KR20070025000A - 레퍼런스 전압 트리밍 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레퍼런스 전압 트리밍 장치에 관한 것으로서, 특히, 온도의 변화에 따라 트리밍 회로부에 구비된 트랜지스터의 벌크 바이어스를 가변하여 안정된 레퍼런스 전압을 생성할 수 있도록 하는 기술을 개시한다. 이러한 본 발명은 트리밍 회로부의 레퍼런스 전압 전달 특성을 향상시키기 위하여 반도체 메모리 장치의 내부에 구비된 온도센서를 이용하여 높은 온도에서는 레퍼런스 전압 트리밍부에 구비된 트랜지스터의 문턱전압을 하강시켜 극저온으로 인해 상승된 문턱전압을 바디 이펙트(Body Effect)에 의해 감소시키고, 낮은 온도에서는 레퍼런스 전압 트리밍부에 구비된 트랜지스터의 문턱전압을 상승시켜 노말 동작시와 동일한 특성을 가지고 안정된 레퍼런스 전압을 생성할 수 있도록 한다.

바디 이펙트, 레퍼런스 전압 트리밍부, 레퍼런스 전압, 온도센서

Description

레퍼런스 전압 트리밍 장치{Device for trimming reference voltage}

도 1은 종래의 레퍼런스 전압 트리밍 장치에 관한 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 레퍼런스 전압 트리밍 장치에 관한 구성도.

본 발명은 레퍼런스 전압 트리밍 장치에 관한 것으로서, 특히, 온도의 변화에 따라 트리밍 회로부에 구비된 트랜지스터의 벌크 바이어스를 가변하여 안정된 레퍼런스 전압을 생성할 수 있도록 하는 기술이다.

도 1은 종래의 레퍼런스 전압 트리밍 장치에 관한 구성도이다.

종래의 레퍼런스 전압 트리밍 장치는, 복수개의 퓨즈롬(Fuse ROM)부(10), 디코더부(20), 레퍼런스 전압 발생부(30) 및 트리밍 회로부(40)를 구비한다.

여기서, 복수개의 퓨즈롬부(10)는 퓨즈 F1, 인버터 IV1 및 NMOS트랜지스터 N1을 구비한다. 퓨즈 F1는 전원전압 VDD 인가단과 인버터 IV1 사이에 연결된다. NMOS트랜지스터 N1는 퓨즈 F1와 접지전압단 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 인버터 IV1의 출력이 인가된다. 그리고, 디코더(20)는 복수개의 퓨즈롬부(10)의 출력을 디코딩하여 복수개의 트리밍신호 TRMNi~TRMNk를 출력한다.

또한, 레퍼런스 전압 발생부(30)는 레퍼런스 전압 VREF1를 생성한다. 트리밍 회로부(40)는 복수개의 트리밍신호 TRMNi~TRMNk에 따라 레퍼런스 전압 VREF1를 트리밍하여 내부 레퍼런스 전압 VREF를 출력한다. 그리고, 트리밍 회로부(40)는 복수개의 PMOS트랜지스터 P0~Pk와, 복수개의 저항 R0~Rk 및 캐패시터 CAP1를 구비한다. 캐패시터 CAP1는 출력노드 (A)와 접지전압단 사이에 연결되어 레퍼런스 전압 VREF을 출력한다.

PMOS트랜지스터 P0는 전원전압 VDD 인가단과 저항 R0 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 레퍼런스 전압 VREF1가 인가된다. PMOS트랜지스터 Pi는 저항 Ri과 출력노드 (A) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 트리밍신호 TRMNi가 인가된다. PMOS트랜지스터 Pj는 저항 Rj과 출력노드 (A) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 트리밍신호 TRMNj가 인가된다. PMOS트랜지스터 Pk는 저항 Rk과 출력노드 (A) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 트리밍신호 TRMNk가 인가된다. 여기서, PMOS트랜지스터 Pi~Pk의 벌크에 저항 R0의 출력이 인가된다.

이러한 구성을 갖는 종래의 레퍼런스 전압 트리밍 장치는, 레퍼런스 전압 VREF을 발생하기 위해 각 칩 별로 PVT(Process,Voltage,Temperature) 변화를 고려하게 된다. 그리고, 퓨즈 F1가 커팅된 퓨즈롬부(10)의 출력을 디코더(20)가 디코딩하여 출력한다. 이후에, 디코더(20)의 출력인 복수개의 트리밍신호 TRMNi~TRMNk 중 하나의 신호가 인에이블된다. 이에 따라, 트리밍 회로부(40)는 레퍼런스 전압 발생부(30)에서 발생된 레퍼런스 전압 VREF1을 저항 R0~Rk으로 저항 분할하여 기준전압 VREF을 생성한다.

그런데, 종래의 레퍼런스 전압 트리밍 장치는 최근 모바일용 반도체 제품의 극저온에서의 사용될 경우 각 PMOS트랜지스터 Pi~Pk의 동작 특성이 바뀌게 된다. 즉, 온도가 하강함에 따라 트랜지스터의 문턱전압(Vt)은 상승(-2㎷/℃)하게 되어 트리밍 회로부(40)에서 PMOS트랜지스터 Pi~Pk의 전류 공급 능력이 저하하게 된다. 이러한 경우 레퍼런스 전압 발생부(30)에서 발생한 레퍼런스 전압 VREF1을 일정하게 저항분할 한 레퍼런스 전압 VREF을 충분히 생성하는 것이 어렵게 된다. 따라서, 저온 및 저 전원전압에서 레퍼런스 전압 VREF을 안정적으로 생성할 수 없게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히, 온도의 변화에 따라 트리밍 회로부에 구비된 트랜지스터의 벌크 바이어스를 가변하여 안정된 레퍼런스 전압을 생성할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레퍼런스 전압 트리밍 장치는, 퓨즈의 커팅 상태에 따라 서로 다른 레벨을 갖는 복수개의 신호를 출력하는 복수개의 퓨즈롬부; 복수개의 신호를 디코딩하여 복수개의 트리밍신호 중 하나를 활성화시키 는 디코더; 온도의 변화에 대응하여 복수개의 센싱신호를 선택적으로 활성화시키는 온도센서; 및 복수개의 센싱신호의 상태에 따라 복수개의 트랜지스터 중 복수개의 트리밍신호에 의해 선택된 트랜지스터의 벌크 바이어스 전압을 가변하여 내부전압 레벨을 트리밍하는 트리밍 회로부를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명에 따른 레퍼런스 전압 트리밍 장치에 관한 구성도이다.

본 발명은 복수개의 퓨즈롬(Fuse ROM)부(100), 디코더부(200), 레퍼런스 전압 발생부(300), 트리밍 회로부(400) 및 온도센서(500)를 구비한다.

여기서, 복수개의 퓨즈롬부(100)는 퓨즈 F2, 인버터 IV2 및 NMOS트랜지스터 N2을 구비한다. 퓨즈 F2는 전원전압 VDD 인가단과 인버터 IV2 사이에 연결된다. NMOS트랜지스터 N2는 퓨즈 F2와 접지전압단 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 인버터 IV2의 출력이 인가된다. 그리고, 디코더(200)는 복수개의 퓨즈롬부(100)의 출력을 디코딩하여 복수개의 트리밍신호 TRMNi~TRMNk를 출력한다. 레퍼런스 전압 발생부(300)는 레퍼런스 전압 VREF2를 생성한다.

또한, 트리밍 회로부(400)는 복수개의 트리밍신호 TRMNi~TRMNk와 센싱신호 SWi,SWi+1,SWj에 따라 레퍼런스 전압 VREF2를 트리밍하여 내부 레퍼런스 전압 VREF를 출력한다. 이를 위해, 트리밍 회로부(400)는 PMOS트랜지스터 P1, 전압분할부(410), 벌크전압 제어부(420) 및 레퍼런스 전압 트리밍부(430) 및 캐패시터 CAP2를 구비한다. 캐패시터 CAP2는 출력노드 (C)와 접지전압단 사이에 연결되어 레퍼런스 전압 VREF을 출력한다.

여기서, PMOS트랜지스터 P1는 전원전압 VDD 인가단과 전압분할부(410) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 레퍼런스 전압 VREF2이 인가된다. 전압 분할부(410)는 PMOS트랜지스터 P1와 접지전압단 사이에 직렬 연결된 복수개의 저항 R0~R0j, Ri~Rk을 구비한다.

그리고, 벌크전압 제어부(420)는 복수개의 PMOS트랜지스터 Pm~Pn를 구비한다. PMOS트랜지스터 Pm는 저항 R0과 노드 (B) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 센싱신호 SWi가 인가된다. PMOS트랜지스터 Pm+1는 저항 R0i과 노드 (B) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 센싱신호 SWi+1가 인가된다. PMOS트랜지스터 Pn는 저항 R0j과 노드 (B) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 센싱신호 SWj가 인가된다.

또한, 레퍼런스 전압 트리밍부(430)는 복수개의 PMOS트랜지스터 Pi~Pk를 구비한다. PMOS트랜지스터 Pi는 저항 Ri과 출력노드 (C) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 트리밍신호 TRMNi가 인가된다. PMOS트랜지스터 Pj는 저항 Rj과 출력노드 (C) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 트리밍신호 TRMNj가 인가된다. PMOS트랜지스터 Pk는 저항 Rk과 출력노드 (C) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 트리밍신호 TRMNk가 인가된다. 여기서, PMOS트랜지스터 Pi~Pk의 벌크에 벌크전압 제어부(420)의 출력인 노드 (B)의 전압이 인가된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

최근의 모바일 메모리 장치는 대부분 온도 센서(500)를 그 내부에 내장하고 있다. 따라서, 본 발명은 메모리 장치 내부에 구비된 온도 센서(500)를 이용하여 PVT(Process,Voltage,Temperature) 변화를 고려한 센싱신호 SWi,SWi+1,SWj를 출력하도록 한다.

먼저, 퓨즈롬부(100)는 퓨즈 F2의 커팅 상태에 따라 서로 다른 레벨을 갖는 신호를 디코더(200)에 출력한다. 그리고, 디코더(200)는 퓨즈 F1가 커팅된 퓨즈롬부(10)의 출력을 디코딩하여 복수개의 트리밍신호 TRMNi~TRMNk를 출력한다. 이에 따라, 디코더(200)의 출력인 복수개의 트리밍신호 TRMNi~TRMNk 중 하나의 신호가 인에이블된다.

이후에, 전압분할부(410)는 저항 분할에 의해 레퍼런스 전압 발생부(300)로부터 인가된 레퍼런스 전압 VREF2를 분할한다. 그리고, 벌크전압 제어부(420)는 센싱신호 SWi,SWi+1,SWj에 따라 PMOS트랜지스터 Pm~Pn가 선택적으로 턴온된다. 이에 따라, 레퍼런스 전압 VREF2의 저항 분할 값을 조정하여 노드 (B)의 전압 레벨을 조절한다. 여기서 노드 (B)는 레퍼런스 전압 트리밍부(430)에 구비된 복수개의 PMOS트랜지스터 Pi~Pk의 벌크 바이어스를 조절하기 위한 단자이다.

이어서, 디코더(200)의 출력인 복수개의 트리밍신호 TRMNi~TRMNk 중 하나의 신호가 인에이블되면, 이와 대응하는 복수개의 PMOS트랜지스터 Pi~Pk 중 하나가 턴온된다. 이때, 노드 (B)의 전압 레벨에 따라 복수개의 PMOS트랜지스터 Pi~Pk 중 선택된 하나의 트랜지스터의 벌크 바이어스 레벨(문턱전압 Vt)이 가변된다.

예를 들어, 온도센서(500)의 온도감지에 의해 일정한 온도가 센싱된 경우 센싱신호 SWi,SWi+1,SWj에 따라 복수개의 PMOS트랜지스터 Pm~Pn 중 하나의 트랜지스 터를 턴온시킨다. 이에 따라, 노드 (B)의 전압 레벨이 변하게 되고, 복수개의 PMOS트랜지스터 Pi~Pk의 문턱전압이 변하게 되어 벌크 바이어스가 가변된다.

여기서, 온도센서(500)에서 감지된 온도가 높을 경우 복수개의 PMOS트랜지스터 Pi~Pk의 문턱전압을 높임으로써 벌크 바이어스의 전위를 높이게 된다. 반면에, 온도센서(500)에서 감지된 온도가 낮을 경우 복수개의 PMOS트랜지스터 Pi~Pk의 문턱전압을 낮춤으로써 벌크 바이어스의 전위를 낮추게 된다.

따라서, 본 발명은 트리밍 회로부(400)의 레퍼런스 전압 VREF 전달 특성을 향상시키기 위하여 반도체 메모리 장치의 내부에 구비된 온도센서(500)를 이용하여 극저온시에 레퍼런스 전압 트리밍부(430)의 전달 트랜지스터 Pi~Pk의 문턱전압(Vt)을 더 낮게 변경시킨다. 이에 따라, 극저온으로 인해 상승된 문턱전압을 바디 이펙트(Body Effect)에 의해 감소시켜 노말 동작시와 동일한 특성을 갖고 안정된 레퍼런스 전압 VREF을 생성할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 레퍼런스 전압 트리밍부(430)의 내부에 구비된 트랜지스터 소자를 PMOS로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 NMOS트랜지스터에도 적용이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 내부전원을 갖는 반도체 소자의 극한의 온도 변화에서도 안정된 레퍼런스 전압을 생성하여 반도체 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (9)

1. 퓨즈의 커팅 상태에 따라 서로 다른 레벨을 갖는 복수개의 신호를 출력하는 복수개의 퓨즈롬부;

   상기 복수개의 신호를 디코딩하여 복수개의 트리밍신호 중 하나를 활성화시키는 디코더;

   온도의 변화에 대응하여 복수개의 센싱신호를 선택적으로 활성화시키는 온도센서; 및

   상기 복수개의 센싱신호의 상태에 따라 복수개의 트랜지스터 중 상기 복수개의 트리밍신호에 의해 선택된 트랜지스터의 벌크 바이어스 전압을 가변하여 내부전압 레벨을 트리밍하는 트리밍 회로부를 구비함을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 트리밍 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 트리밍 회로부는

   상기 온도센서의 감지 온도가 일정온도 이상일 경우 상기 벌크 바이어스 전압 레벨을 상승시키고, 상기 감지 온도가 상기 일정온도 이하일 경우 상기 벌크 바이어스 전압 레벨을 하강시킴을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 트리밍 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 트리밍 회로부는

   내부 레퍼런스 전압의 상태에 따라 전원전압을 선택적으로 공급하는 스위칭 소자;

   상기 스위칭 소자와 접지전압단 사이에 직렬 연결된 복수개의 저항을 구비하는 전압분할부;

   상기 복수개의 센싱신호의 상태에 따라 선택적으로 턴온되어 상기 전압 분할부의 출력에 따른 서로 다른 전압 레벨을 갖는 출력신호를 제 1노드에 출력하는 벌크전압 제어부; 및

   상기 복수개의 트리밍 신호에 따라 선택적으로 턴온되어 상기 전압 분할부의 출력에 따른 상기 레퍼런스 전압을 출력하는 상기 복수개의 트랜지스터를 구비하고, 상기 복수개의 트랜지스터의 벌크에 상기 제 1노드의 출력이 인가되는 레퍼런스 전압 트리밍부를 구비함을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 트리밍 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 트리밍 회로부는 상기 레퍼런스 전압의 출력노드와 접지전압단 사이에 연결된 캐패시터를 더 구비함을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 트리밍 장치.
5. 제 3항에 있어서, 상기 스위칭 소자는 상기 전원전압 인가단과 상기 전압 분 할부 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 상기 내부 레퍼런스 전압이 인가되는 제 1PMOS트랜지스터를 구비함을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 트리밍 장치.
6. 제 3항에 있어서, 상기 벌크전압 제어부는

   상기 복수개의 저항과 상기 제 1노드 사이에 각각 병렬 연결되어 게이트 단자를 통해 상기 복수개의 센싱신호가 인가되는 복수개의 스위칭 소자를 구비함을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 트리밍 장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 복수개의 스위칭 소자 각각은 벌크 단자와 소스 단자가 공통 연결된 제 2PMOS트랜지스터를 구비함을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 트리밍 장치.
8. 제 3항에 있어서, 상기 복수개의 트랜지스터는

   상기 복수개의 저항과 상기 레퍼런스 전압의 출력노드 사이에 각각 병렬 연결되어 게이트 단자를 통해 상기 복수개의 트리밍 신호가 인가되고 상기 벌크 단자에 상기 제 1노드의 출력이 인가됨을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 트리밍 장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 복수개의 트랜지스터는 제 3PMOS트랜지스터임을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 트리밍 장치.

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