하며, 상기 제 1 및 제 2 동작 모드에 따라서 펌핑 커패시터의 용량이 변경가능한 펌핑 회로를 구비한다.
본 발명에서, 고전압 검출기의 동작 속도는 제 1 동작 모드의 경우보다 제 2 동작 모드에서 더 빠르다.
본 발명에서, 링 오실레이타로부터 출력되는 발진 신호의 주기는 제 1 동작 모드보다 제 2 동작 모드일 경우가 더 짧다.
본 발명에서, 링 오실레이타는 상기 제 1 및 제 2 동작 모드를 결정하는 동작 모드 선택 신호(ACT)와 상기 고전압 검출기의 출력신호를 수신하여 상기 발진 신호를 출력한다. 여기서, 동작 모드 선택 신호가 상기 제 2 동작 모드를 선택한 경우의 상기 발진 신호의 주기는 상기 동작 모드 선택 신호가 상기 제 1 동작 모드를 선택한 경우의 상기 발진 신호의 주기보다 더 짧다.
본 발명에서, 상기 펌핑 회로는 제 1 전압원과 제 1 노드로 사이에 연결된 제 1 트랜지스터와, 상기 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 연결된 제 1 커패시터, 스위치 수단을 통하여 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 연결되는 제 2 커패시터, 상기 제 1 노드와 출력단자 사이에 연결된 제 2 트랜지스터를 구비하며, 상기 스위치 수단은 상기 제 1 및 제 2 동작 모드를 결정하는 동작 모드 선택 신호에 의하여 턴온/오프된다. 여기서, 제어 신호 발생부는 제 1 내지 제 3 제어 신호를 발생하며, 상기 제 1 제어 신호에 의하여 상기 제 1 트랜지스터가 턴온되고, 상기 제 2 제어 신호에 의하여 상기 제 1 노드의 전위 레벨이 상승되며, 상기 제 3 제어 신호에 의하여 제 2 트랜지스터가 턴온되어 상기 출력단자를 통하여 고전압을 출력한다. 또한, 스위치 수단은 제 2 동작 모드에서 턴온된다.
(실시예)
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 종래의 일반적인 고전압 검출기의 일예를 도시한다. 도 2에서, VPP는 고전압을 나타내고, VREF는 기준전압을 나타내고, VBIAS는 차동 증폭기를 인에이블시키는 바이어스 전압을 나타내며, VDD는 차동 증폭기의 구동전압을 나타낸다. 그리고, VPP_EN은 도 1에서 이미 설명한 바와같이, 고전압 검출기의 출력을 나타낸다.
동작에 있어서, 고전압(VPP)의 전위 레벨이 다운되어 전압(VPP_REF)이 기준전압(VREF)보다 낮아지는 경우, 고전압 검출기의 출력(VPP_EN)은 하이 레벨이 되어 도 1에 도시된 고전압 발생기를 동작시키게 된다.
종래의 경우, 이러한 고전압 검출기는 대기모드형 고전압 발생기와 액티브 모드형 고전압 발생기에 독립적으로 설치되었음은 전술한 바와같다.
도 3은 대기모드형 고전압 발생기와 액티브 모드형 고전압 발생기에 공통적으로 사용할 본 발명에 따른 고전압 검출기의 일예를 도시한다.
종래의 고전압 검출기와 다른 점은 바이어스 트랜지스터이외에 대기모드인지 액티브 모드인지 여부를 선택하는 동작 모드 선택 신호(ACT)에 의하여 인에이블되는 트랜지스터를 차동 증폭기에 추가하였다는 것이다. 참고로, ACT신호는 대기모드인 경우에는 로우 레벨이고, 액티브 모드인 경우에는 하이 레벨이다. 추가된 트랜지스터의 W/L 비는 도 1에 도시된 바이어스 전압(VBIAS)에 의하여 인에이블되는 바이어스 트랜지스터보다 크다. 따라서, ACT가 하이 레벨인 경우, 즉 액티브 모드인 경우에는 짧은 시간내에 고전압 검출기의 출력신호(VPP_EN)를 하이 레벨로 천이시킬 수 있다. 즉, 응답 시간이 빨라진다.
도 4는 본 발명에 따른 고전압 발생기에 사용되는 링 오실레이타의 일예를 도시한다.
도 4에서, ACT는 메모리 장치가 대기모드인지 액티브 모드인지 여부를 나타내는 동작 모드 선택 신호이다.
고전압 검출기의 출력(VPP_EN)이 하이 레벨인 경우에 대하여 살펴 본다.
먼저, 대기 모드인 경우, ACT는 로우 레벨이 되며, 링 오실레이타는 ① 루프를 따라서 동작한다.
다음, 액티브 모드인 경우, ACT는 하이 레벨이 되며, 링 오실레이터는 ② 루프를 따라 동작한다.
따라서, 고전압 사용량이 많은 액티브 모드인 경우에 링 오실레이타로부터 출력되는 발진 신호(OSC)의 주기가 대기 모드인 경우보다 더 짧음을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 링 오실레이타를 사용하는 경우, 메모리 장치의 동작 모드에 적합한 발진 주파수를 갖는 발진 신호를 출력할 수 있다. 여기서, ①루프 또는 ② 루프를 구성하는 인버터의 갯수는 설계 목적(예를들어, 적절한 발진 주파수 선택)에 따라서 조절 가능하다.
도 5는 종래의 일반적인 펌핑 회로의 일예이다.
도 5에서, 종래의 펌핑 회로는 트랜지스터(50, 52)와 커패시터(53)로 구성된다. 여기서, VDD는 공급전압을 나타내고, VPP는 고전압을 나타낸다. 그리고, ①, ②, 및 ③은 제어 신호 발생부(도 1의 120)로부터 발생되는 제어 펄스 신호를 나타낸다.
동작에 있어서, ① 신호에 의하여 트랜지스터(50)가 턴온되면, 공급전압(VDD)은 노드(A)로 전달된다. 다음, 하이 레벨의 ② 신호가 인가되면, 펌핑 커패시터(53)의 영향으로 인하여 노드(A)의 전압은 VDD보다 훨씬 높은 전압으로 상승하게 된다. 다음, ③ 신호에 의하여 트랜지스터(52)가 턴온되면 펌핑 회로는 노드(A)의 전압을 고전압(VPP)으로 출력한다.
종래의 경우, 대기 모드용 고전압 발생기에 사용되는 펌핑 회로의 펌핑 커패시터(53)의 용량은 액티브 모드용 고전압 발생기에 사용되는 펌핑 회로의 펌핑 커패시터의 용량보다 작았다.
이러한 점에 착안하여, 본 발명에서는 도 6 과 같은 구성을 갖는 펌핑 회로를 제공하여 대기모드와 액티브 모드에 공통으로 사용할 수 있도록 하였다.
도 6에서, 본 발명의 펌핑 회로는 트랜지스터(60, 62)와 커패시터(63, 64)와 스위치(66)로 구성된다. 여기서, ①, ②, 및 ③은 제어 신호 발생부로부터 발생되는 제어 펄스 신호를 나타낸다.
동작에 있어서, ACT신호가 로우 레벨인 경우, 즉 대기 모드인 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 스위치(66)는 턴오프 상태이다.
① 신호에 의하여 트랜지스터(60)가 턴온되면, 공급전압(VDD)은 노드(A)로 전달된다. 다음, 하이 레벨의 ② 신호가 인가되면, 펌핑 커패시터(64)의 영향으로 인하여 노드(A)의 전압은 VDD보다 높은 전압으로 상승하게 된다. 다음, ③ 신호에 의하여 트랜지스터(62)가 턴온되면 펌핑 회로는 노드(A)의 전압을 고전압(VPP)으로 출력한다.
다음, ACT신호가 하이 레벨인 경우, 즉 액티브 모드인 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 스위치(66)는 턴온 상태이다.
① 신호에 의하여 트랜지스터(60)가 턴온되면, 공급전압(VDD)은 노드(A)로 전달된다. 다음, 하이 레벨의 ② 신호가 인가되면, 펌핑 커패시터(63, 64)의 영향으로 인하여 노드(A)의 전압은 VDD보다 높은 전압으로 상승하게 된다. 다음, ③ 신호에 의하여 트랜지스터(62)가 턴온되면 펌핑 회로는 노드(A)의 전압을 고전압(VPP)으로 출력한다.
위에서 알 수 있듯이, 대기모드인 경우에 펌핑 커패시터의 용량은 C1이며, 액티브 모드인 경우에 펌핑 커패시터의 용량은 C1+C2이다. 따라서, 대기 모드인 경우보다 액티브 모드에서 보다 효율적인 펌핑 동작이 가능함을 알 수 있다.
본 발명에서는 메모리 장치용 고전압 발생기에 대하여 주로 기술하였으나, 대기 모드와 액티브 모드를 갖는 모든 반도체 장치에 적용할 수 있음은 자명하다.
이상에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명에 따른 고전압 발생기는 대기모드와 액티브 모드에서 공통으로 사용할 수 있음므로, 효율적인 면적 활용이 가능해지는 잇점이 있다.
도 1은 일반적인 고전압 발생기의 기본 블록도
도 2는 종래의 일반적인 고전압 검출기의 일예.
도 3은 발명에 따른 고전압 검출기의 일예.
도 4는 본 발명에 따른 고전압 발생기에 사용되는 링 오실레이타의 일예.
도 5는 종래의 일반적인 펌핑 회로의 일예.
도 6은 본 발명에 따른 펌핑 회로의 일예.
Claims (8)
- 반도체 장치의 대기 모드를 나타내는 제 1 동작 모드 및 액티브 모드를 나타내는 제 2 동작 모드에 공통적으로 사용하기 위한 고전압 발생기로서,상기 제 1 동작 모드 및 상기 제 2 동작 모드에 따라서 동작 속도에 차이가 있는 고전압 검출기와,상기 제 1 동작 모드 및 상기 제 2 동작 모드에 따라서 발진 주기가 다른 발진 신호(OSC)를 출력하는 링 오실레이타와,상기 발진 신호에 응답하여 소정의 제어 펄스 신호를 출력하는 제어 신호 발생부와,상기 제어 펄스 신호를 수신하며, 상기 제 1 및 제 2 동작 모드에 따라서 펌핑 커패시터의 용량이 변경가능한 펌핑 회로를 구비하는 고전압 발생기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 고전압 검출기의 동작 속도는 상기 제 1 동작 모드의 경우보다 상기 제 2 동작 모드에서 더 빠른 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 링 오실레이타로부터 출력되는 발진 신호의 주기는 제 1 동작 모드보다 제 2 동작 모드일 경우가 더 짧은 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 링 오실레이타는 상기 제 1 및 제 2 동작 모드를 결정하는 동작 모드 선택 신호(ACT)와 상기 고전압 검출기의 출력신호를 수신하여 상기 발진 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.
- 제 4 항에 있어서, 상기 동작 모드 선택 신호가 상기 제 2 동작 모드를 선택한 경우의 상기 발진 신호의 주기는 상기 동작 모드 선택 신호가 상기 제 1 동작 모드를 선택한 경우의 상기 발진 신호의 주기보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.
- 제 1 항에 있어서,상기 펌핑 회로는제 1 전압원과 제 1 노드로 사이에 연결된 제 1 트랜지스터와,상기 제 1 노드와 제 2 노드 사이에 연결된 제 1 커패시터,스위치 수단을 통하여 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드 사이에 연결되는 제 2 커패시터,상기 제 1 노드와 출력단자 사이에 연결된 제 2 트랜지스터를 구비하며,상기 스위치 수단은 상기 제 1 및 제 2 동작 모드를 결정하는 동작 모드 선택 신호에 의하여 턴온/오프되는 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.
- 제 6 항에 있어서,상기 제어 신호 발생부는 제 1 내지 제 3 제어 신호를 발생하며, 상기 제 1 제어 신호에 의하여 상기 제 1 트랜지스터가 턴온되고,상기 제 2 제어 신호에 의하여 상기 제 1 노드의 전위 레벨이 상승되며,상기 제 3 제어 신호에 의하여 제 2 트랜지스터가 턴온되어 상기 출력단자를 통하여 고전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.
- 제 7 항에 있어서, 상기 스위치 수단은 상기 제 2 동작 모드에서 턴온되는 것을 특징으로 하는 고전압 발생기.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100968466B1 (ko) * | 2008-12-23 | 2010-07-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 메모리 장치의 펌핑 전압 생성 회로 |
-
2003
- 2003-10-20 KR KR1020030072919A patent/KR100548569B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100968466B1 (ko) * | 2008-12-23 | 2010-07-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 메모리 장치의 펌핑 전압 생성 회로 |
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